(57)【要約】【課題】汚染物の濃度に対応した選別、あるいは被選別物の特性に応じた選別を可能とする磁力選別装置を提供する。【解決手段】粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物を選別する磁力選別装置１であって、内側に磁石１４が配置された回転ドラム１１と、前記回転ドラム１１の選別物排出口２５に設置され選別物をＮ以上（Ｎは２以上の整数）の粒径に区分けする選別装置３１と、を備え、前記選別装置３１は、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構を備える。【選択図】図１
2017113744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物を選別する磁力選別装置であって、
内側に磁石が配置された回転ドラムと、
前記回転ドラムの選別物排出口に設置され選別物をＮ以上（Ｎは２以上の整数）の粒径に区分けする選別装置と、
を備え、
前記選別装置は、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構を備えることを特徴とする磁力選別装置。
【請求項２】
前記選別装置は、選別物を２以上の粒径に区分けする仕切板又は選別物を２以上の粒径に区分し回収する２個以上の分別回収槽と、
前記仕切板又は前記分別回収槽を上下及び／又は左右に移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁力選別装置。
【請求項３】
前記選別装置は、選別物を２以上の粒径に区分けする可動仕切板を備え、
前記可動仕切板は、左右に移動可能に構成され及び／又は高さが可変可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁力選別装置。
【請求項４】
前記選別装置は、選別物を３以上の粒径に区分けする仕切板又は選別物を３以上の粒径に区分し回収する３個以上の分別回収槽を有することを特徴とする請求項１に記載の磁力選別装置。
【請求項５】
前記選別装置は、さらに３区分以上に区分けされた選別物のうち２区分以上を混合する混合手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項６】
さらに、少なくとも前記回転ドラムの選別物排出口及び前記選別装置を覆うケーシングと、
前記ケーシング内に浮遊する前記選別物を吸引し回収する集塵装置と、
を備え、
前記集塵装置の吸込口は、前記選別装置が区分けする粒径の小さい選別物の側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項７】
さらに前記回転ドラムの回転速度を可変可能な速度可変手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項８】
粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物を選別する磁力選別装置であって、
ハーフパイプ状のシュート及び前記シュート上を移動する被選別物の移動速度を制御する制動磁石を有する選別器と、
前記シュートの一端部に設置された高さを可変可能な堰と、
を備え、
被選別物は、前記堰が設置された側とは反対側のシュートの端部に上方から供給され、シュート上を滑りながら横切るように反対側に移動し、前記堰を乗り越えるか否かで選別されることを特徴とする磁力選別装置。
【請求項９】
前記選別器が隣り合うように複数設置され、
前記堰は、隣り合うシュートとシュートとの間に位置することを特徴とする請求項８に記載の磁力選別装置。
【請求項１０】
さらに３区分以上に区分けされた選別物のうち２区分以上を混合する混合手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の磁力選別装置。
【請求項１１】
さらに請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の磁力選別装置を覆うケーシングと、
前記ケーシング内に浮遊する被選別物及び／又は選別物を吸引し回収する集塵装置と、
を備え、
前記集塵装置の吸込口は、前記粒径の小さい選別物を回収する側に設けられていることを特徴とする磁力選別装置。
【請求項１２】
さらに被選別物の含水率を調節する含水率調節手段を備え、
前記磁力選別装置は、前記含水率調節手段により含水率が調節された被選別物を選別することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項１３】
前記強磁性粉末が、酸化鉄を主成分とする強磁性粉末であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項１４】
前記強磁性粉末が、マグネタイトを主成分とする強磁性粉末であることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項１５】
前記汚染物は、汚染物質が主として粉粒体状の固体の表面に固着及び／又は付着した汚染物であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項１６】
前記汚染物質が放射性物質であることを特徴とする請求項１５に記載の磁力選別装置。
【請求項１７】
前記粉粒体状の汚染物が、放射性物質汚染土壌であることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の磁力選別装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の磁力選別装置の使用方法であって、
下記（Ａ）群の少なくともいずれか１を調節することで前記選別物を所望の粒径に選別することを特徴とする磁力選別装置の使用方法。
（Ａ）回転ドラム表面磁束密度，被選別物の供給速度，回転ドラムの回転速度，粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末との混合割合，被選別物の含水率
【請求項１９】
請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の磁力選別装置の使用方法であって、
下記（Ｂ）群の少なくともいずれか１を調整することで選別物を所望の粒径に選別することを特徴とする磁力選別装置の使用方法。
（Ｂ）シュート表面磁束密度，被選別物の供給速度，被選別物の供給位置（高さ），堰の高さ，粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末との混合割合，被選別物の含水率
【請求項２０】
汚染物を汚染濃度により分別する汚染物乾式処理システムであって、
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の磁力選別装置と、
粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とを混合する混合装置と、
前記被選別物を前記磁力選別装置に供給する被選別物供給装置と、
を含むことを特徴とする汚染物乾式処理システム。
【請求項２１】
さらに、前記磁力選別装置で選別された、汚染濃度の最も低い区分の選別物を乾式分級する分級手段と、
前記分級手段で分級された粒径の小さい選別物を、前記混合装置に返送する返送手段と、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の汚染物乾式処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質に汚染された土壌など粉粒体状の汚染物の処理に使用する磁力選別装置、磁力選別装置の使用方法及び汚染物乾式処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災に端を発する福島第１原発事故により、放射性物質が放出され、原発周辺地域では建物、道路、植物、土壌等が放射性物質に汚染され、現在も除染作業が進められている。当初、汚染土壌の処理において、重金属汚染土壌の処理法が転用されたが、この方法は主として湿式洗浄法であり、廃水処理の問題が生じた。
【０００３】
湿式洗浄法に代わる方法として、汚染土壌からセシウムを抽出（酸等）し、紺青やゼオライトで吸着分離する方法（例えば特許文献１参照）、吸着剤に磁性物質を結合させた吸着剤を用いてセシウムを除去する方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。これらの方法も廃液処理が必要であり、また廃棄物量が多い。さらに土壌の磁性物質を超伝導などで分離する方法も提案されているが、この方法は吸着量が少ない。
【０００４】
一般に、汚染土壌は、粒度の異なる各種土壌構成成分のほかに、木片からフミン物質に至る有機物などから構成されているが、土壌組成を問わず２０μｍ程度未満の粘土、シルト成分を分離除去するだけで指定廃棄物の基準である８０００Ｂｑ／ｋｇを下回ることが確認されている。以上のことから、本来、篩選別により粘土、シルト成分を分離できれば除染は完了する。しかしながら、２ｍｍ（２０００μｍ）程度以下の土壌の篩選別は目詰まりを起こし、篩選別では適応できない。よって比重差分離技術や加熱減容技術に期待が集まるが、排水処理や投入エネルギー量の削減等の克服すべき課題がある。
【０００５】
これらに対して本件発明者らは、放射性汚染土壌の減容化システムの早期確立を目指し、ナノカルシウム法を開発した（例えば特許文献３参照）。ナノカルシウム法は、鉄粉を含むカルシウム系薬剤を使用し、これを汚染土壌と混合し、土壌間隙水を利用し土壌表層に鉄粉を固着させた後に、磁力選別を用いて放射性物質を高濃度に含む土壌を分離する。この方法は、土壌質量と磁石強度のバランスによって１００μｍ程度の微小な土壌（以下、細土とする）を常温下で分離することが可能であり、常温下で排水を全く発生させることなく汚染土壌量を１／３以下にすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−５０３１３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７４５０２号公報
【特許文献３】特許第５２４６８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
中間貯蔵施設から最終処分場に向かう汚染土壌の減容化技術については、現在のところ湿式比重差分離技術と加熱減容化技術が有力である。しかしながら、いずれも克服すべき課題があり、可能な限り簡便で迅速な前処理方法を開発し、処理すべき汚染土壌量を削減することが求められている。本件発明者らが開発したナノカルシウム法は、簡便な操作で迅速に汚染土壌を処理することができるため前処理方法として好適であるが、使用すべき薬剤のコスト低減、添加量の削減に改善の余地がある。
【０００８】
また磁力選別についても課題がある。従来の磁力選別は、磁選機のドラムや格子等に、被選別物が付着するか否かで選別を行っているため基本的に２つの区分にしか選別することができない。また従来の磁選機では、汚染土壌の性状等が変化した場合であっても、それに対応した選別を行うことができない。これらにより従来の磁力選別では、汚染物の濃度に対応した選別が難しい。
【０００９】
本発明の目的は、汚染物の濃度に対応した選別、あるいは被選別物の性状に応じた選別を可能とする磁力選別装置、磁力選別装置の使用方法、及び常温でかつ無廃水で汚染物を処理可能な汚染物乾式処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物を選別する磁力選別装置であって、内側に磁石が配置された回転ドラムと、前記回転ドラムの選別物排出口に設置され選別物をＮ以上（Ｎは２以上の整数）の粒径に区分けする選別装置と、を備え、前記選別装置は、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構を備えることを特徴とする磁力選別装置である。
【００１１】
本発明の磁力選別装置において、前記選別装置は、選別物を２以上の粒径に区分けする仕切板又は選別物を２以上の粒径に区分し回収する２個以上の分別回収槽と、前記仕切板又は前記分別回収槽を上下及び／又は左右に移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の磁力選別装置において、前記選別装置は、選別物を２以上の粒径に区分けする可動仕切板を備え、前記可動仕切板は、左右に移動可能に構成され及び／又は高さが可変可能に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の磁力選別装置において、前記選別装置は、選別物を３以上の粒径に区分けする仕切板又は選別物を３以上の粒径に区分し回収する３個以上の分別回収槽を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の磁力選別装置は、選別物を２以上の粒径に区分けすることが可能な選別装置を有し、その選別装置が区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構を備えるため被選別物（汚染物）を所望の濃度に選別することができる。汚染物は、比重、含水率、強磁性粉末の付着量等が変化すると回転ドラムに対する磁着状態が変化し、回転ドラムから脱離する位置、最終的な落下位置が変化する。このような場合であっても粒径可変機構により汚染物を所望の濃度に選別することができる。
【００１５】
選別物を２以上の粒径に区分けする仕切板又は分別回収槽を上下及び／又は左右に移動させる移動手段を備える選別装置にあっては、仕切板等を上下及び／又は左右に移動させる移動手段が粒径可変機構となり、これを上下及び／又は左右に移動させることで、また選別物を２以上の粒径に区分けする可動仕切板を備える選別装置にあっては、可動仕切板が粒径可変機構となり、可動仕切板を左右に移動させ及び／又は高さを変更することで区分けする選別物の粒径を変更することができる。また３以上の粒径に区分けする仕切板又は分別回収槽を備える選別装置の場合、仕切板又は分別回収槽が粒径可変機構となり、仕切板、分別回収槽の設置数を変更することで区分けする選別物の粒径を変更することができる。
【００１６】
また本発明の磁力選別装置において、前記選別装置は、さらに３区分以上に区分けされた選別物のうち２区分以上を混合する混合手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
区分けされた選別物を混合する混合手段を備える選別装置にあっては、混合手段が粒径可変機構となり、これを使用することで汚染物を所望の濃度に調整することができる。
【００１８】
また本発明の磁力選別装置において、さらに、少なくとも前記回転ドラムの選別物排出口及び前記選別装置を覆うケーシングと、前記ケーシング内に浮遊する前記選別物を吸引し回収する集塵装置と、を備え、前記集塵装置の吸込口は、前記選別装置が区分けする粒径の小さい選別物の側に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
粉粒体状の汚染物は、粒径の小さい汚染物ほどこれに作用する慣性力が小さく、周囲の影響を受け易く、さらに空気中に浮遊し易い。一方で、粒径の小さい汚染物ほど汚染物質の濃度が高い。集塵装置を使用し、このような粒径の小さい汚染物を回収するようにすればより確実に汚染物を所望の濃度に選別することができる。特にケーシング内に浮遊する粒径の小さい汚染物を、選別装置が区分けする粒径の小さい選別物の方向に吸引すれば、吸引途中で汚染物が沈降、落下しても低濃度の選別物に混入せず好ましい。
【００２０】
また本発明の磁力選別装置において、さらに前記回転ドラムの回転速度を可変可能な速度可変手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
回転ドラムの回転速度を変化させることで回転ドラムに磁着した被選別物（汚染物）に作用する力を変えることができる。これにより汚染物の回転ドラムから脱離する位置、最終的な落下位置を調節することができ、汚染物を所望の濃度に選別することができる。
【００２２】
また本発明は、粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物を選別する磁力選別装置であって、ハーフパイプ状のシュート及び前記シュート上を移動する被選別物の移動速度を制御する制動磁石を有する選別器と、前記シュートの一端部に設置された高さを可変可能な堰と、を備え、被選別物は、前記堰が設置された側とは反対側のシュートの端部に上方から供給され、シュート上を滑りながら横切るように反対側に移動し、前記堰を乗り越えるか否かで選別されることを特徴とする磁力選別装置である。
【００２３】
また本発明の磁力選別装置において、前記選別器が隣り合うように複数設置され、前記堰は、隣り合うシュートとシュートとの間に位置することを特徴とする。
【００２４】
本発明の磁力選別装置は、ハーフパイプ状のシュート上を移動（横断）する被選別物（汚染物）の速度により、被選別物を選別するので、汚染物を粒径、比重等により分別することができる。ハーフパイプ状の選別器を複数設置、例えば選別器を２基設置すれば汚染物を３区分に区分けすることができる。これにより汚染物を所望の濃度に選別することができる。さらに本発明の磁力選別装置は、高さを可変可能な可動堰を備えるので、汚染物の比重、含水率、強磁性粉末の付着量等が変化しても可動堰の高さを調節することで、汚染物を所望の濃度に区分けすることができる。
【００２５】
また本発明の磁力選別装置において、さらに３区分以上に区分けされた選別物のうち２区分以上を混合する混合手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
また本発明の磁力選別装置において、さらに前記磁力選別装置を覆うケーシングと、前記ケーシング内に浮遊する被選別物及び／又は選別物を吸引し回収する集塵装置と、を備え、前記集塵装置の吸込口は、前記粒径の小さい選別物を回収する側に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
また本発明の磁力選別装置は、さらに被選別物の含水率を調節する含水率調節手段を備え、前記磁力選別装置は、前記含水率調節手段により含水率が調節された被選別物を選別することを特徴とする。
【００２８】
汚染物の含水率が変化すると、磁力選別装置の回転ドラム又はハーフパイプ状のシュートに対する被選別物の摩擦力が変化する。選別物の落下位置、シュートを移動する速度は、前記摩擦力に影響を受けるため汚染物の含水率が変化すると、汚染物を適切に選別できなくなる。しかしながら本発明の磁力選別装置は、加湿器、乾燥器などの含水率調節手段を備え、含水率が調節された被選別物が磁力選別装置に供給されるので汚染物を適切に選別することができる。
【００２９】
本発明の磁力選別装置において、前記強磁性粉末が、酸化鉄を主成分とする強磁性粉末であることを特徴とする。
【００３０】
また本発明の磁力選別装置において、前記強磁性粉末が、マグネタイトを主成分とする強磁性粉末であることを特徴とする。
【００３１】
汚染物に混合する強磁性粉末には、酸化鉄を主成分とする強磁性粉末を好適に使用可能であり、マグネタイトを主成分とする強磁性粉末であればより好ましい。
【００３２】
また本発明の磁力選別装置において、前記汚染物は、汚染物質が主として粉粒体状の固体の表面に固着及び／又は付着した汚染物であることを特徴とする。
【００３３】
また本発明の磁力選別装置において、前記汚染物質が放射性物質であることを特徴とする。
【００３４】
また本発明の磁力選別装置において、前記粉粒体状の汚染物が、放射性物質汚染土壌であることを特徴とする。
【００３５】
汚染物質が主として粉粒体状の固体の表面に固着及び／又は付着した汚染物の場合、基本的に、粒径により汚染物質の濃度が異なるため本発明の磁力選別装置で汚染物を所望の濃度に選別することができる。このような汚染物としては、放射性物質汚染土壌がある。
【００３６】
本発明は、前記磁力選別装置の使用方法であって、下記（Ａ）群の少なくともいずれか１を調節することで前記選別物を所望の粒径に選別することを特徴とする磁力選別装置の使用方法である。
（Ａ）回転ドラム表面磁束密度，被選別物の供給速度，回転ドラムの回転速度，粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末との混合割合，被選別物の含水率
【００３７】
ドラム回転式の磁力選別装置にあっては、被選別物の供給速度、回転ドラムの回転速度、被選別物の含水率等を調節することで選別物の回転ドラムからの離脱位置、落下位置を調節することができる。これにより汚染物を適切に選別することができる。
【００３８】
また本発明は、前記磁力選別装置の使用方法であって、下記（Ｂ）群の少なくともいずれか１を調整することで選別物を所望の粒径に選別することを特徴とする磁力選別装置の使用方法である。
（Ｂ）シュート表面磁束密度，被選別物の供給速度，被選別物の供給位置（高さ），堰の高さ，粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末との混合割合，被選別物の含水率
【００３９】
ハーフパイプ状の選別器を備える磁力選別装置にあっては、被選別物の供給速度，被選別物の供給位置（高さ）、堰の高さ等を調整することで被選別物のシュート上の移動速度、最終的には被選別物が乗り越える堰を調節することができる。また制動磁石に電磁石を使用する場合には、通電電流の変化により磁束密度を変え、制動磁石に永久磁石を使用する場合には、シュート表面と磁石表面の距離を機械的に変更することでシュート表面磁束密度を調整することが可能であり、これにより被選別物のシュート上の移動速度、最終的には被選別物が乗り越える堰を調節することができる。これらにより汚染物を適切に選別することができる。
【００４０】
また本発明は、汚染物を汚染濃度により分別する汚染物乾式処理システムであって、前記磁力選別装置と、粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とを混合する混合装置と、前記被選別物を前記磁力選別装置に供給する被選別物供給装置と、を含むことを特徴とする汚染物乾式処理システムである。
【００４１】
また本発明の汚染物乾式処理システムにおいて、さらに、前記磁力選別装置で選別された、汚染濃度の最も低い区分の選別物を乾式分級する分級手段と、前記分級手段で分級された粒径の小さい選別物を、前記混合装置に返送する返送手段と、を含むことを特徴とする。
【００４２】
本発明の汚染物乾式処理システムを使用することで、汚染物を常温でかつ無廃水で区分けすることができる。さらに本発明の汚染物乾式処理システムは、磁力選別装置で選別された、汚染濃度の最も低い区分の選別物を乾式分級する分級手段と、分級手段で分級された粒径の小さい選別物を、混合装置に返送する返送手段とを備えるので、汚染物をより適切に区分けすることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、汚染物の濃度に対応した選別、あるいは被選別物の性状に応じた選別を可能とする磁力選別装置、磁力選別装置の使用方法、及び常温でかつ無廃水で汚染物を処理可能な汚染物乾式処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の概略構成を示す側面図及び正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の選別装置３１廻りの構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の被選別物２０１に作用する力を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡と回転ドラム１１の回転速度との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡と回転ドラム１１の回転速度との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の磁力選別装置２の概略構成を示す側面図及び正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の磁力選別装置２の選別装置４１廻りの構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態の磁力選別装置３の概略構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の磁力選別装置３の概略構成を示す正面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の磁力選別装置３の被選別物２０１に作用する力を示す模式図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の汚染物乾式処理システム１０１の概略構成図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の磁力選別装置４の概略構成を示す側面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態の磁力選別装置５の概略構成を示す側面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態の磁力選別装置６の概略構成を示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）は選別装置３２１の作用効果を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の第８実施形態の磁力選別装置７の概略構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施例であり、回転ドラム１１の表面磁束密度３００ｍＴの場合の磁性鉄粉の添加量と磁着割合との関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施例であり、回転ドラム１１の表面磁束密度３００ｍＴの場合の回転ドラムの周速と磁着割合との関係を示す図である。
【図１９】本発明の実施例であり、回転ドラム１１の表面磁束密度５００ｍＴの場合の磁性鉄粉の添加量と磁着割合との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の概略構成を示す図であり、（Ａ）が側面図、（Ｂ）が正面図である。図２は、本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の選別装置３１廻りの構成図であり、（Ａ）が側面図、（Ｂ）が正面図である。図３は、本発明の第１実施形態の磁力選別装置１の被選別物２０１に作用する力を示す模式図である。
【００４６】
磁力選別装置１は、ドラム回転式の磁力選別装置であって、定量供給装置を介して連続的に供給される、粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物２０１を連続的に選別する。従来のドラム回転式磁選装置が、被選別物を磁着物と非磁着物との２区分に選別するのに対して、本実施形態の磁力選別装置１は、被選別物２０１を３区分に選別する。なお本実施形態では、被選別物２０１を３区分に選別するが、被選別物２０１を４区分以上に選別することも可能である。
【００４７】
磁力選別装置１は、公知のドラム回転式磁選機と同様に、内側に磁石が配置された回転ドラム１１と、回転ドラム１１を収容するケーシング２１と、被選別物２０１を３区分に区分けする選別装置３１と、ケーシング２１を支持する架台５１とを備える。
【００４８】
回転ドラム１１は、回転自在な円筒状のドラム１２と、ドラム１２の内側に配置された磁石１４とを含む。磁石１４は、円筒状のドラム１２の円周方向の右半分に、固定軸１５に取付板（図示省略）を介して固定されている。磁石１４は、永久磁石、電磁石のいずれであってもよい。固定軸１５は、軸受１６を介してケーシング２１に固定されている。
【００４９】
ドラム１２は、非磁性の円筒体であり、両側板１３に軸受（図示省略）が設けられ、該軸受を介して固定軸１５に回転自在に取付けられている。ドラム１２の内周面と磁石１４との間は、僅かな隙間が設けられている。ドラム１２のうち磁石１４と近接する領域、本実施形態では、右半分が磁場印加部となり、左半分が磁場無印加部となる。ドラム１２は、一端にスプロケット等（図示省略）が取付けられ、該スプロケット等を介して駆動装置６１と連結する。
【００５０】
ケーシング２１は、長方体形状を有し、底面を除く他の５面には板材が取付けられ壁が形成されている。天井面２２には、被選別物２０１の投入口２３が設けられ、投入口２３には、被選別物２０１を回転ドラム１１の所定の位置に導くためのシュート２４が設けられている。ケーシング２１の底面は、全面開口し選別物２０２の排出口２５となっている。
【００５１】
シュート２４は、振動フィーダー１０７を介して定量供給される被選別物２０１を回転ドラム１１の磁場印加部の上端近傍に供給するように設置されている。またシュート２４は、ドラム１２の幅方向に対して被選別物２０１を均等に供給すべく、幅がドラム１２の幅と同一となっている。なお本実施形態では、被選別物２０１を連続的に定量供給する装置として振動フィーダー１０７を使用するが、被選別物２０１を連続的に定量供給可能であれば、ベルトフィーダー等他の装置であってもよい。被選別物２０１を連続的に定量供給する装置は、供給量を調節可能なものがよい。
【００５２】
固定軸１５は、ケーシング２１の中央部に、固定軸１５を両側面に架け渡す形で固定されており、固定軸１５に回転自在に固定されてる回転ドラム１１も、ケーシング２１の中央部に位置する。ケーシング２１は、４本脚の架台５１の上に固定されており、架台５１により、ケーシング２１の下方に選別装置３１を設置するためのスペースが確保されている。
【００５３】
選別装置３１は、排出口２５から落下する選別物２０２を落下位置に応じて３区分に区分けするものであり、排出口２５の下方に配置されている。選別装置３１は、２つの仕切板３２ａ、３２ｂと、各仕切板３２ａ、３２ｂをスライド自在に支持するリニアレール３６とを有し、各仕切板３２ａ、３２ｂは、排出口２５から落下する選別物２０２に対応し、位置を可変させることのできる可動構造となっている。この可動式の仕切板３２ａ、３２ｂは、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。
【００５４】
仕切板３２ａは、上端を排出口２５に臨ませる鉛直板３３ａと、鉛直板３３ａの下端に連結する傾斜板３４ａと、リニアレール３６にスライド自在に係止する係止体３５ａとを含み構成される。鉛直板３３ａは、落下する選別物２０２を区分けする部材であり、傾斜板３４ａは、選別物２０２を分別回収槽３８に送るシュートとして機能する。このため傾斜板３４ａは、鉛直板３３ａと連結する側が高くなるように設置されており、横断面形状がコ字状となっている。係止体３５ａは、板状の部材であり、鉛直板３３ａの両側面の端部に固定されている。
【００５５】
リニアレール３６は、真っ直ぐな細長い板状の部材であり、架台５１の両側面の端部にそれぞれ１本、架台５１の正面及び背面に架け渡すように取付けられている。仕切板３２ａは、鉛直板３３ａが２本のリニアレール３６の間に、係止体３５ａがリニアレール３６の上に載るようにリニアレール３６に直交配置されている。これにより仕切板３２ａは、係止体３５ａを介してリニアレール３６に係止し、リニアレール３６上を左右（図１（Ａ）における左側、右側）に移動することができる（図１（Ａ）参照）。
【００５６】
仕切板３２ｂは、傾斜板３４ｂの傾斜方向が、傾斜板３４ａの傾斜方向と逆向きとなっているが、仕切板３２ｂの構造は、仕切板３２ａと同じである。
【００５７】
以上のように構成される選別装置３１は、仕切板３２ａ及び／又は仕切板３２ｂの位置を左右に移動させることで、区分１、区分２及び区分３の大きさを簡単に変えることができる。仕切板３２ａを側面視において左に移動させることで区分１を大きくすることが可能となり、これにより区分１に非磁着物の他、磁着物の一部を回収することができる。また仕切板３２ａの鉛直板３３ａと仕切板３２ｂの鉛直板３３ｂとを接触させると、区分２をなくし、区分１と区分３の２区分とすることもできる。
【００５８】
架台５１は、ケーシング２１の下方に選別装置３１を設置し、さらに分別回収槽３８を配置できる高さを有する、４本脚５３の架台である。架台の天井面５２は、ケーシング２１の底面に合せて開口している。架台５１の側面部には、正面側、背面側及び両側面側それぞれの上半分に透明、あるいは、不透明なパネル５４が取付けられている。なおパネル５４に透明なパネルを使用すれば動作状況が確認できるので好ましい。傾斜板３４ａの先端側は、正面側のパネル５４の下から架台５１の正面側に突出する。傾斜板３４ｂの先端側は、背面側のパネル５４の下から架台５１の背面側に突出する。
【００５９】
駆動装置６１は、回転ドラム１１を回転させる装置であり、駆動モータ６２、減速機６３及び減速機６３と回転ドラム１１とを結ぶ回転伝達具を含む。減速機６３は、減速比を可変可能な減速機であり、これにより回転ドラム１１の回転数を可変させることができる。回転伝達具は、減速機６３側のスプロケット（図示省略）、回転ドラム１１側のスプロケット（図示省略）、これらを結ぶチェーンやドライブシャフト等（図示省略）で構成され、減速機６３の回転を回転ドラム１１に伝達する。
【００６０】
上記実施形態では、可変タイプの減速機６３を用いて回転ドラム１１の回転数を可変させるが、インバータモータを使用して回転ドラム１１の回転数を可変させてもよい。また回転伝達具も、上記実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
磁力選別装置１で選別可能な被選別物２０１は、基本的に磁着物と非磁着物との混合物であればよく、特定の被選別物２０１に限定されるものではない。被選別物２０１としては、粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末との混合物が挙げられる。強磁性粉末等と粉粒体状の汚染物とを混合すると、汚染物の表面に強磁性粉末等が吸着し、これら混合物は、汚染物の粒径等により磁着物と非磁着物とになる。
【００６２】
粉粒体状の汚染物としては、汚染物質が重金属、ダイオキシン類、ＰＣＢ、農薬など残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）、放射性物質等であり、汚染物として前記汚染物質に汚染された土壌、焼却灰、瓦礫、廃プラスチック、木くず、さらにはこれらの混合物が挙げられる。放射性物質も特定の物質に限定されるものではなく、セシウムＣｓ、プルトニウムＰｕ、ウランＵ、ラジウムＲａなど幅広い放射性物質を対象とすることができる。
【００６３】
強磁性粉末としてはＦｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｃｏ合金，Ｎｉ−Ｃｏ合金，ステンレス（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ），Ｍｎ−Ａｌ磁石，サマリウム磁石，ネオジウム磁石，マグネタイト，マグヘマタイト，Ｂａフェライト等の粉末が挙げられる。常磁性粉末としては、アルミニウム，三酸化二クロム，酸化コバルト，一酸化鉄，水酸化第一鉄，ウスタイト，含水酸化鉄（δ以外）等の粉末が挙げられる。中でも酸化鉄を主成分とする強磁性粉末が好ましく、マグネタイト粉末がより好ましい。
【００６４】
以下に、強磁性粉末が汚染物に吸着する想定メカニズムを、汚染物を土壌として説明する。土壌は、同形置換効果により土壌表面が負に帯電しているため、土壌表面には正電荷をもつカチオンが集積している。このような状況下、負に帯電した強磁性粉末を添加すると、カチオン周辺に吸着し、結果として土壌に吸着する。電荷量が多ければカチオンと強く吸着することになる。一方で、自身の電荷反発及び土壌表層電荷との静電反発により、負の荷電量が多くなればなるほど分散力が増し、土壌表層に均一に拡散しようとする。
【００６５】
次に図３を用いて、回転ドラム１１上で被選別物２０１に作用する力について説明する。ここでは汚染物が土壌粒子、強磁性粉末がマグネタイト粉末とし、これら混合物を被選別物２０１として説明する。
【００６６】
回転している回転ドラム１１上に落下した被選別物２０１は、表面に強磁性粉末であるマグネタイトが付着しているため、回転ドラム１１の磁場印加領域では、外部磁場Ｈより誘起される磁気力Ｍによりドラム１２の表面に貼り付こうとする。また被選別物２０１には磁気力Ｍと反対方向に垂直抗力Ｎと遠心力Ｃが作用する。また被選別物２０１には、鉛直方向に重力Ｇが作用し、さらにドラム１２表面との間に摩擦力Ｆが作用する。摩擦力Ｆは、ドラム１２の回転方向とは逆向きである。
【００６７】
被選別物２０１に作用する力のうち、磁気力Ｍと摩擦力Ｆとは被選別物２０１をドラム１２上に止め置く方向に作用し、逆に遠心力Ｃと重力Ｇ（但しθ＜０）とは、被選別物２０１をドラム１２上から引き離す方向に作用する。被選別物２０１はこれらのバランスよりドラム１２表面に貼り付く。
【００６８】
ドラム１２上の被選別物２０１の水平からの仰角をθ、摩擦係数をμとすると、図３においてドラム中心点線方向の力のつり合いは、式（１）〜（２）で示される。またドラム中心点線方向に垂直方向の力のつり合いは、式（３）〜（５）で示される。
【００６９】
【数１】
2017113744.tif 000003
【００７０】
式（１）が成立する仰角θで丁度つり合い（分別閾値θＴ；−９０°＜θＴ＜９０°）、θがこれよりも小さくなると被選別物２０１は、ドラム１２表面から滑り落ちる。被選別物２０１に作用する力の大きさは、被選別物２０１の磁着特性により異なり、分別閾値θＴも被選別物２０１により異なる。また被選別物２０１に作用する力の大きさは、磁力選別装置１の運転条件、磁力選別装置１の装置特性によっても変化する。
【００７１】
被選別物２０１の磁着特性としては、被選別物２０１の粒径、形状、比重、含水率、マグネタイトの付着量、表面帯電状態がある。
【００７２】
先に述べたように重力はsinθ＞０、すなわちθ＞０°である限りドラム１２表面に押し付けるように作用する。θ＜０においては、引き離す力になるのでドラム１２表面から被選別物２０１を引き離すことに寄与する。また遠心力Ｃは、ドラム１２の半径をＲ、被選別物２０１の速度をＶ、被選別物２０１の質量をＭ０とすると、式（６）が成立し、質量Ｍ０が大きいとドラム１２表面から剥離し易くなる。
【００７３】
【数２】
2017113744.tif 000004
【００７４】
一般的に粒径の小さい粒子は、質量Ｍ０が小さいが、強磁性粉末の付着量も少なく、磁気力Ｍも小さくなる。粒子を球形と仮定し、その半径をｒとすると表面積は半径ｒの２乗に比例し、体積は半径ｒの３乗に比例する。マグネタイト粉末は、土壌粒子に付着し易く、土壌粒子の表面積に比例して付着するものと考えられるため、マグネタイト粉末の付着量∝磁着力は、粒子半径ｒの２乗に比例し、粒子の質量Ｍ０は、半径ｒの３乗に比例する。磁着力は、粒径ｒのおおよそ２乗に比例するが、θ＜０のときの引き剥がしに作用する重力は粒径ｒの３乗に比例して大きくなるので、粒径ｒが大きくなると磁着力より重力による剥離の効果が大きくなる。
【００７５】
以上のことから、被選別物２０１の粒径及び比重に関しては、それらが大きい程、ドラム１２の下半分ではこれから外れ落下し易くなる。マグネタイト粉末の付着量に関しては、付着量が多いほど磁気力Ｍが大きくなり、ドラム１２上から外れ難くなる。粒径の小さい被選別物２０１ほど自重が軽く、単位重量当たりのマグネタイト粉末の付着量が多くなるためドラム１２上から外れ難くなる。逆に粒径が大きくなるに従って自重が重くなり、さらに単位重量当たりのマグネタイトの付着量が少なくなるためドラム１２上から外れ易くなる。被選別物２０１の形状、含水率及び表面帯電状態は、摩擦力Ｆに影響を与える。
【００７６】
磁力選別装置１の運転条件としては、回転ドラム１１の回転数及び被選別物２０１の供給速度（処理速度）がある。回転ドラム１１の回転数は、回転数を上げるほど遠心力Ｃが大きくなり、被選別物２０１は、ドラム１２上から外れ易くなる。被選別物２０１の供給速度は、ドラム１２上の被選別物２０１の厚さに反映される。つまり被選別物２０１の供給速度が大きい程、ドラム１２上の被選別物２０１の厚さは厚くなる。ドラム１２上の被選別物２０１の厚さが厚くなると、上面側の被選別物２０１は、ドラム１２との距離が大きくなり磁気力Ｍが作用し難くなり、結果、上面側の被選別物２０１は、ドラム１２上から外れ易くなる。
【００７７】
次に回転ドラム１１の回転速度と推定される回転ドラム１１から離れ放出される粒子の軌跡との関係を説明する。図４は、磁力選別装置１の回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡を説明するための模式図である。
【００７８】
回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡は、仮定１：空気抵抗は無視できる、仮定２：回転ドラム１１へ投下された粒子は、回転ドラム１１上をドラム回転速度と同じ速度で移動する（回転ドラム１１上の滑り、転がりを無視する）とすると、式（７）〜式（１２）で示される。回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡は、式（７）〜式（１２）で示されるように回転ドラム１１の回転速度ｖの影響を受ける。
【００７９】
【数３】
2017113744.tif 000005
【００８０】
図５及び図６は、回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡と回転ドラム１１の回転速度ｖとの関係を示す図である。図５及び図６において、回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡は、式（７）〜式（１２）を用いて算出している。図５及び図６に示されるように回転ドラム１１の回転速度ｖが上昇するに従って、同一高さｈ（ｍ）における粒子の軌跡が広がる。これにより回転ドラム１１の回転速度ｖを変更することで、区分けする粒子の粒径を変更することができる。図５及び図６は、計算により算出された粒子の推定される軌跡の一例であり、図５及び図６に示す数値に限定されるものではない。
【００８１】
また回転ドラム１１の回転速度ｖを大きくすると、粒子粒径の空間分布幅が広がるため、分級粒径閾値の分解能を細かく設定することができる。特に、磁力選別装置１は、仕切板３２ａ及び／又は仕切板３２ｂの位置を左右に移動させることで、区分１、区分２及び区分３の大きさを簡単に変えることができる選別装置３１を備えるので、回転ドラム１１の回転速度ｖを大きくして使用すれば、被選別物（汚染物）を所望の濃度に容易に選別することができる。
【００８２】
磁力選別装置１の装置特性としては、ドラム表面の磁束密度があり、被選別物２０１の磁着比率は、ドラム１２表面の磁束密度に比例して増加する。磁石１４に電磁石を使用し、ドラム表面の磁束密度を調節することで被選別物２０１の磁着比率を制御することができる。またドラム１２の材質、表面状態も被選別物２０１の磁着に影響を与える。
【００８３】
以上のように回転ドラム１１上において被選別物２０１に作用する力は、被選別物２０１の性状、磁力選別装置１の運転条件、磁力選別装置１の装置特性等によって異なるため、回転ドラム１１の表面磁束密度、被選別物２０１の供給速度、回転ドラム１１の回転速度、土壌粒子とマグネタイト粉末との混合割合、土壌粒子の含水率のうち、少なくとも１つを調節することで、被選別物２０１の落下位置を調節することができる。
【００８４】
次に、放射性物質汚染土壌とマグネタイト粉末との混合物を被選別物２０１として磁力選別装置１の動作を説明する。ここで、放射性物質汚染土壌とマグネタイトとの混合物のうち、放射性物質汚染土壌の表面にマグネタイト粉末が付着しているものを磁気土粒子と呼ぶ。
【００８５】
混合装置を用いて十分に混合された放射性物質汚染土壌とマグネタイト粉末との混合物は、ホッパー１０５に充填された後、振動フィーダー１０７を介して磁力選別装置１に連続的に定量供給される。
【００８６】
シュート２４を通じて、回転している回転ドラム１１上の磁場印加部の上端に落下した被選別物２０１のうち、粒径のかなり大きい磁気土粒子、あるいはマグネタイト粉末が付着し損ねた汚染土壌は、仰角が０°＜θ＜９０°の範囲でドラム１２上を滑落する。これら粒子は、選別装置３１の仕切板３２ａで仕切られる区分１で回収される。
【００８７】
粒径が中程度の磁気土粒子は、仰角θ＜０°にてドラム１２表面上から脱着分離し、放射線状に落下し、区分２で回収される。粒径が小さい磁気土粒子は、ドラム１２の磁場印加部端仰角θ≒−９０°にてドラム１２表面上から脱着分離し、放射線状に落下し、区分３で回収される。
【００８８】
放射性物質汚染土壌は、粒径の小さいものほど汚染濃度が高いことが知られている（例えば特開２０１３−２４２２１０号公報、表１）。上記のように粒径の小さい放射性物質汚染土壌は、区分３に、粒径の大きい放射性物質汚染土壌は、区分１に、その中間の粒径の放射性物質汚染土壌は区分２に回収されるため、放射性物質汚染土壌の濃縮、除染等を行うことができる。なお上記実施形態では、選別装置３１が区分けする区分数を３としたが、区分数を４以上とすることも可能であり、これにより放射性物質汚染土壌の濃縮、除染等をより適切に行うことができる。
【００８９】
放射性物質汚染土壌以外の汚染物であっても、汚染物質が主として粉粒体状の固体表面に固着、吸着又は付着した汚染物は、通常、粒径の小さい物ほど汚染物質の濃度が高くなる。このような汚染物も放射性物質汚染土壌と同様に濃縮、除染等を行うことができる。
【００９０】
上記のように第１実施形態の磁力選別装置１は、選別物の落下位置に対応し選別物を３区分以上に区分けすることができるので、汚染物の濃度に対応した選別を行うことができる。また汚染物の性状、例えば比重、含水率が変化しても選別装置である仕切板３２ａ、３２ｂの位置を可変可能なため汚染物を所望の濃度に区分けすることができ、さらに被選別物２０１の供給速度、回転ドラム１１の回転速度等を調節することで汚染物を所望の濃度に選別することができる。
【００９１】
図７は、本発明の第２実施形態の磁力選別装置２の概略構成を示す図であり、（Ａ）が側面図、（Ｂ）が正面図である。図８は、本発明の第２実施形態の磁力選別装置２の選別装置４１廻りの構成図である。図１から図３に示す第１実施形態の磁力選別装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
本発明の第２実施形態の磁力選別装置２の基本構成は、本発明の第１実施形態の磁力選別装置１と同じであるが、選別装置４１の構造が異なる。選別装置４１は、選別装置３１と同様に、排出口２５から落下する選別物２０２を落下位置に応じて３区分に区分けするものであり、機能は選別装置３１と同じである。
【００９３】
選別装置４１も選別装置３１と同じく排出口２５の下方に配置されている。選別装置４１も選別装置３１と同様に、２つの仕切板４２ａ、４２ｂと、各仕切板４２ａ、４２ｂをスライド自在に支持するリニアレール３６とを有する。各仕切板４２ａ、４２ｂは、排出口２５から落下する選別物２０２に対応し、位置を可変させることのできる可動構造となっており、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。
【００９４】
仕切板４２ａは、仕切板３２ａと同じく上端を排出口２５に臨ませる鉛直板３３ａを有し、仕切板４２ｂは、仕切板３２ｂと同じく上端を排出口２５に臨ませる鉛直板３３ｂを有する。仕切板４２ａ、４２ｂも選別装置３１と同様に、係止体３５ａ、３５ｂを有し、係止体３５ａ、３５ｂが鉛直板３３ａ、３３ｂの両側面の端部に固定されている。
【００９５】
選別装置３１では、仕切板３２ａ、３２ｂは、鉛直板３３ａ、３３ｂそれぞれに連結する傾斜板３４ａ、３４ｂを有するが、選別装置４１では、仕切板４２ａ、４２ｂは、鉛直板３３ａと鉛直板３３ｂとに跨るように連結した蛇腹体４６及び傾斜板４４を有する。
【００９６】
蛇腹体４６は、帆布などのような柔軟性を有する部材が折り畳まれ蛇腹状に形成された部材であり、一端部が鉛直板３３ａの下辺に、他端部が鉛直板３３ｂの下辺に連結する。蛇腹体４６は、鉛直板３３ａ及び／又は鉛直板３３ｂが左右に移動し、鉛直板３３ａと鉛直板３３ｂとの間隔が変化しても追従し、鉛直板３３ａと鉛直板３３ｂとを結ぶ。蛇腹体４６は、蛇腹体４６上に落下した選別物２０２を排出可能に傾斜して取付けられている。
【００９７】
傾斜板４４は、蛇腹体４６上に落下した選別物２０２を架台５１の外に排出するための部材であり、蛇腹体４６の下に傾斜して取付けられている。
【００９８】
選別装置３１では、仕切板３２ａ、３２ｂの傾斜板３４ａ、３４ｂを介して区分１及び区分３に落下する選別物２０２をそれぞれ架台５１の外に排出し、区分２に落下する選別物２０２は架台５１の内側で回収する。これに対して選別装置４１では、仕切板３２ａ、３２ｂを結ぶ蛇腹体４６及び傾斜板４４を介して区分２に落下する選別物２０２を架台５１の外に排出し、区分１及び区分３に落下する選別物２０２は架台５１の内側で回収する。
【００９９】
本発明の第２実施形態の磁力選別装置２と本発明の第１実施形態の磁力選別装置１とでは、選別装置３１、４１の構造が異なり、これに伴い選別物２０２の回収位置が異なるが、被選別物２０１の選別原理、選別要領、及び磁力選別装置の動作、作用効果は、磁力選別装置２と本発明の第１実施形態の磁力選別装置１とで同じである。
【０１００】
本発明の第１及び第２実施形態の磁力選別装置１、２は、共に２つの仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂを備え、これにより被選別物２０１を３つの区分に区分け可能とする。さらにこの２つの仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂは、位置を左右に移動可能なため区分１、区分２及び区分３の大きさを簡単に変えることができる。これにより所望の粒径の選別物２０２を得ることができることは既に説明の通りである。
【０１０１】
一方で、第１及び第２実施形態の磁力選別装置１、２の選別装置３１、４１は、共に仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂの高さは固定されており、高さを変更することはできない。ここで第１及び第２実施形態の磁力選別装置１、２の選別装置３１、４１の変形例として、仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂの高さを可変可能な構造とすれば、高さを変更することで所望の粒径の選別物２０２を得ることができる。つまり仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂの高さ可変構造は、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。このことは図５及び図６、式（７）〜式（１２）からも明らかである。
【０１０２】
仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂの高さを可変させる方法としては、仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ全体の設置高さを可変させる方法、鉛直板３３ａ、３３ｂを伸縮構造とし、鉛直板３３ａ、３３ｂの高さのみを変更する方法がある。後者の場合には、回転ドラム１１に近い最上端の位置が可変できればよい。鉛直板３３ａ、３３ｂの伸縮構造としては、例えば、鉛直板３３ａ、３３ｂを複数枚の板で構成し、これらをスライド可能とすればよい。このような方法は、選別装置３１、４１の構造をそのまま踏襲し、簡単に実施することができる。また仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂを左右に、さらに高さを可変可能とすることで、より確実に所望の粒径の選別物２０２を得ることができる。
【０１０３】
さらに第１及び第２実施形態の磁力選別装置１、２は、選別装置３１、４１を以下のように変形してもよい。第１及び第２実施形態の磁力選別装置１、２では、選別装置３１、４１に２つの仕切板３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂを使用し、これにより被選別物２０１を所望の粒径に区分けしているが、より簡便な選別装置とするのであれば、１つの仕切板を左右及び／又は上下に可変可能な構造としてもよい。このような構造も区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。１つの仕切板の場合、区分数は２区分となるが、位置が固定された従来の選別装置と異なり、仕切板を左右及び／又は上下に可変させることで汚染土壌など被選別物２０１の性状等が変化した場合であっても、それに対応した選別が可能となる。
【０１０４】
図９は、本発明の第３実施形態の磁力選別装置３の概略構成を示す側面図、図１０は、本発明の第３実施形態の磁力選別装置３の概略構成を示す正面図である。但し、図１０では、選別器８０を省略している。図１１は、本発明の第３実施形態の磁力選別装置３の被選別物２０１に作用する力を示す模式図である。図１から図３に示す第１実施形態の磁力選別装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
磁力選別装置３は、複数のハーフパイプ状のシュートを備える選別器を用いた磁力選別装置であって、定量供給装置である振動フィーダー１０７を介して連続的に供給される、粉粒体状の汚染物と強磁性粉末及び／又は常磁性粉末とが混合されてなる被選別物２０１を連続的に選別する。
【０１０６】
本実施形態の磁力選別装置３は、隣り合うように配置された２基の選別器７０、８０と、選別器７０、８０の一端部に設置された可動堰９１、９５と、選別器７０、８０を所定の高さに設置する架台５５、５６とを備える。
【０１０７】
選別器７０は、ハーフパイプ状のシュート７１と、シュート７１の裏面（背面）に設置された制動磁石７８を備える。
【０１０８】
シュート７１は、横断面の中心角が約２１０°の非磁性材からなるハーフパイプ状のシュートである。シュート７１は、鉛直軸の上方を０°とし時計廻りで角度を表したとき、横断面において可動堰取付側７３の端部が約９０°、被選別物流入側７２の端部が約３００°であり、被選別物流入側７２が高く、可動堰取付側７３が低くなっている。但し、シュート７１の横断面の形状、角度は、これに限定されるものではない。またシュート７１は、軸方向において分別回収槽３８側が低くなるように傾斜して設置されており、分別回収槽３８側が選別物２０２の排出口７６となる。
【０１０９】
制動磁石７８は、シュート７１上を移動（横断）する被選別物２０１の速度を制御する磁石であり、シュート７１を横断面に見て、可動堰取付側７３近傍の傾斜部７４の裏面でかつ、軸方向に見て被選別物流入側７２に取付けられている。制動磁石７８の長さは、シュート７１の長さの１／３〜１／４程度である。シュート７１のうち制動磁石７８が配置されている領域が、磁場印加部７５であり、その他の領域は磁場無印加部となる。制動磁石７８は、永久磁石、電磁石のいずれでもよい。
【０１１０】
本実施形態では、制動磁石７８として棒状の複数本の磁石が、間隔を空け２箇所に取付けられている。磁場印加部７５の連続通過距離を長くし過ぎると、この部分で被選別物２０１が磁着される可能性があるため、これを避けるべく制動磁石７８の設置を間欠的としている。制動磁石７８の設置は、シュート７１の背面が容易であるが、より強力な磁場を被選別物２０１に印加する必要がある場合には、シュート７１の内側表面に埋め込んでもよい。この他、制動磁石７８の設置個所、数量、表面磁束密度等は、被選別物２０１に合わせて適宜選択することができる。
【０１１１】
なお、制動磁石７８に磁着物が堆積した場合は、次の要領で対処すればよい。制動磁石７８に電磁石を使用する場合には、図に明示しないブロア（エアガン）、スキマー(かきとり器)などを設け、電流を遮断し磁力を喪失させた後にブロア（エアガン）、スキマーなどを動作させ磁着物を除去する。同様に、制動磁石７８に永久磁石を使用する場合には、永久磁石をシュート７１表面から機械的に離隔させた後、図に明示しないブロア（エアガン）、スキマー(かきとり器)などを動作させ磁着物を除去する。
【０１１２】
選別器８０の基本構成は、選別器７０と同じであり、ハーフパイプ状のシュート８１と、シュート８１の裏面に設置された制動磁石８８を備える。
【０１１３】
シュート８１は、シュート７１とほぼ同じ形状であるが、シュート７１に比較して直径（横断面の大きさ）が小さい。シュート８１の設置要領は、シュート７１と同じである。またシュート８１にも、シュート７１と同じ要領で、横断面に見て可動堰取付側８３近傍の傾斜部８４の裏面でかつ、軸方向に見て被選別物流入側８２に制動磁石８８が取付けられている。制動磁石８８の取付け要領は、制動磁石７８と同じであり、シュート８１のうち制動磁石８８が配置されている領域が、磁場印加部８５であり、その他の領域は磁場無印加部となる。
【０１１４】
シュート７１及びシュート８１には、それぞれ被選別物流入側７２、８２の端部、可動堰取付側７３、８３の端部に架台取付部７７、８７が設けられている。シュート７１及びシュート８１は、互いの軸線方向（長手方向）を平行として隣り合うように並べて架台５５、５６に固定されている。具体的には、シュート７１の可動堰取付側７３の端部とシュート８１の被選別物流入側８２の端部とが隣り合うように同じ高さで設置されている。
【０１１５】
可動堰９１は、シュート７１からシュート８１に飛び移る被選別物２０１を選別するためのものであり、可動板９２と可動板９２を上下動可能に保持するホルダ９３とを含む。ホルダ９３は、シュート７１の可動堰取付側７３の架台取付部７７の端部で、かつシュート７１の反排出口側に設置され、可動板９２を鉛直に支持する。可動板９２は、矩形の板であり、ホルダ９３に差し込まれ、ホルダ９３に設けられた固定ボルト（図示省略）で固定される。可動板９２の軸方向の長さは、制動磁石７８の長さの６０〜７０％程度である。
【０１１６】
可動堰９５は、シュート８１から飛び出す被選別物２０１を選別するためのものであり、基本構造は可動堰９１と同じである。可動堰９５は、可動堰９１と同様に可動板９６と可動板９６を上下動可能に保持するホルダ９７とを含み、ホルダ９７は、シュート８１の可動堰取付側８３の架台取付部８７の端部で、かつシュート８１の反排出口側に可動堰９１のホルダ９３と同じ要領で設置されている。可動板９６は、可動板９２と同じ要領で、ホルダ９７に上下動可能に固定されている。
【０１１７】
次に図１１を用いて、シュート７１の磁場印加部７５を移動する被選別物２０１に作用する力について説明する。ここでは汚染物が土壌粒子、強磁性粉末がマグネタイト粉末とし、これら混合物を被選別物として説明する。
【０１１８】
振動フィーダー１０７から供給された被選別物２０１は、シュート７１の反排出口側であって被選別物流入側７２に落下する。これより被選別物２０１は、シュート７１上を滑り落ちながら可動堰取付側７３に向け移動し、さらに慣性Ｉにより傾斜部７４を駆け上がる。シュート７１は、排出口７６側が低くなるように傾斜して設置されているので、被選別物２０１には、シュート７１の排出口７６側に向け移動する力も作用する。
【０１１９】
被選別物２０１がシュート７１の磁場印加部７５に達すると、表面に強磁性粉末であるマグネタイト粉末が付着しているため、磁気力Ｍと遠心力Ｃが作用しシュート７１の表面に吸着しようとする。また被選別物２０１には磁気力Ｍと反対方向に垂直抗力Ｎが作用する。また被選別物２０１には、鉛直方向に重力Ｇが作用し、さらにシュート７１の壁面との間に、慣性Ｉと反対方向に摩擦力Ｆが作用する。
【０１２０】
慣性Ｉは、被選別物２０１が傾斜部７４を駆け上がるように作用し、磁気力Ｍと遠心力Ｃは、被選別物２０１をシュート７１の壁面に留め置くように作用し、摩擦力Ｆ及び重力Ｇは、被選別物２０１が傾斜部７４から下り落ちるように作用する。被選別物２０１が磁場印加部７５を駆け上がり、さらに可動板９２を乗り越えるか否かは上記の力の作用による力学的エネルギーのバランスで決まる。
【０１２１】
粒子の力学的エネルギー（運動エネルギー＋位置エネルギー）は、摩擦力のする仕事により減少する。磁気力Ｍの作用により摩擦が増大すると力学的エネルギーが減少するため、運動エネルギーが０となり位置エネルギーが最大となる点が、初期の落下開始位置より低くなる。制動力(摩擦力)は、粒子質量に比例するため、粒径が大きい、比重が大きいことは制動力増加につながり、力学的エネルギーの減少、上昇可能位置の低下につながる。
【０１２２】
以上のことから被選別物２０１のうち、粒径の大きい被選別物２０１は、自重に対するマグネタイト等粉末付着量が比較的小さく自重当たりの磁気力Ｍが比較的小さくなるため、摩擦力Ｆが小さくなり、これによる力学的エネルギー損失が小さいため、磁場印加部７５を駆け上がり、さらに可動板９２を乗り越え易い。また振動フィーダー１０７とシュート７１との距離を大きくし、被選別物２０１をシュート７１に対して高い位置から供給した場合も、力学的エネルギーが大きくなり、磁場印加部７５を駆け上がり、さらに可動板９２を乗り越え易い。
【０１２３】
制動磁石７８に関しては、設置個所を多くし磁場印加部７５を広くし、あるいは磁気力Ｍを高めると、被選別物２０１は、磁場印加部７５を駆け上がり難く、可動板９２を乗り越え難くなる。マグネタイト粉末の付着量が多い場合も同様である。このため制動磁石７８に電磁石を使用した場合には、シュート７１表面の磁束密度を調節することで被選別物２０１を選別することができる。永久磁石の場合は、シュート表面と磁石の離隔距離を機械的に変化することで同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
シュート７１に関しては、シュート７１の直径が大きい程、被選別物２０１がシュート７１上を移動する距離が長くなり、摩擦力Ｆにより被選別物２０１の運動エネルギーが低下する。よって被選別物２０１は、傾斜部７４、磁場印加部７５を駆け上がり難く、可動板９２を乗り越え難くなる。またシュート７１の傾斜部７４の長さが長い程、また傾斜部７４の角度が急な程、被選別物２０１は、可動板９２を乗り越え難くなる。またシュート７１の表面状態は、摩擦力Ｆに影響を与える。摩擦力Ｆは、被選別物２０１の形状、含水率及び表面帯電状態によっても異なる。
【０１２５】
可動堰９１に関しては、可動板９２の上端部の位置が高い程、被選別物２０１は、可動板９２を乗り越え難くなる。以上、選別器７０及び可動堰９１について説明したが、選別器８０及び可動堰９５も同様である。
【０１２６】
以上のようにシュート７１、８１上において被選別物２０１に作用する力は、被選別物２０１の性状、運転条件、磁力選別装置３の装置特性等によって異なるため、シュート７１、８１の表面磁束密度、被選別物２０１の供給速度、被選別物２０１の供給位置（高さ）、可動板９２、９６の高さ、土壌粒子とマグネタイト粉末との混合割合、土壌粒子の含水率のうち、少なくとも１つを調節することで、被選別物２０１が乗り越える堰を調節することができる。
【０１２７】
次に、放射性物質汚染土壌とマグネタイト粉末との混合物を被選別物２０１として磁力選別装置３の動作を説明する。ここで、放射性物質汚染土壌とマグネタイト粉末との混合物のうち、放射性物質汚染土壌の表面にマグネタイト粉末が付着しているものを磁気土粒子と呼ぶ。
【０１２８】
混合装置を用いて十分に混合された放射性物質汚染土壌とマグネタイト粉末との混合物は、ホッパー１０５に充填された後、振動フィーダー１０７を介して選別器７０に連続的に定量供給される。
【０１２９】
振動フィーダー１０７から供給された被選別物２０１は、シュート７１の反排出口側であって被選別物流入側７２に落下する。被選別物２０１は、シュート７１上を滑りながら可動堰取付側７３に移動する。このとき粒径の小さい磁気土粒子は、マグネタイト粉末の付着量が多く磁気力Ｍが大きいためこれによる摩擦力Ｆが大きくなるので力学的エネルギー損失が大きく、可動堰９１を乗り越えることができない。可動堰９１を乗り越えることのできない被選別物２０１は、シュート７１を軸方向に下り排出口７６から区分１に設置された分別回収槽３８に落下する。但し、粒径の小さい汚染土壌であっても、マグネタイトが付着し損ねた汚染土壌は、制動磁石７８による制動が作用しないため、可動堰９１を乗り越えることができる。
【０１３０】
粒径の大きい被選別物２０１は、マグネタイト粉末の付着量が少なく磁気力Ｍの作用が小さいため力学的エネルギーの損失が小さく、可動堰９１を乗り越え、シュート８１の反搬出口側であって被選別物流入側８２に落下する。この被選別物２０１のうち、粒径の比較的小さい被選別物２０１は、可動堰９５を乗り越えることができず、シュート８１を軸方向に下り排出口から区分２に設置された分別回収槽３８に落下する。可動堰９５を乗り越えた被選別物２０１は、区分３の分別回収槽３８に回収される。
【０１３１】
本実施形態の磁力選別装置３では、各区分に設置された分別回収槽３８の上部に、篩３９が設置され、篩下が分別回収槽３８に回収されるようになっている。なお、篩３９は、設置しなくてもよい。
【０１３２】
上記のように第３実施形態の磁力選別装置３は、ハーフパイプ状のシュート上を移動する被選別物（汚染物）２０１の力学的エネルギーにより、被選別物２０１を選別するので、汚染物の濃度に対応した選別、あるいは被選別物２０１の性状に応じた選別ができる。選別器を複数基設置すれば汚染物を３区分以上に区分けすることができる。さらに磁力選別装置３は、高さを可変可能な可動堰９１、９５を備えるので、汚染物の比重、含水率など汚染物の性状が変化しても可動堰９１、９５の高さを調節することで、汚染物を所望の濃度に区分けすることができる。
【０１３３】
図１２は、本発明の第４実施形態の汚染物乾式処理システム１０１の概略構成図である。図１２に示す汚染物乾式処理システム１０１は、放射性物質汚染物の処理施設の一部として組み込まれている。ここでは被選別物が放射性物質汚染土壌であるが、被選別物は放射性物質汚染土壌に限定されるものではない。
【０１３４】
汚染物乾式処理システム１０１は、放射性物質汚染土壌を放射性物質の濃度により区分するための乾式連続処理システムであり、図１に示した磁力選別装置１を含む。その他、放射性物質汚染土壌と薬剤であるマグネタイト粉末とを連続的に混練する混練機１０３、混練機１０３にマグネタイト粉末を定量供給する薬剤フィーダー１０４、混練機１０３で混練された混合物の含水率を調節する含水率調節装置１０９、被選別物を磁力選別装置１に連続的に定量供給する振動フィーダー１０７を含む。振動フィーダー１０７は供給量を可変可能である。混練機１０３に代え、混合装置を使用してもよい。
【０１３５】
放射性物質汚染土壌の処理施設において、汚染物が、搬入され仮置きヤードに設置されたベッセル（図示省略）内に仮置きされる。処理施設には、搬入された汚染物から木くずなどの粗大物を除去する一次分級装置が設けられ、汚染物乾式処理システム１０１には、木くずなどの粗大物が取り除かれた汚染土壌が供給される。
【０１３６】
一次分級装置は、ホッパー１５３、振動篩１５５、ベルトコンベヤ１５７を含む。ベッセル内に仮置きされた汚染物は、バックホー（図示省略）により振動篩１５５の上部に設置されたホッパー１５３に供給され、振動篩１５５でふるい分けされる。粗大物は、汚染物乾式処理システム１０１に送られることなく回収される。
【０１３７】
粗大物が取り除かれた汚染土壌は、ベルトコンベヤ１５７を介して混練機１０３の上部に設置されたホッパー１０５に供給される。ホッパー１０５には、薬剤フィーダー１０４からマグネタイト粉末が定量供給され、汚染土壌及びマグネタイト粉末は、混練機１０３で混練される。混練機１０３の出口部には、混練機１０３から排出される汚染土壌及びマグネタイト粉末の混合物の含水率を調節する含水率調節装置１０９が設けられ、ここで混合物の含水率が調節される。含水率調節装置１０９は、乾燥器及び加湿器を備える。含水率調節装置１０９は、混練機１０３に組み込まれていてもよい。
【０１３８】
含水率調節装置１０９を介して含水率が調節された混合物は、被選別物２０１として振動フィーダー１０７を介して磁力選別装置１に送られる。混練機１０３は、特定の混練機に限定されるものではないが、連続処理が可能であり小型で混練性能に優れるものが好ましい。このような混練機として真空押出成形機がある。汚染物乾式処理システム１０１において、含水率調節装置１０９を省略することもできるが、含水率調節装置１０９を設けることで汚染土壌の性状が変化しても、汚染土壌を適切に区分けすることができる。
【０１３９】
磁力選別装置１は、放射性物質の濃度が８，０００Ｂｑ／ｋｇ未満の低汚染土壌と放射性物質の濃度が８，０００Ｂｑ／ｋｇ以上の高汚染土壌とに選別し、ベッセル１５１に排出する。低汚染土壌を排出する傾斜板３４の出口には、篩１２１が設置され、ベッセル１５１には、篩１２１上のみ貯留される。一方、篩１２１下は、返送装置１２３を介してホッパー１０５に返送される。低汚染土壌として排出された汚染土壌であって、篩１２１を通過したものは、マグネタイト粉末が付着していない可能性があるので、ホッパー１０５に返送する。ベッセル１５１に貯留された汚染土壌は、放射線モニタ１６１で濃度が確認された後、それぞれ搬出される。
【０１４０】
高汚染土壌についても、傾斜板３４の出口に篩１２１を設け、篩上を返送装置１２３を介してホッパー１０５に返送するようにしてもよい。但し、高汚染土壌は、粒径が小さいため篩による分級が難しい。実用的には、低汚染土壌のみ分級、返送すればよく、汚染土壌が３区分以上に分類される場合には、汚染濃度の最も小さい区分のみを対象とすればよいであろう。
【０１４１】
放射性物質汚染物の処理施設は、汚染物乾式処理システム１０１を含め、各機器がテントあるいは建屋内に設置され、ここには発塵を防止するための散水器１６３、加湿器１６５、放射線モニタ１６１が取付けられている。またテントあるいは建屋の外には、テントあるいは建屋内と連通する集塵機、水供給装置（図示省略）等が設けられている。
【０１４２】
上記実施形態の汚染物乾式処理システム１０１は、磁力選別装置１を備えるので汚染物を常温でかつ無廃水で区分けすることができる。さらに汚染物乾式処理システム１０１は、磁力選別装置１で回収された、汚染濃度の低い区分の選別物２０２を篩１２１で分級し、篩下を混練機１０３に返送する返送装置１２３を備えるので、汚染物をより適切に区分けすることができる。なお上記実施形態では、磁力選別装置として第１実施形態の磁力選別装置１を使用するが、第２実施形態、第３実施形態の磁力選別装置２、３、さらには後述の第５〜第８実施形態の磁力選別装置４、５、６、７であってもよい。
【０１４３】
さらに他の実施形態の磁力選別装置を示す。
【０１４４】
図１３は、本発明の第５実施形態の磁力選別装置４の概略構成を示す側面図である。図１から図３に示す第１実施形態の磁力選別装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４５】
本発明の第５実施形態の磁力選別装置４の基本構成は、本発明の第１実施形態の磁力選別装置１と同じであるが、選別装置３０１の構造が異なる。選別装置３０１は、選別装置３１と同様に、排出口２５から落下する選別物２０２を落下位置に応じて複数の区分に区分けし、さらに選別物２０２を回収可能に構成されている。
【０１４６】
選別装置３０１は、６個の分別回収槽３０２からなり、選別装置３１と同じく排出口２５の下方に、これらが隙間なく並べて設置されている。本実施形態では、分別回収槽３０２の数が６個であるから選別物２０２を６区分に分別回収することができるが、分別回収槽３０２の数は６個に限定されるものではなく、区分けする区分数以上であればよい。好ましくは、分別回収槽３０２の数は３個以上である。これにより汚染物を所望の濃度に区分けすることができる。
【０１４７】
各分別回収槽３０２の大きさ（幅）は、同一を基本とするが異なっていてもよい。各分別回収槽３０２の大きさ（幅）は、特定の幅に限定されるものではないが、幅が区分けされる選別物２０２の粒径を決めるため、幅の狭いものを使用すればより細かく分級することができる。つまり本実施形態の磁力選別装置４にあっては、複数個の分別回収槽３０２が、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。
【０１４８】
磁力選別装置４の選別装置３０１は単純な構成ではあるが、選別物２０２を確実に複数の区分に区分けすることができる。また各分別回収槽３０２の個数、各分別回収槽３０２の大きさ（幅）を適切に設定することで所望の粒径の選別物２０２を回収することができる。
【０１４９】
図１４は、本発明の第６実施形態の磁力選別装置５の概略構成を示す側面図である。図１から図３に示す第１実施形態の磁力選別装置１、図１３に示す第５実施形態の磁力選別装置４と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１５０】
本発明の第６実施形態の磁力選別装置５は、基本構成が本発明の第１実施形態の磁力選別装置１と同じであり、磁力選別装置５の選別装置３１１の構造が、磁力選別装置４の選別装置３０１と類似する。選別装置３１１は、分別回収槽３０２を用いて、排出口２５から落下する選別物２０２を落下位置に応じて複数の区分に区分けし回収する点において、選別装置３０１と共通するが、選別装置３１１は、さらに分別回収槽３０２に分別された選別物２０２を混合する混合装置３１２を備える。
【０１５１】
分別回収槽３０２については、磁力選別装置４の選別装置３０１と同様に考えることができるので説明を省略する。
【０１５２】
混合装置３１２は、各分別回収槽３０２の底部に設けられ選別物２０２を排出する出口管３１３と、各出口管３１３が連結する集合管３１４と集合管３１４と連結する混合調製槽３１５とを含む。各出口管３１３はそれぞれ、管路の途中にバルブ３１６を有し、出口部が集合管３１４と連結する。分別回収槽３０２からの選別物２０２の排出は重力によるものであってもよいが、分別回収槽３０２又は出口管３１３内にスクリューフィーダ等を設け定量排出を可能とすれば、所望の性状の選別物２０２、例えば所定の濃度の汚染物を容易に回収することができる。
【０１５３】
混合調製槽３１５は、集合管３１４から排出される選別物２０２を受入れるタンクである。混合調製槽３１５の底部にはキャスター３１７が設置され、選別装置３１１全体が一体的に移動可能に構成されている。本実施形態の選別装置３１１は、キャスター３１７を備え、移動可能に構成されているが、固定式であってもよい。
【０１５４】
選別装置３１１を使用する際は、選別装置３０１と同じく排出口２５の下方に分別回収槽３０２が位置するように配置し、６個の分別回収槽３０２に選別物２０２を分別回収する。分別回収槽３０２に分別回収した選別物２０２の混合操作は、分別回収槽３０２に選別物２０２を分別回収しつつ行ってもよく、分別回収槽３０２に選別物２０２を分別回収した後に行ってもよい。選別物２０２を分別回収した後に混合操作を行う場合は、選別装置３１１を別の場所に移動させた後に行ってもよい。
【０１５５】
第６実施形態の磁力選別装置５は、選別装置３１１が分別回収槽３０２の他、分別回収した選別物２０２を混合可能な混合装置３１２を備えるので、混合装置３１２を介して分別回収した選別物２０２を２種類以上混合することで所望の性状の選別物２０２、例えば所定の濃度の汚染土壌を容易に回収することができる。つまり本実施形態の磁力選別装置５にあっては、混合装置３１２が、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。選別物２０２を混合可能な混合装置３１２の構成・構造については、本実施形態に限定されるものではない。また選別物２０２を混合する混合装置３１２については、他の実施形態の選別、第３実施形態の磁力選別装置３にも適用することができる。
【０１５６】
図１５は、本発明の第７実施形態の磁力選別装置６の概略構成を示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）は選別装置３２１の作用効果を説明するための模式図である。図１から図３に示す第１実施形態の磁力選別装置１、図１３に示す第５実施形態の磁力選別装置４と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１５７】
本発明の第７実施形態の磁力選別装置６は、基本構成が本発明の第１実施形態の磁力選別装置１と同じであり、磁力選別装置６の選別装置３２１の構造が、磁力選別装置４の選別装置３０１と類似する。選別装置３２１は、分別回収槽３０２を用いて、排出口２５から落下する選別物２０２を落下位置に応じて複数の区分に区分けし回収する点において、選別装置３０１と共通するが、選別装置３２１は、さらに分別回収槽３０２の設置高さを変更可能な高さ可変装置３２２を備える。
【０１５８】
分別回収槽３０２については、磁力選別装置４の選別装置３０１と同様に考えることができるので説明を省略する。
【０１５９】
高さ可変装置３２２は、キャスター付きのリフター３２３であり、上部に分別回収槽３０２を支持する支持板３２４を備える。各分別回収槽３０２は、支持板３２４上に隙間なく並べて載置される。本実施形態ではキャスター付きのリフター３２３を使用するが、固定式のリフターであってもよい。
【０１６０】
磁力選別装置６の使用方法は、第５実施形態の磁力選別装置４と基本的に同じであるが、分別回収槽３０２の設置高さを変更可能なため選別物２０２の所望の粒径への区分がより容易に行える。つまり本実施形態の磁力選別装置６にあっては、分別回収槽３０２の設置高さを変更可能な高さ可変装置３２２が、区分けする粒径を変更可能な粒径可変機構として機能する。
【０１６１】
回転ドラム１１から離れ放出される粒子の推定される軌跡は、図４〜図６及び式（７）〜式（１２）及び図１５（ｂ）に示す通りである。図１５（ｂ）に示す推定される粒子の軌跡のうち、一番右側の軌跡は、粒子が回転ドラム１１上を滑り落下する場合を想定したものである。この点は、図１３及び図１４においても同じである。
【０１６２】
粒子の水平方向の軌跡は、排出口２５からの距離により異なり、回転ドラム１１の右端（図１５（ｂ）のＡ）を基準にすれば、排出口２５から距離（高さ方向）が離れるほど、粒子は左側に移行し、かつ粒子粒径の空間分布幅が広がる。このため図１５（ｂ）に示すように分別回収槽３０２の位置を回転ドラム１１に近付ける程、区分けする区分数が少なくなる。逆に分別回収槽３０２の位置を回転ドラム１１から遠ざける程、多くの区分数に区分けすることが可能となり、さらにより粒径の小さい選別物２０２を回収することができる。
【０１６３】
高さ可変装置３２２は、本実施形態の選別装置３２１のほか、他の実施形態の選別装置、混合装置３１２を備える選別装置３１１にも適用することができる。
【０１６４】
図１６は、本発明の第８実施形態の磁力選別装置７の概略構成を示す図である。図１から図３に示す第１実施形態の磁力選別装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。被選別物２０１、選別物２０２のうち微細粒子は、回転ドラム１１から離れ空間部に放出された後の沈降速度が遅く、風の影響を受け易い。このような微細粒子は、汚染物濃度が高いため、汚染濃度の低い粒径の大きい選別物２０２を回収する分別回収槽３８に混入することは好ましくない。第８実施形態の磁力選別装置７は、これを解消すべくなされたものである。
【０１６５】
磁力選別装置７は、磁力選別装置本体の他に磁力選別装置本体を覆い収容するケーシング３３１と、選別物２０２が排出口２５から排出され分別回収槽３８に回収される過程でケーシング３３１内の空間に漂う選別物２０２を吸引し回収する集塵装置３５１とを備える。本実施形態では、磁力選別装置本体として第１実施形態の磁力選別装置１を使用するが、磁力選別装置本体は、他の実施形態の磁力選別装置であってもよく、第３実施形態の磁力選別装置３であってもよい。
【０１６６】
本実施形態においてケーシング３３１は、磁力選別装置本体を覆い収容するが、少なくとも選別物２０２が排出口２５から排出され分別回収槽３８に回収される過程で周囲に飛散しないように、排出口２５及び選別装置３１を覆ってもよい。第３実施形態の磁力選別装置３の場合、装置全体をケーシング３３１内に収納すればよい。
【０１６７】
ケーシング３３１の一方の側壁には、集塵装置３５１の吸気ダクト３５２が設けられている。吸気ダクト３５２の吸込口３５３を、粒径の小さい選別物２０２を回収する分別回収槽３８に近い側壁側に配置し、ケーシング３３１内の空気を微細粒径の選別物２０２を回収する分別回収槽３８側方向に吸引するのがよい。これにより吸引過程で浮遊した選別物２０２が沈降した場合であっても、その選別物２０２は、汚染濃度の低い粒径の大きい選別物２０２を回収する分別回収槽３８には混入せず好ましい。
【０１６８】
集塵装置３５１は、ケーシング３３１内に漂う選別物２０２を吸引し回収する装置であり、一端がケーシング３３１の側壁に取付けられた吸気ダクト３５２、吸気ダクト３５２内に配置された集塵ファン３５４、集塵ファン３５４の後流側に設置され、吸引した空気中の選別物２０２を吸着する集塵磁石３５５、脱磁集塵箱３５６、ＨＥＰＡフィルター３５７等を含む。但し、集塵装置３５１の構成はこれに限定されるものではなく、ケーシング３３１内の空間に漂う選別物２０２を磁選分級中の選別物２０２に影響を与えないように吸引し回収できればよい。
【０１６９】
集塵ファン３５４は、気流が磁選分級中の選別物２０２に影響を与えないようにゆっくり吸気する。集塵磁石３５５には、サニタリー磁石などを使用可能であり、永久磁石、電磁石のいずれであってもよい。永久磁石の場合、集塵面に対して機械的に磁石表面あるいは磁石に接続するヨークを密着・離隔できるようにする。
【０１７０】
集塵磁石３５５は、吸気ダクト３５２内の傾斜面に設置されており、傾斜面の下方に脱磁集塵箱３５６が配置されている。磁石筐体表面に選別物２０２が吸着した後に、永久磁石の場合は機械的離隔によって、電磁石の場合は通電電流を遮断することによって磁石筐体表面の磁場を切り、吸着した選別物２０２を脱磁集塵箱３５６に流下させ回収する。
【０１７１】
ＨＥＰＡフィルター３５７は、吸気ダクト３５２の最後流端に設置されており、図示を省略したブロワーが接続し、作業環境、安全を確保する。ＨＥＰＡフィルター３５７に代え、バグフィルターを使用してもよい。以上のようにケーシング３３１及び集塵装置３５１を設けることで微細粒子が風の影響を受け、汚染濃度の低い粒径の大きい選別物２０２を回収する分別回収槽３８に混入することを防止することができる。また作業環境、安全を確保することもできる。
【０１７２】
以上、第１〜第８実施形態により本発明の磁力選別装置、磁力選別装置の使用方法、汚染物乾式処理システムを説明したが、本発明の磁力選別装置、磁力選別装置の使用方法、汚染物乾式処理システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態の磁力選別装置１〜７は、汚染物乾式処理システム１０１と異なり、低汚染土壌を篩分けし、篩下を混練機１０３に返送する返送装置１２３を備えていないが、これを組み込んでもよい。
【０１７３】
また第１、２及び第４〜第８実施形態の磁力選別装置は、ドラム回転式の磁選機であるが、本発明の磁力選別装置は、プーリー型磁選機へも適用することができる。
【０１７４】
図面を参照しながら好適な磁力選別装置、磁力選別装置の使用方法、汚染物乾式処理システムを説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
【実施例】
【０１７５】
乾燥真砂土（含水率０．５ｗｔ％）２ｍｍ目篩通過分に非放射性Ｃｓ１３３を投与し、これに磁性鉄粉を坦持したものを供試体とし、第１実施形態に示す磁力選別装置１を用いて選別実験を行った。回転ドラム１１の直径は３００ｍｍ、幅は３００ｍｍである。回転ドラム１１の表面磁束密度は、表面磁束密度３００ｍＴ，５００ｍＴの２種類で行った。仕切板３２ａ、３２ｂの左右方向の位置は、回転ドラム１１の中心点を基準に鉛直板３３ｂの位置を回転ドラム１１の中心点から左に０ｍｍ、鉛直板３３ａの位置を回転ドラム１１の中心点から右に１２０ｍｍとした。また鉛直板３３ａ、３３ｂの上端の位置は、回転ドラム１１の下端から４０ｍｍとした。
【０１７６】
磁性鉄粉の添加量は乾燥真砂土に対して０．１ｗｔ％，０．２ｗｔ％，０．５ｗｔ％，１ｗｔ％添加した。回転ドラム１１に対する供試体の供給量は、供給小（約３７３ｋｇ／ｈ），供給大（６２６ｋｇ／ｈ）とした。回転ドラム１１の回転速度（周速）は、遅（約２８ｍ／ｍｉｎ），速（約７０ｍ／ｍｉｎ）とした。
【０１７７】
図１７に、回転ドラム１１の表面磁束密度３００ｍＴの場合の磁性鉄粉の添加量と磁着割合との関係を示した。図１７（ａ）は、各区分の質量割合を、（ｂ）は、各区分のＣｓ１３３存在割合を、（ｃ）は、各区分の濃縮度を表す。図中、速は回転ドラム１１の回転速度（周速）であり、磁着（Ａ）が区分３、磁着（Ｂ）が区分２、残渣（Ｎ）が区分１で回収されたものであり、磁着（Ａ＋Ｂ）は、区分２＋区分３である。
【０１７８】
低汚染濃度分の残渣（Ｎ）の質量割合は、８７．８５〜８９．９５％とほぼ同じで、どの条件でも良好な高濃度の汚染物の減容化が果たされているといえる。残渣（Ｎ）のＣｓ１３３の存在割合は、５８．６８〜６２．８５％でほぼ同じで、どの条件でも４０％近いＣｓ１３３が磁着（Ａ）分、磁着（Ｂ）分へ移行していることがわかる。
【０１７９】
濃縮度については、残渣（Ｎ）は、０．６６〜０．７２でほぼ同じであった。小粒径分の磁着（Ａ）分の濃縮度は、３．５４〜４．３６で鉄粉量が０．５ｗｔ％のほうが大きくなる傾向がある。中粒径分の磁着（Ｂ）分の濃縮度は、２．８６〜３．７２で磁着（Ａ）分と同様の傾向を示した。鉄粉量を１．０ｗｔ％から０．５ｗｔ％に減じても磁着分（汚染濃縮分）に回収されるＣｓ１３３量はほぼ変わらず、濃縮度にいたっては少量添加のほうが大きくなるので、減容・濃縮の観点から優位である。
【０１８０】
図１８に、回転ドラム１１の表面磁束密度３００ｍＴの場合の回転ドラムの周速と磁着割合との関係を示した。図１８（ａ）は、各区分の質量割合を、（ｂ）は、各区分のＣｓ１３３存在割合を、（ｃ）は、各区分の濃縮度を表す。図中、速，遅は回転ドラム１１の回転速度（周速）であり、磁着（Ａ）が区分３、磁着（Ｂ）が区分２、残渣（Ｎ）が区分１で回収されたものであり、磁着（Ａ＋Ｂ）は、区分２＋区分３である。
【０１８１】
鉄粉０．５ｗｔ％添加のもと、供給量、周速度を変えた条件同士を比較する。低汚染濃度分の残渣（Ｎ）の質量割合は、８６．８５〜８９．９５%とほぼ同じで、どの条件でも良好な高濃度の汚染物の減容化が果たされているといえる。磁着（Ａ）分の質量割合は、回転ドラムの周速度が速いと大きくなり、替わりに磁着（Ｂ）分は小さくなる傾向がある。この結果は、図５及び図６とも一致する。残渣（Ｎ）のＣｓ１３３の存在割合は、５１．３９〜６１．６８%である。回転ドラムの周速度が遅いとＣｓ１３３が磁着（Ａ）分，磁着（Ｂ）分へ移行し易いことがわかる。
【０１８２】
濃縮度については、残渣（Ｎ）は０．５９〜０．６９、小粒径分の磁着（Ａ）分は、４．３１〜５．１４で、供給小、回転ドラムの周速度が遅いの場合で最高値を示している。その他のケースはほぼ同レベルである。中粒径分の磁着（Ｂ）は、３．２４〜３．８９で磁着（Ａ）分と同様の傾向を示す。回転ドラムの周速度が遅いの場合、磁着（Ａ）分に対するＣｓ１３３の存在割合は回転ドラムの周速度が速い場合より小さいが、磁着（Ｂ）分のＣｓ１３３の存在割合がかなり増加するため、磁着（Ａ）＋磁着（Ｂ）分のＣｓ１３３の移行率（回収率）は４８．６１％に及ぶ。
【０１８３】
図１９に、回転ドラム１１の表面磁束密度５００ｍＴの場合の磁性鉄粉の添加量と磁着割合との関係を示した。図１９（ａ）は、各区分の質量割合を、（ｂ）は、各区分のＣｓ１３３存在割合を、（ｃ）は、各区分の濃縮度を表す。図中、磁着（Ａ）が区分３、磁着（Ｂ）が区分２、残渣（Ｎ）が区分１で回収されたものである。
【０１８４】
磁性鉄粉の添加量を減じると、残渣（Ｎ）の質量割合が増加していき、磁性鉄粉の添加量０．１〜０．２ｗｔ％でほぼ飽和の傾向が見られる。逆に磁着（Ａ）分、磁着（Ｂ）分は、おおよそ減少の傾向が見受けられる。磁性鉄粉１．０ｗｔ％時の磁着（Ａ）分のＣｓ１３３の存在割合は５６．３２％と大きいが、これは比較的大きな粒径分まで含んでいるがためである。残渣（Ｎ）の濃縮度は、０．４８〜０．６６で、磁性鉄粉量が減るとやや大きくなる。磁着（Ａ）分の濃縮度は、磁性鉄粉０．２ｗｔ％で最大となっており、磁着（Ｂ）は、磁性鉄粉０．１ｗｔ％で最大となっている。
【符号の説明】
【０１８５】
１、２、３、４、５、６、７  磁力選別装置
１１  回転ドラム
１２  ドラム
１３  両側板
１４  磁石
１５  固定軸
１６  軸受
２１  ケーシング
２２  天井面
２３  投入口
２４  シュート
２５  排出口
３１、３０１、３１１、３２１  選別装置
３２ａ、３２ｂ  仕切板
３３ａ、３３ｂ  鉛直板
３４、３４ａ、３４ｂ  傾斜板
３５ａ、３５ｂ  係止体
３６  リニアレール
３８、３０２  分別回収槽
３９  篩
４１  選別装置
４２ａ、４２ｂ  仕切板
４４  傾斜板
４６  蛇腹体
５１  架台
５２  天井面
５３  ４本脚
５４  パネル
５５、５６  架台
６１  駆動装置
６２  駆動モータ
６３  減速機
７０、８０  選別器
７１、８１  シュート
７２、８２  被選別物流入側
７３、８３  可動堰取付側
７４、８４  傾斜部
７５、８５  磁場印加部
７６  排出口
７７、８７  架台取付部
７８、８８  制動磁石
９１、９５  可動堰
９２、９６  可動板
９３、９７  ホルダ
１０１  汚染物乾式処理システム
１０３  混練機
１０４  薬剤フィーダー
１０５  ホッパー
１０７  振動フィーダー
１０９  含水率調節装置
１２１  篩
１２３  返送装置
１５１  ベッセル
１５３  ホッパー
１５５  振動篩
１５７  ベルトコンベア
１６１  放射線モニタ
１６３  散水器
１６５  加湿器
２０１  被選別物
２０２  選別物
３１２  混合装置
３２２  高さ可変装置
３３１  ケーシング
３５１  集塵装置
３５２  吸気ダクト
３５３  吸込口
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2017113744.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
2017113744.tif 000021
【図１７】
2017113744.tif 000022
【図１８】
2017113744.tif 000023
【図１９】
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