(57)【要約】  本発明は、磁性粒子（１，２，１０）及び非磁性粒子（９）を含む分散液から磁性粒子を分離する装置に関する。装置は、９０°から３５０°までの円弧をなすように配置され、分散液が通流するループ状通路と、このループ状通路に沿って移動可能であり、磁性粒子を第１の出口（５）へ向かって押圧する磁石（１３）と、非磁性粒子が押し出される第２の出口（６）とを備えている。本発明によれば、装置はさらに、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する第１の手段（１１）と、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する第２の手段（１２）とを備えている。本発明は、さらに、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離するための上記装置の使用に関する。
2015520670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する装置であって、
前記装置は、
９０°から３５０°までの円弧をなすように配置され、前記分散液が通流する、少なくとも１つのループ状通路と、
前記ループ状通路に沿って移動可能であり、前記磁性粒子を少なくとも１つの第１の出口へ向かって押圧する、少なくとも１つの磁石と、
前記非磁性粒子が押し出される、少なくとも１つの第２の出口と
を備えており、
前記装置は、さらに、前記分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段と、前記分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段とを備えている
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記磁性粒子を親水性の液体によって処理し、前記非磁性粒子を前記磁性粒子の塊内に保持した状態で前記少なくとも１つの第２の出口へ移動させるために、前記少なくとも１つの第１の手段が、前記少なくとも１つの第２の出口近傍の前記少なくとも１つの第１の出口に配置されている、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記磁性粒子を疎水性の液体によって処理するために、前記少なくとも１つの第２の手段が、前記少なくとも１つの第１の出口の出口開口近傍の前記少なくとも１つの第１の出口に配置されている、
請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの磁性粒子は、少なくとも１つの磁性粒子と少なくとも１つの第１の材料との少なくとも１つの凝集体であり、有利には前記少なくとも１つの第１の材料は鉱脈石中の少なくとも１つの有価物であり、
少なくとも１つの非磁性粒子は、少なくとも１つの第２の材料であり、有利には前記少なくとも１つの第２の材料は前記鉱脈石中の少なくとも１つの脈石である、
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記磁性粒子を親水性の液体によって処理し、前記少なくとも１つの第２の材料を前記少なくとも１つの第２の出口へ移動させるために、前記少なくとも１つの第１の手段が、前記少なくとも１つの第１の出口に配置されている、
請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの凝集体を疎水性の液体によって処理し、前記少なくとも１つの凝集体を前記少なくとも１つの第１の材料と前記少なくとも１つの磁性粒子とに分離して、これらを前記少なくとも１つの第１の出口へ移動させるために、前記少なくとも１つの第２の手段が、前記少なくとも１つの第１の出口に配置されている、
請求項４記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの磁性粒子を疎水性の液体によって処理し、非磁性の第１の材料を前記磁性粒子の塊内に保持した状態で前記少なくとも１つの第２の出口へ移動させるために、前記少なくとも１つの第２の手段が、前記少なくとも１つの第２の出口近傍の前記少なくとも１つの第１の出口に配置されている、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの磁性粒子を親水性の液体によって処理し、前記少なくとも１つの磁性粒子を前記少なくとも１つの第１の出口へ移動させるために、前記少なくとも１つの第１の手段が、前記少なくとも１つの第１の出口の出口開口近傍の前記少なくとも１つの第１の出口に配置されている、
請求項１又は７記載の装置。
【請求項９】
前記分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する前記少なくとも１つの第１の手段又は前記分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する前記少なくとも１つの第２の手段は、高度強分散ユニットであり、該高度強分散ユニットは例えば０．５ｍ／ｓから１０ｍ／ｓまでの入力速度、有利には１ｍ／ｓから５ｍ／ｓまでの入力速度、特に有利には２ｍ／ｓから４ｍ／ｓまでの入力速度を有する、
請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する前記少なくとも１つの第１の手段及び前記分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する前記少なくとも１つの第２の手段の少なくとも一方は、前記ループ状通路の流れに対して３０°から１５０°までの角度、有利には９０°の角度を有する流れが得られるように構成されており、
有利には前記分散液又はその一部は磁性成分である、
請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置において、少なくとも１つの磁性粒子及び少なくとも１つの非磁性粒子を含む分散液から少なくとも１つの磁性粒子を分離することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記分散液又はその一部を処理するために疎水性の液体を用い、固体内容物からの分離後に当該疎水性の液体を前記方法へリサイクルする、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの磁性粒子及び少なくとも１つの非磁性粒子を含む分散液から少なくとも１つの磁性粒子を分離するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの磁性粒子は、少なくとも１つの磁性粒子そのものであるか、又は、少なくとも１つの磁性粒子と少なくとも１つの非磁性粒子との少なくとも１つの凝集体である、請求項１３記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する装置、すなわち、９０°から３５０°までの円弧をなすように配置され、分散液が通流する少なくとも１つのループ状通路と、このループ状通路に沿って移動可能であり、磁性粒子を第１の出口へ向かって押圧する少なくとも１つの磁石と、非磁性粒子が押し出される少なくとも１つの第２の出口とを備えた装置に関する。本発明の装置はさらに、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段と、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段とを備える。また、本発明は、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する上記装置の使用に関する。
【０００２】
磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する方法及び装置は、当業者に既に知られている。
【０００３】
ＷＯ２０１０／０３１６１７Ａ１には、分散液から強磁性粒子を分離する装置が示されている。この装置はチューブ状のリアクタとこのリアクタの外側に配置された複数の磁石とを備えており、各磁石は、ロータリコンベアにより、リアクタの長さの少なくとも一部に沿って粒子抽出器の近傍まで移動可能である。ただし、ここでは、リアクタがリニアチューブであってループ状ではなく、また、磁性成分の洗浄も考察されていない。
【０００４】
ＵＳ６１４９０１４には、ミル磁石分離器及びミル磁石分離方法が示されている。ここでの分離器は、研削ミルが放出する全体流から有用金属を処理抽出する湿性ドラム型磁気分離器と、放出流を収容する供給容器とを備えている。分散液からの磁性粒子の分離は回転するドラムの内側に配置された固定磁石によって行われる。ただし、この文献には、重力に関する装置の配置構成について何ら示されていない。
【０００５】
ＥＯ０５２０９１７Ａ１には、磁気式分離方法及び磁気式分離装置が示されている。ここでの装置は、強度の小さい複数の固定磁石と、長い磁気式分離領域を形成するための壁によって包囲された回転ドラムとを含む磁気分離器を備えている。ただし、この文献には、重力に関する装置の配置構成について何ら示されていない。
【０００６】
ＵＳ３４８９２８０には、磁場整形用の磁極を有する磁気分離器が示されている。この文献の分離器はドラム型分離器であり、複数の固定磁石が壁によって部分的に包囲されたドラムの内側に配置されている。分散液はここに形成される通路を流れる。また、磁石は通路の反対側にも複数配置されている。ただし、この文献には、重力に関する装置の配置構成についても分離される磁気成分の放出についても、何ら示されていない。
【０００７】
ＳＵ１２４０４５１Ａ１には、ディスク状の磁気分離器によって、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する分離装置が開示されており、当該分離装置はディスクの外側に配置された複数の固定磁石を含む。通路はディスクの内側に配置されており、処理すべき分散液はこの通路を通って流れる。各磁石は、磁性層が通路の一方側から他方側へ延在するように埋め込まれた状態で、ディスクの両側に交互に配置されている。ここでは、ディスク状の通路に洗浄液が導入されるが、磁性成分の放出については説明されていない。また、当該文献では、重力に関する装置の配置構成についても示されていない。
【０００８】
ＳＵ１４７０３４１Ａ１には、ドラム型分離器によって磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する装置が開示されている。ドラム型分離器は、ドラムに沿って、分離を行うべき分散液に磁場を加えるための長い通路を有する。これにより、磁気分離の収量と効率とを増大できる。
【０００９】
ＷＯ９８／０６５００には、粒子を分離する方法及び装置が開示されている。当該装置は、回転する磁気ドラムなどの回転磁場形成手段を含む。分離を行うべき分散液が通流する通路は、磁石に直接に隣接しており、ループ状又はリニア状である。ここでの分離は、分離される粒子のうち粗い粒子に回転を生じさせ、この回転を、磁化可能粒子を分離する力として利用する。ただし、当該文献には、磁性粒子と非磁性粒子との分離を改善するために重力に関してリアクタ全体をどのように配置するかについては示されていない。
【００１０】
ＥＰ１５２４０３８Ａ１には、ループ状分離器によって、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する分離器が開示されている。ここでは、磁力に基づき、さらに遠心力及び重力を補助的に用いて、磁性成分を分離する。ただし、ここでの重力は、ループの水平配置のために、流れ方向に対して横断方向に作用するので、磁性成分を非磁性成分から効率的に分離できない。また、当該文献には、磁性成分の放出については全く示されていない。
【００１１】
鉱脈石から有価物（有用鉱石）を分離する目的で、まず有価物を磁性粒子、特に磁鉄鉱に添加して磁性凝集体を取得し、ついでこの磁性凝集体を磁気的に除去するプロセスにおいては、有価物の輸送物質として用いられる磁鉄鉱もしくは磁性材料が、プロセスを経済的に有利に運営するために、プロセスへリサイクルされることが重要である。また、こうしたプロセスでは、有価物及び磁性材料を含む凝集体は、有利には、界面活性剤を含む水溶液によって処理される。こうした界面活性剤を含む水溶液はプロセス全体を通して輸送されるので、きわめて少量の界面活性剤が有価物と疎水性の磁性輸送粒子とに付着すればよい。こうしたプロセスの費用対効率を高めるには、凝集体の分離に用いられる界面活性剤もプロセス内でリサイクルすべきである。また、凝集体の分離に用いられる磁性輸送粒子及び界面活性剤がリサイクルされれば、プロセスはいっそう環境に優しいものとなる。なお、磁性材料及び／又は界面活性剤など、使用される基板がリサイクルされるプロセスでは、プロセス全体の効率を大幅に改善することができる。
【００１２】
ゆえに、本発明の課題は、磁性成分と非磁性成分とを含む有利には水性の分散液から磁性成分を分離する装置を提供し、非磁性成分の割合がきわめて小さくても分離可能となるようにすることである。なお、例えば磁性成分の添加によってプロセスの効率が増大されることが望ましい。
【００１３】
さらに、分離される成分中に存在する非磁性成分の割合がきわめて小さくなると有利である。なぜなら、特に自然に産出する鉱脈石から鉱石を精錬によって分離しようとする場合、スラグとして取得される酸化物が非磁性成分中に多く含まれており、こうした酸化物が精錬プロセスに対する負の影響を有するからである。よって、本発明では、自然に産出する鉱脈石に適用可能な方法を提供し、後続の精錬プロセスでスラグ量がごく僅かとなるようにすることも課題とする。
【００１４】
本発明のさらなる課題は、各過程でプロセスに添加される界面活性剤と磁性材料とが少量であっても動作可能な装置を提供することである。この課題を達成するため、界面活性剤及び磁性材料を高比率でリサイクルできる手段が設けられると良い。
【００１５】
これらの課題は、本発明の磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する装置、すなわち、９０°から３５０°までの円弧をなすように配置され、分散液が通流する、少なくとも１つのループ状通路と、ループ状通路に沿って移動可能であり、磁性粒子を少なくとも１つの第１の出口へ向かって押圧する、少なくとも１つの磁石と、非磁性粒子が押し出される、少なくとも１つの第２の出口とを備えており、さらに、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段と、前記分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段とを備えていることを特徴とする装置により、解決される。
【００１６】
本発明の装置は、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離するために用いられる。一般に、当該装置は、分散液を形成する非磁性成分、有利には水から、全ての磁性成分を分離するために用いられる。
【００１７】
本発明の装置は有利には２つの実施形態において用いられる。
【００１８】
第１の有利な実施形態では、少なくとも１つの磁性粒子は、疎水性であるか又は疎水化処理された少なくとも１つの第１の材料と、疎水性であるか又は疎水化処理された少なくとも１つの磁性材料とを含む疎水結合した凝集体である。第１の材料は、有利には、自然に産出する鉱脈石中に広く存在する有価物である。磁性材料は、有利には、疎水化された磁鉄鉱である。当該第１の実施形態では、分散液中の少なくとも１つの非磁性粒子は、少なくとも１つの第２の材料、有利には、自然に産出する鉱脈石中に広く存在する脈石である。当該第１の実施形態は図１に示されている。
【００１９】
本発明の第２の有利な実施形態では、少なくとも１つの磁性粒子は疎水性の磁性材料である。これは、有利には、自然に産出する鉱脈石から有価物を分離するのに用いられる疎水化された磁鉄鉱であり、特に有利には、第１の実施形態に関連して、疎水結合した磁性凝集体の生成に用いられた磁鉄鉱である。当該第２の実施形態では、分散液中の少なくとも１つの非磁性粒子は、少なくとも１つの第１の材料、有利には自然に産出する鉱脈石中に存在する有価物であり、特に有利には、第１の実施形態に関連して、疎水結合した凝集体中に存在する疎水性であるか又は疎水化処理された有価物である。当該第２の実施形態は図２に示されている。
【００２０】
本発明の有利な別の実施形態によれば、本発明の装置は、自然に産出する鉱脈石、有利には精錬前の鉱脈石から、磁性成分、例えば自然に産出する磁鉄鉱を分離するために用いられる。
【００２１】
本発明の有利な実施形態では、本発明の装置は、上記第１の実施形態及び上記第２の実施形態による２つのステップの双方を連続的に行う手段を含む。第１のステップでは、磁性凝集体が少なくとも１つの非磁性の第２の材料から分離され、第２のステップでは、磁性凝集体中に存在する少なくとも１つの磁性粒子が少なくとも１つの第１の材料から分離される。
【００２２】
別の有利な実施形態では、本発明のプロセスは、自然に産出する鉱脈石に由来する水性分散液を分離するために用いられる。
【００２３】
本発明のプロセスの有利な別の実施形態では、分離されるべき水性分散液は、少なくとも１つの第１の材料と少なくとも１つの第２の材料とを含む混合物から少なくとも１つの第１の材料を分離するプロセスからもたらされる。ここで、当該少なくとも２つの材料は、水性分散液中の混合物を少なくとも１つの磁性粒子で処理することにより連続的に分離され、少なくとも１つの第１の材料と少なくとも１つの磁性粒子とが凝集して水性分散液の磁性成分が形成される。なお、少なくとも１つの第２の材料と少なくとも１つの磁性粒子とは凝集しないので、少なくとも１つの第２の材料は、有利には、水性分散液の非磁性成分を形成する。
【００２４】
少なくとも１つの第１の材料と少なくとも１つの磁性粒子との凝集による磁性成分の形成は、ふつう、これらの粒子間の引力作用の結果として生じる。
【００２５】
本発明によれば、少なくとも１つの表面調整物質が適切に添加されて処理されることにより少なくとも１つの第１の材料の表面が真性疎水性の粒子となるか又は疎水化されるので、例えば、粒子を凝集させることができる。磁性粒子その他が疎水性表面を有するか又は適切に疎水化された後、これらの粒子は疎水性相互作用の結果として凝集する。少なくとも１つの第２の材料が有利には親水性の表面を有することから、磁性粒子と少なくとも１つの第２の材料とは凝集しない。こうした磁性凝集体を形成するプロセスは例えばＷＯ２００９／０３０６６９Ａ１に示されているので、その詳細については本明細書では立ち入らない。
【００２６】
本発明において「疎水性」を有するとは、相応の粒子が少なくとも１つの表面調整物質を用いた事後的処理によって疎水化されていることを意味する。真性疎水性の粒子を付加的に少なくとも１つの表面調整物質を用いた処理によって疎水化して利用することもできる。
【００２７】
本発明における「疎水性」とは、相応の「疎水性物質」「疎水化された物質」の表面が９０°超の空気と水との接触角を有することを意味する。本発明において「親和性」を有するとは、相応の「親水性物質」「親水化された物質」の表面が９０°未満の空気と水との接触角を有することを意味する。
【００２８】
本発明によれば、少なくとも１つの疎水性液体とは、一般に、水中に非極性領域（セル）を形成することで混合不能に水と相互作用して疎水作用を呈する液体を云うものとする。本発明における有利な疎水性液体の例は、界面活性剤の水溶液、又は、長鎖のアルキルを含むアルコール、炭素原子、乃至、これらの混合物の群から選択される。ここでのアルキル鎖の長さは例えば４から１８まで、有利には４から１５までである。
【００２９】
有利な界面活性剤は、非イオン性もしくはアニオン性もしくはカチオン性もしくはハイブリッドイオン性の界面活性剤乃至これらの混合物から選択される。
【００３０】
本発明によれば、非イオン性の界面活性剤の有利な例は、脂肪質アルコールポリグリコールエーテル、有利には脂肪質アルコールポリエチレングリコールエーテル乃至これらの混合物の群から選択される。
【００３１】
本発明によれば、アニオン性の界面活性剤の有利な例は、アルキルベンゼンスルホン酸及び第２級アルキルスルホン酸塩ＳＡＳ及びアルファオレフィンスルホン酸塩及び脂肪質アルコールスルホン酸塩及び脂肪質アルコールエーテル硫酸塩乃至これらの混合物の群から選択される。
【００３２】
本発明によれば、カチオン性の界面活性剤の有利な例は、ステアリルトリメチルアンモニウム塩およびその混合物の群から選択される。
【００３３】
本発明によれば、ハイブリッドイオン界面活性剤の有利な例は、スルタイン、脂肪酸アミドアルキヒドロキシスルタイン、アルキルベタイン乃至これらの混合物の群から選択される。
【００３４】
本発明によれば、特に有利な界面活性剤は、ナトリウム‐アルキルフェノールエーテル硫酸塩の群から選択される。
【００３５】
本発明によれば、少なくとも１つの親水性の液体は、一般に、水と完全に混和でき、水とともに唯一の相を形成する液体である。本発明での親水性の液体の例は、水、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、乃至、これらの混合物の群から選択される。プロパノールの例としてｎ‐プロパノール又はイソプロパノールが挙げられる。有利には、水も親水性の液体として用いられる。
【００３６】
磁性凝集体の形成、すなわち、本発明の装置によって分離可能な磁性成分の形成は、引力作用によって、例えば相応の表面のｐＨ依存性のゼータポテンシャルによって生じる。このことについては、ＷＯ２００９／０１０４２２，ＷＯ２００９／０６５８０２を参照されたい。また、磁性粒子及び分離すべき粒子を添加する方法には、二官能性分子を添加する手法も含まれ、これについてはＷＯ２０１０／００７０７５に開示されている。さらに、磁性粒子及び分離すべき粒子を添加する別の方法としては疎水性もしくは親水性の分子を温度に応じて添加する手法が挙げられるが、これについてはＷＯ２０１０／００７１５７に記載されている。
【００３７】
本発明の装置の有利な実施形態では、磁性粒子とともに磁性成分を形成する少なくとも１つの第１の材料は少なくとも１つの疎水性の金属化合物又は石炭であり、非磁性成分を形成する少なくとも１つの第２の材料は、有利には、少なくとも１つの親水性の金属化合物である。
【００３８】
本発明の別の有利な実施形態では、少なくとも１つの疎水性の金属化合物は、硫化物鉱、酸化物鉱、炭酸塩含有鉱、元素状の貴金属、貴金属を含む化合物、乃至、これらの混合物の群から選択される。
【００３９】
本発明によれば、有利には、本発明の装置において、少なくとも１つの疎水性の金属化合物は、硫化物鉱、酸化物鉱、炭酸塩含有鉱、元素状の貴金属、貴金属を含む化合物、乃至、これらの混合物の群から選択される。
【００４０】
本発明の装置の別の有利な実施形態では、少なくとも１つの親水性の金属化合物が、酸化金属化合物、水酸化金属化合物、乃至、これらの混合物の群から選択される。
【００４１】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの親水性の金属化合物が、酸化金属化合物、水酸化金属化合物、乃至、これらの混合物の群から選択される。
【００４２】
分離すべき少なくとも１つの第１の材料の例は、有利には、硫化物鉱、酸化物鉱及び／又は炭酸塩含有鉱を含む群から選択された金属化合物である。例えば、藍銅鉱Ｃｕ３（ＣＯ３）２（ＯＨ）２又は孔雀石Ｃｕ２［（ＯＨ）２｜ＣＯ３］、バストネ石（Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ）ＣＯ３Ｆ、モナズ石（ＲＥ）ＰＯ４（ここでＲＥは希土類金属を表す）、ケイ孔雀石（Ｃｕ，Ａｌ）２Ｈ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４・ｎＨ２Ｏ等の希土類金属鉱、又は、元素形態の貴金属、乃至、これらの化合物である。なお、これらの物質には、疎水性表面特性を形成するために表面修正化合物が選択的に添加されてもよい。第１の材料にとって有利な貴金属の例として、有利には自然状態のＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ、又は、硫化物、リン化物、セレン化物、テルル化物としてのＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ、又は、ビスマス、アンチモン及び／又は他の金属とＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈとの合金などが挙げられる。
【００４３】
本発明において分離される硫化物鉱の例は、銅藍ＣｕＳ、モリブデン（ＩＶ）硫化物、黄銅鉱（含銅黄鉄鉱）ＣｕＦｅＳ２、斑銅鉱Ｃｕ５ＦｅＳ４、輝銅鉱（銅ガラス）Ｃｕ２Ｓ、硫鉄ニッケル鉱（Ｆｅ，Ｎｉ）９Ｓ８及びこれらの混合物を含む銅鉱の群から選択される。
【００４４】
本発明の少なくとも１つの第２の材料として適切な酸化金属化合物は、有利には、二酸化ケイ素ＳｉＯ２、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、他の関連鉱物及びこれらの混合物を含む群から選択される。アルミノケイ酸塩は、例えば、曹長石Ｎａ（Ｓｉ３Ａｌ）Ｏ８、雲母、例えば、白雲母ＫＡｌ２［（ＯＨ，Ｆ）２ＡｌＳｉ３Ｏ１０］もしくはガーネット（Ｍｇ，Ｃａ，ＦｅＩＩ）３（Ａｌ，ＦｅＩＩＩ）２（ＳｉＯ４）３、及び、これらの混合物である。
【００４５】
よって、本発明の装置によれば、有利には、鉱脈堆積物から取得され、適切な磁性粒子によって処理された鉱石混合物が処理される。
【００４６】
本発明の有利な実施形態では、少なくとも１つの第１の材料及び少なくとも１つの第２の材料を含む混合物は、寸法１００ｎｍから２００μｍの粒子の形態で存在する。これについては例えばＵＳ５０５１１９９を参照されたい。有利には、鉱石混合物は、少なくとも０．０１重量％、有利には０．５重量％、特に有利には少なくとも３重量％の硫化物材料成分を含む。
【００４７】
本発明によって処理される混合物に存在する硫化物鉱の例は、上述した物質である。これに加えて、銅以外の金属の硫化物、例えば鉄、鉛、亜鉛もしくはモリブデンの硫化物、すなわち、ＦｅＳ／ＦｅＳ２，ＰｂＳ，ＺｎＳ，ＭｏＳ２等も混合物中に存在する。さらに、金属及び半金属の酸化物、例えばケイ酸塩もしくはホウ酸塩、又は、金属及び半金属の塩、例えばリン酸塩もしくは硫酸塩もしくは酸化物／水酸化物／炭酸塩、及び、その他の塩、例えば藍銅鉱Ｃｕ３（ＣＯ３）２（ＯＨ）２もしくは孔雀石Ｃｕ２［（ＯＨ）２ＣＯ３］もしくは重晶石ＢａＳＯ４もしくはモナズ石（Ｌａ‐Ｌｕ）ＰＯ４も、本発明によって処理されるべき鉱石混合物中に存在する。本発明によって分離される少なくとも１つの第１の材料の別の例としては、自然状態又は合金形態又は関連形態で存在するＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの貴金属が挙げられる。
【００４８】
本発明によって処理される有利な水性分散液の磁性成分を形成するために、上述した群から選択された少なくとも１つの第１の材料を少なくとも１つの磁性成分に接触させて、吸着又は凝集により磁性成分を取得することができる。一般に、磁性成分とは、当業者に公知の全ての磁性粒子を含む。
【００４９】
有利な実施形態では、少なくとも１つの磁性粒子が磁性金属から選択される。磁性金属は、例えば、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びこれらの混合物、磁性金属の強磁性合金であるＮｄＦｅＢ，ＳｍＣｏ及びこれらの混合物、磁性鉄酸化物、例えば磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、一般式（１）
Ｍ２＋ｘＦｅ２＋１−ｘＦｅ３＋２Ｏ４                          （１）
［ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｚｎ及びこれらの混合物から選択され、ｘ≦１である］
を有する立方晶系フェライト、六方晶系フェライト、例えばバリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトＭＦｅ６Ｏ１９［Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ］及びこれらの混合物であってよい。磁性粒子は付加的に外側層、例えばＳｉＯ２層を有してもよい。
【００５０】
本発明の特に有利な実施形態では、少なくとも１つの磁性粒子は磁鉄鉱又はコバルトフェライトＣＯ２＋ｘＦｅ２＋１−ｘＦｅ３＋２Ｏ４［ｘ≦１］である。
【００５１】
有利には、磁性成分として用いられる磁性粒子は、１００ｎｍから２００μｍまでの寸法、特に有利には１μｍから５０μｍの寸法で存在している。
【００５２】
本発明の装置で処理される有利な水性分散液には、一般に、磁性成分すなわち磁性粒子及び／又は磁性粒子と少なくとも１つの第１の材料との凝集体が、本発明の装置内を分散液によって輸送可能もしくは搬送可能となる所定量で存在する。
【００５３】
本発明の装置で処理される水性分散液は、分散液の全体量を基準として、０．０１重量％から１０％重量％、有利には０．２重量％から３重量％、特に有利には０．５重量％から１重量％の磁性成分を含む。
【００５４】
本発明の装置で処理される有利な水性分散液には、一般に、本発明の装置内を輸送もしくは搬送できる量で、非磁性成分が存在する。本発明の装置で処理される水性分散液は、分散液の全体量を基準として、３重量％から５０重量％、有利には１０重量％から４５重量％、特に有利には２０重量％から４０重量％の非磁性成分を含む。
【００５５】
本発明によれば、本発明の装置で処理される水性分散液の分散媒体は実質的に水であり、分散液の全体量に対して、５０重量％から９７重量％、有利には５５重量％から９０重量％、特に有利には６０重量％から８０％の水を含む。ただし、本発明の装置に対して、非水性分散液又は水を含む溶剤の混合物を適用してもよい。
【００５６】
よって、別の分散媒体、例えば、メタノール、エタノール、ｎ‐プロパノールもしくはイソプロパノール‐等のプロパノール、又は、ケトン等の他の有機溶剤、ナフサもしくはディーゼル燃料等の芳香族の混合物、又は、これらの溶剤を２つ以上混合した混合物を、水に加えてもしくは水に代えて用いることができる。なお、ケトンは例えばアセトンであってよく、アセトンは例えばジメチルエーテルやメチルｔｅｒｔ‐ブチルエーテル等であってよい。水に加えられる分散媒体は、いずれの場合にも、分散液の全体量に対して、９７重量％までの量、有利には９０重量％までの量、特に有利には８０％までの量で存在する。
【００５７】
本発明の装置によって処理される分散液は、例えば３重量％から５０重量％まで、有利には１０重量％から４５重量％までの固体内容物を有する。
【００５８】
したがって、本発明の装置では、有利には、処理すべき分散液が、３重量％から５０重量％まで、有利には１０重量％から４５重量％までの固体内容物を有する。
【００５９】
本発明によって処理される水性分散液中に存在する個別の成分を表す量は、いずれの場合にも、全体で１００重量％となる。
【００６０】
特に有利な実施形態では、水以外の分散媒体を全く含まない水溶液が本発明の装置によって処理される。
【００６１】
本発明の装置の有利な実施形態では、本発明の第２の実施形態にしたがって分離される磁性粒子、特に磁鉄鉱が、少なくとも１つの第１の材料と少なくとも１つの第２の材料とを含む混合物から少なくとも１つの第１の材料を分離するプロセスへリサイクルされる。こうした有利なリサイクルにより、プロセスをいっそう経済的に動作させることができ、環境に優しいプロセスが実現される。
【００６２】
本発明の装置の別の有利な実施形態では、疎水性の液体として用いられる界面活性剤、有利には界面活性剤の水溶液が、少なくとも１つの第１の材料と少なくとも１つの第２の材料とを含む混合物から少なくとも１つの第１の材料を分離するプロセスへリサイクルされる。こうした有利なリサイクルにより、プロセスをいっそう経済的に動作させることができ、環境に優しいプロセスが実現される。
【００６３】
いっそう有利には、本発明の装置はさらに、分散液もしくはその一部を処理した後に疎水性の液体をリサイクルする手段を含む。
【００６４】
本発明の装置の有利な実施例では、本発明の第２の実施形態にしたがって分離される磁性粒子と疎水性の液体として用いられる界面活性剤（有利には界面活性剤の水溶液）との双方が、少なくとも１つの第１の材料と少なくとも１つの第２の材料とを含む混合物から少なくとも１つの第１の材料を分離するプロセスへリサイクルされる。こうした有利なリサイクルにより、プロセスをいっそう経済的に動作させることができ、環境に優しいプロセスが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】疎水性の磁性凝集体を非磁性かつ親水性の粒子から分離する、本発明の第１の実施例の装置の動作方式を示す図である。
【図２】疎水性の磁性凝集体を非磁性かつ親水性の粒子から分離する、本発明の第２の実施例の装置の動作方式を示す図である。
【００６６】
本発明の装置の特徴は、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段と、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段とを備えていることである。
【００６７】
これら２つの手段は、当業者の所望に応じた適切な場所に配置して広く利用可能である。
【００６８】
上述した本発明の装置の有利な第１の実施例では、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段が、少なくとも１つの第１の出口に配置されており、これが磁性凝集体の分離に用いられる。この実施例では、疎水性の液体は少なくとも１つの界面活性剤の水溶液である。有利には磁性凝集体を含む分散液は、装置の上記の位置で少なくとも１つの疎水性の液体によって処理され、これにより、疎水結合の凝集体が疎水性の磁性粒子と少なくとも１つの第１の疎水性材料とへ分離しはじめる。当該磁性粒子及び当該第１の材料は、有利には、第２の実施例において別個に処理される。
【００６９】
本発明の装置の第１の実施例の有利な構成によれば、疎水性であるか又は疎水化処理された少なくとも１つの第１の材料と疎水性であるか又は疎水化処理された少なくとも１つの磁性粒子との疎水性の凝集体が、少なくとも１つの第２の親水性材料から分離される。ここで、疎水性の磁性凝集体を親水性の液体によって処理し、親水性の非磁性粒子を疎水性の磁性凝集体の塊内に保持した状態で少なくとも１つの第２の出口６へ移動させるために、少なくとも１つの第１の手段１１は、少なくとも１つの第２の出口６近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００７０】
したがって、本発明の装置では、有利には、疎水性の磁性凝集体を親水性の液体によって処理し、親水性の非磁性粒子を疎水性の磁性凝集体の塊内に保持した状態で少なくとも１つの第２の出口６へ移動させるために、少なくとも１つの第１の手段は、少なくとも１つの第２の出口近傍の少なくとも１つの第１の出口に配置される。さらに有利には、この構成において、さらに別の手段を、少なくとも１つの第２の出口と少なくとも１つの第１の手段との間に配置できる。
【００７１】
本発明において「配置される」とは、各手段が相応の出口もしくは入口の近傍に配置されること、有利にはこれらに直接に隣接して配置されることを広く意味する。本発明によれば、相応の手段と出口もしくは入口との間には、少なくとも１つの別の手段が存在してもよいし、存在しなくてもよい。
【００７２】
本発明において「近傍」とは、一般に、各手段から各出口までの距離が通路の主寸法（特には通路幅）の１倍から１０倍まで、有利には２倍から８倍まで、特に有利には４倍から６倍までであることを意味する。
【００７３】
本発明によれば、本発明の装置の通路は、例えば１ｍｍから８０ｍｍまでの幅、有利には３ｍｍから６０ｍｍまでの幅を有する。本発明の有利な構成では、本発明の装置の通路の高さと幅との比は１／１から１／１０までである。
【００７４】
本発明において「出口」とは、粒子すなわち磁性粒子及び／又は非磁性粒子が例えば圧流及び／又は重力及び／又は磁力によって駆動されて通過する通路の一部分を意味する。本発明における「出口開口」とは、上記出口の最端に位置する部分である。
【００７５】
本発明において磁性粒子又は非磁性粒子が「押圧される」とは、本発明の通路及び各出口及び各出口開口及び各手段の設計形状及び設計寸法に基づいて、上述した種々の力すなわち圧流及び／又は重力及び／又は磁力が上述した粒子に作用し、各粒子の方向が所望に応じて偏向されることであると理解されたい。
【００７６】
本発明の第１の実施例の装置の有利な別の構成によれば、疎水性の磁性凝集体を疎水性の液体によって処理し、当該凝集体の分離を開始するために、少なくとも１つの第２の手段１２が、出口開口５近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００７７】
したがって、本発明の装置では、有利には、疎水性の磁性凝集体を疎水性の液体によって処理するために、少なくとも１つの第２の手段１２が、出口開口５近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００７８】
本発明の装置の第１の実施例の特に有利な構成によれば、少なくとも１つの疎水性の磁性凝集体は、少なくとも１つの疎水性の磁性粒子と少なくとも１つの第１の疎水性材料との少なくとも１つの凝集体であり、有利には、第１の疎水性材料は疎水性であるか又は疎水化処理された鉱脈石中の少なくとも１つの有価物であり、また、少なくとも１つの親水性の非磁性粒子は少なくとも１つの第２の材料であり、有利には、第２の材料は上記鉱脈石中の少なくとも１つの脈石である。
【００７９】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの磁性凝集体は、疎水性であるか又は疎水化された少なくとも１つの磁性粒子と疎水性であるか又は疎水化された少なくとも１つの第１の材料との少なくとも１つの凝集体であり、有利には、第１の材料は鉱脈石中の少なくとも１つの有価物であり、また、少なくとも１つの親水性の非磁性粒子は少なくとも１つの第２の材料であり、有利には、第２の材料は上記鉱脈石中の少なくとも１つの脈石である。
【００８０】
本発明の装置の第１の実施例の別の有利な構成では、疎水性の磁性凝集体を親水性の液体によって処理し、少なくとも１つの第２の親水性材料を少なくとも１つの第２の出口６へ移動させるために、少なくとも１つの第１の手段１１が、少なくとも１つの第２の出口６近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００８１】
したがって、本発明の装置では、有利には、疎水性の磁性凝集体を親水性の液体によって処理し、少なくとも１つの第２の親水性材料を少なくとも１つの第２の出口６へ移動させるために、少なくとも１つの第１の手段１１が、少なくとも１つの第２の出口６近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００８２】
本発明の装置の別の有利な構成によれば、少なくとも１つの疎水性の凝集体を疎水性の液体によって処理し、疎水性の凝集体を少なくとも１つの第１の疎水性材料と少なくとも１つの疎水性の磁性粒子とへ分離し始めるようにし、これらを少なくとも１つの第１の出口５へ移動させるために、少なくとも１つの第２の手段１２が、少なくとも１つの第１の出口５近傍に配置される。
【００８３】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの疎水性の凝集体を疎水性の液体によって処理し、疎水性の凝集体を少なくとも１つの第１の疎水性材料と少なくとも１つの疎水性の磁性粒子とへ分離し始めるようにし、これらを少なくとも１つの第１の出口５へ移動させるために、少なくとも１つの第２の手段１２は、出口開口５近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００８４】
有利な第１の実施例によれば、少なくとも１つの疎水性の液体の添加、有利には少なくとも１つの界面活性剤の水溶液の添加は、有価物と磁性輸送粒子との疎水性の凝集体を非磁性成分から磁気分離した直後又はその少し後に行われる。有利な構成では、本発明の装置への添加は、強分散液が得られるように行われる。この有利な構成では、別の手段、例えば攪拌容器を設けることができるが、これは本発明にとって必須ではない。疎水性の液体の添加が強分散液を利用して行われる場合、分離手段内にさらに分散液を用意する必要がなくなり、プロセス全体をいっそう経済的に実行することができる。
【００８５】
本発明の装置の有利な第１の実施例によれば、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段が出口開口近傍の少なくとも１つの第１の出口に配置される。
【００８６】
したがって、本発明の装置の有利な第１の実施例によれば、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段が、少なくとも１つの第２の出口近傍の少なくとも１つの第１の出口に配置される。つまり、有利には、本発明の装置は、親水性の非磁性材料、有利には少なくとも１つの第２の材料を分散液から除去するために用いられる。装置の当該位置での少なくとも１つの親水性の液体による処理は、疎水性の磁性成分を親水性の非磁性材料から流出させ、非磁性材料を少なくとも１つの第２の出口へ移動させるように行われる。このことは、有価物と磁性輸送粒子との疎水性凝集体を維持するために、親水性の液体によって行われなければならない。
【００８７】
したがって、本発明の装置では、有利には、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段が、少なくとも１つの第２の出口近傍の少なくとも１つの第１の出口に配置される。また、その後方では、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段が、少なくとも１つの第１の出口の出口開口近傍の少なくとも１つの第１の出口に配置される。
【００８８】
本発明の第１の実施例の有利な構成では、親水性の非磁性成分が分離される（少なくとも１つの第２の出口を介して除去される）前に、疎水性の磁性凝集体が分離されてはならない（少なくとも１つの第１の出口を介して除去されてはならない）。このことは、第１の実施例の別の有利な構成において、分散液又はその一部を少なくとも１つの親水性の液体によって処理する別の第１の手段が強分散液を形成するために設けられることにより達成される。つまり、強いせん断力を形成するノズルが設けられ、親水性の非磁性粒子が疎水性の磁性凝集体から分離されるのである。これは、有利には、分散液又はその一部を少なくとも１つの親水性の液体によって処理する手段と分散液又はその一部を少なくとも１つの疎水性の液体によって処理する手段との間で行われる。
【００８９】
本発明の装置の有利な第２の実施例によれば、少なくとも１つの第１の疎水性材料が疎水性環境で分離される。当該疎水性環境は、疎水性の磁性凝集体を取得するために添加された、少なくとも１つの疎水性の磁性材料から成る疎水性の液体であってよい。第２の実施例の別の有利な構成を以下に説明する。
【００９０】
本発明の装置の第２の実施例の有利な構成によれば、少なくとも１つの疎水性の磁性粒子を疎水性の液体によって処理し、非磁性の第１の疎水性材料を疎水性の磁性粒子の塊内に保持した状態で少なくとも１つの第２の出口６へ移動させるために、少なくとも１つの第２の手段１２が、少なくとも１つの第２の出口６近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００９１】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの疎水性の磁性粒子を疎水性の液体によって処理し、非磁性の第１の疎水性材料を疎水性の磁性粒子の塊内に保持した状態で少なくとも１つの第２の出口６へ移動させるために、少なくとも１つの第２の手段１２が、少なくとも１つの第２の出口６近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００９２】
本発明の装置の第２の実施例の別の有利な構成によれば、少なくとも１つの疎水性の磁性粒子を親水性の液体によって処理し、これをプロセスの親水性環境へリサイクルして、少なくとも１つの第１の出口５へ移動させるために、少なくとも１つの第１の手段１１が、少なくとも１つの第１の出口５の出口開口近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００９３】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの疎水性の磁性粒子を親水性の液体によって処理し、これをプロセスの親水性環境へリサイクルして、少なくとも１つの第１の出口５へ移動させるために、少なくとも１つの第１の手段１１が、少なくとも１つの第１の出口５の出口開口近傍の少なくとも１つの第１の出口５に配置される。
【００９４】
本発明の装置の第２の実施例の別の有利な構成によれば、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの手段が、有利には、少なくとも１つの第１の出口乃至出口開口近傍に配置され、磁性粒子の分離に用いられる。この構成では、親水性の液体は有利には水である。分離された磁性成分は水とともに輸送可能であり、これにより、疎水性の液体を磁性粒子とともに輸送しなくて済む。疎水性の液体が磁性粒子とともに輸送される場合、リサイクルされた疎水性の磁性粒子と疎水性の有価物との凝集体を用いたさらなるプロセスが阻害されてしまう。
【００９５】
したがって、本発明の装置では、有利には、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの手段が、少なくとも１つの第１の出口の端部に配置される。さらに有利には、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段が少なくとも１つの第２の出口の近傍に配置されることに比べて、少なくとも１つの第１の手段が少なくとも１つの第１の出口の端部のより近くに配置される。
【００９６】
したがって、本発明の第２の実施例の装置の別の有利な構成では、分散液又はその一部を疎水性液体によって処理する少なくとも１つの手段が、少なくとも１つの第２の出口近傍の少なくとも１つの第１の出口に配置される。当該手段は、有利には、疎水性の非磁性材料（第２の実施例では少なくとも１つの第１の疎水性材料）を分散液から除去するために用いられる。
【００９７】
磁性粒子が疎水性の磁性粒子そのもの、例えば疎水化処理された磁鉄鉱である場合、疎水性の磁性粒子と疎水性の有価物とが親水性環境内で疎水結合して凝集体を形成しないよう、親水性液体の添加は回避すべきである。このため、磁性粒子の放出は、有利には、本発明の第２の実施例の装置の当該位置では疎水性液体により行われる。当該第２の実施例では、疎水性液体は少なくとも１つの界面活性剤の水溶液である。
【００９８】
第２の実施例の別の有利な構成では、分散液又はその一部を少なくとも１つの疎水性の液体によって処理する第２の手段が、疎水性の磁性粒子を高強度で放出して、含まれている非磁性かつ疎水性の第１の材料を塊から除去するために設けられる。これは、ノズルを用いて、有利には、分散液又はその一部を少なくとも１つの疎水性の液体によって処理する手段と、分散液又はその一部を少なくとも１つの親水性の液体によって処理する手段との間で行われる。こうした高強度の放出は、親水性の液体中に疎水性の凝集体が形成されないよう、疎水性の液体によって行われなければならない。第２の実施例においても、第２の疎水性の液体は少なくとも１つの界面活性剤の水溶液である。
【００９９】
本発明の装置の有利な構成によれば、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段、又は、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段は、有利には、入力速度が０．５ｍ／ｓから１０ｍ／ｓまで、有利には１ｍ／ｓから５ｍ／ｓまで、特に有利には２ｍ／ｓから４ｍ／ｓまでの高度強分散ユニットである。
【０１００】
したがって、本発明の装置では、有利には、分散液又はその一部を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段、又は、分散液又はその一部を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段は、有利には、入力速度が０．５ｍ／ｓから１０ｍ／ｓまで、有利には１ｍ／ｓから５ｍ／ｓまで、特に有利には２ｍ／ｓから４ｍ／ｓまでの高度強分散ユニットである。
【０１０１】
さらに、本発明の装置の有利な構成によれば、分散液もしくはその一部、有利には磁性成分を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段、又は、分散液もしくはその一部、有利には磁性成分を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段は、通路内の流れに対して３０°から１５０°までの角度、有利には９０°の角度を有する流れが得られるように、構成される。有利には、上記少なくとも１つの第１の手段の主軸線又は上記少なくとも１つの第２の手段の主軸線が、通路の主軸線に対して３０°から１５０°までの角度、有利には９０°の角度をなすように配置される。ここで、通路の主軸線は通路の形状に応じた所定の円弧に対応する。
【０１０２】
したがって、本発明の装置では、有利には、磁性成分を親水性の液体によって処理する少なくとも１つの第１の手段、又は、磁性成分を疎水性の液体によって処理する少なくとも１つの第２の手段は、通路内の流れに対して３０°から１５０°までの角度、有利には９０°の角度を有する流れが得られるように構成される。特に有利には、上記少なくとも１つの第１の手段の主軸線又は上記少なくとも１つの第２の手段の主軸線が、通路の主軸線に対して３０°から１５０°までの角度、有利には９０°の角度で配置される。
【０１０３】
本発明の装置は、９０°から３５０°までの円弧をなすように配置された、分散液を通流させるための少なくとも１つのループ状通路を備え、当該ループ状通路は少なくとも２つの出口を有する。なお、本発明の装置はさらに、少なくとも１つの入口を有する。
【０１０４】
本発明における「通路」とは、装置のボディ構造を表している。本発明による「通路」は、最も簡単な構成では、例えば、その幅もしくは径よりも大きな長さを有するチューブによって形成される。通路の断面は適切な形状を有してよく、例えば、楕円形、リング形、円形、正方形、長方形、不規則形、又は、これらの形状の組み合わせであってよいが、有利には正方形又は長方形である。
【０１０５】
本発明の有利な構成によるループ状通路は９０°から３５０°までの円弧をなしており、研究室スケール又は産業スケール、有利には産業スケールで、非磁性成分から磁性成分を分離できるように構成されている。本発明によれば、通路のアセンブリがリアクタとして構成され、このリアクタを通る流れの流量は、例えば、少なくとも３５０ｍ３／ｈ、有利には少なくとも７００ｍ３／ｈ、特に有利には少なくとも１０００ｍ３／ｈである。
【０１０６】
本発明によれば、通路はループ状であり、９０°から３５０°までの円弧をなしている。本発明において「ループ状」であるとは、最も簡単な構成においては通路がループとして形成されることを云う。本発明によれば、ループ状通路は、９０°から３５０°までの円弧、例えば少なくとも１２０°の円弧、有利には少なくとも１８０°の円弧、特に有利には２７０°の円弧をなす。本発明の別の有利な構成によれば、ループ状通路は３５０°の円弧をなすが、これは、当該通路が途中で交差せず、かつ、一端が他端の位置へ戻ることを意味する。本発明の装置のさらに有利な構成では、少なくとも１つの第１の入口がループ状通路の一端に設けられ、少なくとも１つの第１の出口がループ状通路の他端に設けられ、少なくとも１つの第２の出口が少なくとも１つの入口と少なくとも１つの第１の出口との間に設けられる。
【０１０７】
ループ状通路によって形成されるループの径は、適切な寸法、例えば０．５ｍから５ｍまで、有利には０．８ｍから３．５ｍまで、特に有利には１．２ｍから２．５ｍまでに選定可能である。こうした一般的で有利なループ径により、ループ状通路の長さ、特に磁気分離のための長さとして、例えば１．２５ｍから１２．５ｍまで、有利には２ｍから９ｍまで、特に有利には３ｍから６ｍまでの長さが得られる。
【０１０８】
有利には、分散液を通流させるためのループ状通路は９０°から３５０°までの円弧をなしており、少なくとも１つの入口と少なくとも２つの出口とを有する。有利には、当該９０°から３５０°までの円弧をなすループ状通路は、磁性成分及び非磁性成分を含む分散液を通路へ導入するための第１の入口と、２つの出口とを有する。２つの出口のうち、第１の出口を通って磁性成分が通路から除去され、第２の出口を通って非磁性成分が通路から除去される。第２の入口を通して、洗浄用液体が磁性成分の流れへ加えられて流れが再形成され、蓄積されていた非磁性成分が放出される。本発明によれば、別の入口及び／又は出口を設けることもできる。
【０１０９】
本発明の装置では、有利には、磁性粒子が、少なくとも１つの磁石の磁界により、少なくとも１つの第１の出口へ向かって押圧され、分散液の圧流により、非磁性粒子が少なくとも１つの第２の出口を介して押し出される。
【０１１０】
本発明の通路に存在する入口及び出口は、当業者に周知の全ての実施形態において、制御及び調整等のために、例えばポンプ、バルブなどの手段を備えた適切な寸法の管端として実現可能である。
【０１１１】
また、本発明の装置は、通路に沿って運動可能な少なくとも１つの磁石を含むことができる。
【０１１２】
少なくとも１つの磁石は、ループ状通路の内側又は外側、有利には外側に沿って、可動の状態で配置される。
【０１１３】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの磁石が、ループ状通路の外側に沿って、可動の状態で配置される。
【０１１４】
有利な構成によれば、少なくとも１つの磁石がループ状通路の長手方向で移動され、磁性成分が非磁性成分から分離される。少なくとも１つの可動磁石により、磁界によって引きつけられる磁性成分は、相応の方向、すなわち、少なくとも１つの第１の出口へ向かって押圧される。
【０１１５】
本発明の装置は、少なくとも１つの磁石又は生成された磁界によって動作する。磁界は有利には、分離されるべき水性分散液と同じ方向へ運動する。この構成では、リアクタは同じ流れの向きに動作するので、好ましい。
【０１１６】
本発明の装置の別の有利な構成では、少なくとも１つの磁石又はこれによって生成される磁界は、有利には、分離されるべき水性分散液に対して反対方向に移動する。有利な構成では、本発明の装置は流れの反対向きに動作する。
【０１１７】
本発明の装置では、有利には、分散液の圧流と少なくとも１つの磁石の移動方向とは同じ向きに動作する。
【０１１８】
本発明の反対向きの動作モードでは、磁性成分が、有利にはコンパクトな塊として、少なくとも１つの磁石により、処理されるべき分散液の流れとは反対方向に運動するが、当該運動が処理すべき分散液に対する供給管路すなわち少なくとも１つの第１の入口では起こらないことが保証されるよう、注意しなければならない。当該運動が当該領域で発生すると、流れが妨害されてしまうからである。
【０１１９】
本発明の装置では、処理すべき水性分散液の流速は、≧２００ｍｍ／ｓ、有利には≧４００ｍｍ／ｓ、特に有利には≧６００ｍｍ／ｓである。こうした高い流速により、本発明の装置内で、特に反対方向での動作の阻止が生じないことが保証される。
【０１２０】
本発明で使用される磁石は当業者に周知のどのような磁石であってもよく、例えば、永久磁石、電磁石及びこれらの組み合わせであってよい。特には低強度の永久磁石を利用すると有利である。なぜなら、本発明の装置で消費されるエネルギ量を電磁石の使用時に比べて実質的に低減できるからである。この構成により、特に省エネルギの装置及びプロセスを実現することができる。
【０１２１】
少なくとも１つの磁石は、通路に沿って可動であるかぎり、当業者に周知の任意の手法でループ状通路に配置できる。磁石の移動は、例えばコンベヤベルト、又は、少なくとも１つの磁石の保持部としてのドラム、又は、少なくとも１つの磁石を保持する他の回転可能構造体によって行われる。有利な構成では、少なくとも１つの磁石はドラムに取り付けられ、これによって運動される。
【０１２２】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも１つの磁石は、動作中、ドラムによって移動される。
【０１２３】
有利な構成では、複数の磁石がループ状通路の周囲に配置される。磁石の数は個別の磁石の寸法とループ状通路の寸法とに依存している。ループ状通路の周囲に配置される磁石の数の例は４０個であり、有利には６０個である。
【０１２４】
有利にループ状通路の周囲に配置される磁石の極性は、可能な手段によって調整される。例えば、磁石の全ての極性を同じ方向に調整可能である。別の構成として、磁石の極性を交番的に調整してもよい。有利な構成では、磁石は交番的な配列となるように、例えば、３つの磁石が同じ極性方向に配置され、次の１つの磁石が反対の極性方向で配置されるように、調整される。
【０１２５】
少なくとも１つの磁石及びループ状通路は、通路の外壁と少なくとも１つの磁石との間のギャップが有利な磁界を通路内の所定の位置で取得するのに適するように配置される。ここで、通路内の所定の位置とは、有利には通路の外壁内で磁性成分が収集される位置である。通路の外壁と少なくとも１つの磁石との間のギャップは、例えば、少なくとも１つの磁石の最大磁力を利用するために、２ｍｍ未満に最小化される。
【０１２６】
磁性成分に磁力が作用する際の作用距離は、少なくとも１つの磁石の特性によって制限されている。通路の高さを定める当該作用距離の例は、低強度の標準磁石が用いられる場合には８０ｍｍであり、有利には６０ｍｍ、特に有利には４０ｍｍである。したがって、通路の高さは２０ｍｍから１００ｍまでの範囲、有利には４０ｍｍから８０ｍｍまでの範囲となり、特に有利には６５ｍｍとなる。
【０１２７】
本発明の装置の主たる特徴が維持されるかぎり、本発明の装置が別の構成を有してもよい。有利な構成では、分離される有利な水性分散液が、リアクタ空間の外側に配置された少なくとも１つの磁石又はこれによって生成される磁界に充分に接触することが保証される。
【０１２８】
本発明で使用される通路のさらなる詳細は、当業者に周知であり、例えば、プロセスエンジニアリングの教本に説明されている。
【０１２９】
本発明の装置自体及び／又はループ状通路は、基本的には、本発明のプロセスに対して充分に高い分離力を発揮できるのであれば、当業者が適切と考える任意の方向に配置可能である。有利な構成では、非磁性成分が沈殿と分散液の圧流とによって少なくとも１つの第２の出口へ移動してそこから押し出されるように、かつ、磁性成分が洗浄用液体の流れに対抗する磁力によって少なくとも１つの第１の出口へ押圧されるように、チューブ状のリアクタが重力に関して配置される。
【０１３０】
本発明の有利な構成では、本発明の装置及び／又はループ状通路は垂直に配置される。本発明によれば「垂直に配置される」とは、ループ状通路を通流する分散液が垂直方向に流れるように（つまり、水平方向で一方側から他方側へは流れないように）、ループ状通路が配置されることを意味する。
【０１３１】
一般に、本発明の装置内の個別の流れは、重力によって、及び／又は、当業者に周知の装置的手段、例えばポンプによって、搬送される。
【０１３２】
したがって、本発明の装置では、分散液の圧流が少なくとも１つのポンプによって実現される。
【０１３３】
本発明の装置の有利な特徴によれば、非磁性成分が沈殿と分散液の圧流とによって少なくとも１つの第２の出口へ移動してそこから押し出されるように、かつ、磁性成分が磁力によって少なくとも１つの第１の出口へ押圧されるように、ループ状通路が重力に関して配置されるが、この特徴は、当業者に周知の全ての設備によって実現可能である。本発明の装置の有利な構成では、ループ状通路は、ループの閉鎖端部が上向きとなり、かつ、ループの開放端部が下向きとなるように配置される。別の有利な構成では、少なくとも１つの入口と少なくとも２つの出口とがループの開放端部に位置するように配置される。
【０１３４】
本発明の装置の別の有利な構成では、ループ状通路は、ループの開放端部が下方に来るように垂直方向に配置される。
【０１３５】
別の有利な構成では、ループの開放端部は、垂直線に沿って横方向に、有利には径方向に、１°から９０°まで、有利には３０°から６０°まで、回転される。当該回転は、有利には、沈殿していた非磁性成分が壁から離れ、直接に少なくとも１つの第２の出口へ押し出されるよう、少なくとも２つの出口へ向かう流れが生じる方向で行われる。
【０１３６】
本発明によれば、上述した単独の装置は、磁性成分及び非磁性成分を含む分散液から磁性成分を分離するために用いられる。
【０１３７】
本発明の有利な構成では、本発明の２つ以上の装置を並列に配置して動作させることができる。このことは、分離されるべき分散液が本発明の２つ以上の通路を同時に流れることを意味する。有利な構成では、少なくとも２つの通路が並列に配置されて作動される。
【０１３８】
したがって、本発明の装置では、有利には、少なくとも２つの通路が並列に配置されて作動される。本発明のさらに有利な構成では、少なくとも３０個、有利には１００個、特に有利には少なくとも２００個の通路が並列に配置されて作動される。
【０１３９】
当業者であれば、並列配置及び並列動作のためにこれらの通路をどのように接続するかは容易に理解されるはずである。有利な構成では、そのつど少なくとも２つの共通出口が得られるよう、全ての通路の少なくとも２つの出口が接続される。別の有利な構成では、そのつど少なくとも２つの共通入口が得られるよう、全ての装置の少なくとも２つの入口が接続される。こうした接続をどのように行うかは当業者の選択に委ねられる。例えば、２つ以上の本発明の通路によって形成される装置内の全ての位置で同等の圧力を得るため、共通入口及び／又は共通出口の直径を調整可能である。
【０１４０】
有利な構成では、分散液中の磁性成分の少なくとも一部、有利には全体が、磁界の作用の結果、ループ状通路の少なくとも１つの磁石に面する側に累積する。「磁性成分の少なくとも一部、有利には全体」とは、少なくとも６０重量％、有利には少なくとも９０重量％、特に有利には少なくとも９９重量％の割合である。
【０１４１】
本発明によれば、分散液又は少なくともその一部を処理する手段は、一般に、当業者に周知の手法で、例えばバルブ、オリフィス、ノズル、チューブなどとして設けられる。有利な構成では、分散液又は少なくともその一部を処理する手段は、疎水性の液体又は親水性の液体の洗浄流が形成され、磁性成分の流れが再構成されて、非磁性粒子が除去されるように構成される。
【０１４２】
本発明によれば、各出口は一般に、当業者に周知の手法で、例えばループ状通路内の単純な接合部として設けられる。この構成では、出口の直径は、ループ状通路の直径に対して同等でもよいし、より大きくても又はより小さくてもよい。
【０１４３】
上述した手段に加えて、本発明の装置はさらに、当業者に周知の、装置の動作に必要な手段を含んでもよい。当該手段は、例えば、管端、モータ、ポンプ、電気装置、バルブ、及び、制御調整手段などである。
【０１４４】
本発明はさらに、本発明の装置内で、少なくとも１つの磁性粒子及び少なくとも１つの非磁性粒子を含む分散液から少なくとも１つの磁性粒子を分離する方法に関する。
【０１４５】
有利には、本発明の方法では、固体内容物からの分離後、使用された疎水性の液体が方法のプロセスへリサイクルされる。
【０１４６】
本発明はさらに、磁性粒子及び非磁性粒子を含む分散液から磁性粒子を分離する装置の使用に関する。
【０１４７】
有利には、本発明の使用では、磁性粒子は、磁性粒子そのものであるか又は磁性粒子と非磁性粒子との凝集体である。
【０１４８】
本発明の装置に関連して上述した有利な実施例の詳細を、本発明の方法及び使用に適用することができる。
【０１４９】
図
図１には、疎水性の磁性凝集体を非磁性かつ親水性の粒子から分離する、本発明の第１の実施例の装置の動作方式が示されており、図２には、疎水性の磁性粒子を非磁性かつ疎水性の粒子から分離する、本発明の第２の実施例の装置の動作方式が示されている。図１，図２ともに、磁性成分が導入される入口１０と出口５とが互いに少なくとも９０°、最大で３５０°の円弧をなすように配置された本発明の装置の一部が示されている。図１，図２で用いている参照番号の示す意味は次の通りである。
【符号の説明】
【０１５０】
１  磁石によって移動される磁性凝集体もしくは磁性粒子、  ２  流体によって移動される磁性凝集体もしくは磁性粒子（＝純粋な磁性成分の出力流）、  ３  対流領域（＝磁性成分から非磁性粒子が分離される領域）、  ４  分散領域（非磁性粒子から磁性凝集体／磁性粒子が分離される領域）、  ５  第１の出口、  ６  第２の出口、  ７  強分散領域（非磁性粒子から磁性凝集体／磁性粒子が分離される領域）、  ８  磁気分離領域から、  ９  非磁性成分、  １０  磁性成分、  １１  親水性洗浄流；第１の手段、  １２  疎水性洗浄流；第２の手段、  １３  移動磁石
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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