JP2014079698A - 磁力選別方法及び磁力選別設備 - Google Patents

Abstract

【課題】強磁性体粒子を含む粉粒体から強磁性体粒子を磁力選別する際に、乾式の磁力選別機を用いる場合であっても強磁性体粒子を高濃度に分離することができる磁力選別方法を提供する。
【解決手段】粉粒体ａを、目開き寸法が粉粒体ａの目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩３にかけて、その篩下の粉粒体ａを供給装置１の搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機２に供給する。粉粒体ａを篩にかけることで凝集を物理的に解除し、その篩下の粉粒体ａを直に供給装置１で受けてそのまま磁力選別機２に供給するので、粒径が小さい粉粒体ａであっても、強磁性体粒子を高濃度に分離することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、強磁性体粒子を含む粉粒体から強磁性体粒子を磁力選別（分離）するための技術に関し、例えば、製鉄プロセスの副生成物であるスラグから鉄分を分離するのに好適な磁力選別方法及び磁力選別設備に関する。

溶銑予備処理や転炉脱炭工程では、処理による副生成物としてスラグ（製鋼スラグ）が発生する。このスラグは、溶銑や溶鋼中の不純物や不要元素を除去するために加えられるカルシウム系添加剤が反応・生成したものであるが、スラグ中には除去された元素化合物以外に、鉄分も多く含まれる。スラグの形態の多くは塊状であるが、その大きさ（凝集する前の大きさ）は大きいものでも数百μｍ程度である。

スラグには鉄分が多く含まれているため、再資源化のために鉄分を分離・回収することが行われている。通常、スラグから回収される鉄分を転炉工程でスクラップと混ぜて冷鉄源化するため、次のような工程で鉄分の分離・回収が行われる。まず、スラグをグリスリと呼ばれる篩いにかけ、スラグに含まれる大型（数百ｍｍ）の鉄塊を取り除く（形状選別）。グリスリ型篩いを通過した小型の塊は鉄分とスラグ分が固着しているため、ハンマークラッシャやロッドミルで粗破砕を行って数百μｍ〜数１０ｍｍの大きさとし、単体分離（スラグ分と鉄分の分離）を促進させる。その後、磁力選別によって鉄分を分離する。この磁力選別装置としては、一般に、吊下げ型、ドラム型、プーリ型などの装置が用いられる。

また、鉄分を単体分離させるために加熱し、その後の冷却時間をコントロールした後、破砕する場合もある。冷却時間によっては、鉄塊は破砕せずに固着したスラグ分のみを破砕分離させることができたり、数１０μｍ程度に微粉化させることが可能である。
いずれの方法でも微粉化が進めば、単体分離化が進むことは言うまでもない。
一般に、鉄分の分離濃度を向上させるには単体分離化を進める必要があるので、機械的破砕を繰り返して粒径を小さくすることになる。或いは、熱処理によって小径化させる場合もある。

一方、粉体の粒径が小さくなると、静電力や分子間力の影響により、粒子どうしの凝集現象が発生する。一般には乾式条件で３０〜５０μｍ以下の粒子ではこの凝集現象がみられ、粒子は単体分離していても見かけ上大きな塊として振る舞う。
粉体から強磁性体を分離するために、通常はドラム式磁力選別機やプーリー式磁力選別機などが用いられるが、強磁性体を高濃度に分離するために装置への粉体供給量を調整し、供給層厚としては層厚方向に粒子が１つ若しくはせいぜい２つ程度が重なるだけの単層供給とすることが望ましい。しかしながら、凝集現象が起きると非磁性体粒子が強磁性体粒子に吸着してしまい、磁着回収物側に非磁性体粒子が大量に混入してしまう。
凝集を避けるため、特許文献１に示されるような湿式プロセスも一般に適用されるが、廃液処理費用が莫大となる問題がある。

特開平１０−１３００４１号公報

したがって本発明の目的は、上記のような従来技術の課題を解決し、強磁性体粒子を含む粉粒体から強磁性体粒子を磁力選別する際に、乾式の磁力選別機を用いる場合であっても強磁性体粒子を高濃度に分離することができる磁力選別方法及び磁力選別設備を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を磁力選別機（２）に供給し、該磁力選別機（２）において粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
粉粒体（ａ）を、目開き寸法が粉粒体（ａ）の目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩（３）にかけて、その篩下の粉粒体（ａ）を供給装置（１）の搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機（２）に供給することを特徴とする磁力選別方法。
［2］上記［1］の磁力選別方法において、供給装置（１）が振動フィーダー、ベルトコンベア、傾斜シュートのうちのいずれかであることを特徴とする磁力選別方法。
［3］上記［1］又は［2］の磁力選別方法において、磁力選別機（２）がドラム式磁力選別機又はプーリー式磁力選別機であることを特徴とする磁力選別方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの磁力選別方法において、篩（３）の目開き寸法が５０μｍ以下であることを特徴とする磁力選別方法。

［5］強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を磁力選別機（２）に供給し、該磁力選別機（２）において粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する設備であって、
目開き寸法が粉粒体（ａ）の目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩（３）と、該篩（３）の篩下の粉粒体（ａ）を搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機（２）に供給する供給装置（１）を有することを特徴とする磁力選別設備。
［6］上記［5］の磁力選別設備において、供給装置（１）が振動フィーダー、ベルトコンベア、傾斜シュートのうちのいずれかであることを特徴とする磁力選別設備。
［7］上記［5］又は［6］の磁力選別設備において、磁力選別機（２）がドラム式磁力選別機又はプーリー式磁力選別機であることを特徴とする磁力選別設備。
［8］上記［5］〜［7］のいずれかの磁力選別設備において、篩（３）の目開き寸法が５０μｍ以下であることを特徴とする磁力選別設備。

本発明によれば、粉粒体を篩にかけることで凝集を物理的に解除し、その篩下の粉粒体を直に供給装置で受けてそのまま磁力選別機に供給するようにしたので、粒径が小さい（例えば５０μｍ以下）粉粒体であっても、乾式の磁力選別機を用いて強磁性体粒子を高濃度に分離することができる。

本発明の磁力選別方法のフローを示す図面 本発明の一実施形態を示すもので、製鋼スラグから鉄を分離する場合のフローを前処理の段階から示す図面 図２において、鎖線で囲んだ部分の設備構成と磁力選別の実施状況を示す説明図 本発明の他の実施形態を示すもので、製鋼スラグから鉄を分離する場合のフローを前処理の段階から示す図面 図４において、鎖線で囲んだ部分の設備構成と磁力選別の実施状況を示す説明図 本発明の他の実施形態における設備構成と磁力選別の実施状況を示す説明図 従来の磁力選別装置と磁力選別の実施状況を示す説明図

磁力選別の対象が製鉄スラグである場合を例にとると、スラグからの鉄分回収においては、まず、スラグを微粒化し、鉄分を単体分離する。微粒化が不十分であると、後工程での鉄分の分離濃度が向上しない。製鉄スラグが発生する製銑・製鋼プロセスにはさまざまな工程があるため、発生するスラグも多様である。微粒化粒径はスラグに応じて決定されるが、含有している鉄の形態に応じて、数十μｍ〜１ｍｍ程度まで微粒化する必要があることが多い。微粒化の方法としては、粉砕が一般的である。粗粉砕としてジョークラッシャやハンマークラッシャで破砕した後、さらに微粉化のためにボールミル、ロッドミル、ジェットミル、ピンミル、インパクトミルなどを用いて粉砕する。他の方法として、１０００〜１３００℃程度に加熱後、徐冷する方法もある。

次に、鉄分とスラグ成分の分離を実施するが、粒径が３０〜５０μｍを下回ると凝集現象が起きる。一般に、鉄分分離には磁力を利用した磁力選別機（乾式）が用いられるが、このような小さな粒径の場合、図７に示すように凝集現象によって鉄分の分離効率が極端に悪化する。図７は、ホッパーに保存された粉体（スラグ）を振動フィーダーでドラム式磁力選別機に供給する従来法を示しているが、粉体に凝集が生じているため、ドラム式磁力選別機の磁着物回収部側に非磁性体粒子（スラグ成分）が、非磁着物回収部側に強磁性体粒子（鉄分）が混入している。
この凝集現象を改善するため、一般に湿式の磁力選別機が用いられる。水を分散媒体にできるため、乾式に較べて分離性能は飛躍的に向上するものの、廃液処理コストが莫大となるため、製鉄スラグのように大量に処理する必要がある場合は大きな問題となる。

そこで本発明では、粉粒体を篩にかけることで凝集を物理的に解除し、その篩下の粉粒体を直に供給装置の搬送面で受けてそのまま磁力選別機に搬送供給するようにする。これにより粒径が小さい（例えば５０μｍ以下）粉粒体であっても、乾式の磁力選別機で十分効果的な分離性能を発揮させることができる。
すなわち、図１のフローに示すように、強磁性体粒子を含む粉粒体ａを磁力選別機２に供給し、この磁力選別機２において粉粒体ａから強磁性体粒子を磁力選別するに際し、粉粒体ａを、目開き寸法が粉粒体ａの目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩３にかけて、その篩下の粉粒体ａを供給装置１の搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機２に供給するものである。

供給装置１としては、通常、振動フィーダー、ベルトコンベア、傾斜シュートなどが用いられるが、これに限定されない。また、供給装置１の搬送面とは、粉粒体ａを載せて搬送する部位のことであり、振動フィーダーでは振動面、ベルトコンベアではベルト搬送面、傾斜シュートではシュート面である。また、磁力選別機２としては、通常、乾式磁力選別機であるドラム式磁力選別機やプーリー式磁力選別機などが用いられるが、これに限定されない。また、篩３としては、通常、振動篩などが用いられるが、これに限定されない。
ここで、粉粒体ａの目標最大粒径とは、粉砕機で設定された粉砕粒径である。

粉粒体ａを、目開き寸法が粉粒体ａの目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩３を通過させれば、粒子どうしの大部分の凝集を解除することができる。
凝集解除のための篩３を通過した粉粒体ａは、凝集が解かれた状態のまま供給装置１の搬送面、例えば、振動フィーダーの振動面、ベルトコンベアのベルト搬送面、傾斜シュートのシュート面などにそのまま直に落下する。そして、供給装置１（振動フィーダー、ベルトコンベア、傾斜シュートなど）は凝集が解かれたままの粉粒体ａを搬送して磁力選別機２に供給するため、凝集がほとんどない粉粒体ａを磁力選別することができる。

篩３の目開き寸法は、粉粒体ａの目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満とする。また、特に粉粒体ａの目標最大粒径とすることが好ましく、これにより粉粒物ａの凝集をより効果的に解除することができる。また、５０μｍ以下の粒径の粉粒体ａが特に凝集を生じやすいことから、篩３の目開き寸法は５０μｍ以下であることが好ましい。

本発明の磁力選別設備は、強磁性体粒子を含む粉粒体ａを磁力選別機２に供給し、この磁力選別機２において粉粒体ａから強磁性体粒子を磁力選別する設備であり、目開き寸法が粉粒体ａの目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩３と、この篩３の篩下の粉粒体ａを搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機２に供給する供給装置１を有する。この設備を構成する供給装置１、磁力選別機２、篩３の詳細は、上述したとおりである。

図２は、本発明の一実施形態を示すもので、製鋼スラグから鉄を分離する場合のフローを前処理の段階から示したものである。図２において、鎖線で囲んだ部分が本発明に相当するフロー部分であり、この部分の設備構成と磁力選別の実施状況を図３に示す。破砕と篩分けを繰り返しながら粒径に応じて磁力選別が行われる。製鋼スラグは発生する工程に応じて様々な種類があり、含有している鉄の粒度も様々であるが、粒径１０〜５０μｍの鉄がスラグ中に分散して存在している場合も多い。このような鉄を分離するためにはロッドミルやボールミルを用いて粒径５０μｍ以下に粉砕することが必要となる。本発明に従い、粒径５０μｍまで粉砕された粉体（目標最大粒径５０μｍ）を目開き寸法が５０μｍの篩（篩３）に装入する。この時、粒径５０μｍ超の篩上は再びボールミル・ロッドミルに戻す。篩下を振動フィーダ（供給装置１）の振動面（搬送面）へ直接落下させる。各粒子は５０μｍの篩を抜けているので、少なくとも５０μｍの径で凝集が解除されており、この状態のまま振動フィーダーの振動面に降り積もり、振動フィーダーの搬送作用で水平方向に搬送されていく。そして、ドラム式磁力選別機（磁力選別機２）に装入され、磁力選別される。

図４は、本発明の他の実施形態を示すもので、製鋼スラグから鉄を分離する場合のフローを前処理の段階から示したものである。図４において、鎖線で囲んだ部分が本発明に相当するフロー部分であり、この部分の設備構成と磁力選別の実施状況を図５に示す。この実施形態は、供給装置１としてコンベアベルト、磁力選別機２としてプーリー式磁力選別機を用いている。また、篩３として目開き寸法が３０μｍの篩を用いている。本発明に従い、粒径３０μｍまで粉砕された粉体（目標最大粒径３０μｍ）を目開き寸法が３０μｍの篩（篩３）に装入する。この時、粒径３０μｍ超の篩上は再びボールミル・ロッドミルに戻す。篩下をベルトコンベア（供給装置１）のコンベアベルト（搬送面）へ直接落下させる。各粒子は３０μｍの篩を抜けているので、少なくとも３０μｍの径で凝集が解除されており、この状態のままベルトコンベアで水平方向に搬送され、プーリー式磁力選別機（磁力選別機２）に装入され、磁力選別される。

ボールミル、ロッドミルにより粉砕した後のスラグは、一旦ホッパーなどで一時保存するケースが一般的には考えられる。そして、このような場合に、特に凝集の影響が大きい。図６に、そのような場合に好適な実施形態（設備構成と磁力選別の実施状況）を示す。
この実施形態では、５０μｍまで粉砕された粉体（目標最大粒径５０μｍ）がホッパーに一次保存される。このホッパーから粉体を振動フィーダーを介して目開き寸法が５０μｍの篩（篩３）に装入し、篩下を振動フィーダ（供給装置１）の振動面（搬送面）へ直接落下させる。粉体は振動フィーダの搬送作用で水平方向に搬送されてドラム式磁力選別機（磁力選別機２）に装入され、磁力選別される。

前処理によって粒径５０μｍ以下に粉砕された製鋼スラグ（目標最大粒径：５０μｍ、鉄濃度：５４mass％）を本発明法（図６の方法）と従来法（図７の方法）で磁力選別した。本発明法では、篩３の目開き寸法を目標最大粒径である５０μｍとした。
各実施例の磁着回収物の鉄濃度とスラグからの鉄回収率を調べた結果を表１に示す。
従来法では凝集によってほとんど全ての装入粉体が磁着回収物側へと運ばれた。このため、磁着回収物側の鉄濃度は元の粉体とほとんど変化がない。これに対して本発明法では、磁着回収物の鉄濃度、スラグの鉄回収率ともに高い値が得られている。

１ 供給装置
２ 磁力選別装置
３ 篩
ａ 粉粒体

Claims (8)

1. 強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を磁力選別機（２）に供給し、該磁力選別機（２）において粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
   粉粒体（ａ）を、目開き寸法が粉粒体（ａ）の目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩（３）にかけて、その篩下の粉粒体（ａ）を供給装置（１）の搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機（２）に供給することを特徴とする磁力選別方法。
2. 供給装置（１）が振動フィーダー、ベルトコンベア、傾斜シュートのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の磁力選別方法。
3. 磁力選別機（２）がドラム式磁力選別機又はプーリー式磁力選別機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁力選別方法。
4. 篩（３）の目開き寸法が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁力選別方法。
5. 強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を磁力選別機（２）に供給し、該磁力選別機（２）において粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する設備であって、
   目開き寸法が粉粒体（ａ）の目標最大粒径以上、目標最大粒径の２倍未満の篩（３）と、該篩（３）の篩下の粉粒体（ａ）を搬送面で直に受け、これを搬送して磁力選別機（２）に供給する供給装置（１）を有することを特徴とする磁力選別設備。
6. 供給装置（１）が振動フィーダー、ベルトコンベア、傾斜シュートのうちのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の磁力選別設備。
7. 磁力選別機（２）がドラム式磁力選別機又はプーリー式磁力選別機であることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁力選別設備。
8. 篩（３）の目開き寸法が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の磁力選別設備。

Images