JP2019136701A - Separation method, recovery method of hydrophilic particle and recovery method of hydrophobic particle - Google Patents

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Abstract

To improve a separation rate and separation efficiency when separating a hydrophobic particle and a hydrophilic particle from a mixture in which the hydrophobic particle and the hydrophilic particle are mixed.SOLUTION: A separation method separating a hydrophobic particle 6 and a hydrophilic particle 5 from a mixture in which the hydrophobic particle 6 and the hydrophilic particle 5 are mixed includes: a mixing step (S1) making a slurry by mixing water and a hydrophobic liquid having larger specific gravity than water in the mixture; and a separation step (S2) moving the hydrophilic particle 5 in a water phase 1 while separating the slurry generated in the mixing step to the water phase 1 and a hydrophobic liquid phase 2 and separating the hydrophobic particle 6 from the hydrophilic particle 5 by moving the hydrophobic particle 6 to the hydrophobic liquid phase 2.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、疎水性粒子と親水性粒子とが混在する混合物から、疎水性粒子と親水性粒子とを迅速かつ効率的に分離するための分離方法と、当該分離方法を利用した親水性粒子の回収方法、及び疎水性粒子の回収方法に関する。   The present invention relates to a separation method for quickly and efficiently separating hydrophobic particles and hydrophilic particles from a mixture of hydrophobic particles and hydrophilic particles, and hydrophilic particles using the separation method. The present invention relates to a collection method and a method for collecting hydrophobic particles.

石炭焚き火力発電所等における発電時に発生するフライアッシュは、コンクリート用原料、建材原料、セメント用原料等にリサイクルされる。ところが、フライアッシュは、Al、SiO等の金属酸化物からなる灰分中に、燃え残った炭素成分である未燃カーボンを含んでいる。このため、リサイクルされるフライアッシュの品質を高めるためには、フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンを分離・除去することが好ましい。 Fly ash generated during power generation at a coal-fired thermal power plant or the like is recycled into concrete raw materials, building material raw materials, cement raw materials, and the like. However, fly ash contains unburned carbon, which is a carbon component left unburned, in ash composed of metal oxides such as Al 2 O 3 and SiO 2 . For this reason, in order to improve the quality of the recycled fly ash, it is preferable to separate and remove unburned carbon contained in the fly ash.

フライアッシュ中の未燃カーボンを分離する方法として、例えば、静電分離方法や浮選方法が知られている。静電分離方法は、乾式状態で、平行平板の電極内にフライアッシュを投入することにより、帯電させた未燃カーボンを正電極側に引き寄せて分離する方法である。また、浮選方法は、フライアッシュのスラリー内で気泡剤を用いて発生させたマイクロエアーに対し、灯油等の捕集剤を介して未燃カーボン粒子を付着させることで、未燃カーボン粒子を浮上させて分離する方法である。   As a method for separating unburned carbon in fly ash, for example, an electrostatic separation method or a flotation method is known. The electrostatic separation method is a method in which fly ash is introduced into parallel plate electrodes in a dry state to attract and separate charged unburned carbon toward the positive electrode side. In addition, the flotation method is to attach unburned carbon particles to micro air generated using a foaming agent in a slurry of fly ash through a scavenger such as kerosene. It is a method of floating and separating.

例えば、特許文献1には、フライアッシュ中の未燃カーボンを浮選により除去する方法が開示されている。この特許文献1の浮選方法では、まず、水を添加してスラリー化したフライアッシュを撹拌することにより、未燃カーボン粒子の表面に活性エネルギーを生じさせて、未燃カーボン粒子を親油化(疎水化)する。次いで、親油化した未燃カーボンを含むスラリーに、灯油、軽油等の捕集剤及び起泡剤を添加して、捕集剤を未燃カーボンに付着させるともに、発生した気泡に未燃カーボンを付着させて浮選する。かかる浮選方法により、疎水性粒子である未燃カーボン(比重:1.3〜1.5)と、親水性粒子である金属酸化物(比重:2.4〜2.6)との混合物であるフライアッシュから、未燃カーボンが分離される。   For example, Patent Document 1 discloses a method of removing unburned carbon in fly ash by flotation. In the flotation method of Patent Document 1, first, the fly ash that has been slurried by adding water is stirred to generate active energy on the surface of the unburned carbon particles, thereby making the unburned carbon particles oleophilic. (Hydrophobic). Next, a trapping agent such as kerosene and light oil and a foaming agent are added to the slurry containing the oleophilic unburnt carbon, and the trapping agent is attached to the unburned carbon and unburned carbon is generated in the generated bubbles. Flotation with the attached. By such a flotation method, a mixture of unburned carbon (specific gravity: 1.3 to 1.5) which is hydrophobic particles and metal oxide (specific gravity: 2.4 to 2.6) which is hydrophilic particles. Unburnt carbon is separated from some fly ash.

特開2007−167825号公報JP 2007-167825 A

しかしながら、上記特許文献1に記載のようにフライアッシュに含まれる未燃カーボンを気泡に付着させて浮上させる浮選方法では、分離速度が遅く、分離効率が悪いという問題があった。   However, the flotation method in which the unburned carbon contained in the fly ash is floated by adhering to the bubbles as described in Patent Document 1 has a problem that the separation speed is slow and the separation efficiency is poor.

詳細には、上記特許文献1に記載の浮選方法では、図18に示すように、水とフライアッシュが混合・撹拌された状態で、多くの金属酸化物102の粒子が浮遊している水相105において、未燃カーボン101の粒子が捕集剤104を介して微細な気泡103に付着し、気泡103とともに未燃カーボン101が水相105中を浮上していく。このとき、未燃カーボン101が気泡103から剥離することもあり、未燃カーボン101は水相105中で浮上及び沈降を繰り返しながら徐々に浮上し、水相105の表層部に集まる。このため、未燃カーボン101の分離速度が遅いので、金属酸化物102から未燃カーボン101を分離して、未燃カーボン101の含有率を目標値以下まで低下させるためには、例えば1時間程度の長時間がかかってしまう。   Specifically, in the flotation method described in Patent Document 1, as shown in FIG. 18, water in which many metal oxide 102 particles are floating in a state where water and fly ash are mixed and stirred. In the phase 105, the particles of the unburned carbon 101 adhere to the fine bubbles 103 through the trapping agent 104, and the unburned carbon 101 rises in the aqueous phase 105 together with the bubbles 103. At this time, the unburned carbon 101 may be peeled off from the bubbles 103, and the unburned carbon 101 gradually rises while repeating rising and settling in the aqueous phase 105 and collects in the surface layer portion of the aqueous phase 105. For this reason, since the separation rate of the unburned carbon 101 is slow, in order to separate the unburned carbon 101 from the metal oxide 102 and reduce the content of the unburned carbon 101 to a target value or less, for example, about 1 hour. It will take a long time.

また、上記浮選方法では、未燃カーボン101の分離効率は、未燃カーボン101の粒子径や疎水性の程度(これらは使用する石炭種に依存)、未燃カーボン101の存在形態等の影響をかなり受ける。例えば、未燃カーボン101の粒子が大きいと、未燃カーボン101の自重により、未燃カーボン101が気泡103に付着し難くなるだけでなく、水相105中を浮上し難くなる。さらに、未燃カーボン101が金属酸化物102に噛み込んでいる存在形態である場合、気泡103が付着できる未燃カーボン101の表面部分が小さくなるので、未燃カーボン101が気泡103に付着し難くなる。これら原因により、未燃カーボン101の分離速度が低下するとともに、未燃カーボン101の分離効率が悪くなり、混合物中の未燃カーボン101の含有率を目標値まで低下できないことも多く、処理コストも高かった。   In the above flotation method, the separation efficiency of the unburned carbon 101 is affected by the particle size of the unburned carbon 101, the degree of hydrophobicity (which depends on the type of coal used), the presence form of the unburned carbon 101, and the like. Receive a lot. For example, if the particles of the unburned carbon 101 are large, not only the unburned carbon 101 becomes difficult to adhere to the bubbles 103 due to the weight of the unburned carbon 101 but also it is difficult to float in the water phase 105. Furthermore, when the unburned carbon 101 is in the form of being bitten into the metal oxide 102, the surface portion of the unburned carbon 101 to which the bubbles 103 can adhere becomes small, so the unburned carbon 101 is difficult to adhere to the bubbles 103. Become. Due to these causes, the separation rate of the unburned carbon 101 is reduced, the separation efficiency of the unburned carbon 101 is deteriorated, the content rate of the unburned carbon 101 in the mixture cannot often be lowered to the target value, and the processing cost is also increased. it was high.

なお、上記では未燃カーボン(疎水性粒子)と金属酸化物(親水性粒子)との混合物であるフライアッシュから、未燃カーボンを浮選する場合の問題を述べたが、その他の疎水性粒子と親水性粒子の混合物から各粒子を分離する場合であっても、同様な問題が生じうる。   In the above, the problem in the case of flotation of unburned carbon from fly ash which is a mixture of unburned carbon (hydrophobic particles) and metal oxide (hydrophilic particles) has been described. Similar problems can arise even when separating each particle from a mixture of hydrophilic particles.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、疎水性粒子と親水性粒子が混在する混合物から疎水性粒子と親水性粒子を分離するときの分離速度及び分離効率を向上することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to separate the hydrophobic particles and the hydrophilic particles from the mixture of the hydrophobic particles and the hydrophilic particles. It is to improve the separation efficiency.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
疎水性粒子と親水性粒子とが混在する混合物から、疎水性粒子と親水性粒子とを分離する分離方法において、
前記混合物に、水と、前記水より比重が大きい疎水性液体とを混合してスラリー化する混合工程と、
前記混合工程で生成されたスラリーを、水相と疎水性液体相とに分離しながら、前記親水性粒子を前記水相に移動させ、前記疎水性粒子を前記疎水性液体相に移動させることにより、前記疎水性粒子と前記親水性粒子とを分離する分離工程と、
を含む、分離方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
In a separation method for separating hydrophobic particles and hydrophilic particles from a mixture of hydrophobic particles and hydrophilic particles,
A mixing step in which the mixture is mixed with water and a hydrophobic liquid having a specific gravity greater than that of the water to form a slurry; and
While separating the slurry generated in the mixing step into an aqueous phase and a hydrophobic liquid phase, the hydrophilic particles are moved to the aqueous phase, and the hydrophobic particles are moved to the hydrophobic liquid phase. A separation step of separating the hydrophobic particles and the hydrophilic particles;
A separation method is provided comprising:

前記分離工程では、分離装置内で前記スラリーを静置することにより、比重差を利用して、前記スラリーを、前記親水性粒子を含む前記水相と、前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相とに分離するようにしてもよい。   In the separation step, the slurry is allowed to stand in a separation device, thereby utilizing the difference in specific gravity so that the slurry includes the aqueous phase containing the hydrophilic particles and the hydrophobic liquid containing the hydrophobic particles. You may make it isolate | separate into a phase.

向流型多段連続プロセスにより、前記混合工程と前記分離工程の組合せをN段階(Nは2以上の整数)繰り返すようにしてもよい。   You may make it repeat the combination of the said mixing process and the said separation process N steps (N is an integer greater than or equal to 2) by a countercurrent type multistage continuous process.

Nは3以上の整数であり、
1段目の前記混合工程で前記混合物及び前記水が投入され、
N段目の前記混合工程で前記疎水性液体が投入され、
n段目(nは1以上、N−2以下の整数)の前記分離工程で分離された前記親水性粒子及び残存した前記疎水性粒子を含む前記水相と、n+2段目の前記分離工程で分離された前記疎水性粒子及び残存した前記親水性粒子を含む前記疎水性液体相とを、n+1段目の前記混合工程で混合してスラリー化するようにしてもよい。
N is an integer greater than or equal to 3,
In the first stage, the mixture and the water are charged,
The hydrophobic liquid is charged in the mixing step of the Nth stage,
the aqueous phase containing the hydrophilic particles and the remaining hydrophobic particles separated in the separation step in the nth stage (n is an integer of 1 or more and N-2 or less), and the separation process in the (n + 2) th stage. The separated hydrophobic particles and the hydrophobic liquid phase containing the remaining hydrophilic particles may be mixed and slurried in the mixing step of the (n + 1) th stage.

1段目の前記分離工程で分離された前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相に残存した前記親水性粒子を除去する洗浄工程を更に含み、
前記洗浄工程は、
1段目の前記分離工程で分離された前記疎水性粒子及び前記残存した親水性粒子を含む前記疎水性液体相に、前記水を加えて混合してスラリー化する洗浄用混合工程と、
前記洗浄用混合工程で生成されたスラリーを、水相と疎水性液体相とに分離しながら、前記残存した親水性粒子を前記水相に移動させることにより、前記疎水性粒子と前記残存した親水性粒子とを分離する洗浄用分離工程と、
を含むようにしてもよい。
A cleaning step of removing the hydrophilic particles remaining in the hydrophobic liquid phase including the hydrophobic particles separated in the separation step of the first stage;
The washing step includes
A washing mixing step of adding the water to the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles separated in the separation step in the first stage and the remaining hydrophilic particles, and mixing to make a slurry;
While separating the slurry produced in the mixing step for washing into an aqueous phase and a hydrophobic liquid phase, the remaining hydrophilic particles are moved to the aqueous phase, whereby the hydrophobic particles and the remaining hydrophilic particles are moved. A separation step for washing to separate the functional particles;
May be included.

前記洗浄工程の前記洗浄用混合工程及び前記洗浄用分離工程の組合せをM段階(Mは2以上の整数)繰り返すようにしてもよい。   You may make it repeat the combination of the said mixing process for washing | cleaning of the said washing | cleaning process, and the said separation process for washing | cleaning M steps (M is an integer greater than or equal to 2).

前記分離工程により分離された前記親水性粒子を含む前記水相から、前記水を分離して、前記親水性粒子を回収する第1回収工程と、
前記分離工程により分離された前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相から、前記疎水性液体を分離して、前記疎水性粒子を回収する第2回収工程と、
を更に含み、
前記第1回収工程で分離された前記水、及び前記第2回収工程で分離された前記疎水性液体を、前記混合工程で再利用するようにしてもよい。
A first recovery step of separating the water from the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated in the separation step, and collecting the hydrophilic particles;
A second recovery step of separating the hydrophobic liquid from the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles separated in the separation step, and collecting the hydrophobic particles;
Further including
The water separated in the first recovery step and the hydrophobic liquid separated in the second recovery step may be reused in the mixing step.

前記第1回収工程では、
前記分離工程により分離された前記親水性粒子を含む前記水相に対して、加温又は減圧のうち少なくともいずれかの処理を行うことにより、当該水相中に残存する前記疎水性液体を除去するようにしてもよい。
In the first recovery step,
The hydrophobic liquid remaining in the aqueous phase is removed by subjecting the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated in the separation step to at least one of heating and decompression. You may do it.

前記混合物に混入している磁着物を、磁石を用いて吸着して分離する磁選工程を更に含むようにしてもよい。   You may make it further include the magnetic separation process which adsorb | sucks and isolate | separates the magnetic material mixed in the said mixture using a magnet.

前記疎水性液体は、疎水性有機溶剤であり、
前記疎水性有機溶剤の比重は、1.05超であり、かつ、前記疎水性粒子の比重よりも小さいようにしてもよい。
The hydrophobic liquid is a hydrophobic organic solvent,
The specific gravity of the hydrophobic organic solvent may be more than 1.05 and smaller than the specific gravity of the hydrophobic particles.

前記疎水性液体は、疎水性有機溶剤であり、
前記疎水性有機溶剤の沸点は、大気圧下において40℃以上、150℃以下であるようにしてもよい。
The hydrophobic liquid is a hydrophobic organic solvent,
The boiling point of the hydrophobic organic solvent may be 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower under atmospheric pressure.

前記疎水性液体は、疎水性有機溶剤であり、
前記疎水性有機溶剤の沸点は、大気圧下において40℃以上、95℃以下であるようにしてもよい。
The hydrophobic liquid is a hydrophobic organic solvent,
The boiling point of the hydrophobic organic solvent may be 40 ° C. or higher and 95 ° C. or lower under atmospheric pressure.

前記親水性粒子は、金属酸化物であり、
前記疎水性粒子は、コークス粉又は石炭粉であるようにしてもよい。
The hydrophilic particles are metal oxides,
The hydrophobic particles may be coke powder or coal powder.

前記混合物は、フライアッシュであるようにしてもよい。   The mixture may be fly ash.

前記分離工程より前に、前記フライアッシュに対して粉砕処理を施す粉砕工程をさらに含むようにしてもよい。   You may make it further include the grinding | pulverization process which performs a grinding | pulverization process with respect to the said fly ash before the said isolation | separation process.

前記粉砕工程では、疎水性液体と水の少なくともいずれかと前記フライアッシュとを混合して混合液を生成し、前記混合液に含まれる前記疎水性粒子としてのカーボン粒子を、ビーズを用いて粉砕するようにしてもよい。   In the pulverization step, at least one of a hydrophobic liquid and water and the fly ash are mixed to produce a mixed liquid, and the carbon particles as the hydrophobic particles contained in the mixed liquid are pulverized using beads. You may do it.

前記ビーズの直径が1mm以下であるようにしてもよい。   The bead may have a diameter of 1 mm or less.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
前記分離方法を用いて分離された前記親水性粒子を含む前記水相から、前記親水性粒子を回収する、親水性粒子の回収方法が提供される。
In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention,
There is provided a method for recovering hydrophilic particles, wherein the hydrophilic particles are recovered from the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated using the separation method.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
前記分離方法を用いて分離された前記親水性粒子を含む前記水相を回収する、親水性粒子の回収方法が提供される。
In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention,
There is provided a method for recovering hydrophilic particles, which recovers the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated by using the separation method.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
前記分離方法を用いて分離された前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相から、前記疎水性粒子を回収する、疎水性粒子の回収方法が提供される。
In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention,
There is provided a method for recovering hydrophobic particles, wherein the hydrophobic particles are recovered from the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles separated using the separation method.

以上説明したように本発明によれば、疎水性粒子と親水性粒子が混在する混合物から疎水性粒子と親水性粒子を分離するときの分離速度及び分離効率を向上できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to improve the separation speed and separation efficiency when separating hydrophobic particles and hydrophilic particles from a mixture of hydrophobic particles and hydrophilic particles.

本発明の第1の実施形態に係る分離方法において、疎水性粒子と親水性粒子を含む混合物に水と疎水性有機溶剤を混合及び撹拌した直後の混合液の状態を示す模式図である。In the separation method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, it is a schematic diagram which shows the state of the liquid mixture immediately after mixing and stirring water and a hydrophobic organic solvent to the mixture containing a hydrophobic particle and a hydrophilic particle. 本実施形態に係る分離方法において、混合液を1〜30秒程度静置した後の状態の一例を示す模式図である。In the separation method which concerns on this embodiment, it is a schematic diagram which shows an example of the state after leaving a liquid mixture still for about 1 to 30 seconds. 本実施形態に係る分離方法において、混合液を30秒以上静置した後の状態の一例を示す模式図である。In the separation method which concerns on this embodiment, it is a schematic diagram which shows an example of the state after leaving a liquid mixture still for 30 seconds or more. 本実施形態に係る分離方法において、混合液を30秒以上静置した後の状態の別の例を示す模式図である。In the separation method which concerns on this embodiment, it is a schematic diagram which shows another example of the state after leaving a liquid mixture still for 30 seconds or more. 水相のスラリー濃度Cとスラリー比重dとの関係を示したグラフである。Is a graph showing the relationship between the slurry concentration C S and the slurry specific gravity d S of the aqueous phase. 親水性粒子の粒子径φと、水被膜粒子の見掛け比重dとの関係を示すグラフである。And particle diameter phi P of the hydrophilic particle is a graph showing the relationship between the apparent specific gravity d P water coating particles. 同実施形態に係る粒子分離装置と、それを用いた単段連続プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the particle separation apparatus which concerns on the same embodiment, and a single stage continuous process using the same. 同実施形態の変更例に係る粒子分離装置と、それを用いた単段連続プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the particle separation apparatus which concerns on the example of a change of the embodiment, and a single stage continuous process using the same. 同実施形態に係る横流式分離装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the crossflow type separation apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態の変更例に係る上昇流式分離装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the upflow type separation apparatus which concerns on the example of a change of the embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る粒子分離装置を用いた向流型2段連続プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the countercurrent type two-stage continuous process using the particle | grain separator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態に係るN段の向流型多段連続プロセスによる分離方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the separation method by the N-stage countercurrent type multistage continuous process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る洗浄工程を追加した向流型多段連続プロセスによる分離方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the separation method by a countercurrent type multistage continuous process which added the washing | cleaning process which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る洗浄工程を多段階で実施する向流型多段連続プロセスによる分離方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the separation method by the countercurrent type multistage continuous process which implements the washing | cleaning process which concerns on the same embodiment in multistage. 本発明の第3の実施形態に係る磁選工程を含む向流型2段連続プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the countercurrent type two-stage continuous process including the magnetic separation process which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る向流型3段連続プロセスの各段における疎水性粒子の含有率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the content rate of the hydrophobic particle in each step | level of the countercurrent type | mold three-stage continuous process which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る洗浄工程を含む向流型4段連続プロセスの各段における疎水性粒子の含有率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the content rate of the hydrophobic particle in each stage of the countercurrent type | mold four-stage continuous process including the washing | cleaning process which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る洗浄工程を含む向流型4段連続プロセスの各段における疎水性粒子の含有率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the content rate of the hydrophobic particle in each stage of the countercurrent type | mold four-stage continuous process including the washing | cleaning process which concerns on the Example of this invention. 従来の浮選方法における未燃カーボンの浮上原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the floating principle of the unburned carbon in the conventional flotation method.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[1.分離方法の処理対象]
まず、本発明の第1の実施形態に係る分離方法による処理対象の混合物、親水性粒子、疎水性粒子、疎水性液体等について説明する。
[1. Target of separation method]
First, a mixture to be treated by the separation method according to the first embodiment of the present invention, hydrophilic particles, hydrophobic particles, a hydrophobic liquid, and the like will be described.

表1は、本実施形態に係る分離方法の処理対象物(親水性粒子と疎水性粒子の混合物)の例を示す。表1に示すように、例えば、処理対象物のフライアッシュや高炉ガス灰は、親水性粒子である金属酸化物(Al、SiO、Fe等)の粒子と、疎水性粒子である未燃カーボンの粒子(石炭粉等)とが混在した混合物である。また、処理対象物の石炭は、疎水性粒子であるカーボンの粒子(コークス粉又は石炭粉等)に、親水性粒子である金属酸化物(Al、SiO等)の粒子が混入した混合物である。 Table 1 shows an example of a processing object (mixture of hydrophilic particles and hydrophobic particles) of the separation method according to the present embodiment. As shown in Table 1, for example, the fly ash and blast furnace gas ash of the processing object are particles of metal oxide (Al 2 O 3 , SiO 2 , Fe 2 O 3, etc.) that are hydrophilic particles, and hydrophobic It is a mixture in which unburned carbon particles (coal powder, etc.), which are particles, are mixed. Further, in the coal to be treated, particles of metal oxide (Al 2 O 3 , SiO 2, etc.) that are hydrophilic particles are mixed into carbon particles (coke powder, coal powder, etc.) that are hydrophobic particles. It is a mixture.

Figure 2019136701
Figure 2019136701

より具体的には、フライアッシュは、親水性粒子である酸化物粒子を約90〜95質量%含み、疎水性粒子である未燃カーボンを約5〜10質量%含むものが多い。フライアッシュの粒子径は約1〜200μmである。フライアッシュ中の一部の粒子は、カーボンと金属酸化物が一体となった粒子として存在している。   More specifically, fly ash often contains about 90 to 95% by mass of oxide particles that are hydrophilic particles and about 5 to 10% by mass of unburned carbon that is hydrophobic particles. The particle size of fly ash is about 1 to 200 μm. Some particles in the fly ash exist as particles in which carbon and metal oxide are integrated.

高炉ガス灰とは、高炉へ装入した原料の粉塵、高炉内の冶金反応により生じた粉塵等を捕集したもの、言い換えると高炉集塵灰であり、成分として、カーボンを15〜30質量%含む。高炉ガス灰の粒子径は、約1〜200μmである。高炉ガス灰の成分例を以下の表2に示す。高炉ガス灰は、疎水性粒子として、コークス由来のカーボンを含んでいる。また、高炉ガス灰は、親水性粒子として、表2に示す複数種の金属酸化物を含んでいる。高炉ガス灰中の一部の粒子は、カーボンと金属酸化物が一体となった粒子として存在している。   Blast furnace gas ash is a collection of raw material dust charged in the blast furnace, dust generated by metallurgical reaction in the blast furnace, in other words, blast furnace dust ash, and 15 to 30% by mass of carbon as a component. Including. The particle size of the blast furnace gas ash is about 1 to 200 μm. Examples of components of blast furnace gas ash are shown in Table 2 below. Blast furnace gas ash contains coke-derived carbon as hydrophobic particles. Moreover, the blast furnace gas ash contains a plurality of types of metal oxides shown in Table 2 as hydrophilic particles. Some particles in the blast furnace gas ash exist as particles in which carbon and metal oxide are integrated.

Figure 2019136701
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本実施形態では、上記のような親水性粒子と疎水性粒子の混合物から、親水性粒子(例えば金属酸化物)と疎水性粒子(例えばカーボン)をそれぞれ分離して回収する。これにより、金属酸化物は、例えば、コンクリート用原料(骨材、混和剤等)や建材の原料等に再利用され、カーボンは、例えば、発電用、製鉄用、セメントクリンカー用の石炭等として再利用される。この際、回収される金属酸化物中におけるカーボン含有率を例えば3質量%以下にまで低下させることができれば、JIS A6201−2008に記載のコンクリート用フライアッシュI種の品質規定中の強熱減量(未燃カーボンの含有率とほぼ同値)の範囲内になり、他の粉末度などの品質規定を調整することにより、コンクリート用フライアッシュとして、金属酸化物を有償でリサイクル可能となり、さらにそのリサイクル用途も拡張する。   In the present embodiment, hydrophilic particles (for example, metal oxide) and hydrophobic particles (for example, carbon) are separated and collected from the mixture of hydrophilic particles and hydrophobic particles as described above. As a result, the metal oxides are reused, for example, as raw materials for concrete (aggregates, admixtures, etc.), raw materials for building materials, etc., and carbon is reused as coal for power generation, iron making, cement clinker, etc. Used. At this time, if the carbon content in the recovered metal oxide can be reduced to, for example, 3% by mass or less, the loss on ignition in the quality stipulation of fly ash type I for concrete described in JIS A6201-2008 ( It is within the range of the unburned carbon content), and by adjusting other quality regulations such as fineness, it becomes possible to recycle metal oxide as a fly ash for concrete for a fee. Also extend.

次に、本実施形態に係る分離方法で使用する疎水性液体について説明する。疎水性液体は、疎水性を有する液体、即ち、水に対する親和性が低い(水に溶解し難い、若しくは水と混ざり難い)性質を有する液体である。疎水性液体は、例えば、20℃の水に対する溶解度が0g/L以上、5.0g/L以下の液体である。なお、本明細書における疎水性とは、親油性を含む性質である。疎水性液体は、例えば、疎水性を有する有機溶剤(以下、「疎水性有機溶剤」という。)、又は各種の油等であってよい。疎水性液体は、水に対する親和性が低いので、疎水性液体と水を混合及び撹拌した混合液を静置すると、水を主体とする水相と、疎水性液体(例えば疎水性有機溶剤)を主体とする疎水性液体相(例えば疎水性有機溶剤相)の2相に分離される。   Next, the hydrophobic liquid used in the separation method according to this embodiment will be described. The hydrophobic liquid is a liquid having hydrophobicity, that is, a liquid having a property of low affinity for water (difficult to dissolve in water or difficult to mix with water). The hydrophobic liquid is, for example, a liquid having a solubility in water at 20 ° C. of 0 g / L or more and 5.0 g / L or less. In addition, hydrophobicity in this specification is a property including lipophilicity. The hydrophobic liquid may be, for example, a hydrophobic organic solvent (hereinafter referred to as “hydrophobic organic solvent”), various oils, or the like. Hydrophobic liquid has low affinity for water, so when the liquid mixture obtained by mixing and stirring the hydrophobic liquid and water is allowed to stand, an aqueous phase mainly composed of water and a hydrophobic liquid (for example, a hydrophobic organic solvent) are separated. It is separated into two phases of a hydrophobic liquid phase (for example, a hydrophobic organic solvent phase) as a main component.

さらに、本実施形態では、疎水性液体として、水よりも比重が大きい液体、即ち、比重が1より大きい液体を使用する。水よりも比重が大きい疎水性液体を用いることで、疎水性液体と水の混合液を撹拌した後に静置すると、両液の比重差によって、上側の水相と、下側の疎水性液体相とに分離される。   Furthermore, in this embodiment, a liquid having a specific gravity greater than that of water, that is, a liquid having a specific gravity greater than 1, is used as the hydrophobic liquid. By using a hydrophobic liquid having a specific gravity greater than that of water, if the mixture of the hydrophobic liquid and water is stirred and left standing, the upper aqueous phase and the lower hydrophobic liquid phase will differ depending on the specific gravity difference between the two liquids. And separated.

表3は、本実施形態に係る分離方法で使用される疎水性液体の例を示す。表3に示すように、疎水性液体は、例えば、フッ素系、臭素系又は塩素系の有機溶剤であってもよいし、シリコーンオイル等の油であってもよい。表3に例示した疎水性液体はいずれも、その比重が1超であり、水に対する溶解度が5g/L以下であり、疎水性を有する。   Table 3 shows examples of hydrophobic liquids used in the separation method according to this embodiment. As shown in Table 3, the hydrophobic liquid may be, for example, a fluorine-based, bromine-based or chlorine-based organic solvent, or may be an oil such as silicone oil. All of the hydrophobic liquids exemplified in Table 3 have a specific gravity of more than 1, a solubility in water of 5 g / L or less, and are hydrophobic.

Figure 2019136701
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疎水性液体の比重は、1.05超であることが好ましい。これにより、水(比重1)と疎水性液体を混合して静置した後、例えば1〜30秒程度の短時間で迅速に、水相と疎水性液体相の2相に分離でき、分離速度を増加できる。また、疎水性液体の比重は、疎水性粒子の比重(例えば1.2〜1.8)よりも小さいことが好ましい。これにより、疎水性粒子を含む疎水性液体相から、疎水性粒子を分離及び回収する工程において、固液分離装置を用いて、疎水性液体と疎水性粒子を効率的に分離できるようになるが、その詳細は後述する。   The specific gravity of the hydrophobic liquid is preferably more than 1.05. As a result, after mixing water (specific gravity 1) and the hydrophobic liquid and allowing to stand, for example, the water phase and the hydrophobic liquid phase can be rapidly separated in a short time of about 1 to 30 seconds. Can be increased. The specific gravity of the hydrophobic liquid is preferably smaller than the specific gravity of the hydrophobic particles (for example, 1.2 to 1.8). As a result, in the process of separating and recovering the hydrophobic particles from the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles, the hydrophobic liquid and the hydrophobic particles can be efficiently separated using a solid-liquid separation device. Details thereof will be described later.

次に、親水性粒子と疎水性粒子について説明する。親水性粒子は、水に対する親和性を有する粒子であり、上記疎水性液体よりも水に混ざり易い性質を有する。一方、疎水性粒子は、上記疎水性液体に対する親和性を有する粒子であり、水よりも疎水性液体に混ざり易い性質を有する。従って、水と疎水性液体の混合液中では、親水性粒子は疎水性液体相から水相に移動して、主に水相中に分散して存在するようになる。一方、疎水性粒子は水相から疎水性液体相に移動して、主に疎水性液体相中に分散して存在するようになる。   Next, hydrophilic particles and hydrophobic particles will be described. The hydrophilic particles are particles having an affinity for water and have a property of being easily mixed with water as compared with the hydrophobic liquid. On the other hand, the hydrophobic particles are particles having an affinity for the hydrophobic liquid and have a property of being easily mixed in the hydrophobic liquid rather than water. Therefore, in the mixed liquid of water and hydrophobic liquid, the hydrophilic particles move from the hydrophobic liquid phase to the aqueous phase and are mainly dispersed in the aqueous phase. On the other hand, the hydrophobic particles move from the aqueous phase to the hydrophobic liquid phase and are mainly dispersed in the hydrophobic liquid phase.

親水性粒子は、例えば、上記表1に示したようにAl、SiO、Fe等の金属酸化物の粒子であるが、親水性を有する粒子であれば、その他の材質の粒子であってもよい。一方、疎水性粒子は、例えば、未燃カーボン等の石炭粉若しくはコークス粉、プラスチック粉などであるが、疎水性を有する粒子であれば、その他の材質の粒子であってもよい。本実施形態が対象とする親水性粒子の粒子径は、500μm以下であり、200μm以下であることが好ましい。疎水性粒子の粒子径は、500μm以下である。なお、詳細は後述する。 The hydrophilic particles are, for example, metal oxide particles such as Al 2 O 3 , SiO 2 , and Fe 2 O 3 as shown in Table 1 above, but other materials can be used as long as they are hydrophilic particles. The particles may also be On the other hand, the hydrophobic particles are, for example, coal powder such as unburned carbon, coke powder, plastic powder or the like, but may be particles of other materials as long as they are hydrophobic particles. The particle diameter of the hydrophilic particles targeted by the present embodiment is 500 μm or less, and preferably 200 μm or less. The particle diameter of the hydrophobic particles is 500 μm or less. Details will be described later.

処理対象物である混合物中に含まれる親水性粒子の含有率、疎水性粒子の含有率は、特に限定されないが、例えば、混合物中の親水性粒子の含有率は5〜97質量%であってよく、疎水性粒子の含有率は3〜95質量%程度であってよい。ただし、親水性粒子と疎水性粒子6の含有率は合計で100質量%以下である。疎水性粒子がカーボンである場合、例えば、混合物がフライアッシュ又は高炉ガス灰である場合、強熱減量率を測定し、その値を疎水性粒子の含有率とすることができる。強熱減量率とは、105℃で乾燥したサンプルを975℃にセットした大気雰囲気化の炉内で15分以上保持した際の質量減少率である。また、疎水性粒子がプラスチックである場合、例えば、ポリエチレンテレフタレート粉又は塩化ビニル樹脂粉である場合、例えば燃焼−赤外線吸収法にてサンプル中のカーボン含有率を測定し、そのカーボン含有率から各プラスチックの組成に合わせて換算し、その換算値を疎水性粒子の含有率とすることができる。なお、上記燃焼−赤外線吸収法は、サンプルを助燃剤(純鉄粉とタングステン粉)で覆い、高周波炉内で加熱・燃焼させ、サンプル中のカーボン成分をCOにガス化させ、発生したCO量より、サンプル中のカーボン含有率を測定する方法である。 The content ratio of the hydrophilic particles and the content ratio of the hydrophobic particles contained in the mixture that is the treatment target are not particularly limited. For example, the content ratio of the hydrophilic particles in the mixture is 5 to 97% by mass. The content of the hydrophobic particles may be about 3 to 95% by mass. However, the total content of the hydrophilic particles and the hydrophobic particles 6 is 100% by mass or less. When the hydrophobic particles are carbon, for example, when the mixture is fly ash or blast furnace gas ash, the ignition loss rate can be measured, and the value can be used as the content of the hydrophobic particles. The ignition loss rate is a mass reduction rate when a sample dried at 105 ° C. is held for 15 minutes or more in an atmosphere atmosphere furnace set at 975 ° C. Further, when the hydrophobic particles are plastic, for example, polyethylene terephthalate powder or vinyl chloride resin powder, the carbon content in the sample is measured by, for example, the combustion-infrared absorption method, and each plastic is determined from the carbon content. In accordance with the composition, it can be converted into the content of hydrophobic particles. Incidentally, the combustion - IR absorption method, a sample covered with a combustion improver (pure iron powder and tungsten powder) is heated and burned in a high frequency furnace, a carbon component in the sample to the CO 2 is gasified, generated CO This is a method for measuring the carbon content in a sample from two quantities.

また、表1に示したように、親水性粒子の比重は、例えば、2.4〜2.6(Al、SiO)、4〜5(Fe)である。疎水性粒子の比重は、例えば、1.2〜1.8である。疎水性粒子がカーボン粒子である場合、カーボン粒子の比重は、例えば1.3〜1.5である。このように親水性粒子の比重よりも疎水性粒子の比重の方が小さい場合であっても、本実施形態に係る分離方法によれば、後述するように、親水性粒子を上相の水相に浮上させ、疎水性粒子を下相の疎水性液体相に沈降させて、両粒子を迅速かつ効率的に湿式分離することができる。なお、本明細書において、粒子の比重とは、粒子自体の比重(真比重)であって、粒子嵩比重ではない。 Moreover, as shown in Table 1, the specific gravity of the hydrophilic particles is, for example, 2.4 to 2.6 (Al 2 O 3 , SiO 2 ), 4 to 5 (Fe 2 O 3 ). The specific gravity of the hydrophobic particles is, for example, 1.2 to 1.8. When the hydrophobic particles are carbon particles, the specific gravity of the carbon particles is, for example, 1.3 to 1.5. Thus, even if the specific gravity of the hydrophobic particles is smaller than the specific gravity of the hydrophilic particles, according to the separation method according to this embodiment, the hydrophilic particles are separated from the upper water phase as described later. And the hydrophobic particles are allowed to settle in the lower hydrophobic liquid phase, and both particles can be wet-separated quickly and efficiently. In the present specification, the specific gravity of the particle is the specific gravity (true specific gravity) of the particle itself and not the particle bulk specific gravity.

[2.分離方法の概要]
次に、本実施形態に係る混合物から親水性粒子と疎水性粒子を分離する方法の概要について説明する。
[2. Overview of separation method]
Next, an outline of a method for separating hydrophilic particles and hydrophobic particles from the mixture according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る分離方法は、親水性粒子(例えば金属酸化物)と疎水性粒子(例えば未燃カーボン)が混在する混合物(例えばフライアッシュ)から、親水性粒子と親水性粒子をそれぞれ分離する湿式分離方法である。   The separation method according to the present embodiment separates hydrophilic particles and hydrophilic particles from a mixture (for example, fly ash) in which hydrophilic particles (for example, metal oxide) and hydrophobic particles (for example, unburned carbon) are mixed. It is a wet separation method.

この分離方法では、親水性粒子の抽出剤として水を使用するとともに、疎水性粒子の抽出剤として、水より比重が大きい疎水性液体を使用する。そして、当該水と疎水性液体を、処理対象の混合物(固形分)に混合して撹拌し、混合物が分散した混合液(第1スラリー)を生成する(混合工程)。次いで、分離装置(例えば、沈殿槽、静置槽等のセトラー)内で当該混合液を静置することで、水と疎水性液体の比重差を利用して、上記混合液を上側の水相と、下側の疎水性液体相との2相に分離しつつ、親水性粒子を水相に移動させ、疎水性粒子を疎水性液体相に移動させる(分離工程)。なお、少量の混合物を処理する場合等では、分離装置として、セトラーに替えて、ビーカー等の各種の容器を用いて、混合液を静置し、水相と疎水性液体相に分離することもできる。さらに、上記分離工程で分離された水相(第2スラリー)から、親水性粒子を分離して回収するとともに(第1回収工程)、上記分離工程で分離された疎水性液体相(第3スラリー)から、疎水性粒子を分離して回収する(第2回収工程)。これによって、親水性粒子と疎水性粒子を迅速かつ効率的に分離でき、含有率の高い親水性粒子と疎水性粒子をそれぞれ回収して再利用することができる。以下に、かかる分離方法について詳述する。   In this separation method, water is used as an extractant for hydrophilic particles, and a hydrophobic liquid having a specific gravity greater than that of water is used as an extractant for hydrophobic particles. And the said water and hydrophobic liquid are mixed and stirred in the mixture (solid content) of a process target, and the liquid mixture (1st slurry) in which the mixture was disperse | distributed is produced | generated (mixing process). Next, the mixed liquid is allowed to stand in a separation apparatus (for example, a settler such as a precipitation tank or a stationary tank), and the above mixed liquid is removed from the upper aqueous phase by utilizing the specific gravity difference between water and the hydrophobic liquid. The hydrophilic particles are moved to the aqueous phase and the hydrophobic particles are moved to the hydrophobic liquid phase (separation step). In the case of processing a small amount of the mixture, the mixed solution may be allowed to stand and be separated into an aqueous phase and a hydrophobic liquid phase by using various containers such as a beaker instead of a settler as a separation device. it can. Further, the hydrophilic particles are separated and recovered from the aqueous phase (second slurry) separated in the separation step (first recovery step), and the hydrophobic liquid phase (third slurry) separated in the separation step is collected. ) To separate and recover the hydrophobic particles (second recovery step). Thereby, hydrophilic particles and hydrophobic particles can be quickly and efficiently separated, and hydrophilic particles and hydrophobic particles having a high content can be recovered and reused. The separation method will be described in detail below.

[2.1.分離原理と作用効果]
ここで、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る分離方法の原理について説明する。なお、疎水性粒子及び親水性粒子の比重は1より大きいものとする。また、疎水性液体として疎水性有機溶剤を用いることとする。また、以下では、「疎水性有機溶剤」を「疎水性溶剤」若しくは単に「溶剤」等と称し、「疎水性有機溶剤相」を「疎水性溶剤相」若しくは単に「溶剤相」と称する場合もある。
[2.1. Separation principle and effect]
Here, the principle of the separation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The specific gravity of hydrophobic particles and hydrophilic particles is greater than 1. In addition, a hydrophobic organic solvent is used as the hydrophobic liquid. In the following, “hydrophobic organic solvent” is sometimes referred to as “hydrophobic solvent” or simply “solvent”, and “hydrophobic organic solvent phase” is sometimes referred to as “hydrophobic solvent phase” or simply “solvent phase”. is there.

図1は、疎水性粒子と親水性粒子を含む混合物に、水と疎水性有機溶剤を投入し、激しく撹拌した直後に、混合物と水と疎水性有機溶剤の混合液(第1スラリー)が上側の水相1と下側の疎水性有機溶剤相2とに分離した状態を示す。図2は、上記撹拌後に1〜30秒程度静置することにより、混合液が、親水性粒子5を含む水相1と、疎水性粒子6を含む疎水性有機溶剤相2とに分離された状態を示す。   FIG. 1 shows that immediately after water and a hydrophobic organic solvent are added to a mixture containing hydrophobic particles and hydrophilic particles and vigorously stirred, the mixture (first slurry) of the mixture, water and hydrophobic organic solvent is on the upper side. The water phase 1 and the lower hydrophobic organic solvent phase 2 are separated. In FIG. 2, the liquid mixture was separated into an aqueous phase 1 containing hydrophilic particles 5 and a hydrophobic organic solvent phase 2 containing hydrophobic particles 6 by standing for about 1 to 30 seconds after the stirring. Indicates the state.

図1に示すように、混合液の撹拌直後には、水相1中には疎水性有機溶剤の液滴3(以下、「溶剤液滴3」又は単に「液滴3」と称する場合もある。)が存在し、疎水性有機溶剤相2中には水滴4が存在する。溶剤液滴3の内部には疎水性粒子6が含まれ、当該溶剤液滴3の表面には疎水性粒子6が付着している。一方、水滴4の内部には親水性粒子5が含まれ、水滴4の表面には親水性粒子5が付着している。混合液の撹拌強度にもよるが、溶剤液滴3、水滴4は例えば0.5mm以上の直径を有するものが多い。   As shown in FIG. 1, immediately after stirring of the mixed solution, the aqueous phase 1 may be referred to as a hydrophobic organic solvent droplet 3 (hereinafter referred to as “solvent droplet 3” or simply “droplet 3”). )) And water droplets 4 are present in the hydrophobic organic solvent phase 2. Hydrophobic particles 6 are contained inside the solvent droplets 3, and the hydrophobic particles 6 are attached to the surfaces of the solvent droplets 3. On the other hand, hydrophilic particles 5 are contained inside the water droplet 4, and the hydrophilic particles 5 are attached to the surface of the water droplet 4. Although depending on the stirring strength of the mixed liquid, the solvent droplet 3 and the water droplet 4 often have a diameter of 0.5 mm or more, for example.

水の比重は1であり、疎水性有機溶剤の比重は1.05〜1.8である。水及び疎水性有機溶剤の比重、粘度の影響もあるが、水相1中の溶剤液滴3(直径0.5mm)の沈降速度は、例えば、約0.05〜0.1m/secと非常に大きく、溶剤液滴3に付着している疎水性粒子6の沈降速度も同様に大きい。また、水及び疎水性有機溶剤の比重、粘度の影響もあるが、疎水性有機溶剤相2中の水滴4(直径0.5mm)の浮上速度は、例えば、約0.1〜0.2m/secと非常に大きく、水滴4に付着している親水性粒子5の浮上速度も同様に大きい。   The specific gravity of water is 1, and the specific gravity of the hydrophobic organic solvent is 1.05 to 1.8. Although there is an influence of specific gravity and viscosity of water and a hydrophobic organic solvent, the sedimentation speed of the solvent droplet 3 (diameter 0.5 mm) in the aqueous phase 1 is very high, for example, about 0.05 to 0.1 m / sec. The sedimentation rate of the hydrophobic particles 6 adhering to the solvent droplet 3 is also large. Further, although there is an influence of the specific gravity and viscosity of water and the hydrophobic organic solvent, the rising speed of the water droplet 4 (diameter 0.5 mm) in the hydrophobic organic solvent phase 2 is, for example, about 0.1 to 0.2 m / sec, which is very large, and the flying speed of the hydrophilic particles 5 adhering to the water droplet 4 is also high.

水相1において、疎水性粒子6の多くは、溶剤液滴3に付着するか、当該溶剤液滴3の内部に取り込まれる。しかし、水相1中には、溶剤液滴3に付着できなかった疎水性粒子6も少ないが存在する。当該疎水性粒子6の表面には、水より比重が大きい疎水性有機溶剤の液膜が薄く(例えば約5〜20μm)付着している。そのため、疎水性有機溶剤の液膜が付着した疎水性粒子6の見掛け比重は、疎水性溶剤の比重と疎水性粒子6の比重の中間の比重となる。よって、疎水性粒子6の表面に付着した疎水性有機溶剤の液膜により、当該見掛け粒子径(液膜厚を含む)は大きくなる。このため、水相1中において、疎水性有機溶剤が付着した疎水性粒子6は、沈降し易くなり、その沈降速度は大きくなる。   In the aqueous phase 1, most of the hydrophobic particles 6 adhere to the solvent droplet 3 or are taken into the solvent droplet 3. However, there are few hydrophobic particles 6 in the aqueous phase 1 that could not adhere to the solvent droplets 3. A liquid film of a hydrophobic organic solvent having a specific gravity greater than that of water is thinly attached (for example, about 5 to 20 μm) on the surface of the hydrophobic particles 6. For this reason, the apparent specific gravity of the hydrophobic particles 6 to which the liquid film of the hydrophobic organic solvent adheres is an intermediate specific gravity between the specific gravity of the hydrophobic solvent and the specific gravity of the hydrophobic particles 6. Therefore, the apparent particle diameter (including the liquid film thickness) is increased by the liquid film of the hydrophobic organic solvent adhering to the surface of the hydrophobic particles 6. For this reason, in the aqueous phase 1, the hydrophobic particles 6 to which the hydrophobic organic solvent adheres are liable to settle and the sedimentation speed increases.

一方、疎水性有機溶剤相2中には、水滴4に付着できなかった親水性粒子5も少ないが存在する。当該親水性粒子5の表面には水被膜が薄く(例えば約5〜20μm)付着している。水の比重は、疎水性有機溶剤の比重より小さいため、当該水被膜で被覆された親水性粒子5(以下、「水被膜粒子5」と称する場合もある。)の見掛け比重は、親水性粒子5自体の比重より小さくなる。このため、付着した水被膜の厚さが一定であるとき、水被膜粒子5の見掛けの粒子径(親水性粒子5と水被膜を合わせた粒子径)が小さいと、水被膜粒子5は、疎水性有機溶剤相2から水相1へ浮上する一方、当該見掛けの粒子径が大きいと、疎水性有機溶剤相2内の水被膜粒子5は、疎水性有機溶剤相2内を沈降する。   On the other hand, the hydrophobic organic solvent phase 2 has a small amount of hydrophilic particles 5 that could not adhere to the water droplets 4. A thin water film (for example, about 5 to 20 μm) is attached to the surface of the hydrophilic particles 5. Since the specific gravity of water is smaller than the specific gravity of the hydrophobic organic solvent, the apparent specific gravity of the hydrophilic particles 5 (hereinafter sometimes referred to as “water-coated particles 5”) coated with the water coating is hydrophilic particles. It is smaller than the specific gravity of 5 itself. For this reason, when the thickness of the attached water film is constant, if the apparent particle diameter of the water film particle 5 (particle diameter obtained by combining the hydrophilic particle 5 and the water film) is small, the water film particle 5 becomes hydrophobic. On the other hand, when the apparent particle diameter is large, the water-coated particles 5 in the hydrophobic organic solvent phase 2 settle in the hydrophobic organic solvent phase 2.

以上のように、本実施形態に係る分離方法では、図1に示す水相1中において、疎水性粒子6が付着した溶剤液滴3と、疎水性有機溶剤の液膜が付着した疎水性粒子6は、水相1から疎水性有機溶剤相2に迅速に沈降する。さらに、図1に示す疎水性有機溶剤相2中において、親水性粒子5が付着した水滴4と、水膜が付着した親水性粒子5は、疎水性有機溶剤相2から水相1に迅速に浮上する。   As described above, in the separation method according to this embodiment, in the aqueous phase 1 shown in FIG. 1, the solvent droplet 3 to which the hydrophobic particles 6 are attached and the hydrophobic particles to which the liquid film of the hydrophobic organic solvent is attached. 6 quickly settles from the aqueous phase 1 to the hydrophobic organic solvent phase 2. Furthermore, in the hydrophobic organic solvent phase 2 shown in FIG. 1, the water droplets 4 to which the hydrophilic particles 5 are adhered and the hydrophilic particles 5 to which the water film is adhered are rapidly transferred from the hydrophobic organic solvent phase 2 to the aqueous phase 1. Surface.

従って、本実施形態では、分離対象である混合物と、水及び疎水性有機溶剤とを混合・撹拌した後、その混合液を静置することで、例えば1〜30秒程度の短時間で、図2に示すように、混合液は上側の水相1と、下側の疎水性有機溶剤相2とに分離される。かかる上下2相の液相の分離に伴い、疎水性粒子6は、大きな沈降速度で沈降して疎水性有機溶剤相2に移動する。一方、親水性粒子5は、大きな浮上速度で浮上して水相1に迅速に移動する。このため、親水性粒子5と疎水性粒子6を迅速に分離できる。   Therefore, in this embodiment, after mixing and stirring the mixture to be separated, water and the hydrophobic organic solvent, the mixture is allowed to stand, for example, in a short time of about 1 to 30 seconds. As shown in FIG. 2, the mixed solution is separated into an upper aqueous phase 1 and a lower hydrophobic organic solvent phase 2. Accompanying the separation of the upper and lower two liquid phases, the hydrophobic particles 6 settle at a large sedimentation speed and move to the hydrophobic organic solvent phase 2. On the other hand, the hydrophilic particles 5 float at a high flying speed and move quickly to the water phase 1. For this reason, the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 can be quickly separated.

ここで、上記特許文献1に記載の従来の浮選方法では、本実施形態のように大量の疎水性有機溶剤を用いるのではなく、灯油、軽油等の捕集剤と起泡剤をわずかに用いて、比重が相対的に小さい疎水性粒子(未燃カーボン101)を気泡103に付着させて浮上させていた(図18参照。)。このとき、水に添加される捕集剤及び起泡剤の添加量は、フライアッシュの質量に対して数質量%程度と微量である。しかし、かかる従来方法では、未燃カーボン101の粒子径が大きい場合には、未燃カーボン101が気泡103に付着したとしても、気泡103から剥がれ易いため、浮上しにくくなり、分離し難い。この従来方法では、沈降しようとする未燃カーボン101に気泡を付着させて、重力に逆らって無理矢理に浮上させようとしている。このため、浮上速度が非常に遅く、未燃カーボン含有率を低含有率(例えば3質量%以下)まで低下させるまでの時間が1時間程度もかかるだけでなく、回収された親水性粒子(金属酸化物)中における未燃カーボン101の含有率を目標値以下(例えば3質量%以下)に低下できない場合もあるなど、分離効率も悪いという問題があった。   Here, in the conventional flotation method described in Patent Document 1 described above, a large amount of a hydrophobic organic solvent is not used as in the present embodiment, but a slightly collecting agent and a foaming agent such as kerosene and light oil are used. The hydrophobic particles (unburned carbon 101) having a relatively small specific gravity were attached to the bubbles 103 and floated (see FIG. 18). At this time, the addition amount of the scavenger and the foaming agent added to the water is as small as several mass% with respect to the mass of the fly ash. However, in such a conventional method, when the particle diameter of the unburned carbon 101 is large, even if the unburned carbon 101 adheres to the bubbles 103, the unburned carbon 101 is easily separated from the bubbles 103. In this conventional method, air bubbles are attached to the unburned carbon 101 to be settled and forced to rise against gravity. For this reason, the ascent rate is very slow, and it takes about 1 hour to reduce the unburned carbon content to a low content (for example, 3% by mass or less), as well as recovered hydrophilic particles (metal There is a problem that the separation efficiency is poor, for example, the content of unburned carbon 101 in the oxide) may not be reduced below the target value (for example, 3% by mass or less).

これに対し、本実施形態に係る分離方法では、水よりも比重の大きい疎水性有機溶剤を、水と同程度に大量に用いて、当該疎水性有機溶剤と水との分離作用を利用して、親水性粒子5と疎水性粒子6を分離する点が特徴である。即ち、大量の疎水性有機溶剤と疎水性粒子6を確実に接触させることにより、比重が相対的に小さい疎水性粒子6(例えば、比重:1.3〜1.5)を、溶剤液滴3等とともに沈降させて、下相の疎水性有機溶剤相2(例えば、比重:1.05超、1.8以下)に取り込む。一方、比重が相対的に大きい親水性粒子5(例えば、比重:2.4〜2.6)を水滴4等とともに浮上させて、上相の水相1(比重:1)に取り込む。なお、疎水性粒子6の比重が親水性粒子5の比重より大きくても、上記のように水及びこれと同程度の量の疎水性有機溶剤を用いて、親水性粒子5と疎水性粒子6を分離することは可能である。   In contrast, in the separation method according to the present embodiment, a hydrophobic organic solvent having a specific gravity greater than that of water is used in a large amount as much as water, and the separation action between the hydrophobic organic solvent and water is used. The feature is that the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 are separated. That is, by reliably bringing a large amount of the hydrophobic organic solvent into contact with the hydrophobic particles 6, the hydrophobic particles 6 having a relatively small specific gravity (for example, specific gravity: 1.3 to 1.5) are removed from the solvent droplet 3. And the like, and is taken into the hydrophobic organic solvent phase 2 (for example, specific gravity: more than 1.05, 1.8 or less). On the other hand, hydrophilic particles 5 having a relatively large specific gravity (for example, specific gravity: 2.4 to 2.6) are levitated together with water droplets 4 and the like, and taken into the upper aqueous phase 1 (specific gravity: 1). Even if the specific gravity of the hydrophobic particles 6 is larger than the specific gravity of the hydrophilic particles 5, the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 are used by using water and a hydrophobic organic solvent in the same amount as described above. Can be separated.

さらに、本実施形態に係る分離方法では、後述するように分離工程で使用した疎水性有機溶剤を、後段の固液分離、蒸留処理などの回収工程により回収して、混合工程及び分離工程に再利用する。これにより、混合工程及び分離工程において、大量の疎水性有機溶剤を循環使用できるので、当該工程中において、疎水性粒子6と疎水性有機溶剤との接触確率は非常に高い。さらに、比重が1より大きい疎水性粒子6と、比重が1より大きい疎水性有機溶剤とが付着するため、疎水性粒子6を、より沈降し易くできる。   Furthermore, in the separation method according to the present embodiment, the hydrophobic organic solvent used in the separation step is recovered by a subsequent recovery step such as solid-liquid separation or distillation treatment as described later, and re-applied to the mixing step and separation step. Use. As a result, a large amount of the hydrophobic organic solvent can be circulated and used in the mixing step and the separation step, and therefore, the contact probability between the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic organic solvent is very high in the step. Furthermore, since the hydrophobic particles 6 having a specific gravity of greater than 1 and the hydrophobic organic solvent having a specific gravity of greater than 1 are adhered, the hydrophobic particles 6 can be more easily settled.

従って、本実施形態に係る分離方法は、上記特許文献1に記載の従来の浮選方法と比べて、疎水性粒子6(例えば未燃カーボン)を疎水性有機溶剤相2中に効率的に分離して分離でき、混合物から疎水性粒子6を分離する能力に優れる。よって、疎水性粒子6の分離速度を大幅に高めることができるとともに、分離効率も向上できるので、回収された親水性粒子5中における疎水性粒子6の含有率を大幅に低減できる。   Therefore, the separation method according to the present embodiment efficiently separates the hydrophobic particles 6 (for example, unburned carbon) into the hydrophobic organic solvent phase 2 as compared with the conventional flotation method described in Patent Document 1. And the ability to separate the hydrophobic particles 6 from the mixture is excellent. Therefore, the separation speed of the hydrophobic particles 6 can be greatly increased and the separation efficiency can be improved, so that the content of the hydrophobic particles 6 in the recovered hydrophilic particles 5 can be greatly reduced.

以上のように、水相1と疎水性有機溶剤相2を利用して、親水性粒子5と疎水性粒子6を湿式分離した結果、最終的には、図2に示すように、疎水性粒子6は水相1内にはほとんど含まれなくなる。このため、分離工程で用いた容器の上部から水相1(親水性粒子5を含む第2スラリー)を抜き出し、脱水することで、疎水性粒子6の含有率が低い親水性粒子5を回収することができる。一方、当該容器の下部から疎水性有機溶剤相2(疎水性粒子6を含む第3スラリー)を抜き出し、疎水性有機溶剤を固液分離することで、親水性粒子5の含有率が低い疎水性粒子6を回収することもできる。   As described above, as a result of wet separation of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 using the aqueous phase 1 and the hydrophobic organic solvent phase 2, finally, as shown in FIG. 6 is hardly contained in the aqueous phase 1. For this reason, the aqueous phase 1 (second slurry containing the hydrophilic particles 5) is extracted from the upper part of the container used in the separation step and dehydrated to recover the hydrophilic particles 5 having a low content of the hydrophobic particles 6. be able to. On the other hand, the hydrophobic organic solvent phase 2 (the third slurry containing the hydrophobic particles 6) is extracted from the lower part of the container, and the hydrophobic organic solvent is subjected to solid-liquid separation, whereby the hydrophobic content of the hydrophilic particles 5 is low. The particles 6 can also be recovered.

また、図1及び図2に示してはいないが、水相1と気相9との界面において、表面張力により、疎水性有機溶剤の薄い表層が、水相1の表層よりも上側に形成される場合がある。この疎水性有機溶剤の表層には疎水性粒子6が付着しうる。従って、分離工程により分離された水相1(親水性粒子5を含む第2スラリー)を容器から抜き出す際に、水相1の表層付近から採取するよりも、水相1の表層から例えば2〜30cm程度下の領域から、親水性粒子5を含む第2スラリーを抜き出すことが好ましい。これにより、上記水相1の上側に形成された疎水性有機溶剤の表層に浮上している疎水性粒子6を、採取しないようにすることができる。従って、回収される親水性粒子5中における疎水性粒子6の含有率を、さらに低減できる。   Although not shown in FIGS. 1 and 2, a thin surface layer of the hydrophobic organic solvent is formed above the surface layer of the water phase 1 due to surface tension at the interface between the water phase 1 and the gas phase 9. There is a case. Hydrophobic particles 6 can adhere to the surface layer of the hydrophobic organic solvent. Accordingly, when the aqueous phase 1 (second slurry containing the hydrophilic particles 5) separated in the separation step is extracted from the container, it is collected from the surface layer of the aqueous phase 1, for example, 2 to 2 It is preferable to extract the second slurry containing the hydrophilic particles 5 from a region below about 30 cm. Thereby, the hydrophobic particles 6 floating on the surface layer of the hydrophobic organic solvent formed on the upper side of the aqueous phase 1 can be prevented from being collected. Therefore, the content of the hydrophobic particles 6 in the recovered hydrophilic particles 5 can be further reduced.

[2.2.水相のスラリーの比重と疎水性有機溶剤の比重との関係]
次に、図3A及び図3B(以下、「図3」と総称する場合もある。)並びに図4を参照して、上記分離方法を実現するために好適な、親水性粒子5を含む水相1のスラリーの比重と、疎水性有機溶剤の比重との関係について説明する。
[2.2. Relationship between specific gravity of aqueous phase slurry and specific gravity of hydrophobic organic solvent]
Next, referring to FIG. 3A and FIG. 3B (hereinafter sometimes collectively referred to as “FIG. 3”) and FIG. 4, an aqueous phase containing hydrophilic particles 5 suitable for realizing the separation method described above. The relationship between the specific gravity of the slurry No. 1 and the specific gravity of the hydrophobic organic solvent will be described.

図3に示す水相1中の親水性粒子5の比重は、通常、疎水性有機溶剤の比重より大きいことが多い。にもかかわらず、水相1中の親水性粒子5は、疎水性有機溶剤相2中には沈まずに、水相1に滞留していることがほとんどである。   The specific gravity of the hydrophilic particles 5 in the aqueous phase 1 shown in FIG. 3 is usually larger than the specific gravity of the hydrophobic organic solvent. Nevertheless, in most cases, the hydrophilic particles 5 in the aqueous phase 1 stay in the aqueous phase 1 without sinking in the hydrophobic organic solvent phase 2.

特に、図3に示すように、上記分離方法では、水相1(即ち、水と親水性粒子5のスラリー)に分散していた親水性粒子5が水相1内を沈降し、水相1の下部で、親水性粒子5の濃縮部7を形成するようになる。濃縮部7は、水相1の下部において、多数の親水性粒子5が密集して存在する領域である。濃縮部7のスラリーの比重が、疎水性有機溶剤の比重より十分に小さいと、水相1と疎水性有機溶剤相2との界面は水平になり、明確になる。しかし、濃縮部7のスラリーの比重が、疎水性有機溶剤相2の比重とほぼ同等、若しくは大きくなると、濃縮部7のスラリーが溶剤相2に沈降し、水相1と疎水性有機溶剤相2との界面は不明瞭になる。   In particular, as shown in FIG. 3, in the separation method, the hydrophilic particles 5 dispersed in the aqueous phase 1 (that is, the slurry of water and hydrophilic particles 5) settle in the aqueous phase 1, and the aqueous phase 1 The concentration part 7 of the hydrophilic particle 5 comes to be formed in the lower part. The concentration part 7 is an area where a large number of hydrophilic particles 5 are densely present in the lower part of the aqueous phase 1. When the specific gravity of the slurry of the concentration part 7 is sufficiently smaller than the specific gravity of the hydrophobic organic solvent, the interface between the aqueous phase 1 and the hydrophobic organic solvent phase 2 becomes horizontal and becomes clear. However, when the specific gravity of the slurry of the concentration unit 7 is substantially equal to or greater than the specific gravity of the hydrophobic organic solvent phase 2, the slurry of the concentration unit 7 settles in the solvent phase 2, and the water phase 1 and the hydrophobic organic solvent phase 2 The interface with becomes unclear.

例えば、疎水性有機溶剤としてトリクロロエチレン(比重:1.46)と水(比重:1)を混合した混合液に、親水性粒子5を主体とする混合物(フライアッシュ)を投入していくと、トリクロロエチレン相(溶剤相2)と水相1との界面が不明瞭になる。このとき、水相1内で沈殿したフライアッシュの濃縮部7のスラリーの平均比重は、1.35であり、トリクロロエチレンの比重(1.46)に近くなる。フライアッシュの濃縮部7の中でも、水相1とトリクロロエチレン相との界面付近では、圧密が界面から進んでいくため、濃縮部7のスラリーの比重は高くなり、トリクロロエチレンの比重1.46にさらに近くなるため、上記界面が不明瞭になると考えられる。特に図3Bのように、溶剤相2中を浮上する疎水性粒子6が多くなるにつれて、溶剤相2内の疎水性粒子6の濃縮部7’の見掛け比重は、溶剤そのものの比重より小さくなり、水相1内の親水性粒子5の濃縮部7の見掛け比重と近くなる。そのため、さらに、水相1と溶剤相2の界面は不明瞭となる。   For example, when a mixture (fly ash) mainly composed of hydrophilic particles 5 is added to a mixed liquid obtained by mixing trichlorethylene (specific gravity: 1.46) and water (specific gravity: 1) as a hydrophobic organic solvent, trichloroethylene is added. The interface between the phase (solvent phase 2) and the aqueous phase 1 becomes unclear. At this time, the average specific gravity of the slurry of the concentrated portion 7 of fly ash precipitated in the aqueous phase 1 is 1.35, which is close to the specific gravity of trichlorethylene (1.46). In the fly ash concentration section 7, in the vicinity of the interface between the aqueous phase 1 and the trichlorethylene phase, the consolidation proceeds from the interface, so that the specific gravity of the slurry in the concentration section 7 increases and is closer to the specific gravity 1.46 of trichlorethylene. Therefore, it is considered that the interface becomes unclear. In particular, as shown in FIG. 3B, as the number of hydrophobic particles 6 floating in the solvent phase 2 increases, the apparent specific gravity of the concentrated portion 7 ′ of the hydrophobic particles 6 in the solvent phase 2 becomes smaller than the specific gravity of the solvent itself, It becomes close to the apparent specific gravity of the concentrated portion 7 of the hydrophilic particles 5 in the aqueous phase 1. Therefore, the interface between the aqueous phase 1 and the solvent phase 2 becomes unclear.

図4は、水相1のスラリー濃度Cとスラリー比重dとの関係を示したグラフである。図4では、主な疎水性有機溶剤の比重の範囲も示してある。 Figure 4 is a graph showing the relationship between the slurry concentration C S and the slurry specific gravity d S of the aqueous phase 1. In FIG. 4, the range of specific gravity of the main hydrophobic organic solvent is also shown.

ここで、スラリー濃度C[質量%]は、水相1(水と親水性粒子5のスラリー)に含まれる親水性粒子5の質量割合であり、以下の式(1)で表される。スラリー比重dは、水相1(水と親水性粒子5のスラリー)の見掛け密度ρ[g/cm]を、同温度及び同圧力における水の密度ρ[g/cm]で除算した値であり、以下の式(2)で表される。 Here, the slurry concentration C S [mass%] is a mass ratio of the hydrophilic particles 5 contained in the aqueous phase 1 (a slurry of water and hydrophilic particles 5), and is represented by the following formula (1). The slurry specific gravity d S is the apparent density ρ S [g / cm 3 ] of the aqueous phase 1 (slurry of water and hydrophilic particles 5), and the density ρ w [g / cm 3 ] of water at the same temperature and pressure. The value obtained by division is expressed by the following equation (2).

=m/(m+m) ・・・(1)
=ρ/ρ=(m+m)/(V+V)/ρ ・・・(2)
[g] :水相1に含まれる親水性粒子5の質量
[g] :水相1に含まれる水の質量
[cm] :水相1に含まれる親水性粒子5の体積
[cm] :水相1に含まれる水の体積
ρ[g/cm]:水相1における水と親水性粒子5のスラリーの見掛け密度
ρ[g/cm]:同温度及び同圧力における水の密度
C S = m P / (m P + m W ) (1)
d S = ρ S / ρ w = (m P + m W ) / (V P + V W ) / ρ w (2)
m P [g]: Mass of hydrophilic particles 5 contained in aqueous phase 1 m W [g]: Mass of water contained in aqueous phase 1 V P [cm 3 ]: Hydrophilic particles 5 contained in aqueous phase 1 Volume V W [cm 3 ]: volume of water contained in aqueous phase 1 ρ S [g / cm 3 ]: apparent density of slurry of water and hydrophilic particles 5 in aqueous phase 1 ρ w [g / cm 3 ] : Water density at the same temperature and pressure

図4に示すように、分離対象物がフライアッシュ(比重:2.4)であり、疎水性溶剤がトリクロロエチレン(比重:1.46)である場合、スラリー濃度Cが54質量%以上になると、スラリー比重dが1.46以上になる。よって、スラリー濃度Cが54質量%未満であれば、フライアッシュに含まれる金属酸化物(親水性粒子5)と水のスラリー(水相1)は、トリクロロエチレン相(溶剤相2)中には沈降しないといえる。しかし、フライアッシュと水を混合した場合、スラリー濃度Cが54質量%であると、当該混合物は、固い泥状となり、スラリー状ではなくなるため、混合性が悪くなり、トリクロロエチレンに対して混合することは難しい。 As shown in FIG. 4, when the separation target is fly ash (specific gravity: 2.4) and the hydrophobic solvent is trichlorethylene (specific gravity: 1.46), the slurry concentration CS becomes 54% by mass or more. The slurry specific gravity d S becomes 1.46 or more. Therefore, if the slurry concentration CS is less than 54% by mass, the metal oxide (hydrophilic particles 5) and water slurry (water phase 1) contained in the fly ash are contained in the trichlorethylene phase (solvent phase 2). It can be said that it does not settle. However, when fly ash and water are mixed, if the slurry concentration CS is 54% by mass, the mixture becomes hard mud and not slurry, so that the mixing property is deteriorated and mixed with trichlorethylene. It ’s difficult.

そこで、分離対象物としてフライアッシュを用いる場合は、フライアッシュ中の未燃カーボンの存在形態にもよるため、実験により求める必要はあるが、スラリー濃度Cは、38質量%未満であることが好ましい。スラリー濃度Cが38質量%超になると、処理後のフライアッシュ中の未燃カーボンの含有率の低下はほとんど見られないが、スラリー濃度Cを、38質量%未満にすると、処理後のフライアッシュ中の未燃カーボンの含有率は低下し、さらには、27質量%未満になると、処理後のフライアッシュ中の未燃カーボンの含有率は低位で一定となる。従って、水相1のスラリー濃度Cが38質量%未満となるように、混合工程におけるフライアッシュと水の混合比を調整したり、適切な比重の疎水性有機溶剤を選択したりすることが好ましい。 Therefore, when using fly ash as a separation subject, since this depends on the existence form of unburned carbon in the fly ash, albeit necessary to obtain by experiment, the slurry concentration C S is to be less than 38 wt% preferable. When the slurry concentration C S is 38 mass percent, the decrease in the content of unburned carbon in the fly ash after treatment but rarely seen, the slurry concentration C S, is less than 38% by weight, after treatment When the content of unburned carbon in the fly ash decreases and further becomes less than 27% by mass, the content of unburned carbon in the fly ash after treatment becomes low and constant. Thus, as the slurry concentration C S of the aqueous phase 1 is less than 38 wt%, or adjusting the mixing ratio of the fly ash and water in the mixing step, or to select a hydrophobic organic solvent suitable density preferable.

また、分離対象物が高炉ガス灰(比重:4.0)であり、疎水性溶剤がトリクロロエチレン(比重:1.46)である場合、図4に示すように、スラリー濃度Cが42質量%以上になると、スラリーの比重が1.46以上になる。よって、スラリー濃度Cが42質量%未満であれば、高炉ガス灰に含まれる金属酸化物(親水性粒子5)と水のスラリー(水相1)は、トリクロロエチレン相(溶剤相2)中には沈降しないといえる。 In addition, when the separation target is blast furnace gas ash (specific gravity: 4.0) and the hydrophobic solvent is trichlorethylene (specific gravity: 1.46), the slurry concentration CS is 42% by mass as shown in FIG. If it becomes above, the specific gravity of a slurry will be 1.46 or more. Therefore, if the slurry concentration CS is less than 42% by mass, the metal oxide (hydrophilic particles 5) and water slurry (water phase 1) contained in the blast furnace gas ash are in the trichlorethylene phase (solvent phase 2). It can be said that does not settle.

高炉ガス灰は、フライアッシュよりも、水相1とトリクロロエチレン相(溶剤相2)との界面付近で濃縮し易く、濃縮部7でのスラリー比重dが大きくなり易い。このため、高炉ガス灰中の未燃カーボンの存在形態によるため、実験により求める必要はあるが、濃縮部7でのスラリー比重dを低くするために、スラリー濃度Cは14質量%未満であることが好ましい。スラリー濃度Cが14質量%超になると、処理後の高炉ガス灰中の未燃カーボンの含有率の低下はほとんど見られないが、スラリー濃度Cを、14質量%未満にすると、処理後の高炉ガス灰中の未燃カーボンの含有率は低下し、さらには、Cが7質量%未満になると、処理後の高炉ガス灰中の未燃カーボンの含有率は低位で一定となる。 Blast furnace gas ash is more likely to concentrate near the interface between the water phase 1 and the trichlorethylene phase (solvent phase 2) than fly ash, and the slurry specific gravity d S in the concentration section 7 tends to increase. For this reason, since it depends on the form of unburned carbon in the blast furnace gas ash, it is necessary to obtain it by experiments, but in order to reduce the slurry specific gravity d S in the concentration section 7, the slurry concentration C S is less than 14% by mass. Preferably there is. When the slurry concentration C S is 14 mass percent, although reduction of the content of unburned carbon in the blast furnace gas ash hardly seen after treatment, the slurry concentration C S, when less than 14% by weight, after treatment the content of unburnt carbon in the blast furnace gas ash lowered, and further, the C S is less than 7 mass%, the content of unburned carbon in the blast furnace gas in the ash after processed is constant at low.

以上、図4を参照して説明したように、親水性粒子5の比重が大きいほど、比重が大きい疎水性有機溶剤を選択することにより、親水性粒子5が水相1から溶剤相2に沈降することを防止でき、水相1内の親水性粒子5の含有率(スラリー濃度C)を高くすることができる。なお、親水性粒子5の比重が小さい場合には、比重が小さい疎水性有機溶剤を敢えて選択する必要はなく、適用できる疎水性有機溶剤の比重の範囲を拡張できる。 As described above with reference to FIG. 4, the hydrophilic particles 5 settle from the aqueous phase 1 to the solvent phase 2 by selecting a hydrophobic organic solvent having a higher specific gravity as the specific gravity of the hydrophilic particles 5 is larger. And the content (slurry concentration C S ) of the hydrophilic particles 5 in the aqueous phase 1 can be increased. In addition, when the specific gravity of the hydrophilic particle 5 is small, it is not necessary to dare to select a hydrophobic organic solvent having a small specific gravity, and the range of applicable specific gravity of the hydrophobic organic solvent can be expanded.

[2.3.親水性粒子の見掛け粒子径と疎水性有機溶剤の比重との関係]
次に、図1及び図5を参照して、上記分離方法を実現するために好適な、疎水性有機溶剤相2中において水膜で被覆された親水性粒子5(「水被膜粒子5」ともいう。)の見掛け粒子径と、疎水性有機溶剤の比重との関係について説明する
[2.3. Relationship between apparent particle size of hydrophilic particles and specific gravity of hydrophobic organic solvent]
Next, referring to FIG. 1 and FIG. 5, hydrophilic particles 5 (also referred to as “water-coated particles 5”) coated with a water film in a hydrophobic organic solvent phase 2 suitable for realizing the separation method described above. The relationship between the apparent particle diameter and the specific gravity of the hydrophobic organic solvent will be explained.

図1に示すように、疎水性有機溶剤相2中には、水滴4に付着できなかった親水性粒子5の表面に、薄い水被膜(例えば約5〜20μm)が付着する場合もある。当該水被膜で被覆された親水性粒子5の見掛け比重は、親水性粒子5自体の比重より小さくなる。水被膜の厚さ、親水性粒子5の空隙等などによって、親水性粒子5に付着する水被膜の量は異なる。   As shown in FIG. 1, in the hydrophobic organic solvent phase 2, a thin water film (for example, about 5 to 20 μm) may adhere to the surface of the hydrophilic particles 5 that could not adhere to the water droplets 4. The apparent specific gravity of the hydrophilic particles 5 covered with the water film is smaller than the specific gravity of the hydrophilic particles 5 themselves. The amount of water film attached to the hydrophilic particles 5 varies depending on the thickness of the water film, the voids of the hydrophilic particles 5 and the like.

例えば、図5は、空隙がない球形の微粒子(親水性粒子5)に10μm厚の水被膜が付着した場合の、親水性粒子5の粒子径φと、水被膜粒子5の見掛け比重dとの関係を示すグラフである。 For example, FIG. 5 shows the particle diameter φ P of the hydrophilic particles 5 and the apparent specific gravity d P of the water coating particles 5 when a 10 μm thick water coating is attached to spherical fine particles (hydrophilic particles 5) without voids. It is a graph which shows the relationship.

ここで、水被膜粒子5の見掛け比重dは、水被膜粒子5の見掛け密度ρ[g/cm]を、同温度及び同圧力における水の密度ρ[g/cm]で除算した値であり、以下の式(3)で表される。 Here, the apparent specific gravity d P of the water coating particle 5 is obtained by dividing the apparent density ρ P [g / cm 3 ] of the water coating particle 5 by the density ρ w [g / cm 3 ] of water at the same temperature and pressure. Which is expressed by the following formula (3).

=ρ/ρ=(m+m)/(V+V)/ρ ・・・(3)
[g] :親水性粒子5の質量
[g] :親水性粒子5に付着した水被膜の質量
[cm] :親水性粒子5の体積
[cm] :親水性粒子5に付着した水被膜の体積
ρ[g/cm]:水被膜粒子5の見掛け密度
ρ[g/cm]:同温度及び同圧力における水の密度
d P = ρ P / ρ w = (m P + m C ) / (V P + V C ) / ρ w (3)
m P [g]: Mass of the hydrophilic particle 5 m C [g]: Mass of the water film attached to the hydrophilic particle 5 V P [cm 3 ]: Volume of the hydrophilic particle 5 V C [cm 3 ]: Hydrophilic Volume of water coating adhered to conductive particles 5 ρ P [g / cm 3 ]: Apparent density of water coating particles 5 ρ w [g / cm 3 ]: Density of water at the same temperature and pressure

図5に示すように、親水性粒子5の粒子径φが小さいほど、親水性粒子5の粒子径φに対して水被膜の厚さtが大きくなるため、水被膜粒子5の見掛け比重dは小さくなる。水被膜粒子5の見掛け比重dが疎水性有機溶剤の比重より小さくなると、水被膜粒子5は溶剤相2内で浮上し、水相1に移動する。 As shown in FIG. 5, as the particle diameter phi P of the hydrophilic particles 5 is small, since the thickness t of the water film increases to the particle diameter phi P of the hydrophilic particles 5, the apparent specific gravity of the water film particles 5 d P becomes smaller. When the apparent specific gravity d P of the water coating particle 5 is smaller than the specific gravity of the hydrophobic organic solvent, the water coating particle 5 floats in the solvent phase 2 and moves to the water phase 1.

従って、親水性粒子5の粒子径φ、水被膜の厚さt、親水性粒子5の空隙の度合い等に応じて、適切な比重の疎水性有機溶剤を選択し、水被膜粒子5の見掛け比重dが疎水性有機溶剤の比重より小さくなるように調整することが好ましい。水被膜の厚さt等を直接測定することが困難である場合、例えば、栓付メスシリンダーに水80mlと疎水性有機溶剤20mlからなる混合液に親水性粒子5を0.5〜1g入れ、そのとき親水性粒子5のほとんどが疎水性有機溶剤相2に沈降しないような疎水性有機溶剤を選択することが好ましい。これにより、上記分離工程において、水被膜粒子5を溶剤相2から水相1に浮上させて、水相1内に滞留させることができ、親水性粒子5を疎水性有機溶剤及び疎水性粒子6から迅速かつ効率的に分離できる。 Accordingly, a hydrophobic organic solvent having an appropriate specific gravity is selected according to the particle diameter φ P of the hydrophilic particles 5, the thickness t of the water coating, the degree of voids in the hydrophilic particles 5, and the like. it is preferred that the specific gravity d P is adjusted to be smaller than the specific gravity of the hydrophobic organic solvent. When it is difficult to directly measure the thickness t of the water film, for example, 0.5 to 1 g of the hydrophilic particles 5 is put into a mixed solution composed of 80 ml of water and 20 ml of the hydrophobic organic solvent in a measuring cylinder with a stopper, At that time, it is preferable to select a hydrophobic organic solvent in which most of the hydrophilic particles 5 do not settle in the hydrophobic organic solvent phase 2. Thereby, in the separation step, the water-coated particles 5 can float from the solvent phase 2 to the aqueous phase 1 and can stay in the aqueous phase 1, and the hydrophilic particles 5 can be retained in the hydrophobic organic solvent and the hydrophobic particles 6. Can be separated quickly and efficiently.

[2.4.粒子の粒子径又は比重の好ましい範囲]
次に、図3を参照して、上記分離方法を実現するために好適な、粒子の粒子径又は比重の範囲について説明する。図3に示すように、親水性粒子5が水相1中を沈降し、水相1と疎水性溶剤相2との界面に到達した状態で、当該親水性粒子5には、浮力と界面張力と重力とが作用する。界面張力は、上記界面において、親水性粒子5が一方の相1から他方の相2へ移動することを阻害するエネルギー障壁として作用する。これらの力のバランスによって、親水性粒子5がどちらの相に移動するのかが決まるとも言える。親水性粒子5に作用する浮力と界面張力との合計を重力が上回る程度に、親水性粒子5の粒子径が大きいか、又は水の比重に対して親水性粒子5の比重が大きいと、当該粒子5が水相1から界面を通過して溶剤相2へ移動してしまうと考えられる。この場合、親水性粒子5と疎水性粒子6との分離効率が低下する。この観点からは、界面を通過して溶剤相2へ移動してしまう程度に粒子径が大きいか又は比重が大きい親水性粒子5を、分離処理の前に除いておくことが好ましい。例えば、分離処理前の混合物に含まれる親水性粒子5の粒子径は、500μm以下であってよく、200μm以下であることが好ましい。
[2.4. Preferred range of particle diameter or specific gravity of particles]
Next, the particle diameter or specific gravity range suitable for realizing the separation method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the state where the hydrophilic particles 5 settle in the aqueous phase 1 and reach the interface between the aqueous phase 1 and the hydrophobic solvent phase 2, the hydrophilic particles 5 have buoyancy and interfacial tension. And gravity act. The interfacial tension acts as an energy barrier that inhibits the hydrophilic particles 5 from moving from one phase 1 to the other phase 2 at the interface. It can be said that the balance of these forces determines which phase the hydrophilic particles 5 move to. When the particle diameter of the hydrophilic particles 5 is large or the specific gravity of the hydrophilic particles 5 is large relative to the specific gravity of water, the gravity exceeds the total of the buoyancy and interfacial tension acting on the hydrophilic particles 5, It is considered that the particles 5 move from the aqueous phase 1 to the solvent phase 2 through the interface. In this case, the separation efficiency between the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 decreases. From this viewpoint, it is preferable to remove the hydrophilic particles 5 having such a large particle diameter or specific gravity as to pass through the interface and move to the solvent phase 2 before the separation treatment. For example, the particle diameter of the hydrophilic particles 5 contained in the mixture before the separation treatment may be 500 μm or less, and preferably 200 μm or less.

図3Bに示すように、疎水性溶剤相2中を浮上し、界面に到達した疎水性粒子6についても上記と同様である。疎水性粒子6に作用する重力と界面張力との合計を浮力が上回る程度に、疎水性粒子6の粒子径が大きいか、又は疎水性溶剤の比重に対して(特に水の比重よりも)疎水性粒子6の比重が小さいと、当該粒子6が溶剤相2から界面を通過して水相1へ移動してしまうと考えられる。この観点からは、界面を通過して水相1へ移動してしまう程度に粒子径が大きいか又は比重が小さい疎水性粒子6を、分離処理の前に除いておくことが好ましい。例えば、分離処理前の混合物に含まれる疎水性粒子6の粒子径は、500μm以下であってよく、200μm以下であることが好ましい。なお、これら親水性粒子5又は疎水性粒子6の最大粒子径は、篩による篩分けや、サイクロンによる分級をすることでコントロールすることができる。   As shown in FIG. 3B, the same applies to the hydrophobic particles 6 that floated in the hydrophobic solvent phase 2 and reached the interface. The particle diameter of the hydrophobic particles 6 is large to the extent that the buoyancy exceeds the sum of gravity and interfacial tension acting on the hydrophobic particles 6, or is hydrophobic with respect to the specific gravity of the hydrophobic solvent (especially than the specific gravity of water). When the specific gravity of the conductive particles 6 is small, it is considered that the particles 6 move from the solvent phase 2 to the aqueous phase 1 through the interface. From this viewpoint, it is preferable to remove the hydrophobic particles 6 having such a large particle diameter or small specific gravity as to pass through the interface and move to the aqueous phase 1 before the separation treatment. For example, the particle diameter of the hydrophobic particles 6 contained in the mixture before the separation treatment may be 500 μm or less, and preferably 200 μm or less. The maximum particle diameter of the hydrophilic particles 5 or the hydrophobic particles 6 can be controlled by sieving with a sieve or classification with a cyclone.

[3.粉砕処理による分離性向上]
疎水性粒子と親水性粒子とが混在する混合物には、部分的に疎水性粒子と親水性粒子が一体化しているものがある。例えば、混合物がフライアッシュである場合、フライアッシュ中の酸化物粒子は、AlとSiOを成分の主体としたほぼ球形の粒子である。多くの酸化物粒子は、未燃カーボン粒子の外側に存在している。しかし、フライアッシュ中の未燃カーボン粒子は、多孔質であり、未燃カーボン粒子中の細孔部分には、酸化物粒子の一部が入りこんでいる。未燃カーボン粒子中に入りこんでいる酸化物粒子の比率は、未燃カーボンの質量と同量におよぶことがある。
[3. Improved separation by grinding process]
Some mixtures in which hydrophobic particles and hydrophilic particles coexist partially integrate hydrophobic particles and hydrophilic particles. For example, when the mixture is fly ash, the oxide particles in the fly ash are substantially spherical particles mainly composed of Al 2 O 3 and SiO 2 . Many oxide particles are present outside the unburned carbon particles. However, the unburned carbon particles in the fly ash are porous, and some of the oxide particles have entered the pores in the unburned carbon particles. The ratio of the oxide particles entering the unburned carbon particles may reach the same amount as the mass of the unburned carbon.

上記の[2.分離方法の概要]に示した分離方法のみで、疎水性粒子と親水性粒子との分離はある程度までは進むが、混合物中に疎水性粒子と親水性粒子が一体化している部分が多いと、分離性は悪化する。例えば、混合物がフライアッシュである場合、分離して回収した親水性粒子中の未燃カーボン含有率は、3質量%以下になることが多いが、3質量%を超える場合もあり、変動する。分離して回収した疎水性粒子中の未燃カーボン含有率は、50質量%以上になることが多いが、その含有率は大きく変動する。これらの変動の原因は、フライアッシュ中で未燃カーボン粒子と酸化物粒子が部分的に一体化しているためであり、一体化している部分が多いと、分離性は悪化する。そこで、[2.分離方法の概要]に示した方法で分離する前に、対象とする混合物に対して粉砕処理を施すことで、疎水性粒子と親水性粒子との分離性が向上する。   Above [2. Separation of the hydrophobic particles and the hydrophilic particles proceeds only to a certain extent only by the separation method shown in the outline of the separation method], but there are many portions where the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are integrated in the mixture. Separation deteriorates. For example, when the mixture is fly ash, the unburned carbon content in the hydrophilic particles separated and recovered is often 3% by mass or less, but sometimes exceeds 3% by mass and varies. The unburned carbon content in the hydrophobic particles separated and recovered is often 50% by mass or more, but the content varies greatly. The cause of these fluctuations is that unburned carbon particles and oxide particles are partially integrated in the fly ash. If there are many integrated parts, the separability deteriorates. Therefore, [2. By separating the target mixture before the separation by the method shown in Outline of Separation Method], the separation property between the hydrophobic particles and the hydrophilic particles is improved.

粉砕方法としては、スラリー状にした混合物を、ボールやビーズ等の粉砕媒体を用いたミルにより粉砕する、高せん断式ホモジナイザーの高速せん断羽根に衝突させて粉砕する、又は超音波粉砕機により超音波を照射して粉砕する、等のいずれを用いてもよい。混合物中の親水性粒子と疎水性粒子のそれぞれの硬さ又は両粒子の一体化状況等を観察し、最終的には粉砕方法をテストして、最適な方法を選定すればよい。   As the pulverization method, the slurry-like mixture is pulverized by a mill using a pulverizing medium such as balls and beads, pulverized by colliding with a high-speed shear blade of a high-shear homogenizer, or ultrasonically by an ultrasonic pulverizer. Any one of irradiating and pulverizing may be used. The optimum method may be selected by observing the hardness of each of the hydrophilic particles and the hydrophobic particles in the mixture or the integration state of both particles and finally testing the grinding method.

例えば、混合物がフライアッシュである場合、多孔質である未燃カーボン粒子は粉砕されやすいが、酸化物粒子は球形で緻密であり粉砕しにくい。よって、ビーズを用いた粉砕処理を採用することにより、フライアッシュ中に含まれる硬い酸化物粒子を破壊せずに、脆い未燃カーボン粒子を、短時間で効率的に粉砕できる。上記ビーズの直径(以下、ビーズ径という。)が大きいほど、略球状の酸化物粒子の間にある粒子径が小さい未燃カーボン粒子を粉砕するためには、硬い略球状の酸化物粒子を粉砕せねばならず、ビーズと粒子径の小さい未燃カーボン粒子が衝突する可能性は低くなる。一方、ビーズ径が小さく、言い換えるとビーズの曲率が大きくなるほど、ビーズは、硬い略球状の酸化物粒子と衝突せずに、粒子径の小さい未燃カーボン粒子と接触することができる。そのため、ビーズ径は1mm以下が好ましいといえる。   For example, when the mixture is fly ash, the unburned carbon particles that are porous are easily pulverized, but the oxide particles are spherical and dense and difficult to pulverize. Therefore, by adopting a grinding process using beads, brittle unburned carbon particles can be efficiently ground in a short time without destroying hard oxide particles contained in fly ash. In order to pulverize unburned carbon particles having a smaller particle diameter between approximately spherical oxide particles, the larger the bead diameter (hereinafter referred to as bead diameter), the harder approximately spherical oxide particles are pulverized. The possibility of collision between the beads and unburned carbon particles with a small particle size must be reduced. On the other hand, the smaller the bead diameter, in other words, the larger the curvature of the bead, the more the bead can come into contact with unburned carbon particles with a smaller particle diameter without colliding with hard, substantially spherical oxide particles. Therefore, it can be said that the bead diameter is preferably 1 mm or less.

そこで、混合物がフライアッシュである場合、直径が1mm以下のビーズを使用し、1秒〜5分程度の粉砕処理を、スラリー状にしたフライアッシュに施すことで、主に未燃カーボン粒子のみを粉砕することができる。このとき、未燃カーボン粒子の細孔部に入りこんでいた酸化物粒子は、未燃カーボン粒子から放出される。このように粉砕処理を施した後のフライアッシュのスラリーに対して、[2.分離方法の概要]に示した分離方法を適用することにより、分離して回収した親水性粒子中の未燃カーボン含有率は1質量%以下に安定し、分離して回収した疎水性粒子中の未燃カーボン含有率は70質量%以上95%未満となり、安定化する。   Therefore, when the mixture is fly ash, beads having a diameter of 1 mm or less are used, and pulverization treatment for about 1 second to 5 minutes is performed on the fly ash made into a slurry, so that only unburned carbon particles are mainly used. Can be crushed. At this time, the oxide particles that have entered the pores of the unburned carbon particles are released from the unburned carbon particles. For the fly ash slurry after the pulverization treatment as described above, [2. By applying the separation method shown in the Outline of Separation Method], the unburned carbon content in the separated and recovered hydrophilic particles is stable to 1% by mass or less, and in the separated and collected hydrophobic particles The unburned carbon content is 70% by mass or more and less than 95%, and is stabilized.

[4.単段連続プロセス]
次に、本実施形態に係る分離方法及び回収方法を、1組の混合装置(混合工程)と分離装置(分離工程)を用いて、単段連続プロセスで実施する形態について説明する。なお、本実施形態に係る分離方法は、混合工程、分離工程及び回収工程等を回分処理で実施することも可能であるが、分離・回収速度及び生産性の観点からは、これら工程を同時並行する連続処理で実施することが好ましい。
[4. Single-stage continuous process]
Next, an embodiment in which the separation method and the recovery method according to the present embodiment are implemented in a single-stage continuous process using a pair of mixing devices (mixing step) and separation device (separation step) will be described. In the separation method according to this embodiment, the mixing step, the separation step, the recovery step, and the like can be performed by batch processing. However, these steps are performed in parallel from the viewpoint of separation / recovery speed and productivity. It is preferable to carry out in a continuous process.

[4.1.粒子分離装置の構成と分離方法]
まず、図6を参照して、本実施形態に係る粒子分離装置8の構成と、当該粒子分離装置8を用いた親水性粒子5と疎水性粒子6の分離方法及び回収方法について説明する。図6は、本実施形態に係る粒子分離装置8と、それを用いた単段連続プロセスを示す模式図である。
[4.1. Configuration and separation method of particle separator]
First, with reference to FIG. 6, the structure of the particle separation apparatus 8 which concerns on this embodiment, and the separation method and collection | recovery method of the hydrophilic particle 5 and the hydrophobic particle 6 using the said particle separation apparatus 8 are demonstrated. FIG. 6 is a schematic diagram showing the particle separator 8 according to the present embodiment and a single-stage continuous process using the same.

図6に示すように、粒子分離装置8は、ミキサー10(混合装置)と、セトラー20(分離装置)と、第1回収装置30と、第2回収装置40とを備える。   As shown in FIG. 6, the particle separation device 8 includes a mixer 10 (mixing device), a settler 20 (separation device), a first recovery device 30, and a second recovery device 40.

(1)混合装置による混合工程(S1)
混合工程では、親水性粒子5及び疎水性粒子6が混在した混合物を、水及び疎水性液体(以下では疎水性有機溶剤の例で説明する。)に混合して、混合液を撹拌してスラリー化し、第1スラリーを生成する(S1)。これにより、図1に示したように、親水性粒子5は水滴4の表面に付着、若しくは水滴4の内部に取り込まれ、疎水性粒子6は、溶剤液滴3の表面に付着、若しくは溶剤液滴3の内部に取り込まれる。
(1) Mixing step by mixing device (S1)
In the mixing step, a mixture in which the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 are mixed is mixed with water and a hydrophobic liquid (which will be described below as an example of a hydrophobic organic solvent), and the mixed solution is stirred to form a slurry. To produce a first slurry (S1). Thereby, as shown in FIG. 1, the hydrophilic particles 5 adhere to the surface of the water droplet 4 or are taken into the water droplet 4, and the hydrophobic particles 6 adhere to the surface of the solvent droplet 3, or the solvent liquid. It is taken into the inside of the droplet 3.

この混合工程(S1)を実行する混合装置としては、例えば、混合液を撹拌する撹拌翼を備えた容器、ラインミキサー、又は内部で混合液を撹可能なポンプなどを使用することができる。図6の例のミキサー10は、混合液を撹拌する撹拌翼を備えた容器の一例である。   As a mixing apparatus for executing the mixing step (S1), for example, a container equipped with a stirring blade for stirring the mixed solution, a line mixer, or a pump capable of stirring the mixed solution inside can be used. The mixer 10 in the example of FIG. 6 is an example of a container provided with a stirring blade that stirs a mixed solution.

ミキサー10は、モータ11と撹拌翼12を有する攪拌機である。このミキサー10は、後段のセトラー20に対して配管13を介して接続されている。ミキサー10の容器内部には、分離対象の混合物と、水と、水より比重が大きい疎水性有機溶剤とが投入される。ミキサー10は、モータ11により撹拌翼12を回転させることにより、当該混合物と水と疎水性有機溶剤とを混合して、第1スラリー(親水性粒子5、疎水性粒子6、水及び疎水性有機溶剤の混合液)を生成する(混合工程)。   The mixer 10 is a stirrer having a motor 11 and a stirring blade 12. The mixer 10 is connected to a subsequent setter 20 via a pipe 13. In the container of the mixer 10, a mixture to be separated, water, and a hydrophobic organic solvent having a specific gravity greater than that of water are charged. The mixer 10 rotates the stirring blade 12 by the motor 11 to mix the mixture, water, and the hydrophobic organic solvent, and the first slurry (hydrophilic particles 5, hydrophobic particles 6, water and hydrophobic organic solvent). Solvent mixture) (mixing step).

(2)分離装置による分離工程(S2)
セトラー20は、分離工程を実行する分離装置の一例である。セトラー20は、上記混合工程(S1)で生成された第1スラリーを静置することにより、水と疎水性有機溶剤の比重差を利用して、親水性粒子5を主として含む水相1と、疎水性粒子6を主として含む疎水性有機溶剤相2とに分離する(S2)。
(2) Separation process by separation device (S2)
The settler 20 is an example of a separation device that performs a separation step. The settler 20 uses the specific gravity difference between water and the hydrophobic organic solvent by allowing the first slurry generated in the mixing step (S1) to stand, and the aqueous phase 1 mainly containing the hydrophilic particles 5; Separation into a hydrophobic organic solvent phase 2 mainly containing hydrophobic particles 6 (S2).

セトラー20は、複数種類の液体の混合液を静置して、比重差を用いて該液体を分離する比重分離装置の一例であり、上記ミキサー10に対して配管13を介して接続される。また、セトラー20は、後段の第1回収装置30に対して配管21を介して接続され、当該配管21には、親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)を送出するためのポンプ22が設けられている。さらに、セトラー20は、後段の第2回収装置40に対しても配管23を介して接続され、当該配管23には、疎水性粒子6を含む溶剤相2(第3スラリー)を送出するためのポンプ24が設けられている。   The settler 20 is an example of a specific gravity separation device that leaves a mixed liquid of a plurality of types of liquid and separates the liquid using a specific gravity difference, and is connected to the mixer 10 via a pipe 13. Further, the settler 20 is connected to the first recovery device 30 at the subsequent stage via a pipe 21, and a pump for sending the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 to the pipe 21. 22 is provided. Further, the settler 20 is also connected to the second recovery device 40 at the subsequent stage via a pipe 23, and the solvent phase 2 (third slurry) containing the hydrophobic particles 6 is sent to the pipe 23. A pump 24 is provided.

セトラー20は、ミキサー10から配管13を通じて導入された第1スラリーを、比重差を利用して、上相の水相1と、下相の疎水性有機溶剤相2とに分離しながら、親水性粒子5を水相1に移動させ、疎水性粒子6を溶剤相2に移動させることにより、親水性粒子5と疎水性粒子6を分離する。この分離原理は、前述の図1及び図2で説明した通りである。その後、親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)は、セトラー20の上部から配管21を通じて第1回収装置30に排出される。一方、疎水性粒子6を含む溶剤相2(第3スラリー)は、セトラー20の下部から配管23を通じて第2回収装置40に排出される。   The settler 20 is hydrophilic while separating the first slurry introduced from the mixer 10 through the pipe 13 into an upper phase aqueous phase 1 and a lower phase hydrophobic organic solvent phase 2 by utilizing a specific gravity difference. The hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 are separated by moving the particles 5 to the aqueous phase 1 and moving the hydrophobic particles 6 to the solvent phase 2. This separation principle is as described with reference to FIGS. Thereafter, the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 is discharged from the upper part of the settler 20 to the first recovery device 30 through the pipe 21. On the other hand, the solvent phase 2 (third slurry) containing the hydrophobic particles 6 is discharged from the lower part of the settler 20 to the second recovery device 40 through the pipe 23.

(3)第1回収装置30による第1回収工程(S3)
第1回収装置30は、上記分離工程(S2)により分離された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)から水を分離して、親水性粒子5(例えば金属酸化物)を回収する(S3)。第1回収装置30は、遠心分離機31と、乾燥装置32と、コンデンサー33とを備える。
(3) First collection step (S3) by the first collection device 30
The 1st collection | recovery apparatus 30 isolate | separates water from the water phase 1 (2nd slurry) containing the hydrophilic particle 5 isolate | separated by the said separation process (S2), and collect | recovers hydrophilic particles 5 (for example, metal oxide). (S3). The first recovery device 30 includes a centrifuge 31, a drying device 32, and a condenser 33.

遠心分離機31は、固液分離装置の一例であり、遠心力を利用して、液体中に懸濁する固体と液体とを分離する。遠心分離機31は、後段の乾燥装置32に対して配管34を介して接続され、前段のミキサー10に対して配管35を介して接続されている。遠心分離機31には上記セトラー20から上記親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)が導入される。遠心分離機31は、遠心力を利用して、当該第2スラリーを、親水性粒子5と水とに分離する(固液分離工程)。遠心分離機31で脱水された親水性粒子5は、配管34を通じて乾燥装置32に排出される。一方、遠心分離機31で分離された水は、配管35を通じてミキサー10に戻されて、上記混合工程(S1)にて再利用される。   The centrifuge 31 is an example of a solid-liquid separator, and separates the solid suspended from the liquid and the liquid using centrifugal force. The centrifuge 31 is connected to the subsequent drying device 32 via a pipe 34 and is connected to the previous mixer 10 via a pipe 35. The aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 is introduced from the settler 20 into the centrifuge 31. The centrifugal separator 31 separates the second slurry into hydrophilic particles 5 and water using a centrifugal force (solid-liquid separation step). The hydrophilic particles 5 dehydrated by the centrifuge 31 are discharged to the drying device 32 through the pipe 34. On the other hand, the water separated by the centrifugal separator 31 is returned to the mixer 10 through the pipe 35 and reused in the mixing step (S1).

なお、本実施形態では、遠心分離機31による遠心分離により、第2スラリーを水と親水性粒子5に固液分離するが、これに替えて、フィルタープレス又は蒸留又はろ過等の固液分離方法を用いてもよい。ただし、疎水性有機溶剤が揮発性を有する場合、揮発した溶剤ガスの漏えいが激しいため、フィルタープレスを使用することは好ましくない。溶剤ガスの漏えいを少なくするには、固液分離装置として、例えば、蒸留装置、遠心分離装置、ろ過装置を使用することが好ましい。   In the present embodiment, the second slurry is solid-liquid separated into water and the hydrophilic particles 5 by centrifugal separation with the centrifuge 31, but instead of this, a solid-liquid separation method such as a filter press or distillation or filtration is used. May be used. However, when the hydrophobic organic solvent has volatility, it is not preferable to use a filter press because the volatilization of the volatilized solvent gas is severe. In order to reduce the leakage of the solvent gas, it is preferable to use, for example, a distillation device, a centrifugal separator, or a filtration device as the solid-liquid separator.

乾燥装置32は、上記遠心分離機31から導入された親水性粒子5を加熱して、残存する水分を蒸発させることで、親水性粒子5を乾燥させる(乾燥工程)。乾燥した親水性粒子5は、配管36から排出されて回収される。コンデンサー33は、乾燥装置32から配管37を通じて送出された水蒸気を凝縮して、液体の水に戻す(凝縮工程)。コンデンサー33で生成された液体の水は、配管38を通じてミキサー10に戻されて、上記混合工程(S1)にて再利用される(第1リサイクル工程)。   The drying device 32 dries the hydrophilic particles 5 by heating the hydrophilic particles 5 introduced from the centrifuge 31 and evaporating the remaining water (drying step). The dried hydrophilic particles 5 are discharged from the pipe 36 and collected. The condenser 33 condenses the water vapor sent from the drying device 32 through the pipe 37 and returns it to liquid water (condensing step). The liquid water generated by the condenser 33 is returned to the mixer 10 through the pipe 38 and reused in the mixing step (S1) (first recycling step).

このように、本実施形態に係る親水性粒子5の回収方法では、第1回収工程(S3)にて、上記分離工程(S2)により分離された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)を、遠心分離機31により親水性粒子5と水に分離した後に、乾燥装置32で親水性粒子5を乾燥させて、乾粉の親水性粒子5を回収する。しかし、第1回収工程(S3)は、かかる例に限定されず、上記分離工程(S2)により分離された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)に対して、上記固液分離工程や乾燥工程を行わずに、そのまま回収して、水スラリー状態の親水性粒子5を回収してもよい。親水性粒子5を乾粉状態又は水スラリー状態のいずれで回収するかは、親水性粒子5のリサイクル用途等に応じて適宜選択可能である。   As described above, in the method for recovering hydrophilic particles 5 according to the present embodiment, in the first recovery step (S3), the aqueous phase 1 (second phase) containing the hydrophilic particles 5 separated in the separation step (S2). The slurry) is separated into hydrophilic particles 5 and water by the centrifuge 31, and then the hydrophilic particles 5 are dried by the drying device 32 to recover the dry powdery hydrophilic particles 5. However, the first recovery step (S3) is not limited to this example, and the solid-liquid separation is performed on the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 separated in the separation step (S2). The hydrophilic particles 5 in the water slurry state may be recovered without performing the step or the drying step. Whether the hydrophilic particles 5 are recovered in a dry powder state or a water slurry state can be appropriately selected according to the recycling application of the hydrophilic particles 5 or the like.

また、第1回収工程(S3)では、上記分離工程(S2)により分離された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)に対して、疎水性有機溶剤の沸点以上の温度まで加温する、又は、疎水性有機溶剤が蒸発する気圧まで減圧することにより、当該水相1中に残存する疎水性有機溶剤を蒸発させて除去することが好ましい。これにより、回収される親水性粒子5に疎水性有機溶剤が含まれることを防止でき、親水性粒子5の品質を向上できる。本実施形態に係る粒子分離装置8では、図6に示す乾燥装置32による乾燥工程で、水とともに疎水性有機溶剤を加熱して蒸発させることで、第2スラリー中に残存している疎水性有機溶剤を除去できる。なお、疎水性有機溶剤が揮発性を有する場合には、常温で蒸発するが、疎水性有機溶剤の比重が水の比重より大きいことから、気相と直接接しないことが多いため、撹拌もしくはエアレーションを行う必要があり、揮発した溶剤が飛散しないように対処することが望ましい。   In the first recovery step (S3), the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 separated in the separation step (S2) is heated to a temperature equal to or higher than the boiling point of the hydrophobic organic solvent. It is preferable to evaporate and remove the hydrophobic organic solvent remaining in the aqueous phase 1 by heating or reducing the pressure to a pressure at which the hydrophobic organic solvent evaporates. Thereby, it can prevent that the hydrophobic organic solvent is contained in the hydrophilic particle | grains 5 collect | recovered, and the quality of the hydrophilic particle | grains 5 can be improved. In the particle separation apparatus 8 according to the present embodiment, the hydrophobic organic solvent remaining in the second slurry is heated and evaporated together with water in the drying process by the drying apparatus 32 shown in FIG. Solvent can be removed. When the hydrophobic organic solvent is volatile, it evaporates at room temperature, but since the specific gravity of the hydrophobic organic solvent is greater than the specific gravity of water, it is often not in direct contact with the gas phase. It is desirable to take measures to prevent the volatilized solvent from scattering.

(4)第2回収装置40による第2回収工程(S4)
第2回収装置40は、上記分離工程(S2)により分離された疎水性粒子6を含む疎水性有機溶剤相2(第3スラリー)から疎水性有機溶剤を分離して、疎水性粒子6(例えばカーボン)を回収する(S4)。第2回収装置40は、遠心分離機41と、乾燥装置42と、コンデンサー43とを備える。
(4) Second recovery step (S4) by the second recovery device 40
The second recovery device 40 separates the hydrophobic organic solvent from the hydrophobic organic solvent phase 2 (third slurry) containing the hydrophobic particles 6 separated in the separation step (S2), and the hydrophobic particles 6 (for example, Carbon) is collected (S4). The second recovery device 40 includes a centrifuge 41, a drying device 42, and a condenser 43.

遠心分離機41は、後段の乾燥装置42に対して配管44を介して接続され、前段のミキサー10に対して配管45を介して接続されている。遠心分離機41には上記セトラー20から上記疎水性粒子6を含む疎水性有機溶剤相2(第3スラリー)が導入される。遠心分離機41は、遠心力を利用して、当該第3スラリーを、疎水性粒子6と疎水性有機溶剤とに分離する(固液分離工程)。遠心分離機41で疎水性有機溶剤が分離された疎水性粒子6は、配管44を通じて乾燥装置42に排出される。一方、遠心分離機41で分離された疎水性有機溶剤は、配管45を通じてミキサー10に戻されて、上記混合工程(S1)にて再利用される。なお、本実施形態では、遠心分離機41による遠心分離により、第3スラリーを疎水性有機溶剤と親水性粒子5に固液分離するが、これに替えて、フィルタープレス又は蒸留又はろ過等の固液分離方法を用いてもよい。   The centrifuge 41 is connected to the subsequent drying device 42 via a pipe 44 and is connected to the previous mixer 10 via a pipe 45. The hydrophobic organic solvent phase 2 (third slurry) containing the hydrophobic particles 6 is introduced from the settler 20 into the centrifuge 41. The centrifuge 41 uses the centrifugal force to separate the third slurry into the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic organic solvent (solid-liquid separation step). The hydrophobic particles 6 from which the hydrophobic organic solvent has been separated by the centrifuge 41 are discharged to the drying device 42 through the pipe 44. On the other hand, the hydrophobic organic solvent separated by the centrifugal separator 41 is returned to the mixer 10 through the pipe 45 and reused in the mixing step (S1). In the present embodiment, the third slurry is solid-liquid separated into the hydrophobic organic solvent and the hydrophilic particles 5 by centrifugal separation with the centrifugal separator 41. Instead of this, a solid such as a filter press or distillation or filtration is used. A liquid separation method may be used.

乾燥装置42は、上記遠心分離機41から導入された疎水性粒子6を加熱して、残存する疎水性有機溶剤分を蒸発させることで、疎水性粒子6を乾燥させる(乾燥工程)。乾燥した疎水性粒子6は、配管46から排出されて回収される。コンデンサー43は、乾燥装置42から配管47を通じて送出された疎水性有機溶剤の蒸気を凝縮して、液体の疎水性有機溶剤に戻す(凝縮工程)。コンデンサー43で生成された液体の疎水性有機溶剤は、配管48を通じてミキサー10に戻されて、上記混合工程(S1)にて再利用される(第2リサイクル工程)。   The drying device 42 heats the hydrophobic particles 6 introduced from the centrifuge 41 and evaporates the remaining hydrophobic organic solvent, thereby drying the hydrophobic particles 6 (drying step). The dried hydrophobic particles 6 are discharged from the pipe 46 and collected. The condenser 43 condenses the hydrophobic organic solvent vapor sent from the drying device 42 through the pipe 47 and returns it to the liquid hydrophobic organic solvent (condensing step). The liquid hydrophobic organic solvent generated in the condenser 43 is returned to the mixer 10 through the pipe 48 and reused in the mixing step (S1) (second recycling step).

このように、本実施形態に係る疎水性粒子6の回収方法では、第2回収工程(S4)にて、上記分離工程(S2)により分離された疎水性粒子6を含む溶剤相2(第3スラリー)を、遠心分離機41により疎水性粒子6と疎水性有機溶剤に分離した後に、乾燥装置42で疎水性粒子6を乾燥させて、乾粉の疎水性粒子6(例えばカーボン粉)を回収する。   Thus, in the method for recovering hydrophobic particles 6 according to the present embodiment, in the second recovery step (S4), the solvent phase 2 containing the hydrophobic particles 6 separated in the separation step (S2) (third) Slurry) is separated into hydrophobic particles 6 and a hydrophobic organic solvent by a centrifugal separator 41, and then the hydrophobic particles 6 are dried by a drying device 42 to collect dry hydrophobic particles 6 (for example, carbon powder). .

以上、本実施形態に係る分離方法と、親水性粒子5又は疎水性粒子6の回収方法の各工程(S1〜S4)について説明した。本実施形態では、当該方法を単段連続プロセスで行うため、上記の混合工程(S1)、分離工程(S2)、第1回収工程(S3)及び第2回収工程(S4)を同時並行で行う。これにより、親水性粒子5と疎水性粒子6の分離効率及び生産性を向上できる。   Heretofore, the steps (S1 to S4) of the separation method according to the present embodiment and the recovery method of the hydrophilic particles 5 or the hydrophobic particles 6 have been described. In this embodiment, since the method is performed in a single-stage continuous process, the mixing step (S1), the separation step (S2), the first recovery step (S3), and the second recovery step (S4) are performed in parallel. . Thereby, the separation efficiency and productivity of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 can be improved.

さらに、第1回収工程(S3)にて親水性粒子5から分離された水を回収して、混合工程(S1)で投入される水として再利用するとともに、第2回収工程(S4)にて疎水性粒子6から分離された疎水性有機溶剤を回収して、混合工程(S1)で投入される疎水性有機溶剤として再利用する。これにより、水及び疎水性有機溶剤を使い捨てにしなくても済むので、疎水性有機溶剤の原料コストや廃棄コストを低減できる。さらに、混合工程(S1)及び分離工程(S2)で大量の疎水性有機溶剤を繰り返し使用でき、疎水性粒子6が疎水性有機溶剤に接触する機会を増加できる。また、分離工程(S2)では、混合物のうち疎水性粒子6を疎水性粒子6に取り込み、親水性粒子5を水相1に取り込むことにより、親水性粒子5と疎水性粒子6を高効率で分離できる。   Further, the water separated from the hydrophilic particles 5 in the first recovery step (S3) is recovered and reused as water charged in the mixing step (S1), and in the second recovery step (S4). The hydrophobic organic solvent separated from the hydrophobic particles 6 is recovered and reused as the hydrophobic organic solvent charged in the mixing step (S1). Thereby, since it is not necessary to make water and a hydrophobic organic solvent disposable, the raw material cost and disposal cost of a hydrophobic organic solvent can be reduced. Further, a large amount of the hydrophobic organic solvent can be repeatedly used in the mixing step (S1) and the separation step (S2), and the chance of the hydrophobic particles 6 coming into contact with the hydrophobic organic solvent can be increased. In the separation step (S2), the hydrophobic particles 6 of the mixture are taken into the hydrophobic particles 6 and the hydrophilic particles 5 are taken into the aqueous phase 1 so that the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 are highly efficient. Can be separated.

従って、本実施形態に係る分離方法は、上記特許文献1に記載の従来の浮選方法と比べて、親水性粒子5と疎水性粒子6の分離速度及び分離効率を大幅に向上できる。例えば、本実施形態に係る分離工程(S2)により、例えば1秒〜30秒程度の短時間で親水性粒子5と疎水性粒子6を迅速に分離できる。また、分離対象の混合物が例えばフライアッシュである場合、分離及び回収された親水性粒子5に含まれる疎水性粒子6の含有率を、3質量%以下に低減でき、純度の高い親水性粒子5を回収できる。同様に、分離対象の混合物が例えばフライアッシュである場合、分離及び回収された疎水性粒子6に含まれる親水性粒子5の含有率を、50質量%以下、好ましくは質量20%以下に低減でき、純度の高い疎水性粒子6も回収できる。   Therefore, the separation method according to this embodiment can greatly improve the separation speed and separation efficiency of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 as compared with the conventional flotation method described in Patent Document 1. For example, by the separation step (S2) according to the present embodiment, the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 can be quickly separated in a short time of about 1 second to 30 seconds, for example. Further, when the mixture to be separated is, for example, fly ash, the content of the hydrophobic particles 6 contained in the separated and recovered hydrophilic particles 5 can be reduced to 3% by mass or less, and the hydrophilic particles 5 having high purity. Can be recovered. Similarly, when the mixture to be separated is fly ash, for example, the content of the hydrophilic particles 5 contained in the separated and collected hydrophobic particles 6 can be reduced to 50% by mass or less, preferably 20% by mass or less. The hydrophobic particles 6 with high purity can also be recovered.

[4.2.分離装置の具体例]
次に、図7〜図9を参照して、本実施形態に係る粒子分離装置8が備える分離装置(例えば、上記セトラー20)の具体例について説明する。
[4.2. Specific example of separation apparatus]
Next, with reference to FIG. 7 to FIG. 9, a specific example of a separation device (for example, the above-described settler 20) provided in the particle separation device 8 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る分離方法の分離工程(S2)を実行する分離装置(セトラー20)としては、例えば、図8に示す横流式分離装置200又は図9に示す上昇流式分離装置210などの比重分離装置を用いてもよい。或いは、分離装置として、不図示の液体サイクロン式分離装置を用いることも可能である。   As a separation apparatus (settler 20) for performing the separation step (S2) of the separation method according to the present embodiment, for example, the specific gravity of the cross flow separation apparatus 200 shown in FIG. 8 or the upflow separation apparatus 210 shown in FIG. A separation device may be used. Alternatively, a liquid cyclone type separation device (not shown) can be used as the separation device.

図8に示すように、横流式分離装置200では、横長の容器201の側面から、水平方向に混合液が供給され、当該混合液が容器201内で静置されることで、水相1と溶剤相2に比重分離される。また、図9に示すように、上昇流式分離装置210では、縦長の容器211の底面から上向きに混合液が供給され、当該混合液が容器211内で静置されることで、水相1と溶剤相2に比重分離される。   As shown in FIG. 8, in the lateral flow type separation apparatus 200, the mixed liquid is supplied in the horizontal direction from the side surface of the horizontally long container 201, and the mixed liquid is allowed to stand in the container 201. Specific gravity separation is performed in the solvent phase 2. Further, as shown in FIG. 9, in the upward flow type separation device 210, the liquid mixture is supplied upward from the bottom surface of the vertically long container 211, and the liquid mixture is allowed to stand in the container 211. And specific gravity separation into solvent phase 2.

かかる横流式分離装置200、上昇流式分離装置210を用いて混合液を比重分離する場合には、水相1と溶剤相2の界面が、水相1中の親水性粒子5の含有率の影響を受けにくいため、水相1中のスラリー濃度Cを高くすることができる。特に、上昇流式分離装置210では、図7及び図9に示すように、容器211の底面から上向きに混合液(第1スラリー)を供給する方式であるので、水相1の下部において、親水性粒子5が濃縮しにくく、スラリー濃度Cの上昇が小さい。従って、上昇流式分離装置210に供給する第1スラリーの濃度(即ち、親水性粒子5の含有率)を高くすることができるので、親水性粒子5の分離処理量を増加でき、生産性を向上できる。 In the case where the mixed liquid is subjected to specific gravity separation using the lateral flow type separation device 200 and the upward flow type separation device 210, the interface between the aqueous phase 1 and the solvent phase 2 has the content of the hydrophilic particles 5 in the aqueous phase 1. since less affected, it is possible to increase the slurry concentration C S in the aqueous phase 1. In particular, as shown in FIG. 7 and FIG. 9, the upward flow type separation device 210 is a system in which the mixed liquid (first slurry) is supplied upward from the bottom surface of the container 211. sex particles 5 are hardly concentrated, elevated slurry concentration C S is small. Accordingly, the concentration of the first slurry (that is, the content of the hydrophilic particles 5) supplied to the upward flow separation device 210 can be increased, so that the amount of separation treatment of the hydrophilic particles 5 can be increased and the productivity can be increased. It can be improved.

一方、液体サイクロン式分離装置では、水相1中のスラリー濃度Cを高くすると、水相1と溶剤相2との界面付近で、水相1中のスラリー濃度Cが高くなりやすいため、横流式分離装置200、上昇流式分離装置210と比較して、水相1中のスラリー濃度Cを低くする必要がある。しかし、液体サイクロン式分離装置では、サイクロン中の回転流に伴い遠心力を作用させるため、水相1中の粒子径が大きい親水性粒子5を分離することが可能となる。 On the other hand, in the liquid cyclonic separating apparatus, the higher the slurry concentration C S in the aqueous phase 1, in the vicinity of the interface between the aqueous phase 1 and a solvent phase 2, since the slurry concentration C S in the aqueous phase 1 is likely to be high, cross flow separation system 200, as compared to the upflow separator 210, it is necessary to lower the slurry concentration C S in the aqueous phase 1. However, in the liquid cyclone type separation device, centrifugal force is applied along with the rotating flow in the cyclone, so that it is possible to separate the hydrophilic particles 5 having a large particle diameter in the aqueous phase 1.

[4.3.疎水性有機溶剤の比重の好ましい範囲]
次に、本実施形態に係る分離方法で用いられる疎水性有機溶剤の比重(液比重)の好ましい範囲について詳細に説明する。
[4.3. Preferred range of specific gravity of hydrophobic organic solvent]
Next, a preferable range of the specific gravity (liquid specific gravity) of the hydrophobic organic solvent used in the separation method according to the present embodiment will be described in detail.

疎水性有機溶剤の比重は、1.05超であることが好ましい。疎水性有機溶剤の比重が1.05以下であると、疎水性有機溶剤と水の比重が近いので、上記分離工程(S2)においてセトラー20等の分離装置による比重分離速度が低下してしまう。このため、分離装置内で混合液(第1スラリー)を静置してから、水相1と溶剤相2の上下2相に分離するまでに、例えば1分以上の長時間がかかるので、所望の処理量を得るためには分離装置を大型化する必要がある。   The specific gravity of the hydrophobic organic solvent is preferably more than 1.05. When the specific gravity of the hydrophobic organic solvent is 1.05 or less, the specific gravity of the hydrophobic organic solvent and water is close to each other, so that the specific gravity separation rate by the separation device such as the settler 20 is reduced in the separation step (S2). For this reason, since it takes a long time of, for example, 1 minute or more from the time when the liquid mixture (first slurry) is allowed to stand in the separation apparatus to separate into the upper and lower phases of the aqueous phase 1 and the solvent phase 2, the desired Therefore, it is necessary to increase the size of the separation device in order to obtain a large throughput.

さらに、疎水性有機溶剤の比重が1.05以下であると、図4に示したように、水相1と溶剤相2の相分離を好適に行うためには、水相1内のスラリー濃度Cを6質量%未満、余裕を見て3質量%未満にする必要があり、やはり、分離装置が大型化してしまう。 Furthermore, when the specific gravity of the hydrophobic organic solvent is 1.05 or less, as shown in FIG. 4, in order to suitably perform phase separation of the aqueous phase 1 and the solvent phase 2, the slurry concentration in the aqueous phase 1 the C S less than 6 wt%, should be less than 3 wt% some margin, again, separation apparatus is enlarged.

従って、疎水性有機溶剤の比重を1.05超とすることにより、分離装置内で水と疎水性有機溶剤を静置した後、例えば1〜30秒程度で迅速に、水相1と溶剤相2の2相に分離することができ、比重分離速度を向上できる。さらに、水相1内のスラリー濃度Cを例えば少なくとも3質量%以上にできるので、単位時間当たりの分離処理量を高めて、大型の分離装置を使用しなくてすむ。 Therefore, by setting the specific gravity of the hydrophobic organic solvent to more than 1.05, after leaving the water and the hydrophobic organic solvent in the separation apparatus, the aqueous phase 1 and the solvent phase can be rapidly obtained in about 1 to 30 seconds, for example. 2 phases can be separated, and the specific gravity separation speed can be improved. Furthermore, since the slurry concentration C S in the water phase 1 for example at least 3 mass% or more, to enhance the separation process amount per unit time, it is not necessary to use a large separation apparatus.

また、疎水性有機溶剤の比重は、疎水性粒子6の比重(例えば1.2〜1.8)よりも小さいことが好ましく、例えば1.8未満であることが好ましい。これにより、上記第2回収工程(S4)において、遠心分離機41を用いて、疎水性粒子6を含む溶剤相2(第3スラリー)から、疎水性粒子6を効率的に分離でき、脱液性が向上する。この理由を以下に説明する。   Further, the specific gravity of the hydrophobic organic solvent is preferably smaller than the specific gravity of the hydrophobic particles 6 (for example, 1.2 to 1.8), for example, preferably less than 1.8. Thereby, in the said 2nd collection process (S4), the hydrophobic particle 6 can be efficiently isolate | separated from the solvent phase 2 (3rd slurry) containing the hydrophobic particle 6 using the centrifuge 41, and liquid removal Improves. The reason for this will be described below.

上記分離工程(S2)において、セトラー20内で水相1と疎水性有機溶剤相2に分離すると、図3A及び図3Bに示すように、疎水性有機溶剤と疎水性粒子6の比重差によって、疎水性粒子6は溶剤相2内を沈降したり、浮上したりする。その後、第2回収工程(S4)において、遠心分離機41等による固液分離処理により、疎水性有機溶剤相2から疎水性粒子6が分離される。   In the separation step (S2), when the aqueous phase 1 and the hydrophobic organic solvent phase 2 are separated in the settler 20, as shown in FIGS. 3A and 3B, due to the difference in specific gravity between the hydrophobic organic solvent and the hydrophobic particles 6, The hydrophobic particles 6 settle or float in the solvent phase 2. Thereafter, in the second recovery step (S4), the hydrophobic particles 6 are separated from the hydrophobic organic solvent phase 2 by solid-liquid separation processing using the centrifuge 41 or the like.

遠心分離機41は、対象物の比重差を用いて固液分離するので、もし「疎水性粒子6の比重<疎水性有機溶剤の比重」である場合、相対的に軽い疎水性粒子6は、遠心分離機41内で浮上する。そうすると、疎水性有機溶剤の表層で疎水性粒子6が濃化することとなるが、疎水性有機溶剤の表層は揺らぐために、疎水性粒子6間の間隙が十分小さくならないことが多く、良好な脱液性を得ることはできにくくなる。そのため、分離工程(S2)内の固液分離装置に、遠心分離機41を使用する場合には、「疎水性粒子6の比重>疎水性有機溶剤の比重」となるように、疎水性有機溶剤を選択することが好ましい。なお、「疎水性粒子6の比重<疎水性有機溶剤の比重」となる場合でも、脱液性は劣るが遠心分離機を使用でき、或いは、ろ過方式又は蒸留方式の固液分離装置を採用することもできる。   Since the centrifugal separator 41 performs solid-liquid separation using the specific gravity difference of the object, if “the specific gravity of the hydrophobic particles 6 <the specific gravity of the hydrophobic organic solvent”, the relatively light hydrophobic particles 6 are: Ascend in the centrifuge 41. Then, the hydrophobic particles 6 are concentrated on the surface layer of the hydrophobic organic solvent. However, since the surface layer of the hydrophobic organic solvent fluctuates, the gap between the hydrophobic particles 6 is often not sufficiently small, which is favorable. It becomes difficult to obtain liquid drainage. Therefore, when the centrifuge 41 is used for the solid-liquid separation device in the separation step (S2), the hydrophobic organic solvent is set so that “the specific gravity of the hydrophobic particles 6> the specific gravity of the hydrophobic organic solvent”. Is preferably selected. Even when “the specific gravity of the hydrophobic particles 6 <the specific gravity of the hydrophobic organic solvent”, the centrifuge can be used although the liquid removal property is inferior, or the solid-liquid separation device of the filtration method or the distillation method is adopted. You can also.

一方、「疎水性粒子6の比重>疎水性有機溶剤の比重」であるとき、相対的に重い疎水性粒子6は遠心分離機41内で沈降して、遠心容器の底部に堆積する。従って、疎水性粒子6を回収する際に、余分な疎水性有機溶剤の回収量を低減にできるため、脱液性が向上する。従って、疎水性粒子6の比重(例えば1.2〜1.8)よりも小さい比重の疎水性有機溶剤を使用することが好ましい。   On the other hand, when “the specific gravity of the hydrophobic particles 6> the specific gravity of the hydrophobic organic solvent”, the relatively heavy hydrophobic particles 6 settle in the centrifuge 41 and deposit on the bottom of the centrifuge container. Accordingly, when the hydrophobic particles 6 are recovered, the recovery amount of the extra hydrophobic organic solvent can be reduced, so that the liquid removal property is improved. Therefore, it is preferable to use a hydrophobic organic solvent having a specific gravity smaller than the specific gravity of the hydrophobic particles 6 (for example, 1.2 to 1.8).

[4.4.疎水性有機溶剤の沸点の好ましい範囲]
次に、本実施形態に係る分離方法で用いられる疎水性有機溶剤の沸点の好ましい範囲について説明する。
[4.4. Preferred range of boiling point of hydrophobic organic solvent]
Next, the preferable range of the boiling point of the hydrophobic organic solvent used in the separation method according to this embodiment will be described.

上記第1回収工程(S3)において、親水性粒子5を含む水相1から親水性粒子5を回収する際、当該水相1中に残存している疎水性有機溶剤を加熱して蒸発させることで、当該疎水性有機溶剤を除去することが望ましい。ここで、回収される親水性粒子5がケーキ状であるか、スラリー状であるかによって、疎水性有機溶剤の沸点の適正範囲が異なる。   In the first recovery step (S3), when the hydrophilic particles 5 are recovered from the aqueous phase 1 containing the hydrophilic particles 5, the hydrophobic organic solvent remaining in the aqueous phase 1 is heated and evaporated. Therefore, it is desirable to remove the hydrophobic organic solvent. Here, the appropriate range of the boiling point of the hydrophobic organic solvent varies depending on whether the recovered hydrophilic particles 5 are cake-like or slurry-like.

セトラー20等の分離装置で分離された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)は、スラリー状であるが、当該水相1を上記遠心分離機31等により脱水した場合には、ケーキ状の親水性粒子5が得られる。親水性粒子5を含む第2スラリーと比較して、ケーキ状の親水性粒子5の水分は少ない。   The aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 separated by a separation device such as the settler 20 is in the form of a slurry, but when the aqueous phase 1 is dehydrated by the centrifuge 31 or the like, Cake-like hydrophilic particles 5 are obtained. Compared with the 2nd slurry containing the hydrophilic particle 5, the water | moisture content of the cake-like hydrophilic particle 5 is little.

このため、ケーキ状の親水性粒子5を加熱して疎水性有機溶剤を除去する場合には、水分を蒸発させるための熱量が少なくて済むので、疎水性有機溶剤を加熱して蒸発・除去するための必要熱量を少なくできる。従って、大気圧下で100℃を超える沸点の疎水性有機溶剤を用いたとしても、比較的少ない熱量で容易に、ケーキ状の親水性粒子5を当該沸点以上に加熱することができ、疎水性有機溶剤を蒸発させて除去できる。ただし、疎水性有機溶剤の沸点が150℃超であると、加熱装置の設備コストや加熱処理コストが増加してしまうため、疎水性有機溶剤の沸点は150℃以下であることが好ましい。   For this reason, when the hydrophobic organic solvent is removed by heating the cake-like hydrophilic particles 5, less heat is required to evaporate the water, so the hydrophobic organic solvent is heated to evaporate and remove. The amount of heat required for this can be reduced. Therefore, even if a hydrophobic organic solvent having a boiling point exceeding 100 ° C. under atmospheric pressure is used, the cake-like hydrophilic particles 5 can be easily heated to the boiling point or more with a relatively small amount of heat, and the hydrophobic The organic solvent can be removed by evaporation. However, if the boiling point of the hydrophobic organic solvent is higher than 150 ° C., the equipment cost of the heating device and the heat treatment cost increase, so the boiling point of the hydrophobic organic solvent is preferably 150 ° C. or less.

一方、スラリー状の親水性粒子5を加熱して疎水性有機溶剤を除去する場合には、水分が多いため、沸点が100℃以上の疎水性有機溶剤を使用すると、疎水性有機溶剤のみならず大量の水分も蒸発させる必要が生じ、加熱処理の必要熱量が増大してしまう。そこで、水よりも沸点が低い95℃未満の疎水性有機溶剤を使用することが好ましい。これにより、スラリー状の親水性粒子5を加熱して疎水性有機溶剤を除去する際に、加熱温度を100℃未満で疎水性有機溶剤の沸点以上の温度にすることで、水の蒸発を抑制しつつ、疎水性有機溶剤を蒸発させることができる。よって、加熱処理に必要な熱量を低減でき、加熱装置の設備コストや加熱処理コストを抑制できる。   On the other hand, when removing the hydrophobic organic solvent by heating the slurry-like hydrophilic particles 5, since there is a lot of water, the use of the hydrophobic organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher not only causes the hydrophobic organic solvent. A large amount of moisture needs to be evaporated, and the amount of heat required for the heat treatment increases. Therefore, it is preferable to use a hydrophobic organic solvent having a boiling point lower than 95 ° C. lower than that of water. Thus, when the slurry-like hydrophilic particles 5 are heated to remove the hydrophobic organic solvent, the heating temperature is set to a temperature lower than 100 ° C. and higher than the boiling point of the hydrophobic organic solvent, thereby suppressing water evaporation. However, the hydrophobic organic solvent can be evaporated. Therefore, the amount of heat required for the heat treatment can be reduced, and the equipment cost and heat treatment cost of the heating device can be suppressed.

また、疎水性有機溶剤の沸点が40℃未満であると、常温大気圧下で溶剤の揮発量が著しく多くなり、回収できない溶剤量が増加してしまう。このため、常温大気圧下において疎水性有機溶剤を容易に取り扱い可能とするため、疎水性有機溶剤の沸点は40℃以上であることが好ましい。   Moreover, when the boiling point of the hydrophobic organic solvent is less than 40 ° C., the amount of solvent volatilized remarkably increases at room temperature and atmospheric pressure, and the amount of solvent that cannot be recovered increases. For this reason, the boiling point of the hydrophobic organic solvent is preferably 40 ° C. or higher so that the hydrophobic organic solvent can be easily handled at room temperature and atmospheric pressure.

以上により、疎水性有機溶剤の沸点は、大気圧下において40℃以上、150℃以下であることが好ましい。これにより、固液分離後のケーキ状の親水性粒子5から、疎水性有機溶剤を容易に蒸発させて除去することができる。さらに、疎水性有機溶剤の沸点は、大気圧下において、40℃以上、95℃以下であることがより好ましい。これにより、スラリー状の親水性粒子5から疎水性有機溶剤を蒸発させて除去する際に、水の蒸発を抑制することができるので、少ない熱量で容易に疎水性有機溶剤を蒸発させて除去することができる。   As described above, the boiling point of the hydrophobic organic solvent is preferably 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower under atmospheric pressure. Thereby, the hydrophobic organic solvent can be easily evaporated and removed from the cake-like hydrophilic particles 5 after the solid-liquid separation. Furthermore, the boiling point of the hydrophobic organic solvent is more preferably 40 ° C. or higher and 95 ° C. or lower under atmospheric pressure. Thereby, when the hydrophobic organic solvent is evaporated and removed from the slurry-like hydrophilic particles 5, the evaporation of water can be suppressed, so that the hydrophobic organic solvent is easily evaporated and removed with a small amount of heat. be able to.

[5.向流型多段連続プロセス]
次に、本発明の第2の実施形態に係る分離方法及び回収方法について説明する。第2の実施形態に係る分離方法では、複数組の混合装置及び分離装置を設置して、上記混合工程(S1)と分離工程(S2)を繰り返す向流型多段連続プロセスを採用している。
[5. Counterflow type multistage continuous process]
Next, a separation method and a recovery method according to the second embodiment of the present invention will be described. The separation method according to the second embodiment employs a countercurrent multistage continuous process in which a plurality of sets of mixing devices and separation devices are installed and the mixing step (S1) and the separation step (S2) are repeated.

上述したように分離装置(セトラー20)による分離工程(S2)では、混合液(第1スラリー)を静置した後に、例えば1秒〜30秒で、水相1と疎水性有機溶剤相2に分離することが好ましい。静置時間が長すぎると、水相1と溶剤相2との界面付近における水相1の下部のスラリー濃度Cが上昇しすぎ、当該界面が不明瞭になり、疎水性粒子6の分離効率が低下する可能性がある。そこで、本実施形態に係る分離方法は、回分プロセスも可能ではあるが、連続プロセスで実行することが好ましい。 As described above, in the separation step (S2) by the separation device (settler 20), after the liquid mixture (first slurry) is allowed to stand, the aqueous phase 1 and the hydrophobic organic solvent phase 2 are converted into the aqueous phase 1 and the hydrophobic organic solvent phase 2 in 1 to 30 seconds, for example. It is preferable to separate. When standing period is too long, the bottom of the slurry concentration C S of the aqueous phase 1 in the vicinity of the interface between the aqueous phase 1 and a solvent phase 2 is excessively increased, the interface becomes unclear, the separation efficiency of the hydrophobic particles 6 May be reduced. Therefore, the separation method according to the present embodiment is preferably performed in a continuous process, although a batch process is possible.

このように、本実施形態に係る分離方法では、分離工程(S2)における分離速度が速く、数秒〜数十秒で相分離できる。この場合には、以下に示す第2の実施形態のように、混合装置(ミキサー10等)による混合工程(S1)と、分離装置(セトラー20等)による分離工程(S2)とを繰り返し適用する、多段連続プロセスを採用することができる。親水性粒子5及び疎水性粒子6の分離効率及び品質の観点からは、上記第1の実施形態に係る単段連続プロセス(図6参照。)よりも、第2の実施形態に係る多段連続プロセスを採用することが好ましい。これにより、水相1から回収される固形物中に含まれる疎水性粒子6の含有率を減少させることができ、かつ、溶剤相2から回収される固形物中に含まれる疎水性粒子6の含有率を増加させることができる。   Thus, in the separation method according to the present embodiment, the separation speed in the separation step (S2) is fast, and phase separation can be performed in several seconds to several tens of seconds. In this case, as in the second embodiment shown below, the mixing step (S1) using the mixing device (such as the mixer 10) and the separation step (S2) using the separating device (such as the settler 20) are repeatedly applied. A multi-stage continuous process can be employed. From the viewpoint of separation efficiency and quality of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6, the multi-stage continuous process according to the second embodiment is more than the single-stage continuous process according to the first embodiment (see FIG. 6). Is preferably adopted. As a result, the content of the hydrophobic particles 6 contained in the solid matter recovered from the aqueous phase 1 can be reduced, and the hydrophobic particles 6 contained in the solid matter recovered from the solvent phase 2 can be reduced. The content can be increased.

[5.1.粒子分離装置の構成と向流型2段連続プロセス]
ここで、図10を参照して、第2の実施形態に係る粒子分離装置8Aの構成と、それを用いた向流型2段連続プロセスについて説明する。図10は、向流型多段連続プロセスにおいて、混合工程(S1)と分離工程(S2)の組合せを2段階で実施する向流型2段連続プロセスの例を示している。
[5.1. Configuration of particle separator and countercurrent type two-stage continuous process]
Here, with reference to FIG. 10, the configuration of the particle separation apparatus 8A according to the second embodiment and a countercurrent two-stage continuous process using the same will be described. FIG. 10 shows an example of a countercurrent type two-stage continuous process in which the combination of the mixing step (S1) and the separation step (S2) is performed in two stages in the countercurrent type multistage continuous process.

図10に示すように、第2の実施形態に係る向流型2段連続プロセスを実施する粒子分離装置8Aは、2組の混合装置及び分離装置(2組のミキサー10A、10B及びセトラー20A、20B)と、第1回収装置30と、第2回収装置40を備える。ここで、ミキサー10A、10B、セトラー20A、20B、第1回収装置30、第2回収装置40の各々の機能及び構成は、上記第1の実施形態(図6等参照。)の各装置と略同一であるので、詳細説明は省略する。   As shown in FIG. 10, the particle separation device 8A that performs the countercurrent two-stage continuous process according to the second embodiment includes two sets of mixing devices and separation devices (two sets of mixers 10A and 10B and a settler 20A, 20B), a first recovery device 30 and a second recovery device 40. Here, the functions and configurations of the mixers 10A and 10B, the settlers 20A and 20B, the first recovery device 30, and the second recovery device 40 are substantially the same as those of the first embodiment (see FIG. 6 and the like). Since they are the same, detailed description is omitted.

図10に示すように、第2の実施形態に係る粒子分離装置8Aでは、1段目のミキサー10A及びセトラー20Aは、1段目の混合工程(S1_1)及び1段目の分離工程(S2_1)を実行する。さらに、2段目のミキサー10B及びセトラー20Bは、2段目の混合工程(S1_2)及び2段目の分離工程(S2_2)を実行する。そして、第1回収装置30は、2段目の分離工程(S2_2)で分離された親水性粒子5を含む水相1から、親水性粒子5と水を回収する(S3)。一方、第2回収装置40は、1段目の分離工程(S2_1)で分離された疎水性粒子6を含む疎水性有機溶剤相2から、疎水性粒子6と疎水性有機溶剤を回収する(S4)。   As shown in FIG. 10, in the particle separation apparatus 8A according to the second embodiment, the first-stage mixer 10A and the settler 20A include the first-stage mixing process (S1_1) and the first-stage separation process (S2_1). Execute. Furthermore, the second-stage mixer 10B and the settler 20B execute the second-stage mixing process (S1_2) and the second-stage separation process (S2_2). And the 1st collection | recovery apparatus 30 collect | recovers the hydrophilic particle | grains 5 and water from the water phase 1 containing the hydrophilic particle | grains 5 isolate | separated by the 2nd separation | separation process (S2_2) (S3). On the other hand, the second recovery device 40 recovers the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic organic solvent from the hydrophobic organic solvent phase 2 including the hydrophobic particles 6 separated in the first separation step (S2_1) (S4). ).

詳細には、まず、外部から供給される混合物、系内でリサイクルされる水、及び2段目のセトラー20Bから排出された疎水性粒子6を含む溶剤相2は、1段目のミキサー10Aに投入されて、混合・撹拌され(S1_1)、1段目のセトラー20Aにて、水相1と溶剤相2に分離される(S2_1)。次いで、1段目のセトラー20Aの上部から排出された親水性粒子5及び残存した疎水性粒子6を含む水相1(第2スラリー)は、配管21Aを通じて、2段目のミキサー10Bに投入され、後段の遠心分離機41で固液分離された疎水性有機溶剤とともに混合・撹拌され(S1_1)、さらに、2段目のセトラー20Bにて、水相1と溶剤相2に分離される(S2_2)。次いで、2段目のセトラー20Bの上部から排出された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)は、配管21Bを通じて、第1回収装置30の遠心分離機31に投入され、固液分離、乾燥等を経て、親水性粒子5が回収される(S3)。なお、この第1回収工程(S3)で回収された水は、リサイクルされて、1段目のミキサー10Aに投入され、1段目の混合工程(S1_1)に利用される。   Specifically, first, the solvent phase 2 containing the mixture supplied from the outside, the water recycled in the system, and the hydrophobic particles 6 discharged from the second-stage settler 20B is supplied to the first-stage mixer 10A. It is charged, mixed and stirred (S1_1), and separated into an aqueous phase 1 and a solvent phase 2 (S2_1) by the first-stage settler 20A. Next, the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 discharged from the upper part of the first-stage settler 20A and the remaining hydrophobic particles 6 is introduced into the second-stage mixer 10B through the pipe 21A. Then, it is mixed and stirred with the hydrophobic organic solvent solid-liquid separated by the subsequent centrifugal separator 41 (S1_1), and further separated into the aqueous phase 1 and the solvent phase 2 by the second-stage settler 20B (S2_2). ). Next, the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 discharged from the upper part of the second-stage settler 20B is introduced into the centrifuge 31 of the first recovery device 30 through the pipe 21B, and the solid-liquid The hydrophilic particles 5 are recovered through separation, drying, and the like (S3). The water recovered in the first recovery step (S3) is recycled and input to the first-stage mixer 10A and used for the first-stage mixing step (S1_1).

一方、疎水性有機溶剤は、2段目のミキサー10Bに投入され、上記1段目のセトラー20Aの上部から排出された親水性粒子5を含む水相1(第2スラリー)とともに混合・撹拌され(S1_2)、さらに、2段目のセトラー20Bにて、水相1と溶剤相2に分離される(S2_2)。次いで、2段目のセトラー20Bの下部から排出された疎水性粒子6及び残存した親水性粒子5を含む溶剤相2(第3スラリー)は、配管23Bを通じて、1段目のミキサー10Aに投入され、上記混合物、及び後段の遠心分離機31で固液分離された水とともに混合・撹拌され(S1_1)、1段目のセトラー20Aにて、水相1と溶剤相2に分離される(S2_1)。次いで、1段目のセトラー20Aの下部から排出された疎水性粒子6を含む溶剤相2(第3スラリー)は、配管23Aを通じて、第2回収装置40の遠心分離機41に投入され、固液分離、乾燥等を経て、疎水性粒子6が回収される(S4)。なお、この第2回収工程(S4)で回収された疎水性有機溶剤は、リサイクルされて、2段目のミキサー10Bに投入され、2段目の混合工程(S1_2)に利用される。   On the other hand, the hydrophobic organic solvent is charged into the second-stage mixer 10B and mixed and stirred together with the aqueous phase 1 (second slurry) containing the hydrophilic particles 5 discharged from the upper part of the first-stage settler 20A. (S1_2) Further, the water phase 1 and the solvent phase 2 are separated (S2_2) by the second-stage settler 20B. Next, the solvent phase 2 (third slurry) containing the hydrophobic particles 6 discharged from the lower part of the second-stage settling 20B and the remaining hydrophilic particles 5 is supplied to the first-stage mixer 10A through the pipe 23B. The mixture and the water solid-liquid separated by the subsequent centrifugal separator 31 are mixed and stirred (S1_1), and separated into the aqueous phase 1 and the solvent phase 2 by the first-stage settler 20A (S2_1). . Next, the solvent phase 2 (third slurry) containing the hydrophobic particles 6 discharged from the lower portion of the first-stage settling 20A is introduced into the centrifuge 41 of the second recovery device 40 through the pipe 23A, and the solid-liquid Through separation, drying, etc., the hydrophobic particles 6 are recovered (S4). The hydrophobic organic solvent recovered in the second recovery step (S4) is recycled, charged into the second-stage mixer 10B, and used for the second-stage mixing step (S1_2).

以上のように、第2の実施形態に係る向流型2段連続プロセスでは、2組の混合装置及び分離装置を用いて混合工程(S1)と分離工程(S2)の組合せが2段階で実施される。これにより、親水性粒子5を含む水相1と、疎水性粒子6を含む溶剤相2が2段階で分離されるので、第1の実施形態に係る単段連続プロセスと比べて、親水性粒子5と疎水性粒子6の分離効率をさらに向上できる。よって、疎水性粒子6の含有率がより低い親水性粒子5と、親水性粒子5の含有率がより低い疎水性粒子6をそれぞれ回収できる。さらに、向流型連続プロセスであるので、第1の実施形態に係る単段連続プロセスと比べて、分離速度や、生産性を低下させることもない。   As described above, in the countercurrent two-stage continuous process according to the second embodiment, the combination of the mixing step (S1) and the separation step (S2) is performed in two stages using two sets of mixing devices and separation devices. Is done. Thereby, since the aqueous phase 1 containing the hydrophilic particles 5 and the solvent phase 2 containing the hydrophobic particles 6 are separated in two stages, the hydrophilic particles are compared with the single-stage continuous process according to the first embodiment. 5 and the separation efficiency of the hydrophobic particles 6 can be further improved. Therefore, the hydrophilic particles 5 having a lower content of the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic particles 6 having a lower content of the hydrophilic particles 5 can be recovered. Furthermore, since it is a counter-current type continuous process, the separation rate and productivity are not reduced as compared with the single-stage continuous process according to the first embodiment.

[5.2.向流型多段連続プロセスによる分離方法]
上記図10では、向流型2段連続プロセスについて説明したが、第2の実施形態に係る分離方法は、N段以上(Nは3以上の整数)の向流型多段連続プロセスにも適用可能である。
[5.2. Separation method using countercurrent multistage continuous process]
In FIG. 10, the countercurrent type two-stage continuous process has been described. However, the separation method according to the second embodiment can be applied to a countercurrent type multistage continuous process having N stages or more (N is an integer of 3 or more). It is.

図11は、N段の向流型多段連続プロセスによる分離方法を示す工程図である。図11に示すように、N段の向流型多段連続プロセスでは、混合工程(S1)と分離工程(S2)の組合せをN段階繰り返す。Nが多いほど、親水性粒子5と疎水性粒子6の分離効率は向上し、回収される固形物中の親水性粒子5と疎水性粒子6の含有率をそれぞれ増加できる。   FIG. 11 is a process diagram showing a separation method by an N-stage countercurrent multistage continuous process. As shown in FIG. 11, in the N-stage countercurrent multi-stage continuous process, the combination of the mixing process (S1) and the separation process (S2) is repeated N stages. As the N content increases, the separation efficiency of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 is improved, and the contents of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 in the collected solid can be increased.

図11に示す例では、例えば、1段目の混合工程(S1_1)にて、分離処理対象の混合物と水が投入され、2〜N段目の混合工程(S1_2〜N)では、水は単独では投入されない。一方、最終段目であるN段目の混合工程(S1_N)にて、疎水性有機溶剤が投入され、1〜N−1段目の混合工程(S1_1〜N−1)では、疎水性有機溶剤は単独では投入されない。   In the example shown in FIG. 11, for example, in the first stage mixing step (S1_1), the mixture to be separated and water are introduced, and in the second to Nth stage mixing steps (S1_2 to N), water is used alone. It is not thrown in. On the other hand, in the mixing step (S1_N) of the Nth stage, which is the final stage, the hydrophobic organic solvent is introduced, and in the mixing process (S1_1 to N-1) of the 1st to N-1th stages, the hydrophobic organic solvent is used. Is not input alone.

そして、n段目(nは1以上、N−2以下の整数)の分離工程(S2_n)で分離された親水性粒子5及び残存した疎水性粒子6を含む水相1と、n+2段目の分離工程(S2_n+2)で分離された疎水性粒子6及び残存した親水性粒子5を含む溶剤相2とが、n+1段目の混合工程(S1_n+1)で混合、スラリー化される。次いで、当該n+1段目の分離工程(S2_n+1)にて、親水性粒子5を主に含む水相1と、疎水性粒子6を主に含む溶剤相2とに分離される。   Then, the aqueous phase 1 including the hydrophilic particles 5 and the remaining hydrophobic particles 6 separated in the separation step (S2_n) of the nth stage (n is an integer of 1 or more and N-2 or less), and the n + 2th stage The solvent phase 2 including the hydrophobic particles 6 separated in the separation step (S2_n + 2) and the remaining hydrophilic particles 5 is mixed and slurried in the n + 1 stage mixing step (S1_n + 1). Next, in the n + 1-stage separation step (S2_n + 1), the aqueous phase 1 mainly containing the hydrophilic particles 5 and the solvent phase 2 mainly containing the hydrophobic particles 6 are separated.

かかる混合工程(S1)及び分離工程(S2)の組合せを、各段で繰り返すことで、1段目からN段目に向かうほど、親水性粒子5の含有率の高い水相1が得られる一方、N段目から1段目に向かうほど、疎水性粒子6の含有率の高い溶剤相2が得られる。その後、N段目の後段の第1回収工程(S3)では、親水性粒子5の含有率の高い水相1から、親水性粒子5と水がそれぞれ分離及び回収され、回収された水は、1段目の混合工程(S1_1)に戻されて再利用される。一方、1段目の後段の第2回収工程(S4)では、疎水性粒子6の含有率の高い溶剤相2から、疎水性粒子6と疎水性有機溶剤がそれぞれ分離及び回収され、回収された疎水性有機溶剤は、N段目の混合工程(S1_N)に戻されて再利用される。   While the combination of the mixing step (S1) and the separation step (S2) is repeated at each stage, the water phase 1 having a higher content of hydrophilic particles 5 is obtained from the first stage to the N stage. The solvent phase 2 having a higher content of the hydrophobic particles 6 is obtained from the Nth stage toward the first stage. Thereafter, in the first recovery step (S3) in the latter stage of the Nth stage, the hydrophilic particles 5 and the water are separated and recovered from the aqueous phase 1 having a high content of the hydrophilic particles 5, respectively. It is returned to the first stage mixing step (S1_1) and reused. On the other hand, in the second recovery step (S4) in the latter stage of the first stage, the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic organic solvent were respectively separated and recovered from the solvent phase 2 having a high content of the hydrophobic particles 6, and recovered. The hydrophobic organic solvent is returned to the N-th mixing step (S1_N) and reused.

このようにして、N段階で向流型多段連続プロセスを実施することで、第1の実施形態に係る単段連続プロセスと比べて、より一層、親水性粒子5と疎水性粒子6の分離効率を向上できるとともに、疎水性粒子6の含有率が低い親水性粒子5と、親水性粒子5の含有率が低い疎水性粒子6をそれぞれ回収でき、分離速度や、生産性を低下させることもない。   In this way, by performing the countercurrent multistage continuous process in N stages, the separation efficiency of the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 can be further improved as compared with the single-stage continuous process according to the first embodiment. In addition, the hydrophilic particles 5 having a low content of the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic particles 6 having a low content of the hydrophilic particles 5 can be recovered, and the separation rate and productivity are not lowered. .

なお、図11の例では、分離対象物である混合物を1段目の混合工程(S1_1)で投入しているが、他の段目の混合工程(S1_2〜N)で当該混合物を投入してもよい。   In addition, in the example of FIG. 11, although the mixture which is a separation object is thrown in by the mixing process (S1_1) of the 1st stage, the said mixture is thrown in by the mixing process (S1_2-N) of another stage. Also good.

[5.3.洗浄工程を追加した向流型多段連続プロセス]
次に、図12及び図13を参照して、水による洗浄工程を追加した向流型多段連続プロセスについて説明する。
[5.3. Countercurrent multi-stage continuous process with additional cleaning process]
Next, with reference to FIG.12 and FIG.13, the countercurrent type multistage continuous process which added the washing | cleaning process by water is demonstrated.

図12は、上記図11に示したN段の向流型多段連続プロセスに対して、1段の洗浄工程(S5、S6)を追加したN段の向流型多段連続プロセスによる分離方法を示す工程図である。図12に示すように、1段目の混合工程(S1_1)及び分離工程(S2_1)の前段に、1段の洗浄工程(S5、S6)が追加されている。   FIG. 12 shows a separation method by an N-stage countercurrent multi-stage continuous process in which one-stage washing steps (S5, S6) are added to the N-stage countercurrent multistage continuous process shown in FIG. It is process drawing. As shown in FIG. 12, one-stage cleaning steps (S5, S6) are added before the first-stage mixing step (S1_1) and separation step (S2_1).

洗浄工程(S5、S6)は、1段目の分離工程(S2_1)で分離された疎水性粒子6及び残存した微量の親水性粒子5を含む溶剤相2から、当該微量の親水性粒子5を除去するための工程である。この洗浄工程(S5、S6)は、洗浄用混合工程(S5)と、洗浄用分離工程(S6)を含む。   In the washing steps (S5, S6), the trace amount of hydrophilic particles 5 is removed from the solvent phase 2 including the hydrophobic particles 6 separated in the first-stage separation step (S2_1) and the remaining trace amount of hydrophilic particles 5. It is a process for removing. This cleaning step (S5, S6) includes a cleaning mixing step (S5) and a cleaning separation step (S6).

洗浄用混合工程(S5)では、上述した混合装置(例えば図6のミキサー10)を用いて、1段目の分離工程(S2_1)で分離された疎水性粒子6及び残存した微量の親水性粒子5を含む溶剤相2(第3スラリー)に水を加えて、混合・撹拌し、スラリー化する。次いで、洗浄用分離工程(S6)では、洗浄用混合工程(S5)で生成されたスラリーを、上述した分離装置(例えば図6のセトラー20)を用いて、水相1と溶剤相2とに分離しながら、微量の親水性粒子5を水相1に移動させることにより、当該親水性粒子5を、疎水性粒子6から分離する。   In the cleaning mixing step (S5), the hydrophobic particles 6 separated in the first separation step (S2_1) and the remaining trace amount of hydrophilic particles using the above-described mixing apparatus (for example, the mixer 10 in FIG. 6). Water is added to the solvent phase 2 (third slurry) containing 5 and mixed and stirred to form a slurry. Next, in the separation step for washing (S6), the slurry generated in the mixing step for washing (S5) is converted into the aqueous phase 1 and the solvent phase 2 using the separation device described above (for example, the settler 20 in FIG. 6). While separating, the hydrophilic particles 5 are separated from the hydrophobic particles 6 by moving a small amount of the hydrophilic particles 5 to the aqueous phase 1.

その後、洗浄用分離工程(S6)で分離された疎水性粒子6を含む溶剤相2は、第2回収工程(S4)に送られ、疎水性粒子6を含む溶剤相2から、疎水性粒子6と疎水性有機溶剤がそれぞれ分離及び回収され、回収された疎水性有機溶剤は、N段目の混合工程(S1_N)に戻されて再利用される。一方、洗浄用分離工程(S6)で分離された微量の親水性粒子5を含む水相1は、1段目の混合工程(S1)に送られて、混合物及び疎水性有機溶剤と混合され、その後は上記と同様に処理される。   Thereafter, the solvent phase 2 containing the hydrophobic particles 6 separated in the separation step for washing (S6) is sent to the second recovery step (S4), and the hydrophobic phase 6 from the solvent phase 2 containing the hydrophobic particles 6 is sent. And the hydrophobic organic solvent are separated and recovered, and the recovered hydrophobic organic solvent is returned to the N-th mixing step (S1_N) and reused. On the other hand, the aqueous phase 1 containing a small amount of hydrophilic particles 5 separated in the separation step for washing (S6) is sent to the first mixing step (S1) and mixed with the mixture and the hydrophobic organic solvent, Thereafter, the same processing as described above is performed.

以上のように洗浄工程(S5、S6)では、疎水性粒子6及び微量の親水性粒子5を含む溶剤相2に水のみを添加して、当該水で親水性粒子5を洗浄することにより、当該溶剤相2に残存した微量の親水性粒子5を当該水に取り込んで除去することができる。これにより、第2回収工程(S4)にて溶剤相2から回収される固形物中の疎水性粒子6の含有率を、さらに増加させることができる。   As described above, in the washing step (S5, S6), by adding only water to the solvent phase 2 containing the hydrophobic particles 6 and a small amount of the hydrophilic particles 5, and washing the hydrophilic particles 5 with the water, The trace amount of hydrophilic particles 5 remaining in the solvent phase 2 can be taken into the water and removed. Thereby, the content rate of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the solvent phase 2 in the second recovery step (S4) can be further increased.

次に、図13を参照して、上記洗浄工程(S5、S6)を多段階で実施する向流型多段連続プロセスについて説明する。図13は、上記図11に示したN段の向流型多段連続プロセスに対して、M段の洗浄工程(S5、S6)を追加した向流型多段連続プロセスによる分離方法を示す工程図である。図13に示すように、1段目の混合工程(S1_1)及び分離工程(S2_1)の前段に、M段(Mは2以上の整数)の洗浄工程(S5_−1〜−M、S6_−1〜−M)が追加されている。   Next, a countercurrent multi-stage continuous process in which the cleaning steps (S5, S6) are performed in multiple stages will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a process diagram showing a separation method by a countercurrent multistage continuous process in which an M stage cleaning step (S5, S6) is added to the N stage countercurrent multistage continuous process shown in FIG. is there. As shown in FIG. 13, before the first stage mixing step (S1_1) and separation step (S2_1), M stage (M is an integer of 2 or more) washing steps (S5_1-M, S6_1). ~ -M) has been added.

図13に示すように、上記洗浄工程の洗浄用混合工程(S5)及び洗浄用分離工程(S6)の組合せをM段階繰り返してもよい。Mが多いほど、溶剤相2中に残存した微量の親水性粒子5を効果的に分離及び除去でき、第2回収工程(S4)で回収される疎水性粒子6中の親水性粒子5の含有率を低下できる。   As shown in FIG. 13, the combination of the cleaning mixing step (S5) and the cleaning separation step (S6) in the cleaning step may be repeated M stages. As the amount of M increases, a small amount of the hydrophilic particles 5 remaining in the solvent phase 2 can be effectively separated and removed, and the inclusion of the hydrophilic particles 5 in the hydrophobic particles 6 recovered in the second recovery step (S4). The rate can be reduced.

図13に示す例では、例えば、−M段目の洗浄用混合工程(S5_−M)にて、水が投入され、−M+1〜−1段目の洗浄用混合工程(S5_−M+1〜−1)、及び1〜N段目の混合工程(S1_1〜N)では、水は単独では投入されない。一方、最終段目であるN段目の混合工程(S1_N)にて、疎水性有機溶剤が投入され、1〜N−1段目の混合工程(S1_1〜N−1)、及び−M〜−1段目の洗浄用混合工程(S5_−M〜−1)では、疎水性有機溶剤は単独では投入されない。   In the example illustrated in FIG. 13, for example, in the −M-th cleaning mixing step (S5_−M), water is added, and the −M + 1 to −1th cleaning mixing step (S5_−M + 1 to −1). ) And the 1st to Nth stage mixing steps (S1_1 to N), water is not added alone. On the other hand, in the mixing step (S1_N) of the Nth stage which is the final stage, the hydrophobic organic solvent is added, the mixing process (S1_1 to N-1) of the 1st to N-1th stages, and −M to − In the first-stage cleaning mixing step (S5_-M to -1), the hydrophobic organic solvent is not added alone.

そして、−m段目(mは1以上、M−2以下の整数)の洗浄用分離工程(S6_−m)で分離された疎水性粒子6及び残存した親水性粒子5を含む溶剤相2と、−m−2段目の洗浄用分離工程(S6_−m−2)で分離された親水性粒子5及び残存した疎水性粒子6を含む水相1とが、−m−1段目の洗浄用混合工程(S5_−m−1)で混合、スラリー化される。次いで、当該−m−1段目の分離工程(S6_−m−1)にて、親水性粒子5を主に含む水相1と、疎水性粒子6を主に含む溶剤相2とに分離される。   And the solvent phase 2 containing the hydrophobic particles 6 and the remaining hydrophilic particles 5 separated in the separation step for washing (S6_-m) in the -m-th stage (m is an integer of 1 or more and M-2 or less) The aqueous phase 1 containing the hydrophilic particles 5 and the remaining hydrophobic particles 6 separated in the separation step (S6_-m-2) for the -m-2 stage cleaning is the -m-1 stage cleaning. Is mixed and slurried in the mixing step (S5_-m-1). Subsequently, in the -m-1 stage separation step (S6_-m-1), the aqueous phase 1 mainly containing the hydrophilic particles 5 and the solvent phase 2 mainly containing the hydrophobic particles 6 are separated. The

かかる洗浄用混合工程(S5)及び洗浄用分離工程(S6)の組合せを、各段で繰り返すことで、−1段目から−M段目に向かうほど、疎水性粒子6の含有率の高い溶剤相2が得られる一方、−M段目から−1段目に向かうほど、親水性粒子5の含有率の高い水相1が得られる。その後、−M段目の後段の第2回収工程(S4)では、疎水性粒子6の含有率の高い溶剤相2から、疎水性粒子6と疎水性有機溶剤がそれぞれ分離及び回収され、回収された疎水性有機溶剤は、N段目の混合工程(S1_N)に戻されて再利用される。   By repeating the combination of the cleaning mixing step (S5) and the cleaning separation step (S6) at each stage, the solvent having a higher content of the hydrophobic particles 6 from the -1 stage to the -M stage. While the phase 2 is obtained, the water phase 1 having a higher content of the hydrophilic particles 5 is obtained from the −M stage to the −1 stage. Thereafter, in the second recovery step (S4) after the -M stage, the hydrophobic particles 6 and the hydrophobic organic solvent are separated and recovered from the solvent phase 2 having a high content of the hydrophobic particles 6, respectively, and recovered. The hydrophobic organic solvent is returned to the N-th mixing step (S1_N) and reused.

上記のように、−M〜−1段目では、水の添加により、溶剤相2に残存した微量の親水性粒子5が除去され、1〜N段目では、溶剤の添加により、水相1に残存した疎水性粒子6が除去される。このように、向流型多段連続プロセスにおいて、M段階の洗浄工程(S5、S6)を実施することにより、図11に示す向流型多段連続プロセスと比べて、より一層、疎水性粒子6から疎水性粒子6を分離して、親水性粒子5の含有率が低い疎水性粒子6を回収できるとともに、分離速度や、生産性を低下させることもない。   As described above, in the -M to -1 stage, a small amount of the hydrophilic particles 5 remaining in the solvent phase 2 is removed by adding water, and in the 1 to N stages, the aqueous phase 1 is added by adding the solvent. The remaining hydrophobic particles 6 are removed. As described above, in the countercurrent multistage continuous process, by performing the M-stage cleaning steps (S5, S6), compared with the countercurrent multistage continuous process shown in FIG. The hydrophobic particles 6 can be separated to recover the hydrophobic particles 6 having a low content of the hydrophilic particles 5, and the separation speed and productivity are not lowered.

[5.4.磁着物の分離]
次に、図14を参照して、本発明の第3の実施形態に係る磁選工程を含む分離方法及び回収方法について説明する。
[5.4. Separation of magnetic deposits]
Next, with reference to FIG. 14, a separation method and a recovery method including a magnetic separation process according to a third embodiment of the present invention will be described.

上記分離方法による分離対象の混合物が例えばフライアッシュである場合、フライアッシュを水と疎水性有機溶剤の混合液に混合し静置すると、鉄分を含む金属酸化物(親水性粒子5)を主に含む水相1と、未燃カーボン(疎水性粒子6)を含む溶剤相2とに分離される。鉄分の比重は大きいため(比重:4〜5)、鉄分の粒子径が6μmより大きいと、鉄分は、親水性粒子ではあるが、図5で説明したように、溶剤相2内へ沈降することもある。このようにフライアッシュには、鉄分等の磁着物がコンタミネーションとして含まれていることがある。石炭火力発電所等の炉内においては、酸素濃度が低く、かつ、石炭が炉内に滞留する時間は短時間であるため、石炭中に含まれている鉄分(Fe)の一部がマグネタイト(Fe)に還元される。このため、当該鉄分は主に、マグネタイト粉(Fe)として、フライアッシュに残存することとなる。 When the mixture to be separated by the above separation method is fly ash, for example, when fly ash is mixed with a mixed solution of water and a hydrophobic organic solvent and left to stand, the metal oxide (hydrophilic particles 5) containing iron is mainly used. It is separated into an aqueous phase 1 containing and a solvent phase 2 containing unburned carbon (hydrophobic particles 6). Since the specific gravity of iron is large (specific gravity: 4 to 5), if the particle size of iron is larger than 6 μm, the iron is a hydrophilic particle but settles into the solvent phase 2 as explained in FIG. There is also. Thus, the fly ash may contain magnetic deposits such as iron as contamination. In a furnace such as a coal-fired power plant, the oxygen concentration is low and the time that the coal stays in the furnace is short, so a part of iron (Fe 2 O 3 ) contained in the coal Is reduced to magnetite (Fe 3 O 4 ). Thus, the iron is primarily a magnetite powder (Fe 3 O 4), so that the remaining fly ash.

このマグネタイト粉等の磁着物は、本実施形態に係る分離方法において、上記親水性粒子5及び疎水性粒子6と分離して回収することが好ましい。そこで、第3の実施形態では、上記分離対象の混合物(例えばフライアッシュ)に混入している磁着物(例えばマグネタイト粉)を、磁石を用いて吸着して分離する磁選工程を更に含む。   In the separation method according to the present embodiment, the magnetic deposit such as magnetite powder is preferably separated and recovered from the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6. In view of this, the third embodiment further includes a magnetic separation step of attracting and separating the magnetized material (for example, magnetite powder) mixed in the mixture to be separated (for example, fly ash) using a magnet.

図14は、第3の実施形態に係る磁選工程を含む分離方法を実行するための粒子分離装置8Bと、それを用いた向流型多段連続プロセスを示す模式図である。なお、第3の実施形態に係る粒子分離装置8B(図14参照。)は、上記第2の実施形態に係る粒子分離装置8(図10参照。)と比べて、磁選ストレーナー51、52、53等の磁選装置を具備する点で相違し、その他の各装置の機能及び構成は、第2の実施形態と略同一であるので、その詳細説明は省略する。   FIG. 14 is a schematic diagram showing a particle separation device 8B for performing a separation method including a magnetic separation process according to the third embodiment and a countercurrent multistage continuous process using the particle separation device 8B. In addition, the particle separator 8B (refer FIG. 14) which concerns on 3rd Embodiment is compared with the particle | grain separator 8 (refer FIG. 10) which concerns on the said 2nd Embodiment, and a magnetic separation strainer 51, 52, 53. The other features are the same as those of the second embodiment, and the detailed description thereof is omitted.

図14に示すように、磁選工程を実行するための磁選装置としては、例えば、磁選ストレーナー51、52、53等が考えられる。向流型多段連続プロセスを実行する粒子分離装置8Bにおいて、磁選装置の設置位置は、磁選の目的によって変化し、例えば以下の(1)〜(3)であってよい。   As shown in FIG. 14, for example, magnetic separation strainers 51, 52, and 53 are conceivable as magnetic separation devices for executing the magnetic separation process. In the particle separator 8B that executes a countercurrent multistage continuous process, the installation position of the magnetic separation device varies depending on the purpose of magnetic separation, and may be, for example, the following (1) to (3).

(1)分離対象の混合物全体から磁着物を分離する場合は、図14に示す1段目の混合装置(ミキサー10A)の後段における、ミキサー10Aとセトラー20Aを接続する配管13Aの位置に、磁選ストレーナー51を設置すればよい。
(2)疎水性有機溶剤相2に混入している固形物(主に疎水性粒子6)から磁着物を分離する場合には、図14に示す1段目の分離装置(セトラー20A)の後段において、セトラー20Aと第2回収装置40を接続する配管23Aの位置に、磁選ストレーナー52を設置すればよい。
(3)水相1に混入している固形物(主に親水性粒子5)から磁着物を分離する場合には、図14に示す2段目の分離装置(セトラー20B)の後段において、セトラー20Bと第1回収装置30を接続する配管21Bの位置に、磁選ストレーナー53を設置すればよい。
(1) When separating magnetic deposits from the entire mixture to be separated, magnetic separation is performed at the position of the pipe 13A connecting the mixer 10A and the settler 20A in the subsequent stage of the first-stage mixing apparatus (mixer 10A) shown in FIG. A strainer 51 may be installed.
(2) When separating magnetic deposits from solids (mainly hydrophobic particles 6) mixed in the hydrophobic organic solvent phase 2, the latter stage of the first stage separation device (settler 20A) shown in FIG. In this case, the magnetic separation strainer 52 may be installed at the position of the pipe 23A that connects the settler 20A and the second recovery device 40.
(3) When separating magnetic deposits from solids (mainly hydrophilic particles 5) mixed in the aqueous phase 1, the settling is performed in the subsequent stage of the second stage separation apparatus (settler 20B) shown in FIG. What is necessary is just to install the magnetic separation strainer 53 in the position of the piping 21B which connects 20B and the 1st collection | recovery apparatus 30. FIG.

なお、磁選装置として磁選ストレーナー51、52、53を用いる場合、磁着物の回収方法としては、例えば、電磁ストレーナー内に磁着物がある程度蓄積されたら、ストレーナー内部から磁着物を手動で取り出して回収する方法と、磁着物を自動的に取り出して回収する方法がある。磁着物の含有率、処理量に応じて、これら手動回収又は自動回収を選択すればよい。   In the case of using magnetic separation strainers 51, 52, 53 as the magnetic separation device, as a method of collecting magnetic deposits, for example, when magnetic deposits are accumulated to some extent in the electromagnetic strainer, the magnetic deposits are manually taken out from the inside of the strainer and collected. There are a method and a method of automatically taking out and collecting the magnetic deposit. These manual recovery or automatic recovery may be selected in accordance with the content of magnetic deposits and the processing amount.

ここで、分離対象の混合物がフライアッシュである場合の磁選方法について、詳細に説明する。上述したように、フライアッシュに含まれる磁着物は、マグネタイト粉(Fe)が主体である。当該マグネタイト粉は高温状態ではFeに酸化し、赤色になる。一方、フライアッシュを構成するSiO、Al等の金属酸化物は、薄い灰色乃至白色をしている。ここで、本実施形態に係る磁選工程によりフライアッシュから磁着物を取り除くことにより、回収される金属酸化物(親水性粒子5)の色むらを低減でき、品質を向上できる。この場合は、磁選装置として、図14に示す(1)磁選ストレーナー51、(3)磁選ストレーナー53の位置に磁選装置を設置することが好ましい。 Here, the magnetic separation method when the mixture to be separated is fly ash will be described in detail. As described above, the magnetized material contained in fly ash is mainly magnetite powder (Fe 3 O 4 ). The magnetite powder is oxidized to Fe 2 O 3 at a high temperature and turns red. On the other hand, metal oxides such as SiO 2 and Al 2 O 3 constituting fly ash are light gray or white. Here, by removing the magnetic deposits from the fly ash by the magnetic separation process according to the present embodiment, the color unevenness of the recovered metal oxide (hydrophilic particles 5) can be reduced, and the quality can be improved. In this case, it is preferable to install the magnetic separation device at the position of (1) magnetic separation strainer 51 and (3) magnetic separation strainer 53 shown in FIG.

しかし、水相1内に存在する、約6μm未満の大きさの微細な磁着物粉は、水相1と溶剤相2の界面で作用する界面張力により、溶剤相2に移行させることが難しい場合が多い。そのため、水相1に含まれる微細な磁着物粉を除去するためには、図14に示す(3)磁選ストレーナー53の位置に磁選装置を設置することが好ましい。また、未燃カーボン中のカーボン含有率を増加させ、燃料としての効率を上げたい場合には、未燃カーボン(疎水性粒子6)とともに溶剤相2に含まれる磁着物を除去するために、図14に示す(2)磁選ストレーナー52の位置に磁選装置を設置することが好ましい。   However, when the fine magnetic deposit powder having a size of less than about 6 μm existing in the water phase 1 is difficult to be transferred to the solvent phase 2 due to the interfacial tension acting at the interface between the water phase 1 and the solvent phase 2. There are many. Therefore, in order to remove the fine magnetic deposit powder contained in the aqueous phase 1, it is preferable to install a magnetic separation device at the position of (3) magnetic separation strainer 53 shown in FIG. Further, in order to increase the carbon content in the unburned carbon and increase the efficiency as a fuel, in order to remove the magnetic deposits contained in the solvent phase 2 together with the unburned carbon (hydrophobic particles 6), FIG. It is preferable to install a magnetic separator at the position of (2) magnetic separator strainer 52 shown in FIG.

以上のように、製鉄業でフライアッシュを分離対象として、磁着物の磁選工程を行うとすれば、フライアッシュ中に微細な磁着物粉を含むことから、図14に示す(3)磁選ストレーナー53の位置に磁選装置を設置し、鉄分を含んだ磁着物粉を回収し、未燃カーボンの濃縮物とともに製鉄工程内で使用することが好ましいと考えられる。   As described above, if the magnetic separation process of the magnetic deposit is performed using fly ash as a separation target in the steel industry, since the fine ash powder is included in the fly ash, (3) the magnetic separation strainer 53 shown in FIG. It is considered that it is preferable to install a magnetic separator at the position, collect the magnetic deposit powder containing iron, and use it in the iron making process together with the unburned carbon concentrate.

なお、上記では、磁選工程で分離される磁着物として、フライアッシュ中の鉄分を磁選する例について説明したが、磁着物はかかる例に限定されない。例えば、高炉ガス灰中には、磁着物として、磁性を有するスピネル型結晶構造のスピネルフェライトや、AFe(AはFe、Mn、Ni、Zn等)などが含まれている。従って、分離対象の混合物が高炉ガス灰である場合、当該高炉ガス灰からこれら磁着物を磁選により分離及び回収することも可能である。 In addition, although the example which magnetically selects the iron content in fly ash was demonstrated as the magnetic material isolate | separated by a magnetic separation process above, a magnetic material is not limited to this example. For example, blast furnace gas ash contains spinel ferrite having magnetic spinel crystal structure, AFe 2 O 4 (A is Fe, Mn, Ni, Zn, etc.) and the like as magnetic deposits. Therefore, when the mixture to be separated is blast furnace gas ash, it is also possible to separate and collect these magnetic deposits from the blast furnace gas ash by magnetic separation.

以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
まず、表4を参照して実施例1の試験について説明する。表4は、本実施例1の試験条件と結果を示す。
[Example 1]
First, the test of Example 1 will be described with reference to Table 4. Table 4 shows the test conditions and results of Example 1.

表4に示すように、栓付の100mlメスシリンダー内に、水80mlと各種の疎水性液体20mlを入れた後、水相1中のスラリー濃度C[質量%]が表4に記載の濃度になるように、混合物を投入した。次いで、メスシリンダー内の混合液を手で激しく10秒間混合した後、10秒間静置した。その後、すぐに水相1部分からサンプルを採取し、水相1中の固形物を回収し、回収した固形物の含有率を測定した。また、当該回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cを測定した。また、以下の式(4)で表される疎水性粒子分離率Kを算出した。一方、親水性粒子回収率Kは、以下の式(5)で算出した。 As shown in Table 4, after putting 80 ml of water and 20 ml of various hydrophobic liquids into a 100 ml graduated cylinder with a stopper, the slurry concentration C S [mass%] in the aqueous phase 1 is the concentration described in Table 4. The mixture was charged so that Next, the mixed solution in the graduated cylinder was vigorously mixed by hand for 10 seconds and then allowed to stand for 10 seconds. Thereafter, a sample was immediately taken from one portion of the aqueous phase, the solid matter in the aqueous phase 1 was recovered, and the content of the recovered solid matter was measured. It was also measured content C B of the hydrophobic particles 6 solids in that the recovered. Moreover, to calculate the hydrophobic particle separation rate K A represented by the following formula (4). On the other hand, hydrophilic particles recovery K B was calculated by the following equation (5).

[質量%]={(m−m)/m}×100 ・・・(4)
[質量%]=(m/m)×100 ・・・(5)
[g] :投入した疎水性粒子6の質量
[g] :水相1に含まれる疎水性粒子6の質量
[g] :投入した親水性粒子5の質量
[g] :水相1に含まれる親水性粒子5の質量
K A [mass%] = {(m A −m B ) / m A } × 100 (4)
K B [mass%] = (m P / m Q ) × 100 (5)
m A [g]: Mass of charged hydrophobic particles 6 m B [g]: Mass of hydrophobic particles 6 contained in aqueous phase 1 m Q [g]: Mass of charged hydrophilic particles 5 m P [g ]: Mass of the hydrophilic particles 5 contained in the aqueous phase 1

また、表4に示すように、分離対象の混合物として使用した比較例1及び実施例1−1〜1−9のフライアッシュ中には、カーボンが1.9質量%含まれており、その体積基準の50%粒子径は19μmであった。実施例1−10〜1−13のフライアッシュ中にはカーボンが5.3質量%含まれており、その体積基準の50%粒子径は21μmであった。実施例1−14の高炉ガス灰中には、カーボンが26質量%含まれており、その体積基準の50%粒子径は15μmであった。実施例1−15のポリエチレンテレフタレート粉の体積基準の50%粒子径は94μmであった。実施例1−16の塩化ビニル樹脂粉の体積基準の50%粒子径は87μmであった。実施例1−15、1−16において、Fe粉(試薬)の体積基準の50%粒子径は1.2μmであり、実施例1−15、1−16で用いた混合物の疎水性粒子含有率は、それぞれ10質量%、10.4質量%であった。実施例1−17では、実施例1−10〜1−13で使用したフライアッシュを水でスラリー化した混合液に対し、直径0.3mmのビーズで5秒間、粉砕処理を施した。このような粉砕処理後の混合液を乾燥して得られるフライアッシュを用いた。なお、体積基準の50%粒子径は、レーザー回折・散乱法を用い、サンプルを水でスラリー化し、撹拌と超音波により分散される湿式法で測定した。 Moreover, as shown in Table 4, in the fly ash of Comparative Example 1 and Examples 1-1 to 1-9 used as the mixture to be separated, 1.9% by mass of carbon was contained, and its volume The standard 50% particle size was 19 μm. The fly ash of Examples 1-10 to 1-13 contained 5.3% by mass of carbon, and the volume-based 50% particle size was 21 μm. The blast furnace gas ash of Example 1-14 contained 26% by mass of carbon, and the volume-based 50% particle size was 15 μm. The volume-based 50% particle size of the polyethylene terephthalate powder of Example 1-15 was 94 μm. The volume-based 50% particle size of the vinyl chloride resin powder of Example 1-16 was 87 μm. In Examples 1-15 and 1-16, the volume-based 50% particle diameter of Fe 2 O 3 powder (reagent) is 1.2 μm, and the hydrophobicity of the mixture used in Examples 1-15 and 1-16 The particle content was 10% by mass and 10.4% by mass, respectively. In Example 1-17, the mixture obtained by slurrying the fly ash used in Examples 1-10 to 1-13 with water was pulverized with beads having a diameter of 0.3 mm for 5 seconds. Fly ash obtained by drying the mixed solution after such pulverization was used. The volume-based 50% particle size was measured by a wet method in which a sample was slurried with water using a laser diffraction / scattering method and dispersed by stirring and ultrasonic waves.

Figure 2019136701
Figure 2019136701

以上の試験の結果、表4に示すように、親水性粒子回収率Kは、実施例1−1〜1−17のいずれも73質量%以上であり、特に実施例1−1と1−6以外の実施例では、92質量%以上であった。従って、本実施形態に係る分離方法により、混合物から親水性粒子5を高い回収率で回収できることが分かる。疎水性粒子分離率Kは、実施例1−15、1−16で、96〜98質量%と非常に高く、実施例1−1〜1−14において、42〜56質量%であった。従って、本実施形態に係る分離方法により、回収された親水性粒子5中に含まれる疎水性粒子6の含有率を大幅に低減でき、含有率の高い高品質の親水性粒子5を回収できることが確認された。さらに、フライアッシュを粉砕処理した実施例1−17では、粉砕処理以外の点では同条件である実施例1−11と比較して、疎水性粒子分離率K、親水性粒子回収率Kともに上昇し、回収された親水性粒子5中に含まれる疎水性粒子6の含有率も大幅に低減した。 Results of the above test, as shown in Table 4, the hydrophilic particles recovery K B is any even 73 wt% or more embodiments 1-1 to 1-17, in particular that of Example 1-1 1- In Examples other than 6, it was 92 mass% or more. Therefore, it turns out that the hydrophilic particles 5 can be recovered from the mixture at a high recovery rate by the separation method according to the present embodiment. Hydrophobic particle separation rate K A is an example 1-15,1-16, very high and 96 to 98 wt%, in Examples 1-1 to 1-14 was 42 to 56% by weight. Therefore, by the separation method according to the present embodiment, the content of the hydrophobic particles 6 contained in the recovered hydrophilic particles 5 can be greatly reduced, and the high-quality hydrophilic particles 5 having a high content can be recovered. confirmed. Furthermore, in Example 1-17 in which fly ash was pulverized, the hydrophobic particle separation rate K A and the hydrophilic particle recovery rate K B were compared with Example 1-11, which was the same conditions except for pulverization. Both rose and the content rate of the hydrophobic particle 6 contained in the collect | recovered hydrophilic particle 5 also reduced significantly.

水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは、疎水性液体であるシリコーンオイルの比重が1.07である実施例1−1では、1.2質量%であった。一方、シリコーンオイルの比重が1.03である比較例1では、含有率Cは1.9質量%であった。従って、疎水性液体の比重を1.05超とすることにより、比重分離速度を向上できることが分かる。すなわち、比較例1では、シリコーンオイルの比重が1.05以下であるため、水相1の比重と疎水性液体相である溶剤相2の比重が近く、相の分離速度が非常に遅い。上記混合後、1分間静置したが、相の分離はほとんど進行しなかった。そこで、メスシリンダー上部の約20mlを採取し、固形物を回収し、回収物中の疎水性粒子6の含有率を測定したところ、1.9質量%であった。すなわち、投入したフライアッシュ中の疎水性粒子6の含有率からほとんど変化がなかった。 The content C B of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1 was 1.2% by mass in Example 1-1 in which the specific gravity of silicone oil, which is a hydrophobic liquid, was 1.07. It was. On the other hand, in Comparative Example 1 the specific gravity of the silicone oil is 1.03, and the content C B was 1.9 wt%. Therefore, it can be seen that the specific gravity separation rate can be improved by setting the specific gravity of the hydrophobic liquid to more than 1.05. That is, in Comparative Example 1, since the specific gravity of the silicone oil is 1.05 or less, the specific gravity of the aqueous phase 1 is close to the specific gravity of the solvent phase 2 which is a hydrophobic liquid phase, and the phase separation rate is very slow. After mixing, the mixture was allowed to stand for 1 minute, but phase separation hardly proceeded. Therefore, about 20 ml of the upper part of the graduated cylinder was collected, the solid was recovered, and the content of the hydrophobic particles 6 in the recovered product was measured and found to be 1.9% by mass. That is, there was almost no change from the content of the hydrophobic particles 6 in the input fly ash.

なお、水相1中のスラリー濃度Cを変化させた実施例1−2〜1−6を比較すると、水相1中のスラリー濃度が38質量%以上になると、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは大きくなり、特に水相1中のスラリー濃度が47質量%の場合(実施例1−6)、Cは1.7質量%であったが、元のスライアッシュ中の疎水性粒子の含有率(1.9質量%)と比較して、わずかに低下したにすぎない。これは、水相1中のスラリー濃度Cを高くしすぎると、水相1と溶剤相2との界面が不明確となり、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは、あまり低下しなかったことを表していると推測される。 Incidentally, when comparing the examples 1-2~1-6 with varying slurry concentration C S in the aqueous phase 1, the slurry concentration in the aqueous phase 1 is equal to or greater than 38 wt%, was recovered from the aqueous phase 1 solids content C B of the hydrophobic particles 6 in the object is increased, especially if the slurry concentration is 47 mass% in the aqueous phase 1 (example 1-6), although C B was 1.7 wt% Compared to the content of hydrophobic particles (1.9% by mass) in the original sliash, it is only slightly reduced. This, too high slurry concentration C S in the aqueous phase 1, the interface between the aqueous phase 1 and a solvent phase 2 is unclear, the content of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1 C B is presumed to represent that it did not so much lowered.

[実施例2]
次に、実施例2の試験について説明する。実施例2の試験では、図7に示すミキサー10、セトラー20を備えた粒子分離装置8を使用して、単段の回分処理で分離プロセスを行った。まず、混合装置であるミキサー10(容量0.3L)内に、水と臭素系有機溶剤(1−ブロモプロパン)を1L/分ずつ、フライアッシュを75g/分投入し、攪拌機で激しく混合した。混合された混合液を、ポンプで2L/分の流量で上昇流式分離装置であるセトラー20(直径:40mm、高さ:300mm)に連続投入した。セトラー20の下部には、臭素系有機溶剤相(溶剤相2)が形成され、上部には水相1が形成され、水相1と空気の間には臭素系有機溶剤相の薄膜が形成された。そして、水相1の表層部から下に約3cmの箇所から水相1を連続して1L/分で引き抜き、水相1のサンプルを得た。一方、臭素系有機溶剤相の最下部から約3cmの箇所から、臭素系有機溶剤相を連続して1L/分で引き抜き、溶剤相2のサンプルを得た。各サンプルは遠心分離(1,700G×30秒間)にて脱液した後、乾燥炉にて乾燥し、固形物を回収した。上記式(4)と式(5)に基づいて、疎水性粒子分離率K、親水性粒子回収率Kを計算した。なお、使用したフライアッシュ中には、カーボンが13質量%含まれ、その体積基準の50%粒子径は21μmであった。体積基準の50%粒子径は、実施例1と同様に測定した。
[Example 2]
Next, the test of Example 2 will be described. In the test of Example 2, the separation process was performed in a single-stage batch process using the particle separator 8 provided with the mixer 10 and the settler 20 shown in FIG. First, water and a bromine-based organic solvent (1-bromopropane) were added at a rate of 1 L / min and fly ash at 75 g / min in a mixer 10 (capacity 0.3 L) as a mixing device, and vigorously mixed with a stirrer. The mixed liquid was continuously fed into a settling machine 20 (diameter: 40 mm, height: 300 mm) as an upflow separator at a flow rate of 2 L / min. A bromine-based organic solvent phase (solvent phase 2) is formed at the lower portion of the settler 20, an aqueous phase 1 is formed at the upper portion, and a thin film of bromine-based organic solvent phase is formed between the aqueous phase 1 and air. It was. And the water phase 1 was continuously extracted from the surface layer part of the water phase 1 from the location about 3 cm below at 1 L / min, and the sample of the water phase 1 was obtained. On the other hand, the bromine-based organic solvent phase was continuously withdrawn at a rate of 1 L / min from a position about 3 cm from the bottom of the bromine-based organic solvent phase to obtain a sample of solvent phase 2. Each sample was drained by centrifugation (1,700 G × 30 seconds) and then dried in a drying furnace to collect solid matter. Based on the above formulas (4) and (5), the hydrophobic particle separation rate K A and the hydrophilic particle recovery rate K B were calculated. The fly ash used contained 13% by mass of carbon, and the volume-based 50% particle size was 21 μm. The volume-based 50% particle size was measured in the same manner as in Example 1.

この実施例2の試験の結果、疎水性粒子分離率Kは55質量%であり、親水性粒子回収率Kは90質量%であった。また、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは、6.9質量%であり、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子含有率は、53質量%であった。かかる試験結果によれば、本実施形態に係る粒子分離装置8を用いた分離方法により、親水性粒子5と疎水性粒子6を高い分離効率で分離及び回収できることが確認された。 As a result of the test of Example 2, the hydrophobic particle separation rate K A was 55% by mass, and the hydrophilic particle recovery rate K B was 90% by mass. The content C B of the hydrophobic particles 6 solids which had been recovered from the aqueous phase 1 is 6.9 wt%, the hydrophobic particles solids content of which had been recovered from the brominated organic solvent phase, It was 53 mass%. According to the test results, it was confirmed that the hydrophilic particles 5 and the hydrophobic particles 6 can be separated and recovered with high separation efficiency by the separation method using the particle separation device 8 according to the present embodiment.

[実施例3]
次に、図15を参照して、実施例3の試験について説明する。なお、図15は、洗浄工程を含まない向流型3段連続プロセス(図11参照。)の各段における水相1又は溶剤相2の固形物中の疎水性粒子6の含有率の変化を示す。
[Example 3]
Next, the test of Example 3 will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 15 shows the change in the content of the hydrophobic particles 6 in the solid of the aqueous phase 1 or the solvent phase 2 in each stage of the countercurrent three-stage continuous process (see FIG. 11) that does not include a washing step. Show.

実施例3の試験では、上記実施例2で用いた混合装置と分離装置を3組接続した粒子分離装置8Aを用いて、向流型3段連続プロセス(混合−上昇流式分離、図11でN=3のとき)を実施した。実施例3でも、実施例2で使用したフライアッシュを用い、実施例2と同条件で試験を行った。   In the test of Example 3, a counter-current type three-stage continuous process (mixing-upflow separation, in FIG. 11) was performed using a particle separator 8A in which three sets of the mixer and separator used in Example 2 were connected. N = 3). Also in Example 3, the test was performed under the same conditions as in Example 2 using the fly ash used in Example 2.

この実施例3の試験の結果、疎水性粒子分離率Kは81質量%であり、親水性粒子回収率Kは91質量%であった。また、図15に示すように、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは、2.9質量%であり、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子含有率は、56質量%であった。かかる試験結果によれば、実施例3の向流型3段連続プロセスでは、単段回分プロセスである実施例2と比較して、疎水性粒子分離率K及び親水性粒子回収率Kとも向上し、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは低下し、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率は上昇することが確認された。 Results of the test of Example 3, a hydrophobic particle separation rate K A is 81 mass%, hydrophilic particles recovery K B was 91% by mass. Further, as shown in FIG. 15, the content C B of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1 is 2.9% by mass, and the solids recovered from the bromine-based organic solvent phase The hydrophobic particle content was 56% by mass. According to the test results, in the countercurrent three-stage continuous process of Example 3, both the hydrophobic particle separation rate K A and the hydrophilic particle recovery rate K B are compared to Example 2 which is a single-stage batch process. The content C B of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1 decreases, and the content of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the bromine-based organic solvent phase increases. confirmed.

[実施例4]
次に、図16を参照して実施例4の試験について説明する。なお、図16は、洗浄工程(S5、S6)を含む向流型4段連続プロセス(図13参照。)の各段及び洗浄工程における水相1又は溶剤相2の固形物中の疎水性粒子6の含有率の変化を示す。
[Example 4]
Next, the test of Example 4 will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows hydrophobic particles in the solids of the aqueous phase 1 or the solvent phase 2 in each stage of the countercurrent type four-stage continuous process (see FIG. 13) including the washing steps (S5, S6) and the washing step. 6 shows the change in the content ratio.

実施例4の試験では、上記実施例3で用いた粒子分離装置8Aに、図12に示す−1段目の1組の混合装置と分離装置を追加し、−1段目の洗浄工程(S5、S6)を行う向流型4段連続プロセス(混合−上昇流式分離、図12でN=4のとき)を実施した。実施例4でも、実施例3で使用したフライアッシュを用い、実施例3と同条件で試験を行った。   In the test of Example 4, a set of the first-stage mixing device and separation device shown in FIG. 12 was added to the particle separation device 8A used in Example 3 above, and the first-stage cleaning step (S5). , S6) was carried out in a countercurrent type four-stage continuous process (mixing-upflow separation, when N = 4 in FIG. 12). Also in Example 4, tests were performed under the same conditions as in Example 3 using the fly ash used in Example 3.

この実施例4の試験の結果、疎水性粒子分離率Kは82質量%であり、親水性粒子回収率Kは91質量%であった。また、図16に示すように、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは、2.8質量%であり、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率は、58質量%であった。かかる試験結果によれば、実施例4の向流型4段連続プロセスでは、実施例3と比較して、洗浄工程(S5、S6)と4段目の混合工程(S1−4)と分離工程(S2−4)を追加することで、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cを低位にしながら、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率を著しく改善できることが確認された。 Results of the test of Example 4, the hydrophobic particle separation rate K A is 82 mass%, hydrophilic particles recovery K B was 91% by mass. Moreover, as shown in FIG. 16, the content C B of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1 is 2.8% by mass, and the solids recovered from the bromine-based organic solvent phase The content rate of the hydrophobic particles 6 was 58% by mass. According to the test results, in the countercurrent type four-stage continuous process of Example 4, as compared with Example 3, the washing process (S5, S6), the fourth mixing process (S1-4), and the separation process. (S2-4) by adding, while the content C B of the hydrophobic particles 6 solids which had been recovered from the aqueous phase 1 in low, hydrophobic particles of solid material which had been recovered from the brominated organic solvent phase It was confirmed that the content of 6 can be remarkably improved.

[実施例5]
次に、図17を参照して実施例5の試験について説明する。なお、図17は、図16と同様の疎水性粒子6の含有率の変化を示す。
[Example 5]
Next, the test of Example 5 will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 17 shows the change of the content rate of the hydrophobic particle 6 similar to FIG.

実施例5の試験では、上記実施例3で使用したフライアッシュを水でスラリー化した(スラリー濃度500g/l)。ビーズミルを用い、直径500μmのジルコニアビーズ1kgを入れた容器(1l)内に上記スラリーを1l/分で投入し、1500rpmで撹拌し、粉砕後スラリーを得た。粉砕後スラリーを乾燥し、乾燥粉としての粉砕後フライアッシュを得た。粉砕後フライアッシュを用い、実施例4と同様の方法で固形物を回収し、図17に示す結果を得た。   In the test of Example 5, the fly ash used in Example 3 was slurried with water (slurry concentration 500 g / l). Using a bead mill, the slurry was charged at 1 l / min into a container (1 l) containing 1 kg of zirconia beads having a diameter of 500 μm and stirred at 1500 rpm to obtain a slurry after pulverization. After pulverization, the slurry was dried to obtain fly ash after pulverization as a dry powder. After pulverization, the solid was collected in the same manner as in Example 4 using fly ash, and the results shown in FIG. 17 were obtained.

この実施例5の試験の結果、疎水性粒子分離率Kは97質量%であり、親水性粒子回収率Kは97質量%であった。また、図17に示すように、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cは、0.4質量%であり、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率は、84質量%であった。かかる試験結果によれば、フライアッシュを事前に粉砕することにより、水相1から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率Cをさらに低位にしながら、臭素系有機溶剤相から回収した固形物中の疎水性粒子6の含有率を著しく改善できることが確認された。 The results of the tests of Example 5, the hydrophobic particle separation rate K A is 97 mass%, hydrophilic particles recovery K B was 97% by mass. Moreover, as shown in FIG. 17, the content C B of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1 is 0.4% by mass, and the solids recovered from the bromine-based organic solvent phase The content of the hydrophobic particles 6 was 84% by mass. According to the test results, fly ash was pulverized in advance to recover from the bromine-based organic solvent phase while further reducing the content C B of the hydrophobic particles 6 in the solid recovered from the aqueous phase 1. It was confirmed that the content of the hydrophobic particles 6 in the solid can be remarkably improved.

[実施例6]
次に、上記の実施例1−3(表4参照。)に対し、ネオジム磁石による磁選工程を実施した試験について述べる。
[Example 6]
Next, a test in which a magnetic separation process using a neodymium magnet is performed on the above-described Example 1-3 (see Table 4) will be described.

分離対象物として用いたフライアッシュ中の鉄分は、マグネタイト換算で5.7質量%であった。このフライアッシュを水のみと混合して、水スラリー化した後に、ネオジム磁石を近づけ、磁着物を分離したところ、マグネタイト換算で32質量%含有の磁着物を得ることができ、マグネタイト換算で35質量%の鉄分を回収できた。また、実施例1−3で分離した水相1に、ネオジム磁石を近づけ、磁着物を分離したところ、マグネタイト換算で34質量%含有の磁着物を得ることができ、マグネタイト換算で37質量%の鉄分が回収できた。さらに、実施例1−3で分離した溶剤相2に、ネオジム磁石を近づけ、磁着物を分離したところ、マグネタイト換算で24質量%の磁着物を得ることができた。いずれの場合も、マグネタイト換算の鉄分濃度は上昇しており、磁選工程による磁着物の回収ができることを確認した。なお、上記試験では、ICP法にてフライアッシュ中の鉄分を測定し、マグネタイト(Fe)に換算した。 The iron content in the fly ash used as the separation object was 5.7% by mass in terms of magnetite. When this fly ash was mixed with water alone to form a water slurry, a neodymium magnet was brought close to the magnetized material, and a magnetized material containing 32% by mass in terms of magnetite could be obtained, and 35% by mass in terms of magnetite. % Iron was recovered. Moreover, when the neodymium magnet was brought close to the water phase 1 separated in Example 1-3 and the magnetized material was separated, a magnetized material containing 34% by mass in terms of magnetite can be obtained, and 37% by mass in terms of magnetite. Iron was recovered. Furthermore, when a neodymium magnet was brought close to the solvent phase 2 separated in Example 1-3 and the magnetized material was separated, a magnetized material of 24% by mass in terms of magnetite could be obtained. In either case, the iron concentration in terms of magnetite was increased, and it was confirmed that the magnetic deposits could be recovered by the magnetic separation process. In the above test, the iron content in fly ash was measured by the ICP method and converted to magnetite (Fe 3 O 4 ).

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

1 水相
2 疎水性溶剤相
3 溶剤液滴
4 水滴
5 親水性粒子
6 疎水性粒子
7 濃縮部
8、8A、8B 粒子分離装置
10 ミキサー(混合装置)
20 セトラー(分離装置)
30 第1回収装置
31 遠心分離機
32 乾燥装置
33 コンデンサー
40 第2回収装置
41 遠心分離機
42 乾燥装置
43 コンデンサー
51、52、53 磁選ストレーナー
200 横流式分離装置
210 上昇流式分離装置
S1 混合工程
S2 分離工程
S3 第1回収工程
S4 第2回収工程
S5 洗浄用混合工程
S6 洗浄用分離工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aqueous phase 2 Hydrophobic solvent phase 3 Solvent droplet 4 Water droplet 5 Hydrophilic particle 6 Hydrophobic particle 7 Concentrating part 8, 8A, 8B Particle separator 10 Mixer (mixing device)
20 Settler (separator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 1st collection apparatus 31 Centrifuge 32 Drying apparatus 33 Condenser 40 2nd collection apparatus 41 Centrifuge 42 Drying apparatus 43 Condenser 51, 52, 53 Magnetic separation strainer 200 Cross-flow type separation apparatus 210 Upflow type separation apparatus S1 Mixing process S2 Separation step S3 First recovery step S4 Second recovery step S5 Cleaning mixing step S6 Cleaning separation step

Claims (20)

疎水性粒子と親水性粒子とが混在する混合物から、疎水性粒子と親水性粒子とを分離する分離方法において、
前記混合物に、水と、前記水より比重が大きい疎水性液体とを混合してスラリー化する混合工程と、
前記混合工程で生成されたスラリーを、水相と疎水性液体相とに分離しながら、前記親水性粒子を前記水相に移動させ、前記疎水性粒子を前記疎水性液体相に移動させることにより、前記疎水性粒子と前記親水性粒子とを分離する分離工程と、
を含む、分離方法。
In a separation method for separating hydrophobic particles and hydrophilic particles from a mixture of hydrophobic particles and hydrophilic particles,
A mixing step in which the mixture is mixed with water and a hydrophobic liquid having a specific gravity greater than that of the water to form a slurry; and
While separating the slurry generated in the mixing step into an aqueous phase and a hydrophobic liquid phase, the hydrophilic particles are moved to the aqueous phase, and the hydrophobic particles are moved to the hydrophobic liquid phase. A separation step of separating the hydrophobic particles and the hydrophilic particles;
Including a separation method.
前記分離工程では、分離装置内で前記スラリーを静置することにより、比重差を利用して、前記スラリーを、前記親水性粒子を含む前記水相と、前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相とに分離する、請求項1に記載の分離方法。   In the separation step, the slurry is allowed to stand in a separation device, thereby utilizing the difference in specific gravity so that the slurry includes the aqueous phase containing the hydrophilic particles and the hydrophobic liquid containing the hydrophobic particles. The separation method according to claim 1, wherein the separation is carried out into phases. 向流型多段連続プロセスにより、前記混合工程と前記分離工程の組合せをN段階(Nは2以上の整数)繰り返す、請求項1又は2に記載の分離方法。   The separation method according to claim 1 or 2, wherein a combination of the mixing step and the separation step is repeated N steps (N is an integer of 2 or more) by a countercurrent multi-stage continuous process. Nは3以上の整数であり、
1段目の前記混合工程で前記混合物及び前記水が投入され、
N段目の前記混合工程で前記疎水性液体が投入され、
n段目(nは1以上、N−2以下の整数)の前記分離工程で分離された前記親水性粒子及び残存した前記疎水性粒子を含む前記水相と、n+2段目の前記分離工程で分離された前記疎水性粒子及び残存した前記親水性粒子を含む前記疎水性液体相とを、n+1段目の前記混合工程で混合してスラリー化する、請求項3に記載の分離方法。
N is an integer greater than or equal to 3,
In the first stage, the mixture and the water are charged,
The hydrophobic liquid is charged in the mixing step of the Nth stage,
the aqueous phase containing the hydrophilic particles and the remaining hydrophobic particles separated in the separation step in the nth stage (n is an integer of 1 or more and N-2 or less), and the separation process in the (n + 2) th stage. The separation method according to claim 3, wherein the separated hydrophobic particles and the hydrophobic liquid phase including the remaining hydrophilic particles are mixed and slurried in the mixing step of the (n + 1) th stage.
1段目の前記分離工程で分離された前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相に残存した前記親水性粒子を除去する洗浄工程を更に含み、
前記洗浄工程は、
1段目の前記分離工程で分離された前記疎水性粒子及び前記残存した親水性粒子を含む前記疎水性液体相に、前記水を加えて混合してスラリー化する洗浄用混合工程と、
前記洗浄用混合工程で生成されたスラリーを、水相と疎水性液体相とに分離しながら、前記残存した親水性粒子を前記水相に移動させることにより、前記疎水性粒子と前記残存した親水性粒子とを分離する洗浄用分離工程と、
を含む、請求項3に記載の分離方法。
A cleaning step of removing the hydrophilic particles remaining in the hydrophobic liquid phase including the hydrophobic particles separated in the separation step of the first stage;
The washing step includes
A washing mixing step of adding the water to the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles separated in the separation step in the first stage and the remaining hydrophilic particles, and mixing to make a slurry;
While separating the slurry produced in the mixing step for washing into an aqueous phase and a hydrophobic liquid phase, the remaining hydrophilic particles are moved to the aqueous phase, whereby the hydrophobic particles and the remaining hydrophilic particles are moved. A separation step for washing to separate the functional particles;
The separation method according to claim 3, comprising:
前記洗浄工程の前記洗浄用混合工程及び前記洗浄用分離工程の組合せをM段階(Mは2以上の整数)繰り返す、請求項5に記載の分離方法。   The separation method according to claim 5, wherein a combination of the washing mixing step and the washing separation step in the washing step is repeated in M stages (M is an integer of 2 or more). 前記分離工程により分離された前記親水性粒子を含む前記水相から、前記水を分離して、前記親水性粒子を回収する第1回収工程と、
前記分離工程により分離された前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相から、前記疎水性液体を分離して、前記疎水性粒子を回収する第2回収工程と、
を更に含み、
前記第1回収工程で分離された前記水、及び前記第2回収工程で分離された前記疎水性液体を、前記混合工程で再利用する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の分離方法。
A first recovery step of separating the water from the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated in the separation step, and collecting the hydrophilic particles;
A second recovery step of separating the hydrophobic liquid from the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles separated in the separation step, and collecting the hydrophobic particles;
Further including
The separation according to any one of claims 1 to 6, wherein the water separated in the first recovery step and the hydrophobic liquid separated in the second recovery step are reused in the mixing step. Method.
前記第1回収工程では、
前記分離工程により分離された前記親水性粒子を含む前記水相に対して、加温又は減圧のうち少なくともいずれかの処理を行うことにより、当該水相中に残存する前記疎水性液体を除去する、請求項7に記載の分離方法。
In the first recovery step,
The hydrophobic liquid remaining in the aqueous phase is removed by subjecting the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated in the separation step to at least one of heating and decompression. The separation method according to claim 7.
前記混合物に混入している磁着物を、磁石を用いて吸着して分離する磁選工程を更に含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の分離方法。   The separation method according to any one of claims 1 to 8, further comprising a magnetic separation step of attracting and separating the magnetic material mixed in the mixture by using a magnet. 前記疎水性液体は、疎水性有機溶剤であり、
前記疎水性有機溶剤の比重は、1.05超であり、かつ、前記疎水性粒子の比重よりも小さい、請求項1〜9のいずれか一項に記載の分離方法。
The hydrophobic liquid is a hydrophobic organic solvent,
The separation method according to any one of claims 1 to 9, wherein the specific gravity of the hydrophobic organic solvent is more than 1.05 and smaller than the specific gravity of the hydrophobic particles.
前記疎水性液体は、疎水性有機溶剤であり、
前記疎水性有機溶剤の沸点は、大気圧下において40℃以上、150℃以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の分離方法。
The hydrophobic liquid is a hydrophobic organic solvent,
The separation method according to claim 1, wherein the hydrophobic organic solvent has a boiling point of 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower under atmospheric pressure.
前記疎水性液体は、疎水性有機溶剤であり、
前記疎水性有機溶剤の沸点は、大気圧下において40℃以上、95℃以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の分離方法。
The hydrophobic liquid is a hydrophobic organic solvent,
The separation method according to claim 1, wherein the hydrophobic organic solvent has a boiling point of 40 ° C. or higher and 95 ° C. or lower under atmospheric pressure.
前記親水性粒子は、金属酸化物であり、
前記疎水性粒子は、コークス粉又は石炭粉である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の分離方法。
The hydrophilic particles are metal oxides,
The separation method according to any one of claims 1 to 12, wherein the hydrophobic particles are coke powder or coal powder.
前記混合物は、フライアッシュである、請求項4〜13のいずれか一項に記載の分離方法。   The separation method according to any one of claims 4 to 13, wherein the mixture is fly ash. 前記分離工程より前に、前記フライアッシュに対して粉砕処理を施す粉砕工程をさらに含む、請求項14に記載の分離方法。   The separation method according to claim 14, further comprising a pulverization step of performing a pulverization process on the fly ash prior to the separation step. 前記粉砕工程では、疎水性液体と水の少なくともいずれかと前記フライアッシュとを混合して混合液を生成し、前記混合液に含まれる前記疎水性粒子としてのカーボン粒子を、ビーズを用いて粉砕する、請求項15に記載の分離方法。   In the pulverization step, at least one of a hydrophobic liquid and water and the fly ash are mixed to generate a mixed liquid, and the carbon particles as the hydrophobic particles contained in the mixed liquid are pulverized using beads. The separation method according to claim 15. 前記ビーズの直径が1mm以下である、請求項16に記載の分離方法。   The separation method according to claim 16, wherein the diameter of the beads is 1 mm or less. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の分離方法を用いて分離された前記親水性粒子を含む前記水相から、前記親水性粒子を回収する、親水性粒子の回収方法。   A method for recovering hydrophilic particles, wherein the hydrophilic particles are recovered from the aqueous phase containing the hydrophilic particles separated using the separation method according to claim 1. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の分離方法を用いて分離された前記親水性粒子を含む前記水相を回収する、親水性粒子の回収方法。   The recovery method of the hydrophilic particle which collect | recovers the said water phase containing the said hydrophilic particle isolate | separated using the separation method as described in any one of Claims 1-17. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の分離方法を用いて分離された前記疎水性粒子を含む前記疎水性液体相から、前記疎水性粒子を回収する、疎水性粒子の回収方法。   A method for recovering hydrophobic particles, wherein the hydrophobic particles are recovered from the hydrophobic liquid phase containing the hydrophobic particles separated by using the separation method according to claim 1.
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