WO2014208770A1 - 磁選機用マトリックス及び磁選機 - Google Patents

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WO2014208770A1
WO2014208770A1 PCT/JP2014/067387 JP2014067387W WO2014208770A1 WO 2014208770 A1 WO2014208770 A1 WO 2014208770A1 JP 2014067387 W JP2014067387 W JP 2014067387W WO 2014208770 A1 WO2014208770 A1 WO 2014208770A1
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magnetic
matrix
wave
wall
magnetic force
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PCT/JP2014/067387
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達也 大木
妙子 羽澄
智弘 野口
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独立行政法人産業技術総合研究所
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    • B03C1/288—Magnetic plugs and dipsticks disposed at the outer circumference of a recipient

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic separator based on a magnetic separation method and a magnetic separator having the magnetic separator matrix.
  • the magnetic force that attracts the magnetic particles to the magnet is represented by the product of the magnetic flux density (B) and the magnetization gradient ( ⁇ B) at the position where the magnetic particles are placed.
  • B magnetic flux density
  • ⁇ B magnetization gradient
  • FIGS. 1A and 1B are explanatory views for explaining the outline of the Jones type wet high gradient magnetic separator.
  • a magnetic separator 100 includes a high gradient magnetic separation unit 50 including an electromagnet 50a, a magnetic filter 50b, and a magnetic separation channel 50c, one end side of the magnetic separation channel 50c, and an on-off valve 101a.
  • the fluid to be sorted is introduced into the magnetic separation flow channel 50c and is connected to the other end of the magnetic separation flow channel 50c via the on-off valve 103a.
  • the non-magnetized substance discharge flow path 103b that can discharge the selection target fluid magnetized on the magnetic filter 50b from the magnetic selection flow path 50c, the other end side of the magnetic selection flow path 50c, and the on-off valve 104a.
  • a carrier fluid introduction channel 104b that is capable of introducing a carrier fluid (for example, water) that is connected and detached from the magnetic filter 50b into the magnetism separation channel 50c, and a magnetism separation channel 50c.
  • the one end of And a magnetized material discharge channel 105b that is connected via the on-off valve 105a and is capable of discharging the carrier fluid in a state of transporting the magnetized material detached from the magnetic filter 50b from the magnetic separation channel 50c. Configured as a member.
  • the magnetized material and the non-magnetized material are separated and sorted from the fluid to be sorted by the following steps.
  • the fluid to be sorted introduced from the storage portion 101c of the fluid to be sorted into the sorted fluid introduction flow channel 101b by the pump 101d is introduced into the magnetic separation flow channel 50c, and the magnetic material is magnetically attached to the magnetic material on the magnetic filter 50b.
  • the on-off valve 103a is opened, and the fluid to be sorted in a state where the magnetized material is magnetized is discharged to the non-magnetized material discharge channel 103b. Then, it is collected in the non-magnetized matter collection unit 103c (non-magnetized matter sorting step).
  • the magnetic filter used for a magnetic separator is called a matrix, and what was comprised by expanded metal, steel wool, an iron ball, etc. is known (refer patent document 1).
  • a matrix composed of expanded metal and steel wool has a wide magnetic gradient ( ⁇ B) locally, so that it is widely used for the purpose of surely magnetizing a magnetic material with a strong magnetic force.
  • the present applicant has invented and applied for a technique for selecting red, blue, and green phosphors by color from a phosphor mixture by a magnetic force using a high gradient magnetic separator (see Patent Document 2).
  • the matrix made of expanded metal, steel wool, etc. is arranged in a state where the ferromagnetic fine wires constituting expanded metal, steel wool, etc. are intricately interlaced, and is magnetically attached to the ferromagnetic fine wires.
  • many non-magnetic particles that are not intended to be magnetically attached to the ferromagnetic fine wires are embraced in the structure of the ferromagnetic fine wires, and there is a problem that the selection accuracy is lowered.
  • the magnetic particles previously magnetized prevent the passage of the subsequent non-magnetic particles, so that the flow path is blocked and the non-magnetic particles are held.
  • a conventional magnetic separator using a matrix uses a matrix in which ferromagnetic fine wires are intricately entangled, and frequently introduces magnetic particles before embedding nonmagnetic particles into the ferromagnetic fine wires. It is operated so as to be desorbed and recovered from the ferromagnetic fine wire, and there is a problem that the processing amount obtained by one desorption and recovery operation is small, and the sorting efficiency is low.
  • the accurate magnetic force distribution in the matrix space cannot be recognized in advance by simulation or the like, the quality of the matrix performance is not known until it is actually prototyped and subjected to a screening test. It was a hindrance.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention provides a matrix for a magnetic separator and a magnetic separator capable of selecting magnetic particles and non-magnetic particles with high accuracy and high efficiency and capable of recognizing an accurate magnetic force distribution in the matrix space in advance by simulation. For the purpose.
  • the present inventors have conducted intensive investigations, and give an irregular magnetic flux density distribution to increase the magnetization gradient ( ⁇ B) to magnetize magnetic particles in the matrix. The knowledge that the said objective can be solved was obtained by constructing a new matrix with the idea opposite to the previous direction.
  • the present invention is based on the above knowledge, and means for solving the above problems are as follows. That is, ⁇ 1> A rule that a wave height h is 1 mm or less and a wave-like bent portion formed in any one of a substantially inverted V shape and a substantially inverted U shape is continuously formed in the wave traveling direction.
  • the corrugated bent portion in the other magnetic body wall adjacent to the one magnetic body wall and the convex shape of the wavy bent portion in the one magnetic body wall having a substantially corrugated magnetic body wall having a general structure Are arranged in parallel with each other at an equal interval, and each of the magnetic body walls has an introduction part and a discharge part through which a fluid to be sorted including a magnetic material that can be magnetically attached to the magnetic body wall can be passed in and out.
  • a matrix for a magnetic separator which is housed in a generally box-shaped housing portion formed on opposing surfaces.
  • ⁇ 2> The magnetic force generated in the space in the accommodating part represented by the following formula (1) when the wave height h of the waved bent part and the distance p between the tops of the adjacent waved bent parts are applied with a magnetic field.
  • B (DELTA) B25 is among the space cross sections in the said accommodating part when it cut
  • the magnetic force when the integrated area ratio of the portion where the magnetic force of a certain value or more is 25% is 25%
  • B ⁇ B75 indicates the magnetic force when the integrated area ratio is 75%
  • B ⁇ B50 is The magnetic force when the integrated area ratio is 50% is shown.
  • the housing portion has the top surface and the bottom surface as the surfaces on which the introduction portion and the discharge portion are formed
  • the side wall material arranged so as to be orthogonal to the direction of the magnetic flux is formed of a magnetic material.
  • the matrix for magnetic separators according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 2>, wherein the side wall material is formed of a nonmagnetic material.
  • ⁇ 4> The magnetic separator matrix according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the magnetic wall surface is coated with a nonmagnetic material having a relative permeability of 1.1 or less.
  • ⁇ 5> The magnetic separator matrix according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the magnetic body wall is inclined with respect to a direction in which the fluid to be sorted is introduced into the housing unit.
  • ⁇ 6> From ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the magnetic body wall is formed thicker from an introduction part that introduces the fluid to be sorted into the accommodating part toward a discharge part that discharges the fluid to be sorted from the accommodating part.
  • the matrix for magnetic separators in any one.
  • magnetic particles and non-magnetic particles can be selected with high accuracy and high efficiency, and accurate magnetic force distribution in the matrix space can be obtained by simulation in advance.
  • a recognizable matrix for a magnetic separator and a magnetic separator can be provided.
  • FIG. 6 is a diagram (2) showing the relationship between the non-uniformity N and the ratio (pitch / high) between the apex distance p (pitch) and the wave height h (high).
  • FIG. 6 is a diagram (3) showing a relationship between the non-uniformity N and the ratio (pitch / high) between the apex distance p (pitch) and the wave height h (high).
  • FIG. 4B is a diagram (2) showing a relationship between B ⁇ B50, (typical magnetic force B ⁇ B50 [T 2 / m]), and non-uniformity N (Nonunformity).
  • B ⁇ B50 typically magnetic force B ⁇ B50 [T 2 / m]
  • non-uniformity N Nonunformity
  • the matrix for magnetic separators of this invention has a magnetic body wall and an accommodating part.
  • the magnetic wall has a wave height h of 1 mm or less and a wave-shaped bent portion formed in any one of a substantially inverted V shape and a substantially inverted U shape continuously and repeatedly formed in the wave traveling direction. It is comprised as a substantially corrugated plate-like member having a regular structure.
  • the effective area can be widened, the magnetic force distribution in the matrix space can be recognized by simulation, and the optimum structure of the regular structure based on the magnetic force distribution can be set.
  • the magnetized material corresponds to a magnetized material set so as to be magnetized by the matrix for the magnetic separator, and depending on the setting, only a magnetic material having a high magnetic susceptibility may be targeted, or a magnetic material having a low magnetic susceptibility. It is good also as object including material. That is, whether or not the magnetic separator matrix can be magnetized can be set to be changeable depending on the magnetic flux density generated by the magnetic separator electromagnet and the magnetic gradient formed by the magnetic separator matrix.
  • a magnetic material set so as to be magnetically attached to the magnetic separator matrix is referred to as the magnetic material, and the other material is referred to as the non-magnetic material.
  • the wavy bent portion can be formed in any one of a substantially inverted V shape and a substantially inverted U shape.
  • FIG. 2A shows a configuration of the magnetic body wall in the case where the wavy bent portion is formed in a substantially inverted V shape.
  • FIG. 2B shows a configuration of the magnetic body wall in the case where the wavy bent portion is formed in a substantially inverted U shape.
  • the magnetic body wall 1 has a regular structure in which wavy bent portions 1a and 1b formed to be bent in a substantially inverted V shape are repeatedly formed continuously in the wave traveling direction. . Further, in FIG.
  • the symbol h is the maximum groove depth when the wave-like bent portion 1a (1b) is viewed as a “groove” from one surface side (lower side in the figure) of the magnetic body wall 1. This is referred to as “wave height h”. It is the same meaning when referred to as “wave height h” elsewhere in this specification.
  • the symbol p indicates the distance between the apexes of the adjacent wave-like bent portions 1a and 1b, which is referred to as “the apex distance p”. The same meaning is used when referring to “distance between tops p” in other parts of the present specification. Further, as shown in FIG.
  • the magnetic body wall 1 ′ is formed by repeatedly forming wave-like bent portions 1a ′ and 1b ′ curved in a substantially inverted U shape continuously in the wave traveling direction. It has a regular structure, and the symbols h and p mean the same items as the above-mentioned “wave height h” and “top-to-top distance p”, respectively.
  • the matrix for a magnetic separator can be configured based on any one of the substantially inverted V-shaped magnetic body wall 1 and the substantially inverted U-shaped magnetic body wall 1 ′.
  • the wave height h and the peak-to-top distance p in the wavy bent part are not particularly limited, but are expressed by the following formula (1) when a magnetic field is applied from the viewpoint of improving the uniformity of the magnetic force distribution.
  • the non-uniformity N (Nonuniformity) of the magnetic force generated in the space (matrix space) in the housing portion is set to be less than 1.5. From the same point of view, it is more preferable that the wave height h and the top-to-top distance p are set so that the magnetic force non-uniformity N is less than 0.7, and the wave height h is less than 0.5. It is particularly preferable that the height h and the inter-top distance p are set.
  • the non-uniformity N indicates that the larger the value, the larger the deviation of the magnetic force distribution, and the smaller the value, the smaller the deviation of the magnetic force distribution.
  • the value of the non-uniformity N is small.
  • B ⁇ B25 is a spatial cross section (matrix) in the accommodating portion when cut along the wave traveling direction at an intermediate position in the wave width direction of the magnetic walls arranged side by side.
  • the magnetic force when the integrated area ratio of the portion where the magnetic force of a certain value or more in the cross section of the space is 25% is indicated as B ⁇ B75, and the magnetic force when the integrated area ratio is 75%.
  • B ⁇ B50 indicates the magnetic force when the integrated area ratio is 50%.
  • the wave height h and the top-to-top distance p in the wavy bent portion are not particularly limited, but from the viewpoint of efficient sorting with high magnetic force, when the magnetic field is applied, preferably the average value of B ⁇ B50 a magnetic force generated in the space (matrix space) is 20T 2 / m or more, it is preferable that the 50T 2 / m or more. That is, if the value of B ⁇ B50 is less than 20T 2 / m, the magnetic force obtained for the electric power applied to the electromagnet that applies the magnetic field is low and inefficient with respect to the matrix for the magnetic separator. A large value is preferred.
  • the magnetic wall is not particularly limited, but the magnetic wall surface is preferably covered with a nonmagnetic material having a relative permeability of 1.1 or less. That is, when the magnetic body wall is covered with the non-magnetic body, the magnetic force distribution on the surface of the magnetic body wall can be made more uniform as compared with the state without the coating, and thus more accurate and highly efficient. Magnetic selection can be performed.
  • a nonmagnetic material there is no restriction
  • a nonmagnetic metal such as a material or copper or aluminum can be used.
  • the magnetic wall is not particularly limited, but the magnetic wall is disposed from an introduction part that introduces the fluid to be selected into the accommodation part toward a discharge part that discharges the fluid to be selected from the accommodation part.
  • the thickness can be increased.
  • the space ratio of the matrix space is increased on the introduction part side to create a situation where some magnetic particles cannot stochastically approach the magnetic substance wall, and the magnetic material is placed on the magnetic substance on the discharge part side.
  • the magnetized area can be effectively used by sequentially approaching and magnetically adhering to the wall.
  • the material for forming the magnetic body wall is not particularly limited as long as it is a magnetic body, and examples thereof include steel materials such as SS400, SUS410, and SUS430.
  • steel materials such as SS400, SUS410, and SUS430.
  • limiting in particular as a formation method of the said magnetic body wall The method of forming by well-known bending process and bending process is mentioned. Also, as a method of performing the coating process with the non-magnetic material, a known coating process can be applied depending on the material.
  • the matrix for a magnetic separator has a plurality of the magnetic body walls, and these magnetic body walls are formed in a convex shape of the wavy bent portion in one magnetic body wall and another adjacent to the one magnetic body wall.
  • the concave portions of the wavy bent portions in the magnetic wall are arranged in parallel with each other facing each other at equal intervals.
  • the arrangement position of the magnetic body wall in the housing part is not particularly limited as long as it is arranged in parallel as described above, and in the magnetic body wall with respect to the direction in which the fluid to be sorted is introduced into the housing part.
  • the magnetic bodies may be arranged in parallel in the accommodating portion so that the traveling direction of the waves follows, or the width direction of the wave of the magnetic body wall is in the direction in which the fluid to be sorted is introduced into the accommodating portion.
  • the magnetic bodies may be arranged in parallel to the housing portion so as to be along. An example of the latter is shown in FIG.
  • FIG. 2C is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the magnetic separator matrix.
  • the magnetic body wall may be inclined with respect to the direction in which the fluid to be sorted is introduced into the housing portion.
  • the magnetic material in the fluid to be sorted easily collides with the magnetic body wall, and high-precision sorting can be performed.
  • each magnetic wall is accommodated in the accommodating portion.
  • the accommodating portion is configured as an overall substantially box-shaped member formed on a surface where an introduction portion and a discharge portion that can pass through the fluid to be sorted including a magnetic material that can be magnetically attached to the magnetic wall are opposed to each other. The Thereby, the said to-be-sorted fluid can be flowed in in the said matrix for magnetic separators, and the magnetic material and non-magnetized material can be selected by the said magnetic body wall.
  • Each wall material constituting the housing portion may be formed of the same material, but when each surface on which the introduction portion and the discharge portion are formed is an upper surface and a bottom surface, it is perpendicular to the direction of the magnetic flux. It is preferable that the side wall material disposed on the side wall is made of a magnetic material and the other side wall material is made of a non-magnetic material. In that case, there is little leakage of the magnetic flux outside the matrix for magnetic separators, and the magnetic flux can be concentrated inside the matrix for magnetic separators, so that the magnetic force in the matrix space can be increased.
  • a formation material in the case of forming a wall material with a magnetic body For example, magnetic body materials, such as SS400, SU410, SUS430, can be mentioned, When forming with a nonmagnetic body
  • the forming material is not particularly limited, and examples thereof include a non-magnetic material such as SUS304.
  • a formation method of the said accommodating part A well-known shaping
  • the introduction part and the discharge part can be formed by providing appropriate openings or the like in the wall members on the opposing surfaces.
  • the said accommodating part can be comprised as a box-shaped member of a rectangular parallelepiped, for example, it is good also considering the whole surface which has the said introducing
  • Each of the two opening surfaces can be configured as a cylindrical member having either the introduction portion or the discharge portion.
  • the wall surface forming the accommodating portion when the wall surface on which the introduction portion and the discharge portion are formed is viewed as the upper surface and the bottom surface, respectively, It is set as the direction orthogonal to the in-plane direction of the surface with respect to any side surface that faces the wall surface of the magnetic body wall (see FIG. 2D). Thereby, it is possible to easily generate a magnetization gradient ( ⁇ B) on the magnetic body wall.
  • FIG.2 (d) is explanatory drawing explaining the wall surface of the matrix for magnetic separators.
  • the magnetic separator of this invention has the said matrix for magnetic separators of this invention. Although there is no restriction
  • the display unit for example, a storage unit that stores a magnetic force distribution in the space inside the housing unit that is calculated in advance by magnetic field simulation corresponding to the output information of the electromagnet, and the output unit that corresponds to the output information of the electromagnet that is input
  • the magnetic force distribution can be configured by a calculation unit that reads the magnetic force distribution from the storage unit and a display that displays the magnetic force distribution read from the calculation unit.
  • limiting in particular as said structure other than this of the said magnetic separator For example, according to the characteristic of the well-known magnetic separator (for example, Jones type wet high gradient magnetic separator, see Fig.1 (a), (b)). Can be adopted as appropriate.
  • the corrugated matrix 10 has an overall substantially corrugated plate in which corrugated bent portions bent in an inverted V shape are repeatedly formed regularly at equal intervals in the wave traveling direction in a cross-sectional view.
  • the magnetic body walls 11 are arranged in parallel at equal intervals.
  • the constituent material of each magnetic body wall 11 is SS400 steel
  • the wave height h (see FIG. 2 (a)) of the waved bent part is 900 ⁇ m
  • the two adjacent waved bent parts The case where the distance p between tops (refer FIG.
  • the simulation result shows the magnetic force distribution in the matrix space in the accommodating portion when the magnetic walls 11 arranged in parallel are cut along the wave traveling direction at an intermediate position in the wave width direction.
  • the area increases For example, in a waveform matrix having a wave height h of 900 ⁇ m and a top-to-top distance p of 5 mm, the cross-sectional magnetic force distribution with an air-core magnetic flux density of 0.7 T is as shown in Table 1 below.
  • the front direction in FIG. 3 (the direction of the person viewing the figure; the same applies hereinafter) to the depth direction (the depth direction of the paper; the same applies hereinafter), or the front direction from the depth direction.
  • the magnetic field generated by the electromagnet is applied in the direction of the magnetic field indicated by the arrow in FIG. 3 (the direction perpendicular to the traveling direction of the waves on the magnetic body wall 11).
  • the case where the air-core magnetic flux density is 0.5T is assumed.
  • FIGS. 4A to 4D show the relationship with the integrated area rate (%) of the portion where the magnetic force of a certain value or more is generated in the cross section of the matrix space in the portion.
  • FIG. 4A to 4D show the relationship with the integrated area rate (%) of the portion where the magnetic force of a certain value or more is generated in the cross section of the matrix space in the portion.
  • FIG. 4A shows a case where the magnetic walls arranged in parallel when the wave height h is 500 ⁇ m are cut along the wave traveling direction at an intermediate position in the wave width direction.
  • FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the magnetic force in the cross section of the matrix space in the housing portion and the integrated area ratio of the portion where the magnetic force of a certain value or more is generated in the cross section. Magnetic force in the cross section of the matrix space in the accommodating portion when cutting along the wave traveling direction at an intermediate position in the wave width direction of the magnetic walls arranged side by side when the height h is 700 ⁇ m
  • FIG. 4C is a diagram showing a relationship with an integrated area ratio of a portion where a magnetic force of a certain value or more is generated in the cross-sectional portion, and FIG.
  • FIG. 4C is a diagram in which the wave height is 900 ⁇ m. Intermediate position in the wave width direction of each magnetic wall The figure which shows the relationship between the magnetic force in the cross section of the matrix space in the accommodating part when it cut
  • FIG. 4D shows a cut along the traveling direction of the wave at the intermediate position in the wave width direction of the magnetic walls arranged side by side when the wave height is 1,100 ⁇ m.
  • the non-uniformity N (Nonunformity) of the magnetic force distribution in the matrix space is obtained by the following equation (1).
  • B ⁇ B25 is a cross section of the matrix space in the accommodating portion when cut along the wave traveling direction at an intermediate position in the wave width direction of the magnetic walls arranged side by side.
  • B ⁇ B75 indicates the magnetic force when the integrated area ratio of the portion where the magnetic force of a certain value or more is 25%
  • B ⁇ B75 indicates the magnetic force when the integrated area ratio is 75%
  • B ⁇ B50 is The magnetic force when the integrated area ratio is 50% is shown.
  • FIG. 4A in the system with a pitch of 5 mm, the magnetic force when the integrated area ratio of the portion where the magnetic force of a certain value or more in the cross section of the matrix space is 25% is 59.25T. 2 / m, which is designated as B ⁇ B25.
  • the non-uniformity N indicates that the larger the value, the larger the deviation of the magnetic force distribution, and the smaller the value, the smaller the deviation of the magnetic force distribution. Therefore, first, the characteristic with non-uniformity N greater than 1.5 is excluded.
  • FIG. FIG. 5 is a diagram (1) showing the relationship between the non-uniformity N and the ratio (pitch / high) between the apex distance p (pitch) and the wave height h (high). Based on this FIG. 5, from the viewpoint of improving the uniformity of the magnetic force distribution, the distance p (pitch, [m]) between the tops and the wave height when the characteristic that the non-uniformity N is 1.5 or more is excluded.
  • the ratio to h (high, [m]), the distance p between apexes / wave height h (pitch / high) is 1.36 ⁇ the distance between apexes p / the wave height h ⁇ 51.0 (Condition 1).
  • FIG. 6 is a diagram (1) showing the relationship between B ⁇ B50, (typical magnetic force B ⁇ B50 [T 2 / m]), and non-uniformity N (Nonunformity).
  • each data label in a figure shows the numerical value of pitch / high.
  • top-to-top distance p / wave height h is: 1.36 ⁇ top-to-top distance p / wave height h ⁇ 20.0 (condition 2).
  • FIG. 7 is a diagram (2) showing the relationship between the non-uniformity N and the ratio (pitch / high) between the apex distance p (pitch) and the wave height h (high).
  • each data label in a figure shows the numerical value of pitch / high. From FIG. 7, in addition to the characteristic that the value of B ⁇ B50 [T 2 / m] is less than 20 T 2 / m, the distance between tops p (when the characteristic that the non-uniformity N is larger than 0.7 is excluded.
  • FIG. 8 is a diagram (3) showing the relationship between the non-uniformity N and the ratio (pitch / high) between the apex distance p (pitch) and the wave height h (high).
  • each data label in a figure shows the numerical value of pitch / high. From FIG. 8, in addition to the characteristic that the value of B ⁇ B50 [T 2 / m] is less than 20 T 2 / m, the distance between the tops p () when the characteristic that the non-uniformity N is larger than 0.5 is excluded.
  • FIG. 9 is a diagram (2) showing the relationship between B ⁇ B50, (typical magnetic force B ⁇ B50 [T 2 / m]), and non-uniformity N (Nonunformity).
  • B ⁇ B50 typically magnetic force B ⁇ B50 [T 2 / m]
  • N nonunformity
  • each data label in a figure shows the numerical value of pitch / high. From FIG. 9, in addition to the characteristic that the non-uniformity N is larger than 0.5, the distance between the tops p (B ⁇ B50 [T 2 / m] is less than 50 T 2 / m.
  • the distance between the tops p and the wave height h which is the ratio of the distance between the tops p and the wave height h, is 1.36 ⁇ It is preferable that the distance between the peaks p / the height of the wave h ⁇ 51.0 (condition 1), and the following formula, 1.36 ⁇ the distance between the peaks p / the range of the wave height h ⁇ 20.0 (Condition 2) is more preferable, and it is even more preferable that the following formula (2.72 ⁇ the distance between the tops p / the wave height h ⁇ 20.0) (Condition 3) is satisfied. 3.18 ⁇ top distance p / wave height h ⁇ 12.60 is more preferable (condition 4), and the following formula 3.18 ⁇ top distance p / wave height: The condition of h ⁇ 7.0 (condition 5) is particularly preferred.
  • reference numeral 21 denotes a magnetic matrix wall of a wave matrix
  • reference numeral 22 denotes a magnetic wall whose surface is covered with a non-magnetic substance.
  • the simulation targets the magnetic force distribution in the matrix space in the accommodating portion when the magnetic body walls 21 and 22 arranged side by side are cut along the wave traveling direction at the intermediate position in the wave width direction. It is said.
  • the corrugated matrix surface is coated with a non-magnetic material, it is possible to prevent particles from entering a portion having a slightly high magnetic force existing near the top of the corrugated bent portion, and the magnetic material wall 22 in the coated corrugated matrix.
  • the uniformity of the magnetic force in the space sandwiched between the magnetic matrix walls 21 in the wave matrix can be increased.
  • the cross-sectional magnetic force distribution with an air-core magnetic flux density of 1T has a region where B ⁇ B ⁇ 600 around the top of the wave-shaped bending portion. Although it is about 7%, if the top is covered with a non-magnetic material having a thickness of 0.3 mm (relative magnetic permeability 1.0), the region can be reduced to about 2%.
  • the magnetic force distribution on the narrowed matrix was simulated using the analysis software.
  • Distribution simulation results are shown in FIG.
  • the narrowing matrix 30 is configured to circulate the to-be-sorted slurry from the lower side to the upper side in the drawing.
  • FIG. 11 the narrowing matrix 30 is configured to circulate the to-be-sorted slurry from the lower side to the upper side in the drawing.
  • magnetic body walls 31 regularly arranged with a plurality of corrugated bent portions in a cross-sectional view are juxtaposed side by side in the thickness direction of the wall, and over the flow direction of the fluid to be sorted.
  • the interval between the magnetic body walls 31 arranged side by side is configured to become narrower in the flow direction of the sorted slurry.
  • the simulation assumes a case where a magnetic field generated by the electromagnet is applied in the direction of the magnetic field indicated by an arrow in FIG.
  • the simulation result shows the magnetic force distribution in the matrix space in the accommodating portion when the magnetic walls 31 arranged side by side are cut along the wave traveling direction at an intermediate position in the wave width direction. Yes.
  • the narrowing matrix 30 has a structure in which the space ratio of the narrowing matrix 30 gradually decreases as it advances from the previous stage (lower side in the figure) to the rear stage (upper side) along the flow direction of the slurry to be sorted.
  • the configuration example shown in FIG. 11 is configured such that the distance between the magnetic body walls 31 arranged side by side becomes narrower by 1 mm when proceeding 51 mm according to the flow direction.
  • the space ratio is increased, and a situation is created in which a part of the magnetic material cannot stochastically approach the magnetic body wall 31, and after the middle stage (near the center in the figure), the magnetic material is moved to the magnetic body.
  • the magnetic attachment area can be used effectively.
  • the space is large, not only the probability of contact with the surface of the magnetic material wall 31 in the preceding stage is lowered, but also the magnetic force in the preceding stage space is reduced as compared with the latter stage.
  • a magnetic material having a higher magnetic susceptibility can be recovered in the previous stage and a magnetic material having a lower magnetic susceptibility can be recovered in the subsequent stage.
  • the magnetic force distribution is uniform from the position in the front stage to the position in the rear stage with respect to the flow direction, and the magnetic force can recover the magnetic material having a low magnetic susceptibility
  • the magnetic material magnetized at the position increases.
  • the amount of magnetic adhesion of the magnetic material increases, it is expected that the flow path is closed relatively early at the position upstream of the flow direction, but the magnetic walls in the wave matrix are arranged side by side.
  • the magnetic material having a high magnetic susceptibility is recovered in the previous stage by narrowing the interval to be separated, and the magnetic material having a low magnetic susceptibility is recovered in the subsequent stage to disperse the area to be adsorbed, and the magnetic material Magnetic separation by the matrix for the magnetic separator can be performed with high efficiency.
  • FIG. 12A shows a magnetic flux (B ⁇ S) distribution simulation result by the finite element method in the case where the air-core magnetic flux density is 1T and the outer wall is made of the different material.
  • FIG. 12B shows a magnetic flux (B ⁇ S) distribution simulation result by the finite element method in the case of the outer core made of the same material at an air-core magnetic flux density of 1T.
  • symbols 40a and 40d show the outer wall comprised with SUS304 steel materials
  • symbols 40b and 40c show the outer wall comprised with SS400 steel materials.
  • the outer walls indicated by reference numerals 41a to 41d are all made of SS400 steel.
  • the arrow shows the direction of a magnetic field.
  • the outer wall is made of the different material, there is little leakage of the magnetic flux outside the magnetic separator matrix, and the magnetic flux can be concentrated inside the magnetic separator matrix.
  • the case where the outer wall is made of the different material is more than the case where the outer wall is made of the same material.
  • About 15% of the magnetic flux generated from the electromagnet can be concentrated in the magnetic separator matrix.
  • the corrugated matrix 10 (see FIG. 3) having a wave height h of 300 ⁇ m and a top-to-top distance p of 4 mm is applied as the magnetic separator matrix 50b.
  • Such a magnetic separator was produced, and a screening test was performed as follows using this magnetic separator.
  • two kinds of solid particles shown in Table 2 below (high magnetic susceptibility sample A; green phosphor LAP, low magnetic susceptibility sample B; red phosphor YOX) were dispersed by San Nopco's dispersant Nopco Santo.
  • a slurry having a solid concentration of 10% was prepared by mixing RFA 0.15% by mass and Sannopco's dispersant SN wet 980 in pure water to which 0.015% by mass was added.
  • the slurry to be sorted is introduced from the fluid to be sorted into the magnetic separation channel at a flow rate of about 0.5 L / min, and is recovered from the non-magnetized substance recovery unit.
  • the carrier fluid water
  • the carrier fluid introduction channel into the magnetic separation channel at a flow rate of about 20 L / min
  • the slurry recovered from the magnetized material recovery unit is magnetized.
  • a slurry (magnetic deposit) was obtained.
  • ⁇ Comparative example> In the magnetic separator according to the example, a conventional expanded metal (manufactured by Nippon Elise Magnetics, expanded metal EX-8R (material: SUS410)) is used instead of the corrugated matrix 30, and a magnetic separator according to a comparative example is manufactured. The same sorting test as in the example was performed.
  • a distribution ratio to the non-magnetized product slurry and in the column of “magnetized product”, a high magnetic susceptibility sample A, a low magnetic susceptibility sample B, and a high magnetic susceptibility sample A and a low magnetic susceptibility sample
  • the high magnetic susceptibility sample A, the low magnetic susceptibility sample B, and the high magnetic susceptibility sample A to the non-magnetized material slurry are displayed.
  • the low magnetic susceptibility sample B are added together and displayed as a distribution ratio (%) of the entire sample.
  • “Purity (Grade)” indicates the content ratio of each sample of the high magnetic susceptibility sample A and the low magnetic susceptibility sample B in the magnetized material slurry and the non-magnetized material slurry.
  • the content ratio (%) of the high magnetic susceptibility sample A and the low magnetic susceptibility sample B in the magnetic product slurry is indicated
  • the “non-magnetic material” column the high magnetic susceptibility sample A in the non-magnetic material slurry is displayed.
  • each content ratio (%) of the low magnetic susceptibility sample B is indicated.
  • the “separation efficiency” is a value obtained by subtracting the distribution rate of the low magnetic susceptibility sample B to the magnetic product slurry from the distribution rate of the high magnetic susceptibility sample A to the magnetic material slurry (low to the non-magnetic material slurry). It is equal to a value obtained by subtracting the distribution rate of the high magnetic susceptibility sample A to the non-magnetized product slurry from the distribution rate of the magnetic susceptibility sample B).
  • the magnetic separator matrix is composed of a waveform matrix compared to the separation efficiency (18.7%) of the magnetic separator according to the comparative example in which the magnetic separator matrix is composed of expanded metal.
  • the separation efficiency of the magnetic separator according to the example is remarkably high (66.3%), and it is confirmed that high sortability can be obtained.

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Abstract

【課題】高精度かつ高効率に磁性粒子と非磁性粒子とを選別可能で、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーションにより認識可能な磁選機用マトリックス及び磁選機を提供すること。 【解決手段】本発明の磁選機用マトリックスは、波の高さｈが１ｍｍ以下で略逆Ｖ字状及び略逆Ｕ字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の磁性体壁が一の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凸形状と前記一の前記磁性体壁に隣接する他の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凹形状とが等間隔で対向する状態で並設され、前記各磁性体壁が前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の収容部内に収容されることを特徴とする。

Description

磁選機用マトリックス及び磁選機
　本発明は、磁気分離法に基づく磁選機用マトリックス及び前記磁選機用マトリックスを有する磁選機に関する。
　磁性粒子を磁石に吸引する磁気力は、磁性粒子の置かれた位置の磁束密度（Ｂ）と磁化勾配（ΔＢ）の積で表される。強磁性体細線を均一磁場に置き、細線近傍に大きな磁化勾配を発生させる磁気分離法が、１９６０年代後半に提案され、その後、米国において高勾配磁選機として発展し、現在、多くの磁選機メーカーで同様の原理を利用した磁選機が販売されている。
　例えば、前記磁選機としてＪｏｎｅｓ型湿式高勾配磁選機が広く用いられている。図１（ａ），（ｂ）は、Ｊｏｎｅｓ型湿式高勾配磁選機の概要を説明する説明図である。
　図１（ａ）に示すように、磁選機１００は、電磁石５０ａ、磁気フィルタ５０ｂ及び磁選流路５０ｃで構成される高勾配磁気分離部５０と、磁選流路５０ｃの一端側と開閉弁１０１ａを介して接続され、被選別流体を磁選流路５０ｃに導入可能とされる被選別流体導入流路１０１ｂと、磁選流路５０ｃの他端側と開閉弁１０３ａを介して接続され、前記磁着物が磁気フィルタ５０ｂに磁着された状態の前記被選別流体を磁選流路５０ｃから排出可能とされる非磁着物排出流路１０３ｂと、磁選流路５０ｃの前記他端側と開閉弁１０４ａを介して接続され、磁気フィルタ５０ｂから脱離された状態の前記磁着物を搬送可能な搬送流体（例えば、水）を磁選流路５０ｃに導入可能とされる搬送流体導入流路１０４ｂと、磁選流路５０ｃの前記一端側と開閉弁１０５ａを介して接続され、磁気フィルタ５０ｂから脱離された前記磁着物を搬送する状態の前記搬送流体を磁選流路５０ｃから排出可能とされる磁着物排出流路１０５ｂとを主な部材として構成される。
　磁選機１００では、以下の工程により、前記被選別流体から前記磁着物と前記非磁着物とを分離させて選別する。
　先ず、図１（ａ）中の矢印で示すように、電磁石５０ａが励磁された状態の磁選流路５０ｃに対し、磁選流路５０ｃの前記一端側の開閉弁のうち開閉弁１０１ａのみを開放し、前記被選別流体の貯留部１０１ｃからポンプ１０１ｄにより被選別流体導入流路１０１ｂに導入される前記被選別流体を磁選流路５０ｃに導入して磁気フィルタ５０ｂに前記磁着物に磁着物を磁着させるとともに、磁選流路５０ｃの前記他端側の開閉弁のうち、開閉弁１０３ａのみを開放して前記磁着物が磁着された状態の前記被選別流体を非磁着物排出流路１０３ｂに排出し、非磁着物回収部１０３ｃ内に回収する（非磁着物選別工程）。
　次に、図１（ｂ）中の矢印で示すように、電磁石５０ａの励磁が解除された状態の磁選流路５０ｃに対し、磁選流路５０ｃの前記他端側の開閉弁のうち開閉弁１０４ａのみを開放し、搬送流体導入流路１０４ｂから前記搬送流体を磁選流路５０ｃに導入するとともに、磁選流路５０ｃの前記一端側の開閉弁のうち開閉弁１０５ａのみを開放して、磁気フィルタ５０ｃから脱離した状態の前記磁着物を前記搬送流体に搬送させて、磁選流路５０ｃから磁着物排出流路１０５ｂに排出し、磁着物回収部１０５ｃ内に回収する（磁着物選別工程）。
　ところで、磁選機に用いられる磁気フィルタは、マトリックスと呼ばれ、エキスパンドメタル、スチールウールや鉄球などで構成されたものが知られている（特許文献１参照）。特に、エキスパンドメタル、スチールウールで構成されたマトリックスは、局所的に大きな磁化勾配（ΔＢ）が生じることから、強い磁気力で確実に磁着物を磁着させる目的で広く用いられている。
　また、本出願人は、先に、高勾配磁選機により磁力で蛍光体混合物から赤、青、緑の蛍光体を色別に選別する技術を発明し出願している（特許文献２参照）。
　しかしながら、エキスパンドメタルやスチールウール等で構成されるマトリックスは、エキスパンドメタルやスチールウール等を構成する強磁性体細線が複雑に入り組んだ状態で配置されているため、強磁性体細線に磁着される磁性粒子に加えて、強磁性体細線に磁着させることを意図しない非磁性粒子の多くが強磁性体細線の構造中に抱き込まれ、選別精度を低下させる問題がある。特に、局所的に大きな磁化勾配（ΔＢ）を生じる位置では、先に磁着された磁性粒子が後続の非磁性粒子の通過を妨げることとなるため、流路が閉塞し、非磁性粒子の抱き込みが多くなる。
　こうした問題を解決するためには、強磁性体細線を疎に配置することも考えられるが、こうした強磁性体細線は、局所的に大きな磁化勾配（ΔＢ）を生じさせることができるものの、多くの空間領域では磁化勾配（ΔＢ）が小さくなるため、強磁性体細線を疎に配置すると、磁性粒子を磁着させるのに有効なエリアが限定され、磁化勾配（ΔＢ）が小さい空間を通り抜けるように磁性粒子が強磁性体細線中を通過してしまい、選別精度が低下する問題が生じる。
　また、これらの問題を解決するために、マトリックス空間内の適切な磁化勾配（ΔＢ）を検討する必要があるが、エキスパンドメタルやスチールウール等で構成されるマトリックスでは、強磁性体細線がマトリックス内に不規則に配置されるため、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーション等により認識することができない問題がある。
　したがって、従来のマトリックスを用いた磁選機では、強磁性体細線が複雑に入り組んだ状態のマトリックスを用い、強磁性体細線への非磁性粒子の抱き込みが多くなる前に、頻繁に磁性粒子を強磁性体細線から脱着、回収させるように運用されており、一度の脱着、回収作業で得られる処理量が少なく、延いては選別効率が低いという問題も有している。
　また、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーション等により認識することができないことから、マトリックス性能の善し悪しは、実際に試作し、選別テストを経るまで分からず、高性能なマトリックスの開発に対する妨げとなっていた。
特開平１１－４７６３２号公報 特開２０１２－１８４２８２号公報
　本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高精度かつ高効率に磁性粒子と非磁性粒子とを選別可能で、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーションにより認識可能な磁選機用マトリックス及び磁選機を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討を行い、不規則な磁束密度分布を与えて磁化勾配（ΔＢ）を大きくすることで磁性粒子をマトリックス中に磁着させるとするこれまでの方向とは真逆の思想で新たなマトリックスを構成することで、前記目的を解決できることの知見を得た。
　即ち、マトリックス空間中に比較的均一な磁気力分布を与える規則的な構造を有する磁性体壁を配置することにより、高精度かつ高効率に磁性粒子と非磁性粒子とを選別可能で、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーションにより認識可能な磁選機用マトリックスが得られることの知見を得た。
　本発明は、前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
　＜１＞　波の高さｈが１ｍｍ以下で略逆Ｖ字状及び略逆Ｕ字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の磁性体壁が一の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凸形状と前記一の前記磁性体壁に隣接する他の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凹形状とが等間隔で対向する状態で並設され、前記各磁性体壁が前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の収容部内に収容されることを特徴とする磁選機用マトリックス。
　＜２＞　波状曲げ部の波の高さｈ及び隣接する前記波状曲げ部の頂部間距離ｐが、磁界を加えたときに、下記式（１）で表される収容部内の空間に生ずる磁気力の不均一さＮが１．５未満となるように設定される前記＜１＞に記載の磁選機用マトリックス。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ただし、前記式（１）中、ＢΔＢ２５は、並設される各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの前記収容部内における空間断面のうち一定の値以上の前記磁気力が生じる部分の積算面積率が２５％であるときの前記磁気力を示し、ＢΔＢ７５は、前記積算面積率が７５％であるときの前記磁気力を示し、ＢΔＢ５０は、前記積算面積率が５０％であるときの前記磁気力を示す。
　＜３＞　収容部が、導入部及び排出部が形成される各面を上面及び底面としたとき、磁束の向きと直交するように配される側面の壁材が磁性体で形成され、他の側面の壁材が非磁性体で形成される前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
　＜４＞　磁性体壁表面が、比透磁率が１．１以下の非磁性体により被覆される前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
　＜５＞　収容部に被選別流体を導入する方向に対して、磁性体壁が傾斜した状態で配される前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
　＜６＞　収容部に被選別流体を導入する導入部から前記収容部から前記被選別流体を排出する排出部に向けて磁性体壁の厚みが厚く形成される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
　＜７＞　前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の磁選機用マトリックスを有することを特徴とする磁選機。
　＜８＞　電磁石の出力情報に応じて、予め磁界シミュレーションにより計算された収容部内の空間における磁気力分布をリアルタイムで表示可能な表示部が配される前記＜７＞に記載の磁選機。
　本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、高精度かつ高効率に磁性粒子と非磁性粒子とを選別可能で、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーションにより認識可能な磁選機用マトリックス及び磁選機を提供することができる。
Ｊｏｎｅｓ型湿式高勾配磁選機の磁選機を説明する説明図（１）である。 Ｊｏｎｅｓ型湿式高勾配磁選機の磁選機を説明する説明図（２）である。 略逆Ｖ字状の磁性体壁の構成を説明する説明図である。 略逆Ｕ字状の磁性体壁の構成を説明する説明図である。 磁選機用マトリックスの一構成例を示す説明図である。 磁選機用マトリックスの壁面を説明する説明図である。 シミュレーションを実施した波型マトリックスの構成と、前記波形マトリックスに対する有限要素法による磁気力（ＢΔＢ）分布シミュレーションの結果を示す図である。 波の高さｈが５００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図である。 波の高さｈが７００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図である。 波の高さが９００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図である。 波の高さが１，１００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図である。 不均一さＮと、頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ）との比（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）との関係を示す図（１）である。 ＢΔＢ５０と（ｔｙｐｉｃａｌ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕）、不均一さＮ（Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）との関係を示す図（１）である。 不均一さＮと、頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ）との比（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）との関係を示す図（２）である。 不均一さＮと、頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ）との比（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）との関係を示す図（３）である。 ＢΔＢ５０と（ｔｙｐｉｃａｌ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕）、不均一さＮ（Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）との関係を示す図（２）である。 比較シミュレーションを実施した被覆波型マトリックス及び波型マトリックスの構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度（空芯磁束密度）１Ｔにおける、前記各マトリックスに対する有限要素法による磁気力（ＢΔＢ）分布シミュレーションの結果を示す図である。 シミュレーションを実施した狭間隔化マトリックスの構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度（空芯磁束密度）１Ｔにおける、前記狭間隔化マトリックスに対する有限要素法による磁気力（ＢΔＢ）分布シミュレーションの結果を示す図である。 空芯磁束密度１Ｔにおける、異素材の外壁で構成される場合の有限要素法による磁束（Ｂ・Ｓ）分布シミュレーション結果を示す図である。 空芯磁束密度１Ｔにおける、同素材の外壁で構成される場合の有限要素法による磁束（Ｂ・Ｓ）分布シミュレーション結果を示す図である。
（磁選機用マトリックス）
　本発明の磁選機用マトリックスは、磁性体壁と、収容部とを有する。
＜磁性体壁＞
　前記磁性体壁は、波の高さｈが１ｍｍ以下で略逆Ｖ字状及び略逆Ｕ字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の部材として構成される。
　このような規則的構造を有する磁性体壁で前記磁選機用マトリックスを構成することで、マトリックス空間中に比較的均一な磁気力分布を与えることができる。
　また、前記磁性体壁に前記規則的構造を付与することで、不規則な構造によるマトリックス空間の閉塞を解消し、磁着物を含む被選別流体（被選別スラリー）から磁着物を磁着可能な有効エリアを広くとることができるとともに、マトリックス空間内の磁気力分布をシミュレーションにより認識することができ、前記磁気力分布に基づく前記規則的構造の最適構造を設定可能となる。
　なお、前記磁着物とは、前記磁選機用マトリックスで磁着可能に設定される磁着物が該当し、前記設定により、高磁化率の磁性材のみを対象としてもよいし、低磁化率の磁性材を含めて対象としてもよい。即ち、前記磁選機用マトリックスで磁着可能であるかは、磁選機の電磁石が発生させる磁束密度の大きさ及び前記磁選機用マトリックスが形成する磁気勾配の大きさにより変更可能に設定することができ、ここでは、前記磁選機用マトリックスに磁着されるように設定された磁性材を前記磁着物と称し、これ以外の材を前記非磁着物と称する。
　前記波状曲げ部としては、前述の通り、略逆Ｖ字状及び略逆Ｕ字状の形状のいずれかの形状で形成することができる。図２（ａ）に、前記波状曲げ部を略逆Ｖ字状の形状で形成した場合の前記磁性体壁の構成を示す。また、図２（ｂ）に、前記波状曲げ部を略逆Ｕ字状の形状で形成した場合の前記磁性体壁の構成を示す。
　図２（ａ）に示すように、磁性体壁１は、略逆Ｖ字状に屈曲形成された波状曲げ部１ａ，１ｂが波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する。
　また、図２（ａ）中、符号ｈは、磁性体壁１の一の面側（図中、下側）から波状曲げ部１ａ（１ｂ）を「溝」としてみたときに最大となる溝深さを示し、これを「波の高さｈ」と称する。本明細書の他の箇所において「波の高さｈ」と称する場合も同じ意味である。
　また、図２（ａ）中、符号ｐは、隣接する波状曲げ部１ａ，１ｂの各頂部間の距離を示し、これを「頂部間距離ｐ」と称する。本明細書の他の箇所において「頂部間距離ｐ」と称する場合も同じ意味である。
　また、図２（ｂ）に示すように、磁性体壁１’は、略逆Ｕ字状に湾曲形成された波状曲げ部１ａ’，１ｂ’が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有し、符号ｈ及びｐは、それぞれ前述の「波の高さｈ」と「頂部間距離ｐ」と同じ事項を意味する。
　前記磁選機用マトリックスでは、これら略逆Ｖ字状の磁性体壁１及び略逆Ｕ字状の磁性体壁１’のいずれかの形状に基づき構成することができる。
　前記波状曲げ部における波の高さｈ及び頂部間距離ｐとしては、特に制限はないが、磁気力分布の均一性を高める観点から、磁界を加えたときに、下記式（１）で表される前記収容部内の空間（マトリックス空間）に生ずる磁気力の不均一さＮ（Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が１．５未満となるように設定されることが好ましい。また、同じ観点から、磁気力の不均一さＮが０．７未満となるように波の高さｈ及び頂部間距離ｐが設定されることがより好ましく、０．５未満となるように波の高さｈ及び頂部間距離ｐが設定されることが特に好ましい。即ち、不均一さＮは、値が大きいほど磁気力分布の偏差が大きく、値が小さいほど磁気力分布の偏差が小さいことを示し、マトリックス空間内で均一な磁気力分布を得るためには、不均一さＮの値が小さいことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　ただし、前記式（１）中、ＢΔＢ２５は、並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内における空間断面（マトリックス空間の断面）のうち一定の値以上の前記磁気力が生じる部分の積算面積率が２５％であるときの前記磁気力を示し、ＢΔＢ７５は、前記積算面積率が７５％であるときの前記磁気力を示し、ＢΔＢ５０は、前記積算面積率が５０％であるときの前記磁気力を示す。
　また、前記波状曲げ部における波の高さｈ及び頂部間距離ｐとしては、特に制限はないが、高い磁気力で効率的な選別を行う観点から、前記磁界を加えたときに、前記収容部内の空間（マトリックス空間）に生じる平均的な磁気力であるＢΔＢ５０の値が２０Ｔ２／ｍ以上であることが好ましく、５０Ｔ２／ｍ以上であることが好ましい。即ち、ＢΔＢ５０の値が２０Ｔ２／ｍ未満であると、前記磁選機用マトリックスに対し、磁界を加える電磁石に与えられる電力に対して得られる磁気力が低く非効率的となることから、ＢΔＢ５０の値が大きいことが好ましい。
　前記磁性体壁としては、特に制限はないが、前記磁性体壁表面が比透磁率が１．１以下の非磁性体により被覆されることが好ましい。即ち、前記磁性体壁を前記非磁性体により被覆すると、前記磁性体壁表面の磁気力分布を被覆がない状態に比べてより均一化させることができ、延いては、より高精度かつ高効率に磁選を行うことができる。
　なお、このような非磁性体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロンの商標で知られる樹脂材料）、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料や銅、アルミニウム等の非磁性金属を適用することができる。
　また、前記磁性体壁としては、特に制限はないが、前記収容部に前記被選別流体を導入する導入部から前記収容部から前記被選別流体を排出する排出部に向けて前記磁性体壁の厚みが厚くなるように形成することができる。この場合、前記導入部側でマトリックス空間の空間率を上げて確率的に一部の磁性粒子が前記磁性体壁に接近し得ない状況を作り、前記排出部側で前記磁性材を前記磁性体壁に順次、接近させて磁着させることで、磁着エリアを有効に使用することができる。
　また、前記磁性体壁の形成材料としては、磁性体であれば特に制限はなく、例えば、ＳＳ４００、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０等の鋼材を挙げることができる。
　また、前記磁性体壁の形成方法としても、特に制限はなく、公知の屈曲加工、湾曲加工により形成する方法が挙げられる。また、前記非磁性体による被覆加工を行う方法としても、材料に応じて公知の被覆加工を適用することができる。
　前記磁選機用マトリックスは、前記磁性体壁を複数有し、これらの磁性体壁は、一の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凸形状と前記一の前記磁性体壁に隣接する他の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凹形状とが等間隔で対向する状態で並設される。このように前記磁性体壁を配することで、被選別流体が流送されるマトリックス空間が形成されるとともに、マトリックス空間内の磁気力分布を比較的均一にすることができる。
　前記磁性体壁の前記収容部への配設位置としては、前述のように並設する限り、特に制限はなく、前記収容部に前記被選別流体を導入する方向に対して前記磁性体壁における波の進行方向が沿うように前記収容部へ前記各磁性体を並設してもよいし、前記収容部に前記被選別流体を導入する方向に対して前記磁性体壁の波の幅方向が沿うように前記収容部へ前記各磁性体を並設してもよい。後者の例を図２（ｃ）に示す。なお、図２（ｃ）は、磁選機用マトリックスの一構成例を示す説明図である。
　また、これらいずれの場合であっても、前記収容部に前記被選別流体を導入する方向に対して、前記磁性体壁を傾斜させた状態で配することもできる。この場合、前記磁性体壁に前記被選別流体中の前記磁着物が衝突し易く、高精度の選別を行うことができる。
＜収容部＞
　前記各磁性体壁は、前述の通り、前記収容部内に収容される。前記収容部は、前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む前記被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の部材として構成される。これにより、前記磁選機用マトリックス内に前記被選別流体を流送させて前記磁性体壁による磁着物と非磁着物との選別を行うことができる。
　前記収容部を構成する各壁材としては、同素材で形成されてもよいが、前記導入部及び前記排出部が形成される各面を上面及び底面としたとき、磁束の向きと直交するように配される側面の壁材が磁性体で形成され、他の側面の壁材が非磁性体で形成されることが好ましい。その場合、前記磁選機用マトリックス外への磁束の漏れが少なく、前記磁選機用マトリックス内部へ磁束を集中できるため、マトリックス空間内の磁気力を高めることができる。ここで、壁材を磁性体で形成する場合の形成材料としては、特に制限はなく、例えば、ＳＳ４００、ＳＵ４１０、ＳＵＳ４３０等の磁性体材を挙げることができ、また、非磁性体で形成する場合の形成材料としても、特に制限はなく、例えば、ＳＵＳ３０４等の非磁性体材を挙げることができる。
　なお、前記収容部の形成方法としては、特に制限はなく、公知の成型方法が挙げられる。また、前記導入部、前記排出部は、対向する面の各壁材に適当な開口等を設けることで形成することができる。
　また、前記収容部は、例えば、直方体の箱状部材として構成することができるが、前記導入部及び前記排出部を有する面の全体を開口としてもよく、この場合、前記収容部としては、２つの開口面のそれぞれを前記導入部及び前記排出部のいずれかとする筒状部材として構成することができる。
　前記磁選機用マトリックスに磁界を加える場合の磁界の向きとしては、前記収容部を構成する壁面のうち、前記導入部、前記排出部が形成される壁面をそれぞれ上面、底面としてみたときに、前記磁性体壁の壁面と対向することとなるいずれかの側面に対して、その面の面内方向に直交する方向とされる（図２（ｄ）参照）。これにより、前記磁性体壁に磁化勾配（ΔＢ）を発生させ易くすることができる。なお、図２（ｄ）は、磁選機用マトリックスの壁面を説明する説明図である。
（磁選機）
　本発明の磁選機は、本発明の前記磁選機用マトリックスを有する。
　前記磁選機としては、特に制限はないが、電磁石の出力情報に応じて、予め磁界シミュレーションにより計算された収容部内の空間におけるの磁気力分布をリアルタイムで表示可能な表示部を配することができる。
　前記表示部としては、例えば、電磁石の出力情報に対応して予め磁界シミュレーションにより計算された前記収容部内空間の磁気力分布を記憶する記憶部と、入力される電磁石の出力情報に対応して前記記憶部から前記磁気力分布を読み出す演算部と、前記演算部から読み出された前記磁気力分布を表示するディスプレイにより構成することができる。
　なお、前記磁選機のこれ以外の構成としては、特に制限はなく、公知の磁選機（例えば、Ｊｏｎｅｓ型湿式高勾配磁選機、図１（ａ），（ｂ）参照）の特徴を目的に応じて適宜採用することができる。
（磁気力分布シミュレーション）
　磁選機に用いる磁選機用マトリックスとして、本発明に係る磁選機用マトリックスを適用した場合におけるマトリックス内の磁気力分布を解析ソフト（Ｄａｖｉｄ　Ｍｅｅｋｅｒ氏作成フリーソフト、ＦＥＭＭ４．２）を用いてシミュレーションした。
　前記シミュレーションを実施した磁選機用マトリックス（波型マトリックス）の構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度（以下、空芯磁束密度）１Ｔにおける、前記波形マトリックスに対する有限要素法による磁気力（ＢΔＢ）分布シミュレーション（マトリックス空間の磁気力分布）の結果を図３に示す。
　図３に示すように、波型マトリックス１０は、断面視にて、逆Ｖ字状に屈曲形成された波状曲げ部が波の進行方向に等間隔で規則的に繰り返し形成される全体略波板状の磁性体壁１１を複数有し、一の磁性体壁１１における前記波状曲げ部の凸形状と隣接する他の磁性体壁１１における前記波状曲げ部の凹形状とが対向する状態で、各磁性体壁１１が等間隔で並設されて構成される。
　前記シミュレーションでは、各磁性体壁１１の構成材がＳＳ４００鋼材であり、前記波状曲げ部の波の高さｈ（図２（ａ）参照）が９００μｍであり、隣接する２つの前記波状曲げ部における頂部間距離ｐ（図２（ａ）参照）が５ｍｍである場合を想定している。
　また、前記シミュレーションでは、波型マトリックス１０に対し、図３における手前方向（図を視る者の方向；以下同じ）から奥行方向（紙面の奥行方向；以下同じ）、或いは、奥行方向から手前方向に被選別スラリーを流通させ、図３中、矢印で示す磁界の向き（磁性体壁１１における波の進行方向に直交する方向）で、前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定している。
　また、前記シミュレーション結果は、並設される各磁性体壁１１の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を示している。
　この図３に示すように、前記シミュレーションによれば、各磁性体壁１１に挟まれたマトリックス空間において、局所的に磁気力（ＢΔＢ〔Ｔ２／ｍ〕）が高くなる領域と低くなる領域を除く比較的均一性の高い磁気力を有する領域が大部分を占め、各磁性体壁１１の全表面のうち、その表面における磁気力が比較的均一性の高い磁気力の範囲内となる部分の面積が多くなることが分る。
　例えば、波の高さｈが９００μｍで、頂部間距離ｐが５ｍｍの波形マトリックスでは、空芯磁束密度０．７Ｔの断面磁気力分布が下記表１のようになり、磁性体壁１１の前記波面の約８割を磁気力５０Ｔ２／ｍ～２００Ｔ２／ｍの範囲に集中させることが可能である。
　なお、エキスパンドメタルやスチールウールで構成される公知の磁選機用マトリックスでは、ランダムな磁気力分布となり、シミュレーション表示ができないことから、シミュレーションを行っていない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
（波の高さｈ及び頂部間距離ｐの検討）
　続いて、波型マトリックスにおける磁性体壁１１（図３参照）に関し、好適な波の高さｈ及び頂部間距離ｐ（図２（ａ）参照）の検討を行うため、これら波の高さｈ及び頂部間距離ｐの各値を適宜変更して磁気力分布シミュレーションを行った。前記シミュレーションには、前記解析ソフト（Ｄａｖｉｄ　Ｍｅｅｋｅｒ氏作成フリーソフト、ＦＥＭＭ４．２）を用いた。
　前記シミュレーションでは、磁性体壁１１が厚み１．３ｍｍのＳＳ４００鋼材で構成され、隣接する磁性体壁１１間の距離を３ｍｍとして５枚の磁性体壁１１が並設される場合を想定した。
　また、前記シミュレーションでは、波型マトリックス１０に対し、図３における手前方向（図を視る者の方向；以下同じ）から奥行方向（紙面の奥行方向；以下同じ）、或いは、奥行方向から手前方向に被選別スラリーを流通させ、図３中、矢印で示す磁界の向き（磁性体壁１１における波の進行方向に直交する方向）で、前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定し、また、空芯磁束密度が０．５Ｔの場合を想定している。
　前記シミュレーションでは、先ず、マトリックス空間における磁気力の分布を計算するとともに、並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面のうち、一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率を計算する。
　磁性体壁表面における磁気力（ＢΔＢ〔Ｔ２／ｍ〕）と、並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ａｒｅａ　ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｒａｔｅ〔％〕）との関係を図４（ａ）～（ｄ）に示す。
　ここで、図４（ａ）は、波の高さｈが５００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、波の高さｈが７００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図であり、図４（ｃ）は、波の高さが９００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図であり、図４（ｄ）は、波の高さが１，１００μｍの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図である。
　また、これら図４（ａ）～（ｄ）の各図において、頂部間距離ｐ（ピッチ）を１．０ｍｍ～２５．５ｍｍまでの１９通りに設定した場合の各バリエーションの特性を示している。
　次に、こうして得られた図４（ａ）～（ｄ）が示す各バリエーションの特性に対し、下記式（１）により、マトリックス空間における磁気力分布の不均一さＮ（Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ただし、前記式（１）中、ＢΔＢ２５は、並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率が２５％であるときの磁気力を示し、ＢΔＢ７５は、前記積算面積率が７５％であるときの磁気力を示し、ＢΔＢ５０は、前記積算面積率が５０％であるときの磁気力を示す。
　例えば、図４（ａ）中、ピッチ５ｍｍの系において、前記マトリックス空間の断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率が２５％であるときの磁気力は、５９．２５Ｔ２／ｍであり、これをＢΔＢ２５とする。
　不均一さＮは、値が大きいほど磁気力分布の偏差が大きいことを示し、値が小さいほど磁気力分布の偏差が小さいことを示す。したがって、先ず、不均一さＮが１．５よりも大きい特性を除外することとする。この様子を図５に示す。なお、図５は、不均一さＮと、頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ）との比（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）との関係を示す図（１）である。
　この図５に基づき、磁気力分布の均一性を高める観点から、不均一さＮが１．５以上となる特性を除外したときの頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ、〔ｍ〕）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ、〔ｍ〕）との比、頂部間距離ｐ／波の高さｈ（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）は、次式、１．３６≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦５１．０の範囲内となる（条件１）。
　また、マトリックス空間における平均的な磁気力であるＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕の値が、空芯磁束密度が０．５Ｔ時に２０Ｔ２／ｍ未満である場合、前記電磁石に与えられる電力に対して得られる磁気力が低く、非効率的となる。したがって、次に、ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕が２０Ｔ２／ｍ未満の特性を除外することとする。この様子を図６に示す。なお、図６は、ＢΔＢ５０と（ｔｙｐｉｃａｌ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕）、不均一さＮ（Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）との関係を示す図（１）である。なお、図中の各データラベルは、ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔの数値を示す。
　この図６から、不均一さＮが１．５よりも大きくなる特性に加えて、ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕の値が２０Ｔ２／ｍ未満である特性を除外したときの頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ、〔ｍ〕）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ、〔ｍ〕）との比、頂部間距離ｐ／波の高さｈ（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）は、次式、１．３６≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦２０．０の範囲内となる（条件２）。
　更に、磁気力分布の均一性を高める観点から、不均一さＮが０．７よりも大きい特性を除外することとする。この様子を図７に示す。なお、図７は、不均一さＮと、頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ）との比（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）との関係を示す図（２）である。なお、図中の各データラベルは、ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔの数値を示す。
　この図７から、ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕の値が２０Ｔ２／ｍ未満である特性に加えて、不均一さＮが０．７よりも大きくなる特性を除外したときの頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ、〔ｍ〕）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ、〔ｍ〕）との比、頂部間距離ｐ／波の高さｈ（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）は、次式、２．７２≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦２０．０の範囲内となる（条件３）。
　更に、磁気力分布の均一性を高める観点から、不均一さＮが０．５よりも大きい特性を除外することとする。この様子を図８に示す。なお、図８は、不均一さＮと、頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ）との比（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）との関係を示す図（３）である。なお、図中の各データラベルは、ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔの数値を示す。
　この図８から、ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕の値が２０Ｔ２／ｍ未満である特性に加えて、不均一さＮが０．５よりも大きくなる特性を除外したときの頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ、〔ｍ〕）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ、〔ｍ〕）との比、頂部間距離ｐ／波の高さｈ（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）は、次式、３．１８≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦１２．６０の範囲内となる（条件４）。
　更に、より高い磁気力で効率的な選別を行う観点から、ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕が空芯磁束密度が０．５Ｔ時に５０Ｔ２／ｍ未満である場合を除外することとする。この様子を図９に示す。なお、図９は、ＢΔＢ５０と（ｔｙｐｉｃａｌ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕）、不均一さＮ（Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）との関係を示す図（２）である。なお、図中の各データラベルは、ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔの数値を示す。
　この図９から、不均一さＮが０．５よりも大きくなる特性に加えて、ＢΔＢ５０〔Ｔ２／ｍ〕の値が５０Ｔ２／ｍ未満である特性を除外したときの頂部間距離ｐ（ｐｉｔｃｈ、〔ｍ〕）と波の高さｈ（ｈｉｇｈｔ、〔ｍ〕）との比、頂部間距離ｐ／波の高さｈ（ｐｉｔｃｈ／ｈｉｇｈｔ）は、次式、３．１８≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦７．０の範囲内となる（条件５）。
　以上のシミュレーション結果から、波型マトリックスにおける磁性体壁では、頂部間距離ｐと波の高さｈとの比である、頂部間距離ｐ／波の高さｈが、次式、１．３６≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦５１．０の範囲内であること（条件１）が好ましく、次式、１．３６≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦２０．０の範囲内であること（条件２）がより好ましく、次式、２．７２≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦２０．０の範囲内であること（条件３）が更により好ましく、次式、３．１８≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦１２．６０の範囲内であること（条件４）が更により好ましく、次式、３．１８≦頂部間距離ｐ／波の高さｈ≦７．０の範囲内であること（条件５）が特に好ましい。
（非磁性体による磁性体壁の被覆）
　続いて、波型マトリックス（図３参照）と、この波型マトリックスの磁性体壁の表面を非磁性体で被覆した被覆波型マトリックスとにおける磁気力分布を前記解析ソフトを用いて比較シミュレーションした。
　前記比較シミュレーションを実施した前記被覆波型マトリックス及び波型マトリックスの構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度（空芯磁束密度）１Ｔにおける、前記各マトリックス（マトリックス７０）に対する有限要素法による磁気力（ＢΔＢ）分布シミュレーションの結果を図１０に示す。なお、前記比較シミュレーションでは、マトリックス２０に対し、図１０における手前方向から奥行方向、或いは、奥行方向から手前方向に前記被選別スラリーを流通させ、図１０中、矢印で示す磁界の向きで前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定している。また、図１０中、符号２１が波型マトリックスの磁性体壁を示し、符号２２がこの磁性体壁の表面を非磁性体で被覆した磁性体壁を示す。また、前記シミュレーションは、並設される各磁性体壁２１、２２の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を対象としている。
　前記波型マトリックス表面を非磁性体で被覆すると、波状曲げ部の頂部近辺に存在する、やや磁気力が高い部分への粒子の進入を妨げることができ、前記被覆波型マトリックスにおける磁性体壁２２に挟まれた空間の磁気力の均一性を、前記波型マトリックスにおける磁性体壁２１より高めることができる。例えば、波の高さｈが０．９ｍｍ、頂部間距離ｐが５ｍｍの前記波形マトリックスにおいて、空芯磁束密度１Ｔの断面磁気力分布は、波状曲げ部の頂部周りにＢΔＢ≧６００となる領域が７％程度あるが、この頂部を厚み０．３ｍｍの非磁性体（比透磁率１．０）で被覆すると、同領域を２％程度に低減できる。
（狭間隔化マトリックス）
　続いて、狭間隔化マトリックスに対する磁気力分布を前記解析ソフトを用いてシミュレーションした。
　前記シミュレーションを実施した前記狭間隔化マトリックスの構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度（空芯磁束密度）１Ｔにおける、前記狭間隔化マトリックスに対する有限要素法による磁気力（ＢΔＢ）分布シミュレーションの結果を図１１に示す。
　図１１に示すように狭間隔化マトリックス３０は、図中、下側から上側に向けて前記被選別スラリーを流通させるように構成される。また、図１１に示すように、断面視で複数の波型曲げ部を規則的に配した磁性体壁３１が壁の厚み方向に並んで並設されるとともに、前記被選別流体の流通方向にかけて各磁性体壁３１の厚みを漸次厚くすることにより、並設される磁性体壁３１の間隔が被選別スラリーの流通方向に向けて狭くなるように構成される。また、前記シミュレーションは、図１１中、矢印で示す磁界の向きで前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定している。また、前記シミュレーション結果は、並設される各磁性体壁３１の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を示している。
　この狭間隔化マトリックス３０では、被選別スラリーの流通方向に沿って前段（図中、下側）から後段（上側）に進むと、狭間隔化マトリックス３０の空間率が徐々に小さくなる構造となる。即ち、図１１に示す構成例では、前記流通方向に従って５１ｍｍ進むと並設される磁性体壁３１間の間隔が１ｍｍ狭くなるように構成される。これにより、前段では、空間率を上げ、確率的に一部の磁性材が磁性体壁３１に接近し得ない状況を作り、中段（図中、中央近辺）以降に、前記磁性材を磁性体壁３１に順次、接近させて磁着させることで、磁着エリアを有効に使用することができる。
　この時、空間が大きいことで、単に前段における磁性体壁３１璧面への接触確率が低下するだけでなく、後段に比べ、前段の空間における磁気力も低下する。この結果、異なる磁化率を有する複数の前記磁性材を磁着物として回収する場合、より高磁化率の磁性材を前段で、より低磁化率の磁性材を後段で回収することができる。
　前記流通方向に対して前段の位置から後段の位置まで一様な磁気力分布であり、かつ低磁化率の前記磁性材を回収可能な磁気力であったとすると、前記流通方向に対して前段の位置で磁着される前記磁性材が多くなる。この結果、前記磁性材の磁着量が多くなると前記流通方向に対して前段の位置で流路が比較的早く閉塞されることが予想されるが、前記波型マトリックスにおける磁性体壁が並設される間隔を狭間隔化することで高磁化率の前記磁性材を前段で回収し、低磁化率の前記磁性材を後段で回収することにより、吸着させるエリアを分散させ、前記磁性材の前記磁選機用マトリックスによる磁選を高効率化させて実施することができる。
（異素材容器）
　波型マトリックスを異素材（ＳＳ４００鋼材（磁性体）、ＳＵＳ３０４鋼材（非磁性体））の外壁で構成される収容部で収容させた場合と、同素材（ＳＳ４００鋼材）の外壁で構成される収容部で収容させた場合の磁束（Ｂ・Ｓ）分布を前記解析ソフトを用いてシミュレーションした。なお、前記シミュレーションは、並設される各磁性体壁１１の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を対象としている。
　図１２（ａ）に空芯磁束密度１Ｔにおける、前記異素材の外壁で構成される場合の有限要素法による磁束（Ｂ・Ｓ）分布シミュレーション結果を示す。また、図１２（ｂ）に空芯磁束密度１Ｔにおける、前記同素材の外壁で構成される場合の有限要素法による磁束（Ｂ・Ｓ）分布シミュレーション結果を示す。なお、図１２（ａ）中、符号４０ａ，４０ｄがＳＵＳ３０４鋼材で構成される外壁を示し、符号４０ｂ，４０ｃがＳＳ４００鋼材で構成される外壁を示す。また、図１２（ｂ）中、符号４１ａ～４１ｄで示される外壁が全てＳＳ４００鋼材で構成される。また、各図中、矢印は、磁界の向きを示す。
　前記異素材の外壁で構成される場合、磁選機用マトリックス外への磁束の漏れが少なく、前記磁選機用マトリックス内部へ磁束を集中できるため、相対的に磁性体壁に挟まれた空間の磁気力を高めることができ、図１２（ａ）、（ｂ）に示すシミュレーション結果では、前記異素材の外壁で構成される場合の方が、前記同素材の外壁で構成される場合に比べ、前記電磁石から発生する磁束を約１５％程度多く前記磁選機用マトリックス内部に集中させることができている。
＜実施例＞
　図１（ａ）に示す磁選機１００において、波の高さｈを３００μｍ、頂部間距離ｐを４ｍｍとした波型マトリックス１０（図３参照）を磁選機用マトリックス５０ｂとして適用して実施例に係る磁選機を作製し、この磁選機を用いて選別試験を以下のように実施した。
　先ず、用いた被選別スラリーとしては、下記表２に示す２種の固体粒子（高磁化率試料Ａ；緑色蛍光体ＬＡＰ、低磁化率試料Ｂ；赤色蛍光体ＹＯＸ）をサンノプコ社製分散剤ノプコサントＲＦＡを０．１５質量％、サンノプコ社製分散剤ＳＮウェット９８０を０．０１５質量％を添加した純水中で混合して、固体濃度が１０％のスラリーとしたものを用いた。前記電磁石を励磁させた状態で、この被選別スラリーを前記被選別流体導入流路から前記磁選流路に、流量約０．５Ｌ／ｍｉｎで導入し、前記非磁着物回収部から回収されたスラリーを非磁着物スラリー（非磁着物）とした。次に、前記電磁石を消磁後、前記搬送流体導入流路から前記磁選流路に前記搬送流体（水）を流量約２０Ｌ／ｍｉｎで導入し、前記磁着物回収部から回収されたスラリーを磁着物スラリー（磁着物）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
＜比較例＞
　実施例に係る磁選機において、波型マトリックス３０に代えて従来のエキスパンドメタル（日本エリーズマグネチックス社製、エキスパンドメタルＥＸ－８Ｒ（材質：ＳＵＳ４１０））を用い、比較例に係る磁選機を作製し、実施例と同様の選別試験を行った。
　実施例（波型マトリックス）及び比較例（エキスパンドメタル）における、各選別試験の結果を下記表３に示す。
　なお、下記表３中の「分配率（歩留り）」は、高磁化率試料Ａ、低磁化率試料Ｂ、及び高磁化率試料Ａと低磁化率試料Ｂを合算した試料全体の前記磁着物スラリー及び前記非磁着物スラリーへの配分割合を示し、「磁着物」の欄において、前記磁着物スラリーへの高磁化率試料Ａ、低磁化率試料Ｂ、及び高磁化率試料Ａと低磁化率試料Ｂを合算した試料全体の配分割合（％）で表示し、「非磁着物」の欄において、前記非磁着物スラリーへの高磁化率試料Ａ、低磁化率試料Ｂ、及び高磁化率試料Ａと低磁化率試料Ｂを合算した試料全体の配分割合（％）で表示している。
　また、「純度（品位）」は、高磁化率試料Ａ及び低磁化率試料Ｂの各試料の前記磁着物スラリー及び前記非磁着物スラリーにおける含有割合を示し、含有割合は、「磁着物」の欄において、前記磁着物スラリーにおける高磁化率試料Ａ、低磁化率試料Ｂの各含有割合（％）で表示し、「非磁着物」の欄において、前記非磁着物スラリーにおける高磁化率試料Ａ、低磁化率試料Ｂの各含有割合（％）で表示している。
　また、「分離効率」は、前記磁着物スラリーへの高磁化率試料Ａの分配率から前記磁着物スラリーへの低磁化率試料Ｂの分配率を差し引いた値（前記非磁着物スラリーへの低磁化率試料Ｂの分配率から前記非磁着物スラリーへの高磁化率試料Ａの分配率を差し引いた値に等しい）を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　上記表３に示すように、前記磁選機用マトリックスがエキスパンドメタルで構成される比較例に係る磁選機の分離効率（１８．７％）に比べ、前記磁選機用マトリックスが波形マトリックスで構成される実施例に係る磁選機の分離効率の方が著しく高い値（６６．３％）となり、高い選別性が得られることが確認される。
　　１，１’，１１，２１，２２，３１，　磁性体壁
　　１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’　波型曲げ部
　　１０　　波型マトリックス
　　２０　　被覆波型マトリックス
　　３０　狭間隔化マトリックス
　４０ａ，４０ｄ　外壁（ＳＵＳ３０４鋼材）
　４０ｂ，４０ｃ　外壁（ＳＳ４００鋼材）
　４１ａ～４１ｄ　外壁（ＳＳ４００鋼材）
　　５０　　高勾配磁気分離部
　　５０ａ　電磁石
　　５０ｂ　磁選機用マトリックス
　　５０ｃ　磁選流路
　　１００　磁選機
　１０１ａ，１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ　開閉弁
　１０１ｂ　被選別流体導入流路
　１０１ｃ　貯留部
　１０１ｄ　ポンプ
　１０３ｂ　非磁着物排出流路
　１０３ｃ　非磁着物回収部
　１０４ｂ　搬送流体導入流路
　１０５ｂ　磁着物排出流路
　１０５ｃ　磁着物回収部
　　　ｈ　　波の高さ
　　　ｐ　　頂部間距離

Claims (8)

  1. 　波の高さｈが１ｍｍ以下で略逆Ｖ字状及び略逆Ｕ字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の磁性体壁が一の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凸形状と前記一の前記磁性体壁に隣接する他の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凹形状とが等間隔で対向する状態で並設され、
    　前記各磁性体壁が前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の収容部内に収容されることを特徴とする磁選機用マトリックス。
  2. 　波状曲げ部の波の高さｈ及び隣接する前記波状曲げ部の頂部間距離ｐが、磁界を加えたときに、下記式（１）で表される収容部内の空間に生ずる磁気力の不均一さＮが１．５未満となるように設定される請求項１に記載の磁選機用マトリックス。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　ただし、前記式（１）中、ＢΔＢ２５は、並設される各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの前記収容部内における空間断面のうち一定の値以上の前記磁気力が生じる部分の積算面積率が２５％であるときの前記磁気力を示し、ＢΔＢ７５は、前記積算面積率が７５％であるときの前記磁気力を示し、ＢΔＢ５０は、前記積算面積率が５０％であるときの前記磁気力を示す。
  3. 　収容部が、導入部及び排出部が形成される各面を上面及び底面としたとき、磁束の向きと直交するように配される側面の壁材が磁性体で形成され、他の側面の壁材が非磁性体で形成される請求項１から２のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
  4. 　磁性体壁表面が、比透磁率が１．１以下の非磁性体により被覆される請求項１から３のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
  5. 　収容部に被選別流体を導入する方向に対して、磁性体壁が傾斜した状態で配される請求項１から４のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
  6. 　収容部に被選別流体を導入する導入部から前記収容部から前記被選別流体を排出する排出部に向けて磁性体壁の厚みが厚く形成される請求項１から５のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載の磁選機用マトリックスを有することを特徴とする磁選機。
  8. 　電磁石の出力情報に応じて、予め磁界シミュレーションにより計算された収容部内の空間における磁気力分布をリアルタイムで表示可能な表示部が配される請求項７に記載の磁選機。
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