JP6901179B1 - 浮選機 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機の提供。【解決手段】回転軸２と、回転軸下方で回転するインペラー３と、空気を吸引しつつインペラー３から押し出される処理対象流体の流速の力を利用し空気を吸引し気泡を発生させるエジェクター部５１を有するウェアリングプレート５と、処理対象流体を収容可能な筐体６と、回転軸を回転させる動力部とを備える浮選機において、流体導入部５１１と、吸引した空気を導入する空気導入部５１２と、排出部５１３とを備えるエジェクター部５１が複数設けられ、流体導入部５１１は、空気導入部５１２との接続側における径が、インペラー３側の径よりも小さくなっており、排出部５１３の排出側の径は、流体導入部５１１の接続側における径よりも大きくなっている浮選機。【選択図】図３

Description

本発明は、浮選機に関する。より具体的には、流体中に気泡を発生させ、この気泡表面に流体中に混合した除去対象物を付着・集積させ、この気泡ごと除去対象物を除去することで流体から除去対象物を除去することができる浮選機に関する。

銅、亜鉛、鉛といった金属は、鉱山の選鉱場において鉱石を粉砕し、ボールミル等の粉砕機でさらに細かく磨鉱された後、金属成分を気泡の表面に付着させ、気泡により浮上させることで石成分とに分離したうえで回収されるが、この分離回収において浮選機が一般的に用いられている。また、他の用途として、燃焼した石炭灰の中の未燃カーボン類を気泡の表面に付けて浮上させ回収することも可能である。

浮選機には様々な方式が存在するが、上記磨鉱された鉱石を薬品が添加された流体中に混合し、浮選機についているインペラーで攪拌することで、インペラーによって真空を発生させその真空で外気を吸い込み吸引し液中に空気を混ぜて混合し気泡を発生させ回収したい物質をこの気泡の表面に付着させて気泡を回収することで石成分と分離させて除去し、疎水性の金属を選別する浮選機が知られている。

しかしながら、上記のような浮選機では、一般に、流体中に空気が混ざる効率が良くないため、強制的に空気を吹き込むために送風機やコンプレッサが必要であり、装置が大掛かりとなるといった課題がある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、より簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一観点に係る浮選機は、回転軸と、回転軸下方に固定され回転軸とともに回転するインペラーと、インペラーが回転することで筐体中の処理対象流体が循環し、空気と接触させるためのステショナリーフードと空気を吸引しつつインペラーから押し出される処理対象流体の流速の力を利用し空気を吸引し気泡を発生させるエジェクターを有するウェアリングプレートと、回転軸、インペラー、ステーショナリーフード及び、ウェアリングプレートを収容し、かつ、処理対象流体を収容可能な筐体と、回転軸を回転させる動力部と、を備えるものである。

また、本観点において、限定されるわけではないが、エジェクター部は、インペラーから押し出された処理対象流体を導入する流体導入部と、吸引した空気を導入する空気導入部と、流体導入部と空気導入部に接続され処理対象流体と空気を混合して細かな気泡を発生させて処理対象流体を排出する排出部と、を備え、かつ、流体導入部は、空気導入部との接続側における径が、インペラー側の径よりも小さくなっており、排出部の排出側の径は、流体導入部の接続側における前記径よりも大きくなっていることが好ましい。

また、本観点において、限定されるわけではないが、ウェアリングプレートのエジェクター部に空気を導入するための空気導入筒が設けられていることが好ましい。

以上、本発明によって、別の動力を必要とせず簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機を提供することができる。

実施形態に係る浮選機の断面概略を示す図である。 実施形態に係るインペラーの底面図及び上面図である。 実施形態に係る浮選機の部分断面拡大図である。 実施形態に係るインペラー及びウェアリングプレートの平面断面図である。 実施形態に係るインペラー及びウェアリングプレートの底面図及び上面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す具体的な例に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る浮選機（以下「本浮選機」という。）１の断面概略図である。本図で示すように、本浮選機１は、回転軸２と、回転軸２下方に固定され回転軸２とともに回転するインペラー３と、インペラー３を回転させることで処理対象流体Ｆを循環し空気と接触させるための循環通路の役目をするステーショナリーフード４と、インペラー３の側面に配置され、インペラー３の回転により流体の流れの流速の力を利用して空気を吸引しつつインペラー３から押し出される処理対象流体Ｆと混合して細かな気泡とともに排出させるエジェクター部５１を有するウェアリングプレート５と、回転軸２、インペラー３、ステーショナリーフード４、及び、ウェアリングプレート５を収容し、かつ、処理対象流体Ｆを収容可能な筐体６と、回転軸２を回転させる動力部７と、を備えるものである。

本浮選機１では、磨鉱された鉱石と泡がたちやすくする薬品を混合して処理対象流体Ｆとし、これを筐体５内に投入した後、インペラー３を回転させてインペラーの回転力で真空を発生させ外気を取り込みその空気を混ぜながら混合して気泡を発生させ、かつ、ウェアリングプレート５のエジェクター部５１においてさらに外気を吸い込みその空気で気泡を発生させることで気泡の量が増大するので浮上回収物の金属類やカーボン類を気泡表面に付着させて気泡を分離回収することで石成分を除去し、疎水性の金属を選別することができる。詳細について以下説明する。

本浮選機１で用いる流体Ｆの種類は、気泡とともに混合し、浮選が可能であるものであれば限定されるものではないが、一般に液体、水を含むものであることが好ましい。

まず、本浮選機１において回転軸２は、文字通り回転する棒状の軸である。この回転軸２を動力部７によって回転させることで下記インペラー３を回転させることが可能となる。

回転軸２の材質は、回転に十分耐えることができる硬度を備えている限りにおいて限定されず、例えば各種金属を例示することができる。

本浮選機１においてインペラー３は、上記の通り、回転軸２下方に固定され回転軸２とともに回転するものである。図２に、インペラー３の上面図及び底面図をそれぞれ示しておく。インペラー３には本体部に複数の羽根３１が付されており、この羽根３１がインペラー３の回転とともに回転し、処理対象流体Ｆを気泡とともに攪拌し、ウェアリングプレート５の排出孔５２から排出させることもできる。また、図３に、インペラー３、ステーショナリーフード４及びウェアリングプレート５の部分拡大図を示しておく。

インペラー３とウェアリングプレート４は、上記の通り、組み合わせて配置されており、インペラー３の外周側のウェアリングプレート５の下面にはエジェクター部５１が配置されている。上記鉱石と混合された処理対象流体Ｆがインペラー３の回転によりインペラー３の外周へ放出され、エジェクター部５１を通過することで真空を発生させ外気を吸引し気泡を発生させ、エジェクター部５１の排出口より気泡を排出することになる。

本図で示されるように、インペラー３の本体部は円板形状であって、上面には流体を攪拌するとともに吸引するために負圧を生じさせることができる羽根３１が複数形成されている。この羽根３１を設けることで、インペラー３の本体部の中心から放射線状に延び、中心近傍から導入された流体を半径方向外側（側面側）、すなわちエジェクター部５１側に排出させることができるようになる。

インペラー３の羽根の数は適宜調整可能であり、限定されるものではないが、例えば４以上が好ましく、更に好ましくは６以上である。本図の例では８枚の羽根の例を示している。また、これら羽根は、回転対象となるよう均等な間隔で配置しておくことがより均一に回転させることができる観点から好ましい。

また本浮選機１において、ステーショナリーフード４は、インペラー３が回転することで処理対象流体Ｆを循環させる為、インペラー３の中心部の上部に設置されており、ウェアリングプレート５と同様に筐体６に対して固定される。ウェアリングプレート５は、上記の通り、インペラー３の周囲に配置され、下面外周にはエジェクター部５１が配置されており処理対象物がエジェクター部５１内を高速で通過することで空気を吸引しつつインペラー３から押し出される処理対象流体Ｆと混合して細かな気泡とともに排出させるエジェクター部５１となっている。より具体的には、インペラー３の上部にウェアリングプレート５が配置され、インペラー３の本体部とともに上記複数の羽根３１が形成された部分を覆い、インペラー３の回転とともにインペラーの羽根のない中心部に負圧を生じさせ、処理対象流体Ｆと外気を吸引できる。さらにウェアリングプレート５の下部外周にエジェクター部５１が設けられているので、エジェクター部５１へインペラー３より放出された流入水を導入することで外気を吸引するため、両方の機能で気泡を発生させることができ、気泡量が増加する。図４に、インペラー３とウェアリングプレート４を組み合わせた場合の断面図（平面方向）について示しておく。なお、ウェアリングプレート４は、インペラー３と組み合わされるものであり、インペラー３が回転してもウェアリングプレート４は回転しないよう筐体６内において固定されている。また、インペラー３とウェアリングプレート４を組み合わせた場合の底面図及び上面図について図５に示しておく。

ウェアリングプレート５の蓋本体部５３の円板の円弧部分の中間程に排出孔５２がエジェクターの数量又はそれ以上の数が設けられている。また、本浮選機１のウェアリングプレート５は、本図で示すように、蓋本体部５３外周にエジェクターが配置されている。そのエジェクターは、インペラー３からの遠心力で押し出された処理対象流体Ｆを供給してエジェクター内に真空を発生させることで、外気を吸収して細かな気泡を発生させるためのエジェクター部５１が配置されている。

また、本図で示されるように、ウェアリングプレート５には、上記の通り、エジェクター部５１が形成されることで、上記円板形状の本体部を有するインペラー３が収容されるようこれとほぼ同径の円板形状の空隙が形成されており、インペラー３の回転を阻害することは無い。

また、ウェアリングプレート５の側面に配置されるエジェクター部５１は、上記インペラー３の回転によりインペラー３の側面側（回転軸２に垂直な面の回転軸を中心とした半径方向）に排出される処理対象流体Ｆを空気と混合し細かな泡として排出させることができるものである。エジェクター部５１は、複数のエジェクターで形成されている。

本浮選機１においてエジェクターの数は限定されない。ただし、例えば2以上、好ましくは４以上、更に好ましくは６以上であることが好ましい。本図の例では８つ設けた例となっている。

また、本浮選機１において、限定されるわけではないが、エジェクターは、インペラー３から押し出された処理対象流体を導入する流体導入部５１１と、吸引した空気を導入する空気導入部５１２と、流体導入部５１１と空気導入部５１２に接続され処理対象流体と空気を混合して細かな気泡を発生させて処理対象流体を排出する排出部５１３と、を備え、かつ、流体導入部５１１は、空気導入部５１２との接続側における径が、インペラー側の径よりも小さくなっており、排出部５１３の排出側の径は、流体導入部の接続側における前記径よりも大きくなっていることが好ましい。このようにすることで、処理対象流体を導入しつつ圧力を高め、空気を導入した後、排出部５１３側を負圧にすることで勢いよく気泡とともに処理対象流体を排出させることが可能となる。

また、本浮選機１におけるエジェクターの延伸軸５１４は、インペラー３の中心点からずれた位置に配置されていることが好ましい。このようにすることで、インペラー３の羽根３１により押し出される処理対象流体をより効率的にエジェクター内に導入することが可能となる。

また、本浮選機１において、ウェアリングプレート５のエジェクター部５１には、空気を導入するための空気導入筒５１５が設けられていることが好ましい。空気導入筒５１３は、エジェクター部５１の空気導入部５１２に接続されており、筐体５に処理対象流体Ｆが収容された場合でもこの空気導入部５１２に空気が導入できるようこの空気導入筒５１５の先端が処理対象流体Ｆの液面よりも上となるよう長く延びていることが好ましい。

また、本浮選機１において、ウェアリングプレート５には、ウェアリングプレート５とインペラー３の間に導入される空気と処理対象流体Ｆが接触しやすいようにステーショナリーフード４が配置されていることが好ましい。また、ステーショナリーフード４の上部に空気導入管４１が配置されている。インペラー３と回転軸２の間のインペラー３の羽根のない空間にインペラー３の回転により負圧が生じ、そしてその負圧によって空気導入管より外気を吸引導入される。これに加えエジェクターを設置することで、インペラーの回転により処理対象流体Ｆに高い流速と遠心力が与えられるのでその流体をエジェクターへ導入することでエジェクターが機能し真空を発生することで空気導入筒５１５より外気を吸引し細かい気泡として発生させることができる。

また、浮選機１のエジェクター部５１において、エジェクターが配置されていない部分においては、その上面に排出孔５２を設けておくことも好ましい。エジェクターに導入された場合はエジェクターにより気泡が効率よく導入されたものとなる一方で、エジェクターに導入されなかった処理対象流体は、この排出孔５２から排出されることで、気体と混合された状態の処理対象流体Ｆを排出させることが可能となる。これにより、エジェクターからはより細かな気泡を、排出孔５２からは比較的大きな気泡を排出させることができ、より効率的な浮選を行うことができるようになる。

また、本浮選機１において筐体５は、上記の通り、回転軸２、インペラー３、ステーショナリーフード４、空気導入管４１、ウェアリングプレート５、空気導入筒５１５（エジェクター部５１）、を収容し、かつ、処理対象流体Ｆを収容可能なものであり、より具体的には底部５１、側壁部５２を備えて構成されている。

また、本浮選機１において動力部７は、回転軸２を回転させることができるためのものである。動力部７としては、回転させることができるものである限り限定されず、例えばモーター等を例示することができる。

また、本浮選機１においては、動作の結果、処理対象流体Ｆの液面上に気泡がたまることとなるため、この気泡を排出するための気泡排出部８を備えていることも好ましい。これにより気泡を効率的に本浮選機１外に排出できる。この気泡排出部８の構成としては限定されるわけではないが、複数の羽根が設けられ軸により回転する回転羽根装置であることは好ましい一例である。

ここで、本浮選機１を用いた処理対象流体Ｆを処理してその中に混合される分離対象物質を分離・除去する方法（以下「本方法」という。）について説明する。

まず、筐体５内に処理対象流体Ｆを一定量充填させる。すると筐体６内及びウェアリングプレート５の排出孔５２を介してこのウェアリングプレート４とインペラー３の間の空間も含めてこの処理対象流体Ｆによって満たされることになる。この場合のイメージは上記図１のとおりである。

次に、動力部６を回転させる。すると、インペラー３と回転軸２との間のインペラー羽根のない空間に真空が発生し、外気導入管４１より外気を吸引し処理対象流体Ｆと攪拌接触することで気泡を発生させることができ、かつ、インペラーを回転させることで外周側へ処理対象流体Ｆを押し出す方向に力が加わり、この押し出された処理対象流体Ｆはエジェクターの流体導入部５１１に押し込まれる。すると、空気導入部５１２を介して再び排出部５１３から排出される際、空気導入部５１２の圧力が低くなるため、これに接続される空気導入筒５１５から空気を吸引し気泡を発生することができる。上記のようにインペラー能力により空気を導入し気泡を発生させるのとエジェクターを吸引し気泡を発生させる二段階の気泡発生機能を有しているため浮選機の状態を大幅にアップさせることができる。

なお、本実施形態の例では、回転軸２の周囲に配置されたステーショナリーフード７が設けられており処理対象流体Ｆが循環されるが、インペラーの回転により真空が発生すると外気導入管より外気を吸引する外気は気泡となりウェアリングプレートの上面の排気口より浮上し筐体上部に浮いて回収される。

以上、本発明によって、より簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機、及びこれを用いた分離処理対象物を分離除去する方法を提供することができる。

本発明は、浮選機として鉱石よりの金属の回収、石炭燃焼後の石炭灰の未燃カーボンの回収、古紙を再生するためのインクの除去、その他等の産業上の利用可能性がある。

Claims (3)

1. 回転軸と、
   前記回転軸下方に固定され前記回転軸とともに回転するインペラーと、
   前記インペラーを覆って配置され、空気を吸引しつつ前記インペラーから押し出される処理対象流体の流速の力を利用し空気を吸引し気泡を発生させるエジェクター部を有するウェアリングプレートと、
   前記回転軸、前記インペラー、及び、前記ウェアリングプレートを収容し、かつ、前記処理対象流体を収容可能な筐体と、
   前記回転軸を回転させる動力部と、を備える浮選機。
2. 前記エジェクター部は、前記インペラーから押し出された処理対象流体を導入する流体導入部と、吸引した前記空気を導入する空気導入部と、前記流体導入部と前記空気導入部に接続され前記処理対象流体と前記空気を混合して細かな気泡を発生させて前記処理対象流体を排出する排出部と、を備えるエジェクターが複数設けられ、かつ、前記エジェクターにおける前記流体導入部は、前記空気導入部との接続側における径が、前記インペラー側の径よりも小さくなっており、前記排出部の排出側の径は、前記流体導入部の前記接続側における前記径よりも大きくなっている請求項１記載の浮選機。
3. 前記ウェアリングプレートの前記エジェクター部に空気を導入するための空気導入筒が設けられている請求項１記載の浮選機。
   

Images