JP2004522575A

JP2004522575A - 粒状体の分離方法および装置

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Publication number: JP2004522575A
Application number: JP2002564047A
Authority: JP
Inventors: レム、ピーター、カルロ; フラウンホルクス、ノルベルト、オット; コーイ、ローレンツ、アントンヴァン
Original assignee: テクニッシェユニヴァージテートデルフト
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2004-07-29
Also published as: NL1017367C2; WO2002064261A1; EP1368126B1; DE60217075D1; US6938776B2; EP1368126A1; US20040099576A1; ATE349277T1

Abstract

本発明は、選択した限度内で異なる物理的特性値を有する粒状体の混合物を液中で分離する方法に関し、分離させる粒状体を補助粒状体の層が上部に配置されたスクリーンにフィーダを介して供給し、補助粒状体の寸法はスクリーンの開口を通過しないような大きさとされ、分離させる粒状体を補助粒状体の層を通過し、さらにスクリーンの開口を通過してスクリーンの下方に集め、粒状体の密度は液の密度よりも大きいものとし、粒状体と液との間でそれぞれ繰り返し垂直運動を行わせる方法に関する。本発明は、分離させるすべての粒状体を補助粒状体およびスクリーンを通過させ、高い密度を有する粒状体を、低い密度を有する粒状体に比較してより速く補助粒状体の層とスクリーンを介して移動させることを特徴とする。発明はこのような方法を実施する装置にも関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は選択した限度内で異なる物理的特性値を有する粒状体の混合物を液中で分離する方法に関する。分離させる粒状体を補助粒状体の層が上部に配置されたスクリーンにフィーダを介して供給し、補助粒状体の寸法はスクリーンの開口を通過しないような大きさとされ、分離させる粒状体を補助粒状体の層を通過させ、さらにスクリーンの開口を通過させてスクリーンの下方に集め、粒状体の密度は液の密度よりも大きいものとし、粒状体と液との間でそれぞれ繰り返し垂直運動を行わせる。さらに発明はこのような方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法と装置はアメリカ特許出願ＵＳ−４７７２３８４で知られる。この特許では石炭、鉱石などの鉱物からできた寸法１ｍｍ以下の非常に小さい粒状体の分離が取り扱われている。分離は分離させる粒状体の密度の差のみに基づいている。最高の密度を有する粒状体は補助粒状体と分離スクリーンを下方に通過するが、最低の密度を有する粒状体は補助粒状体の層上に残り、そこから除去される。
【０００３】
公知の方法では、液は分離スクリーンを介して下から上に供給される。このため、補助粒状体は分離させる粒状体とともに上方に押し上げられる。上方への運動が停止するか、または液が下方に逆転したとき、粒状体、特に最も重い粒状体は補助粒状体の間に形成されたスペースを占める。このような液流運動が数回繰り返された後で、重い粒状体のかなりの部分が補助粒状体の層とスクリーンを通過する。引続きこれらの粒状体はスクリーン下方の適当な容器に回収される。
【０００４】
この公知の方法の欠点は、重い粒状体とともにかなりの部分の軽い粒状体もスクリーンを下方に通過して容器に回収されることである。この問題は、特に分離させる粒状体の種々の密度間にほとんど差がない場合に、非常に注目すべきものである。さらに、この公知の方法は、分離させる混合物が、石炭または鉱石の汚染による混合物のような重いあるいは非常に重い粒状体と一層軽い粒状体とを含むときしか、実用的に使用されることが示されていない。
【０００５】
この方法の別の欠点は、大抵の場合、軽い粒状体の除去と同時に補助粒状体の層の一部も除去する必要があるということである。この結果、工程が一層複雑となり、同時に補助粒状体もかなり消耗する。
【０００６】
結論として、この公知の方法は異なる種類の２層、すなわち、液によっても移動しない比較的重い材料の底部層と軽い材料の頂部層からなる補助粒状体が分離スクリーン上に必要となる欠点を保有する。
【特許文献１】
アメリカ特許出願ＵＳ−４７７２３８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一般的な目的は改善された方法を提供することにある。
発明の特別の目的は比較的軽い粒状体の混合物を分離するためにも使用できる方法を提供することにある。異なる寸法でかつ密度がわずかしか異ならない粒状体の混合物を分離するために使用できる方法を提供することも発明の目的である。
【０００８】
混合物が選択された物理的特性値の種々の差に応じて分離できる手段による方法を提供することも発明の目的である。
発明のさらなる目的はこのような方法を経済的に実施する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的の少なくとも１つを達成するために、本発明は初めに記載された方法を提供するものであり、分離させるすべての粒状体を補助粒状体の層と分離スクリーンを通過させ、この際、上限付近の物理的特性値を有する粒状体は下限付近の物理的特性値を有する粒状体に比較して補助粒状体の層とスクリーンをより速く移動させることを特徴とする。
【００１０】
発明によればすべての粒状体はスクリーンを通過するので、補助粒状体を浚える必要がなくなる。これは補助粒状体の消耗を最小限に押えることになる。
また驚くべきことに、発明による方法によって、液に比べて密度のあまり高くない比較的軽い粒状体も非常に良好に分離できる。この記載において密度比が参照される場合は、相対密度比、すなわち粒状体の密度から液の密度を差し引いたものを意味する。水を使用するときは、この方法は１．０ｇ／ｃｍ^３、望ましくは１．０３ｇ／ｃｍ^３より高い密度を有する固体粒状体に適用される。特にプラスチックは水中で良好に分離できる。
【００１１】
発明による方法では、補助粒状体の最小径が分離させる粒状体の最小寸法の少なくとも２．５倍である場合が特に有利である。
例えば、補助粒状体は略、球状、円筒状または立方体などの多面体であると有利である。特にほぼ球状の補助粒状体が望ましい。
【００１２】
略同一の密度であるが、異なる体積／表面積比を有する粒状体も分離には適している。
さらに望ましい実施の形態によれば、補助粒状体は、重い粒状体が軽い粒状体よりも速く補助粒状体の層を通過するような密度と寸法である。
【００１３】
別の望ましい実施の形態によると、大きい体積／表面積比を有する粒状体は小さい体積／表面積比を有する粒状体よりも速く補助粒状体の層を通過する。
さらに別の実施の形態によると、分離させる材料にはプラスチック粒状体が含まれる。
【００１４】
特にフィーダに、分離スクリーンの方向に対して任意に傾斜するフィーダスクリーンが含まれると、非常に良好な分離が得られる。この場合、供給された分離させる粒状体にほぼ垂直の繰り返し運動をさせるので、最大の物理的特性値を有する粒状体がフィーダスクリーン上の最低の位置を占め、最小の物理的特性値を有する粒状体が最高の位置を占める。これによって、分離させる粒状体は分離スクリーンに供給される前に予備分類されることになる。例えば、フィーダスクリーンの位置を傾斜させることによって、分離させる粒状体がフィーダスクリーン上を同時に分離スクリーンの方にも移動する。この方法で、分離させる材料は既にほぼ予備分類された状態で補助粒状体の層に到着する。この結果、より良好な分離ができる。
【００１５】
発明による装置は分離スクリーンが通過できない補助粒状体の層を設けたスクリーンと、最小径が分離スクリーンの開口のものよりも小さい分離させる粒状体を供給するフィーダと、分離させる粒状体を補助粒状体の層および分離スクリーンを通過させるために液に対して粒状体に垂直運動を与える手段とを備え，分離スクリーンを通過した粒状体を回収する回収手段を分離スクリーンの下方に設ける。
【００１６】
望ましい実施の形態によると、分離スクリーンおよびそこの粒状体を水平方向に運動させる手段が含まれ、分離スクリーンの下方の運動経路に回収手段を備え、そのため異なる物理的特性値の粒状体が異なる回収手段に回収される。
【００１７】
特別の望ましい実施の形態では円運動で動く円形の分離スクリーンが設けられる。分離スクリーンの各部分は分離させる材料のフィーダ部と、異なる物理的特性値を有する粒状体をそれぞれ分類する少なくとも２つの分類部とを順次通過する。
【００１８】
さらに、望ましい実施の形態は従属請求項に記載される。
図面と望ましい１つの実施の形態を参照して発明を説明する。すべての補助層の粒状体が同一の密度であると本明細書で記載しているときは、密度には重要な差がないことを意味する。補助粒状体はすべてがあたかも同一の密度を有するような挙動をすることを実際には意味する。補助粒状体は分離スクリーンで層となるよう常にランダムに分布しなければならない。
【００１９】
アメリカ特許ＵＳ−４７７２３８４に記載された方法に類似するが、本発明による方法は補助粒状体の層の隙間が導入される。本発明によると、隙間の導入は、例えば分離スクリーンとその上の粒状体の上下運動によって、粒状体と液との間に相対運動が導かれることによってなされる。この場合、分離スクリーンが下向き運動をしている間は、粒状体はスクリーンに対して遅延した運動をするので、その結果、ある程度の隙間が生じる。この隙間は主としてスクリーンの移動距離と運動速度に依存する。この隙間のため、分離させる粒状体が補助粒状体の間を動きまわり、最後には分離スクリーンを下方向に通過する。
【００２０】
分離スクリーンが水平面に固定されて、分離させる粒状体がスクリーンの全面にわたってランダムに分布されている場合は、最初に最も重い粒状体が分離スクリーンを通過し、その後で軽い粒状体が通過する。スクリーンを通過する軽い粒状体を分離して除去するために、最も重い粒状体がスクリーンを通過するときに第１の容器をスクリーン下方に設け、軽い粒状体がスクリーンを通過するときには、この容器は別の容器に交換する。ある期間にわたって重い粒状体と軽い粒状体の両方がスクリーンを通過する場合は、スクリーン下方にさらに別の容器を設ける選択も可能である。この混合物は後でさらに分離するためスクリーンに再度適用することが選択的に可能である。
【００２１】
分離スクリーンが水平面で運動する場合は、複数の容器をスクリーンの下方でスクリーンの運動方向に置き、運動経路の第１の部分の下に配置した容器は最も重い粒状体を回収し、最後の容器は軽い粒状体を回収する。この場合、２つより多くの容器を設けることも可能であり、１つ以上の中間の容器で重い粒状体と軽い粒状体の混合物を回収する。混合物が、２つより多い、例えば３つ、４つ、または５つの物理的特性値を有する分離させる粒状体で構成される場合は、同数以上の容器をスクリーンの下方に設けることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下図面を参照して発明を説明する。
以下は特に密度の異なる粒状体に対して説明する。しかし、以下の記載は体積／表面積比などの他の物理的特性値が異なる粒状体に対しても同様に適用できる。
【００２３】
図１は補助粒状体の層２を備えた分離スクリーン１を示す。図でわかるように、補助粒状体はスクリーン１の開口よりもわずかに大きい直径を有するので、スクリーン１の開口を通過できない。低い密度３’（図では白色）の粒状体と高い密度３（図では黒色）の粒状体を含む分離させる材料３，３’は上方から補助粒状体の層２上に供給される。この供給はフィーダスクリーン４を介して行われる。図１に示すように、フィーダスクリーンは左側では比較的細かい開口を備えているので粒状体は通過できないが、液体は通過できる。右にいくとフィーダスクリーンの開口は、分離させる粒状体がスクリーンを通過して落下できる程度に十分大きくなっている。
【００２４】
フィーダは補助粒状体の層の直上の位置で選択的に終了させることができる。望ましい実施の形態によると、前記フィーダは分離させる材料３，３’を垂直運動させるフィーダスクリーンで構成される。その結果、重い粒状体３は比較的低い位置を、また軽い粒状体３’は比較的高い位置を占める。フィーダスクリーンの振幅と周期は分離スクリーンのものと同一であるのが望ましい。特に図１に示される場合、分離スクリーン１およびその上の補助粒状体の層２が矢印Ａの方向に移動すると、フィーダスクリーン４によるこのような予備分類の結果、重い粒状体３は補助粒状体の層２の上部に底部層を形成し、軽い粒状体３’は重い粒状体３の上部に落下する。分離スクリーン１のこのような運動がたとえなくても、フィーダスクリーン４で供給するこのような方法の結果、図２に示す左の位置に最も重い粒状体３のみが落下して、右の位置には軽い粒状体３’が落下する。重い粒状体３および軽い粒状体３’の両方の粒状体は中間部分に落下する。中央のこの部分は例えば図１に示すような方法で分離するため、あらためて供給される。また分離させる材料が２種類より多い密度の粒状体を含む場合はこの供給方法に予備分類を使用するのが便利である。
【００２５】
最も軽い密度の粒状体を補助粒状体の層を介して通すことが本発明で困難な場合は、例えば図３に示すようにこの層に攪拌装置を設けることによって補助粒状体の層の隙間を局部的に増加させることができる。増加した隙間によって軽い粒状体３’が分離スクリーンを通過することが容易となる。
【００２６】
軽い粒状体を補助粒状体を通して導く別の方法として、１つまたは複数の液体噴射６をこの層に向ける方法があり、これによって詰まった凝集が砕ける。これによって前記層および分離スクリーンを介して搬送される機会が軽い粒状体に与えられる。液体噴射は上あるいは下から層に向けられる。攪拌装置と液体噴射を組み合わせることも可能である。
【００２７】
ちなみに、分離スクリーンの水平移動を矢印Ａで図２に示す。これで分かるように、移動経路の第１の部分では重い粒状体３が補助粒状体の層２と分離スクリーン１を下方に通過し、第２の部分では重い粒状体３と軽い粒状体３’が通過し、最後の第３の部分では最も軽い粒状体３’が通過する。図示されていないが、最も軽い粒状体３’は図の最も左の位置では補助粒状体の層の上部にある。
【００２８】
図４に発明による回転装置の上面図を示す。分離スクリーン上部の補助粒状体および分離させる材料を有する分離スクリーン面を概略的に同心円で示す。分離スクリーンは反時計方向に回転できる。図５は本装置の側断面を示す。分離させる材料は区画Ｉに供給され、そこから、スクリーン１によりその場所に保持された補助粒状体の層２上に落下する。回収手段７によって分離スクリーン１は前記スクリーンとその上の材料に垂直運動を付与できる手段に結合される。また手段７は、分離させる粒状体がそれぞれの部分から外側に出てこないように液面上に突出する縁部を形成する。
【００２９】
図４に示す分離スクリーンは互いに仕切り９によって分離された４つの区画Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶが含まれる。前記仕切り９は、スクリーン１から液面上の位置まで側壁７’に対応して延びる。仕切りはかならずしも設ける必要はない。このような仕切りは、補助粒状体が分離スクリーン上に不均等に分布すること、および／または液が望ましくない流れとなることを主として防止するのに使用される。図５で分かるように、区画Ｉ内の重い粒状体３は補助粒状体の層と分離スクリーンを下方に通過する。分離スクリーンが回転するということは、それぞれのスクリーン面が区画ＩＩＩの位置に達したときに、最低密度の粒状体のみが含まれることを意味する。これらは、例えば圧力のある上からの液噴射を補助粒状体の層上に向ける上述の方法で、補助粒状体の層およびスクリーンを通過させることが可能となる。これで、軽い粒状体がこの層を簡単に通過するような構造となる。その後、これらは装置の下方の容器から除去される。
【実施例１】
【００３０】
ハブキャップを粉砕して得られた分離させるプラスチック粒状体の混合物は２−５ｍｍの寸法を有し、６６重量％のポリアミドと、その他３４重量％のポリスチレン、ＡＢＳ、ＳＡＮおよびＡＳＡが含まれる軽いプラスチックとで構成される。ポリアミドの密度は１．１５から１．５４ｇ／ｃｍ^３で、平均密度は１．３７ｇ／ｃｍ^３である。残りのプラスチックは１．０４から１．１７ｇ／ｃｍ^３で、平均密度は１．１０ｇ／ｃｍ^３である。分離の正確な分析を実施するために、ポロアミド粒状体は乾燥させたものである。
【００３１】
分離スクリーン（棒型ふるい）は８８５ｃｍ^２のスクリーン面を有し、メッシュは８ｍｍ、棒の厚さは２ｍｍである。分離スクリーンの垂直振幅は７８ｍｍ、周波数は０．２Ｈｚである。補助粒状体の長さは１３ｍｍで、（最小寸法の）直径は１０ｍｍである。補助粒状体の密度は１．１３５ｇ／ｃｍ^３である。補助粒状体の合計重量は３．９ｋｇである。
【００３２】
分離スクリーンは分離スクリーンを駆動するため中心に円筒状の空間を有し、水を満たした容器に配置される。容器の高さは２９０ｍｍ、直径は３７０ｍｍである。駆動部分の直径は１２５ｍｍである。分離させる材料がスクリーンから飛び出すのを防ぐために、棒ふるいの周囲全体にわたって常に液面上に突出した縁部が設けられる。スクリーン面は上述した振幅と周期で上下運動を行う。スクリーンの回転速度は１００秒当たり１回転である。円筒状の補助粒状体は分離スクリーン上に配置される。
【００３３】
前もって湿らせた分離させるプラスチック粒状体を１００秒で１ｋｇの割合でスクリーンに供給した。
分離スクリーンの下に設けた容器に回収された粒状体を分析したところポリアミドの含有率が９５％であり、歩留まり率は約８０％であった。
【００３４】
発明は上述の図示した方法に限定されるものではない。例えば、スクリーン面は図４および５に示されるような回転に代って直線的に運動させてもよい。水の代りに、分離させる粒状体に悪い影響を与えないかぎり他の適当な液を使用することは可能である。しかし、この液は分離させる粒状体の密度よりも低い密度のものでなければならない。また図４および５に示される１つのフィーダの代りに２つのフィーダを装置に設けることも可能である。前記フィーダは区画ＩおよびＩＩＩの位置に置かれる。分離させる材料の最も重い部分は前記区画で除去され、最も軽い粒状体は区画ＩＩおよびＩＶの位置で除去される。選択的に４を超える区画、例えば６（Ｉ−ＶＩ）区画を形成することもできる。この場合、分離させる粒状体は区画ＩとＩＶに供給し、区画ＩＩとＶで重い粒状体が除去され、そして区画ＩＩＩとＶＩで軽い粒状体が除去される。
【００３５】
補助粒状体の層の厚さは最小の補助粒状体の寸法の少なくとも２倍とすることが望ましく、前記粒状体の少なくとも４倍にすることが望ましい。粒状体の層の厚さは粒状体の最小寸法の１５倍を超えないようにするのが望ましい。最も望ましい層の厚さは粒状体の最小寸法の６−１０倍、特に８倍が望ましい。発明による方法では密度が０．１ｇ／ｃｍ^３（１００ｋｇ／ｍ^３）しか異ならない粒状体に対して非常に精度の良好な分離を示した。これは従来の方法で分離されるものに比べてかなり正確である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は発明による方法に使用するスクリーンおよびフィーダの概略的な側面を示す。
【図２】図２は発明による分離スクリーンの概略的な側面を示す。
【図３】図３は発明による方法に使用するスクリーンの特別の実施の形態の概略的な側面を示す。
【図４】図４は発明によるスクリーンの概略的な上面を示す。
【図５】図５は図４によるスクリーンの概略的な側面を示す。

Claims

選択した限度内で異なる物理的特性値を有する粒状体の混合物を液中で分離する方法であって、
分離させる粒状体を補助粒状体の層が上部に配置された分離スクリーンにフィーダを介して供給し、補助粒状体の寸法はスクリーンの開口を通過しないような大きさとされ、
分離させる粒状体を補助粒状体の層を通過させ、さらにスクリーンの開口を通過させてスクリーンの下方に集め、粒状体の密度は液の密度よりも大きいものとし、
粒状体と液との間でそれぞれ繰り返し垂直運動を行わせる方法において、
分離させるすべての粒状体を補助粒状体および分離スクリーンを通過させ、
上限付近の物理的特性値を有する粒状体を、下限付近の物理的特性値を有する粒状体に比較してより速く補助粒状体の層とスクリーンを介して移動させる
ことを特徴とする方法。
分離させる粒状体の密度を物理的特性とすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
分離させる粒状体の体積／表面積比を物理的特性とすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
上限値は下限値の少なくとも３倍、望ましくは少なくとも５倍、より望ましくは少なくとも１０倍の大きさとすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
補助粒状体の最小寸法は分離させる粒状体の最小寸法の少なくとも２．５倍とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
液に対する粒状体の相対運動は分離スクリーンとそこに配置された粒状体との繰り返し上下運動によって行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
分離させる材料にはプラスチック粒状体が含まれることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
分離させる粒状体の密度は１．０ｇ／ｃｍ^３より高く、望ましくは、例えば１．０４から２．０ｇ／ｃｍ^３など、１．０３ｇ／ｃｍ^３より高いことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
フィーダには振動面が含まれ、分離させる粒状体が分離スクリーンに達する前に予備分類をさせるために、供給された分離させる粒状体にほぼ繰り返し垂直運動を与えて、最大の物理的特性値を有する粒状体がフィーダ面上の最低の位置を占め、最小の物理的特性値を有する粒状体が最高の位置を占めるようにすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
補助粒状体は、重い粒状体が軽い粒状体よりも速く補助粒状体の層を通過するような密度と寸法を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法を実施する装置であって、装置は分離スクリーンが通過できない補助粒状体の層を設けたスクリーンと、最小径が分離スクリーンの開口のものよりも小さい分離させる粒状体を供給するフィーダと、分離させる粒状体を補助粒状体の層および分離スクリーンを通過させるために液に対して粒状体に垂直運動を与える手段とを備え，分離スクリーンを通過した粒状体を回収する回収手段を分離スクリーンの下方に設けることを特徴とする装置。
分離スクリーンおよびそこの粒状体を水平方向に運動させる手段が含まれ、分離スクリーンの下方の運動経路に回収手段を備え、そのため異なる物理的特性値を有する粒状体が異なる回収手段に回収されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
スクリーンは円形で、円運動を行い、分離スクリーンの各部分は分離させる材料のフィーダ部と、異なる物理的特性値を有する粒状体をそれぞれ分類する少なくとも２つの分類部とを順次通過することを特徴とする請求項１２に記載の装置。