(57)【要約】本発明は、種々の画分の粒子からなる材料の材料流において画分を分離および抽出するための方法および装置に関する。本装置は、材料が搬送される際に通る入口端および出口端を有する閉じた導管（７）を備える。この入口端と出口端の間に分離室（１７）が取り付けられる。この分離室は、底面に少なくとも１つの流動化要素（１３）と、上部に配置された抽出装置（９）とを備える。本発明は、使用時に、大量の処理が必要である流動化可能なマスから粉粒を連続して分離するのに特によく適していることが示されている。
2004529048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の画分の粒子からなる材料の材料流において画分を分離および抽出するための方法であって、
前記材料は、該材料の下に配置された少なくとも１つの流動化要素（１３）により流動状態にされる流動化可能な材料からなり、前記材料のより微細な画分は、過剰に流動化され、前記材料の上方に配置された抽出装置（９）により放出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記材料は、分離室（１７）と、該分離室への静水圧式給送および前記材料の均一な分配のための分配室（６）を構成する入口とを備える閉じた導管（７）を通って搬送されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料は、アルミナおよび／または他の等価の流動化可能な材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記材料は、フッ化物からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
放出される前記微細な画分は、最大５０マイクロメートルの粒子からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
種々の画分の粒子からなる材料の材料流において画分を分離および抽出するための装置であって、
材料を搬送する入口端および出口端を有する閉じた導管（７）を備え、前記入口端と前記出口端の間に分離室（１７）が取り付けられ、該分離室は、該分離室の底面に少なくとも１つの流動化要素（１３）と、前記分離室の上部に配置された抽出装置（９）とを備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記導管（７）の入口端は、前記分離室（１７）への前記材料の均一な分布を確保する分配室（６）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記分配室（６）は、前記材料が前記分離室（１７）に搬送される際に通るギャップ（１８）が形成されるように前記分配室の底面（１０）の上方で終端している垂直仕切り（１６）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記分配室（６）の前記底面（１０）は、前記分離室（１７）の底面（１１）よりも低く配置され、境界（１９）が前記両底面の間に形成されるようにすることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記抽出装置（９）は、下方に延びて前記分離室（１７）へ延在するギャップ状開口（２０）を有するように設計されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料流において微細材料のような画分（fraction）を分離する方法および装置に関する。本発明は、特に、粒子からなる流動化可能な材料を、そのような材料の微細画分を連続的に減らすことにより処理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
流動化可能な材料の大量の搬送に関連して生じ得る１つの問題は、搬送／処理中に粒子がより微細な画分に粉砕されることである。搬送すべき材料において微細な粒子すなわち粉粒（dust）の割合が高くなり過ぎる場合、搬送システム自体において、および材料の下流での使用に関連して、そのいずれにおいても深刻な動作上の問題を生じる可能性がある。このような問題には、セグリゲーション、沈降物または粉粒の層の堆積、調量（metering）、および排出の問題が含まれ得る。特に、電気分解システムに関連したアルミナまたはフッ化物の搬送および給送に関連して、このような問題により、非常に望ましくない動作上の問題が生じる可能性がある。
【０００３】
米国特許第４，６９２，０６８号は、流動化可能な材料の量を調整することができる装置に関する。この装置は、貯蔵タンク、流動化要素（fluidisation element）、圧力／脱ガスの平衡のためのパイプ、および流動化した材料（fluidised material）を排出するための出口開口から構成される。この記載によれば、装置から流出する流動化したアルミナの量は、装置に供給される流動化ガスの圧力を単に調整することにより調節される。この特許は、この装置が、より微細な画分を材料流から除去するための分離機として使用できるかどうかについて述べていない。
【発明の開示】
【０００４】
本発明により、材料流においてより微細な画分の割合が高すぎる結果として生じる問題をかなり減らすことができる。本発明では、より微細な粒子が材料流から抽出され、その結果、サイズ分布の幅が減少し、セグリゲーションの可能性が減る。より微細な画分が除去される結果、粉粒が生じる可能性も減る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明を、例および図面によって以下にさらに詳細に説明する。
【０００６】
図１を参照すると、装置は、流動化可能な材料の供給のために入口チャネル１を備えている。加圧ガスのパイプ２３に連結された流動化要素２が、チャネルの底面に取り付けられている。入口チャネルは、わずかに傾斜し、垂直な下方部３に通じており、下方部３は出口開口４を含んでいる。出口開口は、断面を部分的に覆う狭まり部（constriction）が挿入されている（図示せず）場合、垂直な下方部の断面よりも狭くなり得る。出口開口を出る材料は、水平の閉じた導管７の一端に取り付けられた分配室６に入る。この導管は、一端に下方出口５を備え、両端間で上方からの抽出装置９と接続している。抽出装置は、分配室の幅を覆うギャップ形状の開口２０を有し、流れ方向に抽出する。開口は、２つの斜めの傾斜板２１、２２の間に形成され得り、これらの傾斜板は、分離室１７へ下方に延び、傾斜板２２は、傾斜板２１よりもわずかに深く分離室１７へ下方に延びている。
【０００７】
分離室１７は、分配室６と出口５との間の領域で、導管内に画定されている。例による導管７は、種々の高さの底面を有し、この例では、より高さの低い底面１０が分配室６に関して取り付けられ、より高さの高い底面１１が分配室６から下流に配置されている。それぞれパイプ１４、１５を介して加圧ガスの貯蔵部と連結している流動化要素１２、１３が、導管の底面に取り付けられている。便宜的に、導管７が入口チャネル１の幅に関してその全長に沿って幅を変えることができる。たとえば、導管７と入口チャネル１との間の幅の比は、分離室のより大きな活性（流動化）領域を確保するように約１００：１とすることができる。
【０００８】
分配室６と分離室１７の間には、底面１０との間にギャップ１８を形成する垂直仕切り１６がある。この仕切りは、流動化要素１２、１３が活性化したときに、分配室６からギャップ８を通って、底面１０と底面１１との間の境界（threshold）１９を越えて分離室１７へと静水圧駆動される材料流を生成するのに役立つ。静水圧は、主として、分配室６の底面上の充填高さ（filling height）によって決まる。材料流に関するパラメータは、分離室への安定した材料給送を維持する能力、したがって、分離室での最適な状態にとって重要である。この態様は、特に、装置を介して搬送される材料の量の変化が大きい場合（たとえば、下は０トン／時間から上は数トン／時間まで）に特に重要である。仕切り１６および境界１９を備えた分配室はまた、導管の端から端までの材料の分布、および一定に保持されながら分離室内を通って流れる材料の厚みのいずれに関しても、分離室１７への材料の均一な分布を確保するのに役立つ。このことは、流動状態にある材料が実質的に液体（たとえば水）のように分布し、分離室を通して出た分布が、底面が概ね水平になるような位置に装置が取り付けられている場合に一定であることにより達成され得る。導管は、底面が流れ方向に下方にわずかに傾斜するように取り付けられて、出口への搬送が確実に維持されるようにすることができる。
【０００９】
分離室では、粗粒子よりも遅い沈降速度（すなわち、より大きい抗力係数）を有する小粒子は、マスが過剰に流動化すると分離排出される。個々の設計の仕様に応じて、たとえば、最大５０マイクロメートルのサイズの粒子が過剰に流動化し、その結果、流動化したマスフローにより浮き上がり、抽出装置９によって抽出されることができる。適切な最小の粒子サイズを抽出する分離機の能力を調整するための決定的な因子には、分離室１７における流動化した材料の層の厚み、滞留時間、および抽出装置と結合した流動化要素１３によって開始される流動化速度が挙げられる。抽出された微細画分は、ガス／粒子分離部（たとえばフィルタ）に搬送され、粒子は、さらに使用できるようにするために貯蔵部に運ばれ得る。抽出されずに分離室を通過する材料の一部は、回収、およびさらなる搬送のための装置の幅の減少のために漏斗状出口またはタンク（図示せず）から構成され得る出口５に流れ込む。
【００１０】
上記例に記載された解決法による流動化ガスの一般的な値は、分配室６において約２ｃｍ／秒の流動化速度、および分離室１７において１０ｃｍ／秒以上の流動化速度である。抽出装置は便宜上、かなり限界に近い負圧で動作される。
【００１１】
流動化材料を処理するように設計された装置は、アルミナ等の多量の材料を扱うことができる。装置は、０トン／時間から数トン／時間まで処理するように容易に構成することができる。このことは、装置を、完全に分離すべき微細画分の量の変動およびピークについての制御ユニットとして使用することができることを意味する。たとえば、このような状況は、たとえばアルミニウム工場における工場機器および主貯蔵所への送出に関連して、あるいはアルミナ生産プラントから船積みする際に起り得る。
【００１２】
０．５ｍ2の活性ゾーン（高い流動化速度のゾーン）を有する本発明による装置を用いて試験を行ったところ、最大６トン／時間まで機能することがわかった。必要な場合、複数の装置を直列に接続して、微細画分の所望の分離／抽出を達成することができる。
【００１３】
代替的に、分離室の活性ゾーンは、その幅または長さを延ばすことによってサイズを増加させることができる。装置の効果は、活性ゾーンの材料層の厚み、活性ゾーンにおける材料の滞留時間、流動化速度、および抽出率によって決まる。種々の流動化速度で行われた試験は、微細画分が流動化速度にほぼ比例して放出されることを示している。使用時に、本発明は、大量の処理が必要である流動化可能なマスから粉粒を連続して分離するのに特によく適すことが分かっている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による装置の概略図である。
【国際公開パンフレット】
2004529048.tif 000003
2004529048.tif 000004
2004529048.tif 000005
2004529048.tif 000006
2004529048.tif 000007
2004529048.tif 000008
2004529048.tif 000009
2004529048.tif 000010
2004529048.tif 000011
2004529048.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月18日(2003.2.18)
【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】
種々の画分の粒子からなる材料の材料流において画分を分離および抽出するための方法において、前記材料は、該材料の下に配置された少なくとも１つの流動化要素（１３）によって流動状態にされ、前記材料のより微細な画分は、過剰に流動化され、前記材料の上方に配置された抽出装置（９）により放出され、前記材料は、分離室（１７）と入口を備える閉じた導管（７）を通って運ばれる方法であって、
前記材料は、前記入口と前記分離室の間に形成されたギャップを通ることによって前記分離室に入り、それにより、前記材料は、静水圧式に給送され、前記分離室へ均一に分布することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記材料は、アルミナおよび／または他の等価の流動化可能な材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料は、フッ化物からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
放出される前記微細な画分は、最大５０マイクロメートルの粒子からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
材料が搬送される際に通る入口端および出口端を有する閉じた導管（７）を備える、種々の画分の粒子からなる材料の材料流において画分を分離および抽出するための装置であって、前記入口端と前記出口端の間に分離室（１７）が取り付けられており、該分離室は、底面に少なくとも１つの流動化要素（１３）と、上部に配置された抽出装置（９）とを備えており、
前記導管（７）の前記入口端は、前記材料が前記分離室（１７）へ搬送される際に通るギャップ（１８）が形成されるように分配室（６）の底面（１０）の上方で終端している垂直仕切り（１６）を有する分配室（６）を備え、それによって、前記分離室（１７）への均一な材料分布を確保することを特徴とする方法。
【請求項６】
前記分配室（６）の前記底面（１０）は、前記分離室（１７）の底面（１１）よりも低く配置され、境界（１９）が前記両底面の間に形成されるようにすることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記抽出装置（９）は、下方に延びて前記分離室（１７）へ延在するギャップ状開口（２０）を有するように設計されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ＤＥ１９７  ０４  ５６６  Ｃ１は、流動化した材料から粉粒を除去することに関する。この装置は、入口、流動化した底、材料の出口とともに粉粒すなわち微細粒子画分を取り出すための出口を有する２つ以上の室を備え得る。第１の室から取り出された粉粒は、ガスから粒子を分離するサイクロンにおいて処理される。サイクロンにて分離された粒子は次に、同様の処理のために次の室へ入る。装置は、処理すべき材料を加熱する手段をさらに有し、流動化ガスは還元ガスとすることができる。各室の材料出口には直立の垂直壁がある。これらの壁は、確実に、室に常に所定の充填高さ（filling level）があるようにする。上記壁の構成の結果、材料は、粉粒を取り出すために出口のごく近くに搬送されることになる。この解決法に関する問題の１つは、室への入口流量（inlet flow）が変動し、過剰になる場合、室内の材料の高さが、所定期間にわたって非常に高くなり、粉粒の取り出し用の出口の詰まりを引き起こす可能性があることである。
本発明により、材料流においてより微細な画分の割合が高すぎる結果として生じる問題をかなり減らすことができる。本発明では、より微細な粒子が材料流から抽出され、その結果、サイズ分布の幅が減少し、セグリゲーションの可能性が減る。より微細な画分が除去される結果、粉粒が生じる可能性も減る。本解決法は、単純な設計を有し、同時に、入口材料流量（inlet material flow）の変動に対し頑強である。




【国際調査報告】
2004529048.tif 000013
2004529048.tif 000014
2004529048.tif 000015