(57)【要約】【課題】ケーシングに回転自在に軸支される回転軸に固着のセパレータを備え、セパレータの高速回転により原料スラリーに遠心力を与え、軸心より排出されるスラリーの軸心方向に向かう流体から受ける力より遠心力が勝る粗粒を周壁側に集積させる一方、前記流体より受ける力が勝る微粒が軸心より排出される分級機において、該分級機に供給される原料スラリーの供給圧力を下げると共に、微粒の分級精度を向上させる。【解決手段】セパレータ１６を一対の側壁２１、２９と、両側壁２１、２９の外周面に設けられる周壁２２とよりなり、一方の側壁２９には周壁２２に隣接し、原料スラリーが流入する環状の出入口３１を形成すると共に、他方の側壁２１には周壁２２に隣接して粗粒スラリーが流出する透孔２３を形成し、セパレータ１６に撹拌ブレードを設けないで、セパレータ内のスラリーに乱流を生じにくくし、粗粒が乱流に捲き込まれて排出されないようにする。【選択図】図３
2011125786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料スラリーの供給口を供えた円筒状のケーシングと、該ケーシングの軸心に回転自在に軸支される回転軸と、該回転軸を回転駆動させる駆動装置と、ケーシング内の前記回転軸に固着されるセパレータと、前記回転軸に形成される軸孔及び該軸孔より前記セパレータ内に開口する孔よりなるスラリーの排出路よりなり、前記セパレータは、前記回転軸に軸方向に一定の間隔を存して固定される一対の側壁と、両側壁間の外周面を設けられる周壁とからなり、各側壁の周壁に隣接する箇所には原料スラリーが出入りする出入口が形成されることを特徴とする湿式分級機。
【請求項２】
前記周壁は前記回転軸に向かって突出する山形断面をなすことを特徴とする請求項１記載の湿式分級機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸にセパレータを備え、該セパレータを高速回転させることにより、半径方向に遠心力を発生させ、原料スラリー中の微粒子と粗粒子を沈降速度の違いを利用して分離し回収する湿式の分級機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の分級機として、下記特許文献１に開示された図１に示す分級機が知られる。この分級機１は、円筒状のケーシング２と、該ケーシング２の軸心に回転自在に軸支される回転軸３と、ケーシング２を回転軸３の回りに高速回転させる図示省略した第１の回転駆動装置と、前記回転軸を高速回転するケーシング２とは若干の相対速度差を持たせて同方向に回転させる、図示省略した第２の回転駆動装置と、ケーシング内の回転軸３により回転される撹拌装置４とよりなり、該撹拌装置４はケーシング内の回転軸３の一側に軸方向に一定の間隔を存して固定される一対の円板状のディスク４ａと、ケーシング内の回転軸３の他側に固定される円板状のディスク４ｂと、ディスク４ａ、４ｂの周面に周方向に一定間隔で固定され、両ディスク４ａ、４ｂを連結するブレード４ｃよりなり、前記回転軸３は、スラリー供給路を構成する盲孔状の軸孔６と、スラリー排出路を構成する盲孔状の軸孔８を備え、ディスク４ａ、４ｂ間において開口する孔９が軸孔６に連通している。
【０００３】
運転時においては、回転軸３を高速回転させた状態で原料スラリーを供給路を構成する軸孔６より図の矢印方向に供給する。供給された原料スラリーは、開口７よりディスク４ａ、４ｂ間に流入し、ブレード４ｃ間よりディスク４ａ、４ｂ間に流入する。ディスク４ａ、４ｂ間に流入した原料スラリーは、高速回転するケーシング２により発生する半径方向の遠心力の作用を受け、これによりスラリー中の粒子がケーシング内周側に沈降しようとするが、粒子のうち、沈降速度の大なる粗粒子は回転軸３の軸心に向かう半径内方向へのスラリー流れに抗して、ケーシング内周側に遠心沈降して集積する一方、沈降速度の小なる微粒子は、前記スラリーの流れに抗しきれないで軸心に向かうスラリー流によって回転軸３の軸心側に移動し、開口９より排出路を構成する軸孔８に流入し、図の矢印方向に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４５５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示す従来の分級機では、撹拌装置４が高速回転するケーシング２に対し、ケーシング２とは相対速度差を持って緩やかに回転することによりブレード４ｃによってケーシング内周側に集積するスラリーが撹拌され、撹拌に伴い粗粒子及び粗粒子に混在する微粒子が共に舞い上がり、このうち微粒子が軸心方向に向かう上記スラリー流によって回転軸側に移動し、排出されるため、微粒子分級の歩留まりが向上し、微粒子を効率よく回収できること、舞い上がった粗粒子は沈降し、軸心方向に向かう流れに乗って排出されることはなく、そのため微粒子を精度よく分級できること、ブレード４ｃによる撹拌によってケーシング内周側へのケーク形成が抑制されることなどの利点があるが、ブレードで強制的に撹拌されることによって分級領域が乱れ、スラリー中の粗粒子がこの乱れに巻き込まれ、巻き込まれた粗粒子の一部が回転軸３に達し、開口より孔９を通って軸孔８から排出される可能性がある。
【０００６】
本発明は、図１に示す従来の分級装置に改良を加え、粗粒子及び微粒子の分級精度をより一層向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係わる発明の分級機は、原料スラリーの供給口及び機内に蓄積する粗粒子スラリーを排出する排出口を備えたケーシングと、該ケーシングの軸心に回転自在に軸支される回転軸と、該回転軸を回転駆動させる駆動装置と、ケーシング内の前記回転軸に取付けられるセパレータと、前記回転軸に形成される軸孔及び該軸孔より前記セパレータ内に開口する孔よりなる微粒子スラリーの排出路よりなり、前記セパレータは、前記回転軸に軸方向に一定の間隔を存して固定される一対のディスクプレートと、両ディスクプレートの周面を覆う周壁よりなり、各ディスクプレートの周縁には前記周壁に接するか或いは近接し、原料スラリー及び粗粒子スラリーが出入りする開口が形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、周壁は前記回転軸に向かって突出する山形断面をなすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係わる発明によると、セパレータ内に流入した原料スラリーはセパレータの高速回転による遠心力の作用により、スラリー中の粗粒子は回転軸の軸心に向かうスラリー流に抗し、半径外方向に遠心沈降していき、微粒子は前記スラリー流によって軸心方向に移動する。こうして粗粒子と微粒子が分級されるが、分級点はセパレータ内の遠心力と軸心に向かうスラリー流の流速のバランスにより決定される。
【００１０】
セパレータはまた、従来のこの種の分級装置のように撹拌用のブレードを有しないため、軸心に向かうスラリー流は層流に近い流れとなって乱流が発生しにくく、粗粒子が乱流に巻き込まれて排出路に飛び込むのが低減化され、微粒子の分級精度が向上する。また乱流が起きにくいためスラリーが流れ易くなり、これによりスラリー圧力が低下し、負荷の少ない運転が可能となる。
【００１１】
周壁面の形状が平らな場合、セパレータ内の粗粒子は遠心力の作用により周壁側に遠心沈降し、周壁面上に粗粒子のケーク形成が発生する可能性があるが、請求項２に係わる発明のように、周壁を回転軸に向かって突出する山形断面とし、周壁内面をスラリーの出入口に向かって傾斜させることで、周壁面上に粗粒子のケークが形成されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】分級機の従来例の断面図。
【図２】分級システムの全体構成を示す図。
【図３】本発明に係わる分級機の断面図。
【図４】シリカを使用した場合の遠心力、微粒子スラリーの回収流量と分級点の関係を示す図。
【図５】シリカを使用して遠心力を変化させた際の回収微粒子スラリーの顕微鏡写真を示す図。
【図６】酸化セリウムを使用した場合の分級前後の粒度分布を示す図。
【図７】酸化セリウムよりなる原料スラリーを使用して分級したた原料スラリー、微粒子スラリー及び粗粒子スラリーの顕微鏡写真を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２は、本発明に係わる分級機１１よりなる分級装置の全体構成を示すもので、分級機１１は図３に示すように、原料スラリーの供給口１２を備えた円筒状のケーシング１３と、該ケーシング１３の軸心に回転自在に軸支され、ケーシング１３内に突出する回転軸１４と、該回転軸１４を回転駆動させる図示省略のモータ等よりなる駆動装置と、ケーシング内において前記回転軸１４の先端部１４ａに回転止めされて固定されるセパレータ１６と、前記回転軸１４の軸心に形成される軸孔１８及び前記先端部１４ａにおいて軸孔１８よりセパレータ内に開口する直径方向の孔１９を備えた微粒子スラリーの排出路よりなり、前記セパレータ１６は、円板状の側壁２１及び該側壁２１の一側外周より軸心方向に環状に突出して一体形成される山形断面の周壁２２より構成されて、凹形断面のカップ状をなし、かつ前記側壁２１の周縁に周方向に一定間隔で前記周壁２２に隣接ないし近接してスラリーの出入口となる、例えば円形、長円形、楕円形、矩形その他任意形状の貫通孔２３を多数形成すると共に、軸心に一体形成のボス部２４の端面に直径方向の溝２５を形成したディスクプレート２６と、周壁２２の内径より小径であり、軸心に前記ボス部２４と同径のボス部２８を一体形成してなる側壁を構成するディスクプレート２９よりなり、セパレータ１６を前記回転軸１４に回転止めする手段として図示するものにおいては、回転軸１４の先端部１４ａが矩形断面、好ましくは断面正方形に形成される一方、各ディスクプレート２６及び２９のボス部２４及び２８に、前記矩形断面をなす回転軸先端部１４ａと同一断面をなす矩形の差込み孔が形成されている。
【００１４】
セパレータ１６を回転軸１４に回転止め手段としてはこのほか、例えばキーその他既知の回転止めする手段を用いることができる。
回転軸１４にセパレータ１６を組立てる際には、回転軸１４の矩形断面をなす先端部１４ａに先ずスペーサ１５を差込み、ついでディスクプレート２６のボス部２４を向きを位置決めして差込む。向きの位置決めによりボス部２４の直径方向の溝２５が前記孔１９と一致するようになる。
【００１５】
次にディスクプレート２６のボス部２４より突出する回転軸先端部１４ａにディスクプレート２９のボス部２８を差込み、前記ボス部２４と突き合わせる。このときボス部２８は回転軸先端部１４ａに単に差込めばよく、向きを確認しなくてもよい。
【００１６】
ディスクプレート２９を取付けると、その外周面とディスクプレート２６の周壁２２との間に環状のスラリーの出入口３１が形成されるようになる。環状の出入口３１を形成するのに換え、ディスクプレート２９の外径を周壁２２の内径と同径にして周壁２２に固定ないし一体形成し、ディスクプレート２９周縁に前記貫通孔２３と同様、例えば円形、長円形、楕円形、矩形その他任意形状の貫通孔を周壁に隣接ないし近接して設けてもよい。
【００１７】
ディスクプレート２９を取付後、該ディスクプレート２９に外側からエンドプレート３２が当てられ、上ネジ３３がエンドプレート３２及びディスクプレート２９を通して回転軸先端部１４ａの端面に捩じ込まれる。これによってセパレータ１６が回転軸先端部１４ａに組付けられ固定される。
【００１８】
前記実施形態においては、スペーサ１５を用い、これにより回転軸１４に取付けられるセパレータ１６を回転軸先端部１４ａの端面と段差なく面一となるようにしているが、スペーサ１５は省くことができる。この場合、回転軸先端部１４ａの長さはセパレータ１５の厚みより短くし、回転軸先端部１４ａがセパレータ内に引込むようにされる。これにより前記と同様、エンドプレート３２を当て、止ネジ３３を回転軸先端部１４ａの端面に捩じ込むことでセパレータ１６を回転軸先端部１４ａにしっかりと固定することができる。
【００１９】
本分級機は以上のように構成され、分級時においては、図２に示す原料タンク３５から原料スラリーをスラリー供給ポンプ３６により分級機１１に供給口１２（図３参照）より連続して供給する。
セパレータ１６を高速回転させた状態でケーシング内に供給された原料スラリーの多くが出入口３１よりセパレータ内に流入する。
【００２０】
セパレータ内のスラリー中の粒子は、セパレータ１６の高速回転により、半径外方向に遠心力を受けると共に、回転軸１４の軸心に向かって流れるスラリー流によって回転軸側に移動しようとするが、粒子のうち、粗粒子は遠心力の作用によりスラリー流の抗力に抗して周壁側に沈降し集積する一方、遠心力より流体による抗力が勝る微粒子は軸心に向かって流れるスラリー流と共に前記排出路に流入し、排出される。そして微粒子スラリーの回収タンク３７に回収される。
【００２１】
一方、周壁２２に集積する粗粒子のスラリーは、その大部分が出入口３１より流入する原料スラリーにより周壁２２の斜面に沿って押出され、前記透孔２３よりケーシング内に流出する。そしてケーシング上壁の排出口３０より粗粒子スラリー回収ポンプ３８によって粗粒子スラリー回収タンク３９に回収される。
回収タンク３９に回収された粗粒子スラリーは廃棄されるか、再度分級機１１に送られ分級される。
分級機１１より排出された粗粒子スラリーは、粗粒子スラリー回収タンク３９に回収しないで原料タンク３５に送り、分級を繰り返し行うようにしてもよい。分級の繰り返しにより微粒子スラリーの回収率が一層向上する。
【００２２】
微粒子のスラリーは回収タンク３７に回収されたのち、再度分級機１１に送られ、分級機１１と回収タンク３７を循環して分級が繰返されるようにしてもよい。この分級の繰返しにより分級の精度がより一層向上する。
【００２３】
前記実施形態の分級機１１は、原料スラリー中の微粒子と粗粒子を分級するのに用いているが、ケーシング内にメディア（ビーズ）を充填し、供給された原料スラリーをメディアと共に撹拌混合して粉砕するミルとして、或いは分散機として用いることもできる。
【００２４】
前記実施形態の分級機１１はまた、ケーシング１３が固定されるが、セパレータ１６と同方向に速度差を持たせて回転させるようにしてもよい。この場合、セパレータ１６を回転させる回転駆動装置とは別にケーシング１３を回転させる回転駆動装置が設けられる。
前記実施形態の分級機では、１つのセパレータ１６が回転軸１４に固定されているが、回転軸１４の軸方向に一定の間隔を存して複数設けてもよい。
【実施例】
【００２５】
実施例１
図２に示す分級機１１を備えた分級システムにおいて、原料スラリーとして電気化学工業株式会社製のシリカ（比重２．１、商品名ＦＢ−３ＳＤＣ）を０．２ｗｔ％のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液で５ｗｔ％に調整したものを用いた。
分級条件の設定は、セパレータ１６での遠心力と、セパレータ内の微粒スラリー回収側の通過流量を次のように調整して行う。
【００２６】
遠心力は、図３に示すａ点での遠心力を５００Ｇ、１０００Ｇ、１５００Ｇに設定し、回転数をそれぞれ各遠心力に対応する３５７５ｒｐｍ、５０５８ｒｐｍ、６１９２ｒｐｍに調整する。そして設定された上記各遠心力ごとに微粒子スラリー回収側の通過流量が３Ｌ／ｈ、６Ｌ／ｈ、１２Ｌ／ｈとなるように、原料スラリー供給ポンプ３６と粗粒スラリー回収ポンプ３８の流量調整を行った。
【００２７】
表１には、各分級条件でのスラリー供給ポンプ３６と分級機１１間の供給圧力、得られた微粒スラリーの固形分濃度、分級点を示す。ここで分級点とは得られた微粒スラリーの１００％径をしめす。例えば１０μｍの分級点の場合、１０μｍを越える粒子が存在せず、１００％が１０μｍ以下の粒子径であるものである。
【００２８】
【表１】
2011125786.tif 000003
【００２９】
図４は、表１に示す遠心力Ｇ、微粒スラリー回収流量と分級点の関係を図示したものである。遠心力Ｇが高くなるほど、またセパレータ内の通過流量である、微粒スラリー回収流量が低くなるほど、分級点が低くなる傾向が確認された。
図５は、表１の実施項目１、４、７の条件での回収微粒子スラリーの走査型顕微鏡による撮影結果を示す。この写真によっても遠心力が高くなるに従い細かな微粒子スラリーが得られていることが確認された。
【００３０】
実施例２
実施例１と同様に図２に示す分級機１１を備えた分級システムにおいて、原料スラリーとして関東化学株式会社製の酸化セリウム（比重７）を０．２wt％のヘキサメタリン酸ナトリム水溶液で９wt％に調整し、ビーズミルにより粉砕したものを用いた。
【００３１】
分級条件は、図３に示すａ点での遠心力１５００Ｇ、微粒スラリー回収流量１Ｌ／ｈ、粗粒スラリー回収流量５Ｌ／ｈに設定して実施した。
得られた微粒子スラリーの分級点並びに固形分濃度は、それぞれ０.２９６２μｍ並びに３.２％であり、回収率は４１％であった。ここで回収率とは、原料スラリー中に含まれる微粒子のうち、回収された微粒子の割合を示す。
図６は、上記運転条件における原料スラリー、微粒子スラリー、粗粒子スラリーの粒度分布を示す。
【００３２】
図７は、分級前後の原料スラリー、微粒子スラリー、粗粒子スラリーの走査型顕微鏡による撮影結果を示す。この撮影結果によっても図６に示す粒度分布測定結果と同様、サブミクロンサイズオーダーでの分級が行われていることが確認された。
【符号の説明】
【００３３】
１１・・分級装置
１２・・供給口
１３・・ケーシング
１４・・回転軸
１６・・セパレータ
１８・・軸孔
１９・・孔
２１・・側壁
２２・・周壁
２３・・透孔
２４、２８・・ボス部
２５・・溝
２６、２９・・ディスクプレート
３１・・出入口
３２・・エンドプレート
３５・・原料タンク
３６、３８・・ポンプ
３７、３９・・回収タンク
【図１】
2011125786.tif 000004
【図２】
2011125786.tif 000005
【図３】
2011125786.tif 000006
【図４】
2011125786.tif 000007
【図５】
2011125786.tif 000008
【図６】
2011125786.tif 000009
【図７】
2011125786.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月17日(2009.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【図１】分級機の従来例の断面図。
【図２】分級システムの全体構成を示す図。
【図３】本発明に係わる分級機の断面図。
【図４】シリカを使用した場合の遠心力、微粒子スラリーの回収流量と分級点の関係を示す図。
【図５】シリカを使用して遠心力を変化させた際の回収微粒子スラリーの顕微鏡写真を示す図。
【図６】酸化セリウムを使用した場合の分級前後の粒度分布を示す図。
【図７】酸化セリウムよりなる原料スラリーを使用して分級した原料スラリー、微粒子スラリー及び粗粒子スラリーの顕微鏡写真を示す図。