WO2011049217A1 - 強磁性体の分離装置 - Google Patents

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WO2011049217A1
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ferromagnetic
magnetic
particles
ferromagnetic material
iron
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PCT/JP2010/068768
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石田匡平
西名慶晃
榎枝成治
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B03C2201/20—Magnetic separation whereby the particles to be separated are in solid form

Definitions

  • the present invention relates to a technology for separating a ferromagnetic material from a heterogeneous mixed powder containing a ferromagnetic material, and is applied to, for example, the technical field of separating iron from slag produced in an iron making process.
  • Enormous slag (iron slag) is generated in the iron making process (especially hot metal pretreatment and converter process). These slags are produced by the reaction of calcium additives added to remove impurities and unnecessary elements in hot metal and molten steel. Of course, the slag contains a large amount of iron as well as the removed elemental compounds. It is. ⁇ Many slag forms are massive, and the size is large and some are several hundred mm.
  • a large slag lump of several hundred mm is shaped with a sieve called a grind (grid-type sieve) Sort out.
  • the small slag block that has passed through the grind-type sieve has an iron block and a non-ferrous block fixed to each other. Therefore, the slag block is crushed with a hammer crusher or a rod mill for several hundreds.
  • the size of ⁇ m to several tens of mm is promoted to promote liberation of iron and non-ferrous components.
  • iron and non-ferrous components are separated by a magnetic separator.
  • a suspended type sustained electro magnets
  • a drum type magnetic drum separators
  • a pulley type magnetic pully
  • ⁇ ⁇ ⁇ As a means for separating iron, it may be crushed by heating the slag and controlling the subsequent cooling time. Depending on the cooling time, it is possible to crush and separate only the fixed non-ferrous block without crushing the iron block. Or it can be atomized to about several tens of ⁇ m.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a technique for separating metal particles from slag.
  • JP 2006-142136 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-130041
  • the separation concentration of iron from steelmaking slag it is necessary to promote the separation of iron and non-ferrous metals.
  • the separation of the simple substance progresses, so that the particle size is reduced by repeating mechanical crushing of the slag lump.
  • the particle size may be reduced by heat treatment.
  • non-ferrous particles non-magnetic particles 102
  • iron particles magnetic particles 101
  • Embracing phenomenon 107 and agglomeration phenomenon 108 due to dry atomization easily occur. These phenomena can easily cause the non-magnetic particles 102 to be separated on the magnetized side 105, and conversely, the magnetic particles 101 can be separated on the non-magnetized side 104, thereby improving the separation concentration (separation accuracy). It becomes difficult to make. Therefore, the speed of the supply 103 of the different kind mixed powder 111 (mixed powder of the magnetic particles 101 and the non-ionic particles 102 in FIG.
  • Patent Document 1 discloses a technique for separating iron and non-ferrous components without crushing the slag lump, but the separation process becomes complicated and causes an increase in processing costs.
  • the present invention has been made in view of the circumstances as described above. For example, as in the case of separating iron from atomized iron slag, the ferromagnetic material is separated from the heterogeneous mixed powder containing the ferromagnetic material. It is an object of the present invention to provide a ferromagnetic separator that can efficiently separate a ferromagnetic.
  • iron and non-ferrous components will be separated from atomized iron slag, but iron slag is premised on mass processing (several to several tens of tons per hour).
  • mass processing severe to several tens of tons per hour.
  • general magnetic sorting cannot be applied to such a case where a large amount of processing is assumed, because the processing speed has to be slowed down due to particle embedding phenomenon and particle aggregation phenomenon.
  • the present inventors solve the problems that occur when separating a ferromagnetic material from a heterogeneous mixed powder containing a ferromagnetic material, such as when separating iron from atomized iron slag as described above.
  • we conducted an intensive study As a result, when separating a ferromagnetic material from a heterogeneous mixed powder containing a ferromagnetic material, an air flow or water flow in which the heterogeneous mixed powder is dispersed is subjected to a force that changes the magnitude depending on the mass of the powder.
  • centrifugal force is used for separation into a separation chamber (mass difference separation chamber) that performs separation, and in the mass difference separation chamber, magnetic force is applied to the ferromagnetic material in the mixed powder of different types in addition to centrifugal force. I came up with the idea of making it work.
  • the mass difference separation position T it is conceivable to move the mass difference separation position T by ⁇ M to the side with larger mass as shown in FIG.
  • the slag in the region S1 in the figure is also collected on the smaller mass side and the amount of slag collected is increased.
  • the iron in the region S2 in the diagram is also collected on the smaller mass side. End up. As a result, the purity of the slag collected on the smaller mass side is greatly reduced.
  • the mass difference separation position T is set as the boundary between M2 and M3, and the magnetic force is applied in the same manner, so that at least a part of the iron of M2 has a large mass. You can collect it on the side.
  • the mass difference separation position T is at the boundary between M2 and M3 and all the iron in the range of M2 can be separated to the side with the larger mass, all the slag will be purified with a purity of 100. %, And all iron can be recovered on the higher mass side.
  • An example of a method based on the above-described concept is a method of applying a magnetic force to a centrifugal separation using a swirl of an air current or a water flow.
  • different types of mixed powders are dispersed in an air flow or water flow, and the air flow or water flow swirls to form a flow path that applies centrifugal force to the powder, and the ferromagnetic material is magnetized in the direction of the centrifugal force.
  • one or more magnetic field generators are arranged along the flow path so that centrifugal force and magnetic force act on the ferromagnetic material.
  • the heterogeneous mixed powder containing the ferromagnetic material is conveyed by a fluid (air flow or water flow), thereby making the heterogeneous mixed powder dispersed.
  • a fluid air flow or water flow
  • the dispersion effect is large simply by administering the different types of mixed powder into the water stream.
  • the fluid is an air current
  • the dispersion state is realized by using a diffusion plate or diffusion compressed air.
  • the shearing force acts on the transport particles (mixed powders of different types) due to the turbulent flow effect in the fluid (air flow or water flow) during transport, realizing a single separated state where aggregation is solved.
  • the present invention has made it possible to dramatically improve the separation efficiency of the ferromagnetic component by applying the magnetic force only to the ferromagnetic component together with the magnetic force.
  • the present invention has the following features.
  • a ferromagnetic separation device for separating a ferromagnetic material from a heterogeneous mixed powder containing a ferromagnetic material, wherein an air flow or a water flow in which the heterogeneous mixed powder is dispersed is swirled to dissimilar mixed powder
  • a separator for separating a ferromagnetic material, wherein centrifugal force and magnetic force are applied.
  • the magnetic force acting only on the ferromagnetic material is caused to act in the direction of the centrifugal force.
  • the separation accuracy of the ferromagnet is greatly improved, and the ferromagnet can be separated more efficiently than in the conventional case where the ferromagnet is separated by magnetic separation.
  • the ferromagnetic material can be recycled in large quantities and at high speed.
  • FIG. 1 is a diagram showing Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a variation of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing another variation of Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing Example 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the basic concept of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a problem of the prior art (general magnetic sorting).
  • the ferromagnetic material is separated from the mixed powder containing the ferromagnetic material, as in the case of separating iron from atomized iron slag.
  • a method of obtaining a mixed powder containing different types of iron will be described by taking as an example the case of atomizing iron slag.
  • the first method of atomization is mechanical pulverization.
  • the mechanical pulverization of iron slag is performed by roughly crushing with a rough crusher such as a Hanmark crusher or jaw crusher and then for ball atomization, ball mill, rod mill, jet mill, pin mill (for milling). pin mill).
  • the second atomization method is thermal pulverization (heat treatment pulverization).
  • the iron slag is heated to about 1000 to 1300 ° C. and then slowly cooled.
  • a heterogeneous mixed powder (a mixture of ferromagnetic particles and nonmagnetic particles) containing a ferromagnetic material can be obtained.
  • particles that can be separated by appropriate magnetic separation may be regarded as ferromagnetic particles, and the particles other than the ferromagnetic particles may be regarded as substantially non-magnetic particles.
  • the separation of the ferromagnetic particles from the heterogeneous mixed powder (mixture of ferromagnetic particles and nonmagnetic particles) containing the ferromagnetic material obtained as described above is performed.
  • the ferromagnetic particles have a larger mass than the non-magnetic particles.
  • the direction of the magnetic force may be appropriately changed, for example, the position of the magnetic field generator is set inside the swirl flow path with reference to the following embodiment.
  • Embodiment 1 of the present invention is shown in FIG.
  • the ferromagnetic separator 11 includes a different kind of mixed powder (ferromagnetic particles).
  • Cylindrical swirl in which a fluid (airflow or water stream) carrying a mixture of 1 and nonmagnetic particles 2 swirls to apply a centrifugal force to the ferromagnetic particles 1 and the nonmagnetic particles 2
  • a flow path 12 and a magnetic field generator 13 disposed at a plurality of locations along the cylindrical swirl flow path 12 are provided so that the ferromagnetic particles 1 receive a magnetic force in the direction of the centrifugal force.
  • cylindrical swirl flow path 12 a generally known cyclone separator can be used.
  • it may be a swirling channel having a shape similar to that.
  • the magnetic field generator 13 uses a permanent magnet or an electromagnet.
  • the magnetic field may be generated at a plurality of locations along the cylindrical swirl flow path 12, and the larger the number, the greater the effect. For example, about 2 to 6 locations are arranged.
  • the strength of the magnetic field may be selected from about 100 G (Gauss) to 20000 G (Gauss) depending on the separated particle size.
  • the different kind mixed powder (mixture of the ferromagnetic particles 1 and the non-magnetic particles 2) is conveyed by a fluid (air flow or water flow). Therefore, the mixed powder of different types is in a dispersed state. In other words, the shear force acts on the mixed powders of different types due to the turbulent effect of the fluid during conveyance, realizing a single separated state in which aggregation is solved.
  • the fluid flowing through the cylindrical swirl flow path 12 swirls to apply a centrifugal force to the ferromagnetic particles 1 and the non-magnetic particles 2, and a magnetic field generator 13 in the same direction as the centrifugal force acts.
  • a magnetic force acts on the ferromagnetic particles 1.
  • the ferromagnetic particles 1 and the non-magnetic particles 2 in a single separated state move to the outside of the swirl by centrifugal force, and finally come into contact with the wall 12a of the cylindrical swirl flow path 12 and are captured.
  • the magnetic force is selectively applied only to the ferromagnetic particles 1 due to the magnetic force from the magnetic field generator 13 acting on the centrifugal force.
  • the ferromagnetic particles 1 Since the ferromagnetic particles 1 have a large mass, the acting centrifugal force becomes large, so that the ferromagnetic particles 1 are likely to approach the wall 12 a of the cylindrical swirl flow path 12. On the other hand, since the non-magnetic particles 2 have a small mass, the acting centrifugal force is small, and therefore, the non-magnetic particles 2 are positioned relatively on the central side of the cylindrical swirling flow path 12.
  • the ferromagnetic particles 1 on which both centrifugal force and magnetic force (16) act are decelerated in contact with the walls of the flow path (state 1a), and are provided at the lower part of the cylindrical swirl flow path 12. It is separated and collected in the weight side collection box 14 (state 1b).
  • the non-magnetic particles 2 on which only the centrifugal force (15) acts are carried on the fluid as they are and discharged from the upper part of the cylindrical swirl flow path 12 to the light side (state 2a).
  • the centrifugal force is determined by the flow velocity and the swirl diameter only by normal centrifugation, and the separation particle size is determined. For this reason, if the flow rate is increased in order to increase the separation / recovery amount of the ferromagnetic particles 1 captured by the wall 12a, the separation / recovery amount of the non-magnetic particles 2 including the ferromagnetic particles 1 also increases. The recovery concentration (separation accuracy) of the ferromagnetic particles 1 is not improved. On the other hand, in the first embodiment, the recovery amount of the ferromagnetic particles 1 can be improved by adjusting the strength of the magnetic field, so that the recovery concentration of the ferromagnetic particles 1 can be improved. It becomes.
  • FIG. 2 A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
  • the basic concept of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • a swirl flow path 22 using a spiral pipe is used, and gas is used as the fluid.
  • the fluid in this case, the airflow
  • the spiral piping swirl flow path 22 and the magnetic field generators 23 arranged at a plurality of locations along the spiral piping swirl flow path 22 are provided so that the ferromagnetic particles 1 receive a magnetic force in the direction of the centrifugal force. .
  • the magnetic field generator 23 uses a permanent magnet or an electromagnet.
  • the magnetic field may be generated at a plurality of locations along the spiral piping swirl flow path 22, and the larger the number, the greater the effect. For example, about 2 to 6 locations are arranged.
  • the strength of the magnetic field may be selected from about 100 G (Gauss) to 20000 G (Gauss) depending on the separated particle size.
  • the different types of mixed powder (mixture of the ferromagnetic particles 1 and the non-magnetic particles 2) is conveyed by an air flow.
  • the mixed powder becomes dispersed. That is, a shearing force acts on the mixed powder of different types due to the turbulent effect of the air flow during conveyance, and a single separated state in which aggregation is solved is realized.
  • the airflow flowing through the spiral piping swirl passage 22 swirls and centrifugal force acts on the ferromagnetic particles 1 and the nonmagnetic particles 2, and the magnetic field generator 23 extends in the same direction as the centrifugal force acts.
  • a magnetic force acts on the ferromagnetic particles 1.
  • the ferromagnetic particles 1 and the non-magnetic particles 2 that are in a single separated state move to the outside of the swirl due to centrifugal force, and finally come into contact with the wall 22a of the spiral piping swirl flow path 22 and are captured.
  • the magnetic force is selectively applied only to the ferromagnetic particles 1 due to the magnetic force from the magnetic field generator 23 acting on the centrifugal force.
  • the ferromagnetic particles 1 on which both the centrifugal force and the magnetic force (26) act are decelerated in contact with the walls of the flow path (state 1c), and are provided at the outlet of the spiral piping swirl flow path 22.
  • the non-magnetic particles 2 separated and collected in the collection box 24 (in the state 1d) and subjected only to the centrifugal force (25) are transported as they are on the air stream (in the states 2c and 2d).
  • the centrifugal force is determined by the flow velocity and the swirl diameter only by normal centrifugation, and the separation particle size is determined. For this reason, if the flow rate is increased in order to increase the separation / recovery amount of the ferromagnetic particles 1 trapped by the wall 22a, the separation / recovery amount of the non-magnetic particles 2 including the ferromagnetic particles 1 also increases. The recovery concentration of the ferromagnetic particles 1 is not improved.
  • the recovery amount of the ferromagnetic particles 1 can be improved by adjusting the strength of the magnetic field, so that the recovery concentration of the ferromagnetic particles 1 can be improved. It becomes.
  • a liquid may be used as the fluid.
  • Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG.
  • the magnetic field generator can adjust the magnitude of the magnetic flux density acting on the space through which the ferromagnetic particles pass (the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space).
  • the size of is repeated to be larger and smaller at regular intervals.
  • first electromagnet 301 to fifth electromagnet 305 are arranged as the magnetic field generators 13 and 23. Has been.
  • the ferromagnetic material when electromagnets are used as the magnetic field generators 13 and 23, the ferromagnetic material attracted and adhered to the wall of the magnetic field generation unit by repeating excitation (ON) and non-excitation (OFF) of the electromagnet at regular intervals.
  • the body particles 1 can be removed (1e) at the time of non-excitation.
  • FIG. 3B magnetic field operation schedule
  • the magnitude of the magnetic flux density in the space passing through the ferromagnetic particles is repeated at certain intervals by repeating excitation (ON) and non-excitation (OFF) of the electromagnet at certain intervals.
  • excitation ON
  • non-excitation OFF
  • it is not limited to complete de-excitation (OFF).
  • the magnitude of the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space may be repeatedly increased and decreased every predetermined period. Good. The same applies to the following forms and examples.
  • the electromagnet may be AC driven for the same effect.
  • the frequency is arbitrary, depending on the characteristics of the electromagnet and the driving device, the magnetic field strength may be insufficient in the high frequency region. Therefore, in the case of an electromagnet having about 1000 turns with a driving power source of about 2 kW, about 50 Hz. And it is sufficient.
  • a driving power source of about 2 kW, about 50 Hz.
  • several electromagnets can always generate a sufficiently large magnetic field at a certain moment.
  • the same may be performed using permanent magnets as the magnetic field generators 13 and 23.
  • a mechanism capable of adjusting the position of the permanent magnet is provided, and the position of the permanent magnet is moved closer to or away from the wall of the magnetic field generation unit, so that the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space is large. And the magnitude of the magnetic flux density can be repeated at regular intervals.
  • the excitation and de-excitation periods do not have to be the same length, and the excitation and de-excitation periods may be different for each electromagnet.
  • the magnetic field generator has a storage means for storing an operation schedule as shown in FIG. 3B, for example, and the magnetic field generator according to the schedule. It is preferable to have control means for controlling (for example, controlling the current flowing through each electromagnet or controlling the position of each permanent magnet).
  • FIGS. 1 A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
  • the magnitude of the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space is repeatedly increased and decreased at regular intervals.
  • the magnetic flux density is reduced in a state where a fluid (water flow, air flow) in which different types of mixed powders are dispersed flows at a predetermined flow velocity, the ferromagnetic particles in which the adhesion force due to the magnetic force stops working.
  • the fluid will soar into the fluid and be collected on the lightweight side of the centrifuge.
  • the fourth embodiment has a configuration in which the flow rate of the fluid (water flow, air flow) in which the different types of mixed powders are dispersed is once reduced, and then the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space is reduced. I have to.
  • the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space is increased (returned to the original size) before the flow velocity of the fluid (water flow, airflow) is increased again (returned to the original size). Is prepared.
  • excitation is turned on before fluid is turned on again.
  • the fluid is turned on after the excitation is turned on.
  • a threshold value is provided for the flow velocity of the fluid, and the fluid flow velocity is equal to or higher than the threshold value. It is also possible to turn on, turn off the fluid when the fluid flow rate is less than the threshold value, and turn off the fluid before turning off the fluid.
  • a threshold value is also provided for excitation, and excitation ON and excitation OFF (including a case where excitation is not equal to the threshold value but not excitation) are determined based on the threshold value.
  • the excitation may be turned off after turning it off.
  • switching between the fluid ON and the fluid OFF can be performed by adjusting the thrust of the fluid (pump, blower) or adjusting the opening of the damper provided in the fluid flow path.
  • the fourth embodiment even if the braking force due to the magnetic force is less likely to act on the ferromagnetic particles by reducing the size of the magnetic flux density in the ferromagnetic particle passage space, Since the fluid force to be reduced is reduced, the ferromagnetic particles are prevented from flying into the fluid, and the ferromagnetic particles are reliably recovered on the weight side of the centrifuge.
  • the ferromagnetic separation device controls the magnetic field generator according to the storage means for storing the operation schedule (fluid and magnetic field) and the schedule.
  • Control means for example, controlling the current flowing through each electromagnet, or controlling the position of each permanent magnet, and controlling the flow velocity of the fluid according to the schedule (for example, controlling the thrust and damper opening of the aforementioned pump or the like) )
  • Control means for example, controlling the current flowing through each electromagnet, or controlling the position of each permanent magnet
  • controlling the flow velocity of the fluid according to the schedule for example, controlling the thrust and damper opening of the aforementioned pump or the like
  • the ferromagnetic particles 1 when the ferromagnetic particles 1 are separated (centrifugated) from the different types of mixed powder containing the ferromagnetic particles 1, they act only on the ferromagnetic particles 1.
  • the magnetic force is applied in the direction of centrifugal force. For this reason, the separation accuracy of the ferromagnetic particles 1 is remarkably improved, and the ferromagnetic particles 1 can be separated efficiently as compared with the conventional case of separating by magnetic separation. As a result, the ferromagnetic material can be recycled in large quantities and at high speed.
  • both gas and liquid are suitable as the fluid.
  • a water flow in the case where many fine powders of 30 microns or less are contained, it is preferable to use a water flow.
  • the present invention there are no particular limitations on the type and particle size of the ferromagnetic material or non-magnetic material, and the blending ratio in the different types of mixed powder.
  • the present invention is not particularly limited as long as it is a powder that can be subjected to centrifugation.
  • ferromagnetic particles are separated and removed from a mixture of ferromagnetic particles (iron) and nonmagnetic particles (slag), Non-magnetic particles (slag) were collected.
  • Steel slag iron average: about 10 to 20% by mass
  • the apparatus used was the ferromagnetic separator 11 shown in FIG.
  • a threshold value is set for the flow rate of the fluid.
  • the fluid is turned on when the flow rate of the fluid is 5 m / s or more.
  • the state of less than 5 m / s was defined as fluid OFF.
  • the 2000G state is excitation ON
  • the excitation stop state is excitation OFF.
  • the excitation is turned off after the fluid is turned off.
  • the order of fluid ON and excitation ON was the same as in FIG.
  • a conventional centrifugal separator without a magnetic field generator is used to change a ferromagnetic particle from a mixture of ferromagnetic particles (iron) and nonmagnetic particles (slag). (Iron content) was separated and removed to recover non-magnetic particles (slag).
  • the apparatus configuration of the comparative example was the same as that of the ferromagnetic separator 11 shown in FIG. 1 except for the magnetic field generator.
  • the mixing ratio of the ferromagnetic particles (iron) to the non-magnetic particles (slag) in the light-weight side recovery unit was 0.5% by mass
  • the present invention example In this case, the rate at which the ferromagnetic particles (iron) are recovered on the light side is greatly reduced, and the mixing ratio of the ferromagnetic particles (iron) to the non-magnetic particles (slag) on the light side is 0% by mass.
  • the separation efficiency improved dramatically by 2%.
  • the present invention it is possible to remarkably improve the separation accuracy when separating a ferromagnetic material from a heterogeneous mixed powder containing a ferromagnetic material, and to perform separation in a large amount and at a high speed. Therefore, it is possible to increase the efficiency of recovery / recycling of ferromagnetic and non-ferromagnetic components from different mixtures.

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Abstract

強磁性体粒子を含んだ異種混合粉体を搬送する流体が旋回して強磁性体粒子とそれ以外の粉体に遠心力を作用させるようになっている円筒形状の旋回流路と、その遠心力の向きに強磁性体粒子が磁力を受けるように円筒形状の旋回流路に沿って複数箇所に配設された磁場発生装置とを備える強磁性体分離装置により、例えば微粒化した製鉄スラグから鉄分を分離する場合のように、強磁性体を含む異種混合粉体から強磁性体を分離する際に、効率よく強磁性体を分離することができる。

Description

強磁性体の分離装置
　本発明は、強磁性体を含む異種混合粉体から強磁性体を分離する技術に関し、例えば、製鉄プロセスで生成されるスラグから鉄分を分離する技術分野に適用される。
　製鉄プロセス（特に、溶銑予備処理や転炉工程）においては、膨大なスラグ（製鉄スラグ）が発生する。　これらのスラグは溶銑や溶鋼中の不純物や不要元素を除去するために加えられるカルシウム系添加剤が反応して生成したものであり、スラグ中には除去された元素化合物はもちろん、鉄分も多く含まれる。　スラグの形態は多くは塊状であり、その大きさは大きいもので数百ｍｍのものもある。
　上述したように、スラグには鉄分が多く含まれているため、従来からその再資源化の検討が盛んになされている。　またスラグ自体も例えばカルシウム含有素材としての再利用が検討されている。
　例えば、スラグから鉄分を分離し回収して、転炉工程でスクラップと混ぜて冷鉄源化するために、まず、数百ｍｍの大型のスラグ塊をグリスリと呼ばれる篩い（グリスリ型篩い）で形状選別する。　次に、グリスリ型篩いを通過した小型のスラグ塊は鉄分塊と非鉄分塊とが固着しているため、ハンマークラッシャ（ｈａｍｍｅｒ　ｃｒｕｓｈｅｒ）やロッドミル（ｒｏｄ　ｍｉｌｌ）で破砕（ｃｒｕｓｈｉｎｇ）を行って数百μｍ~数十ｍｍの大きさにして鉄分と非鉄分との単体分離（ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ）を促進させる。　その後、磁力選別装置（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ）によって鉄分と非鉄分を分離する。　磁力選別装置は吊り下げ型（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏ　ｍａｇｎｅｔｓ）やドラム型（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｄｒｕｍ　ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ）、プーリー型（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐｕｌｌｅｙｓ）などが用いられる。
　鉄分を単体分離させる手段として、スラグを加熱し、その後の冷却時間をコントロールして破砕する場合もある。　冷却時間によっては、鉄分塊を破砕せずに固着した非鉄分塊のみを破砕分離することが可能である。　あるいは数十μｍ程度に微粒化することが可能である。
　いずれの方法でも微粒化が進めば、鉄分と非鉄分との単体分離化が進むことはいうまでもない。　なお、スラグからの金属粒子などの分別技術については、例えば特許文献１や特許文献２の中で述べられている。
特開２００６−１４２１３６号公報 特開平１０−１３００４１号公報
　製鉄スラグからの鉄分の分離濃度を向上させるには、鉄分と非鉄分との単体分離化を進める必要がある。　前述したように、微粒化が進めば単体分離化が進むことから、スラグ塊の機械的破砕を繰り返して粒径を小さくすることが行われている。　あるいは熱処理によって、小粒径化させる場合もある。
　一方、図９に示すように、一般的に従来の磁力選別装置１００では粒径が小さくなると、磁石１１０と鉄分粒子（磁性粒子１０１）との間に非鉄分粒子（非磁性粒子１０２）が挟み込まれる抱き込み現象１０７や、乾式微粒化による凝集現象１０８などが発生しやすくなる。　そしてこれらの現象により非磁性粒子１０２が磁着側１０５に分離されたり、逆に磁性粒子１０１が非磁着側１０４に分離されたりすることが起こり易くなるので、分離濃度（分離精度）を向上させることが困難になる。　そのため、磁力選別装置への異種混合粉体１１１（図９においては磁性粒子１０１と非性粒子１０２との混合粉体）の供給１０３の速度を極端に遅くし、異種混合粉体１１１の装置上での層厚を薄くするなどの工夫が必要となる。　しかし、製鉄スラグは１時間あたり数トン~数十トンを処理する必要があるので、供給速度を極端に遅くせざるを得ない磁力選別装置の利用は現実的ではない。
　これに対して、特許文献１では、スラグ塊を破砕せずに鉄分と非鉄分を分離する技術が開示されているが、分離工程が複雑となり、処理コスト増加の要因となる。
　また、乾式微粒化による凝集を回避できる粒子分離方法としては、特許文献２に開示されているような湿式プロセスも考案されている。　しかし湿式プロセスでは廃液処理費用が莫大となる。
　本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、例えば、微粒化した製鉄スラグから鉄分を分離する場合のように、強磁性体を含む異種混合粉体から強磁性体を分離する際に、効率よく強磁性体を分離することができる強磁性体の分離装置を提供することを目的とするものである。
　前述したように、製鉄スラグからの鉄分の分離濃度を向上させるには、まず、製鉄スラグを微粒化して鉄分と非鉄分との単体分離化を進める必要がある。
　次に、微粒化した製鉄スラグから鉄分と非鉄分を分離することになるが、製鉄スラグは大量処理（１時間あたり数トン~数十トン）が前提となる。　前述したように、一般的な磁力選別は、粒子の抱き込み現象や粒子の凝集現象のために処理速度を遅くせざるを得ず、大量処理を前提としたこのような場合に適用できない。
　そこで、本発明者らは、上記のような、微粒化した製鉄スラグから鉄分を分離する場合等の、強磁性体を含む異種混合粉体から強磁性体を分離する際に生じる問題を解決するために鋭意検討を行った。　その結果、強磁性体を含んだ異種混合粉体から強磁性体を分離するに際して、異種混合粉体を分散させた気流あるいは水流を、粉体の質量の違いによって作用する大きさが変化する力（例えば、遠心力）を利用して分離を行う分離室（質量差分離室）に導き、その質量差分離室において、異種混合粉体中の強磁性体に対して、遠心力に加えて磁力を作用させることを想到するに至った。
　すなわち、例えば２種類の粉体が混合した異種混合粉体において、それぞれの種類の粉体での１個の粉体の質量分布に重なっている範囲があると、その範囲の粉体については、質量差分離では適切に分離・回収することが困難であり、各粉体の回収量や回収率が低下せざるを得ない。　そこで、一方の粉体が強磁性体であり、他方の粉体が非磁性体等であることを利用して、１個の粉体の質量分布が他方の１個の粉体の質量分布と重なっている範囲の強磁性体については、遠心力に加えて磁力を作用させることによって、強磁性体と非磁性体等を適切に分離・回収することが可能になる。　これにより、回収量・回収率を向上させることができる。
　上記のことを、スラグの粒子（非磁性体）と鉄の粒子（強磁性体）が混合した異種混合粉体から鉄の粒子を分離・除去して、高純度のスラグの粒子を回収する場合（および／または高純度の鉄粒子を回収する場合）について、図８を用いて説明する。
　まず、図８（ａ）に示すように、一個の粒子の質量の分布をみたときに、質量が小さいＭ１の範囲はスラグのみであり、質量が大きいＭ３の範囲は鉄のみであるが、中間のＭ２の範囲はスラグと鉄が重なっているものとする。
　この場合、高純度のスラグを質量差分離によって回収しようとすると、図８（ｂ）に示すように、質量差分離位置ＴをＭ１とＭ２の境界にすれば、質量が小さい側においてＭ１の範囲のスラグが純度１００％で回収できる。　ただし、その際にＭ２のスラグは質量が大きい側に分離されるので、回収されるスラグの量は限定される。
　そこで、スラグの回収量を増やすために、図８（ｃ）に示すように、質量差分離位置Ｔを質量が大きい側にΔＭだけ移動させることが考えられる。　この場合は、図中のＳ１の領域のスラグも質量が小さい側に回収されてスラグの回収量が増えることになるが、同時に、図中のＳ２の領域の鉄も質量が小さい側に回収されてしまう。　その結果、質量が小さい側に回収されたスラグの純度が大きく低下する。
　これに対して、図８（ｄ）に示すように、質量差分離位置Ｔを質量が大きい側にΔＭだけ移動させて質量差分離を行う際に、ΔＭの範囲にある鉄の粒子に対して磁力を作用させて、図中のＳ３の領域にある鉄が質量の大きい側に分離・除去されるようにすれば、質量が小さい側に回収される鉄は図中のＳ４の領域のものだけとなる。その結果、質量が小さい側において高純度のスラグを多量に回収することができる。　質量が大きい側において回収される鉄の純度を重視する場合は、例えば質量差分離位置ＴをＭ２とＭ３の境界にし、同様に磁力を作用させて、Ｍ２の鉄の少なくとも一部を質量が大きい側に回収すればよい。
　なお、理想的には、質量差分離位置ＴをＭ２とＭ３の境界にし、Ｍ２の範囲にある鉄を全て質量が大きい側に分離することができれば、質量の小さい側において全てのスラグを純度１００％で回収し、また質量の大きい側において全ての鉄を回収することができる。
　上記のような考え方に基づく方法の一例は、気流あるいは水流の旋回を利用した遠心分離に磁力を付与する方法である。　具体的には、気流あるいは水流中に異種混合粉体を分散させ、気流あるいは水流が旋回して粉体に遠心力を作用させる流路を形成するとともに、遠心力の向きに強磁性体が磁力を受けるように磁場発生装置を流路に沿って１箇所以上配設し、強磁性体に遠心力と磁力が作用するようにする方法である。
　すなわち、まず、強磁性体を含んだ異種混合粉体を流体（気流あるいは水流）で搬送することとし、それによって異種混合粉体を分散状態にする。　特に、流体が水流の場合は、水流中に異種混合粉体を投与するだけで分散効果が大きい。　流体が気流の場合は、拡散板や拡散圧空を利用するなどにより、分散状態を実現させる。　そして、搬送中に流体（気流あるいは水流）中の乱流効果で搬送粒子（異種混合粉体）にせん断力が働き、凝集を解いた単体分離状態が実現する。　その上で、異種混合粉体を搬送する流体が旋回するように流路を形成して異種混合粉体に遠心力を作用させるとともに、遠心力が作用する方向に磁力が作用するようにする。　これにより、分散状態（単体分離状態）となった異種混合粉体の各粒子は遠心力で旋回の外側へ移動し、最終的には流路の壁と接触して減速し捕捉されるが、そこに作用する磁力の効果により、強磁性体粒子にのみ選択的に磁力が遠心力に加わる。　よって、強磁性体粒子に対しては分離効果が大きくなり、小径、つまり質量の小さい強磁性体粒子まで分離が可能となる。
　このように質量の違いによる分離のみでは、強磁性体とそれ以外の粉体である非磁性体の粒子の質量が同じである場合は分離ができない。　そこで、磁力を併用して、強磁性体成分のみに磁力を作用させることで強磁性体成分の分離効率を飛躍的に向上させることを可能ならしめたのが本発明である。
　上記の考え方に基づいて、本発明は以下の特徴を有している。
　［１］強磁性体を含んだ異種混合粉体から強磁性体を分離するための強磁性体の分離装置であって、異種混合粉体を分散させた気流あるいは水流が旋回して異種混合粉体に遠心力を作用させる流路と、前記遠心力の向きに強磁性体が磁力を受けるように前記流路に沿って１箇所以上配設された磁場発生装置とを備え、強磁性体に遠心力と磁力が作用するようにしていることを特徴とする強磁性体の分離装置。
　［２］磁場発生装置が、強磁性体が通過する空間に作用する磁束密度の大きさを調節可能な構成を備えていることを特徴とする前記［１］に記載の強磁性体の分離装置。
　［３］磁場発生装置が、強磁性体が通過する空間に作用する磁束密度の大きさを一定期間ごとに大小を繰り返すように構成されていることを特徴とする前記［２］に記載の強磁性体の分離装置。
　［４］分離室に導く異種混合粉体を分散させた気流あるいは水流の流速を小さくした後に、磁束密度の大きさを小さくすることを特徴とする前記［３］に記載の強磁性体の分離装置。
　［５］気流あるいは水流の流速を大きくする前に、磁束密度の大きさを大きくすることを特徴とする前記［４］に記載の強磁性体の分離装置。
　本発明においては、強磁性体を含んだ異種混合粉体から強磁性体を分離（遠心分離）するに際して、強磁性体にのみ作用する磁力を遠心力の向きに作用させるようにしているので、強磁性体の分離精度が格段に向上し、従来のように磁力選別によって分離する場合に比べて、強磁性体を効率よく分離することができる。　その結果、大量・高速に強磁性体の再資源化が可能となる。
図１は、本発明の実施形態１を示す図である。 図２は、本発明の実施形態２を示す図である。 図３は、本発明の実施形態３を示す図である。 図４は、本発明の実施形態４を示す図である。 図５は、本発明の実施形態４のバリエーションを示す図である。 図６は、本発明の実施形態４の別のバリエーションを示す図である。 図７は、本発明の実施例１を示す図である。 図８は、本発明の基本的な考え方を示す図である。 図９は、従来技術（一般的な磁力選別）の問題点を示す図である。
　本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　なお、以下の実施形態においては、微粒化した製鉄スラグから鉄分を分離する場合等のように、強磁性体を含んだ異種混合粉体から強磁性体を分離するのであるが、その強磁性体を含んだ異種混合粉体を得る方法について、製鉄スラグを微粒化する場合を例にして述べる。
　製鉄スラグを微粒化の方法として、第一の微粒化の方法は機械的粉砕である。　製鉄スラグの機械的粉砕は、粗粉砕機であるハンマークラッシャやジョークラッシャ（ｊａｗ　ｃｒｕｓｈｅｒ）で粗破砕した後、微粒化のためにボールミル（ｂａｌｌ　ｍｉｌｌ）、ロッドミル、ジェットミル（ｊｅｔ　ｍｉｌｌ）、ピンミル（ｐｉｎ　ｍｉｌｌ）などを用いる。　第二の微粒化の方法は、熱的粉砕（熱処理粉砕）である。製鉄スラグを１０００~１３００℃程度に加熱後、徐冷する。
　このようにして、強磁性体を含んだ異種混合粉体（強磁性体粒子と非磁性体粒子の混合体）を得ることができる。　なお、本願においては適正な磁力選別で分離されるような粒子を強磁性体粒子とし、該強磁性体粒子以外は実質的に非磁性体粒子であるとみなしてよい。
　以下の実施形態においては、上記のようにして得られた強磁性体を含んだ異種混合粉体（強磁性体粒子と非磁性体粒子の混合体）から強磁性体粒子の分離を行うことにする。なお、ここでは、鉄分と製鉄スラグのように、強磁性体粒子の方が非磁性体粒子に比べて質量が大きいものとする。　逆の場合は、下記の実施形態を参考に磁場発生装置の位置を旋回流路の内側とするなど、磁力の方向を適宜変更すればよい。
　［実施形態１］
　本発明の実施形態１を図１に示す。
　図１（ａ）に模式的平面図、図１（ｂ）に模式的立面図を示すように、この実施形態１に係る強磁性体分離装置１１は、異種混合粉体（強磁性体粒子１と非磁性体粒子２の混合体）を搬送する流体（気流または水流）が旋回して強磁性体粒子１と非磁性体粒子２に遠心力を作用させるようになっている円筒形状の旋回流路１２と、その遠心力の向きに強磁性体粒子１が磁力を受けるように円筒形状の旋回流路１２に沿って複数箇所に配設された磁場発生装置１３とを備えている。
　なお、円筒形状旋回流路１２としては、一般的に知られているサイクロン（ｃｙｃｌｏｎｅ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を用いることができる。　あるいは、それに類似した形状の旋回流路であってもよい。
　また、磁場発生装置１３は永久磁石か電磁石を用いる。　磁場は円筒形状旋回流路１２に沿って複数個所発生させればよく、数が多いほど効果が大きいが、例えば２~６箇所程度配置する。　磁場の強さは分離粒径に応じて１００Ｇ（ガウス）~２００００Ｇ（ガウス）程度を選べばよい。
　上記のように構成された強磁性体分離装置１１においては、まず、異種混合粉体（強磁性体粒子１と非磁性体粒子２の混合体）を流体（気流あるいは水流）で搬送するようにしているので、異種混合粉体が分散状態になる。　すなわち、搬送中に流体の乱流効果で異種混合粉体にせん断力が働き、凝集を解いた単体分離状態が実現する。
　その上で、円筒形状旋回流路１２を流れる流体が旋回して強磁性体粒子１と非磁性体粒子２に遠心力が作用するとともに、遠心力が作用する方向と同じ方向に磁場発生装置１３によって強磁性体粒子１に磁力が作用するようになっている。　このため、単体分離状態となった強磁性体粒子１と非磁性体粒子２は遠心力で旋回の外側へ移動し、最終的には円筒形状旋回流路１２の壁１２ａと接触して捕捉されるが、そこに作用する磁場発生装置１３からの磁力の効果により、強磁性体粒子１にのみ選択的に遠心力に磁力が加わる。
　なお、強磁性体粒子１は質量が大きいことから、作用する遠心力が大きくなるので、円筒形状旋回流路１２の壁１２ａに近づきやすい。　一方、非磁性体粒子２は質量が小さいことから、作用する遠心力が小さくなるので、円筒形状旋回流路１２の比較的中央側に位置する。
　その結果、遠心力と磁力の両方（１６）が作用する強磁性体粒子１は流路の壁と接触して減速して（１ａの状態）、円筒形状旋回流路１２の下部に設けられた重量側回収ボックス１４に分離・回収され（１ｂの状態）る。　一方、遠心力のみ（１５）が作用する非磁性体粒子２は、流体に乗ってそのまま搬送されて、円筒形状旋回流路１２の上部から軽量側に排出される（２ａの状態）。
　ちなみに、通常の遠心分離のみでは流速と旋回直径で遠心力が決定され、分離粒径が決まる。　このため、壁１２ａに捕捉される強磁性体粒子１の分離回収量を上げるために流速を上げると、強磁性体粒子１を含んだ非磁性体粒子２の分離回収量も増加することから、強磁性体粒子１の回収濃度（分離精度）は向上しない。　これに対して、この実施形態１では、磁場の強さを調節することにより強磁性体粒子１の回収量を向上させることができるため、強磁性体粒子１の回収濃度を向上させることが可能となる。
　［実施形態２］
　本発明の実施形態２を図２に示す。この実施形態２は、上記の実施形態１と基本的な考え方は同じである。　ただし、実施形態１における円筒形状の旋回流路１２に替えて、螺旋配管による旋回流路２２を用い、流体として気体を用いている。
　すなわち、図２（ａ）に模式的平面図、図２（ｂ）に模式的立面図を示すように、この実施形態２に係る強磁性体分離装置２１は、異種混合粉体（強磁性体粒子１と非磁性体粒子２の混合体）が投じられた流体（ここでは、気流）が旋回して強磁性体粒子１と非磁性体粒子２に遠心力を作用させるようになっている螺旋配管旋回流路２２と、その遠心力の向きに強磁性体粒子１が磁力を受けるように螺旋配管旋回流路２２に沿って複数箇所に配設された磁場発生装置２３とを備えている。
　なお、磁場発生装置２３は永久磁石か電磁石を用いる。　磁場は螺旋配管旋回流路２２に沿って複数個所発生させればよく、数が多いほど効果が大きいが、例えば２~６箇所程度配置する。　磁場の強さは分離粒径に応じて１００Ｇ（ガウス）~２００００Ｇ（ガウス）程度を選べばよい。
　上記のように構成された強磁性体分離装置２１においては、まず、異種混合粉体（強磁性体粒子１と非磁性体粒子２の混合体）を気流で搬送するようにしているので、異種混合粉体が分散状態になる。　すなわち、搬送中に気流の乱流効果で異種混合粉体にせん断力が働き、凝集を解いた単体分離状態が実現する。
　その上で、螺旋配管旋回流路２２を流れる気流が旋回して強磁性体粒子１と非磁性体粒子２に遠心力が作用するとともに、遠心力が作用する方向と同じ方向に磁場発生装置２３によって強磁性体粒子１に磁力が作用するようになっている。　したがって、単体分離状態となった強磁性体粒子１と非磁性体粒子２は遠心力で旋回の外側へ移動し、最終的には螺旋配管旋回流路２２の壁２２ａと接触して捕捉されるが、そこに作用する磁場発生装置２３からの磁力の効果により、強磁性体粒子１にのみ選択的に遠心力に磁力が加わる。
　その結果、遠心力と磁力の両方（２６）が作用する強磁性体粒子１は流路の壁と接触して減速して（１ｃの状態）、螺旋配管旋回流路２２の出口に設けられた回収ボックス２４に分離・回収され（１ｄの状態）、一方、遠心力のみが（２５）作用する非磁性体粒子２は、気流に乗ってそのまま搬送される（２ｃ、２ｄの状態）。
　ちなみに、通常の遠心分離のみでは流速と旋回直径で遠心力が決定され、分離粒径が決まる。　このため、壁２２ａに捕捉される強磁性体粒子１の分離回収量を上げるために流速を上げると、強磁性体粒子１を含んだ非磁性体粒子２の分離回収量も増加することから、強磁性体粒子１の回収濃度は向上しない。　これに対して、この実施形態２では、磁場の強さを調節することにより強磁性体粒子１の回収量を向上させることができるため、強磁性体粒子１の回収濃度を向上させることが可能となる。　なお流体として液体を用いても良い。
　［実施形態３］
　本発明の実施形態３を図３に示す。
　この実施形態３では、磁場発生装置が、強磁性体粒子が通過する空間に作用する磁束密度（強磁性体粒子通過空間の磁束密度）の大きさを調節できるようになっており、その磁束密度の大きさを一定期間ごとに大小を繰り返すようにしている。
　前述したように、実施形態１、実施形態２においては、磁場発生装置１３、２３として永久磁石か電磁石を用いているが、この実施形態３は、特にその内の電磁石を用いた場合である。
　すなわち、図３（ａ）に模式的平面図を示すように、この実施形態３においては、磁場発生装置１３、２３として、５個の電磁石（第１電磁石３０１~第５電磁石３０５）が配設されている。
　このように、磁場発生装置１３、２３として電磁石を用いた場合は、一定期間ごとに電磁石の励磁（ＯＮ）、非励磁（ＯＦＦ）を繰り返すことによって、磁場発生部の壁に吸引付着した強磁性体粒子１を非励磁時に払い落とす（１ｅ）ことができるという利点がある。この際に、図３（ｂ）（磁場の操業スケジュール）に示すように、隣り合う電磁石の切り替えタイミングをずらせば、ある瞬間には常に幾つかの電磁石が働いている状態を維持でき、強磁性体粒子１の払い落としと磁力の作用を共に行うことが可能となる。
　ちなみに、ここでは、一定期間ごとに電磁石の励磁（ＯＮ）、非励磁（ＯＦＦ）を繰り返すことで、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを一定期間ごとに大小を繰り返すようにしているが、完全に非励磁（ＯＦＦ）とすることには限定されない。　すなわち、電磁石の励磁電流の大きさを一定期間ごとに所定のしきい値以下に変更することで、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを一定期間ごとに大小を繰り返すようにしてもよい。　以下の形態および例においても同様である。
　なお、同様な効果を狙って、電磁石を交流駆動しても良い。　周波数は任意であるが、電磁石と駆動装置との特性によっては高周波領域では磁場の強さが不十分となる場合があるので、２ｋＷ程度の駆動電源で巻数１０００ターン程度の電磁石の場合、５０Ｈｚ程度とすればよい。　上記のような、隣り合う電磁石の切り替える方式と同様に、隣り合う電磁石の位相をずらすことで、ある瞬間には常に幾つかの電磁石が十分な大きさの磁場を発生できていることになる。
　さらに、場合によっては、磁場発生装置１３、２３として永久磁石を用いて同様のことを行ってもよい。　その場合には、永久磁石の位置を調整可能な機構を設けて、永久磁石の位置を磁場発生部の壁に近づけたり、遠ざけたりすることで、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを調節することができ、また、一定期間ごとに該磁束密度の大小を繰り返すことができる。
　なお、原理的には励磁・非励磁の間隔を一定期間とする必要は無いが、操業上の複雑化をを避け、また安定操業を確保する観点から、一定期間とすることが好ましい。　ただし、励磁と非励磁の期間は同じ長さである必要は無く、また電磁石毎に励磁・非励磁の期間が異なっていても良い。
　磁場発生装置は、一定期間ごとに強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大小を繰り返すために、例えば図３（ｂ）のような操業スケジュールを記憶する記憶手段と、当該スケジュールに従って磁場発生装置を制御する（例えば各電磁石に流す電流を制御する、あるいは各永久磁石の位置を制御する）制御手段を有することが好ましい。
　［実施形態４］
　本発明の実施形態４を図４~図６に示す。
　上記の実施形態３においては、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを一定期間ごとに大小を繰り返すようにしている。　しかし、異種混合粉体を分散させた流体（水流、気流）が所定の流速で流れている状態で磁束密度の大きさを小さくした場合、磁力による付着力が作用しなくなった強磁性体粒子が流体力によって流体中に舞い上がり、遠心分離の軽量側に回収される可能性がある。
　そこで、この実施形態４においては、異種混合粉体を分散させた流体（水流、気流）の流速を一旦小さくした後に、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを小さくする構成を備えるようにしている。
　あるいはさらに、流体（水流、気流）の流速を再び大きくする（元の大きさに戻す）前に、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを大きくする（元の大きさに戻す）構成を備えるようにしている。
　例えば、図４（流体と磁場の操業スケジュール）に示すように、磁石を励磁した状態（励磁ＯＮ）と、磁石を非励磁にした状態（励磁ＯＦＦ）を繰り返す場合に、流体を所定の流速で流す状態（流体ＯＮ）と、流体の流れを完全に停止する状態（流体ＯＦＦ）とを繰り返すようにしておき、流体ＯＦＦにしてから励磁ＯＦＦにするようにしている。
　あるいはさらに、図５（流体と磁場の、別の操業スケジュール）に示すように、再び流体ＯＮにする前に励磁ＯＮにするようにしている。言い換えれば、励磁ＯＮにした後で流体ＯＮにしている。
　なお、図４に替えて、図６（流体と磁場の、さらに別の操業スケジュール）に示すように、流体の流速にしきい値を設けておき、流体の流速がしきい値以上の状態を流体ＯＮとし、流体の流速がしきい値未満の状態を流体ＯＦＦとして、流体ＯＦＦにしてから励磁ＯＦＦにするようにしてもよい。
　また、励磁にもしきい値を設けて、そのしきい値に基づいて、励磁ＯＮと励磁ＯＦＦ（完全な励磁ＯＦＦではなく、励磁を前記しきい値以下にする場合を含む。）を定め、流体ＯＦＦにしてから励磁ＯＦＦにするようにしてもよい。
　ちなみに、流体ＯＮと流体ＯＦＦの切り替えは、流体の推力（ポンプ、送風機）の調節や、流体の流路に設けられているダンパーの開度の調節によって行うことができる。
　これによって、この実施形態４においては、強磁性体粒子通過空間の磁束密度の大きさを小さくすることによって、強磁性体粒子に磁力による制動力が作用しにくくなった状態であっても、作用する流体力が小さくなっていることによって、強磁性体粒子が流体中に舞い上がることが無くなり、強磁性体粒子が遠心分離の重量側に確実に回収されるようになる。
　強磁性体の分離装置は、上記図４~図６に例示されるような操業を実現するために、（流体および磁場の）操業スケジュールを記憶する記憶手段と、当該スケジュールに従って磁場発生装置を制御する（例えば各電磁石に流す電流を制御する、あるいは各永久磁石の位置を制御する）制御手段と、当該スケジュールに従って流体の流速を制御する（例えば前述のポンプ等の推力やダンパー開度を制御する）制御手段とを有することが好ましい。
　このようにして、上記の実施形態１~４においては、強磁性体粒子１を含んだ異種混合粉体から強磁性体粒子１を分離（遠心分離）するに際して、強磁性体粒子１にのみ作用する磁力を遠心力の向きに作用させるようにしている。　このため、強磁性体粒子１の分離精度が格段に向上し、従来のように磁力選別によって分離する場合に比べて、強磁性体粒子１を効率よく分離することができる。その結果、大量・高速に強磁性体の再資源化が可能となる。
　本発明において流体としては気体、液体のいずれもが適合するが、３０ミクロン以下の微粉体を多く含む場合においては水流を用いることが好ましい。　また、本発明において強磁性体や非磁性体の種類や粒径、異種混合粉体の中の配合比などにとくに限定はない。すなわち、遠心分離の対象となりうる粉体であれば、とくに制限なく本発明を適用できる。
　［実施例１］
　本発明例として、前記の本発明の実施形態４に基づいて、強磁性体粒子（鉄分）と非磁性体粒子（スラグ）の混合体から強磁性体粒子（鉄分）を分離・除去して、非磁性体粒子（スラグ）の回収を行った。　製鉄スラグ（鉄分平均約１０~２０質量％）は予めボールミルで平均粒径２５０μｍ程度に微細化し、分離装置による処理を行った。　なお、装置は図１に示した強磁性体分離装置１１を用いた。
　その際に、前記の図６で示したように、流体の流速にしきい値を設けることとし、図７に示すように、流体の流速が５ｍ／ｓ以上の状態を流体ＯＮ、流体の流速が５ｍ／ｓ未満の状態を流体ＯＦＦとした。　また、２０００Ｇの状態を励磁ＯＮ、励磁停止状態を励磁ＯＦＦとした。そして、流体ＯＦＦになってから励磁ＯＦＦになるようにした。　流体ＯＮと励磁ＯＮの順番については図４と同様とした。
　なお、比較のために、従来例として、磁場発生装置を備えていない従来の遠心分離装置を用いて、強磁性体粒子（鉄分）と非磁性体粒子（スラグ）の混合体から強磁性体粒子（鉄分）を分離・除去して、非磁性体粒子（スラグ）の回収を行った。　比較例も装置構成は磁場発生装置を除けば図１に示した強磁性体分離装置１１と同じとした。
　その結果、従来例では、軽量側回収部における非磁性体粒子（スラグ）への強磁性体粒子（鉄分）の混入率が質量％で０．５％であったのに対して、本発明例では、強磁性体粒子（鉄分）が軽量側に回収される割合が大幅に低下し、軽量側における非磁性体粒子（スラグ）への強磁性体粒子（鉄分）の混入率が質量％で０．２％と分離効率が飛躍的に改善した。
　本発明により、強磁性体を含んだ異種混合粉体から強磁性体を分離する際の分離精度を格段に向上させ、かつ大量・高速に分離が可能となる。　このため異種混合体からの強磁性体成分や非強磁性体成分の回収・再資源化の効率を高めることができる。
　１　強磁性体粒子
　１ａ　壁に捕捉された強磁性体粒子
　１ｂ　回収された強磁性体粒子
　１ｃ　壁に捕捉された強磁性体粒子
　１ｄ　捕捉され分離・回収された強磁性体粒子
　１ｅ　捕捉（堆積）が解消された強磁性体粒子
　２　非磁性体粒子
　２ａ　排出された非磁性体粒子
　２ｃ　気流に搬送されている非磁性体粒子
　２ｄ　気流に搬送されている非磁性体粒子
　１１　強磁性体分離装置
　１２　円筒形状の旋回流路（円筒形状旋回流路）
　１２ａ　円筒形状旋回流路の壁
　１３　磁場発生装置
　１４　重量側回収ボックス
　２１　強磁性体分離装置
　２２　螺旋配管による旋回流路（螺旋配管旋回流路）
　２２ａ　螺旋配管旋回流路の壁
　２３　磁場発生装置
　２４　回収ボックス
　１００　従来の磁力選別装置
　１０１　磁性粒子
　１０２　非磁性粒子
　１０３　異種混合粉体の供給
　１０４　非磁着側回収部
　１０５　磁着側回収部
　１０６ａ　粒子の浮き現象
　１０６ｂ　粒子が浮き状態から外れたもの
　１０７　粒子の抱き込み現象
　１０８　粒子の凝集現象
　１０９　粒子の静電付着
　１１０　磁石
　１１１　異種混合粉体
　３０１　第１電磁石
　３０２　第２電磁石
　３０３　第３電磁石
　３０４　第４電磁石
　３０５　第５電磁石
　Ｔ　質量差分離位置

Claims (5)

  1. 　強磁性体を含んだ異種混合粉体から強磁性体を分離するための強磁性体の分離装置であって、
    　異種混合粉体を分散させた気流あるいは水流が旋回して異種混合粉体に遠心力を作用させる流路と、
    　前記遠心力の向きに強磁性体が磁力を受けるように前記流路に沿って１箇所以上配設された磁場発生装置と
    　を備え、強磁性体に遠心力と磁力が作用するようにしている、強磁性体の分離装置。
  2. 　磁場発生装置が、強磁性体が通過する空間に作用する磁束密度の大きさを調節可能な構成を備えている、請求項１に記載の強磁性体の分離装置。
  3. 　磁場発生装置が、強磁性体が通過する空間に作用する磁束密度の大きさを一定期間ごとに大小を繰り返すように構成されている、請求項２に記載の強磁性体の分離装置。
  4. 　分離室に導く異種混合粉体を分散させた気流あるいは水流の流速を小さくした後に、磁束密度の大きさを小さくする、請求項３に記載の強磁性体の分離装置。
  5. 　気流あるいは水流の流速を大きくする前に、磁束密度の大きさを大きくする、請求項４に記載の強磁性体の分離装置。
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