(57)【要約】【目的】磁性流体を用いた比重分離における磁場発生機構において磁場勾配及び磁場強度の操作を可能にすることで選別対処物及び磁性流体の性状に広く対応する。また、上記比重分離装置を用いた廃棄物処理分野における選別システムを構築し提供する。【発明の効果】磁気勾配を変化させることが可能な比重分離装置は粒度、処理速度及び性状が安定しない廃棄物処理の現場において幅広く分離条件を設定することが可能である。また、使用する磁性流体についても磁気特性の変化に対応することが可能である。また、この比重分離装置を含めた比重分離システムは廃棄物処理の現場において利用する際に想定されるリスクに対応したものであり、さらにランニングコストの低減化のための磁性流体の回収も包括している。このシステム化により磁性流体を用いた比重分離が廃棄物処理の現場において円滑に行うことができる。【選択図】図３
2005052819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体による比重分離において磁場勾配を発生させる磁石の角度を可変にすることで磁場勾配を操作することが可能であり、磁石間距離を可変にすることで磁場強度を操作することが可能である装置。さらに選別物の回収において必要な磁石の勾配の角度も可変である装置。
【請求項２】
上記比重分離装置を含め、スクリーン（洗浄も含む）、磁気分離、比重分離及び遠心分離からなる比重分離システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は非鉄金属やガラス等の非磁性物質の混合物を比重差により材質別に選別する比重分離装置及び比重分離システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】使用済み自動車のシュレッダー処理に伴って発生するシュレッダーダストはそのリサイクル法が全国的にも検討されており、ＡＳＲ中の有価物ついても回収技術が活発に開発されている。これはＡＳＲをさらに粉砕・分級・各種選別といった工程により選別するものであり、このような技術は全国的にも広まってきている。その選別の際に回収される粒径の小さい非鉄金属類はミックスメタルと呼ばれ、有価物として売買されている。また、家電についても家電リサイクル法の施行によりシュレッダー処理し金属類等の回収を行う事業が多く見られ、同様に非鉄金属類がミックスメタルとして回収される。しかし、そのミックメタルについては有力な種選別技術はなく、手選別による選別が国外において行われている。そのために選別が困難であるミックスメタルの取引単価は年々低下してきている。【０００３】一方、このミックスメタルを種選別すると、回収物の付加価値が上がり、取引単価を上げることが可能である。このミックスメタルの分離方法としてはフェロシリコン等を分散させた比重の重い重液を用いて選別対象物の比重差を利用して選別する重液選別がある。これは選別したい２種の物質の比重に対して中間の比重である重液を調整し、その中に２種の物質を投入すると比重の低いものは浮上し比重の高いものは沈降する現象を利用したものである。重液選別は湿式分離法であるために比重分離工程以外の固液分離や廃水処理等の付帯設備が必要であり、システム構成が大きくなる。【０００４】この重液選別に代わる比重分離の方法として磁性流体を用いた比重分離があげられる。近年のリサイクル技術の広がりと需要を反映して、磁性流体を用いた比重分離装置の開発も行われている（特許文献１、特許文献２、特許文献参照。）。これらの装置は分離対象を限定し、その選別条件に合わせた磁場勾配等の条件を固定した装置である。従って、使用する磁性流体の性状、投入する物質の状態の変動により分離能力が低下する場合がある。また、磁場勾配を調整することが可能な装置もあるが、磁場を電磁石により発生させている装置であり、電流を変化させることで調整が可能である。しかし、電磁石は磁場の発生に電力を消耗するため、永久磁石による比重分離が望ましいが、永久磁石を用いた装置の中で磁場勾配を調整することが可能なものはない。
【特許文献１】特開平８−１１２５４７
【特許文献２】特開平８−２５７４３５
【特許文献３】特開２０００−２７９８４２
【０００５】また、廃棄物の選別においては分離装置単体での対応は困難であり、その他の付帯設備は必要である。従って、磁性流体による比重分離についても付帯設備を含めてシステム化を行っていく必要がる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】磁性流体を用いた比重分離において、永久磁石により磁場勾配を形成する際に、その磁場勾配を変化させることが難しく、使用する磁性流体及び選別対象物の性状にあわせることが困難である。さらに、廃棄物を選別対象物とした場合、磁性体の混入を防止する磁気分別等の前処理工程などの付帯的工程が必要であり、それらを組み合わせた連続運転が可能なシステムの構築が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は上記の課題を解決するために２枚の磁石を用いて磁場勾配を発生させる際の磁石の角度、磁石間の距離を可変式にし、磁場勾配及び磁場強度を自由に変更できるようにした。また、磁性流体により浮上分離したものを回収効率向上のため磁石の垂直方向の勾配を変更可能にした。【０００８】上記について詳細に説明する。本発明の比重分離装置における側面図と正面図を図１及び図２に示す。１は永久磁石であり２個の磁石は異なる極を互いに向けあった状態となっている。この磁石については選別対象物により必要とされる磁場強度によりフェライト磁石やレアースマグネット等を選択する、１の磁石を支えるアームは透磁性の材料を用いて２個の磁石がＣ型の磁気回路を構築するようになっている。この２個の磁石に角度を持たせ、磁石間距離を下部が短く、上部が長くなる状態にすると、磁石間距離の短い部分は磁束密度が高く、磁石間距離の長い部分は磁束密度が小さくなる。【０００９】この磁束密度の差により磁石間の中心部において垂直方向に磁気勾配が発生する。この磁気勾配を変化する場合は磁場を発生させている磁石の上下部分の磁石間距離の差を変化させる方法がある。さらに磁石間の磁場の総合的強度については磁石全体としての磁石間距離を変えることにより、変化させることが可能である。【００１０】このような磁場勾配の制御に関する機能として１の磁石をアームへ固定する際に５の軸に固定し、磁石部分がアーム先端を中心として回転できる。その磁石の角度は２のようにアーム下部より長さを変えられる支柱により制御する。両磁石部分には角度のゲージを設置し、正確に角度を制御することが可能である。この磁石の回転により、磁石下部と上部の磁石間距離を変化させ、磁場勾配を変化させることが可能である。【００１１】また、１の磁石を支えているアームは土台に固定されておらず、４のハンドルに接続したスクリューねじにより可動し、磁石間距離を変化させることが可能である。【００１２】さらに、磁性流体により垂直方向に分離した選別対象物を回収するために、磁石を選別対象物の投入側から排出側にかけて勾配をつけるために土台を２層にし、選別対象物の投入側の上層土台と下層土台の固定を勾配がかかっても問題ないように回転可能となっている。排出側の上層土台の固定は下層土台下から通したスクリューねじにより垂直方向への変化が可能であり勾配の角度を変化できる。【００１３】磁性流体は２つの磁石間に設置された３の槽に入っている。選別対象物は供給装置などにより３の槽に投入され、槽内で垂直方向に分離する。分離した選別対象物は磁石の勾配により排出側に垂直方向に分かれたまま移動する。その後、９の仕切板により別々に回収される。その際、磁性流体は磁石間の磁場によりその場に保持され、回収物とともに移動することはない。【００１４】磁性流体における比重分離は垂直方向の磁場勾配に対応して垂直方向に見かけの比重の勾配がある。この勾配を利用して分離を行うため、垂直方向に２種以上の種別分離も可能である。そのため、９の仕切板は設置高さを変化させることが可能であり、さらに仕切板を追加することが可能である。また、仕切板上の回収物の移動を円滑にするため仕切板に振動をあたえることが可能となっている。仕切り板によって回収された回収物は各仕切板の下に落ちるようになっている。仕切り板の下にはコンベアを設置することが可能なようにしており、連続処理のシステム化を行うことが可能である。【００１５】この比重分離装置を分離システムのコア技術とし、使用済み自動車のシュレッダーダスト関連のミックスメタル分離等の廃棄物由来のものを選別対象物とした磁性流体による比重分離システムを構築した。図３に比重分離システムの選別フローを示す。【００１６】比重分離は基本的に粒径がそろっているほど分離効率が向上する。使用済み自動車関連のミックスメタルも破砕・選別によりある程度粒度はそろった物であり、基本的に本発明の比重分離システムにおける対象物は粒度がある程度そろったものである。しかし、非常に小さい粉塵等が含まれている場合があり、これらが磁性流体の槽に入ると磁性流体の劣化が促進される。そこで、粉塵をとるために回転篩いや振動篩いなどにより粉塵を除去する。その際に投入物の汚れがひどい場合は上記篩いにおいて水洗を同時におこなうことも可能である。【００１７】また、磁性流体による比重分離において最も問題となるのが鉄などの磁性体の混入である。弱磁性体も含めて磁性体が磁性流体の槽内に入ると両側の磁石に強く引き寄せられ槽壁面に吸引される。この吸引される量が多いと運転に大きな支障を来すため、磁性体は十分留意して除去しなければならない。そのため、比重分離の前処理として磁気選別の工程を設置し、磁性体の混入を阻止する。この磁気選別と前述のスクリーン及び洗浄の順番は入れ替えることも可能である。【００１８】洗浄・磁気選別を経た選別対象物は比重分離装置に投入される。投入の際は振動フィーダー等の定量供給装置を用いるのが好ましい。比重分離装置に投入された選別対象物は分離・選別されて回収される。【００１９】回収物の表面には少量であるが磁性流体が付着している。磁性流体は比較的高価なものであるため、回収することによりランニングコストに寄与することができる。そのために、回収物は遠心分離に投入し磁性流体を回収する。遠心分離は連続遠心による分離も可能であるが、比較的大型の遠心分離装置によるバッチ式による処理も可能である。
【発明の効果】
【００２０】磁気勾配を変化させることが可能な比重分離装置は粒度、処理速度及び性状が安定しない廃棄物処理の現場において幅広く分離条件を設定することが可能である。また、使用する磁性流体についても磁気特性の変化に対応することが可能である。また、この比重分離装置を含めた比重分離システムは廃棄物処理の現場において利用する際に想定されるリスクに対応したものであり、さらにランニングコストの低減化のための磁性流体の回収も包括している。このシステム化により磁性流体を用いた比重分離が廃棄物処理の現場において円滑に行うことが可能である。分離対象物としては前述した使用済み自動車関連のミックスメタルの種別分離や非鉄金属とガラスの混合物のガラスの除去などがあげられる。
【実施例】
【００２１】上記の比重分離システムについて評価をおこなうため、ミックスメタルの分離試験を行った。分離試験に用いた選別対象物となるサンプルの形状は２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの平板状とし、銅及びアルミニウムの２種類の材質の試験片を用いた。この試験片の比重は銅が８．９、アルミニウムが２．８であった。仕切板は２種の回収物を得るために２枚設置した。使用した磁性流体は比重１．４０、粘度２０．７ｍＰａ・ｓ、磁化２０．１ｅｍｕ／ｇのものを使用した。分離試験における磁石角度は３０度、磁石間距離は１８０ｍｍとした。投入したミックスメタルは高さ方向にアルミニウム及び銅が分離し、アルミニウムは磁性流体の表面に浮遊した。浮上しているアルミニウムは上部から力を加えて一旦沈めても浮上し、勾配の低い方に流れた。この分離試験の結果を図４に示す。上部回収物及び下部回収物はそれぞれアルミニウム１００％、銅１００％と非常に高い分離能であった。また、回収物に付着した磁性流体については遠心分離処理を行った。目視による評価ではほとんどの磁性流体が回収物表面化から回収された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】比重分離装置の正面図。
【図２】比重分離装置の側面図。
【図３】比重分離システムの選別フロー
【図４】分離試験結果
【符号の説明】
符号は図１及び図２において共通である。
１    永久磁石
２    磁石角度保持用支柱（可変）
３    磁性流体貯留槽
４    磁石間距離操作ハンドル
５    磁石可変軸
６    土台勾配操作ハンドル
７    磁石間距離可変スリット
８    ヒンジピン
９    仕切板（振動可能）
【図１】
2005052819.tif 000003
【図２】
2005052819.tif 000004
【図３】
2005052819.tif 000005
【図４】
2005052819.tif 000006