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JPH0611432B2 - 固体混合物を分離するための流動層装置 - Google Patents
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JPH0611432B2 - 固体混合物を分離するための流動層装置 - Google Patents

固体混合物を分離するための流動層装置

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JPH0611432B2
JPH0611432B2 JP61001228A JP122886A JPH0611432B2 JP H0611432 B2 JPH0611432 B2 JP H0611432B2 JP 61001228 A JP61001228 A JP 61001228A JP 122886 A JP122886 A JP 122886A JP H0611432 B2 JPH0611432 B2 JP H0611432B2
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casing
porous wall
fluidized bed
bed apparatus
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ジヤン‐パスカル・アンロ
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アンドレ・ピツール
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B4/00—Separating by pneumatic tables or by pneumatic jigs
    • B03B4/02—Separating by pneumatic tables or by pneumatic jigs using swinging or shaking tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B07B11/06—Feeding or discharging arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固体混合物を分離するための流動層装置に関
し、更に詳しくは、流動可能な粉末材料と、当該材料が
流動化される条件下で流動し得ない他の材料とで構成さ
れる固体混合物を分離するための流動層装置に関する。
［従来技術］ 当業者には既知の如く、「流動可能な材料」とは、吹込
み空気の通過速度が低い時にも粒子の相互凝集をなくし
て、内部摩擦力を減少させるような粒度と凝集力とを有
する粉末状の全ての材料のことを意味する。かかる材料
は例えば溶融塩電解されるアルミナ、セメント、プラス
タ、石灰（生石灰又は消石灰）、フライアッシュ、フッ
化カルシュム、ゴム等のまぜ物、すなわち、でん粉、触
媒、炭粉、硫酸ナトリウム、リン酸塩、ピロりん酸塩、
粉末状プラスチック材料、粉乳の如き食品、殻粉等であ
る。
例えば粉体坪量充填装置や押出しプレスの如き製造組立
体のように互いに離れた２つの帯域、すなわち保管帯域
から少なくとも１個の供給すべき消費帯域まで粉末材料
を流動層にして搬送するために多くの技法が研究開発さ
れてきた。
一例としては、アルミニュウム製造のための溶融塩電解
槽のアルミナ供給があるが、当業者にとっての問題点は
粉末材料を長距離搬送することである。極めて大きな容
積の倉庫に保管されている材料は、該倉庫から数百メー
トルも離れて位置する仕事場へ供給されることになって
おり、この問題は、長期間に渡る可動コンテナの使用又
は高圧空気搬送法或いは機械的搬送によって解決されて
きた。
しかしながら、流動層化したアルミナ搬送装置もこの業
界において勧められてきた。この中には例えば米国特許
第4,016,053号に記載されている如く、多くの個所にお
いて電解槽にアルミナを供給するようにしたものがあ
る。保管帯域から消費帯域までアルミナを搬送するため
の該装置は、先ず、アルミナを常時流動化し、コンベヤ
に流動化された材料を常に保持するために使用するガス
の供給及び排出装置を備える第１流動層コンベヤと、次
に該第１コンベヤと同じ流動状態に粉末材料を保持しな
がら該第１コンベヤからの粉末材料を受取って搬送する
同一の流動化ガスの供給及び排出装置を有する複数個の
第２流動層コンベヤと、最後に各電解槽に粉末材料を不
連続に供給する装置とを包含する。
アルミナの如き粉末材料を流動層にして搬送する全ての
装置は、搬送すべき粉末材料が均一であれば、すなわち
流動可能な単一相を成す限りは支障なく作動する。
しかしながら、流動層コンベヤに搬送すべき材料が、一
方の固相が流動状態にある時に流動化不能な他の固相と
前述の一方の固相との混合体によって形成される場合、
流動化壁に沈降した材料が流動化されるべき材料の流動
を妨げる重大が障害が生じる。従って、アルミナが流動
状態にある時に沈降する別の固相が存在することによっ
て流動化コンベヤにアルミナを搬送する作業は混乱する
ことになる。
特に前述の問題は、作動中の電解槽からのフッ素を含有
する流出物を吸収性を利用して集めるために使用したア
ルミナを、アルミニュウム製造のために電解槽の供給装
置に再循環させる時に問題視される。集められた物質を
含んだアルミナは、専門用語で「グラトン“gratton
s”」（スケールscales）と称する小型凝集体を形成し
て流動供給装置の動作を妨害することになる。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、流動層装置から排出される微粉末を同
伴した流動化ガスの処理を簡単化し得る流動層装置を提
供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、前述の目的は、流動可能な粉末材料
と、流動可能な粉末材料が流動化される条件下で流動し
得ない他の材料とで構成される固体混合物を分離するた
めの流動層装置であって、ケーシングと、ケーシングを
上部室と下部室とに画成すべく、ケーシング内に設けら
れた流動化多孔壁と、下部室にガスを供給すべく、ケー
シングに設けられた少なくとも１つのガス供給導管と、
分離されるべき前述の固体混合物を上部室内に規則的に
導入すべく、ケーシングの一端の側に設けられた導入手
段と、上部室内の流動化ガスをケーシングの外部に排出
すべく、ケーシングに設けられた少なくとも１つの排出
導管と、上部室内において、流動化ガスによって流動化
された前述の粉末材料をケーシングの外部に溢流させる
べく、ケーシングの他端の側に設けられた溢流手段と、
流動化多孔壁上に沈降した前述の他の材料を、前述の流
動化された粉末材料の溢流方向とは反対の方向に移動さ
せる第１の分力と流動化多孔壁と直交すると共に上方に
向う第２の分力とを有する振動を定期的に発生すると共
に当該発生した振動を流動化多孔壁に伝達すべく、ケー
シングに取付けられた振動発生手段と、前述の伝達され
る振動によりケーシングの一端に到達する前述の沈降し
た他の材料をケーシングの外部に排出すべく、前述の沈
降した他の材料の移動方向と交差するケーシングの側壁
の流動化多孔壁との連結部に設けられたオリフィスと、
オリフィスから排出される前述の沈降した他の材料を収
容すべく、ケーシングに取付けられた収容手段と、前述
の沈降した他の材料と共にオリフィスから収容手段内に
排出された流動化ガスを上部室内に導入すべく、前述の
ケーシングの側壁の上部に設けられた開口部と、振動発
生手段により供給される前述の振動によりケーシングが
動かされ得るように、ケーシングを懸架するための弾性
手段とを備える、固体混合物を分離するための流動層装
置により達成される。
［作 用］ 本発明の流動層装置においては、開口部が、沈降した他
の材料の移動方向と交差するケーシングの側壁の上部に
設けられており、流動化多孔壁上に沈降した他の材料と
共にオリフィスから収容手段内に不可避的に排出された
流動化ガスをケーシングの上部室内に導入することがで
きるため、微粉末を同伴した流動化ガスが、収容手段内
に収容された他の材料と共に流動層装置の外部に排出さ
れることがない。
即ち、本発明の流動層装置は、微粉末分毎を同伴した流
動化ガスが、沈降した他の材料用の収容手段を通して流
動層装置から外部に排出されることがなく、流動化ガス
の排出導管から排出される排出ガスについて同伴微粉末
を除去するための排出ガスの処理を行なえばよく、流動
層装置から排出される微粉末を同伴した流動化ガスの処
理を簡単化し得る流動層装置を提供し得る。
本発明の流動層装置においては、振動発生手段が、流動
化多孔壁上に沈降した他の材料をケーシングの一端に向
けて移動させる第１の分力と流動化多孔壁と直交すると
共に上方に向う第２の分力とを有する振動を定期的に発
生すると共に当該発生した振動を流動化多孔壁に伝達す
べく、ケーシングに取付けられている。
本発明の流動層装置においては、振動発生手段が、流動
化多孔壁上に沈降した他の材料をケーシングの一端に向
けて移動させる第１の分力を有する振動を定期的に発生
して、この第１の分力を流動化多孔壁に伝達するが故
に、流動化多孔壁上に沈降した他の材料は、一つの場所
に停滞して蓄積されることなしに、ケーシングの一端に
設けられたオリフィスからケーシングの外部に排出され
る。また、振動発生手段が、流動化多孔壁上に沈降した
他の材料を流動化多孔壁と直交すると共に上方に向う第
２の分力を有する振動を定期的に発生して、この第２の
分力を流動化多孔壁に伝達するが故に、流動化多孔壁に
沈降した他の材料は上方に持ち上げられるために、ケー
シングの下部室から流動化多孔壁を通ってケーシングの
上部室に供給されるガスの通路が確実に確保され流動化
可能な粉末材料を断続的に流動化させると共にケーシン
グの外部に排出することができる。
即ち本発明の流動層装置は、流動し得ない他の材料の影
響を受けることなしに固体混合物から流動可能な粉末材
料と流動し得ない他の材料とを安定的、断続的且つ確実
に分離することができる。
流動化固相の排出をあふれさせることによって確実なら
しめることが可能な溢流手段は、搬送用の固定下流輸送
回路と連結する可撓性手段を備える。これは例えばゴム
製の波形継手でもよい。
沈降固相の排出及び流動層の形成状態を乱すことなく流
動化多孔壁における沈降固相の均一なる配分を確実なら
しめるため、流動化多孔壁には定期的に振動が伝達され
る。この定期的振動は、例えば機械的、電磁的、空気
的、液圧的その他によって例えば規則的な間隔で所定の
時間だけの発振を可能にする調節可能な連続時限装置に
よって制御されるような当業者には既知の振源から発振
可能である。かくて、分当りの振動数が 750サイクルか
ら1500サイクルで、振幅が 2mmから 5mmの場合、すなわ
ち、「振動ふるい」型の標準型工業設備に相当する値の
振動数及び振幅の場合、振源の作動期間は、１時間当り
２回から４回で１回につき１分間から３分間である。更
に、この振動は沈降固相の排出方向、すなわち流動相の
排出方向とは反対の方向に指向しなければならず、又上
向きの垂直分力を有し、従って、流動化多孔壁の平面に
対して傾斜する合力を有するものでなければならない。
振動軸線は装置の重心を通過することが望ましく、流動
化多孔壁への垂線に対する傾斜αを 0乃至70゜に定める
ことが出来るが、この値が本発明の絶対的限界値ではな
く、実際には20乃至60゜に選択され、αの値は45゜に近
い方が望ましい。
定期的で方向を有する振動効果によって、非流動相又は
沈降相は、水平又はほぼ水平に保持された流動化多孔壁
上にて、流動相とは反対の方向に進行する。実際流動化
多孔壁上における沈降相の均一なる配分を変えないよう
に、及び流動状態を乱すことのないように前述の多孔壁
の水平化は必要である。しかしながら、水平線に対して
３度以下離れていてもよい。
沈降相が極く僅かな場合でも、流動相の移動と反対の方
向への進行後期においてケーシング内に長時間集めてお
くことは出来ない。従って、該相をケーシングから定期
的に排出し、後述するが他の固相の流動状態を全く乱さ
ないような装置によって回収しなければならない。更
に、ケーシングの末端方向へ沈降相を貯蔵するための収
容手段としてのコンテナを設けることが出来る。
沈降固相を貯蔵するためのコンテナは例えば円筒形又は
多面体の柱によって構成され、それ自体が流動化装置を
備えることが可能であり、この場合流動化多孔壁は水平
であるか又はほぼ水平である。
［実施例］ 本発明の他の特徴及び利点を、本発明の具体例を示す添
附の図面を参照して以下に詳述する。
第１図によれば、本発明による２種類の固体材料を分離
するための流動層装置は、ケーシング20と、ガスを流す
ための下部室1 と、流動可能な粉末材料が流動する上部
室2 と、流動化多孔壁3 と、ガス供給導管4 と、上部室
2 に設けられた流動化ガスを排出するための排出導管5
とを有する。
同様に上部室2 は、可撓性スリーブ8 と連結する管6 に
よって分離すべき２種類の固体材料より成る混合物を規
定量だけ導入する装置（図示せず）を備える。
前述の２種類の固体材料は、流動可能な粉末材料と、当
該粉末材料が流動化される条件下で流動し得ない他の材
料とからなる。
流動層装置の外に流動化された材料を取出すのを可能に
する溢流手段としての流出管7 は導入手段としての混合
物導入装置6 と反対側の末端部に位置する。同様に流出
管7 は流動層装置と搬送用の固定下流輸送回路（図示せ
ず）との連結を可能ならしめる可撓性スリーブ8aを備え
る。矢印9 で示す振動発生手段としての指向性振動装置
は、流動化多孔壁3 を、矢印10で示す流動化された材料
の移動方向とは反対の方向に振動させる。該振動によっ
て、沈降した他の材料を矢印11の方向に移動させる。
流動化多孔壁3 の幅にほぼ等しい長さと、沈降した他の
材料の最大粒子の大きさに適合する高さとを有するオリ
フィスとしての開口部13を有すると共に基部が流動化多
孔壁3 のレベルにある側壁としての隔壁12は、導入装置
6 を包含する末端部の方に向って設けられる。該開口部
13は針弁13a で図式的に示した制御式閉塞装置を包含可
能である。制御式閉塞装置は、開口部13を定期的に開閉
するための手段を構成する。
該針弁13a が開かれた場合、不可避的にある量の流動可
能な粉末材料を伴う沈降した他の材料は収容手段として
のコンテナ14内に集められる。更に隔壁12の上部には、
上部室2 の方に流動化ガスとしての流動空気を排出可能
にする開口部18を設ける。
第１図に示す収容手段の具体例の場合、コンテナ14に
は、上部弁16及び下部弁17によって画定されるロック室
としての倉庫15と柔軟なたわみ継手8bとを設ける。
上部弁16を開口させることによって、除去すべき沈降し
た他の材料を倉庫15内に移すことが可能となる。次に上
部弁16を閉鎖し、下部弁17を開口させることによって、
流動可能な粉末材料と流動し得ない他の材料とを連続的
に分離する流動層装置の作動を乱すことなく沈降した他
の材料の排出を確実ならしめる。
コンテナ14の基部に流動化手段としての流動化装置（図
示せず）を設ける場合、コンテナ14内にて下から上へ流
動する流動化ガスを上部室2 を介して逃出可能にする開
口部18を隔壁12に設ければ効果的である。
倉庫15が存在しない場合、沈降した他の材料は、制御式
閉鎖装置13a の作用によって開口部13の周期的な開口に
よって排出され、次に沈降した他の材料はコンテナ14内
に集められる。
最後に、本発明による流動層装置は当該流動層装置を前
述の如く振動させる弾性手段19によって懸垂される。
指向性振動装置9 は、流動化多孔壁3 上に沈降した他の
材料をケーシング20の一端に向けて移動させる第１の分
力と流動化多孔壁3 と直交すると共に上方に向う第２の
分力とを有する振動を定期的に発生すると共に当該発生
した振動を流動化多孔壁3 に伝達すべく、ケーシング20
に取り付けられている。
貯蔵帯域から少なくとも１つの消費帯域までの流動層の
搬送を含むと共に、アルーエルル（Hall-H′eroult）法
によるアルミニュウム製造の溶融塩電解槽にアルミナを
供給する工業的設備において、本発明による装置は、流
動可能な粉末材料としてのアルミナで構成される一つの
相と当該一つの相が流動状態にある際に流動化し得ない
材料、即ちアルミナの凝集塊で形成される他の相とから
なる２つの混合固相の流動層による分離に用いられた。
他の材料からなる他の相が流動層式アルミナコンベヤの
適切な作動を妨害する以前に、搬送設備から前述の他の
相を除去して、流動可能な材料からなる一つの相のみが
電解槽に搬送されるように、本発明の流動槽装置が、流
動層式アルミナコンベアの上流に設置された。
本発明装置の長さは 3メートルで幅は60センチメートル
であった。下部室1 の高さは、10センチで、流動可能な
粉末材料が流動する上部室2 の高さは45センチであっ
た。
流動化多孔壁3 の表面積は1.4m2であった。ケーシング2
0内の流動化ガスの圧力は 600mm（5880pa）で、流動化
ガスの累積流量が2Nm3／分であった。本発明による装置
には時間当り 6トンの規則的な割合で固体の混合物（ア
ルミナ及び凝集塊）を供給した。
矢印9 で示す指向性振動を偏心おもり式振動装置によっ
て発生させた。水平面と発振軸線との角度は45゜であっ
た。振動数は分当り1500サイクルで振幅は 4mmであっ
た。
発振は１時間当り２回の割合で２分間実施された。
設備を６ヶ月間連続作動させた。この期間中、本発明に
よる装置内で 26000トンのアルミナを処理し、開口部13
から5100kgの沈降した他の材料を除去可能で、アルミナ
１トン当り平均約０．２kgの沈降した他の材料を除去し
た。
この期間全体を通じて、電解層にアルミナを供給する流
動化装置には「グラトン」（スケール）及び他の望まし
からざる凝集塊による障害は全く生じなかった。
［発明の効果］ 本発明により、流動層装置から排出される微粉末を同伴
した流動化ガスの処理を簡単化し得る流動層装置を提供
し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の特定の具体例を示す概略垂直断
面図である。 1……下部室、 2……上部室、 3……流動化多孔壁、 4
……ガス供給導管、 5……排出導管、 6……混合物導入
装置、 7……流出管、 9……指向性振動装置、12……隔
壁、 13……開口部、14……コンテナ、15……倉庫、16……上
部弁、17……下部弁、18……開口部、20……ケーシン
グ。
フロントページの続き (72)発明者 ジヤツキー・ヴオルペリエール フランス国、13120・ガルダンヌ、ミメ、 カルチエ・ガツサン、アレ・デ・ジユネ （番地なし) (72)発明者 アンドレ・ピツール フランス国、13120・ガルダンヌ、ロテイ ツスマン・ノートル・ダム・25 (56)参考文献 特開 昭54−79871（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−66883（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−40075（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭57−14941（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流動可能な粉末材料と、当該流動可能な粉
    末材料が流動化される条件下で流動し得ない他の材料と
    で構成される固体混合物を分離するための流動層装置で
    あって、 ケーシングと、 前記ケーシングを上部室と下部室とに画成すべく、前記
    ケーシング内に設けられた流動化多孔壁と、 前記下部室にガスを供給すべく、前記ケーシングに設け
    られた少なくとも１つのガス供給導管と、 分離されるべき前記固体混合物を前記上部室内に規則的
    に導入すべく、前記ケーシングの一端の側に設けられた
    導入手段と、 前記上部室内の流動化ガスを前記ケーシングの外部に排
    出すべく、前記ケーシングに設けられた少なくとも１つ
    の排出導管と、 前記上部室内において、前記流動化ガスによって流動化
    された前記粉末材料を前記ケーシングの外部に溢流させ
    るべく、前記ケーシングの他端の側に設けられた溢流手
    段と、 前記流動化多孔壁上に沈降した前記他の材料を、前記流
    動化された粉末材料の溢流方向とは反対の方向に移動さ
    せる第１の分力と前記流動化多孔壁と直交すると共に上
    方に向う第２の分力とを有する振動を定期的に発生する
    と共に当該発生した振動を前記流動化多孔壁に伝達すべ
    く、前記ケーシングに取付けられた振動発生手段と、 前記伝達される振動により前記ケーシングの一端に到達
    する前記沈降した他の材料を前記ケーシングの外部に排
    出すべく、前記沈降した他の材料の移動方向と交差する
    前記ケーシングの側壁の前記流動化多孔壁との連結部に
    設けられたオリフィスと、 前記オリフィスから排出される前記沈降した他の材料を
    収容すべく、前記ケーシングに取付けられた収容手段
    と、 前記沈降した他の材料と共に前記オリフィスから前記収
    容手段内に排出された前記流動化ガスを前記上部室内に
    導入すべく、前記ケーシングの前記側壁の上部に設けら
    れた開口部と、 前記振動発生手段により供給される前記振動により前記
    ケーシングが動かされ得るように、前記ケーシングを懸
    架するための弾性手段とを備える固体混合物を分離する
    ための流動層装置。
  2. 【請求項２】前記振動発生手段は、１分当り 750サイク
    ルから1500サイクルの振動数及び２mmから５mmの振幅で
    前記流動化多孔壁を振動させるように構成されている特
    許請求の範囲第１項に記載の流動層装置。
  3. 【請求項３】前記振動発生手段は、前記第１の分力と前
    記第２の分力との合力が前記流動化多孔壁に対する垂線
    と20゜から60゜の角をなす方向に向う力を前記流動化多
    孔壁に伝達するように構成されている特許請求の範囲第
    １項又は第２項に記載の流動層装置。
  4. 【請求項４】１時間当り２回から４回の割合で１分〜３
    分の間定期的に前記振動を発生させるための手段を備え
    ている特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項
    に記載の流動層装置。
  5. 【請求項５】前記流動化多孔壁は、水平面に対して３゜
    未満の角度をなすように実質的に水平である特許請求の
    範囲第１項から第４項のいずいれか一項に記載の流動層
    装置。
  6. 【請求項６】前記収容手段は、下端がロック室に連結さ
    れており、前記収容手段と当該ロック室との連結部には
    上記弁が設けられ、当該ロック室の下端には下部弁が設
    けられている特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
    か一項に記載の流動層装置。
  7. 【請求項７】前記収容手段には流動化手段が設けられて
    いる特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に
    記載の流動層装置。
  8. 【請求項８】前記オリフィスを定期的に開閉するための
    手段が設けられている特許請求の範囲第１項から第７項
    のいずれか一項に記載の流動層装置。
  9. 【請求項９】前記流動可能な粉末材料がアルミナであ
    り、前記他の材料が、アルミナの溶融塩電解の際に発生
    するフッ素を含有する流出物と接触したアルミナである
    特許請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載
    の流動層装置。
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