JPH0160297B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は湿式摩擦摩鉱（attrition）方法に関す
る。特に、本発明は予粉砕した鉱石を摩擦摩鉱す
る方法及び前記方法を実施するための装置に関す
る。

従来の技術 従来の湿式摩擦摩鉱方法は、水中に分散させた
鉱粒に鉱粒を粉砕することなく鉱粒に付着してい
る軟質（もろい）部分を遊離させ得る程度の摩
擦・打撃力を与える方法であり、この方法に従つ
て水中に遊離した軟質部分は超微細粒子の形態で
水相内で回収される。摩擦摩鉱方法では単に軟質
粒子を分離させるだけでなく、粒子間の摩擦及び
打撃により新しい面を有する粒子が形成される。

最近では、アトリツシヨンと呼称される別の技
術を用にる産業もあるが、この技術では新たに粒
子は生成されない。前記技術は、特にガラス製造
業に於いて砂の洗浄用（sand scrubbing）に使
用されるが、この場合コーテイング除去のみが行
なわれる。

又、前記技術はアトリツシヨンと呼称されはす
るが、ニツケル鉱石等の原料を処理したい時には
満足な結果が得られない。更に、前記技術は大量
のエネルギーを消費する。例えばニツケル鉱石を
前記技術に従つて処理すると、処理される鉱石１
トンあたり80キロワツトのエネルギーが必要であ
り、生成される粒子の30重量％しか回収できな
い。

発明の要旨 本発明の目的は、鉱石の軟質部分を分離し且つ
新しく極微細な粒子を生成しうる摩擦摩鉱方法を
提供することである。

本発明の別の日的は、周知のアトリツシヨン方
法よりエネルギー消費量の少ない方法を提供する
ことである。

本発明の更に別の目的は、前記した本方法に使
用できる装置を提供することである。

本発明により提供される湿式摩擦摩鉱法では、
まず鉱石を予粉砕（preground）して、粒子の直
径が約30〜0.4mmの鉱石を媒質中に懸濁させたパ
ルプとする。前記パルプには予粉砕した鉱石の
他、石炭（coal）や石（stone）が含まれていて
もよい。

次に前記パルプをやや乱性媒質中で撹拌する。
本明細書中「僅かに乱性（slightly turbulent）」
とは、下記式 N_Re〓_np＝Ｕ×ｄ×ρ／μ で規定されるインペラーレイノルズ数が約1000〜
5000、好ましくは約2000〜4000の状態を指す。上
記式中、 Ｕ＝インペラーの回転速度（rpm）、 ｄ＝の直径（cm）、 ρ＝パルプ密度（ｇ／cm³）、及び μ＝パルプの粘度（センチポイズ） である。

好ましくは、撹拌は、パルプを或るインペラー
から他のインペラーへと移動させるように設計さ
れた複数個のインペラーを用いて、僅かに乱性の
媒質中で行なわれる。媒質は主として水から構成
され、所要により凝集剤、懸濁剤等の添加剤を含
む。

パルプの乾燥後、即ちパルプ中に存在する乾燥
物質（鉱粒等の固体粒子）の重量は少なくとも約
50％が好ましく、約70％以上でもよく、約65〜78
％が適当である。

本発明の装置はバツト、軸方向撹拌器および導
入用及び回収用導管を含む。バツトの断面は円形
若しくは少なくとも６面、好ましくは10〜12面を
有する多角形である。軸方向撹拌器（axial agit
−ator）は、水平に配置した羽根を有する少なく
とも２個のインペラーを有しており、導入用及び
回収用導管はバツト内の軸方向撹拌器のできるだ
け近くに配置されている。

少なくとも２個のインペラーは、上部インペラ
ーによりパルプをバツト底部へ、下部インペラー
によりパルプをバツト頂部へ移動させるように設
置されていることが好ましい。

インペラーのキヤリング係数（carrying co−
efficient）はインペラーの全長にわたり実質的に
一定であることが好ましく、換言すれば、エリア
エレメント（area element）当たりの体積流速
（voluminal flow rate）が各インペラーの回転
によつて形成されるエリア内のエリアエレメント
の位置に拘らず一定であることが好ましい。

２個のインペラーの回転によつて生じる円の全
表面積に対するバツトの全表面積の面積比は、約
1.7〜2.4であり、好ましくは約1.9〜2.1である。

２個のインペラー間の垂直距離は、インペラー
の回転によつて形成される円の直径の約0.3〜0.7
倍であり、好ましくは0.4〜0.6倍である。

下部インペラーとバツトの底部との垂直距離
は、実質的にインペラーの回転によつて形成され
る円の直径約1/4に等しいことが好ましい。

上部インペラーとバツトの頂部との距離は、実
質的にインペラーの回転によつて形成される円の
直径の1/2に等しいことが好ましい。

好適な本発明方法によれば、各インペラーは相
互に等角度で設置された２〜６枚の羽根を有す
る。好ましくは、インペラーは相互に120゜の間隔
で設置された３枚の羽根を有する。各インペラー
の羽根の長さは実質的に等しく、従つてインペラ
ーの回転によつて形成される円の直径も相等し
い。インペラーはバツト内の中央に位置する円筒
軸上に設置されている。

第１図に示した本発明の装置は円筒形バツト１
からなり、バツトの高さ対直径の比は約0.7〜1.5
であり、約0.9〜1.2が好ましい。前記バツトの中
央には円筒軸５を有する軸方向撹拌器２が設けら
れている。軸５には２個のインペラー３，４が設
置されており、インペラーの羽根は実質的に水平
方向に伸びている。

円筒形バツトの代りに、６面以上の面を有する
多面体バツトを使用してもよい。10〜12面を有す
る多面体バツトが好ましい。

前記したキヤリング係数がインペラーの全長に
亘つて一定であり且つパルプがインペラー上のど
の位置にあつてもパルプを実質的に一定の平均速
度で移動させ得るインペラーが最適である。こう
したインペラーを使用すれば、摩擦摩鉱の実施に
は不必要でありエネルギーを無駄に消費させるに
過ぎない乱流を最小限に抑えることができる。本
発明の好ましい装置では、各インペラー３，４は
第２図に示すよう120゜の間隔で設置された３枚の
羽根３ａ，３ｂ，３ｃ（図示せず）及び４ａ，４
ｂ，４ｃを有する。好ましくは、羽根３ａの軸が
例えば羽根４ａの軸と同一平面内にあるように前
記した２個のインペラーを配置する。２個のイン
ペラーの羽根は、インペラー３（上部インペラ
ー）がパルプををバツト底部へ移動させ、インペ
ラー４（下部インペラー）がパルプをバツト頂部
へ移動させるべく配置されている。

前記羽根の１例として、S.E.M.社（Socie〓te〓
Europe〓ene de Me〓langes）から“SABRE”の商
品名で製造販売されている各種モデルの羽根が挙
げられる。

円筒軸５の回転時、バツト１の表面積（バツト
の頂部及び底部カバー７，９の面積も含む）と両
インペラーの回転によつて形成される全表面積の
比率は約1.7〜2.4、好ましくは約1.9〜2.1である。
本発明において最も好ましい具体例では前記比率
は約２である。

バツトが多面体の場合には、内接円の直径を考
慮しなくてはならない。前記直径によりバツトの
垂直表面積が決定される。

インペラー３，４間の垂直距離は、インペラー
の回転により形成される円の直径の約0.3〜0.7
倍、好ましく0.4〜0.6倍である。

第１図に示した装置の場合、バツト１の底部７
と下部インペラー４との垂直距離は、インペラー
の回転により形成される円の直径の約1/2である。
底部カバー７は平面であつても、バツト内におけ
るパルプの循環を促進するために上部に対して凹
状の曲面であつてもよい。

上部インペラー３とバツト１の頂部カバー９と
の垂直距離は、２個のインペラー３，４間の距離
に実質的に等しい。

作動中、パルプの形態のニツケル鉱石は、バツ
ト１の底部７の中央開口部に連結された導管６を
介して導入される。前記パルプの乾燥度（パルプ
中の乾燥物質の割合）は少なくとも約50重量％で
なければならず。可能ならば70重量％以上でもよ
い。鉱石自体は可能な限り微細な粒子でなければ
ならない。粒子の全量に対して80％の粒子が篩目
の開きが250μｍ〜３mmの篩を通るような粒度分
布が望ましいと考えられる。

パルプは、下部インペラー４により上方へ移動
される一方、上部インペラー３により下方へ移動
させられる。このとき、鉱粒は２個のインペラー
３，４間のほぼ中間ゾーンで相互に衝突し、更に
崩壊された粒子がパルプ中に生ずる。

こうして処理されたパルプは、バツト１の頂部
カバー９の中央に位置する導管８を介して排出さ
れる。その後、パルプは別のバツトに導入して更
に摩擦摩鉱を行うか、又は他の装置に送られる。

第１図に示す装置では、パルプはバツト頂部の
円錘部１０から溢出して排出され、バツト頂部の
外周部に位置する溝部１１内に回収される。

処理済パルプをバツト内の円筒軸５のできるだ
け近くに位置する導管から汲出してもよい。

また逆に、導管８からパルプをバツト１内に導
入し、処理済パルプを重力によつて導管６へ流出
させることもできる。

本発明に従つてニツケル鉱石を５m³のバツトを
使用して摩擦摩鉱した場合、、処理すべき鉱石１
トン当り15Kwのエネルギー消費量で約30％の鉱
石が回収され得たのに対し、今日周知の摩擦摩鉱
装置では、処理すべき鉱石１トンあたり約80キロ
ワツトの消費が必要である。

前記したようにパルプに他の摩擦摩鉱サイクル
を課す必要のある場合には、独立したバツト内で
実施してもよいが、この追加サイクルを第３図に
示すようにパルプを上向きに循環させて第１のバ
ツト頂部に位置する第２のバツト内で行なつても
よい。第３図では、第１の摩擦摩鉱チヤンバを
“Ｃ”、第２チヤンバを“C′”で示した。バツトの
高さ対直径の比は約1.2〜３、好ましくは約1.8〜
2.4である。

２個の摩擦摩鉱チヤンバーＣ及びC′の間にはバ
ツトの総容積を２等分する隔壁１２が設置されて
おり、これにより等容量のチヤンバーＣ及びC′が
形成されている。隔壁１２の中央には底部１３に
通じる円筒形導管が設置されており、所要により
軸５と接触させずに軸５を取り囲むそらせ板を具
備してもよい。前記導管１３は、チヤンバーＣ内
に位置し、チヤンバーＣのパルプをチヤンバー
C′へ移動させる。前記円筒形導管１３の長さは、
チヤンバーＣ内の撹拌によつて生成される渦内に
達する。

チヤンバーC′も、チヤンバーＣと同様にインペ
ラー１５，１６を含む。第３図中、第１図と同一
のエレメントは同一の参照番号で示した。

上部インペラー３と隔壁１２の間、隔壁１２と
下部インペラー１５の間の垂直距離は、第１図に
示した１個のバツトを使用したときと同様であ
る。第１図の１個のバツトの場合に記載した寸法
及び条件はすべて、第３図の各チヤンバーＣ及び
C′にあてはまる。

実験によれば、鉱石を微細な粒子、即ち直径が
１mm以下の粒子に粉砕する時、及び摩擦摩鉱中に
生成される微粒子の量及び性質によりパルプ粘度
が上昇してパルプが擬プラスチツク性の流動挙動
を示す時には、摩擦摩鉱すべき生成物の大部分が
インペラーを通つて循環せずにバツトから溢出
し、従つて摩擦摩鉱の効率を著しく減少させるよ
うに状況を避けるために、上記したようにパルプ
に特殊な循環を与えることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断面図、第２図は同装
置の第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明の
相互に連結された２個のバツトの配置を示す縦断
面図である。 １……バツト、２……撹拌器、３，４、１５，
１６……インペラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 鉱石を粉砕して、粒子の全量に対して80
   重量パーセントの粒子の直径が約30〜0.4mmの
   粒度分布を有する鉱石を含むパルプとし、次い
   で (b) 前記パルプを、下記式 N_Re〓_np＝Ｕ×ｄ×ρ／μ ［式中、Ｕ＝インペラーの回転速度（rpm） ρ＝圧送されるパルプ密度（ｇ／cm³） ｄ＝インペラーの直径（cm）及び μ＝圧送されるパルプの粘度（cP）］ で規定されるインペラーレイノルズ数が約1000
   〜5000の状態の僅かに乱性の媒質中で撹拌する
   ことによりパルプを湿式摩擦摩鉱する ことからなる湿式摩擦摩鉱法であつて ステツプ(b)の撹拌を軸上に間隔を設けて設置さ
   れた少なくとも２個のインペラーを用いて実施
   し、各インペラーは水平に配置された少なくとも
   ２枚の羽根を有しており、羽根は等しい長さを有
   し且つインペラーが予粉砕された鉱石をインペラ
   ー間の空間に圧送するように配置されており、イ
   ンペラーはその長さに亘り実質的に一定のキヤリ
   ング係数を有していることを特徴とする方法。 ２ パルプ中の乾燥物質の割合が少なくとも50重
   量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ３ 乾燥物質の割合が75重量パーセント以上であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の方法。 ４ インペラーレイノルズ数が約2000〜4000であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ５ 高さと直径の比が約１〜1.5の円形断面を有
   するバツトと導入用導管及び回収用導管と軸上に
   間隔を設けて設置された少なくとも２個のインペ
   ラーとを含み、前記バツトは頂部カバー及び底部
   カバーを有しており、各インペラーは水平に配置
   された少なくとも２枚の羽根を有しており、羽根
   は等しい長さを有し且つインペラーが予粉砕され
   た鉱石をインペラー間の空間に圧送するように配
   置されており、インペラー間の距離はインペラー
   の回転により形成される円の直径の約0.3〜0.7倍
   であり、インペラーはその長さに亘り実質的に一
   定のキヤリング係数を有しており、前記した導入
   用導管及び回収用導管はバツトの底部（又は頂
   部）の中央開口部に連結していることを特徴とす
   る予粉砕した鉱石を湿式摩擦摩鉱するための装
   置。 ６ インペラー間の距離がインペラーの回転によ
   つて形成される円の直径の約0.4〜0.6倍であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装
   置。 ７ インペラーの回転によつて形成される円の全
   表面積に対するバツトの全表面積の面積比が約
   1.7〜2.4であることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項に記載の装置。 ８ 前記比が約1.9〜2.1であることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９ 各インペラーが120゜の間隔で設置された３枚
   の羽根を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第５項に記載の装置。 １０ 下部インペラーとバツトの底部間の距離
   が、インペラーの回転によつて形成される円の直
   径の約1/4に実質的に等しいことを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の装置。 １１ 上部インペラーとバツトの頂部間の距離
   が、インペラーの回転によつて形成される円の直
   径の約1/2であることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項に記載の装置。 １２ 高さと直径の比が約１〜1.5の円形断面を
   有するバツトと導入用導管及び回収用導管とを含
   み、前記バツトは頂部カバー及び底部カバーを有
   しており且つバツトの総容積を２等分して等容量
   のチヤンバを形成する隔壁を有しており、隔壁は
   その中央に導管を有しており、バツトの各チヤン
   バは軸上に間隔を設けて設置された少なくとも２
   個のインペラーを含み、各インペラーは水平に配
   置された少なくとも２枚の羽根を有しており、羽
   根は等しい長さを有し且つインペラーが予粉砕さ
   れた鉱石をインペラー間の空間に圧送するように
   配置されており、各組のインペラーのインペラー
   間の距離はインペラーの回転により形成される円
   の直径の約0.3〜0.7倍であり、インペラーはその
   長さに亘り実質的に一定のキヤリング係数を有し
   ており、前記したバツトの導入用導管及び回収用
   導管と隔壁の導管はバツトの頂部（又は底部）の
   中央開口部に連結していることを特徴とする予粉
   砕した鉱石を湿式摩擦摩鉱するための装置。 １３ 各組のインペラーのインペラー間の距離
   が、インペラーの回転によつて形成される円の直
   径の約0.4〜0.6倍であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１２項に記載の装置。 １４ バツトの各チヤンバに位置する一組のイン
   ペラーの回転によつて形成される円の全表面積に
   対するバツトの同一チヤンバの全表面積の面積比
   が約1.7〜2.4であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１２項に記載の装置。 １５ 前記比が約1.9〜2.1であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１４項に記載の装置。 １６ 各組のインペラーが120゜の間隔で設置され
   た３枚の羽根を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１２項に記載の装置。 １７ バツトの各チヤンバにおける下部インペラ
   ーと底部間の距離が、インペラーの回転によつて
   形成される円の直径に約1/4と実質的に等しいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の
   装置。 １８ バツトの各チヤンバにおける上部インペラ
   ーと頂部間の距離が、インペラーの回転によつて
   形成される円の直径の約1/2であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１２項に記載の装置。