(57)【要約】  石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機が回転リング（１０１）、誘導媒体（１０２）、上側鉄ヨーク（１０３）、下側鉄ヨーク（１０４）、磁気励磁コイル（１０５）、供給開口部（１０６）、尾鉱バケット（１０７）及び水洗浄装置（１０９）を有する。供給開口部（１０６）は、鉄分除去されるべき石炭アッシュを供給するために用いられ、尾鉱バケットは、非磁性粒子を鉄分除去後に排出するために用いられる。上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークは、それぞれ、回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部に配置されている。水洗浄装置は、回転リングの上方に配置されている。誘導媒体は、回転リング内に配置されている。磁気励磁コイルは、上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークが磁界を垂直方向に発生させるための１対の磁極となるようにするためにこれらの周囲のところに配置されており、誘導媒体は、各々が電線で織成された鋼板メッシュの層であり、電線のエッジは、プリズム状の鋭角をなしている。磁気的に分離を行い、石炭アッシュの鉄分除去を行なう方法は、この石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機を使用する。この垂直リング形磁気分離機及び鉄分除去のための磁気分離の方法を適用することで、鉄分除去の効率が少なくとも２０％改善される。
2013520303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機において、前記垂直リング形磁気分離機は、回転リングと、誘導媒体と、上側鉄ヨークと、下側鉄ヨークと、磁気励磁コイルと、供給開口部と、尾鉱バケットと、水洗浄装置とを有し、
前記供給開口部は、鉄分除去されるべき前記石炭アッシュを供給するために用いられ、前記尾鉱バケットは、鉄分除去後の前記非磁性粒子を排出するために用いられ、前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークは、それぞれ、前記回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部に配置され、前記水洗浄装置は、前記回転リングの上方に配置され、前記誘導媒体は、前記回転リング内に配置され、前記磁気励磁コイルは、上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークが磁界を垂直方向に発生させるための１対の磁極となるようにするために前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークの周囲のところに配置されており、前記誘導媒体は、各々が電線で織成された鋼板メッシュの層であり、前記電線のエッジは、プリズム状の鋭角をなしている、垂直リング形磁気分離機。
【請求項２】
前記上側鉄ヨークと前記下側鉄ヨークは、一体に形成されると共に前記回転リングの前記下側部分の前記内方側部及び前記外方側部を包囲するよう前記回転リングに垂直な平面内に配置されている、請求項１記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項３】
前記垂直リング形磁気分離機は、前記磁気励磁コイルに隣接して設けられた圧力平衡チャンバ形水ジャケットを更に有する、請求項２記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項４】
前記鋼板メッシュは、１Ｃｒ１７で作られている、請求項２記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項５】
前記励磁磁気コイルは、二重ガラスエンベロープ形エナメルアルミニウムである平角線ソレノイドコイルである、請求項４記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項６】
前記鋼板メッシュの前記層の間隔は、２〜５ｍｍである、請求項５記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項７】
前記鋼板メッシュの前記層の間隔は、３ｍｍである、請求項６記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項８】
前記鋼板メッシュは、０．８〜１．５ｍｍの厚さ、３ｍｍ×８ｍｍから８ｍｍ×１５ｍｍまでのメッシュグリッドサイズ及び１〜２ｍｍの電線幅を有する、請求項７記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項９】
前記鋼板メッシュは、１ｍｍの厚さ、５ｍｍ×１０ｍｍのメッシュグリッドサイズ及び１．６ｍｍの電線幅を有する、請求項８記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項１０】
前記垂直リング形磁気分離機は、ゴム板を介して前記尾鉱バケットに結合された脈動機構体を更に有する、請求項８記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項１１】
前記誘導媒体は、前記回転リングの円全体内に設けられている、請求項１記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の石炭アッシュの鉄分除去を行う磁気分離方法において、前記方法は、
ａ．所定の固形分を有するスラリの状態に前記石炭アッシュを調製するステップと、
ｂ．前記スラリを垂直リング形磁気分離機によって磁気的に分離するステップと、
ｃ．磁気分離後、前記スラリ中のＦｅ含有量を測定するステップと、
ｄ．前記スラリ中の前記Ｆｅ含有量が所定含有量以下である場合、前記スラリを排出し、前記スラリ中の前記Ｆｅ含有量が前記所定含有量よりも高い場合、前記スラリを前記ステップｂに戻し、前記スラリを前記垂直リング形磁気分離機によってもう一度分離するステップとを有する、方法。
【請求項１３】
前記垂直リング形磁気分離機は、少なくとも１５，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記スラリを前記垂直リング形磁気分離機によって磁気分離する際、前記垂直リング形磁気分離機は、１５，０００〜２０，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、ｅ．前記排出されたスラリを濾過ケークの状態に圧力濾過するステップを更に有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップａにおいて、前記石炭アッシュは、２０〜４０重量％の固形分を有するスラリの状態に調製される、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記排出されたスラリは、平板形フィルタプレスによって圧力濾過され、前記圧力濾過後、６０〜８０重量％の固形分を有する前記濾過ケークが形成される、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気分離装置及び方法に関し、特に、磁気分離方式を用いて石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機（マグネチックセパレータ）及びこの磁気分離機を用いた磁気鉄分除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭アッシュ（灰）は、石炭燃焼発電所から排出される廃棄物である。石炭アッシュという排出物は、広い土地（陸地）を占めるだけでなく、環境を深刻に汚染する。石炭アッシュの取り扱い方及び利用の仕方は、極めて重要な課題である。石炭アッシュは、利用できる多くの成分、例えば酸化アルミニウム、酸化珪素等を含む。これら有用な成分は、もし抽出されると、石炭アッシュにとって効率の高い複合的利用を容易にすることができる。
【０００３】
しかしながら、石炭アッシュの有用成分の抽出中、アッシュ中に含まれている酸化鉄の存在は、抽出部の純度に悪影響を及ぼすことになる。したがって、有用成分の純度を向上させると共に石炭アッシュに関する複合的利用を促進するために、鉄を石炭アッシュから除去することが極めて重要である。
【０００４】
一般に鉄を石炭アッシュから除去するために用いられる磁気分離法は、主として乾式の磁気分離であり、即ち、石炭アッシュを強力な磁気分離機に直接通す手法である。しかしながら、石炭アッシュ中の鉄不純物の含有量が低い場合（酸化鉄の含有量が５％未満である場合）、鉄不純物を他の石炭アッシュ粒子から分離することが困難なので、かくして、鉄不純物を完全に除去することは困難である。したがって、低い鉄含有量を有する石炭アッシュに関し、従来方法による鉄分除去効果は、満足の行くものではない。
【０００５】
現在、必要に応じて或る特定の等級を有する鉄鉱石を最終的に得るために弱磁性鉄鋼石を選択するよう垂直リング形磁気分離機が用いられている。したがって、これらの構造及び磁界強度は、鉄分除去ではなく、主として鉄分選択の観点で設計されている。従来型垂直リング形磁気分離機は、磁気媒体として円形ロッド形ステンレス鋼媒体を有し、これら媒体相互間には、磁気分離中、鉄鉱石による媒体ロッドの閉塞を回避するために比較的大きな間隔が取られている。しかしながら、石炭アッシュからの磁気鉄分除去中、媒体相互間の間隔は、広すぎ、かくして、小さな粒状度及び比較的磁性を有する石炭アッシュ中の粒子は、媒体によって吸着されず、媒体を通過し、かくして、磁気分離効果が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
伝統的な磁気分離用途では、垂直リング形磁気分離機の構造は、その上側部分から供給が行われ、その下側部分から排出が行われるよう構成されている。しかしながら、石炭アッシュの鉄分除去中、鉄含有鉱物は、比較的弱い磁性を有するので、かかる上側部分供給手段が用いられた場合、鉄含有鉱物は、吸着されることなく、重力下で媒体を通り抜け、かくして磁気鉄分除去効果が一段と低下する。
【０００７】
したがって、上述の欠点を解決する新規な磁気分離装置を設計する必要がある。
【０００８】
従来の欠点に鑑みて、本発明の目的は、石炭アッシュから鉄含有鉱物を良好に除去する磁気分離装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
石炭アッシュからの鉄分除去を行う本発明の垂直リング形磁気分離機は、回転リングと、誘導媒体と、上側鉄ヨークと、下側鉄ヨークと、磁気励磁コイルと、供給開口部と、尾鉱バケットと、水洗浄装置とを有し、供給開口部は、鉄分除去されるべき石炭アッシュを供給するために用いられ、尾鉱バケットは、鉄分除去後の非磁性粒子を排出するために用いられ、上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークは、それぞれ、回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部に配置され、水洗浄装置は、回転リングの上方に配置され、誘導媒体は、回転リング内に配置され、磁気励磁コイルは、上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークが磁界を垂直方向に発生させるための１対の磁極となるようにするために上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークの周囲のところに配置されており、誘導媒体は、各々が電線で織成された鋼板メッシュの層であり、電線のエッジは、プリズム状の鋭角をなしている。
【００１０】
好ましくは、上側鉄ヨークと下側鉄ヨークは、一体に形成されると共に回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部を包囲するよう回転リングに垂直な平面内に配置されている。
【００１１】
好ましくは、垂直リング形磁気分離機は、磁気励磁コイルに隣接して設けられた圧力平衡チャンバ形水ジャケットを更に有する。
【００１２】
好ましくは、鋼板メッシュは、１Ｃｒ１７で作られる。
【００１３】
好ましくは、励磁磁気コイルは、二重ガラスエンベロープ形エナメルアルミニウムである平角線ソレノイドコイルである。
【００１４】
好ましくは、鋼板メッシュの層の間隔は、２〜５ｍｍである。より好ましくは、鋼板メッシュの層の間隔は、３ｍｍである。
【００１５】
好ましくは、鋼板メッシュは、０．８〜１．５ｍｍの厚さ、３ｍｍ×８ｍｍから８ｍｍ×１５ｍｍまでのメッシュグリッドサイズ及び１〜２ｍｍの電線幅を有する。より好ましくは、鋼板メッシュは、１ｍｍの厚さ、５ｍｍ×１０ｍｍのメッシュグリッドサイズ及び１．６ｍｍの電線幅を有する。
【００１６】
好ましくは、垂直リング形磁気分離機は、ゴム板を介して尾鉱バケットに結合された脈動機構体を更に有する。
【００１７】
好ましくは、誘導媒体は、回転リングの円全体内に設けられる。
【００１８】
本発明は更に、上述の垂直リング形磁気分離機を用いた石炭アッシュの磁気鉄分除去方法において、この方法は、
ａ．所定の固形分を有するスラリの状態に石炭アッシュを調製するステップと、
ｂ．スラリを垂直リング形磁気分離機によって磁気的に分離するステップと、
ｃ．磁気分離後、スラリ中のＦｅ含有量を測定するステップと、
ｄ．磁気分離されたスラリ中のＦｅ含有量が所定含有量以下である場合、スラリを排出し、磁気分離されたスラリ中のＦｅ含有量が所定含有量よりも高い場合、スラリをステップｂに戻し、スラリを垂直リング形磁気分離機によってもう一度分離するステップとを有することを特徴とする方法を提供する。
【００１９】
好ましくは、垂直リング形磁気分離機は、少なくとも１５，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす。
【００２０】
好ましくは、スラリを垂直リング形磁気分離機によって磁気分離する際、垂直リング形磁気分離機は、１５，０００〜２０，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす。
【００２１】
好ましくは、この方法は、ｅ．排出されたスラリを濾過ケークの状態に圧力濾過するステップを更に有する。
【００２２】
好ましくは、ステップａにおいて、石炭アッシュは、２０〜４０重量％の固形分を有するスラリの状態に調製される。
【００２３】
好ましくは、排出されたスラリは、平板形フィルタプレスによって圧力濾過され、圧力濾過後、６０〜８０重量％の固形分を有する濾過ケークが形成される。
【００２４】
本発明の磁気分離装置及び方法によって、石炭アッシュ中のＦｅ不純物の含有量が比較的低い場合であっても、Ｆｅ不純物は、より完全に除去される。石炭アッシュの鉄分除去のための先行技術の方法と比較して、Ｆｅ除去効率は、少なくとも２０％向上し、かくして、以降のプロセスにおける溶液からの鉄分除去の負担が著しく軽減され、それにより生産費が減少すると共に生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機の概略構造図である。
【図２】本発明の誘導媒体としての鋼板メッシュの概略構造図である。
【図３（ａ）】鋼板メッシュが誘導媒体として用いられる場合、直線的に変化する誘導領域中の誘導磁界強度に関するシミュレーション計算の効果を示す略図である。
【図３（ｂ）】鋼板メッシュが誘導媒体として用いられる場合、直線的に変化する誘導領域中の誘導磁界強度に関するシミュレーション計算の効果を示す略図である。
【図３（ｃ）】図３（ａ）の固有直線の拡大略図である。
【図４】本発明の実施形態としての鉄分除去方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に示されているように、石炭アッシュの鉄分除去を行う本発明の垂直リング形磁気分離機は、回転リング１０１、誘導媒体１０２、上側鉄ヨーク１０３、下側鉄ヨーク１０４、磁気励磁コイル１０５、供給開口部１０６及び尾鉱バケット１０７を有し、更に、脈動機構体１０８及び水洗浄装置１０９を有している。
【００２７】
回転リング１０１は、誘導媒体１０２を支持した円形リング形キャリヤである。回転リング１０１を回転させると、誘導媒体１０２及びこれに吸着される物質は、一緒に移動し、それにより吸着物質が分離される。回転リング１０１は、任意適当な材料で構成でき、例えば、炭素鋼等で作られる。
【００２８】
電気モータ又は他の駆動装置が電力を回転リング１０１に供給して回転リング１０１が設定された速度で回転することができるようにするのが良い。好ましくは、本発明の好ましい実施形態では、回転リング１０１の回転速度は、連続的に調節可能である。かかる回転速度は、最善の分離効果を達成するために、原料の種類又は同一の原料に関する種々の供給条件に応じて調節可能である。
【００２９】
パラメータ、例えば鉄含有量又は処理されるべき材料の処理量が所定値よりも低い場合、強磁性不純物にこれが磁界の作用下で誘導媒体メッシュに吸着されるのに十分な時間をかけてかかる強磁性不純物を分離するために比較的低い回転速度、例えば３ｒｐｍを用いるのが良い。また、回転リング１０１を比較的低い回転速度で駆動することにより、濃縮物の状態になる非磁性鉱物（例えば、石炭アッシュ粒子）の混合度を減少させることができ、かくして濃縮物の収率が向上する。
【００３０】
上側鉄ヨーク１０３及び下側鉄ヨーク１０４は、磁極として回転リング１０１の下側部分の内方側部及び外方側部へ配置されている。好ましくは、上側鉄ヨーク１０３と下側鉄ヨーク１０４は、一体に形成されると共に回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部を包囲するよう回転リングに垂直な平面内に配置される。
【００３１】
誘導媒体１０２は、回転リング１０１内、好ましくは、回転リング１０１の円全体内に配置されている。磁気励磁コイル１０５が上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークの周囲のところに配置されているので、磁気励磁コイル１０５によって生じる磁界は、上側磁気ヨーク１０３及び下側磁気ヨーク１０４が垂直方向に沿って磁界を発生させる１対の磁極となるようにする。上側磁気ヨーク１０３及び下側磁気ヨーク１０４は、回転リング１０１が磁極相互間で回転するよう回転リング１０１の下側部分の内方及び外方側部のところに配置されている。回転リング１０１が回転すると、回転リング１０１内の誘導媒体１０２は、上側鉄ヨーク１０３及び下側鉄ヨーク１０４によって構成された１対の磁極を通過し、鉄を除去するために磁化されることになる。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態では、誘導媒体１０２は、鋼板メッシュの層であるのが良い。鋼板メッシュは、ステンレス鋼で作られ、好ましくは１Ｃｒ１７で作られる。鋼板メッシュの各層は、ステンレス鋼ワイヤ又は電線によって織成され、メッシュグリッドは、菱形の形をしている。電線エッジは、プリズム状の鋭角をなしている。
【００３３】
誘導媒体１０２としての鋼板メッシュの場合、電線のエッジは、鋭角の形を有するので、媒体のこれら先端部のところの磁界は、強力であり、その結果、良好な磁気分離効果が得られる。
【００３４】
好ましくは、本発明では、鋼板メッシュは、２〜５ｍｍの媒体層間隔を有する。より好ましくは、鋼板メッシュは、３ｍｍの媒体層間隔を有する。好ましくは、鋼板メッシュは、０．８〜１．５ｍｍの厚さ、３ｍｍ×８ｍｍ〜８ｍｍ×１５ｍｍのメッシュグリッドサイズ及び１〜２ｍｍの電線幅を有する。誘導媒体１０２の層相互間の間隔が減少すると、石炭アッシュ粒子が誘導媒体１０２に直接接触することが可能であり、かくして、磁性粒子が媒体を通り抜けて除去されないようになることが阻止される。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、磁気励磁コイル１０５は、二重ガラスエンベロープ形エナメルアルミニウムである平角線ソレノイドコイルで作られている。平角線ソレノイドコイルは、伝統的な中空銅管状電解コイルと比較して、デューティレシオを著しく向上させ、磁性凝集効果を促進し、磁界分布を向上させ、しかも電力消費量を減少させる中実導体である。磁気励磁コイル１０５を通る電流は、連続的に調節可能であり、かくして、磁界強度も又連続的に調節可能である。
【００３６】
好ましくは、本発明の石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機は、ゴム板１１１を介して尾鉱バケット１０７に結合された脈動機構体１０８を更に有する。脈動機構体の実現は、偏心リンク機構体によって達成できる。脈動機構体１０８がゴム板１１１を介して尾鉱バケット１０７に結合されていて、脈動機構体１０８によって生じる交番力がゴム板１１１を押してこれを前後に動かすようにするので、尾鉱バケット１０７内の鉱物スラリは、脈動を生じさせることが可能である。
【００３７】
水洗浄装置１０９は、磁性粒子を水流によって濃縮物ホッパ１１３内にフラッシングするために回転リング１０１の上方に配置されている。水洗浄装置１０９は、種々の適当なフラッシング又は噴霧装置、例えば噴霧ノズル、送水管等であるのが良い。
【００３８】
供給開口部１０６は、供給ホッパ又は供給管であるのが良い。供給開口部１０６は、鉱物スラリを供給するために構成され、鉱物スラリは、磁性粒子が重力に起因して誘導媒体１０２を通過するのを阻止し、かくして磁気分離効果及び不純物除去を向上させるために比較的僅かな落下距離で上側鉄ヨーク１０３に入るようになっている。
【００３９】
好ましくは、垂直リング形磁気分離機は、冷却装置１１２を更に有し、冷却装置１１２は、磁気励磁コイルの動作作業の使用温度を減少させるために磁気磁性コイルに隣接して設けられている。冷却装置は、圧力平衡チャンバ形水ジャケットである。
【００４０】
強力な磁界を発生させるための垂直リング形磁気分離機が作動しているとき、磁気励磁コイル１０５は、多量の熱を発生し、過熱状態のコイルが燃えて損傷する場合があり、これは、磁気分離機にとって隠れた最も危険なトラブルである。コイルの温度をできるだけ減少させることができるよう熱を良好にどのように消散させるかは、相変わらず技術的課題である。本発明では、冷却装置として圧力平衡チャンバ形水ジャケットが採用され、それにより、先行技術の冷却方式の欠点が回避されると共に垂直リング形磁気分離機の安全且つ安定した稼働が保証される。
【００４１】
圧力平衡形水ジャケットは、ステンレス鋼材料で作られ、かくして、スケーリングを起こす恐れが低い。圧力平衡チャンバが水ジャケットの入口及び出口にそれぞれ取り付けられているので、これら圧力平衡チャンバにより、水は、水ジャケットの各層を一様に流通し、そして水ジャケットの内部全体を満たすようになり、かくして、局所的な水がもしそのように構成されていなければ熱放散に悪影響を及ぼすショートカット（近道）を取るのが阻止される。水ジャケットの各層は、大きな断面積を有する水通路を有し、かくして、スケーリングに起因する閉塞を完全に回避することが可能である。閉塞がどこかの場所で起こった場合でも、水ジャケット中の循環水の通常の流れに悪影響は生じないであろう。さらに、水ジャケットは、広い接触面積によりコイルと密の接触状態にあり、かくしてコイルにより生じた大抵の熱を水流によって奪うことができる。
【００４２】
圧力平衡形水ジャケットは、熱放散のためのありふれた中空銅管と比較して、高い熱放散効率、巻線の僅かな温度上昇及び低い励磁電力を呈する。４０Ａの定格励磁電流の場合、熱放散のためにありふれた中空銅管を備えた磁気分離機に関する励磁電力は、３５ｋｗであり、これに対し、熱放散のために圧力平衡チャンバ形水ジャケットを備えた磁気分離機の場合の励磁電力は、２１ｋｗである。
【００４３】
磁気分離装置が稼働しているとき、供給された鉱物スラリは、上側鉄ヨーク１０３のスロットに沿って、次に回転リング１０１を通って流れる。回転リング１０１内の誘導媒体１０２は、バックグラウンド磁界中で磁化されるので、極めて大きな勾配を持つ磁界が誘導媒体１０２の表面のところに形成される。鉱物スラリ中の磁性粒子は、極めて強い磁界の影響を受けて、誘導媒体１０２の表面にくっつけられて回転リング１０１と共に回され、それにより回転リング１０１の頂部のところの磁界のない領域に入る。次に、磁性粒子は、回転リングの頂部の上方に配置された水洗浄装置１０９によって濃縮物ホッパ内にフラッシングされる。非磁性粒子は、下側鉄ヨーク１０４のスロットに沿って流れて尾鉱バケット１０７に流入し、次に、尾鉱バケット１０７の尾鉱出口を経て排出される。
【００４４】
鋼板メッシュ媒体を同一重量のロッド形媒体と比較すると、鋼板メッシュ媒体の表面積は、ロッド形媒体の表面積の６倍以上である。かくして、鋼板メッシュ媒体は、ロッド形媒体と比較して、磁気吸着性能が著しく向上し、吸着されるべき磁性物質の吸着可能性が著しく向上し、しかも鋼板メッシュのリッジコーナー部のところに誘導される磁界強度及び勾配が著しく向上する。
【００４５】
本発明の垂直リング形磁気分離機の場合、鋼板メッシュ誘導磁性層を利用した磁界の分布図が図３（ａ）に示されている。小さな平行四辺形から成る各縦の列は、媒体メッシュの１つの層の断面を示している。この図では、磁界媒体メッシュの５つの層の場合がシミュレートされており、この場合、電線により形成されるメッシュグリッドの断面は、平行四辺形である。図示のように中央の小さな平行四辺形を例に取ると、固有曲線Ｌが平行四辺形上に作られる。図３（ｂ）は、シミュレーション計算によって点ａから点ｂまでの特定の直線（図３（ｃ）参照）に沿う誘導磁界強度の磁界強度変化法則を示している。その先端部が最高２２，０００Ｇｓ、即ち２．２Ｔの最大誘導磁界強度を発生させることが理解できる。
【００４６】
磁界に関する上述のシミュレーション計算は、アンソフト・マックスウェル（Ansoft Maxwell）１０のソフトウェアを用いることによって達成される。アンソフト・マックスウェル１０は、アンソフト・カンパニー（Ansoft Company）の電磁分析ソフトウェアであり、主としてマクスウェルの方程式に基づいて有限要素分析法を実施し、このアンソフト・マックスウェル１０は、強力な機能電磁界シミュレーションツールである。これは、主として、２Ｄ及び３Ｄ電磁コンポーネント、例えば電気モータ、変圧器、励磁機並びに他の電気及び電気機械機器を分析するために用いられ、かかるアンソフト・マックスウェル１０は、自動車用途、軍事用途、宇宙航行用途及び工業用途等にわたる用途分野を有する。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態では、本発明において提供される垂直リング形磁気分離機を用いることによって石炭アッシュの鉄分除去を行う除去分離法が図４に示されており、この方法は、好ましくは、次のステップを有する。
【００４８】
比較的大きな粒状度を有する石炭アッシュの材料の場合、好ましくは、石炭アッシュを粉砕してこれが例えば２ｍｍ未満の所定の粒状度を有するようにする。
【００４９】
ステップ２０１において、石炭アッシュを所定の含有量でスラリの状態に調製する。好ましくは、石炭アッシュに水を添加して２０〜４０重量％の固形分を有するスラリを形成する。
【００５０】
ステップ２０２において、所定の固形分を有するよう調製されたスラリを垂直リング形磁気分離機によって磁気分離する。好ましくは、垂直リング形磁気分離機は、１５，０００〜２０，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす。
【００５１】
ステップ２０３において、磁気分離後のスラリ中のＦｅ含有量を測定する。スラリをサンプル採取し、サンプルを乾燥させ、次にサンプル中のＦｅイオン含有量を測定することによってＦｅ含有量を測定するのが良い。種々の適当な化学検査法又は装置をＦｅイオン含有量の測定のために使用することができる。
【００５２】
スラリ中のＦｅ含有量が所定の含有量以下である場合、ステップ２０４においてスラリを排出し、これに対し、スラリ中のＦｅ含有量が所定含有量よりも高い場合、スラリをステップ２０２に戻し、垂直リング形磁気分離機によりスラリを繰り返し磁気分離する。所定含有量は、生成物に対する品質上の要件と磁気分離コストのバランスを考慮することによって決定できる。好ましくは、酸化鉄の所定含有量は、０．８重量％であり、即ち、測定された酸化鉄含有量が０．８重量％以下である場合、スラリを排出する。
【００５３】
好ましくは、ステップ２０５において、排出されたスラリを圧力濾過し、かくして濾過ケークを形成する。圧力濾過は、平板形フィルタプレスによって実施されるのが良い。好ましくは、圧力濾過後、６０〜８０重量％の固形分を有する濾過ケークを形成する。
【００５４】
本発明の垂直リング形磁気分離機の実施例１：
垂直リング形磁気分離機は、１２，０００Ｇｓのバックグラウンド磁界強度、４０Ａの励磁電流及び１Ｃｒ１７で作られた鋼板メッシュを有し、これら鋼板メッシュは、３ｍｍの媒体層間隔、１ｍｍの厚さ、５ｍｍ×１０ｍｍのメッシュグリッドサイズ、１．６ｍｍの電線幅及び上方に差し向けられたリッジコーナー部を有する。この場合、網状媒体のノード（node）強度は、最高２２，０００Ｇｓであるのが良く、これは、伝統的な垂直回転リング形誘導湿式磁気分離機よりも２０％高い。
【００５５】
実施例２：
垂直リング形磁気分離機は、１２，０００Ｇｓのバックグラウンド磁界強度、４０Ａの励磁電流及び１Ｃｒ１７で作られた鋼板メッシュを有し、これら鋼板メッシュは、２ｍｍの媒体層間隔、１ｍｍの厚さ、３ｍｍ×８ｍｍのメッシュグリッドサイズ、１ｍｍの電線幅及び上方に差し向けられたリッジコーナー部を有する。この場合、網状媒体のノード（node）強度は、最高２０，０００Ｇｓであるのが良い。
【００５６】
実施例３：
垂直リング形磁気分離機は、１２，０００Ｇｓのバックグラウンド磁界強度、５０Ａの励磁電流及び１Ｃｒ１７で作られた鋼板メッシュを有し、これら鋼板メッシュは、５ｍｍの媒体層間隔、１．５ｍｍの厚さ、５ｍｍ×１０ｍｍのメッシュグリッドサイズ、２ｍｍの電線幅及び上方に差し向けられたリッジコーナー部を有する。この場合、網状媒体のノード（node）強度は、最高２２，０００Ｇｓであるのが良い。
【００５７】
本発明の磁気分離法の実施例では、原料としての流動床石炭アッシュは、表１に示されている化学成分を有する（単位：重量％）。
【００５８】
【表１】
2013520303.tif 000003
【００５９】
実施例４：
流動床石炭アッシュに水を添加して３３重量％の固形分を有するスラリを形成し、かかるスラリを本発明の垂直リング形磁気分離機によって１７，５００Ｇｓの磁界下で磁気分離した。各磁気分離後、１０ｇの磁気分離されたスラリを取り、１１０℃で乾燥させ、次に三価のＦｅイオン（ＴＦｅ2Ｏ3）及び二価のＦｅイオン（ＦｅＯ）含有量（重量％）を測定した。３回の磁気分離操作後、全Ｆｅイオン含有量は、０．８重量％の所定値よりも低い０．７重量％であった。スラリを排出し、排出されたスラリを平板形フィルタプレスによって圧力濾過した。圧力濾過後、６７．５重量％の固形分を有する濾過ケークを得た。濾過ケークは、表２に示されている化学組成を有する（単位：重量％）。
【００６０】
【表２】
2013520303.tif 000004
【００６１】
比較実施例１：
表１に示されている流動床石炭アッシュを伝統的な磁気分離機を用いることによって磁気分離した。伝統的な磁気分離機は、誘導媒体として円形ロッド形ステンレス鋼媒体を有し、隣り合う円形ロッド形ステンレス鋼媒体相互間の間隔は、２０ｍｍである。磁気分離を円形ロッド形ステンレス鋼媒体によって生じた１７，５００Ｇｓの磁界下で直接実施した。５回の磁気分離操作後、乾式磁気分離後に得られた化学組成が表３に示されている（単位：重量％）。
【００６２】
【表３】
2013520303.tif 000005
【００６３】
結果として得られた生成物中、全Ｆｅイオン含有量は、１．５重量％であり、本発明の石炭アッシュの鉄分除去のための磁気分離法によって得られた生成物中の全Ｆｅイオン含有量の２倍を超えている。
【００６４】
実施例５：
流動床石炭アッシュに水を添加して２０重量％の固形分を有するスラリを形成し、かかるスラリを本発明の垂直リング形磁気分離機によって１５，０００Ｇｓの磁界下で磁気分離した。各磁気分離後、１０ｇの磁気分離されたスラリを取り、１１０℃で乾燥させ、次に三価のＦｅイオン（ＴＦｅ2Ｏ3）及び二価のＦｅイオン（ＦｅＯ）含有量（重量％）を測定した。３回の磁気分離操作後、全Ｆｅイオン含有量は、０．８重量％の所定値に等しかった。スラリを排出し、排出されたスラリを平板形フィルタプレスによって圧力濾過した。圧力濾過後、７５．０重量％の固形分を有する濾過ケークを得た。濾過ケークは、表４に示されている化学組成を有する（単位：重量％）。
【００６５】
【表４】
2013520303.tif 000006
【００６６】
比較実施例２：表１に示されている流動床石炭アッシュを伝統的な磁気分離機を用いることによって磁気分離した。伝統的な磁気分離機は、誘導媒体として円形ロッド形ステンレス鋼媒体を有し、隣り合う円形ロッド形ステンレス鋼媒体相互間の間隔は、２５ｍｍである。磁気分離を円形ロッド形ステンレス鋼媒体によって生じた１５，０００Ｇｓの磁界下で直接実施した。５回の磁気分離操作後、乾式磁気分離後に得られた化学組成が表５に示されている（単位：重量％）。
【００６７】
【表５】
2013520303.tif 000007
【００６８】
結果として得られた生成物中、全Ｆｅイオン含有量は、１．４６重量％であり、本発明の石炭アッシュの鉄分除去のための磁気分離法によって得られた生成物中の全Ｆｅイオン含有量の２倍を超えている。
【００６９】
実施例６：
流動床石炭アッシュに水を添加して２０重量％の固形分を有するスラリを形成し、かかるスラリを本発明の垂直リング形磁気分離機によって２０，０００Ｇｓの磁界下で磁気分離した。各磁気分離後、１０ｇの磁気分離されたスラリを取り、１１０℃で乾燥させ、次に三価のＦｅイオン（ＴＦｅ2Ｏ3）及び二価のＦｅイオン（ＦｅＯ）含有量（重量％）を測定した。３回の磁気分離操作後、全Ｆｅイオン含有量は、０．８重量％の所定値よりも低い０．７５重量％であった。スラリを排出し、排出されたスラリを平板形フィルタプレスによって圧力濾過した。圧力濾過後、８０．０重量％の固形分を有する濾過ケークを得た。濾過ケークは、表６に示されている化学組成を有する（単位：重量％）。
【００７０】
【表６】
2013520303.tif 000008
【００７１】
本発明を上述の好ましい実施形態によって説明したが、本発明の具体的形態は、上述の実施形態には限定されない。当業者であれば、本発明の精神から逸脱せずに本発明に対して種々の変更及び改造を行うことができるということが理解できる。
【図１】
2013520303.tif 000009
【図２】
2013520303.tif 000010
【図３（ａ）】
2013520303.tif 000011
【図３（ｂ）】
2013520303.tif 000012
【図３（ｃ）】
2013520303.tif 000013
【図４】
2013520303.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月29日(2012.8.29)
【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】
石炭アッシュの鉄分除去を行う垂直リング形磁気分離機において、前記垂直リング形磁気分離機は、回転リングと、誘導媒体と、上側鉄ヨークと、下側鉄ヨークと、磁気励磁コイルと、供給開口部と、尾鉱バケットと、水洗浄装置とを有し、
前記供給開口部は、鉄分除去されるべき前記石炭アッシュを供給するために用いられ、前記尾鉱バケットは、鉄分除去後の前記非磁性粒子を排出するために用いられ、前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークは、それぞれ、前記回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部に配置され、前記水洗浄装置は、前記回転リングの上方に配置され、前記誘導媒体は、前記回転リング内に配置され、前記磁気励磁コイルは、前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークが磁界を垂直方向に発生させるための１対の磁極となるようにするために前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークの周囲のところに配置されており、前記誘導媒体は、各々が電線で織成された鋼板メッシュの層であり、前記電線のエッジは、プリズム状の鋭角をなし、該垂直リング形磁気分離機は少なくとも１５，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす、垂直リング形磁気分離機。
【請求項２】
前記垂直リング形磁気分離機は、前記磁気励磁コイルに隣接して設けられた圧力平衡チャンバ形水ジャケットを更に有する、請求項１記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項３】
前記鋼板メッシュは、１Ｃｒ１７で作られている、請求項１記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項４】
前記励磁磁気コイルは、二重ガラスエンベロープ形エナメルアルミニウムである平角線ソレノイドコイルである、請求項３記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項５】
前記鋼板メッシュの前記層の間隔は、２〜５ｍｍである、請求項４記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項６】
前記鋼板メッシュの前記層の間隔は、３ｍｍである、請求項５記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項７】
前記鋼板メッシュは、０．８〜１．５ｍｍの厚さ、３ｍｍ×８ｍｍから８ｍｍ×１５ｍｍまでのメッシュグリッドサイズ及び１〜２ｍｍの電線幅を有する、請求項６記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項８】
前記鋼板メッシュは、１ｍｍの厚さ、５ｍｍ×１０ｍｍのメッシュグリッドサイズ及び１．６ｍｍの電線幅を有する、請求項７記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項９】
前記垂直リング形磁気分離機は、ゴム板を介して前記尾鉱バケットに結合された脈動機構体を更に有する、請求項８記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項１０】
前記誘導媒体は、前記回転リングの円全体内に設けられている、請求項１記載の垂直リング形磁気分離機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の垂直リング形磁気分離機を用いて石炭アッシュの鉄分除去を行う磁気分離方法において、前記方法は、
ａ．所定の固形分を有するスラリの状態に前記石炭アッシュを調製するステップと、
ｂ．前記スラリを垂直リング形磁気分離機によって磁気的に分離するステップと、
ｃ．磁気分離後、前記スラリ中のＦｅ含有量を測定するステップと、
ｄ．前記スラリ中の前記Ｆｅ含有量が所定含有量以下である場合、前記スラリを排出し、前記スラリ中の前記Ｆｅ含有量が前記所定含有量よりも高い場合、前記スラリを前記ステップｂに戻し、前記スラリを前記垂直リング形磁気分離機によってもう一度分離するステップとを有する、方法。
【請求項１２】
前記垂直リング形磁気分離機は、少なくとも１５，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記スラリを前記垂直リング形磁気分離機によって磁気分離する際、前記垂直リング形磁気分離機は、１５，０００〜２０，０００Ｇｓの磁界強度をもたらす、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、ｅ．前記排出されたスラリを濾過ケークの状態に圧力濾過するステップを更に有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップａにおいて、前記石炭アッシュは、２０〜４０重量％の固形分を有するスラリの状態に調製される、請求項１１記載の方法。
【国際調査報告】
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