WO2017212806A1 - 攪拌装置 - Google Patents

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WO2017212806A1
WO2017212806A1 PCT/JP2017/016101 JP2017016101W WO2017212806A1 WO 2017212806 A1 WO2017212806 A1 WO 2017212806A1 JP 2017016101 W JP2017016101 W JP 2017016101W WO 2017212806 A1 WO2017212806 A1 WO 2017212806A1
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WO
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stirring
stirring chamber
chamber
inlet guide
rotating shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/016101
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一馬 山田
Original Assignee
日本軽金属株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication of WO2017212806A1 publication Critical patent/WO2017212806A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis

Definitions

  • the present invention relates to a stirring device.
  • an aqueous solution containing rare earth ions (aqueous phase) and an organic solvent (organic phase) that dissolves metal ions are stirred and mixed by a stirrer. ing. If it does in this way, the rare earth element which is easy to extract will be extracted in an organic phase, and the rare earth element which is hard to extract will remain in an aqueous phase. And the liquid mixture (emulsion) which mixed the water phase and the organic phase is introduce
  • a stirring device used in the solvent extraction method described above As a stirring device used in the solvent extraction method described above, a stirring tank into which an aqueous phase and an organic phase are introduced, a rotating shaft inserted into the stirring tank, a stirring blade attached to a lower end portion of the rotating shaft, (For example, refer patent document 1).
  • the water phase and the organic phase are stirred and mixed by rotating a stirring blade in the lower part of the stirring tank.
  • the above-described conventional stirring apparatus has a problem that the concentration (ratio) of the mixed solution is unlikely to be in an equilibrium state (uniform state) because the water phase and the organic phase flow little in the vertical direction during stirring. Further, when the stirring of the stirring device is stopped, an aqueous phase having a large specific gravity is accumulated in the lower part of the stirring tank. In the conventional stirring apparatus, when stirring is resumed, the lower aqueous phase in the stirring tank is difficult to roll up, so that there is a problem that it takes a long time until the concentration of the mixed liquid reaches an equilibrium state.
  • the present invention solves the problems described above, and when the liquids having different specific gravity are stirred and mixed, the concentration of the mixed liquid can be surely brought into an equilibrium state, and the stirring is resumed from the state where the stirring is stopped. It is an object of the present invention to provide a stirring device that can quickly bring the concentration of the liquid mixture into an equilibrium state.
  • the present invention is a stirring device, in which a plurality of liquids having different specific gravity are introduced, and an internal space of the stirring tank is divided into an upper stirring chamber and a lower stirring chamber.
  • a gap is formed between the inner peripheral edge of the communication hole and the outer peripheral surface of the rotating shaft.
  • the inlet guide vane is disposed in the lower stirring chamber. The liquid is circulated between the upper stirring chamber and the lower stirring chamber through the gap by the rotation of the inlet guide vane.
  • stirring device of the present invention it is sufficient that at least two stirring chambers are defined in the stirring tank, and three or more stirring chambers may be partitioned in the vertical direction in the stirring tank.
  • the inlet guide blade is disposed at least in the lowermost stirring chamber.
  • the stirring apparatus of the present invention when the inlet guide blade is rotated with the liquid introduced into the stirring tank, the liquid flows between the upper stirring chamber and the lower stirring chamber through the gap around the rotation shaft.
  • the liquid in the stirring tank flows greatly in the vertical direction. In this way, liquids having different specific gravities can be counter-flowed and the liquids can be sufficiently stirred and mixed, so that the concentration of the liquid mixture can be surely brought into an equilibrium state.
  • the concentration of the mixed liquid can be brought into an equilibrium state.
  • the ratio of the liquid having a large specific gravity is small, when the stirring is stopped, the liquid having a large specific gravity is accumulated in the lower part of the stirring tank.
  • the stirring apparatus of the present invention when the stirring is resumed, the liquid in the lower part of the stirring tank can be rolled up upward, so that the concentration of the mixed liquid can be quickly brought into an equilibrium state. it can.
  • the liquid introduced into the stirring tank of the stirring device of the present invention is not limited.
  • the stirring apparatus of the present invention can be used in a solvent extraction method for extracting rare earth elements.
  • an aqueous solution (aqueous phase) containing rare earth ions and an organic solvent (organic phase) that dissolves metal ions are introduced into a stirring vessel, and the aqueous phase and the organic phase are stirred and mixed. .
  • a rare earth element that is easily extracted is extracted from the organic phase, and a rare earth element that is difficult to extract remains in the aqueous phase.
  • a specific rare earth element can be extracted from an aqueous phase to an organic phase by isolate
  • a stirring blade for stirring the liquid in the lower stirring chamber is attached to the rotating shaft, and the inlet guide blade is disposed between the partition plate and the stirring blade. preferable. In this configuration, the liquid in the lower stirring chamber can be more reliably stirred.
  • the above-described stirring device may include an introduction pipe inserted into the upper stirring chamber or the lower stirring chamber, and the liquid can be introduced into the upper stirring chamber or the lower stirring chamber through the introduction pipe. preferable.
  • the liquid in the agitation tank can be agitated while introducing the liquid from the introduction pipe into the first agitation chamber or the upper agitation chamber according to the specific gravity difference or ratio of the liquid. Can be continuously stirred.
  • the inlet guide blade when configured to be movable in the axial direction of the rotation shaft, the position of the inlet guide blade is changed according to the specific gravity difference or ratio of the liquid, The suction force of the liquid in the gap around the rotating shaft can be adjusted, and the liquid can be effectively stirred.
  • the partition plate is detachable from the stirring tank, and the partition plate is divided into a first plate member and a second plate member, and the first plate member and the second plate member It is preferable that the rotary shaft is sandwiched between the two. In this configuration, the number of partition plates can be easily changed and the number of stirring chambers can be changed according to the specific gravity difference or ratio of the liquid to be stirred.
  • the stirring device of the present invention when liquids having different specific gravities are stirred and mixed, the liquid flows greatly, so that the concentration of the mixed liquid can be surely brought into an equilibrium state. Furthermore, in the stirring device of the present invention, when stirring is resumed from the state where stirring is stopped, the concentration of the mixed liquid can be quickly brought into an equilibrium state.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a stirring device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. It is the perspective view which showed a mode that the partition member was assembled
  • This embodiment demonstrates the stirring apparatus 1 used for the solvent extraction method for extracting rare earth elements (rare earth).
  • the stirring device 1 of the present embodiment includes an aqueous solution containing rare earth ions (aqueous phase L1) and an organic solvent (organic phase L2) that dissolves metal ions.
  • aqueous phase L1 aqueous phase L1
  • organic phase L2 organic solvent
  • the front, rear, left, and right directions are set for convenience in describing the stirring device 1 and do not specify the structure of the stirring device 1.
  • the stirring device 1 includes a stirring tank 10 into which an aqueous phase and an organic phase are introduced, and an internal space of the stirring tank 10 is divided into a lower stirring chamber R1, an intermediate stirring chamber R2, and an upper stirring chamber R3.
  • the partition member 20 to be operated and a driving device 80 provided on the upper surface of the partition member 20 are provided.
  • the stirring device 1 includes a rotating shaft 30 inserted into the stirring tank 10, and an inlet guide blade 40 and a stirring blade 50 attached to the rotating shaft 30.
  • the stirring device 1 includes a solvent introduction pipe 71, an aqueous solution introduction pipe 72, and a water absorption pipe 73 (see FIG. 4) inserted into the stirring tank 10.
  • the stirring tank 10 is a bottomed rectangular tube-shaped container, and includes a bottom plate 11 and four side walls 12 raised at the front, rear, left and right edges of the bottom plate 11 (FIG. 3A). Reference).
  • the upper surface of the stirring tank 10 is open.
  • a flange portion 18 projects outward from the upper edge portion of the stirring tank 10.
  • an inner wall 14 is provided inside the right side wall 12 as shown in FIG.
  • the inner wall 14 is disposed parallel to the right side wall 12 with a space in the left-right direction.
  • the height of the upper edge portion of the inner wall 14 is formed lower than the height of the upper edge portion of each side wall 12.
  • the stirring space 15 is a space for storing and stirring the water phase and the organic phase.
  • a discharge channel 16 into which the mixed liquid overflowing from the stirring space 15 flows is formed (see FIG. 8B).
  • the bottom surface 16a of the discharge channel 16 is recessed in a V shape (see FIG. 7).
  • the liquid is accumulated in the central portion of the bottom surface 16a.
  • the width of the discharge channel 16 in the left-right direction is formed to be about 1/7 the width of the stirring space 15 in the left-right direction.
  • baffle plates 12a project from the inner surfaces of the front and rear left and right side walls 12 and 14 (see FIG. 7).
  • Each baffle plate 12 a is disposed at the lateral center of the side wall 12 and the inner wall 14.
  • Each baffle plate 12 a is arranged perpendicular to the inner surfaces of the side wall 12 and the inner wall 14.
  • the lower end part of each baffle plate 12a is in contact with the upper surface of the bottom plate 11, as shown in FIG.
  • the height of the upper edge portion of each baffle plate 12 a is formed to be the same height as the upper edge portion of the inner wall 14.
  • a circular first discharge hole 17a passes through the lower portion of the right side wall 12.
  • the first discharge hole 17a communicates with the discharge flow path 16 (see FIG. 4).
  • the liquid mixture collected in the lower part in the discharge flow path 16 is discharged
  • a pipe (not shown) communicating with a stationary tank (not shown) is connected to the first discharge hole 17a.
  • a circular second discharge hole 17 b passes through the lower portion of the front side wall 12.
  • the mixed liquid collected in the lower part in the stirring tank 10 is discharged to the outside of the stirring tank 10 through the second discharge hole 17b.
  • a pipe (not shown) that leads to a stationary tank (not shown) is connected to the second discharge hole 17b.
  • the partition member 20 is accommodated in the stirring space 15 as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the partition member 20 can freely enter and leave the stirring space 15 through the upper surface opening of the stirring tank 10. That is, the partition member 20 is detachable from the stirring tank 10.
  • the partition member 20 includes a lower plate 24, a first partition plate 21, a second partition plate 22, a third partition plate 23, an upper plate 26, and front, rear, left and right four columns 25.
  • the lower plate 24, the first partition plate 21, the second partition plate 22, the third partition plate 23, and the upper plate 26 are square flat plates that are arranged in parallel in the vertical direction.
  • the lower plate 24 is a portion that is overlaid on the upper surface of the bottom plate 11 of the stirring tank 10.
  • concave grooves 28 are formed in the front, rear, left and right edges of the lower plate 24.
  • the baffle plate 12 a is fitted in the concave groove 28.
  • the support column 25 is a column having a rectangular cross section.
  • the four struts 25 are erected at the front, rear, left and right corners of the lower plate 24.
  • the lower end surface of each column 25 is detachably attached to the lower plate 24 by a bolt (not shown).
  • Each column 25 extends perpendicular to the upper surface of the lower plate 24.
  • each support column 25 is disposed at the front, rear, left, and right corners of the stirring space 15.
  • the first partition plate 21 has front, rear, left and right corners attached to the columns 25 (see FIG. 6). Grooves 28 are formed in front, rear, left and right edges of the first partition plate 21.
  • the baffle plate 12a is fitted in the concave groove 28.
  • the first partition plate 21 is disposed at a height that is approximately 1/3 of the height of the support column 25.
  • the stirring space 15 is partitioned into upper and lower spaces by the first partition plate 21.
  • a lower stirring chamber R ⁇ b> 1 is formed between the lower plate 24 and the first partition plate 21.
  • the first partition plate 21 is divided into front and rear plate members 21a and 21a at the center in the front-rear direction.
  • a rear edge portion of the front plate member 21a and a front edge portion of the rear plate member 21a are detachably connected.
  • a circular communication hole 27a passes through the center of the first partition plate 21 (see FIG. 4).
  • a front half of the communication hole 27a is formed at the rear edge of the front plate member 21a, and a rear half of the communication hole 27a is formed at the front edge of the rear plate member 21a.
  • a circular first insertion hole 27b through which a solvent introduction tube 71 described later is inserted is formed in the right rear region of the first partition plate 21.
  • a circular third insertion hole 27 d into which a water absorption pipe 73 described later is inserted is formed in the left rear region of the first partition plate 21.
  • the second partition plate 22 has the same shape as the first partition plate 21 as shown in FIG. Similar to the first partition plate 21, the second partition plate 22 is divided into front and rear plate members 22 a and 22 a, and the front and rear and right and left corners are attached to the columns 25.
  • the second partition plate 22 is formed with a communication hole 27a (see FIG. 4), a first insertion hole 27b (see FIG. 3B), and a third insertion hole 27d (see FIG. 3B).
  • the second partition plate 22 is disposed at a height approximately 2/3 of the height of the support column 25, and the second partition plate 22 is disposed above the first partition plate 21. ing.
  • An intermediate stirring chamber R ⁇ b> 2 is formed between the first partition plate 21 and the second partition plate 22.
  • the third partition plate 23 has substantially the same shape as the first partition plate 21 (see FIG. 3B). In the left front area of the third partition plate 23, A difference is that a circular second insertion hole 27c into which an aqueous solution introduction pipe 72 described later is inserted is formed. Similarly to the first partition plate 21 (see FIG. 3B), the third partition plate 23 is divided into front and rear plate members 23a and 23a (see FIG. 7), and the front and rear, right and left corners are each column. 25 is attached. Similar to the first partition plate 21 (see FIG. 3B), the third partition plate 23 is formed with a communication hole 27a, a first insertion hole 27b, and a third insertion hole 27d.
  • the upper surface of the third partition plate 23 is disposed at the same height as the upper edge portion of the inner wall 14, and the third partition plate 23 is disposed above the second partition plate 22. Yes.
  • An upper stirring chamber R3 is formed between the second partition plate 22 and the third partition plate 23.
  • the upper plate 26 is formed in the same shape as the outer shape of the flange portion 18 of the stirring tank 10.
  • An upper end surface of each support column 25 is detachably attached to the lower surface of the upper plate 26 with bolts (not shown).
  • the upper surface opening of the stirring tank 10 is closed by overlapping the upper plate 26 on the upper surface of the flange portion 18.
  • the upper plate 26 is detachably attached to the flange portion 18 by bolts (not shown).
  • An upper space R ⁇ b> 4 is formed between the third partition plate 23 and the upper plate 26. The right end portion of the upper space R4 communicates with the upper portion of the discharge channel 16.
  • the partition member 20 is inserted into the stirring space 15, thereby lowering the lower stirring chamber R ⁇ b> 1 and the intermediate stirring in the stirring tank 10 as shown in FIG. 4.
  • the chamber R2, the upper stirring chamber R3, and the upper space R4 can be partitioned.
  • the volumes of the lower stirring chamber R1, the intermediate stirring chamber R2, and the upper stirring chamber R3 are formed to be approximately the same size.
  • the driving device 80 is a known motor attached to the upper surface of the upper plate 26.
  • An output shaft 81 projects downward from the lower surface of the driving device 80.
  • the output shaft 81 is inserted into a through hole 26 a formed at the center of the upper plate 26.
  • the rotating shaft 30 is a shaft member having a circular shaft cross section (see FIG. 6), and extends in the vertical direction.
  • the upper end portion of the rotating shaft 30 is connected to the output shaft 81 of the driving device 80, and the rotating shaft 30 rotates around the axis in conjunction with the output shaft 81.
  • a plurality of inlet guide vanes 40 and agitating vanes 50 are attached to the rotary shaft 30 at intervals in the vertical direction.
  • the rotary shaft 30 is inserted through the communication holes 27a of the partition plates 21 to 23.
  • the axis center of the rotating shaft 30 coincides with the center of each communication hole 27a.
  • the outer diameter of the rotating shaft 30 is smaller than the inner diameter of the communication hole 27a. Therefore, an annular gap T is formed between the inner peripheral edge (inner peripheral surface) of the communication hole 27a and the outer peripheral surface of the rotating shaft 30 (see FIGS. 3A and 3B).
  • the inlet guiding blade 40 and the stirring blade 50 are disposed in the lower stirring chamber R1, the inlet guiding blade 40 and the stirring blade 50 are disposed in the intermediate stirring chamber R2, and the upper stirring chamber R3.
  • a stirring blade 50 is arranged inside.
  • the inlet guide vane 40 is an impeller disposed in the lower stirring chamber R1 and the intermediate stirring chamber R2. As shown in FIG. 3B, the inlet guide vane 40 includes a cylindrical attachment portion 41 and six blades 42 attached to the outer peripheral surface of the attachment portion 41 (see FIG. 6). .
  • the attachment portion 41 is externally fitted to the rotating shaft 30.
  • a bolt (not shown) screwed into a screw hole penetrating the peripheral wall portion of the mounting portion 41 with a recess formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft 30.
  • the attachment portion 41 can move in the axial direction with respect to the rotating shaft 30 by loosening the bolt.
  • the inlet guide vane 40 can be moved in the axial direction (vertical direction) of the rotary shaft 30.
  • the blade 42 is a paddle type blade, and is constituted by a rectangular flat plate (see FIG. 6). Both flat surfaces of the blade 42 are directed in the circumferential direction of the mounting portion 41.
  • the inner end portion of the blade 42 is attached to the outer peripheral surface of the attachment portion 41.
  • the inner end portion of the blade 42 is joined to a flange portion formed on the outer peripheral surface of the attachment portion 41.
  • the flange portion of the attachment portion 41 and the blade 42 are integrally formed by cutting engineering plastic.
  • the attachment portion 41 and the blade 42 are made of metal, the attachment portion 41 is used.
  • the blade 42 may be welded to the flange portion.
  • the six blades 42 are attached to the outer peripheral surface of the attachment portion 41 at intervals of 60 degrees.
  • the inlet guide vane 40 in the lower stirring chamber R ⁇ b> 1 is disposed close to the lower surface of the first partition plate 21. As shown in FIG. 8B, when the inlet guide vane 40 is rotated, a suction force is generated downward in the gap T around the rotary shaft 30. As a result, the liquid in the intermediate stirring chamber R2 is sucked into the lower stirring chamber R1. Further, the liquid flows into the intermediate stirring chamber R2 from the lower stirring chamber R1 through the gap T around the rotating shaft 30.
  • the maximum diameter (D 2 ) of the inlet guide vane 40, the size of the gap T ((D 1 -d) / 2) around the rotary shaft 30, the blade 42 and the first partition plate The suction force generated in the gap T around the rotary shaft 30 can be changed by changing the distance (E) between the rotary shaft 30 and the rotational speed R of the rotary shaft 30.
  • the suction force generated in the gap T around the rotating shaft 30 can be changed according to the specific gravity difference or ratio between the aqueous phase and the organic phase.
  • the inlet guide vane 40 in the intermediate stirring chamber R2 is disposed close to the lower surface of the second partition plate 22 in the same manner as the inlet guide vane 40 in the lower stirring chamber R1.
  • the inlet guide vane 40 is rotated, as shown in FIG. 8B, the liquid in the upper stirring chamber R3 is sucked into the intermediate stirring chamber R2, and the liquid in the intermediate stirring chamber R2 is It flows into chamber R3.
  • the inlet guide vane 40 in the intermediate stirring chamber R2 also has the maximum width, the size of the gap T, the distance between the blade 42 and the second partition plate 22, like the inlet guide vane 40 in the lower stirring chamber R1.
  • the suction force generated in the gap T can be changed by changing the number of rotations of the rotary shaft 30 and the like.
  • the stirring blade 50 is an impeller disposed in each of the stirring chambers R1 to R3.
  • the stirring blade 50 is an impeller having the same shape as the inlet guide blade 40 (see FIG. 6).
  • the stirring blade 50 has a mounting portion 51 fitted on the rotary shaft 30, and the mounting portion 51 can be moved in the axial direction (vertical direction) of the rotary shaft 30.
  • six blades 52 are attached to the attachment portion 51.
  • the stirring blade 50 in the lower stirring chamber R1 is disposed at a substantially central portion in the height direction in the lower stirring chamber R1.
  • the stirring blade 50 in the intermediate stirring chamber R2 is disposed at a substantially central portion in the height direction in the intermediate stirring chamber R2.
  • the stirring blade 50 in the upper stirring chamber R3 is disposed at a substantially central portion in the height direction in the upper stirring chamber R3.
  • the inlet guide vane 40 in the lower stirring chamber R1 is disposed between the first partition plate 21 and the stirring blade 50.
  • the inlet guide vane 40 in the intermediate stirring chamber R ⁇ b> 2 is disposed between the second partition plate 22 and the stirring blade 50.
  • the partition member 20 When the partition member 20 is assembled to the rotary shaft 30 of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the partition member 20 is divided into front and rear parts, and the plate members 21a, 22a, and 23a before and after the partition plates 21 to 23 are used.
  • the rotary shaft 30 is sandwiched from the front-rear direction.
  • the rotary shaft 30 is inserted into the communication holes 27a of the partition plates 21 to 23, and the inlet guide vanes 40 and the stirring blades 50 are arranged between the partition plates 21 to 23. Is done.
  • the solvent introduction tube 71 is inserted into the agitation tank 10 through a through hole 26 b formed in the upper plate 26.
  • the solvent introduction tube 71 is inserted into the first insertion holes 27b (see FIGS. 3A and 3B) of the partition plates 21 to 23.
  • the lower end portion of the solvent introduction tube 71 is disposed at the lower portion of the lower stirring chamber R1.
  • the solvent introduction pipe 71 is movable in the vertical direction with respect to the partition member 20, and the height of the lower end portion of the solvent introduction pipe 71 can be changed.
  • the solvent introduction pipe 71 is connected to a discharge port of a pump (not shown) provided outside the stirring tank 10. And the organic solvent (organic phase) with small specific gravity is introduce
  • the aqueous solution introduction pipe 72 is inserted into the agitation tank 10 through a through hole 26 c formed in the upper plate 26.
  • the aqueous solution introduction pipe 72 is inserted through the second insertion hole 27c (see FIG. 3A) of the third partition plate 23.
  • the lower end portion of the aqueous solution introduction pipe 72 is disposed on the upper part of the upper stirring chamber R3.
  • the aqueous solution introduction tube 72 is movable in the vertical direction with respect to the partition member 20, and the height of the lower end portion of the aqueous solution introduction tube 72 can be changed.
  • the aqueous solution introduction pipe 72 is connected to a discharge port of a pump (not shown) provided outside the stirring tank 10. Then, an aqueous solution (aqueous phase) having a large specific gravity is introduced into the upper part of the upper stirring chamber R3 through the aqueous solution introduction pipe 72 from the pump.
  • the water absorption pipe 73 is inserted into the agitation tank 10 through a through hole 26 d formed in the upper plate 26.
  • the water absorption pipe 73 is inserted into the third insertion holes 27d (see FIGS. 3A and 3B) of the partition plates 21 to 23.
  • the lower end part of the water absorption pipe 73 is disposed at the lower part of the lower stirring chamber R1.
  • the water absorption pipe 73 is movable in the vertical direction with respect to the partition member 20, and the height of the lower end portion of the water absorption pipe 73 can be changed.
  • the water suction pipe 73 is connected to a suction port of a pump (not shown) provided outside the stirring tank 10. And it is comprised so that the liquid mixture in lower side stirring chamber R1 may be sucked out through the water absorption pipe 73 by the suction effect
  • the mixed solution sucked into the water absorption pipe 73 is introduced into a stationary tank (not shown).
  • an aqueous phase L1 that is an aqueous solution containing rare earth ions (dilute sulfuric acid, 50% H 2 SO 4 ) and an organic solvent that dissolves metal ions.
  • the organic phase L2 is introduced into the stirring tank 10 at a ratio of 1:10.
  • the organic phase L2 in the upper stirring chamber R3 enters the intermediate stirring chamber R2 through the gap T around the rotating shaft 30 as in the lower stirring chamber R1. Sucked out. Further, the mixed liquid in the intermediate stirring chamber R2 flows into the upper stirring chamber R3 through the gap T around the rotating shaft 30. As a result, the aqueous phase L1 staying in the lower part of the intermediate stirring chamber R2 is wound up. Then, the water phase L1 and the organic phase L2 in the intermediate stirring chamber R2 are stirred by the inlet guide blade 40 and the stirring blade 50, and the water phase L1 and the organic phase L2 are mixed.
  • the aqueous phase L1 and the organic phase L2 are stirred in each of the stirring chambers R1 to R3, the aqueous phase L1 and the organic phase L2 are mixed to form a mixed solution (emulsion).
  • a mixed solution emulsion
  • rare earth elements that are easily extracted are extracted from the organic phase L2, and rare earth elements that are difficult to extract remain in the aqueous phase L1.
  • the mixed liquid in the upper stirring chamber R3 flows into the upper space R4 through the gap T between the third partition plates 23. .
  • the mixed liquid that has flowed into the upper space R4 overflows into the discharge channel 16 from the upper surface of the third partition plate 23, and enters the stationary tank (not shown) from the lower part of the discharge channel 16 through the first discharge hole 17a. be introduced.
  • the ratio of the organic phase L2 having a small specific gravity is increased.
  • the liquid mixture sucked out from the lower stirring chamber R ⁇ b> 1 is introduced into a stationary tank (not shown) by the water suction pipe 73. Moreover, as shown in FIG. 1, the liquid mixture which flowed out from the 2nd discharge hole 17b connected to the lower part of lower side stirring chamber R1 is introduce
  • the mixed liquid introduced into the stationary tank (not shown) from the stirring device 1 is again separated into an aqueous phase and an organic phase in the stationary tank.
  • the organic phase has a specific rare earth element that the water phase has. In this way, a specific rare earth element is extracted from the aqueous phase to the organic phase.
  • each inlet guide blade 40 and each stirring blade 50 are rotated in a state where the water phase L1 and the organic phase L2 are introduced into the stirring tank 10. Then, the water phase L1 and the organic phase L2 flow between the stirring chambers R1 to R3 through the gap T around the rotating shaft 30. Thereby, since the water phase L1 and the organic phase L2 largely flow in the vertical direction in the stirring tank 10, the water phase L1 and the organic phase L2 having different specific gravities can be reliably counterflowed. And since the water phase L1 and the organic phase L2 can fully be stirred and mixed, the density
  • the water phase with large specific gravity is introduce
  • an aqueous phase and an organic phase are introduce
  • the partition member 20 is detachable from the stirring tank 10 as shown in FIG. 7, and the partition member 20 can be divided back and forth as shown in FIG. Therefore, according to the specific gravity difference or ratio between the aqueous phase and the organic phase, the number of partition plates can be easily changed, and the number of stirring chambers can be changed.
  • the inlet guide vanes 40 are arranged in the lower stirring chamber R1 and the intermediate stirring chamber R2, but one of the lower stirring chamber R1 and the intermediate stirring chamber R2 is arranged.
  • the inlet guide vane 40 may be disposed only in the case. In the present invention, it is only necessary that the inlet guide vane 40 is disposed in at least the lower stirring chamber among the upper and lower stirring chambers.
  • the inlet guide vanes 40 are disposed in the lower stirring chamber R1 and the intermediate stirring chamber R2, respectively, but the inlet guiding blades 40 may also be disposed in the upper stirring chamber R3.
  • the inlet vane 40 is disposed in the upper stirring chamber R3, the aqueous phase is introduced into the upper space R4, and the aqueous phase in the upper space R4 is sucked into the upper stirring chamber R3 by the rotation of the inlet vane 40. Can be issued.
  • one stirring blade 50 is disposed in each of the stirring chambers R1 to R3, but two or more stirring blades are provided in each of the stirring chambers R1 to R3. Wings 50 may be arranged. Alternatively, the stirring blade 50 may not be disposed in each of the stirring chambers R1 to R3.
  • stirring device 1 of this embodiment three stirring chambers R1 to R3 are partitioned in the stirring tank 10 by the three partition plates 21 to 23.
  • the stirring tank 10 at least two upper and lower stirring chambers are provided. It is sufficient that the chamber is partitioned, and four or more stirring chambers may be partitioned.
  • the circular communication holes 27a are formed in the partition plates 21 to 23, but the shape is not limited. Further, the size of the gap T around the rotary shaft 30 can be changed by attaching an annular spacer so as to surround the inner peripheral edge of the communication hole 27a and changing the inner diameter of the spacer.
  • the partition member 20 is divided into two parts, but the number of divisions is not limited. Further, the partition member 20 may be integrally formed without being divided.
  • the inlet guide blade 40 and the stirring blade 50 of the present embodiment have six paddle-type blades 42. It is not limited. For example, it is preferable to appropriately use the inlet guide blade 40 and the stirring blade 50 having a shape suitable for stirring, such as a blade inclined with respect to the axial direction of the rotary shaft 30 or a screw-type blade.
  • the water phase and the organic phase are stirred while introducing the water phase and the organic phase into the stirring tank 10.
  • the water phase and the organic phase in the stirring tank 10 may be stirred without introducing the organic phase.
  • the stirring device 1 of this embodiment uses a square stirring tank 10 as shown in FIGS. 1 to 8, but the shape of the stirring tank may be a cylindrical round shape.
  • stirrer 1 used in the solvent extraction method for rare earth elements has been described.
  • the liquid to be agitated by the stirrer of the present invention is not limited, and various liquids having different specific gravity can be used. Can be mixed with stirring.

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Abstract

攪拌装置１であって、比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽（１０）と、攪拌槽（１０）の内部空間を上側攪拌室（Ｒ３）と下側攪拌室（Ｒ１）とに区画する仕切り板（２１～２３）と、仕切り板（２１～２３）に形成された連通孔（２６）に挿通された回転軸（３０）と、回転軸（３０）に取り付けられた入口導翼（４０）と、を備えている。連通孔（２６）の内周縁部と回転軸（３０）の外周面との間に隙間（Ｔ）が形成されている。入口導翼（４０）は下側攪拌室（Ｒ１）内に配置されている。入口導翼（４０）の回転により、隙間（Ｔ）を通じて、上側攪拌室（Ｒ３）と下側攪拌室（Ｒ１）との間で液体の流通が生じる。この構成では、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。

Description

攪拌装置
　本発明は、攪拌装置に関する。
　希土類元素（レアアース）を抽出するための溶媒抽出方法では、希土類イオンを含有している水溶液（水相）と、金属イオンを溶解する有機溶媒（有機相）とを攪拌装置によって攪拌して混合している。このようにすると、有機相には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相には、抽出され難い希土類元素が残る。そして、水相と有機相とを混合した混合液（エマルション）を攪拌装置から静置槽（セトラ）に導入し、静置槽内で水相と有機相とに分離することで、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出している。
　前記した溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置としては、水相および有機相が導入される攪拌槽と、攪拌槽内に挿入された回転軸と、回転軸の下端部に取り付けられた攪拌翼と、を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。この攪拌装置では、攪拌槽内の下部で攪拌翼を回転させることで、水相と有機相とを攪拌して混合している。
特開２０１５－００９２１８号公報
　前記した従来の攪拌装置では、攪拌時に水相および有機相の上下方向への流動が少ないため、混合液の濃度（比率）が平衡状態（均一状態）に成り難いという問題がある。
　また、攪拌装置の攪拌を停止すると、比重が大きい水相が攪拌槽内の下部に溜まることになる。従来の攪拌装置では、攪拌を再開したときに、攪拌槽内の下部の水相が巻き上がり難いため、混合液の濃度が平衡状態に成るまでの時間が長くなるという問題がある。
　本発明は、前記した問題を解決し、比重が異なる液体を攪拌して混合したときに、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができるとともに、攪拌を停止した状態から攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる攪拌装置を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するため、本発明は、攪拌装置であって、比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽と、前記攪拌槽の内部空間を上側攪拌室と下側攪拌室とに区画する仕切り板と、前記仕切り板に形成された連通孔に挿通された回転軸と、前記回転軸に取り付けられた入口導翼と、を備えている。前記連通孔の内周縁部と前記回転軸の外周面との間に隙間が形成されている。前記入口導翼は、前記下側攪拌室内に配置されている。前記入口導翼の回転により、前記隙間を通じて、前記上側攪拌室と前記下側攪拌室との間で前記液体の流通が生じるように構成されている。
　なお、本発明の攪拌装置では、攪拌槽内に少なくとも上下二つの攪拌室が区画されていればよく、攪拌槽内に三つ以上の攪拌室を上下方向に区画してもよい。この場合には、少なくとも最下部の攪拌室内に入口導翼を配置する。
　本発明の攪拌装置では、攪拌槽内に液体を導入した状態で、入口導翼を回転させると、回転軸の周囲の隙間を通じて、上側攪拌室と下側攪拌室との間で液体が流通し、攪拌槽内の液体が上下方向に大きく流動する。このようにして、比重が異なる各液体を向流させることができ、各液体を十分に攪拌して混合することができるため、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができる。
　本発明の攪拌装置では、各液体の導入量が異なり、攪拌槽内における各液体の比率が大きく異なる場合でも、混合液の濃度を平衡状態にすることができる。
　比重が大きい液体の比率が少ない場合には、攪拌を停止すると、比重が大きい液体が攪拌槽内の下部に溜まることになる。このような場合でも、本発明の攪拌装置では、攪拌を再開したときに、攪拌槽の下部の液体を上方に向けて巻き上げることができるため、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。
　本発明の攪拌装置の攪拌槽内に導入される液体は限定されるものではない。例えば、希土類元素を抽出するための溶媒抽出方法に本発明の攪拌装置を用いることができる。この場合には、希土類イオンを含有している水溶液（水相）と、金属イオンを溶解する有機溶媒（有機相）とを攪拌槽に導入し、水相と有機相とを攪拌して混合する。これにより、有機相には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相には、抽出され難い希土類元素が残る。そして、混合液を静置槽内で水相と有機相とに分離することで、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出することができる。
　前記した攪拌装置において、前記回転軸には、前記下側攪拌室内の前記液体を攪拌するための攪拌翼を取り付け、前記入口導翼を前記仕切り板と前記攪拌翼との間に配置することが好ましい。この構成では、下側攪拌室内の液体をより確実に攪拌することができる。
　前記した攪拌装置において、前記回転軸には、前記上側攪拌室内の前記液体を攪拌するための他の攪拌翼が取り付けることが好ましい。この構成では、上側攪拌室内の液体をより確実に攪拌することができる。
　前記した攪拌装置において、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に挿入された導入管を備え、前記導入管を通じて、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に前記液体を導入可能であることが好ましい。
　この構成では、液体の比重差や比率に応じて、第一攪拌室内または上側攪拌室内に導入管から液体を導入しつつ、攪拌槽内の液体を攪拌することができるため、攪拌槽内の液体を連続して攪拌することができる。
　また、液体ごとに導入管を設け、液体の比重差や比率に応じて、液体の混合に適した位置に、各液体を導入することが好ましい。
　前記した攪拌装置において、入口導翼が前記回転軸の軸方向に移設可能であるように構成した場合には、液体の比重差や比率に応じて、入口導翼の位置を変更することで、回転軸の周囲の隙間における液体の吸引力を調整することができ、液体を効果的に攪拌することができる。
　前記した攪拌装置において、前記仕切り板が前記攪拌槽に着脱自在であるとともに、前記仕切り板を第一板部材と第二板部材とに分割し、前記第一板部材と前記第二板部材との間に前記回転軸を挟み込むように構成することが好ましい。この構成では、攪拌する液体の比重差や比率に応じて、仕切り板の枚数を簡単に変更し、攪拌室の数を変更することができる。
　本発明の攪拌装置では、比重が異なる液体を攪拌して混合したときに、液体が大きく流動するため、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができる。さらに、本発明の攪拌装置では、攪拌を停止した状態から攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。
本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した正面図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した図で、（ａ）は図１のＩ－Ｉ断面図、（ｂ）は図１のII－II断面図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した図で、図２のIII－III断面図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した図で、図１のIV－IV断面図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置において、仕切り部材を回転軸に組み付ける様子を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置において、駆動装置、回転軸および仕切り部材を攪拌槽に組み付ける様子を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置における液体の流れを示した図で、（ａ）は攪拌を停止した状態の説明図、（ｂ）は攪拌時の説明図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置の入口導翼を示した側面図である。
　本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
　本実施形態では、希土類元素（レアアース）を抽出するための溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置１について説明する。
　本実施形態の攪拌装置１は、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、希土類イオンを含有している水溶液（水相Ｌ１）と、金属イオンを溶解する有機溶媒（有機相Ｌ２）とを攪拌して混合するための装置である。
　なお、以下の説明において、前後左右方向とは、攪拌装置１を説明する上で便宜上設定したものであり、攪拌装置１の構造を特定するものではない。
　攪拌装置１は、図１に示すように、水相および有機相が導入される攪拌槽１０と、攪拌槽１０の内部空間を下側攪拌室Ｒ１、中間攪拌室Ｒ２および上側攪拌室Ｒ３に区画する仕切り部材２０と、仕切り部材２０の上面に設けられた駆動装置８０と、を備えている。
　また、攪拌装置１は、攪拌槽１０内に挿入された回転軸３０と、回転軸３０に取り付けられた入口導翼４０および攪拌翼５０と、を備えている。
　さらに、攪拌装置１は、攪拌槽１０内に挿入された溶媒導入管７１、水溶液導入管７２および吸水管７３（図４参照）を備えている。
　攪拌槽１０は、図７に示すように、有底角筒状の容器であり、底板１１と、底板１１の前後左右の縁部に立ち上げられた四枚の側壁１２（図３（ａ）参照）と、を備えている。攪拌槽１０の上面は開口している。攪拌槽１０の上縁部には、フランジ部１８が外方に向けて突出している。
　右側の側壁１２の内方には、図４に示すように、内壁１４が設けられている。内壁１４は、右側の側壁１２に対して左右方向に間隔を空けて平行に配置されている。内壁１４の上縁部の高さは、各側壁１２の上縁部の高さよりも低く形成されている。
　攪拌槽１０の内部には、図７に示すように、前後左の側壁１２および内壁１４に囲まれた直方体の攪拌空間１５が形成されている。攪拌空間１５は、水相および有機相を貯留して攪拌するための空間である。
　右側の側壁１２と内壁１４との間には、攪拌空間１５から溢流した混合液が流入する排出流路１６が形成されている（図８（ｂ）参照）。
　排出流路１６の底面１６ａは、図２に示すように、Ｖ形状に窪んでいる（図７参照）。すなわち、底面１６ａの中央部に液体が溜まるように構成されている。
　本実施形態では、排出流路１６の左右方向の幅は、攪拌空間１５の左右方向の幅の約１／７の大きさに形成されている。
　前後左の側壁１２および内壁１４の内面には、図３（ａ）に示すように、バッフルプレート１２ａが突設されている（図７参照）。各バッフルプレート１２ａは、側壁１２および内壁１４の横方向の中央部に配置されている。各バッフルプレート１２ａは、側壁１２および内壁１４の内面に対して垂直に配置されている。
　各バッフルプレート１２ａの下端部は、図４に示すように、底板１１の上面に接している。また、各バッフルプレート１２ａの上縁部の高さは、内壁１４の上縁部と同じ高さに形成されている。
　右側の側壁１２の下部には、円形の第一排出孔１７ａが貫通している。第一排出孔１７ａは排出流路１６内に通じている（図４参照）。排出流路１６内の下部に溜まった混合液は、第一排出孔１７ａを通じて攪拌槽１０の外部に排出される（図８（ｂ）参照）。第一排出孔１７ａには、静置槽（図示せず）に通じる配管（図示せず）が接続されている。
　前側の側壁１２の下部には、図１に示すように、円形の第二排出孔１７ｂが貫通している。攪拌槽１０内の下部に溜まった混合液は、第二排出孔１７ｂを通じて攪拌槽１０の外部に排出される。第二排出孔１７ｂには、静置槽（図示せず）に通じる配管（図示せず）が接続されている。
　仕切り部材２０は、図４に示すように、攪拌空間１５内に収納されている。仕切り部材２０は、図７に示すように、攪拌槽１０の上面開口部を通じて、攪拌空間１５に出入自在である。すなわち、仕切り部材２０は、攪拌槽１０に対して着脱自在である。
　仕切り部材２０は、下板２４と、第一仕切り板２１と、第二仕切り板２２と、第三仕切り板２３と、上板２６と、前後左右四本の支柱２５と、を備えている。
　下板２４、第一仕切り板２１、第二仕切り板２２、第三仕切り板２３および上板２６は、正方形の平板であり、上下方向に間隔を空けて平行に配置されている。
　下板２４は、図４に示すように、攪拌槽１０の底板１１の上面に重ねられる部位である。下板２４の前後左右の縁部には、図６に示すように、凹溝２８が形成されている。凹溝２８には、図４に示すように、バッフルプレート１２ａが嵌め合わされている。
　支柱２５は、図６に示すように、軸断面が矩形状の柱である。四本の支柱２５は、下板２４の前後左右の隅部に立設されている。各支柱２５の下端面は、下板２４に対してボルト（図示せず）によって着脱自在に取り付けられている。各支柱２５は、下板２４の上面に対して垂直に延びている。各支柱２５は、図３（ａ）に示すように、攪拌空間１５の前後左右の隅部にそれぞれ配置されている。
　第一仕切り板２１は、図３（ｂ）に示すように、前後左右の角部が各支柱２５に取り付けられている（図６参照）。
　第一仕切り板２１の前後左右の縁部には、凹溝２８が形成されている。凹溝２８には、バッフルプレート１２ａが嵌め合わされている。
　第一仕切り板２１は、図４に示すように、支柱２５の高さの略１／３の高さに配置されている。
　第一仕切り板２１によって攪拌空間１５は上下の空間に区画されている。下板２４と第一仕切り板２１との間には、下側攪拌室Ｒ１が形成されている。
　第一仕切り板２１は、図３（ｂ）に示すように、前後方向の中央部において、前後の板部材２１ａ，２１ａに分割されている。前側の板部材２１ａの後縁部と、後側の板部材２１ａの前縁部とが着脱自在に連結されている。
　第一仕切り板２１の中央部には、円形の連通孔２７ａが貫通している（図４参照）。前側の板部材２１ａの後縁部に連通孔２７ａの前半分が形成され、後側の板部材２１ａの前縁部に連通孔２７ａの後半分が形成されている。
　第一仕切り板２１の右後の領域には、後記する溶媒導入管７１が挿通される円形の第一挿通孔２７ｂが形成されている。
　第一仕切り板２１の左後の領域には、後記する吸水管７３が挿通される円形の第三挿通孔２７ｄが形成されている。
　第二仕切り板２２は、図７に示すように、第一仕切り板２１と同じ形状である。第二仕切り板２２は、第一仕切り板２１と同様に、前後の板部材２２ａ，２２ａに分割されており、前後左右の角部が各支柱２５に取り付けられている。
　第二仕切り板２２には、連通孔２７ａ（図４参照）、第一挿通孔２７ｂ（図３（ｂ）参照）および第三挿通孔２７ｄ（図３（ｂ）参照）が形成されている。
　第二仕切り板２２は、図４に示すように、支柱２５の高さの略２／３の高さに配置されており、第二仕切り板２２は、第一仕切り板２１の上方に配置されている。第一仕切り板２１と第二仕切り板２２との間には、中間攪拌室Ｒ２が形成されている。
　第三仕切り板２３は、図３（ａ）に示すように、第一仕切り板２１（図３（ｂ）参照）と略同様な形状であり、第三仕切り板２３の左前の領域には、後記する水溶液導入管７２が挿通される円形の第二挿通孔２７ｃが形成されている点が異なっている。
　第三仕切り板２３は、第一仕切り板２１（図３（ｂ）参照）と同様に、前後の板部材２３ａ，２３ａに分割されており（図７参照）、前後左右の角部が各支柱２５に取り付けられている。
　第三仕切り板２３には、第一仕切り板２１（図３（ｂ）参照）と同様に、連通孔２７ａ、第一挿通孔２７ｂおよび第三挿通孔２７ｄが形成されている。
　第三仕切り板２３の上面は、図４に示すように、内壁１４の上縁部と同じ高さに配置されており、第三仕切り板２３は、第二仕切り板２２の上方に配置されている。第二仕切り板２２と第三仕切り板２３との間には、上側攪拌室Ｒ３が形成されている。
　上板２６は、図７に示すように、攪拌槽１０のフランジ部１８の外形と同じ形状に形成されている。
　上板２６の下面には、各支柱２５の上端面がボルト（図示せず）によって着脱自在に取り付けられている。
　図４に示すように、上板２６をフランジ部１８の上面に重ねることで、攪拌槽１０の上面開口部が塞がれている。上板２６は、フランジ部１８に対してボルト（図示せず）によって着脱自在に取り付けられている。
　第三仕切り板２３と上板２６との間には、上部空間Ｒ４が形成されている。上部空間Ｒ４の右端部は、排出流路１６の上部に連通している。
　本実施形態の攪拌装置１では、図７に示すように、仕切り部材２０を攪拌空間１５内に挿入することで、図４に示すように、攪拌槽１０内に下側攪拌室Ｒ１、中間攪拌室Ｒ２、上側攪拌室Ｒ３および上部空間Ｒ４を区画することができる。
　本実施形態の攪拌装置１では、下側攪拌室Ｒ１、中間攪拌室Ｒ２および上側攪拌室Ｒ３の容積が略同じ大きさに形成されている。
　駆動装置８０は、上板２６の上面に取り付けられている公知のモータである。駆動装置８０の下面から下方に向けて出力軸８１が突出している。出力軸８１は、上板２６の中央部に形成された貫通孔２６ａに挿入されている。
　回転軸３０は、軸断面が円形に形成されている軸部材であり（図６参照）、上下方向に延びている。回転軸３０の上端部は駆動装置８０の出力軸８１に連結されており、回転軸３０は、出力軸８１に連動して軸回りに回転する。
　回転軸３０には、複数の入口導翼４０および攪拌翼５０が上下方向に間隔を空けて取り付けられている。
　回転軸３０は、各仕切り板２１～２３の各連通孔２７ａに挿通されている。回転軸３０の軸中心と、各連通孔２７ａの中心とは一致している。
　回転軸３０の外径は、連通孔２７ａの内径よりも小さく形成されている。したがって、連通孔２７ａの内周縁部（内周面）と、回転軸３０の外周面との間には、環状の隙間Ｔが形成されている（図３（ａ）および（ｂ）参照）。
　本実施形態の攪拌装置１では、下側攪拌室Ｒ１内に入口導翼４０および攪拌翼５０が配置され、中間攪拌室Ｒ２内に入口導翼４０および攪拌翼５０が配置され、上側攪拌室Ｒ３内に攪拌翼５０が配置されている。
　入口導翼４０は、下側攪拌室Ｒ１内および中間攪拌室Ｒ２内に配置されている羽根車である。
　入口導翼４０は、図３（ｂ）に示すように、円筒状の取付部４１と、取付部４１の外周面に取り付けられた六枚のブレード４２と、を備えている（図６参照）。
　取付部４１は、回転軸３０に外嵌されている。取付部４１の周壁部を貫通しているねじ穴に螺合させたボルト（図示せず）の先端部を、回転軸３０の外周面に形成された窪み部に係合させることで、取付部４１が回転軸３０に固定されている。
　この構成では、ボルトを緩めることで、取付部４１が回転軸３０に対して軸方向に移動可能となる。このように、入口導翼４０は、回転軸３０の軸方向（上下方向）に移設自在である。
　ブレード４２は、パドル型の羽根であり、長方形の平板によって構成されている（図６参照）。ブレード４２の両平面は取付部４１の周方向に向けられている。
　ブレード４２の内端部は、取付部４１の外周面に取り付けられている。ブレード４２の内端部は、取付部４１の外周面に形成されたフランジ部に接合されている。なお、本実施形態では、取付部４１のフランジ部とブレード４２とは、エンジニアリングプラスチックの切削加工により一体成形されているが、取付部４１およびブレード４２が金属製である場合には、取付部４１のフランジ部にブレード４２を溶接してもよい。
　六枚のブレード４２は、取付部４１の外周面に６０度の間隔で取り付けられている。
　下側攪拌室Ｒ１内の入口導翼４０は、第一仕切り板２１の下面に近接して配置されている。図８（ｂ）に示すように、入口導翼４０を回転させると、回転軸３０の周囲の隙間Ｔに下方に向けて吸引力が生じることになる。これにより、中間攪拌室Ｒ２内の液体が下側攪拌室Ｒ１内に吸い出される。
　また、下側攪拌室Ｒ１から回転軸３０の周囲の隙間Ｔを通じて、中間攪拌室Ｒ２内に液体が流入する。
　そして、図９に示すように、入口導翼４０の最大径（Ｄ2）、回転軸３０の周囲の隙間Ｔ（（Ｄ1－ｄ）／２）の大きさ、ブレード４２と第一仕切り板２１との間隔（Ｅ）、回転軸３０の回転数Ｒなどを変更することで、回転軸３０の周囲の隙間Ｔに生じる吸引力を変更することができる。このように、本実施形態では、水相と有機相の比重差や比率に応じて、回転軸３０の周囲の隙間Ｔに生じる吸引力を変更することができる。
　中間攪拌室Ｒ２内の入口導翼４０は、図４に示すように、下側攪拌室Ｒ１内の入口導翼４０と同様に、第二仕切り板２２の下面に近接して配置されている。そして、入口導翼４０を回転させると、図８（ｂ）に示すように、上側攪拌室Ｒ３内の液体が中間攪拌室Ｒ２内に吸い出されるとともに、中間攪拌室Ｒ２内の液体が上側攪拌室Ｒ３内に流入する。
　また、中間攪拌室Ｒ２内の入口導翼４０も、下側攪拌室Ｒ１内の入口導翼４０と同様に、最大幅、隙間Ｔの大きさ、ブレード４２と第二仕切り板２２との間隔、回転軸３０の回転数などを変更することで、隙間Ｔに生じる吸引力を変更することができる。
　攪拌翼５０は、各攪拌室Ｒ１～Ｒ３内に配置されている羽根車である。攪拌翼５０は、入口導翼４０と同じ形状の羽根車である（図６参照）。
　攪拌翼５０は、図３（ａ）に示すように、取付部５１が回転軸３０に外嵌されており、取付部５１が回転軸３０の軸方向（上下方向）に移設自在である。また、取付部５１には六枚のブレード５２が取り付けられている。
　下側攪拌室Ｒ１内の攪拌翼５０は、図４に示すように、下側攪拌室Ｒ１内の高さ方向の略中央部に配置されている。また、中間攪拌室Ｒ２内の攪拌翼５０は、中間攪拌室Ｒ２内の高さ方向の略中央部に配置されている。また、上側攪拌室Ｒ３内の攪拌翼５０は、上側攪拌室Ｒ３内の高さ方向の略中央部に配置されている。
　下側攪拌室Ｒ１内の入口導翼４０は、第一仕切り板２１と攪拌翼５０との間に配置されている。また、中間攪拌室Ｒ２内の入口導翼４０は、第二仕切り板２２と攪拌翼５０との間に配置されている。
　本実施形態の回転軸３０に対して仕切り部材２０を組み付けるときには、図６に示すように、仕切り部材２０を前後に分割し、各仕切り板２１～２３の前後の板部材２１ａ，２２ａ，２３ａによって、回転軸３０を前後方向から挟み込む。
　これにより、図４に示すように、各仕切り板２１～２３の各連通孔２７ａに回転軸３０が挿通した状態となり、各仕切り板２１～２３の間に入口導翼４０および攪拌翼５０が配置される。
　溶媒導入管７１は、図４に示すように、上板２６に形成された貫通孔２６ｂを通じて、攪拌槽１０内に挿入されている。
　溶媒導入管７１は、各仕切り板２１～２３の第一挿通孔２７ｂ（図３（ａ）および（ｂ）参照）に挿通されている。溶媒導入管７１の下端部は、下側攪拌室Ｒ１の下部に配置されている。
　溶媒導入管７１は、仕切り部材２０に対して上下方向に移動自在であり、溶媒導入管７１の下端部の高さを変更することができる。
　溶媒導入管７１は、攪拌槽１０の外部に設けられたポンプ（図示せず）の吐出口に接続されている。そして、ポンプから溶媒導入管７１を通じて、下側攪拌室Ｒ１内の下部に比重が小さい有機溶媒（有機相）が導入される。
　水溶液導入管７２は、図５に示すように、上板２６に形成された貫通孔２６ｃを通じて、攪拌槽１０内に挿入されている。
　水溶液導入管７２は、第三仕切り板２３の第二挿通孔２７ｃ（図３（ａ）参照）に挿通されている。水溶液導入管７２の下端部は、上側攪拌室Ｒ３の上部に配置されている。
　水溶液導入管７２は、仕切り部材２０に対して上下方向に移動自在であり、水溶液導入管７２の下端部の高さを変更することができる。
　水溶液導入管７２は、攪拌槽１０の外部に設けられたポンプ（図示せず）の吐出口に接続されている。そして、ポンプから水溶液導入管７２を通じて、上側攪拌室Ｒ３内の上部に比重が大きい水溶液（水相）が導入される。
　吸水管７３は、図４に示すように、上板２６に形成された貫通孔２６ｄを通じて、攪拌槽１０内に挿入されている。
　吸水管７３は、各仕切り板２１～２３の第三挿通孔２７ｄ（図３（ａ）および（ｂ）参照）に挿通されている。吸水管７３の下端部は、下側攪拌室Ｒ１の下部に配置されている。
　吸水管７３は、仕切り部材２０に対して上下方向に移動自在であり、吸水管７３の下端部の高さを変更可能することができる。
　吸水管７３は、攪拌槽１０の外部に設けられたポンプ（図示せず）の吸入口に接続されている。そして、ポンプの吸引作用によって、吸水管７３を通じて、下側攪拌室Ｒ１内の混合液を吸い出すように構成されている。吸水管７３に吸い出された混合液は、静置槽（図示せず）に導入される。
　次に、本実施形態の攪拌装置１を用いて、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出する溶媒抽出方法について説明する。
　本実施形態では、図８（ａ）に示すように、希土類イオンを含有している水溶液（希硫酸、５０％Ｈ2ＳＯ4）である水相Ｌ１と、金属イオンを溶解する有機溶媒である有機相Ｌ２と、を１対１０の比率で攪拌槽１０内に導入している。
　入口導翼４０および攪拌翼５０が回転しておらず、攪拌を停止した状態（図８（ａ）の状態）では、比重が大きい水相Ｌ１が下側攪拌室Ｒ１の下部に溜まる。
　この状態で、駆動装置８０によって回転軸３０を回転させ、各入口導翼４０および各攪拌翼５０を回転させると、図８（ｂ）に示すように、攪拌槽１０内の水相Ｌ１および有機相Ｌ２が流動する。
　下側攪拌室Ｒ１内の入口導翼４０が回転すると、中間攪拌室Ｒ２内の有機相Ｌ２が、回転軸３０の周囲の隙間Ｔを通じて、下側攪拌室Ｒ１内に吸い出され、下側攪拌室Ｒ１内に下向きの水流が生じる。この水流によって下側攪拌室Ｒ１の下部に滞留している水相Ｌ１（図８（ａ）参照）が巻き上げられる。そして、下側攪拌室Ｒ１内の水相Ｌ１および有機相Ｌ２は、入口導翼４０および攪拌翼５０によって攪拌され、水相Ｌ１および有機相Ｌ２が混合される。
　また、下側攪拌室Ｒ１内の入口導翼４０が回転すると、下側攪拌室Ｒ１内の混合液が回転軸３０の周囲の隙間Ｔを通じて、中間攪拌室Ｒ２内に流入する。
　中間攪拌室Ｒ２内の入口導翼４０が回転すると、下側攪拌室Ｒ１と同様に、上側攪拌室Ｒ３内の有機相Ｌ２が、回転軸３０の周囲の隙間Ｔを通じて、中間攪拌室Ｒ２内に吸い出される。また、中間攪拌室Ｒ２内の混合液が回転軸３０の周囲の隙間Ｔを通じて、上側攪拌室Ｒ３内に流入する。
　これにより、中間攪拌室Ｒ２の下部に滞留している水相Ｌ１が巻き上げられる。そして、中間攪拌室Ｒ２内の水相Ｌ１および有機相Ｌ２は、入口導翼４０および攪拌翼５０によって攪拌され、水相Ｌ１および有機相Ｌ２が混合される。
　各攪拌室Ｒ１～Ｒ３内において水相Ｌ１と有機相Ｌ２とが攪拌されると、水相Ｌ１と有機相Ｌ２とが混合して混合液（エマルション）となる。このとき、有機相Ｌ２には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相Ｌ１には、抽出され難い希土類元素が残る。
　攪拌時に攪拌槽１０内では、水相Ｌ１および有機相Ｌ２を導入し続けているため、上側攪拌室Ｒ３内の混合液は、第三仕切り板２３の隙間Ｔを通じて、上部空間Ｒ４内に流入する。
　上部空間Ｒ４に流入した混合液は、第三仕切り板２３の上面から排出流路１６内に溢流し、排出流路１６の下部から第一排出孔１７ａを通じて、静置槽（図示せず）に導入される。
　なお、上側攪拌室Ｒ３から第一排出孔１７ａを通じて排出された混合液は、比重が小さい有機相Ｌ２の比率が多くなっている。
　図４に示すように、吸水管７３によって、下側攪拌室Ｒ１内から吸い出された混合液を静置槽（図示せず）に導入している。
　また、図１に示すように、下側攪拌室Ｒ１の下部に通じる第二排出孔１７ｂから流出した混合液を静置槽に導入している。
　なお、下側攪拌室Ｒ１の下部から第二排出孔１７ｂを通じて排出された混合液は、比重が大きい水相Ｌ１の比率が多くなっている。
　攪拌装置１から静置槽（図示せず）に導入された混合液は、静置槽内で水相と有機相とに再び分離される。このとき、有機相は、水相が有していた特定の希土類元素を有していることになる。このようにして、水相から有機相に特定の希土類元素が抽出される。
　以上のような攪拌装置１では、図８（ｂ）に示すように、攪拌槽１０内に水相Ｌ１および有機相Ｌ２を導入した状態で、各入口導翼４０および各攪拌翼５０を回転させると、回転軸３０の周囲の隙間Ｔを通じて、各攪拌室Ｒ１～Ｒ３の間で水相Ｌ１および有機相Ｌ２が流通する。
　これにより、攪拌槽１０内において水相Ｌ１および有機相Ｌ２が大きく上下方向に流動するため、比重が異なる水相Ｌ１および有機相Ｌ２を確実に向流させることができる。
　そして、水相Ｌ１および有機相Ｌ２を十分に攪拌して混合することができるため、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができる。
　本実施形態のように、水相Ｌ１の比率が少ない場合には、攪拌を停止すると、図８（ａ）に示すように、比重が大きい水相Ｌ１が攪拌槽１０内の下部に溜まることになる。
　このような場合でも、本実施形態の攪拌装置１では、攪拌を再開したときに、図８（ｂ）に示すように、攪拌槽１０の下部に溜まっている水相Ｌ１を上方に向けて確実に巻き上げることができる。したがって、攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。
　そして、本実施形態の攪拌装置１では、図５に示すように、比重が大きい水相を水溶液導入管７２から攪拌槽１０の上部に導入し、比重が小さい有機相を溶媒導入管７１から攪拌槽１０の下部に導入している。
　これにより、攪拌槽１０の上部に導入された水相は下方に向けて流動し、攪拌槽１０の下部に導入された有機相は上方に向けて流動するため、水相と有機相とを攪拌槽１０内で効果的に流動させることができる。
　このように、本実施形態の攪拌装置１では、水相と有機相との比重差や比率に応じて、水相と有機相との混合に適した位置に、水相および有機相を導入することができる。
　本実施形態の攪拌装置１では、図７に示すように、仕切り部材２０が攪拌槽１０に着脱自在であるとともに、図６に示すように、仕切り部材２０が前後に分割可能である。
　したがって、水相と有機相の比重差や比率に応じて、仕切り板の枚数を簡単に変更し、攪拌室の数を変更することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
　本実施形態の攪拌装置１では、図４に示すように、下側攪拌室Ｒ１および中間攪拌室Ｒ２に入口導翼４０が配置されているが、下側攪拌室Ｒ１または中間攪拌室Ｒ２の一方のみに入口導翼４０を配置してもよい。本発明では、上下に配置された攪拌室のうち、少なくとも下側の攪拌室に入口導翼４０が配置されていればよい。
　本実施形態の攪拌装置１では、下側攪拌室Ｒ１および中間攪拌室Ｒ２にそれぞれ入口導翼４０が配置されているが、上側攪拌室Ｒ３にも入口導翼４０を配置してもよい。
　なお、上側攪拌室Ｒ３に入口導翼４０を配置した場合には、上部空間Ｒ４に水相を導入し、入口導翼４０の回転によって、上部空間Ｒ４の水相を上側攪拌室Ｒ３内に吸い出させることができる。
　本実施形態の攪拌装置１では、図４に示すように、各攪拌室Ｒ１～Ｒ３内にそれぞれ一つの攪拌翼５０が配置されているが、各攪拌室Ｒ１～Ｒ３内に二つ以上の攪拌翼５０を配置してもよい。または、各攪拌室Ｒ１～Ｒ３内に攪拌翼５０を配置しなくてもよい。
　本実施形態の攪拌装置１では、三枚の仕切り板２１～２３によって、攪拌槽１０内に三つの攪拌室Ｒ１～Ｒ３が区画されているが、攪拌槽１０内には、少なくとも上下二つの攪拌室が区画されていればよく、四つ以上の攪拌室を区画してもよい。
　本実施形態の攪拌装置１では、各仕切り板２１～２３に円形の連通孔２７ａが形成されているが、その形状は限定されるものではない。さらに、連通孔２７ａの内周縁部を囲むように環状のスペーサを取り付け、そのスペーサの内径を変更することで、回転軸３０の周囲の隙間Ｔの大きさを変更することもできる。
　本実施形態の攪拌装置１では、図６に示すように、仕切り部材２０が二つに分割されているが、分割する数は限定されるものではない。さらに、仕切り部材２０を分割することなく、一体に形成してもよい。
　本実施形態の入口導翼４０および攪拌翼５０は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、六枚のパドル型のブレード４２を有しているが、ブレードの形状や枚数などは限定されるものではない。
　例えば、回転軸３０の軸方向に対して傾斜したブレードやスクリュー型のブレードなど、攪拌に適した形状の入口導翼４０および攪拌翼５０を適宜に用いることが好ましい。
　本実施形態の攪拌装置１では、図１に示すように、攪拌槽１０内に水相および有機相を導入しながら、水相および有機相を攪拌しているが、攪拌槽１０に水相および有機相を導入することなく、攪拌槽１０内の水相および有機相を攪拌してもよい。
　本実施形態の攪拌装置１は、図１から図８に示すように、角型の攪拌槽１０を用いているが、攪拌槽の形状は円筒形の丸型でもよい。
　本実施形態では、希土類元素の溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置１について説明しているが、本発明の攪拌装置の攪拌対象となる液体は限定されるものではなく、比重が異なる各種の液体を攪拌して混合することができる。
　１　　　攪拌装置
　１０　　攪拌槽
　１１　　底板
　１２　　側壁
　１２ａ　バッフルプレート
　１４　　内壁
　１５　　攪拌空間
　１６　　排出流路
　１７ａ　第一排出孔
　１７ｂ　第二排出孔
　１８　　フランジ部
　２０　　仕切り部材
　２１　　第一仕切り板
　２１ａ　板部材
　２２　　第二仕切り板
　２２ａ　板部材
　２３　　第三仕切り板
　２３ａ　板部材
　２４　　下板
　２５　　支柱
　２６　　上板
　２７ａ　連通孔
　３０　　回転軸
　４０　　入口導翼
　４１　　取付部
　４２　　ブレード
　５０　　攪拌翼
　５１　　取付部
　５２　　ブレード
　７１　　溶媒導入管
　７２　　水溶液導入管
　７３　　吸水管
　８０　　駆動装置
　８１　　出力軸
　Ｌ１　　水相
　Ｌ２　　有機相
　Ｒ１　　下側攪拌室
　Ｒ２　　中間攪拌室
　Ｒ３　　上側攪拌室
　Ｒ４　　上部空間
　Ｔ　　　隙間

Claims (6)

  1. 　比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽と、
    　前記攪拌槽の内部空間を上側攪拌室と下側攪拌室とに区画する仕切り板と、
    　前記仕切り板に形成された連通孔に挿通された回転軸と、
    　前記回転軸に取り付けられた入口導翼と、を備え、
    　前記連通孔の内周縁部と前記回転軸の外周面との間に隙間が形成され、
    　前記入口導翼は前記下側攪拌室内に配置されており、
    　前記入口導翼の回転により、前記隙間を通じて、前記上側攪拌室と前記下側攪拌室との間で前記液体の流通が生じることを特徴とする攪拌装置。
  2. 　請求項１に記載の攪拌装置であって、
    　前記回転軸には、前記下側攪拌室内の前記液体を攪拌するための攪拌翼が取り付けられており、
    　前記入口導翼は、前記仕切り板と前記攪拌翼との間に配置されていることを特徴とする攪拌装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の攪拌装置であって、
    　前記回転軸には、前記上側攪拌室内の前記液体を攪拌するための他の攪拌翼が取り付けられていることを特徴とする攪拌装置。
  4. 　請求項１または請求項２に記載の攪拌装置であって、
    　前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に挿入された導入管を備え、
    　前記導入管を通じて、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に前記液体を導入可能であることを特徴とする攪拌装置。
  5. 　請求項１または請求項２に記載の攪拌装置であって、
    　前記入口導翼は、前記回転軸の軸方向に移設可能であることを特徴とする攪拌装置。
  6. 　請求項１または請求項２に記載の攪拌装置であって、
    　前記仕切り板は、前記攪拌槽に着脱自在であるとともに、複数の板部材に分割されており、前記各板部材の間に前記回転軸が挟み込まれていることを特徴とする攪拌装置。
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