JPS607769Y2 - 磁化可能粒子分離装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁化し得る固体粒子を懸濁した液体からこの粒
子を分離する磁化可能粒子分離装置に関するものである
。

このような分離作用を行なう装置には２個の形式のもの
があるが、これ等はそれぞれ固体粒子を懸濁した液体を
通し得るよう入口と出口とを有する非磁性材料のかんの
中に強磁性体のフィラメント状材料から成るマトリック
スを具える。

このかんを１００００ガウス又はそれ以上の強さの非均
−磁界中に設置し、液体中に懸濁した磁化し得る固体粒
子をマトリックスのフィラメント状材料に吸引し、フィ
ラメント状材料の磁化が失なわれるまでこの粒子をマト
リックス内に留め、次に液体の流れによってこの保持さ
れた磁化し得る粒子を除去する。

このような装置の一型式では、はぼ円筒形のかんを電磁
コイルによって包囲し、この電磁コイルをはぼかんに同
軸し、かんが占める区域内にこのかんの縦軸線に平行な
磁界をこの電磁コイルによって発生させる。

磁化し得る固体粒子と液体とから成る混合物は一端から
かん内に入り、反対側から去る。

この構成はこのかんに通る流れかかんの軸線にほぼ平行
に即ち磁界の方向にほぼ平行になるよう構成される。

他の型式の装置ではほぼ円筒形のかんを２個の電磁石の
極片の間に位置させ、混合物をかんの一端から入れ他端
から出すようにしており、磁界の方向が混合物の流れの
総体的な方向に直角に示すよう構成している。

この第１の型式ではフィラメントが流れの方向に直角に
なるよう即ち磁界の方向に直角になるようフィラメント
状材料のフィラメントのマトリックスを指向させる。

このような状態であると、フィラメントの上流側のフィ
ラメントを包囲する円筒空間の扇形部に磁化し得る粒子
が入ると捕捉される。

この扇形部はフィラメントの縦軸線をそれぞれ通り磁界
の方向に４５°の角度をそれぞれなす２個の平面によっ
て構成される。

フィラメントの縦軸線に９０°の角度をなすフィラメン
トの円筒表面の一部の付近に磁化し得る粒子が堆積する
が、この円筒表面の他の部分には殆ど粒子は付着しない 第２の型式の装置では混合物の流れの方向に直角な方向
で且つ磁界の方向と直角な方向にフィラメントを配置し
ている。

このように構成する結果、混合物の流れが接近する方向
から見るとフィラメントの両側に磁化し得る粒子が堆積
するが、フィラメントの両側のいかなる粒子の堆積も流
れる混合物によって一掃される傾向がある。

堆積した粒子の数が増大する程、このフィラメントの周
りの混合物の流れは大きな偏向作用を受け、従うて混合
物の局部的な流速が増大し、折角堆積した磁化し得る粒
子を一掃する傾向が増大する。

本考案の目的は磁化し得る粒子を液体から良好に分離す
るようフィラメントを配置したフィラメント状の強磁性
体のマトリックスを使用することにより磁化し得る固体
粒子で懸濁した液体からこの固体粒子を分離する磁化可
能粒子分離装置を得るにある。

本考案装置は磁化し得る粒子と液体との混合物のための
導入口と送出口とを有するかんと、このかんの中の強磁
性材料のマトリックスと、このマトリックスの区域に強
い磁界を生せしめる磁界発生手段とを具え、前記マトリ
ックスを構成する強磁性材料をフィラメント状材料にし
前記混合物が前記マトリックスを流れる総体的な方向に
ほぼ平行な方向にほぼすべての前記フィラメントを配列
し、前記マトリックスに流れる前記混合物の流れの総体
的な方向を前記磁界がほぼ直角に横切るよう前記磁界発
生手段を構成したことを特徴とする。

本考案装置のマトリックスを構成するフィラメント状材
料は複数個のほぼ真直ぐなフィラメントから戊り、これ
等フィラメントを結束しないか又は結束した束状とする
。

非磁性材料からなる円筒管の形状のかんの中にこのフィ
ラメントを収容し、フィラメントを管の縦軸線にほぼ平
行にし、この管の一端から混合物を入れ、反対端から送
出する。

円筒管の外壁の周りの弓形断面の２個又は２個以上の電
磁石コイル即ちサドル型コイルを設置することによって
横切る磁界を有利に発生する。

代案として非磁性材料の２個のほぼ平行な有孔板の間に
フィラメントを保持してもよく、これ等板の間にフィラ
メントを配置しフィラメントが板にほぼ直角になるよう
にし、（非磁性材料の円筒管の形状の）かんの中にこれ
等板を取付け、各板を管の縦軸線に平行にして円筒管内
に３個の別個の室を形成する。

その第１の室は管の内面の一部と有孔板の１個とによっ
て構成され混合物のための導入口を有する導入室であり
、第２の室は２個の有孔板と管の内面の２個の部分とに
よって構成された分離室であり、第３の室は他の有孔板
と管の内面の１部とによって構成され混合物のための送
出口を有する送出室である。

マトリックスが占める全容積の約３％から約７５％が固
体フィラメント材料によって占められ、その残りの容積
は空間である。

しかし、一般にマトリックスによって占められる全容積
の少なくとも１０％が固体フィラメント材料によって占
められる。

フィラメントの直径は２５〜５０μであるのが好適であ
ることがわかった。

フィラメントの長さは少なくとも５ｍｍであるのが有利
であり、少なくとも１−が好適である。

本考案装置は例えば鉄で汚染されたチタン鉄及び雲母材
料及び例えばカオリナイト、ディツカイト、ナクライト
及びハロサイトのような粘土更に長石及びセラミック組
成分からの黄鉄鉱鉱物のような鉄含有不純物の抽出に使
用することができる。

また工業上及び都市の廃水処理のため、石炭から硫化鉄
鉱鉱物質を除去するため赤鉄鉱タコナイト鉱石の品質を
高めるため、静脈血から赤血球を分離するためにも使用
することができる。

本考案装置で使用する平均的な磁界の強さは１０００ガ
ウスと１０００００ガウスとの間であり、普通は５００
０ガウスと６００００ガウスとの間である。

混合物をマトリックスに少なくとも１０ｃｍは通す装置
に於て液体から磁化し得る粒子を所定量分離するため、
磁界の強さと、フィラメントに通る混合物の平均速度を
調整し、抽出係数αと称するパラメータを所定値にする
。

この抽出係数αは次の式で与えられる。

ここにＨｏは磁界の強さ、ＶＯは混合物の平均速度、刀
は混合物の動的粘度である。

一般に簡単な実験により磁化し得る粒子を流体から必要
な程度分離するに必要な抽出係数の値と、この抽出係数
の所定値を与えるに必要な磁界の強さと混合物の平均速
度との値とを決定することができる。

一般指針として約０．１２ Ｘ １０−２ｋｇ ｙｒＬ
−’Ｓ−”の動的粘度を有する粘土から常磁性粒子を分
離するためには、抽出係数の値は一般に（Ｓ−Ｉ・単位
）１δと１６との間であり、１δの抽出係数、１０００
ガウスの平均磁界強さで作動する磁気分離装置で例えば
最近平均速度はほぼ０．８ Ｘ １０−’九３−１であ
り、１ｏの抽出係数、１０００００ガウスの平均磁界強
さでは最高平均速度は約０．８７７１．Ｓ ”であり、
平均磁界強さ１５０００ガウスでは平均速度はほぼ１．
２Ｘ １Ｏ−３７ＦＬＳ ’と１．２Ｘ １０−。

ｍｓ−”との間であり、６００００ガウスの平均磁界強
さでは平均速度はほぼ５×１Ｏ−３ｒｒＬＳ−１と５Ｘ
１０−’７ＦＬ３−ｉとの間である。

本考案を一層よく理解し、どのように実施するかを一層
明瞭にするため添付図面につき実施例を説明する。

第１図にフィラメント状材料のマトリックス２を包装す
る非磁性材料の円筒管１を示し、このフィラメントのほ
ぼ全部を管の縦軸線に平行に配列する。

弓形断面の２個の電磁石コイル３をこの管の周りに位置
させ、この電磁石コイルを付勢した時、フィラメントに
、はぼ直角方向の強力な磁界（即ち約１００００ガウス
又はそれ以上）を生ずるようにする。

作動に当り、この電磁石コイルを付勢し、液体と磁化し
得る粒子との混合物を一端から例えば矢印４の方向に管
１に入れ、マトリックスを通過させ、そこでこの磁化し
得る粒子がフィラメントに保持され、矢印５によって示
す他端から送出する。

このマトリックスが磁化し得る粒子で相当程度に閉塞さ
れた時、管への混合物の供給を停止し、磁界の強さを減
少させることによってフィラメント上に磁化し得る粒子
を保持する力を減らすことによってマトリックスを再生
させる。

この処理された混合物は好適に分散しており、この状態
では磁化し得る粒子はすべてほぼ同一の電荷を帯電し従
って互に反発しねう。

磁界が十分減少した時、相互の粒子間の力が磁化以上に
なり、磁化粒子がフィラメントから分離する。

このマトリックス内の磁界の強さは例えば電磁石のコイ
ルを減勢することによって弱くしてもよいが、又は絶え
ず零に減少する交流を供給されるコイルの作用をマトリ
ックスに受けさせることによってもよく、或はその双方
によってもよい。

このマトリックスを流体例えば清礎な水で水洗し、混合
物の供給を断った直後の混合物と同一方向にほぼ同一平
均速度で流し、それから電磁石のコイルを付勢するのが
よい。

このようにしてマトリックス内に物理的に保持されてい
る非磁化粒子を除去する。

電磁石のコイルを減勢するか又はマトリックスを含む管
を磁界の作用から除去し、絶えず零に減少する交流を供
給されるコイルの作用を受けさせる。

同時に高速で流れる液体、例えば清潔な水の流れを反対
方向に混合物の方にマトリックスに通し、磁化粒子を除
去する。

フィラメントと混合物の流れの総体的な方向とは平行で
あり共に磁界の方向に直角であるから、各フィラメント
にはフィラメントのまわりの磁化粒子の捕捉をなし得る
円筒状空間の２つの扇形部が存する。

更に混合物中の特定の粒子の捕捉を可能にするフィラメ
ントを囲繞する空間の容積は、供給混合物中の磁化粒子
がフィラメントに沿って移動するので大きくなる。

第２及び３図は非磁性材料の円筒かん１１を示しこの円
筒かんの軸線が水平になるようにこの図面に対し円筒か
んを指向させ、上部水平隔壁１２と下部水平隔壁１３と
をそれぞれ設け、適当に支持された青銅ワイヤの編んだ
網のような非磁性有孔材料でこれ等隔壁を構成する。

これ等隔壁によって円筒かんの内部を３個の室に分割す
る。

即ち導入口１５を通じて混合物を導入する下部導入室１
４と、フィラメント状のマトリックス１６を含む中心分
離室と、送出口１８を通じて処理ずみの混合物を排出す
る上部送出室１７とである。

フィラメント状マトリックスは複数個のほぼ真直ぐなフ
ィラメントからなり、円筒かんの中心室内に垂直方向に
これ等フィラメントを収容する。

ソレノイドの形状に巻いた電磁石コイル１９によってこ
の円筒かんを包囲し、コイル１９によって生ずる磁界の
方向を円筒かんの縦軸線にほぼ平行にする。

作動に当り、第２及び３図に示す装置は第１図につき説
明した装置とほぼ同一である。

導入口１５を通じて矢印２０の方向に室１４内に混合物
を導入し、次にマトリックス１６を経て垂直に上昇させ
、ここで電磁石コイル１９によって生じた水平磁界の作
用を受けさせ、マトリックスのフィラメントに磁化し得
る粒子を保持する。

処理された混合物は室１７に入り、送出口を通じて矢印
２１の方向に送出する。

第１図につき説明した装置の場合と同様このマトリック
スを再生させる。

上述した本考案装置は実用新案登録請求の範囲内に於て
種々の変更を加え得ることは当業者にとって明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例の線図的斜視図、第２図
は本考案装置の第２実施例の断面図、第３図は第２図の
Ｉ−Ｉ線に沿う断面図である。 １・・・・・・円筒管、２・・・・・・マトリックス、
３・・・・・・電磁石コイル、１１・・・・・・円筒管
、１５・・・・・・導入口、１６・・・・・・マトリッ
クス、１８・・・・・・送出口、１９・・・・・・コイ
ル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 磁化し得る粒子と液体との混合物のための導入口と送出
   口とを有するかんと、このかんの中の強磁性材料のマト
   リックスと、このマトリックスの区域に強い磁界を生ぜ
   しめる磁界発生手段とを具え、前記マトリックスを構成
   する強磁性材料をフィラメント状材料にし前記混合物が
   前記マトリックスを流れる総体的な方向にほぼ平行な方
   向にほぼすべての前記フィラメントを配列し、前記マト
   リックスに流れる前記混合物の流れの総体的な方向を前
   記磁界がほぼ直角に横切るよう前記磁界発生手段を構成
   したことを特徴とする磁化可能の粒子を懸濁した液体か
   らこの粒子を分離する磁化可能粒子分離装置。