JPS5820657B2 - 磁性流体による比重選別方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、７字形の溝を構成する如（磁極面を向い合
わせて配設された磁石により形成される磁場内に磁性流
体を充たし、この磁性流体中に生ずる磁気的浮力の位置
的変化により形成される分離帯を利用して行う非磁性固
体の比重選別方法ならびにその装置に関する。

磁性流体は極く微細なマグネタイトなどの磁性粉末に表
面処理を施し、液体中に安定に分散させたコロイド溶液
であり、磁場中でも懸濁質の濃度差が生じず、見掛は上
液体が磁性を持っている如く作用する性質を有するもの
である。

この磁性流体を磁場Ｈ１磁場勾配ｄＨ／ｄｘなる磁界中
におくと磁性流体にはＭ／４πＸｄ）（／ｄｘＯ力が高
磁場方向に作用する。

ここに、Ｍは磁場Ｈにおける磁性流体の磁化（ガウス）
である。

いま、この磁性流体中に体積■なる非磁性固体をおけば
、この固体は低磁場側にＶＸＩＶＩ／４ ｙｒ Ｘ ｄ
Ｈ／ｄ ｘの力を受ける。

この力がいわゆる「磁気的浮力」であり、Ｍは固体が存
在する位置に磁性流体がある場合の磁化の体積平均値で
ある。

この磁気的浮力を固体物質の選別に利用する試みは近年
国内外で行なわれており、従来困難であった高比重物質
の比重選別装置が開発されているこの装置に使用する磁
場の形成には、第、１図に示す如（Ｖ字形溝を形成する
如（磁石１，１′の磁極面を向い合わせて配設すること
により容易に達成される。

か（して形成された磁場に上述の磁性流体２を満すこと
により上記の磁気的浮力が得られるが、磁気勾配は位置
により変化するため、これに伴い磁気的浮力も位置的に
変化し、たとえば第１図に示す如く、磁石１，１′の間
及びその上方では上記の磁気的浮力に通常の浮力を加算
した浮力の等浮力曲線３が図の如く得られる。

図に見る如（３ｉｉＦ／ｆｆｌの等浮力曲線は上下に２
本あり、この間では浮力はほぼ一定で、この範囲を上下
に外れると急激に浮力は低下する。

したがって比重が３７／ｄより小さい固体５を上方から
この磁性流体２中に入れると、この固体５は上記二本の
３？／ｃｒｊの等浮力曲線で限られた層４の上に浮び、
３２／ｄより多少以上重い固体６を入れると、この固体
６はこの層を貫いて磁性流体２中を落下する。

したがって、この層は分離帯と呼ばれ、固体の比重選別
に利用される。

この分離帯を傾斜させて形成した場合は分離帯上に浮遊
する比重の小さい非磁性物体は分離帯上面の傾斜に沿っ
てあたかも滑り台の上を小児が滑り降りるが如く、磁性
流体中を移動し、磁場勾配が減少し浮力の減ったところ
で沈下する。

従来のこの原理を利用した比重選別方法及び装置の主流
は、対向して設けた磁石により形成される■形溝の長さ
方向を水平面に対して傾斜させ、磁性流体を満した槽を
磁石間のＶ形溝内に配設して、長さ方向に傾斜した分離
帯を形成し、被選別体をＶ形溝の長さ方向に移行させる
ことによって浮沈分離を行なってきた。

これらの例はたとえば特公昭５１−４８８９４号公報や
特開昭５２−１０８５６５号公報に示されている。

また、磁性流体による比重選別装置および方法の特殊な
ものとして、第２図に示す如く、磁性流体２を入れた仕
切板７を有する分離槽８を磁石１上に配設し、磁石１と
仕切板７との相対位置が変化する如（、磁石１を横方向
に往復移動させることによって、分離槽８内の浮力分布
３を変化させ、比重の軽い物体を浮き上らせて仕切板７
を越させた後沈下させ、被選別体を仕切板７０両側に分
離する方法及び装置が、特開昭５４−４８３７９号公報
に示されている。

上記２種類の装置および方法は、従来の通常の比重選別
方法に比較して良好な分離精度は得られるものの、℃・
ずれも選別対象物の粒径の上限が制限され、実用上に難
点がある。

すなわち、主流をなす前者の装置の場合は、相対して設
けた磁石１゜１′間のみに分離帯を設定しているため、
一定の磁気的浮力の分離帯の位置における磁石間隔が選
別対象の粒径の上限となる。

しかし現在の固形廃棄物、たとえば自動車のスクラップ
のアルミニウム破砕片は、下記の第１表に示す如く、単
体分離している状態で、辺長４５ｍｍ乃至２００ｍｍの
ものも多く含まれているため、上述の装置で分離を行う
には再破砕が必要となる。

上部の表は、本発明者らがスクラップ業者から無作為に
入手した自動車の非鉄金属スクラップの粒度分布の一例
を示すものである。

また、後者の特殊例の装置は、永久磁石の局所的な不均
一磁場が及ぶ部分を分離帯とし、分離帯中に仕切板を設
置しているため、分離対象物の粒度は、２５乃至３．５
メツシュ程度のものにしか適用できない。

本発明は現実のスクラップが上述の如（、低比重のアル
ミニウム片の粒径が大比重の銅、銅合金及び亜鉛合金に
比較して大きなものが多（、また発生量も格段に多い点
にかんがみ、またＶ形溝を形成する如く磁石を対置して
形成される磁場内の磁性流体中の磁気的浮力分布を検討
し、実測した結果にもとすき、従来の磁性流体による比
重選別装置及び方法の問題点を解決した、実用に適する
新規の構成の装置及び方法を提供することを目的とする
。

その選別方法及び装置は、本発明にもとすき、 （イ）磁性流体を入れた槽を、対設した磁石間のみなら
ず磁石上及び磁石上部の外側を含む範囲を包含して設け
る。

（ロ）この槽内の磁性流体と、上記の磁石とによって分
離帯の上面が磁石の上縁より上側にくるように形成し、
被選別体を磁石の長さ方向と交差する方向に移動させて
浮沈分離を行う。

（・→ 被選別体を上述の如（磁石の長さと交差する方
向に移動させるため、対設した磁石により形成されるＶ
形溝がその横断方向において傾斜する如（磁石を配置す
る。

ことから成る。

磁石の長さ方向を通常の概念に従い縦方向とすれば、本
発明の方法は磁石の長さ方向と交差する方向に被選別体
を移行せしめて選別を行うものであるから、「横流れ式
比重選別法」と言うことが出来よう。

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとすいて詳細
に説明する。

第３図に示す本発明の実施例の装置において、下部な継
鉄９にて連結された１対の永久磁石１゜１′が、第４図
に詳細に示す如く、鉛直面より角度θだけ傾斜した平面
１０を対象面として、その両側に磁石１のＳ極面と磁石
１′のＮ極面とを対向させてＶ形溝を形成する如く配設
されている。

したかって、上記Ｖ形溝はその横断方向において角度θ
だげ傾斜している。

磁石１，１′の間のＶ形溝空間Ｃとその上部、磁石１の
上部の空間Ａ、磁石１′の上部及びその横方向の外方の
空間Ｂを連続した一体の空間として包括する形状の槽１
１が設けられ、その内部には、前述の磁性流体２が適当
なレベル迄満されている。

上記の磁石１，１′としてストロンチュームフエライト
永久磁石を使用した場合の、槽１１内の磁性流体２中に
形成される等浮力曲線の一例を第４図中に示した。

この図に見られる如く、上下２本の３７／ｃ１１１．の
等浮力曲線で挾まれた３？／Ｃ１１ｌの比重の分離帯４
の上面は磁石１゜１′の上縁よりも上方に来る。

又、磁性流体２の槽内の液面１２は、磁力の関係で水平
面にはならない。

以上の如（構成された装置を用いてアルミニウムと銅、
銅合金、亜鉛等の混在する非磁性スクラップを比重選別
する場合の方法及び作用を以下に述べる。

第５図に示す如く、上記非磁性スクラップを、選別槽１
１のＡ部の磁性流体２中に斜上方より図示しないベルト
コンベア等により供給する。

図中にアルミニウムスクラップ５を口で、銅等の比重の
大きい非磁性スクラップ６を○で象徴的に示した。

スクラップ５，６は磁石１の上方の傾斜面に沿ってＣ部
上方の分離部に導かれる。

低比重の非磁性体たとえば比重２．７のアルミニウムス
クラップは第４図に示した浮力２．７ｆ／ｉの等浮力曲
線上を重力で滑り降りながら磁石１′の上部を越えてＢ
部に移動し、磁気的浮力のほとんどないＢ部に到って槽
底に沈積する。

また高比重物質たとえば比重的９の銅、約６．５の亜鉛
のスクラップは上下の３？／ｃｒＡの等浮力曲線で挾ま
れた分離帯４を突き抜けて６部の磁性流体中を沈降し、
Ｃの槽底部に沈積する。

選別槽１１０Ｂ部及び６部に分離されて沈積した比重の
異なるスクラップ５，６は、比重選別における通常の方
法に従って回収することにより、選別作業は完了する。

上記の低比重物質の横方向の移動は、前述の如（自然の
重力により等浮力曲線上を滑り降りることにより行なわ
れるので、分離帯となる等浮力曲線の切線方向がどの部
分でもＡよりＢの方向に向って下り勾配になるように前
記傾斜角θを決定することが必要である。

各種の実験の結果によれば。例えばフェライト永久磁石
を用い、高比重物を選別対象とする場合は、傾斜角度θ
は１０° 乃至２０°が適当であり、選別対象物の率径
が大きい場合はθは太き目がよい。

本発明の装置を使用して、自動車の非鉄金属スクラップ
よりアルミニウム片を分離回収した場合の選別成績を第
２表に示す。

ここにＡ１．Ａ１合金：Ｚｎ合金−９：１（重量比）Ａ
ｌの比重 ２．６９ Ａ１合金の比重 ２．７４ Ｚｎ合金の比重 ６．５０ つぎに、本発明による分離部を複数段横方向に連続して
配設することにより、多段分離を行う装置について述べ
る。

第６図の実施例では、それぞれ磁石１，１′を継鉄９で
連結した磁石対が横方向に２段連続して横断方向におい
て傾斜させて設けられており、これらの磁石対にて形成
される２本のＶ形溝空間Ｃ／。

Ｃ“ とその上方空間、最上流側磁石１の上部空間Ｎ及
び最下流側磁石上部の横方向に接続する空間Ｂ′を連続
した一体の空間として包括する形状の槽１１′が設けら
れ、その内部には前述の磁性体２が適当なレベル迄満さ
れている。

この装置を用いて例えば比重的９の銅、約２．７のアル
ミニウム及び１．５以下の塩化ビニールの混在したスク
ラップの比重選別を行う場合、第１段の磁石対により浮
力約３′？／Ｃ１！の分離帯を形成し、第２段の磁石対
により浮力約１．５Ｐ／ｉの分離帯を形成する。

さて、銅６、アルミニウム５、塩化ビニール１３の混在
するスクラップを槽１１’の最上流部Ａ′部に図示しな
いベルトコンベア等によって斜上より挿入すると、前記
実施例の場合と同じ原理にもとづき、第１段の分離部で
銅のみが浮力３′？／ｉの分離帯を貫いて落下し、６７
部の底に沈積し、アルミニウム５と塩化ビニール１３の
混合物カ第２段の分離部へ移行する。

第２段の分離部の分離帯の浮力は１．５Ｐ／ｍに設定さ
れているので、これより比重の大きいアルミニウム５は
この分離帯を貫通してＣ“部を落下し、その底部に沈積
し、比重が１５より小さい塩化ビニール１３のみが分離
帯の上面に沿ってＢ′部に移行し、その底部に沈下する
。

この多段分離が可能な点は本発明の特色の一つであって
、精選を行う場合に好都合である。

この場合、隣接する分離部の間を浮遊物が容易に移行で
きるように、隣接する分離部は極力近接して配置すると
ともに、隣合った磁石の上面をまたいで若干傾斜した案
内板１４を設けるのがよい。

なお、磁石をたとえばサマリウムコバルト合金磁石とす
れば、磁石の間隔が同じでも、より高比重の非磁性体を
多段分離することが可能となる。

又、電磁石を使用することもできることは言う迄もない
。

以上の如（、本発明によれば、現実の自動車等の非磁性
スクラップで粒径が太き（、かつ比率の多いアルミニウ
ム片は、対向して設けた磁石の上方を通過してその外側
の槽底に沈下し、粒径が小さく、かつ量の少い銅等の比
重の大きいものだけが磁石間を落下するので、自動車ス
クラップ等の比重選別に十分実用することが出来る。

又、この発明の選別部を横方向に複数段連続して配設す
ることにより、高比重の非磁性体の多段分離を精度高（
実施できる等の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性流体による比重選別の原理を説明する断面
図、第２図は従来の装置の１例を示す断面図、第３図は
本発明の実施例の装置の全体を示す斜視図、第４図はそ
の断面図、第５図はその選別作用を説明する図、第６図
は本発明による多段選別を行う装置の断面図である。 １．１１・・・・・・磁石、２・・・・・・磁性流体、
３・・・・・・等浮力曲線、４・・・・・・分離帯、５
・・・・・・アルミニウム、６・・・・・・銅、１３・
・・・・・塩化ビニール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １７字形の溝を構成する如（磁極面を向い合わせて配設
   された磁石により形成される磁場内に磁性流体を充たし
   、この磁性流体中に生ずる磁気的浮力の位置変化により
   形成される分離帯を利用して行なう非磁性固体の比重選
   別方法において、前記分離帯を前記の７字形の溝の開口
   部の上下にまたがる範囲に、かつ上記溝を横断する方向
   において水平線に対して傾斜して形成し、この傾斜面の
   上部側より被選別非磁性体を供給し、高比重非磁性体は
   上記磁石間に形成された溝内の磁性流体内に落下させ、
   低比重非磁性体は前記の傾斜した分離帯上に浮遊させて
   その傾斜に沿って移動させ磁石の外側の磁性流体内に落
   下させて選別する比重選別方法。 ２７字形の溝を構成する如く磁極面を向い合わせて配設
   された磁石により形成される磁場内に磁性流体を充たし
   、この磁性流体中に生ずる磁気的浮力の位置的変位によ
   り形成される分離帯を利用して選別を行う非磁性固体の
   比重選別装置において、前記のＶ字形溝がその横断方向
   に傾斜する如く両側の磁石を配設するとともに、これら
   の磁石により構成される溝内、抜溝及び磁石の上方、及
   び傾斜せる溝開口面の傾斜面下位側の横方向に接続する
   空間の適宜の高さ迄を連続した槽内空間を形成する如く
   槽を設け、この槽に磁石上適宜の高さ迄磁性流体を充満
   させたことを特徴とする比重選別装置。 ３ 前記の横方向に傾斜せるＶ字形溝を形成する磁石対
   を横方向に複数段連続して配設するとともに、これらの
   複数の溝内、抜溝及び各磁石の上方及び最下位の溝開口
   面の傾斜面下位側の横方向に接続する空間の適宜の高さ
   迄を連続した一つの槽内空間として形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の比重選別装置。