JPS61501857A - 粉状物質を稠密層の状態で搬送する装置 - Google Patents
粉状物質を稠密層の状態で搬送する装置Info
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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】
粉状物質を稠密層の状態で水平方向に移送するための潜在的流動化作用を持つ閉
鎖形装置特許出願第82−17859号の追加である本発明は、流動化し得る粉
体の特性を備えた物質を稠密層の状態で貯蔵ゾーンから遠方の供給ゾーンまで通
常水平方向に移送する潜在的流動化作用を排出口を1つずつ具備するだけの仏語
で[キャパシテーレゼルブ(capacity−r6serve) 」と称する
閉鎖容器である場合の前記装置の構成に係る。
本発明は更に詳しくは、大容量高架貯蔵タンクと「キャバシテーレゼルブ」と称
する複数の閉鎖容器との間に通常水平に配置されるコンベヤを有するアルミナ移
送用閉鎖形装置の構成に係る。前記閉鎖容器はいずれもアルミナの導入口及び排
出口を備え、アルミナ強熱電解槽の少なくとも一部分に供給する。
流動化し得る物質とは粉体形状で存在し、吸込み空気の通過速度により低速度で
粒子が相互に分離し且つ内部摩擦力が低下するような粒径及び粘着力を有する当
業者に周知の総ての物質を意味するものと理解されたい。この種の物質としては
例えば強熱電解用アルミナ、セメント、石膏、生石灰もしくは消石灰、フライア
ッシュ1フツ化カルシウム、ゴム用添加充填材、殿粉、触媒、カーボンダスト、
硫酸ナトリウム、リン酸塩、ポリリン酸塩、ビロリン酸塩、粉末状プラスチック
材料、粉末ミルクもしくは小麦粉の如き食品等々が挙げられる。
粉状物質を稠密層ではなく流動化した層にして移送するための技術、例えば仏語
でアエログリッジエール(a6roalissiare )と称する吹込み空気
による移送法等が研究され開発されてきたことは良く知られている。これらの技
術としては他にアルミニウム製造用強熱電解槽へのアルミナの供給に係るものが
ある。
この場合は電解浴中に移送される可溶化した粉体製品たるアルミナが、電解の進
行に伴い徐々に消費され、そのため電解槽を最大限の効率で機能させるべく可溶
化アル”ミナ濃度を好ましい範囲に維持するように消費に応じてアルミナを取替
えなければならない。そこで、電解槽の機能がアルミナの量の過不足によって妨
害されることのないように、電解槽に導入するアルミナの量を調整する必要が出
てくる。電解槽へのアルミナの供給を正確に行なうための装置は当業者により多
数提案され且つ専門文献に記載されてきた。
ぐb
その−例は仏画特許第2099434号に開示されている。この装置は電解槽に
アルミナを供給するためのものであり、アルミナ貯蔵タンクと、その下側に配置
されて該タンクから送出されるアルミナの量を調整する計量装置と、アルミナを
流動化状態で移送する手段とで構成される。前記移送手段は仏語で7エログリシ
エール(a5roglissiare)と称する吹入空気による移送手段として
知られており、前記計量装置と供給を受ける槽との間に配置される。アルミナ貯
蔵タンクと前記計量装置とは電解槽の傍で側方に配置される。前記移送手段自体
はプランジャ管を介して複数の地点で槽への供給を行なうための複数の排出管を
有する。前記プランジャ管は上下運動するように駆動され、多管がほぼ同一量の
アルミナを流出させる。
しかしながらこのような装置は工業的に使用する上で大きな欠点を有する。即ち
、このような装置は、例えば60個のユニットからなる電解槽列に供給しなけれ
ばならない場合でも単一の電解槽にしか供給できないように設計されている。こ
の装置は更に、供給し得る単一槽から離れた地点にアルミナ貯蔵タンクを具備す
るため、粉状物質が要求されてから該物質が電解槽に供給されるまでの応答時間
が長い。また、この装置は対応電解槽への粉状物質導入点を複数個有するが、各
導入点から導入される粉体物質の量が互に同等であるという保証はない。前述の
欠点に加えて、計量装置がアエログリシエールの上流に配置されるため移送すべ
き粉体が全体的に流動化され、その結果移動中の該流動化層の上方面とアエログ
リシエールの天井との間に高速流動ガス層が発生し、このガス層に伴って移送粉
体の最も細かい粒子が押し流されるという欠点もある。また、前記アエログリシ
エールは気相排出手段を備えていないため、流動化用空気がアルミナと共に全部
電解槽中に導入され、その結果最も細かい粒子が電解槽レベルで吹き飛ばされる
率が高くなる。
しかるに当業者が遭遇するこの問題は、極めて大きい客層のサイロに貯蔵されて
いる粉状物質をこのサイロから数百メートル離れた包装工場に供給すべく長距離
に亘って移送する問題と同じである。当業者は従来この問題を、例えば可動コン
テナ、高圧空気式輸送又は機械的輸送を用いて解決してきた。
その後、複数の導入点で電解槽にアルミナを供給する別の装置が米国特許第40
16053号に開示された。この装置は粉状物質を貯蔵ゾーンから消費ゾーンま
で連続的に移送せしめ、流動化層用第1コンベヤと、複数の第2コンベヤと、複
数の供給装置18表昭G1−501857 (3)
とを含み、前記第1コンベヤは貯蔵ゾーンから送られる粉状物質を流動化して移
送するために、且つ該第1コンベヤを流動化物質で本質的に満たされた状態に維
持するために使用されるガスの供給手段及び排出手段を備え、前記第2コンベヤ
は第1コンベヤから送られる粉状物質を流動化して移送するために、且つこれら
第2コンベヤを常に流動化粉状物質で満たされた状態に維持するために使用され
るガスの供給手段及び排出手段を有し、前記供給装置は重力によって各電解槽に
粉体物質を断続的に供給する機能を持ち、各々が流動化層用第2コンベヤの1つ
を介して物質を受給する。
しかるに重要な欠点として、前記米国特許第4016053号に記載の装置は電
解槽への供給が必要であろうとなかろうと粉状物質を永続的に流動化状態に維持
しなければならず、そのため多量の流動化用ガスが消費され、従ってエネルギ消
費も高い。更に、これも大きな欠点であるが、この装置内に存在する粉状物質を
永続的流動化状態に維持すべく、流動化層の上方表面とアエログリシエールの天
井との間にガス流が存在し、これが高速で且つ恒常的に排出路方向へ移動するた
め、これに伴ってアエログリシエール内に存在する粉体の流量の10重量%まで
が装置の外に流出する。
このように先行技術の装置は、例えばロード−アンロード装置、圧縮空気式移送
システムなどの場合に必要とされるエネルギ消費、又はこれら装置が生起する粉
状物質の損失、又はキャリジ、機械、走行うレーン、可動ホッパ等の使用に起因
して工業的使用が複雑であり目つコスト高であるため、ユーザを完全には満足さ
せ得ない。
以上の理由から本出願人はこの分野の研究を重ね、粉状物質を稠密層の形で移送
する前記諸欠点のない装置を開発して、主特許出願第82−17859号に粉状
物質を貯蔵ゾーンから少なくとも1つの供給ゾーンまで移送するための潜在的流
動化作用を持つ閉鎖状装置とい名称で開示した。この装置は物体を稠密層形状で
移送するものであって、貯蔵ゾーンと供給゛ゾーンとの間に流動化手段を備えた
水平コンベヤを少なくとも1つ有し、該コンベヤはガス流通用下方通路と、粉状
物質及びガス流通用上方通路と、これら通路相互間に配置された多孔質隔壁とか
らなり、この装置は前記下方通路にガスを供給するための管をも少なくとも1つ
有し、前記コンベヤに満杯に充填された粉状物質を潜在的に流動化させ且つ稠密
層を形成すべく前記コンベヤが少なくとも1つの平衡カラムを具備し、該カラム
の充填高さが潜在的流動化用ガスの圧力と均衡することを特徴とする特許
るためには、先行技術で通常使用される粉状物質移送用流動化操作を参照するの
が有用である。
先行技術で実施されるような流動化の場合には、例えば前出の米国特許第4 0
1GO5 3号から明らかであり得るように、流動化用ガスが所定圧力Pf下
で水平コンベヤのガス流通用下方通路と粉状物質流通用上方通路とを分離する流
動化用多孔質隔壁の下に導入される。流動化用ガスは前記多孔質隔壁を通過し、
次いで流動化すべき層を構成する粉状物質の静止した粒子の間を通過する。静止
時の前記層の厚みは前記コンベヤの上方通路の高さを大幅に下回る。即ち流動化
用ガスの注入が全く行なわれない時には粉状物質は水平コンベヤの極く一部分を
満たすにすぎない。
粒子相互間に存在する間隙スペース内でのガスの流通が十分に増大すると前記粒
子が動かされて浮揚し、各粒子が隣接粒子との恒久的接点を失う。
この方法によって粒子間の内部摩擦が減少し、これら粒子は動的懸濁状態におか
れる。そこで、応力下の各粒子は、当該粒子と接触するガスの速度に起因する浮
力の作用を受ける。前記速度は当該粒子の空気中での降下速度とほぼ同じオーダ
ーである。
その結果、気相中の固相の懸濁が形成されるため粉状物質の頭初の体積が増大し
、これに相関して単位容積重量が減少する。
主特許第82−17859号で行なわれるような稠密層の潜在的流動化の場合に
は、ガスを注入しない時でも粉状物質が移送装習、特に水平コンベヤの粉状物質
流通用上方通路をほぼ完全に満たす。粉状物質の静止粒子は前記上方通路の高さ
とほぼ同等の厚みを持つ移送すべき前記物質の層を構成する。粉状物質流通用上
方通路からガス流通用下方通路を分離する多孔質隔壁の下に、先行技術で粉状物
質の流動化に使用されるような圧力と同じ圧力Pfの下でガスを導入すると、圧
力pfと均衡するマノメータ高さに従って前記粉状物質が平衡カラム内に充填さ
れ、粒子間の間隙の増加が阻止される。
そのため、本出願人が多くの実験を通して確認し得たように、平衡カラムの存在
によって水平コンベヤ内に存在する粉状物質の流動化が阻止され、前記物質は潜
在的流動化作用を受ける稠密層の様態で存在せざるを得なくなる。また、粒子間
の間隙距離が増大しないため、圧力Pf下で導入されるガスに対する当該媒質の
透過性が極めて低く、そのため平衡カラムの断面によってガスの流れが極めて小
さい値に限定される。例えば本出願人によって観察された現象を説明すると、ア
ルミナの如き移送すべき粉状物質を80ミリバールの流動化圧力Pfの作用下に
おいた場合、例えば前記米国特許明細書第4016053号に記載の如き先行技
術では、前記圧力Pfに該当し且つ粉状物質の流動化を生起する流通ガスの流量
は33.10 ’m3. m−2,s−1である。
これに対し、本発明では前記圧力と同じ圧力Pfを用いた場合流通カスノ流量ハ
4.10−3. m3. m−”、 5−1(7)t−ターニtキない。この流
量の値はコンベヤアセンブリ内のアルミナを流動化させ得るには小さすぎる。
少なくとも1つの平衡カラムを備え、粉状物質を稠密層の形態で移送する潜在的
流動化作用を持つ閉鎖形装置、例えば主特許第82−17859号に記載の如き
装置は粉状物質を貯蔵ゾーンから消費ゾーンへ確実に移送せしめる。
前記消費ゾーンは消費される粉状物質を導入又は採取する手段を備えた[キャバ
シテーレゼルブ]と称する粉状物質貯蔵装置を有する。この「キャパシテーレゼ
ルブ」は消費ゾーンの雰囲気に対して開放されている。
但し、消費ゾーンの雰囲気が粉状物質に対し汚染作用、攻撃性もしくは加害性を
示すようになり得る場合、又は前記物質が環境を汚染し得る場合には、存在する
粉状物質を前記雰囲気に対して隔離すべく「キャバシテーレゼルブ」を閉鎖しな
ければならないこともあり得る。
その場合本発明によれば、消費ゾーンの粉状物質を収容し且つこの物質の導入手
段及び採取手段を備えた閉鎖形貯蔵装置即ち閉鎖状「キャパシテーレゼルブ」は
、内側圧力及び外側圧力間の平衡を確立すべく、粉状物質充填限界レベルの上方
に位置する開口を少なくとも1つ有することを特徴とする。
本発明では前記開口の先に、前記閉鎖状「キャパシテーレゼルブ」を好ましい雰
囲気、例えば工場内の大孤、調節ガス雰囲気、排気用塵埃含肩ガス収集網等に連
結する管を具備し得る。
本出願人が主特許出願第82−17859号で述べたように、平衡カラムは垂直
形が好ましい。このカラムはコンベヤの軸線上に載置するか、又は側方に配置し
て任意の適切な手段によりコンベヤの上方部に連結し得る。平衡カラムは通常管
状であり、軸線に垂直な平面で切断した断面は円形、楕円形又は多角形であり得
る。
主特許出願第82−17859号に記載の如き装置を開発すべく研究を重ね且つ
実験を続けた結果、本出願人は平衡カラムの種々の技術的パラメータも、移送す
べき粉状物質に係る多くのパラメータも、前記多孔質隔壁の総合表面積Sに比例
して決定される1つ以上のカラムの一断面又は合計断面が有するべき最小面積又
は合計面積を規定せしめる関係式によって結ばれていることを発見し且つ確証す
るに致った。例えば、貯蔵ゾーンと少なくとも1つの閉鎖形水平コンベヤとこの
コンベヤの少なくとも1つの平衡カラムとを有する本発明の潜在的流動化作用を
持つ粉状物質移送装置の場合は、流動化ガスの圧力をPfとし多孔質面の合計最
小面積σが次の関係
σ〉 S
を満たさなければならない。
合計最小表面積σは好ましくは、実験によって決定した次の範囲
S く σ く 5
内で選択される。
特定例としてアルミナの場合には、本出願人は実験により、1つ又は複数の平衡
カラムの断面が有すべき合計最小表面積σが少なくともS/100に等しく、好
ましくは3/100から5150の間でなければならないことをli!認した。
平衡カラムの高さは次の平衡関係
Pf=H,ρ
から得られる値に少なくとも等しくなければならない。
式中ρは前記カラム内に存在する粉状物質の比重量、Pfは流動化用ガスの圧力
である。
主特許出願第82−17859号に記載の稠密層状態で物質を移送するための潜
在的流動化装置は通常平衡カラムを1つしか有ざない。但しこの装置に少なくと
も2つの平衡カラムを具備すると、特に稠密層状態で移送する装置が極めて長い
ような場合には有利であり得る。
主特許出願第82−17859号の平衡カラムは少なくとも1つの稠密層用コン
ベヤに用いるのに適しているが、複数の稠密層用コンベヤからなるアセンブリ、
即ち潜在的流動化作用を有し、段数に係らすカスケード状に配置され、第1段が
貯蔵ゾーンから粉状物質を受容し、最終段が開放又は閉鎖[キャバシテーレゼル
ブ」を介して消費ゾーンへの供給を行なうような複数のコンベヤからなるアセン
ブリにも使用し得る。
本発明は、該装置の作動方法と工業的使用とを説明するための第1図の非限定的
具体例の説明によってより良く理解されよう。
この図面は本発明の装置による稠密層状態で移送を行う設備全体を、考察部分を
部分的に切断した斜視図で示している。
第1図の装置はアルミニウム製造における一連の電解槽にアルミナを供給するた
めのものである。アルミナ強熱電解槽には溶融アルミナ浴を複数の供給点で供給
する各槽上力に配置された貯蔵ゾーンから、経時的消費に応じて前記各を規則的
に供給する必要がある。
アルミナを稠密層の状態で貯蔵ゾーンから少なくとも1つの消費ゾーンまで移送
する本発明の潜在的流動化作用を持つ閉鎖形装置は下記の手段を有する。
必要に応じてより大きい又はより小さい容量を有し、電解部所から離して配置さ
れる高架アルミナ貯蔵タンク(31)は、道路もしくは鉄道コンテナにより、又
は電解操作の結果生じるフッ素含有ガスの処理装置によりアルミナを供給し得る
ように当該工業用地の出入りし易い地点に配置される。この高架タンク(31)
は通常大気圧下におかれ、供給すべき電解作業場の部分と同じ長さを有する第1
コンベヤ(33)に重力によって供給すべく連結される。このコンベヤは総合表
面積S1の多孔質隔壁(34)を有し、この隔壁がガス流通用下方通路(35)
と粉状物質流通用上方通路(36)とを互に分離する。ガス流通用下方通路(3
5)にはベンチレータ(37)と管路(38)とを介して供給が行なわれる。上
方通路(36)は、断面積の合計最小面積がσ1が少なくともS1/100に等
しくなければならないような平衡カラム(39)を備え、それによって潜在的流
動化作用を受ける稠密−を形成せしめる。
この第1コンベヤ(33)は側方通路(41)と傾斜導管(42)とを介してや
はり潜在的流動化作用を持つ複数の稠密層移送用第2コンベヤ(40)に接続さ
れる。これらの潜在的流動化作用のある稠密層用第2コンベヤ(40)は潜在的
流動化作用を持つ第1コンベヤ(33)と同じタイプである。これら第2コンベ
ヤは第1コンベヤ(33)のガス流通用下方通路(35)を潜在的流動化作用の
ある稠密層用第2コンベヤ(40)のガス流通用下方通路に連結する管路(43
)を介してガスを受給する。各稠密層用第2コンベヤ(40)は簡略に示した電
解槽(45)の上方で長手方向に延在する。側方通路(46)は、各電解槽の上
方に位置する閉鎖状貯蔵タンク(48)内に粉状物質を排出して一定僅の粉状物
質からなるピラミッド(50)を形成せしめるプランジャ管(41)にアルミナ
を供給する。
貯蔵タンク(48)には電解槽の自動制御によってi制御される粉状物質採取手
段(51)が具備される。また、プランジャ管の先端(49)には電解槽への供
給に応じて制御される閉塞手段を具備し得、又はタンク(48)内のアルミナ表
面レベルの上昇によって該先端が閉塞されるようにもし得る。
「キャパシテーレゼルブ」とも称する貯蔵タンク(48)の壁面(53)は、前
述の如く管(図示せず)を介してこの「キャバシテーレゼルブ」の内部圧力と外
部圧力との間の平衡を確立するための開口(52)を備える。
主特許出願第82−17859号でも説明したように、本発明の気体流体及び粉
状物質の動きは、粉状物質を流動化層の状態で移送する先行技術の方法に比べて
基本的な相違を示すという点で注目に値する。
稠密層状態で移差を行なう潜在的流動化作用を持つ装置では、粉状物質がバラの
状態で本発明の移送装置全体を占拠し、従って該装置のゾーン31,32,36
,39,41,42,40.46及び47に充填される粉状物質の単位体積重量
は大気圧下で山積みに貯蔵された前記物質の単位体積重量に極めて近いことにな
る。タンク(31)内に存在する粉状物質上表面レベルは装置を(35)及び(
54)でガス圧Pf下においた時に平衡カラム(39)内で粉状物質が到達する
上方レベルより常に上になければならない。設備の幾何学的構造に応じて予め計
算しておいたガス圧Pfであって、流動化層状態で移送を行なう吹入空気による
移送手段において用いられる圧力と同程度の大きさの圧力を管路(38)及び(
43)を介して多孔質隔壁(34)及び(55)の下に加えると、移送すべき粉
状物質はガス圧Pfと均衡するマノメートル高さに応じたレベル(56)まで平
衡カラム(39)を占拠する。
貯蔵タンク(31)には移送すべき粉状物質が十分に充填されるため、排出手段
(46)の出口(49)は粉体物質のゾーン(50)内に埋められる。その結果
得られる平衡は、消費される物質を管路(51)を介して供給する必要に伴って
粉状物質表面レベルの低下により出口(49)が解放される゛ことがない限りそ
のまま保持される。
タンク(48)に貯鱗された粉状物質の消費に応じて山積された該物質(50)
の高さが低下し、最終的には出口(49)のレベルに到達する。この出口(49
)が開放されると、(51)の下流の消費ゾーン(図示せず〉に最も行いコンベ
ヤゾーン(46)内部のガスの減圧により粉状物質が排出手段(47)及び出口
(49)を介して排出される。消費ゾーンに所望量の粉末が供給されると、出口
(49)は再び閉塞され、平衡状態が回復される。その結果サイロ(31)に敗
るまでの下流から上流方向へと段階的崩落(eboulement)によりゾー
ン(46)に粉体が再び供給される。
このようにして粉状物質は、[キャバシテーレゼルプJ (48)で表わされる
消費ゾーンから手段(47)(46)(40)(42)(41)(3B)及び(
32)を介して貯蔵タンク(31)に敗るまで上流方向に生じる波又は崩落の効
果によってカスケード状に供給される。この粉状物質は本発明の装置全体を通し
て如何なる場合でも流動化されることはない。
国際調査報告
ANNEX To THt INTERNATIONAr、5EARCHREP
ORT Oh
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.粉状物質を貯蔵ゾーン(31)から「キャパシテーレゼルプ」と称する該粉 状物質貯蔵装置(48)で構成きれる少なくとも1つの供給ゾーンまで稠密層の 状態で移送する潜在的流動化作用を持つ主特許出願第82−17852号の請求 の範囲1に記載の如き閉鎖形装置であって、前記2つのゾーンの間に少なくとも 1つの水平コンベア(33)を有し、このコンベヤはガス流通用下方通路(35 )と、粉状物質及びガス流通用上方通路(36)とを含み、これら通路相互間に 多孔質隔壁(34)が配置され、該装置は更に前記下方通路にガスを供給するた めの管(38)を少なくとも1つ備え、この管は潜在的流動化作用ガスの圧力P fと均衡する充填高さ(56)を持つ少なくとも1つの平衡カラム(39)の潜 在によって、前記コンベアに充填された粉状物質の潜在的流動作用を受ける稠密 層を形成せしめる圧力Pfを発生させ、供給ゾーンの閉鎖状貯蔵装置すなわち「 キャパシテーレゼルブ」(48)が前記粉状物質の導入手段(47)と採取手段 (51)とを備えると共に粉状物質充填限界レベルの上方に位置する少なくとも 1つの開口(52)をも耐え、この開口が前記「キャパシテーレゼルブ」の内部 圧力と外部圧力との間の平衡を樹立せしめることを特徴とする装置。 2.「キャパシテーレゼルブ」とも称する閉鎖状装置(48)の開口(52)の 先に、この開口を排気用塵埃含有ガス収集網、調節ガス雰囲気、室内大気等の如 き好ましい雰囲気に連通させる管が具備されることを特徴とする請求の範囲1に 記載の粉状物質を稠密層の状態で移送するための潜在的流動作用を持つ閉鎖形装 置。 3.平衡カラム(39)が前記コンベアの軸線上で垂直に載置されることを特徴 とする請求の範囲1に記載の粉状物資を稠密層の状態で移送するための潜在的流 動化作用を持つ閉鎖形装置。 4.平衡カラム(39)が前記コンベアに対して側方に配置されかつ任意の適切 な手段によって該コンベアの上方部に接続されることを特徴とする請求の範囲1 に記載の粉状物質を稠密層の状態で移送するための潜在的流動化作用を持つ閉鎖 形装置。 5.各コンベア上に載置される1つ以上の平衡カラム(39)の断面の合計最小 表面積「σ」が、Sを前記コンベアの多孔質隔壁の総合表面積とした場合に、少 なくともS/200に等しいことを特徴とする請求の範囲1に記載の粉状物資を 稠密層の状態で移送するための潜在的流動化作用を持つ閉鎖形装置。 6.各コンベア上に載置される1つ以上の平衡カラム(39)の断面の合計最小 表面積「σ」が、Sを前記コンベアの多孔質隔壁の総合表面積とした場合に、好 ましくはS/200からS/20の範囲で選択されることを特徴とする請求の範 囲1及び5に記載の粉状物質を稠密層の状態で移送するための潜在的流動化作用 を持つ閉鎖形装置。 7.アルミナの場合には、各コンベア上に載置される1つ以上の平衡カラム(3 9)の断面の合計最小表面積「σ」が、Sを前記コンベアの多孔質隔壁の総合表 面積とした場合に、好ましくはS/100からS/50の範囲で選択されること を特徴とする請求の範囲1及び5に記載の粉状物質を稠密層の状態で移送するた めの潜在的流動化作用を持つ閉鎖形装置。
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