JP2002316067A - Magnetic separating method and magnetic separating apparatus - Google Patents
Magnetic separating method and magnetic separating apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気分離方法及び
磁気分離装置に関し、詳しくは、産業廃棄物の分離除
去、鉱石の選別及び精製、並びにウラン抽出などに好適
に用いることのできる、磁気分離方法及び磁気分離装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic separation method and a magnetic separation apparatus, and more particularly, to a magnetic separation method which can be suitably used for separating and removing industrial waste, sorting and refining ore, and extracting uranium. method and a magnetic separator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の工業発展と生活水準の向上によ
り、産業廃棄物などの処理問題が深刻化している。この
解決策として、混合物質である産業廃棄物を磁気力によ
り選別する磁気分離技術が発達し、排水浄化や資源回収
などへ適用されている。また、未利用資源の開発の観点
から、上記磁気分離技術は、原石からの選鉱及び精製な
どへも応用されている。さらには、将来的なエネルギー
源として、海水中のウラン抽出などへの応用も期待され
ている。By improving the Background of the Invention and living standards in recent years of industrial development, processing problems, such as industrial waste is a serious problem. As a solution to this, a magnetic separation technology for sorting industrial wastes, which are mixed substances, by magnetic force has been developed and applied to wastewater purification and resource recovery. In addition, from the viewpoint of developing unused resources, the magnetic separation technology is also applied to beneficiation and purification from raw ore. Furthermore, as a future energy source, application to uranium extraction in seawater is also expected.
【０００３】微生物は、アンモニア性窒素などの窒素化
合物や有機塩素化合物などの有害有機物などの環境汚染
物質を分解するので、産業廃棄物の処理において度々使
用される。したがって、産業廃棄物の処理を効率良く行
うためには、微生物を所定の反応槽内で高濃度に保持す
ることが必要である。この際、磁気分離技術を用いるこ
とにより、微生物を反応層内で高濃度に保持することが
できる。[0003] Since microorganisms decompose environmental pollutants such as nitrogen compounds such as ammoniacal nitrogen and harmful organic substances such as organic chlorine compounds, they are frequently used in the treatment of industrial waste. Therefore, in order to efficiently treat industrial waste, it is necessary to keep microorganisms at a high concentration in a predetermined reaction tank. At this time, by using a magnetic separation technique, microorganisms can be maintained at a high concentration in the reaction layer.
【０００４】すなわち、微生物と磁性粒子とを、例え
ば、エチレングリコールなどの所定の物質に包括固定
し、この物質を巨大な磁気勾配を利用した磁気力によっ
て分離し、保持することによって、前記反応槽の所定の
箇所において前記微生物を高濃度に維持することができ
る。That is, microorganisms and magnetic particles are entrapped and fixed in a predetermined substance such as ethylene glycol, and this substance is separated and retained by a magnetic force utilizing a huge magnetic gradient, thereby maintaining the reaction tank. The microorganism can be maintained at a high concentration at a predetermined location.
【０００５】図１は、従来の磁気分離装置の一例を示す
概略図である。図１に示す磁気分離装置は、例えばステ
ンレスウールなどから構成される磁気細線３を内部に有
するフィルタ１と、磁場印加のためのコイル２とを具え
ている。コイル２からフィルタ１内の磁気細線３に所定
の磁場が印加されると、磁気細線３の回りには巨大な磁
気勾配が生じ、非常に大きな磁気力が発生する。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional magnetic separation device. The magnetic separation device shown in FIG. 1 includes a filter 1 having a magnetic wire 3 made of, for example, stainless steel wool and the like, and a coil 2 for applying a magnetic field. When a predetermined magnetic field is applied from the coil 2 to the magnetic wire 3 in the filter 1, a huge magnetic gradient is generated around the magnetic wire 3, and a very large magnetic force is generated.
【０００６】したがって、図１に示す磁気分離装置のフ
ィルタ１内に、前記微生物及び前記磁性粒子を包括させ
た前記所定の物質を流すことによって、この物質は前記
磁気力によって分離され、保持される。Accordingly, by flowing the predetermined substance containing the microorganisms and the magnetic particles into the filter 1 of the magnetic separation apparatus shown in FIG. 1, the substance is separated and held by the magnetic force. .
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１に
示す磁気細線３は、その間隔が数十μｍのオーダである
ため、前記微生物及び前記磁性粒子を固定する物質がｍ
ｍのオーダで大きくなったり、磁気粒子そのものが大き
くなったりすると、これらは磁気細線３の間隙中を通過
することができなくなってしまう。この結果、フィルタ
１が目詰まりを生じる割合が増大し、洗浄の頻度も高く
なってしまうという問題がある。However, since the magnetic wires 3 shown in FIG. 1 have an interval of the order of several tens of μm, the substance for fixing the microorganisms and the magnetic particles is m.
If they become large on the order of m, or if the magnetic particles themselves become large, they will not be able to pass through the gap between the magnetic wires 3. As a result, there is a problem that the rate at which the filter 1 is clogged increases, and the frequency of cleaning increases.
【０００８】一方、上述したような磁気細線を用いる代
わりに所定のフィルタの両側においてコイルを設け、こ
のコイルから発せられる垂直方向の磁場によってのみ磁
気勾配を生じさせ、所定の磁気力を生じさせる、いわゆ
るオープングラディエント型の磁気分離装置を用いた磁
気分離の試みもなされている。しかしながら、このよう
な外部磁場によっては巨大な磁気勾配、すなわち磁気力
を生じさせることはできず、この結果として、産業廃棄
物の処理に使用する微生物を所定の反応槽内において高
濃度に保持することができないでいた。On the other hand, instead of using a magnetic wire as described above, coils are provided on both sides of a predetermined filter, and a magnetic gradient is generated only by a vertical magnetic field generated from the coil to generate a predetermined magnetic force. Attempts have been made to perform magnetic separation using a so-called open gradient type magnetic separation device. However, such an external magnetic field cannot generate a huge magnetic gradient, that is, a magnetic force, and as a result, microorganisms used for treating industrial waste are kept at a high concentration in a given reaction vessel. I couldn't do it.
【０００９】本発明は、上記問題を生じさせることな
く、巨大な磁気勾配に起因した磁気力によって、所定の
混合物質を磁気的に分離し、高濃度に保持することので
きる新規な磁気分離方法及び磁気分離装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention provides a novel magnetic separation method capable of magnetically separating a predetermined mixed substance and maintaining a high concentration thereof by using a magnetic force caused by a huge magnetic gradient without causing the above problems. And a magnetic separation device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の磁気分離方法は、所定の容器の外周部に対して
１対のコイルを設け、この１対のコイルのそれぞれに対
して逆方向の電流を流すことにより、前記所定の容器内
にカスプ磁場を生じさせ、このカスプ磁場の磁気勾配に
よって生じた磁気力を用いて前記所定の容器内を流れる
所定の混合物質を磁気的に分離し、保持するようにした
ことを特徴とする。In order to achieve the above object,
According to the magnetic separation method of the present invention, a pair of coils is provided on an outer peripheral portion of a predetermined container, and a current in a reverse direction is applied to each of the pair of coils, so that a cusp is provided in the predetermined container. A magnetic field is generated, and a predetermined mixed substance flowing in the predetermined container is magnetically separated and held by using a magnetic force generated by a magnetic gradient of the cusp magnetic field.
【００１１】また、本発明の磁気分離装置は、上記本発
明の磁気分離方法を実現すべく、所定の容器と、この容
器の外周部に対して設けられたカスプ磁場を生成するた
めの１対のコイルを具えることを特徴とする。Further, in order to realize the magnetic separation method of the present invention, the magnetic separation device of the present invention includes a predetermined container and a pair of cusp magnetic fields provided for an outer peripheral portion of the container. Characterized in that it comprises a coil.
【００１２】本発明の磁気分離方法及び磁気分離装置に
おいては、産業廃棄物の処理などに用いる反応槽などを
構成する所定に容器の外周部に対して１対のコイルを設
けている。そして、この１対のコイルのそれぞれに対し
て逆向きの電流を生じさせ、前記容器内にカスプ磁場を
生じるようにしている。In the magnetic separation method and the magnetic separation apparatus according to the present invention, a pair of coils is provided on an outer peripheral portion of a predetermined vessel constituting a reaction tank or the like used for treating industrial waste. Then, a current in the opposite direction is generated for each of the pair of coils to generate a cusp magnetic field in the container.
【００１３】このようなカスプ磁場が前記容器内に生じ
ると、前記容器内の、前記１対のコイル間の中心部にお
いては磁場強度が零となり、前記容器の半径方向及び前
記容器の軸方向に向かって磁場強度が増大する。したが
って、前記容器内には大きな磁気勾配が生じ、この大き
な磁気勾配によって巨大な磁気力が生じるようになる。
したがって、このような磁気力中に微生物を包括させた
エチレングリコールなどの所定の混合物質を導入するこ
とにより、前記巨大な磁気力によって前記混合物質を効
率良く磁気分離することができるとともに、保持するこ
とができる。When such a cusp magnetic field is generated in the container, the magnetic field intensity becomes zero at the center between the pair of coils in the container, and the magnetic field intensity becomes zero in the radial direction of the container and in the axial direction of the container. The intensity of the magnetic field increases toward this. Therefore, a large magnetic gradient is generated in the container, and a huge magnetic force is generated by the large magnetic gradient.
Therefore, by introducing a predetermined mixed substance such as ethylene glycol in which microorganisms are included in such a magnetic force, the mixed substance can be efficiently magnetically separated and retained by the huge magnetic force. be able to.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に則して詳細に説明する。図２は、本発明の磁気分離装
置の一例を示す概略図である。図２に示す磁気分離装置
は、産業廃棄物処理に用いられる反応槽などを構成する
容器１１と、この容器１１の外周部に設けられた１対の
コイル１２及び１３とを具えている。１対のコイル１２
及び１３はカスプコイルを構成し、コイル１２及び１３
に対して互いに逆向きの電流を流すことによって、容器
１１内にカスプ磁場を生成する。この電流値は互いに異
なるようにすることもできるが、通常は、同一とする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the magnetic separation device of the present invention. The magnetic separation device shown in FIG. 2 includes a container 11 constituting a reaction tank or the like used for industrial waste treatment, and a pair of coils 12 and 13 provided on an outer peripheral portion of the container 11. A pair of coils 12
And 13 constitute cusp coils, and coils 12 and 13
, A cusp magnetic field is generated in the container 11. The current values can be different from each other, but are usually the same.
【００１５】この場合において、このカスプ磁場の磁場
強度は、容器１１内の、１対のコイル１２及び１３間の
中心部Ｏにおいて零となるが、容器１１の半径方向及び
軸方向に向かうにつれて増大する。したがって、容器１
１内の微小な空間内に大きな磁気勾配を生じさせること
ができ、この結果、巨大な磁気力を生じさせることがで
きる。したがって、容器１１内に所定の混合物質を流し
た場合、前記巨大な磁気力によって前記混合物質を効率
良く磁気分離し、保持することができる。In this case, the magnetic field strength of the cusp magnetic field becomes zero at the center O between the pair of coils 12 and 13 in the container 11, but increases in the radial and axial directions of the container 11. I do. Therefore, container 1
A large magnetic gradient can be generated in a minute space in the device 1, and as a result, a huge magnetic force can be generated. Therefore, when a predetermined mixed substance is flowed into the container 11, the mixed substance can be efficiently magnetically separated and held by the huge magnetic force.
【００１６】また、１対のコイル１２及び１３間の距離
ｄは可変であり、コイル１２及び１３間の距離ｄを適宜
に制御することによって、容器１１内に生成されるカス
プ磁場の磁場強度を制御することができる。したがっ
て、混合物質の種類に応じて、前記カスプ磁場の磁場強
度に起因した磁気勾配及び磁気力を適宜に制御すること
ができる。また、混合物質に対する磁気分離効率を適宜
に制御することができる。The distance d between the pair of coils 12 and 13 is variable. By appropriately controlling the distance d between the coils 12 and 13, the magnetic field strength of the cusp magnetic field generated in the container 11 can be reduced. Can be controlled. Therefore, the magnetic gradient and the magnetic force caused by the magnetic field strength of the cusp magnetic field can be appropriately controlled according to the type of the mixed substance. Further, the magnetic separation efficiency for the mixed substance can be appropriately controlled.
【００１７】なお、図２においては、下流側に所定の混
合物質からなる廃液などを貯留するための原液貯留槽１
４が設けれており、上流側に容器１１内を通過して磁気
分離された分離液を貯留するための分離液貯留槽１５が
設けられている。したがって、図２に示す磁気分離装置
においては、原液貯留槽１４内に貯留された所定の混合
物質が、容器１１内を重力に逆らって下側から上側に流
れるように構成されている。In FIG. 2, an undiluted solution storage tank 1 for storing a waste liquid composed of a predetermined mixed substance on the downstream side.
A separation liquid storage tank 15 for storing a separation liquid that has passed through the inside of the container 11 and has been magnetically separated is provided on the upstream side. Therefore, the magnetic separation device shown in FIG. 2 is configured such that a predetermined mixed substance stored in the stock solution storage tank 14 flows from the lower side to the upper side in the container 11 against gravity.
【００１８】１対のコイル１２及び１３は、通常の銅線
及び鉄ヨークなどから構成することもできるが、好まし
くは超電導コイルを用いる。銅線を用いてコイルを構成
した場合においては、例えば１０−１Ｔオーダの磁場強
度しか得ることができず、したがって、巨大な磁気勾配
及び磁気力を得ることが困難な場合がある。これに対し
て、上記超電導コイルを用いた場合においては、例えば
数Ｔの磁場強度を生じさせることができ、巨大な磁気勾
配及び磁気力を比較的簡易に得ることができる。このよ
うな超電導コイルは、例えばＮｉ−Ｔｉ、Ｎｂ３Ｓｎ、
及び高温超電導線から作製する。The pair of coils 12 and 13 can be made of ordinary copper wires and iron yokes, but preferably use superconducting coils. When a coil is formed using a copper wire, for example, only a magnetic field strength of the order of 10 -1 T can be obtained, and thus it may be difficult to obtain a large magnetic gradient and magnetic force. On the other hand, when the superconducting coil is used, a magnetic field strength of, for example, several T can be generated, and a huge magnetic gradient and magnetic force can be obtained relatively easily. Such a superconducting coil includes, for example, Ni—Ti, Nb 3 Sn,
And a high-temperature superconducting wire.
【００１９】[0019]
【実施例】図２に示す本発明の磁気分離装置において混
合物質の磁気分離を行った。混合物質としては粒径１０
μｍのマグネタイトを原子吸光分析値４６０ｐｐｍで含
有した水中に含有させたスラリーを用いた。また、コイ
ル１２及び１３は、銅線を用い、容器１１の外周部にお
いて、内半径２０ｍｍ、外半径１００ｍｍ、ギャップ長
２０ｍｍとなるように設けた。そして、コイル１２及び
コイル１３に８Ａの電流を互いに逆向きに流すことによ
って、容器１１内にカスプ磁場を生成した。EXAMPLE A magnetic separation of a mixed substance was performed in the magnetic separation apparatus of the present invention shown in FIG. Particle size 10 as a mixed substance
A slurry containing magnetite of μm in water containing an atomic absorption analysis value of 460 ppm was used. Further, the coils 12 and 13 were provided using a copper wire so as to have an inner radius of 20 mm, an outer radius of 100 mm, and a gap length of 20 mm on the outer peripheral portion of the container 11. Then, a cusp magnetic field was generated in the container 11 by flowing a current of 8 A through the coil 12 and the coil 13 in opposite directions.
【００２０】なお、前記電流をコイル１２又は１３に対
して単独で流した場合における中心磁界は０．０８Ｔで
あった。The center magnetic field when the current was applied to the coil 12 or 13 alone was 0.08T.
【００２１】上記スラリーを原液貯留槽１４内に入れ、
容器１１内を重力とは逆方向に下側から上側に向けて流
し、分離液貯留槽１５内に貯留させた。分離液貯留槽１
５内のスラリー中におけるマグネタイトの濃度を原子吸
光分析によって定量したところ、１５０ｐｐｍという結
果が得られた。したがって、上記スラリーはカスプ磁場
が生じている容器１１内を通過することによって、効果
的に磁気分離されていることが分かる。The slurry is placed in a stock solution storage tank 14,
It flowed in the container 11 from the lower side to the upper side in the direction opposite to the gravity, and was stored in the separated liquid storage tank 15. Separation liquid storage tank 1
When the concentration of magnetite in the slurry in No. 5 was quantified by atomic absorption analysis, a result of 150 ppm was obtained. Therefore, it can be seen that the slurry is effectively magnetically separated by passing through the vessel 11 in which the cusp magnetic field is generated.
【００２２】図３は、磁気分離前後における上記スラリ
ーを観察したものである。図３（ａ）は、原液貯留槽１
４における磁気分離前のスラリーであり、図３（ｂ）
は、分離液貯留槽１５における磁気分離後のスラリーで
ある。図３から明らかなように、磁気分離前におけるス
ラリーは濃色を呈し、マグネタイトを高濃度に含有して
いることが分かる。一方、磁気分離後におけるスラリー
は白色を呈し、マグネタイト濃度が現象していることが
分かる。FIG. 3 shows the above slurry before and after magnetic separation. FIG. 3A shows a stock solution storage tank 1.
4 is a slurry before magnetic separation in FIG.
Is a slurry after magnetic separation in the separation liquid storage tank 15. As is clear from FIG. 3, the slurry before the magnetic separation exhibits a dark color, indicating that the slurry contains a high concentration of magnetite. On the other hand, the slurry after magnetic separation exhibits white color, indicating that the magnetite concentration has been reduced.
【００２３】以上、発明の実施の形態に則して本発明を
説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されるもの
ではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あ
らゆる変形や変更が可能である。As described above, the present invention has been described based on the embodiments of the present invention. However, the contents of the present invention are not limited to the above, and any modifications or changes may be made without departing from the scope of the present invention. Is possible.
【００２４】例えば、図２においては、容器１１とコイ
ル１２及び１３と以外に、原液貯留槽１４及び分離液貯
留槽１５のみを設け、磁気分離装置を極めて簡易な構成
としているが、用途に応じてあらゆる構成を採ることが
できる。また、図２において、コイル１２及び１３の断
面は矩形状を呈しているが、その他の形状、円形状や多
角形状に作製することもできる。For example, in FIG. 2, in addition to the container 11 and the coils 12 and 13, only the stock solution storage tank 14 and the separated solution storage tank 15 are provided, and the magnetic separation apparatus has a very simple configuration. Can take any configuration. In FIG. 2, the cross sections of the coils 12 and 13 are rectangular, but may be formed in other shapes, such as a circle or a polygon.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気分離
方法及び磁気分離装置によれば、装置内の所定の容器中
の巨大な磁気力を発生させることができるので、前記容
器中を所定の混合物質を流すことによって、この混合物
質を簡易かつ効率良く磁気分離することができる。その
結果、特に、微生物と磁性粒子とを含有させたエチレン
グリコールなどの所定の物質を本発明にしたがって磁気
分離することにより、前記微生物を前記磁気分離装置内
に高濃度に保持することが可能となり、産業廃棄物など
の分解、選別などを容易に行うことができる。As described above, according to the magnetic separation method and the magnetic separation apparatus of the present invention, it is possible to generate a huge magnetic force in a predetermined container in the apparatus. By flowing this mixed substance, the mixed substance can be magnetically separated easily and efficiently. As a result, in particular, by magnetically separating a predetermined substance such as ethylene glycol containing microorganisms and magnetic particles according to the present invention, the microorganisms can be maintained at a high concentration in the magnetic separation device. degradation, such as industrial waste, sorted, etc. can be easily performed.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 従来の磁気分離装置の一例を示す概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional magnetic separation device.
【図２】 本発明の磁気分離装置の一例を示す概略図で
ある。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the magnetic separation device of the present invention.
【図３】 本発明の磁気分離方法及び磁気分離装置を用
いた、磁気分離前後のスラリー中の濃度観察写真であ
る。FIG. 3 is a photograph of a concentration observation in a slurry before and after magnetic separation using the magnetic separation method and the magnetic separation device of the present invention.
１ フィルタ ２ コイル ３ 磁性細線 １１ 容器 １２、１３ コイル １４ 原液貯留槽 １５ 分離液貯留槽 REFERENCE SIGNS LIST 1 filter 2 coil 3 magnetic thin wire 11 container 12, 13 coil 14 stock solution storage tank 15 separated solution storage tank
Claims (5)
ルを設け、この１対のコイルのそれぞれに対して逆方向
の電流を流すことにより、前記所定の容器内にカスプ磁
場を生じさせ、このカスプ磁場の磁気勾配によって生じ
た磁気力を用いて前記所定の容器内を流れる所定の混合
物質を磁気的に分離し、保持するようにしたことを特徴
とする、磁気分離方法。1. A cusp magnetic field is generated in a predetermined container by providing a pair of coils to an outer peripheral portion of a predetermined container and supplying currents in opposite directions to each of the pair of coils. A magnetic separation method characterized by using a magnetic force generated by a magnetic gradient of the cusp magnetic field to magnetically separate and hold a predetermined mixed substance flowing in the predetermined container.
記カスプ磁場の磁気勾配によって生じる前記磁気力の大
きさを制御するようにしたことを特徴とする、請求項１
に記載の磁気分離方法。2. The apparatus according to claim 1, wherein the distance between the pair of coils is changed to control the magnitude of the magnetic force generated by the magnetic gradient of the cusp magnetic field.
3. The magnetic separation method according to item 1.
て設けられたカスプ磁場を生成するための１対のコイル
を具えることを特徴とする、磁気分離装置。3. A magnetic separation device comprising: a predetermined container; and a pair of coils provided for an outer peripheral portion of the container for generating a cusp magnetic field.
とを特徴とする、請求項３に記載の磁気分離装置。4. The magnetic separation device according to claim 3, wherein an interval between the pair of coils is variable.
なることを特徴とする、請求項３又は４に記載の磁気分
離装置。5. The magnetic separation device according to claim 3, wherein the pair of coils comprises a superconducting coil.
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