JPH0239310B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、新規なる浮遊選鉱装置と方法に関
し、さらに詳しく言えば、新規なる浮遊選鉱装置
と遠心力が作用する場で浮遊選鉱を実施する方法
に関する。 浮遊選鉱は、ガスの泡を粉粒体の懸濁液の特定
の１成分に付着させることによりこの特定の１成
分の見掛密度を下げるプロセスである。気泡と粉
粒体より成る集合体の浮力は十分に大きいので、
この集合体は懸濁液の表面に上昇し、これにより
空気の引き寄せない残りの粉粒体成分、したがつ
て液層の中に懸濁状態のままにある粉粒体成分を
前記集合体から重力により分離することができ
る。浮遊した材料を取り除く好適した方法は、あ
ぶくまたは泡を作り、泡と粉粒体より成る集合体
を集めることである。泡と粉粒体より成る集合体
を集めることにより形成されたあぶくは懸濁液の
頂面から取り除かれる。このプロセスはあぶく式
浮遊選鉱と呼ばれており、浮遊選鉱セルと呼ばれ
ている装置を用いた連続プロセスとして実施され
ている。あぶく式浮遊選鉱プロセスによれば１か
ら２mm程度の無数の気泡を用いて浮遊選鉱を有利
に実施することができる。 従来、浮遊選鉱が成功するかどうかは懸濁液の
制御条件次第であつて、ある成分は選択的に空気
とくつつくが、その他の成分は空気を受けつけな
い。上記の目的を達成するため、１つの成分を残
りの成分に関して浮遊させる働らきをする小量の
公知の化学薬品を添加することにより、たとえ
ば、パルプが処理されている。しかして、一連の
浮遊選鉱プロセスはいくつかの工程をへて実施さ
れている。すなわち、(1)通常、約28メツシユより
小さい寸法まで供給材を粉砕する工程；(2)約５か
ら40パーセントの固体分を水の中に包有したスラ
リを調製する工程；(3)必要な化学薬品を添加し、
浮遊させるべき粉粒体の表面に化学薬品を分散さ
せるため十分に時間をかけて撹拌する工程；(4)空
気流の存在のもと撹拌を行なうことによりあるい
は細い空気流の形でパルプを通つて空気を吹き込
むことにより浮遊選鉱セルの中で処理ずみのスラ
リーに通気する工程；(5)（濃縮物と呼ばれている
ことがしばしばであるが）あぶく製品として浮遊
選鉱セルの頂部からあぶくの中の通気ずみの粉粒
体を取り出し、（くず鉱と呼ばれることがしばし
ばであるが）浮遊選鉱セルの底から残りの固体分
と水を排除する工程等である。 浮遊選鉱プロセスに用いられるあぶく層を作る
ために使用される化学薬品は一般に発泡剤と呼ば
れている。もつとも普通に使用されている発泡剤
は、メチルイソブチルカービノル、松根油、クレ
ゾール酸等のごとき連鎖の短いアルコール類であ
る。効果のある発泡剤は、すぐれた可溶性と、ね
ばさと、繊維組織と、あぶくが破れることと、互
に集合しない特性等を備えている。実際に浮遊選
鉱試験を行なうことにより、一定の発泡剤濃度に
ついて浮遊選鉱の間に発生する気泡の寸法と数と
安定性を最適な状態にすることができる。 粉粒子体の回収を高めるため、浮遊選鉱の間の
諸条件を改善することに関係したいろいろな要因
を分析することを意図して少なからぬ科学的な努
力が払われている。以前から知られている特殊な
現象の１つは細かい粉粒体の浮遊選鉱に対する応
答特性が低いことである。たとえば、第１図にこ
の状態が判りやすく説明されている。この第１図
は、特定の硫化鉱の従来の浮遊選鉱について特定
の粒子サイズの部分の回収パーセント対平均粒子
サイズの関係を比較したものである。約10ミクロ
ンを下回わると、細かい粉粒体の回収パーセント
が急激に下がつていることに注目していただきた
い。とくに、いろいろな鉱化鉱についていろいろ
な粒子サイズの回収曲線が示されている。各曲線
は、時間を設定したバツチ・テスト（60秒）につ
いて浮遊選鉱サイズの全範囲にわたつて１分間浮
遊選鉱を行なつた結果をプロツトしたものであつ
て、各テストはできるだけ同じ浮遊選鉱条件（す
なわち、何分間かの浮遊選鉱期間が経過したあと
中間サイズの粉粒体を効果的に回収する浮遊選鉱
条件）のもとで実施された。方鉛鉱と黄鉄鉱の間
で粗大な粒子の回収状態についてみられる差は、
両方の鉱物の密度（7500Kg／ｍと500Kg／ｍ）の
差によるものと説明することができる。しかし、
黄鉄鉱とほぼ同じ密度をもつペントランダイト
（pentlandite）の場合、上述と同じ説明を当ては
めることができない。約15ミクロンより小さい粒
子サイズについては硫化鉱の回収パーセントに顕
著な低下がみられることと、この効果がすべての
タイプの粉粒体について一般的に当てはまるもの
であることは第１図より明らかなことは重要なこ
とである。 基本的には、表面の化学的なフアクターが気泡
と粉粒体より成る集合体を作るポテンシヤリテイ
を決定している。嫌水度と接触角と浮遊選鉱に対
する応答特性の間の定量的な相互関係はかなりよ
く理解されているが、嫌水度と吸込時間の間の関
係については定量的な情報はほとんど入手するこ
とはできない。吸込時間は、気泡と粉粒体が最初
に衝突したあと固体表面で気泡が三層接触する間
に経過する時間として定義することができる。さ
もなければ、吸込時間は、衝突のあと粉粒体と気
泡の間にある液体の皮膜が薄くなつて破裂するま
でに経過する時間とみなすことができる。浮遊選
鉱が効果的に行なわれている状態を表わす特性で
ある吸込時間が10ミリ秒のオーダーにあることが
知られている。接触角は実際の浮遊選鉱システム
では表面の化学的な力を表わす本質的な特性であ
るように思われるが、吸込時間は表面の化学的な
力に左右されることのほか、場合によつては粒子
サイズ、温度等の物理的なフアクター次第である
とともに、その性質上、慣性効果次第でもある。
その結果、気泡と粉粒体の間の接触を考える場
合、吸込時間のフアクターを含めた計算はある程
度推測的とならざるをえないが、浮遊選鉱率に影
響を及ぼすフアクターの重要性と粉粒体の一般的
な浮遊選鉱応答特性を判断する有効な手びきを提
供するものであるかもしれない。 浮遊選鉱と細かい粉粒体の処理に関する補足的
な議論は下記の文献に求めることができよう。 1976年、ニユーヨーク市在、米国採鉱冶金石油
技術者協会刊行、エム・シ・フルステナウ編、
「浮遊選鉱」、第１巻と第２巻。 「細かい粉粒体の処理」1980年、ニユーヨーク
市在、米国採鉱冶金石油技術者協会刊、ピ・ソマ
サンダラン編、1980年２月24日より28日までネバ
タ州ラスベガスで開催された微細粉粒体の処理に
関する国際シンポジウムに提出された論文集の第
１巻と第２巻。 従来のあぶく式浮遊選鉱に加えて、浮遊選鉱技
術の変更態様として油のエマルジヨンを加えるこ
とが含まれている。たとえば、石炭を分離するに
さいし、約３から５パーセントあるいはこれより
多くの油を加えて、油滴と石炭粒子より成る集合
体の形成を増大させることにより石炭の分離を大
幅に促進することができる。粉砕された石炭のス
ラリを油を用いることにより凝集させ、表面から
すくい取ることにより浮遊している凝集粒子をく
ず鉱から分離することができる。この技術は浮遊
選鉱のため空気の泡を使用していないが、あぶく
式浮遊選鉱にこのシステムを採用することは、石
炭ならびに二酸化マグネシウムやイルメナイト
（鉄とチタンの酸化物の鉱石）のようないろいろ
な鉱石に実施されている。後者の処理プロセスの
場合、捕集剤と燃料油がしばしば乳化剤といつし
よに鉱石スラリに添加されている。このプロセス
の使用条件は、パルプに通気すると、油と粉粒体
を分散させた懸濁液がバルブの中で水に油を分散
させた懸濁液からあぶくの中で油に水を分散した
懸濁液に変換するよう調節されている。したがつ
て、このプロセスは、あぶく式浮遊選鉱プロセス
と上述の油を用いた浮遊選鉱プロセスの間の中間
の位置を占めるものである。使用される油の量
は、通常、球状凝集プロセスに使用される油の量
よりかはるかに少なく、一般に処理すべく鉱石ト
ン当り１から数ポンドの油量にすぎない。従来の
あぶく式浮遊選鉱の変更態様は、この技術分野で
はエマルジヨン式浮遊選鉱または油式浮遊選鉱と
呼ばれている。 効果的な通気を確保するため、粉粒体を小さく
しなければならないが、浮遊した材料の元の密度
を過度に厳密に限定する必要はないので、従来の
重力式選別技術を採用することができない分野に
浮遊選鉱を適用することができる。浮遊選鉱が汎
用性を有しそして非常に成功したので、分離上多
くの問題をかかえている比較的古い重力式分離法
にとつて代わるようになつた。もともと浮遊選鉱
は関係のある脈石鉱石の粉粒物より銅や鉛や亜鉛
の球状鉱石を分離するために使用されたものであ
るが、非硫化鉱を濃縮するためや、石炭を洗滌す
るためや、母液から塩を分離するためや、硫黄や
黒鉛のような元素を回収するため等にも使用され
ている。 サイクロン・セパレーターまたは湿式サイクロ
ンは、流体の圧力エネルギーを利用して流体を回
転運動させる装置である。この回転運動により流
体中に懸濁している粉粒体の相対的な運動が生
じ、これにより粉粒体を互に分離するかあるいは
粉粒体を流体から分離することができる。流体の
回転運動は、加圧された流体を容器の中に接線状
に噴射供給することにより発生させることができ
る。容器は流体が入る個所では、通常、円筒形で
あつて、円錐形に先をすぼめることが一般的であ
るが、容器の全長にわたつて円筒形のままで延在
するよう構成してもよい。多くの使用例で懸濁液
を脱水処理したりあるいは粉粒体をサイズ別に分
離するために使用して成功を収めている（分級用
湿式サイクロン）。しかし、湿式サイクロンを重
力式セパレーターとして使用することも同様に重
要である。湿式サイクロンはもつばら石炭選別プ
ラントで重力式セパレーターとして使用されてお
り、粒子サイズの差よりもむしろ粒子の重力の差
を利用することに重点を置いた装置にあうよう設
計上の特徴が設定されている。重力による分離に
使用されている２つの一般的な種類の湿式サイク
ロンは、とくに供給口と排出口に関する設計上の
特徴により区別することができ、またもつと狭い
意味では円錐状の部分があるかないかにより区別
することができる。 第１のタイプの湿式サイクロンは一般に３つの
入口ポートと出口ポートを備えており、産業界で
よく見かけるように、円錐計またはわん状の底を
備えた直径が51mm（２インチ）から610mm（24イ
ンチ）の範囲にわたる円筒状容器から構成されて
いる。形状、寸法、底部の設計、ボルテツクス・
フアインダー（vortex finder）等についていろ
いろな変更が加えられている。サイクロンのいろ
いろなパラメーターの選択は処理される粒子のサ
イズと所要の効率に左右される。したがつて、湿
式サイクロンの使用上から見た主な変数は次の通
りである。すなわち、ボルテツクス・フアインダ
ーの下部オリフイスの縁とサイクロンの底との間
の垂直方向の隙間；ボルテツクス・フアインダー
の直径；下端部の直径；供給材中の固体分の濃
度；入口圧力等である。 動作について説明すると、サイクロンの円筒状
部分に接線状に粉粒体と水より成るスラリを加圧
状態で導びき入れ、粉粒体の質量に比例した遠心
力を粉粒体に作用させる。スラリがサイクロンの
円錐形部分に下に向かつて移動するに従がつて、
粉粒体に作用する遠心力は半径が小さくなるとと
もに増加する。このように構成されているので、
一定のサイズの粉粒体のうち密度が重いものは密
度が低いものより早く下降する水の螺線に向かつ
て外向きに移動する。この結果、密度の低い粉粒
体が円錐体の下端に近づくにつれ、これらの粉粒
体は中央に空気の心を包み囲んでいる上に向かつ
て流れる内側の水の螺線の流れの中に引き寄せら
れ、そしてこれらの密度の軽に粉粒体は製品のう
ちのオーバーフロー分としてボルテツクス・フア
インダーに運ばれる。一方、サイクロンの壁面に
沿つて延在している外側の螺線の中にある密度の
重い粒状物は製品のうちのアンダーフロー分とし
て湿式サイクロンの端部オリフイスに運ばれる。
上述の挙動は湿式サイクロンで実施される分離を
過度に簡便に説明したものであるが、このような
湿式サイクロン内での分離は、遠心加速と流体の
求心的な引き寄せと粉粒子の相互衝撃を含めた多
くの物理的な現象の非常に複雑な相互作用にもと
づいている。 重力式分離に使用される第２のタイプの湿式サ
イクロンは４つの入口ポートと出口ポートを備え
ていて、所定の長さと直径を有する壁体をまつす
ぐに立設させた円筒状の容器から構成されてお
り、通常、水平方向の位置と垂直方向の位置の間
のいろいろな傾斜位置で運転される。粉粒体を包
有した懸濁液は同軸の供給管をへて容器の上端で
容器にはいり、一方、第２の流体、すなわち、水
または重い媒体の懸濁液は容器の下端の近傍にあ
る入口をへて加圧状態で接線状に容器にはいる。
このように導びき入れられた圧送媒体は、上端ま
たは入口端の近傍にある接線方向の排出口に向か
つて容器を通過するに従がつて、容器の中で完全
に開放された渦流を作る。容器の中に形成された
サイクロン作用は重い方の粒状物を排出口に運
び、一方、密度の低い方の粉粒体は容器の下端に
ある同軸の出口（ボルテツクス・フアインダー）
をへて容器より取り除かれる。 上述の装置はどちらも密度の高い媒体を使用し
て運転してもよく、このような媒体を使用しない
で運転してもよい。重力式分離を行なうために密
度の高い媒体を使用しないで運転される湿式サイ
クロンは水専用の湿式サイクロンと呼ばれてお
り、密度の高い媒体を用いて運転される湿式サイ
クロンは重媒体専用湿式サイクロンと呼ばれてい
る。高密度の媒体は、通常、供給材の２つの成分
の比重の間に当該媒体の比重を制御するよう細か
く粉砕された磁鉄鉱またはフエロシリコンの水溶
液の懸濁液から構成されている。細かく粉砕され
た媒体材料は篩別と再循環によりオーバーフロー
とアンダーフローの両方から回収される。このよ
うな要件にコストと分離の複雑さが加わるので、
分離することができる粉粒体のサイズに関してプ
ロセスの適用の可否が制約されることになる。 湿式サイクロン・セパレーターとその動作に関
する補足的な情報は、下記の諸資料から求めるこ
とができよう。 1960年、オツクスフオード在、パーガモン・プ
レス書房刊、デイ・ブラツドレイ著、「湿式サイ
クロン」 1963年１月、米国内務省、鉱山調査局の報告書
第7067号、ピ・サンズ、エム・ソカスキイ・エ
ム・アール・ギア共著、「微細石炭の洗滌装置と
しての湿式サイクロンの性能」。 1972年、米国内務省、鉱山調査局の報告書第
7673号、エイ・ダブリユ・ドイルブロウク、ジエ
イ・ハデイ共著、「石炭洗滌装置、すなわち、中
密度のサイクロンの性能特性」。 1974年、米国内務省、鉱山調査局の報告書第
7891号、エイ・ダブリユ・ドイルブロウク著、
「石炭洗滌装置、すなわち、湿式サイクロンの性
能特性」。 1976年１月、コール・エイジ誌110から114ペー
ジまで、エイ・ジエイ・オブライエン、ケイ・ジ
エイ・シヤーペテタ著、「水専用のサイクロン；
その機能と性能」。 非常に小さいので重力式セパレータにより回収
することができず、しかも重力が作用する場で使
用される従来のあぶく式浮遊選鉱システムにうま
く応用しないような粉粒子を回収するため、遠心
力が作用する場で高い効率で浮遊選鉱を実施する
ことが可能であることが発見されたことは驚くべ
きことである。 本発明は、湿式サイクロン装置の遠心力が作用
する場で浮遊選鉱を行なうことができる新規なる
浮遊選鉱装置と方法に関する。本装置は、本発明
に係る新規なる方法を実施するよう適切に修正さ
れたいろいろな従来のサイクロン式セパレーター
の１つとして構成されている。浮遊選鉱技術を実
施するために使用される空気をサイクロン装置の
多孔質な壁体をへて供給してもよく、サイクロン
装置に導入された媒体の中に分散される空気の形
で供給してもよい。 したがつて、本発明の主たる目的は、重力式浮
遊選鉱技術を改善することである。 本発明の他の目的は、浮遊選鉱装置として有用
な改良された湿式サイクロンを提供することであ
る。 本発明の他の目的は、浮遊選鉱技術を改善する
ことである。 本発明の他の目的は、湿式サイクロンの本体の
一部分を取り囲んでいる多孔質な壁体であつて、
エア・プレナムに用いられる壁の一部を形成する
とともに、湿式サイクロンに空気を導びき入れる
働らきをする多孔質の壁体を備えた改良された湿
式サイクロンを提供することである。 本発明のいま１つの目的は、細かく分散された
気泡をサイクロン・セパレーターに用いられる液
媒体の中に導びき入れ、もつて遠心力が作用する
場で浮遊選鉱に必要なあぶく層を用意するよう構
成された改良された装置を提供することである。 本発明のその他の目的と特徴は、添付図面を参
照した以下の説明より容易に理解していただけよ
う。 添付図面を通じて類似の部品または構成要素に
は同じ参照数字が付されている。 上述の公知の文献にもとづくとともに、（15ミ
クロンより小さい）細かい粉粒体を浮遊選鉱する
ことの関係した重要ないろいろな観察の結果とし
て、これらの細かい粒子の浮遊選鉱の挙動を説明
するた、細かい粒子について下式が報告されてい
る。この方法は、細かい粒子を浮遊選鉱する割合
を改善する方法の糸口を提供するものである。こ
の割合を表わす定数Ｋは次のように表現されてい
る。 Ｋ＝3πβaruNsech²（3uλ／4a） 式(1) ここで、（β）は、十分な衝突が行なわれたあ
と、あぶくの中に保持されている粒子の割合であ
る。(a)は、気泡の半径、すなわち、曲率半径であ
る。（ｒ）は、粒子の半径である。（ｕ）は、粒子
と気泡より成る集合体の相対な速度である。（Ｎ）
は、パルプの単位容積当りの泡の数である。（λ）
は吸込時間である。適当な嫌水特性を備えた鉱物
表面を与えるいろいろな化学的なフアクターが
（λ）に付随している。とくにガス層に関する浮
遊選鉱セル中の物理的な環境に関係した他のすべ
ての項目としては、(a)気泡の半径または気泡の寸
法と、（Ｎ）気泡の濃度と、（ｕ）気泡と粒子より
成る集合体の相対的な速度を挙げることができ
る。通気率（Ｎ）の増加により生じる浮遊選鉱率
の増加はよく知られている。 一見、上記の式は、率定数Ｋが気泡の数が増加
するに従がつて増加することを予測しているよう
に思われる。しかし、研究者たちは、これらの予
測が実際的な観察と矛盾する傾向があることを指
摘している。上述の説明のどれにも係わりのない
共通のフアクターがある。すなわち、気泡の数
（Ｎ）と平均気泡速度（ｕ）が同時に変化するこ
とであり、そして気泡の平均寸法を調節するため
なんらかの措置を講じたとき、上記の変化が実際
の浮遊システムに現われる。上述の式１は、これ
らのフアクターをすべてどのように同じに含める
ことができるかを示したものである。しかして、
“気泡のフアクター”Ｂは、下式に示すように率
定数の式から切り離すことができる。 Ｂ＝auNsech²（3uλ／4a） 式(2) 第１表は、特定の浮遊選鉱システム（すなわ
ち、パルプ中の空気の容積10.5パーセント、パル
プ１cm³当り直径１mmの気泡200個）について気泡
の寸法、速度、数等を示したものである。気泡の
寸法の小さくなるに従がつて、“気泡のフアクタ
ー”、すなわち、浮遊選鉱率の定数が大幅に増加
することにとくに注目していただきたい。この増
加は、主として気泡の寸法と速度の影響を大幅に
妨たげる気泡の数の増加により生じたもののよう
に思われる。

【表】 気泡の寸法を小さするためには採用することが
できる措置はどんなものでも浮遊選鉱を支援する
という冶金学関係者の間で一般に支持されている
見解が理論的に確認されたわけであるが、非常に
細かい気泡を使用した浮遊選鉱塔の中での回収が
非常に低いことが観察されている。一般的に、工
業用浮遊選鉱セルの設計者は、経済中に細かい気
泡を作り、しかるのちこれらの細かい気泡を効率
よく使用する問題に対し満足な解答を与えていな
いように思われる。 しかし、約80Gの遠心力が作用している場の中
で細かいガスの泡を半径方向に流すと、1600cm／
secのオーダーの気泡速度を得ることができる。
このような状態は、細かい粒子を浮遊選鉱するの
にとくに好適しており、多くのシステムで実施さ
れている浮遊選鉱に対する細かい寸法上の限界を
広げるものであろう。そのほか、石炭を洗滌する
ために空気散布型湿式サイクロンを使用すること
は非常に効果のある使用例であると思われ、重力
が作用する場で実施されている従来の浮遊選鉱と
比べ、灰分の点で効果を挙げることができること
が明らかにされている。他の鉱物系についての実
験結果も、重力に差があることが一般的に選鉱上
有利でないようなシステムの場合にも同じように
成功を収めることができることを示している。 さて、第２図を参照すれば、遠心力が作用する
場で浮遊選鉱を行なう本発明に係る新規なる装置
の第１の好適した実施例が空気散布型湿式サイク
ロンとして代表的に参照数字１０により示されて
いる。湿式サイクロン１０の本体は一般的に円筒
状の上部１２を有し、下端が参照数字４４により
表示されているように製品をアンダーフローさせ
るため下部排流端２０を備えた下向きに先細にす
ぼまつた円錐体１８で終つている従来の湿式サイ
クロンとして構成されている。ボルテツクス・フ
アインダー２８が同筒状部分１２の中に挿入され
ていて、出口３０をへて製品をオーバーフローさ
せるための出口を提供している。供給用の入口２
４をへて円筒状部分１２に接線状にスラリ３８が
供給されるので、円筒状部分１２の中でサイクロ
ン作用が生じる。断面が円形を呈している入口２
３から断面が矩形を呈している入口２４まで変化
させるため入口部分２２が設けられている。 湿式サイクロン１０の一部分を構成する壁体と
して多孔質な壁体４２が形成されている。該多孔
質な壁体４２の外側には、上部フランジ１５と下
部フランジ１６の間に延設された円筒状の壁体１
７により形成されたエア・プレナム（air
plenum）４０により取り囲まれている。空気入
口３４をへて加圧空気３６加工エア・プレナム４
０の中に流入するようになつている。 とくに第３図を参照すれば、エア・プレナム４
０の中に入つた空気３６が多孔質の壁体４２を透
過して、多数の独立した空気の泡４８となつた状
態が矢印３６ａより３６ｃまでを用いて概念的に
示されている。しかして、矢印３９により概念的
に示されているように、時計と反対方向にサイク
ロン作用をしながら移動する多数の嫌水性の粒子
４６と親水性の粒子４７が供給されたスラリ３８
の中に含まれている。空気の泡４８は従来公知の
浮遊選鉱技術に従がつてお互にくつつきあい、湿
式サイクロン１０の中央の渦流に向かつて内向き
に運ばれ、前記中央の渦流に乗つてオーバーフロ
ー３２としてオーバーフロー出口３０をへて上に
向かつて運ばれる。ここで重要なことであるが、
嫌水性の粒子４６が図解の便をはかるため概念的
に示されていることを理解していただきたい。第
１表と併せて式１を参照すれば、約80Gの遠心力
が作用する場における気泡の数（Ｎ）と気泡の平
均速度（ｕ）が十分大きいので、嫌水性粒子４６
の浮遊作用を驚くほど改善することができるか
ら、第１図の曲線を大幅に左の方に寄せることが
でき、もつて非常に小さい粒子サイズのものを回
収することができることは明らかである。 第２図に示されている第１の好適した実施例を
参照して本明細書に記載された第３図に関する上
述の原理は、本発明に係るすべての構成に適用す
ることができ、とくに第４図と第５図を参照した
本発明の第２と第３の好適した実施例に従がつた
構成にも適用することができる。 さて、第４図を参照すれば、遠心力が作用する
場で浮遊選鉱を行なう本発明に係る新規なる装置
の第２の好適した実施例が代表的に参照数字５０
で表示されていて、上端５５で供給を行なう同軸
の入口５４と下端５７で製品の排出を行なう同軸
の出口５６を有する円筒状の容器５２を備えてい
る。円筒状容器５２の外壁の一部分は、上部フラ
ンジ５４と下部フランジ５６の間に延設された円
筒状の壁体５９により形成されたエア・プレナム
５８により取り囲まれている多孔質の壁体６０と
して形成されている。加圧空気６３をエア・プレ
ナム５８に供給するため空気入口６２が設けられ
ている。 円筒状容器５２内のサイクロン作用は加圧され
た洗滌水６７を導びき入れるため接線状に取り付
けられた洗滌水入口６６から始まる。円筒状容器
５２に入つた洗滌水６７は破線６７ａにより概念
的に示されているように時計と反対方向に回転
し、円筒状容器５２の内部をへて第２の接線状の
出口である排出口６８へ上に向かつて流れ、該排
出口６８をへて参照数字６９により表示されてい
るように下水溝に排出される。破線６７ａにより
示されている洗滌水６７のサイクロン作用により
円筒状容器５２の上端５５から供給された供給材
に渦流が生じ、この結果、供給材中の粒子濃度は
さらに濃くなつて、洗滌水６７により排出口６９
に運ばれる。軽い方の粒子は破線５５ａにより概
念的に示されている内側の渦流に入つて供給材と
いつしよに流れ、円筒状容器５２の下端５７の製
品排出口５６を通つて排出される。２つの渦流の
間の一般的な転移線が破線５１により概念的に示
されている。 第３図に概念的に図解されているプロセスにつ
いて上述した説明を参照すれば、エア・プレナム
５８に入つた空気６３は多孔質の壁体６０を通過
し、これにより（第３図）の気泡４８に概念的に
類似した多数の独立した気泡を作り、もつて本発
明に係る遠心力が作用している場での新しい浮遊
選鉱プロセスが実施される。 さて、とくに第５図を参照すれば、遠心力が作
用している場で浮遊選鉱を行なう本発明に係る新
規なる装置の第３の好適した実施例がサイクロン
式浮遊選鉱セパレーター８０として示されてい
る。該サイクロン式浮遊選鉱セパレーター８０
は、上端に供給流８５を供給する同軸の供給材入
口８４と下端に製品排出流８７を排出させる同軸
の出口８６を備えた円筒状の容器８２として構成
されている。円筒状容器８２内でのサイクロン作
用は、接線状入口９２をへて円筒状容器８２の中
に接線状に導入された洗滌水９５により始められ
る。このようにして形成された流れのパターン
は、サイクロン状渦流として破線９５ａにより概
念的に示されている。円筒状容器８２の中のサイ
クロン状渦流は円筒状容器８２をへて排出口８８
へ上に向かつて流れ、参照数字８９により表示さ
れているように、下水溝に排出される。洗滌水９
５により生じた供給材の供給流８５のサイクロン
作用は（破線で示された）渦巻８５ａにより示さ
れており、渦巻の間の領域は一般的に柱体８１と
して破線を用いて表示されている。矢印９７によ
り概念的に示されている空気は入口９６をへてミ
キサー９０の中に導入され、該ミキサー９０の中
で細かい気泡が分散した状態として（第３図の気
泡４８参照）洗滌水９５の中で混ぜあわされる。
ミキサー９０は適当な構造のをのであればどのよ
うなものでもよく、たとえば、気泡が細かく分散
した状態（第３図参照）を作ることができる外部
動力により運転される混合装置であつてもよい。
さもなければ、電解的にガスの泡４８（第３図参
照）を発生させてもよく、あるいは他の適当なプ
ロセスによりガスの泡４８を作るようにしてもよ
い。 本発明の精神または重要な特性から逸脱しない
限り本発明を他の特定の構成により具体化しても
よい。上述の実施例はすべての点で例示的なもの
にすぎないものであつて、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。したがつて、本発
明は上記の説明よりもむしろ特許請求の範囲の記
載にもとづいて限定されるべきであり、特許請求
の範囲にはいるものであればどのような変更ある
いは修正も本発明の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の標準の浮遊選鉱技術を使用し
たいろいろな鉱物について特定のサイズ間隔にも
とづく回収パーセントをこれらのサイズ間隔の平
均粒子サイズと比較したチヤート。第２図は、遠
心力が作用している領域で浮遊選鉱を行なう本発
明に係る装置の第１の好適した実施例の斜視図で
あつて、内部の構造と動作の理解の便をはかるた
め一部分が破断されている。第３図は、第２図の
一部分を拡大して概念的に図解した部分断面図。
第４図は、遠心力が作用している場で浮遊選鉱を
行なう本発明に係る装置の第２の好適した実施例
の斜視図であつて、内部構造と動作の理解の便を
はかるため一部分が破断されている。第５図は、
遠心力が作用している場で浮遊選鉱を行なう本発
明に係る装置の第３の好適した実施例の斜視図で
あつて、内部構造と動作の理解の便をはかるため
一部分が破断されている。 主要部分の符号の説明 １０……空気散布型湿
式サイクロン、１２……円筒状の上部、１５……
上部フランジ、１６……下部フランジ、１７……
円筒状の壁、１８……下向きに延在した円錐体、
２０……下向排流端、２２……入口部分、２３…
…断面円形の入口、２４……断面矩形の入口、２
８……ボルテツクス・フアインダー、３２……製
品のオーバーフロー分、３４……空気入口、３６
……加圧空気、３８……スラリ、４０……エア・
プレナム、４２……多孔質な壁体、４４……下向
きの排流、４６……嫌水性の粒子、４７……親水
性の粒子、４８……独立した空気の泡、５０……
湿式サイクロン、５１……転移線、５２……円筒
状容器、５４……同軸の入口、５５……円筒状容
器の上端、５６……同軸の出口、５７……円筒状
容器の下端、５８……エア・プレナム、５９……
円筒状の壁体、６０……多孔質の壁体、６２……
空気の入口、６３……加圧空気、６４……上部フ
ランジ、６５……下部フランジ、６６……洗滌水
入口、６７……洗滌水、６８……排出口、８０…
…サイクロン式浮遊選鉱セパレーター、８１……
柱体、８２……円筒状容器、８４……供給材入
口、８５……供給材の供給流、８６……出口、８
７……製品の排出流、８８……排出口、９０……
ミキサー、９２……接線状入口、９５……洗滌
水、９６……空気入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遠心力が作用する場で細かい粉粒体を分離す
   る浮遊選鉱装置において、 一般に断面が円形を呈していて、粒状物の懸濁
   液を収納する小室であつて、該懸濁液中の粉粒体
   の実質部分は細かい粉粒体である該小室と； 該小室に接線状に加圧された液体を導き入れ、
   これにより前記小室の中に渦流を作り、この渦流
   により遠心力が作用する場を作るよう構成された
   入口手段と； 前記小室の外壁の少なくとも一部を形成する多
   孔質な壁体であつて、該壁体は細かく分散された
   気泡のガスを前記小室の渦流内に導き入れること
   ができ、該ガスは前記粒状物の懸濁液中の細かい
   粉粒体とともに気泡と粉粒体よりなる集合体を形
   成する該壁体と； 前記小室の外壁の多孔質な壁体を取り囲むガ
   ス・プレナムであつて、該ガス・プレナムは前記
   多孔質な壁体を通つて導き入れられるガスを前記
   小室内に供給する該ガス・プレナムとより成るこ
   とを特徴とする浮遊選鉱装置。 ２ 前記小室が垂直方向に延在した円筒と円錐体
   を組み合わせた形状を呈している容器より成り、
   該容器が入口手段の近傍に円筒状区画を備えてい
   て、切頭円錐状の区画へ下に向かつて先細に延在
   していることを特徴とする特許請求の範囲の第１
   項記載の浮遊選鉱装置。 ３ ガス散布手段が前記小室の外壁の少なくとも
   一部分を取り囲んでいるガス・プレナムより成
   り、前記外壁の一部分がガス・プレナムから小室
   にガスを導き入れる多孔質な壁体より成ることを
   特徴とする特許請求の範囲の第２項記載の浮遊選
   鉱装置。 ４ 前記小室が円筒状容器より成ることを特徴と
   する特許請求の範囲の第１項記載の浮遊選鉱装
   置。 ５ 円筒状容器が第１の端部に粉粒体の懸濁液を
   導き入れる同軸の入口を備えているとともに、第
   ２の端部に小室から製品を排出する同軸の排出口
   を備えており、しかして前記入口手段が前記第２
   の端部の近傍に接線状の入口を備えているととも
   に、前記入口手段が前記第１の端部の近傍に設け
   た接線状の排出口をへて排出を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の浮遊選鉱装置。 ６ 前記接線状の入口と接線状の出口の間にある
   円筒状容器の少なくとも一部分が該円筒状容器を
   取り囲むガス・プレナムならびに該ガス・プレナ
   ムと円筒状容器の間の壁体の少なくとも一部分を
   形成している多孔質な壁体を備えており、該多孔
   質な壁体がガス・プレナムから小室にガスを導き
   入れる働きをしていることを特徴とする特許請求
   の範囲の第５項記載の浮遊選鉱装置。 ７ 前記接線状の入口がさらに接線状入口をへて
   小室に導き入れる液体をガスと混ぜ合わす混合手
   段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
   の第５項記載の浮遊選鉱装置。 ８ 遠心力が作用する場で粉粒体を分離するガス
   散布型湿式サイクロンにおいて、 垂直方向に延設された断面が円形を呈している
   小室と； 該小室に粉粒体の懸濁液を導き入れる入口手段
   であつて、該入口手段が接線状の入口を備えてい
   て、該接線状の入口が粉粒体の懸濁液に渦流を発
   生させ、これにより小室内に遠心力が作用する場
   を作るよう構成された入口手段と； 小室から製品のうちのオーバーフロー分を取り
   除くオーバーフロー手段であつて、小室の上端に
   位置ぎめされていて、該小室と同軸に向きぎめさ
   れたボルテツクス・フアインダー（Vortex
   finder）を備えているオーバーフロー手段と； 小室から製品のうちのアンダーフロー分を取り
   除く出口手段であつて、小室の下端に位置ぎめさ
   れていて、該小室と同軸に向きぎめされた排出口
   を備えている出口手段と； 小室の中にガスを導き入れるガス散布手段であ
   つて、小室を取り囲むガス・プレナムならびに該
   ガス・プレナムから小室の中にガスを導き入れる
   ためガス・プレナムと小室の間に配設された多孔
   質な壁体とを備えているガス散布手段とより成る
   ことを特徴とするガス散布型湿式サイクロン。 ９ 前記小室が上部の円筒状の区画と下に向かつ
   て先細に延在した下部の円錐状の区画より成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の第８項記載のガ
   ス散布型湿式サイクロン。 １０ 空気散布型湿式サイクロンであつて、 第１の端部に同軸の供給部を備えているととも
   に、第２の端部に同軸の排出部を備えている一般
   的に円筒状の容器と； 該容器の中に洗滌媒体を導き入れる入口手段で
   あつて、前記第２の端部の近傍に位置ぎめされて
   いて、前記容器と接線状に交差している入口手段
   と； 前記容器より粉粒体と洗滌媒体を取り除く出口
   手段であつて、前記第１の端部の近傍に位置ぎめ
   されていて、前記容器と接線状に交差している出
   口手段と； 前記入口手段と出口手段の間で少なくとも容器
   の一部分を形成している多孔質な壁体と； 容器の多孔質な壁体部分を取り囲んでいるエ
   ア・プレナム（air plenum）と より成ることを特徴とする空気散布型湿式サイク
   ロン。 １１ 空気散布型湿式サイクロンにおいて、 第１の端部に同軸の供給部を備えているととも
   に、第２の端部に同軸の排出部を備えている一般
   的に円筒状の容器と； 前記第２の端部の近傍に位置ぎめされていて、
   前記容器と接線状に交差している入口手段と； 前記第１の端部の近傍に位置ぎめされていて、
   前記容器と接線状に交差している出口手段と； 前記入口手段を通つて導入された液体をガスと
   混ぜ合わす散布手段と より成ることを特徴とする空気散布型湿式サイク
   ロン。 １２ 粒状物の懸濁液の中の細かい粉粒体を分離
   する方法において、 断面が円形を呈している容器を用意する工程； 該容器の外壁の少なくとも一部に多孔質の壁体
   を形成する工程； 該多孔質の壁体をガス・プレナムで取り囲む工
   程； 懸濁液の中に細かい粉粒体を包有した供給材を
   前記容器の中に導き入れる工程； 該容器から所要の材料の製品を取り除く出口手
   段を用意する工程； 容器の中に渦流をひき起こすことにより遠心力
   が作用する場を容器の中に作る工程； 前記ガス・プレナムからのガスを前記多孔質の
   壁体を介して前記渦流中に散布し、該ガスは細か
   く分散された気泡を形成しこの気泡が、懸濁液中
   の細かい粉粒体とともに気泡と粉粒体よりなる集
   合体を形成し、これにより、遠心力が作用する場
   での浮遊選鉱により前記細かい粉粒体の分離を可
   能とする工程とから成ることを特徴とする方法。 １３ 前記容器を用意する工程が該容器に円筒状
   の区画と円錐状の区画を設けるとともに、前記容
   器を垂直方向に向きぎめし、前記円錐状部分を下
   に向かつて先細に延在させる工程を含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の第１２項記載の
   方法。 １４ 前記容器に円筒状区画と円錐状区画を設け
   る工程がさらに、前記供給材を前記容器の円筒状
   区画に接線状に噴射供給することにより前記容器
   に渦流と前記遠心力が作用する場を作る工程を含
   んでいることを特徴とする特許請求の範囲の第１
   ３項記載の方法。 １５ 前記容器を用意する工程が該容器を円筒状
   の小室として用意する工程より成ることを特徴と
   する特許請求の範囲の第１２項記載の方法。 １６ 前記容器内に円筒状区画と円錐状区画を設
   ける工程がさらに、同軸の入口をへて前記容器に
   前記供給材を供給する工程を備えており、前記遠
   心力が作用する場を容器の中に形成する工程がさ
   らに、容器に接線状に第２の液体を噴射供給する
   ことにより前記遠心力が作用する場を作る工程を
   含んでいることを特徴とする特許請求の範囲の第
   １５項記載の方法。 １７ 前記容器に円筒状区画と円錐状区画を設け
   る工程がさらに、前記円筒状の容器の一部として
   多孔質の壁体を形成し、ガス・プレナムの中に該
   多孔質の壁体を包み囲み、この多孔質の壁体を通
   つて前記ガス・プレナムより前記容器の中にガス
   層を噴射供給する工程を含んでいることを特徴と
   する特許請求の範囲の第１６項記載の方法。 １８ 前記容器に円筒状区画と円錐状区画を設け
   る工程がさらに、ガス層を第２の液層と混ぜ合わ
   せて、前記容器内に接線状に前記第２の液層を導
   き入れ、もつて前記渦流の中に前記ガス層を導き
   入れながらこの渦流を形成する工程を含んでいる
   ことを特徴とする特許請求の範囲の第１６項記載
   の方法。 １９ 遠心力が作用する場での浮遊選鉱により粉
   粒体を分離する方法において、 第１の端部で円筒状の容器の中に粉粒体の懸濁
   液を導き入れる工程； 第２の端部の近傍で容器に接線状に第２の液体
   を導き入れ、前記第１の端部の近傍で容器より接
   線状に液体を取り出すことにより容器の中に渦流
   を作り、該渦流により遠心力が作用する場を容器
   の中に形成する工程； 第２の流体の中に気泡を分散させてあぶく層を
   作り、該あぶく層を用いて遠心力が作用する場の
   中で浮遊選鉱を行なうことにより粉粒体を選ぶ工
   程 より成ることを特徴とする方法。