JP2011136316A

JP2011136316A - 比重選別方法及び装置

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Publication number: JP2011136316A
Application number: JP2010000121A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Saito; 紳一郎齋藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2030-01-04
Also published as: JP5523843B2

Abstract

【課題】比重の異なる２種以上の物体を効率的に低コストで選別する。
【解決手段】鉱石Ｍの表面の粉分Ｐを洗い流すための洗浄装置３と、砂Ｓと水Ｗの混合層を形成する液状化槽４と、液状化槽４に振動を加えて混合層を液状化させる油圧シリンダー５、６と、液状化した混合層における鉱石Ｍ’の上下方向の位置に基づいて、鉱石を比重選別する選別手段とを備える比重選別装置１等。鉱石のうち、低比重品Ｌは液状化槽の表面又は表面付近に浮上し、高比重品Ｈは液状化槽の下方に沈降するため、両者を選別することができる。液状化した混合層から異物Ｆを除去し、砂Ｓと水Ｗを補充するための外部循環式の異物除去・水分調整装置７を備えることで、異物の少ない選別物を得ることができる。選別物の品位を判定し、判定した品位の目標値からの偏差に基づいて、油圧シリンダー又はモーター等による振動の周波数又は加振強度、砂と水の混合率を調整することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、比重選別方法及び装置に関し、特に、鉱石等の物体を固液混合層中に浮遊又は沈降させることによって比重選別する方法等に関する。

鉱山より採掘された鉱石中には、有用鉱物以外の不用鉱物が多く含まれるため、そのままでは利用できず、選鉱作業によって有用鉱物の品位を高める必要がある。また、ドロマイトや珪石等の鉱石については、主要成分の含有率等によって用途が異なるため、適切に選別することで選別後の鉱石の利用価値が高まる。従来、これらの選別には、手選、比重選別、磁力選別、浮遊選別等の方法が用いられていた。

また、近年、環境保全・資源の有効利用の観点から、産業廃棄物や家庭用廃棄物等の廃棄物、及び、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）などのプラスチック類が再利用されている。そして、この再利用に際し、比重差によって金属類やプラスチック類を選別する乾式比重選別法や湿式比重選別法が用いられている。

乾式比重選別法は、単純な装置で種々の材料を選別するのに用いられているが、一例として、特許文献１には、送風によって粉体を流動化させた固気流動層にプラスチック類を投入し、固気流動層との比重差を利用してプラスチック類を成分ごとに分離する方法が記載されている。

また、湿式比重選別法は、洗浄工程を必要とするプロセスに有効であり、特許文献２には、媒体粒子及び液体からなる流動媒体粒子層を含む固液流動層を用いて比重の異なる２種以上の材料を分離する湿式分離方法であって、液体の流入速度を増減させて流動媒体粒子層の嵩密度を増減させることにより、流動媒体粒子層の比重を、一方の材料の比重より高く、他方の材料の比重よりも低くなるように制御し、材料の浮沈により材料を分離する湿式分離方法が開示されている。

特開２００３−３１１２１４号公報特開２００５−２３０６９８号公報

しかし、特許文献１に記載の方法は、分離対象のプラスチックが乾燥していなければ、媒体の流動性が低下して詰まりが生じるため、乾燥コストが掛かるという問題があった。また、乾式比重選別法では、粉体の流動化時に固気流動層内に粉体の存在が疎になる部分が発生するため、固気流動層の密度が安定せず、分離精度が低くなるという問題があった。

また、特許文献２に記載の方法は、液体の流入速度を増減させて流動媒体粒子層の嵩密度を増減させて２種以上の材料を分離するため、流入速度の調整が適切でない場合には、分離精度が低下するという問題があった。さらに、固液流動層を形成するために大量のエネルギーを必要とするため、運転コストが増大するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、比重の異なる２種以上の物体を効率的に低コストで選別することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、比重選別方法であって、固体媒体と液体媒体の混合層に振動を加えて液状化させ、該液状化した混合層に物体を投入し、該投入した物体の比重に基づいて、該物体を浮遊又は沈降させて選別することを特徴とする。

そして、本発明によれば、固体媒体と液体媒体の混合層を用いるため、選別対象の物体が湿っていても安定して選別を行うことができ、乾燥コストも不要となる。また、固体媒体と液体媒体の混合層に振動を加えて液状化させるため、液体の流入速度の調整等が不要となるとともに、流動化に要するエネルギーを低く抑えることができ、運転コストを低減することができる。

上記選別方法において、前記固体媒体の粒径を０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下とすることで、流動化が容易になり、前記混合層に加える振動の周波数を１Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下、該振動の加振強度を５０ガル以上５００ガル以下とするのが実用的である。

上記選別方法において、前記液状化した混合層の一部を抜き出し、該抜き出した混合層に含まれる異物を除去した後、該比重選別に使用することができる。これによって、コンタミによって生じた混合層の仮想密度の変化を小さく抑え、選別精度を高く維持することができる。

また、前記浮遊又は沈降によって選別された物体の品位を判定し、該判定した品位の目標値からの偏差に基づいて、前記振動の周波数又は加振強度、あるいは前記固体媒体と液体媒体の混合率を調整することができ、これによって、所望の品位を維持することができる。

さらに、前記混合層を液状化させるための振動を加える前に、該混合層に５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の予備振動、又は超音波による予備振動を加えることができ、５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の予備振動を与えることで、混合層の液状化現象を安定して発生させることができ、超音波による予備振動を加えることで、加振前の混合層中の固体媒体と液体媒体とを分散させ、液状化現象を安定して発生させることができる。

また、本発明は、比重選別装置であって、固体媒体と液体媒体の混合層と、該混合層に振動を加えて液状化させる液状化手段と、該混合層に物体を投入する投入手段と、前記液状化手段によって液状化した混合層における前記投入した物体の上下方向の位置に基づいて、該物体を選別する選別手段とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、湿った物体であっても安定して選別を行うことができ、選別に伴う運転コストを低減することができる。

上記比重選別装置に、さらに前記液状化した混合層の一部を抜き出し、該抜き出した混合層に含まれる異物を除去した後、前記混合層に戻す循環式異物除去装置を設けることができ、異物の少ない選別物を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、比重の異なる２種以上の物体を効率的に低コストで選別することが可能となる。

本発明にかかる比重選別装置の一実施の形態を説明するための概略図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明によって、ドロマイトや珪石等の鉱石を比重に基づいて選別する場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる比重選別装置の一実施の形態を示し、この比重選別装置１は、大別して、ドロマイト等の鉱石Ｍから付着物を洗い流すための洗浄装置３と、水洗後の鉱石Ｍを選別するための振動液状化槽（以下「液状化槽」という）４と、液状化槽４に振動を与えて液状化槽４内の固液混合層を液状化させる油圧シリンダー５、６と、液状化槽４内の液状化した固液混合層から異物を除去するとともに、固液混合層の水分を調整するための外部循環式の異物除去・水分調整装置７等を備える。

洗浄装置３は、鉱石Ｍの表面に付着している粉分Ｐを水Ｗで洗浄除去するために備えられ、回転する円筒状網体を備え、その中を通過する鉱石Ｍに上方から水を噴射して鉱石Ｍの表面を洗浄する。

液状化槽４は、上方が開口する箱状に形成され、その中に固体媒体としての砂Ｓと、液体媒体としての水Ｗが充填される。この液状化槽４は、塩化ビニルやアクリルなどの樹脂類、金属などの材料で形成され、その大きさは、投入する鉱石Ｍの大きさや量によって適宜決定される。尚、固体媒体として、砂Ｓ以外に、ガラスビーズ、ステンレス、アルミナなどを用いることもできる。また、液体媒体として、水Ｗ以外に、エタノール、ハイドロカーボンなどを使用することができる。

油圧シリンダー５、６は、液状化槽４の側面に固定され、液状化槽４に振動を付与し、液状化槽４の中の砂Ｓと水Ｗの混合層を液状化するために備えられる。砂Ｓの密度、砂Ｓと水Ｗの割合（固液比）等に基づいて液状化槽４中の混合層の仮想密度を調整することで、投入した鉱石Ｍの比重によって混合層中の鉱石Ｍの位置が上下方向に変化し、これによって、特定の目標比重で鉱石Ｍを選別することができる。尚、油圧シリンダー５、６以外の振動付与手段を用いることも可能であり、小規模の比重選別装置１においては、モーター等を用いることもできる。

ここで、砂Ｓの粒径を０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下、好ましくは、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とする。また、液状化槽４に付加する振動の周波数を１Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下、加振強度を５０ガル以上５００ガル以下とする。また、混合層の液状化現象を安定して発生させるため、例えば、コンクリート打設用のバイブレータを用いて５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の初期振動を与えることが好ましく、また、液状化現象を発生させる前に混合層に超音波振動を付与することで、予め混合層中の固体媒体と液体媒体とを分散させることができ、混合層の液状化現象を安定して発生させることができる。

異物除去・水分調整装置７は、液状化槽４の中の液状化した混合層の一部を抜き出し、抜き出した混合層に含まれる異物Ｆを除去した後、液状化槽４に戻すために備えられ、さらに、液状化槽４に砂Ｓ及び水Ｗを供給することで液状化槽４の混合層の水分を調整する。

次に、上記構成を有する比重選別装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

まず、鉱石Ｍの表面に付着している粉分Ｐを洗浄除去するため、鉱石Ｍを洗浄装置３に投入し、粉分Ｐを除去する。

油圧シリンダー５、６によって液状化槽４内の砂Ｓと水Ｗの混合層を液状化させるとともに、砂Ｓと水Ｗの割合等に基づいて液状化槽４中の混合層の仮想密度を調整し、この液状化槽４の中に洗浄された鉱石Ｍ’を投入装置（不図示）を介して投入する。すると、鉱石Ｍ’のうち、低比重品Ｌは、液状化槽４の表面又は表面付近に浮上し、高比重品Ｈは液状化槽４の下方に沈降するため、これらを別々に液状化槽４から排出することで両者を選別することができる。

液状化槽４に粉分Ｐ等が混入したり、比重差分離が困難な径の粒子が存在したり、鉱石Ｍ’が割れた物によって、コンタミが生じた場合には、混合層の一部を外部循環式の異物除去・水分調整装置７によって系外へ抜き出して異物Ｆを除去し、砂Ｓ、水Ｗを補充する。これにより、コンタミによって生じた混合層の仮想密度の変化を小さく抑え、選別精度を高く維持することが可能となる。

さらに、選別した低比重品Ｌや高比重品Ｈの品位を判定し、例えば、両者の主要成分の含有率が所望の範囲に入らないなど、所望の品位とならない場合には、判定した品位の目標値からの偏差に基づいて、油圧シリンダー５、６による振動の周波数又は加振強度、あるいは砂Ｓと水Ｗの混合率を調整し、所望の品位を維持することができる。

１比重選別装置
３洗浄装置
４振動液状化槽
５、６油圧シリンダー
７異物除去・水分調整装置
Ｆ異物
Ｈ高比重品
Ｌ低比重品
Ｍ、Ｍ’ 鉱石
Ｐ粉分
Ｓ砂
Ｗ水

Claims

固体媒体と液体媒体の混合層に振動を加えて液状化させ、
該液状化した混合層に物体を投入し、
該投入した物体の比重に基づいて、該物体を浮遊又は沈降させて選別することを特徴とする比重選別方法。
前記固体媒体の粒径は、０．１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の比重選別方法。
前記混合層に加える振動の周波数は、１Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下であって、該振動の加振強度は、５０ガル以上５００ガル以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の比重選別方法。
前記液状化した混合層の一部を抜き出し、
該抜き出した混合層に含まれる異物を除去した後、該比重選別に使用することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の比重選別方法。
前記浮遊又は沈降によって選別された物体の品位を判定し、該判定した品位の目標値からの偏差に基づいて、前記振動の周波数又は加振強度、あるいは前記固体媒体と液体媒体の混合率を調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の比重選別方法。
前記混合層を液状化させるための振動を加える前に、該混合層に５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の予備振動、又は超音波による予備振動を加えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の比重選別方法。
固体媒体と液体媒体の混合層と、
該混合層に振動を加えて液状化させる液状化手段と、
該混合層に物体を投入する投入手段と、
前記液状化手段によって液状化した混合層における前記投入した物体の上下方向の位置に基づいて、該物体を選別する選別手段とを備えることを特徴とする比重選別装置。
さらに、前記液状化した混合層の一部を抜き出し、該抜き出した混合層に含まれる異物を除去した後、前記混合層に戻す循環式異物除去装置を備えることを特徴とする請求項７に記載の比重選別装置。