トップ :: B 処理操作 運輸 :: B04 物理的または化学的工程を行なうための遠心装置または機械

【発明の名称】 遠心脱液装置
【発明者】 【氏名】野々宮 益輝

【氏名】今井 修

【要約】 【課題】固形物(例えば鉱物)と液体(例えば水)とを含む原材料から液体を高効率で脱液できる遠心脱液装置を提供する。

【構成】固形物8と液体とを含む原材料を収容すると共に脱液用の開口を備えた材料容器28と、原材料を材料容器28の内部へ導く材料供給シュート48と、原材料を材料容器28内で周回移動させて原材料に遠心力を付与する材料周動装置32、34、27、28と、材料容器28の内部へ高温の気流を供給する気流供給装置51とを有する遠心脱液装置4Aである。材料容器28内で気流供給装置51によって原材料へ高温の気流を吹き付けながら脱液処理を行うので、気流を吹き付けることの無い従来装置に比べて、効率の高い脱液処理を行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固形物と液体とを含む原材料を収容すると共に脱液用開口を備えた材料容器と、
前記原材料を前記材料容器の内部へ導く材料導入手段と、
前記原材料を前記材料容器内で周回移動させて該原材料に遠心力を付与する材料周動手段と、
室温よりも高温の気流を前記材料容器の内部へ供給する気流供給手段と、
を有することを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項2】
請求項1記載の遠心脱液装置において、前記気流は空気流であることを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2記載の遠心脱液装置において、前記気流供給手段は前記気流を加圧して前記材料容器の内部へ供給することを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の遠心脱液装置において、前記材料容器の脱液用開口を通して前記材料容器の内部の空気を吸引する吸気手段をさらに有することを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項5】
請求項4記載の遠心脱液装置において、前記材料容器の脱液用開口から出る液体を回収する配管をさらに有し、前記吸気手段は該配管に配置されて該配管内の空気を吸引することを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の遠心脱液装置において、
前記材料容器は周回移動する前記原材料が遠心力に従って押し付けられる側壁を有し、
前記気流供給手段は前記気流を前記側壁へ向けて吹き付ける
ことを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項7】
請求項6記載の遠心脱液装置において、前記気流供給手段は、
前記材料容器の内部に挿入された気流導入管と、
前記材料容器の側壁に対向する部分の前記気流導入管に設けられた開口と、
該開口の近傍に設けられ該開口から出た気流を前記材料容器の側壁へ向かうように案内する気流ガイド板と
を有することを特徴とする遠心脱液装置。
【請求項8】
請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の遠心脱液装置において、前記気流供給手段は前記気流を前記材料導入手段の内部に放出することを特徴とする遠心脱液装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、液体及び固形物を含む原材料から遠心力を利用して液体を脱離する遠心脱液装置に関する。
【背景技術】
【0002】
種々の産業分野において、液体及び固形物を含む原材料から液体を脱離することが行われている。例えば、鉱山においては、固形物である鉱物が液体である水と混在した状態で原材料として採掘されたり、鉱物の品質付加価値向上を目指し、鉱物の水洗が行われており、またはこの原材料から水を脱離(すなわち、脱水)させた後の鉱物を製品として取り出している。
【0003】
鉱物及び水を含む原材料を脱水する装置として、従来、回転するバスケット胴を用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、バスケット胴に脱水用の孔を設け、そのバスケット胴を回転させた上でそのバスケット胴内に原材料を投入し、原材料に含まれる水を遠心力によって脱水用孔を通して原材料から脱離する、という処理が行われる。
【0004】
【特許文献1】特開平9−187678号公報(第3頁、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1に開示された従来の脱液装置を用いれば、実用上十分な脱水効率で脱水処理を行うことができる。しかしながら、最近では、より一層高い脱水効率で脱水処理が行われて高度に乾燥した状態の鉱物を生産したいという要望が高くなっている。本発明者はこの要望に応えるべく、種々の実験を行った。そして、その結果、原材料を脱水処理する過程においてその原材料に高温の気流を供給することが非常に効果的であることを知見した。
【0006】
本発明は、上記の知見に基づいて成されたものであって、固形物と液体とを含む原材料を高度に脱液できる遠心脱液装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る遠心脱液装置は、固形物と液体とを含む原材料を収容すると共に脱液用開口を備えた材料容器と、前記原材料を前記材料容器の内部へ導く材料導入手段と、前記原材料を前記材料容器内で周回移動させて該原材料に遠心力を付与する材料周動手段と、室温よりも高温の気流を前記材料容器の内部へ供給する気流供給手段とを有することを特徴とする。
【0008】
上記の固形物としては種々のものが考えられるが、例えば鉱山で採掘される鉱物、例えば石灰石が考えられる。また、上記の液体としては種々のものが考えられるが、例えば、鉱物と共に存在する水が考えられる。
【0009】
上記の材料容器は任意の材料によって任意の構造に形成することができる。例えば、単なる1つの鋼材製の容器によって形成することもできるし、内側部材と外側部材との重ね合せ構造とすることもできる。内側部材と外側部材との重ね合せ構造とする場合には、例えば、複数のスリットを備えたスクリーン部材によって内側部材を構成し、複数の孔を備えた鋼材製の筒状部材によって外側部材を構成することができる。材料容器の形状は必要に応じて任意の形状を選定できるが、一般的には、筒形状、特に円筒形状であることが望ましい。
【0010】
上記の材料導入手段は、原材料を容器材料の外部からその内部へと導く部材である。この材料導入手段は、例えば、原材料の受入れ口の面積が広く、原材料の排出口の面積が狭い円錐形状の部材である、いわゆるシュートによって形成できる。
【0011】
上記の材料周動手段は原材料を材料容器の中において周回移動させる手段であり、その具体的な構成は任意に選定できる。例えば、(1)材料容器の全体を当該材料容器自身を通る軸線を中心として回転させることによりその材料容器の中に在る原材料を周回移動させるという構成を採用できる。また、(2)材料容器を底面部と側壁部の2つの部分によって構成すると共に、底面部を通る軸線を中心として側壁部を回転させることにより材料容器内に在る原材料を周回移動させるという構成を採用することもできる。また、(3)材料容器を底面部と側壁部の2つの部分によって構成すると共に、底面部を通る軸線を中心としてその底面部を回転させることにより材料容器内に在る原材料を周回移動させるという構成を採用することもできる。
【0012】
上記の気流供給手段は材料容器の内部へ気流を供給するための手段である。気流を供給する場所、及び気流の供給の仕方は、必要に応じて任意に選定できる。例えば、気流を供給する場所は、シュート等といった材料導入手段の内部とすることができる。また、気流を供給する場所は、上記の材料容器の側壁とすることができる。気流供給手段は、例えば、空気送風ファンによって構成できる。
【0013】
本発明に係る遠心脱液装置によれば、材料容器の内部へ高温の気流を供給する気流供給手段を設けたので、脱液処理を受けている最中の原材料に高温の気流を吹き付けることができる。これにより、脱液処理を受けている最中の原材料を適度に攪拌すると共に乾燥させることができ、その結果、原材料に含まれる液体、例えば水の脱離を促進でき、脱液効果を高めることができる。
【0014】
次に、本発明に係る遠心脱液装置において、前記気流は任意の気体の流れとすることができるが、空気流であることが望ましい。空気流を形成することは簡単であるし、固形物に悪影響を与えることがないからである。
【0015】
次に、本発明に係る遠心脱液装置において、前記気流供給手段は前記気流を加圧して前記材料容器の内部へ供給することが望ましい。加圧された気流は高い圧力状態で材料容器の内部へ進行するので、原材料の攪拌の程度を高めることができ、液体の脱離の程度をより一層高めることができる。
【0016】
次に、本発明に係る遠心脱液装置は、前記材料容器の脱液用開口を通して前記材料容器の内部の空気を吸引する吸気手段をさらに有することが望ましい。吸気手段は、例えば、空気吸込みファンによって構成できる。この構成によれば、気流供給手段によって材料容器の内部へ供給された気流を、材料容器の脱液用開口を通して吸引することができるので、液体の脱離をより一層高めることができ、しかも材料容器の脱液用開口の目詰まりを防止できる。
【0017】
次に、本発明に係る遠心脱液装置は、前記材料容器の脱液用開口から出る液体を回収する配管をさらに有することができ、この場合には、前記吸気手段は該配管に配置されて該配管内の空気を吸引することが望ましい。一般的に、材料容器の近傍には種々の機器が設置されるので、この領域に吸気手段を設置することは難しい。これに対し、本発明態様のように、吸気手段を配管に設置することにすれば、吸気手段の設置が容易となり、さらには、大型で吸気能力の高い吸気手段を設置することも可能となる。
【0018】
次に、本発明に係る遠心脱液装置において、前記材料容器は周回移動する前記原材料が遠心力に従って押し付けられる側壁を有することができ、その場合には、前記気流供給手段は前記気流を前記側壁へ向けて吹き付けることが望ましい。一般的に、遠心力を受けた原材料は材料容器の側壁に押し付けられてそこに密着し、その状態において脱液が行われる。この場合に、本発明態様のように気流供給手段が空気を側壁に吹き付ければ、側壁に密着している原材料を適度に攪拌でき、それ故、脱液効果を高めることができる。
【0019】
次に、本発明に係る遠心脱液装置において、前記気流供給手段は、前記材料容器の内部に挿入された気流導入管と、前記材料容器の側壁に対向する部分の前記気流導入管に設けられた開口と、該開口の近傍に設けられ該開口から出た気流を前記材料容器の側壁へ向かうように案内する気流ガイド板とを有することが望ましい。この構成によれば、気流供給手段が気流を材料容器の側壁へ向けて吹き付けるという作用を確実に達成できる。また、構成が簡単であり、材料容器の近傍の構造を複雑にすることがない。
【0020】
次に、本発明に係る遠心脱液装置において、前記気流導入手段は前記気流を前記材料導入手段の内部に放出することが望ましい。この構成は、気流供給手段が材料容器の側壁へ向けて気流を吹き付ける、という構成とは異なる構成である。気流を材料導入手段(例えば、シュート)の内部に放出するという構成は、材料容器の側壁へ気流を直接的に吹き付けるという別の構成に比べて、材料容器の側壁部分での原材料の攪拌の度合いは低くなるかもしれない。しかしながら、気流を材料導入手段(例えば、シュート)の内部に放出すという本発明態様の構成は非常に簡単であり、しかも実用上十分な脱液効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
(第1実施形態)
以下、本発明に係る遠心脱液装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。本実施形態は、鉱山において採掘された石灰石と水とを含む原材料から水を脱液、すなわち脱水して、乾燥状態の石灰石製品を製造する遠心脱液装置に本発明を適用するものである。つまり、本実施形態では、固形物として石灰石が例示され、液体として水が例示されている。
【0022】
図1は本発明に係る遠心脱液装置を用いた鉱山設備を示している。図2は遠心脱液装置を拡大して示している。図3は、主に、図2の主要部である材料容器を示している。図1に示す鉱山設備は、原鉱ポケット1と、仕分け装置2と、水洗装置3と、遠心脱液装置4Aと、汚水処理装置6と、製品コンベヤ7とを有する。原鉱ポケット1には、採掘され、破砕され、選別された、粒形10mm以下の固形物としての石灰石8が投入される。この石灰石8は、仕分け装置2内の振動フィーダ9によって、3mm〜10mmの粒径のものに仕分けられる。仕分けられた石灰石8は、次に、水洗装置3へ搬送される。
【0023】
水洗装置3は、水放出装置11及び水洗スクリーン12を有しており、水放出装置11から放出される水を搬送されてきた石灰石8にシャワー状態で吹きかけることにより、粒径3mm以下の細かい石灰石を水洗スクリーン12を通して除去する。除去された石灰石は配水管13aを通して汚水として搬送され、汚水処理装置6の構成要素であるタンク16の内部に貯留される。汚水処理装置6は、排水手段としての水中ポンプ14を有しており、タンク16内に貯留された汚水は、その水中ポンプ14の働きによって配水管13bを通して廃水として水洗場へ送られる。
【0024】
水洗装置3によって水洗されて残った原材料、すなわち3mm〜10mmの粒径の石灰石及び水は、次に、搬送管17を通って遠心脱液装置4Aへ送られる。遠心脱液装置4Aは、図2に示すように、中央部分のやや下方位置に設けられた機枠18と、機枠18に支持された円筒形状の内側ケーシング19と、機枠18に支持された円筒形状の外側ケーシング21とを有する。内側ケーシング19の下端縁には、上端が広い開口で下端が狭い開口である逆円錐形状の内側ホッパ22がつなげられている。また、外側ケーシング21の下端縁には、上端が広い開口で下端が狭い開口である逆円錐形状の外側ホッパ23がつなげられている。機枠18、ケーシング19,21及びホッパ22,23は、いずれも、鋼材によって形成されている。
【0025】
内側ケーシング19と外側ケーシング21との間及び内側ホッパ22と外側ホッパ23との間には、固形物である石灰石8を矢印A方向へ搬送するための、具体的には落下させるための、環状の材料通路24が形成されている。ケーシング19,21とホッパ22,23との境界部分には鋼材製の仕切り板26が設けられている。この仕切り板26は、内側ケーシング19の内周面に環状に設けられている。仕切り板26は、後述する脱水処理によって材料容器28から放出された水を受け取って所定の所へ集める機能を有している。そして、仕切り板26によって集められた水は配水管13cへ排出される。配水管13cの取水口に対向する部分の仕切り板26には、集められた水を配水管13cへ流すための孔が予め設けられている。配水管13cは図1において汚水処理装置6のタンク16の内部まで延びている。配水管13cの排水口はタンク16内に貯留された汚水の水面よりも低い位置、すなわち汚水の中に水没する状態に配置される。
【0026】
図2において、機枠18は鋼材製の回転軸27を回転自在に且つ軸方向移動はしないように支持している。そして、この回転軸27の上端部に材料容器28がボルト、あるいはその他の締結手段によって固着されている。回転軸27の適所にはプーリ29が固着されている。また、機枠18と一体なブラケット31上に動力源としての電動モータ32が設けられ、そのモータ32の出力軸にプーリ33が固着されている。そして、回転軸27側のプーリ29とモータ32側のプーリ33との間に動力伝達用のベルト34が掛け渡されている。
【0027】
モータ32が作動してその出力軸が回転すると、その回転がベルト34によって回転軸27へ伝えられてその回転軸27が回転し、この回転に従って材料容器28が中心軸線X0を中心として回転する。この回転の回転数は、例えば、350rpm〜700rpmの範囲内の適宜の速度に設定される。
【0028】
回転軸27の下方位置に昇降駆動装置、例えば油圧シリンダ41が機枠18に支持されて設けられている。回転軸27は中空になっており、油圧シリンダ41の出力ロッド41aがその中空部を貫通して材料容器28の内部に延び出ている。そして、この出力ロッド41aの先端部に鋼材製の昇降板42が固着されている。昇降板42は円板形状となっている。
【0029】
材料容器28は、図3に示すように、有底で円筒形状のバスケット胴36と、バスケット胴36の内周面に固着された環状のライナー37と、バスケット胴36の内周面に着脱可能に設けられたスクリーン38とを有する。スクリーン38は、その上端において環状の押え部材39によって押し付けられることによって、バスケット胴36の内周面に固定されている。バスケット胴36、ライナー37、スクリーン38、押え部材39は、いずれも、鋼材によって形成されている。
【0030】
図2においてモータ32によって駆動されて自身の中心軸線を中心として回転する回転軸27は、図3に示すように、バスケット胴36の底部に固着されている。また、図2に示す油圧シリンダ41の出力ロッド41aの先端に固着された昇降板42の外周縁は、図3に示すように、ピストンリング43を介してライナー37に接触している。図2において油圧シリンダ41が作動してその出力ロッド41aが往復進退移動すると、図3に矢印Bで示すように、昇降板42が材料容器28の中でライナー37に対して摺動しながら上下方向へ平行移動、すなわち昇降移動する。昇降板42が上昇移動するときに、材料容器28の側壁に密着して脱水処理を受けた石灰石8が上方へ持ち上げられて、矢印Dに示すように、材料容器28の上端を乗り越えて外部へ放出される。
【0031】
スクリーン38は図4(a)に示すように円筒形状に形成されており、その全周に複数のスリット44、すなわち細長い開口が設けられている。また、図3のバスケット胴36は図4(b)に示すようにその上端にフランジを有する円筒形状に形成されており、その全周に複数の開口46が設けられている。
【0032】
図3において、脱液処理(本実施形態では脱水処理)の対象である原材料、すなわち石灰石8と水(図示せず)とを含んだ原材料は、材料容器28の内部に投入される。昇降板42は、当初、実線で示す下方位置に置かれている。図2のモータ32が作動すると、材料容器28が中心軸線X0を中心として矢印Cのように回転し、昇降板42もそれに従って回転する。材料容器28が回転するとその内部に収容された石灰石8及びその周りに存在する水に遠心力が作用し、石灰石8及び水は材料容器28の側壁の内周面、すなわちスクリーン38の内周面に密着した状態で周回移動する。
【0033】
このとき、石灰石8の周りの水は遠心力の作用により、スクリーン38のスリット44(図4(a)参照)及びバスケット胴36の開口46(図4(b)参照)を通って材料容器28の外側へ放散する。このとき、石灰石8は材料容器28の内部で周回移動を続ける。材料容器28の外部へ放散した水は、図2において、内側ケーシング19との間の空間を落下して仕切り板26によって配水管13cへ集められる。他方、脱水処理後の石灰石8は遠心力の作用により、矢印Dで示すように、材料容器28の上端を乗り越えて材料容器28から放出される。
【0034】
図2において、外側ケーシング21の上端は上蓋47によって塞がれている。この上蓋47のほぼ中央部分に材料供給シュート48が設けられている。この材料供給シュート48は鋼材によって形成されている。また、この材料供給シュート48は、上端開口が広くて下端開口が狭い逆円錐形状部分とその下方に延びる円筒形状部分とによって形成されている。図1の材料搬送管17の下端部は、材料供給シュート48の上部逆円錐形状部分の中に挿入されている。図2における材料容器28の周辺部分の拡大図である図3及び図2におけるZ1−Z1線に従った平面断面図である図5に示すように、材料供給シュート48の下部の側面の適所には開口Kが形成されている。
【0035】
図2において、遠心脱液装置4Aの上部に気流供給装置51が設けられている。この気流供給装置51は、温風ファンヒータ52と、送風管53とを有する。温風ファンヒータ52は、その内部に、送風用ファン及びヒータを有しており、空気を室温よりも高い温度に加熱できると共に、その空気をファンによって送風管53へ送り出すことができる。また、送風管53の先端部分は材料供給シュート48の上端開口からその材料供給シュート48の内部へ挿入されている。送風管53の先端は、材料供給シュート48の下端開口よりも低い位置まで延びていて、閉鎖された端部となっている。図3及び図5に示すように、送風管53の先端部分の側面の適所には開口Kが設けられている。この開口Kは材料供給シュート48に設けた上記の開口Kと同じ位置となるように設けられている。
【0036】
材料供給シュート48の下端部の外周面に環状の止め部材54がボルト56(図5参照)によって固定されている。そして、リング形状の気流ガイド板57がボルト58によって止め部材54に固定されている。つまり、気流ガイド板57が止め部材54によって材料供給シュート48に固定されている。気流ガイド板57は、例えばゴムによって形成される。
【0037】
本実施形態では気流ガイド板57がリング形状に形成されているが、気流ガイド板57が必要になるのは、主に、送風管53の開口K及び材料供給シュート48の開口Kに対応する領域である。従って、気流ガイド板57は、最低限、図5に符号A0で示す領域(すなわち、開口Kに対応した領域)に設けられる。なお、止め部材54及び気流ガイド板57の固定はボルトによる締結に限られず、接着その他の任意の締結方法を用いることができる。
【0038】
図2において温風ファンヒータ52が作動すると、送風管53内に温風が送り込まれる。送風管53内を移動した温風は、図3において、開口Kを通して材料容器28の内部へ放出される。この際、開口Kは材料容器28の側壁、すなわちスクリーン38及びバスケット胴36に対向しているので、開口Kを通った温風はその側壁に吹き付けられる。側壁の表面に石灰石8及び水から成る被脱水原材料が密着している場合には、その温風はその被脱水原材料に吹き付けられる。気流ガイド板57は開口Kから出た温風を確実に側壁まで案内する。
【0039】
図1において、遠心脱液装置4Aの本体部分から延びる配水管13cの適所に吸気手段としての吸込みファン59が設けられている。この吸込みファン59は、配水管13c内の空気を吸引して外部へ排気する。吸込みファン59が作動して配水管13c内の空気が吸引されると、材料容器28の脱水用開口(すなわち、図4(a)のスリット44及び図4(b)の開口46)を通して材料容器28の内部の空気が吸引される。これにより、脱水用開口44,46を通しての脱水作用の効率を高めることができ、さらには、脱水用開口44,46の目詰まりを防止できる。なお、図1において配水管13cの排水口はタンク16内の汚水の中に水没しているので、吸込みファン59が作動したときに配水管13cの排水口から空気を吸引するということはなく、従って、吸込みファン59の空気吸引力はその全てが材料容器28の内部の空気を吸引することに割り当てられる。
【0040】
以上に記載した本実施形態の各要素と特許請求の範囲に記載した主な構成要件との関係は次の通りである。「脱液用開口」は、図4(a)のスリット44及び図4(b)の開口46に対応する。「材料導入手段」は、図2の材料供給シュート48に対応する。「材料周動手段」は、図2のモータ32、ベルト34、回転軸27、及び材料容器28を含む構造に対応する。「気流供給手段」は、温風ファンヒータ52及び送風管53を含む構造に対応する。「吸気手段」は、図1の吸込みファン59に対応する。「気流導入管」は図2の送風管53に対応する。
【0041】
本実施形態の鉱山設備は以上のように構成されているので、図1において原鉱ポケット1内に投入された原材料、すなわち水及び粒形10mm以下の固形物である石灰石8を含む原材料は、仕分け装置2内の振動フィーダ9によって仕分け処理を受けて、粒径3mm以下の石灰石が除去される。これは、泥状の材料を除去するためである。
【0042】
次に、原材料は水洗装置3に運ばれて水洗処理を受ける。具体的には、水洗スクリーン12上に原材料を置いた上で水放出装置11によって原材料へ水をシャワー状に浴びせることにより、石灰石8に付着した細かい石片を除去する。細かい石片を含む汚水は配水管13aを通って汚水処理装置6のタンク16内へ回収される。他方、水洗処理後の原材料は材料搬送管17を通して遠心脱液装置4A内の材料供給シュート48へ投入され、その材料供給シュート48によって導かれて図2において材料容器28内の昇降板42上へ供給される。材料容器28及び昇降板42はモータ32によって駆動されて中心軸線X0を中心として高速、例えば350〜700rpmで回転している。
【0043】
材料容器28の内部へ供給された原材料は、材料容器28及び昇降板42の回転に起因して生じる遠心力によって材料容器28の側壁、すなわち図3のスクリーン38、の内周面に押し付けられながら、軸線X0を中心として周回移動する。このとき、材料内の水が遠心力によって、材料容器28の脱水用開口(すなわち、図4(a)のスリット44及び図4(b)の開口46)から外部へ放出され、これにより、原材料が脱水される。この脱水処理の際、送風管53の開口Kからスクリーン38へ向けて温風が吹き付けられ、周回移動する原材料が温風によって攪拌されながら、乾燥させられる。この結果、原材料に対して遠心力による脱水に加えて乾燥が加えられ、非常に高い脱水効率で脱水処理が行われる。
【0044】
図3においてスクリーン38及びバスケット胴36を通過した水は、図2において、内側ケーシング19の内周面に沿って落下し、さらに仕切り板26によって配水管13cの受水口へ集められ、配水管13cの内部へ流れ込む。この水は、図1において配水管13c内を流れた後、汚水処理装置6に回収される。配水管13cの途中に設けられた吸込みファン59は、配水管13c内の空気を吸引することにより、材料容器28の内部の空気を図4(a)のスリット44及び図4(b)の開口46を通して吸引する。この空気吸引により、材料容器28の回転による原材料の脱水効率を高めることができ、さらに、スリット44及び開口46の目詰まりを防止できる。
【0045】
図3において、原材料中の水が遠心力を利用した脱水処理を受けることにより、石灰石8は所望の乾燥状態となる。こうして乾燥した石灰石8は遠心力の作用により、矢印Dに示すように材料容器28の上端を越えて材料容器28の外部へ放出される。放出された石灰石8は図2において、内側ケーシング19と外側ケーシング21との間に形成された環状の材料通路24内を矢印Aで示すように落下した後、図1において、搬送ベルト7の上側走行部の上に落下し、その搬送ベルト7の周回移動に従って所定の場所へ鉱物製品として搬送される。
【0046】
本実施形態によれば、材料容器28の内部へ気流を供給する気流供給装置51を設けたので、材料容器28の中で脱水処理を受けている最中の原材料に高温の気流を吹き付けることができる。これにより、脱水処理を受けている最中の原材料を適度に攪拌及び乾燥することができ、その結果、原材料に含まれる水の脱離を促進でき、脱水効果を高めることができる。
【0047】
また、本実施形態では、図1の配水管13cの途中に設けた吸込みファン59によって材料容器28内の空気を脱水用開口44,46(図4(a)、(b)参照)を介して吸引することにしたので、脱水処理の効率を高めることができる。この場合、吸込みファン59は遠心脱液装置4Aの本体部分の近傍ではなく、比較的離れた場所に設けられるので、遠心脱液装置4Aの本体部分の構造が複雑になることを防止できる。また、吸込みファン59として大型のものを使用することが可能となる。
【0048】
(第2実施形態)
図6は、本発明に係る遠心脱液装置の他の実施形態を示している。ここに示す遠心脱液装置4Bが図2に示した遠心脱液装置4Aと異なる点は、材料供給シュート48及び送風管53に改変を加えたことである。
【0049】
図2に示した実施形態では、送風管53の先端を材料供給シュート48の材料排出用開口よりも低い位置まで延ばし、送風管53の先端部の側面に開口Kを設け、材料供給シュート48の側面にも開口Kを設け、それらの開口Kを通して材料容器28の内部へ温風を供給した。これに対し、図6に示す本実施形態では、送風管53の温風排出用開口を材料供給シュート48の内部の上部位置に配置し、材料供給シュート48の側面に開口を設けていない。また、図2の実施形態では材料供給シュート48の周囲に気流ガイド板57を設けたが、図6に示す本実施形態では、材料供給シュート48の周囲に気流ガイド板57は設けられていない。
【0050】
本実施形態では、送風管53から放出される温風は、材料搬送管17から材料供給シュート48へ排出された原材料であって材料供給シュート48から材料容器28へ放出される前の原材料に吹き付けられる。この構成により、材料搬送管17から排出された原材料を温風によって適度に攪拌及び乾燥でき、その後に行われる材料容器28を用いた脱水処理の効率を高めることができる。本実施形態では、図2に示した実施形態に比べて、送風管53及び材料供給シュート48の構造を簡単にできるにもかかわらず、実用上十分な脱水効果を得ることができる。
【0051】
(第3実施形態)
図7は、本発明に係る遠心脱液装置のさらに他の実施形態を示している。ここに示す遠心脱液装置4Cは図6に示す実施形態に対してさらに改変を加えてある。具体的には、送風管53の温風排出用開口の材料供給シュート48内での位置に改変を加えてある。
【0052】
図6に示した実施形態では、材料搬送管17に接触又は近接する位置、すなわち材料供給シュート48の上端開口の中心に近い位置に送風管53の温風排出用開口を配置した。これに対し、図7に示す本実施形態では、送風管53の温風排出用開口を材料搬送管17から離し、材料供給シュート48の上端の側壁の内面に接触又は近接する状態に配置している。
【0053】
材料供給シュート48の上側部分は上端開口が広くて下端開口が狭い状態の逆円錐形状に形成されているので、その上側部分の側面は材料供給シュート48の内部へ向かって傾斜する状態になっている。このため、送風管53の温風排出用開口を材料供給シュート48の上端の側壁の内面に接触又は近接する状態に配置すれば、送風管53から放出された温風は材料供給シュート48の逆円錐形状の側壁に添って進んで材料供給シュート48の中心部分へ向けられる。この結果、材料搬送管17から放出された原材料を攪拌及び乾燥させる効果を高めることができる。
【0054】
(第4実施形態)
図8は、本発明に係る遠心脱液装置のさらに他の実施形態を示している。ここに示す遠心脱液装置4Dは図2に示した遠心脱液装置4Aに改変を加えたものである。
【0055】
図2に示した実施形態では、温風ファンヒータ52と送風管53とによって気流供給装置51を構成した。これに対し、図8に示す本実施形態では、送風管53は図2に示す実施形態の場合と同じものを用い、温風ファンヒータ52に代えて、気流を加圧して供給する気流発生源を用いている。具体的には、温風ファンヒータ52に代えて、コンプレッサ61、レシーバタンク62、及びヒータ63を有する気流発生源が用いられている。
【0056】
コンプレッサ61は空気を圧縮してレシーバタンク62へ送り出す。レシーバタンク62はコンプレッサ61からの空気を一時的に貯めた後、所定量だけ排出する。レシーバタンク62から排出された所定量の圧縮空気はヒータ63によって室温よりも高い所定温度に加熱された後、送風管53によって材料容器28の内部へ供給される。圧縮空気は材料容器28の側壁に勢い良く吹き付けられるので、原材料の攪拌効果を高めることができ、脱水効果を高めることができる。
【0057】
なお、圧縮空気を用いる本実施形態においては、送風管53の空気排出用開口は図2に示したような単なる開口Kであっても良いのであれが、好ましくは、空気の吐出量を絞ることができるノズルを単なる開口Kに代えて用いることができる。こうすれば、材料容器28の側壁へ十分な圧力の空気流を供給できる。
【0058】
(第5実施形態)
図9は、本発明に係る遠心脱液装置のさらに他の実施形態を示している。ここに示す遠心脱液装置4Eは図2に示した遠心脱液装置4Aに改変を加えたものである。具体的には、図2に示す実施形態から気流ガイド板57を除去した構成となっている。このように、送風管53の気流出口に気流ガイド板57を設けない場合でも、開口Kから放出される高温の空気流の働きによって原材料を良好に攪拌及び乾燥でき、高い脱水効果を得ることができる。
【0059】
(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
以上の実施形態では、鉱山設備で用いる遠心脱水装置に本発明を適用した。すなわち、鉱物である石灰石を固形物として含み、水を液体として含む原材料に対して脱水処理を実施する場合を例示した。しかしながら、本発明は、鉱物以外の固形物や、水以外の液体を含む原材料に対して脱液処理を実施する場合にも適用できる。
【実施例1】
【0060】
以下の条件で実験を行った。実験結果は表1に示す通りである。
(1)図6に示す構造の遠心脱液装置4Bを用いてNo.0〜4の5回の脱水処理を行った。遠心脱液装置4Bは材料供給シュート48のほぼ中央部分に温風を供給することにより、材料供給シュート48を通して材料容器28の内部へ温風を供給する装置である。
(2)各回において、直径10〜3mmの石灰石と水とを含む原材料に対して脱水処理を行った。
【0061】
(3)各回において、原材料を縮分しないで遠心脱液装置4Bへ投入した。縮分とは、周知のように、原材料を縮分機によって篩い分けて均等な粒径分布になるように処理することである。本実験では縮分を行わなかった。
(4)各回において、図1の振動フィーダ9の周波数を38.9Hzに設定して、材料供給シュート48へ供給される給鉱量を5.9t/hに設定した。
【0062】
(5)送風管53からの風量は、No.0に対して0(ゼロ)、No.1〜3に対して29.6m/minに設定した。No.4の原材料に関しては、温風ファンヒータ52の空気取入れ用開口(図示せず)の開度を100%から50%へ減らすことにより、15m/minに下げて設定した。
(6)温風ファンヒータ52の設定温度をNo.1〜3に対して120℃とし、No.4に対して150℃に上げた。No.1〜3に関する温風温度は送風管53の内部の温度を計測した。No.4に関しては送風管53の表面温度を計測した。その理由は、耐熱性能の低い温度計を使用したので、No.4に関してはその温度計が壊れるおそれがあったためである。No.4に関して送風管53の内部温度を計測すれば、100℃を越えていたものと思われる。
【0063】
実験の結果、表1の結果を得た。No.0の原材料については温風を用いないで脱水を行った。つまり、No.0の原材料についての脱水は従来の遠心脱液装置を用いた脱水に相当する。表1における「脱水後水分」は、図1において製品コンベヤ7上へ排出された製品としての石灰石に含まれる水分の含有率である。この水分含有率は、計測対象である材料を製品コンベヤ7上から適量だけ取り出してその当初の重量Aを計測した後、その材料にランプ光を所定時間照射することによってその材料を加熱して水分を除去した後に再びその材料の重量Bを計測し、それらの重量差から次式によって求めたものである。
{(A−B)/A}×100(%) …(1)
【0064】
また、表1における「給鉱水分」は、図1において材料搬送管17から材料供給シュート48へ送られた原材料に含まれる水分の含有率である。この給鉱水分の水分含有率は次の通りに求めた。まず、材料搬送管17によって所定重量Cの材料を搬送し、遠心脱液装置4Aを用いて脱水処理を行った後、製品コンベヤ7上の製品としての石灰石に含まれる水の重量D及び配水管13cから排出された水の重量Eを測定した。なお、製品コンベヤ7上の石灰石に含まれる水の重量Dは、上記(1)式の場合と同様にして、石灰石を加熱して水分を除去する前と後の重量の差から求めた。そして、給鉱水分の水分含有率を、次式
{(D+E)/C}×100(%) …(2)
によって求めた。
【0065】
表1の結果から次のことが分かった。温風を用いて脱水したNo.1〜4の原材料は、温風を用いないで脱水したNo.0の原材料に比べて、脱水後の水分含有率が少なくなった。つまり、温風を用いて脱水を行うことにより、脱水効率が向上した。
【実施例2】
【0066】
以下の条件で次の実験を行った。実験結果は表2に示す通りである。
(1)図9に示す構造の遠心脱液装置4Eを用いて8回の脱水処理を行った。この遠心脱液装置4Eは送風管53の側面開口K及び材料供給シュート48の側面開口Kを通して材料容器28の側壁へ向けて温風を供給する構造の装置である。この装置は、圧縮された温風を吹き付ける構造ではない。
(2)各回において、直径10〜3mmの石灰石と水とを含む原材料に対して脱水処理を行った。
【0067】
(3)各回において、原材料を縮分することなく遠心脱液装置4Aへ投入した。
(4)図1の振動フィーダ9の周波数をNo.0〜3の4回に対して38.9Hzに設定して、材料供給シュート48へ供給される給鉱量を5.9t/hに設定した。また、No.4〜7の4回に対してはNo.0〜3の場合よりも大きな周波数を表2のように選定して給鉱量を上げた。
【0068】
(5)送風管53からの風量は、No.1、4〜6の4回に対して29.6m/minに設定した。No.2及び3に関しては、温風ファンヒータ52の空気取入れ用開口(図示せず)の開度を100%から30%へ減らすことにより、風量を10m/minに設定した。
(6)温風ファンヒータ52の設定温度を調節することにより、各回における温風の温度を表2に示す各温度に設定した。これらの温度は、送風管53の内部温度である。表2に示す実験の際には、耐熱性の高い温度計を使用することにより、送風管53の内部温度を支障なく計測できた。
【0069】
実験の結果、表2の結果を得た。No.0及び7の原材料については温風を用いないで脱水を行った。つまり、No.0及び7の原材料についての脱水は従来の遠心脱液装置を用いた脱水に相当する。表2の結果から次のことが分かった。
(a)「脱水後水分」を見れば分かるように、温風を用いて脱水したNo.1〜3の原材料は、温風を用いないで脱水したNo.0の原材料に比べて、脱水後の水分含有率が少なくなった。つまり、温風を用いて脱水を行うことにより、脱水効率が向上した。
(b)No.4〜7の4回の実験では給鉱量を増加させたが、温風を用いて脱水したNo.4〜6の場合は、温風を用いない従来の場合に比べて、「脱水後水分」が低くなった。つまり、給鉱量を増やした場合でも、温風を用いて脱水を行えば、脱水効率が上がることが分かった。

【0070】
【表1】



【0071】
【表2】



【図面の簡単な説明】
【0072】
【図1】本発明に係る遠心脱液装置の一実施形態を用いた鉱山施設の全体を示す図である。
【図2】本発明に係る遠心脱液装置の一実施形態を示す正面断面図である。
【図3】図2の主要部である材料容器及びその周辺部分を示す断面図である。
【図4】図3に示す材料容器の主要部品を示し、(a)はスクリーン、(b)はバスケット胴を示している。
【図5】図3のZ1−Z1線に従った平面断面図である。
【図6】本発明に係る遠心脱液装置の他の実施形態を示す正面断面図である。
【図7】本発明に係る遠心脱液装置のさらに他の実施形態を示す正面断面図である。
【図8】本発明に係る遠心脱液装置のさらに他の実施形態を示す正面断面図である。
【図9】本発明に係る遠心脱液装置のさらに他の実施形態を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【0073】
1.原鉱ポケット、 2.仕分け装置、 3.水洗装置、
4A,4B,4C,4D,4E.遠心脱液装置、 6.汚水処理装置、
7.製品コンベヤ、 8.石灰石(固形物)、 9.振動フィーダ、
11.水放出装置、 12.水洗スクリーン、 13a,13b,13c.配水管、
14.水中ポンプ、 16.タンク、 17.材料搬送管、 18.機枠、
19.内側ケーシング、 21.外側ケーシング、 22.内側ホッパ、
23.外側ホッパ、 24.材料通路、 26.仕切り板、 27.回転軸、
28.材料容器、 29,33.プーリ、 31.ブラケット、 32.電動モータ、
34.ベルト、 36.バスケット胴、 37.ライナー、 38.スクリーン、
39.押え部材、 41.油圧シリンダ、 41a.出力ロッド、 42.昇降板、
43.ピストンリング、 44.スリット、 46.脱水用開口、 47.上蓋、
48.材料供給シュート、 51.気流供給装置、 52.温風ファンヒータ、
53.送風管、 54.止め部材、 56,58.ボルト、 57.気流ガイド板、
59.吸込みファン(吸気手段)、 61.コンプレッサ、 62.レシーバタンク、
63.ヒータ、 A0.気流ガイド板領域、 K.開口、 X0.中心軸線
【出願人】 【識別番号】000227250
【氏名又は名称】日鉄鉱業株式会社
【出願日】 平成18年7月3日(2006.7.3)
【代理人】 【識別番号】100093953
【弁理士】
【氏名又は名称】横川 邦明


【公開番号】 特開2008−12375(P2008−12375A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−183183(P2006−183183)