KR20010077833A - 자성입자의 분리방법 및 분리시스템 - Google Patents

Abstract

(과제) 본 발명은 혼합유체중의 자성입자 또는 비자성입자를 자력에 의해 부착 분리하는 것을 목적으로 한 것이다.

(해결수단) 본 발명은, 자성입자를 포함하는 혼합유체를 강 자장내에서 옆걸기상태에서 회전하는 분리원통내로 송류하고, 상기 자성입자를 상기 분리원통내의 유리강자성체에 자력에 의해 부착시켜서, 혼합유체중에서 자성입자를 분리한 후, 자성을 제거하고, 뒤이어 상기 분리원통을 경사시킴과 동시에, 청소유체의 송류에 의하여 상기 자성입자를 꺼내는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리방법에 의하여 목적을 달성하였다.

Description

자성입자의 분리방법 및 분리시스템{METHOD FOR SEPARATING MAGNETIC PARTICLES AND SEPARATING SYSTEM}

본 발명은 유체내에 포함된 자성입자를 자력에 의해 부착 분리하고, 뒤이어 자력 제거한후, 상기 자성입자를 청소유체에 의하여 배출하고, 더욱이 자성입자를분리하여 포집하는 것을 목적으로 하는 자성입자의 분리방법 및 분리시스템에 관한 것이다.

종래 자력에 의한 부착에 의한 공작물의 선별은 행해지고 있지만, 공작물이 강자성체인 경우에 한정되고, 분리포집은 자력 제거한 후, 기계적으로 강제분리하는 경우가 많다.

또 약 자성입자를 고 자장에 있어서 매트릭스에 흡착시키는 것과 같은 제안도 있고, 시험적으로 자력 부착시험 등이 인정되고 있지만, 자력을 제거하고 자력에 의한 부착과 자성입자의 배출처리에 대하여, 간단한 장치에 의한 연속운전의 방법이 없으므로, 소형의 비교적 저렴한 설비에 의한 자성입자의 분리장치는 아직도 지극히 어려운 것으로 되어 있다.

상기 종래의 자성입자의 분리장치는 오로지 강자성 공작물 등의 자력에 의한 부착과, 자력 제거하는 것과 기계적 분리 등으로서, 금속 공작물의 자기분리 또는 폐물 등으로부터 금속을 자력에 의해 부착 분리하는 경우에는 유효하고 다대한 효과를 이루는 경우도 있었다.

그러나, 자성입자의 자력에 의해 부착 분리에 대하여는 자성입자가 작은 경우에(예를 들면 0.1mm∼2mm), 이를 이송하는 수단이 한정되어 있고 (분체이송 등에서는 분리할 수 없음) 물 등에 혼입하여 송류(送流)한 경우에는 자력에 의해 부착할 수 있더라도 이 자력에 의한 부착물을 자동적으로 배출하는 것이 어려운 문제점이 있었다. 예를 들면 강자성 입자의 경우에는 비교적 약한 자장에서도 효율좋게자력에 의해 부착하지만, 자극이 자력제거되더라도 잔류자기가 남아 있어서, 잠시 동안은 꺼내기가 완전히는 될 수 없는 일이 있다. 즉 자력에 의한 부착입자 자체가 자화되기 때문이다.

또 약자성 입자의 경우에는 입자 자체의 잔류자기는 적지만, 약자성 입자의 자력에 의한 부착에는 강자장을 필요로 하므로, 강자장의 자력 제거한 것에 시간을 요하는 문제점이 있었다.

또 약자성 입자의 경우에는, 자장내에 매트릭스를 충전하므로, 자력에 의한 부착면적은 증대하지만, 각각의 매트릭스의 자력 제거하는 것을 순간적으로 행하지 않으면 공업적 이용을 할 수 없을 뿐 아니라, 장치의 연속 운전이 어렵게 되고, 동시에 정치식 매트릭스에서는 자성입자를 전체 자력에 의한 부착표면에 균등히 자력에 의해 부착시키는 것과 단시간(0.1∼2초)에 자력 제거하는 것은 지극히 어려운 것이다. 그래서 효율의 저하와 가동율의 저하는 면할 수 없었다.

도 1은 본 발명의 실시예의 블록도,

도 2는 본 발명의 시스템의 개념도,

도 3은 본 발명의 분리통의 실시예의 일부를 절단하고, 일부를 생략한 확대 정면도,

도 4a는 및 도 4b는 도 3의 확대 종단 측면도 및 일부 확대 종단 정면도,

도 5a 및 도 5b는 자력에 의한 부착시의 종단 측면 설명도 및 종단 정면 설명도,

도 6a 및 도 6b는 자력제거시의 종단 측면 설명도 및 종단 정면 설명도,

도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 유리강자성체의 실시예의 나사의 사시도, 다른 나사의 사시도, 타원볼의 정면도, 및 작은 구의 정면도,

도 8은 다른 실시예의 개념도, 그리고

도 9는 분리원통의 경사 이동을 도시하는 설명도로서,

도 9a는 수평위치의 도면

도 9b는 경사이동 위치의 도면

도 9c는 자극세척의 도면

도 9d는 송풍시의 도면(복귀의 설명)

"부호의 설명"

1: 탱크 2: 펌프 3,5,6,7,8,9,10,11,12,13,23,24: 밸브

4,4a: 분리원통 16: 나사 17,17a,17b,17c: 솔레노이드코일

22: 처리수 탱크 25: 펌프 26: 물탱크

33: 포집탱크 42: 내통 43: 보호통

44: 망 45: 입력용풀리 46: 베어링

47: 송입파이프 48: 배출파이프 50,64: 밸브갑

51: 송입밸브 52: 복귀파이프 53,58,59,60: 파이프

54: 오일재킷 55: 오일탱크 56: 오일펌프

57: 오일쿨러 61: 재킷 62: 냉각수탱크

63: 펌프 65: 배출파이프 66: 청소수파이프

67: 배출액탱크 68: 여과갑 70: 가대

70a: 지지축 71: 유압실린더 72: 로드

75: 송풍기

본 발명은 내부에 유리(遊離)강자성체를 수용한 분리원통을 회전운동 자유로이 경사이동가능하게 가설함과 동시에, 분리원통의 외측으로 자장의 세기가 다른(또는 동일한) 복수의 솔레노이드 코일을 병렬설치하고, 상기 분리원통을 복수개 병렬 설치하여 송류 및 배출의 파이프를 연결하고, 여기에 밸브를 사이에 장치하여 전환이 자유롭게 하고, 연속운전을 가능하게 한 것이다.

더욱이, 솔레노이드 코일의 설치폭을 자유롭게 선정하고, 분리하여야 할 자성입자의 성질에 따라, 강자성 입자로부터 약자성입자까지 자유롭게 자력에 의해부착할 수 있음과 동시에 각각의 솔레노이드 코일마다 자력을 제거하는 것을 가능하게 하여, 동일 분리 원통내의 일부에 자력에 의해 부착한 자성입자만을 포집하는 것도 가능하게 하고, 자성입자의 특성에 대응하여 효율좋게 운전할 수 있게 한 것이다.

즉, 방법의 발명은, 자성입자를 포함하는 혼합유체를 강자장내에서 옆걸기상태로 회전운동하는 분리원통내로 송류하고, 상기 자성입자를, 상기 분리원통내의 유리 강자성체에 자력에 의해 부착시켜, 혼합유체중에서 자성입자를 분리한 후, 자력 제거하고, 뒤이어 상기 분리원통을 경사시킴과 동시에 청소유체의 송류에 의하여 상기 자성입자를 꺼내는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리방법이고, 혼합유체는, 물 또는 공기와, 자성입자를 포함하는 입자 등과 혼합한 혼합액 또는 혼합기체로 하는 것이다. 또, 강자장은 분리원통의 외측에 병렬장착한 솔레노이드코일에 의하여 발생시키는 것이고, 청소유체는 물 또는 공기로 하는 것이다.

다음에 시스템의 발명은, 자성입자를 포함하는 혼합유체의 송류수단과, 분리 원통의 회전운동 및 경사이동에 의한 자력에 의한 부착 및 분리수단과, 상기 분리원통의 경사 이동수단과, 분리원통내를 강자장으로 하는 자력에 의한 부착수단 및 그의 자력 제거하는 수단과 청소유체에 의한 자성입자의 배출수단에 의하여 분리장치를 구성함과 동시에, 그 분리장치에 혼합유체와 청소유체를 통과시키는 연결파이프라인과, 그 파이프라인에 혼합유체와 청소유체의 송류방향을 정하는 밸브를 사이에 장비하고, 상기 혼합유체 및 청소유체의 송류 및 밸브의 개폐를 제어하는 자동제어장치를 부설한 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리시스템이고, 자력에 의한부착 및 분리수단은, 회전운동하는 분리원통내에 유리강자성체를 수용하고, 자력에 의한 부착 및 자장을 제거하여 구성하는 것이다. 또 혼합유체와 청소유체의 송류수단은 펌프와 밸브의 개폐로 한 것이고, 자력에 의한 부착 및 분리수단은 분리원통의 외측에 자기 강도를 달리하는 복수의 솔레노이드 코일을 병렬설치하고, 그 솔레노이드 코일에 통전하여 자력에 의해 부착하고, 그 솔레노이드 코일의 전부 또는 일부의 전류를 차단하여 전부 또는 일부의 자력 제거하는 것을 행하는 것이다.

본 발명에 있어서 분리할 수 있는 강자성 입자란 Fe, Co, Ni이다. 또 약자성 입자(단체와 화합물)이란 Ti, V, Cr, Mn, Y, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, U, Pu, Am이다. 또 단체만 약자성의 것은 Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, La, Zr, Hf, Nb, Al, Ca, Su, O, Lu, Th이다. 더욱이 산화물만 약자성의 것은 Rb, Cs, Au, Tl, N이다. 따라서 단체만 약자성의 것은, 단체로서 자력에 의해 부착 분리하고, 산화물만 약자성의 것은 산화물로 하여 자력에 의해 부착하면 되게 된다.

상기의 다른 자성입자는 비자성이지만, 자성입자와 결합시키면 자성입자와 동일하게 자력에 의한 부착 분리할 수 있다. 예를 들면 Si, As는 비자성이지만, 자성물질 (시드제)를 첨가하므로서 자성을 갖는 것으로 되고, 자력에 의한 부착 분리할 수 있다. 상기 시드제로서는 예를 들면 철분, 자철망, 수산화철 등이 사용된다.

일반적으로 자력에 의한 부착효율을 높게 유지하기 위하여는 다음과 같은점을 해결하여야 한다.

1. 분리하여야 할 자성 입자에 대응하는 자력에 있을 것.

2. 자력에 의한 부착에 필요한 자극을 갖을 것.

3. 자극이 청소되어 있을 것(당초와 동일한 상태를 유지)

4. 자극이 변화하지 않을 것(녹 등이 생기지 않는다.)

5. 자성입자와 자극이 접촉의 기회가 많을 것.

6. 자력에 의한 부착입자를 용이하게 제거할 수 있을 것(자력에 제거하는 것이 용이, 그 외)

본 발명은 혼합유체의 유동방향과 평행하여 복수의 세기가 다른 자장을 직렬로 설치하였으므로 혼합유체중에 강자성 입자와 약자성 입자가 혼재하더라도, 충분히 대응할 수 있음과 동시에, 솔레노이드 코일의 권수가 다르게 되어 있으므로 전류량을 바꾸므로서 필요한 세기의 자장을 재현할 수가 있다. 다만, 분리하여야 할 자성입자를 포함하는 혼합유체의 특성이 이미 알려진 경우(도중에 변화하지 않는 경우)에는 이 자성입자의 특성에 대응하는 자장을 만들도록 설계하면 되므로 상기 1의 요건은 간단히 달성할 수가 있다.

다음에 분리원통내로 유리매트릭스(예컨대, 나사)를 충전하므로서 필요한 자극을 얻을 수가 있으므로, 상기 요건 2를 용이하게 달성할 수가 있다.

또, 분리원통내로 청소 유체를 압송함과 동시에 확실히 자장을 제거하므로, 자력에 의한 부착상태에 따라 청소시간을 제어하면(예컨대, 5분∼60분쯤) 상기 요건 3을 간단히 달성할 수가 있다.

더욱이, 분리원통을 스테인레스제로 하는 등, 발청 그외의 표면이 변화하기어려운 재질로 하므로서 상기 4의 조건을 용이하게 달성할 수가 있다.

다음에 분리원통을 회전운동하므로써 유리강자성체(자극)와 자성입자와의 접촉의 기회를 증대시킬수 있음과 동시에, 자성입자가 자극 또는 분리원통의 내벽면에 균등하게 자력에 의해 부착하게 된다. 즉 자력에 의한 부착 포화로 될때까지 유효하게 자력에 의해 부착할 수가 있다. 상기 유리강자성체는 원통내로 30∼90%(용량) 수용한다.

또, 분리원통의 회전원통과 자성입자의 특성에 맞추어서 자장의 세기를 정할 수 있으므로, 순식간에 자력 제거할 수 있음과 동시에, 청소유체에 의한 자력제거와 자성입자의 이동과 어울러서 상기 6의 요건을 간단히 달성할 수가 있다.

본 발명에 있어서는, 분리원통을 경사이동 가능하게 가설하였으므로, 자력에 의한 부착시에는 거의 수평으로 유지하여 유리강자성체(예컨대, 스테인레스 나사 또는 방청처리한 철나사 등)을 안정하고, 동시에 균등하게 분포시켜 자력에 의해 부착시킬 수가 있다.

예를 들면, 분리 원통이 경사하여 있으면 유리강자성은 낮은 측으로 많이 모이고, 높은 측은 적게 되므로 자력에 의한 부착에도 영향을 미친다.

다음에 자장을 제거하여 자력에 의한 부착물을 꺼내는 경우에는 꺼내는 방향이 낮아지도록 경사시키면 자성입자의 꺼내기가 용이하게 된다.

상기 분리 원통의 경사이동을 유체압(공기압 또는 유압)을 사용하고, 또는 기어를 회전하고, 또는 지렛대 또는 링크기구를 이용하는 등 각종 구조가 있지만, 종래 알려져 있는 경사이동장치는 모두 사용할 수가 있다.

즉, 강자성 입자의 자력에 의한 부착에는 자장의 강도를 작게 하고(예컨대 1000 가우스이하) 약자성입자에 대하여는 이 자성 강도에 비례한 자장의 강도를 정한다. 따라서 5만 가우스로 확실히 자력에 의해 부착하는 입자에 대하여 솔레노이드 코일의 통전 차단에 의하여 순식간에 5000 가우스까지 잔류자기가 저하하였다면, 이 자성입자는 이미 자력에 의한 부착력을 상실하므로, 완전한 자력 제거함과 동일하게 청소 유체에 의하여 자력에 의해 부착한 입자를 용이하게 꺼낼수가 있다.

한편 강자성 입자에 대하여는 자장의 강도를 1000가우스 이하로 해서 라도 충분히 자력에 의해 부착할 수 있으므로, 솔레노이드 코일에 대한 통전차단에 의하여, 순식간에 100가우스 이하로 저하하면 이미 자력에 의한 부착력의 대부분이 상실되고 청소유체를 가압송류하면 자성입자를 용이하게 배출할 수 있다.

(발명의 실시형태)

본 발명은 자성입자를 포함하는 혼합유체를 유리강자성체가 수용되어 있는 회전운동 분리원통내로 송류하고, 상기 자성입자를 분리원통과 유리강자성체에 자력에 의해 부착시킨 후, 자력 제거함과 동시에 상기 분리원통을 경사시켜, 그 분리원통내로 청소유체를 송류하고, 상기 자성입자를 청소유체와 함께 시스템외로 꺼내고, 동시에 자성입자와 유체를 분리(여과분리, 그 외)하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리방법이다.

또, 다른 발명은, 혼합유체의 송류수단과, 분리원통에 의한 자력에 의한 부착 및 분리수단과, 상기 분리원통의 경사이동수단과 분리원통내를 강자장으로 하는 자력에 의한 부착수단 및 자력 제거하는 수단과, 청소유체에 의한 자성입자의 배출수단를 연결함과 동시에, 혼합유체와 청소유체를 통과시키는 연결파이프 장치 및 혼합유체와, 청소유체의 송류방향을 정하는 밸브장치에, 상기 각각의 장치의 자동제어장치를 부설한 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리시스템이다.

본 발명에 있어서, 혼합유체는 자성입자와 비자성입자와 물(예컨대 70∼90중량%)을 혼합한 것이다. 다만 물에 대신하여 공기를 이용하는 경우도 있다(예컨대, 집진더스트 중에서 자성입자를 제거하는 경우). 또 분리하여야 할 입자가 비자성의 경우에는 자성입체와 일체화(접착흡착 또는 화합물로서)시켜 자력에 의한 부착 분리할 수가 있다.

(실시예 1)

본 발명의 방법의 실시예를 도 1에 따라 설명한다. 분리하여야 할 자성입자를 포함한 혼합액을 적당량씩 분리원통으로 송류하면, 자성입자는 분리원통내의 유리강자성체에 자력에 의해 부착함과 동시에, 기타의 혼합액은 분리원통내를 통과하여 배수되므로 이 배수를 정화(예컨대, 고형 여과 분리)하여 반류하든가 청수탱크로 이송한다.

상기 혼합액의 이송은 내용입자의 성질 및 송액량 등에 의하여 다르지만, 예를 들면 소각 잔회(殘灰)에 물을 가한 혼합액의 경우에는 매초 10cm∼50cm로 한다.

상기와 같이 하여 자력에 의해 부착한 자성입자를 꺼내는데는, 분리원통을 자력제거함과 동시에, 분리원통을 경사이동하고, 동시에 청수탱크로부터 청수를 펌프에 의하여 역송하고, 상기 강자성체로 자력에 의해 부착한 자성입자를, 탱크내로 꺼내고 뒤이어 여과하므로서 자성입자는 입자탱크로 여과수는 정화하여 방류 또는청수탱크로 되돌리고 상기 분리통을 수평으로 되돌림과 동시에, 통전하여 자화하면 전체 분리계가 최초의 상태로 되고 1시이클을 종료한다. 도면중 V는 제어용 밸브이다.

상기에 있어서의 자성입자의 꺼내기 간격은, 혼합액내의 자성입자의 함유량, 송류속도, 자력의 크기 등에 의하여 정해진다. 즉 자성입자의 자력에 의한 부착이 포화상태로 되기 전에 꺼내면 좋은 것으로 되지만, 공업적(자동 연속 운전)으로는 분리효율 저하 직전에 꺼내는 것이 바람직하다. 그래서 혼합액체의 품질이 안정하여 있는 경우에는 시험용에 의하여 자력에 의한 부착 효율의 저하시간을 측정하면 충분하다. 또 배수중의 잔류자성입자의 측정으로 충분히 목적을 달성할 수 있다.

더욱이, 여러종의 자성입자를 분별하여 자력에 의해 부착하는 경우에는, 혼합액내에 있어서 이 자성입자의 양에 따라 꺼내기 시간이 달라진다.

상기 실시예에 있어서, 혼합액으로서 광산원수(原水)를 사용한 경우에, 다음과 같은 결과를 얻었다.

광산원수를 내경 20cm, 길이 50cm의 분리원통내로, 매초 10cm의 유속으로 송류하고, 분리원통의 솔레노이드 코일에 3kw의 전력을 걸어 2만 가우스의 자장으로 하고, 20분간 분리처리한 후, 전기를 차단하여 자력 제거후, 청소 유체를 역송(매초 10cm)한 즉, 표 1을 얻었다.

광산원수분리시험

이온화원소구분	Pb	Cu	Zn	As	Fe	Mn
원수	0.037	1.2	1.5	ND	5.3	14.0
처리수	0.002	0.02	0.03	ND	0.4	0.2
분리%	94	98	98		92	98
시험일: 1997년 6월 5일시료제공: 쥬으브겐기 광산보안감독부분석법: 플레임원자흡광법단위: mg/리터

다음에 상기와 동일 조건으로 구덩이 폐수를 처리한 즉, 표 2를 얻었다. 비자성의 Zn, Pb도 Fe의 존재에 의하여 분리할 수 있었던 것으로 인정되었다.

구덩이 폐수분리시험

이온화원소구분	Cd	Pb	Cu	Zn
원수	0.098	0.23	14.0	32.0
처리수	0.006	0.02	0.28	1.9
분리%	93	91	98	94
시험일: 1997년 9월 2일시료제공: 쥬으브겐기 광산보안감독부분석법: 플레임원자흡광법단위: mg/리터

(실시예 2)

본 발명의 시스템을 도 2에 의거하여 설명한다. 탱크(1)의 광산원수(이하 원수라 함)을 펌프(2)에 의하여 분리원통(4)으로 보낸다. 이 경우에 밸브(5,6,7,8)를 열고, 밸브(9,10,11,12,23)를 닫으면, 원수는 화살표시(14,15)와 같이 분리원통(4)내로 들어간다. 그 분리원통(4)은 내측에 강자성의 나사(유리강자성체(16)이 80%(겉보기 용적) 충전되고, 외측에 복수조의 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)이 순차병렬설치되어 있다. 상기 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)은 혼합액 급송의 하류측으로 갈수록 자력이 강하게 되도록 되어 있다. 예를 들면 솔레노이드 코일(17)은 1000 가우스, 17a는 5000가우스, 17b는 1만 가우스, 17c는 2만 가우스로 되어 있다.

따라서 원수 중 비교적 자력에 의해 부착하기 쉬운 강자성의 Fe, Ni는 비교적 자력이 작은 자력을 발생하는 솔레노이드 코일(17,17a)에 대응하는 분리원통(4)내의 나사(16)에 자력에 의해 부착하고, 비교적 자력에 의해 부착하기 어려운 약자성의 Pb, Cu, Zn은 솔레노이드 코일(17b,17c)에 대응하는 분리원통(4)내의 나사(16)에 자력에 의해 부착한다. 상기 놀레노이드 코일(17,17a,17b)은 거의 30cm의 폭에 걸쳐 장착되어, 솔레노이드 코일(17c)은 1m의 폭에 걸쳐서 장착되어 있다. 즉 자력에 의해 부착하기 어려운 자석입자에 대하여는, 자력에 의한 부착면적을 증가시켜서 자극과 자성입자와의 접촉의 기회를 각별히 증가시키고 있다. 상기와 같이 하여, 처리수는 화살표시(19,20,21,39)와 같이 밸브(6,7,8)를 경유하여 처리수 탱크(22)로 모인다.

상기와 같이 처리하고, 자력에 의해 부착한 자성입자가 많아지면 (실제상은, 예비실험하고, 분리효율의 저하 전에) 밸브(5,7)를 닫고 (예컨대, 타이머에 의한) 밸브(23,12)를 열고, 밸브(24,3)를 닫으면, 원수는 화살표시(14,35,36)와 같이 분리원통(4a)으로 들어가고 나사(16)에 자력에 의해 부착하고, 처리수는 밸브(12,8)을 경유하여 화살표시(37,38)와 같이 처리수 탱크(22)로 모인다. 상기 분리원통(4)을 탱크(1)측으로 경사이동시킨다.

한편 밸브(11,9)를 열고, 펌프(25)를 시동하여 청소용 청수를 물탱크(26)로부터 화살표시(27,28,29,30)와 같이 압송(예컨대 5kg/cm²)하고, 분리원통(4)내의 원수를 탱크(1)로 되돌린다.

다음에 밸브(9)를 닫고, 밸브(10)를 열고 동시에, 전 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)의 전류를 차단하고, 자력을 제거한다. 뒤이어 펌프(25)에 의하여 청수를 압송하면 자력에 의해 부착하고 있었던 각각의 자성 입자는 청수와 함께 화살표(28,29,31,32)와 같이 유동하고,포집탱크(33)로 이송된다. 그 포집탱크(33)내로 모인 자성입자는 여과 그 외의 처리에 의하여 입자와 배수로 분리하고, 배수는 다시 청소수로서 사용하고, 분리입자는, 각자성입자마다 분별하고, 유효이용 또는 배기한다.

상기 분리원통(4a)의 처리가 소정시간으로 되었으면 타이머 등에 의하여 밸브(23,12)을 닫음과 동시에 밸브(5,6,7)를 열어 당초와 동일하게 펌프(2)에 의하여 원수를 분리원통(4)으로 이송하고, 분리원통(4)내의 나사(16)에 자성입자를 자력에 의해 부착시켜, 처리수를 처리수 탱크(22)로 배출시킨다.

한편 밸브(3,13)를 열고, 밸브(11)를 닫아 펌프(25)를 시동하고, 청수를 물탱크(26)로부터 화살표시(27,34)와 같이 분리원통(4a)내로 이송하여 화살표시(40,41,30)와 같이 분리원통(4a)내에 잔류하고 있던 원수를 탱크(1)로 되돌린다. 이와 같이 하여 분리원통(4a)내의 원수가 청소되면, 밸브(3,10)를 닫고, 밸브(24)를 열고 동시에 분리원통(4a)의 전 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)의 전원을 차단하면, 분리원통(4a)내의 나사(16)는 자력 제거되므로 분리원통(4a)내로 청소수를 압송하므로서, 분리원통(4a)내의 전체 자력에 의한 부착자성입자를 청소수와 함께 포집탱크(33)로 모을수가 있다. 포집탱크(33)에 모인 자성입자가 들어 있는 청소수의 처리는, 상기 분리원통(4)의 자성입자를 포함하는 청소수의 처리와 동일하다. 상기 분리원통(4,4a)은 10회∼60회/분 회전한다.

상기 시스템에 의하면, 분리원통(4,4a)에 의하여 원수를 연속처리할 수 있음과 동시에, 각각의 부분제어에는 밸브의 개폐, 통전, 차단, 펌프의 운전, 정지 등에 의하여 전자동으로 작동가능하게 할 수 있다. 따라서 관리는 감시 인원만으로도 되고, 전자동 연속 장시간 가동도 가능하게 된다.

상기에 사용한 광산원수는, 표 1과 같이 각종 자성입자를 포함하지만 처리수는 허용기준을 훨씬 밑도는 저농도로 되므로, 그대로 시스템외로 방류할 수가 있다. 다만, 필요에 따라 다시 정화한 다음 방류할 수도 있다.

다만 원수의 품질에 따라서는, 1회의 처리로 방류기준치 이하로 할 수 없는 경우가 있지만, 이와 같은 경우에는 본 발명의 시스템에 2회 걸거나, 다른 분리방법과 병용하는 등의 수단에 의하여 유해물, 또는 자성입자를 제거하고, 배수를 저농도로할 수 있다.

상기 실시예에 있어서는 전 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)를 한번에 자력제거하였으므로 전체 자력에 의한 부착입자가 혼합하여 시스템외로 배출된다. 따라서 배출후 자성입자를 분별하는 것으로 된다.

그러나 솔레노이드 코일을 각각 따로 자력 제거하여 청소유체를 송류하면,이 솔레노이드 코일에 대응하는 분리원통(4)내에 자력에 의해 부착한 자성입자만이 청소유체에 의하여 배출되므로 배출후의 분리가 불필요하거나 용이하게 된다. 즉 자기체로 할 수가 있다.

(실시예 3)

본 발명의 다른 실시예를 도 3, 4, 5, 6, 7에 의거하여 설명한다.

도 3에 있어서, 분리원통(4)의 외측에는 내통(42)을 통하여 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)를 장착함과 동시에 최 외측에 보호통(43)을 장착한다. 상기 내통(42)내에는 나사(16)를 80%(겉보기 용량) 수용함과 동시에, 상기 각각의 솔레노이드 코일(17,17a,17b,17c)마다의 경계에 대응하는 내통(42)내로 망(44)을 팽팽하게 설치한다. 도면중 45는 입력용 풀리, 46은 베어링이다. 나사(16)는 자력에 의한 부착시에 도 5(a), (b)와 같이 되고, 자력제거시에는 도 6a, 도 6b와 같이 된다. 도 3중 47은 송입파이프, 48은 배출파이프, 49는 분리원통(4)의 회전방향을 가르킨다.

상기 실시예의 자력에 의한 부착분리조작은 실시예 2와 완전히 동일하며 상세한 설명을 생략한다. 다만 분리원통(4)을 회전하고, 동시에 유리강자성체이므로, 자력제거가 신속히, 동시에 확실히 할 수 있다.

상기 나사(16)에 대신하여 소구(小球)(16a) 또는 타원볼(16b)을 사용할 수도 있다. 상기 나사(16)의 길이는 10mm∼20mm, 외경은 2mm∼5mm 정도이고, 소구의 본체 직경도 외경 5mm 정도가 많다(도 7).

상기 유리강자성체의 수용량은 30%∼90%(겉보기 용량)이고,통상 80% 전후 사용한다. 상기 유리강자성체의 수용량이 30%이하에서는 효력이 작고 90% 이상에서는 분리원통(4)의 회전에 있어서, 유리강자성체의 이동, 자력에 의한 부착과 자성체의 분리 등을 감안하면, 바람직하지 않는 경우가 많다.

즉 자력에 의해 부착한 자성입자는, 유리강자성체를 자력제거하고, 자력에 의한 부착력 0의 상태에서 청소유체를 송류하므로써, 분리원통(4)밖으로 꺼내므로, 유리강자성체가 많으면 효율이 나쁘게 되고, 적으면 자력에 의한 부착량이 적어져서 능률을 손상하므로, 분리하여야 할 자성입자마다 유리강자성체의 형상, 크기 및 수용량을 정하는 것이 바람직하다. 또 유리강자성체가 발청하면 자력에 의한 부착력이 급격히 저하(특히 약자성입자의 자력에 의한 부착에 대하여) 하므로, 예를 들면 강자성으로서 발청하지 않는 스테인레스 스틸 등을 사용한다.

(실시예 4)

본 발명에 대하여 분리원통(4)을 경사이동시키는 실시예를 도 8, 9에 의거하여 설명한다. 도 8에 있어서, 분리원통(4)의 일측에 밸브케이스(50)를 통하여 송입파이프(51)와 복귀파이프(52)의 일단을 연결하고, 상기 송입파이프(51)와 복귀파이프(52)의 타단은, 원료를 넣는 탱크(1)에 연결함과 동시에, 자력에 의한 부착물을 배출하는 파이프(53)의 일단을 상기 밸브케이스(50)에 연결하고, 상기 파이프(53)의 타단을 포집탱크(33)에 연결한다.

상기 분리원통(4)의 외측에는 냉각용의 오일재킷(54)이 주위에 설치하여 있고, 그 오일재킷(54)에는 오일탱크(55), 오일펌프(56), 오일쿨러(57)와 이들을 연결하는 파이프(58,59,60)가 연결되고, 상기 오일탱크(55)의 오일재킷(61)에는 냉각수 탱크(62)로부터 펌프(63)을 통하여 냉각할 수 있도록 되어 있다. 상기 오일은 오일탱크(55), 파이프(59), 오일 쿨러(57),오일펌프(56), 파이프(58), 오일재킷(54)을 경유하여 파이프(60)로부터 오일탱크(55)로 이동한다.

또 분리원통(4)의 타단에는 밸브케이스(64)를 연결하고 밸브케이스(64)에는 배출파이프(65)와 청소수 파이프(66)의 일단이 연결되고, 배출파이프(65)의 타단은 여과케이스(68)를 통하여 배출액탱크(67)에 연결하고, 상기 청소수 파이프(66)는 상기 냉각수 탱크(62)에 연결하여 있다.

상기 실시예에 있어서, 분리원통(4)은, 가대(70)에 회전운동가능하게 가설되어 있다. 그래서 유압실린더(71)의 로드(72)를 화살표시(69)의 방향으로 밀어내면, 분리원통(4)은 가대(70)의 지지축(70a)에 의하여 화살표(73)방향으로 회전운동하고, 적당한 각도(예컨대, 10도∼30도)로 경사이동한다. 그래서 청소유체를 역송하여, 분리원통내의 원수를 탱크(1)내로 되돌린다. 뒤이어 자력제거함과 동시에, 청소유체를 역송하고, 파이프(53)를 통하여 자력에 의한 부착물을 꺼내고, 포집탱크(33)로 모은다. 상기에 있어서 송풍기(75)로부터 화살표(77)처럼 공기를 이송하고, 분리원통내의 압력을 정상으로 하고, 자력에 의한 부착물을 확실히 배제한다. 뒤이어 로드(72)를 화살표(74)의 방향으로 잡아당기면(도 9d), 분리원통(4)은 지지축(70a)을 중심으로 하여 화살표시(76)의 방향으로 회전운동하고, 그 위치(수평)로 되돌려진다. 여기서 솔레노이드 코일에 통전하여 자극을 자화하면, 1사이클을 완료하고, 자력에 의해 부착가능한 상태로 된다.

상기는 1개의 분리원통(4)에 대하여 설명하였지만, 분리원통을 복수개 설치하여 번갈아 또는 순차 가동시키면, 탱크(1)내의 혼합액을 연속처리할 수가 있다.

상기 실시예에 있어서는, 자극을 청소유체로 청소후, 가압공기를 유송하여 분리원통내를 통상의 압력으로 하였다. 이와 같이 하여 통상의 상태로 되돌릴 수가 있다.

본 발명에 의하면 강자성 입자는 물론 약자성 입자 또는 비자성 입자일지라도 연속하여 전자동 분리할 수 있는 효과가 있다.

그리고 구동가능한 기계부분은, 펌프, 밸브 및 분리원통 뿐이므로 고장의 염려가 없고, 시스템의 신뢰도는 크고, 장시간 운전에 의한 분리효율 저하의 염려도 없다.

종래 미립자의 분리는 여과, 흡착 기타의 화학처리등, 연속운전이 어렵거나 2차처리(화학처리의 경우)를 필요로 하는 등, 특히 다량처리에는 수많은 난점이 있어 유효한 수단이 없었지만, 본 발명에 의하여, 비교적 간단히, 연속 전자동 운전에 의해 고효율 분리처리가 가능하게 되고, 산업상의 공헌도는 극히 크다. 특히, 종래 처치할 수 없었던 광산폐수등도 유효, 동시에 효율좋게 처리할 수 있으므로, 공해를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또 분리원통을 경사이동할 수 있으므로, 자력에 의한 부착물을 용이하게 꺼낼수가 있다.

Claims (8)

1. 자성입자를 포함하는 혼합유체를 강자장내에서 옆걸기 상태로 회전운동하는 분리원통내로 송류하고, 상기 자성입자를, 상기 분리원통내의 유리강자성체에 자력에 의해 부착시켜, 혼합유체중에서 자성입자를 분리한 후, 자력제거하고, 뒤이어 상기 분리원통을 경사시킴과 동시에 청소유체의 송류에 의하여 상기 자성입자를 꺼내는 것을 특징으로 한 자성입자의 분리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 혼합유체는, 물 또는 공기와, 자성입자를 포함하는 입자 등과 혼합한 혼합액 또는 혼합기체로 하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리방법.
3. 제 1 항에 있어서, 강자장은 분리원통의 외측에 병렬 장착한 솔레노이드코일에 의하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리방법.
4. 제 1 항에 있어서, 청소유체는 물 또는 공기로 하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리방법.
5. 자성입자를 포함하는 혼합유체의 송류수단과, 분리 원통의 회전운동 및 경사이동에 따른 자력에 의한 부착 및 분리수단과, 상기 분리원통의 경사이동수단과,분리원통내를 강자장으로 하는 자력에 의한 부착수단 및 그의 자력제거수단과 청소유체에 의한 자성입자의 배출수단에 의하여 분리장치를 구성함과 동시에, 그 분리장치에 혼합유체와 청소유체를 통과시키는 연결파이프라인과, 그 파이프라인에 혼합유체와 청소유체의 송류방향을 정하는 밸브를 사이에 장비하고, 상기 혼합유체 및 청소유체의 송류 및 밸브의 개폐를 제어하는 자동제어장치를 부설한 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리시스템
6. 제 5 항에 있어서, 자력에 의한 부착 및 분리수단은, 회전운동하는 분리원통내에 유리강자성체를 수용하고, 자력에 의한 부착 및 자력제거하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리시스템.
7. 제 5 항에 있어서, 혼합유체와 청소유체의 송류수단은 펌프와 밸브의 개폐로 하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리시스템.
8. 제 5 항에 있어서, 자력에 의한 부착 및 분리수단은 분리원통의 외측에 자기 강도를 달리하는 복수의 솔레노이드 코일을 병렬설치하고, 그 솔레노이드 코일에 통전하여 자력 부착하고, 그 솔레노이드 코일의 전부 또는 일부의 전류를 차단하여 전부 또는 일부의 자력제거를 행하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 분리시스템.