JPS61264107A - 水アトマイズ金属微粉末の回収方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、水アトマイズ金属微粉末、特に超高圧水アト
マイズ法によって生成される金属微粉末の回収方法に関
する。

〈従来の技術〉 停ｓＪＬ　　壷プＬ−ノー２＋１啼シフＡＷ各勅〜士ハ
儂ｕ二桑は、第４図に示すような装置を用いて行なわれ
ている。この装置は、かつて本特許出願人力咄願した特
開昭５４−１１７３６７号に記載されたものであり、取
鍋２１からタンディツシュ２２を経てアトマイズ装置２
３内へ落下する溶融金属細流２４を、アトマイズノズル
２５から噴射される高圧水流ジェット２６により破砕、
冷却して微粉末２７・にし、アトマイズチャンバー２８
底のパケット２９に沈澱捕集するようになっている。ア
トマイズ操作中、水は、矢印の如く貯水タンク３０から
高圧ポンプ３１を介してアトマイズノズル２５と冷却水
パイプ３２に供給され、アトマイズチャンバー２８に流
入し、溢水３３となって圧送空気バイブ３４のバブリン
グを受け、リタンポンプ３５で揚水されて、沈澱タンク
３６、冷却タンク３７を経て再び貯水タンク３０へと循
環し、溢水中の金属微粉末はフィルタ３６ａを備えた沈
澱タンク３６で回収される。アトマイズ終了後、アトマ
イズチャンバー２８内の上澄み水をゲート３８を叩き、
バブリングしなからリタンポンプ３５で沈澱タンク３６
へ揚水し、貯水タンク３０へ戻す。沈澱タンク３Ｇ底に
沈澱した溢水中および上澄み水中の金属微粉末は、洗浄
バイブ３６ｂから供給される水で洗い流されて、矢印の
如くバイブ３９を経て下方のパケット２９内に回収され
る。こうして金属微粉末を収容したパケット２９は、底
部に取外し自在に設けた排出板２９ａの中央に突設した
ロッド２９ｂを介して巻出機４０によって吊り上げられ
、図示しない乾燥装置のスキーマに移送される。

上記アトマイズ装置は、生成される金属微粉末の平均粒
径が４０〜６０μｍで、一定時間静置した水中での沈澱
を利用して金属微粉末の回収を行なう点で一般の水アト
マイズ装置と何ら異ならないが、筋水、金属微粉末の完
全回収、パケットの多機能化に工夫を加えたものであっ
た。沈澱によって金属微粉末を回収する方法は、他にも
多数みられ、例えば特開昭５６−２０９号に記載したも
のがある。

ところが、最近、水アトマイズ法で従来５０〜２００ｋ
ｇ／Ｃｍ２であった噴霧水圧を一挙にＳ　００ｋｇ／Ｃ
ｍ２まで上昇させて、粒径が１０μｍ以下の微粉末を製
造する研究が行なわれ、その成果が発表された（金属材
料技術研究所研究発表会講演概要集［高圧液体噴霧法に
よる合金のＭ微粉化」）。この超高圧水アトマイズ法に
よって生成される微粉末の粒径は、従来法による平均粒
径４０〜６０μｍとは明らかに異なっている。それ故、
上記研究成果を工業化するにあたっては、従来の水アト
マイズ装置、とりわけ沈澱回収装置がそのまま適用でき
るかど、うかについて再検討する必要がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 一般に、静止液中を自然沈降する粉末の速度は下記のス
トークスの式（１）で示される。

ただし、Ｖ：沈降速度（−／ｓｅ） ｇ二重力加速度（９，８０７ｍ／５ｅｅ２）ρｐ、ρｌ
：粉末および液体の密度（ｋｇ／ｍ３） μｌ＝液体の粘性係数（ｋｇ−８ｅｃ／ｌ１１２）Ｄｐ
：粉末の粒径（１１１） 例えば、鉄粉（ρｐ’＝７９００）が５０’Ｃの水（ρ
Ｊ２＝１０００．μｐ＝５６Ｘ１０−’）の中を沈降す
る場合、上記（１）式で種々の粒径について求めた沈降
速度と２ｍの沈降に要する時開は、下記の第１表のよう
になる。

この表から明らかなように、深さ２論の一般的アトマイ
ズチャンバーを用いた場合、５０μｍの粉末は２分足ら
ずで沈降するのに対し、１０μｍの粉末は４９分、さら
に１μｍの粉末では４８７る。従って、超高圧水アトマ
イズ法で生成される微粉末の沈澱回収には、従来の２５
倍以上の時間がかかり、その間は次の乾燥工程等に移れ
ないため、生産量の減少は必至となる。また、従来の生
産量を維持せんとすれば、自ずと設備の巨大化によらざ
るを得ない。同様の問題は、磁気記録媒体の原料である
粒径０．１〜１０μｍのデータイト粉末の沈澱回収にお
いても生じ、特開昭５６−１３９１４４号では沈澱槽内
に複数の棚を設けて沈澱距離を短かくし、沈澱時間の短
縮を図っている。

しかし、このような方法をもってしても、１μｍの微粉
末では、２０ｃ−沈降にさえ８時間以上もかかるのみな
らず、水のブラウン運動や対流の影響を受けるため完全
な沈澱は期待できない。また、棚を引き上げる際に沈澱
した粉末が周囲の水で流される恐れも多分にある。以上
のことから、１０μ論以下のアトマイズ金属微粉末の回
収は、従来の沈澱法と異なる新しい方法に上らねばなら
ぬことが明らかになる。

づき小規模な設備でもって、水とアトマイズ金属微粉末
からなる多量のスラリーから連続して能率的かつ完全に
アトマイズ金属微粉末を回収する方法を提供することで
ある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の回収方法は、アトマ
イズチャンバー内の水とその水に捕集された金属微粉末
からなる又ラリ−中の金属微粉末の濃度を、撹拌手段に
よって均一に保持しつつ、このスラリーを遠心分離脱水
機に連続供給することを特徴とする。

〈作用〉 撹拌手段によって金属微粉末の濃度が均一に保持される
スラリーは、アトマイズチャンバーから遠心分離脱水機
に連続供給される。遠心分離脱水機は、均一濃度のスラ
リーを供給されるので負荷変動が少なく、略定速で作動
せしめられ、連続的にスラリーを脱水して金属微粉末を
分離、回収する。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、１は溶鋼等の溶融金属２を貯えるタン
ディツシュ、３はタンディツシュ１の下部に設けられ、
矢印Ａで示す如く供給された超高圧水を超高圧水流ジェ
ットＢとして噴射するアトマイズノズル、４はこの７ト
マイズノズル３の下部に設けられ、生成する水アトマイ
ズ金属微粉末５を捕集するアトマイズチャンバーである
。

上記アトマイズチャンバー４には、下端中央に水と金属
微粉末５からなる内部のスラリー６を排出する又ラリー
排出ロアを、その上方のコーン部４ａ１．ｌ：Ａｒ等の
不活性ガスを供給する複数の給気口８，８．・・・を、
上端側面４ｂに上記不活性〃又を排出する排気口９を夫
々設けている。アトマイズチャンバー４の諸元は、−例
として、チャンバー内径１．６１１１、チャンバー高さ
２．８ｍ、給気口数２０個、給気口内径２８ＩＩＩＩ１
１、不活性ガス流量３０　ｌ／ｍｉｎ、を不活性ガス最
大圧力３　ｋｇ／ｃｍ２である。

第３図は、スラリーを脱水して金属微粉末を分離、回収
する周知の遠心分離脱水機としての水平軸形遠心脱水機
１０を示し、周壁にフィルタ１２゜１２、・・・を有す
る内部バスケット１１が矢印Ｘの如く高速回転駆動され
るとともに、周壁の内面を押出板１３が矢印Ｙの如く往
復駆動されるようになっている。

以上の装置を用いて、下記の手順で金属微粉末を回収す
る。

まず、スラリー排出ロアを閉じ、アトマイズチャンバー
４内への給気口８，８．・・・からの所定流量での不活
性ガスの連続供給を開始する。アトマイズチャンバー内
の空気が排気口から追い出され、チャンバー内が不活性
ガスで置換されれば、アトマイズノズル３に超高圧水を
供給（矢印Ａ）して超高圧水流ジェット（矢印Ｂ）を噴
射させながら、このジェットの焦点にタレディツシュ１
から溶融金属２の細流を落下（矢印Ｃ）させる。溶融金
属細流は、超高圧水流ジェットによって破砕、冷却され
、金Ｍ徴鉛太Ｓ）−な。で水浦ジェットと北に７トマイ
ズチヤンパー４内に捕集される。アトマイズチャンバー
４内の水と金属微粉末からなるスラリー６は、給気口８
，８．・・・から所定流量で絶えず供給される不活性ガ
ス（矢印Ｄ）によるバブリングで撹拌され、それによっ
てスラリー６中の金属微粉末は沈澱することなく均一に
分散される。バブリング後の不活性ガスは排気口９から
排出（矢印Ｅ）される。こうして、金属微粉末の濃度が
均一に保持されるスラリー６は、スラリー排出ロアから
水平軸形遠心脱水Ｉ！１０（第３図参照）に矢印Ｆの如
く連続供給される。水平軸形遠心脱水機１０の高速回転
する内部バスケット１１は、その周壁のフィルタ１２，
１２．・・・でスラリー６の水（矢印Ｇ）と金属微粉末
５を瀘し分け、分離された金属微粉末５は、往復動する
押出し板１３によって回収槽１４側へ排出され、その途
中で洗浄水（矢印Ｈ９■）によって洗浄される。

第２図は、アトマイズチャンバーの変形例を示し、この
チャンバー４゛は、撹拌手段として、コーン部４ａ’の
外部に支持梁１６を介してモータ１５を取り付け、チャ
ンバー４゛内に貫通するモータ回転軸１５ａの先端にプ
ロペラ１７を固定し、モータ回転軸１５ａのチャンバー
壁貫通部をパツキン１８．１８で液密に保っている。第
１図と同様に、チャンバー４゛の下端中央にはスラリー
排出ロア゛が、上端側面４ｂ’には図示しない給気口か
らチャンバー内に供給されるシールド用の不活性ガスを
排出する排気口９゛が夫々設けられている。

チャンバー４゛の諸元は、例えば、チャンバー内径１．
６ｍ、チャンバー高さ２．８ｍ、消費電力２２０Ｗ、回
転数５００ｒ、ｐ、ｍ、のモータ８基、プロペラ直径３
０ｃｍである。上記チャンバー４゛を用いた金属微粉末
の回収方法は、プロペラ１７でスラリー６を絶えず撹拌
し、スラリー６中の金属微粉末の濃度を均一に保持する
点を除いて、前述の第１図のものと同様である。なお、
以上のような〃スバブリングや機械撹拌には、セメント
やアルミナの製造または粘土１石灰、高炉ダスト等のス
ラリー処理に広く用いられている装置から最適なものを
選択することができる。

上記実施例による金属微粉末の回収率向上環の効果につ
いて述べる。

第２表は、深さ２ｍの沈澱槽で上記アトマイズ装置で実
際に生成された金属微粉末を回収する場合の沈澱時間と
捕集可能な最小粒子径および回収率の関係を、上記金属
微粉末の粒度分布に基づいて計算し、その結果を比較の
ため掲げたものである。

第　２　表 上記第２表中の数値は、理想的に沈澱が行なわれ、沈澱
した粒子は全て捕集できるものと仮定した場合の値であ
るが、例えば沈澱工程に費やすことのできる時間が２時
間なら、生成された金属微粉末の回収率は７５．８％、
捕集可能な最小粒子径は６．４μｍで、残りの金属微粉
末は上澄み水と共に除去されることになる。これに対し
て、本実施例ではアトマイズチャンバー内のスラリーを
撹拌で均一濃度にし、全量を遠心分離脱水機に供給する
ので、回収率は略１００％とみなすことができる。

また、従来の沈澱法においても上澄み水を除去した後の
スラリーは遠心分離脱水機で脱水せねばならず、その際
沈澱槽底部から脱水機に供給されるスラリーは初期には
高濃度になるため、脱水機にはこの高濃度スラリーを処
理するだけの能力が要求される。その上、長時間を要す
る沈澱工程中は脱水処理ができないので、自ずと脱水工
程が短時間になり、脱水機にはより大きな処理能力が必
要になる。これに対して、本実施例では脱水機は常に均
一濃度のスラリーを処理すればよく、また沈澱工程が不
要なので脱水時間が長くとれ、脱水機の処理能力は小さ
いもので十分である。さらに、スラリーが均一濃度なの
で負荷変動が少な（、脱水機の負担が軽減でき、故障等
も減少する。遠心せば、従来、モータ消費電力１，５ｋ
Ｗ、バスケット寸法：直径４６ｃｎ＋Ｘ高さ２１ｃｍで
あったものが、本実施例では、モータ消費電力１．Ｏｋ
Ｗ、バスケット寸法：直径３６ｃｍＸ高さ１８ｃｍに小
型化でき、設備費を低減できた。また、撹拌手段として
のバブリングがスに用いられる不活性がスは、アトマイ
ズチャンバー内をシールドし、生成される金属微粉末の
酸化を防止する役割も果たし、別途のシールドガスが不
要である。さらに、アトマイズ操作と同時に遠心分離脱
水機による脱水処理が行なえ、工程の連続化、自動化、
能率化を図ることができる。

なお、上記変形例では、撹拌手段としてモータで駆動さ
れるプロペラを用いたが、この代りにパドル形やタービ
ン形の撹拌装置を用いてもよい。

また、撹拌手段として第１図に示したバブリング装置と
第２図に示したプロペラ装置を併用することもできる。

〈発明の効果〉 ｍ　　＋小−ＩＭ　ｎ１ｌｌ　シヘｔｌＯ）　　上、Ｊ
、　　１−　　：　　ト！　　＋ｙ（ロロ／ＡＭレーフ
　１マイズ金属微粉末の回収方法は、アトマイズチャン
バー内の水とその水に捕集された金属微粉末からなるス
ラリー中の金属微粉末の濃度を、撹拌手段によって均一
に保持しつつ、このスラリーを遠心分離脱水機に連続供
給するようにしているので、遠心分離脱水機の負荷変動
が著しく減少し、遠心分離脱水機を小型化でとて設備費
の低減を図れ、アトマイズ操作と並行して脱水処理が行
なえ、回収工程の連続化、能率化に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部破断断面図、第２
図は本発明の変形例を示す半断面図、第３図は遠心分離
脱水機の一例を示す断面図、第４図は従来の水アトマイ
ズ装置を示す概要図である。 １・・・タンディツシュ、２・・・溶融金属、３・・・
アトマイズノズル、４，４゛・・・アトマイズチャンバ
ー、５・・・金属微粉末、６・・・スラリー、訃・・給
気口、９゜９゛・・・排気口、１０・・・遠心分離脱水
機、１５・・・モータ、１７・・・プロペラ、Ａ・・・
超高圧水、Ｂ・・・超高圧水流ジェット、Ｃ・・・溶融
金属細流、Ｄ・・・不活性ガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧水の噴霧中に溶融金属細流を落下させ、分裂
   、冷却せしめて微粉末にし、アトマイズチャンバー内の
   水中に捕集する水アトマイズ法において、 遠心分離脱水機に連続供給されるべき上記アトマイズチ
   ャンバー内の水との金属微粉末からなるスラリー中の金
   属微粉末の濃度を、撹拌手段によって均一に保持するこ
   とを特徴とする水アトマイズ金属微粉末の回収方法。