JPH07112549B2 - 磁選機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁選機、及びその使用方法に関する。本発明
は、ガス状媒体に浮遊する粒状混合物として存在する比
較的磁性を示す物質と比較的非磁性な物質とを分離する
ことに適用できる。また、本発明は、磁力が流体抗力を
十分に相殺できる場合には、液体に懸濁しているこのよ
うな混合物を分離するのにも適用できる。さらに、本発
明は、比較的非磁性な流体から比較的磁性を示す流体を
分離することにも適用できる。さらにまた、本発明は、
磁力が流体抗力を相殺するのに十分であり、そして磁気
感受率に差がある場合、即ち粒子又は流体のいずれかが
比較的高い磁気感受率を示す場合には、流体から粒子を
分離することにも適用できる。流体は、液体例えば水、
又は燃料油などの炭化水素類である。または、懸濁液又
はエマルジョンであってもよい。上記で使用し、そして
明細書全体にわたって使用する用語“粒子”は、特定の
文脈において粒径が特定されていない限り、１μ未満か
ら数cm又はそれ以上の粒径のものを指す。

装置設計及び分離方法を包含する本発明は、特に、とい
ってもこれに制限されないが、粉炭から硫黄・鉄不純物
を有する粒子を分離することに適用できる。通常、例え
ば200μ未満の微小な粒径に石炭を粉砕して燃焼させ、
発電を行っている。粉炭は空気流れに浮遊させてもよい
し、あるいは懸濁水又は懸濁燃料油の形にしてもよい。
粉炭には、廃石、シェールや硫化鉄等の不純物が、完全
に又は一部遊離した粒子として存在している。本発明の
目的は、このような不純物を磁性廃棄物として除去し、
石炭を燃焼に好適なようにより純化すると共に、発熱量
を高め、そして硫黄含有量を低くすることにある。不純
物は磁気選別によって除去できる。その大きな理由は、
不純物の磁気感受率が、微弱な反磁性体である石炭より
も高いからである。ところが、不純物の磁気感受率は一
般に弱く、従って極めて強い磁力を使用する必要があ
る。従って、本発明の好適な実施態様では、超伝導性磁
石を使用して、磁界の強さを２テスラ以上にする。磁性
体が十分に高い磁気感受率を有している他の用途では、
通常の銅コイル磁石が、あるいは永久磁石でも使用する
ことができる。一般に、磁力が強くなると、所定の供給
物の処理量が増す。

本発明の広い態様によれば、比較的磁性を示す物質及び
比較的非磁性な物質（以下、単に磁性体及び非磁性体と
呼ぶ）を含有する流れをソレノイドコイル磁石の少なく
とも一つの面を横断するように供給して、磁石を通って
いる間に磁性体及び非磁性体を分岐させ、そして別々な
捕集チャネルに指向させることによって分離を行う。

勿論、磁性体が磁石面に殆ど接着しないように、流量及
び磁力を選択する必要がある。

なお、本明細書で、ソレノイドコイル磁石の面あるいは
磁石面とは、ソレノイドコイル磁石の軸線に直交する端
面を意味するものである。

有利には、混合物を制御された流量で供給するダクトに
ソレノイドコイル磁石を関連させ、ダクトの形状と磁石
からの磁力との指向性効果により、磁性体及び非磁性体
の移動方向に流れを分岐させて、該磁性体及び非磁性体
をダクトから各排出チャネルに指向させる。

好ましくは、流れがソレノイドコイル磁石の２つの面を
横断して、磁性体を磁石の端面に向かって軸線方向およ
び半径方向に内側に偏向させ、これにより磁性体を内側
排出チャネルに送り、そして非磁性体をソレノイドの両
側において外側排出チャネルに送るように配向させてソ
レノイドコイル磁石を設ける。

好ましくは、供給流れが外側排出チャネルに指向するよ
うに、ダクトを流体力学的に形成し、そして磁性体が内
側に偏向して、中心排出チャネルの向かうように、供給
流れの流量に対して磁石の強さを定める。

場合に応じて、例えば、ピボット式又は他の可動式スプ
リッターを設けることによって、中心及び外側チャネル
の開口部の相対的幅を変えることができる。

以下、添付図面の第１〜３図について、本発明の一つの
実施態様を例示する。

第１図は、本発明による磁選機の概略断面図であり、 第２図は、第１図Ｘ−Ｘ線が表す面における磁選機の横
断面図であり、そして 第３図は、該磁選機の該略断面正面図である。

磁選機は断面が矩形のダクト１からなり、この端部２
に、ガス状流体に浮遊する粒状物質の流れを供給する。
ダクトは２つの等しい脚部に分かれているため、２つの
流れがダクト内中心に設けたソレノイド磁石３を横断
し、それぞれ上下に設けた面４及び５（すなわち、軸線
20と直交する端面）を横断する。乱流を抑えるために、
磁石は平滑な輪郭の流線形体13内に封入する。流線形体
の側部ではダクトの２つの脚部の形状は、流れをそれぞ
れ受取り、ダクト６及び７の方に指向させるようになっ
ている。磁力は、流れを横断して、面４及び５の方に作
用し、またソレノイド磁石の中心軸線20の方に作用す
る。従って、流れ内に比較的磁性の高い磁性体が内側に
偏向し、そしてそれぞれ開口部８及び９の方に進み、排
出ダクト10に至る。

ソレノイド磁石の外部標遊磁界の結合指向性効果を使用
することが、本発明の特別な特徴である。円形ソレノイ
ドは、ソレノイドの面に向かって軸線20方向に、そして
該軸線20に向かって半径方向に大きくなる磁界勾配（従
って、指向性磁力）を発生するようになっている。この
結果、第１図において２からソレノイドに接近する磁性
粒子は、第３図に鎖線14によって示すように、磁石面に
向かって軸線20方向に、そして磁石軸線20に向かって半
径方向に引っ張られる。このように、磁性粒子流れの広
がりが各磁石面４又は５の前半部を横断している間に狭
くなるに従って、磁石両側における磁性粒子の流れの密
度が高くなる。この後、磁性粒子が磁石面の後半部を横
断すると、磁石軸線20に向かって作用する半径方向磁力
に逆らって磁性粒子が移動する。このため、磁性粒子の
移動速度が漸減し、この結果、磁性粒子流れの密度がさ
らに高くなる。移動速度の遅い磁性粒子は、磁石に近い
この領域内をたまたま移動している非磁性粒子を外側に
変位させる（磁石面から離れた方向に）。この“磁気密
度変位”は、本質的に流動フィルム及び他の重力選別機
に利用される重力変位に類似している。この変位により
分離粒子の品質が向上する。

開口部６と８の間に、そして開口部７と９の間に、それ
ぞれピボット式スプリッター11及び12を設ける。これら
スプリッターは内側又は外側に回動して、中心の磁性体
と外側の非磁性体との最適な分離のためのカットを調節
できる。この調節により異なる容量割合の磁性体・非磁
性体に合わせることができる。

磁性体及び非磁性体を受取るダクト領域の相対横断面積
は、これら磁性体及び非磁性体の固有な比を考慮するた
めに、特定の供給材料に応じて変えることができる。例
えば、上記の石炭純化の場合、磁性体は全供給体の２〜
20％である。他の材料の場合では、磁性体が主成分であ
るため、磁性体に対してはより広いダクトが、そして非
磁性体に対してはより狭いダクトが必要である。

操作制御の他の手段には、次のものが包含される。

（ｉ）コイル電流の変更による磁力の調節。

（ii）乾燥供給物におけるガスの、又は水、油又は他の
液体に分散した流れにおける流体の割合の変更による供
給流れの容量希釈の調節。

（iii）磁石を横断する流れの流速の調節。

（iv）磁性体及び非磁性体をそれぞれ受取るダクト内の
流れの流速／容量の差動調節。

一般に、磁性体の磁気感受率に対して、そして流れ内に
作用する慣性及び抗力に対して、磁力を常時十分に低く
して、磁石面に磁気が殆ど捕捉されないようにする。

図示したような、本発明の全体的な実施態様では、流れ
の方向が全体的に水平で、磁石の面４及び５が垂直にな
るように、磁選機を所定空間に配向させているが、この
配向は、磁石面４及び５を垂直に維持した状態で、供給
点又は排出点の一方が高く、又は低くなるように、ダク
トを傾斜させると、変更することができる。このよう
に、面４及び５を垂直にした状態で、供給から排出にわ
たって、ダクトを水平、斜め上方、又は斜め下方に配設
することができる。両端位置において、供給点を排出点
の垂直上方に、又は垂直下方に設けると、流れをそれぞ
れ垂直上方、又は垂直下方にすることができる、指向性
姿勢の選択は、供給物の性質によって、懸濁液の流れ挙
動によって、粒径、形状又は密度による粒子の凝離防止
の必要性によって、あるいはより間接的には隣接機器及
び工場配置に対するスペース必要条件によって決定すれ
ばよい。

さらに、磁力、慣性及び流体力に比較して、重力が比較
的下位にくる場合には、磁石面４及び５が水平に、上下
に、あるいは水平と垂直との間にある角度に配設される
ように、磁選機を設けることができる。磁選機の空間姿
勢に関係なく、第１図及び第３図に示すように、供給物
が磁石面４及び５を横断して流れるように、常時ダクト
を設ける。

供給点と排出点との間に圧力差を維持することによっ
て、乾式供給物を磁選機に吹入れるる。これはさらに、
非磁性体の供給口及び排出口６および７、そして磁性体
の排出口８及び９間の圧力を加減することによって流れ
の分離を制御するために使用できる。例えば、磁性体及
び非磁性体の排出ダクト内に別に吹込ファン組込むこと
ができる。

あるいは、圧力差によって誘導された空気流れを適用し
て、又は適用しないで、重力加速度の作用により磁石に
乾式供給物を落下させてもよい。搬送の選択は粒径、粒
子形状や磁性成分の割合を始めとする、所定供給物の比
特性に応じて決定する。

液状懸濁体における供給物についていえば、供給物の流
れはポンプ及び／又は重力加速度によって誘導及び制御
できる。

分離を最適化するためには、乾式又は湿式供給物の場
合、定常流れ条件を維持して、流れを８及び９において
磁性体ダクトに偏向させるさいのバランスを安定化する
のが望ましい。

所定の供給物に応じて、スプリッター11及び12の位置を
試行によって固定してもよい。あるいは、該位置は各種
プロセスパラメータによって連続的に調節、制御しても
よい。例えば、ダクト内の磁気検出器及び／又は示差流
量計、圧力ゲージ及び他の検出装置を使用して、所定の
プリセット条件を維持できる。

上記の操作に関する説明は、本発明は実際には汎用性が
あることを示すことのみを目的とし、その基本的概念は
異なる供給物及び製品規格に適用できる。

また、本発明は固有な性質としては磁性を示さないが、
分離工程前に、少なくとも一時的に磁性化できる粒子を
異なる物質から分離するためにも適用できる。場合によ
っては、混合物に、所定の粒子に混合物の他の粒子より
も容易に接着又は吸着する微細な強磁性体を配合するこ
とによって達成することができる。

このような方法は、例えば、精製を目的として、又は食
品産業やその他の産業において液体から、又は粒子混合
物から望ましくない成分を排除するために、ある種の生
物学的物質を含む液体から該物質を、又は該物質と、こ
の磁性体よりも感受率が低い他の物質との混合物から該
物質を分離するためにも適用できる。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体と非磁性体とからなる物質の流れか
   ら磁性体と非磁性体とを分離する方法において、該物質
   の流れを少くとも１個のソレノイドコイル磁石を配設し
   たダクトに沿って通過させるものであって、かつ該物質
   の流れが該ソレノイドコイル磁石の軸線と直交する少く
   とも１つの端面を横切って通過させ、これにより磁性体
   を該ソレノイドコイル磁石の軸線方向並びに半径方向に
   内側に向かって偏向させて１つの排出チャネルに向けさ
   せ、上記非磁性体を別の排出チャネルに向けて通過させ
   ることを特徴とする分離方法。
2. 【請求項２】該磁性体および非磁性体が液状またはガス
   状媒体中の粒状物質からなる請求の範囲第１項記載の分
   離方法。
3. 【請求項３】該磁性体および非磁性体が流体の形態であ
   る請求の範囲第１項記載の分離方法。
4. 【請求項４】該磁性体または非磁性体の一方が流体から
   なり、他方が粒体である請求の範囲第１項記載の分離方
   法。
5. 【請求項５】該磁性体および非磁性体の流れを上記ソレ
   ノイドコイル磁石を配設したダクトに制御された流量で
   供給し、ダクトの形状と上記磁石からの磁力との指向性
   作用により磁性体および非磁性体の流れ方向を分岐さ
   せ、ダクトの端部においてそれぞれの排出チャネルに向
   けさせるようにした請求の範囲第１項ないし第４項のい
   ずれか１に記載の分離方法。
6. 【請求項６】軸線がダクトを横切るようにして上記ソレ
   ノイドコイル磁石をダクトの中央部に配置し、該物質の
   流れを該磁石の両端面を横切るように通過させ、これに
   より磁性体を該ソレノイドコイル磁石の軸線方向並びに
   半径方向に内側に向かって偏向させて内側の排出チャネ
   ルに向けさせ、上記非磁性体を外側の排出チャネルに向
   けて通過させるようにした請求の範囲第５項に記載の分
   離方法。
7. 【請求項７】２つのダクト間に上記ソレノイドコイル磁
   石を介在させ、該ダクト間を流れる物質の流れに該磁石
   を作用させ、これにより磁性体を該ソレノイドコイル磁
   石の軸線方向並びに半径方向に内側に向かって偏向させ
   て、所定の排出チャネルに通過させ、あるいはダクトに
   設けられた開口部を介して所定の排出チャネルに通過さ
   せるようにした請求の範囲１項ないし第５項のいずれか
   １に記載の分離方法。
8. 【請求項８】該ソレノイドコイル磁石が超電導磁石であ
   る請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１に記載の
   分離方法。
9. 【請求項９】該磁性体および非磁性体の流れが、不純物
   として磁性体を含む粉炭である請求の範囲第１項ないし
   第８項のいずれか１に記載の分離方法。
10. 【請求項１０】磁性体および非磁性体の流れを通過させ
    るダクトと、該流れを軸線と直交する少くとも１つの端
    面を横切って通過させるように配置させた少くとも１個
    のソレノイドコイル磁石と、該ダクトの出口に設けら
    れ、該磁石の磁界により分岐された該磁性体の流れを受
    理するように配置された１つの排出チャネルと、上記非
    磁性体を通過させる別の排出チャネルとを具備してなる
    ことを特徴とする磁性体と非磁性体とを分離するための
    磁選機。
11. 【請求項１１】該流れの該磁石の通過位置に、上記所定
    のチャネルに排出させる磁性体と非磁性体の割合を調節
    し得るスプリッター手段を設けたことを特徴とする請求
    の範囲第10項記載の磁選機。
12. 【請求項１２】該ソレノイドコイル磁石が超電導磁石で
    ある請求の範囲第10項または第11項記載の磁選機。
13. 【請求項１３】ダクトに供給される該流れの流量を制御
    する手段および／または該磁石の磁界の強さを調整する
    手段を有する請求の範囲第10項ないし第12項のいずれか
    １に記載の磁選機。
14. 【請求項１４】該磁石がその両端面に該流れが横切るよ
    うにして設けられている請求の範囲第10項ないし第13項
    のいずれか１に記載の磁選機。
15. 【請求項１５】ダクトが該流れを２つの排出チャネルに
    向けてながれるように区分されており、該磁石の磁界の
    強さが該磁性体の流れを内側に偏向させ、内側の排出チ
    ャネルに向かわせるものである請求の範囲第14項記載の
    磁選機。
16. 【請求項１６】該ダクトが磁性体および非磁性体の流れ
    を通過させる一対の平行なダクトからなり、該ソレノイ
    ドコイル磁石がこれら一対のダクト間に設けられ、該磁
    石の磁界により該磁性体の流れを内側に分岐させ、分岐
    された磁性体および非磁性体をそれぞれの排出チャネル
    に通過させることを特徴とする請求の範囲第10項記載の
    磁選機。