(57)【要約】  強磁性体粒子を含む粉粒体から強磁性体粒子を効率よく分離し、かつ複雑な工程や廃液処理などを必要とせずに低コストで磁力選別する磁力選別装置及び磁力選別方法を提供する。本発明の磁力選別装置は、強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、外周の一部にコンベアベルトが巻き付けられる回転可能な中空のベルトガイドロールと、ベルトガイドロールの内側に設置される磁場印加手段とを有し、磁場印加手段は、ベルトガイドロールの内側に、複数の磁石を有し、磁場印加手段が発生させる磁場内で強磁性体粒子の分離を行う。磁石は、ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なる磁性を有するように配置され、かつ、ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一の極性を有するように配置される。
2014061256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、
外周の一部にコンベアベルトが巻き付けられる回転可能な中空のベルトガイドロールと、
前記ベルトガイドロールの内側に設置される磁場印加手段とを有し、
前記磁場印加手段は、前記ベルトガイドロールの内側に、複数の磁石を有し、
前記磁石は、前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される磁力選別装置。
【請求項２】
下記（1）式で定義される、前記磁場印加手段から粉粒体に作用する磁場の変化を示す磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が、１７０Ｈｚ以上である請求項１に記載の磁力選別装置。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁極数（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアで１磁極としてカウントする。）
【請求項３】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
ベルトコンベアの上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側には、ベルトガイドロール周方向に配置される複数の磁石を備えた磁場印加手段を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部の上方に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記磁石は、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される請求項１または２に記載の磁力選別装置。
【請求項４】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
前記ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部の上方に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部および前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部において、前記ベルトコンベア（Ａ）および（Ｂ）のコンベアベルトが同じ方向に移動しており、
前記磁場印加手段は、前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側には、ベルトガイドロール周方向および幅方向に配置される複数の磁石を備えるとともに、
前記磁石は、
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロール周方向で隣接する磁極が互いに異なるように配置されており、
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている請求項１または２に記載の磁力選別装置。
【請求項５】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側に複数の磁石を有する磁場印加手段とを備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベアベルトの上方であってベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部と粉粒体供給装置の間に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部および前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部において、前記ベルトコンベア（Ａ）および（Ｂ）のコンベアベルトが逆方向に移動しており、
前記磁石は、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なる磁極であるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される請求項１または２に記載の磁力選別装置。
【請求項６】
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記磁場印加手段は、前記ベルトガイドロールの内側に配置された回転可能な磁石ロールからなり、
前記磁石ロールは、その外周に沿って配置された磁石が、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なる磁極であるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている請求項３ないし５のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項７】
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア終端部の下方に磁着物回収部を設け、前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部の下方に非磁着物回収部を設けた請求項３ないし６に記載の磁力選別装置。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、
供給装置から前記ベルトコンベア（Ａ）上に、粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体を供給する磁力選別方法。
【請求項９】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトとベルトガイドロールを有し、
前記ベルトガイドロールの内側には、前記ベルトガイドロールと反対方向に回転する磁石ロールを配置し、
磁石ロールは、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている磁石を有する請求項１または２に記載の磁力選別装置。
【請求項１０】
前記ベルトガイドロールの下方に、前記コンベアベルト幅方向に沿った仕切板を配置するとともに、前記仕切板の上端部と前記コンベアベルトとの間に、粉粒体の一部を通過させるための隙間を設け、
コンベアベルト移動方向において前記仕切板を挟んだ位置に、磁着物回収部と非磁着物回収部を設けた請求項９に記載の磁力選別装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の磁力選別装置を用い、
供給装置からコンベアベルト上に、粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体を供給する磁力選別方法。
【請求項１２】
前記仕切板の上端部とコンベアベルトとの隙間を、前記供給装置から前記コンベアベルト上に供給される粉粒体の層厚よりも小さくする請求項１１に記載の磁力選別方法。
【請求項１３】
強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する装置であって、
粉粒体（ａ）を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、該ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置し、ベルトコンベア（Ａ）で搬送されてきた粉粒体（ａ）から磁力により強磁性体粒子を吸引して分離する第２のベルトコンベア（Ｂ）を備え、
ベルトコンベア（Ａ）とベルトコンベア（Ｂ）は、コンベアベルト（１）,（２）の移動方向が逆向きであり、
ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部（１０）の上方にベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）が近接して位置し、
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）側のベルトガイドロール（３）の内側には、ロール周方向に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（５）が異なる極性を有する磁場印加手段（４）を設けた磁力選別装置。
【請求項１４】
ベルトコンベア（Ｂ）の磁場印加手段（４）が、ベルトガイドロール（３）の内側に配置された回転駆動式の磁石ロール（４r）からなり、該磁石ロール（４r）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（５）が異なる極性を有し、
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベアベルト（２）とベルトガイドロール（３）を非金属製とするとともに、ベルトガイドロール（３）を非駆動ロールとした請求項１３に記載の磁力選別装置。
【請求項１５】
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア終端部（１２）の下方に磁着物回収部（７x）を設け
、ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）の下方に非磁着物回収部（７y）を設
けた請求項１３または１４に記載の磁力選別装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
供給装置（６）からベルトコンベア（Ａ）上に、粉粒体（ａ）に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体（ａ）を供給する磁力選別方法。
【請求項１７】
請求項１４または１５に記載の磁力選別装置を用い、下記（1）式で定義される磁石ロール（４r）の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上とする請求項４に記載の磁力選別方法。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロール（４r）の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール（４r）が備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする。）
【請求項１８】
強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に供給し、粉粒体（ａ）をコンベア終端部（２０１０）から払い出す際に、磁力により強磁性体粒子を吸引して非磁性体粒子から分離するベルトコンベア式の磁力選別装置であって、
コンベアベルト（２０１）とコンベア終端部（２０１０）側のベルトガイドロール（２０２）を非金属製とするとともに、ベルトガイドロール（２０２）を非駆動ロールとし、
ベルトガイドロール（２０２）の内側には、ベルトガイドロール（２０２）と反対方向に回転駆動する磁石ロール（２０３）を配置し、該磁石ロール（２０３）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（２０５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（２０５）は異なる極性を有する磁力選別装置。
【請求項１９】
ベルトガイドロール（２０２）の下方に、コンベアベルト幅方向に沿った仕切板（２０６）を配置するとともに、該仕切板（２０６）の上端部とコンベアベルト（２０１）との間に、粉粒体の一部を通過させるための隙間（Ｓ）を設け、
コンベアベルト移動方向において仕切板（２０６）を挟んだ位置に、磁着物回収部（２０７x）と非磁着物回収部（２０７y）を設けた請求項１８に記載の磁力選別装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の磁力選別装置を用い、強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に、粉粒体（ａ）に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体（ａ）を供給する磁力選別方法。
【請求項２１】
仕切板（２０６）の上端部とコンベアベルト（２０１）との隙間（Ｓ）を、供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に供給される粉粒体の層厚よりも小さくする請求項２０に記載の磁力選別方法。
【請求項２２】
下記（1）式で定義される磁石ロールの磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上とする請求項２０または２１に記載の磁力選別方法。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロール（２０３）の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール（２０３）が備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする。）
【請求項２３】
請求項１ないし２２のうちいずれかに記載の磁力選別装置および磁力選別方法を用いて、製鉄プロセスの副生成物から鉄源を製造する鉄源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁性体粒子（ferromagnetic particles）を含む粉粒体から強磁性体粒子を磁力選別（分離）するための技術に関し、例えば、製鉄プロセスの副生成物であるスラグ(slag)から鉄分を分離するのに好適な磁力選別装置（magnetic separator）及び磁力選別方法（magnetic separate method）および鉄源の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスにおいて、溶銑予備処理や転炉脱炭工程では、副生成物としてスラグ（製鋼スラグ）が発生する。スラグは、溶銑や溶鋼中の不純物や不要元素を除去するために加えられるカルシウム系添加剤が、これらの不純物や不要元素と反応・生成したものである。スラグ中には除去された不純物や不要元素以外に、鉄分も多く含まれる。【０００３】
スラグ中の鉄分の再資源化のために、鉄分を分離・回収することが行われている。通常、次のような工程で鉄分の分離・回収が行われる。まず、スラグを篩い(sieve)にかけ、スラグに含まれる大型（数百ｍｍ）の塊を取り除く。篩いを通過した小型の塊は鉄分とスラグ分が固着しているため、ハンマークラッシャ（hammer crusher）やロッドミル(rod mill)等で粗破砕（rough crushing）を行って数十μｍ〜数１０ｍｍの大きさとし、単体分離（liberation）（スラグ分と鉄分の分離）を促進させる。その後、磁力選別装置（magnetic separator）で鉄分を分離する。磁力選別装置としては、一般に、吊下げ型（suspended electro magnets）、ドラム型（magnetic drum separators）、プーリ型（magnetic pulleys）などの装置が用いられる。【０００４】
また、鉄分を単体分離させるためにスラグを加熱し、適当な時間冷却した後、破砕する場合もある。冷却時間によっては、鉄塊を破砕せずに固着したスラグ分のみを分離させることや、スラグを数１０μｍ程度に微粉化させることが可能である。【０００５】
いずれの方法でもスラグの微粉化が進めば、単体分離化が進むことは言うまでもない。【０００６】
一般に、鉄分の回収率を向上させるためには単体分離化を進める必要があるので、機械的破砕を繰り返して、スラグの粒径を小さくする。或いは、熱処理によって小径化させる場合もある。【０００７】
鉄分の回収のために磁力選別を行う場合、従来は例えば図８に示すような磁力選別装置が使用されている（例えば、非特許文献１）。この装置はプーリ型（ベルトコンベア式）の磁力選別装置であり、強磁性体粒子を含む粉粒体ａを供給装置２３からコンベアベルト２０上に供給し、粉粒体ａをコンベア終端部２７から排出する際に、強磁性体粒子と非磁性体粒子とを分離するものである。コンベア終端部２７側のベルトガイドロール２１において、内側の周方向の一部に磁石２２が配置されている。磁石２２は、ベルトガイドロール２１の周方向で隣接する磁極が異なる磁性を有するように配置されている。磁石２２は、ベルトガイドロール２１から独立して設置される固定磁石である。【０００８】
この磁力選別装置では、コンベア終端部２７において、コンベアベルト２０上の粉粒体ａに対して、ベルトガイドロール２１の内側の磁石２２の磁力が作用し、磁石２２に吸着されない非磁性体粒子が先に落下して非磁着物回収部２４ｙに回収され、磁石２２に吸着される強磁性体粒子はベルトガイドロール２１の下方に設けられた仕切板２５を通過し、磁力が弱まった位置で落下して磁着物回収部２４ｘで回収されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１４２１３６号公報
【特許文献２】特開平１０−１３００４１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】J.Svoboda, Magnetic Techniques for the Treatment of Materials, pp.70-72,Kluwer Academic Publishers, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図８に示すように、従来の磁力選別装置に大量の粉粒体ａが供給され、粉粒体ａの層厚が大きくなる場合、次のような問題が生じる。微粒化された粉粒体ａでは、強磁性体粒子が非磁性体粒子を抱き込んだ状態にあり、磁石２２には強磁性体粒子と非磁性体粒子が同時に引き寄せられるため、強磁性体粒子と非磁性体粒子とが分離され難くなる。これは粉粒体ａの粒径が小さくなるほど顕著である。さらに微粒化による凝集現象も加わり、コンベアベルト２０上の粉粒体ａの層厚が大きくなった場合は、図８に示されるように、磁着物回収部２４ｘに非磁性体粒子が混入して、強磁性体粒子を適切に選別できなくなる。【００１２】
このような問題に対して、通常は、図９に示すように振動フィーダ２６などを利用して粉粒体ａの供給量を減らし、コンベアベルト２０上の粉粒体層の厚さを、例えば粒子１個〜２個分程度の厚さにまで薄くする、などの対応が必要となる。しかし、粉粒体ａの供給量を少なくすれば、強磁性体粒子を選別する性能は確保されるものの、処理速度が遅くなってしまう。スラグの磁力選別の場合には、時間当たり数トン〜数１０トンを処理する必要があるため、短時間で大量の磁力選別を行うことが必須である。したがって、上記のような従来の磁力選別装置では短時間で大量の粉粒体ａを磁力選別することは難しい。【００１３】
一方、特許文献１には、特定の複数の工程を経ることで、スラグを過破砕することなく異物を分離する方法が提案されているが、複雑な分離フローとなり、処理コストが高くなる問題がある。また、特許文献２に示されるように、凝集を避けるため湿式プロセスも一般に適用されるが、廃液処理費用が莫大となる問題がある。【００１４】
本発明の目的は、上記のような従来技術の課題を解決し、強磁性体粒子を含む粉粒体を大量に処理する場合や供給される粉粒体の層が厚い場合でも、粉粒体から強磁性体粒子を効率よく分離し、かつ複雑な工程や廃液処理などを必要とせずに低コストで磁力選別することができる磁力選別装置及び磁力選別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、磁力選別に関して、次のような知見を得た。【００１６】
強磁性体粒子と非磁性体粒子が混合された粉粒体から、移動する磁石を用いて強磁性体粒子を選別する場合、各粒子の動きを観察すると、まず強磁性体粒子が磁石に引き寄せられるように動く。磁石の移動にともなう磁場の強度の変化により、強磁性体粒子に作用する引力が変化する。磁場が強いときは、強磁性体粒子は引力により互いに集合するようになり、反対に磁場が弱いときは分散する傾向になる。【００１７】
この引力の変化は、粉粒体に対して振動に似た効果をもたらし、磁場の強度の変化が繰り返されることで、強磁性体粒子による非磁性体粒子の挟み込み・抱き込み状態が解消される。その結果、強磁性体粒子と非磁性体粒子との分離が促進される。さらに、磁場の向きの変化により、強磁性体粒子には回転力も加わるので、強磁性体粒子は非磁性体粒子の間を回転しながら磁石側へ移動していく。この２つの効果により、磁石付近には次第に強磁性体粒子が多く集まり、非磁性体粒子は反対に磁石から遠い側へと移動していく。このように、磁場の大きさおよび向きの変化を利用することで、強磁性体粒子と非磁性体粒子を分離することができる。【００１８】
以上の作用を模式的に示したのが図１（Ａ）〜（Ｄ）である。図１（Ａ）〜（Ｄ）では、粉粒体に相対する部分の磁石の磁極を、Ｎ極、Ｓ極と表している。図１（Ａ）のようにＮ極によりコンベアベルト２上の強磁性体粒子が引き寄せられた状態から、磁石が移動して図１（Ｂ）のようにＮ極・Ｓ極間の間隙部が粉粒体に相対する状態になると、磁場の大きさの変化により、強磁性体粒子に作用する引力の大きさが変化する。また、磁極のＮ極からＳ極への変化のため、強磁性体粒子は矢印方向に吸引されて、転動しながら磁石側に移動していく。その後、図１（Ｃ）のように強磁性体粒子はＳ極に引き寄せられ、さらに磁石側に移動する。以上の作用が繰り返されることにより、最初は粉粒体層全体に分布していた強磁性体粒子は、図１（Ｄ）に示すように粉粒体層の最も磁石に近い側に集められることになる。【００１９】
この現象は、磁石と粉粒体ａのうちの少なくとも一方が移動していれば必ず発生するものであり、磁石が固定され粉粒体ａのみが移動している場合でも、同じである。【００２０】
同じ磁極の磁石が並んで移動している場合は、磁場の大きさの変化による強磁性体粒子の移動はあるものの、強磁性体粒子に磁場の向きの変化による回転力が加わらないので、強磁性体粒子の移動量が少なくなり、結果として選別効率が低くなってしまう。【００２１】
なお、図１（Ａ）〜（Ｄ）は、磁石が図の右側から左側に移動する場合を示しているが、磁石が図の左側から右側に移動する場合でも、原理的には同じである。【００２２】
本発明者らは、上記の仕組みをベルトコンベア式の磁力選別装置に適用して、コンベア終端部側のベルトガイドロールの内側に、ベルトガイドロールの周方向に沿って、粉粒体と相対する部分の隣接する磁極が互いに異なるように配置され、かつ、ベルトガイドロールの幅方向で粉粒体と相対する部分での隣接する磁極が同一であるように配置される磁石を設け、この磁石によって形成される磁場の中を粉粒体が移動するようにすることで、強磁性体粒子を効率よく磁力選別できることを見出した。磁石を回転させることによって、強磁性体粒子に作用する磁場の大きさおよび向きを高速で変化させるようにすれば、さらに効果が高くなる。【００２３】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［１］強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、
外周の一部にコンベアベルトが巻き付けられる回転可能な中空のベルトガイドロールと、
前記ベルトガイドロールの内側に設置される磁場印加手段とを有し、
前記磁場印加手段は、前記ベルトガイドロールの内側に、複数の磁石を有し、
前記磁石は、前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される磁力選別装置。
［２］下記（1）式で定義される、前記磁場印加手段から粉粒体に作用する磁極の変化数を示す磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が、１７０Ｈｚ以上である請求項１に記載の磁力選別装置。【００２４】
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁極数（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアを、１磁極としてカウントする。）
［３］強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
ベルトコンベアの上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側には、ベルトガイドロール周方向に配置される複数の磁石を備えた磁場印加手段を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部の上方に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記磁石は、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なる磁性を有するように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される［１］または［２］に記載の磁力選別装置。
［４］強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
前記ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部の上方に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部および前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部において、前記ベルトコンベア（Ａ）および（Ｂ）のコンベアベルトが同じ方向に移動しており、
前記磁場印加手段は、前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側には、ベルトガイドロール周方向および幅方向に配置される複数の磁石を備えるとともに、
前記磁石は、
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロール周方向で隣接する磁極が互いに異なるように配置されており、
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている［１］または［２］に記載の磁力選別装置。
［５］強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側に複数の磁石を有する磁場印加手段とを備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベアベルトの上方であってベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部と粉粒体供給装置の間に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部および前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部において、前記ベルトコンベア（Ａ）および（Ｂ）のコンベアベルトが逆方向に移動しており、
前記磁石は、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される［１］または［２］に記載の磁力選別装置。
［６］前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記磁場印加手段は、前記ベルトガイドロールの内側に配置された回転可能な磁石ロールからなり、
前記磁石ロールは、その外周に沿って配置された磁石が、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている［３］ないし［５］のいずれかに記載の磁力選別装置。
［７］前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア終端部の下方に磁着物回収部を設け、前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部の下方に非磁着物回収部を設けた［３］ないし［６］に記載の磁力選別装置。
［８］［３］ないし［７］のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、
供給装置から前記ベルトコンベア（Ａ）上に、粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体を供給する磁力選別方法。
［９］強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトとベルトガイドロールを有し、
前記ベルトガイドロールの内側には、前記ベルトガイドロールと反対方向に回転する磁石ロールを配置し、
磁石ロールは、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている磁石を有する［１］または［２］に記載の磁力選別装置。
［１０］前記ベルトガイドロールの下方に、前記コンベアベルト幅方向に沿った仕切板を配置するとともに、前記仕切板の上端部と前記コンベアベルトとの間に、粉粒体の一部を通過させるための隙間を設け、
コンベアベルト移動方向において前記仕切板を挟んだ位置に、磁着物回収部と非磁着物回収部を設けた［９］に記載の磁力選別装置。
［１１］［９］または［１０］に記載の磁力選別装置を用い、
供給装置からコンベアベルト上に、粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体を供給する磁力選別方法。
［１２］前記仕切板の上端部とコンベアベルトとの隙間を、前記供給装置から前記コンベアベルト上に供給される粉粒体の層厚よりも小さくする［１１］に記載の磁力選別方法。
［１３］強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する装置であって、
粉粒体（ａ）を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、該ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置し、ベルトコンベア（Ａ）で搬送されてきた粉粒体（ａ）から磁力により強磁性体粒子を吸引して分離する第２のベルトコンベア（Ｂ）を備え、
ベルトコンベア（Ａ）とベルトコンベア（Ｂ）は、コンベアベルト（１）,（２）の移
動方向が逆向きであり、
ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部（１０）の上方にベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）が近接して位置し、
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）側のベルトガイドロール（３）の内側には、ロール周方向に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（５）が異なる極性を有する磁場印加手段（４）を設けた磁力選別装置。
［１４］ベルトコンベア（Ｂ）の磁場印加手段（４）が、ベルトガイドロール（３）の内側に配置された回転駆動式の磁石ロール（４r）からなり、該磁石ロール（４r）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（５）が異なる極性を有し、
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベアベルト（２）とベルトガイドロール（３）を非金属製とするとともに、ベルトガイドロール（３）を非駆動ロールとした［１３］に記載の磁力選別装置。
［１５］ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア終端部（１２）の下方に磁着物回収部（７x）を設け
、ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）の下方に非磁着物回収部（７y）を設
けた請求項［１３］または［１４］に記載の磁力選別装置。
［１６］［１３］〜［１５］のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
供給装置（６）からベルトコンベア（Ａ）上に、粉粒体（ａ）に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体（ａ）を供給する磁力選別方法。
［１７］［１４］または［１５］に記載の磁力選別装置を用い、下記（1）式で定義される磁石ロール（４r）の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上とする請求項４に記載の磁力選別方法。【００２５】
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロール（４r）の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール（４r）が備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）
［１８］強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に供給し、粉粒体（ａ）をコンベア終端部（２０１０）から払い出す際に、磁力により強磁性体粒子を吸引して非磁性体粒子から分離するベルトコンベア式の磁力選別装置であって、
コンベアベルト（２０１）とコンベア終端部（２０１０）側のベルトガイドロール（２０２）を非金属製とするとともに、ベルトガイドロール（２０２）を非駆動ロールとし、
ベルトガイドロール（２０２）の内側には、ベルトガイドロール（２０２）と反対方向に回転駆動する磁石ロール（２０３）を配置し、該磁石ロール（２０３）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（２０５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（２０５）は異なる極性を有する磁力選別装置。
［１９］ベルトガイドロール（２０２）の下方に、コンベアベルト幅方向に沿った仕切板（２０６）を配置するとともに、該仕切板（２０６）の上端部とコンベアベルト（２０１）との間に、粉粒体の一部を通過させるための隙間（Ｓ）を設け、
コンベアベルト移動方向において仕切板（２０６）を挟んだ位置に、磁着物回収部（２０７x）と非磁着物回収部（２０７y）を設けた［１８］に記載の磁力選別装置。
［２０］［１８］または［１９］に記載の磁力選別装置を用い、強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に、粉粒体（ａ）に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体（ａ）を供給する磁力選別方法。
［２１］仕切板（２０６）の上端部とコンベアベルト（２０１）との隙間（Ｓ）を、供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に供給される粉粒体の層厚よりも小さくする［２０］に記載の磁力選別方法。
［２２］下記（1）式で定義される磁石ロールの磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上とする［２０］または［２１］に記載の磁力選別方法。【００２６】
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）
［２３］［１］ないし［２２］のうちいずれかに記載の磁力選別装置および磁力選別方法を用いて、製鉄プロセスの副生成物から鉄源を製造する鉄源の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、強磁性体粒子を含む粉粒体を大量に処理する場合や供給される粉粒体の層が厚い場合でも、強磁性体粒子を含む粉粒体から強磁性体粒子を、一度の分離工程で効率よく分離し、かつ複雑な工程や廃液処理などを必要とせずに低コストで磁力選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る磁力選別装置の作用を模式的に示した説明図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置とこの装置を用いた磁力選別方法の一実施形態を示す説明図である。
【図３】図３は、図２の実施の形態１に係る磁力選別装置のベルトガイドロールの構造を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置の変形例１とこの装置を用いた磁力選別方法を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置の変形例２とこの装置を用いた磁力選別方法を示す説明図である。
【図６】図６は、図２の実施形態１に係る磁力選別装置の変形例３のベルトガイドロールの構造を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係る磁力選別装置とこの装置を用いた磁力選別方法の一実施形態を示す説明図である。
【図８】図８は、従来の磁力選別装置と、この装置を用いて粉粒体を大量処理する場合の使用状態を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の磁力選別装置と、この装置を用いて粉粒体を少量処理する場合の使用状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に係る磁力選別装置及び磁力選別方法は、強磁性体粒子を含む粉粒体から磁力により強磁性体粒子を分離するものである。本発明に係る磁力選別装置は、粉粒体を搬送するベルトと、外周の一部にベルトが巻き付けられる回転可能なベルトガイドロールと、ガイドロールの内側に設置された複数の磁石を備えた磁場印加手段を有している。磁石は、ベルトガイドロールの周方向に沿って、粉粒体と相対する部分の磁極が交互になるよう配置され、かつ、ベルトガイドロールの幅方向で、粉粒体と相対する部分の磁極が同一になるように配置されている。幅方向で同じ磁極の場合は、均一な磁場が形成され、強磁性体粒子に作用する力も均一になり、強磁性体粒子の分離効率を高めることができる。
【００３０】
本発明に係る磁力選別方法は、上記のように構成された磁力選別装置を用いて、強磁性体粒子を含む粉粒体から、磁力により強磁性体粒子を分離する。
【００３１】
本発明に係る磁力選別装置及び磁力選別方法では、下記（1）式で定義される、磁場印加手段から粉粒体に作用する磁場の大きさの変化を示す磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を、１７０Ｈｚ以上としている。より好ましくは、磁場変化周波数Ｆは２００Ｈｚ以上である。
【００３２】
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁石ロールの周方向に設置された磁極数
（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアを、１磁極としてカウントする。例えば、Ｎ極（ａ）、Ｓ極（ｂ）、Ｎ極（ｃ）と周方向に並んでいる場合には、Ｎ極（ａ）とＳ極（ｂ）のペアで１磁極、Ｓ極（ｂ）とＮ極（ｃ）のペアで１磁極とカウントする。）
磁場印加手段の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上、好ましくは２００Ｈｚ以上とすることで、粉粒体に作用する磁場の大きさおよび向きの高速変化を生じさせることができ、粉粒体に含まれる強磁性体粒子を精度よく分離することが可能となる。
【００３３】
［実施の形態１］
図２は、本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置とこの装置を用いた磁力選別方法の一実施形態を示す説明図である。
【００３４】
実施の形態１に係る装置は、粉粒体ａを搬送する第１のベルトコンベアＡと、このベルトコンベアＡの上方に位置し、ベルトコンベアＡで搬送されてきた粉粒体ａから磁石により強磁性体粒子を吸着して分離する第２のベルトコンベアＢを備えている。
【００３５】
第１のベルトコンベアＡにおいて、１はコンベアベルト、８はコンベア始端部１４側のベルトガイドロール、９はコンベア終端部１０側のベルトガイドロールである。コンベアベルト１がベルトガイドロール８、９間に設置されることで、ベルトコンベアＡが構成される。
【００３６】
第２のベルトコンベアＢにおいて、２はコンベアベルト、３はコンベア始端部１１側のベルトガイドロール、１３はコンベア終端部１２側のベルトガイドロールであり、コンベアベルト２がベルトガイドロール３、１３間に設置されることで、ベルトコンベアＢが構成される。本実施形態１では、ベルトガイドロール３はベルトガイドロール１３よりも大径に構成され、ベルトガイドロール１３の回転軸がベルトガイドロール３の回転軸よりも上方に位置することにより、コンベアベルト２の上面（ベルトガイドロール３、１３間の上部ベルト部分）はほぼ水平状となっている。ただし、コンベアベルト２の上面は、ベルトガイドロール１３に向かって下がっていてもよい。
【００３７】
ベルトコンベアＡのコンベア始端部１４寄りの位置には、コンベアベルト１上に強磁性体粒子を含む粉粒体ａを供給する供給装置６が配置されている。
【００３８】
ベルトコンベアＢ側に吸着保持された強磁性体粒子は、ベルトコンベアＢで搬送された後、コンベア終端部１２から排出されるので、ベルトコンベアＢのコンベア終端部１２の下方には、磁着物回収部７ｘが設けられている。また、非磁性体粒子は、ベルトコンベアＢのコンベア始端部１１の下方に落下するので、その位置に非磁着物回収部７ｙが設けられている。
【００３９】
図２の実施の形態１では、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１０の上方にベルトコンベアＢのコンベア始端部１１が近接して位置している。また、ベルトコンベアＡのベルトガイドロール８、９とベルトコンベアＢのベルトガイドロール３、１３とは、互いに逆回転しており、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１０およびベルトコンベアＢのコンベア始端部１１において、コンベアベルト１、２は同じ方向に移動している。
【００４０】
ベルトコンベアＢは、ベルトガイドロール３、１３のいずれかがモーター等の駆動手段により駆動される駆動ロールであってもよいが、通常、ベルトガイドロール１３が駆動ロール、ベルトガイドロール３が非駆動ロールとなる。ベルトガイドロール３は、内部が中空のスリーブ体で構成され、回転可能に支持されている。
【００４１】
実施の形態１では、ベルトガイドロール３の内側に、複数の磁石５を備えた磁場印加手段として磁石ロール４ｒが設けられている。磁石ロール４ｒは、ベルトガイドロール３から独立して回転可能に構成されている。
【００４２】
実施の形態１では、後述する図３に示すように、磁石ロール４ｒには、ベルトガイドロール３の周方向および幅方向において、所定の間隔を置いて複数の磁石５が配されている。磁石ロール４ｒのロール周方向３６０℃にわたって、隣接する磁極が、Ｎ極、Ｓ極交互になるように複数の磁石５が配されている。また、磁石ロール４ｒの幅方向において、複数の磁石５が、同一の磁極となるように配されている。
【００４３】
ロール周方向に配置される磁石５の数や磁石５の間隔などに特別な制限はないが、磁石５の数を多くし、或いは磁石５の間隔を小さくすれば、より速い磁場の大きさおよび向きの変化が得られる。換言すれば、磁石ロール４ｒの回転速度が遅くても、高速な磁場変化が得られる。
【００４４】
磁石５による磁場の強さに特別な制限はないが、通常、対象物に応じてベルトガイドロール３と接するコンベヤベルト部分で０．０１〜０．５Ｔ程度となるように磁石５を選択することが好ましい。磁場が弱すぎると磁石ロール４ｒによる効果が十分に得られず、一方、磁場が強すぎると、強磁性体粒子に作用する吸引力が強すぎ、強磁性体粒子の分離が却って阻害されるおそれがある。
【００４５】
また、本実施の形態１に係る装置では、所定の間隔で配置される複数の磁石５と、隣接する磁石５間の間隙部により、磁場が強→弱→強→弱→・・・と切り替わり、粉粒体層中の強磁性体粒子に対して、集合→分散→集合→分散→・・・の効果が繰り返される。ロール周方向で隣接する磁石５間の間隙部の広さに特別な制限はないが、上記の効果を得るために１〜５０ｍｍ程度とするのが適当である。
【００４６】
図３は、図２の実施の形態１に係る磁力選別装置のベルトガイドロールの構造を示す斜視図である。ベルトガイドロール３の内側には、複数の磁石を有する磁石ロール４ｒが配されている。４０は磁石ロール４ｒのロール軸である。ベルトガイドロール３の両端のロール軸３０が、ベルトガイドロール３の内側に配置された磁石ロール４ｒのロール軸４０に外装され、軸受１５（例えば、メタル軸受、ベアリング軸受など）を介してロール軸４０に取り付けられている。ただし、ベルトガイドロール３と磁石ロール４ｒはそれぞれ独立して回転することが可能であり、ロール軸３０とロール軸４０の形態は、多様な形を取り得る。
【００４７】
磁石ロール４ｒはモーター等の手段によって回転するロールであり、その回転方向はベルトガイドロール３と同一方向、反対方向のいずれでもよいが、一般的にはベルトガイドロール３と反対方向に回転するようになっている。また、磁石ロール４ｒはベルトガイドロール３よりも高速で回転する。
【００４８】
本実施の形態１では、できるだけ高速な磁場変化（磁場の強度及び向きの高速変化）が生じることが好ましく、具体的には、上述の通り、下記（1）式で定義される磁石ロール４ｒの磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が１７０Ｈｚ以上であることが好ましい。より好ましくは、磁場変化周波数は２００Ｈｚ以上である。
【００４９】
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロール４ｒの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール４ｒが備える磁極数（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアを、１磁極としてカウントする。例えば、Ｎ極（ａ）、Ｓ極（ｂ）、Ｎ極（ｃ）と周方向に並んでいる場合には、Ｎ極（ａ）とＳ極（ｂ）のペアで１磁極、Ｓ極（ｂ）とＮ極（ｃ）のペアで１磁極とカウントする。例えば、周方向で１２極（Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極と数える）の磁石（例えば、ネオジウム磁石）を配設した場合には、磁石ロール４ｒの回転速度を１０００ｒｐｍとすると、磁場変化周波数は２００Ｈｚとなる。また、周方向で２４極（Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極と数える）の磁石を配置して、同じように磁場変化周波数を２００Ｈｚとする場合、磁石ロール４ｒの回転速度は５００ｒｐｍでよい。
【００５０】
磁場変化周波数の上限は、磁石ロール４ｒの回転数に機械的な上限があることや、周波数をあげても磁場変化の効果が飽和してしまうことがあるため、１０００Ｈｚ程度になる。
【００５１】
磁石５の大きさも特に制限はなく、所定の数の磁石５を配置できる大きさであればよい。また、図２では、１つの磁石５の磁極が、磁石ロール４ｒの内周側と外周側で異なる磁極となるように配置しているが、当然ながら、１つの磁石５の異なる磁極が、磁石ロール４ｒの周方向に並ぶように磁石５を設置してもよい。この場合でも、Ｎ極、Ｓ極が交互に設置されるので、強磁性体粒子の分離が効率よく行われることになる。間隙部をはさんでＮ極とＳ極が設置されてもよく、また間隙部をはさんでＮ極どうし、Ｓ極どうしが設置されてもよい。
【００５２】
さらには、磁石５間の間隙部が樹脂等で埋められていてもよく、磁石ロール４ｒの外周にカバーがつけられていてもよい。
【００５３】
磁石ロール４ｒの回転方向は、（i）コンベアベルト２の進行方向（ベルトガイドロール３の回転方向）と逆方向、（ii）コンベアベルト２の進行方向（ベルトガイドロール３の回転方向）と同一方向、のいずれでもよい。強磁性体粒子には、回転する磁石ロール４ｒの磁場の作用で磁石ロール４ｒの回転方向と逆方向へ動かそうとする運搬力が働く。上記（i）の場合には、磁場による強磁性体粒子への運搬力と、コンベヤベルト２と強磁性体粒子との摩擦力が同一方向となる。一方、上記（ii）の場合には、前記運搬力と摩擦力とが逆方向となる。ただし、この場合には、摩擦力の方が大きいので、強磁性体粒子はコンベヤベルト２の進行方向へ運搬されていく。
【００５４】
（i）と（ii）を較べると、（ii）の場合は、磁場による強磁性体粒子の運搬力とコンベヤベルト２と強磁性体粒子との摩擦力が逆方向となるので、強磁性体粒子がコンベアベルト２上に滞留することがあるが、より効率よく強磁性体粒子を分離できる。一方（i）の場合は、強磁性体粒子の分離効率は（ii）の場合よりもやや劣るが、強磁性体粒子がコンベアベルト２上に滞留することはなく、粒子をスムーズに運搬できる利点がある。
【００５５】
以下、本実施の形態１の磁力選別装置の機能・作用と、この装置を用いた磁力選別方法について説明する。
【００５６】
本実施の形態１の磁力選別装置において、ベルトコンベアＡ、Ｂのコンベアベルト１、２のベルト送り速度は、その処理プロセスに必要な速度にすればよい。そして、図２の磁力選別装置の場合には、このベルト送り速度に対して、磁場の変化が十分高速となるように、磁石ロール４ｒの回転速度を決める。特に、この磁石ロール４ｒの回転速度は、さきに述べた（1）式の条件を満足するように設定することが好ましい。
【００５７】
ベルトコンベアＡ、Ｂが稼動している状態で、強磁性体粒子を含む粉粒体ａが、供給装置６からベルトコンベアＡの移動中のコンベアベルト１上に十分な厚さで供給され、この粉粒体ａはコンベア終端部１０まで搬送される。コンベアベルト１で搬送された粉粒体ａは、コンベア終端部１０付近でその上面がベルトコンベアＢのコンベア始端部１１の下面に接触し、粉粒体ａがベルトコンベアＡのコンベア終端部１０とベルトコンベアＢのコンベア始端部１１の間にもぐりこむ。この時、粉粒体ａにベルトコンベアＢの磁場印加手段４の磁場が及ぼされる。
【００５８】
ここで、図２の磁力選別装置の場合には、磁場印加手段４である磁石ロール４ｒの磁力により粉粒体ａ内の強磁性体粒子が非磁性体粒子を抱き込むような形でベルトコンベアＢの下面側に付着してコンベアベルト２で運ばれる。粉粒体ａ中の強磁性体粒子は、磁石ロール４ｒが備える磁石５の磁場の作用を受けるが、磁石ロール４ｒの回転により、磁場の強度は強→弱→強→弱→・・・と瞬時に切り替わる。粉粒体層中の強磁性体粒子に対しては、集合→分散→集合→分散→・・・の効果が繰り返される。
【００５９】
また、図２の実施形態のように磁場印加手段がベルトガイドロール３から独立して回転する磁石ロール４ｒで構成される場合には、（1）磁石ロール４ｒを回転させることで機械的に高速な磁場変化を生み出す、（2）この変化している磁場内へ十分な層厚をもって粉粒体ａを供給する、（3）磁場変化によって強磁性体粒子による非磁性体粒子の巻き込み・抱き込みを解消しながら、強磁性体粒子が磁石ロール４ｒ側へ移動し、非磁性体粒子は磁石ロール４ｒから遠い側へと排除されていく、（4）非磁性体粒子はベルトコンベアＢのコンベア始端部１１で重力によって落下し、強磁性体粒子はベルトコンベアＢに吸着保持されたまま運ばれて、ベルトコンベアＢのコンベア終端部１２で排出される、という作用により、図２に示すようにコンベアベルト１に供給する粉粒体ａを十分に厚くしても、効率よく強磁性体粒子を磁力選別することができる。すなわち、粉粒体ａから効率よくかつ迅速に強磁性体粒子を磁力選別することができる。
【００６０】
なお、図２の実施の形態１の装置では、磁石ロール４ｒが回転するため、粉粒体ａがベルトコンベアＢのベルトガイドロール３に沿って搬送される間に、１００回以上の磁場の強度および向きの変化が容易に与えられる。また、強磁性体粒子の磁場中での挙動は対象とする粉粒体ａによって変化するため、適切な性能が得られるように磁石ロール４ｒの回転数を調整することができる。
【００６１】
図８に示すような従来装置でも、磁石の個数分だけの磁場の強度および向きの変化があるため、粉粒体ａの強磁性体粒子の分離効果は生じるが、固定式の磁石であるため磁場の変化の回数は限られたものとなり（数回〜１０数回）、強磁性体粒子の分離効果は小さい。これに対して本実施の形態１に係る装置では、磁石ロール４ｒが回転するため、コンベヤベルト２に沿って粉粒体が搬送される間に、１００回以上の磁場の変化が容易に与えられる。
【００６２】
本実施の形態１に係る磁力選別装置は、上述したように粉粒体ａから効率よく強磁性体粒子を磁力選別することができるので、この装置を用いた粉粒体ａの磁力選別では、図２に示すように供給装置６からベルトコンベアＡのコンベアベルト１上に、粉粒体ａに含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で、且つ磁力が十分に作用する層厚で粉粒体を供給することが望ましい。具体的には、粉粒体の厚さが２０〜３０ｍｍであってもよい。
【００６３】
本実施の形態１に係る装置による磁力選別の対象となる粉粒体に特別な制限はないが、製鉄スラグ等のスラグ、鉄鉱石テーリング（tailing ore）などが挙げられる。このなかでも特にスラグの磁力選別に好適である。
【００６４】
スラグからの鉄分回収においては、まず、製鉄スラグを微粒化する。微粒化が不十分であると、鉄分の回収率が向上しない。製鉄スラグが発生する製銑・製鋼プロセスにはさまざまな工程があるため、発生するスラグも多様である。微粒化後のスラグ粒径はスラグに応じて決定されるが、含有されている鉄の形態に応じて、数１０μｍ〜１ｍｍ程度まで微粒化する必要があることが多い。微粒化の方法としては、粉砕が一般的である。粗粉砕としてジョークラッシャ（jaw crusher）やハンマークラッシャ(hammer crusher)で粉砕したあと、さらに微粉化のためにボールミル（ball mill）、ロッドミル(rod mill)、ジェットミル（jet mill）、ピンミル（pin mill）、インパクトミル(impact mill)などを用いて粉砕する。他の方法として、１０００〜１３００℃程度に加熱後、徐冷する方法もある。
【００６５】
そして、微粒化したスラグを対象として、本発明の磁力選別装置による磁力選別を行う。本発明によりスラグから鉄分を効率よく分離・回収することができる。
【００６６】
図２に示される実施の形態１では、ベルトガイドロール３（磁石ロール４ｒ）の幅方向にわたって、粉粒体ａと相対する部分の磁極が同一となるように磁石５を配している。幅方向で同じ磁極が配置される場合は、均一な磁場が形成され、強磁性体粒子に作用する力も均一になるが、幅方向に異なる磁極となるように磁石５を配置すると、磁場は不均一となり、局所的に強磁性体粒子の分離が行われない部分ができてしまい、分離効率を低下させる。
【００６７】
回転する磁石ロール周辺の部材は、変化する磁場による渦電流効果の影響を受け、金属部材は非磁性物であっても渦電流によって加熱されていく。このため、本実施形態のベルトコンベアＢのコンベアベルト２とベルトガイドロール３は、樹脂、セラミックなどの非金属で構成される。
【００６８】
本実施の形態１に係る装置は、ベルトコンベアＡで搬送されてきた粉粒体ａ（粉粒体層）に、ベルトコンベアＢのコンベア始端部１１側のベルトガイドロール３の内側に設けられた磁石ロール４ｒの磁場を作用させ、粉粒体ａ中の強磁性体粒子を吸引してベルトコンベアＢの下面側に移行させ、強磁性体粒子を分離するものである。したがって、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１０とベルトコンベアＢのコンベア始端部１１との間隔は、磁石ロール４ｒの磁力が粉粒体ａ中の強磁性体粒子に十分作用する大きさであればよいが、一般的には、ベルトコンベアＡのコンベアベルト１で搬送される粉粒体ａの層の上面がベルトコンベアＢのコンベア始端部１１と接触する、すなわち粉粒体層がベルトコンベアＡのコンベア終端部１０とベルトコンベアＢのコンベア始端部１１の間にもぐりこむことができる大きさとすることが好ましい。
【００６９】
次に、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。図４は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る磁力選別装置を示す図である。
【００７０】
変形例１は、ベルトコンベアＡとベルトコンベアＢの位置関係を、図１とは異なる形としたものである。すなわち、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１０の上方にベルトコンベアＢのコンベア始端部１１が近接して位置しており、ベルトコンベアＡのベルトガイドロール８、９とベルトコンベアＢのベルトガイドロール３、１３とは、同じ方向に回転している。また、ベルトコンベアＡのコンベア終端部１０およびベルトコンベアＢのコンベア始端部１１において、コンベアベルト１、２は逆方向に移動している。
【００７１】
このような配置としても、強磁性体粒子の分離が行えることは言うまでもない。なお、ベルトコンベアＡとＢの位置関係以外は、図２および３の実施の形態１の構成と略同一構成であるため、その説明を省略する。
【００７２】
次に、本発明の実施の形態１の変形例２について説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置の変形例２とこの装置を用いた磁力選別方法を示す説明図である。
【００７３】
この実施の形態１の変形例２では、ベルトガイドロール３は、内部が中空のスリーブ体で構成され、回転可能に支持されている。ベルトガイドロール３の内側には、ロール周方向に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁石５を備えた磁場印加手段４が設けられている。
【００７４】
変形例２の磁場印加手段４は、実施の形態１の磁石ロール４ｒと異なり回転しない。換言すれば、磁場印加手段４の磁石５は、ベルトガイドロール３から独立して設置され、回転しない固定磁石である。なお、磁場印加手段４の磁石５は、図３に示すように、ロール周方向で隣接する磁極が異なるように配されており、かつ、ロール幅方向で隣接する磁極が同一となるように配されている。
【００７５】
図５に示すように、実施の形態１の変形例２において、磁石５が配置されるロール周方向の範囲は、少なくとも、ベルトガイドロール３の下端位置（ベルトコンベアＡのコンベア終端部１０と対向する位置）からベルトガイドロール３の頂部位置までの約１８０°（ベルトガイドロール３の半周）の範囲である。実施例２のように、磁石５を回転しないよう固定して設置すれば、磁石５を設置する範囲を小さくすることができる。
【００７６】
実施の形態２に係る磁力選別装置は、固定磁石５を備えた磁場印加手段４により粉粒体ａ中の強磁性体粒子が吸引され、この強磁性体粒子が非磁性体粒子を抱き込むような形で粉粒体ａ（またはその一部）がベルトコンベアＢの下面側に付着して（保持されて）コンベアベルト２で運ばれる。この装置の場合も、図２の磁石ロール４ｒに較べて効果は小さいが、粉粒体ａ中の強磁性体粒子は、磁場印加手段４が備える磁石５の磁力の作用を受け、コンベアベルト２で運ばれる過程で磁場が強→弱→強→弱→・・・と切り替わって行くため、粉粒体ａ中の強磁性体粒子に対しても、集合→分散→集合→分散→・・・が繰り返され、図２の実施の形態１の場合と同質の効果が得られる。ただし、図２の磁石ロール４ｒのように磁場が高速で変化するものではないので、磁力選別性能や処理速度は図２の実施形態１に較べて小さい。
【００７７】
変形例２の磁力選別装置は、（i）第１のベルトコンベアＡから排出される粉粒体ａに対して、その上方から第２のベルトコンベアＢが備える磁場印加手段４による磁場を作用させ、粉粒体ａに含まれる強磁性体を吸着して、ベルトコンベアＢ側に移動させる基本方式を採るため、従来装置に較べて強磁性体粒子による非磁性体粒子の抱き込み・巻き込みを少なくできる、（ii）さらに、磁場印加手段４による磁場変化によって強磁性体粒子による非磁性体粒子の巻き込み・抱き込みが解消される、という作用効果が得られる。
【００７８】
図６は、図２の実施形態１に係る磁力選別装置の変形例３のベルトガイドロールの構造を示す斜視図である。図６に示すように、実施の形態１の実施例３では、磁石ロール４ｒに設置された磁石５が、ベルトガイドロール３（磁石ロール４ｒ）の周方向に沿って複数設けられ、かつ、ベルトガイドロール３（磁石ロール４ｒ）の幅方向に１つだけ設けられている。磁石５は、周方向に沿って、粉粒体ａと相対する磁極が交互になるように配されている。このように、磁石５を構成してもよい。
【００７９】
［実施の形態２］
図７は、本実施の形態２の磁力選別装置とこの装置を用いた磁力選別方法の一実施形態を示す説明図である。
【００８０】
本実施の形態２の磁力選別装置は、実施の形態１と同様に、ベルトコンベア式の磁力選別装置である。本実施の形態２の磁力選別装置は、強磁性体粒子を含む粉粒体ａを供給装置からコンベアベルト２０１上に供給し、粉粒体ａをコンベア終端部２０１０から排出する際に、磁力により強磁性体粒子を吸引して非磁性体粒子から分離する。
【００８１】
図７において、２０１はコンベアベルト、２０２はコンベア終端部２０１０側のベルトガイドロール、２０８はコンベア始端部２０１１側のベルトガイドロールである。コンベアベルト２０１がベルトガイドロール２０２、２０８間に設置されることで、ベルトコンベアが構成される。ベルトコンベアは、ベルトガイドロール２０８がモーター等の駆動手段によって駆動することで、コンベアベルト２０１を回転させる。ベルトガイドロール２０２は非駆動ロールであり、内部が中空のスリーブ体で構成されている。
【００８２】
ベルトガイドロール２０２の内側には磁石ロール２０３が配置されている。磁石ロール２０３の構成は、図３に示す構成と略同一である。具体的には、磁石ロール２０３は、その周方向および幅方向に所定の間隔をおいて配置される複数の磁石２０５を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁石２０５の磁極は、異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）となっている。すなわち、磁石２０５はロール周方向でＮ極とＳ極が交互になるように配置されている。複数の磁石２０５は、ロールの幅方向に対しては、同じ磁極となるように配置される。
【００８３】
磁石ロール２０３はモーター等によって回転するロールであり、ベルトガイドロール２０２と反対方向に回転するようになっている。また、後述するように、この磁石ロール２０３はベルトガイドロール２０２よりも高速で回転する。
【００８４】
回転する磁石ロール周辺の部材は、変化する磁場による渦電流効果の影響を受け、金属部材は非磁性物であっても渦電流によって加熱されていく。このため、コンベアベルト２０１とベルトガイドロール２０２は、樹脂、セラミックなどの非金属で構成される。
【００８５】
磁石２０５は、磁石ロール２０３の幅方向にわたって、同じ磁極となるように配置される。幅方向で同じ磁極の場合は、均一な磁場が形成され、強磁性体粒子に作用する力も均一になるが、幅方向に異なる磁極の磁石２０５を配置すると、磁場は不均一となり、局所的に強磁性体粒子の分離が行われない部分ができてしまい、分離効率を低下させる。ただし、磁石２０５は、図６に示すように、幅方向に一本の磁石を配置しても、図３に示すように、適宜分割したものを配置してもよい。
【００８６】
磁石ロール２０３の外周に沿って設けられる磁石２０５の数や配置間隔などに特別な制限はないが、磁石２０５の数を多くし、或いは配置間隔を小さくすれば、回転速度が遅くても高速な磁場変化が得られる。
【００８７】
実施の形態２では、実施の形態１と同様に、できるだけ高速で磁場の強度および向きの変化を生じさせることが好ましく、具体的には、下記（1）式で定義される磁石ロール２０３の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が１７０Ｈｚ以上であることが好ましい。より好ましくは、磁場変化周波数は２００Ｈｚ以上である。
【００８８】
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁極数（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアを、１磁極としてカウントする。例えば、Ｎ極（ａ）、Ｓ極（ｂ）、Ｎ極（ｃ）と周方向に並んでいる場合には、Ｎ極（ａ）とＳ極（ｂ）のペアで１磁極、Ｓ極（ｂ）とＮ極（ｃ）のペアで１磁極とカウントする。）
例えば、周方向で１２極（Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極と数える）の磁石（例えば、ネオジウム磁石）を配設した場合には、磁石ロール２０３の回転速度を１０００ｒｐｍとすると、磁場変化周波数は２００Ｈｚとなる。周方向で２４極（Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極と数える）の磁石を配置して、同じように磁場変化周波数を２００Ｈｚとする場合、磁石ロール２０３の回転速度は５００ｒｐｍでよい。
【００８９】
磁場変化周波数の上限は、磁石ロール２０３の回転数に機械的な上限があることや、周波数を大きくしても磁場変化の効果が飽和してしまうことがあるため、１０００Ｈｚ程度になる。
【００９０】
磁石２０５の大きさも特に制限はなく、所定の数の磁石を配置できる大きさであればよい。磁石２０５による磁場の強さに特別な制限はないが、通常、対象物に応じてベルトガイドロール２０２と接するコンベヤベルト部分で０．０１〜０．５Ｔ程度となるように磁石２０５を選択することが好ましい。磁場が弱すぎると磁石ロール２０３による効果が十分に得られない。一方、磁場が強すぎると、強磁性体粒子に作用する吸引力が強すぎ、前述した原理（図１（Ａ）〜（Ｄ））による強磁性体粒子の分離が却って阻害されるおそれがある。
【００９１】
本実施の形態２に係る装置でも、強磁性体粒子を分離する基本的な作用は、図１で説明したとおりである。
【００９２】
所定の間隔で配置される複数の磁石２０５と、隣接する磁石２０５間の間隙部により、磁石ロール２０３の回転時に磁場の強度が強→弱→強→弱→・・・と瞬時に切り替わり、粉粒体層中の強磁性体粒子に対して集合→分散→集合→分散→・・・の効果が繰り返し得られる点に特徴がある。ロール周方向で隣接する磁石２０５間の間隙部の広さに特別な制限はないが、粉粒体層中の強磁性体粒子が磁場から解放されるような状態が適切に生じ、一方において、磁場が弱くなる状態があまり長く続きすぎないようにするため、通常、１〜５０ｍｍ程度が適当である。
【００９３】
ベルトガイドロール２０２の下方（直下）には、コンベアベルト幅方向に沿った仕切板６が配置されるとともに、この仕切板２０６の上端部とコンベアベルト２０１（ベルトガイドロール２０２で移動方向が反転したコンベアベルト部分）との間に、強磁性体粒子を通過させるための隙間Ｓを設けている。このような形態で仕切板２０６を設けるのは、非磁性体粒子の落下エリアと強磁性体粒子の落下エリアが隣接するため、両粒子が落下中に混じり合わないようにするためである。
【００９４】
また、コンベアベルト移動方向において仕切板２０６を挟んだ位置に磁着物回収部２０７ｘと非磁着物回収部２０７ｙが設けられる。すなわち、仕切板２０６を挟んでコンベア始端部２０１１側の位置（強磁性体粒子の落下エリア）に磁着物回収部２０７ｘが、コンベア終端部２０１０側の位置（非磁性体粒子の落下エリア）に非磁着物回収部２０７ｙが、それぞれ設けられている。
【００９５】
以下、本実施の形態２の磁力選別装置の機能・作用と、この装置を用いた磁力選別方法について説明する。
【００９６】
本実施の形態２の磁力選別装置において、コンベアベルト２０１のベルト送り速度（ベルトガイドロール２０２、２０８の回転速度）は、その処理プロセスに必要な速度にすればよい。このベルト送り速度に対して、磁場の変化が十分高速となるように、磁石ロール２０３の回転速度を決める。特に、この磁石ロール２０３の回転速度は、さきに述べた（1）式の条件を満足するように設定することが好ましい。
【００９７】
強磁性体粒子を含む粉粒体ａが、供給装置２０４から稼働中のコンベアベルト２０１上に十分な厚さで供給され、コンベア終端部２０１０（ベルトガイドロール２０２及び磁石ロール２０３の位置）まで搬送される。そして、コンベアベルト２０１上の粉粒体ａがコンベア終端部２０１０から排出される際に、粉粒体ａ内の強磁性体粒子は、磁石ロール２０３が備える磁石２０５の磁場の作用を受けるが、磁石ロール２０３の回転により、磁場の強度が強→弱→強→弱→・・・と瞬時に切り替わり、粉粒体ａ中の強磁性体粒子に対しても集合→分散→集合→分散→・・・の効果が繰り返し得られる。
【００９８】
コンベア終端部２０１０において、粉粒体ａはコンベアベルト２０１の移動に伴ってベルトガイドロール２０２の円弧に沿って送られるが、１／４回転〜１／２回転の領域で非磁性体粒子は重力によって自由落下する。一方、強磁性体粒子は微粒化により質量が小さくなっており、また磁場の強度が十分に大きいために、コンベアベルト２０１から落下しても直ちに磁石に吸着する。こうして強磁性体粒子はコンベアベルト２０１の進行方向に送られ、１／２回転以上して磁場エリアから外れると自由落下する。そして、さきに落下した非磁性体粒子が非磁着物回収部２０７ｙに回収され、その後に落下した強磁性体粒子が磁着物回収部２０７ｘに回収される。この際、仕切板２０６により非磁性体粒子と強磁性体粒子とが混じり合うことが防止される。なお、コンベアベルト２０１の送り速度や粉粒体ａの落下挙動に応じて、仕切板２０６の位置を調整してよい。
【００９９】
実施の形態２に係る磁力選別装置では、ベルトガイドロール３（磁石ロール４ｒ）の幅方向にわたって、粉粒体ａと相対する磁極が同一となるように磁石５を配している。これにより、幅方向で均一な磁場が形成され、強磁性体粒子に作用する磁力も均一になるという効果を奏する。
【０１００】
また、本実施の形態２の磁力選別装置では、（i）磁石ロール２０３を回転させることで機械的に高速な磁場変化を生み出す、（ii）この変化している磁場内へ十分な層厚をもって粉粒体ａを供給する、（iii）磁場変化によって強磁性体粒子による非磁性体粒子の巻き込み・抱き込みを解消しながら、強磁性体粒子が磁石ロール２０３側へ移動し、非磁性体粒子は磁石ロール２０３から遠い側へと排除されていく、（iv）ベルトガイドロール２０２の下部で、重力によって非磁性体粒子が落下し、強磁性体粒子はコンベアベルト２０１側へ吸着保持されたまま運ばれて、磁場の影響が無くなったところで落下する、という作用により、図７に示すようにコンベアベルト２０１に供給する粉粒体ａの層厚を十分に厚くしても、効率よく強磁性体粒子を磁力選別することができる。すなわち、粉粒体ａから効率よくかつ迅速に強磁性体粒子を磁力選別することができる。
【０１０１】
図８に示すような従来装置でも、磁石の個数分だけの磁場の強度および向きの変化があるため、粉粒体ａの強磁性体粒子の分離効果は生じるが、固定式の磁石であるため磁場の変化の回数は限られたものとなり（数回〜１０数回）、強磁性体粒子の分離効果は小さい。これに対して本実施の形態２では、磁石ロール２０３が回転するため、ベルトガイドロール２０２に沿って粉粒体ａが搬送される間に、１００回以上の磁場の変化が容易に与えられる。
【０１０２】
また、撹拌挙動は対象とする粉粒体ａによって変化するため、適切な性能が得られるように磁石ロール２０３の回転数を調整することができる。
【０１０３】
本実施の形態２の磁力選別装置は、上述したように粉粒体ａから効率よく強磁性体粒子を磁力選別することができるので、この装置を用いた粉粒体ａの磁力選別では、図７に示すように供給装置２０４からコンベアベルト２０１上に、粉粒体ａに含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で、且つ磁場が十分に作用する層厚で粉粒体を供給することが望ましい。具体的には、粉粒体の厚さが２０〜３０ｍｍであってもよい。
【０１０４】
また、仕切板２０６の上端部とコンベアベルト２０１との隙間Ｓを、供給装置２０４からコンベアベルト２０１上に供給される粉粒体ａの層厚よりも小さくすることが好ましい。仕切板２０６を設置する目的はさきに述べたとおりであるが、コンベア終端部２０１０でコンベアベルト２０１から落下する強磁性体粒子と非磁性体粒子が混じり合うことを防止するには、仕切板２０６の上端部をコンベアベルト２０１にできるだけ近づけることが望ましい。具体的には、隙間Ｓを粉粒体ａの層厚よりも小さくすれば、強磁性体粒子と非磁性体粒子の混じり合いを防止することができる。
【０１０５】
本実施の形態２に係る装置による磁力選別の対象となる粉粒体に特別な制限はないが、製鉄スラグ等のスラグ、鉄鉱石テーリングなどが挙げられる。このなかでも特にスラグの磁力選別に好適である。
【０１０６】
スラグからの鉄分回収においては、まず、製鉄スラグを微粒化する。微粒化が不十分であると、鉄分の回収率が向上しない。製鉄スラグが発生する製銑・製鋼プロセスにはさまざまな工程があるため、発生するスラグも多様である。微粒化後のスラグ粒径はスラグに応じて決定されるが、含有されている鉄の形態に応じて、数１０μｍ〜１ｍｍ程度まで微粒化する必要があることが多い。微粒化の方法としては、粉砕が一般的である。粗粉砕としてジョークラッシャやハンマークラッシャで粉砕したあと、さらに微粉化のためにボールミル、ロッドミル、ジェットミル、ピンミル、インパクトミルなどを用いて粉砕する。他の方法として、１０００〜１３００℃程度に加熱後、徐冷する方法もある。そして、微粒化したスラグを対象として、本発明の磁力選別装置による磁力選別を行う。これによりスラグから鉄分を効率よく分離・回収することができ、スラグの処理ラインの生産性を高めることができる。
【０１０７】
なお、強磁性体の選別装置としては、一見類似した構造を有する渦流式選別装置が知られているが、金属粒子の選別原理に違いがあるほか、粒子を反発力で飛ばすため、回収ケースの位置を回収される金属粒子の大きさに合わせて調整する機構が必要であり、そのためのスペースも必要となる。これに対して本発明では、そのような回収ケースの位置調整は不要であり、したがって、そのための複雑な機構も不要である。
【０１０８】
なお、本発明は、上記のような実施の形態１および２の選別装置や選別方法に限られるものではなく、種々の設計変更を実施することができる。また、実施の形態１および２の磁力選別方法を用いて、製鉄プロセスの副生成物から鉄源を製造する鉄源の製造方法として実施することもできる。
【実施例１】
【０１０９】
図２に示すような本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置を用い、製鋼スラグの磁力選別を行った。【０１１０】
製鋼スラグの粉砕物を４００μｍの篩にかけた後、篩の目を通過したスラグを磁力選別の対象粉粒体とした。この粉粒体の鉄濃度は５４mass％であった。ベルトコンベアＡのコンベアベルト１上への粉粒体の供給層厚は７ｍｍとした。ベルトコンベアＢのベルトガイドロール３の外径は３００ｍｍ、磁石ロール４rの磁極数は１２極（ただし、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）、ベルトコンベアＡ、Ｂのコンベヤベルト１、２の送り速度は０．５ｍ／ｓ、ベルトガイドロール３の回転速度は３１．９ｒｐｍ、ベルトガイドロール３と接するコンベヤベルト部分での磁場強度は０．２Ｔとした。また、ベルトコンベアＢの磁石ロール４ｒの回転速度の効果を調べるため、磁石ロール４ｒの回転速度は、５００ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝１００Ｈｚ）、８５０ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝１７０Ｈｚ）、１２００ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝２４０Ｈｚ）とした。【０１１１】
比較のため、従来一般的に使用されているドラム磁選機Ａ（ドラム面上での磁場強度：０．１６Ｔ）と、プーリ磁選機Ｂ（ベルトガイドロールと接するコンベヤベルト部分での磁場強度：０．２Ｔ）を用い、同じ製鋼スラグの粉粒体を送り速度０．５ｍ／ｓで磁力選別した。【０１１２】
上記各実施例において、磁着回収物の鉄濃度とスラグからの鉄回収率を調べた。その結果を表１に示す。【０１１３】
まず、ドラム磁選機Ａを使用した比較例１の磁着回収物は、非鉄成分を巻き込んでいるため鉄濃度が低く、また非磁着側へ鉄を逃しているため鉄回収率も低い。また、プーリ磁選機Ｂを使用した比較例２は、粉粒体のほぼ全量が巻き込まれたため、確かに鉄回収率は良いが、肝心の磁着回収物の鉄濃度は、磁力選別前の粉粒体とほとんど変わらない。これに対して本発明例では、磁石ロール３の磁場変化周波数を１７０Ｈｚ以上とすれば、磁着回収物の鉄濃度、スラグの鉄回収率ともに高い値が得られており、さらに、磁石ロール３の磁場変化周波数が２００Ｈｚ以上であれば、磁着回収物の鉄濃度、スラグの鉄回収率ともにより高い値が得られる。【０１１４】
【表１】
2014061256.tif 000003
【実施例２】
【０１１５】
図７に示すような実施の形態２に係る磁力選別装置を用い、製鋼スラグの磁力選別を行った。【０１１６】
製鋼スラグの粉砕物を４００μｍの篩にかけた後、篩の目を通過したスラグを磁力選別の対象粉粒体とした。この粉粒体の鉄濃度は５４mass％であった。コンベアベルト２０１上への粉粒体の供給層厚は７ｍｍとした。ベルトガイドロール２０２の外径は３００ｍｍ、磁石ロール２０３の磁極数は１２極（ただし、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）、コンベヤベルト２０１の送り速度は０．５ｍ／ｓ、ベルトガイドロール２０２の回転速度は３１．９ｒｐｍ、ベルトガイドロール２０２と接するコンベヤベルト部分での磁場強度は０．２Ｔとした。また、ベルトコンベアの磁石ロール２０３の回転速度の効果を調べるため、磁石ロール２０３の回転速度は、５００ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝１００Ｈｚ）、８５０ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝１７０Ｈｚ）、１２００ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝２４０Ｈｚ）とした。【０１１７】
比較のため、従来一般的に使用されているドラム磁選機Ａ（ドラム面上での磁場強度：０．１６Ｔ）と、プーリ磁選機Ｂ（ベルトガイドロール２０２と接するコンベヤベルト部分での磁場強度：０．２Ｔ）を用い、同じ製鋼スラグの粉粒体を送り速度０．５ｍ／ｓで磁力選別した。【０１１８】
上記各実施例において、磁着回収物の鉄濃度とスラグからの鉄回収率を調べた。その結果を表２に示す。【０１１９】
まず、ドラム磁選機Ａを使用した比較例１の磁着回収物は、非鉄成分を巻き込んでいるため鉄濃度が低く、また非磁着側へ鉄を逃しているため鉄回収率も低い。また、プーリ磁選機Ｂを使用した比較例２は、粉粒体のほぼ全量が巻き込まれたため、確かに回収率は良いが、肝心の磁着回収物の鉄濃度は、磁力選別前の粉粒体とほとんど変わらない。これに対して本発明例では、磁石ロール２０３の磁場変化周波数を１７０Ｈｚ以上とすれば、磁着回収物の鉄濃度、スラグの鉄回収率ともに高い値が得られており、さらに、磁石ロール２０３の磁場変化周波数が２００Ｈｚ以上であれば、磁着回収物の鉄濃度、スラグの鉄回収率ともにより高い値が得られる。【０１２０】
【表２】
2014061256.tif 000004
【符号の説明】
【０１２１】
１、２、２０  コンベアベルト
３、８、９、１３  ベルトガイドロール
４  磁場印加手段
４ｒ  磁石ロール
５  磁極
６  供給装置
７ｘ  磁着物回収部
７ｙ  非磁着物回収部
１０、１２  コンベア終端部
１１、１４  コンベア始端部
１５  軸受
３０、４０  ロール軸
Ａ、Ｂ  ベルトコンベア
ａ  粉粒体
２０１  コンベアベルト
２０２  ベルトガイドロール
２０３  磁石ロール
２０４  供給装置
２０５  磁極
２０６  仕切板
２０７ｘ  磁着物回収部
２０７ｙ  非磁着物回収部
２０８  ベルトガイドロール
２０９  軸受
２０１０  コンベア終端部
２０１１  コンベア始端部
Ｓ  隙間
【図１】
2014061256.tif 000005
【図２】
2014061256.tif 000006
【図３】
2014061256.tif 000007
【図４】
2014061256.tif 000008
【図５】
2014061256.tif 000009
【図６】
2014061256.tif 000010
【図７】
2014061256.tif 000011
【図８】
2014061256.tif 000012
【図９】
2014061256.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月17日(2015.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側に設けられ、外周の一部にベルトコンベア（Ｂ）が巻きつけられた回転可能な中空のベルトガイドロールと、
前記ベルトガイドロールの内側に設けられ、ベルトガイドロール周方向に配置される複数の磁石を備えた磁場印加手段を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部の上方に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記磁石は、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される磁力選別装置。
【請求項２】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
前記ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側に設けられ、外周の一部に前記ベルトコンベア（Ｂ）が巻きつけられた回転可能な中空のベルトガイドロールと、
前記ベルトガイドロールの内側に設けられ、ベルトガイドロール周方向に配置される複数の磁石を備えた磁場印加手段を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部の上方に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部および前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部において、前記ベルトコンベア（Ａ）および（Ｂ）のコンベアベルトが同じ方向に移動しており、
前記磁場印加手段は、前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側のベルトガイドロールの内側には、ベルトガイドロール周方向および幅方向に配置される複数の磁石を備えるとともに、
前記磁石は、
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロール周方向で隣接する磁極が互いに異なるように配置されており、
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている磁力選別装置。
【請求項３】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、
ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置する第２のベルトコンベア（Ｂ）と、
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部側に設けられ、外周の一部に前記ベルトコンベア（Ｂ）が巻きつけられた回転可能な中空のベルトガイドロールと、
前記ベルトガイドロールの内側に設けられ、ベルトガイドロール周方向に配置される複数の磁石を備えた磁場印加手段を備え、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベアベルトの上方であってベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部と粉粒体供給装置の間に前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部が近接して位置し、
前記ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部および前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部において、前記ベルトコンベア（Ａ）および（Ｂ）のコンベアベルトが逆方向に移動しており、
前記磁石は、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なる磁極であるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置される磁力選別装置。
【請求項４】
下記（1）式で定義される、前記磁場印加手段から粉粒体に作用する磁場の変化を示す磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が、１７０Ｈｚ以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁力選別装置。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁極数（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアで１磁極としてカウントする。）
【請求項５】
前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記磁場印加手段は、前記ベルトガイドロールの内側に配置された回転可能な磁石ロールからなり、
前記磁石ロールは、その外周に沿って配置された磁石が、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なる磁極であるように配置され、かつ、前記ベルトコンベア（Ｂ）の前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項６】
前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア終端部の下方に磁着物回収部を設け、前記ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部の下方に非磁着物回収部を設けた請求項１ないし５のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、
供給装置から前記ベルトコンベア（Ａ）上に、粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体を供給する磁力選別方法。
【請求項８】
強磁性体粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、
外周の一部に前記コンベアベルトが巻き付けられた回転可能な中空のベルトガイドロールとを有し、
前記ベルトガイドロールの内側には、前記ベルトガイドロールと反対方向に回転する磁石ロールを配置し、
磁石ロールは、前記ベルトコンベアの前記ベルトガイドロールの周方向で隣接する磁極が異なるように配置され、かつ、前記ベルトコンベアの前記ベルトガイドロールの幅方向で隣接する磁極が同一であるように配置されている磁石を有する磁力選別装置。
【請求項９】
下記（1）式で定義される、前記磁場印加手段から粉粒体に作用する磁場の変化を示す磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が、１７０Ｈｚ以上である請求項８に記載の磁力選別装置。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロールの回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロールが備える磁極数（但し、磁極数は、磁石ロール４ｒの粉粒体（ａ）と対向する面の周方向に隣接するＮ極・Ｓ極のペアで１磁極としてカウントする。）
【請求項１０】
前記ベルトガイドロールの下方に、前記コンベアベルト幅方向に沿った仕切板を配置するとともに、前記仕切板の上端部と前記コンベアベルトとの間に、粉粒体の一部を通過させるための隙間を設け、
コンベアベルト移動方向において前記仕切板を挟んだ位置に、磁着物回収部と非磁着物回収部を設けた請求項８または９に記載の磁力選別装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、
供給装置からコンベアベルト上に、粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体を供給する磁力選別方法。
【請求項１２】
前記仕切板の上端部とコンベアベルトとの隙間を、前記供給装置から前記コンベアベルト上に供給される粉粒体の層厚よりも小さくする請求項１１に記載の磁力選別方法。
【請求項１３】
強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する装置であって、
粉粒体（ａ）を搬送する第１のベルトコンベア（Ａ）と、該ベルトコンベア（Ａ）の上方に位置し、ベルトコンベア（Ａ）で搬送されてきた粉粒体（ａ）から磁力により強磁性体粒子を吸引して分離する第２のベルトコンベア（Ｂ）を備え、
ベルトコンベア（Ａ）とベルトコンベア（Ｂ）は、コンベアベルト（１）,（２）の移動方向が逆向きであり、
ベルトコンベア（Ａ）のコンベア終端部（１０）の上方にベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）が近接して位置し、
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）側のベルトガイドロール（３）の内側には、ロール周方向に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（５）が異なる極性を有する磁場印加手段（４）を設けた磁力選別装置。
【請求項１４】
ベルトコンベア（Ｂ）の磁場印加手段（４）が、ベルトガイドロール（３）の内側に配置された回転駆動式の磁石ロール（４r）からなり、該磁石ロール（４r）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（５）が異なる極性を有し、
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベアベルト（２）とベルトガイドロール（３）を非金属製とするとともに、ベルトガイドロール（３）を非駆動ロールとした請求項１３に記載の磁力選別装置。
【請求項１５】
ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア終端部（１２）の下方に磁着物回収部（７x）を設け、ベルトコンベア（Ｂ）のコンベア始端部（１１）の下方に非磁着物回収部（７y）を設けた請求項１３または１４に記載の磁力選別装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の磁力選別装置を用い、強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
供給装置（６）からベルトコンベア（Ａ）上に、粉粒体（ａ）に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体（ａ）を供給する磁力選別方法。
【請求項１７】
請求項１４又は１５に記載の磁力選別装置を用い、下記（1）式で定義される磁石ロール（４r）の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上とする請求項１６に記載の磁力選別方法。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロール（４r）の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール（４r）が備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする。）
【請求項１８】
強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）を供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に供給し、粉粒体（ａ）をコンベア終端部（２０１０）から払い出す際に、磁力により強磁性体粒子を吸引して非磁性体粒子から分離するベルトコンベア式の磁力選別装置であって、
コンベアベルト（２０１）とコンベア終端部（２０１０）側のベルトガイドロール（２０２）を非金属製とするとともに、ベルトガイドロール（２０２）を非駆動ロールとし、
ベルトガイドロール（２０２）の内側には、ベルトガイドロール（２０２）と反対方向に回転駆動する磁石ロール（２０３）を配置し、該磁石ロール（２０３）は、その外周に沿って所定の間隔をおいて配置される複数の磁極（２０５）を備えるとともに、ロール周方向で隣接する磁極（２０５）は異なる極性を有する磁力選別装置。
【請求項１９】
ベルトガイドロール（２０２）の下方に、コンベアベルト幅方向に沿った仕切板（２０６）を配置するとともに、該仕切板（２０６）の上端部とコンベアベルト（２０１）との間に、粉粒体の一部を通過させるための隙間（Ｓ）を設け、
コンベアベルト移動方向において仕切板（２０６）を挟んだ位置に、磁着物回収部（２０７x）と非磁着物回収部（２０７y）を設けた請求項１８に記載の磁力選別装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の磁力選別装置を用い、強磁性体粒子を含む粉粒体（ａ）から強磁性体粒子を磁力選別する方法であって、
供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に、粉粒体（ａ）に含まれる最小粒子の直径よりも大きい層厚で粉粒体（ａ）を供給する磁力選別方法。
【請求項２１】
仕切板（２０６）の上端部とコンベアベルト（２０１）との隙間（Ｓ）を、供給装置（２０４）からコンベアベルト（２０１）上に供給される粉粒体の層厚よりも小さくする請求項２０に記載の磁力選別方法。
【請求項２２】
下記（1）式で定義される磁石ロールの磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を１７０Ｈｚ以上とする請求項２０または２１に記載の磁力選別方法。
Ｆ＝（ｘ・Ｐ）／６０      …（1）
ここで  ｘ：磁石ロール（２０３）の回転数（ｒｐｍ）
Ｐ：磁石ロール（２０３）が備える磁極数（但し、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする。）
【請求項２３】
請求項１ないし２２のうちいずれかに記載の磁力選別装置および磁力選別方法を用いて、製鉄プロセスの副生成物から鉄源を製造する鉄源の製造方法。
【国際調査報告】
2014061256.tif 000014
2014061256.tif 000015