JP2022053935A - Vertical multi-stage contact separation apparatus and vertical multistage contact separation method using the same - Google Patents

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Abstract

To improve the separation rate and separation efficiency of hydrophobic particles when the hydrophobic particles and hydrophilic particles are separated from a mixture of the hydrophobic particles and the hydrophilic particles.SOLUTION: In order to solve the above problem, according to an aspect of the present invention, there is provided a vertical multistage contact separation apparatus including: a plurality of settler portions; mixer portions disposed between the plurality of settler portions; a partition plate separating the settler portions and the mixer portions and having a through-hole; a light liquid introduction port that introduces light liquid into the mixer portion above the lowermost settler portion; a heavy liquid introduction port that introduces heavy liquid into the mixer portion below the uppermost settler portion; a slurry introduction port that introduces slurry in which pre-pulverized separation target mixture is dispersed in water into one of the mixer portions; and outlets that respectively discharge, among an aqueous phase, an emulsion phase, and a hydrophobic liquid phase formed in a vertical outer wall tube, at least the aqueous phase and the emulsion phase.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、縦型多段接触分離装置及びそれを用いた縦型多段接触分離方法に関する。 The present invention relates to a vertical multi-stage contact separation device and a vertical multi-stage contact separation method using the same.

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粒子を含んでいる。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粒子を分離・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 a raw material for concrete, a raw material for building materials, a raw material for cement, and the like. However, fly ash contains unburned carbon particles, which are unburned carbon components, in the ash composed of metal oxides such as Al 2 O 3 and SiO 2 . Therefore, in order to improve the quality of the recycled fly ash, it is preferable to separate and remove the unburned carbon particles contained in the fly ash.

フライアッシュ中の未燃カーボン粒子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導入することにより、帯電させた未燃カーボン粒子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 particles in fly ash, for example, an electrostatic separation method and a flotation method are known. The electrostatic separation method is a method in which charged unburned carbon particles are attracted to the positive electrode side and separated by introducing fly ash into the electrodes of the parallel plate in a dry state. In the flotation method, unburned carbon particles are attached to microair generated by using a foaming agent in a fly ash slurry via a collecting agent such as kerosene to obtain unburned carbon particles. 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粒子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攪拌することにより、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粒子を含むスラリーに、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粒子に付着させるともに、発生した気泡に未燃カーボン粒子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粒子(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、未燃カーボン粒子が分離される。 For example, Patent Document 1 discloses a method for removing unburned carbon particles in fly ash by flotation. In the flotation method of Patent Document 1, first, water is added to stir the slurried fly ash to generate active energy on the surface of the unburned carbon particles, and the unburned carbon particles are made into oil. (Flottation). Next, a collecting agent such as kerosene and light oil and a foaming agent are added to the slurry containing the unburned carbon particles that have become lipophilic to attach the collecting agent to the unburned carbon particles, and the generated bubbles are not present. Flotation is performed by adhering fuel carbon particles. By such a flotation method, a mixture of unburned carbon particles (specific gravity: 1.3 to 1.5) which are hydrophobic particles and metal oxides (specific gravity: 2.4 to 2.6) which are hydrophilic particles. Unburned carbon particles are separated from the fly ash.

一方で、液体同士を分離する多段接触分離装置として、例えば特許文献2に開示された横型の多段接触分離装置、特許文献3に開示された縦型多段接触分離装置が知られている。特許文献2に開示された技術では、セトラー部(静置室)とミキサー部(攪拌室)とが横方向に交互に配置されている。特許文献3に開示された技術では、ではセトラー部(分離室)とミキサー部(混合室)とが縦方向に交互に配置されている。さらに、分離室とその下方の混合室とが下降管によって連結されている。下降管は、下降管の上方に接続された分離室内の重液を当該下降管の下方に接続された混合室に供給する。 On the other hand, as a multi-stage contact separation device for separating liquids from each other, for example, a horizontal multi-stage contact separation device disclosed in Patent Document 2 and a vertical multi-stage contact separation device disclosed in Patent Document 3 are known. In the technique disclosed in Patent Document 2, the settler section (stationary chamber) and the mixer section (stirring chamber) are alternately arranged in the horizontal direction. In the technique disclosed in Patent Document 3, the settler section (separation chamber) and the mixer section (mixing chamber) are alternately arranged in the vertical direction. Further, the separation chamber and the mixing chamber below the separation chamber are connected by a descending pipe. The descending pipe supplies the heavy liquid in the separation chamber connected above the descending pipe to the mixing chamber connected below the descending pipe.

特開2007-167825号公報JP-A-2007-167825 特開平11-244604号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-244604 特開平9-271649号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-271649

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粒子を気泡に付着させて浮上させる浮選方法では、未燃カーボン粒子の分離速度が遅く、分離効率が悪いという問題があった。 However, in the flotation method in which unburned carbon particles contained in fly ash are attached to bubbles and floated as described in Patent Document 1, there is a problem that the separation speed of the unburned carbon particles is slow and the separation efficiency is poor. there were.

詳細には、上記特許文献1に記載の浮選方法では、図15に示すように、水とフライアッシュが混合・攪拌された状態で、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、未燃カーボン粒子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粒子101が水相105中を浮上していく。このとき、未燃カーボン粒子101が気泡103から剥離することもあり、未燃カーボン粒子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、未燃カーボン粒子101の分離速度が遅いので、金属酸化物102から未燃カーボン粒子101を分離して、未燃カーボン粒子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. 15, water in which many particles of metal oxide 102 are suspended in a state where water and fly ash are mixed and stirred. In the phase 105, the particles of the unburned carbon particles 101 adhere to the fine bubbles 103 via the collecting agent 104, and the unburned carbon particles 101 float in the aqueous phase 105 together with the bubbles 103. At this time, the unburned carbon particles 101 may be separated from the bubbles 103, and the unburned carbon particles 101 gradually rise in the aqueous phase 105 while repeating floating and settling, and gather on the surface layer portion of the aqueous phase 105. Therefore, since the separation rate of the unburned carbon particles 101 is slow, in order to separate the unburned carbon particles 101 from the metal oxide 102 and reduce the content of the unburned carbon particles 101 to the target value or less, for example, It takes a long time of about 1 hour.

また、上記浮選方法では、未燃カーボン粒子101の分離効率は、未燃カーボン粒子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)、未燃カーボン粒子101の存在形態等の影響をかなり受ける。例えば、未燃カーボン粒子101の粒子が大きいと、未燃カーボン粒子101の自重により、未燃カーボン粒子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、未燃カーボン粒子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粒子101の表面部分が小さくなるので、未燃カーボン粒子101が気泡103に付着し難くなる。これら原因により、未燃カーボン粒子101の分離速度が低下するとともに、未燃カーボン粒子101の分離効率が悪くなり、混合物中の未燃カーボン粒子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。 Further, in the above flotation method, the separation efficiency of the unburned carbon particles 101 is the particle size of the unburned carbon particles 101, the degree of hydrophobicity (these depend on the type of coal used), and the existence form of the unburned carbon particles 101. It is considerably affected by such factors. For example, when the particles of the unburned carbon particles 101 are large, the weight of the unburned carbon particles 101 makes it difficult for the unburned carbon particles 101 to adhere to the bubbles 103, and also makes it difficult for the unburned carbon particles 101 to float in the aqueous phase 105. Further, when the unburned carbon particles 101 are in the existing form of being bitten into the metal oxide 102, the surface portion of the unburned carbon particles 101 to which the bubbles 103 can adhere becomes small, so that the unburned carbon particles 101 become the bubbles 103. It becomes difficult to adhere. Due to these causes, the separation rate of the unburned carbon particles 101 is lowered, the separation efficiency of the unburned carbon particles 101 is deteriorated, and the content of the unburned carbon particles 101 in the mixture cannot be lowered to the target value in many cases. The processing cost was also high.

一方、特許文献2、3に開示された技術は、液体同士を分離することを想定した装置である。これらの技術を用いてフライアッシュのスラリーから未燃カーボン粒子を除去しようとした場合、様々な問題が生じると予想される。例えば、特許文献2に開示された技術にフライアッシュのスラリーを導入した場合、未燃カーボン粒子等の粒子(特に後述するエマルジョン粒子)が静置室内で沈殿し、流動しなくなるといった問題が生じうる。特許文献3に開示された技術にフライアッシュのスラリーを導入した場合、未燃カーボン粒子等の粒子(特に後述するエマルジョン粒子)が分離室内で沈殿し、流動しなくなるといった問題が生じうる。さらに、下降管が未燃カーボン粒子等の粒子(特に後述するエマルジョン粒子)で閉塞するという問題も生じうる。 On the other hand, the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3 are devices assuming that liquids are separated from each other. Attempts to remove unburned carbon particles from fly ash slurries using these techniques are expected to cause various problems. For example, when a fly ash slurry is introduced into the technique disclosed in Patent Document 2, there may be a problem that particles such as unburned carbon particles (particularly emulsion particles described later) precipitate in a static chamber and do not flow. .. When a fly ash slurry is introduced into the technique disclosed in Patent Document 3, there may be a problem that particles such as unburned carbon particles (particularly emulsion particles described later) settle in a separation chamber and do not flow. Further, there may be a problem that the descending tube is clogged with particles such as unburned carbon particles (particularly emulsion particles described later).

なお、上記では未燃カーボン粒子(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、未燃カーボン粒子を分離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と想定される。 In the above, the problem of separating unburned carbon particles from fly ash, which is a mixture of unburned carbon particles (hydrophobic particles) and metal oxides (hydrophilic particles), has been described, but other hydrophobicities have been described. It is assumed that similar problems may occur even when each particle is separated from a mixture of particles and 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疎水性粒子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 hydrophobic particles and hydrophilic particles from a mixture of hydrophobic particles and hydrophilic particles. The purpose is to improve the separation speed and separation efficiency of the particles.

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分離対象混合物から疎水性粒子と親水性粒子とを分離する縦型多段接触分離装置であって、疎水性粒子、親水性粒子、軽液、及び軽液よりも比重が大きい重液を含み、重液及び軽液のうち、一方は水、他方は疎水性液体である内容物を収容する縦型外壁管と、縦型外壁管内に上下方向に配置された複数のセトラー部と、複数のセトラー部の間に配置され、内容物を攪拌する少なくとも1つ以上のミキサー部と、セトラー部とミキサー部とを仕切り、かつ内容物をミキサー部とセトラー部との間で流通させるための貫通孔を有する仕切り板と、最下部のセトラー部である最下部セトラー部の上方かつ直近のミキサー部内に軽液を導入する軽液導入口と、最上部のセトラー部である最上部セトラー部の下方かつ直近のミキサー部内に重液を導入する重液導入口と、分離対象混合物、分離対象混合物が水中に分散したスラリー、または事前粉砕された分離対象混合物が水中に分散したスラリーをいずれかのミキサー部内に導入するスラリー導入口と、縦型外壁管内に形成された水相、エマルジョン相、及び疎水性液体相のうち、少なくとも水相及びエマルジョン相をそれぞれ排出する排出口と、を備えることを特徴とする、縦型多段接触分離装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to a certain viewpoint of the present invention, it is a vertical multi-stage contact separation device that separates hydrophobic particles and hydrophilic particles from a mixture to be separated in which hydrophobic particles and hydrophilic particles are mixed. It contains hydrophobic particles, hydrophilic particles, a light liquid, and a heavy liquid having a higher specific gravity than the light liquid, and contains contents of the heavy liquid and the light liquid, one of which is water and the other of which is a hydrophobic liquid. A vertical outer wall tube, a plurality of settler sections arranged in the vertical direction in the vertical outer wall tube, and at least one mixer section and a settler section arranged between the plurality of settler sections to stir the contents. In the mixer section above and near the bottom settler section, which is the bottom settler section, and a partition plate that partitions the mixer section and has a through hole for distributing the contents between the mixer section and the settler section. The light liquid introduction port that introduces the light liquid into the mixer, the heavy liquid introduction port that introduces the heavy liquid into the mixer section below and near the top settler section, which is the top settler section, and the mixture to be separated and the mixture to be separated. A slurry introduction port for introducing a slurry dispersed in water or a slurry in which a pre-crushed mixture to be separated is dispersed in water into one of the mixer units, and an aqueous phase, an emulsion phase, and a hydrophobic phase formed in a vertical outer wall tube. Provided is a vertical multi-stage contact separation device comprising an discharge port for discharging at least an aqueous phase and an emulsion phase among the sexual liquid phases.

ここで、スラリー導入口が設けられるミキサー部と、最上部セトラー部との間、及び、スラリー導入口が設けられるミキサー部と、最下部セトラー部との間のうち、少なくとも一方の領域に、1対以上のミキサー部及びセトラー部がさらに配置され、ミキサー部とセトラー部とが交互に配置されていてもよい。 Here, in at least one region between the mixer section provided with the slurry introduction port and the uppermost settler section, and between the mixer section provided with the slurry introduction port and the lowermost settler section, 1 A pair or more of the mixer section and the settler section may be further arranged, and the mixer section and the settler section may be arranged alternately.

また、仕切り板に形成された貫通孔の孔径が8~50mmであり、開口率が10~50面積%であってもよい。 Further, the hole diameter of the through hole formed in the partition plate may be 8 to 50 mm, and the aperture ratio may be 10 to 50 area%.

また、縦型多段接触分離装置は、水相とエマルジョン相との界面及びエマルジョン相と疎水性液体相との界面のうち、少なくとも一方を観察可能な観察窓をさらに有していてもよい。 Further, the vertical multi-stage contact separation device may further have an observation window capable of observing at least one of the interface between the aqueous phase and the emulsion phase and the interface between the emulsion phase and the hydrophobic liquid phase.

また、縦型多段接触分離装置は、エマルジョン相と疎水性液体相との界面を観察可能な観察窓を有し、当該観察窓は、表面に親水性官能基を有しない透明板であるか、または親水性官能基を有しない透明塗料で覆われている透明板であってもよい。 Further, the vertical multi-stage contact separation device has an observation window capable of observing the interface between the emulsion phase and the hydrophobic liquid phase, and the observation window is a transparent plate having no hydrophilic functional group on the surface. Alternatively, it may be a transparent plate covered with a transparent paint having no hydrophilic functional group.

また、縦型多段接触分離装置は、縦型多段接触分離装置の内部において、いずれかの観察窓の上部に、または、下部に内容物の流通を妨げる傘を有していてもよい。 Further, the vertical multi-stage contact separation device may have an umbrella that obstructs the distribution of the contents in the upper part or the lower part of any observation window inside the vertical multi-stage contact separation device.

また、軽液が水、重液が疎水性液体、疎水性粒子と親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであってもよい。 Further, the light liquid may be water, the heavy liquid may be a hydrophobic liquid, and the mixture to be separated in which hydrophobic particles and hydrophilic particles are mixed may be fly ash.

また、軽液が疎水性液体、重液が水、疎水性粒子と親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであってもよい。 Further, the light liquid may be a hydrophobic liquid, the heavy liquid may be water, and the mixture to be separated in which hydrophobic particles and hydrophilic particles are mixed may be fly ash.

本発明の他の観点によれば、上記の縦型多段接触分離装置を用いた縦型多段接触分離方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a vertical multi-stage contact separation method using the above-mentioned vertical multi-stage contact separation device.

ここで、縦型多段接触分離方法では、水相とエマルジョン相との界面及びエマルジョン相と疎水性液体相との界面のうち、少なくとも一方を一定レベルに保持してもよい。 Here, in the vertical multi-stage contact separation method, at least one of the interface between the aqueous phase and the emulsion phase and the interface between the emulsion phase and the hydrophobic liquid phase may be maintained at a constant level.

また、軽液が水、重液が疎水性液体、疎水性粒子と親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであり、スラリー導入口が設けられるミキサー部よりも下方において、水相とエマルジョン相との界面を一定レベルに保持してもよい。 Further, the light liquid is water, the heavy liquid is a hydrophobic liquid, and the mixture to be separated in which hydrophobic particles and hydrophilic particles are mixed is fly ash. The interface with the emulsion phase may be maintained at a constant level.

また、軽液が疎水性液体、重液が水、疎水性粒子と親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであり、スラリー導入口が設けられるミキサー部よりも上方において、水相とエマルジョン相との界面を一定レベルに保持してもよい。 Further, the light liquid is a hydrophobic liquid, the heavy liquid is water, and the mixture to be separated in which hydrophobic particles and hydrophilic particles are mixed is fly ash. The interface with the emulsion phase may be maintained at a constant level.

また、分離対象混合物をビーズミルで事前粉砕した後に縦型多段接触分離装置に導入してもよい。 Further, the mixture to be separated may be pre-pulverized with a bead mill and then introduced into a vertical multi-stage contact separation device.

本発明の上記観点によれば、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疎水性粒子の分離速度及び分離効率を向上することができる。 According to the above viewpoint of the present invention, it is possible to improve the separation rate and separation efficiency of the hydrophobic particles when the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are separated from the mixture in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed.

分離対象混合物の一例であるフライアッシュを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the fly ash which is an example of a mixture to be separated. フライアッシュの表面状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the surface state of fly ash. 粉砕後のフライアッシュを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the fly ash after pulverization. 粉砕後のフライアッシュの表面状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the surface state of the fly ash after pulverization. 本実施形態に係る縦型多段接触分離システムの全体構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the whole structure of the vertical multi-stage contact separation system which concerns on this embodiment. 開口率の異なる仕切り板の上端面を示す平面図である。It is a top view which shows the upper end surface of the partition plate with different aperture ratios. ミキサー部の内容物の状態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the contents of a mixer part schematically. セトラー部の内容物の状態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the contents of the settler part schematically. ミキサー部とその上下のセトラー部との間における粒子の流動状況を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the flow | flow state of the particle between a mixer part and the settler part above and there. 傘の機能を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the function of an umbrella schematically. 本実施形態に係る縦型多段接触分離装置の変形例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the modification of the vertical multi-stage contact separation apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る縦型多段接触分離方法の工程を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of the vertical multi-step contact separation method which concerns on this embodiment. 仕切り板の開口率と精製フライアッシュ中の未燃カーボン含有率(C)または未燃カーボン濃縮物中の未燃カーボン含有率(C)との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation between the opening ratio of a partition plate and the unburned carbon content ( CA ) in refined fly ash, or the unburned carbon content (CC) in unburned carbon concentrate. 仕切り板の開口率とC/Cとの相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation between the aperture ratio of a partition plate and C C / C A. 本実施形態の変形例に係る縦型多段接触分離装置の全体構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the whole structure of the vertical type multi-stage contact separation apparatus which concerns on the modification of this embodiment. 実施例1に係る縦型多段接触分離装置の全体構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the whole structure of the vertical multi-stage contact separation apparatus which concerns on Example 1. FIG. 従来の浮選方法における未燃炭素の浮上原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flotation principle of unburned carbon in a 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。また、本実施形態において、「~」を用いて表される数値限定範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。「超」または「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. Further, in the present embodiment, the numerical limitation range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value. Numerical values that indicate "greater than" or "less than" do not fall within the numerical range.

<1.分離対象混合物>
まず、本発明の実施形態に係る縦型多段接触分離装置及びそれを用いた縦型多段接触分離方法による処理対象である分離対象混合物、親水性粒子、疎水性粒子等について説明する。
<1. Mixture to be separated>
First, a vertical multi-stage contact separation device according to an embodiment of the present invention and a mixture to be separated, hydrophilic particles, hydrophobic particles and the like to be treated by the vertical multi-stage contact separation method using the same will be described.

分離対象混合物は、疎水性粒子と親水性粒子とが混在する混合物である。このような分離対象混合物としては、例えばフライアッシュ、高炉ガス灰、及び石炭等が挙げられる。フライアッシュは石炭焚き火力発電所から排出される物質であり、疎水性粒子として未燃カーボン粒子(カーボン粒子の一種)を含み、親水性粒子としてSiO、Alを主成分とする金属酸化物粒子を含む。フライアッシュは、例えば親水性粒子である金属酸化物粒子を約50~95質量%含み、疎水性粒子である未燃カーボン粒子を約5~50質量%含むものが多い。 The mixture to be separated is a mixture of hydrophobic particles and hydrophilic particles. Examples of such a mixture to be separated include fly ash, blast furnace gas ash, coal and the like. Fly ash is a substance discharged from a coal-fired thermal power plant, contains unburned carbon particles (a type of carbon particles) as hydrophobic particles, and is a metal containing SiO 2 and Al 2 O 3 as main components as hydrophilic particles. Contains oxide particles. Most fly ash contains, for example, about 50 to 95% by mass of metal oxide particles which are hydrophilic particles and about 5 to 50% by mass of unburned carbon particles which are hydrophobic particles.

高炉ガス灰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、疎水性粒子としてコークス由来の未燃カーボン粒子を含み、親水性粒子としてFeを主成分とする金属酸化物粒子を含む。高炉ガス灰は、例えば未燃カーボン粒子を15~30質量%、金属酸化物粒子を70~85質量%含む。 Blast furnace gas ash is a collection of dust from raw materials charged into the blast furnace, dust generated by the metallurgical reaction in the blast furnace, in other words, blast furnace dust collection ash, and unburned carbon particles derived from coke as hydrophobic particles. It contains metal oxide particles containing Fe 2 O 3 as a main component as hydrophilic particles. The blast furnace gas ash contains, for example, 15 to 30% by mass of unburned carbon particles and 70 to 85% by mass of metal oxide particles.

ところで、本実施形態の処理対象物である分離対象混合物においては、疎水性粒子と親水性粒子とが互いに独立して存在する場合もあるし、両者が一体となっている場合もある。両者が一体となっている場合の例としては、親水性粒子が疎水性粒子の表層部または内部に混入している場合が挙げられる。具体的には、疎水性粒子は多孔質となっていることが多い。そして、疎水性粒子が多孔質となる場合、その表層部の気孔に親水性粒子が混入していることが多い。そして、疎水性粒子の表層部に混入した親水性粒子は、疎水性粒子に親水性を付与することになる。つまり、疎水性粒子の表層部の一部は親水化していることが多い。さらに、疎水性粒子の内部の気孔にも金属酸化物粒子が混入している場合がある。 By the way, in the mixture to be separated, which is the object to be treated in the present embodiment, the hydrophobic particles and the hydrophilic particles may exist independently of each other, or both may be integrated. An example of the case where both are integrated is a case where hydrophilic particles are mixed in the surface layer portion or the inside of the hydrophobic particles. Specifically, the hydrophobic particles are often porous. When the hydrophobic particles become porous, the hydrophilic particles are often mixed in the pores of the surface layer portion. Then, the hydrophilic particles mixed in the surface layer portion of the hydrophobic particles impart hydrophilicity to the hydrophobic particles. That is, a part of the surface layer portion of the hydrophobic particles is often hydrophilic. Further, the metal oxide particles may be mixed in the pores inside the hydrophobic particles.

図1A及び図1B(以下、図1と総称する。)は、フライアッシュを模式的に示す。図1に示すように、未燃カーボン粒子P2は、多孔質粒子であり、未燃カーボン粒子P2の表層には多数の細孔P20が形成されている。さらに、金属酸化物粒子P1は、略球状の中実粒子であり、未燃カーボン粒子P2の表面に付着している場合もあれば、未燃カーボン粒子P2の表層部に形成された複数の細孔P20の内部に入り込んで存在している場合もある。また、図1では示されていないが、金属酸化物粒子P1が未燃カーボン粒子P2の内部の気孔に混入している場合もある。 1A and 1B (hereinafter collectively referred to as FIG. 1) schematically show fly ash. As shown in FIG. 1, the unburned carbon particles P2 are porous particles, and a large number of pores P20 are formed on the surface layer of the unburned carbon particles P2. Further, the metal oxide particles P1 are substantially spherical solid particles, and may be attached to the surface of the unburned carbon particles P2, or a plurality of fine particles formed on the surface layer of the unburned carbon particles P2. It may be present inside the hole P20. Further, although not shown in FIG. 1, the metal oxide particles P1 may be mixed in the pores inside the unburned carbon particles P2.

疎水性粒子の表層部または内部に親水性粒子が混入している場合(特に、疎水性粒子の内部に親水性粒子が混入している場合)、単に分離対象混合物を水及び疎水性液体と攪拌しただけでは、両者を十分に分離することが困難な場合がある。 If hydrophilic particles are mixed in the surface layer or inside of the hydrophobic particles (especially if hydrophilic particles are mixed in the inside of the hydrophobic particles), simply stir the mixture to be separated with water and a hydrophobic liquid. It may be difficult to sufficiently separate the two by just doing so.

このため、疎水性粒子と親水性粒子との分離効率を高めるためには、分離対象混合物を事前粉砕することが好ましい。このような事前粉砕により、疎水性粒子の表層部または内部の親水性粒子を疎水性粒子から除去することができる。ただし、このような事前粉砕によっても、疎水性粒子の表層部に親水性粒子が残留する場合がある。そして、疎水性粒子の表層部の一部は残留した親水性粒子によって親水性となっている。また、このような事前粉砕はビーズミルを用いた湿式粉砕により行われる場合があり、この場合、疎水性粒子の表層部に水が残留することがある。疎水性粒子の表層部に残留した水も疎水性粒子の表層部に親水性を付与する。 Therefore, in order to increase the separation efficiency of the hydrophobic particles and the hydrophilic particles, it is preferable to pre-pulverize the mixture to be separated. By such pre-grinding, the hydrophilic particles in the surface layer portion or the inside of the hydrophobic particles can be removed from the hydrophobic particles. However, even with such pre-grinding, hydrophilic particles may remain on the surface layer of the hydrophobic particles. Then, a part of the surface layer portion of the hydrophobic particles is made hydrophilic by the remaining hydrophilic particles. Further, such pre-grinding may be performed by wet pulverization using a bead mill, and in this case, water may remain on the surface layer portion of the hydrophobic particles. Water remaining on the surface layer of the hydrophobic particles also imparts hydrophilicity to the surface layer of the hydrophobic particles.

図2A及び図2B(以下、図2と総称する。)は、ビーズミルで湿式粉砕された未燃カーボン粒子を模式的に示す。図2に示すように、フライアッシュ中の未燃カーボン粒子P2が粉砕され、破断面P21で複数片に分割され、微細化される。これにより、破断面P21付近の細孔P20中に入り込んでいた略球状の金属酸化物粒子P1が、当該細孔P20から放出される。従って、未燃カーボン粒子P2の表面に付着していた金属酸化物粒子P1のみならず、細孔P20中に入り込んでいた金属酸化物粒子P1も、未燃カーボン粒子P2から分離及び除去されるので、未燃カーボン粒子P2と金属酸化物粒子P1をさらに好適に分離できる。ただし、このような処理によっても、図2Bに示すように、未燃カーボン粒子P2の表層部に金属酸化物粒子P1が残留する場合がある。 2A and 2B (hereinafter collectively referred to as FIG. 2) schematically show unburned carbon particles wet-milled with a bead mill. As shown in FIG. 2, the unburned carbon particles P2 in the fly ash are crushed, divided into a plurality of pieces at the fracture surface P21, and refined. As a result, the substantially spherical metal oxide particles P1 that have entered the pores P20 near the fracture surface P21 are released from the pores P20. Therefore, not only the metal oxide particles P1 adhering to the surface of the unburned carbon particles P2 but also the metal oxide particles P1 that have entered the pores P20 are separated and removed from the unburned carbon particles P2. , The unburned carbon particles P2 and the metal oxide particles P1 can be more preferably separated. However, even with such a treatment, as shown in FIG. 2B, the metal oxide particles P1 may remain on the surface layer portion of the unburned carbon particles P2.

本実施形態では、上記のような親水性粒子と疎水性粒子とが混在した分離対象混合物から、親水性粒子(例えば金属酸化物粒子)と疎水性粒子(例えば未燃カーボン粒子)をそれぞれ分離して回収する。これにより、金属酸化物粒子(例えば精製フライアッシュ)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、未燃カーボン粒子(例えば未燃カーボン濃縮物)は、例えば、発電用、製鉄用、セメントクリンカー用の炭素材料等として再利用される。この際、回収される金属酸化物粒子中におけるカーボン含有率を例えば5質量%以下にまで低下させることができれば、金属酸化物粒子の品質が向上し、リサイクル用途が向上する。特に、回収される金属酸化物粒子中におけるカーボン含有率を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(カーボン含有率とほぼ同値)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、金属酸化物粒子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 particles) and hydrophobic particles (for example, unburned carbon particles) are separated from the mixture to be separated in which hydrophilic particles and hydrophobic particles are mixed as described above. And collect. As a result, the metal oxide particles (for example, refined fly ash) are reused as raw materials for concrete (aggregate, admixture, etc.), building materials, etc., and unburned carbon particles (for example, unburned carbon concentrate). Is reused, for example, as a carbon material for power generation, iron making, cement clinker, and the like. At this time, if the carbon content in the recovered metal oxide particles can be reduced to, for example, 5% by mass or less, the quality of the metal oxide particles is improved and the recycling use is improved. In particular, if the carbon content in the recovered metal oxide particles can be reduced to 3% by mass or less, the ignition loss (carbon) in the quality regulation of fly ash I for concrete described in JIS A6201-2008. By adjusting the quality regulations such as other powderiness, the metal oxide particles can be recycled for a fee as fly ash for concrete, and the recycling use will be expanded. ..

<2.疎水性液体>
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、「疎水性液体」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攪拌した混合液を静置すると、水を主体とする水相と、疎水性液体を主体とする疎水性液体相の2相に分離される。なお、詳細は後述するが、処理対象である分離対象混合物、水、及び疎水性液体の混合液(スラリー)を静置すると、上記水相及び疎水性液体相の間にエマルジョン相が形成される。このエマルジョン相内には疎水性粒子が大量に含まれる。
<2. Hydrophobic liquid>
Next, the hydrophobic liquid used in the separation method according to the present embodiment will be described. The hydrophobic liquid is a liquid having hydrophobicity, that is, a liquid having a property of having a low affinity for water (difficult to dissolve in water or being 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. The hydrophobicity in the present specification is a property including lipophilicity. The hydrophobic liquid may be, for example, an organic solvent having hydrophobicity (hereinafter referred to as “hydrophobic liquid”), various oils, or the like. Since the hydrophobic liquid has a low affinity for water, when the mixed liquid in which the hydrophobic liquid and water are mixed and stirred is allowed to stand, the aqueous phase mainly composed of water and the hydrophobic liquid phase mainly composed of the hydrophobic liquid are allowed to stand. It is separated into two phases. Although details will be described later, when a mixture (slurry) of a mixture to be separated, water, and a hydrophobic liquid to be treated is allowed to stand, an emulsion phase is formed between the aqueous phase and the hydrophobic liquid phase. .. A large amount of hydrophobic particles are contained in this emulsion phase.

さらに、本実施形態では、疎水性液体として、水と比重が異なる、即ち比重が1より大きいか、または1より小さい液体を使用する。水と比重が異なる疎水性液体を用いることで、疎水性液体と水の混合液を攪拌した後に静置すると、両液の比重差によって、水相と疎水性液体相とに分離される。本実施形態では、水及び疎水性液体のうち、比重がより小さい(軽い)方を「軽液」とも称し、比重がより大きい(重い)方を「重液」とも称する。 Further, in the present embodiment, as the hydrophobic liquid, a liquid having a specific density different from that of water, that is, a liquid having a specific gravity greater than or less than 1, is used. By using a hydrophobic liquid having a specific gravity different from that of water, when the mixed solution of the hydrophobic liquid and water is stirred and then allowed to stand, it is separated into an aqueous phase and a hydrophobic liquid phase due to the difference in specific gravity between the two liquids. In the present embodiment, of the water and the hydrophobic liquid, the one having a smaller (lighter) specific gravity is also referred to as a "light liquid", and the one having a larger (heavy) specific gravity is also referred to as a "heavy liquid".

疎水性液体の比重は、0.95以下または1.05以上であることが好ましい。これにより、分離対象混合物、水(比重1)、及び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、混合液がエマルジョン相、水相及び疎水性液体相の3相に分離される。したがって、疎水性粒子及び親水性粒子の分離速度が向上する。また、回収工程では、固液分離装置で疎水性粒子を回収した後、当該疎水性粒子に付着した疎水性液体を蒸発させる。このため、疎水性液体の沸点は200℃未満が好ましく、水の沸点より低いこと、具体的には90℃未満であることがより好ましい。上記回収工程の詳細は後述する。 The specific gravity of the hydrophobic liquid is preferably 0.95 or less or 1.05 or more. As a result, after the mixture to be separated, water (specific gravity 1), and the hydrophobic liquid are mixed and allowed to stand, the mixed liquid quickly becomes an emulsion phase, an aqueous phase, and a hydrophobic liquid in a short time of, for example, about 1 to 30 seconds. It is separated into three phases, a liquid phase. Therefore, the separation rate of hydrophobic particles and hydrophilic particles is improved. Further, in the recovery step, after the hydrophobic particles are recovered by the solid-liquid separation device, the hydrophobic liquid adhering to the hydrophobic particles is evaporated. Therefore, the boiling point of the hydrophobic liquid is preferably less than 200 ° C, more preferably lower than the boiling point of water, specifically less than 90 ° C. The details of the recovery process will be described later.

疎水性液体は典型的には溶剤、オイルなどである。比重が0.95以下の疎水性液体としては、例えばn-ペンタン、n-ヘキサン、ケロシン、ガソリン、灯油などが挙げられ、比重が1.05以上の疎水性液体としては、例えば、臭素系溶剤、フッ素系溶剤、塩素系溶剤等が挙げられる。より詳細には、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1-ブロモプロパン、ハイドロフルオロエーテル等である。なお、疎水性液体の引火のしにくさ、安定性、分離容易性等を考慮すると、比重が水よりも大きい疎水性液体を用いることが好ましい。 Hydrophobic liquids are typically solvents, oils and the like. Examples of the hydrophobic liquid having a specific gravity of 0.95 or less include n-pentane, n-hexane, kerosene, gasoline, kerosene and the like, and examples of the hydrophobic liquid having a specific gravity of 1.05 or more include a bromine-based solvent. , Fluorine-based solvent, chlorine-based solvent and the like. More specifically, it is trichlorethylene, tetrachlorethylene, 1-bromopropane, hydrofluoroether and the like. Considering the difficulty of ignition, stability, ease of separation, etc. of the hydrophobic liquid, it is preferable to use a hydrophobic liquid having a specific gravity larger than that of water.

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。 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 more easily mixed with water than the above-mentioned hydrophobic liquid. On the other hand, the hydrophobic particles are particles having an affinity for the hydrophobic liquid, and have a property of being more easily mixed with the hydrophobic liquid than water.

親水性粒子は、例えば、上述したように、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などであるが、疎水性を有する粒子で、表面の一部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。疎水性粒子の表面の一部が親水性である場合、例えば、水と比重が異なる疎水性液体を等容量入れた容器に疎水性粒子を導入し、攪拌した後に静置すると、水と比重が異なる疎水性液体との中間部分にエマルジョン相ができ、そのエマルジョン相に疎水性粒子が濃縮される。ここで、上記試験に使用可能な容器(すなわち、エマルジョン相を観察可能な容器)としては、例えば、容器の内側の鉛直方向の一部にポリエチレンなどのプラスチック製テープを貼ったガラス製の密閉容器が挙げられる。このような容器を使用することで、接液部がガラスである部分からは水相とエマルジョン相との界面が認識でき、接液部がプラスチック製テープである部分からはエマルジョン相と疎水性液体相との界面が認識できる。理由は後述する。このようにすることで、疎水性粒子の表面の一部が親水性であるかどうかの判断ができる。 As described above, the hydrophilic particles are, for example, particles of metal oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , and Fe 2 O 3 , but if the particles have hydrophilicity, they may be particles of other materials. There may be. On the other hand, the hydrophobic particles are, for example, coal powder such as unburned carbon or coke powder, but if the particles have hydrophobicity and a part of the surface thereof has hydrophilicity, the particles are made of other materials. May be. When a part of the surface of the hydrophobic particles is hydrophilic, for example, when the hydrophobic particles are introduced into a container containing an equal volume of a hydrophobic liquid having a specific gravity different from that of water, and the mixture is stirred and then allowed to stand, the specific gravity becomes higher than that of water. An emulsion phase is formed in the middle part with a different hydrophobic liquid, and hydrophobic particles are concentrated in the emulsion phase. Here, as a container that can be used for the above test (that is, a container in which the emulsion phase can be observed), for example, a closed glass container in which a plastic tape such as polyethylene is attached to a part of the inside of the container in the vertical direction. Can be mentioned. By using such a container, the interface between the aqueous phase and the emulsion phase can be recognized from the part where the wetted part is glass, and the emulsion phase and the hydrophobic liquid can be recognized from the part where the wetted part is a plastic tape. The interface with the phase can be recognized. The reason will be described later. By doing so, it is possible to determine whether or not a part of the surface of the hydrophobic particles is hydrophilic.

処理対象物である分離対象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、分離対象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の含有率は合計で100質量%以下である。疎水性粒子が未燃カーボン粒子である場合、例えば、分離対象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。 The content of hydrophilic particles and the content of hydrophobic particles contained in the mixture to be separated, which is the object to be treated, are not particularly limited, but for example, the content of hydrophilic particles in the mixture to be separated is 5 to 97 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 is 100% by mass or less. When the hydrophobic particles are unburned carbon particles, for example, when the mixture to be separated 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 the mass loss rate when a sample dried at 105 ° C. is held in an atmospheric atmosphere oven set at 975 ° C. for 15 minutes or more.

<3.分離方法の概要>
本実施形態では、後述する縦型多段接触分離システム10Aを用いて分離対象混合物から親水性粒子と疎水性粒子を分離する。そこで、まず、図3、図13、図5、及び図6に基づいて、縦型多段接触分離システム10Aを用いた分離方法(縦型多段接触分離方法)の概要について説明する。なお、図3は、軽液100が水で、重液200が疎水性液体の時に好適に使用される縦型多段接触分離装置10の構成例を示す説明図であり、図13は軽液100が疎水性液体で、重液200が水の時に好適に使用される縦型多段接触分離装置10’の構成例を示す説明図である。もちろん、軽液100が疎水性液体で、重液200が水の時であっても縦型多段接触分離装置10を使用してもよいし、軽液100が水で、重液200が疎水性液体の時に縦型多段接触分離装置10’を使用してもよい。ただし、これらの場合、少なくとも、図3、図13に記載された第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80の上下関係を入れ替える必要がある。その理由については後述する。
<3. Overview of separation method>
In this embodiment, hydrophilic particles and hydrophobic particles are separated from the mixture to be separated by using the vertical multi-stage contact separation system 10A described later. Therefore, first, an outline of a separation method (vertical multi-stage contact separation method) using the vertical multi-stage contact separation system 10A will be described with reference to FIGS. 3, 13, 5, and 6. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of a vertical multi-stage contact separation device 10 preferably used when the light liquid 100 is water and the heavy liquid 200 is a hydrophobic liquid, and FIG. 13 is an explanatory diagram showing the configuration example of the vertical multi-stage contact separation device 10. Is an explanatory diagram showing a configuration example of a vertical multi-stage contact separation device 10'in which is a hydrophobic liquid and the heavy liquid 200 is preferably used when the heavy liquid 200 is water. Of course, even when the light liquid 100 is a hydrophobic liquid and the heavy liquid 200 is water, the vertical multi-stage contact separation device 10 may be used, or the light liquid 100 is water and the heavy liquid 200 is hydrophobic. When liquid, the vertical multi-stage contact separation device 10'may be used. However, in these cases, at least, it is necessary to replace the vertical relationship between the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 shown in FIGS. 3 and 13. The reason will be described later.

本実施形態に係る縦型多段接触分離方法は、親水性粒子(例えば金属酸化物粒子)と疎水性粒子(例えば未燃カーボン粒子)が混在する分離対象混合物(例えばフライアッシュ)310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 vertical multi-stage contact separation method according to the present embodiment is hydrophilic from the separation target mixture (for example, fly ash) 310 in which hydrophilic particles (for example, metal oxide particles) and hydrophobic particles (for example, unburned carbon particles) are mixed. This is a wet separation method for separating particles and hydrophilic particles.

この縦型多段接触分離方法では、親水性粒子の捕捉剤として水を使用するとともに、疎水性粒子の捕捉剤として、水と比重が異なる疎水性液体を使用する。さらに、分離対象混合物(固形分)を水、または/および、疎水性液体と混合して攪拌した後に湿式粉砕することで、分離対象混合物の事前粉砕物が分散した第1スラリー300を製造する(事前粉砕工程)。事前粉砕物は、親水性粒子と疎水性粒子とを含むが、疎水性粒子の特に表層部には親水性粒子が残留していることがある。このため、疎水性粒子の表層部の一部は親水性となっていることが多い。次いで、縦型多段接触分離システム10Aの高さ方向の中程に設置されたスラリー導入口10dから第1スラリー300を縦型多段接触分離装置10内に導入する(スラリー導入工程)。 In this vertical multi-stage contact separation method, water is used as a scavenger for hydrophilic particles, and a hydrophobic liquid having a specific gravity different from that of water is used as a scavenger for hydrophobic particles. Further, the mixture to be separated (solid content) is mixed with water and / and a hydrophobic liquid, stirred, and then wet-ground to produce a first slurry 300 in which the pre-ground mixture of the mixture to be separated is dispersed (. Pre-grinding process). The pre-pulverized product contains hydrophilic particles and hydrophobic particles, but hydrophilic particles may remain particularly on the surface layer portion of the hydrophobic particles. Therefore, a part of the surface layer portion of the hydrophobic particles is often hydrophilic. Next, the first slurry 300 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the slurry introduction port 10d installed in the middle of the vertical multi-stage contact separation system 10A (slurry introduction step).

一方、縦型多段接触分離装置10の上部(重液導入口10c)から重液(水または水よりも比重が大きい(重い)疎水性液体)200を縦型多段接触分離装置10内に導入し(重液導入工程)、縦型多段接触分離装置10の下部(軽液導入口10e)から軽液(水または水よりも比重が小さい(軽い)疎水性液体)100を縦型多段接触分離装置10内に導入する(軽液導入工程)。 On the other hand, a heavy liquid (water or a hydrophobic liquid having a larger specific gravity than water (heavy) than water) 200 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the upper part (heavy liquid introduction port 10c) of the vertical multi-stage contact separation device 10. (Heavy liquid introduction step), From the lower part (light liquid introduction port 10e) of the vertical multi-stage contact separation device 10, a light liquid (water or a hydrophobic liquid having a smaller specific gravity than water (lighter)) 100 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device. Introduce within 10 (light liquid introduction step).

ここで、軽液100、重液200、及び分離対象混合物310の好ましい組み合わせの例としては、軽液100が水、重液200が比重1.05以上の疎水性液体、分離対象混合物310がフライアッシュとなる組み合わせである。他の組み合わせとしては、軽液100が比重0.95以下の疎水性液体、重液200が水、分離対象混合物310がフライアッシュとなる組み合わせである。もちろん、軽液100、重液200、及び分離対象混合物310の組み合わせはこれらに限られない。例えば、分離対象混合物310として高炉ガス灰等を用いてもよい。 Here, as an example of a preferable combination of the light liquid 100, the heavy liquid 200, and the mixture to be separated 310, the light liquid 100 is water, the heavy liquid 200 is a hydrophobic liquid having a specific gravity of 1.05 or more, and the mixture to be separated 310 is a fly. It is a combination that becomes ash. As another combination, the light liquid 100 is a hydrophobic liquid having a specific gravity of 0.95 or less, the heavy liquid 200 is water, and the mixture 310 to be separated is fly ash. Of course, the combination of the light liquid 100, the heavy liquid 200, and the mixture to be separated 310 is not limited to these. For example, blast furnace gas ash or the like may be used as the mixture to be separated 310.

縦型多段接触分離装置10内には、複数のセトラー部30及びミキサー部40が高さ方向に交互に設けられている。そして、ミキサー部40によってミキサー部40内の内容物40c(図5参照)が攪拌され、セトラー部30内で内容物30cが静置される(図6参照)。各セトラー部30及びミキサー部40が上述した処理を行うことで、縦型多段接触分離装置10の内容物が上から軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に比重分離される(比重分離工程)。 A plurality of settler portions 30 and a mixer portion 40 are alternately provided in the vertical multi-stage contact separation device 10 in the height direction. Then, the content 40c (see FIG. 5) in the mixer unit 40 is stirred by the mixer unit 40, and the content 30c is allowed to stand in the settler unit 30 (see FIG. 6). By performing the above-mentioned processing by each settler unit 30 and the mixer unit 40, the contents of the vertical multi-stage contact separation device 10 are separated into the light liquid phase 500, the emulsion phase 600, and the heavy liquid phase 700 from the top (specific gravity separation). Specific gravity separation step).

軽液相500及び重液相700のうち、いずれかが水相であり、他方が疎水性液体相である。つまり、疎水性液体の比重が水より大きい場合、軽液相500が水相であり、重液相700が疎水性液体相となる。一方、疎水性液体相の比重が水より小さい場合、軽液相500が疎水性液体相であり、重液相700が水相である。 Of the light liquid phase 500 and the heavy liquid phase 700, one is an aqueous phase and the other is a hydrophobic liquid phase. That is, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water, the light liquid phase 500 is the aqueous phase and the heavy liquid phase 700 is the hydrophobic liquid phase. On the other hand, when the specific gravity of the hydrophobic liquid phase is smaller than that of water, the light liquid phase 500 is the hydrophobic liquid phase and the heavy liquid phase 700 is the aqueous phase.

ここで重要なのは、第1スラリー300が単に軽液相500及び重液相700の2相に分離するだけでなく、これらの相の間にエマルジョン相600が形成されることである。親水性粒子は主に水相内に存在し、疎水性粒子は主にエマルジョン相600内に存在する。 What is important here is that the first slurry 300 is not only separated into two phases, a light liquid phase 500 and a heavy liquid phase 700, but also an emulsion phase 600 is formed between these phases. The hydrophilic particles are mainly present in the aqueous phase, and the hydrophobic particles are mainly present in the emulsion phase 600.

ついで、上記比重分離工程で分離された軽液相500を回収し(第1回収工程)、上記比重分離工程で分離されたエマルジョン相600を回収し(第2回収工程)、さらに上記比重分離工程で分離された重液相700も回収する(第3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、親水性粒子の含有率が高い水相及び疎水性粒子の含有率が高いエマルジョン相をそれぞれ回収して再利用することができる。以下に、かかる縦型多段接触分離システム10A及びそれを用いた縦型多段接触分離方法について詳述する。 Then, the light liquid phase 500 separated in the specific gravity separation step is recovered (first recovery step), the emulsion phase 600 separated in the specific gravity separation step is recovered (second recovery step), and further, the specific gravity separation step is performed. The heavy liquid phase 700 separated in 1 is also recovered (third recovery step). As a result, hydrophilic particles and hydrophobic particles can be separated quickly and efficiently, and the aqueous phase having a high content of hydrophilic particles and the emulsion phase having a high content of hydrophobic particles can be recovered and reused, respectively. can. The vertical multi-stage contact separation system 10A and the vertical multi-stage contact separation method using the vertical multi-stage contact separation system 10A will be described in detail below.

<4.縦型多段接触分離システムの全体構成>
つぎに、図3に基づいて、本実施形態に係る縦型多段接触分離システム10Aの全体構成について説明する。縦型多段接触分離システム10Aは、事前攪拌用ミキサー1000と、ビーズミル2000と、縦型多段接触分離装置10とを備える。事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000により分離対象混合物が分散した第1スラリー300が製造され(事前粉砕工程)、縦型多段接触分離装置10で第1スラリー300が軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離される。ついで、各相が各排出口から排出される。図3は、軽液100が水で、重液200が疎水性液体の時に好適に使用される縦型多段接触分離装置10の構成例を示す説明図であり、図13は軽液100が疎水性液体で、重液200が水の時に好適に使用される縦型多段接触分離装置10の構成例を示す説明図である。
<4. Overall configuration of vertical multi-stage contact separation system>
Next, the overall configuration of the vertical multi-stage contact separation system 10A according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The vertical multi-stage contact separation system 10A includes a pre-stirring mixer 1000, a bead mill 2000, and a vertical multi-stage contact separation device 10. The first slurry 300 in which the mixture to be separated is dispersed is produced by the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000 (pre-grinding step), and the first slurry 300 is the light liquid phase 500 and the emulsion phase 600 in the vertical multi-stage contact separation device 10. And the heavy liquid phase 700. Then, each phase is discharged from each discharge port. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of a vertical multi-stage contact separation device 10 preferably used when the light liquid 100 is water and the heavy liquid 200 is a hydrophobic liquid, and FIG. 13 is an explanatory diagram showing a configuration example in which the light liquid 100 is hydrophobic. It is explanatory drawing which shows the structural example of the vertical multi-stage contact separation apparatus 10 which is a sex liquid and is preferably used when the heavy liquid 200 is water.

<5.事前攪拌用ミキサー及びビーズミルの構成>
つぎに、事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000の構成について説明する。事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000は、縦型多段接触分離装置10導入される第1スラリー300を製造するための装置群である。
<5. Configuration of mixer for pre-stirring and bead mill>
Next, the configurations of the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000 will be described. The pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000 are a group of devices for manufacturing the first slurry 300 to be introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10.

事前攪拌用ミキサー1000は、容器1010と、事前攪拌用攪拌翼1020と、事前攪拌用モータ1050とを有する攪拌機である。この事前攪拌用ミキサー1000は、後段のビーズミル2000に接続されている。事前攪拌用ミキサー1000の容器1010の内部には、分離対象混合物310及び水が導入される。事前攪拌用ミキサー1000は、事前攪拌用モータ1050により事前攪拌用攪拌翼1020を回転させることにより、分離対象混合物310及び水の混合液1030を激しく攪拌する。これにより、第0スラリーを製造する。第0スラリーは、図示しない配管を通ってビーズミル2000に送出される。なお、配管には図示しないポンプが接続されており、当該ポンプによって配管中の第0スラリーがビーズミル2000に送出される。 The pre-stirring mixer 1000 is a stirrer having a container 1010, a pre-stirring stirring blade 1020, and a pre-stirring motor 1050. The pre-stirring mixer 1000 is connected to the bead mill 2000 in the subsequent stage. The mixture 310 to be separated and water are introduced into the container 1010 of the pre-stirring mixer 1000. The pre-stirring mixer 1000 vigorously stirs the mixture 310 to be separated and the mixed solution 1030 of water by rotating the pre-stirring stirring blade 1020 by the pre-stirring motor 1050. As a result, the 0th slurry is produced. The 0th slurry is sent to the bead mill 2000 through a pipe (not shown). A pump (not shown) is connected to the pipe, and the 0th slurry in the pipe is sent to the bead mill 2000 by the pump.

なお、第0スラリーを製造する装置は上記の例に限られず、分離対象混合物310及び水を激しく攪拌できる装置であればどのような装置であってもよい。他の装置の例としては、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が挙げられる。 The device for producing the 0th slurry is not limited to the above example, and any device may be used as long as it can vigorously stir the mixture 310 to be separated and water. Examples of other devices include line mixers, pumps capable of stirring the mixture internally, and the like.

つぎに、ビーズミル2000について説明する。上述したように、疎水性粒子の表層部または内部には、親水性粒子が混入している場合がある。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金属酸化物粒子は、AlとSiOを成分の主体としたほぼ球形の粒子である。多くの金属酸化物粒子は、未燃カーボン粒子の外側に独立して存在している。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、未燃カーボン粒子の表層部または内部の気孔に金属酸化物粒子が混入している場合がある。未燃カーボン粒子中に入りこんでいる金属酸化物粒子の比率は、未燃カーボン粒子の質量と同量におよぶことがある。 Next, the bead mill 2000 will be described. As described above, hydrophilic particles may be mixed in the surface layer portion or the inside of the hydrophobic particles. For example, when the mixture is fly ash, the metal oxide particles in the fly ash are substantially spherical particles containing Al 2 O 3 and SiO 2 as main components. Many metal oxide particles are independently present on the outside of the unburned carbon particles. However, the unburned carbon particles in fly ash are porous, and metal oxide particles may be mixed in the pores on the surface layer or inside of the unburned carbon particles. The proportion of metal oxide particles that have penetrated into the unburned carbon particles may reach the same amount as the mass of the unburned carbon particles.

上記の事前攪拌用ミキサー1000による攪拌によって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、多くの疎水性粒子の内部に親水性粒子が混入している場合、これらの粒子の分離性は悪化する。分離性の悪化の原因は、疎水性粒子の内部の気孔に金属酸化物粒子が混入しているためであり、このような金属酸化物粒子が多いと、分離性は悪化する。したがって、第0スラリーをそのまま縦型多段接触分離装置10に導入しても、疎水性粒子と親水性粒子とを十分に分離できない可能性がある。そこで、本実施形態では、第0スラリー中の固形分(例えば内部に親水性粒子を内包した疎水性粒子)をさらにビーズミル2000で粉砕する。これにより、第0スラリー中の固形分がさらに粉砕された第1スラリー300を製造する。また、ビーズミル2000による粉砕を行うことで、疎水性粒子がさらに微細化するので、疎水性粒子をエマルジョン相600中に濃縮しやすくすることもできる。 Separation of hydrophobic particles and hydrophilic particles proceeds to some extent by stirring with the above-mentioned pre-stirring mixer 1000, but when hydrophilic particles are mixed inside many hydrophobic particles, separation of these particles Sex gets worse. The cause of the deterioration of the separability is that the metal oxide particles are mixed in the pores inside the hydrophobic particles, and if there are many such metal oxide particles, the separability is deteriorated. Therefore, even if the 0th slurry is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 as it is, there is a possibility that the hydrophobic particles and the hydrophilic particles cannot be sufficiently separated. Therefore, in the present embodiment, the solid content (for example, hydrophobic particles containing hydrophilic particles inside) in the 0th slurry is further pulverized by the bead mill 2000. As a result, the first slurry 300 in which the solid content in the 0th slurry is further pulverized is produced. Further, since the hydrophobic particles are further refined by pulverization with the bead mill 2000, the hydrophobic particles can be easily concentrated in the emulsion phase 600.

本実施形態では、第0スラリーをビーズミル2000に導入することで、第0スラリー中の固形分(例えば内部に親水性粒子を内包した疎水性粒子)を湿式粉砕する。これにより、疎水性粒子を粉砕し、疎水性粒子中に混入している親水性粒子を疎水性粒子から除去する。これにより、第1スラリー300においては、疎水性粒子から多くの親水性粒子が除去されている。ただし、疎水性粒子から親水性粒子を完全に除去することは難しく、疎水性粒子の表層部の気孔に親水性粒子が残留していることが多い。このため、疎水性粒子の表層部の一部は親水化されている。また、ビーズミル2000によって疎水性粒子が微細化している。一方で、親水性粒子は疎水性粒子に比べて硬い場合が多く、ビーズミル2000による事前粉砕を経てもその大きさはほとんど変わらないことが多い。ビーズミル2000により粉砕によって製造された第1スラリー300は、スラリー導入口10dから縦型多段接触分離装置10内に導入される。 In the present embodiment, by introducing the 0th slurry into the bead mill 2000, the solid content (for example, hydrophobic particles containing hydrophilic particles inside) in the 0th slurry is wet-ground and pulverized. As a result, the hydrophobic particles are crushed, and the hydrophilic particles mixed in the hydrophobic particles are removed from the hydrophobic particles. As a result, in the first slurry 300, many hydrophilic particles are removed from the hydrophobic particles. However, it is difficult to completely remove the hydrophilic particles from the hydrophobic particles, and the hydrophilic particles often remain in the pores on the surface layer of the hydrophobic particles. Therefore, a part of the surface layer portion of the hydrophobic particles is hydrophilized. Further, the hydrophobic particles are made finer by the bead mill 2000. On the other hand, hydrophilic particles are often harder than hydrophobic particles, and their sizes often do not change even after being pre-milled by the bead mill 2000. The first slurry 300 produced by pulverization by the bead mill 2000 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the slurry introduction port 10d.

なお、事前粉砕工程は必ずしも行わなくてもよい。ただし、分離対象混合物310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、金属酸化物粒子は球形で緻密であり粉砕しにくい。さらに、未燃カーボン粒子は多孔質であり、表層部及び内部の気孔に多くの金属酸化物粒子が残留している場合がある。よって、事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000を用いた事前粉砕工程を行うことが特に好ましい。これにより、フライアッシュ中に含まれる硬い金属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。さらに、未燃カーボン粒子からより多くの金属酸化物粒子を分離することができる。 The pre-grinding step does not necessarily have to be performed. However, when the mixture 310 to be separated is fly ash, the porous unburned carbon particles are easily crushed, but the metal oxide particles are spherical and dense and difficult to crush. Further, the unburned carbon particles are porous, and many metal oxide particles may remain in the surface layer portion and the pores inside. Therefore, it is particularly preferable to perform the pre-grinding step using the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000. As a result, brittle unburned carbon particles can be efficiently crushed in a short time without destroying the hard metal oxide particles contained in the fly ash. In addition, more metal oxide particles can be separated from the unburned carbon particles.

上記ビーズの直径(以下、ビーズ径という。)が大きいほど、略球状の金属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、硬い略球状の金属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、硬い略球状の金属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2mm以下が好ましく、1mm以下がより好ましい。なお、他の種類の混合物をビーズミル2000により事前粉砕する場合にも、同様の理由からビーズ径は2mm以下が好ましく、1mm以下がより好ましい。一方、ビーズ径の下限は、粉砕後、ビーズと粉体を分離する必要があるため、粉砕後の粉体の最大粒子径より大きいことが好ましく、試験を行い決定する。例えば、フライアッシュの場合、通常、粉砕後の粒子径は、200μm未満であることから、ビーズの直径は200μm以上が好ましい。 The larger the diameter of the beads (hereinafter referred to as the bead diameter), the harder the substantially spherical metal oxide particles in order to crush the unburned carbon particles having a smaller particle diameter between the substantially spherical metal oxide particles. Must be crushed, reducing the likelihood of collision between the beads and the smaller unburned carbon particles. 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 the unburned carbon particles having a small particle size without colliding with the hard substantially spherical metal oxide particles. Therefore, the bead diameter is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less. When the other type of mixture is pre-ground by the bead mill 2000, the bead diameter is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, for the same reason. On the other hand, the lower limit of the bead diameter is preferably larger than the maximum particle size of the powder after pulverization because it is necessary to separate the beads and the powder after pulverization, and it is determined by conducting a test. For example, in the case of fly ash, the particle diameter after pulverization is usually less than 200 μm, so that the diameter of the beads is preferably 200 μm or more.

なお、粉砕方法はビーズミルに限らず、様々な方法が適用可能である。例えば、ビーズ以外の粉砕媒体(例えばボール)を用いてもよい。また、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。また、事前粉砕は乾式で行ってもよい。 The crushing method is not limited to the bead mill, and various methods can be applied. For example, a pulverizing medium other than beads (for example, a ball) may be used. Further, either one may be used, such as colliding with a high-speed shear blade of a high-shear homogenizer to pulverize, or irradiating ultrasonic waves with an ultrasonic crusher to pulverize. The hardness of each of the hydrophilic particles and the hydrophobic particles in the mixture, the state of integration of both particles, and the like may be observed, and finally the pulverization method may be tested to select the optimum method. Further, the pre-grinding may be performed by a dry method.

なお、上述したように、事前粉砕工程は必ずしも行わなくてもよい。この場合、分離対象混合物310そのものを直接スラリー導入口10dから縦型多段接触分離装置10内に導入してもよいし、分離対象混合物310を水中に分散させてスラリー化した後にスラリー導入口10dから縦型多段接触分離装置10内に導入してもよい。ただし、分離対象混合物310に含まれる疎水性粒子及び親水性粒子は上述したように非常に複雑な形態で互いに結着していることが多い。したがって、事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000を用いた事前粉砕工程を行い、当該事前粉砕工程により得られた第1スラリー300を縦型多段接触分離装置10内に導入することが好ましい。 As described above, the pre-grinding step does not necessarily have to be performed. In this case, the mixture 310 to be separated may be directly introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the slurry introduction port 10d, or the mixture 310 to be separated may be dispersed in water to form a slurry and then slurryed from the slurry introduction port 10d. It may be introduced in the vertical multi-stage contact separation device 10. However, the hydrophobic particles and the hydrophilic particles contained in the mixture to be separated 310 are often bound to each other in a very complicated form as described above. Therefore, it is preferable to perform a pre-grinding step using the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000, and to introduce the first slurry 300 obtained by the pre-grinding step into the vertical multi-stage contact separation device 10.

<6.縦型多段接触分離装置の構成>
次に、縦型多段接触分離システム10Aの主要な構成要素である縦型多段接触分離装置10の構成について説明する。縦型多段接触分離装置10は、縦型外壁管20と、複数のセトラー部30及びミキサー部40と、攪拌軸10aと、重液導入口10cと、スラリー導入口10dと、軽液導入口10eと、軽液排出口10fと、エマルジョン相排出口10gと、重液排出口10hと、第1界面観察窓70と、第2界面観察窓80とを備える。
<6. Configuration of vertical multi-stage contact separation device>
Next, the configuration of the vertical multi-stage contact separation device 10 which is a main component of the vertical multi-stage contact separation system 10A will be described. The vertical multi-stage contact separation device 10 includes a vertical outer wall tube 20, a plurality of settler sections 30, a mixer section 40, a stirring shaft 10a, a heavy liquid introduction port 10c, a slurry introduction port 10d, and a light liquid introduction port 10e. A light liquid discharge port 10f, an emulsion phase discharge port 10g, a heavy liquid discharge port 10h, a first interface observation window 70, and a second interface observation window 80 are provided.

(6-1.縦型外壁管)
縦型外壁管20は、上下に伸びる略円柱状の配管であり、上下の端面が閉塞されている。ただし、上端面の中心には後述する攪拌軸10aを貫通させるための貫通孔10a-1が形成されている。なお、縦型外壁管20の材質は特に制限されないが、縦型外壁管20の内容物(すなわち疎水性粒子、親水性粒子、水、疎水性液体等)との間で相互に影響を与えない(腐食しない、溶解しない等)材質、例えばステンレス製であることが好ましい。
(6-1. Vertical outer wall pipe)
The vertical outer wall pipe 20 is a substantially columnar pipe extending vertically, and the upper and lower end faces are closed. However, a through hole 10a-1 for passing the stirring shaft 10a, which will be described later, is formed in the center of the upper end surface. The material of the vertical outer wall tube 20 is not particularly limited, but does not affect each other with the contents of the vertical outer wall tube 20 (that is, hydrophobic particles, hydrophilic particles, water, hydrophobic liquid, etc.). It is preferably made of a material (not corroded, not melted, etc.), for example, stainless steel.

縦型外壁管20の内部は、上下方向に複数のセトラー部30及びミキサー部40に区分されており、セトラー部30とミキサー部40とが交互に配置されている。なお、最上部の領域、最下部の領域はいずれもセトラー部30となっている。したがって、ミキサー部40の上下には必ずセトラー部30が配置されている。言い換えれば、ミキサー部40はセトラー部30間に配置される。ミキサー部40とセトラー部30との間には、これらを仕切る仕切り板35が配置されている。 The inside of the vertical outer wall tube 20 is divided into a plurality of settler portions 30 and a mixer portion 40 in the vertical direction, and the settler portions 30 and the mixer portions 40 are alternately arranged. The uppermost region and the lowermost region are both settler portions 30. Therefore, the settler unit 30 is always arranged above and below the mixer unit 40. In other words, the mixer unit 40 is arranged between the settler units 30. A partition plate 35 for partitioning the mixer section 40 and the settler section 30 is arranged.

なお、以下の説明において、最上部のセトラー部30を最上部セトラー部30a、最下部のセトラー部30を最下部セトラー部30b、これら以外のセトラー部30を他のセトラー部30dとして互いに区別する場合がある。なお、図3の例では、セトラー部30が合計6段、ミキサー部40が合計5段形成されているが、セトラー部30及びミキサー部40の段数がこの例に限定されないことは勿論である。また、セトラー部30とミキサー部40とは交互に配置されているが、例えば縦型多段接触分離装置10のいずれかの箇所でセトラー部30及びミキサー部40の少なくとも一方が複数段連続して配置されていてもよい。 In the following description, the uppermost settler portion 30 is referred to as the uppermost settler portion 30a, the lowermost settler portion 30 is referred to as the lowermost settler portion 30b, and the other settler portions 30 are referred to as other settler portions 30d. There is. In the example of FIG. 3, the settler unit 30 is formed in a total of 6 stages and the mixer unit 40 is formed in a total of 5 stages, but it goes without saying that the number of stages of the settler unit 30 and the mixer unit 40 is not limited to this example. Further, the settler unit 30 and the mixer unit 40 are arranged alternately. For example, at least one of the settler unit 30 and the mixer unit 40 is continuously arranged in a plurality of stages at any position of the vertical multi-stage contact separation device 10. It may have been done.

図3の例に戻ると、中央のミキサー部40が粗分離ミキサー部40aを構成し、粗分離ミキサー部40aの上方の2組のセトラー部30及びミキサー部40が重液洗浄部50を構成し、粗分離ミキサー部40aの下方の2組のセトラー部30及びミキサー部40が軽液洗浄部60を構成する。重液洗浄部50の上方のセトラー部30が最上部セトラー部30aとなり、軽液洗浄部60の下方のセトラー部30が最下部セトラー部30bとなる。重液洗浄部50及び軽液洗浄部60のうち一方、あるいは両方が省略されてもよい。 Returning to the example of FIG. 3, the central mixer unit 40 constitutes the coarse separation mixer unit 40a, and the two sets of settler units 30 and the mixer unit 40 above the coarse separation mixer unit 40a constitute the heavy liquid cleaning unit 50. The two sets of settler units 30 and the mixer unit 40 below the coarse separation mixer unit 40a constitute the light liquid cleaning unit 60. The settler portion 30 above the heavy liquid cleaning portion 50 is the uppermost settler portion 30a, and the settler portion 30 below the light liquid cleaning portion 60 is the lowermost settler portion 30b. One or both of the heavy liquid cleaning unit 50 and the light liquid cleaning unit 60 may be omitted.

ここで、重液洗浄部50は、重液200が水となる場合には、水(水相100a)中の親水性粒子300b(図5参照)を下方に移動させ、上昇する軽液100中の親水性粒子300bを取り除き、軽液100中の疎水性粒子300a(図5参照)の割合を増加させる。重液200が疎水性液体の場合は疎水性液体中の疎水性粒子300aを下方に移動させ、上昇する軽液100中の疎水性粒子300aを取り除き軽液100中の親水性粒子300bの割合を増加させる。洗浄段数を増加させることにより、エマルジョン相排出口10gより得られるエマルジョン相600中の固形物中の疎水性粒子300aの含有率を上昇させる。または/かつ、水相排出口(水が軽液100の場合は、軽液排出口10f、水が重液200の場合は、重液排出口10h)より得られる水相100a中の固形物中の親水性粒子300bの含有率を上昇させる。 Here, when the heavy liquid 200 becomes water, the heavy liquid cleaning unit 50 moves the hydrophilic particles 300b (see FIG. 5) in the water (aqueous phase 100a) downward and rises in the light liquid 100. The hydrophilic particles 300b of the above are removed, and the proportion of the hydrophobic particles 300a (see FIG. 5) in the light liquid 100 is increased. When the heavy liquid 200 is a hydrophobic liquid, the hydrophobic particles 300a in the hydrophobic liquid are moved downward, the rising hydrophobic particles 300a in the light liquid 100 are removed, and the ratio of the hydrophilic particles 300b in the light liquid 100 is adjusted. increase. By increasing the number of washing stages, the content of hydrophobic particles 300a in the solid matter in the emulsion phase 600 obtained from the emulsion phase discharge port 10 g is increased. Or / and in the solid matter in the aqueous phase 100a obtained from the aqueous phase discharge port (light liquid discharge port 10f when water is light liquid 100, heavy liquid discharge port 10h when water is heavy liquid 200). Increases the content of the hydrophilic particles 300b in the water.

軽液洗浄部60は、軽液100が水となる場合には、親水性粒子300b(図5参照)を上方に移動させ、下降する重液200中の親水性粒子300bを取り除き、重液200中の疎水性粒子300a(図5参照)の割合を増加させる。軽液100が疎水性液体の場合は疎水性液体中の疎水性粒子300aを上昇させ、下降する重液200中の疎水性粒子300aを取り除き重液200中の親水性粒子300aの割合を増加させる。洗浄段数を増加させることにより、エマルジョン相排出口10gより得られるエマルジョン相600中の固形物中の疎水性粒子300aの含有率を上昇させる。または/かつ、水相排出口(水が軽液100の場合は、軽液排出口10f、水が重液200の場合は、重液排出口10h)より得られる水相100a中の固形物中の親水性粒子300bの含有率を上昇させる。 When the light liquid 100 becomes water, the light liquid cleaning unit 60 moves the hydrophilic particles 300b (see FIG. 5) upward, removes the hydrophilic particles 300b in the descending heavy liquid 200, and removes the hydrophilic particles 200b. Increase the proportion of hydrophobic particles 300a (see FIG. 5) in it. When the light liquid 100 is a hydrophobic liquid, the hydrophobic particles 300a in the hydrophobic liquid are raised, the falling hydrophobic particles 300a in the heavy liquid 200 are removed, and the proportion of the hydrophilic particles 300a in the heavy liquid 200 is increased. .. By increasing the number of washing stages, the content of hydrophobic particles 300a in the solid matter in the emulsion phase 600 obtained from the emulsion phase discharge port 10 g is increased. Or / and in the solid matter in the aqueous phase 100a obtained from the aqueous phase discharge port (light liquid discharge port 10f when water is light liquid 100, heavy liquid discharge port 10h when water is heavy liquid 200). Increases the content of the hydrophilic particles 300b in the water.

(6-2.攪拌軸)
縦型外壁管20の内部には、セトラー部30、仕切り板35、及びミキサー部40の略中心を貫通する攪拌軸10aが設けられている。攪拌軸10aの上端は、縦型外壁管20の上端面から外部に貫通している。攪拌軸10aの上端は、図示しない駆動装置に接続されており、この駆動装置による駆動力により例えば矢印A方向に回転する。さらに、攪拌軸10aの長さ方向の各部分のうち、ミキサー部40を貫通する部分には、攪拌翼10bが設けられている。攪拌翼10bは、攪拌軸10aに略垂直に設けられた攪拌棒10b-1と、攪拌棒10b-1の両端に設けられた攪拌ブレード10b-2とを備える。攪拌軸10aが回転すると、これに連動して攪拌翼10bが回転する。したがって、ミキサー部40では、内容物40cが攪拌される(図5参照)。なお、攪拌軸10aの回転数(言い換えれば攪拌翼10bの回転数)は特に制限されず、縦型多段接触分離装置10内に導入された内容物が最終的に軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離できるように適宜決定されればよい。一例として、攪拌翼10bの周速が0.8~2.8m/sec程度になるように攪拌軸10aの回転数を決定すればよい。攪拌軸10a及び攪拌翼10bの材質は特に制限されないが、縦型外壁管20の内容物(すなわち疎水性粒子、親水性粒子、水、疎水性液体等)との間で相互に影響を与えない(腐食しない、溶解しない等)材質、例えばステンレス製であることが好ましい。なお、図3、または、図13の例では攪拌軸10aが縦型多段接触分離装置10の上端から下端に渡って設けられているが、攪拌軸10aは例えばミキサー部40毎に設けられてもよい。この場合、例えば攪拌翼10bの回転速度をミキサー部40毎に調整してもよい。
(6-2. Stirring shaft)
Inside the vertical outer wall tube 20, a stirring shaft 10a penetrating the settler portion 30, the partition plate 35, and the substantially center of the mixer portion 40 is provided. The upper end of the stirring shaft 10a penetrates to the outside from the upper end surface of the vertical outer wall tube 20. The upper end of the stirring shaft 10a is connected to a driving device (not shown), and is rotated in the direction of arrow A by the driving force of the driving device, for example. Further, of each portion of the stirring shaft 10a in the length direction, a stirring blade 10b is provided at a portion penetrating the mixer portion 40. The stirring blade 10b includes a stirring rod 10b-1 provided substantially perpendicular to the stirring shaft 10a, and stirring blades 10b-2 provided at both ends of the stirring rod 10b-1. When the stirring shaft 10a rotates, the stirring blade 10b rotates in conjunction with the rotation of the stirring shaft 10a. Therefore, in the mixer unit 40, the content 40c is stirred (see FIG. 5). The rotation speed of the stirring shaft 10a (in other words, the rotation speed of the stirring blade 10b) is not particularly limited, and the contents introduced in the vertical multi-stage contact separation device 10 are finally the light liquid phase 500 and the emulsion phase 600. , And it may be appropriately determined so that it can be separated into the heavy liquid phase 700. As an example, the rotation speed of the stirring shaft 10a may be determined so that the peripheral speed of the stirring blade 10b is about 0.8 to 2.8 m / sec. The materials of the stirring shaft 10a and the stirring blade 10b are not particularly limited, but do not affect each other with the contents of the vertical outer wall tube 20 (that is, hydrophobic particles, hydrophilic particles, water, hydrophobic liquid, etc.). It is preferably made of a material (not corroded, not melted, etc.), for example, stainless steel. In the example of FIG. 3 or 13, the stirring shaft 10a is provided from the upper end to the lower end of the vertical multi-stage contact separation device 10, but the stirring shaft 10a may be provided for each mixer unit 40, for example. good. In this case, for example, the rotation speed of the stirring blade 10b may be adjusted for each mixer unit 40.

(6-3.各導入口)
縦型多段接触分離装置10には、3つの導入口、すなわち重液導入口10c、スラリー導入口10d、及び軽液導入口10eが設けられる。なお、各導入口の材質は特に制限されないが、縦型外壁管20の内容物(すなわち疎水性粒子、親水性粒子、水、疎水性液体等)との間で相互に影響を与えない(腐食しない、溶解しない等)材質、例えばステンレス製であることが好ましい。
(6-3. Each inlet)
The vertical multi-stage contact separation device 10 is provided with three introduction ports, that is, a heavy liquid introduction port 10c, a slurry introduction port 10d, and a light liquid introduction port 10e. The material of each inlet is not particularly limited, but does not affect each other with the contents of the vertical outer wall tube 20 (that is, hydrophobic particles, hydrophilic particles, water, hydrophobic liquid, etc.) (corrosion). No, does not dissolve, etc.) Material, for example, preferably made of stainless steel.

重液導入口10cは、最上部セトラー部30aの直下の(すなわち、最上部セトラー部30aの下方かつ直近の)ミキサー部40に重液200を導入する。ここで、疎水性液体の比重が1より大きい場合、疎水性液体が重液200となるので、疎水性液体は重液導入口10cから縦型多段接触分離装置10内に導入される。一方、疎水性液体の比重が1より小さい場合、水が重液200となるので、水は重液導入口10cから縦型多段接触分離装置10内に導入される。縦型多段接触分離装置10内に導入された重液200は、その比重によって徐々に下方に移動する。 The heavy liquid introduction port 10c introduces the heavy liquid 200 into the mixer unit 40 directly below the uppermost settler portion 30a (that is, below and immediately before the uppermost settler portion 30a). Here, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, the hydrophobic liquid becomes the heavy liquid 200, so that the hydrophobic liquid is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the heavy liquid introduction port 10c. On the other hand, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, the water becomes the heavy liquid 200, so that the water is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the heavy liquid introduction port 10c. The heavy liquid 200 introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 gradually moves downward due to its specific gravity.

スラリー導入口10dは、縦型多段接触分離装置10の高さ方向の中程に設置された粗分離ミキサー部40aに第1スラリー300を導入する。以下、スラリー導入口10dが設けられるミキサー部40を粗分離ミキサー部40aとし、それ以外のミキサー部40を他のミキサー部40bとして区別する場合がある。第1スラリー300に代えて分離対象混合物310そのもの、または単に分離対象混合物310が水中に分散したスラリーを粗分離ミキサー部40a内に導入してもよい。ただし、上述したように、事前粉砕工程により得られた第1スラリー300を縦型多段接触分離装置10内に導入することが好ましい。 The slurry introduction port 10d introduces the first slurry 300 into the coarse separation mixer unit 40a installed in the middle of the vertical multi-stage contact separation device 10 in the height direction. Hereinafter, the mixer unit 40 provided with the slurry introduction port 10d may be referred to as a coarse separation mixer unit 40a, and the other mixer units 40 may be distinguished as another mixer unit 40b. Instead of the first slurry 300, the separation target mixture 310 itself, or simply the slurry in which the separation target mixture 310 is dispersed in water may be introduced into the coarse separation mixer unit 40a. However, as described above, it is preferable to introduce the first slurry 300 obtained by the pre-grinding step into the vertical multi-stage contact separation device 10.

軽液導入口10eは、最下部セトラー部30bの直上の(すなわち、最下部セトラー部30bの上方かつ直近の)ミキサー部40内に軽液100を導入する。ここで、疎水性液体の比重が1より小さい場合、疎水性液体が軽液100となるので、疎水性液体は軽液導入口10eから縦型多段接触分離装置10内に導入される。一方、疎水性液体の比重が1より大きい場合、水が軽液100となるので、水は軽液導入口10eから縦型多段接触分離装置10内に導入される。縦型多段接触分離装置10内に導入された軽液100は、その比重によって徐々に上方に移動する。 The light liquid introduction port 10e introduces the light liquid 100 into the mixer section 40 directly above the lowermost settler section 30b (that is, above and near the lowermost settler section 30b). Here, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, the hydrophobic liquid becomes the light liquid 100, so that the hydrophobic liquid is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the light liquid introduction port 10e. On the other hand, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, the water becomes the light liquid 100, so that the water is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the light liquid introduction port 10e. The light liquid 100 introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 gradually moves upward due to its specific gravity.

なお、疎水性液体の引火のしにくさ、安定性、分離容易性等を考慮すると、比重が水よりも大きい疎水性液体を用いることが好ましい。したがって、疎水性液体を重液200として重液導入口10cから縦型多段接触分離装置10内に導入し、水を軽液100として軽液導入口10eから縦型多段接触分離装置10内に導入することが好ましい。 Considering the difficulty of ignition, stability, ease of separation, etc. of the hydrophobic liquid, it is preferable to use a hydrophobic liquid having a specific gravity larger than that of water. Therefore, the hydrophobic liquid is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 as the heavy liquid 200 from the heavy liquid introduction port 10c, and water is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the light liquid introduction port 10e as the light liquid 100. It is preferable to do so.

(6-4.仕切り板)
ミキサー部40とセトラー部30との間には、これらを仕切る仕切り板35が配置されている。そこで、図4に基づいて仕切り板35の構成について説明する。図4(a)、(b)はいずれも仕切り板35の上端面を模式的に示すが、仕切り板35の開口率が異なっている。開口率の詳細は後述するが、図4(a)の開口率は図4(b)の開口率より小さい。仕切り板35は縦型外壁管20の内壁面に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。仕切り板35が縦型外壁管20の内壁面に固定されていない場合、後述する支柱35cによって仕切り板35の位置が固定される。なお、仕切り板35の材質は特に制限されないが、縦型外壁管20の内容物(すなわち疎水性粒子、親水性粒子、水、疎水性液体等)との間で相互に影響を与えない(腐食しない、溶解しない等)材質、例えばステンレス製であることが好ましい。
(6-4. Partition plate)
A partition plate 35 for partitioning the mixer section 40 and the settler section 30 is arranged. Therefore, the configuration of the partition plate 35 will be described with reference to FIG. FIGS. 4A and 4B schematically show the upper end surface of the partition plate 35, but the aperture ratios of the partition plates 35 are different. The details of the aperture ratio will be described later, but the aperture ratio in FIG. 4 (a) is smaller than the aperture ratio in FIG. 4 (b). The partition plate 35 may or may not be fixed to the inner wall surface of the vertical outer wall pipe 20. When the partition plate 35 is not fixed to the inner wall surface of the vertical outer wall pipe 20, the position of the partition plate 35 is fixed by the support column 35c described later. The material of the partition plate 35 is not particularly limited, but does not affect each other with the contents of the vertical outer wall tube 20 (that is, hydrophobic particles, hydrophilic particles, water, hydrophobic liquid, etc.) (corrosion). No, does not dissolve, etc.) Material, for example, preferably made of stainless steel.

仕切り板35の略中心には、攪拌軸10aを貫通させるための貫通孔(第1貫通孔、軸用孔)35aが形成されている。なお、第1貫通孔35aと攪拌軸10aとの接触を抑制するため、攪拌軸10aの周面と第1貫通孔35aの内壁面との間には隙間が空いていることが好ましい。セトラー部30の内容物30c(図6参照)及びミキサー部40内の内容物40c(図5参照)(すなわち、縦型多段接触分離装置10内に導入された内容物)は、この隙間を介して相互に流通することができる。なお、攪拌軸10aの周面と第1貫通孔35aの内壁面との間の距離(隙間の長さ)は特に制限されないが、攪拌軸10aが振動することも考慮すると、概ね5~30mm程度であることが好ましい。 A through hole (first through hole, shaft hole) 35a for passing the stirring shaft 10a is formed at substantially the center of the partition plate 35. In order to suppress the contact between the first through hole 35a and the stirring shaft 10a, it is preferable that there is a gap between the peripheral surface of the stirring shaft 10a and the inner wall surface of the first through hole 35a. The contents 30c of the settler unit 30 (see FIG. 6) and the contents 40c in the mixer unit 40 (see FIG. 5) (that is, the contents introduced in the vertical multi-stage contact separation device 10) pass through this gap. Can be distributed to each other. The distance (the length of the gap) between the peripheral surface of the stirring shaft 10a and the inner wall surface of the first through hole 35a is not particularly limited, but considering that the stirring shaft 10a vibrates, it is approximately 5 to 30 mm. Is preferable.

なお、第1貫通孔35aの壁面に上下に伸びるスリーブを設け、このスリーブに攪拌軸10aを通してもよい。この場合、上述した隙間は不要となる。このようなスリーブによって攪拌軸10aの回転時のブレを抑制することができる。 A sleeve extending vertically may be provided on the wall surface of the first through hole 35a, and the stirring shaft 10a may be passed through the sleeve. In this case, the above-mentioned gap becomes unnecessary. With such a sleeve, it is possible to suppress blurring of the stirring shaft 10a during rotation.

さらに、仕切り板35には、セトラー部30の内容物30c(図6参照)及びミキサー部40内の内容物40c(図5参照)を相互に流通させるための貫通孔(第2貫通孔、通液用孔)35bも形成されている。第2貫通孔35bは仕切り板35に複数形成されている。第2貫通孔35bの孔径(直径)及び数の少なくとも一方を調整することで、仕切り板35の開口率を調整することができる。仕切り板35に設けられた各貫通孔の孔径及び開口率は、縦型多段接触分離装置10内の内容物を効率よく流通させ、ひいては縦型多段接触分離装置10内の内容物を効率よく軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離するために重要であると言える。第2貫通孔35bの孔径及び開口率は、セトラー部30の内容物30c(図6参照)及びミキサー部40内の内容物40c(図5参照)によって好適な値が決まるので、これらについて説明した後に、改めて好適な値を検討する。 Further, the partition plate 35 has a through hole (second through hole, through) for allowing the contents 30c of the settler portion 30 (see FIG. 6) and the contents 40c in the mixer portion 40 (see FIG. 5) to flow to each other. A liquid hole) 35b is also formed. A plurality of second through holes 35b are formed in the partition plate 35. The aperture ratio of the partition plate 35 can be adjusted by adjusting at least one of the hole diameter (diameter) and the number of the second through holes 35b. The hole diameter and aperture ratio of each through hole provided in the partition plate 35 efficiently distribute the contents in the vertical multi-stage contact separation device 10, and thus efficiently lighten the contents in the vertical multi-stage contact separation device 10. It can be said that it is important for separating into the liquid phase 500, the emulsion phase 600, and the heavy liquid phase 700. Suitable values for the hole diameter and aperture ratio of the second through hole 35b are determined by the contents 30c of the settler section 30 (see FIG. 6) and the contents 40c in the mixer section 40 (see FIG. 5), and these have been described. Later, a suitable value will be examined again.

仕切り板35には一または複数の支柱35cが形成されていてもよい。支柱35cは、上下に隣接する仕切り板35同士の間を連結することで、仕切り板35の位置をさらに強固に固定することができる。なお、最上部の仕切り板35の上端面には、当該上端面と縦型外壁管20の上端面との間を連結する支柱35cを設けてもよい。最下部の仕切り板35の下端面には、当該下端面と縦型外壁管20の底部との間を連結する支柱35cを設けてもよい。なお、仕切り板35が縦型外壁管20の内壁面に固定されていない場合、支柱35cの長さを調整することで、仕切り板35の位置を任意に調整することができる。また、粗分離ミキサー部40aの支柱35cおよび他のミキサー部40bの支柱35cは、邪魔板として作用し、ミキサー部40内の混合性を向上させる。 The partition plate 35 may be formed with one or more columns 35c. The support column 35c can further firmly fix the position of the partition plate 35 by connecting the partition plates 35 adjacent to each other on the upper and lower sides. The upper end surface of the uppermost partition plate 35 may be provided with a support column 35c for connecting the upper end surface and the upper end surface of the vertical outer wall pipe 20. The lower end surface of the lowermost partition plate 35 may be provided with a support column 35c for connecting the lower end surface and the bottom portion of the vertical outer wall pipe 20. When the partition plate 35 is not fixed to the inner wall surface of the vertical outer wall pipe 20, the position of the partition plate 35 can be arbitrarily adjusted by adjusting the length of the support column 35c. Further, the support column 35c of the coarse separation mixer unit 40a and the support column 35c of the other mixer unit 40b act as a baffle plate to improve the mixing property in the mixer unit 40.

(6-5.粗分離ミキサー部)
つぎに、図5に基づいて粗分離ミキサー部40aの動作を詳細に説明する。図5は粗分離ミキサー部40a及び他のミキサー部40bの内容物40cの状態を模式的に示す説明図である。なお、図5に示す内容物40cは、粗分離ミキサー部40a及び他のミキサー部40b内での攪拌がある程度進んだ状態となっている。他のミキサー部40bの内容物40cも図5とほぼ同様の状態となっている。また、図5の例では、水が軽液100、疎水性液体が重液200となっている。
(6-5. Coarse separation mixer section)
Next, the operation of the coarse separation mixer unit 40a will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the state of the contents 40c of the coarse separation mixer unit 40a and the other mixer unit 40b. The content 40c shown in FIG. 5 is in a state where stirring in the coarse separation mixer section 40a and the other mixer section 40b has progressed to some extent. The contents 40c of the other mixer unit 40b are also in almost the same state as in FIG. Further, in the example of FIG. 5, the water is the light liquid 100 and the hydrophobic liquid is the heavy liquid 200.

粗分離ミキサー部40a内には攪拌翼10bが配置されており、攪拌翼10bが回転することによって粗分離ミキサー部40aの内容物40cが攪拌される。また、粗分離ミキサー部40aの上下には第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bが形成された仕切り板35が設けられる。 A stirring blade 10b is arranged in the coarse separation mixer unit 40a, and the contents 40c of the coarse separation mixer unit 40a are agitated by the rotation of the stirring blade 10b. Further, a partition plate 35 having a first through hole 35a and a second through hole 35b is provided above and below the rough separation mixer portion 40a.

ここで、粗分離ミキサー部40a内には、上述したように、第1スラリー300等が導入される。さらに、上下のセトラー部30から各物質が導入される。上方のセトラー部30からは、比重の大きな物質、例えば後述するエマルジョン粒子600aが導入される(疎水性液体の比重が水より大きい場合)。さらに、重液200も粗分離ミキサー部40a内に導入される。ここで、重液200は重液導入口10cから導入された後、縦型多段接触分離装置10内を下降したものである。重液200は、水または疎水性液体である。重液200が疎水性液体となる場合、重液200は疎水性液滴200aとして粗分離ミキサー部40a内に導入される。重液200は、縦型多段接触分離装置10内を下降する間に他のミキサー部40bによって攪拌される。また、遊離した疎水性粒子300aも粗分離ミキサー部40a内に導入されうる。重液200が水となる場合、水相100aとして粗分離ミキサー部40a内に導入される。水相100a内には第1スラリー300に由来する親水性粒子300bが含まれる。 Here, as described above, the first slurry 300 and the like are introduced into the coarse separation mixer unit 40a. Further, each substance is introduced from the upper and lower settler portions 30. A substance having a large specific gravity, for example, emulsion particles 600a, which will be described later, is introduced from the upper settler portion 30 (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water). Further, the heavy liquid 200 is also introduced into the coarse separation mixer unit 40a. Here, the heavy liquid 200 is introduced from the heavy liquid introduction port 10c and then lowered in the vertical multi-stage contact separation device 10. The heavy liquid 200 is water or a hydrophobic liquid. When the heavy liquid 200 becomes a hydrophobic liquid, the heavy liquid 200 is introduced into the coarse separation mixer unit 40a as hydrophobic droplets 200a. The heavy liquid 200 is agitated by another mixer unit 40b while descending in the vertical multi-stage contact separation device 10. Further, the liberated hydrophobic particles 300a can also be introduced into the coarse separation mixer unit 40a. When the heavy liquid 200 becomes water, it is introduced into the coarse separation mixer unit 40a as the aqueous phase 100a. The aqueous phase 100a contains hydrophilic particles 300b derived from the first slurry 300.

一方、粗分離ミキサー部40aの下方のセトラー部からは、比重の小さな物質、例えば軽液100が導入される。軽液100は、軽液導入口10eから導入された後、縦型多段接触分離装置10内を上昇したものである。軽液100は、水または疎水性液体である。軽液100が疎水性液体となる場合、軽液100は疎水性液滴200aとして粗分離ミキサー部40a内に導入される。軽液100は、縦型多段接触分離装置10内を上昇する間に他のミキサー部40bによって攪拌されるからである。また、遊離した疎水性粒子300aも粗分離ミキサー部40a内に導入されうる。また、セトラー部30内に生じた噴流(セトラー部30のさらに下方の他のミキサー部40bから生じた噴流)によってエマルジョン粒子600aが粗分離ミキサー部40a内に導入される場合もありうる。このようなエマルジョン粒子600aも攪拌されるが、結果的には下方のセトラー部30内に戻される(疎水性液体の比重が水より大きい場合)。 On the other hand, a substance having a small specific density, for example, a light liquid 100, is introduced from the settler portion below the coarse separation mixer portion 40a. The light liquid 100 is introduced from the light liquid introduction port 10e and then raised in the vertical multi-stage contact separation device 10. The light liquid 100 is water or a hydrophobic liquid. When the light liquid 100 becomes a hydrophobic liquid, the light liquid 100 is introduced into the coarse separation mixer unit 40a as hydrophobic droplets 200a. This is because the light liquid 100 is agitated by another mixer unit 40b while ascending in the vertical multi-stage contact separation device 10. Further, the liberated hydrophobic particles 300a can also be introduced into the coarse separation mixer unit 40a. Further, the emulsion particles 600a may be introduced into the coarse separation mixer unit 40a by a jet flow generated in the settler unit 30 (a jet flow generated from another mixer unit 40b further below the settler unit 30). Such emulsion particles 600a are also agitated, but are eventually returned to the lower settler portion 30 (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water).

したがって、粗分離ミキサー部40aには、第1スラリー300の他、エマルジョン粒子600a、水(水相100a)、疎水性液体(疎水性液滴200a)、疎水性粒子300a、及び親水性粒子300bが導入されることになる。 Therefore, in addition to the first slurry 300, the crude separation mixer unit 40a contains emulsion particles 600a, water (aqueous phase 100a), hydrophobic liquid (hydrophobic droplets 200a), hydrophobic particles 300a, and hydrophilic particles 300b. It will be introduced.

粗分離ミキサー部40aは、これらの内容物40cを攪拌する。これにより、図5に示すように、水相100a中に疎水性液滴200aを多数分散させる。ここで、水相100aは、第1スラリー300の他、縦型多段接触分離装置10内に導入された水に由来するものである。疎水性液滴200aの表層部には、多くの疎水性粒子300aが付着している。上述したように、本実施形態における疎水性粒子300aは親水性の特性も有する(より詳細には、疎水性粒子300aの表層部の一部が親水性粒子300bまたは水により親水化されている)。このため、多くの疎水性粒子300aは、疎水性液滴200aの表層部に付着する。言い換えれば、疎水性粒子300aは、疎水性液滴200aの内部にはほとんど入り込まない。これにより、粗分離ミキサー部40a内では、微細な疎水性液滴200aの表層部に多くの疎水性粒子300aが付着したエマルジョン粒子600aが多数形成される。エマルジョン粒子600aの表層部は、疎水性粒子300aで覆われているため、互いに合一化しにくくなる。したがって、エマルジョン粒子600aは縦型多段接触分離装置10内で安定して存在することができる。さらに、エマルジョン粒子600aの比重は、水及び疎水性液体の間の値となる。なお、上述したように、粗分離ミキサー部40a内にはエマルジョン粒子600aが導入される場合がある。粗分離ミキサー部40aは、形成済みのエマルジョン粒子600aをせん断力によりさらに微細化する場合がある。 The coarse separation mixer unit 40a stirs these contents 40c. As a result, as shown in FIG. 5, a large number of hydrophobic droplets 200a are dispersed in the aqueous phase 100a. Here, the aqueous phase 100a is derived from water introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 in addition to the first slurry 300. Many hydrophobic particles 300a are attached to the surface layer of the hydrophobic droplet 200a. As described above, the hydrophobic particles 300a in the present embodiment also have hydrophilic properties (more specifically, a part of the surface layer portion of the hydrophobic particles 300a is hydrophilized by the hydrophilic particles 300b or water). .. Therefore, many hydrophobic particles 300a adhere to the surface layer portion of the hydrophobic droplet 200a. In other words, the hydrophobic particles 300a hardly enter the inside of the hydrophobic droplet 200a. As a result, in the coarse separation mixer unit 40a, a large number of emulsion particles 600a to which many hydrophobic particles 300a are attached are formed on the surface layer portion of the fine hydrophobic droplets 200a. Since the surface layer portion of the emulsion particles 600a is covered with the hydrophobic particles 300a, it becomes difficult to unite with each other. Therefore, the emulsion particles 600a can stably exist in the vertical multi-stage contact separation device 10. Further, the specific gravity of the emulsion particles 600a is a value between water and a hydrophobic liquid. As described above, the emulsion particles 600a may be introduced into the coarse separation mixer unit 40a. The coarse separation mixer unit 40a may further refine the formed emulsion particles 600a by a shearing force.

なお、攪拌翼10bの周速が大きいほど、攪拌翼10bによるせん断力が強くなり、エマルジョン粒子600aの粒径が小さくなる。エマルジョン粒子600aの粒径が過剰に小さくなるとエマルジョン粒子600aが沈降しにくくなり、エマルジョン粒子600aの粒径が大きすぎるとエマルジョン粒子600aが仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通過しにくくなる(疎水性液体の比重が水より大きい場合)。なお、疎水性液体の比重が水より小さい場合、エマルジョン粒子600aの比重が小さくなり、エマルジョン粒子600aは上方に移動する(上昇する)。エマルジョン粒子600aの粒径が過剰に小さくなるとエマルジョン粒子600aが上昇しにくくなり、粒径が大きすぎるとエマルジョン粒子600aが仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通過しにくくなる。このため、エマルジョン粒子600aの粒径は500~2000μm程度であることが好ましい。言い換えれば、エマルジョン粒子600aの粒径がこのような範囲内になるように、各ミキサー部40内に設置された攪拌翼10bの周速を調整することが好ましい。 The larger the peripheral speed of the stirring blade 10b, the stronger the shearing force of the stirring blade 10b, and the smaller the particle size of the emulsion particles 600a. If the particle size of the emulsion particles 600a is excessively small, the emulsion particles 600a are difficult to settle, and if the particle size of the emulsion particles 600a is too large, the emulsion particles 600a are provided in the partition plate 35 through the first through holes 35a and the second through holes 35a. It becomes difficult to pass through the hole 35b (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water). When the specific gravity of the hydrophobic liquid is smaller than that of water, the specific gravity of the emulsion particles 600a becomes small, and the emulsion particles 600a move (rise) upward. If the particle size of the emulsion particles 600a is excessively small, the emulsion particles 600a are difficult to rise, and if the particle size is too large, the emulsion particles 600a pass through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35. It becomes difficult to do. Therefore, the particle size of the emulsion particles 600a is preferably about 500 to 2000 μm. In other words, it is preferable to adjust the peripheral speed of the stirring blade 10b installed in each mixer unit 40 so that the particle size of the emulsion particles 600a is within such a range.

エマルジョン粒子600aの粒径が500μm未満であると、エマルジョン粒子600aがセトラー部30内で沈降(または上昇)しにくくなり、結果として水相100aとエマルジョン相600とが分離されにくくなる可能性がある。また、エマルジョン粒子600aの粒径が2000μmを超えると、疎水性液滴200aの比表面積が小さくなるので、疎水性液滴200aが疎水性粒子300aを捕捉しにくくなる可能性がある。 If the particle size of the emulsion particles 600a is less than 500 μm, the emulsion particles 600a may be difficult to settle (or rise) in the settler portion 30, and as a result, the aqueous phase 100a and the emulsion phase 600 may be difficult to separate. .. Further, when the particle size of the emulsion particles 600a exceeds 2000 μm, the specific surface area of the hydrophobic droplets 200a becomes small, so that the hydrophobic droplets 200a may have difficulty in capturing the hydrophobic particles 300a.

なお、疎水性粒子300a及び親水性粒子300bの粒径は概ね100μm以下であることを考慮すると、エマルジョン粒子600aは特に大きな粒子であると言える。なお、本実施形態における各粒子の粒径は球相当径である。エマルジョン粒子600aの粒径の観察方法については後述する。 Considering that the particle sizes of the hydrophobic particles 300a and the hydrophilic particles 300b are approximately 100 μm or less, it can be said that the emulsion particles 600a are particularly large particles. The particle size of each particle in this embodiment is a sphere-equivalent diameter. The method of observing the particle size of the emulsion particles 600a will be described later.

一方、水相100a内には親水性粒子300bが含まれる。水相100aには、ごく少数ではあるが、遊離した疎水性粒子300aが含まれる。また、水相100a内には、疎水性粒子300aで覆われなかった疎水性液体が疎水性液滴200aとして分散している。 On the other hand, the aqueous phase 100a contains hydrophilic particles 300b. The aqueous phase 100a contains a very small number of free hydrophobic particles 300a. Further, in the aqueous phase 100a, the hydrophobic liquid not covered with the hydrophobic particles 300a is dispersed as the hydrophobic droplets 200a.

内容物40cを構成する各物質は、それらの比重差によって上方または下方に移動する。エマルジョン粒子600aの比重は水及び疎水性液体の間の値となるので、疎水性液体の比重によって上方に移動するか、または下方に移動する。すなわち、疎水性液体の比重が水より大きい場合、エマルジョン粒子600aの比重が大きくなり、水相100a中を下方に移動する(下降する)。一方、疎水性液体の比重が水より小さい場合、エマルジョン粒子600aの比重が小さくなり、水相100a中を上方に移動する(上昇する)。
エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより大きい場合(すなわち、疎水性液体の比重が水より大きい場合)、エマルジョン粒子600aは、粗分離ミキサー部40aの下方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って下方のセトラー部30内に導入される。また、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さい場合(すなわち、疎水性液体の比重が水より小さい場合)、エマルジョン粒子600aは、粗分離ミキサー部40aの上方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って上方のセトラー部30内に導入される。
Each substance constituting the content 40c moves upward or downward depending on the difference in their specific densities. Since the specific gravity of the emulsion particles 600a is a value between water and the hydrophobic liquid, it moves upward or downward depending on the specific gravity of the hydrophobic liquid. That is, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water, the specific gravity of the emulsion particles 600a becomes large and moves downward (descends) in the aqueous phase 100a. On the other hand, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is smaller than that of water, the specific gravity of the emulsion particles 600a becomes small and moves upward (increases) in the aqueous phase 100a.
When the specific gravity of the emulsion particles 600a is larger than that of the aqueous phase 100a (that is, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water), the emulsion particles 600a are first penetrated by the partition plate 35 below the coarse separation mixer portion 40a. It is introduced into the lower settler portion 30 through the hole 35a and the second through hole 35b. When the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a (that is, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is smaller than that of water), the emulsion particles 600a are provided on the partition plate 35 above the coarse separation mixer unit 40a. It is introduced into the upper settler portion 30 through the first through hole 35a and the second through hole 35b.

一方、水相100aは、疎水性液体の比重が1より大きい場合には軽液100となるので、上方に移動する。そして、水相100aは、粗分離ミキサー部40aの上方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って上方のセトラー部30内に導入される。水相100aは、疎水性液体の比重が1より小さい場合には重液200となるので、下方に移動する。そして、水相100aは、粗分離ミキサー部40aの下方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って下方のセトラー部30内に導入される。親水性粒子300bは水相100aに追従して移動する。 On the other hand, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, the aqueous phase 100a becomes the light liquid 100 and thus moves upward. Then, the aqueous phase 100a is introduced into the upper settler portion 30 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 above the coarse separation mixer portion 40a. When the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, the aqueous phase 100a becomes the heavy liquid 200, and thus moves downward. Then, the aqueous phase 100a is introduced into the lower settler portion 30 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 below the coarse separation mixer portion 40a. The hydrophilic particles 300b move following the aqueous phase 100a.

一方、疎水性液滴200a(疎水性粒子300aで覆われていないもの)は、疎水性液体の比重が1より大きい場合には重液200となるので、下方に移動する。そして、疎水性液滴200aは、粗分離ミキサー部40aの下方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って下方のセトラー部30内に導入される。疎水性液滴200aは、疎水性液体の比重が1より小さい場合には軽液100となるので、上方に移動する。そして、疎水性液滴200aは、粗分離ミキサー部40aの上方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って上方のセトラー部30内に導入される。 On the other hand, the hydrophobic droplet 200a (those not covered with the hydrophobic particles 300a) becomes the heavy liquid 200 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, and thus moves downward. Then, the hydrophobic droplet 200a is introduced into the lower settler portion 30 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 below the coarse separation mixer portion 40a. When the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, the hydrophobic droplet 200a becomes the light liquid 100, and thus moves upward. Then, the hydrophobic droplet 200a is introduced into the upper settler portion 30 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 above the coarse separation mixer portion 40a.

一方、粗分離ミキサー部40a内の遊離した疎水性粒子300aは、上方または下方のセトラー部30内に導入される。 On the other hand, the free hydrophobic particles 300a in the coarse separation mixer section 40a are introduced into the upper or lower settler section 30.

このように、粗分離ミキサー部40aは、内容物40cを大きく分けてエマルジョン粒子600a、水相100a(及び水相100aに混入した親水性粒子300b)、疎水性液滴200a(疎水性粒子300aで覆われていないもの)、及び遊離した疎水性粒子300aに分離し、それぞれを上下のセトラー部30に移動させる。 As described above, the coarse separation mixer unit 40a is roughly divided into the contents 40c with the emulsion particles 600a, the aqueous phase 100a (and the hydrophilic particles 300b mixed in the aqueous phase 100a), and the hydrophobic droplets 200a (hydrophobic particles 300a). (Uncovered) and free hydrophobic particles 300a are separated and each is moved to the upper and lower settler portions 30.

(6-6.他のミキサー部)
他のミキサー部40bの動作も粗分離ミキサー部40aとほぼ同様である。以下、図5に基づいて他のミキサー部40bの動作について説明する。他のミキサー部40b内には攪拌翼10bが配置されており、攪拌翼10bが回転することによって粗分離ミキサー部40a内容物40cが攪拌される。
(6-6. Other mixer section)
The operation of the other mixer unit 40b is almost the same as that of the coarse separation mixer unit 40a. Hereinafter, the operation of the other mixer unit 40b will be described with reference to FIG. A stirring blade 10b is arranged in the other mixer unit 40b, and the coarse separation mixer unit 40a and the contents 40c are stirred by the rotation of the stirring blade 10b.

他のミキサー部40b内には、上下のセトラー部30から各物質が導入される。これらの物質は粗分離ミキサー部40aの項目で説明した通りである。したがって、他のミキサー部40bには、エマルジョン粒子600a、水、疎水性液体(疎水性液滴200a)、疎水性粒子300a、及び親水性粒子300bが導入されることになる。 Each substance is introduced into the other mixer section 40b from the upper and lower settler sections 30. These substances are as described in the item of the coarse separation mixer unit 40a. Therefore, the emulsion particles 600a, water, the hydrophobic liquid (hydrophobic droplets 200a), the hydrophobic particles 300a, and the hydrophilic particles 300b are introduced into the other mixer unit 40b.

なお、軽液導入口10eに直接接続された他のミキサー部40bには、当該軽液導入口10eからさらに軽液100が導入される。また、重液導入口10cに直接接続された他のミキサー部40bには、当該重液導入口10cからさらに重液200が導入される。 The light liquid 100 is further introduced from the light liquid introduction port 10e into another mixer unit 40b directly connected to the light liquid introduction port 10e. Further, the heavy liquid 200 is further introduced into the other mixer unit 40b directly connected to the heavy liquid introduction port 10c from the heavy liquid introduction port 10c.

いずれにしても、他のミキサー部40bの内容物40cには、上述したように、エマルジョン粒子600a、水、疎水性液体(疎水性液滴200a)、疎水性粒子300a、及び親水性粒子300bが含まれることになる。 In any case, as described above, the contents 40c of the other mixer unit 40b include emulsion particles 600a, water, a hydrophobic liquid (hydrophobic droplet 200a), hydrophobic particles 300a, and hydrophilic particles 300b. Will be included.

他のミキサー部40bは、これらの内容物40cを攪拌する。これにより、図5に示すように、水相100a中に疎水性液滴200aを多数分散させる。ここで、水相100aは、第1スラリー300の他、縦型多段接触分離装置10内に導入された水に由来するものである。疎水性液滴200aの表層部には、多くの疎水性粒子300aが付着している。これにより、エマルジョン粒子600aが形成される。なお、上述したように、他のミキサー部40b内にはエマルジョン粒子600aが導入される場合がある。他のミキサー部40bは、形成済みのエマルジョン粒子600aをせん断力によりさらに微細化する場合がある。なお、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより大きく、下方に沈降する場合、下方のミキサー部40は上方のミキサー部40よりも多くのエマルジョン粒子600aを含む(つまりエマルジョン粒子600aの濃度が濃い)といえる。逆に、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さく、上方に上昇する場合、上方のミキサー部40は下方のミキサー部40よりも多くのエマルジョン粒子600aを含む(つまりエマルジョン粒子600aの濃度が濃い)といえる。 The other mixer unit 40b stirs these contents 40c. As a result, as shown in FIG. 5, a large number of hydrophobic droplets 200a are dispersed in the aqueous phase 100a. Here, the aqueous phase 100a is derived from water introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 in addition to the first slurry 300. Many hydrophobic particles 300a are attached to the surface layer of the hydrophobic droplet 200a. As a result, the emulsion particles 600a are formed. As described above, the emulsion particles 600a may be introduced into the other mixer unit 40b. The other mixer unit 40b may further refine the formed emulsion particles 600a by a shearing force. When the specific gravity of the emulsion particles 600a is larger than that of the aqueous phase 100a and the emulsion particles settle downward, the lower mixer unit 40 contains more emulsion particles 600a than the upper mixer unit 40 (that is, the concentration of the emulsion particles 600a is high). It can be said that. On the contrary, when the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a and rises upward, the upper mixer unit 40 contains more emulsion particles 600a than the lower mixer unit 40 (that is, the concentration of the emulsion particles 600a is high). ).

一方、水相100a内には親水性粒子300bが含まれる。水相100aには、ごく少数ではあるが、遊離した疎水性粒子300aが含まれる。また、水相100a内には、疎水性粒子300aで覆われなかった疎水性液体が疎水性液滴200aとして分散している。 On the other hand, the aqueous phase 100a contains hydrophilic particles 300b. The aqueous phase 100a contains a very small number of free hydrophobic particles 300a. Further, in the aqueous phase 100a, the hydrophobic liquid not covered with the hydrophobic particles 300a is dispersed as the hydrophobic droplets 200a.

内容物40cを構成する各物質は、それらの比重差によって上方または下方に移動する。詳細は粗分離ミキサー部40aの項目で述べた通りである。 Each substance constituting the content 40c moves upward or downward depending on the difference in their specific densities. The details are as described in the item of the coarse separation mixer unit 40a.

このように、他のミキサー部40bは、内容物40cを大きく分けてエマルジョン粒子600a、水相100a(及び水相100aに混入した親水性粒子300b)、疎水性液滴200a(疎水性粒子300aで覆われていないもの)、及び遊離した疎水性粒子300aに分離し、それぞれを上下のセトラー部30に移動させる。 As described above, in the other mixer unit 40b, the contents 40c are roughly divided into emulsion particles 600a, aqueous phase 100a (and hydrophilic particles 300b mixed in the aqueous phase 100a), and hydrophobic droplets 200a (hydrophobic particles 300a). (Uncovered) and free hydrophobic particles 300a are separated and each is moved to the upper and lower settler portions 30.

(6-7.セトラー部)
次に、図6に基づいてセトラー部30の動作(機能)を詳細に説明する。図6は最上部セトラー部30a及び最下部セトラー部30b以外の他のセトラー部30dの内容物30cを示す説明図である。また、図6の例では、水が軽液100、疎水性液体が重液200となっている。
(6-7. Settler section)
Next, the operation (function) of the settler unit 30 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the contents 30c of the settler portion 30d other than the uppermost settler portion 30a and the lowermost settler portion 30b. Further, in the example of FIG. 6, the water is the light liquid 100 and the hydrophobic liquid is the heavy liquid 200.

他のセトラー部30dの上下には第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bが形成された仕切り板35が設けられる。したがって、他のセトラー部30dには、上下のミキサー部40から各物質が導入される。上述したように、上方のミキサー部40からは、比重の大きな物質、例えばエマルジョン粒子600a(疎水性液体の比重が水より大きい場合)が他のセトラー部30d内に導入される。 A partition plate 35 having a first through hole 35a and a second through hole 35b is provided above and below the other settler portion 30d. Therefore, each substance is introduced into the other settler section 30d from the upper and lower mixer sections 40. As described above, from the upper mixer section 40, a substance having a large specific gravity, for example, emulsion particles 600a (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than water) is introduced into the other settler section 30d.

一方、水相100aは、疎水性液体の比重が1より大きい場合には軽液100となるので、下方のミキサー部40から他のセトラー部30d内に導入される。水相100aは、疎水性液体の比重が1より小さい場合には重液200となるので、上方のミキサー部40から他のセトラー部30d内に導入される。親水性粒子300bは水相100aに追従して移動する。 On the other hand, since the aqueous phase 100a becomes the light liquid 100 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, it is introduced from the lower mixer section 40 into the other settler section 30d. Since the aqueous phase 100a becomes a heavy liquid 200 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, it is introduced from the upper mixer section 40 into another settler section 30d. The hydrophilic particles 300b move following the aqueous phase 100a.

一方、疎水性液滴200a(疎水性粒子300aで覆われていないもの)は、疎水性液体の比重が1より大きい場合には重液200となるので、上方のミキサー部40から他のセトラー部30d内に導入される。疎水性液滴200aは、疎水性液体の比重が1より小さい場合には軽液100となるので、下方のミキサー部40から他のセトラー部30d内に導入される。 On the other hand, the hydrophobic droplet 200a (those not covered with the hydrophobic particles 300a) becomes a heavy liquid 200 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, so that the mixer section 40 above to another settler section. Introduced within 30d. Since the hydrophobic liquid droplet 200a becomes a light liquid 100 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, it is introduced into another settler unit 30d from the lower mixer unit 40.

一方、上方または下方のミキサー部40内の遊離した疎水性粒子300aは、上方または下方のミキサー部40から他のセトラー部30d内に導入される。 On the other hand, the free hydrophobic particles 300a in the upper or lower mixer section 40 are introduced into the other settler section 30d from the upper or lower mixer section 40.

他のセトラー部30dは、内容物30cを静置することで、これらを比重分離する。例えば、比重の大きなエマルジョン粒子600a(疎水性液体の比重が水より大きい場合)は下方の仕切り板35上に沈降し、この位置で濃縮する。その後、沈降したエマルジョン粒子600aは、仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って下方のミキサー部40に導入される。なお、エマルジョン粒子600aの比重が小さい場合、エマルジョン粒子600aは、下方のミキサー部40から他のセトラー部30d内に導入され、上方の仕切り板35の近傍に濃縮する。その後、上方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って上方のミキサー部40に導入される。 The other settler portion 30d separates the contents 30c by specific gravity by allowing them to stand still. For example, the emulsion particles 600a having a large specific density (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water) settle on the lower partition plate 35 and concentrate at this position. After that, the settled emulsion particles 600a are introduced into the lower mixer section 40 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35. When the specific gravity of the emulsion particles 600a is small, the emulsion particles 600a are introduced from the lower mixer section 40 into the other settler section 30d and concentrated in the vicinity of the upper partition plate 35. After that, it is introduced into the upper mixer section 40 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the upper partition plate 35.

水相100a(及びそれに追従する親水性粒子300b)は、疎水性液体の比重が1より大きい場合には軽液100となるので、他のセトラー部30d内で上方に移動(浮上)する(図6の例)。その後、水相100aは、上方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bから上方のミキサー部40に導入される。一方、水相100aは、疎水性液体の比重が1より小さい場合には重液200となるので、他のセトラー部30d内で下方に沈降する。その後、水相100aは、下方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bから下方のミキサー部40に導入される。 Since the aqueous phase 100a (and the hydrophilic particles 300b following it) becomes the light liquid 100 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, it moves upward (floats) in the other settler portion 30d (Fig.). Example of 6). After that, the aqueous phase 100a is introduced into the mixer section 40 above from the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the upper partition plate 35. On the other hand, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, the aqueous phase 100a becomes a heavy liquid 200, and therefore settles downward in the other settler portion 30d. After that, the aqueous phase 100a is introduced into the mixer section 40 below from the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the lower partition plate 35.

疎水性液滴200a(疎水性粒子300aで覆われていないもの)は、疎水性液体の比重が1より大きい場合には重液200となるので、下方に沈降する。そして、疎水性液滴200aは、他のセトラー部30dの下方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って下方のミキサー部40内に導入される。疎水性液滴200aは、疎水性液体の比重が1より小さい場合には軽液100となるので、上方に移動(浮上)する。そして、疎水性液滴200aは、他のセトラー部30dの上方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを通って上方のミキサー部40内に導入される。 The hydrophobic droplets 200a (those not covered with the hydrophobic particles 300a) become the heavy liquid 200 when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than 1, and thus settle downward. Then, the hydrophobic droplet 200a is introduced into the lower mixer section 40 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 below the other settler section 30d. When the specific gravity of the hydrophobic liquid is less than 1, the hydrophobic droplet 200a becomes the light liquid 100, and therefore moves upward (floats). Then, the hydrophobic droplet 200a is introduced into the upper mixer section 40 through the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 above the other settler section 30d.

遊離した疎水性粒子300aは、その比重によって他のセトラー部30dから上方または下方のミキサー部40内に導入される。 The liberated hydrophobic particles 300a are introduced into the mixer section 40 above or below the other settler section 30d due to its specific gravity.

図7は、粗分離ミキサー部40aとその上下のセトラー部30(他のセトラー部30d)との間におけるエマルジョン粒子600a及び水相100aの移動の様子を模式的に示す。なお、この例では水相100aが軽液100となっている。したがって、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより大きくなっている。この例では多くのエマルジョン粒子600aが下方のセトラー部30に沈降するが、一部のエマルジョン粒子600aは、粗分離ミキサー部40aによる噴流によって上方のセトラー部30に移動する。ただし、当該エマルジョン粒子600aは、上方のセトラー部30内で比重分離され、粗分離ミキサー部40aに戻る。 FIG. 7 schematically shows the movement of the emulsion particles 600a and the aqueous phase 100a between the coarse separation mixer section 40a and the settler sections 30 (other settler sections 30d) above and below the coarse separation mixer section 40a. In this example, the aqueous phase 100a is the light liquid 100. Therefore, the specific gravity of the emulsion particles 600a is larger than that of the aqueous phase 100a. In this example, many emulsion particles 600a settle in the lower settler portion 30, but some of the emulsion particles 600a move to the upper settler portion 30 by the jet flow of the coarse separation mixer portion 40a. However, the emulsion particles 600a are separated by specific gravity in the upper settler portion 30 and returned to the coarse separation mixer portion 40a.

同様に、多くの水相100aは、上方のセトラー部30に浮上するが、一部の水相100aは粗分離ミキサー部40aによる攪拌流によって下方のセトラー部30内に沈降する。ただし、当該水相100aは、下方のセトラー部30内で比重分離され、粗分離ミキサー部40aに戻る。 Similarly, many aqueous phases 100a float in the upper settler section 30, but some aqueous phases 100a settle in the lower settler section 30 due to the stirring flow by the coarse separation mixer section 40a. However, the aqueous phase 100a is separated by specific gravity in the lower settler section 30 and returns to the coarse separation mixer section 40a.

最上部セトラー部30aの機能は概ね他のセトラー部30dと同様であるが、上方に移動した物質は最上部セトラー部30a内に留まるという点で他のセトラー部30dの機能と異なる。なお、最上部セトラー部30aには、軽液相500の液面が形成されてもよい。図3の例では最上部セトラー部30a内に軽液相500の液面500bが形成されている。 The function of the uppermost settler portion 30a is almost the same as that of the other settler portion 30d, but the substance moved upward is different from the function of the other settler portion 30d in that the substance stays in the uppermost settler portion 30a. The liquid level of the light liquid phase 500 may be formed on the uppermost settler portion 30a. In the example of FIG. 3, the liquid surface 500b of the light liquid phase 500 is formed in the uppermost settler portion 30a.

最下部セトラー部30bの底部(縦型外壁管20の底部)には重液200が沈降し、重液相700が形成されている。そして、その上方にエマルジョン相600が形成されている。したがって、最下部セトラー部30b内にはエマルジョン相600/重液相700の界面110c(本実施形態では、界面の上下の相を/で連結して表現するものとする。)が形成されている。 The heavy liquid 200 is settled at the bottom of the lowermost settler portion 30b (the bottom of the vertical outer wall tube 20), and the heavy liquid phase 700 is formed. Then, the emulsion phase 600 is formed above the emulsion phase 600. Therefore, the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (in this embodiment, the upper and lower phases of the interface are connected by / is represented) is formed in the lowermost settler portion 30b. ..

(6-8.縦型多段接触分離装置内に形成される各相)
各セトラー部30及びミキサー部40が上述した処理を繰り返して行うと、重液200は縦型多段接触分離装置10内を徐々に沈降し、重液相700を形成する。軽液100は縦型多段接触分離装置10内を徐々に上昇し、軽液相500を形成する。一方、エマルジョン粒子600aは、その比重に関わらず、軽液相500と重液相700との間にエマルジョン相600を形成する。この結果、図3、または、図13に示すように、縦型多段接触分離装置10内の内容物は、上方から軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に比重分離される。ただし、エマルジョン粒子600aの比重によってエマルジョン相600内にエマルジョン粒子600aの濃度分布が形成される。エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより大きい場合(すなわち、疎水性液体の比重が水より大きい場合)、下方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度は、上方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度よりも大きい。一方、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さい場合(すなわち、疎水性液体の比重が水より小さい場合)、上方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度は、下方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度よりも大きい。
(6-8. Each phase formed in the vertical multi-stage contact separation device)
When each settler unit 30 and the mixer unit 40 repeat the above-mentioned processing, the heavy liquid 200 gradually settles in the vertical multi-stage contact separation device 10 to form the heavy liquid phase 700. The light liquid 100 gradually rises in the vertical multi-stage contact separation device 10 to form the light liquid phase 500. On the other hand, the emulsion particles 600a form an emulsion phase 600 between the light liquid phase 500 and the heavy liquid phase 700 regardless of its specific gravity. As a result, as shown in FIG. 3 or FIG. 13, the contents in the vertical multi-stage contact separation device 10 are separated by specific gravity into the light liquid phase 500, the emulsion phase 600, and the heavy liquid phase 700 from above. However, the concentration distribution of the emulsion particles 600a is formed in the emulsion phase 600 due to the specific gravity of the emulsion particles 600a. When the specific gravity of the emulsion particles 600a is larger than that of the aqueous phase 100a (that is, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water), the concentration of the emulsion particles 600a in the lower emulsion phase 600 is the concentration of the emulsion particles 600a in the upper emulsion phase 600. Greater than the concentration. On the other hand, when the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a (that is, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is smaller than that of water), the concentration of the emulsion particles 600a in the upper emulsion phase 600 is the emulsion particles in the lower emulsion phase 600. Greater than the concentration of 600a.

ここで、軽液相500は軽液100が濃縮された相であり、重液相700は重液200が濃縮した相である。軽液相500または重液相700が水相100aとなる場合、水相100a内には多くの親水性粒子300bが含まれる。水相100a内にはごく少量の疎水性粒子300aが含まれる場合がある。したがって、水相100aは親水性粒子300bを疎水性粒子300aよりも多く含む。すなわち、水相100aを回収して乾燥することで得られる固形物には、多くの親水性粒子300bが含まれることになる。分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、当該固形物は所謂精製フライアッシュとなる。精製フライアッシュ中のカーボン(すなわち疎水性粒子)含有率Cは、精製フライアッシュの品質、ひいては縦型多段接触分離装置10の分離性能を評価する指標となる。精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは、精製フライアッシュの総質量に対するカーボンの質量%である。本実施形態(及び後述する各実施例)におけるカーボン含有率は、上述したように、強熱減量率として測定される。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。 Here, the light liquid phase 500 is a phase in which the light liquid 100 is concentrated, and the heavy liquid phase 700 is a phase in which the heavy liquid 200 is concentrated. When the light liquid phase 500 or the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a, many hydrophilic particles 300b are contained in the aqueous phase 100a. The aqueous phase 100a may contain a very small amount of hydrophobic particles 300a. Therefore, the aqueous phase 100a contains more hydrophilic particles 300b than the hydrophobic particles 300a. That is, the solid matter obtained by recovering and drying the aqueous phase 100a contains many hydrophilic particles 300b. When the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the solid matter becomes so-called refined fly ash. The carbon (that is, hydrophobic particle) content CA in the purified fly ash is an index for evaluating the quality of the purified fly ash and, by extension, the separation performance of the vertical multi-stage contact separation device 10. The carbon content CA in the refined fly ash is the mass% of carbon with respect to the total mass of the refined fly ash. The carbon content in this embodiment (and each of the examples described later) is measured as the ignition loss rate as described above. The ignition loss rate is the mass loss rate when a sample dried at 105 ° C. is held in an atmospheric atmosphere oven set at 975 ° C. for 15 minutes or more.

精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cが小さいほど、精製フライアッシュの品質が高いと言える。軽液相500または重液相700が疎水性液体相となる場合、疎水性液体相には疎水性粒子300a及び親水性粒子300bはほとんど含まれない。なお、疎水性液体は縦型多段接触分離装置10内では疎水性液滴200aとして存在するので、縦型多段接触分離装置10内を移動する過程において疎水性粒子300aに被覆されてエマルジョン粒子600aとなることが多い。しかし、疎水性粒子300aに被覆されずに縦型多段接触分離装置10内の端部に到達する疎水性液滴200aも存在し、それらの疎水性液滴200aは互いに合一し、軽液相500または重液相700となる。 It can be said that the smaller the carbon content CA in the refined fly ash, the higher the quality of the refined fly ash. When the light liquid phase 500 or the heavy liquid phase 700 is a hydrophobic liquid phase, the hydrophobic liquid phase contains almost no hydrophobic particles 300a and hydrophilic particles 300b. Since the hydrophobic liquid exists as hydrophobic droplets 200a in the vertical multi-stage contact separation device 10, it is covered with the hydrophobic particles 300a in the process of moving in the vertical multi-stage contact separation device 10 and becomes the emulsion particles 600a. Often becomes. However, there are also hydrophobic droplets 200a that reach the end of the vertical multi-stage contact separation device 10 without being covered with the hydrophobic particles 300a, and the hydrophobic droplets 200a coalesce with each other to form a light liquid phase. It becomes 500 or a heavy liquid phase 700.

エマルジョン相600は、エマルジョン粒子600aが濃縮した相であり、エマルジョン粒子600aを多く含む。エマルジョン粒子600a間には、水相100a(及び水相100aに追従した親水性粒子300b)、疎水性液体、及び遊離した疎水性粒子300aのうち少なくとも1種以上が含まれる場合がある。したがって、エマルジョン粒子600aを回収して乾燥することで得られる固形物には、多くの疎水性粒子300aが含まれることになる。分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、当該固形物(カーボン濃縮物)中のカーボン含有率Cは未燃カーボン濃縮物の品質、ひいては縦型多段接触分離装置10の分離性能を評価する指標となる。未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは、未燃カーボン濃縮物の総質量に対するカーボンの質量%である。未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cが大きいほど、未燃カーボン濃縮物の品質が高いと言える。 The emulsion phase 600 is a phase in which the emulsion particles 600a are concentrated, and contains a large amount of the emulsion particles 600a. The emulsion particles 600a may contain at least one of the aqueous phase 100a (and the hydrophilic particles 300b following the aqueous phase 100a), the hydrophobic liquid, and the liberated hydrophobic particles 300a. Therefore, the solid matter obtained by recovering and drying the emulsion particles 600a contains a large amount of hydrophobic particles 300a. When the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the carbon content CC in the solid matter (carbon concentrate) is an index for evaluating the quality of the unburned carbon concentrate and the separation performance of the vertical multi-stage contact separation device 10. Will be. The carbon content CC in the unburned carbon concentrate is the mass% of carbon with respect to the total mass of the unburned carbon concentrate. It can be said that the higher the carbon content CC in the unburned carbon concentrate, the higher the quality of the unburned carbon concentrate.

(6-9.仕切り板の孔径及び開口率について)
上述したように、仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bは、各物質(特にエマルジョン粒子600a、水相100a等)を通過させるために必要な貫通孔である。したがって、これらの物質を効率よく通過させるためには、これらの貫通孔の孔径及び開口率が重要となる。なお、攪拌軸10aの周面と第1貫通孔35aの内壁面との間の距離(隙間の長さ)の好ましい範囲は概ね5~30mm程度となっている。そこで、第2貫通孔35bの孔径及び貫通孔全体の開口率について改めて検討する。
(6-9. Regarding the hole diameter and aperture ratio of the partition plate)
As described above, the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the partition plate 35 are through holes necessary for passing each substance (particularly emulsion particles 600a, aqueous phase 100a, etc.). Therefore, in order to allow these substances to pass efficiently, the pore diameter and aperture ratio of these through holes are important. The preferable range of the distance (the length of the gap) between the peripheral surface of the stirring shaft 10a and the inner wall surface of the first through hole 35a is about 5 to 30 mm. Therefore, the hole diameter of the second through hole 35b and the opening ratio of the entire through hole will be examined again.

水、疎水性液体、疎水性粒子300a、親水性粒子300b、及びエマルジョン粒子600aのうち、もっとも粒径が大きいのはエマルジョン粒子600aであり、その粒径は上述したように概ね500~2000μmである。図6に示すように、下方の仕切り板35上には、多数のエマルジョン粒子600aが濃縮するので(疎水性液体の比重が水より大きい場合)、一つの第2貫通孔35bを複数のエマルジョン粒子600aが同時に通過する場合がある。なお、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さい場合、エマルジョン粒子600aは、上方の仕切り板35の近傍に濃縮し、上方の仕切り板35における一つの第2貫通孔35bを複数のエマルジョン粒子600aが同時に通過する場合がある。これらのことを考慮すると、第2貫通孔35bの孔径はエマルジョン粒子600aの粒径の数倍程度あることが好ましく、例えば8mm以上であることが好ましい。より好ましくは12mm以上である。一方、第2貫通孔35bの孔径が大きくなりすぎると、ミキサー部40内で生じる攪拌流が過剰な噴流となってセトラー部30内に入り、セトラー部30内でのエマルジョン粒子600aの沈降、仕切り板35上での濃縮が生じにくくなる(疎水性液体の比重が水より大きい場合)。なお、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さい場合、エマルジョン粒子600aが上方の仕切り板35の近傍で濃縮しにくくなる。このため、エマルジョン相600と軽液相500との相分離が困難になる。そこで、第2貫通孔35bの孔径は、50mm以下であることが好ましく、30mm以下がより好ましい。したがって、第2貫通孔35bの孔径は、例えば8~50mmであることが好ましい。 Of the water, hydrophobic liquid, hydrophobic particles 300a, hydrophilic particles 300b, and emulsion particles 600a, the emulsion particle 600a has the largest particle size, and the particle size is approximately 500 to 2000 μm as described above. .. As shown in FIG. 6, since a large number of emulsion particles 600a are concentrated on the lower partition plate 35 (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water), one second through hole 35b is formed by the plurality of emulsion particles. 600a may pass at the same time. When the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a, the emulsion particles 600a are concentrated in the vicinity of the upper partition plate 35, and one second through hole 35b in the upper partition plate 35 is formed in the plurality of emulsion particles 600a. May pass at the same time. Considering these facts, the pore diameter of the second through hole 35b is preferably about several times the particle size of the emulsion particles 600a, and is preferably 8 mm or more, for example. More preferably, it is 12 mm or more. On the other hand, if the hole diameter of the second through hole 35b becomes too large, the stirring flow generated in the mixer section 40 becomes an excessive jet and enters the settler section 30, and the emulsion particles 600a settle and partition in the settler section 30. Concentration on the plate 35 is less likely to occur (when the specific gravity of the hydrophobic liquid is greater than that of water). When the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a, it becomes difficult for the emulsion particles 600a to concentrate in the vicinity of the upper partition plate 35. Therefore, it becomes difficult to separate the emulsion phase 600 and the light liquid phase 500. Therefore, the hole diameter of the second through hole 35b is preferably 50 mm or less, more preferably 30 mm or less. Therefore, the hole diameter of the second through hole 35b is preferably, for example, 8 to 50 mm.

つぎに、仕切り板35の開口率について検討する。本実施形態では、仕切り板35の開口率は以下のように定義される。すなわち、開口率の分母は、エマルジョン粒子600aが濃縮する可能性があるエリアの面積(平面視の面積)とし、開口率の分子は、貫通孔全体の平面視の面積とする。具体的には、仕切り板35の平面視の直径(d)から求めた仕切り板35の面積(1/4πd)から支柱断面積と攪拌軸断面積を引いた面積を分母とし、第1貫通孔35aの断面積から攪拌軸10aの断面積を引いた開口面積と第2貫通孔35bの開口面積を足した開口面積を分子とし、分子と分母の比率(100分率)を開口率とした。後述の実施例で示される通り、開口率の好ましい範囲は10~50(面積%)である。開口率は20~40面積%であることがさらに好ましい。開口率を係る範囲内とした場合に、例えば精製フライアッシュ及び未燃カーボン濃縮物の品質が向上する。より具体的には、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cが小さく、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cが大きくなり、これらの比(カーボン含有率比)C/Cの値が20以上となる。(図11及び図12参照)。開口率を20~40面積%とすることで、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cを2.0質量%以下とすることができる。 Next, the aperture ratio of the partition plate 35 will be examined. In this embodiment, the aperture ratio of the partition plate 35 is defined as follows. That is, the denominator of the aperture ratio is the area of the area where the emulsion particles 600a may be concentrated (the area in the plan view), and the numerator of the aperture ratio is the area in the plan view of the entire through hole. Specifically, the area obtained by subtracting the column cross-sectional area and the stirring shaft cross-sectional area from the area (1 / 4πd 2 ) of the partition plate 35 obtained from the plan-view diameter (d) of the partition plate 35 is used as the denominator and the first penetration. The opening area obtained by subtracting the cross-sectional area of the stirring shaft 10a from the cross-sectional area of the hole 35a and the opening area of the second through hole 35b was defined as the molecule, and the ratio of the molecule to the denominator (100%) was defined as the opening ratio. .. As shown in Examples described later, the preferred range of aperture ratio is 10 to 50 (area%). The aperture ratio is more preferably 20 to 40 area%. When the aperture ratio is within the above range, the quality of refined fly ash and unburned carbon concentrate is improved, for example. More specifically, the carbon content CA in the refined fly ash is small, the carbon content C C in the unburned carbon concentrate is large, and these ratios (carbon content ratio) CC / CA The value is 20 or more. (See FIGS. 11 and 12). By setting the opening ratio to 20 to 40 area%, the carbon content CA in the refined fly ash can be set to 2.0% by mass or less.

なお、開口率が10%未満となる場合、各液体や粒子群(例えばエマルジョン粒子600a、遊離した疎水性粒子300a、親水性粒子300b等)の仕切り板35を介した流動が安定的にできなくなる可能性や、仕切り板35の上部に粒子群が過剰に堆積して粒子群が上部のミキサー部40に接するまで堆積するようになり、セトラー部30内での分離が継続できなくなる可能性がある。一方、開口率が50%超となる場合、ミキサー部40内の攪拌による流れがセトラー部30にも大きく影響し、セトラー部30内でエマルジョン粒子600aが沈殿しにくくなる(疎水性液体の比重が水より大きい場合)。例えば、ミキサー部40内で生じた攪拌流が過剰な噴流となって第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bから噴出し、エマルジョン粒子600aが下方の仕切り板35上に濃縮しにくくなる可能性がある。なお、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さい場合、エマルジョン粒子600aが上方の仕切り板35の近傍で濃縮しにくくなる。開口率が10~50面積%となる場合、適度な噴流が第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bからセトラー部30内に導入されるので、エマルジョン粒子を上方または下方の仕切り板35上に濃縮させつつ、第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bの目詰まりを抑制することができる。さらに、エマルジョン粒子600aを第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bから下方のミキサー部40に移動させることができる。結果として、上述したように、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cが小さく、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cが大きくなり、カーボン含有率比C/Cの値が20以上となる。 When the aperture ratio is less than 10%, the flow of each liquid or particle group (for example, emulsion particles 600a, liberated hydrophobic particles 300a, hydrophilic particles 300b, etc.) through the partition plate 35 cannot be stably performed. There is a possibility that the particle group is excessively deposited on the upper part of the partition plate 35 and the particle group is accumulated until it comes into contact with the upper mixer part 40, and the separation in the settler part 30 cannot be continued. .. On the other hand, when the aperture ratio exceeds 50%, the flow due to stirring in the mixer section 40 greatly affects the settler section 30, and the emulsion particles 600a are less likely to settle in the settler section 30 (the specific gravity of the hydrophobic liquid is high). If larger than water). For example, there is a possibility that the agitated flow generated in the mixer unit 40 becomes an excessive jet and is ejected from the first through hole 35a and the second through hole 35b, making it difficult for the emulsion particles 600a to concentrate on the lower partition plate 35. There is. When the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a, it becomes difficult for the emulsion particles 600a to concentrate in the vicinity of the upper partition plate 35. When the aperture ratio is 10 to 50 area%, an appropriate jet is introduced into the settler portion 30 from the first through hole 35a and the second through hole 35b, so that the emulsion particles are placed on the upper or lower partition plate 35. While concentrating, clogging of the first through hole 35a and the second through hole 35b can be suppressed. Further, the emulsion particles 600a can be moved from the first through hole 35a and the second through hole 35b to the mixer portion 40 below. As a result, as described above, the carbon content CA in the refined fly ash is small, the carbon content C C in the unburned carbon concentrate is large, and the carbon content ratio C C / CA is 20. That is all.

なお、第1貫通孔35aの孔径、第2貫通孔35bの孔径、数、及び開口率は全ての仕切り板35で共通としてもよいし、仕切り板35毎に異なっていてもよい。ただし、全ての仕切り板35が上述した要件を満たすことが好ましい。カーボン含有率比C/Cの値を20以上とするためには、全ての仕切り板35の開口率が10~50面積%となっていることが特に好ましい。 The hole diameter of the first through hole 35a, the hole diameter, the number, and the aperture ratio of the second through hole 35b may be common to all the partition plates 35, or may be different for each partition plate 35. However, it is preferable that all the partition plates 35 satisfy the above-mentioned requirements. In order to set the carbon content ratio C C / C A to 20 or more, it is particularly preferable that the opening ratios of all the partition plates 35 are 10 to 50 area%.

(6-10.界面の位置及び観察方法)
本実施形態では、図3に示すように、最下部セトラー部30b内にエマルジョン相600/重液相700の界面110cが形成される。最下部セトラー部30bには第2界面観察窓80が設けられる。
(6-10. Interface position and observation method)
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 is formed in the lowermost settler portion 30b. A second interface observation window 80 is provided in the lowermost settler portion 30b.

一方、粗分離ミキサー部40aの直下のセトラー部30(以下、このようなセトラー部30を観察用セトラー部30eとも称する。観察用セトラー部30eは他のセトラー部30dの一種である)内にエマルジョン相600/軽液相500の界面110bが形成される。観察用セトラー部30eには、第1界面観察窓70が設けられる。なお、第1界面観察窓70はエマルジョン相600/水相100aの界面を観察するための観察窓であり、第2界面観察窓80はエマルジョン相600/疎水性液体相の界面を観察するための観察窓である。したがって、図3に示す例では、軽液相500が水相100aとなり、重液相700が疎水性液体相となっている。そこで、まず、軽液相500が水相100aとなり、重液相700が疎水性液体相となる場合の観察方法について説明する。 On the other hand, an emulsion is placed in a settler section 30 directly under the coarse separation mixer section 40a (hereinafter, such a settler section 30 is also referred to as an observation settler section 30e. The observation settler section 30e is a kind of another settler section 30d). The interface 110b of the phase 600 / light liquid phase 500 is formed. The observation settler unit 30e is provided with a first interface observation window 70. The first interface observation window 70 is an observation window for observing the interface of the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a, and the second interface observation window 80 is for observing the interface of the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase. It is an observation window. Therefore, in the example shown in FIG. 3, the light liquid phase 500 is the aqueous phase 100a, and the heavy liquid phase 700 is the hydrophobic liquid phase. Therefore, first, an observation method will be described in which the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a and the heavy liquid phase 700 becomes the hydrophobic liquid phase.

作業者は、第1界面観察窓70を介してエマルジョン相600/軽液相500(すなわちエマルジョン相600/水相100a)の界面110bを観察することができ、第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600/重液相700(すなわちエマルジョン相600/疎水性液体相)の界面110cを観察することができる。もちろん、各界面の位置は図3に示す例に制限されない。ただし、軽液相500が水相100aとなる場合、界面110bをこの位置(すなわち、粗分離ミキサー部40aの直下の観察用セトラー部30eの位置)に形成することで、界面110bを認識しやすくなるというメリットが生じる。 The operator can observe the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (that is, the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a) through the first interface observation window 70, and can observe the interface 110b through the second interface observation window 80. The interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (that is, the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase) can be observed. Of course, the position of each interface is not limited to the example shown in FIG. However, when the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a, the interface 110b can be easily recognized by forming the interface 110b at this position (that is, the position of the observation settler portion 30e directly under the coarse separation mixer portion 40a). There is a merit of becoming.

例えば、分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、親水性粒子300bは灰色の金属酸化物粒子となり、疎水性粒子300aは黒色の未燃カーボン粒子となる。したがって、エマルジョン相600は黒色となり、軽液相500(すなわち水相100a)は灰色となる。したがって、作業者は、第1界面観察窓70を介してエマルジョン相600/軽液相500(すなわちエマルジョン相600/水相100a)の界面110bを観察することができる。なお、重液相700(すなわち疎水性液体相)は透明となるので、作業者は、第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600/重液相700(すなわちエマルジョン相600/疎水性液体相)の界面110cを観察することができる。 For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the hydrophilic particles 300b become gray metal oxide particles, and the hydrophobic particles 300a become black unburned carbon particles. Therefore, the emulsion phase 600 is black and the light liquid phase 500 (ie, the aqueous phase 100a) is gray. Therefore, the operator can observe the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (that is, the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a) through the first interface observation window 70. Since the heavy liquid phase 700 (that is, the hydrophobic liquid phase) becomes transparent, the operator can use the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (that is, the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase) through the second interface observation window 80. ) Interface 110c can be observed.

ただし、粗分離ミキサー部40aの上方では、大量の水相100a及びそれに追従する金属酸化物粒子が流動している。このため、粗分離ミキサー部40aの上方に第1界面観察窓70を配置し、エマルジョン相600/軽液相500の界面110bをこの位置に維持しようとすると、エマルジョン相600の黒色が金属酸化物粒子の灰色で薄まり、軽液相500(すなわち水相100a)とエマルジョン相600との界面110bが認識しにくくなる。 However, a large amount of the aqueous phase 100a and the metal oxide particles following the aqueous phase 100a are flowing above the coarse separation mixer unit 40a. Therefore, when the first interface observation window 70 is arranged above the coarse separation mixer unit 40a and the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 is maintained at this position, the black color of the emulsion phase 600 becomes a metal oxide. The gray color of the particles makes it difficult to recognize the interface 110b between the light liquid phase 500 (that is, the aqueous phase 100a) and the emulsion phase 600.

一方、粗分離ミキサー部40aの下方では、水相100a及びそれに追従する金属酸化物粒子の量は著しく減少する。したがって、図3の例のように粗分離ミキサー部40aの直下の観察用セトラー部30eにエマルジョン相600/軽液相500(すなわちエマルジョン相600/水相100a)の界面110bを配置した場合、エマルジョン相600の黒色は金属酸化物粒子の灰色であまり薄まりにくくなる。したがって、作業者は、軽液相500(すなわち水相100a)とエマルジョン相600との界面を認識しやすくなる。 On the other hand, below the coarse separation mixer unit 40a, the amount of the aqueous phase 100a and the metal oxide particles following the aqueous phase 100a is significantly reduced. Therefore, when the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (that is, the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a) is arranged in the observation settler portion 30e directly under the coarse separation mixer portion 40a as in the example of FIG. 3, the emulsion The black color of the phase 600 is the gray color of the metal oxide particles, which makes it difficult to fade. Therefore, the operator can easily recognize the interface between the light liquid phase 500 (that is, the aqueous phase 100a) and the emulsion phase 600.

なお、図3の例では、上から4段目のセトラー部30(粗分離ミキサー部40aの直下のセトラー部30)を観察用セトラー部30eとし、この位置でエマルジョン相600/軽液相500の界面110bを維持することとしたが、さらに下方のセトラー部30で当該界面110bを維持してもよい。 In the example of FIG. 3, the settler section 30 (the settler section 30 directly below the coarse separation mixer section 40a) in the fourth stage from the top is used as the settler section 30e for observation, and the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 is located at this position. Although it was decided to maintain the interface 110b, the interface 110b may be maintained at the settler portion 30 further below.

さらに、図8に示すように、エマルジョン相600/軽液相500(すなわちエマルジョン相600/水相100a)の界面110b上部に(すなわち、縦型外壁管20内の第1界面観察窓70の上部に)、界面110bの上部から落下するエマルジョン粒子600aを抑制する傘75を設けてもよい。このような傘75により、界面110bの上部のエマルジョン粒子600aの流動を妨げ、第1界面観察窓70から離れた位置に落下させることができる。つまり、図3の例では、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより大きいので、エマルジョン粒子600aは、多段接触分離装置10内を下方に沈降(落下)する。このようなエマルジョン粒子600aが第1界面観察窓70の近傍に落下した場合、作業者が観察する界面110bが乱れる可能性がある。しかし、このような傘75を設けることで、作業者が観察する界面110bの乱れを抑制することができる。なお、傘75の材質も特に制限されないが、縦型外壁管20の内容物(すなわち疎水性粒子、親水性粒子、水、疎水性液体等)との間で相互に影響を与えない(腐食しない、溶解しない等)材質、例えばステンレス製であることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 8, on the upper part of the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (that is, the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a) (that is, the upper part of the first interface observation window 70 in the vertical outer wall tube 20). In), an umbrella 75 that suppresses the emulsion particles 600a falling from the upper part of the interface 110b may be provided. With such an umbrella 75, the emulsion particles 600a on the upper part of the interface 110b can be obstructed from flowing, and can be dropped to a position away from the first interface observation window 70. That is, in the example of FIG. 3, since the specific gravity of the emulsion particles 600a is larger than that of the aqueous phase 100a, the emulsion particles 600a settle (fall) downward in the multi-stage contact separation device 10. When such emulsion particles 600a fall in the vicinity of the first interface observation window 70, the interface 110b observed by the operator may be disturbed. However, by providing such an umbrella 75, it is possible to suppress the disturbance of the interface 110b observed by the operator. The material of the umbrella 75 is not particularly limited, but does not affect each other (that is, does not corrode) with the contents of the vertical outer wall tube 20 (that is, hydrophobic particles, hydrophilic particles, water, hydrophobic liquid, etc.). , Not melted, etc.) Material, for example, preferably made of stainless steel.

なお、エマルジョン相600/重液相700(すなわちエマルジョン相600/疎水性液体相)の界面110cにおいては、重液相700が疎水性液体相となるので、必ずしも傘は必要ない。これらの相間ではエマルジョン粒子600aの移動はほとんどないからである。 At the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (that is, the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase), the heavy liquid phase 700 is the hydrophobic liquid phase, so that an umbrella is not always necessary. This is because there is almost no movement of the emulsion particles 600a between these phases.

次に、軽液相500が疎水性液体相となり、重液相700が水相100aとなる場合について説明する。この場合、単純に第1の界面観察窓70と第2の界面観察窓80の位置とを入れ替えるだけでもよいが、図13に示す縦型多段接触分離装置10’を用いることが好ましい。なお、図13では、縦型多段接触分離システム10Aのうち、縦型多段接触分離装置10’の構成のみが示されている。縦型多段接触分離装置10’にも、図3に示す事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000が接続されている。 Next, a case where the light liquid phase 500 becomes the hydrophobic liquid phase and the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a will be described. In this case, the positions of the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 may be simply exchanged, but it is preferable to use the vertical multi-stage contact separation device 10'shown in FIG. Note that FIG. 13 shows only the configuration of the vertical multi-stage contact separation device 10'of the vertical multi-stage contact separation system 10A. The pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000 shown in FIG. 3 are also connected to the vertical multi-stage contact separation device 10'.

縦型多段接触分離装置10’は、図3に示す縦型多段接触分離装置10とほぼ同様の構成を有するが、第1界面観察窓70、第2界面観察窓80、エマルジョン相排出口10g、及び傘75の配置が異なる。また、エマルジョン相600/軽液相500(すなわちエマルジョン相600/疎水性液体相)の界面110bは最上部セトラー部30a内に形成され、エマルジョン相600/重液相700(すなわちエマルジョン相600/水相100a)の界面110cは粗分離ミキサー部40aの直上のセトラー部30内に形成される。 The vertical multi-stage contact separation device 10'has almost the same configuration as the vertical multi-stage contact separation device 10 shown in FIG. 3, but has a first interface observation window 70, a second interface observation window 80, an emulsion phase discharge port 10 g, and the like. And the arrangement of the umbrella 75 is different. Further, the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (that is, the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase) is formed in the uppermost settler portion 30a, and the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (that is, the emulsion phase 600 / water) is formed. The interface 110c of the phase 100a) is formed in the settler portion 30 directly above the coarse separation mixer portion 40a.

したがって、第1界面観察窓70、すなわちエマルジョン相600/重液相700(より具体的にはエマルジョン相600/水相100a)の界面110cを観察するための観察窓は粗分離ミキサー部40aの直上のセトラー部30(したがってこのセトラー部30が観察用セトラー部30eとなる)に設けられる。第2界面観察窓80、すなわちエマルジョン相600/軽液相500(より具体的にはエマルジョン相600/疎水性液体相)の界面110bを観察するための観察窓は、最上部セトラー部30aに設けられる。 Therefore, the observation window for observing the first interface observation window 70, that is, the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (more specifically, the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a) is directly above the coarse separation mixer unit 40a. (Therefore, this settler portion 30 becomes the observation settler portion 30e). A second interface observation window 80, that is, an observation window for observing the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (more specifically, the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase) is provided in the uppermost settler portion 30a. Be done.

各観察窓を用いた界面110b、110cの観察方法は図3で説明した方法と同様である。上記のように各観察窓を配置することで、粗分離ミキサー部40aの上方では、水相100a(ここでは重液相700)及びそれに追従する金属酸化物粒子の量は著しく減少する。したがって、粗分離ミキサー部40aの上方にエマルジョン相600と水相100aとの界面(すなわち、界面110c)を配置した場合、エマルジョン相600の黒色は金属酸化物粒子の灰色であまり薄まりにくくなる。したがって、作業者は、エマルジョン相600と水相100aとの界面を認識しやすくなる。なお、各界面の位置が図13の例に限定されないことは図3の例と同様である。界面の位置に応じて、各観察窓の配置を調整すればよい。 The method of observing the interfaces 110b and 110c using each observation window is the same as the method described with reference to FIG. By arranging each observation window as described above, the amount of the aqueous phase 100a (here, the heavy liquid phase 700) and the metal oxide particles following the aqueous phase 100a is significantly reduced above the coarse separation mixer unit 40a. Therefore, when the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a (that is, the interface 110c) is arranged above the coarse separation mixer unit 40a, the black color of the emulsion phase 600 is less likely to fade due to the gray color of the metal oxide particles. Therefore, the operator can easily recognize the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a. It should be noted that the position of each interface is not limited to the example of FIG. 13, which is the same as the example of FIG. The arrangement of each observation window may be adjusted according to the position of the interface.

なお、傘75は図13に示すように観察用セトラー部30e内のうち、界面110cの下方に配置される。つまり、図3の例では、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さいので、エマルジョン粒子600aは、多段接触分離装置10内を上昇(浮上)する。このような傘75により、界面110cの下方から浮上するエマルジョン粒子600aの流動を妨げ、第1界面観察窓70から離れた位置に浮上させることができる。つまり、このようなエマルジョン粒子600aが第1界面観察窓70の近傍に浮上した場合、作業者が観察する界面110cが乱れる可能性がある。しかし、このような傘75を設けることで、作業者が観察する界面110cの乱れを抑制することができる。 As shown in FIG. 13, the umbrella 75 is arranged below the interface 110c in the observation settler portion 30e. That is, in the example of FIG. 3, since the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a, the emulsion particles 600a rise (float) in the multi-stage contact separation device 10. Such an umbrella 75 can prevent the emulsion particles 600a floating from below the interface 110c from flowing, and can be floated at a position away from the first interface observation window 70. That is, when such emulsion particles 600a float in the vicinity of the first interface observation window 70, the interface 110c observed by the operator may be disturbed. However, by providing such an umbrella 75, it is possible to suppress the disturbance of the interface 110c observed by the operator.

エマルジョン相排出口10gは、例えば軽液相500とエマルジョン相600との界面110bより、少しエマルジョン相600側に設置される。このエマルジョン相排出口10gからエマルジョン相600が排出される。図13の例では、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより小さくなっている(すなわち、疎水性液体の比重が水より小さくなっている)。このため、上方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度は、下方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度よりも大きい。このため、この位置にエマルション相排出口10gを設けることで、エマルジョン相600を効率よく回収することができる。エマルション相排出口10gの詳細については後述する。 The emulsion phase discharge port 10g is installed slightly closer to the emulsion phase 600 than, for example, the interface 110b between the light liquid phase 500 and the emulsion phase 600. The emulsion phase 600 is discharged from the emulsion phase discharge port 10 g. In the example of FIG. 13, the specific gravity of the emulsion particles 600a is smaller than that of the aqueous phase 100a (that is, the specific gravity of the hydrophobic liquid is smaller than that of water). Therefore, the concentration of the emulsion particles 600a in the upper emulsion phase 600 is higher than the concentration of the emulsion particles 600a in the lower emulsion phase 600. Therefore, by providing the emulsion phase discharge port 10 g at this position, the emulsion phase 600 can be efficiently recovered. The details of the emulsion phase discharge port 10 g will be described later.

なお、作業者が各界面110b、110cを明確に観察するためには、第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80の材質も非常に重要になる。以下、分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合を一例として説明するが、分離対象混合物310が上述した他の物質となる場合にも第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80の適切な材質は同様である。 The materials of the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 are also very important for the operator to clearly observe each of the interfaces 110b and 110c. Hereinafter, the case where the separation target mixture 310 becomes fly ash will be described as an example, but even when the separation target mixture 310 becomes the above-mentioned other substances, the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 are appropriate. The material is the same.

まず、第1界面観察窓70は、エマルジョン相600/水相100aの界面を観察するための観察窓であるため、ガラス製であることが好ましい。これにより、作業者は、第1界面観察窓70を介してエマルジョン相600を黒色と認識し、水相100aを灰色と認識することができる。つまり、エマルジョン相600/水相100aの界面を認識することができる。さらに、撮像装置がこれらのエマルジョン相600/水相100aの界面を撮像することができる。つまり、撮像装置は、エマルジョン相600を黒色に、水相100aを灰色に撮像することができる。 First, since the first interface observation window 70 is an observation window for observing the interface of the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a, it is preferably made of glass. As a result, the operator can recognize the emulsion phase 600 as black and the aqueous phase 100a as gray through the first interface observation window 70. That is, the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a can be recognized. Further, the imaging device can image the interface between the emulsion phase 600 / aqueous phase 100a. That is, the image pickup apparatus can image the emulsion phase 600 in black and the aqueous phase 100a in gray.

なお、第1界面観察窓70を他の材質、例えば任意の有機樹脂で構成した場合、エマルジョン相600がメニスカスの影響で水相100a側に広がり、水相100aとエマルジョン相600との界面110b、110cが判別しにくくなってしまう可能性がある。 When the first interface observation window 70 is made of another material, for example, an arbitrary organic resin, the emulsion phase 600 spreads toward the aqueous phase 100a due to the influence of the meniscus, and the interface 110b between the aqueous phase 100a and the emulsion phase 600, There is a possibility that 110c will be difficult to distinguish.

つぎに、第2界面観察窓80は、エマルジョン相600/疎水性液体相の界面を観察するための観察窓であるため、表面に親水性官能基を有しない、つまり、疎水性液体に親和性の高い透明板で構成することが好ましい。ここで、表面に親水性官能基を有しない透明板は、例えば、透明板そのものが親水性官能基を有しない樹脂で構成されているプラスチック板の他、少なくともエマルジョン相600及び疎水性液体相に接する面が親水性官能基を有しない透明塗料で覆われている透明板(例えばガラス製の透明板)等が挙げられる。 Next, since the second interface observation window 80 is an observation window for observing the interface of the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase, it does not have a hydrophilic functional group on the surface, that is, it is compatible with the hydrophobic liquid. It is preferable to use a transparent plate having a high thickness. Here, the transparent plate having no hydrophilic functional group on its surface is, for example, a plastic plate whose surface itself is made of a resin having no hydrophilic functional group, as well as at least an emulsion phase 600 and a hydrophobic liquid phase. Examples thereof include a transparent plate (for example, a transparent plate made of glass) whose contact surface is covered with a transparent paint having no hydrophilic functional group.

ここで、親水性官能基としては、例えば水酸基(OH)、アミノ基(NH)、カルボキシル基(COOH)、スルホン酸基(SOH)等が該当する。透明板の表面に親水性官能基を有するかどうかは、表面接触型の赤外分光法での測定にて、該当する官能基のシグナルが検出されるかどうかで判断可能である。 Here, examples of the hydrophilic functional group include a hydroxyl group (OH), an amino group (NH 2 ), a carboxyl group (COOH), and a sulfonic acid group (SO 3 H). Whether or not the surface of the transparent plate has a hydrophilic functional group can be determined by whether or not the signal of the corresponding functional group is detected by the measurement by surface contact type infrared spectroscopy.

プラスチック板の材質としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、塩化ビニル、アクリル、ポリスチレン、ABS樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネード、テフロン(登録商標)、エチレン酸ビコポリマー、フェノール樹脂、メラミン、不飽和ポリエステル、エポキシ等が挙げられる。透明塗料の具体例としては、アクリル合成樹脂塗料、ポリウレタン合成樹脂塗料、アクリルシリコン合成樹脂塗料、フッ素合成樹脂塗料等が挙げられる。なお、疎水性液体の種類によっては使用できない材質もあるため、使用する疎水性液体に適した材質を選定することが好ましい。 Materials for plastic plates include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), vinyl chloride, acrylic, polystyrene, ABS resin, nylon resin, polycarbonate, Teflon (registered trademark), biethylene acid copolymer, and phenol. Examples thereof include resin, melamine, unsaturated polyester and epoxy. Specific examples of the transparent paint include acrylic synthetic resin paint, polyurethane synthetic resin paint, acrylic silicon synthetic resin paint, fluorine synthetic resin paint and the like. Since some materials cannot be used depending on the type of hydrophobic liquid, it is preferable to select a material suitable for the hydrophobic liquid to be used.

例えば、分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、第2界面観察窓80は、ポリプロピレン板か、ポリプロピレン樹脂でコーティングしたガラス板であってもよい。 For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the second interface observation window 80 may be a polypropylene plate or a glass plate coated with polypropylene resin.

これにより、作業者は、第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600を黒色と認識し、疎水性液体相を透明と認識することができる。つまり、エマルジョン相600/疎水性液体相の界面を認識することができる。さらに、撮像装置がエマルジョン相600/疎水性液体相の界面を撮像することができる。つまり、撮像装置は、エマルジョン相600を黒色に、疎水性液体相を透明に撮像することができる。 As a result, the operator can recognize the emulsion phase 600 as black and the hydrophobic liquid phase as transparent through the second interface observation window 80. That is, the interface of the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase can be recognized. Further, the imaging device can image the interface of the emulsion phase 600 / hydrophobic liquid phase. That is, the imaging device can image the emulsion phase 600 in black and the hydrophobic liquid phase transparently.

なお、第2界面観察窓80を他の材質、例えばガラス板で構成した場合、エマルジョン相600がメニスカスの影響で疎水性液体相側に広がり、疎水性液体相とエマルジョン相600との界面110b、110cが判別しにくくなってしまう可能性がある。 When the second interface observation window 80 is made of another material, for example, a glass plate, the emulsion phase 600 spreads toward the hydrophobic liquid phase due to the influence of the meniscus, and the interface 110b between the hydrophobic liquid phase and the emulsion phase 600, There is a possibility that 110c will be difficult to distinguish.

なお、上述したように、軽液相500及び重液相700のいずれか一方が水相100aとなり、他方が疎水性液体相となる。したがって、例えば軽液相500が水相100aとなり、重液相700が疎水性液体相となる場合、図3に示す縦型多段接触分離装置10を用いて各界面を観察することが好ましい。逆に、軽液相500が疎水性液体相となり、重液相700が水相100aとなる場合、図13に示す縦型多段接触分離装置10’を用いて各界面を観察することが好ましい。 As described above, either one of the light liquid phase 500 and the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a, and the other becomes the hydrophobic liquid phase. Therefore, for example, when the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a and the heavy liquid phase 700 becomes the hydrophobic liquid phase, it is preferable to observe each interface using the vertical multi-stage contact separation device 10 shown in FIG. On the contrary, when the light liquid phase 500 becomes the hydrophobic liquid phase and the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a, it is preferable to observe each interface using the vertical multi-stage contact separation device 10'shown in FIG.

第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80の上下方向の長さは特に制限されないが、界面110b、110cの変動を考慮した長さ(例えば界面110b、110cの変位量の2~3倍程度)であることが好ましい。 The lengths of the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 in the vertical direction are not particularly limited, but are two to three times the length considering the fluctuation of the interfaces 110b and 110c (for example, the displacement amount of the interfaces 110b and 110c). Degree) is preferable.

(6-11.エマルジョン粒子の粒径の測定方法)
エマルジョン粒子600aの粒径(球相当径、擬似粒子径)は、撮像画像を用いて測定することができる。具体的には、実操業で使用する第1スラリー300中の水と、軽液100または重液200として使用する予定の水との総体積分の水を縦型多段接触分離装置10(または縦型多段接触分離装置10’)内に導入する。さらに、軽液100または重液200として使用する予定の疎水性液体を縦型多段接触分離装置10(または縦型多段接触分離装置10’)内に導入する。ついで、攪拌軸10aを実操業と同じ周速で回転させる。ついで、第1界面観察窓70、つまりガラス板となる観察窓から内部を撮像し、撮像画像を取得する。そして、撮像画像に映った疎水性液滴200aを500個程度抽出し、それらの平均粒径(球相当径の算術平均値)を算出する。それをエマルジョン粒子600aの粒径とすればよい。
(6-11. Method for measuring the particle size of emulsion particles)
The particle size (sphere equivalent diameter, pseudo particle size) of the emulsion particles 600a can be measured using an captured image. Specifically, the vertical multi-stage contact separation device 10 (or vertical type) uses the total volume of water in the first slurry 300 used in the actual operation and the water to be used as the light liquid 100 or the heavy liquid 200. It is introduced in the multi-stage contact separation device 10'). Further, the hydrophobic liquid to be used as the light liquid 100 or the heavy liquid 200 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 (or the vertical multi-stage contact separation device 10'). Then, the stirring shaft 10a is rotated at the same peripheral speed as in the actual operation. Then, the inside is imaged from the first interface observation window 70, that is, the observation window serving as a glass plate, and the captured image is acquired. Then, about 500 hydrophobic droplets 200a reflected in the captured image are extracted, and their average particle size (arithmetic mean value of the sphere equivalent diameter) is calculated. It may be the particle size of the emulsion particles 600a.

なお、どの相を特に回収したいのかにもよるが、例えばエマルジョン相600からは未燃カーボン粒子及び疎水性液体を回収することができ、水相100aからは水及び親水性粒子を回収することができる。したがって、少なくともエマルジョン相600及び水相100aを回収することが好ましい。 Although it depends on which phase is particularly desired to be recovered, for example, unburned carbon particles and hydrophobic liquid can be recovered from the emulsion phase 600, and water and hydrophilic particles can be recovered from the aqueous phase 100a. can. Therefore, it is preferable to recover at least the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a.

なお、エマルジョン相600と水相100aとの界面は必ずしも認識されなくてもよい。例えば、重液相700が水相100aとなる場合、縦型多段接触分離装置10’における第1界面観察窓70は必ずしも必要ない。このような場合であっても、縦型多段接触分離装置10’内の下端にはかならず重液相700(すなわち水相100a)が形成されるので、この位置に重液排出口(詳細は後述する)10hを設けることで、水相100aを回収することができる。 The interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a does not necessarily have to be recognized. For example, when the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a, the first interface observation window 70 in the vertical multi-stage contact separation device 10'is not always necessary. Even in such a case, the heavy liquid phase 700 (that is, the aqueous phase 100a) is always formed at the lower end of the vertical multi-stage contact separation device 10', and therefore the heavy liquid discharge port (details will be described later). By providing 10h, the aqueous phase 100a can be recovered.

一方、軽液相500が水相100aとなる場合、縦型多段接触分離装置10における第1界面観察窓70は必ずしも必要ない。このような場合であっても、縦型多段接触分離装置10内の上端には必ず軽液相500(すなわち水相100a)が形成されるので、この位置に軽液排出口(詳細は後述する)10fを設けることで、水相100aを回収することができる。もちろん、これらの場合であっても、エマルジョン相600と水相100aとの界面も認識されることが好ましい。例えば連続処理を続けていくと、エマルジョン相600と水相100aとの界面が大きく変動する場合がある。この場合、水相100aを回収するための排出口からエマルジョン相600も回収される可能性がある。例えば、軽液相500が水相100aとなり、かつエマルジョン相600と水相100aとの界面が縦型多段接触分離装置10の上端近傍まで移動すると、軽液排出口10fからエマルジョン相600が回収される可能性がある。また、重液相700が水相100aとなり、かつエマルジョン相600と水相100aとの界面が縦型多段接触分離装置10の下端近傍まで移動すると、重液排出口10hからエマルジョン相600が回収される可能性がある。したがって、エマルジョン相600と水相100aとの界面も認識されることが好ましい。 On the other hand, when the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a, the first interface observation window 70 in the vertical multi-stage contact separation device 10 is not always necessary. Even in such a case, the light liquid phase 500 (that is, the aqueous phase 100a) is always formed at the upper end of the vertical multi-stage contact separation device 10, so that the light liquid discharge port (details will be described later) is at this position. ) By providing 10f, the aqueous phase 100a can be recovered. Of course, even in these cases, it is preferable that the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a is also recognized. For example, when continuous treatment is continued, the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a may fluctuate significantly. In this case, the emulsion phase 600 may also be recovered from the discharge port for recovering the aqueous phase 100a. For example, when the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a and the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a moves to the vicinity of the upper end of the vertical multi-stage contact separation device 10, the emulsion phase 600 is recovered from the light liquid discharge port 10f. There is a possibility. Further, when the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a and the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a moves to the vicinity of the lower end of the vertical multi-stage contact separation device 10, the emulsion phase 600 is recovered from the heavy liquid discharge port 10h. There is a possibility. Therefore, it is preferable that the interface between the emulsion phase 600 and the aqueous phase 100a is also recognized.

(6-12.各排出口)
縦型多段接触分離装置10には、3つの排出口、すなわち軽液排出口10f、エマルジョン相排出口10g、及び重液排出口10hが設けられる。なお、各排出口の材質は特に制限されないが、縦型外壁管20の内容物(すなわち疎水性粒子、親水性粒子、水、疎水性液体等)との間で相互に影響を与えない(腐食しない、溶解しない等)材質、例えばステンレス製であることが好ましい。
(6-12. Each outlet)
The vertical multi-stage contact separation device 10 is provided with three discharge ports, that is, a light liquid discharge port 10f, an emulsion phase discharge port 10g, and a heavy liquid discharge port 10h. The material of each discharge port is not particularly limited, but does not affect each other with the contents of the vertical outer wall tube 20 (that is, hydrophobic particles, hydrophilic particles, water, hydrophobic liquid, etc.) (corrosion). No, does not dissolve, etc.) Material, for example, preferably made of stainless steel.

軽液排出口10fは、例えば軽液相500の液面近傍に設けられ、軽液相500を排出する。もちろん、軽液排出口10fの設置位置はこの位置に限定されない。軽液相500は、例えば水相100aまたは疎水性液体である。これにより、水相100aまたは疎水性液体を回収することができる。回収された疎水性液体は軽液100として再利用することができる。回収された疎水性液体はそのまま再利用されてもよいが、遊離した疎水性粒子300a等が含まれている可能性があるので、任意の方法により洗浄した後に再利用することが好ましい。疎水性液体の洗浄の方法としては、所謂遠心分離の他、蒸留等が挙げられる。 The light liquid discharge port 10f is provided near the liquid level of the light liquid phase 500, for example, and discharges the light liquid phase 500. Of course, the installation position of the light liquid discharge port 10f is not limited to this position. The light liquid phase 500 is, for example, an aqueous phase 100a or a hydrophobic liquid. Thereby, the aqueous phase 100a or the hydrophobic liquid can be recovered. The recovered hydrophobic liquid can be reused as the light liquid 100. The recovered hydrophobic liquid may be reused as it is, but since it may contain liberated hydrophobic particles 300a and the like, it is preferable to reuse it after washing by any method. Examples of the method for cleaning the hydrophobic liquid include so-called centrifugation and distillation.

一方、水相100aには多くの親水性粒子300bが濃縮されている。そこで、まず、水相100aを遠心分離機、または、ろ過機能を有した遠心分離機、または、任意のセトラーを用いて水相100aを水と固形分とに分離する。分離された水は軽液100として再利用することができる。なお、ろ過機能を有した遠心分離機とは、遠心力が作用する方向の壁面にろ過液が通過する細孔が多数形成された回転体を有した遠心分離機であり、脱水液は細孔を通過して回転体の外側に移動するが、固形物は回転体内に残る。一方、固形分には水分が残留しているので、固形分を乾燥することが好ましい。乾燥によって蒸発した水分は凝縮した後に軽液100として再利用することができる。一方、乾燥後の固形物は、その成分によって適宜再利用することができる。例えば分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、固形物は精製フライアッシュとなる。精製フライアッシュの用途は多肢に渡り、例えばコンクリート用原料、建材原料、セメント用原料等が挙げられる。精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは非常に低い(例えば仕切り板35の開口率を10~50%とすることでカーボン含有率Cを最小で2質量%未満まで下げることができる)ので、精製フライアッシュの品質は非常に高い。 On the other hand, many hydrophilic particles 300b are concentrated in the aqueous phase 100a. Therefore, first, the aqueous phase 100a is separated into water and solid content using a centrifuge, a centrifuge having a filtration function, or an arbitrary settler. The separated water can be reused as the light liquid 100. The centrifuge having a filtering function is a centrifuge having a rotating body having a large number of pores through which the filtered liquid passes on the wall surface in the direction in which the centrifugal force acts, and the dehydrated liquid has pores. It passes through and moves to the outside of the rotating body, but the solid matter remains in the rotating body. On the other hand, since water remains in the solid content, it is preferable to dry the solid content. The water evaporated by drying can be reused as the light liquid 100 after being condensed. On the other hand, the dried solid can be appropriately reused depending on its components. For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the solid matter becomes refined fly ash. The refined fly ash has many uses, and examples thereof include raw materials for concrete, raw materials for building materials, and raw materials for cement. Since the carbon content CA in the refined fly ash is very low (for example, the carbon content CA can be reduced to less than 2% by mass by setting the opening ratio of the partition plate 35 to 10 to 50%). The quality of refined fly ash is very high.

図3において、軽液相500が水相100aで重液相700が疎水性液体相である場合で、粒子径が大きい粗大な親水性粒子(例えば、200μm以上)は、エマルジョン相600中を沈降し、エマルジョン相600と重液相700との界面110c付近で濃化することがある。このような場合は、エマルジョン相600と重液相700の界面110c付近の液体を少量ずつ回収し、篩などにより粗大な親水性粒子を分離することで、エマルジョン粒子600aを含むエマルジョン相600を回収することができる。 In FIG. 3, when the light liquid phase 500 is the aqueous phase 100a and the heavy liquid phase 700 is the hydrophobic liquid phase, coarse hydrophilic particles having a large particle size (for example, 200 μm or more) settle in the emulsion phase 600. However, it may be concentrated near the interface 110c between the emulsion phase 600 and the heavy liquid phase 700. In such a case, the liquid near the interface 110c between the emulsion phase 600 and the heavy liquid phase 700 is recovered little by little, and the coarse hydrophilic particles are separated by a sieve or the like to recover the emulsion phase 600 including the emulsion particles 600a. can do.

エマルジョン相排出口10gは、例えばエマルジョン相600と疎水性液体相(図3の例では重液相700)の界面110cより、少しエマルジョン相600側に設けられる。これにより、エマルジョン相600を回収することができる。もちろん、エマルジョン相排出口10gの設置位置はこの位置に限定されない。ただし、図3の例では、エマルジョン粒子600aの比重が水相100aより大きくなっている(すなわち、疎水性液体の比重が水より大きくなっている)。このため、下方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度は、上方のエマルジョン相600におけるエマルジョン粒子600aの濃度よりも大きい。このため、この位置にエマルション相排出口10gを設けることで、エマルジョン相600を効率よく回収することができる。回収されたエマルジョン相600は、まず遠心分離機、または、ろ過機能を有した遠心分離機、または、任意のセトラーを用いて固形分と液相とに分離される。液相の大部分は疎水性液体であるが、少量の水も混合されているので、蒸留等でこれらを分離した後に、軽液100または重液200として再利用することができる。あるいは、水及び疎水性液体は最終的には混合されるので、回収した液相をそのまま軽液100または重液200として再利用してもよい。 The emulsion phase discharge port 10g is provided slightly closer to the emulsion phase 600 than, for example, the interface 110c between the emulsion phase 600 and the hydrophobic liquid phase (heavy liquid phase 700 in the example of FIG. 3). Thereby, the emulsion phase 600 can be recovered. Of course, the installation position of the emulsion phase discharge port 10g is not limited to this position. However, in the example of FIG. 3, the specific gravity of the emulsion particles 600a is larger than that of the aqueous phase 100a (that is, the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water). Therefore, the concentration of the emulsion particles 600a in the lower emulsion phase 600 is higher than the concentration of the emulsion particles 600a in the upper emulsion phase 600. Therefore, by providing the emulsion phase discharge port 10 g at this position, the emulsion phase 600 can be efficiently recovered. The recovered emulsion phase 600 is first separated into a solid content and a liquid phase using a centrifuge, a centrifuge having a filtration function, or an arbitrary settler. Most of the liquid phase is a hydrophobic liquid, but since a small amount of water is also mixed, these can be separated by distillation or the like and then reused as a light liquid 100 or a heavy liquid 200. Alternatively, since the water and the hydrophobic liquid are finally mixed, the recovered liquid phase may be reused as it is as the light liquid 100 or the heavy liquid 200.

一方、固形分には液体が残留しているので、固形分を乾燥することが好ましい。乾燥によって蒸発した液体は凝縮した後に上述した方法で疎水性液体と水に分離し(あるいはそのまま)、軽液100または重液200として再利用することができる。一方、乾燥後の固形物は、その成分によって適宜再利用することができる。例えば分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、固形物は未燃カーボン濃縮物となる。未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは非常に高い(例えば仕切り板35の開口率を10~50%とすることでカーボン含有率Cを大きくすることができ、例えば、軽液洗浄部を2段にすると70質量%超まで上げることができる)ので、未燃カーボン濃縮物の品質は非常に高い。未燃カーボン濃縮物は、例えば発電用、製鉄用、セメントクリンカー用の炭素材料等として再利用することができる。 On the other hand, since the liquid remains in the solid content, it is preferable to dry the solid content. The liquid evaporated by drying is condensed and then separated into a hydrophobic liquid and water (or as it is) by the method described above, and can be reused as a light liquid 100 or a heavy liquid 200. On the other hand, the dried solid can be appropriately reused depending on its components. For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the solid matter becomes an unburned carbon concentrate. The carbon content C C in the unburned carbon concentrate is very high (for example, the carbon content C C can be increased by setting the opening ratio of the partition plate 35 to 10 to 50%, for example, light liquid cleaning. The quality of the unburned carbon concentrate is very high because it can be increased to more than 70% by mass when the portion is made into two stages). The unburned carbon concentrate can be reused as a carbon material for power generation, iron making, cement clinker and the like, for example.

重液排出口10hは、例えば縦型多段接触分離装置10の下端に設けられる。重液相700は、例えば水相100aまたは疎水性液体である。これにより、水相100aまたは疎水性液体を回収することができる。回収された水相100aまたは疎水性液体は、上述した(つまり軽液排出口10fの項目で説明した)方法で再利用することができる。例えば、分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、水相100aからはカーボン含有率Cが非常に低い精製フライアッシュを回収することができる。例えば仕切り板35の開口率を10~50%とすることでカーボン含有率Cを最小で2質量%未満まで下げることができる。 The heavy liquid discharge port 10h is provided, for example, at the lower end of the vertical multi-stage contact separation device 10. The heavy liquid phase 700 is, for example, an aqueous phase 100a or a hydrophobic liquid. Thereby, the aqueous phase 100a or the hydrophobic liquid can be recovered. The recovered aqueous phase 100a or hydrophobic liquid can be reused by the method described above (that is, described in the item of the light liquid discharge port 10f). For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, purified fly ash having a very low carbon content CA can be recovered from the aqueous phase 100a. For example, by setting the opening ratio of the partition plate 35 to 10 to 50%, the carbon content CA can be reduced to less than 2% by mass at the minimum.

したがって、例えば分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、本実施形態による縦型多段接触分離装置10により、フライアッシュを精製フライアッシュと未燃カーボン濃縮物とに分離することができる。ここで、精製フライアッシュは親水性粒子300bである金属酸化物粒子を高い含有率で(言い換えれば未燃カーボン粒子を低い含有率で)含み、未燃カーボン濃縮物は疎水性粒子300aである未燃カーボン粒子を高い含有率で含む。したがって、フライアッシュを金属酸化物粒子と未燃カーボン粒子とに高い分離速度及び高い分離効率で分離することができる。 Therefore, for example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the fly ash can be separated into purified fly ash and unburned carbon concentrate by the vertical multi-stage contact separation device 10 according to the present embodiment. Here, the purified fly ash contains the metal oxide particles which are hydrophilic particles 300b at a high content (in other words, the unburned carbon particles at a low content), and the unburned carbon concentrate is not the hydrophobic particles 300a. Contains high carbon particles. Therefore, fly ash can be separated into metal oxide particles and unburned carbon particles with a high separation rate and a high separation efficiency.

<7.縦型多段接触分離装置の変形例>
図3に示す縦型多段接触分離装置10は、5段のミキサー部40と6段のセトラー部30とを有しているが、縦型多段接触分離装置10はこのような例に限られない。図9に縦型多段接触分離装置10の変形例を示す。本変形例に係る縦型多段接触分離装置10は、ミキサー部40として1段の粗分離ミキサー部40aを有し、セトラー部30として最上部セトラー部30a及び最下部セトラー部30bを有している。つまり、ミキサー部40及びセトラー部30の数が最小となっている。仕切り板35は、粗分離ミキサー部40aの上下にそれぞれ設けられている。
<7. Modification example of vertical multi-stage contact separation device>
The vertical multi-stage contact separation device 10 shown in FIG. 3 has a 5-stage mixer unit 40 and a 6-stage settler unit 30, but the vertical multi-stage contact separation device 10 is not limited to such an example. .. FIG. 9 shows a modified example of the vertical multi-stage contact separation device 10. The vertical multi-stage contact separation device 10 according to this modification has a one-stage rough separation mixer unit 40a as the mixer unit 40, and has an uppermost settler unit 30a and a lowermost settler unit 30b as the settler unit 30. .. That is, the number of the mixer unit 40 and the settler unit 30 is the minimum. The partition plate 35 is provided above and below the coarse separation mixer unit 40a, respectively.

他の構成要素は図3に示す例とほぼ同様である。つまり、本変形例に係る縦型多段接触分離装置10は、上記の他、縦型外壁管20、攪拌軸10a、攪拌翼10b、重液導入口10c、スラリー導入口10d、軽液導入口10e、軽液排出口10f、及びエマルジョン相排出口10gを有している。重液排出口10h、第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80は省略されている。なお、これらを設ける場合、重液排出口10hはエマルジョン相排出口10gの下方に設ければよい。一方、第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80は、軽液相500及び重液相700の種類に応じて適切に設置すればよい。例えば、軽液相500が水相100aとなり、重液相700が疎水性液体相となる場合、第1界面観察窓70は最上部セトラー部30aに、第2界面観察窓80は最下部セトラー部30bにそれぞれ設ければよい。一方、軽液相500が疎水性液体相となり、重液相700が水相100aとなる場合、第1界面観察窓70は最下部セトラー部30bに、第2界面観察窓80は最上部セトラー部30aにそれぞれ設ければよい(後述の実施例1も参照)。
本変形例においても、縦型多段接触分離装置10の内容物が軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離しており、各排出口からこれらの相を排出することができる。
The other components are almost the same as the example shown in FIG. That is, in the vertical multi-stage contact separation device 10 according to this modification, in addition to the above, the vertical outer wall tube 20, the stirring shaft 10a, the stirring blade 10b, the heavy liquid introduction port 10c, the slurry introduction port 10d, and the light liquid introduction port 10e , A light liquid discharge port 10f, and an emulsion phase discharge port 10 g. The heavy liquid discharge port 10h, the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 are omitted. When these are provided, the heavy liquid discharge port 10h may be provided below the emulsion phase discharge port 10g. On the other hand, the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 may be appropriately installed according to the types of the light liquid phase 500 and the heavy liquid phase 700. For example, when the light liquid phase 500 is the aqueous phase 100a and the heavy liquid phase 700 is the hydrophobic liquid phase, the first interface observation window 70 is the uppermost settler portion 30a, and the second interface observation window 80 is the lowermost settler portion. It may be provided in each of 30b. On the other hand, when the light liquid phase 500 becomes a hydrophobic liquid phase and the heavy liquid phase 700 becomes an aqueous phase 100a, the first interface observation window 70 is in the lowermost settler portion 30b, and the second interface observation window 80 is in the uppermost settler portion. It may be provided in each of 30a (see also Example 1 described later).
Also in this modification, the contents of the vertical multi-stage contact separation device 10 are separated into a light liquid phase 500, an emulsion phase 600, and a heavy liquid phase 700, and these phases can be discharged from each discharge port. ..

<8.縦型多段接触分離方法>
次に、図3~図10、図13に基づいて、縦型多段接触分離システム10Aを用いた縦型多段接触分離方法について説明する。図10は、縦型多段接触分離方法の大まかな手順を示すフローチャートである。
<8. Vertical multi-stage contact separation method>
Next, a vertical multi-stage contact separation method using the vertical multi-stage contact separation system 10A will be described with reference to FIGS. 3 to 10 and 13. FIG. 10 is a flowchart showing a rough procedure of the vertical multi-stage contact separation method.

(8-1.事前粉砕工程)
ステップS10において、事前粉砕工程を行う。この事前粉砕工程では、分離対象混合物310を事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000により事前攪拌及び粉砕することで、第1スラリー300を製造する。詳細は上述した通りであるので、ここでは概要のみ説明する。
(8-1. Pre-grinding process)
In step S10, a pre-grinding step is performed. In this pre-grinding step, the first slurry 300 is produced by pre-stirring and pulverizing the mixture 310 to be separated by the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000. Since the details are as described above, only the outline will be described here.

まず、分離対象混合物310及び水を事前攪拌用ミキサー1000の容器1010の内部に導入する。ついで、事前攪拌用攪拌翼1020を回転させることにより、分離対象混合物310及び水または/および疎水性液体の混合液1030を激しく攪拌する。これにより、第0スラリーを製造する。第0スラリーは、図示しない配管を通ってビーズミル2000に送出される。 First, the mixture 310 to be separated and water are introduced into the container 1010 of the pre-stirring mixer 1000. Then, by rotating the pre-stirring stirring blade 1020, the mixture 310 to be separated and the mixture of water or / and the hydrophobic liquid 1030 are vigorously stirred. As a result, the 0th slurry is produced. The 0th slurry is sent to the bead mill 2000 through a pipe (not shown).

ついで、ビーズミル2000を用いて第0スラリー中の固形分(例えば内部に親水性粒子を内包した疎水性粒子)を湿式粉砕する。これにより、第1スラリー300を製造する。すなわち、疎水性粒子を粉砕し、疎水性粒子中に混入している親水性粒子を疎水性粒子から除去する。これにより、第1スラリー300においては、疎水性粒子から多くの親水性粒子が除去されている。 Then, using the bead mill 2000, the solid content (for example, hydrophobic particles containing hydrophilic particles inside) in the 0th slurry is wet-ground and pulverized. As a result, the first slurry 300 is manufactured. That is, the hydrophobic particles are crushed, and the hydrophilic particles mixed in the hydrophobic particles are removed from the hydrophobic particles. As a result, in the first slurry 300, many hydrophilic particles are removed from the hydrophobic particles.

なお、事前粉砕工程(S10)の後に、第0スラリー中に予め疎水性液体を混合し、遊離した疎水性粒子(例えば未燃カーボン粒子)300aのほとんどを疎水性液滴200aの表層部に付着させ、エマルジョン粒子600aを形成させてもよい。 After the pre-grinding step (S10), the hydrophobic liquid is mixed in advance in the 0th slurry, and most of the liberated hydrophobic particles (for example, unburned carbon particles) 300a adhere to the surface layer portion of the hydrophobic droplets 200a. May be allowed to form emulsion particles 600a.

(8-2.スラリー導入工程、軽液導入工程、及び重液導入工程)
ステップS20において、スラリー導入工程、軽液導入工程、及び重液導入工程を行う。すなわち、まず、事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000を用いた事前粉砕工程によって製造された第1スラリー300を、スラリー導入口10dから縦型多段接触分離装置10内に導入する(スラリー導入工程)。一方、重液導入口10cから重液(水または水よりも比重が大きい疎水性液体)200を縦型多段接触分離装置10内に導入する(重液導入工程)。さらに、軽液導入口10eから軽液(水または水よりも比重が小さい疎水性液体)100を縦型多段接触分離装置10内に導入する(軽液導入工程)。
(8-2. Slurry introduction process, light liquid introduction process, and heavy liquid introduction process)
In step S20, a slurry introduction step, a light liquid introduction step, and a heavy liquid introduction step are performed. That is, first, the first slurry 300 produced by the pre-grinding step using the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the slurry introduction port 10d (slurry introduction step). On the other hand, the heavy liquid (water or a hydrophobic liquid having a specific gravity larger than that of water) 200 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the heavy liquid introduction port 10c (heavy liquid introduction step). Further, the light liquid (water or a hydrophobic liquid having a specific gravity smaller than that of water) 100 is introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 from the light liquid introduction port 10e (light liquid introduction step).

(8-3.比重分離工程)
ステップS30において、比重分離工程を行う。具体的には、攪拌軸10aを回転させる。これにより、ミキサー部40によってミキサー部40内の内容物40c(図5参照)が攪拌され、セトラー部30内で内容物30cが静置される(図6参照)。各セトラー部30及びミキサー部40が上述した処理を行うことで、縦型多段接触分離システム10Aの内容物が上から軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に比重分離される。
(8-3. Specific gravity separation step)
In step S30, the specific gravity separation step is performed. Specifically, the stirring shaft 10a is rotated. As a result, the content 40c (see FIG. 5) in the mixer unit 40 is stirred by the mixer unit 40, and the content 30c is allowed to stand in the settler unit 30 (see FIG. 6). By performing the above-mentioned processing by each settler unit 30 and the mixer unit 40, the contents of the vertical multi-stage contact separation system 10A are separated into the light liquid phase 500, the emulsion phase 600, and the heavy liquid phase 700 from the top.

各セトラー部30及びミキサー部40の機能の詳細は上述した通りなので、ここでは概要のみ説明する。まず、粗分離ミキサー部40aにおいて、第1スラリー300が疎水性液体(疎水性液滴200a)等と共に攪拌される。これにより、粗分離ミキサー部40a内では、特にエマルジョン粒子600aが生成される。 Since the details of the functions of the settler unit 30 and the mixer unit 40 are as described above, only the outline will be described here. First, in the coarse separation mixer unit 40a, the first slurry 300 is stirred together with the hydrophobic liquid (hydrophobic droplet 200a) and the like. As a result, especially the emulsion particles 600a are generated in the coarse separation mixer unit 40a.

なお、粗分離ミキサー部40a内で遊離した疎水性液滴200a及び疎水性粒子300aは、それらの比重によって上方または下方のセトラー部30に移動する。ついで、これらはセトラー部30内で比重分離されてさらに他のミキサー部40bに移動する。そして、他のミキサー部40b内で疎水性液滴200aの表層部に疎水性粒子300aが付着し、エマルジョン粒子600aとなる。 The hydrophobic droplets 200a and the hydrophobic particles 300a released in the coarse separation mixer section 40a move to the upper or lower settler section 30 depending on their specific densities. Then, these are separated by specific gravity in the settler section 30 and further moved to another mixer section 40b. Then, the hydrophobic particles 300a adhere to the surface layer portion of the hydrophobic droplets 200a in the other mixer unit 40b, and become emulsion particles 600a.

いずれかのミキサー部40内で生成されたエマルジョン粒子600aは、縦型多段接触分離装置10内を徐々に沈降もしくは上昇していき、最終的にはエマルジョン相600内に濃縮する。したがって、疎水性液体の比重が水より大きい場合、下側のミキサー部40におけるエマルジョン粒子600aの濃度は、上側のミキサー部40におけるエマルジョン粒子600aの濃度よりも大きい。または、疎水性液体の比重が水より小さい場合、上側のミキサー部40におけるエマルジョン粒子600aの濃度は、下側のミキサー部40におけるエマルジョン粒子600aの濃度よりも大きい。 The emulsion particles 600a generated in any of the mixer units 40 gradually settle or rise in the vertical multi-stage contact separation device 10, and finally concentrate in the emulsion phase 600. Therefore, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water, the concentration of the emulsion particles 600a in the lower mixer section 40 is higher than the concentration of the emulsion particles 600a in the upper mixer section 40. Alternatively, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is smaller than that of water, the concentration of the emulsion particles 600a in the upper mixer section 40 is higher than the concentration of the emulsion particles 600a in the lower mixer section 40.

疎水性粒子300aを取り込まなかった疎水性液滴200aは、その比重によって縦型多段接触分離装置10内の上端または下端に移動して合一し、軽液相500または重液相700となる。一方、水相100aは、その比重によって縦型多段接触分離装置10内の上端または下端に移動して合一し、軽液相500または重液相700となる。水相100a内には、親水性粒子300bが濃縮される。例えば、疎水性液体の比重が水より大きい場合、軽液相500が水相100aとなり、重液相700が疎水性液体相となる。 The hydrophobic droplets 200a that do not take in the hydrophobic particles 300a move to the upper end or the lower end in the vertical multi-stage contact separation device 10 and coalesce to form a light liquid phase 500 or a heavy liquid phase 700. On the other hand, the aqueous phase 100a moves to the upper end or the lower end in the vertical multi-stage contact separation device 10 depending on its specific gravity and coalesces to form a light liquid phase 500 or a heavy liquid phase 700. Hydrophilic particles 300b are concentrated in the aqueous phase 100a. For example, when the specific gravity of the hydrophobic liquid is larger than that of water, the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a and the heavy liquid phase 700 becomes the hydrophobic liquid phase.

比重分離工程においては、後述する第1~第3回収工程を安定して行うために、作業者は、第1界面観察窓70を介してエマルジョン相600/軽液相500の界面110bを観察し、当該界面110bの位置(高さ)をなるべく一定レベルに維持することが好ましい(軽液相500が水相100aとなる場合)。同様に、第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600/重液相700の界面110cを観察し、当該界面110cの位置(高さ)をなるべく一定レベルに維持することが好ましい(重液相700が疎水性液体相となる場合)。なお、軽液相500が疎水性液体相となり、重液相700が水相100aとなる場合、第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80の位置を入れ替えるか、図13に示す縦型多段接触分離装置10’を用いて図10に示す処理と同様の処理を行えばよい。 In the specific gravity separation step, in order to stably perform the first to third recovery steps described later, the operator observes the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 through the first interface observation window 70. It is preferable to maintain the position (height) of the interface 110b at a constant level as much as possible (when the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a). Similarly, it is preferable to observe the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 through the second interface observation window 80 and maintain the position (height) of the interface 110c at a constant level as much as possible (heavy liquid phase). When 700 is a hydrophobic liquid phase). When the light liquid phase 500 becomes the hydrophobic liquid phase and the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a, the positions of the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 are exchanged, or the vertical type shown in FIG. The same process as that shown in FIG. 10 may be performed using the multi-stage contact separation device 10'.

ここで、エマルジョン相600/軽液相500の界面110bを一定レベルに維持する方法としては、エマルジョン相排出口10gからのエマルジョン排出量(引抜量)を調整する方法が挙げられる。また、エマルジョン相600/重液相700の界面110cを一定レベルに維持する方法としては、重液排出口10hからの重液排出量(引抜量)を調整する方法が挙げられる。 Here, as a method of maintaining the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 at a constant level, there is a method of adjusting the emulsion discharge amount (drawing amount) from the emulsion phase discharge port 10 g. Further, as a method of maintaining the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 at a constant level, a method of adjusting the heavy liquid discharge amount (drawing amount) from the heavy liquid discharge port 10h can be mentioned.

(8-4.第1~第3回収工程)
ステップS40において、第1~第3回収工程を行う。具体的には、上記比重分離工程で分離された軽液相500を回収し(第1回収工程)、上記比重分離工程で分離されたエマルジョン相600を回収し(第2回収工程)、さらに上記比重分離工程で分離された重液相700も回収する(第3回収工程)。各工程の具体的な内容は上述した通りなので、ここでは概要のみ説明する。
(8-4. 1st to 3rd recovery steps)
In step S40, the first to third recovery steps are performed. Specifically, the light liquid phase 500 separated in the specific gravity separation step is recovered (first recovery step), the emulsion phase 600 separated in the specific gravity separation step is recovered (second recovery step), and further, the above. The heavy liquid phase 700 separated in the specific gravity separation step is also recovered (third recovery step). Since the specific contents of each process are as described above, only the outline will be described here.

水相100aは、軽液相500または重液相700として回収される。回収された水相100aは、水と固形分とに分離される。水は軽液100または重液200として再利用することができる。固形分はさらに乾燥することが好ましい。乾燥後の固形物は、その成分によって適宜再利用することができる。例えば分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、固形物は精製フライアッシュとなる。精製フライアッシュの用途は多肢に渡り、例えばコンクリート用原料、建材原料、セメント用原料等が挙げられる。精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは非常に低い(例えば仕切り板35の開口率を10~50%とすることでカーボン含有率Cを最小で2質量%未満まで下げることができる)ので、精製フライアッシュの品質は非常に高い。 The aqueous phase 100a is recovered as a light liquid phase 500 or a heavy liquid phase 700. The recovered aqueous phase 100a is separated into water and solid content. The water can be reused as a light liquid 100 or a heavy liquid 200. It is preferable that the solid content is further dried. The dried solid can be reused as appropriate depending on its components. For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the solid matter becomes refined fly ash. The refined fly ash has many uses, and examples thereof include raw materials for concrete, raw materials for building materials, and raw materials for cement. Since the carbon content CA in the refined fly ash is very low (for example, the carbon content CA can be reduced to less than 2% by mass by setting the opening ratio of the partition plate 35 to 10 to 50%). The quality of refined fly ash is very high.

疎水性液体相も、軽液相500または重液相700として回収される。回収された疎水性液体は軽液100または重液200として再利用することができる。回収された疎水性液体はそのまま再利用されてもよいが、遊離した疎水性粒子300a等が含まれている可能性があるので、任意の方法により洗浄した後に再利用することが好ましい。疎水性液体の洗浄の方法としては、所謂遠心分離の他、蒸留等が挙げられる。 The hydrophobic liquid phase is also recovered as the light liquid phase 500 or the heavy liquid phase 700. The recovered hydrophobic liquid can be reused as a light liquid 100 or a heavy liquid 200. The recovered hydrophobic liquid may be reused as it is, but since it may contain liberated hydrophobic particles 300a and the like, it is preferable to reuse it after washing by any method. Examples of the method for cleaning the hydrophobic liquid include so-called centrifugation and distillation.

一方、回収されたエマルジョン相600は、まず遠心分離機、または、ろ過機能を有した遠心分離機、または、任意のセトラーを用いて固形分と液相とに分離される。液相の大部分は疎水性液体であるが、少量の水も混合されているので、蒸留等でこれらを分離した後に、軽液100または重液200として再利用することができる。あるいは、水及び疎水性液体は最終的には混合されるので、回収した液相をそのまま軽液100または重液200として再利用してもよい。 On the other hand, the recovered emulsion phase 600 is first separated into a solid content and a liquid phase using a centrifuge, a centrifuge having a filtration function, or an arbitrary settler. Most of the liquid phase is a hydrophobic liquid, but since a small amount of water is also mixed, these can be separated by distillation or the like and then reused as a light liquid 100 or a heavy liquid 200. Alternatively, since the water and the hydrophobic liquid are finally mixed, the recovered liquid phase may be reused as it is as the light liquid 100 or the heavy liquid 200.

一方、固形分には液体が残留しているので、固形分を乾燥することが好ましい。乾燥によって蒸発した液体は凝縮した後に上述した方法で疎水性液体と水に分離し(あるいはそのまま)、軽液100または重液200として再利用することができる。一方、乾燥後の固形物は、その成分によって適宜再利用することができる。例えば分離対象混合物310がフライアッシュとなる場合、固形物は未燃カーボン濃縮物となる。未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは非常に高い(例えば仕切り板35の開口率を10~50%とすることでカーボン含有率Cを大きくすることができ、例えば、軽液洗浄部60を2段にすると、70質量%超まで上げることができる)ので、未燃カーボン濃縮物の品質は非常に高い。未燃カーボン濃縮物は、例えば発電用、製鉄用、セメントクリンカー用の炭素材料等として再利用することができる。 On the other hand, since the liquid remains in the solid content, it is preferable to dry the solid content. The liquid evaporated by drying is condensed and then separated into a hydrophobic liquid and water (or as it is) by the method described above, and can be reused as a light liquid 100 or a heavy liquid 200. On the other hand, the dried solid can be appropriately reused depending on its components. For example, when the mixture 310 to be separated becomes fly ash, the solid matter becomes an unburned carbon concentrate. The carbon content C C in the unburned carbon concentrate is very high (for example, the carbon content C C can be increased by setting the opening ratio of the partition plate 35 to 10 to 50%, for example, light liquid cleaning. If the number of parts 60 is increased to more than 70% by mass), the quality of the unburned carbon concentrate is very high. The unburned carbon concentrate can be reused as a carbon material for power generation, iron making, cement clinker and the like, for example.

以上説明した通り、本実施形態に係る縦型多段接触分離装置10は、例えば図3に示すような構成、特に複数のセトラー部30と少なくとも1つ以上のミキサー部40とを有するので、内容物を軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離することができる。ここで、軽液相500または重液相700が水相100aとなるので、水相100aからは疎水性粒子の含有率(例えばカーボン粒子の含有率C)が非常に低い固形物(例えば精製フライアッシュ)を回収することができる。さらに、エマルジョン相600からは疎水性粒子の含有率(例えばカーボン粒子の含有率C)が非常に高い固形物(例えば未燃カーボン濃縮物)を回収することができる。したがって、疎水性粒子と親水性粒子が混在する分離対象混合物から疎水性粒子と親水性粒子を効率よく分離することができる。さらに、特許文献1に記載されているような浮選方法とは異なり、単に第1スラリー300を含む内容物を攪拌するだけで相分離を行うことができ、後述する実施例に示されるように、数十秒で相分離がなされる。そして、各相から所望の物質を回収することができる。特に、エマルジョン相600から大量の疎水性粒子300aを回収することができる。したがって、疎水性粒子300aの分離速度も高めることができる。 As described above, the vertical multi-stage contact separation device 10 according to the present embodiment has, for example, a configuration as shown in FIG. 3, particularly a plurality of settler units 30 and at least one or more mixer units 40. Can be separated into a light liquid phase 500, an emulsion phase 600, and a heavy liquid phase 700. Here, since the light liquid phase 500 or the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a, a solid substance having a very low content of hydrophobic particles (for example, a carbon particle content CA ) from the aqueous phase 100a (for example, purified). Fly ash) can be collected. Further, from the emulsion phase 600, a solid substance (for example, unburned carbon concentrate) having a very high content of hydrophobic particles (for example, a carbon particle content CC) can be recovered. Therefore, the hydrophobic particles and the hydrophilic particles can be efficiently separated from the mixture to be separated in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed. Further, unlike the flotation method as described in Patent Document 1, phase separation can be performed by simply stirring the contents containing the first slurry 300, as shown in Examples described later. , Phase separation is done in tens of seconds. Then, the desired substance can be recovered from each phase. In particular, a large amount of hydrophobic particles 300a can be recovered from the emulsion phase 600. Therefore, the separation rate of the hydrophobic particles 300a can also be increased.

より詳細に説明すると、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比較的大量の疎水性液体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(未燃カーボン粒子101)を気泡103に付着させて浮上させていた(図15参照。)。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、未燃カーボン粒子101の粒径が大きい場合には、未燃カーボン粒子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粒子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、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粒子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。 More specifically, in the conventional flotation method described in Patent Document 1, a relatively large amount of hydrophobic liquid is not used as in the present embodiment, but a collecting agent such as kerosene and light oil and foaming are used. Hydrophobic particles (unburned carbon particles 101) having a relatively small specific gravity were attached to the bubbles 103 and floated by using a small amount of an agent (see FIG. 15). At this time, the amount of the collecting agent 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 size of the unburned carbon particles 101 is large, even if the unburned carbon particles 101 adhere to the bubbles 103, they are easily peeled off from the bubbles 103, so that they are difficult to float and separate. .. In this conventional method, bubbles are attached to the unburned carbon particles 101 that are about to settle, and the particles are forced to levitate against gravity. Therefore, the ascent rate is very slow, and it takes about one hour to reduce the carbon content to a low content (for example, 3% by mass or less), and also the recovered hydrophilic particles (metal oxides). ), The content of the unburned carbon particles 101 may not be reduced to the target value or less (for example, 3% by mass or less), and there is a problem that the separation efficiency is poor.

これに対し、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(例えば未燃カーボン粒子)300aをエマルジョン相600内に効率的に分離できるので、分離対象混合物310から疎水性粒子300aを分離する能力に優れる。よって、疎水性粒子300a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、水相100aから回収された固形物(例えば精製フライアッシュ)中における疎水性粒子300aの含有率(例えば精製フライアッシュ中のカーボン含有率C)を大幅に低減できる。 On the other hand, in the separation method according to the present embodiment, hydrophobic particles (for example, unburned carbon particles) 300a are efficiently separated into the emulsion phase 600 as compared with the conventional flotation method described in Patent Document 1. Therefore, it is excellent in the ability to separate the hydrophobic particles 300a from the mixture 310 to be separated. Therefore, the separation rate of the hydrophobic particles 300a can be significantly increased, and the separation efficiency can also be improved. Therefore, the content of the hydrophobic particles 300a in the solid matter (for example, purified fly ash) recovered from the aqueous phase 100a (for example) For example, the carbon content CA ) in refined fly ash can be significantly reduced.

さらに、本実施形態に係る縦型多段接触分離装置10は、スラリー導入口10dが設けられる粗分離ミキサー部40aと、最上部セトラー部30aとの間、及び、粗分離ミキサー部40aと、最下部セトラー部30bとの間のうち、少なくとも一方の領域に、1対以上の他のミキサー部40b及びセトラー部30dがさらに配置される。そして、これらのミキサー部40及びセトラー部30が交互に配置されている。したがって、疎水性粒子300aの分離速度及び分離効率をさらに高めることができる。 Further, in the vertical multi-stage contact separation device 10 according to the present embodiment, the coarse separation mixer unit 40a provided with the slurry introduction port 10d and the uppermost settler unit 30a, the coarse separation mixer unit 40a, and the lowermost portion are provided. A pair or more of the other mixer section 40b and the settler section 30d are further arranged in at least one region between the settler section 30b and the settler section 30b. The mixer section 40 and the settler section 30 are arranged alternately. Therefore, the separation rate and separation efficiency of the hydrophobic particles 300a can be further increased.

さらに、仕切り板35に形成された第2貫通孔35bの孔径が8~50mmであってもよく、開口率が10~50面積%であってもよい。この場合、疎水性粒子300aの分離速度及び分離効率をさらに高めることができる。 Further, the hole diameter of the second through hole 35b formed in the partition plate 35 may be 8 to 50 mm, and the aperture ratio may be 10 to 50 area%. In this case, the separation rate and separation efficiency of the hydrophobic particles 300a can be further increased.

さらに、縦型多段接触分離装置10は、水相/エマルジョン相の界面及びエマルジョン相/疎水性液体相の界面(界面110b、110c)のうち、少なくとも一方を観察可能な観察窓(第1界面観察窓70または第2界面観察窓80)をさらに有する。したがって、作業者は、当該界面(界面110b、110c)をより容易に観察することができる。 Further, the vertical multi-stage contact separation device 10 has an observation window (first interface observation) capable of observing at least one of the aqueous phase / emulsion phase interface and the emulsion phase / hydrophobic liquid phase interface (interfaces 110b and 110c). It further has a window 70 or a second interface observation window 80). Therefore, the operator can more easily observe the interface (interface 110b, 110c).

さらに、エマルジョン相/疎水性液体相の界面(界面110bまたは界面110c)を観察可能な観察窓は、表面に親水性官能基を有しない透明板であるか、または親水性官能基を有しない透明塗料で覆われている透明板である。このため、作業者は、当該界面をより容易に観察することができる。 Further, the observation window capable of observing the interface (interface 110b or interface 110c) of the emulsion phase / hydrophobic liquid phase is a transparent plate having no hydrophilic functional group on the surface or a transparent plate having no hydrophilic functional group. It is a transparent plate covered with paint. Therefore, the operator can observe the interface more easily.

さらに、縦型多段接触分離装置10は、縦型多段接触分離装置10の内部において、いずれかの観察窓(図3の例では第1界面観察窓70)の上部、または、下部に内容物の流通を妨げる傘75を有する。したがって、作業者は、界面をより容易に観察することができる。 Further, the vertical multi-stage contact separation device 10 has contents in the upper part or the lower part of any observation window (first interface observation window 70 in the example of FIG. 3) inside the vertical multi-stage contact separation device 10. It has an umbrella 75 that obstructs distribution. Therefore, the operator can observe the interface more easily.

さらに、軽液100が水、重液200が疎水性液体、分離対象混合物310がフライアッシュであってもよく、この場合、フライアッシュから未燃カーボン粒子をより高い分離速度及び分離効率で分離し、回収することができる。 Further, the light liquid 100 may be water, the heavy liquid 200 may be a hydrophobic liquid, and the mixture 310 to be separated may be fly ash. In this case, unburned carbon particles are separated from the fly ash at a higher separation rate and separation efficiency. , Can be recovered.

さらに、軽液100が疎水性液体、重液200が水、分離対象混合物310がフライアッシュであってもよく、この場合、フライアッシュから未燃カーボン粒子をより高い分離速度及び分離効率で分離し、回収することができる。 Further, the light liquid 100 may be a hydrophobic liquid, the heavy liquid 200 may be water, and the mixture 310 to be separated may be fly ash. In this case, unburned carbon particles are separated from the fly ash at a higher separation rate and separation efficiency. , Can be recovered.

さらに、縦型多段接触分離方法では、水相/エマルジョン相の界面及びエマルジョン相/疎水性液体相の界面のうち、少なくとも一方を一定レベルに保持するので、これらの相を安定して回収することができる。 Further, in the vertical multi-stage contact separation method, at least one of the interface of the aqueous phase / emulsion phase and the interface of the emulsion phase / hydrophobic liquid phase is maintained at a constant level, so that these phases should be recovered stably. Can be done.

さらに、軽液100が水、重液200が疎水性液体、分離対象混合物310がフライアッシュであり、粗分離ミキサー部40aよりも下方において、水相/エマルジョン相の界面を一定レベルに保持してもよい。これにより、作業者は、水相/エマルジョン相の界面をより容易に観察することができ、ひいては容易に一定レベルに保持することができる。 Further, the light liquid 100 is water, the heavy liquid 200 is a hydrophobic liquid, and the mixture to be separated 310 is fly ash, and the interface between the aqueous phase / emulsion phase is maintained at a constant level below the coarse separation mixer unit 40a. May be good. This allows the operator to more easily observe the interface between the aqueous phase / emulsion phase and thus easily keep it at a constant level.

さらに、軽液100が疎水性液体、重液200が水、分離対象混合物310がフライアッシュであり、粗分離ミキサー部40aよりも上方において、水相/エマルジョン相の界面を一定レベルに保持してもよい。これにより、作業者は、水相/エマルジョン相の界面をより容易に観察することができ、ひいては容易に一定レベルに保持することができる。 Further, the light liquid 100 is a hydrophobic liquid, the heavy liquid 200 is water, and the mixture to be separated 310 is fly ash, and the interface between the aqueous phase / emulsion phase is maintained at a constant level above the coarse separation mixer unit 40a. May be good. This allows the operator to more easily observe the interface between the aqueous phase / emulsion phase and thus easily keep it at a constant level.

さらに、分離対象混合物をビーズミルで事前粉砕(予備粉砕)した後に縦型多段接触分離装置10に導入してもよい。この場合、疎水性粒子300aの分離速度及び分離効率をさらに高めることができる。 Further, the mixture to be separated may be pre-pulverized (pre-pulverized) with a bead mill and then introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10. In this case, the separation rate and separation efficiency of the hydrophobic particles 300a can be further increased.

つぎに、本実施形態の実施例について説明する。本実施例では、本実施形態の効果を確認するために、以下の実験を行った。もちろん、本発明は以下に説明する実施例に限定されない。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。特に、諸元として示される縦型多段接触分離装置の仕様はあくまで本実施形態の一例に過ぎない。 Next, an embodiment of the present embodiment will be described. In this example, the following experiments were carried out in order to confirm the effect of this embodiment. Of course, the present invention is not limited to the examples described below. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention. In particular, the specifications of the vertical multi-stage contact separation device shown as specifications are merely an example of this embodiment.

<1.縦型多段接触分離装置の共通の仕様>
まず、以下で説明する縦型多段接触分離装置の共通の仕様について説明する。これらの仕様は以下の通りである。
・縦型外壁管の内径:81.1mm
・ミキサー部40の高さ:50mm
・セトラー部の高さ:50mm、100mm、または150mm(ミキサー部40からの噴流は概ね30mm程度と推定されるので、エマルジョン粒子の600aの沈降を促進するために最低50mmとした。界面制御を行うセトラー部30の高さは100mmまたは150mmとした。)
・仕切り板35
・第1貫通孔35aの孔径:20mm
・第2貫通孔35bの孔径:12mm
(仕切り板1枚当たりの数は0~24の間で実施例毎に調整、仕切り板35の開口率は5~60面積%の間で実施例毎に調整)
・支柱35c:直径6mm×3箇所(仕切り板1枚当たり)
・攪拌軸10a及び攪拌翼10b
・攪拌軸10aは図3に示すように少なくとも縦型多段接触分離装置10の上端から下端まで伸びており、さらに縦型多段接触分離装置10の上端から上方に伸びている。
・攪拌軸10aの直径:8mm
(したがって攪拌軸10aの周面と第1貫通孔35aの内壁面との間の隙間は12mm)
・攪拌翼10bの直径(対向する攪拌ブレード10b-2の先端間の距離):50mm
・攪拌ブレード10b-2の高さ:10mm、攪拌ブレード10b-2の幅(攪拌棒10b-1の長さ方向(攪拌翼10bの径方向)の長さ):12.5mm
・攪拌翼10bの数:ミキサー部に各1個(攪拌ブレード10b-2が各攪拌翼10bに6枚)
<1. Common specifications of vertical multi-stage contact separation device>
First, the common specifications of the vertical multi-stage contact separation device described below will be described. These specifications are as follows.
・ Inner diameter of vertical outer wall pipe: 81.1 mm
-Height of mixer unit 40: 50 mm
Height of settler portion: 50 mm, 100 mm, or 150 mm (Since the jet flow from the mixer portion 40 is estimated to be about 30 mm, the interface is controlled to be at least 50 mm in order to promote the sedimentation of 600a of the emulsion particles. The height of the settler portion 30 was set to 100 mm or 150 mm.)
Partition plate 35
-Hole diameter of the first through hole 35a: 20 mm
-Hole diameter of the second through hole 35b: 12 mm
(The number per partition plate is adjusted for each example between 0 and 24, and the aperture ratio of the partition plate 35 is adjusted for each example between 5 and 60 area%).
-Strut 35c: Diameter 6 mm x 3 locations (per partition plate)
・ Stirring shaft 10a and stirring blade 10b
As shown in FIG. 3, the stirring shaft 10a extends from at least the upper end to the lower end of the vertical multi-stage contact separation device 10, and further extends upward from the upper end of the vertical multi-stage contact separation device 10.
-Diameter of stirring shaft 10a: 8 mm
(Therefore, the gap between the peripheral surface of the stirring shaft 10a and the inner wall surface of the first through hole 35a is 12 mm).
Diameter of stirring blade 10b (distance between tips of opposing stirring blades 10b-2): 50 mm
The height of the stirring blade 10b-2: 10 mm, the width of the stirring blade 10b-2 (the length in the length direction of the stirring rod 10b-1 (the radial direction of the stirring blade 10b)): 12.5 mm.
-Number of stirring blades 10b: 1 for each mixer section (6 stirring blades 10b-2 for each stirring blade 10b)

<2.実施例1>
実施例1では、分離対象混合物310としてフライアッシュを使用し、本実施形態による分離効率及び分離速度を考察した。
<2. Example 1>
In Example 1, fly ash was used as the mixture to be separated 310, and the separation efficiency and the separation rate according to the present embodiment were considered.

(2-1.縦型多段接触分離装置の仕様)
実施例1に係る縦型多段接触分離装置10の構成を図14に示す。図14に示すように、実施例に1に係る縦型多段接触分離装置10は、縦型多段接触分離装置10’を簡略化した構成となっている。具体的には、この縦型多段接触分離装置10では、ミキサー部40を粗分離ミキサー部40aのみの1段とし、その上下に最上部セトラー部30a、最下部セトラー部30bをそれぞれ配置した。最上部セトラー部30a、粗分離ミキサー部40a、及び最下部セトラー部30bの高さはそれぞれ150mm、50mm、100mmとした。
(2-1. Specifications of vertical multi-stage contact separation device)
FIG. 14 shows the configuration of the vertical multi-stage contact separation device 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 14, the vertical multi-stage contact separation device 10 according to the first embodiment has a simplified configuration of the vertical multi-stage contact separation device 10'. Specifically, in this vertical multi-stage contact separation device 10, the mixer unit 40 has only one stage of the coarse separation mixer unit 40a, and the uppermost settler unit 30a and the lowermost settler unit 30b are arranged above and below the mixer unit 40a. The heights of the uppermost settler portion 30a, the coarse separation mixer portion 40a, and the lowermost settler portion 30b were set to 150 mm, 50 mm, and 100 mm, respectively.

仕切り板35には仕切り板1枚当たり第2貫通孔35bを12箇所形成し、各仕切り板35の開口率を32面積%とした。攪拌軸10aの回転速度は500rpm(周速:1.28m/sec)とした。 The partition plate 35 was formed with 12 second through holes 35b per partition plate, and the opening ratio of each partition plate 35 was 32 area%. The rotation speed of the stirring shaft 10a was set to 500 rpm (peripheral speed: 1.28 m / sec).

最上部セトラー部30aに第2界面観察窓80を設置し、最下部セトラー部30bに第1界面観察窓70を設けた。第2界面観察窓80はポリプロピレンでコーティングしたガラス板とし、第1界面観察窓70はガラス板とした。 The second interface observation window 80 was provided in the uppermost settler portion 30a, and the first interface observation window 70 was provided in the lowermost settler portion 30b. The second interface observation window 80 was a glass plate coated with polypropylene, and the first interface observation window 70 was a glass plate.

重液導入口10c、スラリー導入口10d、及び軽液導入口10eはすべて粗分離ミキサー部40aに設けた。ただし、設置の順番は上から重液導入口10c、スラリー導入口10d、及び軽液導入口10eとした。重液200を水とし、軽液100をn-ヘキサン(比重:0.65)とした。したがって、軽液相500が疎水性液体相となり、重液相700が水相100aとなる。 The heavy liquid introduction port 10c, the slurry introduction port 10d, and the light liquid introduction port 10e are all provided in the coarse separation mixer section 40a. However, the order of installation was the heavy liquid introduction port 10c, the slurry introduction port 10d, and the light liquid introduction port 10e from the top. The heavy liquid 200 was water, and the light liquid 100 was n-hexane (specific gravity: 0.65). Therefore, the light liquid phase 500 becomes the hydrophobic liquid phase, and the heavy liquid phase 700 becomes the aqueous phase 100a.

軽液排出口10fは最上部セトラー部30aの上端近傍に、エマルジョン相排出口10gは最上部セトラー部30aの下端近傍(軽液相500とエマルジョン相600との界面110bより、少しエマルジョン相600側)に、重液排出口10hは最下部セトラー部30bの下端近傍にそれぞれ設けた。これら以外の仕様は上記<1.縦型多段接触分離装置の共通の仕様>で述べた仕様と同様とした。 The light liquid discharge port 10f is near the upper end of the uppermost settler portion 30a, and the emulsion phase discharge port 10g is near the lower end of the uppermost settler portion 30a (a little closer to the emulsion phase 600 than the interface 110b between the light liquid phase 500 and the emulsion phase 600). ), The heavy liquid discharge port 10h is provided near the lower end of the lowermost settler portion 30b, respectively. Specifications other than these are described in <1. The specifications are the same as those described in> Common specifications for vertical multi-stage contact separation devices.

(2-2.縦型多段接触分離装置を用いた操業)
上述した仕様の縦型多段接触分離装置10を用いてフライアッシュを精製フライアッシュと未燃カーボン濃縮物に分離する操業を行った。具体的には、重液導入口10c、スラリー導入口10d、及び軽液導入口10eから、水を0.3L/min、第1スラリー(フライアッシュスラリー)300を0.2L/min、n-ヘキサンを0.4L/min、の流量で粗分離ミキサー部40a内に導入した。ここで、第1スラリー300は、フライアッシュに対して上述した事前粉砕工程(事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000を用いた事前粉砕工程)を行うことで製造されたものである。第1スラリー300の濃度は250g/Lであった。なお、実施例1で使用したフライアッシュのカーボン含有率は8.5質量%であった。
(2-2. Operation using a vertical multi-stage contact separation device)
An operation was performed to separate fly ash into purified fly ash and unburned carbon concentrate using the vertical multi-stage contact separation device 10 having the above specifications. Specifically, water is 0.3 L / min, the first slurry (fly ash slurry) 300 is 0.2 L / min, n- from the heavy liquid introduction port 10c, the slurry introduction port 10d, and the light liquid introduction port 10e. The hexane was introduced into the coarse separation mixer unit 40a at a flow rate of 0.4 L / min. Here, the first slurry 300 is manufactured by performing the above-mentioned pre-grinding step (pre-grinding step using the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000) on the fly ash. The concentration of the first slurry 300 was 250 g / L. The carbon content of the fly ash used in Example 1 was 8.5% by mass.

なお、事前粉砕工程では、事前攪拌用ミキサー1000を用いてフライアッシュ及び水を混合することでフライアッシュを第0スラリーとした。ついで、第0スラリー1Lを、直径500μmのジルコニアビーズ1kgを入れたビーズミル2000内に投入し、1500rpmで10分攪拌した。これにより、フライアッシュを粉砕し、第1スラリー300を製造した。なお、第1スラリー300の製造方法は後述の実施例2、3でも同様とした。 In the pre-grinding step, the fly ash was made into the 0th slurry by mixing the fly ash and water using the pre-stirring mixer 1000. Then, 1 L of the 0th slurry was put into a bead mill 2000 containing 1 kg of zirconia beads having a diameter of 500 μm, and the mixture was stirred at 1500 rpm for 10 minutes. As a result, the fly ash was crushed to produce the first slurry 300. The method for producing the first slurry 300 was the same as in Examples 2 and 3 described later.

操業中、作業者は、第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600/軽液相500の界面110b(ここではエマルジョン相/疎水性液体相の界面)を観察した。そして、作業者は、当該界面110bが最上部セトラー部30a内で一定レベルになるように(つまり、界面110bがエマルジョン相排出口10gの上方で一定レベルとなるように)、エマルジョン相排出口10gからのエマルジョン相600の引抜量を調整した。この際、作業者は、軽液相500の液面500bが軽液排出口10fの直上に配置されるように留意した。 During the operation, the operator observed the interface 110b of the emulsion phase 600 / light liquid phase 500 (here, the interface of the emulsion phase / hydrophobic liquid phase) through the second interface observation window 80. Then, the operator can make the interface 110b a constant level in the uppermost settler portion 30a (that is, the interface 110b to be a constant level above the emulsion phase discharge port 10g) so that the emulsion phase discharge port 10g. The amount of emulsion phase 600 drawn from was adjusted. At this time, the operator was careful that the liquid level 500b of the light liquid phase 500 was arranged directly above the light liquid discharge port 10f.

一方、作業者は、第1界面観察窓70を介してエマルジョン相600/重液相700の界面110c(ここではエマルジョン相/水相の界面)を観察した。そして、作業者は、当該界面110cが最下部セトラー部30b内で一定レベルになるように(つまり、界面110cが重液排出口10hの上方で一定レベルとなるように)、重液排出口10hからの水相100a(つまり重液相700)の引抜量を調整した。この際、作業者は、軽液相500の液面500bが軽液排出口10fの直上に配置されるように留意した。 On the other hand, the operator observed the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (here, the interface between the emulsion phase and the aqueous phase) through the first interface observation window 70. Then, the operator causes the interface 110c to have a constant level in the lowermost settler portion 30b (that is, the interface 110c has a constant level above the heavy liquid discharge port 10h), so that the heavy liquid discharge port 10h The amount of the aqueous phase 100a (that is, the heavy liquid phase 700) drawn from the water phase 100a was adjusted. At this time, the operator was careful that the liquid level 500b of the light liquid phase 500 was arranged directly above the light liquid discharge port 10f.

エマルジョン相排出口10gから引き抜いたエマルジョン相600を、ろ過機能を有した遠心分離機で固液分離し、回収した脱水ケーキ(固形分)を105℃で乾燥させ、固形物(未燃カーボン濃縮物)を回収した。そして、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cを測定した。 The emulsion phase 600 drawn from the emulsion phase discharge port 10 g is solid-liquid separated by a centrifuge having a filtration function, and the recovered dehydrated cake (solid content) is dried at 105 ° C. to obtain a solid substance (unburned carbon concentrate). ) Was recovered. Then, the carbon content CC in the unburned carbon concentrate was measured.

また、重液排出口10hから引き抜いた水相100aを、ろ過機能を有した遠心分離機で固液分離し、回収した脱水ケーキ(固形分)を105℃で乾燥させ、固形物(精製フライアッシュ)を回収した。そして、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cを測定した。未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは43質量%で、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは1.2質量%であり、フライアッシュ中の未燃カーボン粒子が効率よく分離できていることが判明した。また、操業を開始して数十秒のうちには縦型多段接触分離装置10の内容物が軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離したので、分離速度も高くなった。 Further, the aqueous phase 100a drawn from the heavy liquid discharge port 10h is solid-liquid separated by a centrifuge having a filtration function, and the recovered dehydrated cake (solid content) is dried at 105 ° C. to obtain a solid substance (refined fly ash). ) Was recovered. Then, the carbon content CA in the refined fly ash was measured. The carbon content C C in the unburned carbon concentrate is 43% by mass, and the carbon content CA in the refined fly ash is 1.2% by mass, so that the unburned carbon particles in the fly ash can be efficiently separated. It turned out that. Further, the contents of the vertical multi-stage contact separation device 10 were separated into the light liquid phase 500, the emulsion phase 600, and the heavy liquid phase 700 within a few tens of seconds after the start of the operation, so that the separation speed was also high. ..

<3.実施例2>
実施例2では、第1界面観察窓70及び第2界面観察窓80をいずれもステンレス板とした他は、実施例1と同様の操業を行った。したがって、実施例2では、作業者は、界面110b、110cを観察することができないので、上述したような界面110b、110cの制御を行うことができない。
<3. Example 2>
In Example 2, the same operation as in Example 1 was performed except that the first interface observation window 70 and the second interface observation window 80 were both made of stainless steel plates. Therefore, in the second embodiment, the operator cannot observe the interfaces 110b and 110c, and thus cannot control the interfaces 110b and 110c as described above.

実施例2の操業当初では、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは45質量%であり、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは1.4質量%であり、フライアッシュ中の未燃カーボン粒子を効率よく分離できていた。ただ、操業を継続していくと、エマルジョン相600の一部が最下部セトラー部30bの重液排出口10hから排出されるようになった。これは、エマルジョン相600/重液相700の界面110c(ここではエマルジョン相/水相の界面)が操業当初から低下したためであると考えられる。 At the beginning of the operation of Example 2, the carbon content CC in the unburned carbon concentrate was 45% by mass, the carbon content CA in the refined fly ash was 1.4% by mass, and the carbon content in the fly ash was 1.4% by mass. The unburned carbon particles could be separated efficiently. However, as the operation was continued, a part of the emulsion phase 600 came to be discharged from the heavy liquid discharge port 10h of the lowermost settler portion 30b. It is considered that this is because the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (here, the interface of the emulsion phase / aqueous phase) has decreased from the beginning of the operation.

このため、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは43質量%とほとんど変わらなかったが、精製フライアッシュ中のカーボン含有率は、操業当初から4.3質量%と上昇した。このため、実施例1と比較するとフライアッシュ中の未燃カーボン粒子の分離効率が若干低下した。ただし、フライアッシュのカーボン含有率が8.5質量%であることを考慮すると、実施例2においてもフライアッシュから効率よく未燃カーボン粒子を分離できていることになる。 Therefore, the carbon content CC in the unburned carbon concentrate was almost the same as 43% by mass, but the carbon content in the refined fly ash increased to 4.3% by mass from the beginning of the operation. Therefore, the separation efficiency of unburned carbon particles in fly ash was slightly lower than that of Example 1. However, considering that the carbon content of the fly ash is 8.5% by mass, it means that the unburned carbon particles can be efficiently separated from the fly ash in the second embodiment as well.

<4.実施例3>
実施例3では、仕切り板35の開口率を変動させることで、好ましい開口率を確認した。具体的な試験方法は以下の通りである。
<4. Example 3>
In Example 3, a preferable aperture ratio was confirmed by varying the aperture ratio of the partition plate 35. The specific test method is as follows.

(4-1.縦型多段接触分離装置の仕様)
実施例3に係る縦型多段接触分離装置10の全体構成は図3の例と同様とした。すなわち、粗分離ミキサー部40aを1段形成し、その上方にそれぞれ2組のミキサー部40及びセトラー部30を設けた。粗分離ミキサー部40aの上方の2組のミキサー部40及びセトラー部30は重液洗浄部50となり、下方の2組のミキサー部40及びセトラー部30は軽液洗浄部60となる。さらに、重液洗浄部50の上方に最上部セトラー部30aを配置し、軽液洗浄部60の下方に最下部セトラー部30bを配置した。ミキサー部40とセトラー部30との間には仕切り板35を配置した。
(4-1. Specifications of vertical multi-stage contact separation device)
The overall configuration of the vertical multi-stage contact separation device 10 according to the third embodiment was the same as that of the example of FIG. That is, one stage of the coarse separation mixer section 40a was formed, and two sets of the mixer section 40 and the settler section 30 were provided above the coarse separation mixer section 40a, respectively. The upper two sets of the mixer section 40 and the settler section 30 of the coarse separation mixer section 40a serve as the heavy liquid cleaning section 50, and the lower two sets of the mixer section 40 and the settler section 30 serve as the light liquid cleaning section 60. Further, the uppermost settler portion 30a is arranged above the heavy liquid cleaning portion 50, and the lowermost settler portion 30b is arranged below the light liquid cleaning portion 60. A partition plate 35 was arranged between the mixer unit 40 and the settler unit 30.

最上部セトラー部30a、最下部セトラー部30bの高さはいずれも100mmとした。他のセトラー部30dの高さは50mmとした。粗分離ミキサー部40aを含め、ミキサー部40の高さは50mmとした。 The heights of the uppermost settler portion 30a and the lowermost settler portion 30b were both set to 100 mm. The height of the other settler portion 30d was set to 50 mm. The height of the mixer unit 40 including the coarse separation mixer unit 40a was set to 50 mm.

実施例3では、仕切り板35の開口率が5~60%の間で異なる複数種類の水準を設定し、各水準で操業を行った。開口率の調整は第2貫通孔35bの数を0~24個の間で変動させることで調整した。なお、同一水準内では各仕切り板35の開口率は同一とした。攪拌軸10aはいずれの水準においても500rpm(周速:1.28m/sec)で回転させた。 In Example 3, a plurality of different levels with different aperture ratios of the partition plate 35 between 5 and 60% were set, and operations were performed at each level. The aperture ratio was adjusted by varying the number of second through holes 35b between 0 and 24. The aperture ratio of each partition plate 35 was set to be the same within the same level. The stirring shaft 10a was rotated at 500 rpm (peripheral speed: 1.28 m / sec) at any level.

第1界面観察窓70は、粗分離ミキサー部40aの直下のセトラー部30(すなわち観察用セトラー部30e)に設置し、第2界面観察窓80は最下部セトラー部30bに設けた。第1界面観察窓70の材質はガラス板とし、第2界面観察窓80の材質はポリプロピレンでコーティングしたガラス板とした。 The first interface observation window 70 was installed in the settler section 30 (that is, the observation settler section 30e) directly under the coarse separation mixer section 40a, and the second interface observation window 80 was provided in the lowermost settler section 30b. The material of the first interface observation window 70 was a glass plate, and the material of the second interface observation window 80 was a glass plate coated with polypropylene.

重液導入口10cは最上部セトラー部30aの直下のミキサー部40に設置し、スラリー導入口10dは粗分離ミキサー部40aに設置し、軽液導入口10eは最下部セトラー部30bに設けた。重液200を1-ブロモプロパン(比重1.35)とし、軽液100を水とした。したがって、軽液相500が水相100aとなり、重液相700が疎水性液体相となる。 The heavy liquid introduction port 10c was installed in the mixer section 40 directly below the uppermost settler section 30a, the slurry introduction port 10d was installed in the coarse separation mixer section 40a, and the light liquid introduction port 10e was provided in the lowermost settler section 30b. The heavy liquid 200 was 1-bromopropane (specific gravity 1.35), and the light liquid 100 was water. Therefore, the light liquid phase 500 becomes the aqueous phase 100a, and the heavy liquid phase 700 becomes the hydrophobic liquid phase.

軽液排出口10fは最上部セトラー部30aの上端近傍に、エマルジョン相排出口10gは最下部セトラー部30bの高さ方向のやや上寄りに、重液排出口10hは最下部セトラー部30bの下端近傍にそれぞれ設けた。 The light liquid discharge port 10f is near the upper end of the uppermost settler portion 30a, the emulsion phase discharge port 10g is slightly upward in the height direction of the lowermost settler portion 30b, and the heavy liquid discharge port 10h is the lower end of the lowermost settler portion 30b. Each was provided in the vicinity.

なお、後述の操業中に作業者が第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600/重液相700の界面110cを観察したところ、重液相700(すなわち疎水性液体相)とエマルジョン相600との界面110cにおいて、相間を流動する粒子はほとんど見受けられなかった。このため、最下部セトラー部30bには傘は設置しなかった。 When the operator observed the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 through the second interface observation window 80 during the operation described later, the heavy liquid phase 700 (that is, the hydrophobic liquid phase) and the emulsion phase 600 were observed. At the interface 110c with, almost no particles flowing between the phases were found. Therefore, an umbrella was not installed in the lowermost settler portion 30b.

一方、観察用セトラー部30e内の上部(より具体的には、エマルジョン相600/軽液相500の界面110b上部)には、界面110bの上部から落下するエマルジョン粒子600aを抑制するために、傘75を設けた。これら以外の仕様は上記<1.縦型多段接触分離装置の共通の仕様>で述べた仕様と同様とした。 On the other hand, in the upper part of the observation settler portion 30e (more specifically, the upper part of the interface 110b of the emulsion phase 600 / the light liquid phase 500), an umbrella is used to suppress the emulsion particles 600a falling from the upper part of the interface 110b. 75 was provided. Specifications other than these are described in <1. The specifications are the same as those described in> Common specifications for vertical multi-stage contact separation devices.

(4-2.縦型多段接触分離装置を用いた操業)
上述した仕様の縦型多段接触分離装置10を用いてフライアッシュを精製フライアッシュと未燃カーボン濃縮物に分離する操業を行った。なお、実施例3では複数水準の縦型多段接触分離装置10が用意されるので、これらの縦型多段接触分離装置10に対して同様の操業を行った。
(4-2. Operation using a vertical multi-stage contact separation device)
An operation was performed to separate fly ash into purified fly ash and unburned carbon concentrate using the vertical multi-stage contact separation device 10 having the above specifications. Since a plurality of levels of vertical multi-stage contact separation devices 10 are prepared in Example 3, the same operation was performed on these vertical multi-stage contact separation devices 10.

具体的には、重液導入口10c、スラリー導入口10d、及び軽液導入口10eから、それぞれ1-ブロモプロパンを0.4L/min、第1スラリー(フライアッシュスラリー)を0.2L/min、水を0.3L/minの流量で縦型多段接触分離装置10内に導入した。ここで、第1スラリー300は、フライアッシュに対して上述した事前粉砕工程(事前攪拌用ミキサー1000及びビーズミル2000を用いた事前粉砕工程)を行うことで製造されたものである。第1スラリー300の濃度は250g/Lであった。なお、実施例3で使用したフライアッシュのカーボン含有率は8.5質量%であった。 Specifically, from the heavy liquid introduction port 10c, the slurry introduction port 10d, and the light liquid introduction port 10e, 1-bromopropane is 0.4 L / min and the first slurry (fly ash slurry) is 0.2 L / min, respectively. , Water was introduced into the vertical multi-stage contact separation device 10 at a flow rate of 0.3 L / min. Here, the first slurry 300 is manufactured by performing the above-mentioned pre-grinding step (pre-grinding step using the pre-stirring mixer 1000 and the bead mill 2000) on the fly ash. The concentration of the first slurry 300 was 250 g / L. The carbon content of the fly ash used in Example 3 was 8.5% by mass.

操業中、作業者は、第1界面観察窓70を介してエマルジョン相600/軽液相500の界面110b(ここではエマルジョン相/水相100aの界面)を観察した。そして、作業者は、当該界面110bが傘75の下方で一定レベルになるように、エマルジョン相排出口10gからのエマルジョン相600の引抜量を調整した。この際、作業者は、軽液相500の液面500bが軽液排出口10fの直上に配置されるように留意した。 During the operation, the operator observed the interface 110b of the emulsion phase 600 / the light liquid phase 500 (here, the interface of the emulsion phase / the aqueous phase 100a) through the first interface observation window 70. Then, the operator adjusted the amount of the emulsion phase 600 drawn from the emulsion phase discharge port 10 g so that the interface 110b was at a constant level below the umbrella 75. At this time, the operator was careful that the liquid level 500b of the light liquid phase 500 was arranged directly above the light liquid discharge port 10f.

一方、作業者は、第2界面観察窓80を介してエマルジョン相600/重液相700の界面110c(ここではエマルジョン相/疎水性液体相の界面)を観察した。そして、作業者は、当該界面110cが最下部セトラー部30b内で一定レベルになるように(つまり、界面110cがエマルジョン相排出口10gの下方かつ重液排出口10hの上方で一定レベルとなるように)、重液排出口10hからの重液相700の引抜量を調整した。この際、作業者は、軽液相500の液面500bが軽液排出口10fの直上に配置されるように留意した。 On the other hand, the operator observed the interface 110c of the emulsion phase 600 / heavy liquid phase 700 (here, the interface of the emulsion phase / hydrophobic liquid phase) through the second interface observation window 80. Then, the operator makes the interface 110c a constant level in the lowermost settler portion 30b (that is, the interface 110c becomes a constant level below the emulsion phase discharge port 10g and above the heavy liquid discharge port 10h). The amount of the heavy liquid phase 700 drawn out from the heavy liquid discharge port 10h was adjusted. At this time, the operator was careful that the liquid level 500b of the light liquid phase 500 was arranged directly above the light liquid discharge port 10f.

エマルジョン相排出口10gから引き抜いたエマルジョン相600を、ろ過機能を有した遠心分離機で固液分離し、回収した脱水ケーキ(固形分)を105℃で乾燥させ、固形物(未燃カーボン濃縮物)を回収した。そして、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cを測定した。 The emulsion phase 600 drawn from the emulsion phase discharge port 10 g is solid-liquid separated by a centrifuge having a filtration function, and the recovered dehydrated cake (solid content) is dried at 105 ° C. to obtain a solid substance (unburned carbon concentrate). ) Was recovered. Then, the carbon content CC in the unburned carbon concentrate was measured.

また、軽液排出口10fから引き抜いた水相100aを、ろ過機能を有した遠心分離機で固液分離し、回収した脱水ケーキ(固形分)を105℃で乾燥させ、固形物(精製フライアッシュ)を回収した。そして、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cを測定した。 Further, the aqueous phase 100a drawn from the light liquid discharge port 10f is solid-liquid separated by a centrifuge having a filtration function, and the recovered dehydrated cake (solid content) is dried at 105 ° C. to obtain a solid substance (refined fly ash). ) Was recovered. Then, the carbon content CA in the refined fly ash was measured.

以上の操業を全ての水準に対して行った。なお、いずれの水準(HRT(水理学的滞留時間)は約70秒と短時間)においても、縦型多段接触分離装置10の内容物が軽液相500、エマルジョン相600、及び重液相700に分離したので、分離速度は高いと言える。 The above operations were performed for all standards. At any level (HRT (hydraulic residence time) is as short as about 70 seconds), the contents of the vertical multi-stage contact separation device 10 are the light liquid phase 500, the emulsion phase 600, and the heavy liquid phase 700. It can be said that the separation speed is high because it was separated into.

さらに、水準毎に未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率C及び精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cを算出した。さらに、これらの比、すなわちカーボン含有率比C/Cを算出した。結果を図11及び図12に示す。 Furthermore, the carbon content CC in the unburned carbon concentrate and the carbon content CA in the refined fly ash were calculated for each level. Furthermore, these ratios, that is, the carbon content ratio C C / CA , were calculated. The results are shown in FIGS. 11 and 12.

図11の横軸は各水準における仕切り板35の開口率(面積%)を示し、縦軸は未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cまたは精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cを示す。点P100は各水準における仕切り板35の開口率と未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cの実測値を示し、グラフL10は点P100を連結したものである。点P200は各水準における仕切り板35の開口率と精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cの実測値を示し、グラフL20は点P200を連結したものである。 The horizontal axis of FIG. 11 shows the opening ratio (area%) of the partition plate 35 at each level, and the vertical axis shows the carbon content CC in the unburned carbon concentrate or the carbon content CA in the refined fly ash. .. The point P100 shows the measured value of the aperture ratio of the partition plate 35 and the carbon content CC in the unburned carbon concentrate at each level, and the graph L10 is a connection of the points P100. The point P200 shows the measured value of the aperture ratio of the partition plate 35 and the carbon content CA in the refined fly ash at each level, and the graph L20 is a connection of the points P200.

図12の横軸は各水準における仕切り板35の開口率(面積%)を示し、縦軸はカーボン含有率比C/C(質量%/質量%)を示す。点P300は各水準における仕切り板35の開口率とカーボン含有率比C/Cの実測値を示し、グラフL30は点P300を連結したものである。 The horizontal axis of FIG. 12 shows the opening ratio (area%) of the partition plate 35 at each level, and the vertical axis shows the carbon content ratio CC / CA (mass% / mass%). The point P300 shows the measured value of the aperture ratio of the partition plate 35 and the carbon content ratio C C / CA at each level, and the graph L30 is a connection of the points P300.

図11及び図12によれば、開口率が10~50面積%となる場合に、各セトラー部30でエマルジョン粒子600aはセトラー部30の下方(すなわち仕切り板35上)で濃縮し、セトラー部30の上部では水相100aと酸化物粒子がほとんどとなった(図6参照)。 According to FIGS. 11 and 12, when the aperture ratio is 10 to 50 area%, the emulsion particles 600a are concentrated below the settler portion 30 (that is, on the partition plate 35) in each settler portion 30, and the settler portion 30 is formed. In the upper part of the water phase 100a and oxide particles were mostly present (see FIG. 6).

さらに、ミキサー部40から送られる適度な噴流により、セトラー部30の下方に濃縮したエマルジョン粒子600aは流動しつつも、セトラー部30の下方で濃縮し、この部分に堆積することなく、セトラー部30の下方の仕切り板35に設けられた第1貫通孔35a及び第2貫通孔35bを介して下方のミキサー部40へ移動していることがわかった。 Further, the emulsion particles 600a concentrated under the settler section 30 are concentrated under the settler section 30 while flowing due to an appropriate jet flow sent from the mixer section 40, and are concentrated under the settler section 30 without being deposited on the settler section 30. It was found that the particles were moved to the lower mixer section 40 via the first through hole 35a and the second through hole 35b provided in the lower partition plate 35.

その結果、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは低く、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは高くなった。すなわち、これらの比(カーボン含有率比)C/Cの値が20(質量%/質量%)以上となった。例えば、開口率32%のときには、カーボン含有率比C/Cが45.0(質量%/質量%)と高くなっている。 As a result, the carbon content CA in the refined fly ash was low, and the carbon content C C in the unburned carbon concentrate was high. That is, the value of these ratios (carbon content ratio) C C / CA was 20 (mass% / mass%) or more. For example, when the aperture ratio is 32%, the carbon content ratio C C / CA is as high as 45.0 (mass% / mass%).

一方、開口率が10%未満となる場合にも、セトラー部30の下方で濃縮したエマルジョン粒子は、セトラー部30の下部に濃縮するが、これらのエマルジョン粒子600aは下方のミキサー部40に移動しにくくなった。このため、エマルジョン粒子600aは(セトラー部30の下方のミキサー部40から与えられる噴流により)徐々に縦型多段接触分離装置10の上方に移動し、最終的には軽液排出口10fから排出される水相100aにエマルジョン粒子600aが混じるようになった。このため、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cが高くなった。一方、重液排出口10hから排出された疎水性液体相から回収された未燃カーボン粒子はわずかであり、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cは開口率が10~50面積%となる場合と大差なかった。したがって、カーボン含有率比C/Cは低下した。それでも、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは8.0質量%未満であり、当初のフライアッシュのカーボン含有率が8.5質量%であることを考慮すると、この場合であってもフライアッシュから未燃カーボン粒子が除去できていることになる。 On the other hand, even when the aperture ratio is less than 10%, the emulsion particles concentrated under the settler portion 30 are concentrated at the lower part of the settler portion 30, but these emulsion particles 600a move to the mixer portion 40 below. It became difficult. Therefore, the emulsion particles 600a gradually move above the vertical multi-stage contact separation device 10 (due to the jet flow provided from the mixer unit 40 below the settler unit 30), and are finally discharged from the light liquid discharge port 10f. Emulsion particles 600a are now mixed with the aqueous phase 100a. Therefore, the carbon content CA in the refined fly ash was high. On the other hand, the amount of unburned carbon particles recovered from the hydrophobic liquid phase discharged from the heavy liquid discharge port 10h is small, and the carbon content CC in the unburned carbon concentrate has an aperture ratio of 10 to 50 area%. It wasn't much different from the case. Therefore, the carbon content ratio C C / C A decreased. Nevertheless, considering that the carbon content CA in the refined fly ash is less than 8.0% by weight and the carbon content of the initial fly ash is 8.5% by weight, even in this case the fly It means that the unburned carbon particles have been removed from the ash.

一方、開口率が50%超となる場合、ミキサー部40からセトラー部30に与えられる噴流が大きくなるので、セトラー部30内でエマルジョン粒子600aが沈降しにくくなる。この結果、このため、エマルジョン粒子600aは(セトラー部30の下方のミキサー部40から与えられる噴流により)徐々に縦型多段接触分離装置10の上方に移動し、最終的には軽液排出口10fから排出される水相100aにエマルジョン粒子600aが混じるようになった。このため、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cが高くなった。さらに、未燃カーボン濃縮物中のカーボン含有率Cも低下した。したがって、カーボン含有率比C/Cは低下した。それでも、精製フライアッシュ中のカーボン含有率Cは6.0質量%未満であり、当初のフライアッシュのカーボン含有率が8.5質量%であることを考慮すると、この場合であってもフライアッシュから未燃カーボン粒子が除去できていることになる。 On the other hand, when the aperture ratio exceeds 50%, the jet flow given from the mixer section 40 to the settler section 30 becomes large, so that the emulsion particles 600a are less likely to settle in the settler section 30. As a result, for this reason, the emulsion particles 600a gradually move above the vertical multi-stage contact separation device 10 (due to the jet flow provided from the mixer unit 40 below the settler unit 30), and finally the light liquid discharge port 10f. Emulsion particles 600a came to be mixed with the aqueous phase 100a discharged from the water phase 100a. Therefore, the carbon content CA in the refined fly ash was high. Furthermore, the carbon content CC in the unburned carbon concentrate was also reduced. Therefore, the carbon content ratio C C / C A decreased. Nevertheless, considering that the carbon content CA in the refined fly ash is less than 6.0% by weight and the initial fly ash has a carbon content of 8.5% by weight, even in this case the fly It means that the unburned carbon particles have been removed from the ash.

したがって、仕切り板35の開口率によらずフライアッシュから効率よく未燃カーボン粒子を除去できているが、仕切り板35の開口率が10~50面積%となる場合に、特に分離効率が良好になるといえる。 Therefore, unburned carbon particles can be efficiently removed from the fly ash regardless of the opening ratio of the partition plate 35, but the separation efficiency is particularly good when the opening ratio of the partition plate 35 is 10 to 50 area%. It can be said that it will be.

以上、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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.

10A 縦型多段接触分離システム
10 縦型多段接触分離装置
10a 攪拌軸
10b 攪拌翼
10c 重液導入口
10d スラリー導入口
10e 軽液導入口10
10f 軽液排出口
10g エマルジョン相排出口
10h 重液排出口
20 縦型外壁管
30 セトラー部
30a 最上部セトラー部
30b 最下部セトラー部
35 仕切り板
35a 第1貫通孔
35b 第2貫通孔
35c 支柱
40 ミキサー部
40a 粗分離ミキサー部
70 第1界面観察窓
75 傘
80 第2界面観察窓
100 軽液
100a 水相
200 重液
200a 疎水性液滴
300a 疎水性粒子
300b 親水性粒子
500 軽液相
600 エマルジョン相
600a エマルジョン粒子
700 重液相
10A Vertical multi-stage contact separation system 10 Vertical multi-stage contact separation device 10a Stirring shaft 10b Stirring blade 10c Heavy liquid introduction port 10d Slurry introduction port 10e Light liquid introduction port 10
10f Light liquid discharge port 10g Emulsion phase discharge port 10h Heavy liquid discharge port 20 Vertical outer wall tube 30 Settler part 30a Top settler part 30b Bottom settler part 35 Partition plate 35a First through hole 35b Second through hole 35c Strut 40 Mixer Part 40a Coarse separation mixer part 70 1st interface observation window 75 Umbrella 80 2nd interface observation window 100 Light liquid 100a Aqueous phase 200 Heavy liquid 200a Hydrophobic droplets 300a Hydrophobic particles 300b Hydrophilic particles 500 Light liquid phase 600 Emulsion phase 600a Emulsion particles 700 heavy liquid phase

Claims (13)

疎水性粒子と親水性粒子とが混在する分離対象混合物から前記疎水性粒子と前記親水性粒子とを分離する縦型多段接触分離装置であって、
前記疎水性粒子、前記親水性粒子、軽液、及び前記軽液よりも比重が大きい重液を含み、前記重液及び前記軽液のうち、一方は水、他方は疎水性液体である内容物を収容する縦型外壁管と、
前記縦型外壁管内に上下方向に配置された複数のセトラー部と、
複数の前記セトラー部の間に配置され、前記内容物を攪拌する少なくとも1つ以上のミキサー部と、
前記セトラー部と前記ミキサー部とを仕切り、かつ前記内容物を前記ミキサー部と前記セトラー部との間で流通させるための貫通孔を有する仕切り板と、
最下部の前記セトラー部である最下部セトラー部の上方かつ直近の前記ミキサー部内に前記軽液を導入する軽液導入口と、
最上部の前記セトラー部である最上部セトラー部の下方かつ直近の前記ミキサー部内に前記重液を導入する重液導入口と、
前記分離対象混合物、前記分離対象混合物が水中に分散したスラリー、または事前粉砕された前記分離対象混合物が水中に分散したスラリーをいずれかの前記ミキサー部内に導入するスラリー導入口と、
前記縦型外壁管内に形成された水相、エマルジョン相、及び疎水性液体相のうち、少なくとも前記水相及び前記エマルジョン相をそれぞれ排出する排出口と、を備えることを特徴とする、縦型多段接触分離装置。
A vertical multi-stage contact separation device that separates the hydrophobic particles and the hydrophilic particles from the mixture to be separated in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed.
A content containing the hydrophobic particles, the hydrophilic particles, a light liquid, and a heavy liquid having a higher specific gravity than the light liquid, and one of the heavy liquid and the light liquid is water and the other is a hydrophobic liquid. With a vertical outer wall tube that houses
A plurality of settler portions arranged in the vertical direction in the vertical outer wall tube,
At least one mixer unit arranged between the plurality of settler units and agitating the contents, and a mixer unit.
A partition plate that partitions the settler portion and the mixer portion and has a through hole for distributing the contents between the mixer portion and the settler portion.
A light liquid introduction port for introducing the light liquid into the mixer section above and near the bottom settler section, which is the lowermost settler section.
A heavy liquid introduction port for introducing the heavy liquid into the mixer part below and near the uppermost settler part, which is the uppermost settler part.
A slurry introduction port for introducing the mixture to be separated, a slurry in which the mixture to be separated is dispersed in water, or a slurry in which the pre-pulverized mixture to be separated is dispersed in water into any of the mixer units.
Among the aqueous phase, emulsion phase, and hydrophobic liquid phase formed in the vertical outer wall tube, at least the aqueous phase and the discharge port for discharging the emulsion phase are provided. Contact separation device.
前記スラリー導入口が設けられる前記ミキサー部と、前記最上部セトラー部との間、及び、前記スラリー導入口が設けられる前記ミキサー部と、前記最下部セトラー部との間のうち、少なくとも一方の領域に、1対以上の前記ミキサー部及び前記セトラー部がさらに配置され、前記ミキサー部と前記セトラー部とが交互に配置されていることを特徴とする、請求項1記載の縦型多段接触分離装置。 At least one region between the mixer section provided with the slurry introduction port and the uppermost settler section, and between the mixer section provided with the slurry introduction port and the lowermost settler section. The vertical multi-stage contact separation device according to claim 1, wherein one or more pairs of the mixer section and the settler section are further arranged, and the mixer section and the settler section are alternately arranged. .. 前記仕切り板に形成された前記貫通孔の孔径が8~50mmであり、開口率が10~50面積%であることを特徴とする、請求項1または2に記載の縦型多段接触分離装置。 The vertical multi-stage contact separation device according to claim 1 or 2, wherein the through hole formed in the partition plate has a hole diameter of 8 to 50 mm and an opening ratio of 10 to 50 area%. 前記縦型多段接触分離装置は、前記水相と前記エマルジョン相との界面及び前記エマルジョン相と前記疎水性液体相との界面のうち、少なくとも一方を観察可能な観察窓をさらに有することを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載の縦型多段接触分離装置。 The vertical multi-stage contact separation device is further characterized by further having an observation window capable of observing at least one of the interface between the aqueous phase and the emulsion phase and the interface between the emulsion phase and the hydrophobic liquid phase. The vertical multi-stage contact separation device according to any one of claims 1 to 3. 前記縦型多段接触分離装置は、前記エマルジョン相と前記疎水性液体相との界面を観察可能な観察窓を有し、
当該観察窓は、表面に親水性官能基を有しない透明板であるか、または親水性官能基を有しない透明塗料で覆われている透明板であることを特徴とする、請求項4記載の縦型多段接触分離装置。
The vertical multi-stage contact separation device has an observation window capable of observing the interface between the emulsion phase and the hydrophobic liquid phase.
The observation window according to claim 4, wherein the observation window is a transparent plate having no hydrophilic functional group on its surface, or a transparent plate covered with a transparent paint having no hydrophilic functional group. Vertical multi-stage contact separation device.
前記縦型多段接触分離装置は、前記縦型多段接触分離装置の内部において、いずれかの前記観察窓の上部、または、下部に前記内容物の流通を妨げる傘を有することを特徴とする、請求項4または5に記載の縦型多段接触分離装置。 The vertical multi-stage contact separation device is characterized in that, inside the vertical multi-stage contact separation device, an umbrella that obstructs the distribution of the contents is provided at the upper part or the lower part of any of the observation windows. Item 6. The vertical multi-stage contact separation device according to Item 4 or 5. 前記軽液が水、前記重液が疎水性液体、前記疎水性粒子と前記親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであることを特徴とする、請求項1~6の何れか1項に記載の縦型多段接触分離装置。 One of claims 1 to 6, wherein the light liquid is water, the heavy liquid is a hydrophobic liquid, and the mixture to be separated in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed is fly ash. The vertical multi-stage contact separation device described in the section. 前記軽液が疎水性液体、前記重液が水、前記疎水性粒子と前記親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであることを特徴とする、請求項1~6の何れか1項に記載の縦型多段接触分離装置。 One of claims 1 to 6, wherein the light liquid is a hydrophobic liquid, the heavy liquid is water, and the mixture to be separated in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed is fly ash. The vertical multi-stage contact separation device described in the section. 請求項1~8の何れか1項に記載の縦型多段接触分離装置を用いた縦型多段接触分離方法。 A vertical multi-stage contact separation method using the vertical multi-stage contact separation device according to any one of claims 1 to 8. 前記縦型多段接触分離方法では、前記水相と前記エマルジョン相との界面及び前記エマルジョン相と前記疎水性液体相との界面のうち、少なくとも一方を一定レベルに保持することを特徴とする、請求項9記載の縦型多段接触分離方法。 The vertical multi-stage contact separation method is characterized in that at least one of the interface between the aqueous phase and the emulsion phase and the interface between the emulsion phase and the hydrophobic liquid phase is maintained at a constant level. Item 9. The vertical multi-stage contact separation method according to Item 9. 前記軽液が水、前記重液が疎水性液体、前記疎水性粒子と前記親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであり、
前記スラリー導入口が設けられる前記ミキサー部よりも下方において、前記水相と前記エマルジョン相との界面を一定レベルに保持することを特徴とする、請求項10記載の縦型多段接触分離方法。
The light liquid is water, the heavy liquid is a hydrophobic liquid, and the mixture to be separated in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed is fly ash.
The vertical multi-stage contact separation method according to claim 10, wherein the interface between the aqueous phase and the emulsion phase is maintained at a constant level below the mixer portion provided with the slurry introduction port.
前記軽液が疎水性液体、前記重液が水、前記疎水性粒子と前記親水性粒子とが混在する分離対象混合物がフライアッシュであり、
前記スラリー導入口が設けられる前記ミキサー部よりも上方において、前記水相と前記エマルジョン相との界面を一定レベルに保持することを特徴とする、請求項10記載の縦型多段接触分離方法。
The light liquid is a hydrophobic liquid, the heavy liquid is water, and the mixture to be separated in which the hydrophobic particles and the hydrophilic particles are mixed is fly ash.
The vertical multi-stage contact separation method according to claim 10, wherein the interface between the aqueous phase and the emulsion phase is maintained at a constant level above the mixer portion provided with the slurry introduction port.
前記分離対象混合物をビーズミルで事前粉砕した後に前記縦型多段接触分離装置に導入することを特徴とする、請求項9~12の何れか1項に記載の縦型多段接触分離方法。 The vertical multi-stage contact separation method according to any one of claims 9 to 12, wherein the mixture to be separated is pre-pulverized with a bead mill and then introduced into the vertical multi-stage contact separation device.
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