JP2002103025A

JP2002103025A - ロストワックス鋳造後の鋳型からのジルコン分離法及び装置

Info

Publication number: JP2002103025A
Application number: JP2000303260A
Authority: JP
Inventors: Matsuzo Nakamura; 松三中村
Original assignee: JUKI AIZU PRECISION KK; OFFICE NAKAMURA KK; Kyosei Corp
Current assignee: JUKI AIZU PRECISION KK; OFFICE NAKAMURA KK; Kyosei Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【解決手段】ジルコン、ムライト及びシリカを主成分
とするロストワックス法による鋳造後の鋳型を粉砕し、
これを分級した後、この分級物の比重選別を行って、高
比重のジルコンをムライト及びシリカより分離すること
を特徴とするロストワックス鋳造後の鋳型からのジルコ
ンの分離方法。【効果】本発明によれば、ロストワックス法による鋳
造後の鋳型から、高価なジルコンを効率よくかつ容易、
安価に回収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロストワックス鋳
造後の鋳型からジルコンを分離、回収する方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ロスト
ワックス法による鋳造鋳型は、現在、工業的には殆んど
の場合、耐熱性に優れた材料として、ジルコンサンド、
ジルコンフラワー、ムライトサンド、ムライトフラワ
ー、シリカを混合、焼成することによって得られたもの
が使用されている。

【０００３】このロストワックス法による鋳造鋳型は、
鋳造後、これを道路などの路盤材として使用する場合も
あるが、多くは産業廃棄物として処分されているのが現
状である。

【０００４】しかしながら、ジルコン及びムライトはそ
の殆んどが輸入品であり、耐熱材料として再利用するこ
とが望ましい。とりわけ、ジルコンは、主産地のオース
トラリアが生産の制限をするほどの貴重な鉱物資源であ
る。

【０００５】そこで、鋳造後のロストワックス鋳型よ
り、その構成材料、特にジルコンを回収、再利用するこ
とが望まれており、これは資源保護、環境保全の上から
も有効なことである。

【０００６】本発明は、上記要望に応えたもので、ロス
トワックス鋳造後の鋳型から容易かつ確実に、しかも安
価にジルコンを分離、回収し、これを再利用することが
できるロストワックス鋳型からのジルコンの分離方法及
びその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、ジルコン、ムライト及びシリカを主成分と
するロストワックス法による鋳造後の鋳型を粉砕し、こ
れを分級した後、風力、水流又は遠心分離等によって比
重選別を行って、高比重のジルコンをムライト及びシリ
カより分離することを特徴とするロストワックス鋳造後
の鋳型からのジルコンの分離方法を提供する。また、本
発明は、流体が横方向に流れるように配置された流体流
路と、この流路の一端部に配設された流体供給装置と、
上記流体流路の上側に設けられ、ジルコン、ムライト及
びシリカを主成分とするロストワックス法による鋳造後
の鋳型を粉砕し、これを分級して得られた分級物を上記
流体流路中を流れる流体に落下させる落下機構と、この
落下機構の直下又はこれより下流側において上記流体流
路の下側に設けられた高比重ジルコン受け口と、このジ
ルコン受け口に隣接してその下流側において上記流体流
路の下側に設けられた低比重物受け口とを備えたことを
特徴とするロストワックス鋳造後の鋳型からのジルコン
分離装置を提供する。この場合、上記流体流路を両側端
面が開放した風流通筒とし、流体供給装置を送風機とす
ることができる。

【０００８】本発明によれば、このようにロストワック
ス鋳造後の鋳型を粉砕後、分級し、この分級物に対して
風力、水流、遠心分離等の手段で比重選別することによ
り、ジルコンを選択的に他成分と分離、回収することが
できる。

【０００９】即ち、ロストワックス法による鋳型は、上
述したように、ジルコン、ムライト、シリカを適宜割合
で混合、焼成することによって得られるが、この場合、
ジルコン（ＺｎＳｉＯ_４）の比重は４．７１、ムライト
（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系化合物）の比重は２．６〜
３．１、シリカ（ＳｉＯ_２）の比重は２．３〜２．７で
あり、ムライトとシリカとは比重選別によっては分離し
難いものであるが、ジルコンはムライト、シリカに比べ
て高比重であり、比重選別の可能性がある。しかしなが
ら、鋳型を単に粉砕しただけのものを風力等によって比
重選別しても、ジルコンをムライト、シリカと十分選別
して分離し難いものである。そこで検討の結果、鋳型の
粉砕物を分級し、この分級物について風力等により比重
選別を行った結果、この分級物は、比較的粒度が揃った
混合物であるため、風力等によって十分良好に比重選別
することができ、ジルコンをムライト、シリカと選択的
に分離して回収し得ることを知見したものである。

【００１０】このように得られたジルコン回収物は、ジ
ルコンを６５重量％以上含有するものであり、これは鋳
型の原料として用いるジルコンサンド（又はジルコンフ
ラワー）の品位がジルコンを６５重量％以上含むという
ものに匹敵し、このためロストワックス法による鋳型の
原料として再使用することができるなど、各種用途に再
使用し得るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態及び実施例】本発明のジルコンの分
離、回収方法においては、まずロストワックス法により
鋳造した後、鋳型を金属を取り除いた後、粉砕する。こ
の鋳型は、ジルコン、ムライト、シリカを主成分とし、
鋳造後は、多くの場合、鋳造物を取り出すため、約１〜
１０ｃｍ程度に砕かれる。これをボールミル、ロールク
ラッシャー等の破砕機で粉砕し、０．０１ｍｍ以上１．
２ｍｍ以下の粒径の粉砕物とする。この場合、好ましく
は平均粒径が０．１〜１．２ｍｍとなるように粉砕する
ことが望ましい。

【００１２】次いで、これを分級する。分級には、振動
ふるい分け機、スパイラル分級機等を用いることができ
る。分級の程度は適宜選定されるが、一例として４グル
ープ（０．１〜０．２ｍｍ、０．２〜０．７ｍｍ、０．
７〜１．０ｍｍ、１．０〜１．２ｍｍ）、好ましくは５
グループ（０．０１〜０．１ｍｍ、０．１〜０．２ｍ
ｍ、０．２〜０．７ｍｍ、０．７〜１．０ｍｍ、１．０
〜１．２ｍｍ）程度に分ける。０．１ｍｍ以上は再生砂
として利用する。また、０．１ｍｍ未満のものは、鋳型
材のフラワーとしてロストワックス鋳型に利用すること
ができる。

【００１３】次に、このように分級された混合物を比重
選別する。ジルコンサンドは上記各グループにあるが、
特に０．１〜０．２ｍｍに多く含まれ、この０．１〜
０．２ｍｍのものを用いることにより、効率よく良好に
比重選別することができるが、勿論、他のグループも選
別に供することができる。なお、このように、０．１〜
０．２ｍｍの分級物を選別に用いることが効率的である
が、例えば０．１〜０．３ｍｍの分級物を用いたり、
０．０７〜０．１５ｍｍ、０．１５〜０．３ｍｍの分級
物を用いるなど、適宜選定でき、いずれにしても０．０
７〜０．３ｍｍ、特に０．１〜０．３ｍｍ、とりわけ
０．１〜０．２ｍｍの分級物を用いることが好ましい。

【００１４】なお、上記鋳造後の鋳型には、鋳造品の酸
化物として鉄分が付着し、分級物中には鉄分が混入して
いる場合が多い。このため、比重選別に先立って、分級
物中から鉄分を除去することが好ましく、この除去には
磁気選別機を用いることができる。このように鉄分が除
去された分級物は、ジルコン、ムライト、シリカが混合
された状態にある。

【００１５】比重選別の方法としては、風力による選
別、水流による選別を好適な方法として採用し得る。風
力、水流による方法は、流体（風又は水、特に風）の横
方向の流れに対し、上記分級物をこの流体に落下させ、
流体の流れによりジルコンとムライト、シリカとをこれ
らが流体中を落下或いは沈降していく際に、その比重差
により分別する方法である。

【００１６】この場合、ジルコンサンドの粒子形状は、
通常球状乃至は楕円球状であり、風の影響を受けにくい
ものであるのに対し、ムライト、シリカは角のある破砕
状乃至は不定形状であるので、風の影響をより受け易
く、このため比重選別と共に粒形選別されて、効果的に
ジルコンサンドの選別、分離を行うことができる。

【００１７】図１は、風力により、ジルコンを分離、回
収する装置の一例を示し、図中１は両側端面が開放され
た四角筒状の風流通筒であり、その一側端部に送風機２
が配設され、この送風機２から風が上記筒１内を図中矢
印方向に流れ、他端開放部から排風されるようになって
いる。上記筒１の上面所定箇所には、スリット３が形成
され、このスリット３に対応して分級物落下機構（ホッ
パー）４が設けられている。この落下機構１は、幅広に
形成された分級物貯留部４ａと、その下端部に一体に連
設された幅狭の分級物落下誘導部４ｂとを備えたもの
で、この落下誘導部４ｂの他側下部には、上記筒１上面
に軸方向擢動可能に設けられたスリット幅調整用可動板
５の先端部が出入りし得る隙間が設けられ、この可動板
５の先端部がこの隙間より落下誘導部４ｂ内に出入りす
ることにより、上記スリット３の幅が調整されて、分級
物の落下度合が調整されるようになっている。

【００１８】また、上記筒１の下面には、上記落下誘導
部４ｂ（スリット３）の直下又はこれより風下側にジル
コン第１受け口６が設けられていると共に、このジルコ
ン第１受け口６に隣接してその風下側には順次第２〜第
４受け口７，８，９が設けられている。なお、図中１０
はフィルターである。

【００１９】上記装置を用いてジルコンの分離、回収を
行う場合は、送風機２を作動させて筒１内に送風すると
共に、分級物落下機構４に分級物を供給し、上記可動板
５を可動してスリット幅を適宜調整した状態で分級物を
筒１内に自然落下させる。これにより、分級物中の高比
重のジルコンは、低比重のムライト、シリカより風に流
される距離が短いので、ジルコンとムライト、シリカは
風力により分離されて、ジルコンはジルコン第１受け口
６より回収され、ムライト、シリカは第２〜第４受け口
７，８，９より回収されるものである。

【００２０】ここで、上記ジルコン第１受け口６には、
主として比較的粒度の大きいジルコンが集められ、鋳型
に用いたジルコンサンドの大半、特に６５重量％以上を
回収することができる。なお、ここで集められた分別物
中に粗大なムライト、シリカ粒子が混入している場合
は、これを分級によって分離することができる。また、
第２受け口７には、粒度の小さいジルコンと、これより
粒度の大きいムライト、シリカが主に集められる。これ
は、分級することによって、ジルコンとムライト、シリ
カとを分離することができる。これより風下の第３受け
口８には、主として低比重のムライト、シリカ粉末が集
められ、第４受け口９には、微粉が集められる。

【００２１】この場合、風速は、分級物の大きさ（粒径
範囲）、分級物の時間当りの落下量、分級物の落下距離
（筒１の上下面間の距離）等に応じて適宜選定され、特
に制限されるものではないが、分級物の時間当りの落下
量は、通常５０〜４０００ｇ／分程度とすることがで
き、落下距離は２００〜１０００ｍｍ程度とすることが
でき、風速は５０〜２００ｍ／分の範囲で選定すること
ができる。

【００２２】なお、上記風力選別において、ジルコン受
け口の長さ（風上側から風下側までの長さ）及び低比重
物受け口の長さや設置個数は適宜選定することができ
る。また、上記風力選別は、分離された分別物につき更
なる風力選別を行うこともでき、更に上記風力選別と選
別、分離された分別物の分級とを繰り返し行うことによ
り、高度にジルコンサンドを回収することができる。

【００２３】水流によるジルコンの分離も、上記と類似
の装置を用いることができ、この場合、送風機の代りに
ポンプを用いるなどして、筒１内に水流を形成すればよ
い。或いは、上記筒１を下向傾斜させて、水が自然流下
するようにしてもよく、この場合、筒１の傾斜角度を調
節する角度調節機構を設けることができる。また、水流
による分離方法の場合、筒の代りに上面が解放した樋を
用いてもよい。

【００２４】しかしながら、水を利用する分離方法とし
ては、分離槽内に水を入れ、これに分級物を投入し、こ
の分級物を攪拌により水中に均一に分散させた後、攪拌
を止め、粒子を沈降せしめる方法がより好適に採用され
る。

【００２５】このような装置の一例を図２に示す。図２
において、１１は分離槽であり、その下端部にバルブ１
２を介装した排出管１３が連結されている。また、分離
槽１１の底部には攪拌機１４が取り付けられ、この攪拌
機１４により分離槽１１内の水が攪拌される。１５は分
離用かごであり、このかご１５内に分級物が投入され
る。かご１５は、有底第１筒体１５ａの外側にこれより
大径の第２筒体１５ｂが軸方向移動可能に取り付けられ
ていると共に、この第２筒体１５ｂの外側にこれより大
径の第３筒体１５ｃが軸方向移動可能に取り付けられて
なるもので、かご１５はこれら筒体１５ｂ，１５ｃがそ
れぞれ図２に示す上昇限位置にある伸長状態で内部に分
級物が入れられ、上記分離槽１１内に水に浸漬されるも
のである。

【００２６】そして、この状態において、攪拌機１４を
可動させ、水を攪拌することにより、かご１５内の分級
物を水に均一に分散させた後、攪拌を止める。これによ
り、比重差によりジルコンは下側に、その他は上側に沈
殿する。その後、かご１５を引き上げて水を切り、上記
第３筒体１５ｃを第２筒体１５ｂ側に引き下げ、更に第
２筒体１５ｂを第１筒体１５ｃ側に引き下げ、順次上側
の低比重沈殿物、それより高比重の中間沈殿物を掻り取
り、回収し、最後に第１筒体１５ａ内に沈殿した高比重
沈殿物を回収するもので、この最後の高比重沈殿物は主
としてジルコンサンドを含むものである。

【００２７】なお、かご１５の段数は、上記の例は３段
であるが、これに限定されるものではなく、適宜選定す
ることができ、いずれにしても複数段であることが好ま
しい。また、かご１５は、その網目が分級物より小さい
ものを使用する。例えば、０．１〜０．２ｍｍの分級物
の場合は０．０５ｍｍ程度の網目のものを用いることが
でき、これにより容易に水を切ることができる。この場
合、上記分級物中に含まれる網目より小さい粒径の粒子
は、かご１５より外部に通過してしまうが、これは分離
上支障はない。

【００２８】上記方法を一回又は複数回行うことによ
り、ジルコンサンドを６５重量％以上含む分別物を得る
ことができる。なお、粒径０．０１〜０．０２ｍｍ以下
の粒子は、容易に沈殿しないので、粒径の小さい分級物
は分別、回収対象としなくてもよい。

【００２９】次に実施例を示す。［実施例］ジルコンサンド１０．２重量％、ジルコンフ
ラワー２４．６重量％、ムライト５６重量％、シリカ
９．１重量％を含むロストワックス法の鋳造後の鋳型を
ボールミル、ローラークラッシャーによって粉砕し、こ
れを振動クルフ、スパイラル分級機によって分級して、
下記分級物を得た。０．１ｍｍ以下２０．０ｋｇ（１８．３％）０．１ｍｍ超０．２ｍｍ以下２１．５ｋｇ（２０．１％）０．２ｍｍ超０．７ｍｍ以下２５．５ｋｇ（２３．１％）０．７ｍｍ超１．０ｍｍ以下１７．０ｋｇ（１５．６％）１．０ｍｍ超１．３ｍｍ以下２５．０ｋｇ（２２．９％）

【００３０】次に、０．１ｍｍ超０．２ｍｍ以下の分級
物を用い、図１に示す如き装置にて風力分別を行った。
この場合、その条件は下記の通りである。分級物の落下量１００ｇ／分分級物の落下距離２５０ｍｍ風速７０ｍ／分ジルコン受け口位置スリット直下より３０ｍｍ風下位置から１２０ｍｍ風下位置

【００３１】その結果、ジルコンの回収量は８．０ｋｇ
で、これは上記０．１ｍｍ超０．２ｍｍ以下の分級物の
３７．２重量％であり、これより上記鋳型組成から見
て，鋳型中のジルコン７２．７重量％が回収されたこと
が認められた。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ロストワックス法によ
る鋳造後の鋳型から、高価なジルコンを効率よくかつ容
易、安価に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分離装置の一実施例を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の分離装置の他の実施例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】１風流通筒２送風機３スリット４分級物落下機構５スリット幅調整用可動板６ジルコン第１受け口７第２受け口８第３受け口９第４受け口１０フィルター１１分離槽１２バルブ１３排出管１４攪拌機１５分離用かご

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村松三東京都杉並区和泉３丁目59番21号有限会社オフィス中村内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジルコン、ムライト及びシリカを主成分
とするロストワックス法による鋳造後の鋳型を粉砕し、
これを分級した後、この分級物の比重選別を行って、高
比重のジルコンをムライト及びシリカより分離すること
を特徴とするロストワックス鋳造後の鋳型からのジルコ
ンの分離方法。
【請求項２】比重選別が、風力又は水流による選別方
法である請求項１記載の分離方法。
【請求項３】流体が横方向に流れるように配置された
流体流路と、この流路の一端部に配設された流体供給装
置と、上記流体流路の上側に設けられ、ジルコン、ムラ
イト及びシリカを主成分とするロストワックス法による
鋳造後の鋳型を粉砕し、これを分級して得られた分級物
を上記流体流路中を流れる流体に落下させる落下機構
と、この落下機構の直下又はこれより下流側において上
記流体流路の下側に設けられた高比重ジルコン受け口
と、このジルコン受け口に隣接してその下流側において
上記流体流路の下側に設けられた低比重物受け口とを備
えたことを特徴とするロストワックス鋳造後の鋳型から
のジルコンの分離装置。
【請求項４】上記流体流路が両側端面が開放した風流
通筒であり、流体供給装置が送風機である請求項３記載
の分離装置。