JP4423477B2 - 砂金の分別方法及び分別システム並びに分別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、砂金床の掘削砂（砂金砂）又は金鉱石から、金粒子又は金粒子が付着した砂（以下砂金等という）を磁着分離することを目的とした砂金の分別方法及び分別システム並びに分別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来砂金等から砂金を分離するには、専ら水簸方法が採用されており、広大な設備を必要とする反面能率の向上がむつかしく、劃期的分別方法は未だ提案されていなかった。
【０００３】
【発明により解決しようとする課題】
前記水簸分離は、いわゆる比重選であるから、砂金等を水と共に、広い面積に亘って流下し、水簸するものである。従って分離効率が悪く、広大な面積を必要とするのみならず、比重選で得た砂金は、人力により集められることになり、多量生産には多数の人手を必要とする問題点があり、採金コストの高騰原因の一つとされていた。また前記水簸は比重選であるから、自然流下（落差による）方式が採用されており、ポンプ等による強制的多量送流は不可能であった。また岩石などと一体化した砂金等は比重が軽くなって水簸ができない問題点もあった。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】
然るにこの発明は、砂金の弱磁性に着目し、強磁場を採用することにより砂金を吸着分離することに成功し、採金の全自動化、高能率化及び低コスト化を可能にし、前記従来の問題点を解決したのである。
【０００５】
即ち方法の発明は、砂金入りの砂又は金鉱石の破砕物に水を混合して混合液とし、この混合液を回転磁場内に送流させて金粒子等を磁着分離した後消磁すると共に、清掃流体を加圧送流し、前記金粒子をを清掃流体により取出すことを特徴とした砂金等の分別方法である。また混合液は水を７０％〜９０％をし、清掃流体は水又は空気その他の流体とするものであり、磁場の強さは０．５テスラ〜５０テスラとするものである。
【０００６】
次にシステムの発明は、掘削した砂金入り砂又は金鉱石の破砕物に水を加えて混合液とする混合手段、該混合液を回転金属円筒内に送流する送流手段、該金属円筒の外側には送液パイプ側から排液パイプ側へ磁力を順次大きくした複数の並列磁場を設置する回転磁着手段、前記金属円筒内への清掃流体の送流手段、前記金粒子又は金粒子が付着した砂を吸着分離した分離液を排液槽へ送流する手段及び前記金粒子又は金粒子が付着した砂と清掃流体との混合物の排出手段とを順次結合したことを特徴とする砂金の分別システムであり、混合液の送流手段はジェット流体の吹出しとし、清掃流体の送流手段はポンプによる移送としたものであり、回転磁着手段は、複数列並列設置し、各列を個別に使用できるようにしたものである。
【０００７】
また装置の発明は強磁性の回転円筒の外側に保持筒を嵌装し、該保持筒の外側に電磁コイルを設置し、該電磁コイルの外側に保護筒を装着して、前記回転円筒の内部に多数の遊離強磁性片を内装すると共に、前記回転円筒の一側へ送液パイプを連結し、他側へ排液パイプを連結したことを特徴とする砂金等の分別装置である。次に回転円筒には、送液パイプ側から排液パイプ側へ順次磁力が大きくなるように複数の並列磁場を設置したものであり、遊離強磁性片は、ねじなどのように小形の棒状、球状又は楕円状の芯体に多数の先鋭な凹凸を設けたものである。
【０００８】
前記発明において、回転金属円筒の外側へ、強さの異なる磁場を発生せるべく複数の電磁コイルを並列設置した。従って前記電磁コイルに必要な電流を流せば、各磁場の強さを、例えば０．５テスラ、２テスラ、５テスラ又は２０テスラ或いは５０テスラなどのように必要な強さにすることができる。
【０００９】
前記において、砂金と強磁性粒子が固着した粒子は、０．５テスラの磁場で吸着され、砂金と鉱石のような非磁性粒子と固着した弱磁性粒子は２０テスラ又は５０テスラの磁場で磁着される。
【００１０】
前記のようにすれば、強磁性粒子と、弱磁性粒子が別々に磁着するので、相互に邪魔することなく、合理的に磁着できる。また各磁場毎に消磁（電流遮断）すれば、該部の円筒内壁及び遊離強磁性片に磁着した粒子のみを清掃流体と共に取出すことができる。従って各磁場毎に磁着粒子の質が異なっても、別々に取出すことによって分別に支障を来すおそれはない。
【００１１】
前記混合液の送流は、ジェット水流又はポンプにより行うことができる。その為に混合液の水分は７０％〜９０％にすることにより容易に送流ができる。
【００１２】
この発明における磁場の強さは、分別される砂金等の状態によって選定する。例えば、金粒子のみの場合、金粒子に強磁性粒子が付着した場合、金粒子に微弱磁性粒子が付着した場合は自ら異なる。前記において、金粒子に強磁性粒子が付着した場合には、比較的磁場の強さが小さくても（例えば０．１テスラ以下）容易に磁着分別できる。また砂金床の掘削などにおいては、砂鉄が多量に混入している場合が多いので、先ず砂鉄を分別し、ついで砂金を分別するように２段又は多段の分別を行って能率を向上させることができる。
【００１３】
この発明における清掃流体は清水が普通であるが、環境によっては海水でも、空気でも、或いは薬液を混入した化学水でも使用することができる。
【００１４】
前記遊離強磁性片としては、ステンレススチール製のねじ（例えば長さ１０ｍｍから２０ｍｍ、外径２ｍｍから１０ｍｍ）球体、楕円体その他の芯体に多数の先鋭凹凸を設けた小片が用いられる。長期間の使用に対し、発錆その他表面変化しない強磁性片が好ましい。前記強磁性片は、先鋭部の多い程、弱磁性粒子も吸着するので、表面積が大きい方が好ましいが、小片になると、排液と共に排出されるので、例えば遮断部材（網）などにより移動を容易に阻止できる大きさが好ましく、前記例示の大きさになる。
【００１５】
前記のように、磁場の強さを０．１テスラから５０テスラにすれば、殆んどの金属その他の微弱磁性物まで吸着できるので、金粒子より磁性の弱い物は吸着しないように磁場の強さを定める必要がある。
【００１６】
然し乍ら磁性の強い物は何でも吸着できるので、各磁場毎に磁力を調節し金粒子以外の物を別々に磁着し、いわゆる磁気篩とすることもできるが、磁場の強さと、同一磁場の長さ、及び直径を実験的に定めることにより精度を向上することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明は、砂金等（金粒子と砂、砂利、その他の鉱物の混合物）に水を加えて混合液とし、この混合液を回転金属筒内に送流する。前記回転金属筒の外側には、磁力の異なる磁場を形成する為に複数のソレノイドコイルを並列設置する。前記各磁場の強さは０．５テスラ〜５０テスラ（例えば０．１テスラ、２テスラ、５テスラ及び５０テスラ）としたものである。
【００１８】
前記磁場の強さによって、磁着物が異なるので、夫々のソレノイドコイルを消磁することにより、夫々の磁着物を個別に取出すこともできる。
【００１９】
即ち強磁性粒子は、０．１テスラで十分磁着するが、強磁性粒子と非磁性粒子が固着して形成した粒子は、強磁性粒子の量により、磁力の強さが異なるので、２テスラ又は５テスラの位置に磁着する。一方砂金のように弱磁性の粒子は５テスラ又は２０テスラの位置に磁着する。例えば砂金に非磁性鉱物が付着した場合などには、磁力がより小さくなるので１０テスラ〜５０テスラの位置で磁着される。前記に反し、砂金に強磁性粒子が付着した場合には、０．５テスラ〜２テスラでも磁着できることになる。
【００２０】
前記のように、砂金等の中の金粒子の状態によって、磁場の強さが異なり、その割合も異なるが、同一砂金床又は同一鉱山における金鉱石の場合には、概ね砂金等の状態が一定しているので、選別試験により効率のよい選別方法を採用することができる。
【００２１】
また砂金等の粒子の状態に最適の磁場の強さを決めればよいことになる。例えば０．５テスラ、２テスラ、５テスラ及び２０テスラというような組み合せとすることもできることは勿論、他の磁場の強さの組み合せを選定することもできる。
【００２２】
【実施例１】
この発明の実施例を図１に基づいて説明する。砂金床を掘削して得た砂金砂又は金鉱石を破砕して得た破砕砂に水８５％（重量）を加えて混合液とし、この混合液をポンプで強磁性の回転金属円筒内へ送流する（例えば１ｍ／ｓｅｃの速度）。前記回転金属円筒の面積を前記送流パイプの面積の１０倍に設定しておけば、流速は１０ｃｍ／ｓｅｃとなる。そこで前記金属円筒を緩徐に回転（毎分５〜１０回転）する。この場合に強磁性粒子（例えばＦｅ、Ｍｎなど）は０．５テスラの位置に磁着し、磁性の強さに応じ２テスラ、５テスラ、２０テスラの位置に夫々磁着する。前記において、金属円筒内の磁着が飽和状態になる直前に、ソレノイドコイルの電流を遮断し、磁場を消磁し、ついで清掃流体を加圧送流すれば（例えば１０ｋｇ／ｃｍ^２）前記回転金属円筒の内の遊離強磁性片に磁着した砂金は清掃流体と共に、回転金属円筒外へ取り出される。
【００２３】
前記において、１つ又は２つのソレノイドコイルを設置した磁着部のみ飽和に達したならば（例えばタイマーにより予測し自動操作できる）当該ソレノイドコイルを装着した磁場のみ消磁して、磁着した砂金等を取出すこともできる。
【００２４】
また０．５テスラの磁場が飽和状態になっても、次の２テスラの磁場に磁着し、２テスラの磁場が飽和状態になると、５テスラの磁場に磁着するなど、自動調整されるので分離液中へ砂金が出なければ磁着力があることが判る。
【００２５】
元来砂金床などにより、混入している砂金砂の材料分布は予め判明しているので、予備分離によって砂金の量、品質は判る。従って磁着物の飽和を予測し、タイマーなどによって自動制御することができる。
【００２６】
【実施例２】
この発明のシステムを図２に基づいて説明する。砂金砂又は金鉱石を破砕して得た粉砕物に適量の水（例えば８５％（重量））を入れて混合液とし、この混合液をタンク１からポンプ２により、分離円筒４内へ給送する。この場合に、バルブ５、６、７、８を開き、バルブ９、１０、１１、１２、２３を閉じれば、混合液は、矢示１４、１５、１８のように分離円筒４内へ入る。該分離円筒４は強磁性のステンレス製であって、外側には、複数組のソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃが順次並列設置してある。前記ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、混合液の下流に行く程磁力が強くなるようにしてある。例えばソレノイドコイル１７は０．５テスラ、ソレノイドコイル１７ａは２テスラ、ソレノイドコイル１７ｂは５テスラ、ソレノイドコイル１７ｃは２０テスラとし、ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂはほぼ同一幅であって、ソレノイドコイル１７ｃは２倍以上の幅にしてある。従って比較的強磁性の砂金（例えば鉄粒子と固着した砂金）は０．５テスラの磁場に磁着し、微弱磁性の砂金（砂金に非磁性粒子が固着した砂金）は、２０テスラの磁場に磁着する。
【００２７】
前記のようにして、強磁性砂金はもとより微弱磁性砂金も、悉く磁着し、混合液から分離される。残余の混合液は、矢示２０、２１、３９のように、バルブ６、７、８を経て排出タンク２２へ溜まる。前記分離円筒４内のマトリックス１６（例えば遊離強磁性片）に磁着した砂金が飽和状態になったならば、バルブ５、７を閉じ（例えばタイマーの指示による）バルブ２３、１２を開き、バルブ２４を閉じると、混合液は、矢示１４、３５、３６のように分離円筒４ａに入り、分離円筒４と同様に砂金を磁着して分離混合液はバルブ１２、８を経て矢示３７、３８、３９のように排出タンク２２へ溜まる。
【００２８】
一方バルブ１１、９を開き、ポンプ２５を始動すると、清掃用の清水が水タンク２６から矢示２７、２８、２９、３０のように圧送（例えば１０ｋｇ／ｃｍ２）されて、分離円筒４内の混合液をタンク１に戻す。
【００２９】
このようにして混合液が戻されたならば、バルブ９を閉じ、バルブ１０を開くと共に、全ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃの電流を遮断する。このようにして総てのソレノイドコイルの磁場を消磁し、砂金への磁着力を消失させた後、ポンプ２５により清水を圧送すると、砂金は清水と共に、矢示２８、２９、３１、３２のように流動し、捕集タンク３３へ送られるので、砂金の磁着分離と、捕集の一サイクルを終了する。
【００３０】
一方分離円筒４ａで砂金の磁着が飽和状態に達したならば（例えばタイマーにより定める）バルブ２３、１２を閉じると共に、バルブ５、６、７を開いて、当初と同様にポンプ２により混合液を分離円筒４に給送し、分離円筒４の内で砂金を磁着させ、残余の混合液を排出タンク２２へ排出させる。
【００３１】
次にバルブ３、１３を開き、バルブ１１を閉じてポンプ２５を始動すれば、清水が水タンク２６から矢示２７、３４のように分離円筒４ａ内へ送られ、矢示４０、４１、３０のように分離円筒４ａ内に残留している混合液をタンク１へ戻す。このようにして分離円筒４ａ内の混合液が清掃されたならば、バルブ３、１０を閉じ、バルブ２４を開き、全ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃの電源を遮断すると、消磁されて分離円筒４ａの磁着力がなくなるので、磁着されていた砂金は清水と共に送流され、捕集タンク３３へ溜まる。
【００３２】
前記により捕集された捕集タンク３３の混合液は、固液分離し、砂金のみを取出して適宜包装する。
【００３３】
前記実施例は、分離円筒４又は４ａの全磁着砂金を同時に清掃流体で流除したが、各ソレノイドコイル毎の磁場を個別に消磁し、夫々の磁着物を個別に取出すことができる。
【００３４】
例えば、砂金床によっては、砂鉄その他の強磁性粒子を多く含む場合などには、０．５テスラの磁場へ強磁性粒子が磁着し、弱磁性の砂金は５テスラ又は２０テスラの磁場のみへ磁着するので、該５テスラ又は２０テスラの磁場のみ消磁すれば、砂金のみを捕集し、強磁性粒子と自動分別することができる。
【００３５】
【実施例３】
この発明の実施装置を図３、４、５に基づいて説明する。強磁性の保持筒４３の内側に、ステンレス製の分離円筒４を回転自在に嵌挿し、該分離円筒４内へ遊離強磁性片として多数のステンレス製のねじ４４を収容する。該ねじ４４の収容量は、５０％〜９０％（見掛け容積）とするが、通常８０％前後を用いる。
【００３６】
前記保持筒４３の外側にソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃを装着し、該ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃの外側に保護筒４５を装着し、前記分離円筒４の一側に送液パイプ４６を連結し、他側に排液パイプ４７を連結したもので、図中４８、４９は軸受け、５０は分離円筒４を回転する為のプーリー、５１は各ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対応して回転円筒４内を仕切り、ねじ４４が所定の位置を保つべく設けた仕切網であって、仕切網は混合液中の砂金等は通過させるが、ねじ４４は通過させない程度の網目としてある。
【００３７】
前記実施例において、各ソレノイドコイル１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃに通電すれば、ねじ４４は磁化されて図５（ａ）（ｂ）のようになり、金粒子５２は各ねじ４４の先鋭部４４ａに磁着する（図５（ｃ））。
【００３８】
またソレノイドコイル１７の電流を遮断すると共に、分離円筒４を回転すると、急激に磁力を失い、図５（ａ）、（ｂ）のように分離円筒内へ溜る。そこで清掃流体を送流すれば、ねじ４４から分離した砂金５２を分離円筒４から取出すことができる。前記ねじ４４から分離した砂金等は、前記実施例２と同様にして系外へ取出されるが、取出しのメカニズムは実施例２と同一につき、その説明を省略した。
【００３９】
この発明に使用する強磁性片は、前記ねじ４４の他、楕円体５５，球体５３その他不整形線体に先鋭突条（又は突起）を設けた小片など、何れも使用することができる。然し乍ら発錆により磁着力が低下するので、ステンレススチールなど、強磁性であって、先鋭外面を有する不銹性の小片が好ましい。前記先鋭外面は磁力が強くなるので、弱磁性物でも容易に磁着することができる。
【００４０】
また消磁に際して、分離円筒を回転させるので、消磁速度を向上させると共に、強磁着力（例えば５テスラ）で磁着する物は、消磁後の残留磁気が一時的に０．１テスラ付近になったとしても、最早磁着力は無いと同じであって、分別に支障はない。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、連続的に送流される混合液から、砂金を効率よく、かつ連続的に磁着分離できる効果がある。
【００４２】
また砂金の混合液の送流、磁着、分離、清掃流体の送流と磁着物の取出しなどは何れも全自動化により達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法の実施例のブロック図。
【図２】同じくシステムの実施例の概念図。
【図３】同じく装置の実施例の一部を断面した説明図。
【図４】（ａ） 同じく装置の一部縦断側面図。
（ｂ） 同じく装置の一部縦断正面図。
【図５】（ａ） 同じく磁化状態の側面概念図。
（ｂ） 同じく磁化状態の正面概念図。
【図６】（ａ） 同じく消磁状態の側面概念図。
（ｂ） 同じく消磁状態の正面概念図。
【図７】（ａ） 同じく強磁性片の実施例のねじの斜視図。
（ｂ） 同じく他のねじの斜視図。
（ｃ） 同じく楕円体の斜視図。
（ｄ） 同じく球体の斜視図。
【符号の説明】
１ タンク
２ ポンプ
４、４ａ 分離円筒
５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、２３、２４ バルブ
１６ マトリックス
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ ソレノイドコイル
２２ 排出タンク
２５ ポンプ
２６ 水タンク
３３ 捕集タンク
４３ 保持筒
４４ ねじ
４５ 保護筒
４６ 送液パイプ
４７ 排液パイプ
４８、４９ 軸受け
５０ 分離円筒のプーリー
５１ 仕切網

Claims (9)

1. 砂金入りの砂又は金鉱石の破砕物に水を混合して混合液とし、この混合液を回転磁場内に送流させて、金粒子又は金粒子が付着した砂を磁着分離した後消磁すると共に、清掃流体を加圧送流し、前記金粒子又は金粒子が付着した砂を清掃流体により取出すことを特徴とした砂金の分別方法。
2. 混合液は水を７０％〜９０％とし、清掃流体は水又は空気とすることを特徴とした請求項１記載の砂金の分別方法。
3. 磁場の強さは０．５テスラ〜５０テスラとすることを特徴とした請求項１記載の砂金の分別方法。
4. 掘削した砂金入り砂又は金鉱石の破砕物に水を加えて混合液とする混合手段、該混合液を回転金属円筒内に送流する送流手段、該金属円筒の外側には送液パイプ側から排液パイプ側へ磁力を順次大きくした複数の並列磁場を設置する回転磁着手段、前記金属円筒内への清掃流体の送流手段、前記金粒子又は金粒子が付着した砂を吸着分離した分離液を排液槽へ送流する手段及び前記金粒子又は金粒子が付着した砂と清掃流体との混合物の排出手段とを順次結合したことを特徴とする砂金の分別システム。
5. 混合液の送流手段はジェット流体の吹出しとし、清掃流体の送流手段はポンプによる移送としたことを特徴とする請求項４記載の砂金の分別システム。
6. 回転磁着手段は、複数列並列設置し、各列を個別に使用できるようにしたことを特徴とする請求項４記載の砂金の分別システム。
7. 強磁性の回転円筒の外側に保持筒を嵌装し、該保持筒の外側に電磁コイルを設置し、該電磁コイルの外側に保護筒を装着して、前記回転円筒の内部に多数の遊離強磁性片を内装すると共に、前記回転円筒の一側へ送液パイプを連結し、他側へ排液パイプを連結したことを特徴とする砂金の分別装置。
8. 回転円筒には、送液パイプ側から排液パイプ側へ順次磁力が大きくなるように複数の並列磁場を設置したことを特徴とする請求項７記載の砂金の分別装置。
9. 遊離強磁性片は、ねじのように小形の棒状、球状又は楕円状の芯体に多数の先鋭な凹凸を設けたことを特徴とする請求項７記載の砂金の分別装置。

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