JPS5840164A - 粉体選別装置 - 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】 この発明は、成分の異なる二種類以上の粉体（粒子）の
混合物から特定の成分のみを選別分離する粉体選別装置
に関する。

この種の装置は、例えば鉱石の精製や粉体厘材料の精製
等に利用されるものであり、従来から物質の持つ物理的
性質の中で比重、親水性、磁性等を利用した１選、浮選
、磁選方法が実用化されている。しかしながら、比重差
が少なく磁気特性差の小さいものの選別には従来方法で
は有効な手段とは言えなかった。例えば１石炭の選別で
は輸送、燃焼、原料の各段階を通して脱灰、脱水、脱硫
等は重要な課題であり、各種の選別機が開発、実用化さ
れているが、以下に詳細に説明するよ５に決して充分な
ものとは言えなかった。

従来の選炭方法については、第１９に示す重液選炭を初
めとして、ジグ選炭、テーブル選炭、レオ選炭、浮遊選
炭など多くの方法が開発されている。第１１１に示す重
液選炭では、大きくは予選部ｌと主違部２と再選部３１
Ｃ分けられ、図中各部における原巌の流れを実線で、高
比重液の流れを太い実線で、低比重液の流れを一点鎖線
で、稀液の流れを二点鎖線で、他系統への流れを細い実
線で示すループを有し、重液は水に磁鉄鉱や砂鉄等の重
液材を懸濁きせた擬重液としこれに原炭を浮遊あるいは
沈降させて炭質物（＠中■で示す）と泥、石質分（図中
［Ｆ］で示す）とに選別し、重液材が薄くなったものは
重液付回収ループへ転送されて重液部分が再び予選およ
び主通ループへ回される。

第１図において、原炭の流れの概略を説明すると、まず
原炭１１４ＩＣより重液選炭に適した粒径の生還原嶽が
選別され、その他の数ミＩＪメートル径以下のものはペ
ットジグへ、大塊は予選機５に送られる。予選機５では
重液による比重選災を利用して予選精度■と予選硬質［
Ｆ］に分け、精度は１選原炭として生還部２に送られる
。磁選機６は第２図に例示するように２室ドラム構成圧
され、低比重液で原炭が搬入されて低比重室６Ａで低比
重の生還精炭が選別され残りは高比重室６Ｂにて二号炭
と予選時に重液に混入した炭分及び砂分が廃石として分
離される。磁選機６より得る二号炭（図中ｅで示低比重
液で再選−号炭■、二号炭［株］、三号員のとして精選
回収される。なお、８は濃縮磁選機、９〜１１は磁選機
、１２は濃縮サイクロン、１３はメジウムシノクナ、１
４はグンシファイヤーであり、これは重液又は稀液から
のｉＩｊｇ材回収及び泥、石質分の廃石をなして各部に
必要な重液な再生する。

こうした重液選炭法は、通常７．５〜５０璽の素炭の選
別に利用され、少なくとも３■以上の粒度のものに限ら
れる。また、装置としては重液材の回収系統が不可欠で
、装置が複雑化するし選炭後の脱水、乾燥工程を必要と
する。さらに、最近のように微粉炭燃焼や微粉ＣＯＭＷ
、料用の粉利用需要には再度の粉砕を必要とし非能率的
、非経済的になる。

他の従来選別方法としてのジグ選炭は、密閉構造の水槽
内に水平に網を配置し、網の上層部を９気室、下層部を
氷室とし、一方の端から網上に１炭を供給すると同時に
空気室の圧力を断続的に変　　□化させ、これにより水
面を上下振動させる。これＫより原炭が他端に達するま
でに比重の小さいものを上層に、比重の大きいものを下
層一部に集め、比重に従って選択的に上層部を取出すこ
とで選炭がなされる。このジグ選炭法は、通常数十ミリ
メートルの素炭を対象として数多（使用されているし、
最近では１ミリメートル程度の細粒炭までの選炭ができ
るように種々の改良がなされている。

しかし、この方法にあっても排水に含まれる汚泥の処理
を初めとして重液選炭と同様の問題がある。

次に、テーブル選炭、レオ過員は共に水を選別媒体とす
るもので、前者は処理能力に対して設置面積が大きくな
る問題、後者は選別精度が悪くしかも限られた炭種にし
か利用できないという固有の問題点があるし、両者共に
重液選炭やジグ選炭と同様の問題がある。また、浮遊選
炭法は、０．３ミリメートル径以下の微粒原炭を対象と
する４ので、原炭な水Ｋｍ濁させた水槽底部より空気を
送り込むことで攪拌をなし、水に濡れｋくい石炭粒子を
気泡表面に捕集して水面上に表出させ、泥や石質分を水
中に残すことで選炭する。この方法は石炭を微粉状で取
り扱いできる利点を有して多く利用され始めているが、
汚泥処理及び選炭後の脱水、乾燥等の付帯設備の問題が
残る。

これ忙対して本発明者は先に微粉状の粒子を摩擦帯電に
よりその成分に応じて正・負極性に帯電させ、轟咳帯電
粒子を直流電界により分離選別する装置について提案し
た。この種の装置による微粉状の粒子の分離選別実験結
果を１１３図１ｍ１．ｌｂｌ　ｌ＠ｌに示す。図におい
て、横軸は直流電圧が印加される対の電極板の下部に並
べて配置した捕薬箱五〜１２を表わし、縦軸は当鋏補集
箱１〜１２に捕集された粒子の重量をパーセント帳）で
表わし、各図は捕集箱１〜１２１Ｃ捕集された粒子の重
量分を示すものである。菖３図１ｍｌは同−成分粒子関
衝央によって帯電された粒子を直流電界により分離選別
した結果を示し、第３図Ｔｏｌ　ｌｅｌはそれぞれ固体
壁と粒子との衝１！による摩１１によって帯電された粒
子を直流電脂を用いた例を示す。第３＠−号から明らか
な点は、同−成分粒子間衝突による帯電では正極性　負
極性に帯電される粒子の数が同一となるので、粒子の重
量分布は捕集箱６を中心として対称的な分布となる点で
ある。捕集箱６などの中央部に分布された粒子は非帯電
あるいは帯電量が少なく直流電界の作用を受けないもの
である。第３図１ｂ＋および（ｃｌから明らかな点は、
固体壁と粒子との摩擦帯電では選択的な帯電が得られる
が、粒子成分と固体壁の材料とにより摩擦帯電の帯電量
が異なる点である。

そこで本発明では前記した装置を更に改良し、その目的
は摩擦帯電部として粒子間衝突が少なく固体壁と粒子と
の衝突を優先的に発生させることができ、更に小粒径か
ら大粒径の粒子まで同時に帯電させることができ、粒子
をその成分に応じて精度臭く分離選別することの可能な
装置を提供するととにある。

次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第４図葎１およびｌｂｌは本発明の一実施例を示す帯
電容器の平面図および側面断面図である。

第４図１ｍｌ　、　（ｂｌにおいて、加は帯電容器全体
を示し、帯電容器加は円筒状容器２３．供給管２１．ガ
ス流出管２２および円筒状容器ｎ内に配設された中子２
４からなる。・中子スは接続片２４７によりそれぞれ結
合される。円筒状容器ｎは底部が開放されており粒子出
口四として形成され、供給管２１は円筒状容器ｎの上部
で円筒の接線方向に延びている。この供給管２１がら空
気または不燃性ガスなどの適幽な気体により流動化され
た微粉状の粒子が円筒状容器ｎ内に供給されると、気体
は容器上部側で高速にて旋回する旋回流を発生しそして
流出管ｎを通って流出する。前記旋回流は流出管ｎより
流出しない容器下部の気体の旋回流を惹き起こし、容器
下部にも旋回流が得られる。供給管２１より気体ととも
に供給された粒子は気体の旋回流による遠心力で円筒状
容器器の器壁方向に移動して流出管ｎから流出する気体
と分離される。円筒状容器ｎの器壁方向に移動した粒子
のうち比較的粒径の大きな粒子は、円筒状容器ｎの上部
から下部まで生じている旋回流によって器ＩＩＭと接触
しながら実線２７Ａで示すように螺旋状に進行し、その
際粒子は器壁面との接触による摩擦により帯電する。そ
して粒子は粒子出口δより放出される。前記円筒状容器
器〇器壁方向に移動した粒子のｂち器壁面まで到達でき
ない粒径の小さい粒子は中子ス内を破線２７Ｂで示すよ
うに中子スと接触しながら螺旋状に進行し、その際粒子
は中子冴との接触により帯電し、セして当咳粒子は粒子
出口６より放出される。

粒子の接触により円筒状容器ｎおよび中子２４に発生す
る粒子と逆極性の電荷は、容器および中子が導電性金属
で形成されている場合には、容器および中子を直接アー
スすることにより放電される。

また容器および中子が絶縁物で形成されている場合は次
のように構成すれば良い。すなわち、第５画一）に示す
ように絶縁物からなる器壁表面２３１　Ｋ放電線２３２
を螺旋状に接着し、放電ｌＩ２３２の一端を強度を保つ
ために器壁を被う金属外壁２３３Ｋｍ！続し金属外壁２
３３をアースするか、または第５図１ｂ＋に示すように
、導電性の金属細＠　２３４を針山状に取付けた導電性
の金属壁２３５の内面Ｋ、金属細線２３４の先端が表面
に突出するような適当な厚さに絶縁物をモールドし、金
属＠　２３５をアースするように構成することにより、
円筒状容器のａｌｌに発生した電荷を放電させることが
できる。第５図１ｂ＋　、　ｌｂｌでは円筒状容器器つ
いてのみ説明したが、中子もこれと同様な構成とすれば
良いので説明は省略する。このように円筒収容６２３お
よび中子賞に発生する電荷を放電させることにより、粒
子は円筒状容器２３または中子Ｕの器壁面に沿って螺旋
状に進行する間連続に帯電が行なわれる。

前記円筒状容器ｎ内で安定した旋回流を得るためＫは容
器寸法を次の範囲に定めるのが曳い。すなわち、円筒状
容器器の径をＤ２、流出管の径をＤ１円筒状容＋１２３
の長さをＬｌ、流出管の長さをＬｌ、矩形状の供給管２
１０幅を人、高さをＢ、中子スの径をＤＩとしたとき、
供給管２１０輻ＡはＡ　（（Ｄｌ−ＤＩ）／２、供給管
２１の高さＢはＢ（０，９い、円筒状容器ｎの長さＬｌ
はＬ２）２Ｄ鵞、中子スの径Ｄｓは０．９Ｄ！＞１）ｓ
）１．１ＤＩとするのが良い。

前記帯電容器加によれば、容器上部から容器下部まで旋
回流が生じているので、粒子は粒子間衝突よりも円筒状
容器ｎまたは中子あとの接触が優先して行なわれ、粒子
の滞留や気体の渦流により粒子間衝突がな（、従来から
知られているサイクロンに比べ℃はるかに良い選択的な
帯電が行われる。また、円筒状容器２３の内部に中子ス
が配設されていることにより、円筒状容器％の器壁面ま
で到達しない比較的粒径の小さい粒子を中子２４によっ
て帯電させることができるので、粒径分布が広い範囲に
わたる場合でも有効な帯電が行なわれる。

次に前記帯電容器加を利用した選炭装置につ〜・て説明
する。第６図は選炭装置の系統構成図を示し、加で再び
帯電容器を表わし、３１は破砕機、３２はホッパ、羽は
供給フィーダ、墨は静電分離部、３５Ａ、３５Ｂ、３５
Ｃは捕集箱、あはプロワを丞す。

原炭は破砕機３１によって１５０μｍ　１ｍｌ！以下の
微粉炭に粉砕され、この微粉炭はホッパー３２　Ｋ一時
貯留される。ホッパー３２に貯留された微粉炭は、供給
フィーダあを通して、プロワ３６により循環されている
不燃性ガス流に一定量が供給され、帯電容器加に導かれ
る。帯電容器加内では、微粉炭は、前述のよ５　＆Ｃｊ
ｌ＊帯電により主として炭質分は正極性に、灰質分は負
極性に帯電される。蟲腋帯電粒子は重力沈降により後述
する静電分離部３６に導かれその帯電極性にＬじて直流
電界により分離され、捕集箱、ｆｓＡ、３５Ｂ、？Ｉ５
Ｃに捕１される。なお捕集箱３５Ｂに捕集される非滞電
および弱蕾電粒子は供給フィーダ３３に環元される。

前記静電分離部あけｔＩＩＪＴ図に示すように構成され
ており、１対の平行平板電極３５Ｄ、３５Ｋが一直方向
に配されている。この電極間には０．８〜２．５ｋＶ　
／　Ｃｍ程度の直流電界Ｅが直流電源３５Ｆにより形成
されており、Ｐ点より供給される帯電粒子を重力による
沈降と同時圧電界Ｅにより加速する。すなわち、負極性
に帯電した灰質分の粒子は矢岬３゜Ｐ２１で示すように
陽極とし℃の電極板３５Ｅ方向に加速され、電極板３５
　ｇの表面および捕集箱３５Ａに捕集される。正極性に
帯電した炭質分の粒子はＰｌ。

１口で示すよ５に陰極としての電極板３５Ｄ方向に加速
され、電極１ｉ３５Ｄの表面および捕集箱３６ＣＫ捕集
される。辰質分ど灰１２分の混合粒子あるいは灰質分の
うち器壁面との衝突により帯電しない粒子は［ｈ−Ｅの
作用を受けずに矢印Ｐ・で示す方向に沈降し捕集箱３５
　Ｂに捕集される。前記電極板３５Ｄ。

３３　Ｅの表面番で捕集された粒子は図示・しない適当
な手段によって捕集箱３５Ａ、３５Ｃ内に掻き落とされ
る。

第８図は第６図に示した選炭装置により選別分離された
粒子の重量分布と灰分３有率を丞し、この場合帯電容器
２０として鋼製の容器を用い、静電分離部３５の捕集箱
として陰極下部を番号１．陽極下部を番号１２を付して
１２個に分割した捕集箱を用いた。第８図において、曲
線Ａは本発明における中子付−きの帯電容器を用いた場
合の粒子の重量分布、曲線Ｂは中子なしの帯電容器を用
いた場合の粒子の重量分布、曲＃ｉｌＣは本発明忙おけ
る中子付きの帯電容器を用いた場合の灰分含有率、曲Ｉ
ｓＤは中子なしの帯電容器を用いた場合の灰分含”肩車
を示す。この図から明らかなように本発明における中子
付きの帯電容器を用いれば、陰極に捕集される炭質分、
陽極に補集される灰質分の分離度が高く、かつ陰極に捕
集された炭質分の灰分含有率は低いといり極めて優れた
分離選別効果を得ることができる。

第９画一）およびｔｂｌは本発明における中子のそれぞ
れ異なる実施例を示す。第９図１ｍｌ　においては、中
子２４５は円筒部、２４２とこの円筒部２４２から下方
に延びる中空円錐部２４３からなり、中子２４１にはガ
ス抜き穴２４４を有する。第９図１においては、中子２
４５は中空円錐形状く形成され、ガス抜き穴２４６を有
する。第、９図（１１およびｔｂｌに示す中子２４１＃
２４５によれば、旋回流によって帯電容器としての円筒
状容器器壁または中子上部の円筒部まで到達できない微
小粒子を円錐形状のテーバ部で帯電させることができる
という利点を有する。

なお、本発明は前述の石炭精製のみでなく、鉱石の精製
選別、粉粒触媒製等二種類以上の混合粒子の中から特定
の成分を持つ粒子を精製抽出する装置としても利用でき
る。

以上に説明したような本発明の摩擦、帯電と直流電界を
利用した乾式の粉体選別装置によれば１次のような利点
を有する。すなわち （１）粉体処理工程中に水を使用しないので汚泥の発生
がなく一灰質分による環境汚染がない。また製品を脱水
乾燥する後処理が不要となり、システムの簡略化と処理
コストの低減を図ることができる。

（２）静電気を利用して分離するため、比重差の小さい
ものや、磁気特性の差の小さいものも含めた高精度の分
離かで會る。

（３）帯電装置が円筒形状でかつ中子を有しており、通
常のサイクロンのようにテーパ部がないので粒子間距離
が大きく取れ、供給量を増しても粒子間衝突、滞留等に
よる帯電不良が少ない。また、粒径分布幅の広いものも
効果的に帯電できるため、風量が少なく使用エネルギー
が小さ−）という利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の粉体選別装置を説明するための石炭選別
系統構成図、第２図は第１図における主びｔｅｌはそれ
ぞれ帯電粒子を直流電界により分離選別した際の粒子重
量分布を示す曲線図、第４図１ａｌおよびｔｂｌは本発
明の一実施例の帯電容器の平面図および側面断面図、第
５図１ａｌおよびｔｂｌは帯電容器の器壁を壓すそれぞ
れ異なる要部断面図、第６図は本発明を選炭装置に適用
した際の系統構成図、第７図は静電分離部の概略図、第
８図は微粉炭を分離選別した結果の粒子の重量分布およ
び灰分含有率を示す曲線図、第４図１ａｌおよびｌｂ）
はそれぞれ異なる中子の断面図である。 ２０＝帯電容器、２１：供給管、２２：流出管、２３＝
円筒状容器、２４：中子、３５＝静電分離部。 第１図 ｆ２目 １−３０ （ＩＸ） ７Ｓ図 （Ｑ）　　　　　　　　　＜ｂ） 図 し 才ｑ図 （幻 ３７３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ）二種類以上の異なる成分からなる黴肴状に粉砕され
   た被選別粉体を特定の成分毎に選別するｔのｋおいて、
   空気または不燃性ガスなどの遍蟲な気体により流動化さ
   れた被選別粉体と帯電容器との摩擦により被選別粉体を
   帯電させる摩擦帯電電直流電圧が印加されて直流電界を
   発生する１対の電極板を有し、この電極板間に前記摩擦
   帯電部により帯電された被選別粉体を通すことにより被
   選別粉体なその帯電極性に応じ℃分離する静電分離部を
   備え、前記摩擦帯電部の帯電容器は、円筒形状をなし円
   筒上部からその接線方向に前記気体を供給することによ
   り円筒上部から円筒下部まで旋回流を発生するとともに
   、当該旋回流により被選別粉体と分離された気体を円筒
   上部より排出するように構成し、前記円筒内部に中子を
   設けたことをＩ？Ｉ徴とする粉体選別装置。