(57)【要約】  強磁性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、さらには、ベルトコンベア式の磁力選別装置に特有の、強磁性粒子の付着の問題を解消し得る、磁力選別装置を提供する。  少なくとも１対のガイドロールと、前記ロール対間に張り渡され強磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、前記ガイドロールのいずれか一方の外周面における、前記コンベアベルトが巻き回される円弧領域を除く円弧領域を覆って前記磁石からの磁力線を遮断する、遮蔽壁を備える。
2017094803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記ガイドロールのいずれか一方の外周面における、前記コンベアベルトが巻き回される円弧領域を除く円弧領域を覆って前記磁石からの磁力線を遮断する、遮蔽壁を備えることを特徴とする磁力選別装置。
【請求項２】
前記ベルトコンベアの下方に、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送する別のコンベアベルトを設け、前記別のコンベアベルトの粉粒体搬送下流側に、前記コンベアベルトの前記磁石ロール側が近接して位置する請求項１に記載の磁力選別装置。
【請求項３】
前記遮蔽壁の背面から前記ガイドロール側に貫通し、前記遮蔽壁と前記ガイドロールとの隙間に空気を供給する、管路を少なくとも１本は有する請求項１または２に記載の磁力選別装置。
【請求項４】
前記磁石ロールは、前記ガイドロールのいずれか一方から独立して回転可能である請求項１、２または３に記載の磁力選別装置。
【請求項５】
下記（1）式で定義される、前記磁石から前記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、３０Ｈｚ以上である請求項１から４のいずれかに記載の磁力選別装置。
記
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、磁石ロールの粉粒体と対向
する面の周方向に並列するＮ極・Ｓ極のペアを、１磁極としてカウントする。）
【請求項６】
前記磁石ロールの軸方向に隣接する前記磁石の磁極が同じである請求項１から５のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項７】
前記磁石ロールの軸方向に隣接する前記磁石の磁極が異なる請求項１から５のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項８】
前記ガイドロールのいずれか一方と前記磁石ロールとの回転方向が同じである請求項１から７のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項９】
前記ガイドロールのいずれか一方と前記磁石ロールとの回転方向が逆である請求項１から７のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項１０】
前記コンベアベルトと前記別のコンベアベルトとの輪転方向が同じである請求項２から９のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項１１】
前記コンベアベルトと前記別のコンベアベルトとの輪転方向が逆である請求項２から９のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項１２】
前記コンベアベルトと前記ガイドロールのいずれか一方とが非金属製である請求項１から１１のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項１３】
前記ガイドロール対のいずれかが非駆動である請求項１から１２のいずれかに記載の磁力選別装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の磁力選別装置を用いて、強磁性粒子を含む粉粒体から該強磁性粒子を選別する磁力選別方法であって、
前記コンベアベルト上に、前記粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい厚みにて前記粉粒体を供給する磁力選別方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の磁力選別装置または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、強磁性粒子（ferromagnetic particles）を含む粉粒体から強磁性粒子を磁力選別（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）並びに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、次の工程に従って鉄分の分離・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径）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１０μｍ〜数１０ｍｍの大きさとし、単体分離（スラグ分と鉄分の分離：liberation）を促進させる。その後、磁力選別装置（magnetic separator）を用いて鉄分を分離する。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）などが用いられる。【０００４】
また、鉄分を単体で分離させるために、スラグを加熱して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。
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。【０００５】
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ため、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。【０００６】
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１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る。この装置は、強磁性粒子及び非磁性粒子を含む粉粒体ａを供給装置100からコンベアベルト101上に供給し、粉粒体ａをコンベア終端部102から排出する際に、強磁性粒子と非磁性粒子とを分離するものである。この装置は、コンベア終端部102側のガイドロール103が中空構造を有し、該ロール内周壁の円弧部分に対向させて複数の磁石104が配置されている。磁石104は、ガイドロール103の内周壁の周方向で隣接する磁極が異なる磁性となる配置で設けられている。磁石104は、ガイドロール103の内周壁から離間して独立に設置される固定磁石である。【０００７】
この磁力選別装置は、コンベア終端部102において、コンベアベルト101上の粉粒体ａに対して、ガイドロール103の内側の磁石104の磁力が作用し、磁石104に吸着されない非磁性粒子が先に落下して非磁着物回収部105に回収され、磁石104に吸着される強磁性粒子はガイドロール103の下方に設けられた仕切板106を通過し、磁力が弱まった位置で落下して磁着物回収部107で回収される、構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
【非特許文献１】J.Svoboda, Magnetic Techniques for the Treatment of Mate2rials, 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】
【００１０】
しかし、図１に示す、従来の磁力選別装置に対して、大量の粉粒体ａが供給され、粉粒体ａの層が厚くなる場合、次のような問題が生じる。微粒化された粉粒体ａでは、強磁性粒子が非磁性粒子を抱き込んだ状態にあり、磁石104には強磁性粒子と非磁性粒子が同時に引き寄せられるため、強磁性粒子と非磁性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101上の粉粒体ａの層が厚くなった場合は、図１に示されるように、磁着物回収部107に非磁性粒子が強磁性粒子に混入して、強磁性粒子を適切に選別できなくなる。【００１１】
このような問題に対して、通常は、図２に示すように振動フィーダ108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101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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
また、本発明の別の目的は、上記の図１及び２に示した、ベルトコンベア式の磁力選別装置に特有の以下の課題についても、その解決手段を与えることにある。すなわち、ベルトコンベア式の磁力選別装置では、鉄粉などの強磁性粒子が何らかの原因でコンベアベルトの内側に付着した場合、ガイドロールの磁石配置部分で強磁性粒子が吸引されて付着する。あるいは、空気中を飛来してきた強磁性粒子がガイドロールの近傍に来た場合も、磁石配置部分に直接吸引されて付着する。このような強磁性粒子が一旦ガイドロールに吸引されて付着すると、ベルトとガイドロールとの間に挟まれ続けることになり、ベルトの寿命を著しく低下させることになる。さらには、磁力選別装置の場合、吸着した強磁性粒子自身にも渦電流が励起されて発熱する。この場合もベルトの寿命を著しく低下させる。【００１５】
図１及び２に示した、ガイドロールの回転軸とベルトプーリーの回転軸が一致する同芯型の構造においては、強磁性粒子の付着を防止することは困難であり、定期的に人が手作業で除去することが必要である。とりわけ、上述の通り強磁性粒子の微粒化は分離の促進に有利であり、図１及び２に示した、ベルトコンベア式の磁力選別装置においても、供給される強磁性粒子の微粒化が進められている中、強磁性粒子付着の問題を解消することが希求されている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
まず、本発明の磁力選別装置の構成を導くに到った、磁力選別に関する知見について、以下に述べる。【００１７】
強磁性粒子と非磁性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強度の変化により、強磁性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。【００１８】
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、強磁性粒子による非磁性粒子の挟み込み・抱き込み状態が解消される。その結果、強磁性粒子と非磁性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、強磁性粒子には回転力も加わるので、強磁性粒子は非磁性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粒子が多く集まり、非磁性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、強磁性粒子と非磁性粒子を分離することができる。【００１９】
以上の作用を模式的に示したのが、図３（Ａ）〜（Ｄ）である。図３（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３（Ａ）に示すように、Ｎ極によりコンベアベルトｂ上の強磁性粒子が引き寄せられた状態から、磁石が移動して図３（Ｂ）のようにＮ極・Ｓ極間の間隙部ｋ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３（Ｃ）のように強磁性粒子は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粒子は、図３（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。【００２０】
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。【００２１】
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粒子の移動はあるものの、強磁性粒子に磁場の向きの変化による力が加わらないので、強磁性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。【００２２】
なお、図３（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。【００２３】
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ガイドロールの内側に、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、粉粒体と相対する部分のガイドロール軸方向に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ことで、強磁性粒子を効率よく磁力選別できることを見出した。さらに、周方向へ磁石を回転させることによって、強磁性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、効果がより高くなることも見出した。【００２４】
また、ガイドロールとベルトとの間に入り込む強磁性粒子の付着問題についても、鋭意究明した。その結果、図４に示すように、問題となる強磁性粒子ａ１は主にフィーダ108およびコンベアベルト101から飛翔し、コンベアベルト101の幅方向端側の空間からガイドロール103のコンベアベルト101が接触していないロール円弧部分に到達していることを見出すに到った。すなわち、このロール円弧部分に至る到達経路を遮断することが、強磁性粒子のロールへの付着問題を解消するのに有効であるとの知見を得ることができた。【００２５】
本発明は、上記の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］少なくとも１対のガイドロールと、
前記ガイドロール対間に張り渡され、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、
前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、前記ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、
前記ガイドロールのいずれか一方の外周面における、前記コンベアベルトが巻き回される円弧領域を除く円弧領域を覆って前記磁石からの磁力線を遮断する、遮蔽壁を備えることを特徴とする磁力選別装置。【００２６】
［２］前記ベルトコンベアの下方に、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送する別のコンベアベルトを設け、前記別のコンベアベルトの粉粒体搬送下流側に、前記コンベアベルトの前記磁石ロール側が近接して位置する前記［１］に記載の磁力選別装置。【００２７】
［３］前記遮蔽壁の背面から前記ガイドロール側に貫通し、前記遮蔽壁と前記ガイドロールとの隙間に空気を供給する、管路を少なくとも１本は有する前記［１］または[２]に記載の磁力選別装置。【００２８】
［４］前記磁石ロールは、前記ガイドロールのいずれか一方から独立して回転可能である前記［１］、［２］または［３］に記載の磁力選別装置。【００２９】
［５］下記（1）式で定義される、前記磁石から前記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、３０Ｈｚ以上である前記［１］から［４］のいずれかに記載の磁力選別装置。
記
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、磁石ロールの粉粒体と対向
する面の周方向に並列するＮ極・Ｓ極のペアを、１磁極としてカウントする。）【００３０】
［６］前記磁石ロールの軸方向に隣接する前記磁石の磁極が同じである前記［１］から［５］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３１】
［７］前記磁石ロールの軸方向に隣接する前記磁石の磁極が異なる前記［１］から［５］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３２】
［８］前記ガイドロールのいずれか一方と前記磁石ロールとの回転方向が同じである前記［１］から［７］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３３】
［９］前記ガイドロールのいずれか一方と前記磁石ロールとの回転方向が逆である前記［１］から［７］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３４】
［１０］前記コンベアベルトと前記別のコンベアベルトとの輪転方向が同じである前記［２］から［９］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３５】
［１１］前記コンベアベルトと前記別のコンベアベルトとの輪転方向が逆である前記［２］から［９］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３６】
［１２］前記コンベアベルトと前記ガイドロールのいずれか一方とが非金属製である前記［１］から［１１］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３７】
［１３］前記ガイドロール対のいずれかが非駆動である前記［１］から［１２］のいずれかに記載の磁力選別装置。【００３８】
［１４］前記［１］から［１３］のいずれかに記載の磁力選別装置を用いて、強磁性粒子を含む粉粒体から該強磁性粒子を選別する磁力選別方法であって、
前記コンベアベルト上に、前記粉粒体に含まれる最小粒子の直径よりも大きい厚みにて前記粉粒体を供給する磁力選別方法。【００３９】
［１５］前記［１］から［１４］のいずれかに記載の磁力選別装置または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】
【００４０】
本発明によれば、強磁性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、強磁性粒子を含む粉粒体から強磁性粒子を、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。【００４１】
さらに、ガイドロールのコンベアベルトと接触しない周面を磁力の及ばない厚みをもって覆う、遮蔽材を設けたことによって、ガイドロールとコンベアベルトとの間に入り込む強磁性粒子の付着を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】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。
【図２】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３】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４】強磁性粒子が磁石ロールへ付着する原因を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図６】本発明の磁石ロールの構造を示す斜視図である。
【図７】磁石の配列長さとコンベアベルトの幅との関係を示す図である。
【図８】本発明の別の磁石ロールの構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【図１５】本発明の他の磁石ロールの構造を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態８に係る磁力選別装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明に係る磁力選別装置及び磁力選別方法は、強磁性粒子を含む粉粒体から磁力により強磁性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、少なくとも１対のガイドロールと、前記ガイドロール対間に張り渡され、強磁性粒子を含む粉粒体を搬送するコンベアベルトと、を有し、前記ガイドロールのいずれか一方は中空ロールであって、該中空部に、ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、磁石ロールを有し、前記ガイドロールのいずれか一方の外周面における、前記コンベアベルトが巻き回される円弧領域を除く円弧領域を覆って前記磁石からの磁力線を遮断する、遮蔽壁を備えている。上記の磁石ロールによって、均一な磁場が形成され、強磁性粒子に作用する力も均一になり、強磁性粒子の分離効率を高めることができる。さらには、遮蔽壁を備えているため、ガイドロールとコンベアベルトとの間に入り込む強磁性粒子の付着を回避することができる。
【００４４】
また、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、強磁性粒子を含む粉粒体から、磁力により強磁性粒子を分離する。
【００４５】
さらに、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、磁石ロール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、３０Ｈｚ以上としている。好ましくは、磁場変化周波数Ｆは５０Ｈｚ以上１６０Ｈｚ以下より好ましくは、５０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下である。
記
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、磁石ロールの粉粒体と対向
する面の周方向に並列する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。
【００４６】
この磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）を３０Ｈｚ以上とすることによって、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粒子を精度よく分離することが可能となる。
【００４７】
次に、本発明について、実施の形態毎に詳しく説明する。
［実施の形態１］
図５は、本発明の実施の形態１に係る磁力選別装置を示す説明図である。同図において、符号１は、粉粒体ａを搬送するコンベアベルトであり、該コンベアベルト１は１対のガイドロール２及び３の間に張り渡され、これらガイドロール２及び３に案内されて輪転し、粉粒体ａを一方向へ搬送する。ガイドロール２及び３のいずれか一方、すなわちコンベアベルト１の粉粒体ａの搬送方向終端側にあるガイドロール２は、中空ロールであって、該中空部に、ガイドロールの内周面に沿って複数の磁石４を周方向に間隔を置いて異磁極が交互に並ぶ列状に配置した、回転可能の磁石ロール２０を有する。
【００４８】
磁石ロール２０は、図６に示すように、中空のガイドロール２の内側に該ガイドロール２と同軸に設けられ、ガイドロール２から独立して回転可能になる。磁石ロール２０は、その周面に例えば永久磁石である磁石４を周方向に磁極が交互に異なる配置にて固定してなる。かような構造の磁石ロール２０によって、上述の図２に示した作用を粉粒体ａに与えることができ、強磁性粒子の選別を確実に行うことできる。
なお、磁石ロール２０の構造を示す図６において、符号２１はガイドロール２の回転軸であり、この回転軸２１に磁石ロール２０の両端の回転軸２２が外装され、軸受２３（例えば、メタル軸受、ベアリング軸受など）を介して回転軸２１に取り付けられている。ただし、ガイドロール２と磁石ロール２０とはそれぞれ独立して回転することが可能である。なお、ロール軸２１及び２２の形態は、多様な形を取り得る。
【００４９】
磁石ロール２０は、モーター等の手段によって回転するロールであり、その回転方向はガイドロール２と同一方向または反対方向のいずれでもよいが、好ましくは反対方向に回転させる。また、磁石ロール２０はガイドロール２よりも高速で回転させることが好ましい。
【００５０】
磁石ロール２０の回転方向は、（i）コンベアベルト１の進行方向（ガイドロール２の回転方向）と逆方向、（ii）コンベアベルト１の進行方向（ガイドロール２の回転方向）と同一方向、のいずれでもよい。強磁性粒子には、回転する磁石ロール２０の磁場の作用で磁石ロール２０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、磁場による強磁性粒子への運搬力と、コンベアベルト１と強磁性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、強磁性粒子はコンベアベルト１の進行方向へ運搬されていく。
【００５１】
上記の（i）と（ii）を較べると、（ii）の場合は、磁場による強磁性粒子の運搬力とコンベアベルト１と強磁性粒子との摩擦力が逆方向となるので、強磁性粒子がコンベアベルト１上に滞留することがあるが、より効率よく強磁性粒子を分離できる。一方（i）の場合は、強磁性粒子の分離効率は（ii）の場合よりもやや劣るが、強磁性粒子がコンベアベルト１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。
【００５２】
なお、図６では、１つの磁石４の磁極が、磁石ロール２０の径方向の内側と外側と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４の異なる磁極が、磁石ロール２０の周方向に並ぶように磁石４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、強磁性粒子の分離が効率よく行われることになる。磁石相互の間隙部をはさんで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。なお、ロール周方向で隣接する磁石４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。磁石４間の間隙部が樹脂等で埋められていてもよい。
【００５３】
また、磁石４の大きさも特に制限はなく、所定の数の磁石４を配置できる大きさであればよい。磁石ロール２０の磁石４を覆うカバーがつけられていてもよい。
【００５４】
さらに、図７に示すように、磁石４をロール軸方向の配列は、コンベアベルト１の幅内に収めることが好ましい。これによって、コンベアベルト１と接触していないロール２部分に強磁性粒子が付着するのを回避することが好ましい。
【００５５】
さらに、ガイドロール２の外周面におけるコンベアベルト１が巻き回される円弧領域を除く、円弧領域を覆ってガイドロール２の軸方向にロール全幅にわたって延びる、遮蔽壁５を備える。この遮蔽壁５は、磁石ロール２０の磁石４からの磁力線を遮断するための機能を有することが肝要である。従って、図５に示す例では、遮蔽壁５の背面５ａが磁石ロール２０の周面から磁力線の影響を受けない距離をもって隔てる必要があり、そのための厚みを有している。かような構造の遮蔽壁５によって、上述の図４にて説明した飛翔する強磁性粒子の磁石ロール２０への付着を確実に回避することできる。
【００５６】
ここで、遮蔽壁５の厚み、すなわち磁力線の影響を受けない距離としては、背面５ａがガイドロール表面から３０mm以上、好ましくは５０mm以上の距離で隔てることが、磁力線の影響を十分に低減して磁力線を遮断するために好ましい。一方、遮蔽壁５を厚くすることの制限は特にないが、２００mmを超えると設備的な制約を受けることから、２００mm以下とすることが好ましい。
【００５７】
また、遮蔽壁５のガイドロール２の軸方向に沿う長さは、上記したように、ガイドロール２の全幅にわたることが好ましいが、図６に示すＲＴの範囲、すなわちガイドロール２の端縁と磁石４列の始端との範囲内にあれば十分に機能する。
【００５８】
以下、図５に示した磁力選別装置の機能・作用に併せて、この装置を用いた磁力選別方法について説明する。
この磁力選別装置を用いて磁力選別を行うに当って、コンベアベルト１の送り速度は、その処理プロセスに必要な速度にすればよい。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２０の回転速度を決める。特に、この磁石ロール２０の回転速度は、上述した（1）式の条件を満足するように設定することが好ましい。
【００５９】
さて、コンベアベルトが輪転している状態にて、強磁性粒子を含む粉粒体ａが、供給装置100から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はコンベアベルト１のガイドロール２側へと搬送される。
コンベアベルト１で搬送された粉粒体ａは、コンベアベルト１がガイドロール２と接触する領域に達すると、磁石ロール２０の磁場に晒される。
【００６０】
ここで、図５の磁力選別装置の場合には、磁石ロール２０の磁力により粉粒体ａ内の強磁性粒子が非磁性粒子を抱き込むような形でコンベアベルト１に付着して運ばれる過程において、粉粒体ａ中の強磁性粒子ａ１は、磁石ロール２０が備える磁石４の磁場の作用を受ける。その際、磁石ロール２０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粒子に対しては、図３に示したように、集合→分散→集合→分散→・・・の効果が繰り返され、強磁性粒子の付着が維持される一方、非磁性粒子は重力にてコンベアベルト１から離れて落下する。
【００６１】
特に、図５および６に示した実施形態のように、ガイドロール２の内側に磁石ロール２０を配置し、磁石４を固定した磁石ロール２０をガイドロール２から独立して回転する構造とすれば、（1）磁石ロール２０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粒子による非磁性粒子の巻き込み・抱き込みを解消しながら、強磁性粒子が磁石４側へ移動し、非磁性粒子は磁石４から遠い側へと排除されていく、（4）非磁性粒子はコンベアベルト１の反転部で重力によって落下し、強磁性粒子はコンベアベルト１に吸着保持されたまま運ばれて、磁力が及ばない位置でコンベアベルト１から離脱して排出される。この作用により、図５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粒子ａ１を磁力選別することができる。
【００６２】
なお、図６に示した磁石ロール構造において磁石ロール２０を回転させることによって、粉粒体ａが搬送される間に、例えば１００回以上の磁場の強度および向きの変化を容易に与えることが可能である。また、強磁性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２０の回転数を調整することが好ましい。
【００６３】
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２０の磁場変化周波数Ｆ（Ｈｚ）が３０Ｈｚ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５０Ｈｚ以上１６０Ｈｚ以下である。
記
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、磁石ロールの粉粒体と対向
する面の周方向に並列する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。すなわち、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２０の回転速度を１５０ｒｐｍとすると、磁場変化周波数は３０Ｈｚ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３０Ｈｚとする場合、磁石ロール２０の回転速度は７５ｒｐｍでよい。
【００６４】
磁場変化周波数の上限は、磁石ロール２０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、１６０Ｈｚ程度になる。
【００６５】
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５に示すように供給装置100からコンベアベルト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である。
【００６６】
なお、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。
【００６７】
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(rodmill)、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。
【００６８】
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。
【００６９】
なお、図５に示される実施の形態１では、図６に示したように、磁石ロール２０の軸方向にわたって、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４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、強磁性粒子に作用する力も均一になる。
【００７０】
一方、図８に示すように、磁石ロール２０の軸方向に異なる磁極となるように磁石４を配置すると、磁場変化の向きが複雑になるため、磁石ロールが低回転であっても十分な磁力選別効果が得られる。
【００７１】
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る。このため、本実施形態のコンベアベルト１およびガイドロール２、さらに遮蔽壁５は、樹脂やセラミックなどの非金属で構成されることが好ましい。
【００７２】
［実施の形態２］
また、図５に示した実施の形態１において、遮蔽壁５を厚みのある壁構造とすることに替えて、図９に示すように、内側が凹所となるカバー構造の遮蔽壁５０とすることも可能である。すなわち、遮蔽壁５０をカバー構造とすることによって、磁石ロール２の周面に対して空間を介して遮蔽壁５０の背面５０ａを磁場の影響を受けない位置まで隔てることができる。この離隔する距離は、上述した遮蔽壁５の厚みと同程度である。
【００７３】
［実施の形態３］
さらに、図５に示した実施の形態１において、図１０に示すように、遮蔽壁５の背面からガイドロール２側に貫通する管路６を少なくとも１本、図示例で３本設ける。これらの管路６に空気７を供給することによって、遮蔽壁５とガイドロール２との隙間から空気を噴出させ、これらの微小隙間に強磁性粒子が飛翔して入り込むことを防止する。ここで、遮蔽壁５とガイドロール２との隙間は、０．５mmから１０ｍｍ程度であることが、上記した空気噴出によって強磁性粒子の入り込みを抑制するのに有効である。
【００７４】
［実施の形態４］
上記の形態３は、図９に示した形態２においても同様に、図１１に示すように実現することが可能である。この形態４では、遮蔽壁５０の内側に充満した空気が遮蔽壁５０側面縁とガイドロール２との隙間から漏れ出ることになって、該隙間から噴出する空気の流速を均等にすることができる。この隙間についても、上記と同様に０．５mmから１０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００７５】
［実施の形態５］
図１２に示す実施の形態５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、この第１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から磁力により強磁性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。
【００７６】
第１のベルトコンベアＡにおいて、８は上記した実施の形態１から４におけるコンベアベルト１とは別のコンベアベルトであり、８１はコンベア始端部８２側のガイドロール、８３はコンベア終端部８４側のガイドロールである。コンベアベルト８をガイドロール８１及び８３間に張設して、ベルトコンベアＡが構成される。
【００７７】
第２のベルトコンベアＢにおいて、１は上記した実施の形態１から４におけるコンベアベルト１と同様のコンベアベルト、２はコンベア始端部１１側のガイドロール、３はコンベア終端部１２側のガイドロールであり、コンベアベルト１がガイドロール２及び３間に張設されて、ベルトコンベアＢが構成される。この実施形態５では、ガイドロール２はガイドロール３よりも大径に構成され、ガイドロール３の回転軸がガイドロール２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１の上面（ガイドロール２及びガイドロール３間の上部ベルト部分）はほぼ水平となっている。ただし、コンベアベルト１の上面は、ガイドロール３に向かって下がっていてもよい。
【００７８】
ベルトコンベアＡのコンベア始端部８２寄りの位置には、コンベアベルト１上に強磁性粒子を含む粉粒体ａを供給する供給装置１００が配置されている。
【００７９】
ベルトコンベアＢ側に吸着保持された強磁性粒子は、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。このベルトコンベアＢのコンベア終端部１２の下方には、磁着物回収部７０が設けられている。一方、非磁性粒子は、ベルトコンベアＢのコンベア始端部１１の下方に落下するため、その位置に非磁着物回収部７１が設けられている。
【００８０】
図１２の実施の形態５では、ベルトコンベアＡのコンベア終端部８４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のガイドロール８１及び８３とベルトコンベアＢのガイドロール２及び３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８４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と８とは同じ方向に移動している。
【００８１】
ベルトコンベアＢは、ガイドロール２及び３のいずれかがモーター等の駆動手段により駆動される。通常、ガイドロール３が駆動ロール、ガイドロール２が非駆動ロールとなる。
【００８２】
実施の形態５において、ガイドロール２の内側に、複数の磁石４を有する磁石ロール２０を備えているのは上述したとおりである。磁石ロール２０は、ガイドロール２から独立して回転可能に構成されている。
【００８３】
磁石ロール２０は、図６に示したように、ロールの周方向および軸方向において、所定の間隔を置いて複数の磁石４が配されている。磁石ロール２０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４が配されている。また、磁石ロール２０の軸方向において、複数の磁石４が、同一の磁極となるように配されている。なお、磁石ロール２０の軸方向において、図８に示したように異なる磁極となるように磁石４を配置することも可能である。
【００８４】
ロール周方向に配置される磁石４の数や磁石４の間隔などに特別な制限はないが、磁石４の数を多くし、或いは磁石４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２０の回転速度が遅くても、高速な磁場変化が得られる。
【００８５】
磁石４による磁場の強さに特別な制限はないが、通常、対象物に応じてガイドロール２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４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２０による効果が十分に得られず、一方、磁場が強すぎると、強磁性粒子に作用する吸引力が強すぎ、強磁性粒子の分離が却って阻害されるおそれがある。
【００８６】
また、本実施の形態５に係る装置では、所定の間隔で配置される複数の磁石４と、隣接する磁石４との間の間隙部により、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４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。
【００８７】
また、磁石ロール２０によって与える磁場は、できるだけ高速で変化（磁場の強度及び向きの高速変化）することが好ましく、具体的には、上述の通り、上記（1）式で定義される磁石ロール２０の磁場変化周波数Ｆを３０Ｈｚ以上とすることが好ましいのは、上記したとおりである。
【００８８】
以下、図１２に示した磁力選別装置の機能・作用に併せて、この装置を用いた磁力選別方法について説明する。
この磁力選別装置を用いて磁力選別を行うに当って、コンベアベルト１の送り速度は、その処理プロセスに必要な速度にすればよい。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２０の回転速度を決める。特に、この磁石ロール２０の回転速度は、上述した（1）式の条件を満足するように設定することが好ましい。
【００８９】
ベルトコンベアＡ、Ｂが稼動している状態にて、強磁性粒子を含む粉粒体ａが、供給装置100からベルトコンベアＡの移動中のコンベアベルト８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８４まで搬送される。コンベアベルト８で搬送された粉粒体ａは、コンベア終端部８４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８４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の磁石ロール２の磁場が及ぼされる。
【００９０】
ここで、図１２の磁力選別装置の場合には、磁石ロール２０の磁力により粉粒体ａ内の強磁性粒子が非磁性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１で運ばれる。粉粒体ａ中の強磁性粒子は、磁石ロール２０が備える磁石４の磁場の作用を受ける。その際、磁石ロール２０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。
【００９１】
また、図６に示したように磁石ロール２０がガイドロール２から独立して回転するために、（1）磁石ロール２０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粒子による非磁性粒子の巻き込み・抱き込みを解消しながら、強磁性粒子が磁石ロール２０側へ移動し、非磁性粒子は磁石ロール２０から遠い側へと排除されていく、（4）非磁性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。従って、図１２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粒子を磁力選別することができる。
【００９２】
なお、図１２の実施の形態５の装置では、磁石ロール２０がガイドロール２から独立して回転するため、粉粒体ａがベルトコンベアＢのガイドロール２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２０の回転数を調整することができる。
【００９３】
図１に示した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）、強磁性粒子の分離効果は小さい。これに対して本実施の形態に係る装置では、磁石ロール２０がガイドロール２から独立して回転するため、コンベアベルト１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。
【００９４】
本実施の形態５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１２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である。
【００９５】
本実施の形態５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側のガイドロール２の内側に設けられた磁石４の磁場を作用させ、粉粒体ａ中の強磁性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８４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２０の磁力が粉粒体ａ中の強磁性粒子に十分作用する大きさであればよいが、一般的は、ベルトコンベアＡのコンベアベルト８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８４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。
【００９６】
［実施の形態６］
次に、上記の実施の形態５の変形例である実施の形態６について、図１３を参照して説明する。
実施の形態６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１２の例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８４の上方にベルトコンベアＢのコンベア始端部１１が近接して位置させるのは図１２に示した場合と同様であるが、ベルトコンベアＢのコンベア始端部１１と終端部１２との位置関係を図１２の場合とは逆にしている。その結果、ベルトコンベアＡのガイドロール８１及び８３とベルトコンベアＢのガイドロール２及びガイドロール３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８４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と８とは逆方向に移動している。
【００９７】
このような配置としても、強磁性粒子の分離が確実に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との位置関係以外は、図１２の実施の形態５の構成と略同一構成であるため、その説明を省略する。
【００９８】
［実施の形態７］
さらに、上記の実施の形態５の別の変形例である実施の形態７について、図１４を参照して説明する。
実施の形態７では、ガイドロール２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。ガイドロール２の内側には、ガイドロール内周面のコンベアベルトが接触する円弧部分に対応して、所定の間隔をおいて配置される複数の磁石４を有する磁石ロール２０を備えている。
【００９９】
実施の形態７のガイドロール２は、実施の形態５のガイドロール２と異なり、磁石４を備える磁石ロール２０は固定して設けてある。換言すれば、磁石４は、ガイドロール２から独立して設置される、回転しない固定磁石である。なお、磁石４は、図１４に示したように、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。
【０１００】
図１４に示すように、実施の形態７において、磁石４が配置されるロール周方向の範囲は、少なくとも、磁石ロール２０の下端位置（ベルトコンベアＡのコンベア終端部８４と対向する位置）から磁石ロール２０の頂部位置までの約１８０°（磁石ロール２０の半周）の範囲である。このように、磁石４を回転しないよう固定して設置した場合は、磁石４を設置する範囲を小さくすることができる。
【０１０１】
実施の形態７に係る磁力選別装置は、固定磁石４により粉粒体ａ中の強磁性粒子が吸引され、この強磁性粒子が非磁性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１で運ばれる。この装置の場合も、図１２の磁石ロール２０に較べて効果は小さいが、粉粒体ａ中の強磁性粒子は、磁石４の磁力の作用を受け、コンベアベルト１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中の強磁性粒子に対しても、集合→分散→集合→分散→・・・が繰り返されて強磁性粒子の選別が可能になる。ただし、図１２の磁石ロール２０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１２の実施形態５に較べて小さい。
【０１０２】
実施の形態７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が備える磁石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粒子による非磁性粒子の抱き込み・巻き込みを少なくできる、（ii）さらに、磁石４による磁場変化によって強磁性粒子による非磁性粒子の巻き込み・抱き込みが解消される、という作用効果が得られる。
【０１０３】
図１５は、図１４の実施の形態７に係る磁石ロール２の構造を示す斜視図である。図１５に示すように、ここで設置する磁石４は、磁石ロール２０の周方向に沿って磁極が周方向で交互に異なるよう複数設けるのは図６の場合と同様であるが、ロール軸方向には一体で連続する磁石として設けられている。なお、この磁石ロール２０は、固定されて回転しない構成となっている。
【０１０４】
［実施の形態８］
また、上記した遮蔽壁５０の変形例である実施の形態８について、図１６を参照して説明する。すなわち、図１６に示すように、図９に示した実施の形態２において、遮蔽壁５０の側面部分をさらに延長してガイドロール２の端面のほぼ半分を覆う構造とすることも可能である。
さらに、図１６に示すように、１対のガイドロール２および３間かつコンベアベルト１の内側空間内に、当該空間に向けて空気を噴出する、或いは当該空間の空気を吸引する補助装置９を設けることも可能である。この補助装置９によって、遮蔽壁５０に当たった強磁性粒子の回収をはかることが、ガイドロール２への強磁性粒子の付着防止に有効であることは勿論、これと対のガイドロール３への強磁性粒子の付着防止にも有効である。なお、ガイドロール２への強磁性粒子の付着防止の観点から、該ガイドロール２に対して上述した各種の遮蔽壁を設けることも可能である。
【実施例１】
【０１０５】
図５に示した実施の形態１に係る磁力選別装置を用いて製鋼スラグの磁力選別を行った。
すなわち、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１上への粉粒体の供給層厚は７ｍｍとした。磁石ロール２の外径は２００ｍｍ、磁石４の磁極数は１２極（ただし、Ｎ極・Ｓ極のペアで１磁極とする）、コンベアベルト１の送り速度は０．５ｍ／ｓ、磁石ロール２０の回転速度は３１．９ｒｐｍ、磁石ロール２０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、磁石ロール２０の回転速度の効果を調べるため、磁石ロール２０の回転速度は、１００ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝２０Ｈｚ）、１５０ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝３０Ｈｚ）、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。【０１０６】
また、遮蔽壁５は樹脂製として、その厚みを１００ｍｍとした。この遮蔽壁５の背面５ａでの磁力は１００ガウス以下であった。【０１０７】
比較のため、従来一般的に使用されているドラム磁選機Ｘ（ドラム面上での磁場強度：０．１６Ｔ）と、プーリ磁選機Ｙ（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。【０１０８】
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。また、ガイドロールにおける鉄粉の付着量を調査した。鉄粉の付着量調査は、遮蔽壁５を設置した場合と設置しない場合とを比較した。【０１０９】
まず、ドラム磁選機Ｘを使用した場合の磁着回収物は、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くかった。また、プーリ磁選機Ｙを使用した場合は、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かった。
これに対して本発明例では、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、特に、磁石ロール２の磁場変化周波数が３０Ｈｚ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た。【０１１０】
また、上記の操業における鉄粉の付着量について、遮蔽壁５を設置した場合と設置しない場合とを比較した。その結果、遮蔽壁５を設置しない場合の付着量が１００ｇ／ｈであったのに対して、遮蔽壁５を設置すると、０．５ｇ／ｈ以下まで減少することが確認された。【０１１１】
なお、実施の形態２〜４についても、遮蔽壁をそれぞれの形態として、上記と同様の操業を行ったところ、遮蔽壁５又は遮蔽壁５０（磁石ロール２から遮蔽壁５の背面５ａまでの距離：１００ｍｍ）を設置しない場合の付着量が１００ｇ／ｈであったのに対して、遮蔽壁５を設置すると、０．５ｇ／ｈ以下まで減少することが確認された。さらに、遮蔽壁５又は遮蔽壁５０に空気を５MPaにて供給したところ、鉄粉付着量は０．３ｇ／ｈ以下に減少した。
【実施例２】
【０１１２】
図１１に示した実施の形態５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。
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のガイドロール３の外径は３００ｍｍ、磁石ロール２０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のコンベヤベルトの送り速度は０．５ｍ／ｓ、磁石ロール０２の回転速度は３１．９ｒｐｍ、磁石ロール２０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２０の回転速度の効果を調べるため、磁石ロール２０の回転速度は、１００ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝２０Ｈｚ）、１５０ｒｐｍ（磁場変化周波数Ｆ＝３０Ｈｚ）、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。【０１１３】
また、遮蔽壁５は樹脂製として、その厚みを１００ｍｍとした。この遮蔽壁５の背面５ａでの磁力は１００ガウス以下であった。【０１１４】
比較のため、従来一般的に使用されているドラム磁選機Ｘ（ドラム面上での磁場強度：０．１６Ｔ）と、プーリ磁選機Ｙ（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。【０１１５】
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。また、磁石ロールにおける鉄粉の付着量を調査した。鉄粉の付着量調査は、遮蔽壁５を設置した場合と設置しない場合とを比較した。【０１１６】
まず、ドラム磁選機Ｘを使用した場合の磁着回収物は、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Ｙを使用した場合は、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、特に、磁石ロール２の磁場変化周波数が３０Ｈｚ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た。【０１１７】
また、上記の操業における鉄粉の付着量について、遮蔽壁５を設置した場合と設置しない場合とを比較した。その結果、遮蔽壁５を設置しない場合の付着量が１００ｇ／ｈであったのに対して、遮蔽壁５を設置すると、０．５ｇ／ｈ以下まで減少することが確認された。
【符号の説明】
【０１１８】
１、８  コンベアベルト
２  ガイドロール
３、８１、８３、  ガイドロール
４  磁石
９  補助装置
１１、８２  コンベア始端部
１２、８４  コンベア終端部
２０  磁石ロール
２１、２２  回転軸
２３  軸受
７０  磁着物回収部
７１  非磁着物回収部
１００  供給装置
１０６  仕切板
Ａ、Ｂ  ベルトコンベア
ａ  粉粒体
ｋ  間隙部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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