WO2022085181A1 - 静電分離装置 - Google Patents

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WO2022085181A1
WO2022085181A1 PCT/JP2020/039914 JP2020039914W WO2022085181A1 WO 2022085181 A1 WO2022085181 A1 WO 2022085181A1 JP 2020039914 W JP2020039914 W JP 2020039914W WO 2022085181 A1 WO2022085181 A1 WO 2022085181A1
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raw material
electrode
material layer
conductive particles
separation device
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PCT/JP2020/039914
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French (fr)
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崇之 井原
光毅 池田
直也 荻山
雄介 飯田
学 政本
康二 福本
元 清瀧
圭一 真塩
智之 鈴木
竜馬 山本
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川崎重工業株式会社
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    • B03C7/02—Separators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/08—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary flat electrodes arranged with their flat surfaces parallel to the gas stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/09—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary flat electrodes arranged with their flat surfaces at right angles to the gas stream

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic separation device that separates conductive particles from a raw material in which conductive particles and insulating particles are mixed.
  • an electrostatic separation device that separates conductive particles by electrostatic force from a raw material in which conductive particles and insulating particles (non-conductive particles) are mixed has been known.
  • Such an electrostatic separation device can be used for separating specific components from coal ash and waste (for example, waste plastic, garbage, incinerator ash, etc.), removing impurities from foods, concentrating minerals, and the like.
  • Patent Document 1 discloses this kind of electrostatic separation device.
  • the electrostatic separation device disclosed in Patent Document 1 includes a flat plate-shaped bottom electrode and a flat plate-shaped mesh electrode having a large number of openings installed above the bottom electrode, and a voltage is applied between both electrodes. A separation zone is formed between both electrodes by electrostatic force. Further, the bottom electrode is composed of a gas dispersion plate having air permeability, a dispersion gas is introduced into the separation zone from the lower side of the gas dispersion plate, and vibration is applied to at least one of the bottom electrode and the mesh electrode. As a result, the conductive particles in the raw material supplied to the separation zone pass through the opening of the mesh electrode and are separated above the separation zone. The conductive particles separated above the separation zone are airflow conveyed to the dust collector through the suction pipe and collected by the dust collector.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the processing capacity in an electrostatic separation device that separates conductive particles by electrostatic force from a raw material in which conductive particles and insulating particles are mixed. Is to provide a structure that enables.
  • the electrostatic separation device is an electrostatic separation device that separates the conductive particles from a raw material in which conductive particles and insulating particles are mixed.
  • a container in which a raw material layer made of the raw materials is formed, and A gas dispersion plate arranged at the bottom of the raw material layer and With at least one vibrating body arranged in the raw material layer on the same surface as the gas dispersion plate or above the gas dispersion plate.
  • a fluidized gas supply device that is introduced into the raw material layer from the bottom of the container and supplies the fluidized gas that rises in the raw material layer through the gas dispersion plate.
  • a power supply device that applies a voltage between the upper electrode and the lower electrode so as to generate an electric field between the upper electrode and the lower electrode, one of which is a negative electrode and the other of which is a positive electrode. It is characterized by comprising a capturing device for capturing the conductive particles protruding from the surface of the raw material layer toward the upper electrode.
  • the grain size of the raw material constituting the raw material layer is smaller than that of a fluidized medium (for example, sand) forming a general fluidized bed, the fluidized gas is likely to be blown through, and when the blown-out occurs, the raw material layer is formed. Does not fluidize well. Therefore, by providing the vibrating body in the raw material layer as described above, it is possible to suppress the occurrence of a stairwell in the raw material layer, thereby maintaining a good flow state of the raw material layer. As a result, the contact between the electrode and the raw material in the raw material layer is promoted, and the processing capacity of the electrostatic separator can be improved.
  • a fluidized medium for example, sand
  • the present invention it is possible to provide a structure capable of improving the processing capacity in an electrostatic separation device that separates conductive particles by electrostatic force from a raw material in which conductive particles and insulating particles are mixed.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an electrostatic separation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a modified example of an electrostatic separation device provided with an insulating particle desorption promoting device in the capturing device.
  • FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the moving direction of the transport surface of the conveyor belt and the traveling direction of the raw material.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a modified example of an electrostatic separation device provided with a lower electrode in the raw material layer.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the potentials of a plurality of electrodes.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the relationship between the potentials of a plurality of electrodes.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a modified example of an electrostatic separation device provided with a vibrating body vibration device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a modified example of an electrostatic separation device including a vibrating body vibrating device and a
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an electrostatic separation device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the electrostatic separation device 1 according to the present embodiment mainly separates the conductive particles 16 from the raw material 17 in which the conductive particles 16 and the insulating particles 18 are mixed.
  • the electrostatic separation device 1 can be used, for example, to separate unburned carbon from coal ash (raw material 17) containing unburned carbon (conductive particles 16) and ash (insulating particles 18).
  • the application of the electrostatic separation device 1 is not limited to the above, and is conductive or chargeable for separating various particles or powders, for example, separating metals from waste and removing impurities from mercury, minerals and foods. It can also be used to separate different substances.
  • the electrostatic separation device 1 includes a container 25 in which the raw material layer 15 is formed, a gas dispersion plate 26 arranged at the bottom of the raw material layer 15, and a gas dispersion plate 26.
  • a fluidized gas that supplies at least one vibrating body V arranged in the raw material layer 15 on the same surface (or above the gas dispersion plate 26) and the fluidized gas 31 that rises in the raw material layer 15 through the gas dispersion plate 26.
  • the capture device 50 As the capture device 50, a conveyor type capture device is adopted.
  • the capture device 50 includes an endless conveyor belt 51 and a rotary drive device (not shown) for the conveyor belt 51.
  • the conveyor belt 51 is made of a non-conductor.
  • the upper electrode 22 is arranged inside the ring of the conveyor belt 51.
  • the outer surface of the ring of the conveyor belt 51 is a transport surface 52.
  • the upper part of the raw material layer 15 and the lower part of the upper electrode 22 are defined as the “capture area 10”.
  • the rotating conveyor belt 51 passes through the capture region 10 with the transport surface 52 facing downward.
  • the transport surface 52 of the conveyor belt 51 passing through the capture region 10 may be substantially horizontal.
  • the capture device 50 includes a particle separation member 43.
  • a conductive particle recovery container 41 is provided below the particle separation member 43.
  • the particle separating member 43 is, for example, a spatula-shaped member (scraper), and can scrape off particles adhering to the conveyor belt 51. However, even if the particle separation member 43 is a member having a static elimination function (for example, a static elimination brush) and removes the particles adhering to the conveyor belt 51 to separate the particles from the conveyor belt 51. good.
  • FIG. 2 shows a modified example of the electrostatic separation device 1 in which the trapping device 50 is provided with the insulating particle desorption promoting device 53.
  • the capture device 50 includes an insulating particle desorption promoting device 53 that desorbs the insulating particles 18 adhering to the conveyor belt 51 or the conductive particles 16 by an intramolecular force from the conveyor belt 51. Further may be provided. As a result, the insulating particles 18 adhered by the intramolecular force can be separated from the conveyor belt 51, and the concentration of the conductive particles 16 collected in the conductive particle recovery container 41 can be increased.
  • the insulating particle desorption promoting device 53 is configured to vibrate the transport surface 52 by, for example, contacting the downward transport surface 52 of the conveyor belt 51 and giving rotational vibration generated by the rotation of the motor. It is a vibration exciter. However, the insulating particle desorption promoting device 53 is arranged above the transport surface 52 (that is, inside the ring of the conveyor belt 51) so as to come into contact with the surface of the conveyor belt 51 opposite to the transport surface 52. It may be a shaking device. Further, the insulating particle desorption promoting device 53 may be configured to give vibration to the conveyor belt 51 by intermittently blowing compressed air.
  • the insulating particle desorption promoting device 53 forms a conveyor belt 51 with a material that does not allow the conductive particles 16 and the insulating particles 18 to permeate but allows gas to permeate, and heads toward the capture region 10 from the inside of the conveyor belt 51. It may be configured to supply a small amount of gas in the direction to desorb the insulating particles 18 adhering to the transport surface 52 or the conductive particles 16.
  • a gas dispersion plate 26 having a large number of micropores is arranged at the bottom of the container 25.
  • the gas dispersion plate 26 may be a porous plate or a porous sheet.
  • a raw material 17 in which conductive particles 16 and insulating particles 18 are mixed is supplied to the container 25 by a supply device (not shown).
  • the raw material layer 15 is formed by the raw material 17 deposited in the container 25.
  • an insulating particle recovery container 40 for recovering particles (mainly insulating particles 18) overflowing from the container 25 is provided.
  • FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the moving direction D1 of the transport surface 52 of the conveyor belt 51 and the traveling direction D2 of the raw material 17.
  • the moving direction D1 of the transport surface 52 of the conveyor belt 51 passing through the capture region 10 that is, the moving direction of the conductive particles 16 adhering to the transport surface 52 and the inside of the container 25 (raw material layer 15).
  • the traveling direction D2 of the raw material 17 is substantially orthogonal to the traveling direction D2 in the plan view.
  • the container 25 has a large dimension in the width direction D3 orthogonal to the traveling direction D2.
  • the moving direction D1 and the traveling direction D2 are shown in parallel in FIG. 1, the relationship between the moving direction D1 and the traveling direction D2 is not limited to that shown in these drawings.
  • the raw material 17 in the container 25 gradually moves in the traveling direction D2 from the first side to the second side of the container 25.
  • the conductive particles 16 are charged and adhere to the transport surface 52 of the conveyor belt 51, so that the amount of the charged conductive particles 16 is in the traveling direction D2. It decreases from the upstream side to the downstream side.
  • the conductive particles 16 adhering to the transport surface 52 of the conveyor belt 51 adhere and occupy the transport surface 52 until they are removed by the particle separation member 43, so that further adhesion of the conductive particles 16 is hindered. Become.
  • the moving direction D1 and the traveling direction D2 are orthogonal to each other, the conductive particles 16 are more efficiently adhered and recovered on the transport surface 52 as compared with the case where the moving direction D1 and the traveling direction D2 are parallel to each other. Can be made to. If the moving direction D1 and the traveling direction D2 of the transport surface 52 of the conveyor belt 51 passing through the capture region 10 are parallel, the width of the conveyor belt 51 becomes large. From the viewpoint of suppressing the width of the conveyor belt 51 as described above, it is desirable that the moving direction D1 and the traveling direction D2 are orthogonal to each other in a plan view. However, the moving direction D1 and the traveling direction D2 may be parallel to each other.
  • the fluidized gas 31 is supplied to the air box 30 from the fluidized gas supply device 29.
  • the fluidized gas 31 may be, for example, air.
  • the fluidized gas 31 is preferably a dehumidified gas (for example, a dehumidifying gas having a dew point of 0 ° C. or lower).
  • the fluidized gas 31 is introduced into the raw material layer 15 from the bottom of the container 25 from the air box 30, and rises in the raw material layer 15 while passing through the gas dispersion plate 26, the lower electrode 28, and the intermediate electrode 34.
  • a metal gas dispersion plate is adopted as the gas dispersion plate 26, and the gas dispersion plate 26 also has the function of the lower electrode 28.
  • the lower electrode 28 may be provided above the gas dispersion plate 26 in the raw material layer 15.
  • the lower electrode 28 is made of a mesh plate that allows the fluidized gas 31 to pass through, and a resin, metal, or ceramic porous sheet is used for the gas dispersion plate 26.
  • At least one vibrating body V is arranged on the same surface as the gas dispersion plate 26 or in the raw material layer 15 above the gas dispersion plate 26.
  • the vibrating body V is composed of a metal mesh plate arranged in the raw material layer 15 above the gas dispersion plate 26, and the vibrating body V also has a function as an intermediate electrode 34.
  • the intermediate electrode 34 may be omitted and only the vibrating body V may be provided.
  • the lower electrode 28 when the lower electrode 28 is provided above the gas dispersion plate 26 in the raw material layer 15, the lower electrode 28 is configured to be vibrable, and the vibrating body V is the lower electrode. It may also have the function as 28.
  • the mesh plate forming the intermediate electrode 34 (vibrating body V) has an opening that allows the passage of the conductive particles 16 and the insulating particles 18 in the raw material layer 15.
  • the intermediate electrode 34 is arranged above the lower electrode 28 in the raw material layer 15.
  • the distance between the lower electrode 28 and the intermediate electrode 34 may be about several mm to several tens of mm.
  • the openings of the plurality of intermediate electrodes 34 may be the same.
  • the opening may be larger as the intermediate electrodes 34 arranged above the intermediate electrodes 34 are provided.
  • the opening of the first intermediate electrode 34a arranged above is the opening of the second intermediate electrode 34b. Greater than.
  • the power supply device 20 by applying a voltage between both the upper electrode 22 and the lower electrode 28 facing each other in the vertical direction, one of the upper electrode 22 and the lower electrode 28 becomes a negative (-) electrode and the other becomes a positive electrode (-). +) As an electrode, an electric field is generated between both electrodes.
  • a negative voltage is applied to the upper electrode 22 by the power supply device 20 so that the upper electrode 22 becomes a negative electrode and the lower electrode 28 becomes a positive electrode, and the lower electrode 28 is grounded.
  • the absolute value of the electric field strength generated between the upper electrode 22 and the lower electrode 28 is 0.1 to 1. It may be about 5.5 kV / mm.
  • the power supply device 20 applies a voltage between the electrodes of the upper electrode 22 and the intermediate electrode 34 so that the intermediate electrode 34 has the same polarity as the lower electrode 28 of the negative electrode and the positive electrode.
  • the potential difference between the upper electrode 22 and each of the intermediate electrodes 34 may be equal to or less than the potential difference between the upper electrode 22 and the lower electrode 28.
  • a plurality of intermediate electrodes 34 and lower electrodes 28 may be grounded, and a negative voltage may be applied to the upper electrode 22.
  • the plurality of intermediate electrodes 34 and the lower electrode 28 are positive electrodes
  • the upper electrode 22 is a negative electrode
  • the lower electrode 28 and the plurality of intermediate electrodes 34 are equipotential.
  • the intermediate electrode 34 is a mesh plate, an electric field is generated between the lower electrode 28 and the upper electrode 22 so as to pass through the opening of the intermediate electrode 34 due to the potential difference between the lower electrode 28 and the upper electrode 22. It is considered that an electric field is also generated between the lower electrode 28 and the intermediate electrode 34 and between the intermediate electrodes.
  • the lower electrode 28 may be grounded and a negative voltage may be applied to the intermediate electrode 34 and the upper electrode 22.
  • the plurality of intermediate electrodes 34 include the first intermediate electrode 34a and the second intermediate electrode 34b arranged one above the other, the upper electrode 22 is -20 kV, the first intermediate electrode 34a and the second intermediate electrode 34b are -2 kV, and the lower electrode 28. Can be 0 kV (numerical values are merely examples).
  • the plurality of intermediate electrodes 34 and the lower electrode 28 are positive electrodes
  • the upper electrode 22 is a negative electrode
  • the potentials between the plurality of intermediate electrodes 34a and 34b are equipotential.
  • the potential difference between the intermediate electrodes 34a and 34b and the lower electrode 28 are sufficiently small.
  • the electric field strength between the lower electrode 28 and the intermediate electrode 34 (second intermediate electrode 34b in the present embodiment) arranged at the lowermost position is increased as compared with the case shown in FIG. Can be done.
  • the upper electrode 22 is ⁇ 20 kV
  • the first intermediate electrode 34a is -4 kV
  • the second intermediate electrode 34b is ⁇ . 2 kV
  • the lower electrode 28 can be 0 kV (numerical values are merely examples). That is, the potential difference between the upper electrode 22 and each intermediate electrode 34 is reduced as the distance from the lower electrode 28 increases (in other words, the potential difference between the upper electrode 22 and the intermediate electrode 34 increases). May be set.
  • the electric field strength between the lower electrode 28 and the intermediate electrode 34 (second intermediate electrode 34b in the present embodiment) arranged at the lowermost position, the electric field strength between the intermediate electrodes 34 is also shown in the figure. It can be made higher than the case shown in 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a modified example of the electrostatic separation device 1 provided with the vibrating body vibration device 33.
  • the electrostatic separation device 1 adds a vibrating body that vibrates at least one of the vibrating body V (the vibrating body V may function as an intermediate electrode 34) independently of the container 25.
  • the shaking device 33 may be provided.
  • the container 25 is fixed, and the vibrating body V vibrates with respect to the container 25.
  • the vibrating body vibrating device 33 is a means for vibrating at least one vibrating body V in any one of the vertical direction and the horizontal direction, or in a combination of two or more directions.
  • the vibration may be a reciprocating motion or a circular motion.
  • a plurality of vibrating body vibration devices 33 having different frequencies may be provided, and vibrations having different frequencies may be superimposed so that the vibrating body V moves with a large amplitude while moving with a small amplitude.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a modified example of the electrostatic separation device 1 provided with the vibrating body vibrating device 33 and the container vibrating device 32.
  • the electrostatic separation device 1 may include a container vibrating device 32 in addition to the vibrating body vibrating device 33 described above.
  • the container vibrating device 32 is a means for vibrating the container 25 in any one of the vertical direction and the horizontal direction, or in a combination of two or more directions.
  • the vibration may be a reciprocating motion or a circular motion.
  • the lower electrode 28 and at least one intermediate electrode 34 can be vibrated independently.
  • the lower electrode 28 and the intermediate electrode 34 can be vibrated at different frequencies, or the lower electrode 28 and the intermediate electrode 34 can be vibrated in different directions.
  • the electric field generated between the upper electrode 22 and the lower electrode 28 causes a dielectric polarization of the conveyor belt 51, which is a non-conductor (insulator / derivative), among the conveyor belts 51.
  • a negative or positive charge (corresponding to the upper electrode 22) is generated on the downward transport surface 52 passing through the capture region 10.
  • the upper electrode 22 is a negative electrode, a negative charge is generated on the transport surface 52.
  • the raw material layer 15 in the container 25 is fluidized by the fluidized gas 31, and the raw material 17 flows in the vertical and horizontal directions in the raw material layer 15. That is, the raw material layer 15 is agitated. By this stirring, the conductive particles 16 in contact with the lower electrode 28 and / or the intermediate electrode 34 are positively or negatively charged (corresponding to the lower electrode 28). In the present embodiment, since the lower electrode 28 is a positive electrode, the conductive particles 16 are positively charged. The insulating particles 18 (non-conductors) are not charged even if they come into contact with the lower electrode 28.
  • the charged conductive particles 16 move to the surface layer portion of the raw material layer 15 by the flow of the raw material 17, are attracted by electrostatic force to the downward transport surface 52 of the conveyor belt 51, and protrude from the raw material layer 15 to be a downward transport surface. Adheres to 52. Since the conductive particles 16 do not come into direct contact with the upper electrode 22, the charged state can be maintained, and the state of being attracted to the downward transport surface 52 of the conveyor belt 51 can be continued.
  • the conductive particles 16 adhering to the transport surface 52 of the conveyor belt 51 as described above are carried out of the electric field by the rotation of the conveyor belt 51. Then, the conductive particles 16 are peeled off from the transport surface 52 of the conveyor belt 51 by the particle separation member 43 outside the electric field, and are collected in the conductive particle recovery container 41.
  • the insulating particles 18 in the raw material layer 15 are not charged, they stay in the raw material layer 15 without being attracted by static electricity to the downward transport surface 52 of the conveyor belt 51.
  • the proportion of the conductive particles 16 decreases and the proportion of the insulating particles 18 increases as the container 25 is moved from the first side to the second side.
  • the insulating particle recovery container 40 arranged on the second side of the container 25 the raw material 17 having a high proportion of the insulating particles 18 overflowing from the container 25 is recovered.
  • the electrostatic separation device 1 is an electrostatic separation device 1 that separates the conductive particles 16 from the raw material 17 in which the conductive particles 16 and the insulating particles 18 are mixed.
  • a fluidized gas supply device 29 that is introduced into the raw material layer 15 from the bottom of the container 25 and supplies the fluidized gas 31 that rises in the raw material layer 15 through the gas dispersion plate 26.
  • a power supply device 20 that applies a voltage between the electrodes of the upper electrode 22 and the lower electrode 28 so as to generate an electric field between these electrodes by using one of the upper electrode 22 and the lower electrode 28 as a negative electrode and the other as a positive electrode.
  • a trapping device 50 for capturing the conductive particles 16 protruding from the surface of the raw material layer 15 toward the upper electrode 22 is provided.
  • At least one of the vibrating bodies V may be configured to vibrate independently with respect to the container 25.
  • the raw material 17 constituting the raw material layer 15 has a smaller particle size than the fluidized medium (for example, sand) forming a general fluidized bed, the fluidized gas 31 is likely to be blown through, and the blown-out occurs.
  • the raw material layer 15 does not fluidize well. Therefore, by providing the vibrating body V in the raw material layer 15 as described above, it is possible to prevent the raw material layer 15 from being blown through, thereby maintaining a good flow state of the raw material layer 15. As a result, the contact between the electrode and the raw material 17 is promoted, and the processing capacity of the electrostatic separation device 1 can be improved.
  • the vibrating body is added by reducing the weight and size of the vibrating object as compared with the case of vibrating the container 25. It is possible to reduce the size and cost of the shaking device 33. Therefore, it becomes easy to expand the scale of the container 25 in order to increase the processing capacity of the electrostatic separation device 1.
  • the electrostatic separation device 1 includes at least one intermediate electrode 34 arranged in the raw material layer 15 above the lower electrode 28.
  • the potential difference between the upper electrode 22 and the intermediate electrode 34 is equal to or less than the potential difference between the upper electrode 22 and the lower electrode 28.
  • the intermediate electrode 34 and the lower electrode 28 may be equipotential.
  • the upper electrode 22 and each intermediate electrode 34 are arranged so that the larger the distance between the intermediate electrode 34 and the lower electrode 28, the smaller the potential difference between the upper electrode 22 and the intermediate electrode 34.
  • a voltage may be applied between the two.
  • the intermediate electrode 34 is arranged in the flowing raw material layer 15, and the conductive particles 16 in the raw material layer 15 come into contact with not only the lower electrode 28 but also the intermediate electrode 34. It is also charged by this. Therefore, as compared with the case where the intermediate electrode 34 is not provided, the charging opportunity of the conductive particles 16 is increased, and the charging of the conductive particles 16 is promoted.
  • the intermediate electrode 34 is arranged above the lower electrode 28, the conductive particles 16 are charged even at a place in the raw material layer 15 upward from the lower electrode 28. be able to.
  • the raw material layer 15 can be made thicker to increase the amount of the raw material 17 staying in the container 25, and the processing capacity of the electrostatic separation device 1 can be increased.
  • the conductive particles 16 charged by contact with the intermediate electrode 34 have a longer time from being charged to moving to the surface layer portion of the raw material layer 15 than the conductive particles 16 charged by contact with the lower electrode 28. Climbing distance) is short. As a result, the separation efficiency of the conductive particles 16 is increased, and the processing time can be shortened.
  • the intermediate electrode 34 is configured to be vibrable, and the intermediate electrode 34 may also have a function as a vibrating body V.
  • the lower electrode 28 is configured to be vibrable, and the lower electrode 28 may also have a function as a vibrating body V.
  • the vibration of the intermediate electrode 34 and the lower electrode 28 increases the chance of contact between the conductive particles 16 in the raw material layer 15 and the intermediate electrodes 34 and the lower electrode 28, further charging the conductive particles 16. A promoting effect can be expected.
  • the intermediate electrode 34 includes the first intermediate electrode 34a and the second intermediate electrode 34b arranged in the vertical direction, and the opening of the first intermediate electrode 34a. May be larger than the opening of the second intermediate electrode 34b.
  • the intermediate electrode 34 promotes the charging of the conductive particles 16 while hindering the ascending movement of the conductive particles 16. Therefore, by making the opening of the first intermediate electrode 34a arranged above larger than the opening of the second intermediate electrode 34b arranged below, the conductive particles 16 move upward in the raw material layer 15. The degree of inhibition of movement is reduced. This is expected to have the effect of maintaining good fluidization of the raw material layer 15.
  • the capture device 50 has the capture region 10 above the raw material layer 15 and below the upper electrode 22, and the downward transport surface 52 passes through the capture region 10.
  • a rotating, non-conductive conveyor belt 51 is provided.
  • the conductive particles 16 are selectively separated from the raw material layer 15 by electrostatic force and adhered to the transport surface 52 of the conveyor belt 51. Therefore, the amount of the insulating particles 18 adhering to the transport surface 52 of the conveyor belt 51 can be suppressed. As a result, the mixing of the insulating particles 18 into the powder or granular material mainly composed of the conductive particles 16 collected in the conductive particle recovery container 41 is suppressed.
  • the capture device 50 is an insulating particle that separates the insulating particles 18 adhering to the conveyor belt 51 or the conductive particles 16 by an intramolecular force from the conveyor belt 51. It further has a detachment promoting device 53.
  • the conductive particles 16 and the insulating particles 18 are attracted by an intramolecular force, the insulating particles 18 accompany the conductive particles 16 and jump out of the raw material layer 15, and the insulating particles 18 are transferred to the conveyor belt 51 (or conductive particles). It can be assumed that it adheres to the sex particles 16).
  • the insulating particles 18 adhering to the conveyor belt 51 in this way are separated from the conveyor belt 51 by the action of the insulating particle desorption promoting device 53 and returned to the raw material layer 15 or to the insulating particle recovery container 40. Will be recovered. In this way, the insulating particles 18 mixed in the conductive particles 16 collected in the conductive particle recovery container 41 can be reduced. As a result, the purity of the conductive particles 16 recovered in the conductive particle recovery container 41 can be increased.
  • the capture device 50 separates the conductive particles 16 from the conveyor belt 51 by removing static electricity from the conductive particles 16 adhering to the conveyor belt 51 by electrostatic force. It further has a particle separating member 43 to be made to move.
  • the conductive particles 16 adhering to the conveyor belt 51 can be easily separated from the conveyor belt 51, and by removing the charge of the conductive particles 16, static elimination treatment after recovery becomes unnecessary.
  • the moving direction D1 of the transport surface 52 in the capture region 10 due to the rotation of the conveyor belt 51 and the traveling direction D2 of the raw material 17 in the container 25 are orthogonal to each other in a plan view. ing.
  • the moving direction D1 of the transport surface 52 in the capture region 10 due to the rotation of the conveyor belt 51 and the traveling direction D2 of the raw material 17 in the raw material layer 15 are orthogonal to each other in a plan view. are doing.
  • the moving direction D1 of the transport surface 52 in the capture region 10 and the traveling direction D2 of the raw material 17 are orthogonal to each other, so that the transport surface 52 can be more efficiently compared to the case where these directions are parallel.
  • Conductive particles 16 can be attached.
  • the lower electrode 28 is a positive electrode and the upper electrode 22 is a negative electrode, but depending on the properties of the conductive particles 16, the lower electrode 28 may be a negative electrode and the upper electrode 22 may be a positive electrode. ..
  • the capture device 50 may be configured to transport and collect the conductive particles 16 that have jumped out from the surface layer of the raw material layer 15.
  • Electrostatic separation device 10 Capture area 15: Raw material layer 16: Conductive particles 17: Raw material 18: Insulating particles 20: Power supply device 22: Upper electrode 25: Container 26: Gas dispersion member 28: Lower electrode 29: Flow Chemical gas supply device 31: Fluidized gas 32: Container vibration device 33: Vibrating body vibration device 34: Intermediate electrode 34a: First intermediate electrode 34b: Second intermediate electrode 43: Particle separation member 50: Capture device 51: Conveyor belt 52: Conveying surface 53: Insulating particle desorption promoting device V: Vibrating body

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Abstract

導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する原料から静電気力で導電性粒子を分離する静電分離装置は、原料からなる原料層が形成された容器と、原料層の底部に配置されたガス分散板と、ガス分散板と同一面又はガス分散板より上方の原料層内に配置された少なくとも１つの振動体と、容器の底部から原料層内へ導入され、ガス分散板を通じて原料層を上昇する流動化ガスを供給する流動化ガス供給装置と、原料層の上方に配置された上部電極と、ガス分散板と同一面又はガス分散板より上方の原料層内に配置された下部電極と、上部電極及び下部電極のうち一方をマイナス電極とし他方をプラス電極としてこれらの電極間に電界を生じさせるように上部電極と下部電極の電極間に電圧を印加する電源装置と、原料層の表面から上部電極へ向けて飛び出した導電性粒子を捕捉する捕捉装置と、を備える。

Description

静電分離装置
　本発明は、導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する原料から導電性粒子を分離する静電分離装置に関する。
　従来から、導電性粒子及び絶縁性粒子（非導電性粒子）が混在する原料から、静電気力によって導電性粒子を分離する静電分離装置が知られている。このような静電分離装置は、石炭灰や廃棄物（例えば、廃プラスチック、ごみ及び焼却灰等）からの特定成分の分離、食品の不純物除去、鉱物の濃縮などに利用され得る。特許文献１は、この種の静電分離装置を開示する。
　特許文献１に開示された静電分離装置は、平板状の底面電極と、底面電極の上方に設置された多数の開口部を有する平板状のメッシュ電極とを備え、両電極間に電圧が印加され、両電極間に静電気力による分離ゾーンが形成される。更に、底面電極が通気性を有するガス分散板で構成され、ガス分散板の下側から分離ゾーンに分散用気体が導入され、底面電極およびメッシュ電極の少なくとも一方に振動が付与される。これにより、分離ゾーンに供給した原料中の導電性粒子が、メッシュ電極の開口部を通過して分離ゾーンの上方に分離される。分離ゾーンの上方に分離された導電性粒子は吸引管を通じて集塵機へ気流搬送され、集塵機で回収される。
特許第３９８１０１４号
　上記特許文献１の静電分離装置では、底面電極の上に薄い原料の層が形成されるにとどまる。また、底面電極をそれが据え付けられた容器ごと振動させるため、装置の大型化が難しい。このような理由から一度に大量の原料を処理することが難しく、処理能力を向上させる点で改良の余地が残されている。
　本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する原料から静電気力で導電性粒子を分離する静電分離装置において、処理能力の向上を可能とする構造を提供することにある。
　本発明の一態様に係る静電分離装置は、導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する原料から前記導電性粒子を分離する静電分離装置であって、
前記原料からなる原料層が形成された容器と、
前記原料層の底部に配置されたガス分散板と、
前記ガス分散板と同一面又は前記ガス分散板より上方の前記原料層内に配置された少なくとも１つの振動体と、
前記容器の底部から前記原料層内へ導入され、前記ガス分散板を通じて前記原料層を上昇する流動化ガスを供給する流動化ガス供給装置と、
前記原料層の上方に配置された上部電極と、
前記ガス分散板と同一面又は前記ガス分散板より上方の前記原料層内に配置された下部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極のうち一方をマイナス電極とし他方をプラス電極としてこれらの電極間に電界を生じさせるように前記上部電極と前記下部電極の電極間に電圧を印加する電源装置と、
前記原料層の表面から前記上部電極へ向けて飛び出した前記導電性粒子を捕捉する捕捉装置と、を備えることを特徴としている。
　原料層を構成している原料は、一般的な流動層を形成する流動媒体（例えば、砂）と比較して粒径が小さいため流動化ガスの吹き抜けが生じ易く、吹き抜けが生じると原料層が良好に流動化しない。そこで、上記のように原料層内に振動体を設けることによって、原料層に吹き抜けが生じることが抑制され、これにより原料層の良好な流動状態を維持することができる。これにより原料層内での電極と原料との接触が促進され、静電分離装置の処理能力の向上を図ることができる。
　本発明によれば、導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する原料から静電気力で導電性粒子を分離する静電分離装置において、処理能力の向上を可能とする構造を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る静電分離装置の全体的な構成を示す図である。 図２は、捕捉装置に絶縁性粒子脱離促進装置を設けた静電分離装置の変形例を説明する図である。 図３は、コンベヤベルトの搬送面の移動方向と原料の進行方向との関係を示す平面図である。 図４は、原料層内に下部電極を設けた静電分離装置の変形例を説明する図である。 図５は、複数の電極の電位の関係の一例を説明する図である。 図６は、複数の電極の電位の関係の別の一例を説明する図である。 図７は、振動体加振装置を備えた静電分離装置の変形例を説明する図である。 図８は、振動体加振装置及び容器振動装置を備えた静電分離装置の変形例を説明する図である。
　次に、図１を用いて、本発明の実施形態に係る静電分離装置１を説明する。図１は本発明の実施形態に係る静電分離装置１の全体的な構成を示す図である。本実施形態に係る静電分離装置１は、導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８が混在する原料１７から、主に導電性粒子１６を分離するものである。この静電分離装置１は、例えば、未燃炭素（導電性粒子１６）と灰分（絶縁性粒子１８）を含む石炭灰（原料１７）から未燃炭素を分離するために用いられ得る。但し、静電分離装置１の用途は上記に限定されず、様々な粒子又は粉体の分離、例えば、廃棄物からの金属分別や水銀、鉱物や食品からの不純物除去等、導電性や帯電性の異なる物質の分離にも用いられ得る。
〔静電分離装置１の構成〕
　図１に示すように、本実施形態に係る静電分離装置１は、原料層１５が形成された容器２５と、原料層１５の底部に配置されたガス分散板２６と、ガス分散板２６と同一面（又は、ガス分散板２６より上方）の原料層１５内に配置された少なくとも１つの振動体Ｖと、ガス分散板２６を通じて原料層１５を上昇する流動化ガス３１を供給する流動化ガス供給装置２９と、原料層１５の上方に配置された上部電極２２と、ガス分散板２６と同一面（又は、ガス分散板２６より上方）の原料層１５内に配置された下部電極２８と、捕捉装置５０と、電源装置２０とを備える。
　捕捉装置５０として、コンベヤ式捕捉装置が採用されている。捕捉装置５０は、無端状のコンベヤベルト５１と、コンベヤベルト５１の回転駆動装置（図示略）からなる。コンベヤベルト５１は、不導体からなる。
　コンベヤベルト５１の環の内側に上部電極２２が配置されている。コンベヤベルト５１は、環の外側の面を搬送面５２としている。原料層１５の上方且つ上部電極２２の下方を「捕捉領域１０」と規定する。回転するコンベヤベルト５１は、搬送面５２が下向きの姿勢で捕捉領域１０を通過する。捕捉領域１０を通過するコンベヤベルト５１の搬送面５２は、略水平であってよい。
　捕捉装置５０は、粒子分離部材４３を備える。粒子分離部材４３の下方には、導電性粒子回収容器４１が設けられている。粒子分離部材４３は、例えば、へら状の部材（スクレーパ）であって、コンベヤベルト５１に付着した粒子を掻き落とすことができる。但し、粒子分離部材４３は、除電機能を有する部材（例えば、除電ブラシ）であって、コンベヤベルト５１に付着した粒子の除電を行うことにより、コンベヤベルト５１から粒子を分離させるものであってもよい。
　図２には、捕捉装置５０に絶縁性粒子脱離促進装置５３を設けた静電分離装置１の変形例が示されている。図２に示すように、捕捉装置５０は、コンベヤベルト５１又は導電性粒子１６に分子間力で付着している絶縁性粒子１８をコンベヤベルト５１から脱離させる絶縁性粒子脱離促進装置５３を更に備えていてもよい。これにより分子間力によって付着した絶縁性粒子１８をコンベヤベルト５１から脱離させ、導電性粒子回収容器４１に回収される導電性粒子１６の濃度を高めることができる。
　絶縁性粒子脱離促進装置５３は、例えば、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に接触してモータの回転により生じる回転振動を与えることにより、当該搬送面５２を加振するように構成された加振装置である。但し、絶縁性粒子脱離促進装置５３はコンベヤベルト５１の搬送面５２と反対側の面に接触するように、搬送面５２の上方（即ち、コンベヤベルト５１の環の内側）に配置された加振装置であってよい。また、絶縁性粒子脱離促進装置５３は、圧縮空気を断続的吹き付けることによりコンベヤベルト５１に振動を与えるように構成されたものであってもよい。また、絶縁性粒子脱離促進装置５３は、導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８は透過させないが気体は透過可能な材質によってコンベヤベルト５１を形成し、コンベヤベルト５１の内側から捕捉領域１０へ向かう方向に微量のガスを供給し、搬送面５２又は導電性粒子１６に付着している絶縁性粒子１８を脱離させるように構成されたものであってもよい。
　図１に戻って、容器２５の底部には、多数の微小孔を有するガス分散板２６が配置されている。ガス分散板２６は、多孔板であってもよいし、多孔シートであってもよい。容器２５には、図示されない供給装置によって、導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８が混在する原料１７が供給される。容器２５内に堆積した原料１７によって、原料層１５が形成される。
　原料１７が容器２５の第１側に連続的又は断続的に供給されることによって、原料１７は容器２５の第１側から反対側の第２側に向かって徐々に移動する。容器２５の第２側には、容器２５からオーバーフローした粒子（主に絶縁性粒子１８）を回収する絶縁性粒子回収容器４０が設けられている。
　図３は、コンベヤベルト５１の搬送面５２の移動方向Ｄ１と原料１７の進行方向Ｄ２との関係を示す平面図である。図３に示すように、捕捉領域１０を通過するコンベヤベルト５１の搬送面５２の移動方向Ｄ１、即ち、搬送面５２に付着した導電性粒子１６の移動方向と、容器２５（原料層１５）内での原料１７の進行方向Ｄ２とは、平面視において略直交している。より多くの原料１７を一度に処理するためには、容器２５は進行方向Ｄ２と直交する幅方向Ｄ３の寸法を大きくすることが望ましい。なお、図１では、移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２とは平行に示されているが、移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２との関係はこれらの図面に図示されたものに限定されない。
　前述の通り、容器２５内の原料１７は容器２５の第１側から第２側へ向かう進行方向Ｄ２へ徐々に移動する。容器２５内の原料１７は、捕捉領域１０に差し掛かると導電性粒子１６が帯電し、コンベヤベルト５１の搬送面５２に付着していくため、帯電する導電性粒子１６の量は進行方向Ｄ２の上流側から下流側にかけて減少していく。一方で、コンベヤベルト５１の搬送面５２に付着した導電性粒子１６は粒子分離部材４３によって除去されるまで搬送面５２を付着占有するため、更なる導電性粒子１６の付着が阻害されることになる。よって、移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２とが直交していると、移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２とが平行である場合と比較して、より効率的に搬送面５２に導電性粒子１６を付着回収させることができる。仮に、捕捉領域１０を通過するコンベヤベルト５１の搬送面５２の移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２とが平行であれば、コンベヤベルト５１の幅が大きくなってしまう。このようにコンベヤベルト５１の幅を抑える観点からも移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２とは平面視において直交していることが望ましい。但し、移動方向Ｄ１と進行方向Ｄ２とが平行であってもかまわない。
　図１に戻って、容器２５の下方には、風箱３０が設けられている。風箱３０には、流動化ガス供給装置２９から流動化ガス３１が供給される。流動化ガス３１は、例えば、空気であってよい。流動化ガス３１は、除湿されたガス（例えば、露点０℃以下の除湿ガス）であることが望ましい。流動化ガス３１は、風箱３０から前記容器２５の底部から原料層１５内へ導入され、ガス分散板２６、下部電極２８及び中間電極３４を通過しながら原料層１５を上昇する。
　本実施形態では、ガス分散板２６として金属製のガス分散板が採用されており、ガス分散板２６が下部電極２８の機能を併せ備えている。但し、図４に示すように、原料層１５内においてガス分散板２６の上方に下部電極２８が設けられていてもよい。この場合の下部電極２８は流動化ガス３１の通過を許容するメッシュ板で構成され、ガス分散板２６には樹脂製、金属製、又はセラミックス製の多孔シートが採用される。
　ガス分散板２６と同一面、又は、ガス分散板２６より上方の原料層１５内は、少なくとも１つの振動体Ｖが配置されている。本実施形態においては、振動体Ｖはガス分散板２６より上方の原料層１５内に配置された金属製のメッシュ板で構成され、振動体Ｖは中間電極３４としての機能を併せ備えている。但し、中間電極３４が省略され、振動体Ｖのみが設けられていてもよい。なお、図４に示すように、原料層１５内においてガス分散板２６の上方に下部電極２８が設けられている場合には、下部電極２８が振動可能に構成されて、振動体Ｖが下部電極２８としての機能を併せ備えてもよい。
　中間電極３４（振動体Ｖ）を形成しているメッシュ板は、原料層１５中の導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８の通過を許容する目開きを有する。中間電極３４は、原料層１５内において下部電極２８よりも上方に配置される。下部電極２８と中間電極３４との間隔は、数ｍｍ～数十ｍｍ程度であってよい。複数の中間電極３４が設けられる場合は、複数の中間電極３４は上下方向に並び、複数の中間電極３４及び下部電極２８は容器２５の底面と略平行に配置される。
　複数の中間電極３４が設けられる場合に、これら複数の中間電極３４の目開きは同じであってよい。或いは、複数の中間電極３４が設けられる場合に、上に配置される中間電極３４ほど目開きが大きくてよい。例えば、複数の中間電極３４が上下に並ぶ第１中間電極３４ａ及び第２中間電極３４ｂを含む場合に、上に配置される第１中間電極３４ａの目開きのほうが第２中間電極３４ｂの目開きよりも大きい。
　電源装置２０は、上下方向に対峙する上部電極２２及び下部電極２８の両電極間に電圧を印加することにより、上部電極２２及び下部電極２８のうち一方をマイナス（－）電極とし他方をプラス（＋）電極とし両電極間に電界を生じさせる。本実施形態では、上部電極２２がマイナス電極となり下部電極２８がプラス電極となるように、電源装置２０によって上部電極２２にマイナス電圧が与えられ、下部電極２８が接地されている。一例として、上部電極２２と下部電極２８との間隔が数十ｍｍ～数百ｍｍである場合に、上部電極２２と下部電極２８との間に生じる電界の強度の絶対値は０．１～１．５ｋＶ／ｍｍ程度であってよい。
　また、電源装置２０は、中間電極３４がマイナス電極とプラス電極のうち下部電極２８と同じ極性となるように、上部電極２２と中間電極３４の電極間に電圧を印加する。上部電極２２と中間電極３４の各々との電位差は、上部電極２２と下部電極２８との電位差以下であればよい。
　例えば、図５に示すように、複数の中間電極３４及び下部電極２８が接地され、上部電極２２にマイナス電圧が与えられてよい。この場合、複数の中間電極３４及び下部電極２８がプラス電極となり、上部電極２２がマイナス電極となり、下部電極２８と複数の中間電極３４とが等電位である。この場合、中間電極３４同士、及び、中間電極３４と下部電極２８には電位差がない。しかし、中間電極３４はメッシュ板であることから、下部電極２８と上部電極２２の電位差によって中間電極３４の目開きを通過するように下部電極２８と上部電極２２の電極間に電界が生じることから、下部電極２８と中間電極３４との間及び中間電極同士の間にも電界が生じていると考えられる。
　また、例えば、図６に示すように、下部電極２８が接地され、中間電極３４及び上部電極２２にマイナス電圧が与えられてよい。複数の中間電極３４が上下に並ぶ第１中間電極３４ａ及び第２中間電極３４ｂを含む場合に、上部電極２２を－２０ｋＶ、第１中間電極３４ａ及び第２中間電極３４ｂを－２ｋＶ、下部電極２８を０ｋＶとすることができる（数値は例示に過ぎない）。この場合、複数の中間電極３４及び下部電極２８がプラス電極となり、上部電極２２がマイナス電極となり、複数の中間電極３４ａ，３４ｂ同士の間が等電位である。中間電極３４ａ，３４ｂと下部電極２８との間に電位差が生じているが、上部電極２２と中間電極３４ａ，３４ｂの電位差及び上部電極２２と下部電極２８の電位差と比較して十分に小さい。このような関係において、下部電極２８と最も下方に配置された中間電極３４（本実施形態では第２中間電極３４ｂ）との間の電界強度を、図５に示す場合と比較して高くすることができる。
　また、複数の中間電極３４が上下に並ぶ第１中間電極３４ａ及び第２中間電極３４ｂを含む場合に、上部電極２２を－２０ｋＶ、第１中間電極３４ａを－４ｋＶ、第２中間電極３４ｂを－２ｋＶ、下部電極２８を０ｋＶとすることができる（数値は例示に過ぎない）。つまり、下部電極２８から離れるに従って上部電極２２と中間電極３４の電位差が小さくなるように（換言すれば、下部電極２８との電位差が大きくなるように）、上部電極２２と各中間電極３４の電位差が設定されてよい。この場合に、下部電極２８と最も下方に配置された中間電極３４（本実施形態では第２中間電極３４ｂ）との間の電界強度に加えて、中間電極３４同士の間の電界強度も、図５に示す場合と比較して高くすることができる。
　図７は、振動体加振装置３３を備えた静電分離装置１の変形例を説明する図である。図７に示すように、静電分離装置１は、振動体Ｖ（振動体Ｖは、中間電極３４として機能してもよい）のうち少なくとも１つを容器２５から独立して振動させる振動体加振装置３３を、備えてもよい。図７に示す例では、容器２５は固定されており、振動体Ｖが容器２５に対して振動する。振動体加振装置３３は、少なくとも１つの振動体Ｖを上下方向及び水平方向のうちいずれか一つ、或いは、２つ以上の組み合わせの方向へ振動させる手段である。振動は、往復運動であってもよいし円運動であってもよい。また、周波数の異なる複数の振動体加振装置３３を備えて、振動体Ｖが小さな振幅で運動しながら大きな振幅で運動するように、周波数の異なる振動を重畳させてもよい。
　図８は、振動体加振装置３３及び容器振動装置３２を備えた静電分離装置１の変形例を説明する図である。図８に示すように、静電分離装置１は、上記の振動体加振装置３３に加えて、容器振動装置３２を備えてもよい。容器振動装置３２は、容器２５を上下方向及び水平方向のうちいずれか一つ、或いは、２つ以上の組み合わせの方向へ振動させる手段である。振動は、往復運動であってもよいし円運動であってもよい。このように独立した容器振動装置３２及び振動体加振装置３３を備えることによって、下部電極２８と少なくとも１つの中間電極３４とを独立して振動させることができる。例えば、下部電極２８と中間電極３４とを互いに異なる振動数で振動させたり、下部電極２８と中間電極３４とを互いに異なる方向へ振動させたりすることができる。
〔静電分離方法〕
　ここで、上記構成の静電分離装置１を用いた静電分離方法を説明する。
　図１に示す静電分離装置１では、上部電極２２と下部電極２８との間に生じた電界によって不導体（絶縁体・誘導体）であるコンベヤベルト５１に誘電分極が生じ、コンベヤベルト５１のうち捕捉領域１０を通過する下向きの搬送面５２にマイナス又はプラス（上部電極２２と対応）の電荷が発生する。本実施形態では、上部電極２２がマイナス電極であるから、搬送面５２にはマイナスの電荷が発生する。
　容器２５内の原料層１５は流動化ガス３１によって流動化され、原料層１５には上下及び左右方向の原料１７の流れが生じている。つまり、原料層１５は攪拌されている。この攪拌によって下部電極２８及び／又は中間電極３４と接触した導電性粒子１６はプラス又はマイナス（下部電極２８と対応）に帯電する。本実施形態では、下部電極２８がプラス電極であるから、導電性粒子１６はプラスに帯電する。絶縁性粒子１８（不導体）は、下部電極２８と接触しても帯電しない。
　帯電した導電性粒子１６は、原料１７の流れによって原料層１５の表層部まで移動して、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に静電気力によって引き付けられ、原料層１５から飛び出して下向きの搬送面５２に付着する。導電性粒子１６は上部電極２２へ直接に接触しないので、帯電した状態を維持でき、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に引き付けられた状態を継続することができる。
　上記のようにコンベヤベルト５１の搬送面５２に付着した導電性粒子１６は、コンベヤベルト５１の回転によって電界の外へ運ばれる。そして、導電性粒子１６は、電界の外で粒子分離部材４３によってコンベヤベルト５１の搬送面５２から剥がされて、導電性粒子回収容器４１に回収される。
　一方、原料層１５にある絶縁性粒子１８は帯電していないため、コンベヤベルト５１の下向きの搬送面５２に静電気によって引き付けられることなく、原料層１５内に留まる。容器２５に投入された原料１７は、容器２５を第１側から第２側へ向かうに従って導電性粒子１６の割合が低下し、絶縁性粒子１８の割合が高まる。容器２５の第２側に配置された絶縁性粒子回収容器４０では、容器２５からオーバーフローした絶縁性粒子１８の割合が高い原料１７が回収される。
〔本実施形態の総括〕
　以上に説明したように、上記実施形態に係る静電分離装置１は、導電性粒子１６及び絶縁性粒子１８が混在する原料１７から導電性粒子１６を分離する静電分離装置１であって、
原料１７からなる原料層１５が形成された容器２５と、
原料層１５の底部に配置されたガス分散板２６と、
ガス分散板２６と同一面又はガス分散板２６より上方の原料層１５内に配置された少なくとも１つの振動体Ｖと、
容器２５の底部から原料層１５内へ導入され、ガス分散板２６を通じて原料層１５を上昇する流動化ガス３１を供給する流動化ガス供給装置２９と、
原料層１５の上方に配置された上部電極２２と、
ガス分散板２６と同一面又はガス分散板２６より上方の原料層１５内に配置された下部電極２８と、
上部電極２２及び下部電極２８のうち一方をマイナス電極とし他方をプラス電極としてこれらの電極間に電界を生じさせるように上部電極２２と下部電極２８の電極間に電圧を印加する電源装置２０と、
原料層１５の表面から上部電極２２へ向けて飛び出した導電性粒子１６を捕捉する捕捉装置５０と、を備える。
　上記において、振動体Ｖのうち少なくとも１つは容器２５に対して独立して振動するように構成されていてよい。
　原料層１５を構成している原料１７は、一般的な流動層を形成する流動媒体（例えば、砂）と比較して粒径が小さいため流動化ガス３１の吹き抜けが生じ易く、吹き抜けが生じると原料層１５が良好に流動化しない。そこで、上記のように原料層１５内に振動体Ｖを設けることによって、原料層１５に吹き抜けが生じることが抑制され、これにより原料層１５の良好な流動状態を維持することができる。これによって、電極と原料１７との接触が促進され、静電分離装置１の処理能力の向上を図ることができる。
　とりわけ、容器２５を固定して振動体Ｖのみを振動体加振装置３３で振動させる場合には、容器２５を振動させる場合と比較して、振動対象の軽量化及び小型化により、振動体加振装置３３の小型化及び低コスト化を図ることができる。従って、静電分離装置１の処理能力を高めるために、容器２５の規模を拡大することが容易となる。
　また、上記実施形態に係る静電分離装置１は、下部電極２８よりも上方の原料層１５内に配置された少なくとも１つの中間電極３４を備えている。
　上記の静電分離装置１において、上部電極２２と中間電極３４との電位差が、上部電極２２と下部電極２８との電位差以下である。例えば、中間電極３４と下部電極２８とは等電位であってよい。或いは、複数の中間電極３４を備える場合には、中間電極３４と下部電極２８との距離が大きいほど上部電極２２と中間電極３４との電位差が小さいように、上部電極２２と各中間電極３４との間に電圧が印加されてもよい。
　上記構成の静電分離装置１によれば、流動する原料層１５内に中間電極３４が配置されており、原料層１５中の導電性粒子１６は下部電極２８のみならず中間電極３４と接触することによっても帯電する。よって、中間電極３４が設けられていない場合と比較して、導電性粒子１６の帯電機会が増加し、導電性粒子１６の帯電が促進される。
　更に、上記構成の静電分離装置１では、中間電極３４は下部電極２８の上方に配置されるので、原料層１５内において下部電極２８から上方へ離れたところにおいても導電性粒子１６を帯電させることができる。これにより、原料層１５に厚みを持たせて容器２５内に滞留する原料１７の量を増やすことが可能となり、静電分離装置１の処理能力を高めることができる。更に、中間電極３４との接触で帯電した導電性粒子１６は、下部電極２８との接触で帯電した導電性粒子１６よりも、帯電してから原料層１５の表層部へ移動するまでの時間（上昇距離）が短い。これにより、導電性粒子１６の分離効率が上昇し、処理時間の短縮を図ることができる。
　上記実施形態に示した通り、中間電極３４は振動可能に構成されており、中間電極３４が振動体Ｖとしての機能を併せ備えていてよい。
　また、上記実施形態に示した通り、下部電極２８は振動可能に構成されており、下部電極２８が振動体Ｖとしての機能を併せ備えていてよい。
　このように、中間電極３４や下部電極２８が振動することにより、原料層１５中の導電性粒子１６と中間電極３４及び下部電極２８との接触機会が増加し、導電性粒子１６の更なる帯電促進効果が期待できる。
　また、上記実施形態に示した通り、上記の静電分離装置１において、中間電極３４は、上下方向に並ぶ第１中間電極３４ａ及び第２中間電極３４ｂを含み、第１中間電極３４ａの目開きは第２中間電極３４ｂの目開きよりも大きくてもよい。
　中間電極３４は、導電性粒子１６の帯電を促進する一方で、導電性粒子１６の上昇移動を阻害してしまう。そこで、上に配置される第１中間電極３４ａの目開きを下に配置される第２中間電極３４ｂの目開きよりも大きくすることによって、導電性粒子１６が原料層１５内を上へ移動するほど移動の阻害の程度が軽減されるようにしている。これにより、原料層１５の良好な流動化を維持する効果が期待される。
　また、上記実施形態に係る静電分離装置１において、捕捉装置５０は、原料層１５の上方且つ上部電極２２の下方を捕捉領域１０とし、下向きの搬送面５２が捕捉領域１０を通過するように回転する、不導体からなるコンベヤベルト５１を備える。
　上記構成の静電分離装置１では、静電気力によって原料層１５から導電性粒子１６を選択的に離脱させてコンベヤベルト５１の搬送面５２に付着させる。よって、コンベヤベルト５１の搬送面５２に付着する絶縁性粒子１８の量が抑えられる。その結果、導電性粒子回収容器４１に回収された主に導電性粒子１６からなる粉粒体への絶縁性粒子１８の混入が抑えられる。
　また、上記実施形態に係る静電分離装置１において、捕捉装置５０は、コンベヤベルト５１又は導電性粒子１６に分子間力で付着している絶縁性粒子１８をコンベヤベルト５１から離脱させる絶縁性粒子脱離促進装置５３を更に有する。
　導電性粒子１６と絶縁性粒子１８とが分子間力によって引き付けられて、絶縁性粒子１８が導電性粒子１６に同伴して原料層１５から飛び出して、絶縁性粒子１８がコンベヤベルト５１（又は導電性粒子１６）に付着することが想定され得る。このようにコンベヤベルト５１に付着した絶縁性粒子１８は、絶縁性粒子脱離促進装置５３の作用によりコンベヤベルト５１から離脱して、原料層１５へ戻るか、又は、絶縁性粒子回収容器４０へ回収される。このようにして、導電性粒子回収容器４１に回収される導電性粒子１６に混入する絶縁性粒子１８を低減させることができる。その結果、導電性粒子回収容器４１に回収される導電性粒子１６の純度を高めることができる。
　また、上記実施形態に係る静電分離装置１において、捕捉装置５０は、コンベヤベルト５１に静電気力で付着している導電性粒子１６を除電することにより、コンベヤベルト５１から導電性粒子１６を分離させる粒子分離部材４３を更に有する。
　これにより、コンベヤベルト５１に付着した導電性粒子１６を、コンベヤベルト５１から容易に離れさせることができるとともに、導電性粒子１６の帯電を除去することにより、回収後の除電処理が不要となる。
　また、上記実施形態に係る静電分離装置１では、コンベヤベルト５１の回転による捕捉領域１０における搬送面５２の移動方向Ｄ１と、容器２５内の原料１７の進行方向Ｄ２とが平面視において直交している。
　同様に、本実施形態に係る静電分離方法では、コンベヤベルト５１の回転による捕捉領域１０における搬送面５２の移動方向Ｄ１と原料層１５内での原料１７の進行方向Ｄ２とが平面視において直交している。
　このように捕捉領域１０における搬送面５２の移動方向Ｄ１と原料１７の進行方向Ｄ２とが直交していることで、これらの方向が平行である場合と比較してより効率的に搬送面５２に導電性粒子１６を付着させることができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態（及び変形例）を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、例えば、以下のように変更することができる。
　例えば、上記実施形態では、下部電極２８をプラス電極とし上部電極２２をマイナス電極としているが、導電性粒子１６の性質に応じて、下部電極２８をマイナス電極とし上部電極２２をプラス電極としてもよい。
　例えば、上記実施形態では、捕捉装置５０として静電気力を利用したコンベヤ式捕捉装置が採用されているが、捕捉装置５０の態様はこれに限定されない。例えば、捕捉装置５０は、原料層１５の表層から飛び出した導電性粒子１６を気流搬送して回収するように構成されていてもよい。
１　　　：静電分離装置
１０　　：捕捉領域
１５　　：原料層
１６　　：導電性粒子
１７　　：原料
１８　　：絶縁性粒子
２０　　：電源装置
２２　　：上部電極
２５　　：容器
２６　　：ガス分散部材
２８　　：下部電極
２９　　：流動化ガス供給装置
３１　　：流動化ガス
３２　　：容器振動装置
３３　　：振動体加振装置
３４　　：中間電極
３４ａ　：第１中間電極
３４ｂ　：第２中間電極
４３　　：粒子分離部材
５０　　：捕捉装置
５１　　：コンベヤベルト
５２　　：搬送面
５３　　：絶縁性粒子脱離促進装置
Ｖ　　　：振動体

Claims (11)

  1. 　導電性粒子及び絶縁性粒子が混在する原料から前記導電性粒子を分離する静電分離装置であって、
    　前記原料からなる原料層が形成された容器と、
    　前記原料層の底部に配置されたガス分散板と、
    　前記ガス分散板と同一面又は前記ガス分散板より上方の前記原料層内に配置された少なくとも１つの振動体と、
    　前記容器の底部から前記原料層内へ導入され、前記ガス分散板を通じて前記原料層を上昇する流動化ガスを供給する流動化ガス供給装置と、
    　前記原料層の上方に配置された上部電極と、
    　前記ガス分散板と同一面又は前記ガス分散板より上方の前記原料層内に配置された下部電極と、
    前記上部電極及び前記下部電極のうち一方をマイナス電極とし他方をプラス電極としてこれらの電極間に電界を生じさせるように前記上部電極と前記下部電極の電極間に電圧を印加する電源装置と、
    　前記原料層の表面から前記上部電極へ向けて飛び出した前記導電性粒子を捕捉する捕捉装置と、を備える、
    静電分離装置。
  2. 　前記振動体のうち少なくとも１つは前記容器に対して独立して振動するように構成されている、
    請求項１に記載の静電分離装置。
  3. 　前記下部電極は振動可能に構成されており、前記下部電極が前記振動体としての機能を併せ備える、
    請求項１又は２に記載の静電分離装置。
  4. 　前記下部電極よりも上方の前記原料層内に配置された少なくとも１つの中間電極を備え、
    　前記上部電極と前記中間電極との電位差が、前記上部電極と前記下部電極との電位差以下である、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の静電分離装置。
  5. 　前記中間電極は振動可能に構成されており、前記中間電極が前記振動体としての機能を併せ備える、
    請求項４に記載の静電分離装置。
  6. 　上下方向に並ぶ複数の前記中間電極を備え、
    　前記下部電極から離れるに従って前記上部電極との電位差が小さくなるように、前記上部電極と前記中間電極との間に電圧が印加される、
    請求項４又は５に記載の静電分離装置。
  7. 　前記中間電極は、上下に並ぶ第１中間電極及び第２中間電極を含み、
    　前記第１中間電極の目開きは前記第２中間電極の目開きよりも大きい、
    請求項４～６のいずれか一項に記載の静電分離装置。
  8. 　前記捕捉装置は、前記原料層の上方且つ前記上部電極の下方を捕捉領域とし、下向きの搬送面が前記捕捉領域を通過するように回転するコンベヤベルトを備える、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の静電分離装置。
  9. 　前記捕捉装置は、前記コンベヤベルト又は前記導電性粒子に分子間力で付着している前記絶縁性粒子を前記コンベヤベルトから脱離させる絶縁性粒子脱離促進装置を更に有する、
    請求項８記載の静電分離装置。
  10. 　前記捕捉装置は、前記コンベヤベルトに静電気力で付着している前記導電性粒子を除電することにより、前記コンベヤベルトから前記導電性粒子を分離させる粒子分離部材を更に有する、
    請求項８又は９に記載の静電分離装置。
  11. 　前記コンベヤベルトの回転による前記捕捉領域における前記搬送面の移動方向と、前記容器内の前記原料の進行方向とが平面視において直交している、
    請求項８～１０のいずれか一項に記載の静電分離装置。
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