JP2017131869A

JP2017131869A - 磁力選別装置および磁力選別方法

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Publication number: JP2017131869A
Application number: JP2016015962A
Authority: JP
Inventors: 勇輝 ▲高▼木; Yuki Takagi; 石田　匡平; Tadahira Ishida; 匡平石田; 西名　慶晃; Yoshiaki Nishina; 慶晃西名; 舘野　純一; Junichi Tateno; 純一舘野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP6394619B2

Abstract

【課題】変動磁場によって非磁着物を振い落とす技術における改善を目指したものであり、粒径分布のある分離対象物に対しても分級などの前処理を必要としない磁力選別を実現する装置を提案する。
【解決手段】磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトを有する第１のベルトコンベアと、該第１のベルトコンベアの上方に位置する第２のベルトコンベアと、を備え、前記第２のベルトコンベアは、少なくとも１対のガイドロールと、前記ガイドロール対間に張り渡され、磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、前記複数の磁石は、前記磁石ロールの周方向における配置間隔および各磁石のロール周方向における磁石幅のいずれか一方または両方を不均一とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば製鉄工場で発生した鉄鋼スラグなどから鉄分を回収する場合などに有利に適合する、磁性粒子を含む粉粒体から磁性粒子と非磁性粒子とを磁力選別する装置および選別方法に関する。

例えば、製鉄所において、製銑および製鋼工程より発生する鉄鋼スラグには２０〜５０質量％程度の鉄分が含有されている。この鉄鋼スラグをそのまま処分すると製鉄フローにおける歩留まりが低下することから、スラグより鉄分を分離し製銑ないし製鋼工程で再利用されている。鉄分の分離手法としては、磁性を利用した磁力選別が一般的に用いられている。磁力選別によって、スラグ粉のように小粒径（５ｍｍ以下）のものを大量に選別処理すると、選別対象が磁性粒子および非磁性粒子が混合して多層に積み重なった状態にあって、磁性粒子が非磁性粒子を抱き込んだまま選別される頻度が高いために、回収物の鉄分濃度を十分に高められないという問題があった。この問題の解決に向けて、これまでにも様々な手法が提案されている。

すなわち、特許文献１では、被選別物をらせん状のスライダに通して、中心からを遠心力により非磁着物を引き剥がす方法が提案されている。
また、特許文献２では、原料の供給コンベヤと磁石ロールとの距離を大きくし、磁着物を宙に浮かせてから吸着することで、非磁着物の巻き込みを防ぐ方法が提案されている。
さらに、特許文献３では、磁石ロールを回転させて高速での磁場変動を起こし、非磁着物を振い落とす方法が提案されている。

特開平7-155639号公報特開2004-351858号公報特許5773089号公報

特許文献１に記載された、遠心力により非磁着物を磁石側から引き離す手法では、磁着物にも非磁着物同様に遠心力が働き、非磁着側に磁着物が属してしまう問題がある。また、特許文献２に記載された、磁石との距離を空けて磁着物を吸着する手法においても、選別対象物を多層で供給すると、下層部の磁着物が非磁着物に抱き込まれて非磁着側に属してしまう問題がある。

一方、特許文献３に記載された、磁石ロールを高速で回転させて起こる変動磁場によって非磁着物を振い落とす方法では、上記した問題を解消することができる。ただし、選別対象物は種々の粒径の粒子の集合であることが多く、この分離対象物の粒径毎に分離に適した磁場変動周波数が異なり、一般に粒径が大きいほど低い周波数、粒径が小さいほど高い周波数が好適であるため、高効率での選別を所期する場合は、磁選前に分級した上で粒径毎に磁石ロールの回転速度を変えて磁場変動周波数を調整し、磁選を行う必要があり、この点の改善が求められている。

本発明は、前記の変動磁場によって非磁着物を振い落とす技術における改善を目指したものであり、粒径分布のある分離対象物に対しても分級などの前処理を必要としない磁力選別を実現する装置およびその方法を提案することを目的とする。

発明者らは、前記した課題を解決する方途について鋭意検討したところ、次の知見を得るに到った。
すなわち、上記した特許文献３に記載の磁場印加手段としての磁石ロールは、同文献３の図２や図５に示されるように、磁石を周方向に磁極が交互に異なる等間隔配列させたものであり、該磁石ロールの回転数に応じて一定の磁場変動周波数となる。そのために、上述のように、選別対象物の粒径毎にロールの回転速度を変えて磁場変動周波数を調整する必要がある。

そこで、発明者らは、図１に示すように、Ｎ極の磁石１ａとＳ極の磁石１ｂとをロール胴の周方向に磁極が交互に異なる配列の下に固定した、磁石ロール２について、磁石１ａおよび磁石１ｂの隣接相互の配置間隔ｐが不均一となるように磁石１ａおよび１ｂを配置して試作した。この試作した磁石ロール２を高速で回転させて、磁石ロール２を内包するガイドロール３の表面上の任意の測定点ｍの径方向内側を磁石Ａ〜Ｅが通過した際の、変動磁場の周波数を測定した。その結果を、図２に示すように、変動磁場周波数は変化して、磁石ロール２が一回転する間に、低周波数帯と高周波数帯とが現出することが新たに判明した。さらに、各磁石のロール周方向の幅ｗを磁石相互間で不均一にしても同様に低周波数帯と高周波数帯とが現出することも判明した。このように変動磁場の周波数を変化させることによって、低周波数時に粒径の大きな非磁着物を、高周波数時に粒径の小さな非磁着物を、それぞれ振い落とすことが可能になり、様々な粒径を有する選別対象物に対して、磁着物の回収ロスが少ない高精度な分離を、事前分級することなく行えるようになることを見出すに到った。

本発明は上記の知見に基づくものであり、その要旨は次のとおりである。
１．磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトを有する第１のベルトコンベアと、該第１のベルトコンベアの上方に位置する第２のベルトコンベアと、を備え、
前記第２のベルトコンベアは、
少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記複数の磁石は、前記磁石ロールの周方向における配置間隔および各磁石のロール周方向における磁石幅のいずれか一方または両方が不均一であることを特徴とする磁力選別装置。

２．少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記複数の磁石は、前記磁石ロールの周方向における配置間隔および各磁石のロール周方向における磁石幅のいずれか一方または両方が不均一であることを特徴とする磁力選別装置。

３．前記複数の磁石の配置間隔は、最も狭い部分で１ｍｍ以上である磁石ロールを有することを特徴とする前記１または２に記載の磁力選別装置。

４．前記磁石ロールの磁石は周方向で隣接する磁極が異なることを特徴とする前記１、２または３に記載の磁力選別装置。

５．前記磁石ロールの磁石は周方向で隣接する磁極が同じ配列を含むことを特徴とする前記１、２または３に記載の磁力選別装置。

６．前記１から５のいずれかに記載の磁力選別装置を用いる磁力選別方法であって、下記（１）式で定義される磁場変化周波数Ｆが前記磁石の配置間隔の最も広い部分で７．５Ｈｚ以上となる条件下において、磁性粒子と非磁性粒子との選別を行うことを特徴とする磁力選別方法。
記
Ｆ＝πφｘ／60（２ｐ＋ｗ１＋ｗ２） …（１）
ここで、π：円周率
ｘ：磁石ロール回転数[rpm]
φ：磁石ロールの直径[mm]
ｐ：磁石の配置最大間隔[mm]
ｗ１、ｗ２：最大間隔を挟む磁石１、磁石２の幅[mm]

本発明によれば、例えば鉄鋼プロセスより排出される鉄鋼スラグに事前分級を行うことなしに、該鉄鋼スラグから高品位かつ高回収率にて鉄分の分離回収が実現する。また、事前分級に要する付帯設備等が不要であるため、従来よりも処理プラントを簡素化することができるという利点も有する。

本発明に係る磁力ロールの構成を示す説明図である。複数の磁石が通過した際の、変動磁場の周波数を測定した結果を示す図である。本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置を示す説明図である。本発明の磁石ロールの構造を示す斜視図である。本発明の他の磁石ロール配置を示す説明図である。本発明の別の磁石ロールの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態２に係る磁力選別装置を示す説明図である。種々の磁力選別装置による選別結果を示す図である。

次に、本発明の磁力選別装置について、実施の形態毎に図面を参照して詳しく説明する。
［実施の形態１］
図３に示す実施の形態１に係る装置は、粉粒体ａを搬送する第１のベルトコンベアＡと、この第１のベルトコンベアＡの上方に位置し、ベルトコンベアＡで搬送されてきた粉粒体ａから磁力により磁性粒子ａ_１を吸着して非磁性粒子ａ_２と分離する第２のベルトコンベアＢを備えている。

第１のベルトコンベアＡにおいて、１０はコンベアベルト、１１はコンベア始端部１２側のガイドロール、１３はコンベア終端部１４側のガイドロールである。コンベアベルト１０をガイドロール１１及び１３間に張設して、ベルトコンベアＡが構成される。

第２のベルトコンベアＢにおいて、２０はコンベアベルト、３はコンベア始端部２１側のガイドロール、２２はコンベア終端部２３側のガイドロールであり、コンベアベルト２０がガイドロール３及び２２間に張設されて、ベルトコンベアＢが構成される。この実施形態１では、ガイドロール３はガイドロール２２よりも大径に構成され、ガイドロール２２の回転軸がガイドロール３の回転軸よりも上方に位置することにより、コンベアベルト２０の上面（ガイドロール３及びガイドロール２２間の上部ベルト部分）はほぼ水平となっている。ただし、コンベアベルト２０の上面は、ガイドロール２２に向かって下がっていてもよい。

ベルトコンベアＡのコンベア始端部１２寄りの位置には、コンベアベルト１上に磁性粒子ａ_１を含む粉粒体ａを供給する供給装置100が配置されている。

ベルトコンベアＢ側に吸着保持された磁性粒子ａ_１は、ベルトコンベアＢで搬送された後、コンベア終端部２３側から排出される。このベルトコンベアＢのコンベア終端部２３の下方には、磁着物回収部２４が設けられている。一方、非磁性粒子は、ベルトコンベアＢのコンベア始端部２１の下方に落下するため、その位置に非磁着物回収部２５が設けられている。

図３の実施の形態では、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１４の上方にベルトコンベアＢのコンベア始端部２１が近接して位置している。また、ベルトコンベアＡのガイドロール１１及び１３とベルトコンベアＢのガイドロール３及び２２とは、互いに逆回転しており、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１４およびベルトコンベアＢのコンベア始端部２１において、コンベアベルト１０と２０とは同じ方向に移動している。

ベルトコンベアＢは、ガイドロール３及び２２のいずれかがモーター等の駆動手段により駆動される。通常、ガイドロール２２が駆動ロール、ガイドロール３が非駆動ロールとなる。

実施の形態１において、ガイドロール２の内側に、複数の磁石１ａおよび１ｂを有する磁石ロール２を備えているのは上述したとおりである。磁石ロール２は、ガイドロール３から独立して回転可能に構成されている。

磁石ロール２は、図４に示すように、中空のガイドロール３の内側に該ガイドロール３と同軸に設けられ、ガイドロール３から独立して回転可能になる。磁石ロール２は、ロールの周方向および軸方向において、所定の間隔を置いて複数の磁石１ａおよび１ｂが配されている。磁石ロール２のロールの全周にわたって、隣接する磁極が、Ｎ極（１ａ）およびＳ極（１ｂ）が交互になるように複数の磁石が配されている。また、磁石ロール２の軸方向において、複数の磁石が同一の磁極となるように配されている。

ここで、ロール周方向に配置される磁石１ａおよび１ｂの数や磁石ロール軸方向の相互間隔などに特別な制限はないが、磁石ロール２の周方向における磁石１ａおよび１ｂの隣接相互の配置間隔ｐおよび各磁石のロール周方向における磁石幅ｗのいずれか一方または両方が不均一であることが肝要である。

すなわち、磁石ロール２の周方向における配置間隔ｐおよび磁石幅ｗのいずれか少なくとも一方が不均一となるように磁石１ａおよび１ｂを配置し、磁石ロール２を高速で回転させれば、ガイドロール３表面上の磁場強度を図２に示したように不定周波数で変動させることができる。その結果、周波数不定の変動磁場による磁着物の加振効果が得られるため、様々な粒径の選別対象物に対して高精度な磁選が実現する。

また、上記した配置間隔ｐおよび磁石幅ｗのいずれか一方または両方を不均一にすることに替えて、同じ極の磁石の複数を連続して配置することによって不均一な磁場変動を実現することもできる。すなわち、図５に示すように、磁石１ａの複数をロール周方向に連続して配置するとともに、磁石１ｂの複数をロール周方向に連続して配置することによって、ロール周方向の磁場変動を不均一にすることができる。この同極磁石の連続配置は、磁石１ａおよび１ｂのいずれか一方または両方に適用し、連続させる磁石数は任意でよい。

なお、磁石ロール２の構造を示す図４において、符号３１はガイドロール２の回転軸であり、この回転軸３１に磁石ロール２の両端の回転軸３２が外装され、軸受３３（例えば、メタル軸受、ベアリング軸受など）を介して回転軸３１に取り付けられている。ただし、ガイドロール３と磁石ロール２とはそれぞれ独立して回転することが可能である。また、ロール軸３１及び３２の形態は、多様な形を取り得る。

磁石ロール２は、モーター等の手段によって回転するロールであり、その回転方向はガイドロール３と同一方向または反対方向のいずれでもよいが、好ましくは図３に示すように反対方向に回転させる。また、磁石ロール２はガイドロール３よりも高速で回転させることが好ましい。
すなわち、磁石ロール２の回転方向は、（i）コンベアベルト２０の進行方向（ガイドロール３の回転方向）と逆方向、（ii）コンベアベルト２０の進行方向（ガイドロール３の回転方向）と同一方向、のいずれでもよい。磁性粒子には、回転する磁石ロール２の不定周波数での磁場変動の作用で磁石ロール２の回転方向と逆方向へ動かそうとする運搬力が働く。上記（i）の場合には、磁場による強磁性粒子への運搬力と、コンベアベルト１と強磁性粒子との摩擦力が同一方向となる。一方、上記（ii）の場合には、前記運搬力と摩擦力とが逆方向となる。ただし、この場合には、摩擦力の方が大きいので、強磁性粒子はコンベアベルト１の進行方向へ運搬されていく。いずれの場合も、不定周波数での変動磁場が働くために、粒径の異なる磁性粒子の選別までが可能になる。

ここで、磁石の配置間隔ｐは、粒径分布に従って不均一とすることが好ましい。例えば、粒径分布が広いほど磁石間隔の狭い部分と広い部分との間隔の比を大きくする。また、粒径分布でピークになっている(重量比的に多い部分)に適した間隔を多用する。具体的には、粗粒が多い場合は間隔の広い部分を多くし、細粒が多い場合は間隔の狭い部分を多くするとよい。同様に、磁石幅ｗについても、上記に従う幅調整を行うことが好ましい。さらに、図５に示した同極磁石の連続配置についても、上記に従って配置調整を行うことが好ましい。

なお、配置間隔ｐは、最も狭い部分で１ｍｍ以上とすることが好ましい。すなわち、磁石間隙ｐが１ｍｍ未満になると、コンベアベルトの表面近傍での磁場回路が閉じてしまい、コンベアベルトの表面から離れると急速に磁場強度が減衰し、非選別物の層厚を大きく取れない、虞れがある。また、配置間隔ｐを１ｍｍ以上とするにより、磁石ロールの製作を高精度で行うことができる。

さらに、磁石ロールを回転させて磁気選別を行うに際し、下記式（１）にて定義される磁石ロール周波数Ｆが、配置間隔の最も広い部分で７．５Ｈｚ以上となる条件に設定することが好ましい。この条件にすることによって、磁場変動による非磁着物振い落し効果を確実に得ることができる。
記
Ｆ＝πφｘ／60（２ｐ＋ｗ１＋ｗ２） …（１）
ここで、π：円周率
ｘ：磁石ロール回転数[rpm]
φ：磁石ロールの直径[mm]
ｐ：磁石の最大配置間隔[mm]
ｗ１、ｗ２：最大間隔を挟む磁石１、磁石２の幅[mm]

なお、図４では、１つの磁石１ａまたは１ｂの磁極が、磁石ロール２の径方向の内側と外側とで異なる磁極となるように配置しているが、当然ながら、１つの磁石の異なる磁極が、磁石ロール２の周方向に並ぶように磁石を設置してもよい。この場合でも、Ｎ極、Ｓ極が交互に設置されるので、強磁性粒子の分離が効率よく行われることになる。磁石相互の不均一な間隔ｐを挟んでＮ極とＳ極が設置されてもよく、また同間隔ｐを挟んでＮ極同士、Ｓ極同士が設置されてもよい。この磁石間の間隔を形成する間隙を樹脂等で埋めてもよく、磁石ロール２の磁石を覆うカバーが設けられていてもよい。

また、図６に示すように、磁石ロール２の軸方向において複数の磁石が異なる磁極で配列されていてもよい。この配列によって、磁石ロール２の軸方向においても磁場変動を発生させることができる。

ちなみに、磁石１ａおよび１ｂによる磁場の強さに特別な制限はないが、磁石ロール表面での最大磁場強度は誘導電流による発熱を防止するため2500ガウス以下とするのが好ましい。選別対象物の粒径に関しても磁着物の発熱の問題があるため、10ｍｍ以下が好ましい。特に、鉄鋼スラグより金属鉄を回収する場合は、磁場強度500ガウス〜1500ガウス程度、粒径５ｍｍ以下であることが好ましい。

以下、図３および図５に示した磁力選別装置の機能・作用に併せて、この装置を用いた磁力選別方法について説明する。
この磁力選別装置を用いて磁力選別を行うに当って、コンベアベルト２０の送り速度は、その処理プロセスに必要な速度にすればよい。このベルト送り速度に対して、磁場の変化が十分高速となるように、磁石ロール２の回転速度を決める。特に、この磁石ロール２の回転速度は、上述した（1）式の条件を満足するように設定することが好ましい。

ベルトコンベアＡ、Ｂが稼動している状態にて、磁性粒子を含む粉粒体ａが、供給装置100からベルトコンベアＡの移動中のコンベアベルト１０上に十分な厚さで供給され、この粉粒体ａはコンベア終端部１３まで搬送される。コンベアベルト１０で搬送された粉粒体ａは、コンベア終端部１３付近でその上面がベルトコンベアＢのコンベア始端部２１の下面に接触し、粉粒体ａがベルトコンベアＡのコンベア終端部１３とベルトコンベアＢのコンベア始端部２１の間にもぐりこむ。このとき、粉粒体ａにベルトコンベアＢの磁石ロール２の磁場が及ぼされる。

ここで、図３および図５の磁力選別装置の場合には、磁石ロール２の磁力により粉粒体ａ内の磁性粒子が非磁性粒子を抱き込むような形でベルトコンベアＢの下面側に付着してコンベアベルト２０で運ばれる。粉粒体ａ中の磁性粒子は、磁石ロール２が備える磁石１ａおよび１ｂの磁場の作用を受ける。その際、磁石ロール２の回転により、磁場の強度は種々の強度で瞬時に切り替わる。粉粒体層中の磁性粒子に対しては、粒径毎の集合→分散→集合→分散→・・・が繰り返される。

また、図１に示したように磁石ロール２がガイドロール３から独立して回転するために、（1）磁石ロール２を回転させることで機械的に高速な磁場変化を生み出す、（2）この変化している磁場内へ十分な層厚をもって粉粒体ａを供給する、（3）磁場変化によって磁性粒子による非磁性粒子の巻き込み・抱き込みを解消しながら、粒径の異なる磁性粒子が磁石ロール２側へ移動し、非磁性粒子は磁石ロール２から遠い側へと排除されていく、（4）非磁性粒子はベルトコンベアＢのコンベア始端部２１で重力によって落下し、磁性粒子はベルトコンベアＢに吸着保持されたまま運ばれて、ベルトコンベアＢのコンベア終端部２３で排出される。従って、図３および図５に示すようにコンベアベルト１０に供給する粉粒体ａを十分に厚くしても、効率よく磁性粒子を磁力選別することができる。すなわち、粉粒体ａから効率よくかつ迅速に様々な粒径の磁性粒子を磁力選別することができる。

なお、図３または図５の実施の形態１の装置では、磁石ロール２がガイドロール３から独立して回転するため、粉粒体ａがベルトコンベアＢのガイドロール３に沿って搬送される間に、１００回以上の磁場の強度および向きの変化が容易に与えられる。また、強磁性粒子の磁場中での挙動は対象とする粉粒体ａによって変化するため、適切な性能が得られるように磁石ロール２の回転数を調整することができる。

本実施の形態１に係る磁力選別装置は、上述したように粉粒体ａから効率よく強磁性粒子を磁力選別することができるので、この装置を用いた粉粒体ａの磁力選別では、図３および図５に示すように供給装置100からベルトコンベアＡのコンベアベルト１０上に、粉粒体ａに含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で、且つ磁力が十分に作用する層厚で粉粒体を供給することが望ましい。具体的には、粉粒体の厚さが２０〜３０ｍｍである。

本実施の形態１に係る装置は、ベルトコンベアＡで搬送されてきた粉粒体ａ（粉粒体層）に、ベルトコンベアＢのコンベア始端部２１側のガイドロール３の内側に設けられた磁石４の磁場を作用させ、粉粒体ａ中の強磁性粒子を吸引してベルトコンベアＢの下面側に移行させ、強磁性粒子を分離するものである。したがって、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１４とベルトコンベアＢのコンベア始端部２１との間隔は、磁石ロール２の磁力が粉粒体ａ中の磁性粒子に十分作用する大きさであればよいが、一般的は、ベルトコンベアＡのコンベアベルト１０で搬送される粉粒体ａの層の上面がベルトコンベアＢのコンベア始端部２１と接触する、すなわち粉粒体層がベルトコンベアＡのコンベア終端部１３とベルトコンベアＢのコンベア始端部２１の間にもぐりこむことができる大きさとすることが好ましい。

［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係る磁力選別装置を示す説明図である。同図において、符号２０は、粉粒体ａを搬送するコンベアベルトであり、該コンベアベルト２０は１対のガイドロール２２及び３の間に張り渡され、これらガイドロール２２及び３に案内されて輪転し、粉粒体ａを一方向へ搬送する。ガイドロール２２及び３のいずれか一方、すなわちコンベアベルト１の粉粒体ａの搬送方向終端側にあるガイドロール３は、図３に示した装置と同様の磁石ロール２を内側に有する。なお、符号２６は、磁性粒子ａ_１と非磁性粒子ａ_２とを振り分ける仕切板である。

この実施の形態２においても、図３に示した実施の形態１と同様の、磁石ロール２の作用によって、粉粒体ａから効率よくかつ迅速に様々な粒径の磁性粒子を磁力選別することができる。

以下に本発明の実施例を示す。破砕により粒径５ｍｍ以下になった鉄鋼スラグ（粒径：５ｍｍ以下、Fe濃度：約50質量％）に対して、従来の一般的に使用されているベルトプーリ式の磁力選別装置（従来例）、特許文献１〜３に記載の磁力選別装置（比較例１〜３）、図３に示した磁力選別装置（発明例）によって磁力選別を行った。

なお、発明例における各種仕様は、次のとおりである。すなわち、磁石ロール２の外径は200ｍｍ、磁石の磁極数は14極（ただし、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）を適宜に配置、磁石幅ｗは均等、コンベアベルト１０および２０の送り速度は15ｍ／ｍｉｎ、磁石ロール２の回転速度は500ｒｐｍ、磁石ロール２と接するコンベヤベルト部分での磁場強度は600ガウスとした。コンベアベルト１０上への粉粒体の供給層厚は10ｍｍとした。

また、従来例および比較例１〜３の各種仕様は、次のとおりである。
・従来例：ベルトコンベヤ速度15m/min、コンベヤベルト表面の磁場強度600G、スラグ層厚10ｍｍ
・比較例１（特許文献１）：回転磁石磁場強度600G、回転筒直径400ｍｍ、螺旋選別樋傾斜角30°、螺旋選別樋幅100ｍｍ、スラグ層厚10ｍｍ
・比較例２（特許文献２）：磁石と接するコンベヤベルト速度15m/min、磁石と接するコンベヤベルト表面の磁場強度600G、スラグ層厚10ｍｍ
・比較例３（特許文献３）：磁石ロールと接するコンベヤベルト速度15m/min、磁石ロールと接するコンベヤベルト磁場強度600G、磁石ロール回転速度500rpm、スラグ層厚10ｍｍ

得られた磁着物に対してFe純度を調査した結果について、図８に示す。なお、調査は、蛍光Ｘ線による化学分析にて行った。

従来例および比較例１では磁性粒子が非磁性粒子を抱き込んでしまい鉄分濃度を十分に高められなかった。比較例２，３においてはこれらよりは純度が高まったものの、比較例２による磁力選別では磁性粒子にまとわりついた非磁性粒子までは落しきれないために、比較例３による磁力選別では粒径分布が広いために、非磁性粒子の振い落とし効果が不十分になり、発明例により得られた選別物ほどFe純度は高くならなかった。

１ａ、１ｂ磁石
２磁石ロール
３，１１，１３、２２ガイドロール
１２、２１コンベア始端部
１４、２３コンベア終端部
１０、２０コンベアベルト
３１、３２回転軸
３３軸受
２４磁着物回収部
２５非磁着物回収部
２６仕切板
１００供給装置
Ａ、Ｂベルトコンベア
ａ粉粒体
ｐ配置間隔
ｗ磁石幅

２．少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記複数の磁石は、前記磁石ロールの周方向における配置間隔および各磁石のロール周方向における磁石幅のいずれか一方または両方が不均一であることを特徴とする磁力選別装置。

磁石ロール２は、モーター等の手段によって回転するロールであり、その回転方向はガイドロール３と同一方向または反対方向のいずれでもよいが、好ましくは図３に示すように反対方向に回転させる。また、磁石ロール２はガイドロール３よりも高速で回転させることが好ましい。
すなわち、磁石ロール２の回転方向は、（i）コンベアベルト２０の進行方向（ガイドロール３の回転方向）と逆方向、（ii）コンベアベルト２０の進行方向（ガイドロール３の回転方向）と同一方向、のいずれでもよい。磁性粒子には、回転する磁石ロール２の不定周波数での磁場変動の作用で磁石ロール２の回転方向と逆方向へ動かそうとする運搬力が働く。上記（i）の場合には、磁場による磁性粒子への運搬力と、コンベアベルト１と磁性粒子との摩擦力が同一方向となる。一方、上記（ii）の場合には、前記運搬力と摩擦力とが逆方向となる。ただし、この場合には、摩擦力の方が大きいので、磁性粒子はコンベアベルト１の進行方向へ運搬されていく。いずれの場合も、不定周波数での変動磁場が働くために、粒径の異なる磁性粒子の選別までが可能になる。

なお、図４では、１つの磁石１ａまたは１ｂの磁極が、磁石ロール２の径方向の内側と外側とで異なる磁極となるように配置しているが、当然ながら、１つの磁石の異なる磁極が、磁石ロール２の周方向に並ぶように磁石を設置してもよい。この場合でも、Ｎ極、Ｓ極が交互に設置されるので、磁性粒子の分離が効率よく行われることになる。磁石相互の不均一な間隔ｐを挟んでＮ極とＳ極が設置されてもよく、また同間隔ｐを挟んでＮ極同士、Ｓ極同士が設置されてもよい。この磁石間の間隔を形成する間隙を樹脂等で埋めてもよく、磁石ロール２の磁石を覆うカバーが設けられていてもよい。

本実施の形態１に係る磁力選別装置は、上述したように粉粒体ａから効率よく磁性粒子を磁力選別することができるので、この装置を用いた粉粒体ａの磁力選別では、図３および図５に示すように供給装置100からベルトコンベアＡのコンベアベルト１０上に、粉粒体ａに含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で、且つ磁力が十分に作用する層厚で粉粒体を供給することが望ましい。具体的には、粉粒体の厚さが２０〜３０ｍｍである。

本実施の形態１に係る装置は、ベルトコンベアＡで搬送されてきた粉粒体ａ（粉粒体層）に、ベルトコンベアＢのコンベア始端部２１側のガイドロール３の内側に設けられた磁石４の磁場を作用させ、粉粒体ａ中の磁性粒子を吸引してベルトコンベアＢの下面側に移行させ、磁性粒子を分離するものである。したがって、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１４とベルトコンベアＢのコンベア始端部２１との間隔は、磁石ロール２の磁力が粉粒体ａ中の磁性粒子に十分作用する大きさであればよいが、一般的は、ベルトコンベアＡのコンベアベルト１０で搬送される粉粒体ａの層の上面がベルトコンベアＢのコンベア始端部２１と接触する、すなわち粉粒体層がベルトコンベアＡのコンベア終端部１３とベルトコンベアＢのコンベア始端部２１の間にもぐりこむことができる大きさとすることが好ましい。

Claims

磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトを有する第１のベルトコンベアと、該第１のベルトコンベアの上方に位置する第２のベルトコンベアと、を備え、
前記第２のベルトコンベアは、
少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記複数の磁石は、前記磁石ロールの周方向における配置間隔および各磁石のロール周方向における磁石幅のいずれか一方または両方が不均一であることを特徴とする磁力選別装置。
少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記複数の磁石は、前記磁石ロールの周方向における配置間隔および各磁石のロール周方向における磁石幅のいずれか一方または両方が不均一であることを特徴とする磁力選別装置。
前記複数の磁石の配置間隔は、最も狭い部分で１ｍｍ以上である磁石ロールを有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁力選別装置。
前記磁石ロールの磁石は周方向で隣接する磁極が異なることを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁力選別装置。
前記磁石ロールの磁石は周方向で隣接する磁極が同じ配列を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁力選別装置。
請求項１から５のいずれかに記載の磁力選別装置を用いる磁力選別方法であって、下記（１）式で定義される磁場変化周波数Ｆが前記磁石の配置間隔の最も広い部分で７．５Ｈｚ以上となる条件下において、磁性粒子と非磁性粒子との選別を行うことを特徴とする磁力選別方法。
記
Ｆ＝πφｘ／60（２ｐ＋ｗ１＋ｗ２） …（１）
ここで、π：円周率
ｘ：磁石ロール回転数[rpm]
φ：磁石ロールの直径[mm]
ｐ：磁石の配置最大間隔[mm]
ｗ１、ｗ２：最大間隔を挟む磁石１、磁石２の幅[mm]