特許第6901179号(P6901179)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6901179
(24)【登録日】2021年6月21日
(45)【発行日】2021年7月14日
(54)【発明の名称】浮選機
(51)【国際特許分類】
   B03D 1/18 20060101AFI20210701BHJP
   B01F 3/04 20060101ALI20210701BHJP
   B01F 5/04 20060101ALI20210701BHJP
【FI】
   B03D1/18
   B01F3/04 F
   B01F5/04
【請求項の数】3
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2020-180174(P2020-180174)
(22)【出願日】2020年10月28日
【審査請求日】2021年2月10日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】598110507
【氏名又は名称】株式会社マシンテック中澤
(74)【代理人】
【識別番号】100121658
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 昌義
(72)【発明者】
【氏名】中澤 誠
【審査官】 瀧 恭子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2020−182893(JP,A)
【文献】 特開2012−011303(JP,A)
【文献】 実開平02−095553(JP,U)
【文献】 実開昭61−044253(JP,U)
【文献】 実開昭59−002435(JP,U)
【文献】 実開昭62−079554(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B03D 1/00−1/26
B01F 1/00−5/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸下方に固定され前記回転軸とともに回転するインペラーと、
前記インペラーを覆って配置され、空気を吸引しつつ前記インペラーから押し出される処理対象流体の流速の力を利用し空気を吸引し気泡を発生させるエジェクター部を有するウェアリングプレートと、
前記回転軸、前記インペラー、及び、前記ウェアリングプレートを収容し、かつ、前記処理対象流体を収容可能な筐体と、
前記回転軸を回転させる動力部と、を備える浮選機。
【請求項2】
前記エジェクター部は、前記インペラーから押し出された処理対象流体を導入する流体導入部と、吸引した前記空気を導入する空気導入部と、前記流体導入部と前記空気導入部に接続され前記処理対象流体と前記空気を混合して細かな気泡を発生させて前記処理対象流体を排出する排出部と、を備えるエジェクターが複数設けられ、かつ、前記エジェクターにおける前記流体導入部は、前記空気導入部との接続側における径が、前記インペラー側の径よりも小さくなっており、前記排出部の排出側の径は、前記流体導入部の前記接続側における前記径よりも大きくなっている請求項1記載の浮選機。
【請求項3】
前記ウェアリングプレートの前記エジェクター部に空気を導入するための空気導入筒が設けられている請求項1記載の浮選機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、浮選機に関する。より具体的には、流体中に気泡を発生させ、この気泡表面に流体中に混合した除去対象物を付着・集積させ、この気泡ごと除去対象物を除去することで流体から除去対象物を除去することができる浮選機に関する。
【背景技術】
【0002】
銅、亜鉛、鉛といった金属は、鉱山の選鉱場において鉱石を粉砕し、ボールミル等の粉砕機でさらに細かく磨鉱された後、金属成分を気泡の表面に付着させ、気泡により浮上させることで石成分とに分離したうえで回収されるが、この分離回収において浮選機が一般的に用いられている。また、他の用途として、燃焼した石炭灰の中の未燃カーボン類を気泡の表面に付けて浮上させ回収することも可能である。
【0003】
浮選機には様々な方式が存在するが、上記磨鉱された鉱石を薬品が添加された流体中に混合し、浮選機についているインペラーで攪拌することで、インペラーによって真空を発生させその真空で外気を吸い込み吸引し液中に空気を混ぜて混合し気泡を発生させ回収したい物質をこの気泡の表面に付着させて気泡を回収することで石成分と分離させて除去し、疎水性の金属を選別する浮選機が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような浮選機では、一般に、流体中に空気が混ざる効率が良くないため、強制的に空気を吹き込むために送風機やコンプレッサが必要であり、装置が大掛かりとなるといった課題がある。
【0005】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、より簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機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】
【0006】
上記課題を解決する本発明の一観点に係る浮選機は、回転軸と、回転軸下方に固定され回転軸とともに回転するインペラーと、インペラーが回転することで筐体中の処理対象流体が循環し、空気と接触させるためのステショナリーフードと空気を吸引しつつインペラーから押し出される処理対象流体の流速の力を利用し空気を吸引し気泡を発生させるエジェクターを有するウェアリングプレートと、回転軸、インペラー、ステーショナリーフード及び、ウェアリングプレートを収容し、かつ、処理対象流体を収容可能な筐体と、回転軸を回転させる動力部と、を備えるものである。
【0007】
また、本観点において、限定されるわけではないが、エジェクター部は、インペラーから押し出された処理対象流体を導入する流体導入部と、吸引した空気を導入する空気導入部と、流体導入部と空気導入部に接続され処理対象流体と空気を混合して細かな気泡を発生させて処理対象流体を排出する排出部と、を備え、かつ、流体導入部は、空気導入部との接続側における径が、インペラー側の径よりも小さくなっており、排出部の排出側の径は、流体導入部の接続側における前記径よりも大きくなっていることが好ましい。
【0008】
また、本観点において、限定されるわけではないが、ウェアリングプレートのエジェクター部に空気を導入するための空気導入筒が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
以上、本発明によって、別の動力を必要とせず簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】実施形態に係る浮選機の断面概略を示す図である。
図2】実施形態に係るインペラーの底面図及び上面図である。
図3】実施形態に係る浮選機の部分断面拡大図である。
図4】実施形態に係るインペラー及びウェアリングプレートの平面断面図である。
図5】実施形態に係るインペラー及びウェアリングプレートの底面図及び上面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す具体的な例に限定されるものではない。
【0012】
(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る浮選機(以下「本浮選機」という。)1の断面概略図である。本図で示すように、本浮選機1は、回転軸2と、回転軸2下方に固定され回転軸2とともに回転するインペラー3と、インペラー3を回転させることで処理対象流体Fを循環し空気と接触させるための循環通路の役目をするステーショナリーフード4と、インペラー3の側面に配置され、インペラー3の回転により流体の流れの流速の力を利用して空気を吸引しつつインペラー3から押し出される処理対象流体Fと混合して細かな気泡とともに排出させるエジェクター部51を有するウェアリングプレート5と、回転軸2、インペラー3、ステーショナリーフード4、及び、ウェアリングプレート5を収容し、かつ、処理対象流体Fを収容可能な筐体6と、回転軸2を回転させる動力部7と、を備えるものである。
【0013】
本浮選機1では、磨鉱された鉱石と泡がたちやすくする薬品を混合して処理対象流体Fとし、これを筐体5内に投入した後、インペラー3を回転させてインペラーの回転力で真空を発生させ外気を取り込みその空気を混ぜながら混合して気泡を発生させ、かつ、ウェアリングプレート5のエジェクター部51においてさらに外気を吸い込みその空気で気泡を発生させることで気泡の量が増大するので浮上回収物の金属類やカーボン類を気泡表面に付着させて気泡を分離回収することで石成分を除去し、疎水性の金属を選別することができる。詳細について以下説明する。
【0014】
本浮選機1で用いる流体Fの種類は、気泡とともに混合し、浮選が可能であるものであれば限定されるものではないが、一般に液体、水を含むものであることが好ましい。
【0015】
まず、本浮選機1において回転軸2は、文字通り回転する棒状の軸である。この回転軸2を動力部7によって回転させることで下記インペラー3を回転させることが可能となる。
【0016】
回転軸2の材質は、回転に十分耐えることができる硬度を備えている限りにおいて限定されず、例えば各種金属を例示することができる。
【0017】
本浮選機1においてインペラー3は、上記の通り、回転軸2下方に固定され回転軸2とともに回転するものである。図2に、インペラー3の上面図及び底面図をそれぞれ示しておく。インペラー3には本体部に複数の羽根31が付されており、この羽根31がインペラー3の回転とともに回転し、処理対象流体Fを気泡とともに攪拌し、ウェアリングプレート5の排出孔52から排出させることもできる。また、図3に、インペラー3、ステーショナリーフード4及びウェアリングプレート5の部分拡大図を示しておく。
【0018】
インペラー3とウェアリングプレート4は、上記の通り、組み合わせて配置されており、インペラー3の外周側のウェアリングプレート5の下面にはエジェクター部51が配置されている。上記鉱石と混合された処理対象流体Fがインペラー3の回転によりインペラー3の外周へ放出され、エジェクター部51を通過することで真空を発生させ外気を吸引し気泡を発生させ、エジェクター部51の排出口より気泡を排出することになる。
【0019】
本図で示されるように、インペラー3の本体部は円板形状であって、上面には流体を攪拌するとともに吸引するために負圧を生じさせることができる羽根31が複数形成されている。この羽根31を設けることで、インペラー3の本体部の中心から放射線状に延び、中心近傍から導入された流体を半径方向外側(側面側)、すなわちエジェクター部51側に排出させることができるようになる。
【0020】
インペラー3の羽根の数は適宜調整可能であり、限定されるものではないが、例えば4以上が好ましく、更に好ましくは6以上である。本図の例では8枚の羽根の例を示している。また、これら羽根は、回転対象となるよう均等な間隔で配置しておくことがより均一に回転させることができる観点から好ましい。
【0021】
また本浮選機1において、ステーショナリーフード4は、インペラー3が回転することで処理対象流体Fを循環させる為、インペラー3の中心部の上部に設置されており、ウェアリングプレート5と同様に筐体6に対して固定される。ウェアリングプレート5は、上記の通り、インペラー3の周囲に配置され、下面外周にはエジェクター部51が配置されており処理対象物がエジェクター部51内を高速で通過することで空気を吸引しつつインペラー3から押し出される処理対象流体Fと混合して細かな気泡とともに排出させるエジェクター部51となっている。より具体的には、インペラー3の上部にウェアリングプレート5が配置され、インペラー3の本体部とともに上記複数の羽根31が形成された部分を覆い、インペラー3の回転とともにインペラーの羽根のない中心部に負圧を生じさせ、処理対象流体Fと外気を吸引できる。さらにウェアリングプレート5の下部外周にエジェクター部51が設けられているので、エジェクター部51へインペラー3より放出された流入水を導入することで外気を吸引するため、両方の機能で気泡を発生させることができ、気泡量が増加する。図4に、インペラー3とウェアリングプレート4を組み合わせた場合の断面図(平面方向)について示しておく。なお、ウェアリングプレート4は、インペラー3と組み合わされるものであり、インペラー3が回転してもウェアリングプレート4は回転しないよう筐体6内において固定されている。また、インペラー3とウェアリングプレート4を組み合わせた場合の底面図及び上面図について図5に示しておく。
【0022】
ウェアリングプレート5の蓋本体部53の円板の円弧部分の中間程に排出孔52がエジェクターの数量又はそれ以上の数が設けられている。また、本浮選機1のウェアリングプレート5は、本図で示すように、蓋本体部53外周にエジェクターが配置されている。そのエジェクターは、インペラー3からの遠心力で押し出された処理対象流体Fを供給してエジェクター内に真空を発生させることで、外気を吸収して細かな気泡を発生させるためのエジェクター部51が配置されている。
【0023】
また、本図で示されるように、ウェアリングプレート5には、上記の通り、エジェクター部51が形成されることで、上記円板形状の本体部を有するインペラー3が収容されるようこれとほぼ同径の円板形状の空隙が形成されており、インペラー3の回転を阻害することは無い。
【0024】
また、ウェアリングプレート5の側面に配置されるエジェクター部51は、上記インペラー3の回転によりインペラー3の側面側(回転軸2に垂直な面の回転軸を中心とした半径方向)に排出される処理対象流体Fを空気と混合し細かな泡として排出させることができるものである。エジェクター部51は、複数のエジェクターで形成されている。
【0025】
本浮選機1においてエジェクターの数は限定されない。ただし、例えば2以上、好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であることが好ましい。本図の例では8つ設けた例となっている。
【0026】
また、本浮選機1において、限定されるわけではないが、エジェクターは、インペラー3から押し出された処理対象流体を導入する流体導入部511と、吸引した空気を導入する空気導入部512と、流体導入部511と空気導入部512に接続され処理対象流体と空気を混合して細かな気泡を発生させて処理対象流体を排出する排出部513と、を備え、かつ、流体導入部511は、空気導入部512との接続側における径が、インペラー側の径よりも小さくなっており、排出部513の排出側の径は、流体導入部の接続側における前記径よりも大きくなっていることが好ましい。このようにすることで、処理対象流体を導入しつつ圧力を高め、空気を導入した後、排出部513側を負圧にすることで勢いよく気泡とともに処理対象流体を排出させることが可能となる。
【0027】
また、本浮選機1におけるエジェクターの延伸軸514は、インペラー3の中心点からずれた位置に配置されていることが好ましい。このようにすることで、インペラー3の羽根31により押し出される処理対象流体をより効率的にエジェクター内に導入することが可能となる。
【0028】
また、本浮選機1において、ウェアリングプレート5のエジェクター部51には、空気を導入するための空気導入筒515が設けられていることが好ましい。空気導入筒513は、エジェクター部51の空気導入部512に接続されており、筐体5に処理対象流体Fが収容された場合でもこの空気導入部512に空気が導入できるようこの空気導入筒515の先端が処理対象流体Fの液面よりも上となるよう長く延びていることが好ましい。
【0029】
また、本浮選機1において、ウェアリングプレート5には、ウェアリングプレート5とインペラー3の間に導入される空気と処理対象流体Fが接触しやすいようにステーショナリーフード4が配置されていることが好ましい。また、ステーショナリーフード4の上部に空気導入管41が配置されている。インペラー3と回転軸2の間のインペラー3の羽根のない空間にインペラー3の回転により負圧が生じ、そしてその負圧によって空気導入管より外気を吸引導入される。これに加えエジェクターを設置することで、インペラーの回転により処理対象流体Fに高い流速と遠心力が与えられるのでその流体をエジェクターへ導入することでエジェクターが機能し真空を発生することで空気導入筒515より外気を吸引し細かい気泡として発生させることができる。
【0030】
また、浮選機1のエジェクター部51において、エジェクターが配置されていない部分においては、その上面に排出孔52を設けておくことも好ましい。エジェクターに導入された場合はエジェクターにより気泡が効率よく導入されたものとなる一方で、エジェクターに導入されなかった処理対象流体は、この排出孔52から排出されることで、気体と混合された状態の処理対象流体Fを排出させることが可能となる。これにより、エジェクターからはより細かな気泡を、排出孔52からは比較的大きな気泡を排出させることができ、より効率的な浮選を行うことができるようになる。
【0031】
また、本浮選機1において筐体5は、上記の通り、回転軸2、インペラー3、ステーショナリーフード4、空気導入管41、ウェアリングプレート5、空気導入筒515(エジェクター部51)、を収容し、かつ、処理対象流体Fを収容可能なものであり、より具体的には底部51、側壁部52を備えて構成されている。
【0032】
また、本浮選機1において動力部7は、回転軸2を回転させることができるためのものである。動力部7としては、回転させることができるものである限り限定されず、例えばモーター等を例示することができる。
【0033】
また、本浮選機1においては、動作の結果、処理対象流体Fの液面上に気泡がたまることとなるため、この気泡を排出するための気泡排出部8を備えていることも好ましい。これにより気泡を効率的に本浮選機1外に排出できる。この気泡排出部8の構成としては限定されるわけではないが、複数の羽根が設けられ軸により回転する回転羽根装置であることは好ましい一例である。
【0034】
ここで、本浮選機1を用いた処理対象流体Fを処理してその中に混合される分離対象物質を分離・除去する方法(以下「本方法」という。)について説明する。
【0035】
まず、筐体5内に処理対象流体Fを一定量充填させる。すると筐体6内及びウェアリングプレート5の排出孔52を介してこのウェアリングプレート4とインペラー3の間の空間も含めてこの処理対象流体Fによって満たされることになる。この場合のイメージは上記図1のとおりである。
【0036】
次に、動力部6を回転させる。すると、インペラー3と回転軸2との間のインペラー羽根のない空間に真空が発生し、外気導入管41より外気を吸引し処理対象流体Fと攪拌接触することで気泡を発生させることができ、かつ、インペラーを回転させることで外周側へ処理対象流体Fを押し出す方向に力が加わり、この押し出された処理対象流体Fはエジェクターの流体導入部511に押し込まれる。すると、空気導入部512を介して再び排出部513から排出される際、空気導入部512の圧力が低くなるため、これに接続される空気導入筒515から空気を吸引し気泡を発生することができる。上記のようにインペラー能力により空気を導入し気泡を発生させるのとエジェクターを吸引し気泡を発生させる二段階の気泡発生機能を有しているため浮選機の状態を大幅にアップさせることができる。
【0037】
なお、本実施形態の例では、回転軸2の周囲に配置されたステーショナリーフード7が設けられており処理対象流体Fが循環されるが、インペラーの回転により真空が発生すると外気導入管より外気を吸引する外気は気泡となりウェアリングプレートの上面の排気口より浮上し筐体上部に浮いて回収される。
【0038】
以上、本発明によって、より簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機、及びこれを用いた分離処理対象物を分離除去する方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明は、浮選機として鉱石よりの金属の回収、石炭燃焼後の石炭灰の未燃カーボンの回収、古紙を再生するためのインクの除去、その他等の産業上の利用可能性がある。
【要約】      (修正有)
【課題】より簡便な装置構成でより選別能力の高い浮選機の提供。
【解決手段】回転軸2と、回転軸下方で回転するインペラー3と、空気を吸引しつつインペラー3から押し出される処理対象流体の流速の力を利用し空気を吸引し気泡を発生させるエジェクター部51を有するウェアリングプレート5と、処理対象流体を収容可能な筐体6と、回転軸を回転させる動力部とを備える浮選機において、流体導入部511と、吸引した空気を導入する空気導入部512と、排出部513とを備えるエジェクター部51が複数設けられ、流体導入部511は、空気導入部512との接続側における径が、インペラー3側の径よりも小さくなっており、排出部513の排出側の径は、流体導入部511の接続側における径よりも大きくなっている浮選機。
【選択図】図3
図1
図2
図3
図4
図5