JPH07508453A - 材料を分離するための装置 - 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】 材料を分離するための装置 ゛　本発明は、濃化或いは脱水を行う装置のような材料を分離するための装置、 及びスラリのような固体／液体の混合物を分離、濃化或いは脱水する方法に関す る。

採鉱、水処理、及び公害の汚染制御のような多（の産業は、更なる処理或いは廃 棄物としての廃棄の何れかのために濃化或いは脱水されることが必要なスラリを 生成する。

スラリの脱水は３つの型の処理方法に分類され得る。それらは下記の通りである ： 重力分離；真空、加圧フィルタ、及び遠心分離機を使う機械的なもの；及び熱的 なもの。

何れも脱水のレベルが増すにつれて、処理される固体の単位コストはより高くな る。

従来スラリは、固体が“上部の入口”のパスＡから入れられて、重力によって、 しばしば凝集剤を使って、それらが引出されるタンクの底部に定着させられ、澄 まされた液体は普通、表面の堰によって表面の周囲に出される大型の円形濃化タ ンクで、濃化され（図１参照）。

この処理方法の開発は、スラッジ・ブランケット或いは濃化装置への液中の供給 人口を使用して過去２０年間にわたって行われてきた（図２参照）。

この処理方法は、濃化装置の表面積で７５％までの削減をもたらした高分子量凝 集剤の最近の開発によって利用が増加した。

そしてこれらの処理されたスラリは、遠心分離機、濾過、或いは熱手段のような より金のかかる処理へ送られ得る。しかしコストの限界のために、幾つかのスラ リは重力方法によってのみ処理される。

遠心分離機は、全体的に図３に示される。普通、凝集された供給物は、“上部入 口”のパス（２）によって高い剪断力の掛る領域を通って遠心分Ｍ機（１）の中 へ導入される。この高い剪断力の掛る領域は、かなり高価な凝集剤の使用を強く 必要とする。供給物の上部の入口は、従来の濃化装置のように、スラッジ・ブラ ンケットの効果を全く利用せず、それ故に従来のタンク濃化装置のように、要求 される結果を具現するのにより長い滞留時間を必要とする。

現在の遠心分離機（１）は、主に固体を処理するために設計され、液体或いはセ ントレート（ｃｅｎｔｒａｌｅ）の流れは殆ど考慮されておらず、それはスクロ ール（３）を通って堰（５）の形の液体排出口（４）へ向って強く渦巻きになっ た型のパスをたどることが要求される。このシステムは、乱流及びセントレート と定着した固体との間の相互作用の増大をもたらし；機械によって生成される高 い遠心力に囚ってまずまずの分離を行う。

本発明は上述の欠点の１つ以上を解決しようと努める。

本発明の１つの態様によると、 主本体と、 前記主本体内に配置される回転子で、前記回転子と前記上本体とは回転軸の周り を回転可能であり；その間にある回転子チャンバで互いから離れて間隔があけら れた第１及び第２の端部の壁と、前記第１と第２の端部の壁の間に延在し、且つ 前記回転子チャンバを複数の小チャンバに分割する複数のほぼ半径方向に延在す る羽根、とを具備する回転子と； 前記主本体と前記第１の端部の壁との間の供給物取入れチャンバと； 周囲の隙間を有して、回転子のチャンバ内への材料の取入れとそこからのより重 い構成要素の排出を可能にする前記第１と第２の端部の壁と； 回転子チャンバと連絡して、回転子チャンバからより軽い構成要素を排出するほ ぼ中央に配置される排出口；とを具備する：材料をより重い構成要素とより軽い 構成要素とに分離するための装置が提供される。

更に装置は材料の流れが回転子チャンバを通ることができるようにするための搬 送手段も具備し得る。

１つの型に於て、回転子及び主本体は別の速度で回転させられ、搬送手段は、回 転子或いは主本体の何れかに動作的に連結されるほぼ螺旋形成いは渦巻き形の形 状のストリップ或いは帯を具備し得て、その結果回転子と主本体との間の相関す る回転によって回転子チャンバを通るストリップによって材料の搬送が行われる 。

より軽い及びより重い構成要素の流れは、同方向の流れ（ｃｏ−ｃｕ＋＋ｗｎＤ であることが好ましい。

１つの形状に於て、主本体は、その中に同軸で配置され、且つそれと相関する回 転かできる回転子と共に回転するために装着されるほぼシリンダ型の部材を具備 し得る。

供給物取入れチャンバへ材料を搬送するための供給物取入れ口は、供給物取入れ チャンバの中央に配置される供給物取入口を具偏し得る。供給物取入れチャンバ は、供給物取入れチャンバ内での回転のためにその中に装着される複数のほぼ半 径方向に延在する羽根を具備することか好ましい。

装置は、回転子の第２の端部の壁と主本体との間の放出チャンバと、開口部を有 し、装置からより重い構成要素を排出するための放出チャンバの周囲へ向って配 置される排出用放出パイプとを更に具備し得る。１つの好ましい形状に於て、第 ２の端部の壁と排出パイプとの間の放出チャンバ内に存し、主本体と一緒に回転 するように装着される仕切り壁内に放出用オリフィスか具備される。

本発明の別の態様によると、材料をより重い構成要素とより軽い構成要素とに分 離する方法が提供され、その方法はニ一連の小チャンバを形成する回転可能な回 転子に材料を供給すること； 回転子を回転させて、小チャンバ内の材料をより軽い構成要素とより重い構成要 素とに分離すること；取入れ端部から小チャンバを通って放出端部へより重い構 成要素を搬送すること；及び、 小チャンバからより軽い及びより重い構成要素を排出すること、 のステ・ノブを具備する。

本発明の更に別の態様によると、本発明は、外側のバレル；及び、 前記バレル内の回転軸の周りを回転するように適合される回転子を提供し；ここ で、 前記回転子は； 第１の半径方向に延在する円盤と； 前記第１の半径方向に延在する円盤から半径方向に遠く隔って配置される第２の 半径方向に延在する円盤と；前記第１と第２の円盤の間に長手方向に延在する複 数のほぼ半径方向に延在する羽根とを具備し、前記回転子と前記外側のバレルと が前記第１の円盤と前記バレルの第１の端部との間に供給物取入れチャンバと、 前記第１と第２の円盤の間の濃化チャンバとを形成しており、ここで前記円盤は 、夫々、使用時に前記供給物取入れチャンバからｎカ記濃化チャンバへ流れるこ とと前記濃化チャンバから濃化装置の外部に排出される濃化固体の流れることと ができるようにするための周囲の隙間を有し、前記第２の円盤は前記濃化チャン バと連絡する中央の排出口を有して濃化装置の外側にセントレートを運ぶ。

更に別の型では、本発明は固体を濃化或いは脱水する方法を含み、以下のステッ プを具備する； 供給端部と軸方向に変位する排出端部とを有するチャンバ内の回転軸の周りで、 前記取入れ端部と前記放出端部との間に沿ってほぼ軸方向に延在するほぼ半径方 向の羽根を具備する回転子を回転させること； 前記チャンバの供給端部て前記回転子の外周の周りで濃化或いは脱水させられる スラリを、前記回転子の回転によっつで前記チャンバ内に形成されるスラッジ・ ブランケット内へ供給することと；及び、 一方で前記濃化或いは脱水されたスラリから分離させられた前記液体が、前記チ ャンバの前記排出端部内で中央の軸方向に配置された放出口から排出しつつ、前 記濃化或いは脱水されたスラリを回転子の周囲に沿って或いは隣接して前記供給 端部から前記排出端部へ移動させて、前記回転子の周囲に隣接する前記チャンバ から排出されるようにすること。

本発明の好ましい実施例は、添付の図面を参照してここで説明されるであろう。

図４は、本発明の概念を図式的に示す。

図５は、本発明の１つの実施例の回転子の１つの型を示す。

図６は、添付リボン・スクロールを備えた図５の回転子を示す。

図７は、本発明の１つの実施例を略断面で示す。

図８は、装置の部分を形成する、その中に排出オリフィスを有する仕切り壁の部 分側面図である。

図９は、図８に示される仕切り壁の正面図である。

本発明の好ましい型の装置及び方法は、スラッジ・ブランケット（水中ての供給 物入れ）技術と共同して重力よりも大きい力を全てか回転している個々のチャン バ内のスラリの濃化、分離、及び分級のために適用するという利点を利用する。

本発明の概念は図４に示されるように、凝集剤か或いはその他のもので処理され たスラリのセグメント（６）が軸（７）の周りを回転させられて、分級された液 体（９）から濃化された固体を分離して、その間に明瞭な界面（ｌＯ）を有する スラッジ・ブランケットを形成する遠心力を生成させることである。供給物（１ １）はセグメント（６）の外周のスラッジ・ブランケット（８）の中に供給され る。固体は遠心力で凝縮され、液体（９）は、それが排出される回転軸（７）の 方向へ向って濾過される。濃化された或いは凝縮された固体は、排出されるセグ メントの周囲（外側）に沿って動かされる。

本発明の１つの実施例の装置即ち濃化機は図５乃至７に示される。装置（１２） は、円筒の型で示されているが、円錐台形のような如何なる適切な形でもあり得 て、且つ軸受け（２１）上で支持されるバレル（１３）を具備する。

回転子（１４）は、図５及び６に示されるように、バレル（１３）内での回転の ための軸受け（１５）上で支持される。

回転子（１４）はバレル（１３）のＲＰＭ　（毎分回転数）とは僅かに異なるＲ ＰＭで回転する。ＩＲＰＭの差ならば適切であり得る。

回転子（１４）は２つの半径方向に延在する端部の壁即ち円盤、供給円盤（１６ ）である第１のもの及び排出円盤（１７）である第２のもの、を具備する。２つ の円盤（１６）及び（１７）を接合するものは、円盤（１６）及び（１７）の外 周から回転軸まで延在し得る複数の半径方向の羽根（１８）である。羽根（１８ ）の間の回転軸近くで隙間が開けられて、セントレートの排出のための共通のパ スを提供することか好ましい。羽根（１８）は、増大する遠心力のもとで、弱め られた回転の剪断力の作用で定着が起るであろう個々のチャンバを提供する。

供給物は、中央の供給パイプ（１９）を通って供給円盤（１６）とバレル（１３ ）の端部の壁（２０）とで形成されるチャンバの中へ供給される。ベーン（２２ ）は供給パイプ（１９）から半径方向に延在する。供給円盤（１６）はその周囲 にバレル（１３）からの隙間を有して、供給物はそれによって羽根（１８）を具 備する“濃化チャンバに入る。円盤（１６）及びベーン（２２）の寸法は、塊ま る供給物に持ち込まれる剪断力を最小にするように選択される。

スラッジ・ブランケット（２３）は、濃化チャンバ内で、液体或いはセントレー トか回転軸へ向って濾過されると共にチャンバの周囲に対する遠心力によって凝 縮される固体によって形成される。

はぼ螺旋状のリボン・スクロール（２４）或いは帯の形状の搬送手段は、半径方 向の羽根（１８）の外側直径に連結される。

螺旋状の細長いリボン・スクロール（２４）は、定着している固体のベッドの底 部に沿って連続的に動き、最小の剪断力で、荒い粒子とスラリの両方を排出端部 へ向って確実に動かす。

この特性は図３に示されるような従来の遠心分離機とは大いに異なり、スクロー ルの全深さく３０）が全ての定着した材料を固体排出部（３１）の方へ押し進め 、これによってそれらの塊にされた粒子に強い剪断力を加える。材料のより重い 構成要素は円盤１７の外周の隙間を通って排出される。

装置は更に、プレートの形状であり、且つバレル１３と共に回転する仕切壁４１ に形成される排出オリフィス４Ｄを具備し得る。仕切り壁４１は、端部の壁即ち 排出円盤１７と、後でより詳細に説明される排出パイプ２７との間に配置される 。排出オリフィスは仕切り璧４１の周囲に配置され回転子１４に対して回転して バレルＩ３と回転子１４との間の関連する回転をもたらすように適用される。仕 切り壁４１は、回転子１４の中心部分が貫通している中心開口部４３を具備する 。壁の周囲に装着フランジが設けられ、それをバレルＩ３にボルト締めされるよ うにする。

排出オリフィス４０と排出パイプ２７との間の関連する回転は、夫々の小チャン バからの均衡のとれた排出を可能にする。

本発明の実施例の特質の上記の組合イつせは、従来の多くの遠心分離機に於ける ように、対抗する流れよりもむしろ同方向の流れである固体と液体の流れと一緒 に、最小の剪断力と固体の定着を防くことを確実にする。

セントレート或いはより軽い構成要素は回転子（Ｉ４）の中空のシャフト（２５ ）を通って排出される。円形の堰（２６）は排出点に取り付けられ得る。

図５乃至７に示されるように、装置は、スラリの形でより重い構成要素の排出を 行う。排出パイプ（２７）は、排出円盤（１７）の向う側に配置され、且つ中心 の排出点から回転接合点へ通る回転軸に沿ってそれと共に回転するための回転子 （１４）の軸まで延在し、それから必要とされるならば可変速度の確実な動作で 変位するポンプを介して排出される。別の構造に於て、空気が装置の外側からパ イプ（２７）の中に供給されてより自由な流れで援助させることができる。

装置が固体のケーキを排出するために使用される時には、現存する遠心分離機の 設計（図３参照）に原理的に類似した円錐型のスクロールの排出が必要とされる であろう。

スクロールは排出円盤から延在して、リボン・スクロールから固体を収集するで あろう。円錐型のスクロールはより深いリボン・スクロールとして延長して、低 密度のスラリか円錐型のスクロールへ戻って高い遠心力定着の領域へ流されるよ うにするであろう。

図示されるように、２本のサンプル収集管（２８）及び（２９）は回転子（１４ ）の部分として具備され、濃縮機（１２）内のスラッジ・ブランケットの高さを モニタし得る。管（２８）及び（２９）は、回転子の排出円盤（１７）を通って 外側のサンプル収集ステーションまで通されるであろう。

装置の方向は重大ではなく、そのような回転軸は水平方向か、垂直方向か、或い は成る角度を付けられているかであり得る。

上記で説明された装置に対する変形実施例及び変更実施例は、本発明の範囲及び 意図から逸脱すること無しに作られｉ５る。

Ｆ）【１ 国際調査報告　−一一畔− ＰＣＴ／＾υす＾ ＰａｍＰｅｔＩｔｓＡＩ２１０１ｃｔｍｗｍｗｗａｏｆｋｍ−（２１１１１ｕｈ １９９２１ｅｎｔｗｗｒ国際調査報告　−一□゛” にゴｌ＾υｔＭ−Ｕけ Ｆａｒｍ−コ’ｍ入／２１０１αＭ−宍−×喝ｏ１　ｗｗｍｄ　−ＷＩａ１７１ ９１）Ｉ閂亨算国際調査報告　ｌ□９０８゜ ＰＣＴｆＡｔＪ９３＃１５を 国際調査報告　□０８゜ ＰＣｒｌＡｔｆｉり贋！９ →ＫＴ出Ｍ南−ｔｎ　Ｉａｍ＋Ｉｙ　ａｍｍｙｌ中１悴り閃寝帥フロントページ の続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

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ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＶＮ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．主本体と、 前記主本体内に配置される回転子で、前記回転子と前記主本体とは回転軸の周り を回転可能であり；第１及び第２の端部の壁の間にある回転子チャンバで互いか ら離れて間隔があけられた前記第１及び第２の端部の壁と、前記第１と第２の端 部の壁の間に延在し、且つ前記回転子チャンバを複数の小チャンバに分割する複 数のほぼ半径方向に延在する羽根、 とを具備する回転子と； 前記主本体と前記第１の端部の壁との間の供給物取入れチャンバと； 周囲の隙間を有して、回転子チャンバ内への材料の流れとそこからのより重い構 成要素の排出を可能にする前記第１と第２の端部の壁と； 回転子チャンバと連絡して、回転子チャンバからより軽い構成要素を排出し、ほ ぼ中央に配置される排出口；とを具備する；材料をより重い構成要素とより軽い 構成要素とに分離するための装置。
2. ２．回転子チャンバを通る材料の流れを可能にするための搬送手段を具備する請 求項１記載の装置。
3. ３．前記回転子及び前記主本体が別の速度で回転するようにされ、前記搬送手段 が、回転子或いは主本体の何れかに動作的に連結されるほぼ螺旋形或いは渦巻き 形の形状のストリップを具備して、回転子と主本体との間の相対的な回転がスト リップによって回転子チャンバを通る材料の搬送を生じさせる請求項２記載の装 置。
4. ４．より軽い及びより重い構成要素の流れが同方向の流れである請求項１乃至３ の何れか１項記載の装置。
5. ５．前記主本体が、ほぼ円筒形の部材の中に共軸で配置され、それとの相対的回 転ができる前記回転子と共に回転するように装着される前記ほぼ円筒形の部材を 具備する請求項乃至４の何れか１項記載の装置。
6. ６．材料を供給物取入れチャンバへ搬送するための供給物取入れ口であり、供給 物取入れチャンバに対して中心に配置される前記供給物取入れ口を更に具備する 請求項１乃至５の何れか１項記載の装置。
7. ７．前記供給物取入れチャンバが、前記供給物取入れチャンバ内で回転するよう に装着されている、複数のほぼ半径方向にその中で延在する羽根を具備する請求 項１乃至６の何れか１項記載の装置。
8. ８．前記回転子の前記第２の端部の壁と前記主本体との間の放出チャンバと、装 置からより重い構成要素を排出するための前記放出チャンバの周囲へ向って配置 されるその開放端部を有する排出用放出パイプとを更に具備する請求項１乃至７ の何れか１項記載の装置。
9. ９．前記第２の端部の壁と前記排出用放出パイプとの間で前記放出チャンバ内に 配置され、前記主本体と一緒に回転するように装着される仕切り壁内に排出オリ フィスを更に具備する請求項８記載の装置。
10. １０．一連の小チャンバを形成する回転可能な回転子に材料を供給すること； 回転子を回転させて、小チャンバ内の材料をより軽い構成要素とより重い構成要 素とに分離すること；より重い構成要素を小チャンバを通って取入れ端部から放 出端部へ搬送すること；及び、 より軽い構成要素とより重い構成要素とを小チャンバから排出すること； のステップを具備する、材料をより重い構成要素とより軽い構成要素とに分離す るための方法。 １１添付の図面に関してここで説明されたような装置。