JP2997932B1 - 磁選機併用静電選鉱機 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 例えば、焼結原料から着磁性の高い成分を確
実に偏析できると共に焼結原料の全体にわたってコーク
スを均一に分散でき良好な焼結性を保つことができる磁
選機併用静電選鉱機を提供する。 【解決手段】 高電圧選鉱部１４によって第１の電極を
形成する傾斜シュート１３の表面と第２の電極１９との
間に電場を形成すると共に、磁力選鉱部１６によって回
転ドラム１５の一側外周面上に磁場を発生し、電場と磁
場の作用によって装入される原料１０の特定物の選別及
び／又は偏析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、焼結機に
焼結原料を装入する際に、焼結原料から返鉱石やミルス
ケール等の着磁性の高い成分を偏析すると共に、焼結原
料の全体にわたってコークスを均一に分散することがで
きる磁選機併用静電選鉱機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、焼結機へ焼結原料を装入
するに際しては、ホッパーから切り出された焼結原料を
ベルトコンベヤ等を介して傾斜シュートに投入し、その
傾斜面に沿って流下させ、焼結原料をいったん均一にし
た後、焼結機に装入していた。また、近年、焼結原料の
焼結機への装入技術において、焼結原料中に着磁性の高
い返鉱石やミルスケールが含まれることに着目して、こ
れらに磁場を印加して、傾斜シュートに沿って流下する
焼結原料にブレーキを作用させることにより、ベッドの
嵩密度低下による通気性の向上、及び、返鉱石及びミル
スケールのベッド上部への偏析強化による歩留りを図る
技術が新たに開発されている。具体的には、傾斜シュー
トの裏面に、上流側から下流側に向けて複数の帯状磁石
を配設し、この帯状磁石が発生する磁場を傾斜シュート
の表面に沿って流下する焼結原料に印加することによっ
て、焼結原料の流下速度を低下すると共に、傾斜シュー
トに向けて返鉱石及びミルスケールを偏析するようにし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の焼結原料の焼結機への装入技術は、未だ、以下の解決
すべき課題を有していた。即ち、帯状磁石によって発生
する磁場によって返鉱石やミルスケール等の着磁性の高
い成分は傾斜シュートに吸着され偏析されることにな
る。しかし、焼結原料中に含まれるコークスは着磁性が
低いので傾斜シュートに向けて吸着されず、そのまま自
然落下することになる。従って、ベッド上に堆積される
返鉱石やミルスケール中にコークスが殆ど含まれないこ
とになり、良好な焼結性を得ることができなくなる。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、例えば、返鉱石やミルスケールを焼結原料
から確実に偏析することができると共に、返鉱石やミル
スケールを含めて焼結原料の全体にコークスを均一に分
散でき、良好な焼結性を得ることができる磁選機併用静
電選鉱機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る磁選機併用静電選鉱機は、上下段に配列された高電
圧選鉱部と磁力選鉱部とから構成される。ここで、高電
圧選鉱部は、表面側に原料が流下する導電部材からなる
第１の電極を形成する傾斜シュートと、傾斜シュートの
全外周面に形成される誘電体層と、傾斜シュートの一側
外周面から離隔して配置される第２の電極と、一対の出
力端子をそれぞれ第１、第２の電極に接続した高電圧発
生装置とを具備する。一方、磁力選鉱部は、一方向に回
転する回転ドラムと、回転ドラム内において、原料が流
下する回転ドラムの一側内周面に沿って固定状態に設置
される磁石群とを具備する。ここで、好ましくは、導電
部材としてステンレス鋼を用い、磁石としてフェライト
磁石や希土類磁石を用いる。また、誘電体層は、好まし
くは、塩化ビニル等からなる樹脂層によって形成する。
さらに、高電圧発生装置としては、好ましくは、トラン
スを用いることができる。

【０００６】上記した構成によって、高電圧選鉱部によ
って第１の電極となる傾斜シュートの表面と第２の電極
との間に電場を形成すると共に、磁力選鉱部によって回
転ドラムの一側外周面上に磁場を発生し、電場と磁場の
作用によって装入される原料の特定物の選別及び／又は
偏析を行うことができる。特に、原料が、鉄鉱石、返鉱
石、ミルスケール、石灰石、コークス等を主成分とする
焼結原料である場合、第１と第２の電極間に、好ましく
は、２万〜３万ボルトの高い電圧を印加する。即ち、原
料である焼結原料中に含まれる特定物であるコークスに
２万〜３万の電圧が印加されると、コークスは電荷を帯
び、第１の電極である傾斜シュートに貼着された誘電体
層に吸着され誘電体層に向けて移動することになる。一
方、焼結原料中に含まれる返鉱石やミルスケール等の着
磁性の高い成分は、５万ボルト以上の電圧を受けると電
荷を帯びるが、２万〜３万ボルトの電圧が印加されても
電荷を帯びないので、第１の電極の誘電体層に吸着され
ることはない。従って、コークスのみが傾斜シュートの
表面に吸着されることになる。

【０００７】その後、焼結原料を回転ドラムの一側外周
面に沿って流下すると、焼結原料に含まれる返鉱石やミ
ルスケール等の着磁性の高い成分が回転ドラムの外周面
に移動して偏析されることになる。この偏析によって回
転ドラムの外周面に引き寄せられていたコークスの一部
が回転ドラムから離れる方向に移動することになり、こ
の移動によって、返鉱石やミルスケール等の着磁性の高
い成分には適量のコークスが均一に混入されることにな
る。

【０００８】また、上記した構成を有する磁選機併用静
電選鉱機は、以下の構成とすることもできる。 第１の電極を正極とし、第２の電極を負極とするこ
ともできる。実験的に、第２の電極を正極とし、第１の
電極を負極とした場合よりも、より大量のコークスを傾
斜シュートの表面側に移動することができ、その後の返
鉱石やミルスケール等の着磁性の高い成分におけるコー
クスの混入の調整を容易に行うことができる。 誘電体層の外面に耐摩耗層を形成すると共に、回転
ドラムの全外周面に耐摩耗層を形成することもできる。
このような耐摩耗層によって、原料が直接誘電体層や回
転ドラムの表面上を流下することによる誘電体層や回転
ドラムの摩耗を確実に防止することができる。このよう
な耐摩耗層は、安価に入手できるＡｌ₂Ｏ₃ によって製
作することができる。 磁場発生装置は、回転ドラムの一側外周面上に、上
流側から下流側に向けて磁束密度を漸次小さくすること
ができるように構成することもできる。従って原料が焼
結原料の場合、まず、強磁場で焼結原料中に含まれる返
鉱石やミルスケール等の着磁性の高い成分を回転ドラム
の外周面に強力に引き寄せ付着させると共に、弱磁場で
回転ドラムの遠心力によって焼結原料の他の成分を前方
に放出することができ、着磁性の高い成分を確実に偏析
することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。

【００１０】まず、図１〜図３を参照して、本実施の形
態に係る磁選機併用静電選鉱機Ａの構成について説明す
る。図１に示すように、原料の一例であり、鉄鉱石、返
鉱石、ミルスケール、石灰石、コークス等を主成分とす
る焼結原料１０がホッパー１１内に充填されており、ホ
ッパー１１内の下部には、ホッパー１１から焼結原料１
０を傾斜シュート１３に向けて定量切出すための焼結原
料フィーダー１２が取付けられている。図１に示すよう
に、焼結原料フィーダー１２の吐出口の下方には、傾斜
シュート１３を具備する高電圧選鉱部１４と、回転ドラ
ム１５を具備する磁力選鉱部１６とが上下段にわたって
配置されている。また、磁力選鉱部１６の下部には、回
転ドラム１５の一側外周面に沿って流下してくる焼結原
料１０を受け取り、図示しない焼結機に装入するための
装入ベッド１７ａが配設されている。

【００１１】ここで、高電圧選鉱部１４は、傾斜シュー
ト１３の表面に電場を発生して、傾斜シュート１３の外
表面を流下する焼結原料１０に含まれる特定物の一例で
あるコークスを帯電することによって、コークスを傾斜
シュート１３の外表面に向けて引き寄せるために用いら
れるものである。一方、磁力選鉱部１６は、回転ドラム
１５の一側外周面に磁場を発生して、焼結原料１０から
返鉱石やミルスケール等の着磁性の高い成分を回転ドラ
ム１５の一側外周面上に偏析すると共に、高電圧選鉱部
１４によっていったん傾斜シュート１３の外表面に向け
て引き寄せられたコークスの一部を、偏析によって着磁
性の高い成分を除いた他の部分中に押し込むことによっ
て、コークスが焼結原料１０の全体にわたって均一に分
散させるために用いられるものである。

【００１２】以下、高電圧選鉱部１４と磁力選鉱部１６
について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。図１
及び図２に示す高電圧選鉱部１４において、導電部材の
一例であるステンレス鋼板からなる傾斜シュート１３の
全外周面には塩化ビニル等の合成樹脂からなる誘電体層
１７が貼着されており、誘電体層１７の表面にはセラミ
ック等からなる耐摩耗層１８が貼着されている。ここ
で、傾斜シュート１３は第１の電極を構成する。なお、
耐摩耗層１８は、例えば、耐磨耗性が良好で安価に入手
できるＡｌ₂ Ｏ₃ で形成することができる。また、傾斜
シュート１３の傾斜面に対峙した状態で傾斜シュート１
３の一側外周面から離隔して第２の電極１９が配設され
ている。そして、誘電体層１７を一体的に取付け第１の
電極を形成する傾斜シュート１３には、電力線２０を介
して高電圧発生装置２１の正極端子（出力端子）２２が
接続されており、第２の電極１９には電力線２３を介し
て高電圧発生装置２１の負極端子（出力端子）２４が接
続されている。

【００１３】次に、磁力選鉱部１６の構成について説明
する。図１及び図３に示すように、磁力選鉱部１６は、
一方向に回転する回転ドラム１５の表面に沿って流下す
る焼結原料１０に磁場を印加するため、回転ドラム１３
の内部に磁場発生装置２５を固定状態に配設している。
なお、回転ドラム１５は、取付管１５ａの全外周面にＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 等からなる耐摩耗層１５ｂを貼着することによ
って形成されており、図示しない回転装置によって矢印
の方向へ回転される。

【００１４】磁場発生装置２５は、図３及び図４に示す
ように、実質的に、回転ドラム１５の一側内周面に沿っ
て、上流側から下流側に向けて間隔をあけて、かつ、隣
り合う磁石が異極となるように固定状態に配列された８
つの同一の磁気特性を有する磁石の一例である永久磁石
からなる帯状磁石２６〜３３によって構成されている。
なお、永久磁石としては、小型で大きな磁束密度を有す
るフェライト磁石や希土類磁石を好適に用いることがで
きる。各帯状磁石２６〜３３は、回転ドラム１５の幅方
向に伸延しており、それぞれ複数（図４では２個）の磁
石片からなる。また、帯状磁石２６〜３３は、予め磁気
強度が決定された磁石片から形成することもできる。こ
れらの帯状磁石２６〜３３（磁石群）は、回転ドラム１
５内に同心円的に配設されている磁気通路を形成する鋼
管（継鉄）３４に連結されている。

【００１５】そして、この磁場発生装置２５によって、
図３に示すように、回転ドラム１５の円弧状の一側外周
面上に、上流側から下流側に向けて強磁場Ｂ₁ と、中磁
場Ｂ₂ と、弱磁場Ｂ₃ が形成されており、回転ドラム１
５の表面における磁束密度を上流側から下流側に向けて
漸次小さくすることができる。

【００１６】上流側から下流側に向けて強磁場Ｂ₁ と、
中磁場Ｂ₂ と、弱磁場Ｂ₃ を形成する形態としては各種
形態が考えられるが、本実施の形態では、図３に示すよ
うに、帯状磁石２６〜３３の個々の体積を、上流側から
下流側に向けて順次小さくすることによって強磁場Ｂ₁
と、中磁場Ｂ₂ と、弱磁場Ｂ₃ を形成している。

【００１７】即ち、強磁場Ｂ₁ を形成する帯状磁石２６
〜３０と中磁場Ｂ₂ を形成する帯状磁石３１、３２との
間の関係において、帯状磁石２６〜３０の体積は帯状磁
石３１、３２の体積より大きく設定されている。即ち、
帯状磁石２６〜３０は帯状磁石３１、３２を２個組み合
わせて形成されたものであり、２倍の体積を有する。ま
た、中磁場Ｂ₂ を形成する帯状磁石３１、３２と弱磁場
Ｂ₃ を形成する帯状磁石３３との間の関係において、帯
状磁石３１、３２の体積は帯状磁石３３の体積より大き
く設定されている。即ち、帯状磁石３１、３２は帯状磁
石３３の２倍の体積を有する。なお、帯状磁石２６〜３
３は、図４に示すように交互にＳ極とＮ極とを有するよ
うに配列されている。

【００１８】図示の実施の形態におけるその他の構成に
ついて説明すると、図１、図２に示すように、回転ドラ
ム１５の背部には、スクレーパ３５が取付けられてお
り、その先部を回転する回転ドラム１５に弾性的に当接
させることによって、弱磁場Ｂ₃ を通過した後において
も、回転ドラム１５の外周面に付着する焼結原料１０を
確実に除去することができる。

【００１９】次に、上記した構成を有する磁選機併用静
電選鉱機Ａの作動について、図１〜図３を参照して具体
的に説明する。図１に示すように、焼結原料１０は焼結
原料フィーダー１２から高電圧選鉱部１４を構成する傾
斜シュート１３の表面の頂部に投入され、その表面に沿
って上流側から下流側に向けて流下し、最終的に回転ド
ラム１５の一側外周面の頂部に向けて落下する。そし
て、この高電圧選鉱部１４において、第１の電極を形成
する金属製の傾斜シュート１３の表面と第２の電極１９
との間に２万〜３万ボルトの電圧を印加することによっ
て電場が形成され、コースクに負の電荷を帯電させ、コ
ークスを傾斜シュート１３に取付けた誘電体層１７に向
けて引き寄せる（選別）。

【００２０】その後、図３に示すように、傾斜シュート
１３から回転ドラム１５の一側外周面の頂部に焼結原料
１０が投入される。ここで、図３に示すように、回転ド
ラム１５は所定の回転数で回転され、一方、回転ドラム
１５の一側外周面には、磁場発生装置２５によって、上
流側から下流側に向けて強磁場Ｂ₁ と、中磁場Ｂ₂ と、
弱磁場Ｂ₃ が形成されている。従って、回転ドラム１５
の一側外周面の頂部に投入された焼結原料１０は、ま
ず、強い磁束密度の強磁場Ｂ₁ の影響を受けることにな
り、焼結原料１０中に含まれる着磁性の高い成分は、流
下中に回転ドラム１５の外周面に強力に引き寄せられ、
付着することになる（偏析）。

【００２１】一方、回転ドラム１３の回転によって生じ
る遠心力によって、着磁性の高い成分を除いた焼結原料
１０の他の成分は半径方向外側に飛ばされることにな
る。この際、高電圧選鉱部１４によっていったん傾斜シ
ュート１３の誘電体層１７に向けてひきよせられたコー
クスの一部も外部に押し出されることなり、そのため、
コークスは焼結原料１０の全体にわたって均一に分散さ
れることになる。次に、回転ドラム１５の回転と共に、
回転ドラム１５に付着している着磁性の高い成分は、中
磁場Ｂ₂ を介して弱磁場Ｂ₃ に送られる。弱磁場Ｂ₃ の
磁束密度は、回転ドラム１５によって発生する遠心力よ
り弱く設定されているので、回転ドラム１５に付着して
いる着磁性の高い成分は、確実に回転ドラム１３から分
離されることになる。

【００２２】また、前述したように、本実施の形態で
は、帯状磁石２６〜３３の体積を、上流側から下流側に
向けて順次小さくすることによって、強磁場Ｂ₁ と、中
磁場Ｂ₂ と、弱磁場Ｂ₃ を形成している。このように、
単に、帯状磁石２６〜３３の体積を変えるだけで、回転
ドラム１５の表面における磁束密度を焼結原料１０の流
れ方向に調整することができるので、焼結原料１０にき
わめて容易にかつ確実に着磁性の高い成分の偏析を生じ
させることができる。

【００２３】従って、返鉱石やミルスケール中に適量の
コークスを均一に分散又は混入でき、良好な焼結性を有
する焼結原料を得ることができる。また、高電圧発生装
置２１の正極端子２２及び負極端子２４への電力線２
０、２３の接続を切り替えて、第１の電極をなす傾斜シ
ュート１３を負極とすると共に、第２の電極１９を正極
とすることもできる。この場合、両電極間に高電圧をか
けると、コークスは正の電荷を帯びるので、負極をなす
傾斜シュート１３に貼着した誘電体層１７に吸着され、
コークスは、着磁性の高い成分中に同様に均一に混入さ
れることになる。

【００２４】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変形例も含むものである。例えば、第１の電極
となる傾斜シュートの表面に貼着した誘電体層の外表面
上に、焼結原料による摩耗を考慮して耐摩耗層を形成し
たが、誘電体層の材料を選択すること等によって耐摩耗
層を不要とすることもできる。

【００２５】また、上記した実施の形態では、回転ドラ
ムの表面における磁束密度を上流側から下流側に向けて
漸次小さくするために、複数の帯状磁石の体積を回転ド
ラムの上流側から下流側に向けて漸次小さくしたが、複
数の帯状磁石と回転ドラムの表面との間の距離を回転ド
ラムの上流側から下流側に向けて漸次大きくしてもよ
く、また、帯状磁石の間の距離（円周方向角度）を漸次
広げてよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１〜４記載の磁選機併用静電選鉱
機においては、高電圧選鉱部によって第１の電極となる
傾斜シュートの表面と第２の電極との間に電場を形成す
ると共に、磁力選鉱部によって回転ドラムの一側外周面
上に磁場を発生し、電場と磁場の作用によって装入され
る原料の特定物の選別及び／又は偏析を行うことができ
る。特に、原料が、鉄鉱石、返鉱石、ミルスケール、石
灰石、コークス等を主成分とする焼結原料である場合、
まず、高電圧選鉱部で電場を発生させることによって特
定物であるコークスを誘電体層に向けて移動し、その
後、磁場発生装置によて回転ドラムの一側外周面に磁場
を発生して焼結原料に含まれる返鉱石やミルスケール等
の着磁性の高い成分を回転ドラムの外周面に移動して偏
析させると共に、コークスの一部を外側に押し出し、着
磁性の高い成分を含めて焼結原料中にコークスを均一に
分散することができる。従って、焼結機に装入される焼
結原料の焼結性を良好なものとすることができる。

【００２７】請求項２記載の磁選機併用静電選鉱機にお
いては、第１の電極を正極とし、第２の電極を負極とす
ることによって、原料が焼結原料の場合、返鉱石やミル
スケール等の着磁性の高い成分へのコークスの混入量を
増大できる。

【００２８】請求項３記載の磁選機併用静電選鉱機にお
いては、誘電体層の外周面に耐摩耗層を形成することに
よって、焼結原料が直接誘電体層の表面上を流下するこ
とによる誘電体層の摩耗を確実に防止することができ、
傾斜シュートの延命化を図ることができる。また、回転
ドラムの全外周面に耐摩耗層を形成することによって、
焼結原料が直接回転ドラムの表面上を流下することによ
る回転ドラムの摩耗を確実に防止することができ、回転
ドラムの延命化を図ることができる。

【００２９】請求項４記載の磁選機併用静電選鉱機にお
いては、磁場発生装置を、回転ドラムの一側外周面上
に、上流側から下流側に向けて磁束密度を漸次小さくす
ることができるように構成している。従って、まず、強
磁場で焼結原料中に含まれる返鉱石やミルスケール等の
着磁性の高い成分を回転ドラムの外周面に強力に引き寄
せ付着させると共に、弱磁場で回転ドラムの遠心力によ
って焼結原料の他の成分を前方に放出することができ、
着磁性の高い成分を確実に偏析することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る磁選機併用静電選
鉱機の全体構成を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る磁選機併用静電選
鉱機の高電圧選鉱部の正面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る磁選機併用静電選
鉱機の磁力選鉱部の正面図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る磁選機併用静電選
鉱機の磁力選鉱部の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ａ 磁選機併用静電選鉱機 Ｂ₁ 強磁場 Ｂ₂ 中磁場 Ｂ₃ 弱磁場 １０ 焼結原料 １１ ホッパー １２ 焼結原料
フィーダー １３ 傾斜シュート １４ 高電圧選
鉱部 １５ 回転ドラム １５ａ 取付管 １５ｂ 耐摩耗層 １６ 磁力選鉱
部 １７ 誘電体層 １７ａ 装入ベ
ッド １８ 耐摩耗層 １９ 第２の電
極 ２０ 電力線 ２１ 高電圧発
生装置 ２２ 正極端子 ２３ 電力線 ２４ 負極端子 ２５ 磁場発生
装置 ２６ 帯状磁石 ２７ 帯状磁石 ２８ 帯状磁石 ２９ 帯状磁石 ３０ 帯状磁石 ３１ 帯状磁石 ３２ 帯状磁石 ３３ 帯状磁石 ３４ 鋼管（継鉄） ３５ スクレー
パ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−302422（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−53719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−136983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−13055（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03C 1/00 - 1/32 B03C 7/00 - 7/12 C22B 1/20 F27B 21/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧選鉱部と磁力選鉱部が上下段に配
   列され、 前記高電圧選鉱部が、 表面側に原料が流下する導電部材からなる第１の電極を
   形成する傾斜シュートと、 前記傾斜シュートの全外周面に形成される誘電体層と、 前記傾斜シュートの一側外周面から離隔して配置される
   第２の電極と、 一対の出力端子をそれぞれ前記第１、第２の電極に接続
   した高電圧発生装置とを具備し、 前記磁力選鉱部が、 一方向に回転する回転ドラムと、 前記回転ドラム内において、原料が流下する該回転ドラ
   ムの一側内周面に沿って固定状態に設置される磁石群と
   を具備し、 前記高電圧選鉱部によって前記傾斜シュートの表面と前
   記第２の電極との間に電場を形成すると共に、前記磁力
   選鉱部によって前記回転ドラムの一側外周面上に磁場を
   発生し、前記電場と磁場の作用によって装入される原料
   の特定物の選別及び／又は偏析を行うことを特徴とする
   磁選機併用静電選鉱機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁選機併用静電選鉱機に
   おいて、前記第１の電極を正極とし、前記第２の電極を
   負極とすることを特徴とする磁選機併用静電選鉱機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁選機併用静電選
   鉱機において、前記誘電体層の外面に耐摩耗層を形成す
   ると共に、前記回転ドラムの全外周面に耐摩耗層を形成
   することを特徴とする磁選機併用静電選鉱機。
4. 【請求項４】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁
   選機併用静電選鉱機において、磁場発生装置が、前記回
   転ドラムの一側外周面上に、上流側から下流側に向けて
   磁束密度を漸次小さくすることができるように構成され
   ていることを特徴とする磁選機併用静電選鉱機。