JP2014118320A - セレンショットの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セレンショットの生成及び収集を歩留まりよく、効率的に行うことが可能なセレンショットの製造方法を実現する。
【解決手段】回転する冷却ドラムに液体状のセレンを滴下して急冷し、凝固させる工程（Ｓ１６）と、凝固したセレンに衝撃を与えることで所定粒径以下のセレンショットを生成し、収集する工程（Ｓ１８）と、を実行するため、回転する冷却ドラムを用いて凝固されたセレンに含まれる、針状、棒状のセレンや粒径が大きいセレンを粉砕することができ、出荷可能なセレンショットの生成及び収集を歩留まりよく、効率的に行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セレンショットの製造方法及び製造装置に関する。

銅製錬の副産物であるセレンは、複写機の感光ドラムやガラスの着色剤の原料、半導体材料等に利用可能であるため、最近注目されている。セレンは、パウダー、ショット、インゴットのいずれかの形態で出荷される。なお、パウダー、ショット、インゴットそれぞれの大きさは、パウダー＜ショット＜インゴットである。

これらのうち、セレンショットは、銅製錬工程で発生したセレン原料を乾燥、溶解した後、真空蒸留により不純物を除去した蒸留セレンを回転する鋳造ドラム上に連続的に滴下して凝固させることで、生成することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３１６７３５号公報

しかしながら、上記のように鋳造ドラムに蒸留セレンを連続的に滴下することで生成されるセレンショットには、粒形状のセレンショットの他、針状又は棒状のセレンも含まれる。このような針状又は棒状のセレンは長さが１０ｍｍを超えるものが多く、長いものは１００〜３００ｍｍにもなっているのでセレンショット出荷規格よりも大きいためにセレンショットとして出荷することができない。また、粒形状であっても粒径が規格よりも大きいと、セレンショットとして出荷することができない。

このため、生成されたセレンの中からセレンショットとして出荷可能なものを選別することが必要となる。この選別においては、歩留まり（セレンショットの収集効率）を向上することが好ましい。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、所定粒径以下のセレンショットの生成、収集を効率的に行うことが可能なセレンショットの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

本発明のセレンショットの製造方法は、回転する冷却ドラムに液体状のセレンを滴下して急冷し、凝固させる工程と、前記凝固したセレンに衝撃を与えることで所定粒径以下のセレンショットを生成し、収集する工程と、を含んでいる。これによれば、回転する冷却ドラムを用いて凝固されたセレンには、針状、棒状のセレンや粒径が大きいセレンが含まれる場合があるが、セレンはアモルファス状で粉砕されやすいので、これらのセレンに衝撃を与えることで、針状、棒状のセレンや粒径の大きいセレンを粉砕することができ、出荷可能なセレンショットの生成及び収集が可能となる。この場合、単に篩にかけるなどして出荷可能な（所定粒径以下の）セレンショットと出荷不可能なセレンとを篩別する場合と比べて、所定粒径以下のセレンショットの生成、収集を歩留まりよく、効率的に行うことが可能となる。

この場合において、前記生成し、収集する工程は、前記凝固したセレンを網状部材の上に投入する工程と、前記凝固したセレンが投入された網状部材に振動を与えて前記凝固したセレンに衝撃を与え、前記所定粒径以下のセレンショットを生成する工程と、前記網状部材の網目を通り抜けたセレンショットを収集する工程と、を含んでいてもよい。かかる場合には、網状部材に振動を与えることで、針状、棒状、粒径の大きいセレンを所定粒径以下のセレンショットにすることができ、これと同時に、網状部材の網目を用いて所定粒径以下のセレンショットの収集が可能となる。

また、本発明のセレンショットの製造方法においては、前記網状部材が、非金属製であってもよい。かかる場合には、金属性の網状部材を用いる場合と比べて、収集されたセレンショットにセレン以外の金属が混入するのを抑制することができる。

本発明のセレンショットの製造装置は、上方から凝固したセレンが投入される網状部材と、前記網状部材を振動させ、前記凝固したセレンに衝撃を与える振動機構と、前記網状部材の網目を通過したセレンをセレンショットとして収集する収集機構と、を備えている。これによれば、網状部材の振動により凝固したセレンに衝撃を与えることで、粉砕設備を設けることなく、針状、棒状、粒径の大きいセレン等を粉砕することができるとともに、網状部材の網目を用いて所定粒径以下のセレンショットの収集が可能となる。この場合、単に篩にかけるなどして所定粒径以下で出荷可能なセレンショットを篩別する場合と比べて、所定粒径以下のセレンショットの生成、収集を歩留まりよく、効率的に行うことが可能となる。

この場合において、前記網状部材は、非金属製であってもよい。かかる場合には、セレンショットにセレン以外の金属が混入するのを抑制することができる。

本発明のセレンショットの製造方法及び製造装置は、所定粒径以下のセレンショットの生成、収集を効率的に行うことができるという効果を奏する。

一実施形態に係るセレンショットの製造工程を示すフロー図である。 一実施形態に係るセレンショットの製造装置を示す斜視図である。 図２から生成・選別部を取り出して示す斜視図である。 図３の一部を破断して示す図である。 本体部を上方から見た状態を示す図である。 篩部材３０を駆動する駆動系を説明するための図である。 セレンショットの製造装置の動作を説明するための図である。

以下、一実施形態に係るセレンショットの製造方法及び製造装置について、図１〜図７に基づいて、詳細に説明する。図１は、セレンショットの製造工程を示すフロー図である。

図１に示すように、セレンショットの製造工程は、まず、銅精錬工程（ステップＳ１０）で発生したセレン原料を乾燥・溶解し（乾燥・溶解工程（ステップＳ１２））、蒸留工程（ステップＳ１４）において真空蒸留することで、不純物を除去する。そして、蒸留工程で生成された蒸留セレンを回転する鋳造ドラム（冷却されている）に連続的に滴下して急冷して凝固することで、凝固セレンが生成される（凝固工程（ステップＳ１６））。なお、凝固工程（Ｓ１６）において生成された凝固セレンには、鋳造ドラムの外周に沿って蒸留セレンが流れることで生成された針状、棒状のセレンが含まれたり、粒径が大きく、セレンショットの規格（粒径約１ｃｍ以下であり、下限は特に設定されていない）に合わないセレンが含まれることがあるため、そのまま全てをセレンショットとして出荷することはできない。したがって、凝固工程（Ｓ１６）の次に行われるセレンショット生成・収集工程（ステップＳ１８）においては、本実施形態のセレンショットの製造装置１００（図２参照）を用いて、凝固セレンからセレンショットを生成、選別し、収集を行う。このようにして収集されたセレンショットは出荷対象となり、出荷ラインに乗せられることになる。

図２には、本実施形態のセレンショットの製造装置１００が斜視図にて示されている。

図２に示すように、本実施形態のセレンショットの製造装置１００は、セレンショットの生成・選別部１０と、セレンショットを収集する収集機構としての収集ボート１２と、セレンショットとして出荷できない非出荷対象のセレンを回収する回収箱１４と、を備える。

生成・選別部１０は、凝固工程（Ｓ１６）で生成された凝固セレンのうち、所定粒径以下（規格に合った大きさ）のセレン（セレンショット）を篩別して収集するとともに、所定粒径よりも大きい凝固セレンに衝撃を与えて粉砕させ、所定粒径以下となったセレン（セレンショット）を篩別する機能を有する。図３は、図２の生成・選別部１０を取り出して示しており、図４は、図３の一部を破断して示している。なお、図２〜図４では、生成・選別部１０の長手方向をＸ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向とし、これらＸ，Ｚ軸それぞれに垂直な方向をＹ軸方向としている。

図３、図４に示すように、生成・選別部１０は、Ｘ軸方向に延びる本体部２０と、本体部２０を支持する脚部２４Ａ，２４Ｂと、本体部２０内部で振動する篩部３０と、を備える。なお、脚部２４Ｂと床面との間には、例えば高さが２５ｍｍの嵩上げ部材４０が設けられている。これにより、元々ＸＹ平面に平行であった本体部２０の上面が、ＸＹ平面に対してやや傾いた状態となっている。ただし、以下においては、説明の便宜上、生成・選別部１０の長手方向がＸ軸方向であるとして説明するものとする。

本体部２０は、箱状の駆動系収納部２２Ａと、骨組み状の篩部収納部２２Ｂと、を備える。駆動系収納部２２Ａの内部には、篩部３０を振動させる振動機構としての駆動系５０（図６参照）が収納されている。なお、駆動系５０の詳細な構成等については、後述する。

篩部収納部２２Ｂは、図３に示すように、長短様々な長さの棒状部材を組み合わせて形成された直方体状の骨組み形状を有し、骨組み形状が区画する空間内には篩部３０が配置されている。篩部収納部２２Ｂの−Ｙ側部分と＋Ｙ側部分には、図２に示すように、例えば透明の塩化ビニルを材料とするシート状部材４６が設けられている。また、篩部収納部２２Ｂの＋Ｘ端部上側にも、例えば透明の塩化ビニルを材料とするシート状部材４８が設けられている。これらシート状部材４６、４８は、作業者の手が篩部３０と篩部収納部２２Ｂとの間に挟まれないようにするための部材である。なお、シート状部材４６、４８に注意喚起表示（「運転中に手を出さない」などの表示）を設けることとしてもよい。

更に、篩部収納部２２Ｂの−Ｘ端部下側には、図２に示すように、非出荷セレン用シュート４４が設けられている。この非出荷セレン用シュート４４は、篩部３０においてセレンショットとして篩別されなかったセレン（非出荷対象のセレン）を周囲に飛散させずに回収箱１４に収容するための部材である。

また、篩部収納部２２Ｂを上方（＋Ｘ側）から見た状態を示す図５からわかるように、篩部収納部２２Ｂの−Ｚ側部分（図３等において篩部３０よりも下側に位置する部分）には、矩形枠状のセレンショット用シュート８０が設けられている。なお、図５では、図示の便宜上、セレンショット用シュート８０にハッチングを付して示している。このセレンショット用シュート８０の矩形開口８０ａは、収集ボート１２の矩形開口部分と同一の大きさ又はやや小さめに設定されている。このセレンショット用シュート８０は、篩部３０において篩別された出荷対象のセレンショットを周囲に飛散させずに収集ボート１２に収容するための部材である。

図３に戻り、篩部収納部２２Ｂの−Ｙ側部分には、２本のチェーン４２が設けられている。同様に、図示は省略されているが、篩部収納部２２Ｂの＋Ｙ側部分には、２本のチェーン４２が設けられている。これら４本のチェーン４２の下端部は、図２に示すように、収集ボート１２に接続されるようになっている。

篩部３０は、図４に示すように、本体部３２と、網状部材３４と、を有する。本体部３２は、網状部材３４を下側から支持する枠状部分３２Ａと、枠状部分３２Ａの−Ｙ端部及び＋Ｙ端部において＋Ｚ方向に立ち上がった状態の飛散防止壁３２Ｂと、を有する。また、網状部材３４は、非金属（例えばテフロン（登録商標））を材料とし、出荷可能なセレンショットの最大粒径とほぼ同一の網目寸法を有している。すなわち、網状部材３４は、出荷可能なセレンショットと出荷不可能なセレンとを篩別する機能を有している。

篩部３０の＋Ｘ端部は、図４に示すように、本体部２０の駆動系収納部２２Ａ内に挿入され、図６に示すように、駆動系５０に接続された状態となっている。

収集ボート１２は、生成・選別部１０で生成、選別（篩別）された出荷可能なセレンショットを収集する箱状部材である。この収集ボート１２の材料は、網状部材３４と同様、非金属であることが好ましい。なお、収集ボート１２は、前述したように、チェーン４２を介して、生成・選別部１０と接続（連結）されているので、収集ボート１２の重量により、生成・選別部１０の安定度が向上し、生成・選別部１０の転倒や移動の発生を抑制することができる。なお、生成・選別部１０自体の安定度が高い場合には、生成・選別部１０と収集ボート１２とを接続（連結）しなくてもよい。

回収箱１４は、非出荷対象のセレンを収集するための箱であり、非出荷対象のセレンの周囲への飛散を抑制するため、そのＹ軸方向に関する寸法が、非出荷セレン用シュート４４の下端部のＹ軸方向に関する寸法よりも大きく設定されている。

ここで、図６に基づいて、駆動系５０の具体的構成等について詳細に説明する。

駆動系５０は、図６に示すように、回転軸６２を有するモータ６０と、回転軸６２から所定距離離れた位置に設けられた回転軸６８と、回転軸６８に固定された円盤状部材６６と、回転軸６２の回転力を円盤状部材６６に伝達する伝達ベルト６４と、を備える。なお、回転軸６８には、偏心部材７０が設けられており、篩部３０の＋Ｘ端部は、偏心部材７０に対して位置Ｓにて接続されている。なお、位置Ｓは、回転軸６８の中心軸Ｒから偏心した位置であるものとする。

駆動系５０では、モータ６０への通電により回転軸６２が矢印ｒ１方向に回転すると、伝達ベルト６４を介して、円盤状部材６６が矢印ｒ２方向に回転する。そして、円盤状部材６６の回転により、回転軸６８及び偏心部材７０が矢印ｒ２方向に回転することになる。

ここで、篩部３０の−Ｘ側端部近傍には、リンク部材７２の一端が設けられている。このリンク部材７２の他端は、本体部２０の篩部収納部２２Ｂの一部に接続されている。なお、リンク部材７２は、実際には、篩部３０の−Ｙ側の飛散防止壁３２Ｂのみならず、＋Ｙ側の飛散防止壁３２Ｂにも設けられている。本実施形態では、これらリンク部材７２の動きと、駆動系５０の偏心部材７０の回転とによるてこクランク機構により、篩部３０に篩振動が付与されるようになっている。

すなわち、図７の矢印Ａに示すように、凝固セレンが網状部材３４上に投入されると、出荷可能な粒径を有するセレン（セレンショット）は、矢印Ｃに示すように、網状部材３４を通り抜けて、収集ボート１２内に収容される（篩別される）。一方、出荷不可能な粒径を有するセレンや棒状、針状のセレンは、アモルファス状で脆いため、篩部３０の篩振動による衝撃を受けて、粉砕される。この粉砕により、網状部材３４の網目よりも小さくなったセレン（セレンショット）は、網状部材３４を通り抜けて、矢印Ｃに示すように、収集ボート１２内に収容される（篩別される）ことになる。このように、収集ボート１２内に収容されたセレン（セレンショット）は、出荷対象となる。

これに対し、篩振動による衝撃を受けても網状部材３４を通り抜けることができなかった凝固セレンは、篩振動により、矢印Ｂに示すように＋Ｘ側から−Ｘ側に移動し（移送され）、矢印Ｄに示すように非出荷セレン用シュート４４から回収箱１４内に落下する。

なお、本実施形態では、前述のように、脚部２４Ｂと床面との間に嵩上げ部材４０が設けられ、生成・選別部１０全体（すなわち網状部材３４）がやや傾いた状態（例えば、０．１°以上３．０°以下、より好ましくは０．５°以上１．０°以下傾斜した状態）となっている。これにより、嵩上げ部材４０を用いない場合と比較して、網状部材３４を通り抜けることができない凝固セレンの＋Ｘ側から−Ｘ側への移動がしやすい状態となっている。

なお、篩部３０を篩振動させるモータ６０の回転数は、一例として、３００ｒｐｍであるものとする。ただし、これに限られるものではなく、本実施形態においては、種々の回転数を採用することができる。この場合、回転数は、セレンショットの収集効率（歩留まり）が最適になるように決定することができる。なお、モータ６０の回転数を調整できるようにするために、モータ６０に回転数の調整機（インバータ等）を設けることとしてもよい。これにより、凝固セレンの投入量等に応じた調整を適宜行うことが可能となる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、回転する冷却された鋳造ドラムに液体状の蒸留セレンを滴下して急冷し、凝固させる工程（Ｓ１６）と、凝固セレンに衝撃を与えることで所定粒径以下のセレンショットを生成し、収集する工程（Ｓ１８）と、が実行される。この場合、回転する鋳造ドラムを用いて冷却、凝固されたセレンには、針状、棒状のセレンや粒径が大きいセレンが含まれる場合があるが、これらのセレンに対して上記ステップＳ１８を行うことで、針状、棒状、粒径の大きいセレンから出荷可能なセレンショットを生成、収集することが可能となる。この場合、単に篩にかけるなどして所定粒径以下のセレンショットを篩別する場合と比べて、所定粒径以下のセレンショットの生成、収集を歩留まりよく、効率的に行うことが可能となる。なお、本発明者が実際に図２の装置（モータ６０の回転数が３００ｒｐｍで、網状部材３４の網目の大きさをセレンショットの最大粒径と同一に設定）を用いてセレンショットを収集したところ、投入した凝固セレンのうちの９５％をセレンショットとして収集することができ、１時間あたりの収集量として、１２００ｋｇのセレンショットを収集することができた。なお、従来の人手による篩別作業では、セレンショットとしての収集率が９５％を下回っていたうえ、１時間当たりのセレンショットの収集量は約３６０ｋｇ程度であった。

また、本実施形態では、上記ステップＳ１８において、凝固セレンを網状部材３４の上に投入し、網状部材３４に振動を与えて凝固セレンに衝撃を与え、所定粒径以下のセレンショットを生成し、網状部材３４の網目を通り抜けたセレンショットを収集する、という処理を実行するので、セレンショットの生成と収集をほぼ同時に行うことができ、非常に効率的であるという利点がある。

また、本実施形態では、網状部材３４が、テフロン（登録商標）などの非金属を材料とするため、出荷対象のセレンショットにセレン以外の金属が混入するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、セレンショットの生成と収集を、機械（セレンショットの製造装置１００）を用いて行うため、人手の介入を最小限に抑えることができる。具体的には、人手で篩別を行う場合には、作業者２名で、作業時間５０分かかっていた作業が、製造装置１００を用いることで、作業者１名で、作業時間１０分にて完了することができた。これにより、人件費の削減が可能であるとともに、粉末状のセレンによる人体への影響や、重労働による作業者負担を軽減することが可能となる。

なお、上記実施形態では、セレンショットの製造装置１００が、図２のような構成を有する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、凝固セレンに振動を与えて粉砕する部分と、セレンショットを篩別する部分とが構造的に分離されていてもよい。

なお、上記実施形態では、作業者が製造装置１００に対してセレンショットを投入する場合について説明したが、これに限らず、セレンショットの投入を自動化してもよい。また、収集ボート１２に代えて、Ｙ軸方向に沿った搬送が可能なベルトコンベアを配置することで、セレンショットの回収処理を自動化するようにしてもよい。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

１２ 収集ボート（収集機構）
３４ 網状部材
５０ 駆動系（振動機構）
１００ セレンショットの製造装置

Claims (5)

1. 回転する冷却ドラムに液体状のセレンを滴下して急冷し、凝固させる工程と、
   前記凝固したセレンに衝撃を与えることで所定粒径以下のセレンショットを生成し、収集する工程と、を含むセレンショットの製造方法。
2. 前記生成し、収集する工程は、
   前記凝固したセレンを網状部材の上に投入する工程と、
   前記凝固したセレンが投入された網状部材に振動を与えて前記凝固したセレンに衝撃を与え、前記所定粒径以下のセレンショットを生成する工程と、
   前記網状部材の網目を通り抜けたセレンショットを収集する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のセレンショットの製造方法。
3. 前記網状部材は、非金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセレンショットの製造方法。
4. 上方から凝固したセレンが投入される網状部材と、
   前記網状部材を振動させ、前記凝固したセレンに衝撃を与える振動機構と、
   前記網状部材の網目を通過したセレンをセレンショットとして収集する収集機構と、を備えるセレンショットの製造装置。
5. 前記網状部材は、非金属製であることを特徴とする請求項４に記載のセレンショットの製造装置。

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