JP2009045582A - 分級装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微粒子を高精度に歩留まりよく分級する分級装置を提供する。
【解決手段】円筒体２と、該円筒体２の軸心に回転可能に軸支される回転軸３と、円筒体２内の回転軸３の一側に一定の間隙を存して固着される一対の円板状ディスク４ａ及び円筒体２内の回転軸３の他側に固着される円板状ディスク４ｂと、ディスク４ａ及び４ｂの周面に周方向に定間隔で固着され、ディスク４ａ及び４ｂを連結する撹拌用ブレード５よりなり、回転軸３には一側に軸孔６と、軸孔端から一対のディスク４ａ間に達する孔７が形成され、また中央部から他端に軸孔８と、ディスク４ａ、４ｂ間の軸孔８より回転軸周面に達する孔９が形成される。円筒体２と回転軸３には、それぞれ円筒体２と回転軸３を同方向で、速度差をもたせて回転させる回転駆動手段が設けられる。運転は、軸孔６から原料スラリーを円筒体２内に円筒体２を一定量供給したのち水を供給して行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式により微粒子を高精度に歩留まりよく分離し、分級する分級装置及び方法に関する。

この種の湿式分級装置として下記特許文献１には、断面円形状の回動体と、該回動体と同軸で一体となって回転する内円筒の間に微粉を含む原料スラリーを供給して旋回流を形成させながら流下させる一方、前記内円筒と、該円筒体と同軸で一体となって回転する外円筒の間に水等の液体を供給して旋回流を形成させながら流下させ、この旋回流と、前記原料スラリーの旋回流を前記内円筒の下方における分級室で合流させる。そして旋回流による遠心力の作用で原料スラリーに含まれる微粉を粗粒と微粒に分離し、下部の漏斗状をなす回収部において、微粒を含むスラリーが中央回収路に、粗粒を含むスラリーが側部回収路にそれぞれ分級されて回収されるようにしたものが開示されている。
特公平３−９７号

特許文献１に開示される前述の分級装置では、分級室に流入した原料スラリーの旋回流は、水等の液体の旋回流と合流し、混合される。そして原料スラリー中の微粉が遠心力の作用で粗粒と微粒に分級されながら回収部に達し、回収路で別々に回収されるようになっているが、混合により微粒が粗粒に混入したり、粗粒が微粒に混入して回収されがちであること、内円筒内での原料スラリーの旋回流と回転する内円筒との相対速度差が小さいため、原料スラリー中の微粉が遠心力の作用により内円筒の内周壁に付着しがちであり、また回収部に流入した微粉は、回収部が漏斗状をなし、軸心に向かって斜め下向きに流出するため、その垂直方向のベクトル成分により回収部に押付けられて付着しがちであること、構造が回動体と内円筒と外円筒よりなり、また回収部が漏斗状をなして中央回収路と側部回収路よりなって構造が複雑であることなどの不具合を有している。

本発明は、上記不具合を解消し、微粒子を精度よく、また歩留まりよく分級して回収することができる分級装置及び方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、円筒体と、該円筒体の軸心に回転可能に軸支される回転軸と、該回転軸の一側に形成される軸孔を備え、該軸孔端より延出して円筒体内に開口する原料スラリーの供給路と、該供給路に隣接して前記回転軸に軸方向に適当な間隔を存して固着される複数の円板状ディスクと、該円板状ディスクの周縁に周方向に適当な間隔を存して固定され、前記円筒体の内周面近くのスラリーを撹拌するためのブレードと、前記回転軸の他側に形成される軸孔と、該軸孔より径方向に形成されて円板状ディスク間の回転軸周面に開口する孔とを備えた製品スラリーの排出路と、前記円筒体を回転軸の回りに回転させる第１の回転駆動手段と、前記回転軸を回転体とは速度差を有して同方向に回転させる第２の回転駆動手段と、よりなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の分級装置を用いた分級方法に関するもので、原料スラリーの供給路より原料スラリーを一定量円筒体内に供給したのち、第１及び第２の回転駆動手段により円筒体及びブレードを同方向に速度差をもって回転させながら、前記原料スラリーの供給路より水等の微粉を有しない液体を供給し、回転体の回転による遠心力の作用により粗粒と微粒を径方向に分離させ、回転軸側に浮上した微粒を含むスラリーを排出路より排出させることを特徴とする。

請求項１に係る発明によると、供給路より円板状ディスク間内に流入した原料スラリーは、遠心力の作用によりスラリー中の微粉が沈降しようとするが、微粉中の粗粒と微粒とでは沈降速度が異なり、沈降速度の速い粗粒は、回転軸に形成される孔より軸孔に流入して排出されるスラリーの上記孔に向かう径方向の流れに抗して沈降し、円筒体内周面側に集積する一方、沈降速度の遅い微粒は、上記スラリーの径方向の流れに抗しきれないで、該流れに伴って回転軸の軸心側に浮上し、排出路を通って排出される。ブレードが円筒体と差速をもって回転することにより円筒体内周面側のスラリーが撹拌され、撹拌に伴い粗粒及び粗粒に混在する微粒が共に舞い上がり、このうち微粒が排出に伴う上記スラリーの径方向の流れに伴って浮上し、排出される態様が繰返されるようになるため、微粒分級の歩留まりが向上すること、一旦舞い上がった粗粒は沈降し、径方向の流れに乗って排出されることはなく、そのため微粒を精度よく分級できること、装置の構造は、円筒体と回転軸とブレードよりなり、排出路も回転軸に軸孔を形成すると共に、該軸孔より径方向に回転軸周面に達する孔を形成するだけでよいから、構造が簡単であること等の効果を有する。なお、円筒体内周面側に集積した粗粒を含むスラリーは、運転終了後、円筒体に設けたドレンより抜き取られるが、洗浄水を注入することによっても抜き取ることができる。ことに分級装置が縦型である場合、運転終了後、洗浄水を注入することにより粗粒を含むスラリーを洗浄水と共に排出することができる。

請求項２に係る発明によると、分級がバッチ処理で行われ、運転中、供給路より水等の液体が供給され、これにより回転軸側に浮上した微粒が水等の液体と共に排出される。運転に伴い微粒の濃度は次第に低下する。そのため一定時間の運転で原料スラリーに含まれる微粒を限界量まで回収することができる。

以下、本発明の実施形態の分級装置について図面により説明する。図１は、全体を符号１で示す分級装置の断面、図２は図１のＡ−Ａ線における断面を示すもので、横向きをなしてコーナを面取りした形状をなす円筒体２と、該円筒体２の軸心に回転可能に軸支される回転軸３と、円筒体２内の回転軸３の一側に一定の間隙を存して固着される一対の円板状ディスク４ａ及び円筒体２内の回転軸３の他側に固着される円板状ディスク４ｂと、ディスク４ａ及び４ｂの周面に周方向に定間隔で固着され、ディスク４ａ及び４ｂを連結するブレード５よりなり、円筒体２には図示していないが、ドレンが設けられ、円筒体内のスラリーを抜き取ることができるようにしてある。

回転軸３は一側に盲孔状の軸孔６が形成されると共に、底の軸孔端から一対のディスク４ａ間の回転軸周面に達して開口する直径方向の孔７が形成され（この孔は周方向に一つ設けてもよいし、適当間隔で三個以上も受けてもよい）、軸孔６から一対のディスク間の周縁までが原料スラリーの供給路を構成している。原料スラリーの供給路は、例えば図１に示す一対のディスク４ａのうち、左側のディスク４ａを省いて軸孔６と該軸孔端より直径方向に形成される孔７のみで形成してもよいし、開口に接続される管を設け、該管と軸孔６とで構成してもよい。

回転軸３にはまた、軸孔６の延長上に上記軸孔６と適宜の間隔を存して中央部から他端に達する盲孔状の軸孔８が形成され、ディスク４ａ、４ｂ間の軸孔８より回転軸周面に達して開口する直径方向の孔９が軸方向に定間隔で形成され（図示する例では、軸方向に間隔をあけて三か所形成されているが、一か所又は二か所に形成してもよいし、四か所以上形成してもよい。また周方向にも一又は三か所以上形成してもよい）、該孔９と軸孔８が製品スラリーの排出路を構成している。
ディスク４ｂは図示する例では一つであるが、複数、軸方向に適当間隔で設けてもよい。

ブレード５は、図示する例では、ディスク４ａ及び４ｂを連結して、その周面に固着されているが、ディスク４ａ及び４ｂを連結しないで一方のディスク４ａ又は４ｂにのみ設けてもよいし、一対のディスク４ａのうち、内側のディスク４ａと、ディスク４ｂを連結して設けてもよい。また回転軸に固着して設けてもよい。図３に示す例ではブレード１１が回転軸３から直径方向に設けられる。このブレード５は偏心させてもよいし、湾曲させてもよい。
図中、１１は軸封装置で、回転軸３の一側は図示しない供給管と接続され、接続部分にはメカニカルシール（図示しない）が設けられている。

上述する円筒体２と回転軸３には、円筒体２を回転させる第１の回転駆動手段と、円筒体２と同方向で、かつ円筒体２と速度差をもたせて回転軸３を回転させる第２の回転駆動手段が設けられる。各回転駆動手段は図示していないが、いずれも周知のもので、円筒体２のボス部又は回転軸３に固着され、ベルト駆動されるプーリを備えている。

本実施形態の分級装置は以上のように構成され、分級は次のようにして行われる。
先ず、装置を停止するか、又は装置を駆動、すなわち第１及び第２の回転駆動手段により回転体２と回転軸３を周方向に速度差を持たせて回転させた状態で供給路を構成する回転軸３の一方の軸孔６から矢印方向に原料スラリーを円筒体２内に供給する。供給は、原料スラリーを一定量或いは供給された原料スラリーが排出路を構成する他方の軸孔８から排出され始めるまで行われる。原料スラリーを一定量供給するか、或いは原料スラリーが排出され始めると、原料スラリーの供給を停止し、ついで円筒体２と回転軸３を速度差をもって回転させた状態で、水を一方の軸孔６から同じく矢印方向に定流量で供給する。円筒体２及び回転軸３の回転に伴う遠心力の作用で、原料スラリー中の粗粒と微粒が共に沈降しようとするが、このうち沈降速度の大きな粗粒は、水が一方の軸孔６から供給されて上記排水路より排出される水の経路のうち、回転軸３の軸孔８に向かう径方向の流れに打勝って沈降し、円筒体内周面に集積される一方、沈降速度の小さな微粒は、軸孔８に向かう径方向の流れに抗しきれないで回転軸側に浮上し、水の流れと共に孔９を通り、軸孔８より矢印方向に押し流され排出される。

円筒体内周面に沈降して集積した粗粒には微粒も混在するが、回転軸３及びディスク４ａ、４ｂと一体となって回転するブレード５により主として、また供給された水で撹拌されることにより微粒が粗粒と共に舞い上がって円筒体内周面より離脱する。そしてそのうちの微粒が上述する水の流れによって回転軸側に浮上し、軸孔８より排出される。運転中、排出される製品スラリー中の微粒濃度は次第に低下し、一定時間後、運転が停止される。運転終了後、円筒体内に残留するスラリーはドレンより排出される。そしてその後、円筒体内は先浄水にて洗浄される。スラリーの排出は、装置の運転を行いながら洗浄水を供給することによっても行うことができる。

以上は、分級がバッチ処理で行われる例を示したが、原料スラリーを連続供給しながら分級を連続して行うこともできる。この場合も前記と同様、原料スラリー中の粗粒は、スラリーの径方向に向かう流れに抗して沈降し、微粒はスラリーの流れと共に回転軸側に浮上し、排出される。

図４は、分級装置の別の態様の断面、図５は図４のＢ−Ｂ線における断面を示すもので、図１及び図２に示す分級装置１と異なる点は、分級装置１の回転軸３を段付軸１３とし、円筒体２内を径大部１３ａとして該径大部１３ａに固着される円盤状のディスク１５ａ間に直径方向の孔１４を形成して軸孔６と共に原料スラリーの供給路を形成すると共に、ディスク１５ａとディスク１５ｂ間に直径方向の孔１６を形成して軸孔８と共に製品スラリーの排出路を形成した点で、他の構成は分級装置１と同じであり、変わりがない。

本実施形態の分級装置は横型であるが、別の実施形態では縦型にされて同様に構成される。

本発明に係る分級装置の要部の断面図。 図１のＡ−Ａ線における断面図。 別の態様のブレードを備えた図２と同様の断面図。 分級装置の別の例の要部の断面図。 図４のＢ−Ｂ線断面図。

符号の説明

１・・分級装置
２・・円筒体
３・・回転軸
４ａ、４ｂ、１５ａ、１５ｂ・・円盤状ディスク
５、１１・・ブレード
６、８・・軸孔
７、９、１４、１６・・孔
１１・・軸封装置
１３・・段付軸
１３ａ・・径大部

Claims (2)

1. 円筒体と、該円筒体の軸心に回転可能に軸支される回転軸と、該回転軸の一側に形成される軸孔を備え、該軸孔端より延出して円筒体内に開口する原料スラリーの供給路と、該供給路に隣接して前記回転軸に軸方向に適当な間隔を存して固着される複数の円板状ディスクと、該円板状ディスクの周縁に周方向に適当な間隔を存して固定され、前記円筒体の内周面近くのスラリーを撹拌するためのブレードと、前記回転軸の他側に形成される軸孔と、該軸孔より径方向に形成されて円板状ディスク間の回転軸周面に開口する孔とを備えた製品スラリーの排出路と、前記円筒体を回転軸の回りに回転させる第１の回転駆動手段と、前記回転軸を回転体とは速度差を有して同方向に回転させる第２の回転駆動手段と、よりなることを特徴とする分級装置。
2. 原料スラリーの供給路より原料スラリーを一定量円筒体内に供給したのち、第１及び第２の回転駆動手段により円筒体及びブレードを同方向に速度差をもって回転させながら、前記原料スラリーの供給路より水等の微粉を有しない液体を供給し、回転体の回転による遠心力の作用により粗粒と微粒を径方向に分離させ、回転軸側に浮上した微粒を含むスラリーを排出路より排出させることを特徴とする請求項１記載の分級装置を用いた分級方法。

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