JPS5849453A - 異なる物理性を有する粒子の静電分離法及び装置 - 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】 本発明は、異なる物理性を有する粒子の静電分離及び特
に交番電界を用いる粒子の分離に関する。

粒状の固体を分離するためにｔ多くの工業的な＋に械的
及び静電的な方法が存在している。ふるい分は装置及び
流動床を含む機械的方法は、粒子の寸法が認めうるほど
異なる場合或いは粒状混合物の成分の比重が異なる場合
に特に有用である。高電位場を用いる静電的分離装置は
、ある種の粒子を吸引し又は反撥するように作動し１及
び粒子のりｊ電状態の実質的に異なる混合物に対して特
に有用である。これらの系は２ａｌより多い成分を有す
る混合物に対しては全く複雑になることがわかっており
、各成分を許容しうる程度に分離するためには％数回通
過させる必要のめることが発見された。

それ故にｔ本発明の目的は、異なった物理性、例えば伝
導性の程度、寸法又は密度、を有する粒子のための静電
分離装置を提供する。

この及び他の目的は、粒子を荷電し、及び粒子を、進行
方向に対して垂直の方向に不均一な強直を有し且つ同一
の垂直方向に湾曲し九電界−を有する交番電界を通して
前進方向へ駆動させるとと゛によって達成される。従っ
て荷電のために湾曲した電界線に沿って移動する粒子は
へ垂直方向において遠心力に供される。各粒子における
遠心力は粒子の質量、寸法及び電荷に依存し％これによ
って異なる粒子がこの垂直方向に沿って分離される。

粒子は摩擦帯電により及び／又は伝導性イン〆クション
により荷電される１粒子の前進Ｏ動きは機械的振動によ
って付与される。交番電界はＳ〜１０００ヘルツの周波
数で振動するように作ることができる。

異なる物理性を有する粒子のための静電分離装置は％第
１及び第２の伝導性屯極構遺体を含むっこＯ各々は予じ
め決められた長さ及び巾の表面積を１する。第２の電極
構造体は、電極表面間に適用される電位が電極の巾に沿
って不均一な強度の電界を形成し１且つ電界がｔ極の巾
の方向に湾曲した電界線も有するように、菓１のそれか
ら間隔を置いて配置されているａ′ｔｋＬ極間に電位を
適用するためには、予じめ決められた血圧及び周波数の
電源が使用される。分離すべき粒子は、高電界強度の領
域において、第１の’ｉｌｌ極の１漏の表面に流動せし
められ、１極の長さ方向に沿う電界中を部製ゼしめられ
る。第１及び第２の両電極構造体は）電極の巾に沿う表
面間に角度を形成するように配置された実質的に平面の
表面を有していてもよい。

しかしながらｔ本発明の他の一点によれば、第１の電極
構造体は実質的に平面の表面を有し−及び第２の電極構
造体は湾曲した表面を有していてもよい、この場合１表
面は電極の長さ方向に沿って一定の断面を有するように
配置されている。

本発明の他の観点によれば、第１の電極表面はその長さ
及び巾に沿って実質的に水平であってよい、しかしなが
ら、それは最高電界強度の方向において１その巾に沿っ
て傾いていてもよい。

分離装置は、第１及び第２０電極間の第２の電極表面上
に配置された誘電材料層ｔ＊に含むこともできる。

粒子を前進方向に駆動させる丸めに％機械的振動機を第
１の電極構造体に固定することができる。

本発明の多くの他の目的及び観点はｔ以下の図面の詳細
な記述から明らかになるであろう。

図面において、 第１図は分離装置の前面図であり８ 第２図は第１図の分離装置の断面図であり本第Ｓ図は電
極間の湾曲した電界線を例示し；第４及び５図は電極の
具体例を例示し；第ｂ、Ｉ及び１０図は異なるフライ・
アラシェーカーボン試料に対するフライ・アッシュの分
画（ｂｅｎ＠ｆｉｃｉａｔ、１ｏｎ）曲線で必り；及び
第７．９及び１１は異なるフライ・アラシェーカーメン
試料に対するカーが７・分画曲線である。

本発明による及び第１及び２図に示す如き静電分離装置
１０は、分離すべき粒子１１の連続流をその源１２から
受けとる０粒子は長さ方向に移動するにつれて分１れ、
分−捕集槽１Ｓに沈降する。

分離装置１０は、粒子１１がその上に下降する平面の伝
導性グレートである第１の電極１４を有する０粒子１１
は通常の振動供給機１５、例えばジントロ７　（８７ｎ
ｔｒｏｎ　＝ｄ３俸）供給機によって電極１４の長さ方
向に沿って移動せしめられる。

供給機１５は１基底１６、振動駆動部１７、及びグレー
ト１４に取りつけられた柔軟なスゲリンダ１８を含む、
振動供給機１５が振動するにつれて、粒子は電極１４に
沿って右から左へ駆動せしめられる。振動供給機１５は
智普通に紘流速が調節できるように電気的に制御される
。

第２の電極１９は第１の電極Ｏ上に位置する。

□ 第１及び２図に示すように％電極１やも平面の伝導性グ
レートであってよい、しかしながら、それは、分離装置
１０の１端に沿う電極１４及び１９間の間隔２１が狭く
１及び分離装置１００他端における間隔２２が広いよう
に、第１の電極に対して角度偶になるように配置されて
ｉる。誘電板２４又社層は１通常電極１９の下に配置さ
れていて、電極間で放電が起ζるのを防止する。しかし
ながら１電４＊ｉ１４及び１９０両方が誘電コ←テイン
ダを有していてもよい。

操作において、電極１４及び１９は電極間に交番電界を
形成する高電圧間源に連結されている。

粒子１１が分離装置１０の長さ方向に沿って移動するに
つれて荷電される場合には、それらは２つの電極１４及
び１９間を、電界線に従って自由に上下移動もするであ
ろう、これはｔ静電力１゜□０＝ＱＸｌを粒子に課し１
但しこの力が交番電界のために方向を変えるという電界
に起因する。最大の電荷を有する粒子は最大の？、よ、
を有するであろう。

しかしながら、電極１４及び１９間の角度αの喪めに、
電界１ｉｉ５Ｇはα度の円弧となる。荷電された粒子は
、これらの湾曲した線に従い、それ故に粒子に遠心力Ｆ
　　　＝　Ｖ　２／　ｒを諌する効果のあｃ＠ｎす る円形の動きをする。ここにｒは円弧の有効半径であり
、広い熾２２へ移動する粒子に対して太きくなる。この
遠心力は粒子を外側へ移動させるが１それにつれて粒子
にかかる１゜、ｎｔは小さくなる。

従って粒子が高度に荷電されてｉればいるほど、それら
は分離装置の広い側２２の方へ移動する。

更に電荷＾りの粒子が小さければ小さい程或いは密度が
低ければ低いほど９粒子は広い側２２へ移動する。即ち
ｔ分離は物質の種々の物理性による電荷の差の一果とし
て起こる６粒子Ｏ荷電はｔ摩擦帯電又は接触帯電、イオ
ン又は電子照射を或いは伝導性インダクションによって
達成することができる。１８１図に示す具体例において
、摩擦帯電及び伝導性インメクシ冒ンは粒子の荷電の主
な方法である。

系の多くの因子は分離すべき物質に適するように調節し
又は調節できることが決定された８例えば、分離装置１
０の寸法、即ち電１ｉ１４及び１９の長さ及び巾は、達
成される分離量を決定する１つの因子である。特に長い
分離装置の場合を捕集樋は種々の分離された画分を集め
るために１その長さに沿って分離装置４のそばに配置す
ることが−できる。物質の処理速度は他の因子である。

更に、電極１４は１い粒子が狭い１ｌｊｌ１２１に残こ
るようＫこの側へ僅かに傾いていてもよい。

電慣１９は、粒子にかかる遠心分譲力が常に同一の方向
となるように、′電界線が１方の側へ湾曲している状態
でいる限りにおいてｔいろいろな形をとることができる
。第４図は１対の電極４４及び４９を示す、この場合、
第１の電極、即ち基底の電極４４は実質的に平面であり
、及び第２の電極４９は指数曲線に従う断面を有する。

この電極の配置は、小さい荷電或いＱ、１大きい寸法又
は質蓋を有する粒子を、狭い＠４５から始めて連続的な
一分に分畦する。大きい荷電或いは小さい寸法又は買電
を有する粒子は右の広い側へて１１区動きれる。

第５図は１基底の電極５４が平面であシ及び第２の電極
５！が対数形の曲線の断面を有するものからなる電極配
置を示す、この電極の配置は１小さい荷電或いは大きい
寸法又紘質量の粒子を狭い側Ｓ５に残留せしめる。一方
大きい荷電或いは小さい寸法又は質量の粒子は一電極の
巾に沿って広い側５６へと連続的な画分に分離される。

電極のＶｒ面は分離装置の長さ方向に沿って一定である
ように示しであるけれど、これは場合によって必要でな
い、断面はｔ粒子が分離装置中を動（Ｋつれて異なる分
離力を特徴とする特別な物質を処理するために、長さ方
向に沿って変化してもよい。更に１基底の電極５４は１
粒子の飛びはねの方向づけのために及び遠心力を高める
ために湾曲していて屯よい。

上述したように、系の因子は分離すべき物質に適するよ
うに変えることがてきる。辷れは電源の電圧及び周波数
にもあてはまる。例えばフライ・アッシュ−カーメンの
分画の場合、特に電極間の角度αが１２°に設定される
ならば、５−ＢｋＶの電圧及び１０〜２０ヘルツの周波
数が良好な結果を与えることがわかった。ガラスピーズ
の分離の場合には、５σ程直の電圧及び約５０ヘルツの
周波数が満足しうる結果を与えることがわかった。

一般に、電源の電圧及び周波数は分−便すべき粒子）寸
法、密度瓦Ｕ’ｌＫ荷によって決まってこより。

蝦も大きい又は最も尚密度の粒子は狭い側で分離装置を
離れ１混合物中の粒子の寸法又は密度の増加は適当な分
離のために電圧の増大と周波数の減少を心情とする。一
方最も強い荷電を有する粒子は分離鉄販の広い側へ移動
し１粒子の電荷の増大は適当な分離のために電圧の低下
及び周波数の増大を必袂とする。

フライ・アッシュ−カー４ζン緘料の分離は、角度ａ−
１２°で配置されえ平面電極１４及び１９を有する分離
装置を用いて達成できた。電ｌ１１４は巾約ａ５−及び
長さ５ｉｔｓの銅Ｉ［かもな）、一方電極１９は巾約１
０ｍ＋及び長さ２３ｍのアルンニクム板からなった。２
０ヘルツの交番電圧７ｈｖを電極間に適用した。献果を
第６〜１１１５０分画−線で示す。

第６及び１図はカーがンｔｕｔ１６試料に対する分画曲
線でＴｏ！７１ｇ＠及び９図はカーｔｙｔ４−の試料及
び第１０及び１１図は★−ｆン１４３−〇試料に対する
分画−着である。館６１６及び９図のフライ・アツシエ
分画−纏Ｏ場合−術語は次のように定義される： 及び 縞７１！及び１１図のカーがン分画曲線の場合１術賭は
次のように定義される： ＄４−におけるフライ・アッシュの分画曲線は、抽出さ
れるフライ・アッシュの蓋優に関して達成できるカーポ
／の減少を示す０例えば％最初のカーｌン含凰の約６７
％の減少は、処理フライ・アッシュ７２−において達成
する仁とができた。供給時に約１ａ？−であったカーー
ン含量は約４５−に減少し喪。

第７図におけるカーがン分画曲−は、抽出され九試料中
に非常に庇いカーヴン含筺チを達成することの可能性を
示す、処理フライ・アッシュ０５〜１０１ｊが５０％よ
りも高いカーがン含量で得られる。

第８〜１１因に示されるように、他の２つの試料に対す
る結果は第一の試料の結果と非常に＠似していた。第２
の試料の場合を最初のカーメン含量の７２−の減少は、
処理７ライ・アツシＪＬ７５−の場合に達成できた。こ
の場合供給物はカー？。

ン約Ｌ４％を含有し、それが約Ｌｉｔ−’ｉで成功裏に
減少できた。予期されるように、処理フライ・アッシュ
の３−５チだけが５０ｔｓ以上の高カーがン含量を有す
るＫすぎなかった。第５の試料はｔ処理フライ・アッシ
ュのカーがン含量の９４嗟と９う著るしい減少を示す、
第１０図からは１供給物の６０ｓだけがこの減少を達成
できることがわかる。高い最初のカーメン含量のために
、最初のフライ・アッシュの約１６１ｓは５Ｓ−以上の
カーメン含量を有して得られた。

本発明の上述の具体例における多くの改変は本発明の範
囲から離れずして行ない得る。従って本。

発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるこ
とが意図される。

【図面の簡単な説明】

第１図は分Ｍ装置の前面図であり； 第２図は第１図め分離装置の断面図であシ；第５図は電
極間の湾曲した電界線を例示し；第４及び５図は１極の
具体例を例示し；あり；及び 第７、！及び１１は異なるフライ・アッシュ−カーがン
試料に対するカーが７分画曲線である。 １０・・・静電分離装置 １１・・・粒　子 １ｓ・・・捕集槽 １４・・・第１の電極 １５・・・振動供給機 １！・・・第２の電極 ２０・・・ムＣ電源 ２４・・・誘電板 ３０・・・電界線 ４４、、４９　、５４．、、、’５１−・電　極。 特鈴出願人　カナディアン・／臂テンツ・７ンド・・デ
ペロッグメンツ・す建デッド 代理人弁理士小田島゛平吉 図面の浄書（内容に変廻なＬ） ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、５ ［由ｂ　３　ｒ−、ｆ響に ＦＩＧ、　６ １山ム猟ｊ−量− ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、　［） 柚戯さ・１．ｒ：重ン□ 手続補正書（自発） 昭和５７年７　月２１日 特許庁　１、′ｌ、、ｉ　　七　杉　和　大　　　殿ｌ
事件の裏手 Ｔｏ＋々１１５　？　４”Ｌ・Ｈ：　１．’ｈ第８１７
４０ｂ３補正をする渚 事件との関係　　特許出願人 ４代　理　人〒１０７ 手続補正寵（方式） ％式％ ２１日付手続補正■により応？！―みで■。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　粒子を荷電し、 粒子を１前進方向に対して垂直な方向にあシ且つ垂直な
   方向において湾曲し九電界線を有する不拘−表強度の交
   番電界を通して、前進方向に駆動させ、これによって粒
   子を垂直方向にお叶る遠心分離力に供し、但し各粒子に
   かかる遠心分離力は粒子の質量、寸法及び電荷に依存し
   １これによって具なる粒子垂直方向に沿って分離する、
   ことを含んでなる異なる物理性を有する粒子の分離法。 ２　粒子を摩擦帯電によって荷電する特許請求の範囲＠
   １項記載の方法。 五　粒子を伝導性インダクタンスによって荷電する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４、粒子を機械的振動によって前進方向へ駆動させる特
   許請求の範囲第１．２又は５項記載の方法。 五　交番電界が５〜１０００ヘルツの周波数で振動する
   特許請求の範囲第１１２又は５項記載の方法。 直　予じめ決められた長さ及び巾の表面積を有する第１
   の伝導性電極手段、 予じめ決められた長さ及び巾の表面積を有する、但し電
   極手段間に適用される電位が、電極手段の巾に沿って且
   つ電極手段の１３の方向に湾曲した電界−を有して１不
   均一な強厩の電界を形成するように、第１０′這極手段
   と間隔を置いた関係で配置される、第２のＭ４性手段１ 電極手段間に電位を適用するために、予じめ決められた
   電位及び周波数を有する電源手段−粒子を導入し１高電
   界強度域において、第１の電極手段の１端の表面で分離
   するための手段１及び 電極手段の長さ方向に沿って粒子を駆動させる手段、 を含んでなる異なる物理性を有する粒子のための静電粒
   子分離装置。 ｌ　第１及び２の電極手段が１電極手段の巾に沿う電極
   表面間に角度を形成するように配置された実質的に平面
   表表面を有する特許請求の範囲第６項記載の分離装置。 ａ　第１の電極手段が実質的に平面な表面を有し及び＃
   Ｉ２の電極手段が湾曲した表面を有し％誼光面が電極手
   段の長さ方−に沿って一定の断面を有するように配置さ
   れている特許請求の範囲第６項記載の分離装置。 ｔ　電極の少くとも１つが内向した表面を有する特許請
   求の範囲第６項記載の分離装置。 １ａ　第１の電極手段がその長さ及び巾に沿っ″て実質
   的に水平である特許請求の範囲第６１７又ｔｉ８項記載
   の分離装置。 １１、＠１の電極手段がその長さ方向に沿って実質的に
   水平であり、及びその巾に沿って最高電界強度の方向に
   傾いている特許請求の範囲第６．７又は８項記載の分離
   装置。 １２、　１つ又は両方のｔｍの内側表面上に配置された
   誘電材料層を更に含む特許請求の範囲第６％７又は８項
   記載の分離装置。 １五　駆動手段が給１の電極手段に固定された機械的振
   動機である特許請求の範囲第６％　７又は８項記載の分
   離装置。 １４、電源がＳ〜１０００Ｈｚの周波数で作動する特許
   請求の範囲第６．７又は８項記載の分離装置。 １５　粒子を荷電し、 粒子を、前進方向に対して垂直な方向に湾曲した電界線
   を有する交番電界を通してｔ前進方向に駆動させ、これ
   によって粒子を垂直方向における遠心分離力に供し１但
   し各粒子にかかる遠心分離力は粒子の質量１寸法及び電
   荷に依存しｔこれによって異なる粒子を垂直方向に沿っ
   て分離する１ことを含んでなる異なる物理性を有する粒
   子の分離法。 １瓜　予じめ決められた長さ及び巾を有する交番電界を
   発生する、但し電界線が磁場の巾の方向に湾曲している
   、手段１ 粒子を％電界線の曲直から離れた側にお−てｔ電界の１
   端に挿入するための手段、及び板子を、電界の長さ方向
   に沿って一電界を通して駆動させるための手段、 を含んでなる異なる物理性を有する粒子のための静電的
   分離装置運転