JP7384351B2

JP7384351B2 - 磁力選別の運転条件決定方法及び磁力選別装置の分級特性算出方法

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Publication number: JP7384351B2
Application number: JP2019161002A
Authority: JP
Inventors: 理夫佐藤; 好治三苫; 友祐佐藤
Original assignee: Fukushima University NUC; Sanwa Tekki Corp
Current assignee: Fukushima University NUC; Sanwa Tekki Corp
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2039-09-04
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Description

特許法第３０条第２項適用公益財団法人原子力バックエンド推進センター，デコミッショニング技報，第５９号，平成３１年３月２９日第８回環境放射能除染研究発表会，２０１９年７月１０日～７月１１日

本発明は、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置で分級する方法における運転条件決定方法及び磁力選別装置の分級特性算出方法に関する。

汚染土壌の分級方法として、汚染土壌に鉄粉を添加、混合し、これを磁力選別装置で分級する方法がある。一般的に汚染土壌に含まれる汚染物の量は、比表面積の関係から粒径の小さい土壌ほど多く、粒径の小さい土壌ほど汚染濃度が高い。汚染土壌に対する鉄粉の付着量も、比表面積の関係から粒径の小さい土壌ほど多くなるため、汚染濃度の高い土壌が磁着物となる。鉄粉を用いた汚染土壌の分級に使用する磁力選別機、磁力選別機を含む磁力選別装置、さらにはこれらを用いた処理システムもいくつか提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１９－６９４２３号公報

汚染土壌に鉄粉を添加、混合し、これを磁力選別装置で分級する場合、汚染土壌に対して不必要に多くの鉄粉を添加すると、汚染濃度の低い大粒径の土壌も磁着物に含まれ、所望の分級を行うことができない。特許文献１に記載の磁力選別装置などを使用するような場合には、磁力選別機の回転数、仕切板の位置などを調節することで分級点をある程度調節できるが、鉄粉を不必要に多く使用するためコストアップとなる。一方、添加する鉄粉量が不足すると、磁力選別機の操作条件を調節しても磁着量が少なく、所望の分級を行うことができない。

汚染土壌を含め、粉粒体を所定の粒度で分級する場合、粉粒体の特性・性状により最適な鉄粉の添加量が異なることは経験的に分かっているが定量的に把握されていない。このため鉄粉の添加量については、現場で試行錯誤的に決められるが、粉粒体の特性・性状が変わるたびに鉄粉の添加量、磁力選別装置の操作条件を調節する必要があり、所望する分級点を得るための運転条件を把握するのに時間がかかる。

本発明の目的は、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置で分級する方法において、目標とする分級点に適した運転条件を迅速に求めることができる磁力選別の運転条件決定方法、及び磁力選別装置の分級特性を迅速に算出できる磁力選別装置の分級特性算出方法を提供することである。

本発明は、粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件決定方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、設定した分級点と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と分級点との関係と、を用いて強磁性粉末の添加量を求めるステップを含み、前記粉粒体が土壌であり、前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別の運転条件決定方法である。

本発明は、粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件決定方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、設定した分級点及び設定した磁力選別機の回転数と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と磁力選別機の回転数と分級点との関係と、を用いて強磁性粉末の添加量を求めるステップを含み、前記粉粒体が土壌であり、前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別の運転条件決定方法である。

本発明の磁力選別の運転条件決定方法において、前記設定した磁力選別機の回転数は、前記磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値であることを特徴とする。

本発明は、粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の磁力選別装置の分級特性算出方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、強磁性粉末の添加量と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と分級点との関係と、を用いて分級点を求めるステップを含み、前記粉粒体が土壌であり、前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別装置の分級特性算出方法である。

本発明は、粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の磁力選別装置の分級特性算出方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、強磁性粉末の添加量及び設定した磁力選別機の回転数と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と磁力選別機の回転数と分級点との関係と、を用いて分級点を求めるステップを含み、前記粉粒体が土壌であり、前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別装置の分級特性算出方法である。

本発明に係る磁力選別装置の分級特性算出方法において、前記設定した磁力選別機の回転数は、前記磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値であることを特徴とする。

本発明によれば、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置で分級する方法において、目標とする分級点に適した運転条件を迅速に求めることができる磁力選別の運転条件決定方法、及び磁力選別装置の分級特性を迅速に算出できる磁力選別装置の分級特性算出方法を提供することができる。

本発明の磁力選別の運転条件決定方法の手順を示すフローチャートである。本発明の磁力選別の運転条件決定方法を適用可能な磁力選別装置の構成を説明するための図である。本発明の磁力選別の運転条件決定方法を適用可能な磁力選別装置の構成を説明するための図である。本発明の実施例の試験土の粒径分布並びに汚染濃度分布である。本発明の実施例の試験土の粒径分布並びに汚染濃度分布である。本発明の実施例の試験土の粒径分布並びに汚染濃度分布である。本発明の実施例の分級試験における代表的な粒径分布である。本発明の実施例の分級試験における代表的な粒径分布である。本発明の実施例の分級試験における代表的な粒径分布である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した土壌の特定成分濃度（ケイ素Ｓｉ＋アルミニウムＡｌ）と最大磁着率との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した土壌の特定成分濃度（ケイ素Ｓｉ）と最大磁着率との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した土壌の鉄濃度と最大磁着率との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した磁着率変化量と磁着率（最大値）との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した土壌の特定成分と磁着率変化量との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した土壌の特定成分と磁着率変化量との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した、土壌の種類及び鉄粉添加量をパラメータとしたときの磁力選別機回転数と磁着率との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した、磁力選別機回転数及び鉄粉添加量をパラメータとしたときの土壌の特定成分濃度と磁着率との関係を示す図である。本発明の実施例の分級試験結果を基に作成した、磁力選別機回転数及び鉄粉添加量をパラメータとしたときの土壌の特定成分濃度と磁着率との関係を示す図である。

図１は、本発明の磁力選別の運転条件決定方法の手順を示すフローチャートである。図２及び図３は、本発明の磁力選別の運転条件決定方法を適用可能な磁力選別装置の構成を説明するための図である。

本発明の磁力選別の運転条件決定方法は、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件決定方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、設定した分級点と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量と分級点との関係と、を用いて強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を求めるステップを含むことを特徴とする。

本発明の磁力選別の運転条件決定方法の説明に先立ち、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別により分級する磁力選別装置の構成及び粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量と分級点との関係について説明する。ここでは、粉粒体を土壌、強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を鉄粉として説明する。

図２に示すように磁力選別装置１は、貯留槽３から粉体供給装置５を通して定量的に供給される被分級物を磁力選別機（磁選機）７を介して分級する。被分級物は、分級対象物である土壌に鉄粉が添加混合された混合土である。磁力選別機７は、二重円環のドラム構造となっており、図３（Ａ）に示されるように外側に円筒状の回転ドラム（磁石ドラム）９を有し、回転ドラム９の内部の片側に永久磁石１１が回転不能に取付けられている。磁力選別装置１は、分級対象物の粒度により分級・分別が行えるように、磁力選別機７の下に仕切り板１３及び分級土を収容する分級土保管部１５を備える。

回転ドラム９に投下された被分級物に作用する力の概略を図３（Ｂ）に示した。被分級物中の体積当りの磁化量が小さい大粒径または大型の被分級物は、回転ドラム９に磁着することなく未着物として区分（大）に流下する。磁化量が比較的大きい中粒径または中型の被分級物は、回転ドラム９に磁着するが、回転途中で磁力と反対方向に作用する遠心力並びに重力が磁場による吸着力を上回るとき脱離し、仕切り板１３に挟まれた磁着側のうち区分（中）に落着する。磁化量が最も大きい小粒径または小型の被分級物は、回転ドラム９に磁着し、永久磁石による磁場が作用しなくなるとき脱離し、磁着側の区分（小）に落着する。脱離位置を変えることで図３（Ａ）に示されるように粒径等の大きさによる分級・分別が行える。

磁力選別装置１において、区分（大）で回収される分級土を未着物、区分（中）及び区分（小）で回収される分級土を磁着物としたとき未着物、磁着物の割合は運転条件により異なる。運転条件には、磁力選別機７の仕様・特性、操作条件及び分級対象物の特性が含まれる。

磁力選別機７の仕様・特性としては、回転ドラム９の大きさ（直径，幅）、永久磁石１１の磁力、永久磁石１１の設置角度などがある。操作条件には、回転ドラム９の回転数、被分級物の供給速度、被分級物の供給時の厚さ、鉄粉の特性、分級対象物である土壌に対する鉄粉の添加量、仕切板１３の位置などがある。分級対象物の特性には、土壌の粒度分布、土壌の水分量、土壌の性状などがある。

このうち磁力選別機７の仕様・特性は、使用する磁力選別機７の仕様から自動的に決まり、基本的に変更することはできない。操作条件のうち磁力選別機７の回転数、被分級物の供給速度、被分級物の供給時の厚さ、仕切板１３の位置については、使用する磁力選別機７、粉体供給装置５等から自動的に決まるものの一定の範囲内で可変できる。鉄粉の特性については、使用する鉄粉から自動的に決まる。鉄粉の添加量については、特に制限はない。

分級対象物である土壌の水分量は、乾燥あるいは水分添加により調整することができる。土壌の粒度分布は、基本的に制御することはできないが、粗粒物については篩分けにより事前に取り除くことができる。土壌の性状は、制御することができない。

以上のように土壌に鉄粉を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する方法では、変更、調整、制御することが可能なものと変更、調整、制御することができないものとがある。分級対象物である土壌の性状は制御することができないため、分級点は、他の運転条件を調整し行うこととなる。事前に土壌の性状と分級特性との関係が分かっていれば所望の分級点を得るに際し、他の運転条件を調整することが容易となる。

本発明者は、種々の実験及び検討を行った結果、土壌の性状と分級特性との間に相関関係があることを見出した。本発明の磁力選別の運転条件決定方法は、この土壌の性状と分級特性との相関関係を利用して運転条件を決定するものであり、この相関関係を用いることで分級対象物である土壌の種類が変わっても運転条件を容易に決定することができる。

土壌の性状と分級特性との相関関係について実施例を参照しつつ説明する。土壌の性状と分級特性との相関関係の算出要領等は、後述の実施例で具体的に示す。分級特性（分級点）としては式（１）で定義される磁着率を用いることができる。後述の実施例では、分級特性として式（１）で定義される磁着率を用いている。分級特性には、磁着物の平均粒径を用いることもできる。

図１０～図１２に示されるように磁着率は、土壌中の成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値が大きくなるに従って低下する（図１０参照）。また磁着率は、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度が高くなるに従って低下する（図１１参照）。一方で磁着率は、土壌中の鉄分の濃度には異存しない（図１２）。このことから土壌に含まれるケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度と磁着率との間には相関関係があることが分かる。

鉄粉の添加量が磁着率に与える影響は、土壌の種類により異なる（図１３参照）。鉄粉の添加量が磁着率に与える影響を土壌の成分から見ると図１４及び図１５に示すようにケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度が高くなるに従って、磁着率変化量は大きくなり、さらに磁着率変化量の振れ幅も大きくなる。図１３～図１５の磁着率変化量は、（２）で定義され、鉄粉添加量０．２％添加時の磁着率に対する鉄粉添加量Ｘ％添加時の磁着率の割合である。このことから土壌に含まれるケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度と鉄粉の添加量と磁着率との間には相関関係があることが分かる。

図１６は、土壌の種類及び鉄粉添加量をパラメータとして、回転ドラムの回転数と磁着率との関係を示した図であり、土壌の種類及び鉄粉添加量によらず回転数が増加すると、磁着率が低下することが分かる。鉄粉添加量と磁着率との関係では、土壌の種類及び回転数によらず鉄粉添加量が増加するほど磁着率が増加する。また磁着率は、鉄粉添加量及び回転数が同一であっても土壌の種類により異なることが分かる。以上のことから土壌の種類及び鉄粉添加量をパラメータとしたとき磁力選別機の回転ドラムの回転数と磁着率との間には相関関係があり、換言すれば土壌の種類と鉄粉添加量と磁力選別機の回転ドラムの回転数と磁着率との間には相関関係があるといえる。

図１７及び図１８は、回転ドラムの回転数及び鉄粉添加量をパラメータとして、土壌成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度と磁着率との関係を示した図である。これから磁力選別機の回転ドラムの回転数及び鉄粉添加量によらず土壌成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度が増加すると、磁着率が低下することが分かる。回転ドラムの回転数と磁着率との関係では、土壌の種類及び鉄粉添加量によらず回転ドラムの回転数が増加するほど磁着率が低下する。また磁着率は、土壌成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度及び回転数が同一であっても鉄粉添加量により異なることが分かる。

以上のことから磁力選別機の回転ドラムの回転数及び鉄粉添加量をパラメータとしたとき土壌成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度と磁着率との間には相関関係があり、換言すれば土壌成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度と鉄粉添加量と磁力選別機の回転ドラムの回転数と磁着率との間には相関関係があるといえる。

本発明の磁力選別の運転条件決定方法を図１を参照しつつ説明する。運転条件を決める手順の第１ステップは、分級対象物である粉粒体中の成分分析である（ステップＳ１）。ここでは粉粒体中のケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値を求めることができればよい。後述の実施例に示すようにＸＲＦ（蛍光Ｘ線）分析により粉粒体中の成分を分析することができる。ケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値が既知の粉粒体を使用する場合には、このステップＳ１は不要である。

ここで粉粒体は、特に限定されるものでない。汚染物質が付着した粉粒体であってもよい。粉粒体の粒径も特に限定されるものではないが、本発明は篩分けが難しい粉粒体の分級に好適である。粉粒体としては土壌、焼却灰、瓦礫、さらにはこれらの混合物が挙げられる。汚染物質としては重金属、ダイオキシン類、ＰＣＢ、農薬など残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）、放射性物質等が挙げられ、放射性物質も特定の物質に限定されるものではなく、セシウムＣｓ、プルトニウムＰｕ、ウランＵ、ラジウムＲａなど幅広い放射性物質を対象とすることができる。

本発明の磁力選別の運転条件決定方法において、粉粒体に添加混合する強磁性粉末及び／又は常磁性粉末は、特に限定されるものではない。強磁性粉末、常磁性粉末、あるいは強磁性粉末と常磁性粉末との混合物を使用することができる。強磁性粉末としてはＦｅ－Ｎｉ合金，Ｆｅ－Ｃｏ合金，Ｎｉ－Ｃｏ合金，ステンレス（Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ），サマリウム磁石，ネオジウム磁石，マグネタイト，マグヘマタイト，Ｂａフェライト等の粉末が挙げられる。常磁性粉末としては、アルミニウム，三酸化二クロム，酸化コバルト，一酸化鉄，水酸化第一鉄，ウスタイト，含水酸化鉄（δ以外）等の粉末が挙げられる。中でも酸化鉄を主成分とする強磁性粉末が好ましい。

ステップＳ２では、ステップＳ１の成分分析結果又は既知の成分分析結果等から粉粒体中のケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値を算出する。なおステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ４において、粉粒体中のケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値に代えて粉粒体中のケイ素Ｓｉの濃度を用いてもよい。

ステッップＳ３では、分級点を設定する。ここでは分級点は任意に設定することができる。分級点は、図１１～図１８に示される磁着率であってもよく、磁着物の平均粒径であってもよい。

ステップＳ４では、先に説明した土壌の性状と分級特性との相関関係、より具体的には予め得られた粉粒体の成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量と分級点（磁着率）との相関関係と、ステップＳ２で与えられる粉粒体の成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値と、ステップＳ３で与えられる分級点とを用い強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量を算出する。

ステップＳ４で使用する予め得られた粉粒体の成分のうちケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量と分級点（磁着率）との相関関係は、後述の実施例で示されるように磁力選別機の仕様・特性、磁力選別機の回転数、仕切板の位置などの操作条件が特定された状態で取得される。このためステップＳ４では、使用する磁力選別機の仕様・特性、磁力選別機の操作条件が一致する条件下で取得された相関関係を用いて強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量を算出する。磁力選別機の操作条件が一致する条件には、強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の種類・特性も含まれる。

以上のように図１に示すステップＳ１～Ｓ４により所望の分級点を得るために必要な強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を得ることができる。この強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量の算出は、前提として使用する磁力選別機の仕様・特性、他の操作条件が決まっているため図１に示すステップＳ１～Ｓ４により、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件を決定することができる。

以上のようにして求められた強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を含む磁力選別装置の運転条件であってもデータのばらつきを考えれば分級点（磁着率）の多少の誤差は避けられない。一方で既に説明の通り、分級点（磁着率）は磁力選別機の回転ドラムの回転数に依存する。このため回転ドラムの回転数を磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値として強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量を算出しておけば、回転ドラムの回転数を減少又は増加させることで分級点（磁着率）を調整することができる。

磁力選別機の回転ドラムの回転数を磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値として強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量を算出するには、図１６～図１８で示される粉粒体中のケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値又はケイ素Ｓｉの濃度と鉄粉添加量と回転ドラムの回転数と磁着率との相関関係を用い、磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値を回転数として与えて強磁性粉末及び／又は常磁性粉末（鉄粉）の添加量を求めればよい。

つまり本発明の第２の磁力選別の運転条件決定方法は、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件決定方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、設定した分級点及び設定した磁力選別機の回転数と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量及び磁力選別機の回転数と分級点との関係と、を用いて強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を求めるステップを含むことを特徴とする。設定した磁選別機の回転数は、磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値であることが好ましい。

以上、本発明の磁力選別の運転条件決定方法について説明したが、この発明の最大のポイントは、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量と分級点との関係、あるいは予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量及び磁力選別機の回転数と分級点との関係を用いることで強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を求めることができる点にある。

上記発明では、分級点を与えて強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を求めるが、先に記載した粉粒体中の特定成分の濃度と分級特性（分級点）との相関関係を用いれば、粉粒体中の特定成分の濃度と、強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量とを与えることで分級点を求めることができる。強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量を複数点与えることで、強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量と分級点（磁着物）との関係、つまり分級曲線を得ることができる。

つまり本発明の磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法は、粉粒体に強磁性粉末及び／又は常磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置（磁力選別機）を用いて分級する際の磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法であって、粉粒体中の特定成分の濃度と、強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量と、予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末の添加量と分級点との関係と、を用いて分級点を求めるステップを含むことを特徴とする。

本発明の磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法を用いれば、磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性を得ることができるので、粉粒体の特性によっては使用を予定している磁力選別装置（磁力選別機）では所望の分級を行えないことも分かる。事前にこのことが分かっていれば、別の磁力選別装置（磁力選別機）を準備するなどの対応をとることができる。

以上、本発明の磁力選別の運転条件決定方法及び磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法について具体的に説明したが、本発明の磁力選別の運転条件決定方法及び磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法は、上記実施形態に限定されるものでなく、要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。また本発明の磁力選別の運転条件決定方法及び磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法を適用可能な磁力選別装置（磁力選別機）も上記実施形態に限定されるものでなく、種々の磁力選別装置（磁力選別機）を使用することができる。

図面を参照しながら好適な磁力選別の運転条件決定方法及び磁力選別装置（磁力選別機）の分級特性算出方法を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

土壌の性状と分級特性との間の相関関係の算出要領について説明する。
図２及び図３に示す磁力選別装置１を用いて、以下の要領で分級試験を行った。磁力選別機７にはカネテック株式会社製ドラム磁選機KDS-HE600C-S、粉体供給装置５にはシンフォニアテクノロジー株式会社製電磁フィーダCF-3を使用した。鉄粉には戸田工業株式会社製磁性鉄粉JBC-001を使用した。この鉄粉は、表面は負に帯電し、透磁率が高く残留磁束密度が低い特性を有する。

試験土には、調整池、道路側溝、未舗装道路の３か所で採取した土壌を用いた。この土壌は、放射性物質に汚染された土壌である。試験土に含まれる有機物含有量を表１に示した。また各試験土の粒径分布と粒径毎の放射能濃度分布を図４～図６に示した。

各試験土に対して、ＸＲＦ（蛍光Ｘ線）分析により土壌中に含まれる成分について分析した結果を表２に示した。表２で示される分類については、磁気特性の有無により磁性体・非磁性体に分類している。またＸＲＦ分析では成分の特定は可能であるが、化合物の特定は困難であるため特定された成分は全て酸化物と仮定して示している。表２を簡略化したものを表３に示した。

分級試験の手順は以下の通りである。試験土を乾燥機・天日乾燥等で十分に乾燥させた。天日乾燥時は、外部に飛散しないように密封性を確保して行った。試験土の種類により乾燥時の含水率は異なるが、約２．０％未満とした。乾燥した試験土を篩目２ｍｍの中～大型の振動篩機を用いて粒径２ｍｍ以下に調整した。粒径を調整した試験土と鉄粉とをドラムミキサー等の混合機を用いて十分に混合した。

磁力選別機７の回転ドラム９を所定の回転数で定速回転させた状態で、粉体供給装置５から鉄粉が添加・混合された被分級物（以下、混合土）を定量的に回転ドラム９に供給した。このときの粉体供給量は、約７００～１０００ｋｇ／ｈとした。

分級処理の完了後、磁力選別装置１の分級土保管部１５から区分毎に分級された分級土を取り出し、各区分の分級土の質量を計測した。質量を計測した後、各区分の分級土の粒径分布を篩機等を用いて評価した。

処理された各区分の土壌に対して５階級（篩目１０６μｍ，２１２μｍ，４２５μｍ，８５０μｍ）の振動篩機による評価を行った。結果の一例を図７～図９に示した。図中の平均粒径は、式（３）から算出される。

図７～図９の結果を確認すると、区分（大）は平均粒径６３７．５～１４２５μｍに最頻値が集中している。それに対し、区分（中）と区分（小）は平均粒径５３～１５９μｍに最頻値が集中している。この事から、区分（中）と区分（小）の粒径は、装置の運転条件や試験土の特性により、バラツキが生じるが５３～１５９μｍと推測される。磁着率は、式（４）で示される。

分級試験結果を表４に示した。表４中、添加量は、土壌に対する鉄粉の添加割合（質量ベース）である。また変化量は、式（５）で示される各々条件下で鉄粉の添加量０．２％のときの磁着率に対する磁着率の割合である。

表４に示されるように磁着率は、試験土によらず回転ドラム９の回転数が小さいほど、また鉄粉の添加量が多いほど大きくなった。また磁着率は、試験土により大きく異なり、回転ドラム９の回転数及び鉄粉の添加量と磁着率との関係も試験土で大きく異なった。

以上の結果を基に土壌の成分と分級特性（磁着率）との関係について整理した。図１０は、表３に示す土壌中のケイ素ＳｉとアルミニムＡｌの濃度の合算値と、表４に示す分級試験結果のうち最大の磁着率とをプロットしたものである。図１１は、表３に示す土壌中のケイ素Ｓｉの濃度と、表４に示す分級試験結果のうち最大の磁着率とをプロットしたものである。図１２は、表３に示す土壌中の土壌中の鉄Ｆｅの濃度と、表４に示す分級試験結果のうち最大の磁着率とをプロットしたものである。

最大磁着率は、土壌中のケイ素ＳｉとアルミニムＡｌの濃度の合算値が高くなるに従って減少した（図１０参照）。同様に最大磁着率は、土壌中のケイ素Ｓｉの濃度が高くなるに従って減少した（図１１参照）。このことから土壌中のケイ素Ｓｉ又は土壌中のケイ素ＳｉとアルミニムＡｌの濃度の合算値と分級特性との間には相関関係があることが分かる。一方、図１２に示されるように土壌中の鉄Ｆｅの濃度と最大磁着率との間には相関関係はみられなかった。

図１３から図１５は、表４の回転数６０ｒｐｍの磁着率データを整理したものである。横軸は、式（５）で示される磁着率変化量である。図１３は、磁着率変化量と磁着率（最大値）、図１４は、磁着率変化量と成分量（ケイ素Ｓｉ＋アルミニウムＡｌ）、図１５は、磁着率変化量と成分量（ケイ素Ｓｉ）との関係を示す図である。

これらの結果から鉄粉添加量が磁着率に与える影響が土壌により異なることが分かる。さらに土壌中のケイ素Ｓｉ又は土壌中のケイ素ＳｉとアルミニムＡｌの濃度の合算値が大きいほど磁着率変化量が大きく、かつその幅も広くなっている。このことは土壌中のケイ素Ｓｉ又は土壌中のケイ素ＳｉとアルミニムＡｌの濃度の合算値が大きいほど鉄粉添加量が磁着率に与える影響が大きいことを示しているともいえる。

図１６は、各土壌毎に鉄粉添加量をパラメータとし、回転ドラム９の回転数と磁着率との関係を示した図である。土壌の種類及び鉄粉添加量によらず回転ドラム９の回転数が増加するほど磁着率は低下した。このことから回転ドラム９の回転数を制御することで分級点（磁着率）を制御できることが分かる。

図１７及び図１８は、回転数及び鉄粉添加量をパラメータとし、磁着率と成分量（ケイ素Ｓｉ＋アルミニウムＡｌ）、磁着率と成分量（ケイ素Ｓｉ）との関係を示す図である。これらの結果から土壌（土壌成分）が異なると磁着率が異なり、より詳細には回転数及び鉄粉添加量によらず土壌中のケイ素Ｓｉ又は土壌中のケイ素ＳｉとアルミニムＡｌの濃度の合算値が大きいほど磁着率が低下している。回転数と磁着率との関係は、回転数が増加するほど磁着率が低下した。鉄粉添加量と磁着率との関係は、鉄粉添加量が増加するほど磁着率が増大した。

１磁力選別装置
３貯留槽
５粉体供給装置
７磁力選別機
９回転ドラム
１１永久磁石
１３仕切り板
１５分級土保管部

Claims

粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件決定方法であって、
粉粒体中の特定成分の濃度と、
設定した分級点と、
予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と分級点との関係と、
を用いて強磁性粉末の添加量を求めるステップを含み、
前記粉粒体が土壌であり、
前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別の運転条件決定方法。
粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の運転条件決定方法であって、
粉粒体中の特定成分の濃度と、
設定した分級点及び設定した磁力選別機の回転数と、
予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と磁力選別機の回転数と分級点との関係と、
を用いて強磁性粉末の添加量を求めるステップを含み、
前記粉粒体が土壌であり、
前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別の運転条件決定方法。
前記設定した磁力選別機の回転数は、前記磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値であることを特徴とする請求項２に記載の磁力選別の運転条件決定方法。
粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の磁力選別装置の分級特性算出方法であって、
粉粒体中の特定成分の濃度と、
強磁性粉末の添加量と、
予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と分級点との関係と、
を用いて分級点を求めるステップを含み、
前記粉粒体が土壌であり、
前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別装置の分級特性算出方法。
粉粒体に強磁性粉末を添加混合し、これを磁力選別装置を用いて分級する際の磁力選別装置の分級特性算出方法であって、
粉粒体中の特定成分の濃度と、
強磁性粉末の添加量及び設定した磁力選別機の回転数と、
予め取得した粉粒体中の特定成分の濃度と強磁性粉末の添加量と磁力選別機の回転数と分級点との関係と、
を用いて分級点を求めるステップを含み、
前記粉粒体が土壌であり、
前記特定成分の濃度が、土壌に含まれるケイ素Ｓｉの濃度又はケイ素ＳｉとアルミニウムＡｌの濃度の合算値であることを特徴とする磁力選別装置の分級特性算出方法。
前記設定した磁力選別機の回転数は、前記磁力選別機の回転数の可変範囲の中央値であることを特徴とする請求項５に記載の磁力選別装置の分級特性算出方法。