JP2007536072A6 - 成分及び／又は成分の配合物を互いに分離する方法、その装置、及びその装置の使用 - Google Patents

Abstract

この発明は、例えば、成分及び／又は成分の配合物のように、異なる材料を互いに分離する方法に関する。ガス媒体用の制限された出口スリット２１及び処理された材料用の下部出口１４を有するサイクロン装置１０内で材料Ａ〜Ｄを予め処理することにより、サイクロン装置１０が材料Ａ〜Ｄをより小さい成分に分解すると共に材料の磁気特性を変化させて、その後、異なる材料Ａ〜Ｄが、磁気分離手段Ｍ１〜Ｍ４によって、互いに分離される。

Description

この発明は、異なる成分及び／又はそれらの配合物を互いに分離する方法に関する。

［発明の背景］
セラミックライニング材は、冶金産業において、窯、トリベ、転換炉及びその他の容器に使用されている。例えば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウムを主成分とするセラミックを使用してもよい。表面層は摩耗を受けやすく、熔融金属及び／又はスラグによって、そのクラック及び細孔内に浸透する。レンガ（bricks）が取り除かれるとき、レンガは通常、獲得した汚染物のために、堆積して保存される。酸化マグネシウムは４〜１０／ｋｇのＳＥＫ値を有し、酸化ジルコニウムは５０〜１００／ｋｇのＳＥＫ値を有する。従って、酸化物の一部を回復する方法は、主要な経済的価値となるであろう。

チタンホワイトは、顔料として使用されるチタンの酸化物である。現在調査されているチタン鉄鉱の新しい堆積物は、酸化クロムで汚染された溶脱砂（eluvial sand）を主要部分として構成され、酸化クロムは、顔料を得るために取り除かなければならない。酸化クロムを取り除くのはコストの高いプロセスであり、より簡単でより安価な方法が主要な経済的価値となるであろう。

異なる材料を分離するための簡単で安価な方法が必要とされている他の分野が無数に存在する。

米国特許第６，５１７，０１５号明細書を通して、例えば、サイクロン中の花崗岩の常磁性磁化率（paramagnetic susceptibility）を向上することが可能なことが知られている。

［発明の目的］
異なる成分又はそれらの配合物を互いに分離する方法を得ることがこの発明の目的である。この発明によれば、異なる成分又はそれらの配合物は、制限された出口を有する渦集塵器を備えたサイクロン中で予め処理され、その後、異なる成分又はそれらの配合物が磁気分離手段によって互いに分離される。

［この発明の実施例として公開された装置及び方法の詳細な説明］
図１は、この発明による方法に使用することのできるサイクロンを示している。このサイクロンは、入口ライン１２から接線方向の入口を有する円筒部分１１を備えている。円筒部分１１は、下部出口１４を有する円錐部分１３に隣接している。円錐端部１６を有してもよい円筒パイプ１５の形態をした渦集塵器は、円筒部分のカバー１７を貫通して下方に延び、外気への空気出口としての役目を果たしている。渦集塵器の軸方向位置は、図面中に示されているように、持ち上げジャッキ１８，１９によって調整することができる。出口の制限は、リング形状の出口スリット２１が形成されているようなコーン２０によって形成され、出口スリット２１が、スクリュー２２を有する円筒パイプ１５に対してコーン２０の軸方向位置を変化することによって調整できるようになっている。

空気又はその他のガスが、図示しないファンによって入口ライン１２へ吹き込まれると、下方に移動する渦が形成された後、向きを変え、円筒パイプ１５によって集塵される上方に移動する中央の渦が形成される。一点鎖線３０は、外表面上の過剰圧力と内表面上の負圧との間の境界を示している。

下部出口１４が図２にさらに詳細に示されており、これにより、入口ライン１２中の入口空気に材料３１が付加され、材料３１が円錐壁上へ堆積されると共に下方に移送されて出口から排出されることが明らかになる。図１にも存在する一点鎖線による記載によって、矢印３２で示されているように、空気が内向きに流れるように壁に沿った過剰な圧力があるものの出口の中央には負圧がないことが明らかとなる。これは、入口ライン１２中の空気の代わりに材料を導入できることが代替となるからである。下部出口１４は、リング形状となるように変更することができる。このタイプのサイクロンは、米国特許第５，２３６，１３２号明細書、米国特許第５，５９８，９７９号明細書及び米国特許第６，５１７，０１５号明細書にさらに詳しく記載されているため、この明細書ではこのサイクロン及びその特徴についてはあまり詳細に記載していない。これらの参考文献は、この明細書に援用される。

［実施例１］
スチール窯（ＬＤ転換炉）から取り除かれたマグネサイトレンガを粉砕して、最大約３５ｍｍのサイズの粒子を得、金属鉄の主要部分と酸化鉄の部分とに分かれるように磁気的に分離した。次に、予め粉砕した材料を、入口ライン１２を通って記載されているタイプのサイクロンに吹き込まれる空気に加えた。材料はサイクロン中で最大約３ｍｍのサイズの粒子に粉砕された後、下部出口１４に至る。この材料は、市場で手に入る強磁性分離設備（strong magnetic separation plant）によって、異なる磁界強度（field strength）の使用による異なる６つの成分に分離された。最も低い磁界強度で最初に取り除かれた成分は、鉄及び酸化鉄の形態で総含量３０％の鉄を含有していたが、最後の成分は、０．２重量％の酸化鉄を含有していた。従って、異なる鉱物組成を有する鉱物粒子を分離することが可能である。

新しいマグネサイトレンガもまた、汚染物として０．２重量％の酸化鉄を含有しており、この理由により、最後の成分をマグネサイトレンガの製造に再使用できる。ＭｇＯの常磁性磁化率だけが、サイクロン中の処理により、ほぼゼロから６００×１０^−６ｃｍｇ／ｓへ上昇したものの、酸化鉄の常磁性磁化率は約１，０００×１０^−６ｃｍｇ／ｓから１０，０００×１０^−６ｃｍｇ／ｓへ上昇したことが分かった。鉱物を分離できるには、最初のＭｇＯと最初の酸化鉄との間の常磁性磁化率の違いは小さすぎるものの、処理後の違いは、強磁性分離を行うのに十分である。

この実験は、セラミック鉱物又は鉱物以外の他の鉱物の非常に厳密な浸透にもかかわらず高価（high-value）なセラミック材料を再利用できることを示すと共に、高価なセラミック材料を製造するために分離したセラミック材料を再使用できることを示している。当業者が実施する試験におけるインプット材料及び所望のアウトプット材料を採用するために、サイクロンの特性、すなわち、円筒パイプ１５の軸方向位置及び出口スリット２１のサイズを変更することができる。

［実施例２］
天然に産出するチタン鉄鉱砂をサイクロン中で２回処理して、続いて磁気分離を行った。この方法では、酸化クロムを含有しない砂粒子を酸化クロムを含有する砂粒子から分離して、異なる砂粒子を異なる強度に磁化した。この方法は、天然の状態では、砂の強磁性処理によって実施することができなかった。湿った砂もサイクロン中で乾燥した。砂の粉砕度合いも達成され、この粉砕は実施例１と同じ方法で調整することができる。製造中に砂を一回だけ処理する必要があり、続いて、当業者によってサイクロンの調整を行うことが可能である。

上記の実施例のみが、この発明の実施例である。この発明は、無数の他の分野に適用することができる。

この発明の一般的なケースでは、上記のように材料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの混合物をサイクロン装置１０に供給し、サイクロン装置１０がこの混合物をより小さい成分に分解すると共にこの混合物を乾燥し、これらの材料の磁気特性を改良（向上）する。サイクロン装置１０から排出された材料Ａ〜Ｄの混合物の粉砕物をさらに、移送又は篩いのような中間工程を含むか又は含まないで、異なる強度の複数の磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を使用する磁気分離手段によって処理する。磁界強度を調整することのできる電磁石を使用することが適切である。

現在記載していることは図３に模式的に示されており、材料Ａ〜Ｄの混合物がサイクロン装置１０に供給されている。材料Ａ〜Ｄの混合物がサイクロン装置１０から排出されるとき、混合物はさらに粉砕されると共に乾燥されるが、同時に材料Ａ〜Ｄの磁気特性は、磁気（magnetism）が異なった強度へ向上するように改良される。サイクロン装置１０によって処理された材料Ａ〜Ｄの混合物は、図３において、符号５０が与えられている。可能な中間工程には、例えば、移送及び／又は篩いが含まれ、符号６０が与えられている。磁気分離用の装置７０は、供給方向に沿って順次増加するように計算された磁石Ｍ１〜Ｍ４を備え、図３に示されるように、材料Ａ〜Ｄを４つの異なる山８１〜８４に分離するのに使用される。

装置の詳細なデザイン及び構成は、この発明の革新的な概念の枠組み内で、当然に変更することができる。

この発明の方法によって、材料の磁気特性が同じであるためにこれまでは分離が不可能であった材料の混合物の磁気分離を実施することが可能となる。サイクロン装置の粉砕効果及び磁気特性（magnetisations）の改良能力は、出口スリット２１の閉鎖度合いの助けによって調整することができる。粉砕の精密さ（fineness）の度合い及び材料の帯電度合い又は材料の磁気特性の改良が、その後の磁気分離によって調整されるように、サイクロン装置が調整される。

従って、添付の請求の範囲内で変更及び改良が可能であるため、この発明は、図示され記載された実施例に限定するものではない。

この発明による方法を実施するのに使用することのできるサイクロンの長手方向の断面図である。 図１で示された詳細部分の拡大図である。 この発明の模式図である。

Claims (10)

1. 例えば、成分及び／又は成分の配合物のように、異なる材料を互いに分離する方法において、
   ガス媒体用の制限された出口（２１）及び処理された材料用の出口（１４）を有するサイクロン装置（１０）内で前記材料を予め処理することにより、前記サイクロン装置が前記材料をより小さい成分に分解すると共に前記材料の磁気特性を変化させることと、
   その後、前記異なる材料が、磁気分離手段によって、互いに分離されることと
   を特徴とする方法。
2. 異なる鉱物を含む材料を前記サイクロン装置内で予め処理し、その後、異なる鉱物組成を有する粒子を磁気分離によって分離することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. セラミックで汚染された材料からセラミックで汚染されていない材料を分離するための、請求項２に記載の方法。
4. 再利用を目的としてセラミック粒子を得るために、冶金産業からの残留セラミック材料に適用される、請求項３に記載の方法。
5. 冶金窯からのレンガに適用される請求項２または３に記載の方法において、
   前記材料が前記サイクロン装置に供給される前に、前記レンガが最大１〜５ｃｍのサイズの粒子に粉砕されることを特徴とする方法。
6. 酸化クロムを含む砂粒子から酸化クロムを含まないチタン鉄鉱砂粒子を分離するために、チタン鉄鉱砂に適用される、請求項２に記載の方法。
7. 少なくとも２つの異なる材料を含む材料（Ａ〜Ｄ）の混合物中の異なる材料を互いに分離する装置において、
   前記装置はサイクロン装置（１０）を有し、該サイクロン装置（１０）は、ガス媒体用の制限された出口（２１）を有する渦集塵器（１５）及び前記サイクロン装置内で処理された材料用の出口（１４）を備えることと、
   前記装置は、磁気分離用の装置（７０）を備えることと
   を特徴とする装置。
8. 前記磁気分離用の装置（７０）は、異なる強度を有する少なくとも２つの磁石（Ｍ１〜Ｍ４）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 材料の混合物中の異なる材料を互いに分離するための、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法の使用。
10. 材料の混合物中の異なる材料を互いに分離するための、請求項７または８に記載の装置の使用。

Images