JP2006068630A - Classifier and classification method for solid particulate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子の分級装置に関し、さらに詳しくは、大粒子または小粒子が他の粒子径のものに対して、小部分存在する場合、当該小部分存在する粒子を大部分存在する粒子から分級し、分離するのに特に適した固体微粒子の分級装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for classifying solid fine particles including large particles (coarse particles) and small particles (fine particles), and more particularly, large particles or small particles are present in a small portion with respect to those having other particle sizes. In particular, the present invention relates to a solid fine particle classifying device particularly suitable for classifying and separating the small part of the particles from the majority of the particles.
大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置または分級方法としては、これを固体粒子のまま処理する篩分け分級が最も基本的なものであるが、その他、当該微粒子を気流に同伴させ、固体微粒子含有気流として、遠心力と慣性力を利用して分級する、各種の気流式分級装置、例えばサイクロン分級装置や機械的な回転式衝突羽根を用いる分級装置などが常用されている。 As the classifying device or classification method for solid fine particles including large particles and small particles, sieving classification in which the particles are processed as solid particles is the most basic. Various airflow classifiers, such as a cyclone classifier or a classifier using mechanical rotating impingement blades, which classify using a centrifugal force and an inertial force are commonly used as the fine particle-containing airflow.
しかしながら、大粒子と小粒子を含む固体微粒子（例えば平均粒子径が数十μｍ、粒子径２０〜１００μｍ程度の範囲の固体微粒子）においては、その中の当該大粒子または小粒子のどちらかが他の粒径のものに対して、小部分に存在する場合、当該小部分存在する粒径のものを、他の大部分存在する粒径のものから分級して回収または除去することを目的とする場合には、上記のような分級装置を使用する方法では、現実的には以下のような困難な問題がある。 However, in the case of solid fine particles including large particles and small particles (for example, solid fine particles having an average particle size of several tens of μm and a particle size in the range of 20 to 100 μm), either the large particles or the small particles are the other particles. The purpose is to collect or remove the particles having a small particle size from those having a particle size that is present in the majority of the particles having a particle size of In some cases, the method using the classifier as described above has the following difficult problems in practice.
例えば、粒子径２０〜１００μｍ程度の微粒子を、篩網で篩分けする場合には、１５０〜４００メッシュ（呼び寸法：３７〜１０５μｍ）程度の目開きの篩網を使用すれば、篩網の目開きが非常に小さくはなるが、ほぼ一定粒子径を境にして高精度で分級ができる。 For example, when fine particles having a particle size of about 20 to 100 μm are sieved with a sieve mesh, if a sieve mesh with an opening of about 150 to 400 mesh (nominal size: 37 to 105 μm) is used, Although the opening is very small, classification can be performed with high accuracy with a substantially constant particle size as a boundary.
しかしながら、篩分けによる分級装置では、このように篩網の目開きが小さくなると、その篩分処理能力（処理速度）は、顕著に低下する。また、篩網を構成する網線が極端に細くなる（線径：０．０２５〜０．０７０ｍｍ程度）ので、特に硬度の高い無機質粒子を篩分けする場合など、微粒子との接触による摩耗で篩網自体の寿命が極めて短くなり、せいぜい１週間程度で頻繁に篩網を取り替えなければならないという実用上の大きな問題がある。なお、超音波を利用した篩網を用いる篩分け装置もあるが、上記問題は、大幅には解消されない。このように、篩網による分級装置は、原理的には分級・分離できるものであっても、実際の使用面で上記した大きな問題がある。 However, in the classifying device by sieving, when the mesh opening of the sieving mesh is thus reduced, the sieving capacity (processing speed) is significantly reduced. In addition, since the mesh wire constituting the sieve mesh becomes extremely thin (wire diameter: about 0.025 to 0.070 mm), especially when the inorganic particles having high hardness are sieved, the sieve is worn by contact with fine particles. The life of the net itself becomes extremely short, and there is a large practical problem that the sieve net must be frequently replaced in about one week at most. There is also a sieving device that uses a sieving net using ultrasonic waves, but the above problem is not substantially eliminated. As described above, even though the classification device using a sieve screen can be classified / separated in principle, it has the above-described major problems in terms of actual use.
一方、例えば、サイクロンのような遠心力集塵装置においては、平均粒子よりも大きな粒子から小さな粒子まで、まとめて一括して分級する目的には適している。 On the other hand, for example, a centrifugal dust collector such as a cyclone is suitable for the purpose of collectively classifying particles larger than average particles to small particles.
しかしながら、平均粒子径よりも粒子径が大きな大粒子または小さな小粒子が、他の粒径のものに対して、小部分、すなわち僅かに存在する場合に、当該小部分を分離する目的には適していない。例えば、平均粒子径よりも大きな大粒子（粗粒子）が小部分存在する場合に、それら小部分存在する粗粒子を、主として大部分存在する小粒子（微細粒子）から分級する目的には、全く適していないという問題がある。なお、遠心力集塵に機械的な回転式衝突羽根を付加した分級装置も各種存在するが、上記のような状況における課題は、本質的には少しも解決されるものではない。 However, when large particles or small particles larger than the average particle size are present in a small portion, i.e., a small amount relative to other particle sizes, they are suitable for the purpose of separating the small portion. Not. For example, when there are small portions of large particles (coarse particles) larger than the average particle size, the purpose of classifying coarse particles present in these small portions mainly from small particles (fine particles) that are present in large part is completely There is a problem that it is not suitable. There are various classifiers that add mechanical rotary impingement blades to centrifugal dust collection, but the problems in the above situation are not essentially solved at all.
また、重力を利用する重力集塵という分級方式もあるが、微粒子の分級の場合、装置容積（沈降室容積）が大きくなることと、上記のような小部分存在する粒子の高精度分級には、全く適していない。 There is also a classification method called gravity dust collection that uses gravity, but in the case of fine particle classification, the device volume (sedimentation chamber volume) becomes large and the above-mentioned high-precision classification of particles that exist in small parts , Not at all suitable.
さらに、慣性および衝突集塵という分級装置もあるが（例えば、非特許文献１参照。）、分級性能やスケールアップに問題が多く実用装置として、殆ど用いられていない。 Furthermore, although there is a classification device called inertia and collision dust collection (see, for example, Non-Patent Document 1), there are many problems in classification performance and scale-up, and it is hardly used as a practical device.
このように、平均粒子径が数十μｍの固体微粒子中に小部分存在する粗粒子又は微細粒子を、経済性良く、かつ、精度高く分級・分離する装置は、従来存在しなかった。 As described above, there has conventionally not been an apparatus for classifying and separating coarse particles or fine particles, which are present in a small part in solid fine particles having an average particle size of several tens of μm, with high efficiency and high accuracy.
なお、固体微粒子ではなく、気流中の微小液滴（ミスト）を、折れ板を利用して分離する、所謂、折れ板デミスターは、古くから公害防止装置として使用されている（例えば、非特許文献２参照。）。 Note that a so-called folded plate demister that separates fine liquid droplets (mist) in an air flow by using a folded plate instead of solid fine particles has long been used as a pollution prevention device (for example, non-patent literature). 2).
気流中の微小液滴は、折れ板に衝突する場合は、衝突した液滴が、折れ板表面で直ちに液膜へと変化するため、折れ板表面に形成されたこのような液膜は、大きな液滴となって下方に流下するので、気流中の液滴の分離は容易にできるのである。しかも、折れ板デミスターは、気流中に同伴してくるすべての液滴の全捕集（除去）を行うものであり、ミストをその径によって分離する、すなわち分級するものではない。 When a micro droplet in an air current collides with a folded plate, the collided droplet immediately changes to a liquid film on the folded plate surface. Therefore, such a liquid film formed on the folded plate surface is large. Since the droplets flow downwards, the droplets in the airflow can be easily separated. In addition, the folded plate demister collects (removes) all the droplets that accompany the air stream, and does not separate, that is, classify, the mist according to its diameter.
これに対し、固体微粒子の場合には、固体微粒子が、慣性力で折れ板に衝突しても、液滴と全く異なり、当該衝突粒子が捕捉されずに跳ね返ったり、気流に容易に再同伴されるという問題もあり、効率良く、粗粒子だけを分級・分離することが困難であるため、従来ほとんど使用されていない。 On the other hand, in the case of solid particulates, even if the solid particulates collide with the folded plate due to inertial force, unlike the liquid droplets, the colliding particles bounce off without being captured or are easily re-entrained by the airflow. Since it is difficult to classify and separate only coarse particles efficiently, it has hardly been used in the past.
本発明の目的は、大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置、特に、当該大粒子または小粒子が他の粒子径のものに対して、小部分存在する場合、当該小部分存在する粒子を大部分存在する粒子から分級し、分離するに適した固体微粒子の分級装置及び分級方法を提供することである。 It is an object of the present invention to classify a solid fine particle including large particles and small particles, and in particular, when the large particles or small particles are present in a small portion with respect to those of other particle sizes, the particles present in the small portion It is intended to provide a solid fine particle classifying apparatus and a classification method suitable for classifying and separating particles from existing particles.
本発明に従えば、以下の大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置が提供される。
〔１〕
分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置であって、屈曲部を有する複数個の折れ板を、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により屈曲した流路を形成した分級エレメントと、
当該分級エレメントを備えた分級室と、
前記固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段と、
当該分級エレメントの流路中において、折れ板壁面に衝突させて捕捉した当該固体微粒子中の大粒子を、壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段と、及び
当該分級エレメントの流路を気流に同伴して通過した前記小粒子を当該分級室外にて捕集する手段とからなることを特徴とする固体微粒子の分級装置。
According to the present invention, there is provided a solid fine particle classification apparatus including the following large particles and small particles.
[1]
A device for classifying solid fine particles including large particles and small particles to be classified, wherein a plurality of bent plates having bent portions are arranged vertically at intervals from each other and bent by the wall surface of the bent plates. A classification element that forms a path;
A classification room equipped with the classification element;
Means for supplying an airflow containing the solid fine particles to the classification chamber;
In the flow path of the classification element, means for dropping and collecting large particles in the solid fine particles colliding with the folded plate wall surface by gravity along the wall surface, and the flow path of the classification element A solid fine particle classification device comprising: means for collecting the small particles that have passed along with the air flow outside the classification chamber.
〔２〕
分級すべき大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子の分級装置であって屈曲部を有する折れ板を、複数個、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成してなる分級エレメントを備え、前記固体微粒子を含有する気流を、当該エレメントの折れ曲がり流路に流し、当該大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、前記小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出すことを特徴とする固体微粒子の分級装置。
[2]
A device for classifying solid fine particles including large particles (coarse particles) and small particles (fine particles) to be classified, and a plurality of folding plates having bent portions are arranged vertically at intervals from each other. A classification element formed by forming a flow path having a cross-sectional bent portion by the wall surface of the plate, flowing an air flow containing the solid fine particles through the bent flow path of the element, and causing the large particles to collide with the bent plate wall surface. An apparatus for classifying solid fine particles, wherein the particles are collected by dropping along a wall surface by gravity, and the small particles are taken out of the element by being accompanied by an air flow.
〔３〕
前記大粒子が小粒子に比較してその含有量において小部分であるか、または、前記小粒子が大粒子に比較してその含有量において小部分である〔１〕項又は〔２〕項に記載の分級装置。
[3]
In the item [1] or [2], the large particle is a small part in the content compared to the small particle, or the small particle is a small part in the content compared to the large particle. The classifier described.
〔４〕
前記気流が前記エレメントの折れ板壁面間流路を流れる際に、折れ板の前面における風速が、０．３〜３．０ｍ／ｓｅｃである〔１〕項〜〔３〕項のいずれかに記載の分級装置。
[4]
When the airflow flows through the flow path between the folded plate wall surfaces of the element, the wind speed at the front surface of the folded plate is 0.3 to 3.0 m / sec, according to any one of [1] to [3]. Classification device.
〔５〕
前記エレメントの屈曲部における折れ板壁面のなす外角度θ（屈折角度）が、３０〜１５０（度）である〔４〕項に記載の分級装置。
[5]
The classification device according to item [4], wherein an outer angle θ (a refraction angle) formed by a bent plate wall surface in the bent portion of the element is 30 to 150 (degrees).
〔６〕
前記エレメントの垂直方向に配置される折れ板壁面の角度が、垂直面に対して±４５（度）以内である〔４〕項に記載の分級装置。
[6]
The classifier according to [4], wherein the angle of the folded plate wall surface arranged in the vertical direction of the element is within ± 45 (degrees) with respect to the vertical plane.
〔７〕
前記エレメントの対向する折れ板壁面の屈曲部における間隔（ピッチ）Ｓが、１．０〜３０ｃｍである〔４〕項に記載の分級装置。
[7]
The classifying apparatus according to [4], in which an interval (pitch) S at a bent portion of the opposing folded plate wall surface of the element is 1.0 to 30 cm.
〔８〕
前記エレメントの折れ板の気流方向の１辺の長さが、Ｓ×COS（（１８０−θ）／２）で計算される長さ以上である〔４〕項に記載の分級装置。
[8]
The classifier according to [4], wherein the length of one side in the airflow direction of the folded plate of the element is equal to or longer than the length calculated by S × COS ((180−θ) / 2).
〔９〕
気流が前記エレメントを通過するまでの折れ板の屈曲回数が、１〜５回である〔４〕項〜〔８〕項のいずれかに記載の固体微粒子の分級装置。
[9]
The apparatus for classifying solid fine particles according to any one of [4] to [8], wherein the bent plate is bent 1 to 5 times until the airflow passes through the element.
〔１０〕
前記エレメントの折れ板の屈曲部分が蝶番構造であり、屈曲角度が可変であるように構成される〔４〕項〜〔８〕項のいずれかに記載の分級装置。
[10]
The classification device according to any one of items [4] to [8], wherein the bent portion of the bent plate of the element has a hinge structure and the bending angle is variable.
また、本発明に従えば、以下の大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級方法が提供される。
〔１１〕
分級すべき大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子を分級する方法であって、屈曲部を有する折れ板を、複数個、間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板壁面により断面折れ曲がり部を有する流路を形成して分級エレメントを構成し、前記固体微粒子を含有する気流を、当該エレメントの折れ曲がり流路に流し、当該大粒子を折れ板壁面に衝突させて捕捉し、これを壁面に沿って重力で落下させて捕集し、前記小粒子は、気流に同伴させて前記エレメント外に取り出すことを特徴とする固体微粒子の分級方法。
Moreover, according to this invention, the classification method of the solid fine particle containing the following large particles and small particles is provided.
[11]
A method of classifying solid fine particles including large particles (coarse particles) and small particles (fine particles) to be classified, wherein a plurality of bent plates having bent portions are arranged vertically with a gap therebetween, A flow path having a cross-section bent portion is formed by the folded plate wall surface to form a classification element, and an air flow containing the solid fine particles is caused to flow through the bent flow channel of the element, and the large particles are caused to collide with the folded plate wall surface. A method for classifying solid fine particles, wherein the particles are collected by dropping along a wall surface by gravity, and the small particles are taken out of the element by being accompanied by an air flow.
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
（分級エレメント）
図１は、本発明の分離エレメントを形成する折れ板の形状、配置を示す斜視図であり、図２は、折れ板の配置により、流路が形成される状態を示す平面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Classification element)
FIG. 1 is a perspective view showing the shape and arrangement of a folded plate forming the separation element of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a state where a flow path is formed by the arrangement of the folded plate.
本発明の分級装置においては、図１に示すように、屈曲部１を有する折れ板３を、複数個（Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，・・・）、間隔を設けて垂直に配置して、図２に示すように当該折れ板の壁面５，５’により断面折れ曲がり部を有する流路７，７’、すなわち屈曲した流路を形成するように構成した分級エレメント１０を備えているものである。
In the classifying apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, a plurality of folded plates 3 (N 1 , N 2 , N 3 ,...) Having a bent portion 1 are arranged vertically at intervals. As shown in FIG. 2, the
折れ板の壁面５，５’は、屈曲した流路７，７’を形成するものであり、後記するように、当該流路を流れる気流中の固体粒子がこの壁面に衝突し捕集されるものであるから、その壁面は基本的には平滑であることが望ましいが、衝突した粒子が捕集されやすいように、その表面に浅い凹凸や碁盤目、平行溝等を設けてもよい。また壁面は、完全な平板からなるものの外に緩い曲面を形成していてもかまわない。
The wall surfaces 5 and 5 'of the bent plate form the
分級エレメントを形成する折れ板の気流方向の１辺の長さ（壁面の気流方向の長さ、すなわち流路長さ）Ｌ、Ｌ’は、入口側と出口側で等しいことが基本であるが、場合によっては、入り口側流路長さＬを出口側流路長さＬ’より長く形成してもよいし、逆に出口側流路を入り口側流路より長く形成してもよい。 Basically, the length of one side of the folded plate forming the classification element in the airflow direction (the length of the wall surface in the airflow direction, that is, the flow path length) L and L ′ is equal on the inlet side and the outlet side. In some cases, the inlet-side channel length L may be longer than the outlet-side channel length L ′, and conversely, the outlet-side channel may be formed longer than the inlet-side channel.
また分級エレメントを形成する折れ板の高さ（垂直方向の長さ）ＨＢは、処理すべき気流の流量等に応じて自由に変更することができる。折れ板の材質は、ステンレス鋼等金属、ポリ塩化ビニール、ポリプロピレン、ＦＲＰ等プラスチックス、ガラス、結晶質セラミックス等セラミックス、木材、硬質ボール紙またはこれらの複合材料やライニング材料等、分級対象固体粒子の種類、粒径、粒子形状、粒子硬度、その処理量、分級エレメントの設置環境等、及びエレメントの製作容易性等によって任意に選択することが可能である。なお、エレメントを形成する折れ板の厚みはその形成材料の強度等によっても変わりうるものであり、特に限定するものではないが、加工の容易性等から、通常５ｍｍ以下１ｍｍ以上であることが好ましい。 Further, the height (vertical length) HB of the folded plate forming the classification element can be freely changed according to the flow rate of the airflow to be processed. The material of the folding plate is made of metal such as stainless steel, plastics such as polyvinyl chloride, polypropylene and FRP, glass, ceramics such as crystalline ceramics, wood, hard cardboard, or composite materials and lining materials thereof, etc. It can be arbitrarily selected depending on the type, particle size, particle shape, particle hardness, the amount of treatment, the installation environment of the classification element, the ease of manufacturing the element, and the like. The thickness of the folded plate forming the element can vary depending on the strength of the forming material and the like, and is not particularly limited. However, from the viewpoint of ease of processing, it is usually preferably 5 mm or less and 1 mm or more. .
（分級エレメントによる分級メカニズム）
図３は本発明の分級エレメントによる分級メカニズムを説明するための説明図、図４は大粒子と小粒子を含む固体微粒子含有気流を本発明の分級エレメントに流し、大粒子と小粒子の分級が行われる状態を示す説明図である。
(Classification mechanism by classification element)
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the classification mechanism by the classification element of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the flow of a solid fine particle-containing air flow containing large particles and small particles to the classification element of the present invention. It is explanatory drawing which shows the state performed.
本発明においては、図３に示すように、大粒子（粗粒子）Ｐと小粒子（微細粒子）ｐ’を含有する処理前気流Ｆを、分級エレメント１０に供給する。
In the present invention, as shown in FIG. 3, a pretreatment air flow F containing large particles (coarse particles) P and small particles (fine particles) p ′ is supplied to the
処理前の気流Ｆは、壁面が形成する流路内を流れるが、入り口側流路７から出口側流路７’へ接続している部分で屈曲部１により、流路の方向が急激に変えられている。気流中の大粒子Ｐは、慣性力が大きいので、出口側流路７’の壁面５’に衝突して捕捉され、当該壁面は水平面に垂直方向に配設されているので、当該大粒子Ｐは、図４に示すように壁面に沿って重力で下方に落下して捕集される。一方、小粒子ｐ’は、慣性力が小さいので、壁面に衝突せずに図４に示すように気流Ｆ’と共に排出され、通常の集塵装置であるバグフィルター、サイクロンなどにより容易に捕集される。
The pre-treatment air flow F flows in the flow path formed by the wall surface, but the direction of the flow path is suddenly changed by the bent portion 1 at the portion connected from the inlet
（折れ板前面の気流流速）
図５は、分級エレメントのディメンション等を説明する平面図であるが、固体微粒子含有気流が、分級エレメントの折れ板壁面間流路を流れる際に、折れ板の前面における風速Ｕは、０．３〜３．０ｍ／ｓｅｃ 好ましくは、０．５〜３．０ｍ／ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜３．０ｍ／ｓｅｃである。折れ板の前面における気流の流速Ｕが、０．３ｍ／ｓｅｃ未満の場合は、気流の流速が大粒子の終端速度よりも小さくなるので、当該大粒子は気流に同伴されず当該大粒子が折れ板部分に到達する前に流路下方に沈降し、分級エレメントを収納する分級室内等に堆積してしまう。一方、流速が３．０ｍ／ｓｅｃを越えると、折れ板壁面に衝突し捕集された大粒子（粗粒子）が、気流によって折れ板壁面を再び離れ、気流中に再同伴されてしまうため好ましくない。
(Airflow velocity in front of folded plate)
FIG. 5 is a plan view for explaining dimensions and the like of the classification element. When the air flow containing solid fine particles flows through the flow path between the folding plate wall surfaces of the classification element, the wind speed U at the front surface of the folding plate is 0.3. -3.0 m / sec Preferably, it is 0.5-3.0 m / sec, More preferably, it is 0.7-3.0 m / sec. When the airflow velocity U at the front surface of the folded plate is less than 0.3 m / sec, the airflow velocity is smaller than the terminal velocity of the large particles, so that the large particles are not accompanied by the airflow and the large particles break. Before reaching the plate portion, it settles down below the flow path and accumulates in a classification chamber or the like for storing the classification elements. On the other hand, when the flow velocity exceeds 3.0 m / sec, large particles (coarse particles) that collide with the folded plate wall surface and are collected are preferably separated from the folded plate wall surface by the air stream and re-entrained in the air stream. Absent.
（折れ板の屈折角度）
分級エレメントの屈曲部における折れ板壁面のなす外角度θ（屈折角度）は、３０〜１５０（度）であることが好ましい。
(Bending plate refraction angle)
The external angle θ (refraction angle) formed by the bent plate wall surface at the bent portion of the classification element is preferably 30 to 150 (degrees).
ここで折れ板壁面が屈曲部でなす外角度とは、図５に示すように、二つの壁面５と５’のなす外角度θ（屈折角度）（度）と定義される。従って、当該２つの壁面のなす内角度は、１８０−θ（度）となる。
Here, the outer angle formed by the bent plate wall surface at the bent portion is defined as an outer angle θ (refractive angle) (degree) formed by the two
屈折角度θが、３０（度）未満の場合は、入り口側流路７と出口側流路７’の屈曲部１における流路方向の変化が緩やかになりすぎて、大粒子（粗粒子）の折れ板壁面への衝突確率が低下し、分級性能が低下するので望ましくない。一方、屈折角度θが、１５０（度）を超えると、屈曲部における流路方向の変化が急激すぎて、屈曲部近傍で気流に渦が発生し、大粒子の分級効率がかえって低下するため望ましくない。
When the refraction angle θ is less than 30 (degrees), the change in the flow direction in the bent portion 1 of the inlet-
（折れ板壁面が、上下方向に配置される垂直面に対する角度）
分級エレメントの垂直方向に配置される折れ板壁面の角度（傾斜角度）は、垂直面に対して±４５（度）以内であることが好ましく、±２０（度）以内がさらに好ましく、最も好ましくは±１０（度）以内である。本発明の分級エレメントにおいては、折れ板壁面に衝突して捕捉された大粒子が、重力により当該壁面に沿って落下して捕集されることが必要であり、壁面の垂直面に対する角度は、少なくとも当該大粒子が、壁面で安息し固定する角度（安息角）を越えるものでなければならない。一般的に折れ板壁面の垂直面に対する角度が、４５（度）を超えると折れ板壁面上に捕捉された大粒子の下方への重力による円滑な落下が妨害される。
(An angle with respect to a vertical plane where the folded plate wall surface is arranged in the vertical direction)
The angle (inclination angle) of the folded plate wall surface arranged in the vertical direction of the classification element is preferably within ± 45 (degrees), more preferably within ± 20 (degrees) with respect to the vertical plane, and most preferably Within ± 10 degrees. In the classification element of the present invention, it is necessary that large particles that have been captured by colliding with the folded plate wall surface fall and be collected along the wall surface by gravity, and the angle of the wall surface with respect to the vertical plane is: At least the large particles must exceed the angle at which they rest and fix on the wall (the angle of repose). In general, when the angle of the folded plate wall surface with respect to the vertical surface exceeds 45 (degrees), smooth falling due to gravity below large particles trapped on the folded plate wall surface is hindered.
（折れ板壁面の屈曲部の間隔）
図５に示すように、分級エレメントの折れ板壁面の屈曲部の間隔（ピッチ）Ｓは、１．０〜３０ｃｍであることが望ましい。上記間隔Ｓがあまり狭く１．０ｃｍ未満の場合には、気流の圧力損失が大きくなったり、気流の流路が、固体微粒子で閉塞することがあるので、望ましくない。上記間隔が、３０ｃｍを越えると、粗粒子が、折れ板表面に衝突する確率が低下するので望ましくない。
(Spacing between bent parts of folded plate wall)
As shown in FIG. 5, the interval (pitch) S between the bent portions of the folded plate wall surface of the classification element is preferably 1.0 to 30 cm. If the distance S is too narrow and less than 1.0 cm, the pressure loss of the airflow may increase or the airflow passage may be blocked with solid fine particles, which is not desirable. When the distance exceeds 30 cm, the probability that coarse particles collide with the folded plate surface is lowered, which is not desirable.
（折れ板の気流方向の１辺の長さ）
分級エレメントの折れ板壁面の気流方向の１辺の長さＬ（Ｌ’）は、Ｓ×COS（（１８０−θ）／２）（ここで角度の単位は（度）である。）で計算される長さ以上であることが好ましい。
(Length of one side in the airflow direction of the folded plate)
The length L (L ′) of one side in the airflow direction of the folded plate wall surface of the classifying element is calculated by S × COS ((180−θ) / 2) (where the unit of angle is (degree)). It is preferable that it is more than the length to be made.
折れ板壁面の１辺の長さＬ，Ｌ’が、上記で計算される数値の長さ未満とあまり短い場合は、折れ板間の気流が短絡現象を起こしたり、気流が折れ板壁面に衝突し、一旦は捕集された固体粗粒子が、重力により下方に落下するまでに、気流によって折れ板壁面を再び離れ、気流中に再同伴されてしまうので、望ましくない。 If the length L, L 'on one side of the folded plate wall is too short, less than the length calculated above, the air flow between the folded plates will cause a short circuit or the air flow will collide with the folded plate wall However, once the collected solid coarse particles fall downward due to gravity, the broken solid wall surface is again separated by the air current and is re-entrained in the air current.
（折れ板の屈曲回数）
本発明の分級エレメントにおいては、気流が分級エレメント１０を通過するまでの折れ板壁面の屈曲回数は、１〜５回であることが好ましい。これは、折れ板壁面に気流中の固体微粒子が慣性衝突するためには、屈曲は少なくとも１回以上であり、入り口側流路と出口側流路が屈曲部において流路方向の変化を伴う必要があるからである。一般的に屈曲回数が増加すると分級能力は増加するが、５回を越えると、気流の圧力損失が増加するだけで、分級性能の増加は、実質的に認められなくなるため、１〜３回であることがより好ましい。
(Number of bending plate bending)
In the classifying element of the present invention, the number of bending of the folded plate wall surface until the airflow passes through the classifying
（その他の周辺構造）
本発明のエレメントにおいては、折れ板の屈曲部分を蝶番構造とし、屈曲角度が可変であるように構成することが好ましい。
(Other peripheral structures)
In the element of the present invention, it is preferable that the bent portion of the bent plate has a hinge structure and the bending angle is variable.
これは、分級される微粒子の粒子径分布や粒子の比重に対応して、分級性能を最適化するように折れ板壁面の屈折角度θを任意に設定するため、可変構造とすることが望ましく、このため、折れ板の屈曲部を蝶番構造にすることが好ましいからである。 This is preferably a variable structure in order to arbitrarily set the refractive angle θ of the folded plate wall surface so as to optimize the classification performance corresponding to the particle size distribution of the fine particles to be classified and the specific gravity of the particles, For this reason, it is because it is preferable to make the bending part of a folding plate into a hinge structure.
なお、分級される固体微粒子の種類によっては、折れ板壁面に衝突し捕集された粗粒子が、凝集性を有するものであり、折れ板壁面上で凝集・付着・堆積する場合もあるため、分級エレメントを枠構造の中に収納し、当該枠に機械的打撃を加え、折れ板壁面への付着・堆積を防止する装置とすることなども場合によっては有効である。 Depending on the type of solid fine particles to be classified, coarse particles that collide and collect on the wall surface of the folded plate have aggregating properties, and may aggregate, adhere and accumulate on the wall surface of the folded plate. It is also effective in some cases to store the classification element in a frame structure, mechanically hit the frame, and to prevent the adhesion and accumulation on the folded plate wall surface.
本発明の分級エレメントにおいては、当該エレメントにおける折れ板群の形状（開口部）は、気流の入口から見て、長方形または正方形となることが望ましい。従って、折れ板群エレメントの前後の気流の流路の形状も気流入口から見て、長方形または正方形であることが望ましいが、これに限定されるものではない。 In the classifying element of the present invention, the shape (opening) of the folded plate group in the element is preferably rectangular or square when viewed from the airflow inlet. Accordingly, the shape of the air flow path before and after the folded plate group element is preferably rectangular or square as viewed from the air flow inlet, but is not limited thereto.
（分級室）
図６は、分級エレメント１０を収納・設置した分級室２０を示す説明図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面図である。
(Classification room)
FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing the
本発明においては、図に示したように、上記した分級エレメント１０を分級室２０内に配設・収納して使用することが好ましい。分級室２０は、分級すべき固体微粒子含有気流Ｆの入口２３、エレメント通過後の気流Ｆ’の出口２５を有し、また、設置した分級エレメント１０の前後には、気流の整流部ｋ，ｋ’を備えている。整流部ｋ，ｋ’は、分級エレメントを構成する折れ板の個数（Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，・・・）、エレメント（折れ板壁面）高さ、気流に対向するエレメントの断面積、処理気体流量等によって任意に変更可能であるが、通常０．５〜２ｍ程度である。
In the present invention, as shown in the drawing, the
図６（ｂ）に示したように、分級エレメント１０の下部は、分級室２０下部の底板Ｔを貫いて外部に開放され、下部に設けられたダンパーやロータリーバルブ付のダストシュートｄに捕集される。
As shown in FIG. 6 (b), the lower part of the
（分級エレメントを備えた分級装置）
図７は、本発明の分級エレメントを備えた分級装置の構成の一例を示す説明図である。
３０は、分級すべき大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子３３の供給槽である。この固体微粒子３３は、テーブルフィーダー３５等の粉体供給手段により、空気３７とともに粒子受け入れ部３８に供給され、下部の気流配管に３９において、分散用加圧空気に４０により均一分散される。均一分散された固体微粒子含有気流Ｆは、当該気流配管に接続された分級室２０の入口２３から供給される。以上が、固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段を構成する。
(Classification device with classification elements)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a classification device including the classification element of the present invention.
固体微粒子含有気流Ｆは、整流部ｋを経て、分級エレメント内の流路を流動し、すでに述べたメカニズムにより粗粒子と微細粒子の分級が行われる。分級された大粒子Ｐは壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段により、分級室２０の下部より捕集される。
The solid fine particle-containing air flow F flows through the flow path in the classification element through the rectifying unit k, and classification of coarse particles and fine particles is performed by the mechanism described above. The classified large particles P are collected from the lower part of the
また、微細粒子ｐ’は気流Ｆ’とともに分級室の出口２５より排出され、出口配管４１を経て、当該微細粒子（小粒子）を当該分級室外にて捕集する手段、例えばバグフィルター４３等の粉塵回収手段により、回収される。なお、微細粒子が除去された清澄な排出気体４５は、吸引ブロワー４７をへて大気中に放出される。
Further, the fine particles p ′ are discharged from the
図７で一例として説明した本発明の分級装置を念のため一般的に規定すれば、以下のとおりである。すなわち、分級すべき大粒子と小粒子を含む固体微粒子の分級装置であって、屈曲部を有する複数個の折れ板を、互いに間隔を設けて垂直に配置して、当該折れ板の壁面により屈曲した流路を形成した分級エレメントと、
当該分級エレメントを備えた分級室と、
The classifying device of the present invention described as an example in FIG. 7 is generally defined as follows for the sake of safety. That is, a classification device for solid fine particles including large particles and small particles to be classified, in which a plurality of bent plates having bent portions are arranged perpendicularly at intervals and bent by the wall surface of the bent plates. A classification element that forms a flow path,
A classification room equipped with the classification element;
前記固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段と、
当該分級エレメントの流路中において、折れ板壁面に衝突させて捕捉した当該固体微粒子中の大粒子を、壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段と、及び
当該分級エレメントの流路を気流に同伴して通過した前記小粒子を当該分級室外にて捕集する手段とからなることを特徴とする固体微粒子の分級装置、である。
Means for supplying an airflow containing the solid fine particles to the classification chamber;
In the flow path of the classification element, means for dropping and collecting large particles in the solid fine particles colliding with the folded plate wall surface by gravity along the wall surface, and the flow path of the classification element A solid fine particle classification device comprising means for collecting the small particles that have passed along with the air flow outside the classification chamber.
なお、本発明が分級対象とする固体微粒子とは有機物、無機物を問わない。また本発明における大粒子（粗粒子）としては、例えば２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは４０μｍ以上、２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下程度のものである。 The solid fine particles to be classified by the present invention may be organic or inorganic. The large particles (coarse particles) in the present invention are, for example, 20 μm or more, preferably 30 μm or more, more preferably 40 μm or more and 200 μm or less, preferably about 100 μm or less.
以下、実施例により本発明を説明する。ただし、これらは単なる実施の態様の一例であり、本発明の技術的範囲がこれらによりなんら限定的に解釈されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, these are merely examples of embodiments, and the technical scope of the present invention is not construed as being limited thereto.
〔実施例１〕
（１）ステンレス平板を折り曲げて作成した折れ板の屈曲角度θが９０（度）、折れ板の気流方向の１辺の長さＬ及びＬ’がそれぞれ２０ｃｍ、気流と垂直方向の折れ板の高さＨＢが５０ｃｍ（以下の実施例で同じ）である４枚の同一寸法の折れ板を、折れ板の屈曲部間の間隔（ピッチ）Ｓが１０ｃｍになるように、屈曲部を水平面に対し垂直になるように配置し、分級エレメントを形成した。
[Example 1]
(1) The bending angle θ of a folded plate made by bending a stainless steel flat plate is 90 (degrees), the length L and L ′ of one side in the airflow direction of the folded plate are 20 cm, respectively, and the height of the folded plate in the direction perpendicular to the airflow Four bent plates of the same dimension having a height HB of 50 cm (the same in the following embodiments) are arranged so that the bent portions are perpendicular to the horizontal plane so that the spacing (pitch) S between the bent portions of the bent plates is 10 cm. The classification elements were formed.
（２）分級される固体微粒子としては、体積基準の平均粒子径１９．１μｍ（レーザー散乱式粒子径分布測定装置、島津製作所社製、型式：ＳＡＬＤ−２０００Ｊ）であり、粒子径分布として、Ｄ１０＝９．６μｍ、Ｄ５０＝１９．１μｍ、Ｄ９０＝３６．６μｍであるオキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）微粒子（粒子比重約４、粒子形状は球状に近い。）を用いた。なお、実施例、比較例において、粗粒子とは、粒子径４０μｍ以上の粒子をいう。供給粉体中の当該粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率は、８．９質量％であった。 (2) The solid fine particles to be classified are a volume-based average particle size of 19.1 μm (laser scattering type particle size distribution measuring device, manufactured by Shimadzu Corporation, model: SALD-2000J), and the particle size distribution is D10 Cobalt oxyhydroxide (CoOOH) fine particles (particle specific gravity of about 4 and particle shape is nearly spherical) with = 9.6 μm, D50 = 19.1 μm, and D90 = 36.6 μm were used. In Examples and Comparative Examples, coarse particles mean particles having a particle diameter of 40 μm or more. The content rate of particles (coarse particles) having a particle diameter of 40 μm or more in the supplied powder was 8.9% by mass.
（なお、後記実施例２、実施例４〜１１、比較例１〜３についても実施例１と同じ固体微粒子を用いて実験を行ったが、実施例３は、粒子径分布として、Ｄ１０＝８．６μｍ、Ｄ５０＝１７．２μｍ、Ｄ９０＝３３．２μｍであるオキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）微粒子（粒子比重約４、粒子形状は球状に近いものであり、粒径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率は６．２％である。）を用いて実験した。） (Note that although the following Example 2, Examples 4 to 11, and Comparative Examples 1 to 3 were also tested using the same solid fine particles as in Example 1, Example 3 has a particle size distribution of D10 = 8. .6 μm, D50 = 17.2 μm, D90 = 33.2 μm cobalt oxyhydroxide (CoOOH) fine particles (particle specific gravity about 4, particle shape is nearly spherical, particles having a particle size of 40 μm or more (coarse particles) The content ratio of was 6.2%.)).
（３）折れ板群（分級エレメント）の前後は、気流の整流のために長さ各１ｍの長方形断面の流路（整流部ｋ）を設けて分級室を形成した。固体微粒子を含有する気流は、当該分級室に導入され、水平気流として、上記分級エレメントの４枚の折れ板壁面で形成される間隔Ｓ＝１０ｃｍ、高さＨＢが５０ｃｍの長方形の断面を有する３つの開口部を通過させた。
(3) Before and after the folded plate group (classifying element), a flow path (rectifying section k) having a rectangular cross section of 1 m in length was provided to rectify the airflow, thereby forming a classification chamber. The air flow containing the solid fine particles is introduced into the classification chamber, and has a rectangular cross section with a spacing S = 10 cm and a height HB of 50 cm formed by the four folded plate wall surfaces of the classification element as a
（４）試験に使用した分級装置は、図７に示したような、微粒子の供給槽３０、テーブルフィーダー３５、微粒子の均一分散のための加圧空気４０、気流配管３９、分級室２０であり、内部に上記した分級エレメント１０を備えた分級室２０、出口配管４１、バグフィルター４３、吸引ブロワー４７からなるものである。
(4) The classifier used in the test is a fine
定量供給された微粒子は、気流中に均一分散させ、分級室内の分級エレメントに導入した。微粒子中の粗粒子は、折れ板壁面に慣性力で衝突し、折れ板壁面に沿って重力で下部に落下して捕集された。一方、供給微粒子中の微細粒子は、折れ板壁面に衝突しないで、折れ板間を通過し、分級室を出てバグフィルターで捕集された。 The finely supplied fine particles were uniformly dispersed in an air stream and introduced into the classification element in the classification chamber. Coarse particles in the fine particles collided with the folded plate wall surface by inertial force, and dropped along the folded plate wall surface by gravity and collected. On the other hand, the fine particles in the supplied fine particles passed between the folded plates without colliding with the folded plate wall surface, exited the classification chamber, and were collected by the bag filter.
供給気流中の粉体濃度１５０ｇ／ｍ3（以下の実施例で同じ）、折れ板群の前面開口部における平均風速１．５ｍ／ｓｅｃ（気流温度２８℃）という運転条件で、１時間の連続分級を行った。 Continuous for 1 hour under the operating conditions of a powder concentration of 150 g / m 3 (same in the following examples) in the supply airflow and an average wind speed of 1.5 m / sec (airflow temperature 28 ° C.) at the front opening of the folded plate group. Classification was performed.
（５）分級エレメントによる供給微粒子量に対する微細粒子側の回収率は、７８．０質量％、粗粒子側の回収率は、２２．０質量％であった（合計１００％）。
分級前後の粒子径分布は次のとおりであった。
(5) The recovery rate on the fine particle side with respect to the amount of fine particles supplied by the classification element was 78.0% by mass, and the recovery rate on the coarse particle side was 22.0% by mass (total 100%).
The particle size distribution before and after classification was as follows.
すなわち、分級前の供給粉体の粒径分布は、Ｄ１０＝９．６μｍ、Ｄ５０＝１９．１μｍ、Ｄ９０＝３６．６μｍであり、供給粉体中の粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率が、８．９質量％であった。 That is, the particle size distribution of the supplied powder before classification is D10 = 9.6 μm, D50 = 19.1 μm, D90 = 36.6 μm, and particles (coarse particles) having a particle diameter of 40 μm or more in the supplied powder. The content rate was 8.9% by mass.
分級後の粒子径分布は、分級後の微細粒子側粉体は、Ｄ１０＝８．９μｍ、Ｄ５０＝１７．５μｍ、Ｄ９０＝２８．３μｍであり、分級後の当該微細微子側粉体中の粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率が、２．３質量％であった。一方、分級後の粗粒側粉体は、Ｄ１０＝１６．５μｍ、Ｄ５０＝２９．６μｍ、Ｄ９０＝５１．８μｍ、分級後の粗粒粉体中の粒子径４０μｍ以上の粒子（粗粒子）の含有率が、３２．２質量％であった。
供給微粒子中に小部分存在する粗粒子が、効率良く分級されていた。
以下の結果を表１（折れ板式の分級装置の操作条件及び分級後の微粒子の回収率）及び表２（折れ板式の分級装置での分級前後の粒子径分布）に示した。
The particle size distribution after classification is as follows: fine particle side powder after classification is D10 = 8.9 μm, D50 = 17.5 μm, D90 = 28.3 μm. The content of particles (coarse particles) having a particle diameter of 40 μm or more was 2.3% by mass. On the other hand, the coarse particle side powder after classification is D10 = 16.5 μm, D50 = 29.6 μm, D90 = 51.8 μm, and particles (coarse particles) having a particle diameter of 40 μm or more in the coarse particle powder after classification. The content was 32.2% by mass.
Coarse particles present in a small part in the supplied fine particles were classified efficiently.
The following results are shown in Table 1 (operating conditions of the folding plate type classification device and the recovery rate of fine particles after classification) and Table 2 (particle size distribution before and after classification in the folding plate type classification device).
〔実施例２〜１１〕
供給気流の折れ板での前面風速、折れ板一辺の長さ、折れ板の屈曲角度、折れ板屈曲部の間隔（ピッチ）を表１及び表２のように変更したほかは、実施例１と同様な実験を行った。結果を表１及び表２に示す。なお、実施例１０及び実施例１１については、折れ板の屈曲部分を、固定ではなく蝶番構造にして可変にした実施例である。
[Examples 2 to 11]
Example 1 except that the front wind speed at the folded plate of the supply airflow, the length of one side of the folded plate, the bending angle of the folded plate, and the interval (pitch) of the bent plate bent portions were changed as shown in Table 1 and Table 2. A similar experiment was conducted. The results are shown in Tables 1 and 2. In addition, about Example 10 and Example 11, it is an Example which made the bending part of the folding plate variable by using hinge structure instead of fixation.
〔比較例１〜３〕
供給気流の流速、折れ板壁面一辺の長さ、折れ板壁面の屈曲角度、折れ板壁面屈曲部の間隔（ピッチ）を表３のように変更したほかは、実施例１と同様な実験を行った。結果を表３に示す。
[Comparative Examples 1-3]
The same experiment as in Example 1 was performed except that the flow velocity of the supply airflow, the length of one side of the folded plate wall surface, the bending angle of the folded plate wall surface, and the interval (pitch) of the bent plate wall surface bent portions were changed as shown in Table 3. It was. The results are shown in Table 3.
本発明によれば、例えば上記した実施例（表１〜表２）に示したように、大粒子（粗粒子）と小粒子（微細粒子）を含む固体微粒子を効果的に分級できる分級装置が提供され、特に、従来の分級装置では、効果的に分級することがきわめて困難であった大粒子または小粒子が他の粒子径のものに対して、小部分存在する場合、当該小部分存在する粒子を大部分存在する粒子から分級し、分離するのに適した分級装置及び分級方法が提供されるものであり、その産業上の利用可能性は非常に大きい。 According to the present invention, for example, as shown in the above-described Examples (Tables 1 to 2), there is provided a classification device that can effectively classify solid fine particles including large particles (coarse particles) and small particles (fine particles). In particular, when a large particle or small particle, which is extremely difficult to classify effectively with a conventional classification apparatus, is present in a small portion with respect to those of other particle sizes, the small portion is present. A classification device and a classification method suitable for classifying and separating particles from most existing particles are provided, and their industrial applicability is very large.
１ 屈曲部
３ 折れ板
５，５’折れ板壁面
７，７’流路
１０ 分級エレメント
２０ 分級室
２３ 気流入口
２５ 気流出口
３０ 固体微粒子供給槽
３３ 固体微粒子
３５ テーブルフィーダー等粉体供給手段
３７ 空気
３８ 粒子受け入れ部
３９ 気流配管
４０ 分散用加圧空気
４１ 出口配管
４３ バグフィルター等粉塵回収手段
４５ 清澄な排出気体
４７ 吸引ブロワー
ｄ ダストシュート
Ｆ，Ｆ’処理前の気流および処理後の気流
ＨＢ 折れ板壁面高さ
ｋ，ｋ’整流部（の長さ）
Ｌ，Ｌ’折れ板壁面の気流方向の一辺の長さ
Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3 それぞれの折れ板
Ｐ 大粒子
ｐ’ 微細粒子
Ｓ 対向する折れ板壁面の屈曲部における間隔
Ｔ 分級室底板
Ｕ 折れ板前面における風速
θ 屈曲部における折れ板壁面のなす外角度（屈折角度）
1
5,5 'folded plate wall
7, 7 '
L, L ′ Folded plate wall side length N 1 , N 2 , N 3 of each side of folded plate P Large particle p ′ Fine particle S Spacing at the bent portion of the bent plate wall facing surface T Classification chamber bottom plate U Wind speed θ at the front of the folded plate Outside angle (refraction angle) formed by the folded plate wall surface at the bent part
Claims (11)
当該分級エレメントを備えた分級室と、
前記固体微粒子を含有する気流を、当該分級室に供給する手段と、
当該分級エレメントの流路中において、折れ板壁面に衝突させて捕捉した当該固体微粒子中の大粒子を、壁面に沿って重力で落下させて捕集する手段と、及び
当該分級エレメントの流路を気流に同伴して通過した前記小粒子を当該分級室外にて捕集する手段とからなることを特徴とする固体微粒子の分級装置。 A device for classifying solid fine particles including large particles and small particles to be classified, wherein a plurality of bent plates having bent portions are arranged vertically at intervals from each other and bent by the wall surface of the bent plates. A classification element that forms a path;
A classification room equipped with the classification element;
Means for supplying an airflow containing the solid fine particles to the classification chamber;
In the flow path of the classification element, means for dropping and collecting large particles in the solid fine particles colliding with the folded plate wall surface by gravity along the wall surface, and the flow path of the classification element A solid fine particle classification device comprising: means for collecting the small particles that have passed along with the air flow outside the classification chamber.
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