(57)【要約】【課題】  連続運転を可能とし、且つ熱交換効率も良好なものとすることができ、短時間で且つ低コストで石炭灰から人工ゼオライトを生成可能にする。【解決手段】  石炭灰を、溶媒としての水酸化アルカリ水溶液を含んだ液状にして貯蔵したスラリータンク２と、スラリータンク２内の溶液の攪拌を行なう攪拌タンク３と、該攪拌タンク３から連続環流的に圧送導入して物質分離を行ない、テクトアルミノケイ酸塩構造のゼオライトに結晶化すべく超電導マグネットによる物質分離装置４とを備える。【選択図】  図１
2008094660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰を、溶媒としての水酸化アルカリ水溶液を含んだ液状にして貯蔵したスラリータンクから攪拌タンクに圧送導入する第１ステップと、
該攪拌タンクから連続環流的に超電導マグネットの高磁場内に圧送導入し、高磁力によって石炭灰から可溶性珪素および可溶性アルミニウムを物質分離させ、テクトアルミノケイ酸塩構造のゼオライトに結晶化させる第２ステップと、を有することを特徴とする石炭灰による人工ゼオライト製造方法。
【請求項２】
前記第２ステップによって製造されたナトリウム型もしくはカリウム型の人工ゼオライトは、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化鉄、塩化アルミニウムのいずれかでイオン交換されるステップを含む請求項１記載の人工ゼオライト製造方法。
【請求項３】
スラリーと水との混合物に、水酸化鉄、フェライト、マンガン、αヘマタイト、ドラバイト、トルマリンのいずれかによる強磁性シーデイング剤を添加し、シーデイング剤添加後に、超電導マグネットの５テスラ乃至１０テスラの高勾配磁界内に導入してスラリー中に含まれている残留重金属を磁気分離させる請求項１または２記載の人工ゼオライト製造方法。
【請求項４】
超電導マグネットによって磁気分離された重金属類を、磁界周囲に配したメッシュ状、スパイラル状、筒状のいずれかに形成された金属不織布製の交換可能な吸着フィルタによって捕獲し除去させる請求項１乃至３のいずれか記載の人工ゼオライト製造方法。
【請求項５】
超電導マグネットの磁界内部の温度を約１００℃〜１５０℃の範囲内に常時保つと同時に、超電導マグネットの表面温度を４０℃〜５０℃の範囲内に設定する請求項１乃至４のいずれか記載の人工ゼオライト製造方法。
【請求項６】
超電導マグネットの高磁場発生用の冷却水を、超電導磁界の強度の熱による消失防止用の冷却水に併用させる請求項１乃至５のいずれか記載の人工ゼオライト製造方法。
【請求項７】
石炭灰を、溶媒としての水酸化アルカリ水溶液を含んだ液状にして貯蔵させたスラリータンクと、
スラリータンク内の溶液の攪拌を行なう攪拌タンクと、
該攪拌タンクから超電導マグネットの中央ホール内に連続環流的に圧送導入し、石炭灰から可溶性珪素および可溶性アルミニウムを物質分離させ、テクトアルミノケイ酸塩構造のゼオライトに結晶化させる物質分離装置とを備えたことを特徴とする石炭灰による人工ゼオライト製造装置。
【請求項８】
物質分離装置は、超電導マグネットの中央ホール外周に巻装した冷却コイルと、冷却コイルに接続された冷却装置と、冷却コイル内を循環する冷媒から熱を奪うよう前記冷却装置に接続された熱交換機とを備えた請求項７記載の石炭灰による人工ゼオライト製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰として例えばフライアッシュから無害化された人工ゼオライトを生成可能にした石炭灰による人工ゼオライト製造方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばフライアッシュ等の石炭灰から人工ゼオライトを生成するには、新日鉄方式といわれる煮沸無圧方式によるものがある。これは図６に示すように、石炭灰を、温度９８℃、濃度２Ｎの水酸化ナトリウムを入れた例えば５０立方メートル容積の常圧タンク内に導入し、攪拌させることで約６時間で人工ゼオライトを生成する。また、石炭灰と水酸化ナトリウムとの固液比を１：５、例えば７トン：３５トンの合計４２トンのスラリーにしてフィルタープレスにより固液分離を行なうものとし、熱源として電気およびドライ蒸気を使用している。この場合には、人工ゼオライトの生産能力が１時間当たり１．５トンとなっている。
【０００３】
また、石炭灰から人工ゼオライトを生成する他の方式としては、オートクレーブ方式といわれる高温高圧バッジ式によるものがある。これは図６に示すように、石炭灰を、例えば容積１立方メートル、温度１７４℃（飽和蒸気圧）、圧力約８ｋｇｆ／ｃｍ2の高温圧力釜に入れて、濃度３．５Ｎの水酸化ナトリウムを加えて攪拌することで約３時間で人工ゼオライトを生成する。このとき、上記した温度と圧力によって石炭灰に含まれている非晶質体であるアルミ酸珪素の酸素原子からアルミニウム原子と珪素原子とをそれぞれ解離させる。
【０００４】
また、石炭灰と水酸化ナトリウムとの固液比を１：３、例えば３００ｋｇ：９００ｋｇの合計１２００ｋｇのスラリーにしてフィルタープレス、スーパーデカンタ、遠心分離機等により固液分離を行なうものとし、熱源として電気およびドライ蒸気を使用している。この場合には、人工ゼオライトの生産能力が３時間当たりオートクレーブ容積の３分の１の量となっている。
【０００５】
従来の人工ゼオライト製造設備を対比した比較図が図７に示されている。これらの殆どは煮沸無圧式開放型もしくは飽和蒸気オートクレーブ式による製造方法であって、対象物としては石炭灰フライアッシュ、電話帳焼却灰、パルプスラッジ、アルミスラッジ、天然パーライト等を使用している。また、年間の生産能力は最低１５０トンから最高３０００トンまでである。
【０００６】
また、従来の人工ゼオライトの製造方法として、例えば特許文献１に開示されているように、フライアッシュを出発原料とし、オートクレーブ処理もしくは煮沸処理による水熱処理工程を経ることで人工ゼオライトを合成する技術が存在する。このとき、前記水熱処理工程は、フライアッシュと、活性三酸化二アルミニウムもしくはその含有物質による副原料と、水酸化ナトリウム水溶液とを含む混合スラリーに水熱処理を施すものである。
【特許文献１】特開２００２−２０１０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の人工ゼオライト製造設備では連続大量生産が不可能である。一般的にいって一生産ラインに３回の固液分離が必要であるため、高価なスーパーデカンタ、遠心分離機、フィルタープレスなどが必要となり設備が高価となる。しかも従来における煮沸無圧方式もしくはオートクレーブ方式による人工ゼオライト生成方式はいずれも生成に要する時間やコストが掛かり過ぎてしまい、しかもバッチ式であるため連続運転が不可能である。また、熱溶媒型接触循環方式による熱分解回収装置を使用した場合、この熱溶媒の加熱に多大なエネルギーを費やすものであり、熱交換効率も非常に悪いものとなるのである。
【０００８】
さらに、石炭灰を土壌改良剤としてリサイクルする場合、その粒子があまりにも細かいために取り扱いにくく、しかも六価クロムの溶出が土壌環境基準を超えたりすることが多く発生するため、全く処理しない未処理の状態でのフライアッシュの利用には限界がある。
【０００９】
そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、連続運転を可能とし、且つ熱交換効率も良好なものとすることができ、短時間で且つ低コストで石炭灰から人工ゼオライトを容易に生成することができる石炭灰による人工ゼオライト製造方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る石炭灰による人工ゼオライト製造方法にあっては、石炭灰を、溶媒としての水酸化アルカリ水溶液を含んだ液状にして貯蔵したスラリータンクから攪拌タンクに圧送導入する第１ステップと、
該攪拌タンクから連続環流的に超電導マグネットの高磁場内に圧送導入し、高磁力によって石炭灰から可溶性珪素および可溶性アルミニウムを物質分離させ、テクトアルミノケイ酸塩構造のゼオライトに結晶化させる第２ステップと、を有するものである。
【００１１】
また、前記第２ステップによって製造されたナトリウム型もしくはカリウム型の人工ゼオライトは、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化鉄、塩化アルミニウムのいずれかでイオン交換されるステップを含むものとできる。
【００１２】
さらに、スラリーと水との混合物に、水酸化鉄、フェライト、マンガン、αヘマタイト、ドラバイト、トルマリンのいずれかによる強磁性シーデイング剤を添加し、シーデイング剤添加後に、超電導マグネットの５テスラ乃至１０テスラの高勾配磁界内に導入してスラリー中に含まれている残留重金属を磁気分離させるものとできる。
【００１３】
そして、超電導マグネットによって磁気分離された重金属類を、磁界周囲に配したメッシュ状、スパイラル状、筒状のいずれかに形成された金属不織布製の交換可能な吸着フィルタによって捕獲し除去させるものとできる。
【００１４】
加えて、超電導マグネットの磁界内部の温度を約１００℃〜１５０℃の範囲内に常時保つと同時に、超電導マグネットの表面温度を４０℃〜５０℃の範囲内に設定するものとできる。
【００１５】
超電導マグネットの高磁場発生用の冷却水を、超電導磁界の強度の熱による消失防止用の冷却水に併用させることができる。
【００１６】
一方、本発明に係る石炭灰による人工ゼオライト製造装置にあっては、石炭灰を、溶媒としての水酸化アルカリ水溶液を含んだ液状にして貯蔵させたスラリータンクと、
スラリータンク内の溶液の攪拌を行なう攪拌タンクと、
該攪拌タンクから超電導マグネットの中央ホール内に連続環流的に圧送導入し、石炭灰から可溶性珪素および可溶性アルミニウムを物質分離させ、テクトアルミノケイ酸塩構造のゼオライトに結晶化させる物質分離装置とを備えたものである。
【００１７】
また、物質分離装置は、超電導マグネットの中央ホール外周に巻装した冷却コイルと、冷却コイルに接続された冷却装置と、冷却コイル内を循環する冷媒から熱を奪うよう前記冷却装置に接続された熱交換機とを備えたものとできる。
【００１８】
この磁着分離回収対象物質の分離には超電導マグネットを用いる。超電導物体を冷やしていくと、ある温度で抵抗がなくなり、完全導電性を有するようになる。この完全導電性を有することとなった超電導物体をコイルに用いて電磁石としたものが超電導マグネットである。従来、超電導物体を冷却するのに液状ヘリウムを用いていたが、近年、高温超電導体を用いて、液状ヘリウムを使用しないいわゆる無液冷型の超電導マグネット( 以下、「ドライマグネット」と称する) が開発された。かかるドライマグネットは、無液冷型なので、ドライマグネットを用いれば物質分離回収装置の規模を小さく抑えることが可能となる。そして、このためもあって、消費電力も小さくすることができる。
【００１９】
以上のように構成された本発明に係る石炭灰による人工ゼオライト製造方法およびその装置にあって、石炭灰溶液にドライマグネットを用いた超電導磁界を作用させて磁着分離回収対象物質を分離し、回収する。作用させる超電導磁界の大きさは前記磁着分離回収対象物質の磁化率に対応させて設定する。超電導磁界の作用により分離された磁着分離回収対象物質は、ドライマグネットを消磁することを通じて物質分離装置から貯留タンクに導入される。ドライマグネットの着磁と消磁は、１分程度で可能であるため、本発明の超電導磁界を用いた物質分離装置は高速な連続運転が可能となる。
【００２０】
本発明は、上記のように攪拌タンクによる第１ステップの処理過程と、物質分離装置による第２ステップの処理過程とを有することにより、まず、第１ステップの処理過程において、対象物質である石炭灰を溶媒としての水酸化アルカリ水溶液と共に攪拌混合した上で、第２ステップの処理過程において、磁着分離回収対象物質をドライマグネットを用いて物質分離することができるため、磁着分離回収対象物質の物質分離を効率よく行うことが可能となる。
【００２１】
このように、アルカリ処理を施した石炭灰である人工ゼオライトは、吸着性能、イオン交換能力、触媒能力等の優れた機能を有する。また、人工ゼオライト自体は多孔質構造体であり、アクロポア、ミクロポア等の微細孔を有し、水中の有毒物質の吸着に寄与する。添加される人工ゼオライトには二酸化珪素（シリカ）、三酸化二アルミニウム（アルミナ）を多く含み、その他に酸化鉄、酸化カルシウム、酸化チタン等を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、連続運転を可能とし、且つ熱交換効率も良好なものとすることができ、短時間で且つ低コストで石炭灰から人工ゼオライトを容易に生成することができる。
【００２３】
すなわち、超電導マグネットの高磁力によって有害な重金属類等を磁気分離することにより石炭灰の無害化を可能にし、同時に無害化された石炭灰から可溶性珪素および可溶性アルミニウムを物質分離させることで人工ゼオライトを効率良く短時間に生成することができる。
【００２４】
また、物質分離装置全体の規模を小さく抑え、消費電力を小さくすることができると共に、高速な連続運転ができ、しかも生産能力においても反応時間が、秒速２メート以上という循環速度に応じて２分〜５分と非常に短いため、効率の良い物質分離回収を行うことが可能となる。尚、前述した溶媒に加えて電解水を用いると分離の効果をさらに高めることができる。
【００２５】
そして、前記物質分離装置によって製造されたナトリウム型もしくはカリウム型の人工ゼオライトは、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化鉄、塩化アルミニウムのいずれかでイオン交換されるので、農業用として利用可能なカルシウム型、マグネシウム型、カリウム型、鉄型、アルミニウム型の人工ゼオライトが容易に生成することができる。
【００２６】
さらに、超電導マグネットの磁界内部の温度を約１００℃〜１５０℃の範囲内に常時保つので、石炭灰からの可溶性珪素および可溶性アルミニウムの物質分離効率が高められる。
【００２７】
同時に、超電導マグネットの表面温度を４０℃〜５０℃の範囲内に設定するものとしたので、超電導磁界強度の熱による消磁を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の一形態を説明すると、図において示される符号１は、シリカ、アルミナを主成分とする石炭灰として例えばフライアッシュから無害化された人工ゼオライトに転換可能にした人工ゼオライト製造装置であり、該人工ゼオライト製造装置１は、スラリータンク２と、攪拌タンク３と、超電導マグネットによる物質分離装置４と、冷却装置５と、貯留タンク６とから概ね構成されている。
【００２９】
すなわち、スラリータンク２は、水酸化アルカリ水溶液として、濃度３．５Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を溶媒とし、これに石炭灰である例えばフライアッシュが溶存して成るスラリーが貯蔵され、不図示の加熱用ヒータによって加熱される。尚、溶媒たる水酸化アルカリ水溶液として、水酸化カリウム水溶液を使用しても良い。
【００３０】
攪拌タンク３は、上部側から内部に縦型攪拌機が導入配置されており、また攪拌タンク３の上側とスラリータンク２の側面とは、複数箇所にボールバルブ９を備えた塩ビパイプ製の給送ライン７によって接続されている。そして、攪拌タンク３の下部側は排出ライン８を設け、ボールバルブ９を介して給送ライン７に接続されている。この給送ライン７の排出ライン８接続部よりも下流側には循環ポンプ１０が設けられている。
【００３１】
物質分離装置４は、スラリーにドライマグネットを用いた例えば５〜１０テスラの超電導磁界を作用させて、フライアッシュに含まれる例えば反磁性であるヒ素、硫黄、鉛、常磁性である六価クロム、強磁性である鉄等の磁着分離回収対象物質を分離して回収する機能を有し、スラリータンク２側面の給送ライン７を循環ポンプ１０下流側で分岐させ、ボールバルブ９を介して物質分離装置４下側から環状のドライマグネットの中央ホール内に導入させてある。
【００３２】
そして、中央ホール内に導入した給送ライン７を物質分離装置４から上方側へ引き出した後に給送ライン７自体を分岐させ、一部はボールバルブ９を介して攪拌タンク３上部側に接続され、他の一部は他のボールバルブ９を介して貯留タンク６に接続される。また、給送ライン７の中央ホール内に導入される手前にはボールバルブ９を介してサンプル取り出し口１１が設けられている。
【００３３】
この物質分離装置４は、液体ヘリウムや液体窒素を用いずに冷凍機で直接冷却可能な例えばソレノイド型・スプリット型の高温超伝導による電磁石を用いた永久電流運転が可能な所謂超伝導ドライマグネット方式によって、スラリーを磁気分離して前記重金属類を除去すると同時に、フライアッシュから例えば可溶性珪素と可溶性アルミニウムとを外部表面に引っ張り出してゼオライトを結晶化させるためのものである。また、電磁石としては、高温超伝導電磁石を利用する替わりに、通常の永久磁石によるコアと、これに巻装されるコイルとによって構成される少なくとも５テスラ以上の高磁力を発生可能とした一般的な電磁石を使用しても良いことはもちろんである。
【００３４】
物質分離装置４において作用させる超電導磁界の大きさは前記磁着分離回収対象物質の磁化率に対応させて設定するものとしてある。この超電導磁界の作用により分離された磁着分離回収対象物質は、ドライマグネットを消磁することを通じて物質分離装置４の下部に設けた不図示のスライドに落とされ、当該物質分離装置４外に排出されるようにしてある。また、前記した循環ポンプ１０を駆動させることによって、攪拌タンク３と物質分離装置４との間を給送ライン７によりスラリーが秒速約２メート以上という循環速度で還流できるようにしてある。
【００３５】
また、スラリーと水との混合物に、例えば水酸化鉄、フェライト、マンガン、αヘマタイト、ドラバイト、トルマリン等の強磁性シーデイング剤を添加し、シーデイング剤添加後に、物質分離装置４における例えば５テスラから１０テスラ範囲の高勾配磁界内に導入してスラリー中に含まれている残留重金属を磁気分離させるようにしても良い。
【００３６】
物質分離装置４におけるドライマグネットの中央ホール内部には、ジュール熱発生可能な通電コイルによる不図示の加熱用ヒータが配され、中央ホール内部の温度を約１００℃〜１５０℃の範囲内に常時保つようにしてある。
【００３７】
一方、超電導磁界の強度を加熱用ヒータの熱により消失させないようにするために、冷却装置５から延出した冷却コイルを中央ホール外周に巻装させることで、中央ホール外周の表面温度は、５０℃以下の例えば４０℃乃至４３℃の温度範囲となるように設定されている。この冷却装置５は、冷却コイル内を循環する冷媒から熱を奪うための不図示の熱交換機に接続されている。すなわち、ドライマグネットの高磁場発生用の冷却水を、超電導磁界の強度の熱による消失を防止するための冷却水と併用させている。
【００３８】
次に、以上のように構成された最良の形態についての人工ゼオライトの製造方法について説明する。先ず、石炭灰を、溶媒としての水酸化アルカリ水溶液を含んだ液状にしてスラリータンク２に貯蔵しておき、循環ポンプ１０を駆動させ、攪拌タンク３に通じるボールバルブ９を開いてスラリータンク２から攪拌タンク３内にスラリーを圧送導入する。
【００３９】
そして、循環ポンプ１０を停止させ、スラリータンク２から攪拌タンク３に通じるボールバルブ９を閉じ且つ排出ライン８のボールバルブ９を開き、さらに物質分離装置４に通じるボールバルブ９を開いてから循環ポンプ１０を再び駆動させることで、スラリーは攪拌タンク３から物質分離装置４内に連続環流的に圧送導入される。
【００４０】
超電導磁界の作用により分離された磁着分離回収対象物質は、ドライマグネットを消磁することを通じて物質分離装置４から貯留タンク６に導入される。また、中央ホール内に導入される手前のボールバルブ９を介してサンプル取り出し口１１からサンプルが取り出される。
【００４１】
そして、物質分離装置４によって製造されたナトリウム型もしくはカリウム型の人工ゼオライトは、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化鉄、塩化アルミニウムのいずれかでイオン交換される。
【００４２】
図５は、処理前のフライアッシュの粒状体と処理後のゼオライトの粒状体を対比して示した図である。図中（Ａ）に示す粒状体は処理前のフライアッシュそのものの拡大図であって、表面は円滑である。図中（Ｂ）に示す粒状体は約５テスラのドライマグネットによる物質分離装置４に約１分間反応させた後のゼオライトを示すもので、フライアッシュの粒状体表面には結晶体が現れている。このように物質分離装置４における磁気分離作用は、フライアッシュから例えば可溶性珪素と可溶性アルミニウムとを外部表面に引っ張り出してゼオライトを結晶化させる結晶成長（析出）促進作用を有している。
【００４３】
図６は従来方式の人工ゼオライト製造方式の２例と本発明によるゼオライトの製造方式を比較して示す。図中、新日鉄方式は煮沸無圧方式の従来例、中央の高温高圧オートクレーブ方式は高温高圧バッチ式の従来例である。右側に本発明方法による（超電導非液体型マグネット使用電解水処理連続方式）を示す。これらの対比から本発明方法は従来の２例における３〜６時間と比較して反応時間が２分〜５分と最も短く必要量が連続生産可能であることが理解できる。
【００４４】
また、図２、図３には、超電導ドライマグネットによる物質分離装置４を使った人工ゼオライト製造装置１の他の具体的な構成が示されている。すなわち、回転軸２２を中心に高速回転する回転体２１と、固分離装置４内に導入された汚液の通路となる汚液管２３を設け、磁着分離回収対象物質は、溶媒としての水酸化ナトリウムまたは水・空気・電解水とを含んだ液状にして物質分離装置４内に連続環流的に導入されるものとしてある。
【００４５】
この場合における原理は、石炭灰を第１タンク２４内に導入し、溶媒としてのアルカリ水溶液または水・空気・電解水とを含んだ液状にして第１の物質分離装置４Ａ内に連続環流的に圧送導入して無害化するステップと、前記第１の物質分離装置４Ａ内で分離回収され第１タンク２４内に戻された清澄液を第２タンク２５内に導入し、溶媒としてのアルカリ水溶液を含んだ液状にして第２の固液分離回収装置４Ｂ内に連続環流的に圧送導入してテクトアルミノケイ酸塩構造のゼオライトに結晶化させるステップとから構成される。
【００４６】
第１タンク２４は石炭灰を、溶媒としてのアルカリ水溶液または水・空気・電解水とを含んだ液状にして超電導磁界を用いた第１の物質分離装置４Ａ内に導入する。導入された汚液は、汚液管２３を通り、高速回転している回転体２１に送られる。そして、回転体２１によって汚液に遠心力が加えられて、遠心力分離回収対象物質が汚液から分離され、回転体２１の内周付近に沈殿する。沈殿した遠心力分離回収対象物質は、回転体２１の内周に取り付けられた掻き落とし板の作用によって、超電導磁界を用いた物質分離装置４Ａ下部に掻き落とされて除去される。物質分離装置４Ａから出る清澄液は再び第１タンク２４内に戻される。
【００４７】
また、第１タンク２４に戻された清澄液は、第２タンク２５に導入され、そこで温度約１００℃〜２００℃の２Ｎ乃至５Ｎのアルカリ水溶液として例えばカセイソーダすなわち水酸化ナトリウム等の溶媒と共に清澄液を、超電導磁界を用いた第２の物質分離装置４Ｂ内に導入する。導入された清澄液は、汚液管２３を通り、高速回転している回転体２１に送られる。そして、回転体２１によって清澄液に遠心力が加えられて、遠心力分離回収対象物質が清澄液から分離され、回転体２１の内周付近に沈殿する。沈殿した遠心力分離回収対象物質は、回転体２１の内周に取り付けられた掻き落とし板の作用によって、超電導磁界を用いた第２の物質分離装置４Ｂ下部に掻き落とされて除去される。第２の物質分離装置４Ｂから出る清澄液は再び第２タンク２５内に戻される。
【００４８】
また、汚液は、加えられた遠心力によって、例えば７μｍ程度の大きさの分子の霧状に状態変化し、回転体２１の上面を超えてオーバーフローする。次に、回転体２１の上面を超えてオーバーフローした前記霧状に状態変化した汚液中の磁着分離回収対象物質は、ドライマグネットの超電導磁界の作用により、汚液から分離し、超電導磁界を用いた物質分離装置４Ａ，４Ｂのドライマグネットが設置された部分の内壁に磁着する。そして、ドライマグネットを消磁することを通じて超電導磁界を用いた物質分離装置４Ａ，４Ｂの内壁に磁着した磁着分離回収対象物質が内壁から落ちて回収される。
【００４９】
また、超電導ドライマグネットによる物質分離装置４を使った人工ゼオライト製造装置１の更に他の具体的な構成として、図４に示すように、超電導磁界を用いた物質分離回収装置４Ａ，４Ｂを無害化ステップとゼオライト生成ステップにおいてそれぞれ２基使用する替わりに、超電導磁界を用いた単一の物質分離回収装置４Ａでもって併用させても良い。
【００５０】
すなわち、第１タンク２４から物質分離装置４Ａ内に導入された汚液は磁着分離回収対象物質が分離されることによって清澄液となり、超電導磁界を用いた物質分離装置４Ａの外側へ排出され、再び第１タンク２４内に戻され切替弁２６を介して物質分離装置４Ａ内に導入される。また、第２タンク２５から物質分離装置４Ａ内に導入された汚液は磁着分離回収対象物質が分離されることによって清澄液となり、超電導磁界を用いた物質分離装置４Ａの外側へ排出され、再び第２タンク２５に戻され切替弁２６を介して物質分離装置４Ａ内に導入される。この切替弁２６は第１タンク２４たは第２タンク２５から物質分離装置４Ａ内への液の導入を切り替え制御するものである。
【００５１】
また、第１タンク２４と第２タンク２５とはバッファタンク２７によって接続されている。すなわち、第１タンク２４内に戻された清澄液は、これを所定の量に達するまで貯留しておくためのバッファタンク２７を介してアルカリ水溶液として例えば水酸化ナトリウムを含んだ第２タンク２５内に導入され、そこで汚液と共に再び物質分離装置４Ａ内に切替弁２６を介して導入されるものとしてある。
【００５２】
こうして石炭灰のスラリーから、重金属類を持続的に磁気分離することができ、石炭灰の無害化のための連続運転が可能となるのである。しかも石炭灰を水酸化ナトリウム（カセイソーダ）等のアルカリ溶液中で物質分離装置４Ａまたは４Ｂ内に導入するので、石炭灰から人工ゼオライトへの転換が容易に行える。
【００５３】
上記のように、本発明の超電導磁界を用いた物質分離装置４Ａ，４Ｂの消費電力は、例えば３．７ｋＷ程度であり、従来技術の消費電力が例えば６０ｋＷ程度であるのに対して消費電力が極めて少ない。また、本発明は、例えば４０００回転/ 分で回転体２１を高速回転させて遠心力分離回収対象物質を汚液からまず分離させた後にドライマグネットの作用によって磁着分離回収対象物質を分離することから、磁着分離回収対象物質を効率よく分離回収することが可能となる。
【００５４】
また、物質分離装置４の他例としては、スラリーと水との混合物にシーデイング剤を添加した後に、例えば５テスラから１０テスラ範囲の高勾配磁界内に導入してスラリー中に含まれている残留重金属を磁気分離させてから、環状のドライマグネットの中央ホール内の磁界周囲に配したメッシュ状、スパイラル状、筒状等に形成された例えば金属不織布等の吸着フィルタによって、磁気分離した重金属類を捕獲可能にしても良い。
【００５５】
すなわち、環状のドライマグネットの中央ホール内に直径約３０ｃｍ程度のＳＵＳステンレス製のパイプを装備し、この内周壁面にメッシュ状、スパイラル状、筒状等に形成された例えば金属不織布等の吸着フィルタが配設されている。このとき、吸着フィルタ自体は、パイプの上下両端側に形成されたフランジ部側から引き出されることで、吸着フィルタ自体をスペアのものと容易に交換できるよう着脱可能となって配設されている。この吸着フィルタによって捕獲された重金属分離体は除去処理されるようにしてある。尚、この吸着フィルタを、パイプ内で２本もしくは３本以上にそれぞれ単独に配置することで重金属類の捕獲を効率良く行えるようにしても良い。
【００５６】
高温超伝導を利用した電磁石は、電流スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作により、発生磁場の大きさを５テスラから１０テスラ範囲の間で可変できるようにしてある。また、スラリー中に含まれている残留重金属を、磁気分離力を介して効率良く捕獲可能にすべくスラリー混合水の中に水酸化鉄、フェライト、マンガン、αヘマタイト、ドラバイト、トルマリン等の強磁性シーデイング剤、あるいは高浸透性を有する特殊なナノカーボン等のシーデイング剤を添加するものとしてある。特に、平均粒径約１μｍの磁性の弱い常磁性ヘマタイト粉を使用することが好ましい。また、この特殊高機能性ナノカーボンをスラリー水溶液中に分散する場合、そのナノカーボンを素材にした高速磁気分離回転筒を、電磁石による強磁場を発生させる磁界発生管内壁に装着しても良い。
【００５７】
電磁石による強磁場を発生させる磁界発生管内をスラリー混合水が直角の状態で流れると、混合水内に自由電子の分極が起こり、誘導電圧が発生するという所謂ファラデーの電磁誘導の法則のもとで、一定の流れの速さを保ち反復循環させることで、スラリー中に含まれている残留重金属を分離除去する作用が発生するものである。このように磁気エネルギーは磁場の二乗に正比例することから５テスラを超える強磁場内においては、あらゆる非磁性体の分離が可能で、例えば単体のみの弱磁性体のものは単体として磁気分離できるものとなる。
【００５８】
すなわち、一様でない靜磁場中に置かれた体積Ｖ、一様な磁化Ｍ（ｒ，Ｈ）の粒子に働く力Ｆは、磁場勾配がｘ軸方向であるとすると、Ｆ＝ＶＭ（Ｈ）ｄＨ／ｄｘである。このような不均一磁場中を粒子が通過するとき、磁性粒子の移動軌跡は磁気力の作用により非磁性粒子のそれとは必然的に異なる。この差を利用して物質を分離するのが磁気分離である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の最良の形態における人工ゼオライト製造装置の概略構成図である。
【図２】超電導磁界を用いた物質分離装置の詳細な構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の最良の形態における他例を示す人工ゼオライト製造装置の概略を示す構成図である。
【図４】本発明の最良の形態における更に他例を示すゼオライト製造装置の概略を示す構成図である。
【図５】処理前のフライアッシュの粒状体と処理後のゼオライトの粒状体を対比して示した図である。
【図６】従来方式の人工ゼオライト製造方式の２例と本発明によるゼオライトの製造方式（超電導非液体型マグネット使用電解水処理連続方式）を対比した比較図である。
【図７】従来の人工ゼオライト製造設備を対比した比較図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  人工ゼオライト製造装置
２  スラリータンク
３  攪拌タンク
４  物質分離装置
５  冷却装置
６  貯留タンク
７  給送ライン
８  排出ライン
９  ボールバルブ
１０  循環ポンプ
１１  サンプル取り出し口
【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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