JP2001514958A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 液体表面から気体を同伴することなく、２種以上の液体又は液体と粒状物とを混合する方法であって、
液体を、上側端部、下側端部、及び上側端部と下側端部との間に延びる全体としてシリンダー状の収容壁部を有する槽の中へ供給する工程、並びに、上側端部の近くの槽の部分において液体表面に隣接して液体の中に沈められており、全体として垂直軸まわりで回転する機械式タービンによって、槽の中央領域における機械式タービンから収容壁部へ向かって半径方向外側へ動く回転流れを生じさせる工程を有し、
(i)収容壁部近くで上側端部側から下側端部側へ向かって動き、収容壁部の全体にわたって液体の連続流れを維持する、垂直軸まわりに穏やかに回転する液体の連続流れの外側環状領域、(ii)槽の下側端部の近くで内向きの流れ、及び、(iii)槽の中央領域の付近で下側端部側から上側端部側へ動き、実質的に下側端部の付近から機械式タービンへ延びる、垂直軸のまわりにて急速に回転する流れの内側コア領域を有する、槽の中を通る安定な渦巻き流を形成し、収容壁部近くでの液体の速度が０．３ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓの範囲である方法。
【請求項２】 回転流れは、内側コア領域の中央でほとんど無く、その領域の外側縁へ向かって最大となることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】 内側コア領域における液体の接線方向についての最大流れ速度は、収容壁部の近くでの液体の流れ速度の３倍であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】 収容壁部の近くでの液体の流れ速度が０．５ｍ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】 機械式タービンはパドルの形態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】 槽は全体として円錐形状の底部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】 槽は全体として平坦な底部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項８】 液体の流れを形成する工程を更に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】 槽の中を通る液体の流れは、槽の中における液体の回転流を向上させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】 実質的に平衡に達するまで機械式タービンを運転し、機械式タービンの運転を中断し、液体の運動量によって混合を続けさせる工程を更に有する請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】 液体が過飽和状態の液体を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】 スラリーからのギブサイトの沈降分離になることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。

発明の開示
本発明の１つの目的は、液体表面から気体を同伴することなく、２種以上の液体又は液体と粒状物とを混合する装置及び方法を提供することであって、そのことによって上述の問題点のうちの１又はそれ以上が解決され、又は少なくとも改善される。

１つの要旨において、本発明は、上側端部、下側端部、及び上側端部と下側端部との間に延びる収容壁部(containig wall)を有しており、液体を収容する槽、並びに上側端部の近くに配されて液体の中に沈められ、槽の中央領域から収容壁部へ向かって半径方向外側へ導かれる回転流れを液体に生じさせ、槽の中を通る渦巻き流を形成する機械的回転手段(mechanical rotating means)を備えており、液体表面から気体を同伴することなく、２種以上の液体又は液体と粒状物とを混合する装置であって、収容壁部近くでは、上側端部から下側端部へ向かう穏やかな回転流の外側環状領域、槽の下側端部の近くの内向きの流れ、並びに槽の中央領域の付近で、下側端部から上側端部へ向かって動き、実質的に槽の下側端部に近いところから機械的回転手段へ向かって延びる、速い回転流の内側コア領域を有することを特徴とする装置を提供する。

もう１つの要旨において、本発明は、２種以上の液体又は液体と粒状物とを、上側端部、下側端部、及び上側端部と下側端部との間に延びる収容壁部を有する槽の中へ供給する工程、及び上側端部の近くの槽の部分において、液体の中に沈められている機械的回転手段を用いて、槽の中央領域から収容壁部へ向かって半径方向外側へ導かれる回転流れを液体に生じさせ、槽の中に渦巻き流を形成する工程を有し、液体表面から気体を同伴することなく、２種以上の液体又は液体と粒状物とを混合する方法であって、収容壁部近くでは、上側端部から下側端部へ向かって動く穏やかな回転流の外側環状領域、槽の下側端部の近くの内向きの流れ、並びに槽の中央領域の付近で、下側端部から上側端部へ向かって動き、実質的に槽の下側端部に近いところから機械的回転手段へ向かって延びる、速い回転流の内側コア領域を有することを特徴とする方法を提供する。

本発明において引き起こされる渦巻き流れ(swirling flow)は、内側の環状領域の中央においてはほとんど無く、その領域の外側縁へ向かって最大となることが好ましい。

槽は、円形の断面を有することが好ましい。本発明の１つの形態では、槽の下側端部へ向かって収容壁部には円錐形状の底部領域が連絡している。もう１つの形態では、底部は平坦である。流れを引き起こすのに用いるパドル又はインペラの回転速度(rotational speed)は、所望の流れ速度が達成されるように選択することが好ましい。（境界層の外側で）収容壁部に隣接する液体の速度は、約０.３ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓの範囲であることが好ましい。この速度は０．５ｍ／ｓ以上であることが最も好ましい。アルミナ沈降分離装置において、このようにすると沈降分離装置壁部へのスケールの形成を確実に防ぐことができるということが見出されている。内側コア領域における液体の接線方向についての最大流れ速度は、収容壁部の近くでの液体の流れ速度の約３倍である。

１つの特定の用途において、本発明は、少なくとも水平方向にスラリーを収容するための滑らかに連続する縦方向（垂直方向）壁部 (vertical wall)を有する槽、及び槽の上側端部に配されてスラリーの中に沈められ、槽の中央領域から半径方向外側へ導かれる回転流れをスラリーに生じさせ、槽の中にスラリーの渦巻き流を形成する機械的回転手段を有する沈降分離装置であって、縦方向壁部近くでは、穏やかな回転流で下向きに流れる外側環状領域、槽の底部を横切る内向きの流れ、並びに槽の中央領域の付近では実質的に槽の底部から機械的回転手段へ向かって延びる上向きに流れる速い回転流の内側コア領域を有することを特徴とする沈降分離装置を提供する。

特定の用途において、本発明は、少なくとも水平方向に滑らかに連続する縦方向壁部を有する槽の中へスラリーを供給する工程、及びスラリーの中に沈められている機械的回転手段によって、槽の上側部分において、槽の中央領域から半径方向外側へ導かれる回転流れをスラリーに生じさせ、槽の中に渦巻き流を形成する工程を含むスラリーから沈降を生じさせる方法であって、収容壁部近くでは下向きに流れる穏やかな回転流の外側環状領域、槽の底部を横切る内向きの流れ、並びに槽の中央領域の付近では、実質的に槽の下側端部から機械的回転手段へ向かって延び、上向きに流れる速い回転流の内側コア領域を有することを特徴とする方法を提供する。

試験装置は、槽２の底部からタービン６まで延びているカラム又はコア１０の中にビーズ８が懸濁されている状態を明らかに示している。タービン６に達すると、ビーズ８は槽２の外側壁部３へ向かって向きを曲げられ、壁部３に隣接する外側の環状部分(annulus)１１の中で、らせん状の経路に沿って、穏やかな回転流れにて、底部へ戻されている。槽２の底部５からタービン６まで延びる粒状物８のカラム１０の中で、粒状物８はコア１０の外側縁部における薄い環状部分１２の中に主として分布し、試験装置の対称軸の近くにはほとんど又は全く粒状物は分布していないということが観察される。コア１０の外側の環状領域１２に位置する粒状物８の回転流れ及び垂直方向の動きは非常に大きく、一方、対称軸の近くの液体の動きは相対的に小さい。

９．アグロメレーションの程度、アグロメレーションの速度及び得られる生成物結晶の寸法の大型化に対して、渦巻き流は有益な効果を有する。
１０．沈降の３００分後でのアトリション・インデックス(attrition index)として測定される本発明の沈降分離装置からの生成物結晶の強度は、ドラフト・チューブが取り付けられている対比すべき沈降分離装置よりも高い。
１１．本発明の沈降分離装置における固形物は、タンクの下半部分において高濃度の固形物として分離される。