KR101231644B1 - 자기 분리 장치 - Google Patents

Abstract

비자성 재료로 이루어지고 내부 공간이 복수의 분할실로 구획된 종형이며 원환상인 다공 회전 용기, 각 분할실에 자중에 의한 이동이 가능하게 수납된 자성 매체, 수평인 회전축을 중심으로 하여 다공 회전 용기를 회전시키는 회전 구동 수단, 유효 자장을 발생시키는 자석, 유효 자장에 도달한 각 분할실에 원료액을 공급하는 원료액 공급 수단, 및 유효 자장으로부터 무효 자장으로 도달한 각 분할실에 세정 매체를 공급함으로써 그 분할실의 자성 매체의 표면에 부착된 자성물을 세정하는 무효 자장 내 세정 수단을 구비하였으므로 자성물이 부착된 자성 매체의 세정성을 높여 원료액 중으로부터의 자성물의 회수성도 높아진다.

Description

자기 분리 장치{MAGNETIC SEPARATION APPARATUS}

본 발명은 자기 분리 장치, 상세하게는 예를 들면 철분이나 산화 철분을 포함한 압연유나 광석 슬러리와 같은 원료액 중으로부터 자화된 자성 매체를 사용하여 자성물을 제거하는 자기 분리 장치에 관한 것이다.

원료액 중으로부터 자성물을 제거하는 장치로서, 예를 들면 특허문헌 1의 자기 분리 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1의 장치는 원통 형상의 분리기 용기를 본체로 하여 분리기 용기 내의 일부에 자장을 발생시키는 자석을 이 분리기 용기의 외측에 설치하고, 수직인 회전축을 중심으로 하여 수평면 내에서 회전가능한 원환상의 자기 필터를 분리기 용기에 수납하고, 자기 필터에 회전 구동 수단을 설치하는 것을 주된 구성으로 하고 있다. 자기 필터는 자성 재료로 이루어지는 다수개의 필라멘트를 갖고, 자석의 유효 자장을 연속하여 통과할 때 유효 자장으로 통수(通水)된 원수(원료액) 중의 자기 물질(자성물)을 자착(磁着)한다.

장치 운전시에는 분리기 용기에 형성된 원수 유입부로부터 유효 자장 내에서의 원수의 통수 방향이 자기 필터의 회전 방향이 되도록 원수를 유효 자장에 통수하고, 유효 자장으로부터 배출된 처리수를 분리기 용기에 형성된 처리수 배출부로부터 배출한다. 그 후, 분리기 용기에 형성된 역세수(逆洗水) 유입부로부터 역세수를 무효 자장에 유입시켜 자기 필터에 자착된 자기 물질을 제거함과 아울러, 제거된 자기 물질을 분리기 용기에 형성된 역세수 배출부로부터 배출한다. 이에 따라, 자기 필터로 자기 물질을 함유한 원수를 연속적으로 처리하면서 자기 필터를 재생할 수 있다. 그 결과, 원수의 정화 처리량을 증대시킬 수 있고, 장치의 간소화와 컴팩트화를 실현할 수 있다.

일본 특허 공개 평11-114326호 공보

그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 자기 분리 장치의 운전시, 원수 중의 자기 물질에 착안하면 자기 물질은 유효 자장에서 자기 필터에 자착되고, 그 후 자기 필터의 수평 회전에 의해 무효 자장으로 이동되고, 여기서 역세되어서 장치 외로 배출된다. 이때, 자기 필터에는 각 필라멘트의 표면에 자기 물질이 부착되고 있다. 그 때문에, 일방향으로 회전중인 자기 필터에 역세수를 일방향으로부터 통수하는 것만으로는, 예를 들면 자기 필터의 내부(중심부)의 필라멘트에 부착된 자기 물질을 제거하는 것은 곤란하였다. 그 결과, 원수 중으로부터의 자기 물질의 제거율이 저하되고 있었다.

그래서, 발명자는 예의 연구의 결과, 자기 필터 대신에 내부 공간이 둘레 방향을 향하여 다수의 분할실로 구획되고 또한 수평인 회전축을 중심으로 하여 회전가능한 비자성 재료로 이루어지는 원환상의 다공 회전 용기를 채용하고, 각 분할실에 자성 매체를 이동가능하게 수납하도록 구성하면 상술한 문제는 해소되는 것을 지견하여 본 발명을 완성시켰다. 즉, 회전축을 중심으로 하여 다공 회전 용기를 수직면 내에서 회전시켜 자석의 유효 자장에 도달한 분할실의 자성 매체를 순차 자화시키고, 여기서 유효 자장 내에 공급된 원료액 중의 자성물을 자성 매체의 표면에 자착시킨다. 그 후, 분할실이 유효 자장으로부터 무효 자장으로 이동되고, 거기서 자화가 해제된 자성 매체의 표면의 자성물이 세정되어서 회수됨으로써 자성물이 부착된 자성 매체의 세정성을 높일 수 있고, 게다가 원료액 중으로부터의 자성물의 회수성도 높일 수 있다는 것을 지견하였다.

본 발명은 자성물이 부착된 자성 매체의 세정성을 높일 수 있고, 이에 따라 원료액 중으로부터의 자성물의 회수성도 높일 수 있는 자기 분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

청구항 1에 기재된 발명은 비자성 재료로 이루어지는 칸막이판에 의해 내부 공간이 둘레 방향을 향하여 복수개의 분할실로 구획되고, 또한 중심축선이 수평 또는 경사진 원환상이며 비자성 재료로 이루어지는 다공 회전 용기, 상기 각 분할실에 이 분할실 내에서의 자중에 의한 이동이 가능하게 수납된 자성 매체, 상기 중심축선 상에 배치된 회전축을 중심으로 하여 상기 다공 회전 용기를 수직면 또는 경사면 내에서 회전시키는 회전 구동 수단, 상기 다공 회전 용기의 일부분의 외측에 배치되어 그 다공 회전 용기의 회전에 따라 상기 각 분할실이 순차 통과되는 유효 자장을 발생시키는 자석, 상기 유효 자장에 도달한 각 분할실에 자성물을 함유한 원료액을 공급하는 원료액 공급 수단, 및 상기 유효 자장을 통과하여 상기 자석의 자력이 미치지 않는 무효 자장에 도달한 상기 각 분할실에 세정 매체를 공급함으로써 상기 무효 자장에 도달한 분할실의 자성 매체의 표면에 부착된 자성물을 세정에 의해 분리하는 무효 자장 내 세정 수단을 구비한 자기 분리 장치이다.

청구항 1에 기재의 발명에 의하면, 회전 구동 수단에 의해 수평 또는 경사진 회전축을 중심으로 하여 다공 회전 용기를 수직면 또는 경사면 내에서 회전시킴으로써 자석의 유효 자장에 도달한 각 분할실의 자성 매체가 자화된다. 이때, 유효 자장에는 다공 회전 용기의 구멍을 통과하여 원료액 공급 수단으로부터 자성물을 함유한 원료액이 공급되고 있다. 이에 따라, 유효 자장 내의 분할실에서는 자성 매체의 표면에 자성물이 자착되는 한편, 그 처리액이 다공 회전 용기의 다른 구멍을 통하여 외부로 배출된다.

그 후, 다공 회전 용기의 회전을 계속함으로써 유효 자장 내의 분할실이 무효 자장으로 이동되고, 그 분할실의 자성 매체의 자화가 해제된다. 이에 따라, 각 분할실 내에서 각 자성 매체가 연속적으로 사면 붕괴되면서 구름 운동한다. 이 구름 운동 상태에서 무효 자장 내 세정 수단에 의해 세정 매체가 무효 자장에 도달한 각 분할실에 공급되어 그 분할실 내의 자성 매체에 부착된 자성물을 씻어낸다. 그 결과, 자성물이 부착된 자성 매체의 세정성을 높일 수 있고, 이에 따라 원료액 중으로부터의 자성물의 회수성도 높일 수 있다. 그 후, 다공 회전 용기의 회전이 더욱 진행됨으로써 세정 완료된 자성 매체를 수납한 분할실이 다시 유효 자장으로 이동된다. 이러한 동작은 회전 구동 수단에 의해 다공 회전 용기의 회전이 계속되고 있는 동안에 반복된다.

자기 분리 장치란 자기(자계)를 이용하여 자성물을 함유한 원료액을 자성물과 원료액으로부터 자성물을 분리하고 남은 액분인 처리액으로 분리하는 장치이다.

원료액으로서는 예를 들면, 물, 분립 상태 광물의 슬러리(광물 슬러리), 기름을 유화시킨 물(압연유), 수산화 나트륨을 함유한 물, 기름(금속 가공 기계로부터의 폐유를 포함함) 등을 채용할 수 있다.

자성물로서는 예를 들면 금속 가공 기계로부터 배출된 절삭 부스러기, 압연유나 규사 슬러리 중의 분체(마모분을 포함함) 등을 들 수 있다. 자성물의 소재로서는 예를 들면, 철, 니켈, 코발트 및 이들의 합금 또는 화합물, 또는 크로마이트, 일메나이트, 스피넬이라는 자성 광물 등을 채용할 수 있다.

세정 매체로서는 예를 들면 물(냉수, 온수), 제 2 석유류, 제 3 석유류 등의 석유계 세정유, 알콜 등의 유기 용제, 알칼리 용액(가성소다 수용액 등), 압축 공기, 불활성 가스 또는 이들 중 1개 이상과 온탕의 혼합액 등을 들 수 있다. 이 중, 유기 용제의 세정 매체에 의해 자성 매체의 표면을 세정하면 유기 용제가 자성 매체의 표면에 부착된 유분을 용해한다. 그 때문에, 자성 매체의 표면에 부착된 자성물의 제거율이 높아진다.

세정 매체는 압축 공기나 불활성 가스와 함께 분할실에 취입하여도 좋다. 이에 따라, 분할실에 수납된 자성 매체의 전체 노출면에 고르게 세정액이 침투되어 자성 매체의 세정 효과가 더욱 높아진다. 압축 공기의 압력은 0.5㎏/㎠ 이상이 바람직하다.

세정 완료된 세정 매체는 혼입되어 있는 자성물을 분리한 후 액분만 추출되면 재사용하여도 좋다.

칸막이판 소재는 비자성 재료이면 임의적이다. 예를 들면, 각종 비자성 금속(오스테나이트계 스테인리스강, 티타늄 합금 등), 각종 합성 수지[염화 비닐, 섬유 강화 플라스틱(FRP) 등], 세라믹스 등을 채용할 수 있다. 칸막이판의 사용 매수는 4매 또는 5매 이상이다. 칸막이판의 수를 증가시킬수록 다공 회전 용기는 보다 많은 분할실로 분할된다. 각 칸막이판의 다공 회전 용기의 둘레 방향의 위치는 소정 피치로 배치하여도, 간격이 불균등이어도 좋다. 단, 칸막이판은 다공 회전 용기의 둘레 방향에 있어서 균일 간격으로 배치된 쪽이 바람직하다. 칸막이판에는 원료액 등이 통과되는 구멍이 형성되어 있지 않다. 또한, 칸막이판은 그 길이 방향을 다공 회전 용기의 중심축선을 중심으로 한 방사 방향으로 정렬시킨 쪽이 바람직하다.

분할실의 형성수는 칸막이판의 사용 매수에 의해 결정된다. 또한, 분할실의 크기도 인접한 칸막이판의 간격에 의해 적절히 결정된다.

다공 회전 용기 소재로서는 칸막이판 소재로서 예시된 각종 비자성 재료를 채용할 수 있다.

다공 회전 용기의 형상은 원환상이면 임의적이다. 구체적으로는, 정면에서 볼 때 진원인 중공 도넛 형상(중공 원환 형상)뿐만 아니라, 예를 들면 정면에서 볼 때 삼각형 또는 사각형 이상의 다각형의 중공 도넛 형상이어도 좋다.

「원환상의 중심선이 경사」져 있는 경우의 경사 각도는 수평선을 기준으로 하여 0°보다 크고 45°이하이다. 또한, 여기서 말하는 경사 각도란 원환상의 중심선이 그 일단측을 하방(타단측을 상방)으로 향한 경우의 경사 각도, 및 그 일단측을 상방으로 향한 경우의 경사 각도 양쪽을 포함한다. 경사 각도가 0°에서는 다공 회전 용기가 경사져 있지 않다. 또한, 45°를 초과하면 원료액 공급 수단으로부터 각 분할실에 공급된 원료액이 각 분리실의 공급측의 개구로부터 오버플로우되기 쉽다. 중심선의 바람직한 경사 각도는 0°보다 크고 20°이하이다. 이 범위이면 분리실에 수납된 다수의 자착 매체 중 공급측의 면에 배치되는 자착 매체의 개수(자성 매체군의 공급측의 표면적)가 증대되고, 그만큼 원료액 중의 자성물의 자착량이 증대된다.

다공 회전 용기의 회전 속도는 0.1~30rpm이다. 0.1rpm 미만에서는 다공 회전 용기의 1회전당 유효 자장 내에서의 자성 매체로의 자성물의 자착량이 증대되어 무효 자장 내에서의 자성 매체의 표면의 세정이 곤란해진다. 또한, 30rpm을 초과하면 다공 회전 용기가 고속 회전이 되고, 원료액이 칸막이판에 부딪혀 외측으로 비산되기 쉽다. 다공 회전 용기의 바람직한 회전 속도는 0.3~2rpm이다. 이 범위이면 원료액의 비산이 없고, 또한 무세정 자장 내에서의 세정시에 있어서 자성 매체의 표면에 부착된 자착물의 세정을 충분히 행할 수 있다.

「분할실 내에서의 자중에 의한 이동」이란 다공 회전 용기가 회전됨으로써 분할실 내의 자성 매체가 자중에 의해 구름 이동(구름 운동)하는 것을 말한다.

자성 매체란 유효 자장 내에서 자석에 의해 자화되어 원료액 공급 수단으로부터 유효 자장에 공급된 원료액 중의 자성물을 자착하는 것이다.

자성 매체의 소재로서는 예를 들면, 자성물의 소재로서 예시된 철, 니켈, 코발트 및 이들의 합금을 채용할 수 있다. 자성 매체로서는 금속구[철구(鐵球)], 금속봉(철근) 등을 채용할 수 있다. 그 외, 자성 금속선 등을 대략 구 형상으로 성형한 것 등이어도 좋다.

자성 매체의 사용수는 1개이거나 2개 이상이어도 좋다. 자성 매체가 복수개인 경우, 각 자성 매체의 사이즈는 동일하거나 상이하여도 좋다.

분할실로의 자성 매체의 충전율은 50~90%이다. 50% 미만에서는 자성물의 분할실 내에서의 자착량(자착성)이 저하되어 자성물의 회수율이 저하된다. 또한, 90%를 초과하면 분할실 내에서 자성물이 거의 구름 운동하지 않게 된다. 분할실로의 자성 매체의 바람직한 충전율은 70~80%이다. 이 범위이면 자성 매체가 분할실 내에서 원활하게 구름 운동되면서 자성물의 높은 회수율이 얻어진다.

회전 구동 수단으로서는 예를 들면, 구름 운동 모터, 유압 모터 등의 각종 원동기를 채용할 수 있다.

「다공 회전 용기의 일부분의 외측」이란 예를 들면, 다공 회전 용기의 일부분의 내부가 아닌 이 일부분의 외부(근방)를 말한다.

자석으로서는 예를 들면, 페라이트 자석이나 희토류 자석 등의 영구 자석, 전자석(초전도 자석을 포함함) 등을 채용할 수 있다.

유효 자장이란 자석의 자계의 영향이 미치는 영역을 말한다. 또한, 무효 자장이란 자석의 자계의 영향이 미치지 않는 영역을 말한다.

「다공 회전 용기의 회전에 따라 각 분할실이 순차 통과한다」란 회전 구동 수단에 의해 다공 회전 용기가 회전함으로써 다공 회전 용기 내의 각 분할실이 순차적으로 유효 자장에 도달하고, 그 후 유효 자장을 통과하는 것을 말한다.

원료액 공급 수단으로서는 예를 들면, 원료액의 펌프 압송기, 오버플로우에 의한 원료액의 공급을 행하는 교반 탱크 등을 채용할 수 있다.

무효 자장 내 세정 수단으로서는 세정 매체를 노즐로부터 분사하는 스프레이 장치, 그 외 세정 매체의 일회용 세정 탱크(용기) 등을 채용할 수 있다.

또한, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 다공 회전 용기는 그 내주면, 그 외주면, 그 측면 중 적어도 상기 내주면 및 상기 외주면에 다공 부재가 배치된 것이며, 상기 자석을 상기 다공 회전 용기의 상부 외측에 배치하여 상기 유효 자장을 상기 다공 회전 용기의 상부에 발생시키고, 상기 원료액은 상기 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 상기 분할실에 공급된 후, 상기 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 장치 외로 배출되는 청구항 1에 기재된 자기 분리 장치이다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 다공 회전 용기의 상부의 유효 자장에 순차적으로 각 분할실이 도달하면 그 분할실의 자성 매체가 자화된다. 게다가, 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 원료액 공급 수단으로부터 원료액이 유효 자장 내의 분할실에 공급되어 원료액 중의 자성물이 자성 매체의 표면에 자착된다. 한편, 이 자성물이 제거된 처리액은 다공 회전 용기의 상부에 있어서 내주면측과 측면측 중 적어도 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 다공 회전 용기의 중앙 공간으로 배출된다. 이와 같이, 다공 회전 용기의 상부에 있어서 다공 회전 용기의 내주면에 비해 표면적이 큰 다공 회전 용기의 외주면을 통과하여 원료액을 각 분할실에 공급하므로 내주면측으로부터의 원료액의 공급시에 비해 자성물의 자착량이 증가되어 자력 선별 효율을 높일 수 있다. 이것은 용기 내에 수납된 자성 매체군에 자성물을 함유한 액체를 공급했을 때 자성 매체군의 하류 영역에 비해 상류 영역쪽이 자성물의 자착량이 증가되는 것에 의한다. 게다가, 각 분할실은 이와 같은 원료액의 공급측(외주면측)에 비해 배출측(내주면측)이 좁은 깔때기 형상을 갖고 있으므로 분할실 내에서 원료액이 저류되기 쉽다. 그 때문에, 자성물이 자성 매체의 표면에 자착되기 쉬워진다.

다공 회전 용기 중 원료액 등의 통과가 가능한 다공 부재로 구성되어 있는 면으로서는 내주면 및 외주면의 2종류의 면, 또는 내주면, 외주면, 및 측면의 3종류의 면이다. 여기서 말하는 측면이란 양쪽의 측면(단부면)이거나 한쪽의 측면만이어도 좋다. 다공 회전 용기의 그 외의 면은 다공 부재에 의해 구성되어 있지 않다.

다공 부재의 소재 및 형상은 비자성이며 자성 매체가 통과되지 않는 간극(구멍)이 형성된 것이면 임의적이다. 예를 들면, 각종 금속으로 이루어지는 루스터(rooster), 철망, 각종 다공판(익스팬디드 메탈, 펀칭 메탈 등) 등을 채용할 수 있다.

외주면측의 다공 부재와 내주면측의 다공 부재는 동일 부재이거나 다른 부재이어도 좋다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 다공 회전 용기는 그 내주면, 그 외주면, 그 측면 중 적어도 상기 내주면 및 상기 외주면에 다공 부재가 배치된 것이며, 상기 자석을 상기 다공 회전 용기의 하부 외측에 배치하여 상기 유효 자장을 상기 다공 회전 용기의 하부에 발생시키고, 상기 원료액은 상기 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 상기 분할실에 공급된 후, 상기 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 장치 외로 배출되는 청구항 1에 기재된 자기 분리 장치이다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 다공 회전 용기의 하부의 유효 자장에 순차적으로 각 분할실이 도달하면 그 분할실의 자성 매체가 자화된다. 게다가, 원료액 공급 수단으로부터 원료액이 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 유효 자장의 분할실에 공급된다. 이에 따라, 원료액 중의 자성물은 자성 매체의 표면에 자착되는 한편, 자성물이 제거된 처리액은 이 다공 회전 용기의 하부에 있어서 외주면측과 측면측 중 적어도 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 다공 회전 용기의 하부 공간으로 배출된다. 그 결과, 청구항 2의 발명의 경우와 같이 다공 회전 용기의 상방에 대형화되기 쉬운 원료액 공급 수단을 설치할 필요가 없으므로 자기 분리 장치의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 게다가, 원료액으로서 물보다 점성이 높은 것을 채용한 경우에도 이 고점성을 원인으로 한 유동성의 저하에 의해 원료액이 분할실을 통과하는 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있다. 이것은 다공 회전 용기의 하부에서 원료액을 각 분할실에 공급하도록 하였으므로 원료액이 자성 매체군의 상류 영역을 통과한 후, 상류 영역보다 용적이 크고 액체의 분산성이 높아지는 하류 영역을 통과하여 원료액이 외부로 배출되기 때문이다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 자성 매체의 표면에 부착된 원료액의 액분을 씻어내는 상기 세정 매체를 상기 유효 자장 중 상기 원료액의 공급 위치보다 하류 부분에 공급하는 유효 자장 내 세정 수단을 갖는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 자기 분리 장치이다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 유효 자장 중 원료액의 공급 위치보다 하류 부분에 유효 자장 내 세정 수단으로부터 세정 매체를 공급함으로써 자성 매체의 표면에 부착된 원료액의 액분(처리액)만 씻어낸다. 즉, 자성 매체의 표면에 자착된 자성물은 씻어내지 않는다. 이와 같이, 유효 자장 내에서 자성 매체의 세정을 행하도록 하였으므로 처리액의 회수율을 높일 수 있다.

「유효 자장 중 원료액의 공급 위치보다 하류 부분」이란 유효 자장에는 원료액 공급 수단으로부터 원료액이 공급되지만, 그 공급 위치보다 다공 회전 용기의 회전에 따라 분할실이 진행되는 방향의 유효 자장의 영역 부분을 말한다.

유효 자장 내 세정 수단으로서는 예를 들면, 상기 무효 자장 내 세정 수단과 동일한 것을 채용할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 상기 세정 매체는 물, 알칼리 수용액, 표면 활성수, 수증기, 휘발유, 압축 공기, 불활성 가스 중 1개 이상인 청구항 1에 기재된 자기 분리 장치이다.

세정 매체로서는 예를 들면, 물, 알칼리 수용액, 표면 활성수, 수증기, 휘발유, 압축 공기, 불활성 가스 중 어느 1개, 또는 이 군으로부터 선출된 어느 2개 이상이어도 좋다.

알칼리 수용액으로서는 예를 들면 가성소다 수용액 등을 채용할 수 있다.

표면 활성수로서는 예를 들면, 알킬벤젠술폰산염 등의 합성 세제를 물에 용해한 것 등을 채용할 수 있다.

휘발유로서는 예를 들면, 등유 등을 채용할 수 있다.

불활성 가스로서는 예를 들면, 질소 가스, 아르곤 가스 등을 채용할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 상기 무효 자장 내 세정 수단은 상기 다공 회전 용기의 내주와 외주 중 1개 이상을 따라 복수개 배치되고, 상기 각 무효 자장 내 세정 수단은 사용되는 세정 매체가 각각 다른 청구항 1에 기재된 자기 분리 장치이다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 무효 자장 내 세정 수단은 다공 회전 용기의 내주와 외주 중 1개 이상을 따라 복수개 배치되고, 각 무효 자장 내 세정 수단으로부터 공급되는 세정 매체는 각각 다르므로 무효 자장을 통과중인 각 분할실의 자성 매체에 대하여 순차적으로 다른 세정 매체가 공급된다. 이러한 구성으로 하였으므로 다른 세정 매체를 사용한 최적의 세정 순서를 선택할 수 있고, 자성 매체의 표면에 자착된 자성물의 제거성과 이 표면에 부착된 처리액(이물)의 세정성을 높일 수 있다.

무효 자장 내 세정 수단은 다공 회전 용기의 내주에 배치하거나 외주에 배치하여도 좋다. 또한, 이들 양쪽에 배치하여도 좋다.

무효 자장 내 세정 수단의 사용수는 2개 또는 3개 이상이면 임의적이다.

무효 자장 내 세정 수단을 3개 이상 사용하는 경우에는 인접한 무효 자장 내 세정 수단에 있어서 세정 매체가 다르면 동일한 세정 매체를 복수개의 무효 자장 내 세정 수단에서 사용하여도 좋다. 물론, 모든 무효 자장 내 세정 수단에 있어서 일례의 예외도 없이 세정 매체를 다르게 하여도 좋다. 또한, 각 무효 자장 내 세정 수단에는 세정 매체를 분할실에 공급하는 공급부(노즐 등)는 1개만 설치하거나 2개 이상 설치하여도 좋다. 또한, 공급부가 2개 이상인 경우 1개의 무효 자장 내 세정 수단이 보유하는 각 공급부로부터 공급되는 세정 매체는 1종류(전체 동일)이다.

「세정 매체가 각각 다르다」란 자기 분리 장치(복수개의 무효 자장 내 세정 수단)의 전체에 있어서 다른 세정 매체가 2종류 이상 존재한다는 것을 말한다.

<발명의 효과>

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 회전 구동 수단에 의해 수평 또는 경사진 회전축을 중심으로 하여 다공 회전 용기를 수직면 또는 경사면 내에서 회전시킴으로써 자성 매체의 유효 자장에 각 분할실이 순차 도달하고 여기서 자성 매체가 자화된다. 이 상태인 채로 다공 회전 용기의 구멍을 통과하여 원료액 공급 수단으로부터 원료액을 공급한다. 이에 따라, 자성 매체의 표면에 자성물이 자착되는 한편, 원료액으로부터 자성물이 제거된 처리액이 다공 회전 용기의 다른 구멍으로부터 외부로 배출된다. 이어서, 다공 회전 용기를 더욱 회전시킴으로써 유효 자장 내의 분할실이 무효 자장으로 순차 이동되고, 이에 따라 각 분할실 내에서 각 자성 매체가 연속적으로 사면 붕괴되면서 구름 운동한다. 이 구름 운동 상태에서 무효 자장 내 세정 수단으로부터 각 자성 매체를 향해서 세정 매체가 공급되도록 구성되었으므로 자성물이 부착된 자성 매체의 세정성을 높일 수 있고, 이에 따라 원료액 중으로부터의 자성물의 회수성도 높일 수 있다.

특히, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 다공 회전 용기의 상부의 유효 자장에 순차적으로 각 분할실이 도달하면 그 분할실의 자성 매체가 자화된다. 게다가, 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 원료액 공급 수단으로부터 원료액이 유효 자장 내의 분할실에 공급되어 원료액 중의 자성물이 자성 매체의 표면에 자착된다. 한편, 이 자성물이 제거된 처리액은 다공 회전 용기의 상부에 있어서 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 다공 회전 용기의 중앙 공간으로 배출된다. 이와 같이, 다공 회전 용기의 상부에 있어서 다공 회전 용기의 내주면에 비해 표면적이 큰 다공 회전 용기의 외주면을 통과하여 원료액을 각 분할실에 공급하므로 내주면측으로부터의 원료액의 공급시에 비해 자성물의 자착량이 증가되어 자력 선별 효율을 높일 수 있다. 게다가, 각 분할실은 원료액의 공급측에 비해 배출측이 좁은 깔때기 형상을 갖고 있으므로 분할실 내에서 원료액이 저류되기 쉽고, 자성물이 자성 매체의 표면에 자착되기 쉬워진다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 다공 회전 용기의 하부의 유효 자장에 순차적으로 각 분할실이 도달하면 그 분할실의 자성 매체가 자화된다. 게다가, 원료액 공급 수단으로부터 원료액이 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 유효 자장의 분할실에 공급된다. 이에 따라, 원료액 중의 자성물은 자성 매체의 표면에 자착되는 한편, 자성물이 제거된 처리액은 이 다공 회전 용기의 하부에 있어서 외주면측과 측면측 중 적어도 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 다공 회전 용기의 하부공간으로 배출된다. 그 결과, 다공 회전 용기의 상방에 대형화되기 쉬운 원료액 공급 수단을 설치할 필요가 없으므로 자기 분리 장치의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 게다가, 원료액으로서 물보다 점성이 높은 것을 채용한 경우에도 이 고점성을 원인으로 한 원료액이 분할실을 통과하는 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있다. 이것은 다공 회전 용기의 하부에서 원료액을 각 분할실에 공급하도록 하였으므로 원료액이 자성 매체군의 상류 영역을 통과한 후, 상류 영역보다 용적이 크고 액체의 분산성이 높아지는 하류 영역을 통과하여 원료액이 외부로 배출되기 때문이다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 유효 자장 중 원료액의 공급 위치보다 하류 부분에 유효 자장 내 세정 수단으로부터 세정 매체를 공급하도록 하였으므로 유효 자장에 있어서 자성 매체의 표면에 부착된 원료액 중 자성물을 제외한 액분만 씻어내므로 처리액의 회수율을 높일 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 무효 자장 내 세정 수단은 다공 회전 용기의 내주와 외주 중 1개 이상을 따라 복수개 배치되고, 무효 자장을 통과중인 각 분할실의 자성 매체에 대하여 순차적으로 각 무효 자장 내 세정 수단으로부터 다른 세정 매체를 공급한다. 이러한 구성으로 하였으므로 다른 세정 매체를 사용한 최적의 세정 순서를 선택할 수 있고, 자성 매체의 표면에 자착된 자성물의 제거성 및 이 표면에 부착된 처리액(이물)의 세정성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치의 주요 구성체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치의 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치에 공급된 원료액을 처리한 처리액의 배출계 경로를 나타내는 주요부 확대 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 다른 자기 분리 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치의 일부를 구성하는 다공 회전 용기 중 액체 배수 구멍이 형성된 단부판의 주요부 확대 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치에 있어서 상향 상태(기준 위치)의 분할실에 수납된 각 자성 매체를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치에 있어서 횡향 상태(90° 회전 상태)의 분할실에 수납된 각 자성 매체를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치에 있어서 하향 상태(180° 회전 상태)의 분할실에 수납된 각 자성 매체를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 의한 다른 자기 분리 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 의한 또 다른 자기 분리 장치의 우측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치에 있어서 분할실 내에서의 자성 매체의 구름 운동 궤적을 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 여기서, 설명의 편의상, 도 1에 있어서 전방향이 장치의 정면(앞면) 방향, 후방향이 장치의 배면(뒷면) 방향, 좌방향이 장치의 좌방향, 우방향이 장치의 우방향이 된다.

실시예

도 1에 있어서 10은 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치이며, 이 자기 분리 장치(10)는 가대(11), 스테인리스(비자성 재료)로 이루어지는 사다리꼴 형상의 칸막이판(12)에 의해 내부 공간이 둘레 방향을 향하여 16개의 분할실(13)로 구획되고 또한 중심축선이 수평인 스테인리스로 이루어지는 원환상의 다공 회전 용기(14), 각 분할실(13)에 이 분할실(13) 내에서의 자중에 의한 이동이 가능하게 수납된 철구(자성 매체)(15), 다공 회전 용기(14)의 중심축선 상에 배치된 회전축(16)을 중심으로 하여 다공 회전 용기(14)를 수직면 내에서 회전시키는 구동 모터(회전 구동 수단)(17), 다공 회전 용기(14)의 일부분의 외측에 배치되어 다공 회전 용기(14)의 회전에 따라 각 분할실(13)이 순차 통과하는 유효 자장(A)을 발생시키는 자석(M), 유효 자장(A)에 도달한 각 분할실(13)에 자성물을 함유한 압연유(원료액)(18)를 공급하는 원료액 투입부(원료액 공급 수단)(19), 및 유효 자장(A)을 통과하여 자석(M)의 자력이 미치지 않는 무효 자장(B)에 도달한 상기 각 분할실(13)에 세정액(세정 매체)을 공급함으로써 무효 자장(B)에 도달한 분할실(13)의 철구(15)의 표면에 부착된 자성물을 세정에 의해 분리하는 3개의 무효 자장 내 세정 노즐(무효 자장 내 세정 수단)(20)을 구비하고 있다.

이하, 도 2 ~ 도 7을 참조하여 자기 분리 장치(10)를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 ~ 도 7에 나타낸 바와 같이, 수평인 직사각형 프레임체(21)의 각 모서리부에 지주(22)가 매달려 설치된 가대(11)를 갖고 있다. 직사각형 프레임체(21)의 한쪽의 장변 프레임(21a)의 양 모서리부 상에는 문형(門型) 프레임(23)이 세워 설치되고, 또한 직사각형 프레임체(21)의 양 단변 프레임(21b)의 중간부 상에도 동일 형상의 문형 프레임(23)이 세워 설치되어 있다. 양 문형 프레임(23)의 양 지지 다리(23a)의 중간부끼리는 보강 프레임(24)에 의해 연결되어 있다. 양 문형 프레임(23) 상에는 자성 재료로 이루어지는 가로로 긴 직사각형 프레임 형상의 계철(25)이 세워 설치되어 있다. 계철(25)의 길이 방향의 중간부의 내면에는 다공 회전 용기(14)의 상부를 전방 및 후방에 이간하여 배치하고, 유효 자장(A)을 다공 회전 용기(14)의 상부에 발생시키는 한쌍의 상기 자석(M)이 배치되어 있다. 양 자석(M)은 대략 0.5테슬라가 얻어지는 가로로 긴 직방체의 네오디뮴 자석이다.

계철(25)에는 다공 회전 용기(14)의 직상에 배치되어 다공 회전 용기(14)의 상부에 도달한 각 분할실(13)에 압연유(18)를 공급하는 상기 원료액 투입부(원료액 공급 수단)(19)가 브래킷(27)을 통하여 고정되어 있다. 브래킷(27)의 일부에는 철구(15)의 표면에 부착된 압연유(18)를 씻어내는 세정액을 유효 자장(A) 중 압연유(18)의 공급 위치보다 하류 부분에 공급하는 유효 자장 내 세정 노즐(유효 자장 내 세정 수단)(28)이 부착되어 있다(도 1, 도 2, 도 4). 이와 같이, 유효 자장 내 세정 노즐(28)을 사용하여 세정액을 압연유(18)의 공급 위치보다 하류 부분에 분사함으로써 각 철구(15)의 표면에 있어서 이것에 자착된 자성물을 남기고 압연유(18)의 액분[처리액(31)]만 씻어낼 수 있다. 그 결과, 처리액(31)의 회수율을 높일 수 있다. 또한, 압연유(18) 대신에, 예를 들면 광석 슬러리를 원료액으로 하여도 좋다.

전방측의 문형 프레임(23)의 길이 방향의 중간부에는 경사 브래킷(29)을 통하여 격자 형상의 루스터(33)를 통과하여 배출된 처리액(31)을 상부에서 받아서 이를 장치 전방으로 배출하는 배액 슈트(32)가 고정되어 있다(도 1 ~ 도 5). 또한, 전방측의 문형 프레임(23)의 길이 방향의 중간부 부근에는 다공 회전 용기(14)의 압연유(18)의 투입 위치를 기준으로 하여 다공 회전 용기(14)의 회전 방향을 향하여 100°위치, 140°위치, 및 200°위치의 3개소에 각 분할실(13)의 내주측의 개구를 막는 루스터(33)를 통과하여 다공 회전 용기(14)의 중심부측으로부터 각 분할실(13)을 향하여 세정액(세정 매체, 여기서는 수돗물)을 분사하는 3개의 상기 무효 자장 내 세정 노즐(20A~20C)이 순차 배치되어 있다. 각 무효 자장 내 세정 노즐(20A~20C)로부터 세정액을 각 분할실(13) 내로 분사함으로써 각 분할실(13)의 각 철구(15)에 부착된 자성물을 씻어내어 자성물을 함유한 사용 완료된 세정액이 철망(34)을 통과하여 직하의 자성물 회수 슈트(35)에 낙하된다. 자성물 회수 슈트(35)는 상단면에 가로 방향으로 긴 직사각형 형상의 개구를 갖고, 그 길이 방향의 양 단부가 상기 양 보강 프레임(24)에 고정된 것이다. 자성물 회수 슈트(35)는 다공 회전 용기(14)의 하부 전체를 하방으로부터 감싸고 있다.

또한, 3개의 무효 자장 내 세정 노즐(20A~20C)로부터 다른 세정 매체를 분사하여도 좋다(도 6). 예를 들면, 최상류측의 무효 자장 내 세정 노즐(20A)로부터 물을 분사하고, 2번째의 무효 자장 내 세정 노즐(20B)로부터 계면 활성수(비눗물 등)을 분사하고, 3번째의 무효 자장 내 세정 노즐(20C)로부터 휘발유(등유 등)를 분사하여도 좋다. 이 중, 계면 활성수 및 휘발유의 분사는 각 철구(15)의 표면에 부착된 유분의 세정에 유리하다. 이와 같이, 다른 세정액을 각 에리어마다 순차 분사하는 경우에는 각 세정액을 대략 개별 회수하고, 그 후의 폐액 처리가 용이하게 되도록 자성물 회수 슈트(35) 대신에 내부 공간(35a)을 세정액의 종류에 따라 구분하여(여기서는 3개) 각 구분마다 전용 드레인(35b)을 갖는 3조식 슈트(35A)를 채용한 것이 바람직하다.

또한, 직사각형 프레임체(21)의 다른쪽의 장변측 부분에는 양 문형 프레임(23)보다 높이가 낮고 또한 평면으로부터 볼 때 가로 방향으로 긴 직사각형 형상의 발판 프레임대(36)가 설치되어 있다. 발판 프레임대(36)에는 금속으로 이루어진 발판(스텝)(37)이 설치되어 있다. 발판 프레임대(36)의 길이 방향의 일단부 상에는 감속기(17A)가 장착된 상기 구동 모터(17)가 그 출력축(17a)의 길이 방향을 전방을 향하여 고정되어 있다. 구동 모터(17)는 전동 모터이며, 출력축(17a)에는 소경의 스프로킷(38)이 고정되어 있다.

양 문형 프레임(23)의 길이 방향의 중간부에는 한쌍의 베어링(39)이 배치되고, 양 베어링(39)에 상기 회전축(16)의 양 단부가 지지되어 있다. 회전축(16)은 그 후방측의 단부가 후방측의 베어링(39)으로부터 외측으로 돌출되고, 그 돌출 부분에 대경의 스프로킷(40)이 고정되어 있다. 양 스프로킷(38,40)에는 무단 체인(41)이 걸쳐져 있다. 양 스프로킷(38,40)은 비산된 압연유(18) 등이 부착되지 않도록 발판 프레임대(36)에 고정된 가로로 긴 금속 커버(42)에 의해 덮혀 있다. 구동 모터(17)의 출력축(17a)을 회전시킴으로써 양 스프로킷(38,40) 및 무단 체인(41)을 통하여 회전축(16)이 회전되고, 이것에 의해 다공 회전 용기(14)가 반시계 방향으로 회전한다.

양 문형 프레임(23)에는 다공 회전 용기(14)의 외주부의 원환 형상의 양 단부판(14a)에 접촉되는 합계 2쌍의 축지 롤러(43)가 배치되어 있다. 이들 축지 롤러(43)에 의해 회전축(16)을 중심으로 하여 회전되는 다공 회전 용기(14)의 회전시의 진동을 방지하고, 또한 이 진동에 의한 소음을 억제하여 다공 회전 용기(14)를 회전시킬 수 있다.

이어서, 도 1 ~ 도 5, 도 7을 참조하여 상기 다공 회전 용기(14)를 구체적으로 설명한다.

도 1 ~ 도 5에 나타낸 바와 같이, 다공 회전 용기(14)의 각 분할실(13)은 주로 양 단부판(14a)과 상기 각 칸막이판(12)에 의해 구획되어 있다. 각 분할실(13)은 다공 회전 용기(14)의 외주부의 내부 공간에 그 둘레 방향을 향하여 소정 피치(여기서는 22.5°）로 배치되어 있다. 다공 회전 용기(14)의 중심부는 스테인리스로 이루어지는 중심 원판(44)에 의해 구성되어 있다. 중심 원판(44)의 중심부에 상기 회전축(16)이 고정되어 있다. 양 단부판(14a)은 스테인리스로 이루어지는 구멍없는 링 형상의 판이다. 또한, 양 단부판(14a)의 내주부에 철구(15)가 통과되지 않는 직경(예를 들면 5~8㎜)의 액체 배수 구멍(14b)을 다수 형성하여도 좋다(도 7).

다공 회전 용기(14)의 내주면에는 각 분할실(13)의 내주측의 개구를 덮도록 루스터(33)가 고정되어 있다. 또한, 다공 회전 용기(14)의 외주면에는 각 분할실(13)의 외주측의 개구를 덮도록 철망(34)이 펼쳐져 있다. 루스터(33)의 간극(9㎜) 및 철망(34)의 망눈(6.47㎜)은 지름 12.7㎜의 철구(15)가 통과되지 않는 사이즈로 되어 있다. 철구(15)는 각 분할실(13)에 있어서 그 내부 공간의 75%를 점유하는 개수가 수납되어 있다.

이어서, 도 1 ~ 도 5, 도 8 ~ 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 의한 자기 분리 장치(10)에 의한 자성물을 함유한 압연유(18)의 자기 분리 방법을 설명한다.

도 1 ~ 도 5에 나타낸 바와 같이, 구동 모터(17)에 의해 회전축(16)을 중심으로 하여 다공 회전 용기(14)를 수직면 내에서 반시계 방향으로 0.5rpm으로 회전시킴으로써 자석(M)의 유효 자장(A)에 각 분할실(13)이 순차 도달하고, 그 도달한 각 분할실(13) 내의 철구(15)가 자화된다. 이때, 유효 자장(A)에는 원료액 투입부(19)로부터 투입된 자성물을 함유한 압연유(18)가 각 분할실(13)의 철망(34)을 통과하여 공급되고 있다. 이에 따라, 유효 자장(A) 내의 분할실(13)에서는 철구(15)의 표면에 자성물이 자착된다. 그때, 각 분할실(13)에 수납된 각 철구(15)에는 일방향(상방)으로부터만 압연유(18)가 공급되므로 각 분할실(13)에서는 각 철구(15)의 표면 중 상부측의 영역 부분으로의 자성물의 부착량이 많아진다. 한편, 그 처리액(31)이 루스터(33)를 통과하여 외부로 배출된다. 즉, 처리액(31)은 다공 회전 용기(14)의 중심부에 있어서 외부로 배출된 후, 배액 슈트(32)에 의해 자기 분리 장치(10)의 하방 전방으로 배출되고, 이어서 바닥면에 적재된 도시되지 않는 처리액 회수조에 회수된다. 또한, 유효 자장(A) 중 압연유(18)의 공급 위치보다 하류 부분에는 철구(15)의 표면에 부착된 압연유(18)를 씻어내는 세정액이 유효 자장 내 세정 노즐(28)로부터 철망(34)을 통과하여 각 분할실(13) 내의 각 철구(15)를 향해서 상시 분사되고 있다. 이와 같이, 유효 자장 내 세정 노즐(28)로부터 세정액을 압연유(18)의 공급 위치보다 하류 부분에 분사함으로써 자성물의 자력 선별과 동시에 각 철구(15)의 표면에 부착된 원료액 중 자성물을 제외한 액분[처리액(31)]만 씻어낼 수 있어 처리액(31)의 회수율을 높일 수 있다.

그 후에도 구동 모터(17)에 의한 다공 회전 용기(14)의 회전이 계속됨으로써 유효 자장(A) 내의 분할실(13)이 순차적으로 무효 자장(B)으로 이동되고, 그 분할실(13)의 각 철구(15)의 자화가 해제된다. 이에 따라, 각 분할실(13)에서는 각 철구(15)가 연속적으로 사면 붕괴되면서 구름 운동한다(도 8 ~ 도 10). 상술한 바와 같이, 각 분할실(13)에 수납된 각 철구(15)에는 상방향으로부터만 압연유(18)가 공급됨으로써 그 표면 중 상부측의 영역 부분으로의 자성물의 부착량이 많지만, 이 구름 운동에 의해 자성물은 각 철구(15)의 표면 전체에 분산된다. 게다가, 각 분할실(13)이 다공 회전 용기(14)의 압연유(18)의 투입 위치를 기준으로 하여 다공 회전 용기(14)의 회전 방향을 향하여 100°위치, 140°위치, 및 200°위치에 순차 도달할 때, 3개의 무효 자장 내 세정 노즐(20A~20C)로부터 연속 분사중인 세정액이 다공 회전 용기(14)의 중심부측으로부터 각 철망(34)을 통과하여 각 분할실(13) 내에서 구름 운동중인 다수의 철구(15)에 내뿜어진다. 이에 따라, 각 분할실(13)의 각 철구(15)에 부착된 자성물을 씻어낸다. 그 결과, 각 분할실(13)의 철망(34)을 통과하여 직하의 자성물 회수 슈트(35)에 자성물 및 사용 완료된 세정액이 흘러내린다.

계속하여, 이 세정후의 자성물 및 사용 완료된 세정액은 자성물 회수 슈트(35)의 직하의 바닥면에 적재된 도시되지 않은 자성물 회수조에 낙하되어 회수된다. 그 후, 다공 회전 용기(14)의 회전이 더욱 진행됨으로써 세정 완료된 철구(15)를 수납한 분할실(13)이 다시 유효 자장(A)에 도달한다. 이상의 동작은 구동 모터(17)에 의해 다공 회전 용기(14)의 회전이 계속되고 있는 동안에 반복된다.

이와 같이, 실시예 1의 자기 분리 장치(10)에서는 다공 회전 용기(14)가 1회전되는 동안에 각 분할실(13)에 투입된 압연유(18) 중으로부터의 자성물의 제거와 각 분할실(13) 내의 다수의 철구(15)에 부착된 자성물의 세정을 행하도록 구성하였으므로 압연유(18)와 자성물의 분리 회수가 연속적이고 또한 양호한 효율로 행해질 수 있다.

또한, 구동 모터(17)에 의해 회전축(16)을 중심으로 하여 다공 회전 용기(14)를 수직면 내에서 회전시켜 유효 자장(A)에 각 분할실(13)이 순차 도달했을 때 각 분할실(13)의 철구(15)가 자화되고, 이 상태에서 압연유(18)가 유효 자장(A)에 공급됨으로써 철구(15)의 표면에 자성물이 자착되는 한편, 처리액(31)이 외부로 배출된다. 그 후, 다공 회전 용기(14)의 추가적인 회전에 의해 유효 자장(A)으로부터 무효 자장(B)을 향하여 분할실(13)이 순차 이동됨과 아울러, 각 분할실(13) 내에서 각 철구(15)가 연속적으로 사면 붕괴되면서 구름 운동한다. 이 구름 운동중에 세정액을 각 철구(15)에 분사하므로 각 철구(15)의 표면에 부착된 자성물을 씻어내기 쉬워진다. 그 결과, 자성물이 부착된 철구(15)의 세정성을 높일 수 있고, 이에 따라 압연유(18) 중으로부터의 자성물의 회수성도 높일 수 있다.

또한, 다공 회전 용기(14)의 상부의 유효 자장(A)에 순차적으로 각 분할실(13)이 도달하면 그 분할실(13)의 각 철구(15)가 자화된다. 게다가, 다공 회전 용기(14)의 외주면에 배치된 철망(34)의 각 구멍을 통과하여 원료액 투입부(19)로부터 압연유(18)가 유효 자장(A) 내의 분할실(13)에 공급되고, 압연유(18) 중의 자성물이 철구(15)의 표면에 자착되는 한편, 이 자성물이 제거된 처리액(31)은 다공 회전 용기(14)의 상부에 있어서 다공 회전 용기(14)의 내주면에 배치된 루스터(33)의 각 긴 구멍을 통과하여 다공 회전 용기(14)의 중앙 공간으로 배출된다.

이와 같이, 다공 회전 용기(14)의 상부에 있어서 내주면[루스터(33)]에 비해 표면적이 큰 외주면[철망(34)]을 통과하여 압연유(18)를 각 분할실(13)에 공급하므로 내주면측으로부터의 압연유(18)의 공급시에 비해 자성물의 자착량이 증가되어 자력 선별 효율을 높일 수 있다. 이것은 용기 내에 수납된 자성 매체군에 자성물을 함유한 액체를 공급했을 때 자성 매체군의 하류 영역에 비해 상류 영역쪽이 자성물의 자착량이 증가되는 것에 의한다. 게다가, 각 분할실(13)은 이와 같이 압연유(18)의 공급측(외주면측)에 비해 배출측(내주면측)이 좁은 깔때기 형상으로 되어 있으므로 각 분할실(13) 내에 압연유(18)가 저류되기 쉽다. 그 때문에, 자성물이 각 철구(15)의 표면에 자착되기 쉬워진다.

또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 자석(M)을 다공 회전 용기(14)의 하부 외측에 배치하여 유효 자장(A)을 다공 회전 용기(14)의 하부에 발생시키고, 압연유(18)를 루스터(33)의 각 구멍을 통해서 분할실(13)에 투입시킨 후, 처리액(31)을 철망(34)의 각 구멍을 통과시켜 장치 외로 배출하도록 구성하여도 좋다. 이 경우, 다공 회전 용기(14)의 하부의 유효 자장(A)에 순차적으로 각 분할실(13)이 도달하면 그 분할실(13)의 철구(15)가 자화된다. 그 결과, 다공 회전 용기(14)의 상방에 큰 원료액 투입부(19)를 형성하는 경우에 비해 자기 분리 장치(10)의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 게다가, 원료액으로서 이와 같이 물보다 점성이 높은 압연유(18)를 채용한 경우에도 고점성을 원인으로 한 유동성의 저하에 의해 압연유(18)가 각 분할실(13)을 통과하는 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있다. 이것은 다공 회전 용기(14)의 하부에서 압연유(18)를 각 분할실(13)에 공급하도록 구성한 것이며, 압연유(18)가 철구군[각 분할실(13)에 충전된 다수의 철구(15)]의 상류 영역을 통과한 후, 상류 영역보다 용적이 크고 액체의 분산성이 높아지는 하류 영역을 통과하여 처리액(31)이 외부로 배출되는 것에 의한다.

도 11 중 20은 무효 자장 내 세정 노즐(20A) 대신에 사용가능한 세정액의 오버플로잉 슈트이다.

또한, 도 12의 다른 자기 분리 장치(10A)에 나타낸 바와 같이, 가대(11A)를 후방을 향하여 서서히 하방으로 경사지게 함으로써 다공 회전 용기(14)의 회전축(16)을 수평을 기준으로 하여 각도(θ)(대략 15°)만큼 경사지게 하여도 좋다. 이와 같이 다공 회전 용기(14)를 경사지게 하면 각 분할실(13)에 있어서 공급 최초의 압연유(18)와 접촉가능한 분할실(13)의 철구(14)의 개수가 증가되므로 압연유(18) 중의 자성물의 자착율(제거율)을 높일 수 있다. 이것은 분할실(13)에 투입된 압연유(18) 중의 대부분의 자성물이 철구군의 상류 영역에서 자착되고, 특히 철구군의 표면[최상단의 철구(15)]에서의 자착물의 자착량이 가장 큰 것에 의한다.

여기서, 도 13을 참조하여 실제로 자기 분리 장치(10)의 다공 회전 용기(14)를 5회전시켰을 때, 각 회전시에 있어서의 분할실(13) 내에서의 철구(15)의 위치 변화를 확인하는 시험을 실시한 결과를 보고한다. 또한, 철구(15)의 부근에 붙여진 숫자는 다공 회전 용기(14)의 회전수(주회수)를 나타낸다. 여기서는, 2회의 시험(A, B)을 행하였다. 그 때문에, 동일한 회전수를 나타내는 숫자(2A ,2B, 5A ,5B)가 존재한다.

다공 회전 용기(14)를 회전시킴으로써 철구(15)는 대략 원 궤도를 그리면서 분할실(13) 내를 순환한다. 단, 이동의 거리나 방향은 일정하지 않고 철구(15)의 이동 궤적은 흐트러져 있다. 이것은 1회전 후의 철구(15)의 위치와 5회전 후의 철구(15)의 위치가 2회의 시험 모두 어긋나 있다는 것으로 해석된다. 어느 쪽이든 분할실(13) 내에서의 철구(15)의 점유율이 75%인 상태에 있어서 다공 회전 용기(14)를 회전시킴으로써 각 철구(15)는 분할실(13) 내로 이동되는 것은 분명하다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명의 자기 분리 장치는 예를 들면, 철분이나 산화 철분을 포함한 압연유나 광석 슬러리와 같은 원료액 중으로부터 자성물을 자기 분리할 때에 유용하다.

10,10A: 자기 분리 장치 12: 칸막이판
13: 분할실 14: 다공 회전 용기
15: 철구(자성 매체) 16: 회전축
17: 구동 모터(회전 구동 수단) 18: 압연유(원료액)
19: 원료액 투입부(원료액 공급 수단)
20A~20C: 무효 자장 내 세정 노즐(무효 자장 내 세정 수단)
28: 유효 자장 내 세정 노즐(유효 자장 내 세정 수단)
33: 루스터(다공 부재) 34: 철망(다공 부재)
A: 유효 자장 B: 무효 자장
M: 자석

Claims (6)

1. 비자성 재료로 이루어지는 칸막이판에 의해 내부 공간이 둘레 방향을 향하여 복수개의 분할실로 구획되고, 또한 중심축선이 수평 또는 경사진 원환상이며 비자성 재료로 이루어지는 다공 회전 용기;
   상기 각 분할실에 상기 각 분할실 내에서의 자중에 의한 이동이 가능하게 수납된 자성 매체;
   상기 중심축선 상에 배치된 회전축을 중심으로 하여 상기 다공 회전 용기를 수직면 또는 경사면 내에서 회전시키는 회전 구동 수단;
   상기 다공 회전 용기의 일부분의 외측에 배치되어 상기 다공 회전 용기의 회전에 따라 상기 각 분할실이 순차 통과되는 유효 자장을 발생시키는 자석;
   상기 유효 자장에 도달한 각 분할실에 자성물을 함유한 원료액을 공급하는 원료액 공급 수단; 및
   상기 유효 자장을 통과하여 상기 자석의 자력이 미치지 않는 무효 자장에 도달한 상기 각 분할실에 세정 매체를 공급함으로써 상기 무효 자장에 도달한 분할실의 자성 매체의 표면에 부착된 자성물을 세정에 의해 분리하는 무효 자장 내 세정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자기 분리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 다공 회전 용기는 상기 다공 회전 용기의 내주면, 외주면, 측면 중 상기 내주면 및 상기 외주면에 다공 부재가 배치된 것이며;
   상기 자석을 상기 다공 회전 용기의 상부 외측에 배치하여 상기 유효 자장을 상기 다공 회전 용기의 상부에 발생시키고;
   상기 원료액은 상기 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 상기 분할실에 공급된 후, 상기 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 장치 외로 배출되는 것을 특징으로 하는 자기 분리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 다공 회전 용기는 상기 다공 회전 용기의 내주면, 외주면, 측면 중 상기 내주면 및 상기 외주면에 다공 부재가 배치된 것이며;
   상기 자석을 상기 다공 회전 용기의 하부 외측에 배치하여 상기 유효 자장을 상기 다공 회전 용기의 하부에 발생시키고;
   상기 원료액은 상기 내주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 상기 분할실에 공급된 후, 상기 외주면측의 다공 부재의 각 구멍을 통과하여 장치 외로 배출되는 것을 특징으로 하는 자기 분리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자성 매체의 표면에 부착된 원료액의 액분을 씻어내는 상기 세정 매체를 상기 유효 자장 중 상기 원료액의 공급 위치보다 하류 부분에 공급하는 유효 자장 내 세정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 분리 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 세정 매체는 물, 알칼리 수용액, 표면 활성수, 수증기, 휘발유, 압축 공기, 불활성 가스 중 1개 이상인 것을 특징으로 하는 자기 분리 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 무효 자장 내 세정 수단은 상기 다공 회전 용기의 내주와 외주 중 1개 이상을 따라 복수개 배치되고,
   상기 각 무효 자장 내 세정 수단은 사용되는 세정 매체가 각각 다른 것을 특징으로 하는 자기 분리 장치.
   

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