JP2014079711A - 磁気分離システム及び磁気分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気分離装置内のフィルターに吸着した磁性粒子の状態に依存することなく、当該磁性粒子の、フィルターからの分離除去を十分に行うことができる磁気分離システム及び磁気分離装置を提供する。
【解決手段】実施形態の磁気分離システムは、磁気分離装置と、当該磁気分離装置に対して所定の磁場を印加するための磁場印加手段とを具え、磁気分離装置は、両端において、被処理水を導入する流入管及び被処理水を排出する流出管を有するとともに、流入管及び流出管と連通する流路が形成された非磁性材料からなるカラムと、カラム内の流路に被処理水の流れ方向と垂直に配設され、磁場印加手段からの磁場を利用して被処理水中の磁性粒子を吸着除去するための磁性材料からなる複数のフィルターと、少なくとも先端部が流出管内に位置するとともに流入管に向けて開口し、複数のフィルターに吸着した磁性粒子を除去するための圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段とを具える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、磁気分離システム及び磁気分離装置に関する。

金属加工を行なう工場や製鉄所から排出される廃液には、鉄・ニッケル・コバルト等に代表される微細な磁性粒子が含まれる場合がある。このような磁性粒子は、磁石を利用する磁気分離システムによって廃液から分離することができる。

磁気分離システムでは、内部に磁性体の金網（フィルター）が配置された配管を含む磁気分離装置において、当該配管内に廃液を通水する際、配管の外周に配置した磁場印加手段としての磁石からフィルターに磁場を印加することで、フィルターに磁性粒子を捕獲させて廃液から磁性粒子を分離することができる。

一方、磁気分離装置のフィルターに磁性粒子がある程度の量吸着して、磁気分離装置による磁性粒子の捕獲分離の効率が劣化してくると、磁気分離装置による磁性粒子の捕獲分離を一旦休止し、磁気分離装置のフィルターを洗浄して、当該フィルターに付着した磁性粒子を除去する必要がある。

金属加工を行う業種の中でも、研磨加工に代表される金属加工業種は、水中に磁性粒子を含むだけの比較的単純な構成が多い。しかしながら、切削加工に代表される金属加工業種は、磁性粒子の他、切削材・潤滑剤等に起因した油分を含むことが多い。このような油分を含む磁性粒子は、磁性粒子同士の粘性を増加させるので上述した磁気分離装置のフィルターの洗浄効率が低下する。

このような問題に鑑みて、磁気分離装置に対して廃水を一定時間通水後に通水を止め、磁気分離装置の流出管側から洗浄水を流す、いわゆる逆洗と呼ばれる洗浄を行う方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、このような方法においても、特に磁性分離装置のフィルターに吸着した磁性粒子が油分を含んでいる場合は、磁性粒子同士の粘性が増加し、フィルターへの付着力が増大するので、当該フィルターに吸着した磁性粒子を十分に洗浄することは困難な場合が多い。

したがって、フィルターの状態を磁気分離を行う前の初期状態に回復することができず、分離特性低下が生じると共に、フィルターの寿命を縮め、磁気分離装置さらには磁気分離システムのコスト高の原因ともなっていた。

特開２０１２−０００６０１号

本発明は、磁気分離装置内のフィルターに吸着した磁性粒子の状態に依存することなく、当該磁性粒子の、フィルターからの分離除去を十分に行うことができ、長期に亘って安定した磁気粒子の吸着能を有する磁気分離システム及び磁気分離装置を提供することである。

実施形態の磁気分離システムは、磁気分離装置と、当該磁気分離装置に対して所定の磁場を印加するための磁場印加手段とを具える。また、前記磁気分離装置は、両端において、被処理水を導入する流入管及び前記被処理水を排出する流出管を有するとともに、前記流入管及び前記流出管と連通する流路が形成された非磁性材料からなるカラムと、前記カラム内の前記流路において、前記被処理水の流れ方向と垂直に配設され、前記磁場印加手段からの前記磁場を利用して前記被処理水中の磁性粒子を吸着除去するための磁性材料からなる複数のフィルターと、少なくとも先端部が前記流出管内に位置するとともに前記流入管に向けて開口し、前記複数のフィルターに吸着した磁性粒子を除去するための圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段と、を具える。

実施形態の磁気分離システムの概略構成を示す斜視図である。 図１に示す磁気分離システムにおいて、Ｉ−Ｉ線に沿って切った場合の磁気分離装置の断面図である。 図１に示す磁気分離システムのII−II線に沿って切った場合の断面図である。

図１〜図３は、実施形態の磁気分離システムを示す概略構成図である。図１は、本実施形態の磁気分離システムの概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す磁気分離システムにおいて、Ｉ−Ｉ線に沿って切った場合の磁気分離装置の断面図である。また、図３は、図１に示す磁気分離システムのII−II線に沿って切った場合の断面図である。なお、図１においては、磁気分離システムの全体の構成を概略的に示すべく、流出管近傍の構成は簡略化して記載している。

図１に示すように、実施形態の磁気分離システム１０は、磁場印加手段１１と、磁気分離装置１２とを具えている。

磁場印加手段１１は、磁気分離装置１２の相対向する側面に沿って配設された一対の磁石１１１，１１２と、これら一対の磁石１１１，１１２とを磁気的に接合するヨーク１１３とから構成されている。一対の磁石１１１，１１２は永久磁石からなり、例えば磁石１１１側をＮ極とし、磁石１１２側をＳ極とする。あるいは磁石１１１側をＳ極とし、磁石１１２側をＮ極とする。なお、磁場印加手段１１は、必ずしも上述のような永久磁石から構成することを要求されるものではなく、必要に応じて電磁石やコイル等の磁場印加手段とすることもできる。

図２に示すように、磁気分離装置１２は非磁性材料からなるカラム１２１を有している。カラム１２１を構成する非磁性材料としては、磁場印加手段１１からの磁場の影響を受けず、磁気分離装置１２の本体（骨格）を保持するに足る強度を有すれば特に限定されるものではない。

カラム１２１の下端部には、蓋部１２５を介して被処理水を導入する流入管１２７が配設されており、カラム１２１の上端部には、蓋部１２６を介して被処理水を排出する流出管１２８が配設されている。カラム１１の下端部及び上端部の、流入管１２７及び流出管１２８以外の部分は、蓋部１２５及び流入管１２７によって閉塞されているので、カラム１２１内には、流入管１２７及び流出管１２８と連通するようにして流路１２９が形成されている。

一方、カラム１２１の流路１２９内には、流路１２９の軸線、すなわち流路１２９内を流れる被処理水の流れ方向と垂直となるようにして磁性材料からなる複数のフィルター１２２が配設されている。これらフィルター１２２を構成する磁性材料としては、外部磁場によって磁化され、外部磁場を除くことにより磁気が消滅する軟質磁性材料が適しており、室温で強磁性を呈する、例えば鉄、マルテンサイト系ステンレス等から構成することが好ましい。

また、フィルター１２２の数は特に限定されず、被処理水中に含まれる磁性粒子の量及び当該磁性粒子の捕獲割合、さらにはフィルター１２２を通過する際の圧力損失による通水時間、すなわち処理時間を考慮して適宜決定することができる。

さらに、フィルター１２２のメッシュ径についても、被処理水中に含まれる磁性粒子の粒子径、比透磁率及び当該磁性粒子の捕獲割合、さらにはフィルター１２２を通過する際の圧力損失による通水時間、すなわち処理時間を考慮して適宜決定することができる。

複数のフィルター１２２は、同じくカラム１２１の流路１２９内に配設された支持部材１２３によって所定の数毎に分割支持されている。なお、支持部材１２３は、被処理水が流路１２９内を流れる際に、当該被処理水の流れを邪魔しないように、フィルター１２２の一部を支持するように構成されていればよい。例えば、フィルター１２２の外周部分のみを支持するようなリング状に構成することもできるし、フィルター１２２を格子状に支持するような格子状に構成することもできる。

したがって、図２において、複数のフィルター１２２は互いに分離するようにして描かれているが、上述したように、実際には支持部材１２３によって支持されているので、複数のフィルター１２２は支持部材１２３による分割領域毎に互いに隣接して接触するように配設されている。

また、支持部材１２３の側端面にはＯリング１２４が嵌め込まれ、支持部材１２３をＯリング１２４を介してカラム１１の内側面に密着させている。これにより、流路１２９内に被処理水を流した際に、当該被処理水がフィルター１２２を通過することなく、カラム１２１の内側面と支持部材１２３との間の隙間に漏洩し、被処理水中の磁性粒子がフィルター１２２で捕捉される割合が減少するのを抑制している。

なお、図３に示すように、カラム１２１内の流路１２９の断面形状及びこれに伴うフィルター１２２の形状は、円形よりも矩形状（図では正方形）であることが好ましい。この場合、流路１２９の断面積及びフィルター１２２の面積が、円形の場合に比較して約１／４程度大きくなるので、図１に示す磁気分離システム１０における磁場印加手段１１から印加される磁場の強磁場空間に含まれる範囲も広くなり、以下に説明する被処理水中の磁性粒子を吸着して捕獲する際に、当該磁性粒子の捕獲量を増大させることができる。

また、図２に示すように、本実施形態の磁気分離システム１０では、磁気分離装置１２の流出管１２８において、先端部が流出管１２８内に位置するとともに流入管１２７に向けて開口した圧縮気体供給手段としてのエアーノズル２１が配設されている。エアーノズル２１は、図示しないコンプレッサー等の圧縮空気生成手段からの圧縮空気を流出管１２８内、さらには流路１２９内に導入するための配管２１１と、逆止弁２１２とを有している。

なお、本実施形態では、圧縮気体供給手段として圧縮空気供給手段を用いているが、以下に示すフィルター１２２からの磁性粒子の除去操作において、フィルター１２２と反応してその特性を変化あるいは劣化させないようなものであれば特に限定されるものではない。例えば、圧縮窒素を利用した圧縮窒素供給手段とすることもできるし、圧縮不活性気体を利用した圧縮不活性気体供給手段とすることもできる。しかしながら、圧縮空気は最も安価に生成することができるので、圧縮気体供給手段として圧縮空気供給手段を用いることにより、以下の磁性粒子の除去操作、すなわち磁気分離装置２０さらには磁気分離システム１０のコスト低減を図ることができる。

次に、図１〜図３に示す磁気分離システム１０を用いた被処理水からの磁性粒子の磁気分離方法について説明する。

最初に、図１に示すように、磁気分離装置１２に対して磁場印加手段１１を配設した状態で、磁気分離装置１２の流入管１２７から被処理水をカラム１２１内に導入する。被処理水は、カラム１２１内の流路１２９内を流出管１２８に向けて流れる際に、複数のフィルター１２２を通過する。

一方、複数のフィルター１２２は、磁場印加手段１１から磁場が印加されることによって磁化されている。したがって、被処理水が各フィルター１２２を通過する際には、当該被処理水中に含まれる磁性粒子が各フィルター１２２に磁気的に吸着されて捕獲され、被処理水より分離されるようになる。

なお、各フィルター１２２によって磁性粒子が吸着捕獲された後の被処理水は処理水として流出管１２８より外部に排出される。

上述のように、磁気分離装置２０に対して被処理水の通水を続けると、フィルター１２２で捕獲した磁性粒子の量が増大し、フィルター１２２の磁性粒子に対する吸着捕獲機能が劣化する。

したがって、本実施形態では、磁気分離システム１０における磁場印加手段１１を配管に干渉しない方向に移動させ、磁場印加手段１１からの磁場がフィルター１２２に印加されないようにした後、エアーノズル２１より、流出管１２８を介して流路１２９内に圧縮空気を供給する。これによって、各フィルター１２２に捕獲された磁性粒子を十分に除去することができる。

結果として、フィルター１２２の状態を、磁気分離を行う前の初期状態に回復することができ、当該フィルター１２２を用いて再度上述のような被処理水からの磁性粒子の磁気分離を行った場合においても、当該磁気分離の分離特性の低下を抑制することができる。したがって、フィルター１２２を長寿命化することができ、磁気分離装置２０さらには磁気分離システム１０のコスト高を防止することができる。

なお、エアーノズル２１から供給する圧縮空気の供給条件は、カラム１２１、流路１２９の大きさ及びフィルター１２２の数、メッシュ径等に依存するが、例えば０．５ＭＰａ、４０Ｌ／ｍｉｎとすることができる。

カラム１２１の流路１２９内に被処理水が残存しているような場合、上述した圧縮空気の供給によって、残留した被処理水はエアーノズル２１内を逆流する場合があるが、エアーノズル２１には逆止弁２１２を配設しているので、逆流した被処理水がコンプレッサー等に至って当該装置内に入り込み、装置の駆動部等を破損させてしまうような問題を排除することができる。

本実施形態では、上述した圧縮空気に加えて洗浄水を用いることもできる。この場合は、流出管１２８を流入管に向けて洗浄水を供給するための洗浄水供給手段として機能させる。

圧縮空気及び洗浄水を用いたフィルター１２２からの磁性粒子の除去操作は以下のようにして行う。

上述のように、磁気分離システム１０における磁場印加手段１１を上方若しくは下方、又は右方に移動させ、磁場印加手段１１からの磁場がフィルター１２２に印加されないようにした後、流出管１２８より洗浄水を流入管１２７に向けて流路１２９内に供給する。その後、あるいは洗浄水の供給と同時に、エアーノズル２１より流出管１２８を介して流路１２９内に圧縮空気を供給する。

このとき、洗浄水中に微細な気泡が発生するとともに、洗浄水に振動を負荷することができるので、フィルター１２２に対する洗浄力、すなわち磁性粒子に対する除去能力が向上する。したがって、各フィルター１２２に捕獲された磁性粒子を十分に除去することができ、磁性粒子が切削材・潤滑剤等に起因した油分を含んで粘性が増大しているような場合においても当該磁性粒子を十分に除去することができる。

結果として、フィルター１２２の状態を、磁気分離を行う前の初期状態に十分に回復することができ、当該フィルター１２２を用いて再度上述のような被処理水からの磁性粒子の磁気分離を行った場合においても、当該磁気分離の分離特性の低下を十分に抑制することができる。このため、フィルター１２２を長寿命化することができ、磁気分離装置２０さらには磁気分離システム１０のコスト高をさらに防止することができる。

なお、エアーノズル２１から供給する圧縮空気の供給条件は、カラム１２１、流路１２９の大きさ及びフィルター１２２の数、メッシュ径等に依存するが、例えば０．５ＭＰａ、４０Ｌ／ｍｉｎとすることができる。

またこの場合、洗浄水がフィルター１２２等で跳ね返り、エアーノズル２１内を逆流する場合があるが、エアーノズル２１には逆止弁２１２を配設しているので、逆流した洗浄水がコンプレッサー等に至って当該装置内に入り込み、装置の駆動部等を破損させてしまうような問題を排除することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 磁気分離システム
１１ 磁場印加手段
１２ 磁気分離装置
１１１ Ｎ極
１１２ Ｓ極
１１３ ヨーク
１２１ カラム
１２２ フィルター
１２３ 支持部材
１２４ Ｏリング
１２５，１２６ 蓋部
１２７ 流入管
１２８ 流出管
１２９ 流路
２１ エアーノズル
２１１ 配管
２１２ 逆止弁

Claims (4)

1. 磁気分離装置と、当該磁気分離装置に対して所定の磁場を印加するための磁場印加手段とを具え、
   前記磁気分離装置は、
   両端において、被処理水を導入する流入管及び前記被処理水を排出する流出管を有するとともに、前記流入管及び前記流出管と連通する流路が形成された非磁性材料からなるカラムと、
   前記カラム内の前記流路において、前記被処理水の流れ方向と垂直に配設され、前記磁場印加手段からの前記磁場によって磁化されて前記被処理水中の磁性粒子を吸着除去するための磁性材料からなる複数のフィルターと、
   少なくとも先端部が前記流出管内に位置するとともに前記流入管に向けて開口し、前記複数のフィルターに吸着した磁性粒子を除去するための圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段と、
   を具えることを特徴とする、磁気分離システム。
2. 前記カラムの前記流出管は、前記流入管に向けて洗浄水を供給するための洗浄水供給手段として機能することを特徴とする、請求項１に記載の磁気分離システム。
3. 両端において、被処理水を導入する流入管及び前記被処理水を排出する流出管を有するとともに、前記流入管及び前記流出管と連通する流路が形成された非磁性材料からなるカラムと、
   前記カラム内の前記流路において、前記被処理水の流れ方向と垂直に配設され、外部磁場によって磁化されて前記被処理水中の磁性粒子を吸着除去するための磁性材料からなる複数のフィルターと、
   少なくとも先端部が前記流出管内に位置するとともに前記流入管に向けて開口し、前記複数のフィルターに吸着した磁性粒子を除去するための圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段と、
   を具えることを特徴とする、磁気分離装置。
4. 前記カラムの前記流出管は、前記流入管に向けて洗浄水を供給するための洗浄水供給手段として機能することを特徴とする、請求項３に記載の磁気分離装置。

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