(57)【要約】【課題】密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離できる粉粒体の乾式密度分離装置および粉粒体の乾式密度分離方法を提供する。【解決手段】分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備える装置本体と、前記流動槽に粉粒体を投入する粉粒体投入口と、前記粉粒体を流動させるための流動化空気を、前記空気室を経由して、前記分散板から前記流動槽内へ供給するための流動化空気供給手段と、前記流動化空気を流動槽から排気するための流動化空気排気口と、前記流動槽全体を振動させるための加振手段と、前記流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口、とを有する粉粒体の乾式密度分離装置。【選択図】  図３
2016168556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体の乾式密度分離装置であって、
分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備える装置本体と、
前記流動槽に粉粒体を投入するための粉粒体投入口と、
前記粉粒体を流動させるための流動化空気を、前記空気室を経由して、前記分散板から前記流動槽内へ供給するための流動化空気供給手段と、
前記流動化空気を流動槽から排気するための流動化空気排気口と、
前記流動槽全体を振動させるための加振手段と、
前記流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口、とを有する粉粒体の乾式密度分離装置。
【請求項２】
前記複数の排出口のうち、少なくとも一組の隣接する排出口の間が、可動式の仕切り部材で仕切られている、請求項１に記載の粉粒体の乾式密度分離装置。
【請求項３】
前記加振手段の加振振動数が前記流動槽の固有振動数である、請求項１または２に記載の粉粒体の乾式密度分離装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉粒体の乾式密度分離装置を用いて、前記加振手段により前記流動槽全体を振動させながら粉粒体を分離する、粉粒体の乾式密度分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密度差を利用して粉粒体を乾式で分離する粉粒体の乾式密度分離装置に関するものであり、特に、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離することが可能な乾式密度分離装置に関するものである。
また、本発明は、上記乾式密度分離装置を用いた粉粒体の乾式密度分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の粉粒体の混合物から物性に応じて粉粒体を分離することは、様々な産業分野において行われており、とりわけ、高精度で粉粒体を分離できる装置に対しては、高い需要がある。例えば、鉄鋼分野においては、以下に述べるように耐火物を高精度で分離する技術が必要とされている。
【０００３】
鉄鋼プロセス、特に製銑工程および製鋼工程においては様々な耐火物が使用されており、しかも、１種類の耐火物を単独で用いるだけではなく、複数種の耐火物を特性等に応じて組み合わせて使用することが広く行われている。
【０００４】
その代表的な例としては、連続鋳造において溶鋼を一時的に保持する中間容器であるタンディッシュが挙げられる。図１に示すように、タンディッシュ１においては、箱状や舟状に形成された鉄皮３の内面に、耐火物からなるライニング４が設けられており、ライニング４はＡｌ２Ｏ３リッチなワーク材５とＳｉＯ２リッチなパーマ材６の２層で構成されている。
【０００５】
こういった用途で使用される耐火物は、溶銑、溶鋼、スラグ等と接触することによって損耗し、規定の厚さ以下になると解体されて処分されることとなる。しかし、使用済み耐火物をそのまま産業廃棄物として処分することは多大なコストを要するのみならず、本来であれば再利用可能な耐火物等を処分することとなり、省資源の観点からも望ましくない。したがって、何らかの形で使用済み耐火物を再利用すること求められている。
【０００６】
しかし、使用済み耐火物には、上述したような複数の耐火物が含まれていることに加え、地金鉄やスラグといった耐火物以外の成分も混在しているため、そのままでは再利用することが難しい。使用済み耐火物を有効利用するためには、含まれている材料を選別する必要があり、特に、Ａｌ２Ｏ３リッチなワーク材のように高価な材料を分離して、高い純度で回収することができれば極めて実用的である。
【０００７】
上記の例のように複数の材料が混在しているものを分離する方法としては、密度差を利用したものが知られている。例えば、上記耐火物の場合、Ａｌ２Ｏ３の密度は３．９５〜４．１０ｇ／ｃｍ３であり、ＳｉＯ２の密度は２．２０ｇ／ｃｍ３であるため、その密度差を利用してＡｌ２Ｏ３リッチなワーク材とＳｉＯ２リッチなパーマ材とを分離することができると考えられる。
【０００８】
密度差を利用した分離法は、密度分離法、比重分離法等と呼ばれ、様々な方式が提案されているが、湿式法と乾式法の２つに大別することができる。湿式法は、水や、重液と呼ばれる密度を調整した液体を媒体として用いる分離法であり、対象物と媒体との密度差を利用して浮遊物と沈降物とに分ける方法である。この湿式密度分離法は、主に密度が１．０〜３．０ｇ／ｃｍ３程度のものに適用できるため、廃棄物リサイクル分野における廃プラスチック、軽金属等の分離に用いられている。しかし、湿式法では、媒体の密度により分離できるものが制限されることに加え、分離後に乾燥工程が必要となることや、使用済みの媒体を廃液処理する必要があるといった問題がある。
【０００９】
一方、液体を用いない乾式分離法には、さらに媒体を用いるものと用いないものの２種類がある。媒体を用いる乾式法は、ガラスビーズ、アルミナサンド等の粉粒体を媒体として使用する方法であり、送風や振動により流動化させた媒体の内部で対象物を密度分離する。この方法では、湿式法のように乾燥工程は不要となるものの、分離後に対象物と媒体とを篩い分け等により分離する必要があるため、その適用範囲は比較的粒径の大きい粉粒体の分離に限定されていた。
【００１０】
それに対して、媒体を用いない乾式密度分離法では、分離対象である粉粒体自体を気流により流動化し、形成された流動層内での密度偏析現象を利用して分離が行われる。この方法であれば、媒体を用いる場合のように分離後に篩い分け等を行って媒体を除去する必要がなく、比較的粒径の小さい粒子にも適用することができるため、幅広い応用が期待されるとともに、その分離精度向上のための検討が行われてきた。
【００１１】
例えば、特許文献１〜４は、いずれも媒体を用いない乾式密度分離法の分離精度を向上させるための技術に関するものであり、特許文献１では、流動槽内で循環流を発生させることによって粉粒体を積極的に動かし、それにより分離精度を向上させることが提案されている。また、特許文献２〜４では、乾式密度分離において、流動化した粉粒体に対して振動を与えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１３−１７３１４５号公報
【特許文献２】特開平０６−２３３９７１号公報
【特許文献３】特開２００６−１５０２３１号公報
【特許文献４】特開平０７−２５６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記乾式密度分離法には、密度差の小さい粉粒体同士を分離することが難しいという問題があった。例えば、上述したタンディッシュのワーク材とパーマ材の場合、密度に違いはあるものの、その差は０．２ｇ／ｃｍ３程度と小さい。このように密度差が小さいもの同士を乾式密度分離法で分離しようとする場合、流動層底部などでの重量物による軽量物の抱き込み現象や、流動層中の粒子間に働く摩擦力の影響が相対的に大きくなるため、効果的に密度偏析現象を生じさせることが難しい。
【００１４】
また、特許文献１に記載されている方法では、流動槽内で循環流を発生させているため、上記のように分離対象物の密度差が小さい場合、流動槽内で分離対象物が完全に混合されてしまい、分離を行うことが困難であった。
【００１５】
特許文献２〜４に記載されている方法では、粉粒体に振動を付与することによって密度偏析が促進されるが、密度差の小さい粉粒体に対する分離精度は依然十分とはいえなかった。
【００１６】
本発明は、上記の実情に鑑み開発されたものであり、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離できる粉粒体の乾式密度分離装置および粉粒体の乾式密度分離方法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】
【００１７】
発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、乾式密度分離において、流動槽全体を振動させるとともに、密度偏析現象によって分離された粉粒体を流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口から取り出すことによって、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離できることを見出した。本発明は、前記知見に立脚するものである。なお、ここで密度偏析現象とは、密度が比較的高い粉粒体が重力の方向（下）へ移動し、密度が比較的低い粉粒体が重力と反対の方向（上）へ移動し、その結果、流動層内の粉粒体に偏りが生じる（分離される）現象を指す。
【００１８】
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
１．粉粒体の乾式密度分離装置であって、
分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備える装置本体と、
前記流動槽に粉粒体を投入するための粉粒体投入口と、
前記粉粒体を流動させるための流動化空気を、前記空気室を経由して、前記分散板から前記流動槽内へ供給するための流動化空気供給手段と、
前記流動化空気を流動槽から排気するための流動化空気排気口と、
前記流動槽全体を振動させるための加振手段と、
前記流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口、とを有する粉粒体の乾式密度分離装置。
【００１９】
２．前記複数の排出口のうち、少なくとも一組の隣接する排出口の間が、可動式の仕切り部材で仕切られている、前記１に記載の粉粒体の乾式密度分離装置。
【００２０】
３．前記加振手段の加振振動数が前記流動槽の固有振動数である、前記１または２に記載の粉粒体の乾式密度分離装置。
【００２１】
４．前記１〜３のいずれか一つに記載の粉粒体の乾式密度分離装置を用いて、前記加振手段により前記流動槽全体を振動させながら粉粒体を分離する、粉粒体の乾式密度分離方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の粉粒体の乾式密度分離装置および粉粒体の乾式密度分離方法によれば、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離することができる。かかる分離装置および方法は、製鉄所で排出される使用済み耐火物をはじめとする様々な材料の分離に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一般的なタンディッシュの構造を示す概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における粉粒体の乾式密度分離装置の概略図である。
【図３】本発明の第二の実施形態における粉粒体の乾式密度分離装置の概略図である。
【図４】加振が分離精度に与える影響を示すグラフである。
【図５】加振振動数が分離精度に与える影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明を実施する方法を、実施形態に基づいて具体的に説明する。
なお、以下の説明においては、特に断らない限り、上、下、水平、垂直など用語を、本発明の粉粒体の乾式密度分離装置を稼働時の状態に設置したときにおける位置関係を表すものとして使用する。
【００２５】
本発明の粉粒体の乾式密度分離装置は、分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備える装置本体と、前記流動槽に粉粒体を投入する粉粒体投入口と、前記粉粒体を流動させるための流動化空気を、前記空気室を経由して、前記分散板から前記流動槽内へ供給するための流動化空気供給手段と、前記流動化気体を流動槽から排気するための流動化気体排気口と、前記流動槽全体を振動させるための加振手段と、前記流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口とを有している。
【００２６】
［粉粒体］
本発明の乾式密度分離装置および乾式密度分離方法は粉粒体を処理対象とするものである。前記粉粒体としては、特に限定されることなく、密度の異なる材料からなる複数の粉粒体の混合物であれば、任意のものを用いることができる。使用済み耐火物のようにサイズの大きなものを分離する場合には、密度分離に適した粒径に粉砕してから分離を行う。粉粒体の粒径は特に限定されないが、流動化に必要な風速は粒径の２乗に比例して増大するため、過度に粒径が大きくなると粉粒体の流動化が困難となる。また、そのような粗大粒子を流動化するために風速を上げると、流動層内の気流によって粒子同士が激しく衝突し、粒子の破壊や摩耗が著しくなる。そのため、粉粒体の粒径は３ｍｍ以下とすることが好ましい。一方、粒径が角に小さくなると粒子同士が付着、凝集し、やはり流動化が困難となる。そのため、粉粒体の粒径は０．０２ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２７】
［装置本体］
本発明の乾式密度分離装置は、分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備える装置本体を有している。前記流動槽は、その内部に粉粒体を収容し、空気によって流動層を形成するための部分である。そして、前記空気室は、粉粒体を流動させるための流動化空気を前記流動槽へ供給する前に一時的に収容する部分である。前記流動槽と空気室との間は分散板で仕切られている。前記分散板としては、空気を通すが粉粒体は通さない大きさの穴を有する多孔質材料からなる板状の部材を用いることができる。
【００２８】
［流動化空気供給手段］
粉粒体を流動化するための空気は、流動化空気供給手段から空気室を経由して、分散板の穴を通って流動槽へ供給される。このように、空気室と分散板を通って空気を供給するため、流動槽へ直接空気を送る場合に比べて均一に空気を供給することができる。前記流動化空気供給手段としては、流動化に必要な量の空気を供給できるものであれば任意の装置、例えば、ブロアー等を用いることができる。
【００２９】
［流動化空気排気口］
前記流動槽には、流動化空気供給装置から流動槽内へ供給された空気を排出するための流動化空気排気口が設けられている。前記流動化空気排気口は、自然排気を行うための開口や排気管であればよく、ブロアー等で強制的に排気を行う必要はない。また、処理対象である粉粒体に、粒径が小さいもの等、気流に乗って排出されてしまう可能性のあるものが含まれる場合には、流動化空気排気口の先にサイクロン式集塵装置やフィルター等のトラップを接続してもよい。
【００３０】
［加振手段］
本発明においては、流動槽全体を振動させるための加振手段を設け、分離処理中に流動槽全体を振動させる。加振を行うことにより流動槽内における粉粒体の密度偏析を促進することができるが、特許文献３に記載されている装置のように流動層内に加振手段（振動機）を設置した場合、該加振手段の近傍の粉粒体は密度偏析が促進されるものの、振動が伝播しない部分では加振の効果を得ることができない。そこで本発明では、流動槽全体を振動させることにより、流動槽内に存在する粉粒体全体に対し、加振による密度偏析の促進効果を与えることが重要である。なお、ここで流動槽全体を振動させるとは、少なくとも流動槽全体を振動させることを意味する。例えば、流動槽と空気室とが一体に構成されている場合には、両者がともに振動してよい。また、流動槽と結合している他の部材が流動槽とともに振動してもよい。
【００３１】
流動槽を振動させる方法は特に限定されず、流動槽に取り付けた加振手段を用いてもよいし、流動槽に接続された他の部材を振動させることにより間接的に流動槽を振動させてもよい。例えば、流動槽と空気室とが一体に構成されている場合には、空気室に加振手段を取り付けて、両者をともに振動させてもよい。
【００３２】
加振手段としては、特に限定されることなく、流動槽全体を振動させることができるものであれば任意のものを使用できる。好適に使用できる加振手段の例としては、モーターの軸に取りつけた偏心マスの回転機構などが挙げられる。なお、流動槽を含む装置本体は、振動させることができるように、コイルスプリング等の弾性体を用いて振動自在に支持されることが好ましい。また、装置本体に接続される配管等の部材としては、振動による装置本体の変位に追従できるよう可動性や可撓性を有するものを用いることが好ましい。
【００３３】
前記加振手段の加振振動数は、特に限定されず、流動槽を振動させて密度偏析を促進できるものであれば任意の値とすることができるが、流動槽の固有振動数で加振を行えばより効果的に密度偏析を起こさせることができるため好ましい。なお、流動槽の固有振動数は、インパルスハンマーによって流動槽を打撃し、その打撃によって起こる自由減衰振動の加速度と打撃力の比（ゲイン）を周波数解析し，ピーク値を示す周波数を読み取ることで求めることができる。
【００３４】
［排出口］
さらに、本発明の乾式密度分離装置は、流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口を有している。複数の排出口を並べて設けることにより、密度偏析現象によって分離された粉粒体を、前記排出口のそれぞれから、混ざり合うことなく取り出すことができる。なお、以降の説明において、それぞれの排出口から排出される粉粒体を画分と呼ぶ。
【００３５】
特許文献２、３に記載されているような装置においては、密度偏析によって分離された粉粒体のうち、密度の高いものを装置下方より排出する一方で、密度の低いものを装置上方より吸引して排出している。このような方法は、ある程度以上の密度差を有する粉粒体には有効であるが、密度差が小さい粉粒体を分離することは難しい。さらに、前記方法は、粒子径が大きいものや密度が高いものなど、吸引により排出できない粉粒体にはそもそも適用することができない。また、特許文献４に記載されている装置では、流動化させた粉粒体に対して振動を付与することにより、密度の高い粉粒体を下流側へ、密度の低い粉粒体を上流側へ、それぞれ移動させて分離している。この方法でも、流動層内で明確に反対方向へ流動する程度に密度差が大きい粉粒体しか分離することができない。これに対し本発明では、流動槽内で密度偏析した粉粒体を、流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口から排出するだけでよいため、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離することができる。また、粉粒体を吸引して排出する必要がないため、吸引回収用の設備を設けるための費用や設置場所が不要であるだけでなく、粒径が大きい粉粒体や密度が高い粉粒体など、吸引によって排出が困難な粉粒体の分離にも利用することができる。
【００３６】
上記複数の排出口は、それぞれ独立した排出口であってもよく、一つの大きな排出口の内部を区切って複数の排出口としたものであってもよい。また、排出口の配置は特に限定されることなく、任意の配置とすることができるが、密度分離された粉粒体を、その分離状態を維持したまま排出するという観点からは上下方向、すなわち鉛直方向に並んだ配置とすることが好ましい。排出口の数は、２以上であればよく、上限は特に限定されないが、過度に多くしても装置が複雑になるだけでなく、隣接する排出口から得られる画分に成分の差がほとんどないことになるため、一般的には２０以下である。各排出口は、すべて同じ大きさ（開口面積）であってもよいが、所望の組成の画分が得られるよう、異なる大きさとすることもできる。複数の排出口のうち、少なくとも一組の隣接する排出口の間を可動式の仕切り部材で仕切るようにすれば、それらの排出口から取り出される画分の組成を調節できるため好ましい。
【００３７】
次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて具体的に説明する。以下の実施形態は、本発明の好適な例を示すものであり、本発明は、その記載によって何ら限定されるものではない。本発明の実施形態は、本発明の趣旨に適合する範囲で適宜変更することが可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３８】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態における粉粒体の乾式密度分離装置の概略図を図２に示す。本実施形態の乾式密度分離装置１０においては、アクリル製の円塔からなる装置本体１１の内部を分散板１２で上下に区切ることによって空気室１３および流動槽１４を形成している。空気室１３の側面には、装置本体１１を略上下方向に振動させるように加振手段としてのサーボモータと偏心マスを組み合わせた加振機１５が取り付けられているとともに、装置本体１１はコイルスプリングを備えた弾性支持部材１６によって振動可能に支持されている。
【００３９】
空気室１３には給気口１７が設けられており、給気口１７には流動化空気供給手段としてのブロアー（図示されない）が接続されている。一方、流動槽１４の上部には粉粒体投入口１８と流動化空気排気口１９が設けられている。また、流動槽の一側面には排出口２０が設けられており、排出口２０は垂直方向に並べられた１０個の排出口２０ａ〜２０ｊで構成されている。
【００４０】
本実施形態の乾式密度分離装置１０は、バッチ法および連続法のいずれでの態様でも用いることができるが、バッチ法による分離を行う場合を例に、以下、動作を説明する。
まず、被処理物としての粉粒体を、粉粒体投入口１８から流動槽１４へ投入するとともに、給気口１７から空気室１３へ空気を供給する。供給された空気は、空気室１３から分散板１２を通って流動槽１４の内部へ進み、流動槽１４内に存在する粉粒体２１を流動化させる。その状態で、さらに加振機１５を用いて流動槽１４を振動させることにより、流動槽１４内における粉粒体２１の密度偏析が促進される。
【００４１】
粉粒体２１を流動化した状態で一定時間加振を継続すると、密度偏析現象により、比較的密度の低い粉粒体が流動槽１４の上方に移動するとともに、比較的密度が高い粉粒体は下方へ移動する。その状態で排出口２０から粉粒体を排出することにより、排出口２０ａ〜２０ｊのそれぞれから、分離された状態の粉粒体画分を取り出すことができる。したがって、排出口２０ａから排出される画分には密度の高い粉粒体が最も多く含まれ、排出口２０ｊから排出される画分には密度の低い粉粒体が最も多く含まれることとなる。
【００４２】
［第二の実施形態］
次に、図３に示す本発明の第二の実施形態における粉粒体の乾式密度分離装置１０について説明する。なお、第一の実施形態（図２）と対応する部材には同じ番号を付している。
第二の実施形態の乾式密度分離装置１０は、連続式の分離処理に特に適した構造を有するものであり、略水平方向に延びる装置本体１１を備えている。第一の実施形態と同様に、装置本体１１の内部を分散板１２で上下に区切ることにより空気室１３および流動槽１４が形成されている。そして、空気室１３の側面には、装置本体１１を略上下方向に振動させるように加振手段としてのサーボモータと偏心マスを組み合わせた加振機１５が取り付けられているとともに、装置本体１１はコイルスプリングを備えた弾性支持部材１６によって振動可能に支持されている。
【００４３】
本実施態様においても、流動槽１４の上部には粉粒体投入口１８と流動化空気排気口１９が設けられているが、流動槽１４と流動化空気排気口１９の間に排気口側分散板２２が設けられている点が第一の実施形態とは異なっている。
【００４４】
また、粉粒体投入孔１８は、流動槽１４の長手方向における一端に設けられており、流動槽１４の多端には排出口２０が設けられている。排出口２０は、仕切り板２３によって下側の排出口２０ａと上側の排出口２０ｂとに分割されている。仕切り板２３は可動式となっており、上下方向に動かして排出口２０ａと２０ｂから排出される粉粒体の配分を調整することができる。さらに、装置本体１１は、粉粒体投入口１８（上流）側から排出口２０（下流）側への粉粒体の移動を促すため、排出口２０側が粉粒体投入口１８側よりも低くなるようにわずかに傾斜している。
【００４５】
上記第二の実施形態の乾式密度分離装置１０を用いて連続式で分離を行う場合の動作は次の通りである。
被処理物としての粉粒体は、粉粒体投入孔１８から流動槽１４へ投入され、給気口１７から供給される空気によって流動化される。そして、さらに加振機１５を用いて流動槽１４を振動させることにより、流動槽１４内における粉粒体２１は粉粒体投入口１８側から排出口２０側へ移動するとともに、密度偏析する。流動槽１４の排出口２０側末端に到達した粉粒体２１は、仕切り板２３によって二つに分けられ、密度の高い粉粒体が多く含まれる下側の画分は排出口２０ａから、密度の低い粉粒体を多く含む上側の画分は排出口２０ｂから、それぞれ排出される。
【００４６】
さらに、排出口２０ａおよび２０ｂの一方または両方から排出される粉粒体の成分を、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置等を用いてオンラインで測定し、その結果に基づいて仕切り板２３の位置を自動調整すれば、連続処理において供給される粉粒体の成分比率等に変動があったとしても、各排出口から排出される画分の組成を一定に保つことが可能である。
【００４７】
このようにして、本発明によれば、流動槽全体を加振して密度偏析を促進することに加えて、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口から、流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するため、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離することができる。また、粉粒体を吸引して排出する必要がないため、吸引回収用の設備を設けるための費用や設置場所が不要であるだけでなく、粒径が大きい粉粒体や密度が高い粉粒体など、吸引によって排出が困難な粉粒体の分離にも利用することができる。
【実施例】
【００４８】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明は、該実施例によって何ら限定されるものではない。
【００４９】
［加振の影響評価］
（実施例１）
本発明における加振の効果を評価するために、以下の実験を行った。
上記第一の実施形態において説明した装置（図２）を利用して、耐火物を分離した。前記耐火物としては、タンディッシュ用の耐火物として使用されるＡｌ２Ｏ３リッチなワーク材とＳｉＯ２リッチなパーマ材とを、重量比１：１で混合したものを用いた。ワーク材およびパーマ材の成分組成と密度は表１に示すとおりである。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
上記ワーク材とパーマ材の混合物を粉砕して粒子径２５０〜５００μｍの粉粒体を得、該粉粒体を乾式密度分離装置の流動槽内に収容した。次いで、空気室から空気を吹き込んで前記粉粒体を流動化させるとともに、周波数（振動数）１０Ｈｚで加振を行って密度偏析現象を発生させた。１５分間処理を行った後、送風と加振を停止し、流動槽側面に設けられた排出口から粉粒体を取り出した。粉粒体の取り出しは、流動槽内の高さごとに、対応する位置の排出口を通して行った。各排出口（図２の２０ａ〜２０ｊ）より取り出された粉粒体を、それぞれ画分ａ〜ｊとする。その後、画分ａ〜ｊのそれぞれについてかさ密度を測定した。
【００５２】
（比較例１、２）
比較のため、加振を行わなかったこと以外は実施例１と同様の条件で粉粒体の分離を実施した（比較例１）。また、加振を行う位置の影響を評価するために、装置本体に取り付けた加振手段（図２の１５）に代えて、流動槽の壁面と接触せず、粉粒体のみと接触するように流動槽内に設けた加振手段を用いて加振を行ったこと以外は実施例１と同様の条件で粉粒体の分離を実施した（比較例２）。
【００５３】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ比較例１、比較例２、および実施例１において測定された画分ａ〜ｊのかさ密度をグラフに示したものである。画分ａは最も下の排出口２０ａから取り出されたものであり、画分ｊは最も上の排出口ｊから取り出されたものである。したがって、適切に密度偏析が生じていれば、画分ａのかさ密度が最も高くなるように、画分ｊから画分ａにかけて連続的にかさ密度が上昇する結果となるはずである。
【００５４】
しかし、加振を行わなかった比較例１では、図４（Ａ）に示したようにでは、わずかに下側の画分（ａ側）のかさ密度が高い傾向が見られるものの、それぞれの画分におけるかさ密度のばらつきが極めて大きく、実用的な分離に用いることができる程の密度偏析は生じていなかった。これは、粉粒体に含まれているワーク材とパーマ材の密度差が０．２ｇ／ｃｍ３と極めて小さいためであると考えられる。
【００５５】
これに対して、流動槽全体を振動させた実施例１においては、図４（Ｃ）に示したように画分ｊから画分ａにかけてほぼ連続的にかさ密度が変化していた。また、画分ａと画分ｊとのかさ密度の差も大きく、粉粒体の密度差が０．２ｇ／ｃｍ３と極めて小さいにも関わらず良好な分離が達成されているといえる。
【００５６】
流動槽内で加振を行った比較例２では、図４（Ｂ）に示したようにかさ密度が概ね連続的に変化しており、加振を行わなかった場合に比べれば密度偏析が生じているものの、流動槽全体を加振した実施例１（図４（Ｃ））に比べると十分に分離できていないことが分かる。これは、流動槽内に加振装置を設置したため、該加振装置周辺の粉体にしか振動が伝わらず、粉粒体全体に十分に加振効果を及ぼすことができなかったためと考えられる。
【００５７】
上記実施例１と比較例２とで得られた画分ａの粉粒体におけるＡｌ２Ｏ３の含有量をガラスビード蛍光X線分析法により測定したところ、実施例１では５０．１５質量％であったのに対して、比較例２では３９．４７質量％であった。このことからも、流動槽全体を加振することにより、ワーク材とパーマ材のように密度差が小さい粉粒体の分離精度を向上できることが分かる。
【００５８】
［加振振動数の影響評価］
（実施例２）
次に、加振振動数の影響を評価するために、以下の実験を行った。
高炉から出銑された溶銑を流すための高炉樋に使用される耐火物の分離を、実施例１と同様の方法で行った。前記耐火物には、炭化ケイ素が主成分であり密度２．４〜２．５ｇ／ｃｍ３の軽量物と、アルミナが主成分であり密度３．０〜３．２ｇ／ｃｍ３の重量物が含まれており、これを粉砕して粒径２５０〜５００μｍに調整した後、流動槽に供給して分離を実施した。加振振動数は１０Ｈｚとした。
【００５９】
（実施例３）
加振振動数を、流動槽の固有振動数である５Ｈｚとした以外は実施例２と同様の条件で粉粒体の分離を実施した。なお、流動槽の固有振動数は、インパルスハンマーの打撃力と自由減衰振動の加速度の比を周波数解析し，ピーク値を示す周波数を読み取ることで測定した。
【００６０】
（比較例３）
加振を行わなかったこと以外は実施例２と同様の条件で粉粒体の分離を実施した。
【００６１】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ比較例３、実施例２、および実施例３において測定された画分ａ〜ｊのかさ密度をグラフに示したものである。１０Ｈｚで加振を行った実施例２においては、図５（Ｂ）に示したように、加振を行わなかった比較例３（図５（Ａ））に比べて顕著に分離精度が向上していた。そして、流動槽の固有振動数である５Ｈｚで加振を行った実施例３においては、図５（Ｃ）に示したように、実施例２（１０Ｈｚ）のときよりもさらに画分ａ、ｂのかさ密度が増加していた。このように流動槽の固有振動数で加振を行うことにより、密度偏析をさらに促進し、高い分離精度を得ることができる。
【００６２】
なお、上記実施例においては、タンディッシュ耐火物および高炉樋耐火物を分離対象として使用したが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。本発明の乾式密度分離装置および乾式密度分離方法は、粉粒体の密度差を利用するものであるため、適用できる粉粒体の材質に制限はなく、あらゆる材質の粉粒体の分離に適用可能である。他の分離対象物の例としては、高炉鍋の耐火物れんが（重量物密度：２．６〜３．１ｇ／ｃｍ３、軽量物密度：２．１〜２．４ｇ／ｃｍ３、密度差：０．２〜１．０ｇ／ｃｍ３）、スラグと鉄の混合物（重量物密度：７．８ｇ／ｃｍ３、軽量物密度２．５〜２．７ｇ／ｃｍ３、密度差：５．１〜５．３ｇ／ｃｍ３）などが挙げられる。
【符号の説明】
【００６３】
１  タンディッシュ
２  ノズル
３  鉄皮
４  ライニング
５  ワーク材
６  パーマ材
１０  乾式密度分離装置
１１  装置本体
１２  分散板
１３  空気室
１４  流動槽
１５  加振機
１６  弾性支持部材
１７  給気口
１８  粉粒体投入口
１９  流動化空気排気口
２０  排出口
２０ａ〜２０ｊ  排出口
２１  粉粒体
２２  排気口側分散板
２３  仕切り板（仕切り部材）
【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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