JPH04243559A - 連続湿式向流分級装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続湿式向流分級器の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粒子群をそれぞれの粒子の大きさ（粒度
）の差によって分離する分級は染料、化粧品、薬剤、セ
メント、セラミック、樹脂等各種の粒体を取り扱う工業
において重要な操作である。従来の分級技術は大気中で
行なう乾式法と、液中で粒子の沈降速度の差によって行
なう湿式法に大別することが出来る。乾式分級法は処理
能力は大きいが、粒子の自由度が大きく大小粒子は混り
やすく、さらに、粒子の表面エネルギーにより湿式法に
比して凝集粒子となりやすいため精度の高い分級は期待
できない。

【０００３】湿式分級法は静的分級器、機械分級器、遠
心分級器、向流分級器等があるが、静的重力沈降と溢液
によって分級する静的分級器は、分級効率が低く、しか
もフィードの変動により分級点が変わりやすいという欠
点がある。機械力によってかき出す構造の機械分級器は
広い粒度分布の分級用であって、分級効率が低いという
欠点がある。遠心力を利用することによって分級の分離
力を強めた遠心分級器は、遠心力が停止する際に液体の
乱れを生じ精度が低下し、また、分離径の制御が困難な
欠点がある。垂直又は斜め上向きの液流（整流または脈
動流）の干渉によって、細かい粒子を溢流させ粗い粒子
を沈降させて分級する向流分級器は比較的分級効率は高
いが、流体注入への際の乱流により分級効率が低下する
ため、精密な分級をするためには、分級部の単位面積あ
たりの処理能力を低く抑える必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、流体注
入の際の乱流を防止する方法について鋭意検討した結果
、分級効率・処理能力共に高い分級器を見い出し本発明
を完成した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下方よ
り順次に、（ａ）最下部に向流供給口をもつ逆錐形の向
流整流部、（ｂ）スラリー排出口をもつ筒形のスラリー
排出部、（ｃ）筒形の分級部、並びに（ｄ）スラリー供
給口及びスラリーオーバーフロー口をもつ実質的に筒形
のスラリー供給部を接続してなり、向流整流部、スラリ
ー排出部、分級部及びスラリー供給部のそれぞれの横断
面の重心を結ぶ線が実質的に鉛直線を形成している向流
分級器において、スラリー供給部の横断面積が分級部の
横断面積の１．２倍以上であることを特徴とする連続湿
式向流分級装置に存する。

【０００６】本発明の分級器の一例を図１に示す。図１
は本発明の分級器の概略説明図であり、図中１は向流供
給口、２はスラリー排出口、３はスラリー供給口、４は
スラリーオーバーフロー口、５は向流整流部、６はスラ
リー排出部、７は分級部、８はスラリー供給部をそれぞ
れ示す。図２は従来の分級器の概略説明図である。

【０００７】図１に示すように本発明の分級器は、下方
より順次最下部に向流供給口１をもつ逆錐形の向流整流
部５、スラリー排出口２をもつ筒形のスラリー排出部６
、筒形の分級部７、並びにスラリー供給口３及びスラリ
ーオーバーフロー口４をもつ実質的に筒形のスラリー供
給部８を備えている。本発明の分級器の各部の横断面の
形状は円が最も好ましいが楕円、正多角形、多角形等で
も構わない。また、各部の横断面の重心を結ぶ線は実質
的に鉛直線を形成しているが、多少の、例えば５°程度
までの傾きはあっても構わない。スラリー排出部６と分
級部７の横断面積は実質的に等しいことが好ましいが、
スラリー排出部６と分級部７の各高さにおいて、上部の
横断面積が下部の横断面積より大きくても構わない。こ
の場合、以下の「分級部の横断面積」とは分級部７の上
端の横断面積を言う。スラリー供給部８の横断面積は分
級部７の横断面積の１．２倍以上であり好ましくは、１
．５〜３．０倍である。スラリー供給部８のこのような
形状により供給スラリーによる外乱を防止することがで
きる。断面積が１．２倍未満の場合は、分級効率・分級
部７の単位面積あたりの処理能力が低下し、特に大型装
置では、分級効率の低下が顕著である。３．０倍より大
きい場合も分級効率・処理能力は低下しない。ただし設
備が大きくなるため経済的には必ずしも好ましくない。

【０００８】最下部に向流供給口１をもつ向流整流部５
は逆錐形であり、その頂角の角度は５°〜３０°が好ま
しく、最も好ましくは１５°〜２５°である。向流整流
部５をこのような形状にすることにより向流による外乱
を防止することができる。頂角の角度が３０°より大き
い場合は向流を整流するのが難かしくなり好ましくなく
、５°より小さい場合は向流は整流できるが分級器の高
さが高くなるため経済的観点から好ましくない。向流は
実質的に粒子がないものが好ましいが、循環液を用いる
場合等、わずかの粒子があっても構わない。

【０００９】また、向流の流量は、分離しようとする粒
子の沈降速度により決まり、理論的には、分級部７の横
断面を基準とした空搭速度が、分離しようとする最大粒
子の粒子群の沈降速度と等しくなるようにすることが最
も好ましいと考えられるが、通常は分離しようとする最
大粒子の粒子群の沈降速度の１倍〜３倍の間で用いられ
る。向流流量がこれより小さい場合は分級効率が低下し
好ましくなく、また向流流量がこれより大きい場合は、
スラリー排出部のスラリー濃度が低下することにより分
級部７の単位面積あたりの処理能力が低下し好ましくな
い。向流供給口１の形状は特に限定しないが、円または
多角形が好ましく、その断面積は、向流流量によってき
まり、最も一般的にもちいられる大きさで構わない。

【００１０】スラリー排出口２の位置は特に限定しない
が、向流整流部５の上方、スラリー排出部の横断面の面
積と等しい面積の円の直径の通常２倍以下、好ましくは
１．５倍以下、より好ましくは１．０倍以下であること
が好ましく、第１図のように、中央下向の配置が最も好
ましい。スラリー排出口２の形状は特に限定しないが、
円が最も好ましく、その断面積は、スラリーの運搬が可
能な大きさであればよく、断面積が大きすぎる場合は排
出管内の線速度が低下することによりスラリーの排出時
に粒子が閉塞するおそれがあり好ましくない。またスラ
リー排出口２の数は１点でもよく多点でも構わない。

【００１１】スラリーの排出流量は小さい程分級効率は
高いが処理能力が小さくなるため好ましくなく、分級効
率の許される範囲でできる限り大きくする必要がある。 スラリー排出部６及び分級部７の断面積は実質的に同等
であり、その大きさは分級装置の処理能力によりきめら
れるが、断面積が大きくなる程分級効率が低下するため
、必要最小限の大きさにとどめることが望ましい。また
、断面積が大きい場合は、適宜整流板等の内部装置を備
えて、向流の均一化を図ることも考えられる。

【００１２】スラリー供給部８の下部は分級部７との接
続のため縮径されるが、適宜の傾斜を持たせるのが粒子
の滞留を防止する上で良い。傾斜の角度は粒子の液中で
の安息角より大きいことが好ましいが、スラリーの流動
により滞留が防止されるのでこれ以下であっても良い。 スラリー供給部８はこのように下部が縮径されるが、こ
のような構造を含め、実質的に筒形と云う。スラリー供
給部３の高さは特に限定しないが、分級部７の横断面の
面積と等しい面積の円の直径の１〜２倍が好ましい。ス
ラリー供給口３、スラリーオーバーフロー口４の位置も
特に限定しないが、第１図に示すように、スラリー供給
口３が側面、スラリーオーバーフロー口４が上面に位置
するのが好ましい。スラリー供給口３、やオーバーフロ
ー口４の形状は特に限定しないが、円または長方形等の
多角形が最も好ましくその断面積はスラリーの運搬に問
題ない大きさであればよい。

【００１３】スラリーの供給流量は処理量以上の粒子を
供給すればよいが通常は処理量の２倍以上の粒子を供給
する運転条件で運転される。このことにより供給される
スラリーの流量濃度が変動しても安定した分級をするこ
とができる。スラリー排出口２からスラリー供給口３ま
での高さは、分級部７の横断面の面積と等しい面積の円
の直径の２倍以上であり、好ましくは３〜６倍である。 ２倍未満では分級効率が低くなり好ましくなく、６倍よ
り大きい場合は装置が巨大化し、経済的に好ましくない
。

【００１４】本発明の分級装置で分級するスラリーは特
に限定されるものではないが、比較的沈降速度が速い粒
子と液の組み合せが好適である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明装置をガラスビーズー水系の分
級に適用した実施例により、さらに説明するが、本発明
はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるも
のではない。以下の測定値は下記の方法に準拠して測定
した。尚、本例は、粒径７５μ〜６００μの比重２．４
〜２．５の真球状のガラスビーズを用いた。 ・スラリー濃度 スラリー供給管・スラリー排出管よりそれぞれサンプリ
ングし、スラリー濃度は重量分率により求めた。 ・流量 向流流量は面積式流量計により、スラリー供給量・スラ
リー排出量は電磁流量計により測定した。

【００１６】・分級効率 スラリー供給管・スラリー排出管よりサンプリングした
粒子を篩い振盪器で篩い分けし、Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍ
ｌｅｒ線図にプロットして平均粒径、粒径分布、ｎ項（
粒径分布のシャープさを表す尺度ｎ値が大きいほどシャ
ープ。）を求め、スラリー排出管よりサンプリングした
粒子において、平均粒径に０．７をかけた粒径より、小
さい粒径の重量分級率をＡ％とし、スラリー供給管より
サンプリングした粒子において、スラリー排出管よりサ
ンプリングした粒子の平均粒径に０．７をかけた粒子径
より小さい粒径の重量分率をＢ％とし

【００１７】

【数１】

【００１８】の式で分級効率を求めた。

【００１９】実施例１ 図１に示した構造の分級器を用いた、各部の寸法は以下
の通りであり、各部の横断面は円形である。 ａ：６００ｍｍ、ｂ：６００ｍｍ、ｃ：４００ｍｍ、ｄ
：３５３ｍｍ、ｅ：１６００ｍｍ、ｆ：３００ｍｍ、ｇ
：２００ｍｍ、α：２０°。 スラリー供給量：１７．３ｍ３　／ｈ、向流供給量：１
５．０ｍ３　／ｈ、スラリー排出量：６．３ｍ３　／ｈ
、温度：２０℃の条件で運転した。供給スラリーのスラ
リー濃度：２８．１ｗｔ％（重量％）、粒子の平均粒径
：３３０μ、ｎ項：４．１であり排出スラリーのスラリ
ー濃度：４３．９ｗｔ％、粒子の平均粒径：３８０μ、
ｎ項：８．１であり分級効率：８５．８％、処理能力：
８．６Ｔ／ｈであった。

【００２０】実施例２ 実施例１で用いたのと同じ分給器を用い、スラリー供給
量：１８．５ｍ３／ｈ、向流供給量：１４．９ｍ３　／
ｈ、スラリー排出量：９．０ｍ３　／ｈ、温度：２０℃
の条件で運転した。供給スラリーのスラリー濃度：２６
．５ｗｔ％粒子の平均粒径：３２０μ、ｎ項：３．３で
あり、排出スラリーのスラリー濃度：４０．７ｗｔ％、
平均粒径：３８０μ、ｎ項：６．５であり分級効率：７
９．０％、処理能力：１１．９Ｔ／ｈであった。

【００２１】実施例３ 図１に示した構造の分級器を用いた、各部の寸法は以下
の通りであり、各部の横断面は円形である。 ａ：６００ｍｍ、ｂ：６００ｍｍ、ｃ：４００ｍｍ、ｄ
：３５３ｍｍ、ｅ：４５００ｍｍ、ｆ：３００ｍｍ、ｇ
：２００ｍｍ、α：２０°。

【００２２】スラリー供給量：１７．１ｍ３　／ｈ、向
流供給量：１４．５ｍ３　／ｈ、スラリー排出量：８．
９ｍ３　／ｈ、温度：２０℃の条件で運転した。供給ス
ラリーのスラリー濃度：２３．１ｗｔ％粒子の平均粒径
：２８５μ、ｎ項：３．６であり排出スラリーのスラリ
ー濃度：４３．７ｗｔ％粒子の平均粒径：３７０μ、ｎ
項：６．５であり、分級効率：８３．０％、処理能力：
１２．０Ｔ／ｈであった。

【００２３】比較例１ 図２に示した構造の分級器を用いた、各部の寸法は以下
の通りであり、各部の横断面は円形である。 ｃ′：４００ｍｍ、ｄ′：２００ｍｍ、ｅ′：１６００
ｍｍ、ｆ′：３００ｍｍ、α′：２０°。 スラリー供給量：１８．０ｍ３　／ｈ、向流供給量：１
５．０ｍ３　／ｈ、スラリー排出量：６．５ｍ３　／ｈ
、温度：２０℃で運転した。供給スラリーのスラリー濃
度は４０．０ｗｔ％粒子の平均粒径は３５０μ、ｎ項は
４．９であり排出スラリーのスラリー濃度：３３．９ｗ
ｔ％、粒子の平均粒径：３８０μ、ｎ項：５．８であり
、分級効率：４９．３％、処理能力：８．２Ｔ／ｈであ
った。

【００２４】比較例２ 比較例１で用いたと同じ分級器を用いスラリーの供給量
：１８．０ｍ３　／ｈ、向流供給量：１０．４ｍ３　／
ｈ、スラリー排出量：２．４ｍ３　／ｈ、温度：２０℃
で運転した。供給スラリーのスラリー濃度：３４．７ｗ
ｔ％、粒子の平均粒径：３７５μ、ｎ項：３．９であり
排出スラリーのスラリー濃度は４８．９ｗｔ％、粒子の
平均粒径：４０５μ、ｎ項：８．４であり、分級効率：
８３．６％、処理能力：３．４Ｔ／ｈであった。

【００２５】

【発明の効果】スラリー供給部の径を分級部の径の１．
２倍以上とすることにより向流を整流とし、分級効率が
大変良好となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略説明図

【図２】従来の装置の概略説明図

【符号の説明】

１　　　　向流供給部 ２　　　　スラリー排出口 ３　　　　スラリー供給口 ４　　　　オーバーフロー口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下方より順次に、（ａ）最下部に向流
   供給口をもつ逆錐形の向流整流部、（ｂ）スラリー排出
   口をもつ筒形のスラリー排出部、（ｃ）筒形の分級部、
   並びに（ｄ）スラリー供給口及びスラリーオーバーフロ
   ー口をもつ実質的に筒形のスラリー供給部を接続してな
   り、向流整流部、スラリー排出部、分級部及びスラリー
   供給部のそれぞれの横断面の重心を結ぶ線が実質的に鉛
   直線を形成している向流分級器において、スラリー供給
   部の横断面積が分級部の横断面積の１．２倍以上である
   ことを特徴とする連続湿式向流分級装置。