(57)【要約】      （修正有）【課題】粉粒体の比重分離において、気流による粒子の搬出を工夫することにより、比重分離単独、又は比重分離、静電分離あるいは粒度分離を組み合わせ、安定した高い分離能力と分離効率を達成する。【解決手段】流動化空気供給口８から空気を供給し、かつ上記振動機３より振動を与えることにより、上記粉粒体投入口１から比重分離容器２ａ内に供給された粉粒体Ａを分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて上記第１の排出口７ａから排出し、比重の大きい粒子を上記第２の排出口１３ａから排出する比重分離装置において、上記比重分離容器２ａの上部に空気吸引口６を形成し、かつ上記第１の排出口７ａから内部の空気を吸引して排出する空気吸引手段を設ける。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体投入口と、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた第１の排出口と、下部に設けた第２の排出口とを備え、基台上に振動自在に支持された比重分離容器と、
上記比重分離容器に振動を与える振動機とから成り、
上記流動化空気供給口から空気を供給し、かつ上記振動機により振動を与えることにより、上記粉粒体投入口から比重分離容器内に供給された粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて上記第１の排出口から排出し、比重の大きい粒子を上記第２の排出口から排出する比重分離装置において、
上記比重分離容器の上部に空気吸引口を形成し、かつ上記第１の排出口から内部の空気を吸引して排出する空気吸引手段を設けることにより、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、比重の小さい粒子を回収して上記第１の排出口から排出することを特徴とする粉粒体の比重分離装置。
【請求項２】
上記流動化空気供給口に調温・調湿手段を設けることにより、流動化空気の温度又は湿度を制御して、上記比重分離容器内の粉粒体を冷却、加熱、又は調湿することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の比重分離装置。
【請求項３】
上記比重分離容器において、空気吸引口から第１の排出口までの空気の流路断面積を縮小・拡大させることにより、比重の小さい粒子を搬送する空気の流速を変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉粒体の比重分離装置。
【請求項４】
前段の比重分離部と後段の静電分離部の間に仕切板を介在させて、これら両分離部を一体として、基台上に振動自在に支持された比重・静電分離容器と、
上記比重・静電分離容器に振動を与える振動機とから成り、
上記比重分離部の比重・静電分離容器は、粉粒体投入口と、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた空気吸引口及び空気吸引手段により内部の空気を吸引して排出する第１の排出口とを備え、
上記静電分離部の比重・静電分離容器は、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた空気吸引口及び上記空気吸引手段により内部の空気を吸引して排出する第１の排出口と、下部に設けた第２の排出口と、上部電極及び下部電極とを備えており、
上記各流動化空気供給口から空気を供給し、上記振動機により振動を与え、かつ上記上部電極及び下部電極に高電圧を印可することにより、
上記比重分離部では、上記粉粒体投入口から比重・静電分離容器内に供給された粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、比重の小さい粒子を回収して上記第１の排出口から排出し、比重の大きい粒子を上記静電分離部へ移動させ、
上記静電分離部では、上記比重分離部から移動された粉粒体を分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させて、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、導電性粒子を回収して上記第１の排出口から排出し、絶縁性粒子を上記第２の排出口から排出することを特徴とする粉粒体の比重・静電分離装置。
【請求項５】
前段に比重分離装置を配置し、後段に静電分離装置を配置した粉粒体の分離装置において、
上記比重分離装置は、請求項１に記載の比重分離装置から成り、
上記静電分離装置は、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた空気吸引口及び空気吸引手段により内部の空気を吸引して排出する第１の排出口と、下部に設けた第２の排出口と、上部電極及び下部電極とを備え、基台上に振動自在に支持された静電分離容器と、
上記静電分離容器に振動を与える振動機とから成り、
上記流動化空気供給口から空気を供給し、上記振動機により振動を与え、かつ上記上部電極及び下部電極に高電圧を印可することにより、上記比重分離装置の第２の排出口から上記静電分離容器の粉粒体投入部に供給された粉粒体を分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させて、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、導電性粒子を回収して上記第１の排出口から排出し、絶縁性粒子を上記第２の排出口から排出することを特徴とする粉粒体の分離装置。
【請求項６】
請求項５に記載の分離装置において、さらに第１の分級機と第２の分級機を設けた粉粒体の分離装置であって、上記比重分離装置と静電分離装置の第１の排出口から排出された粉粒体を上記第１の分級機により粗粒と微粒に分離し、そのうちの微粒を上記静電分離容器の粉粒体投入部に投入し、上記静電分離装置の第２の排出口から排出された粉粒体を上記第２の分級機により粗粒と微粒に分離し、そのうちの粗粒を同様に静電分離容器の粉粒体投入部に投入することを特徴とする粉粒体の分離装置。
【請求項７】
比重分離装置の比重分離容器内に供給された粉粒体を、振動と流動化空気により分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて、該比重の小さい粒子を上記比重分離容器の上部から排出し、比重の大きい粒子を下部から排出することにより、比重の小さい粒子と比重の大きい粒子を分離する比重分離方法において、
上記比重分離容器の上部において外部から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子を回収して排出することを特徴とする粉粒体の比重分離方法。
【請求項８】
粉粒体を比重分離部において比重分離した後、比重の大きい粒子を静電分離部において静電分離する粉粒体の分離方法において、
上記比重分離部では、粉粒体を振動と流動化空気により分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて、該比重分離部の上部において外部から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子を回収して該比重分離部の上部から排出し、比重の大きい粒子を上記静電分離部に供給し、
この静電分離部では、比重の大きい粒子を振動と流動化空気により分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させて、該静電分離部の上部において外部から吸引する空気でもって、導電性粒子を回収して該静電分離部の上部から排出し、絶縁性粒子を該静電分離部の下部から排出することを特徴とする粉粒体の分離方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の分離装置によって分離された粉粒体である石炭灰の一方を燃料としてボイラに投入し、他方を建設・土木資材用原料として建設・土木資材製造プラントに投入することを特徴とする石炭灰の分離処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比重や形状の異なる粒子が混在した粉粒体、及び／又は導電性粒子と絶縁性粒子が混在した粉粒体について、比重分離処理、静電分離処理、又は粒度分離処理を行うことより、高効率に均質な粉粒体とする分離装置、分離方法及び分離処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
比重や形状が異なる粒子が多く混在した粉粒体、及び／又は導電性粒子（カーボン、金属など）が絶縁性粒子中に多く混在した粉粒体としては、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス焼却灰などの廃棄物、穀物等の食品、医薬品原料、肥料・農薬原料、鉱物などが挙げられる。
これらの粉粒体から、成分の異なる粒子や導電性の異なる粒子を分離する場合に、粉粒体の状態（温度、水分、粒度、比重、不純物割合など）により、分散状態、流動状態、浮遊状態、又は帯電状態などが異なり、静電分離のみでは、分離能力（単位時間あたりの所定粒子排出量）、分離効率（原料中の所定粒子量に対する分離後の所定粒子量の割合）に限界があることが知られている。
したがって、比重や粒度により、成分、導電性粒子、又は絶縁性粒子の割合が異なる粉粒体において、静電分離の前処理又は後処理として、比重分離又は粒度分離を行うことが有効である。
【０００３】
比重分離においては、粉粒体を分散させることが重要であり、流動化空気を付与して粉粒体を流動化することにより良好な分散状態が得られ、比重の軽い粒子を粉粒体層の表面に移動し、偏在させることができる。また、平均粒径が１００μｍ以下程度の粉体を流動化するためには、流動化空気に加えて振動を付与することが有効である。
【０００４】
静電分離においては、導電性粒子と絶縁性粒子の誘電率の差の大きい方が望ましく、粒子本来の誘電率のみでなく、粒子の親水性又は疎水性の差や多孔度の違いを活用して、誘電率が大きい水分を介在させることにより、分離効率を向上させることができる。即ち、粉粒体を冷却、加温又は調湿しながら、粒子の表面水を除去し、さらに粒子の細孔内に水分を選択的に保持させると、振動、流動及び電圧の印可により、良好な分散状態のもとで誘電率の高い粒子（導電性粒子）を粉粒体層の表面部に浮遊させ、空気により装置外へ排出することができるので、より分離効率を高めることができる。
なお、導電性粒子の割合が多い場合には、比重分離等により導電性粒子の割合を減少させた後、静電分離を行うことが、安定運転（スパーク発生抑制）、分離能力、及び分離効率の面からより望ましいことである。
【０００５】
粒度分離において、粒子の成分により比重や粒度が異なる場合には、サイクロン又は回転ロータ等による分級機を用いることにより、異種粒子を分離することができる。
このように粉粒体の分離において、粉粒体の状態により、比重分離、静電分離又は粒度分離を単独又は組み合わせることによって、安定運転を維持しながら分離能力や分離効率を高めることができる。
【０００６】
比重分離については、特開昭６３−２５８６８５号公報、及び特開昭６４−８０４７７号公報に開示されているような先行技術がある。
上記特開昭６３−２５８６８５号公報に開示されている技術は、粉粒体に流動化空気と振動を付与して流動化し、終末速度に達している微粉を気流に同伴して飛散回収し、粗粉を流動層高内に設けられた排出口から排出するものである。このような方法では、１００μｍ程度以下の粉粒体を扱う場合には、気流流速が５ｃｍ／ｓ以下程度と非常に遅くなり、処理スピードが遅く分離能力が低くなってしまう。
【０００７】
また、上記特開昭６４−８０４７７号公報に開示されている技術は、粉粒体に流動化空気と振動を付与して流動化し、流動層内における粉粒体の見かけ密度の差を利用して偏在させ、流動層の上部から見かけ密度の小さい粉粒体を回収し、下部からは見かけ密度の大きい粉粒体を回収して分離する方法である。このような方法では、少なからず粉体層の混合が発生するため高い分離効率を得ることは困難である。
そして、上記どちらの文献に開示された技術においても、原料中の水分が多くなると粉粒体の凝集が強くなり、分離効率が低下することになる。
【０００８】
静電分離については、再公表特許２００２−７６６２０号公報、及び特表２００１−５１２３６９号公報に開示されているような先行技術がある。
上記再公表特許２００２−７６６２０号公報に開示されている技術は次の通りである。
先ず、導電性粒子の回収は、分離ゾーンの電界強度を上げて、導電性粒子の帯電量を大きくし、上部電極の開口部を通過させて、分離ゾーンの上方に移動して分離するようにしている。このような方法では、原料中の導電性粒子の濃度が高い場合（１５％以上含まれている場合）にはスパークの発生率が高くなり、安定運転のためには電界強度を低くするか、又は処理量を下げざるを得ず、分離能力や分離効率が低下する。
【０００９】
また、上記特表２００１−５１２３６９号公報に開示されている技術は、粉粒体雰囲気の湿度を５〜３０％とすることにより粉粒体の凝集をなくして、帯電程度に差を付けて、分離能力や分離効率を向上することである。即ち、粉粒体の分離能力や分離効率は、粉粒体雰囲気の湿度に大きく影響されるので、この粉粒体雰囲気の湿度を５〜３０％に調整することに関するものである。粉粒体雰囲気の湿度調整の具体的な手段としては、粉粒体の搬送用空気を加熱すること、水又は水蒸気を添加すること、粉粒体を流動化させるための空気を加熱することが開示されている。
しかしながら、この文献には、振動や流動による前処理装置において、粉粒体の状態を調整すること、及び該前処理装置で比重分離した後に、静電分離を行うことについては、開示されていない。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−２５８６８５号公報
【特許文献２】特開昭６４−８０４７７号公報
【特許文献３】再公表特許２００２−７６６２０号公報
【特許文献４】特表２００１−５１２３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、粉粒体の比重分離において、気流による粒子の搬出を工夫することにより、また異種粒子が多い粉粒体においても、粉粒体の状態に応じて、比重分離単独、又は比重分離、静電分離あるいは粒度分離を組み合わせることにより、安定した高い分離能力と分離効率を達成し、粉粒体より異種粒子を分離することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題に対する解決手段は、粉粒体を比重分離する場合に、比重の小さい粒子が移動・浮遊する粉粒体層の上部において、外部から吸引する搬送用の空気により比重の小さい粒子を回収して搬出することが基本となるものである。
【００１３】
〔解決手段１〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段１は、粉粒体投入口と、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた第１の排出口と、下部に設けた第２の排出口とを備え、基台上に振動自在に支持された比重分離容器と、
上記比重分離容器に振動を与える振動機とから成り、
上記流動化空気供給口から空気を供給し、かつ上記振動機により振動を与えることにより、上記粉粒体投入口から比重分離容器内に供給された粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて上記第１の排出口から排出し、比重の大きい粒子を上記第２の排出口から排出する比重分離装置を前提として、次の要件(イ)〜(ハ)を備えるものである。
(イ) 上記比重分離容器の上部に空気吸引口を形成すること。
(ロ) 上記第１の排出口から内部の空気を吸引して排出する空気吸引手段を設けること。
(ハ) 上記空気吸引口から吸引される空気でもって、比重の小さい粒子を回収して上記第１の排出口から排出すること。
【００１４】
〔作 用〕
振動と流動化空気により粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させ、比重分離容器の上部の空気吸引口から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子を回収して上部の第１の排出口から排出し、比重の大きい粒子を下部の第２の排出口から排出することにより、比重の小さい粒子と比重の大きい粒子が分離される。この結果、流動化空気とは別のより流速の速い気流により、比重の小さい粒子を回収することができる。また、比重の小さい粒子が粉粒体層の上部に移動・浮遊して直ぐに回収することができる。
比重が小さく成分の異なる粒子が多い場合、又は比重が小さく導電性のよい粒子が多い場合には、より有効な分離手段であり、単独でも分離手段として利用することができる。一方、粉粒体の成分分布が比重のみでなく、導電性／絶縁性でもある場合には、静電分離装置の前処理装置として用いれば、より分離能力及び分離効率を高めることができる。即ち、比重の小さい粒子が導電性粒子の場合、前処理として比重分離装置を用いることにより、静電分離装置への負荷を軽減でき、かつ静電分離装置においてスパーク発生を防止することができるので安定運転が可能となる。
【００１５】
〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段１の比重分離装置において、流動化空気供給口に調温・調湿手段を設けることにより、流動化空気の温度又は湿度を制御して、比重分離容器内の粉粒体を冷却、加熱、又は調湿することである。
〔作 用〕
比重分離装置における流動化空気の温度と湿度を調整することにより、比重分離容器内に供給された粉粒体の温度と水分の調整を行うことができる。これにより、粉粒体の温度と水分を適正な状態にすることができ、効率よく比重分離を行うことができる。また、静電分離装置の前処理装置として用いる場合にも、粉粒体の温度と水分を調整することは有効である。
【００１６】
〔実施態様２〕（請求項３に対応）
実施態様２は、上記解決手段１又は実施態様１の比重分離装置において、比重分離容器における空気吸引口から第１の排出口までの空気の流路断面積を縮小・拡大させることにより、比重の小さい粒子を搬送する空気の流速を変化させることである。
〔作 用〕
比重の小さい粒子を搬送する気流の流路断面積を比重分離容器内において縮小・拡大することより、搬送用の空気の流速を変化させる。この結果、流路断面積が縮小され流速が速くなる部分では、粉粒体層表面からの粉粒体の巻き上げが積極的に行われ、流路断面積が拡大され流速が遅くなる部分では、気流に搬送される粉粒体のうちより比重の大きいものが沈降する。これにより、比重による選択性（分離効率）を損なうことなく、粉粒体の飛散を促進することができる。
【００１７】
〔解決手段２〕（請求項４に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段２は、前段の比重分離部と後段の静電分離部の間に仕切板を介在させて、これら両分離部を一体として、基台上に振動自在に支持された比重・静電分離容器と、
上記比重・静電分離容器に振動を与える振動機とから成り、
上記比重分離部の比重・静電分離容器は、粉粒体投入口と、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた空気吸引口及び空気吸引手段により内部の空気を吸引して排出する第１の排出口とを備え、
上記静電分離部の比重・静電分離容器は、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた空気吸引口及び上記空気吸引手段により内部の空気を吸引して排出する第１の排出口と、下部に設けた第２の排出口と、上部電極及び下部電極とを備えており、
上記各流動化空気供給口から空気を供給し、上記振動機により振動を与え、かつ上記上部電極及び下部電極に高電圧を印可することにより、
上記比重分離部では、上記粉粒体投入口から比重・静電分離容器内に供給された粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、比重の小さい粒子を回収して上記第１の排出口から排出し、比重の大きい粒子を上記静電分離部へ移動させ、
上記静電分離部では、上記比重分離部から移動された粉粒体を分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させて、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、導電性粒子を回収して上記第１の排出口から排出し、絶縁性粒子を上記第２の排出口から排出することである。
【００１８】
〔作 用〕
前段の比重分離部では、振動と流動化空気により粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させ、また、後段の静電分離部では、振動と流動化空気により粉粒体を分散・横移動させながら、上部及び下部電極に高圧直流電圧を負荷し静電気を発生させて導電性粒子を飛散させることにより、比重・静電分離容器の上部の空気吸引口から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子と導電性粒子を回収して上部の第１の排出口から排出し、絶縁性粒子を下部の第２の排出口から排出する。
この結果、比重が異なり導電性が異なる粒子が混在する粉粒体であっても、前段で比重分離を、後段で静電分離をすることができ、異種粒子を一括飛散させて搬送用の空気により回収して装置外に排出することができる。また、比重の小さい導電性の粒子が多い場合も、先に比重分離をすることにより導電性粒子量を低減することができる。
【００１９】
〔解決手段３〕（請求項５に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段３は、前段に比重分離装置を配置し、後段に静電分離装置を配置した粉粒体の分離装置において、
上記比重分離装置は、上記解決手段１の比重分離装置であり、
上記静電分離装置は、流動化空気供給口と、流動化空気の分散手段と、上部に設けた空気吸引口及び空気吸引手段により内部の空気を吸引して排出する第１の排出口と、下部に設けた第２の排出口と、上部電極及び下部電極とを備え、基台上に振動自在に支持された静電分離容器と、
上記静電分離容器に振動を与える振動機とから成り、
上記流動化空気供給口から空気を供給し、上記振動機により振動を与え、かつ上記上部電極及び下部電極に高電圧を印可することにより、上記比重分離装置の第２の排出口から上記静電分離容器の粉粒体投入部に供給された粉粒体を分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させて、上記空気吸引口から吸引される空気でもって、導電性粒子を回収して上記第１の排出口から排出し、絶縁性粒子を上記第２の排出口から排出することである。
【００２０】
〔作 用〕
比重分離装置により粉粒体を比重分離した後、比重の大きい粒子を静電分離装置により静電分離する。その結果、比重分離装置と静電分離装置において個別に操作条件を設定することができ、幅広い粉粒体の状態に対応することができる。
即ち、粉粒体が高温の場合には、比重分離装置における流動化空気の温度を低く湿度を高くすること、また比重の小さい導電性の粒子が多い場合には、比重分離装置における流動化空気量を少なくすること等ができる。そして、比重分離後の粒度が小さい場合には、静電分離装置における印可電圧を大きくすること、また導電性粒子が多い場合には印可電圧を下げること等ができる。
【００２１】
〔解決手段４〕（請求項６に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段４は、上記解決手段３の分離装置において、さらに第１の分級機と第２の分級機を設けた粉粒体の分離装置であって、上記比重分離装置と静電分離装置の第１の排出口から排出された粉粒体を上記第１の分級機により粗粒と微粒に分離し、そのうちの微粒を上記静電分離容器の粉粒体投入部に投入し、上記静電分離装置の第２の排出口から排出された粉粒体を上記第２の分級機により粗粒と微粒に分離し、そのうちの粗粒を同様に静電分離容器の粉粒体投入部に投入することである。
〔作 用〕
比重分離装置と静電分離装置の第１の排出口から排出された粉粒体を第１の分級機によって粗粒と微粒に分離して、そのうちの微粒を静電分離装置に投入し、また、静電分離装置の第２の排出口から排出された粉粒体を第２の分級機によって粗粒と微粒に分離して、そのうちの粗粒を静電分離装置に投入する。これにより、粉粒体の成分が粒度や比重によって異なっている場合には、サイクロンや回転ロータのついた分級機により分級した粗粒又は微粒を静電分離装置に投入することにより、より高い効率で所定の粉粒体（導電性粒子／絶縁性粒子）に分離することができる。
【００２２】
〔解決手段５〕（請求項７に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段５は、比重分離装置の比重分離容器内に供給された粉粒体を、振動と流動化空気により分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて、該比重の小さい粒子を上記比重分離容器の上部から排出し、比重の大きい粒子を下部から排出することにより、比重の小さい粒子と比重の大きい粒子を分離する比重分離方法を前提として、次の要件(ニ)を備えることである。
(ニ) 比重分離容器の上部において外部から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子を回収して排出すること。
【００２３】
〔作 用〕
振動と流動化空気により粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させ、比重分離容器の上部において吸引する空気でもって、比重の小さい粒子を回収して上部から排出し、比重の大きい粒子を下部から排出することにより、比重の小さい粒子と比重の大きい粒子が分離される。この結果、流動化空気とは別のより流速の速い気流により、比重の小さい粒子を回収することができる。また、比重の小さい粒子が粉粒体層の上部に移動・浮遊して直ぐに回収することができる。
比重が小さく成分の異なる粒子が多い場合、又は比重が小さく導電性のよい粒子が多い場合には、より有効な分離方法であり、単独の分離方法として利用することができる。一方、粉粒体の成分分布が比重のみでなく、導電性／絶縁性でもある場合には、静電分離方法の前処理として適用すれば、より分離能力及び分離効率を高めることができる。即ち、比重の小さい粒子が導電性粒子の場合、前処理として比重分離方法を適用することにより、静電分離方法での負荷を軽減でき、かつ静電分離方法においてスパーク発生を防止することができるので安定運転が可能となる。
【００２４】
〔解決手段６〕（請求項８に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段６は、粉粒体を比重分離部において比重分離した後、比重の大きい粒子を静電分離部において静電分離する粉粒体の分離方法において、
上記比重分離部では、粉粒体を振動と流動化空気により分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させて、該比重分離部の上部において外部から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子を回収して該比重分離部の上部から排出し、比重の大きい粒子を上記静電分離部に供給し、
この静電分離部では、比重の大きい粒子を振動と流動化空気により分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させて、該静電分離部の上部において外部から吸引する空気でもって、導電性粒子を回収して該静電分離部の上部から排出し、絶縁性粒子を該静電分離部の下部から排出することである。
【００２５】
〔作 用〕
比重分離部では、振動と流動化空気により粉粒体を分散・横移動させながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の上部に移動・浮遊させ、また、静電分離部では、振動と流動化空気により粉粒体を分散・横移動させながら、静電気により導電性粒子を飛散させることにより、比重分離部及び静電分離部の上部の空気吸引口から吸引する空気でもって、比重の小さい粒子と導電性粒子を回収して上部から排出し、絶縁性粒子を静電分離部の下部から排出する。
この結果、比重が異なり導電性が異なる粒子が混在する粉粒体であっても、比重分離をした後、静電分離をすることができ、異種粒子を飛散させて搬送用の空気により回収して装置外に排出することができる。また、比重の小さい導電性の粒子が多い場合も、先に比重分離をすることにより導電性粒子量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(１) 請求項１及び請求項７に係る発明
流動化空気とは別のより流速の速い気流（搬送用の空気）によって比重の小さい粒子を回収することができるので、回収速度が高まり分離能力を大きく改善することができる。また、比重の小さい粒子が粉粒体層の上部に移動・浮遊して直ぐに回収されるため、再混合されることがなく分離効率を向上することができる。
(２) 請求項２に係る発明
比重分離容器内に投入された粉粒体の温度と水分を調整することにより、粉粒体の温度と水分を適正な状態にすることができるので、より高効率の比重分離が可能である。
【００２７】
(３) 請求項３に係る発明
流路断面積が縮小され流速が速くなる部分では、粉粒体層表面からの粉粒体の巻き上げが積極的に行われ、流路断面積が拡大され流速が遅くなる部分では、気流に搬送される粉粒体のうちより比重の大きいものの沈降が起こる。このため、単純に搬送用の空気量を増やし流速を上げる場合に比べて、比重による選択性（分離効率）を損なうことなく、粉粒体の飛散を促進することができ、分離能力を向上することができる。
【００２８】
(４) 請求項４に係る発明
前段の比重分離部で比重分離をし、後段の静電分離部で静電分離をすることにより、比重が異なり導電性が異なる粒子が混在する粉粒体であっても、異種粒子を一括飛散させて搬送用の空気により回収して装置外に排出することができるので、分離装置のコンパクト化を図ることができる。また、比重の小さい導電性粒子が多い場合でも、先に比重分離を行うことにより導電性粒子量を低減することができるので、静電分離におけるスパーク発生を抑制することができ、安定した運転ができると共に、導電性粒子を分離することにより、分散性が良くなるので、高い分離能力と分離効率を得ることができる。
【００２９】
(５) 請求項５に係る発明
比重分離装置によって比重分離した後、静電分離装置によって静電分離することにより、比重分離装置と静電分離装置において個別に操作条件を設定することができ、幅広い粉粒体の状態に対応することができるので、より高い分離能力や分離効率を得ることができる。
即ち、粉粒体が高温の場合には、比重分離装置における流動化空気の温度を低く湿度を高くすること、また比重の小さい導電性粒子が多い場合には、比重分離装置における流動化空気量を少なくすること等ができる。そして、比重分離後の粒度が小さい場合には、静電分離装置における印可電圧を大きくすること、また導電性粒子が多い場合には印可電圧を下げること等ができる。これにより、より高い分離能力や分離効率を得ることができる。
【００３０】
(６) 請求項６に係る発明
比重分離装置と静電分離装置の第１の排出口から排出された粉粒体を第１の分級機によって粗粒と微粒に分離して、そのうちの微粒を静電分離装置に投入し、また、静電分離装置の第２の排出口から排出された粉粒体を第２の分級機によって粗粒と微粒に分離して、そのうちの粗粒を静電分離装置に投入するので、粉粒体の成分が粒度や比重によって異なっている場合には、より高い効率で所定の粉粒体（導電性粒子／絶縁性粒子）に分離することができる。
【００３１】
(７) 請求項８に係る発明
比重分離部で比重分離した後、静電分離部で静電分離をすることにより、比重が異なり導電性が異なる粒子が混在する粉粒体であっても、異種粒子を飛散させて搬送用の空気により回収して装置外に排出することができる。また、比重の小さい導電性の粒子が多い場合でも、先に比重分離を行うことにより導電性粒子量を低減することができるので、静電分離におけるスパーク発生を抑制することができ、安定した運転ができると共に、導電性粒子を分離することにより、分散性が良くなるので、高い分離能力と分離効率を得ることができる。
【００３２】
(８) 請求項９に係る発明
比重分離、比重分離と静電分離、又は比重分離と静電分離と粒度分離をした後、一方の粉粒体をボイラに投入し、他方の粉粒体を建設・土木資材原料として建設・土木資材製造プラントに投入することにより、次のような効果を生じる。
即ち、上記一方の粉粒体（異種粒子）がカーボンである場合には、燃料としてボイラに投入することにより、石炭等の燃料を節約することができ、他方はカーボンが減少した粉粒体であり、水和固化させると高強度となるので、建設・土木資材原料として利用することができる。
また、上記一方の粉粒体が金属Ａｌの場合には、ボイラに投入することにより、酸化されて安定物となり、他方は金属Ａｌが減少した粉粒体であり、軟弱土の水分調整材として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
粉粒体の比重分離において、気流による粒子の搬出を工夫することにより、安定した高い分離能力と分離効率を達成するという目的を、比重分離装置における比重分離容器の上部に空気吸引口を形成し、この空気吸引口から吸引される空気でもって、比重の小さい粒子を回収して排出することにより実現するものである。  
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施例１（請求項１及び請求項７に対応）について、図１を参照しながら説明する。図１は比重分離装置の模式図である。
図１に示されているように、比重分離装置３０は、原料である粉粒体Ａを投入する粉粒体投入口１と、比重の大きい粒子を排出する下部の排出口１３ａとを有し、基台（図示を省略）上に振動自在に支持される比重分離容器２ａを備えている。この比重分離容器２ａは振動機３により振動が付与されるようになっており、その内側下部には流動化空気を分散する多孔板５を設けることにより風箱４が形成され、この風箱４には流動化空気供給口８が設けられている。また、この比重分離容器２ａの上部には空気吸引口６と排出口７ａが設けられており、この排出口７ａは排出管７に連結され、ブロワー等の空気吸引手段（図示を省略）によって比重分離容器２ａ内の空気を吸引して排出するので、上記空気吸引口６から搬送用の空気が導入される。
【００３５】
この実施例１の比重分離装置３０においては、粉粒体投入口１より比重分離容器２ａ内に供給された粉粒体Ａを、振幅０.５〜５ｍｍ、振動数７００〜３０００回／ｍｉｎで振動する振動機３による振動と、流動化空気の供給口８から風箱４に供給され、多孔板５により線速度０.１〜１０ｃｍ／ｓとされた流動化空気とによって、分散・横移動しながら、比重の小さい粒子を粉粒体層の表面に移動・浮遊させる。そして、上記比重分離容器２ａの上部の空気吸引口６より導入して、比重分離容器２ａ内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって、移動・浮遊している比重の小さい粒子を回収し、上部の排出口７ａより排出する一方、比重の大きい粒子を下部の排出口１３ａより排出する。
粉粒体Ａの微粒子が多い場合には、流動化の促進を目的として、振幅０.５〜２ｍｍ、振動数１５００〜３０００回／ｍｉｎとし、流動化空気量を下げて多孔板５における線速度を０.１〜３ｃｍ／ｓとすればよい。
【００３６】
次に、上記実施例１において説明した比重分離装置３０（図１参照）を用いて、火力発電用ボイラ等から排出される石炭灰を、以下の条件で比重分離を行った具体例について説明する。
流動化空気の供給口８から風箱４に対して、温度２０℃で湿度４０％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が８ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、温度２０℃で湿度４０％ＲＨの搬送用の空気を、比重分離容器２ａ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、比重分離容器２ａ全体を振幅１.８ｍｍ、振動数１７００回／ｍｉｎにて振動させて、上下間隔１５０ｍｍの空間に、温度２０℃の石炭灰（導電性粒子(未燃分)割合：２８％、水分：０.１５％）を７ｋｇ／ｍｉｎで供給する。そして、該比重分離容器２ａの上部の排出口７ａから比重の小さい粒子（導電性粒子）を排出しながら、分離ゾーンでの滞留時間が１８０秒で３０分間運転を行った。
その結果、上部の排出口７ａより回収した石炭灰は、供給量の１７％であり、導電性粒子(未燃分)割合が８２％であった。また、下部の排出口１３ａより回収した石炭灰は、供給量の８３％であり、導電性粒子割合が１７％であった。
【００３７】
これに対して、従来の比重分離装置(搬送用の空気により回収しないもの)では、１００μｍ程度以下の微粉を処理する場合に処理速度が大きく低下してしまう、あるいは分離すべき粉粒体の選択性が不十分なものであるため、この実施例１の比重分離装置は大量処理及び高効率分離の点において非常に優れているものである。
この実施例１の比重分離装置によって良好に分離処理することができる粉粒体は、導電性粒子の割合が５〜９５％、水分割合が０〜０.２％の状態のものである。この場合における比重分離容器内の雰囲気の湿度は５０％以下にすることが望ましい。この湿度が５０％より高いと吸湿による粒子の凝集が起こり、分離能力、分離効率が低下する場合がある。また、搬送用空気の流速は、１０〜２００ｃｍ／ｓにする必要があり、１０ｃｍ／ｓ以下では導電性粒子の除去が不十分であり、２００ｃｍ／ｓ以上では選択性が低下し、導電性粒子を除去した粉粒体の回収量が不十分となる。
【実施例２】
【００３８】
本発明の実施例２（請求項２に対応）について、図２を参照しながら説明する。図２は比重分離装置の模式図である。
この実施例２は、図２示されているように、上記実施例１（図１参照）の比重分離装置３０において、供給口８から供給される流動化空気の温度と湿度を調整することができる調温・調湿手段を備えたものである。この調温・調湿手段は除湿機９、加湿機１０、加温機１１及び冷却機１２から構成されている。
このような調温・調湿手段が、他の実施例の分離装置においても適宜設けられることは言うまでもない。
【００３９】
この実施例２の比重分離装置３０においては、粉粒体投入口１より比重分離容器２ａ内に供給された粉粒体Ａを、振幅０.５〜５ｍｍ、振動数７００〜３０００回／ｍｉｎで振動する振動機３による振動と、除湿機９、加湿機１０、加温機１１、又は冷却機１２を選択的に経由して、流動化空気の供給口８から風箱４に供給され、多孔板５により線速度０.１〜１０ｃｍ／ｓとされた流動化空気とによって、分散・横移動しながら、冷却、加温又は調湿して、比重の小さい粒子を粉粒体層の表面に移動・浮遊させる。そして、上記比重分離容器２ａの上部の空気吸引口６より導入して、比重分離容器２ａ内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって、移動・浮遊している比重の小さい粒子を回収し、上部の排出口７ａより排出する一方、比重の大きい粒子を下部の排出口１３ａより排出する。
【００４０】
流動化空気の条件は、粉粒体の状態によって調整する。即ち、原料である粉粒体の温度が２００℃程度の場合には、冷却と水分付与を目的として、空気量を多くし、加湿機１０と冷却機１２を経由し、湿度５０〜９５％、温度１０〜２５℃として比重分離容器２ａの供給口８に供給する。また、粉粒体の温度が１０℃程度であって水分が多い場合には、加温と水分低減を目的として、除湿機９と加温機１１を経由し、湿度１０〜４０％、温度４０〜１００℃として比重分離容器２ａの供給口８に供給する。
【００４１】
次に、上記実施例２において説明した比重分離装置３０（図２参照）を用いて、火力発電用ボイラ等から排出される石炭灰を、以下の条件で比重分離を行った具体例について説明する。
流動化空気の供給口８から風箱４に対して、温度１０℃で湿度８５％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が８ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、温度２０℃で湿度５５％ＲＨの搬送用の空気を、比重分離容器２ａ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、比重分離容器２ａ全体を振幅１ｍｍ、振動数２０００回／ｍｉｎにて振動させて、上下間隔１５０ｍｍの空間に、温度２００℃の石炭灰（導電性粒子(未燃分)割合：２８％、水分：０％）を７ｋｇ／ｍｉｎで供給する。そして、該比重分離容器２ａの上部の排出口７ａから比重の軽い粒子（導電性粒子）を排出しながら、分離ゾーンでの滞留時間１５０秒で３０分間運転を行った。
その結果、上部の排出口７ａより回収した石炭灰は、供給量の２０％であり、導電性粒子(未燃分)割合が８５％であった。また、下部の排出口１３ａより回収した石炭灰は、供給量の８０％であり、導電性粒子割合が１４％であった。
【００４２】
この実施例２においては、上記実施例１における効果に加え、粉粒体の冷却・加湿（あるいは乾燥）機能により粉粒体の温度・水分を適正な状態にでき、効率よく比重分離を行うことができるとともに、静電分離の前処理装置として位置付けることも可能となるという利点がある。
【実施例３】
【００４３】
本発明の実施例３（請求項３に対応）について、図３を参照しながら説明する。図３は比重分離装置の模式図である。
この実施例３は、図３示されているように、上記実施例１（図１参照）の比重分離装置３０において、比重分離容器２ａの天板に凹凸（流速変化手段）を付けて、比重の小さい粒子を搬送する搬送用の空気の流速を１０〜５０％変化させるように構成したものである。このような搬送用空気の流速変化手段は、他の実施例の比重分離装置においても適宜設けることが可能である。
【００４４】
次に、上記実施例３において説明した比重分離装置３０（図３参照）を用いて、火力発電用ボイラ等から排出される石炭灰を、以下の条件で比重分離を行った具体例について説明する。
流動化空気の供給口８から風箱４に対して、温度２０℃で湿度４０％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が８ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、温度２０℃で湿度４０％ＲＨの搬送用の空気を、比重分離容器２ａ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、比重分離容器２ａ全体を振幅１ｍｍ、振動数２０００回／ｍｉｎにて振動させて、上下間隔１５０〜２００ｍｍの空間に、温度２０℃の石炭灰（導電性粒子(未燃分)割合：２８％、水分：０.１５％）を１３ｋｇ／ｍｉｎで供給する。そして、比重分離容器２ａの上部の排出口７ａから比重の小さい粒子（導電性粒子）を排出しながら、分離ゾーンでの滞留時間が１２０秒で３０分間運転を行った。
その結果、上部の排出口７ａより回収した石炭灰は、供給量の１９％であり、導電性粒子(未燃分)割合が７９％であった。また、下部の排出口１３ａより回収した石炭灰は、供給量の８１％であり、導電性粒子割合が１６％であった。
【００４５】
この実施例３においては、上記実施例１における効果に加え、さらに滞留時問を短くすることができ、装置を小型化できるという利点がある。
【実施例４】
【００４６】
本発明の実施例４（請求項４及び８に対応）について、図４を参照しながら説明する。図４は比重・静電分離装置の模式図である。
図４に示されているように、比重・静電分離装置４０は、原料である粉粒体Ａを供給する粉粒体投入口１と、前段の比重分離部２ａ'と後段の静電分離部２ｂ'とを仕切る仕切板１６と、比重の大きい絶縁性粒子を排出する下部の排出口１３とを有し、基台（図示を省略）上に振動自在に支持される比重・静電分離容器２を備えている。この比重・静電分離容器２は振動機３により振動が付与されるようになっており、その比重分離部２ａ'と静電分離部２ｂ'の内側下部には、それぞれ流動化空気を分散する多孔板５,５が設けられることにより風箱４,４が形成され、この各風箱４,４にはそれぞれ流動化空気の供給口８,８が設けられている。また、上記比重分離部２ａ'と静電分離部２ｂ'の上部には、それぞれ空気吸引口６,６と排出口７ａ,７ａが設けられており、これらの排出口７ａ,７ａは排出管７に連結され、ブロワー等の空気吸引手段（図示を省略）によって比重・静電分離容器２内の空気を吸引して排出するので、上記空気吸引口６,６から搬送用の空気が導入される。
さらに、上記比重・静電分離容器２の静電分離部２ｂ'には、直流高電圧を印可して電界を発生させる下部電極１４と上部電極１５が設けられている。
【００４７】
この実施例４の比重・静電分離装置４０においては、粉粒体投入口１より比重・静電分離容器２に投入された粉粒体Ａを、振幅０.５〜５ｍｍ、振動数７００〜３０００回／ｍｉｎで振動する振動機３による振動と、流動化空気の供給口８,８から風箱４,４に供給され、多孔板５,５により線速度０.１〜１０ｃｍ／ｓとされた流動化空気とによって、分散・横移動しながら、冷却、加温又は調湿して、比重の小さい粒子を粉粒体層の表面に移動・浮遊させる。そして、比重・静電分離容器２の前段（比重分離部２ａ'）上部の空気吸引口６より導入し、比重・静電分離容器２内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって、移動・浮遊している比重の小さい粒子を回収し、上部の排出口７ａより排出すると共に、比重の大きい粒子を上記比重・静電分離容器２の後段（静電分離部２ｂ'）に移動させる。
【００４８】
上記後段の静電分離部２ｂ'では、下部電極１４と上部電極１５の間に電界強度が０.０５〜０.５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印可して、導電性粒子を飛散させ、後段（静電分離部２ｂ'）上部の空気吸引口６より導入し、比重・静電分離容器２内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって回収し、上部の排出口７ａより排出する一方、絶縁性粒子を下部の排出口１３より排出する。
上記比重・静電分離装置４０の前段の比重分離部２ａ'と後段の静電分離部２ｂ'とは流動層高や流動化空気量などが異なるので、仕切板１６を設けている。電界強度は粉粒体の誘電率や粒度などに応じて調整するが、粒度が大きくなり、誘電率が大きくなると電界強度を小さくする。
【００４９】
次に、上記実施例４において説明した比重・静電分離装置４０（図４参照）を用いて、火力発電用ボイラ等から排出される石炭灰を、以下の条件で比重分離及び静電分離を行った具体例について説明する。
上記比重・静電分離装置４０における比重・静電分離容器２の前段（比重分離部２ａ'）の風箱４には、温度１５℃で湿度８５％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が７ｃｍ／ｓとなるように供給し、後段（静電分離部２ｂ'）の風箱４には温度２０℃で湿度５５％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が１ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、温度２０℃で湿度４５％ＲＨの搬送用の空気を、比重・静電分離容器２内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、上記比重・静電分離容器２全体を振幅２ｍｍ、振動数１５００回／ｍｉｎにて振動させて、上下間隔１００ｍｍの空間に、温度１５０℃の石炭灰（導電性粒子(未燃分)割合：２８％、水分：０％）を６ｋｇ／ｍｉｎで供給する。そして、上記比重分離部２ａ'の上部の排出口７ａから比重の小さい粒子（導電性粒子）を排出し、比重の大きい粒子は滞留時間１２０秒保持した後、後段の静電分離部２ｂ'に移動させる。
【００５０】
この静電分離部２ｂ'では、下部電極１４と上部電極１５の間に電界強度が０.２５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印可して、導電性粒子を飛散させ、上部の空気吸引口６より導入した搬送用の空気でもって、該導電性粒子を排出口７ａより排出し、上記比重分離部２ａ'の上部より排出された粒子と排出管７にて合流させる一方、絶縁性粒子は滞留時間１８０秒保持した後、下部の排出口１３より排出する。
その結果、上部の排出口７ａより回収した石炭灰は、供給量の２７％であり、導電性粒子(未燃分)割合が８６％であった。また、下部の排出口１３より回収した石炭灰は、供給量の７３％であり、導電性粒子割合が６.５％であった。
【００５１】
この実施例４においては、上記実施例１における効果に加え、粉粒体の冷却・加湿（あるいは乾燥）機能、後段静電分離部の付加により、さらに導電性粒子の分離効率を高めることができるという利点がある。
この実施例４の比重・静電分離装置によって良好に分離処理することができる粉粒体は、導電性粒子の割合が１〜９５％、水分割合が０〜０.３％の状態のものである。この場合における比重・静電分離容器内の静電分離部での粉粒体の温度は、９５℃以下にする必要があり、この温度が９５℃より高いと粒子中に水分を吸湿することができず、導電性粒子の分離効率が低下する。また、搬送用空気の流速は、１０〜２００ｃｍ／ｓにする必要があり、１０ｃｍ／ｓ以下では導電性粒子の除去が不十分であり、２００ｃｍ／ｓ以上では選択性が低下し、導電性粒子を除去した粉粒体の回収量が不十分となる。
【実施例５】
【００５２】
本発明の実施例５（請求項５及び８に対応）について、図５−１を参照しながら説明する。図５−１は比重分離装置と静電分離装置を組み合わせた粉粒体の分離装置の模式図である。
この実施例５の分離装置は、図５−１に示されているように、比重分離装置３０と静電分離装置５０を組み合わせたものであり、該比重分離装置３０の構成は、上記実施例１において説明した比重分離装置（図１参照）と同じである。
【００５３】
上記静電分離装置５０は、上記実施例４の比重・静電分離装置４０（図４参照）における静電分離部２ｂ'と類似する構成であり、絶縁性粒子を排出する下部の排出口１３を有し、基台（図示を省略）上に振動自在に支持される静電分離容器２ｂを備えている。この静電分離容器２ｂは振動機３により振動が付与されるようになっており、その内側下部には流動化空気を分散する多孔板５が設けられることにより風箱４が形成され、この風箱４には流動化空気の供給口８が設けられている。また、上記静電分離容器２ｂの上部には、空気吸引口６と排出口７ａが設けられており、この排出口７ａは排出管７に連結され、ブロワー等の空気吸引手段（図示を省略）によって静電分離容器２ｂ内の空気を吸引して排出するので、上記空気吸引口６から搬送用の空気が導入される。そして、該静電分離容器２ｂへの粉粒体投入口は、上記比重分離装置３０の下部の排出口１３ａが兼ねている。
さらに、上記静電分離容器２ｂには、直流高電圧を印可して電界を発生させる下部電極１４と上部電極１５が設けられている。
【００５４】
この実施例５の分離装置においては、粉粒体投入口１より比重分離容器２ａに投入された粉粒体Ａを、振幅０.５〜５ｍｍ、振動数７００〜３０００回／ｍｉｎで振動する振動機３による振動と、流動化空気の供給口８から風箱４に供給され、多孔板５により線速度０.１〜１０ｃｍ／ｓとされた流動化空気とによって、分散・横移動しながら、冷却、加温又は調湿して、比重の小さい粒子を粉粒体層の表面に移動・浮遊させる。そして、上記比重分離容器２ａの上部の空気吸引口６より導入し、比重分離容器２ａ内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって、移動・浮遊している比重の小さい粒子を回収し、上部の排出口７ａより排出する一方、比重の大きい粒子を比重分離容器２ａの下部の排出口１３ａより排出することにより、静電分離装置５０の静電分離容器２ｂに供給する。
この静電分離容器２ｂでは、下部電極１４と上部電極１５の間に電界強度が０.０５〜０.５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印可して、導電性粒子を飛散させ、上部の空気吸引口６より導入し、静電分離容器２ｂ内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって回収し、上部の排出口７ａより排出し、上記比重分離容器２ａの上部より排出された粒子と排出管７にて合流する一方、絶縁性粒子は下部の排出口１３より排出する。
【００５５】
次に、上記実施例５において説明した分離装置（図５−１参照）を用いて、火力発電用ボイラ等から排出されるスラッジ灰を、以下の条件で比重分離及び静電分離を行った具体例について説明する。（なお、スラッジ灰は、製紙工程で発生する製紙スラッジ(汚泥)を、ＲＰＦ（Refuse Paper ＆ Plastic Fuel：廃プラスチックと産業系古紙類を原料とした高カロリーの固形燃料）等の助燃材と一緒に、自家発電用ボイラ等の燃料として利用した場合に発生するものである。）
流動化空気の供給口８から風箱４に対して、温度９０℃で湿度３５％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が７ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、温度２０℃で湿度４５％ＲＨの搬送用の空気を、比重分離容器２ａ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、比重分離容器２ａ全体を振幅２ｍｍ、振動数１５００回／ｍｉｎにて振動させて、上下間隔４００ｍｍの空間に、温度２０℃のスラッジ灰（未燃分割合：６％、金属Ａｌ割合：０.５％、水分：０.２５％）を７ｋｇ／ｍｉｎで供給し、比重分離容器２ａの上部の排出口７ａより比重の小さい粒子(未燃分)を排出しながら、分離ゾーンでの滞留時間１５０秒で３０分間運転を行い、下部の排出口１３ａより比重の大きい粒子を排出する。
【００５６】
そして、上記排出口１３ａより排出され静電分離容器２ｂに供給された比重の大きい粒子は、下部電極１４と上部電極１５の間（８０ｍｍ）に電界強度が０.１５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印可することにより、導電性粒子を飛散させ、上部の空気吸引口６より導入した搬送用の空気でもって、上部の排出口７ａより排出し、上記比重分離容器２ａの上部より排出された粒子と排出管７にて合流する一方、絶縁性粒子は滞留時間１８０秒保持した後、下部の排出口１３より排出する。
この場合、流動化空気は温度６０℃で湿度４０％ＲＨであり、多孔板５での線速度が２ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、搬送用空気は温度２０℃で湿度４５％ＲＨであり、静電分離容器２ｂ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、静電分離容器２ｂは、全体を振幅２ｍｍで振動数１７００回／ｍｉｎにて振動させる。
その結果、上部の排出口７ａより回収したスラッジ灰は、供給量の３０％であり、未燃分割合が１８％、金属Ａｌ割合が１.６％であった。また、下部の排出口１３より回収したスラッジ灰は、供給量の７０％であり、未燃分割合が０.９％、金属Ａｌ割合が０.０１％であった。
【００５７】
この実施例５においては、上記実施例１における効果に加え、静電分離効果の追加と流動化空気の温度・湿度・流量、搬送用空気の温度・湿度・流量、分離容器の振幅・振動数の個別調整が可能となり、より広範囲な状態の粉粒体が処理可能になるという利点がある。
この実施例５の分離装置によって良好に分離処理することができる粉粒体は導電性粒子の割合が０.１〜９５％、水分割合が０〜０.５％の状態のものである。
【００５８】
次に、上記実施例５の分離装置を粉粒体の分離処理システムに適用した例（請求項９に対応）について、図５−２を参照しながら説明する。図５−２は石炭焚流動層ボイラから排出される飛灰の分離処理システムの模式図である。
この飛灰の分離処理システムは、図５−２に示されているように、上記実施例５の分離装置（比重分離装置３０と静電分離装置５０を組み合わせたもの、図５−１を参照）を用いて、流動層ボイラ１７から排出される飛灰を処理して、建設・土木資材の原料を調整するものである。この分離処理システムは、流動層ボイラ１７の燃焼ガスから飛灰を回収する２段の集塵器２２,２２と、飛灰の未燃分を溜める飛灰リサイクルホッパ１８と、上記２段の集塵器２２,２２で回収した飛灰を溜める集積ホッパ２３と、該集積ホッパ２３に溜まった飛灰を分離処理する比重分離装置３０及び静電分離装置５０と、該静電分離装置５０の下部から排出される粉粒体を貯蔵する原料サイロ２０とから構成される。
なお、１９は流動層ボイラ１７の石炭供給口、２１は建設・土木資材製造プラント、２４は流動層ボイラ１７の燃焼ガスを放出する煙突である。
【００５９】
この図５−２に示されている飛灰の分離処理システムでは、２段の集塵器２２,２２によって回収された飛灰を比重分離装置３０と静電分離装置５０により比重分離及び静電分離を行い、各分離装置３０,５０の上部から排出される粉粒体（未燃分濃縮灰）は、飛灰リサイクルホッパ１８に投入して流動層ボイラ１７の燃料として利用する。また、上記静電分離装置５０の下部より排出される粉粒体（未燃分低減灰）は、建設・土木資材製造プラント２１に供給して建設・土木資材の原料として利用する。この原料となる粉粒体の製造プラント２１への輸送方法は、この製造プラント２１の立地条件等により、空気輸送、コンベア輸送、ジェットパック車輸送などを適宜選択することができる。
【００６０】
次に、上述した分離処理システムを用いて、実施例４と同一条件で比重分離及び静電分離を行った場合について説明する。この分離処理システムにおいて、集積ホッパ２３から比重分離装置３０に投入される粉粒体（石炭灰）は、実施例４におけるものと同じである。
未燃分が多い粉粒体（石炭灰）は燃料として流動層ボイラ１９に投入し、未燃分が少ない粉粒体は、建設・土木資材製造プラント２１の原料サイロ２０に空気輸送で搬送した。この未燃分が多い粉粒体を流動層ボイラ１９に投入することにより、石炭の使用量を５％削減することができた。また、未燃分の少ない粉粒体（石炭灰）を建設・土木資材の原料に用いることにより、添加材が不要となり、水和固化体の強度が約２倍の１５Ｎ／ｍｍ２となった。
ここでは、粉粒体の分離装置として、実施例５のもの（図５−１を参照）を適用した場合について説明したが、これに限定されることなく、実施例１〜実施例６（次に説明する実施例）の分離装置のうち、いずれかを選択して適用し得ることは言うまでもない。
【実施例６】
【００６１】
本発明の実施例６（請求項６に対応）について、図６を参照しながら説明する。図６は比重分離装置と静電分離装置と粒度分離装置を組み合わせた分離装置の模式図である。
この実施例６の分離装置は、図６に示されているように、比重分離装置３０、静電分離装置５０、及び粒度分離装置（分級機）６０ａ,６０ｂを組み合わせたものであり、上記実施例５の分離装置（図５−１を参照）において、さらに２つの分級機６０ａ,６０ｂを設けたものである。この分級機６０ａは、上記比重分離装置３０と静電分離装置５０の上部の排出口７ａからそれぞれ排出される粉粒体（比重の小さい粒子と導電性粒子）を分級し、また分級機６０ｂは、上記静電分離装置５０の下部の排出口１３から排出される粉粒体（絶縁性粒子）を分級するものである。
【００６２】
この実施例６の分離装置（図６参照）においては、粉粒体投入口１より比重分離容器２ａに投入された粉粒体Ａを、振幅０.５〜５ｍｍ、振動数７００〜３０００回／ｍｉｎで振動する振動機３による振動と、流動化空気の供給口８から風箱４に供給され、多孔板５により線速度０.１〜１０ｃｍ／ｓとされた流動化空気とによって、分散・横移動しながら、冷却、加温又は調湿して、比重の小さい粒子を粉粒体層の表面に移動・浮遊させる。そして、上記比重分離容器２ａの上部の空気吸引口６より導入し、比重分離容器２ａ内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって、移動・浮遊している比重の小さい粒子を回収し、上部の排出口７ａより排出する一方、比重の大きい粒子を下部の排出口１３ａより排出することにより、静電分離装置５０の静電分離容器２ｂに供給する。
上記静電分離容器２ｂでは、下部電極１４と上部電極１５の間に電界強度が０.０５〜０.５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印可して、導電性粒子を飛散させて、上部の空気吸引口６より導入し、静電分離容器２ｂ内で流速１０〜２００ｃｍ／ｓとされた搬送用の空気でもって回収し、上部の排出口７ａより排出して、上記比重分離容器２ａの上部より排出された粒子と排出管７にて合流する一方、絶縁性粒子を下部の排出口１３より排出する。
【００６３】
そして、上記分級機６０ａでは、上記比重分離容器２ａの上部より排出された比重の小さい粒子と、上記静電分離容器２ｂの上部より排出された導電性粒子とが合流され、粗粒と微粒に分級されて、そのうちの粗粒は分級機６０ａの下部より排出され、微粒は静電分離容器２ｂの粉粒体投入部に投入される。また、分級機６０ｂでは、静電分離容器２ｂの下部の排出口１３より排出された粉粒体が粗粒と微粒に分級されて、そのうちの粗粒(導電性粒子)は静電分離容器２ｂの粉粒体投入部に投入され、微粒(絶縁性粒子)は分級機６０ｂより排出される。この場合、粗粒分が減少しているため、分級機としては篩いが好適である。
このように各分級機６０ａ,６０ｂにより処理することによって、不純物や異種粒子が粗粒側に移行するので、より均質な粉粒体とすることができる。
【００６４】
次に、上記実施例６において説明した分離装置（図６参照）を用いて、火力発電用ボイラ等から排出される石炭灰を、以下の条件で比重分離、静電分離、及び粒度分離を行った具体例について説明する。
流動化空気の供給口８から風箱４に対して、温度２０℃で湿度３０％ＲＨの流動化空気を、多孔板５での線速度が１ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、温度２０℃で湿度４０％ＲＨの搬送用の空気を、比重分離容器２ａ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、比重分離容器２ａ全体を振幅１.５ｍｍ、振動数２０００回／ｍｉｎにて振動させて、上下間隔４００ｍｍの空間に、温度２０℃の石炭灰（未燃分割合：２６％、水分：０.１５％）を９ｋｇ／ｍｉｎで供給し、比重分離容器２ａの上部の排出口７ａより比重の小さい粒子(未燃分)を排出して、これを分級機６０ａで分級を行い、そのうちの微粒を静電分離容器２ｂの粉粒体供給部に投入した。比重の大きい粒子は滞留時間１８０秒保持し、下部の排出口１３ａより排出することにより、上記静電分離容器２ｂに供給した。
【００６５】
上記静電分離装置５０の静電分離容器２ｂに供給された比重の大きい粒子は、該静電分離容器２ｂにおいて、上部電極１４と上部電極１５の間（８０ｍｍ）に電界強度が０.１５ｋＶ／ｍｍとなるように直流高電圧を印可することにより、導電性粒子を飛散させ、上部の空気吸引口６より導入した搬送用の空気でもって、上部の排出口７ａより排出させて、上記比重分離装置３０の上部より排出された粒子と合流させた後、それを分級機６０ａにより分級して、そのうちの微粒を静電分離容器２ｂの粉粒体投入部に投入した。滞留時間１８０秒に保持した後、静電分離容器２ｂの下部の排出口１３より絶縁性粒子を排出した後、それを分級機６０ｂにより分級して、そのうちの粗粒を静電分離容器２ｂの粉粒体投入部に投入した。
この場合、上記静電分離容器２ｂにおいて、流動化空気は温度２０℃で湿度４０％ＲＨであり、多孔板５での線速度が１ｃｍ／ｓとなるように供給すると共に、搬送用空気は温度２０℃で湿度４５％ＲＨであり、静電分離容器２ｂ内での流速が５０ｃｍ／ｓとなるように空気吸引口６から吸引する。また、この静電分離容器２ｂは、全体を振幅２ｍｍで振動数１７００回／ｍｉｎにて振動させる。
その結果、上部の排出口７ａより回収して分級機６０ａにより分級した石炭灰は、供給量の２８％であり、未燃分割合が８２.５％であった。また、下部の排出口１３より回収して分級機６０ｂにより分級した石炭灰は、供給量の７２％であり、未燃分割合が４.０％であった。
【００６６】
この実施例６においては、上記実施例５における効果に加え、さらに分離粉粒体の純度を各々ともに向上できるという利点がある。
この実施例６の分離装置によって良好に分離処理することができる粉粒体は導電性粒子の割合が０.１〜９５％、水分割合が０〜０.５％の状態のものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本発明の実施例１に関する比重分離装置についての模式図である。
【図２】は、同じく実施例２に関する比重分離装置についての模式図である。
【図３】は、同じく実施例３に関する比重分離装置についての模式図である。
【図４】は、同じく実施例４に関する比重・静電分離装置についての模式図である。
【図５−１】は、同じく実施例５に関する、比重分離装置と静電分離装置を組み合わせた分離装置についての模式図である。
【図５−２】は、石炭焚流動層ボイラから排出される飛灰の分離処理システムについての模式図である。
【図６】は、本発明の実施例６に関する、比重分離装置と静電分離装置と粒度分離装置を組み合わせた分離装置についての模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１‥‥粉粒体投入口                      ２‥‥比重・静電分離容器
２ａ‥‥比重分離容器                    ２ｂ‥‥静電分離容器
３‥‥振動機                            ４‥‥風箱
５‥‥多孔板                            ６‥‥空気吸引口
７‥‥排出管                            ７ａ‥‥第１の排出口（上部の排出口）
８‥‥(流動化空気の)供給口              ９‥‥除湿機
１０‥‥加湿機                          １１‥‥加温機
１２‥‥冷却機
１３，１３ａ‥‥第２の排出口（下部の排出口）
１４‥‥下部電極                        １５‥‥上部電極
１６‥‥仕切板                          １７‥‥石炭焚流動層ボイラ
１８‥‥飛灰リサイクルホッパ            １９‥‥石炭供給口
２０‥‥原料サイロ                      ２１‥‥建設・土木資材製造プラント
２２‥‥集塵器                          ２３‥‥集積ホッパ
２４‥‥煙突
３０‥‥比重分離装置
４０‥‥比重・静電分離装置
５０‥‥静電分離装置
６０ａ,６０ｂ‥‥分級機(粒度分離装置)
Ａ‥‥粉粒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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