JP2012076038A

JP2012076038A - 分級方法および分級管

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Publication number: JP2012076038A
Application number: JP2010224824A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yu; 志雄游; Chikako Hashimoto; 智佳子橋本; Yoichi Umehara; 洋一梅原
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: JP5726478B2

Abstract

【課題】
特別な構造の大型分級槽を必要とせず、効率的で低コストの分級方法を提供する。
【解決手段】
分級対象粒子を液媒体とともに分級槽に加え、これを攪拌して分級液を調製し、前記分級槽内の前記分級液内に液流入口が該分級液と連通するように分級管を挿入し、前記分級槽内の攪拌を継続しながら前記分級管の液流出口から前記分級液を吸引することにより、前記分級液を前記分級管内を通過させて微細粒子を除去することを特徴とする分級方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックスの多孔質体や樹脂及びその多孔質体等の粒状物質を湿式で分級するための分級方法およびこれに使用する分級管に関する。

粉砕または合成により製造されたセラミックスの多孔質体や樹脂及びその多孔質体等の粒状物質は、広い粒子径分布を有している。微細な粒子が混在していると、セラミックスの多孔質体や樹脂及びその多孔質体等を利用するプロセスにおいて、微細粒子によるフィルターの閉塞等の問題を生ずる。微細粒子を除去する方法としては、一般的に篩が使用されるが、篩は目詰まりを起こすために効率的な除去を行うことができない。

そこで、分級対象粒子を入れた分級槽の底部から水を供給して上昇流をつくり、沈降速度差を利用して分級する水力分級法が有効である。しかし、従来の水力分級法では、特別な構造を有する大きな分級槽や大流量のポンプを必要とし、また、密度の小さな粒子の微細粒子のみを分離する場合には液流速が小さいため、分級槽底部に滞留部ができて分級の効率が低下してしまう、といった問題があった（特許文献１〜３）。

特開２０００−３０１０２２号公報特開２００１−８７６７３号公報特開２００４−１１３９６２号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、特別な構造の大型分級槽を必要とせず、効率的で低コストの分級方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の分級方法は、分級対象粒子を液媒体とともに分級槽に加え、これを攪拌して分級液を調製し、前記分級槽内の前記分級液内に液流入口が該分級液と連通するように分級管を挿入し、前記分級槽内の攪拌を継続しながら前記分級管の液流出口から前記分級液を吸引することにより、前記分級液を前記分級管内を通過させて微細粒子を除去することを特徴とする。
本発明の分級方法に使用する分級管には、管内液流入側に少なくとも１枚のバッフルを設けることが好ましい。また、本発明の分級方法に使用する分級管には、管内液流出側に少なくとも１つのリブを設けることが好ましい。

本発明の分級方法によれば、セラミックスの多孔質体や樹脂及びその多孔質体等の粒状物質の分級を、特別な構造の大型分級槽や大流量のポンプを必要とすることなく、高効率かつ低コストで行うことが可能となる。

本発明の分級方法を実施するための装置の例である。本発明の分級方法に用いる分級管の例である。本発明の分級方法を実施するための装置の別の例である。本発明の分級方法により微粒子の除去を行った例の処理時間と粒子除去率の関係を示す図である。

本発明の分級方法は、分級対象粒子を液媒体とともに分級槽に加え、これを攪拌して分級液を調製し、前記分級槽内の前記分級液内に液流入口が該分級液と連通するように分級管を挿入し、前記分級槽内の攪拌を継続しながら前記分級管の液流出口から前記分級液を吸引することにより、前記分級液を前記分級管内を通過させて微細粒子を除去することを特徴とする。本発明の分級方法では、分級槽内で攪拌混合されている分級液を、該分級液中に挿入した分級管の一方を吸入することで分級処理を行うので、高い分級効率が得られる。また、特別な構造の大きな分級槽を必要とせず、既存の攪拌槽を利用することができる。

以下、本発明の分級方法を図面も参照してさらに詳細に説明する。
本発明の分級方法は、液媒体（一般的には水が使用される）に溶解せず、液媒体よりも密度が大きい粒子であれば、粒子の形状に拠らず適用できるが、特に通常の水力分級では比較的困難な密度が２０００Ｋｇ／ｍ^３以下の粒子、例えばセラミックスの多孔質体や樹脂及びその多孔質体等の粒状物質に好適に用いることができる。本発明の分級方法によって分級可能な分級対象粒子の粒径は、粒子密度、液媒体密度、ポンプ性能等によって変わりえるが、数μｍから数百μｍ程度の粒径のものを分級することができる。

図１は、本発明の分級方法を実施するための装置の例の概要を示したものである。
本発明の分級方法に用いる分級槽１は、分級対象粒子と液媒体とからなる分級液２を、攪拌機３等を用いて攪拌することができればよく、特別な構造を必要としない。既存の攪拌槽を利用してもよい。

攪拌機３は、粒子を浮遊させることができる攪拌翼を有するものであればよく、攪拌機３の攪拌翼としては、プロペラ、傾斜パドル、タービン、ファドラー、アンカー型等が挙げられる。

本発明の分級方法に用いる分級管４の一例の詳細を図２に示した。分級管４は、図２の（ａ）に示すように、分級液が、液流入口２１から液流出口２２へと上方に向かって通過できるようになっている。分級管４の形状は、均一な流れを形成するためには円柱状のものが好ましいが、四角柱状や三角柱状のものであってもよい。分級管４の液流出口部は、流れが乱れないように少なくとも絞り角９０°以下の円錐状となっていることが好ましい。分級管４の径は、分級槽１に挿入することができ、ポンプ吸引量に制約が無ければ大きいほど短時間で分級がおこなえるが、好適には５０ｍｍ〜１０００ｍｍ程度が用いられる。分級管４の長さは、径の２倍〜１０倍であることが好ましい。短すぎると均一な流れの形成が難しくなり、十分な分級効果が得られない。また、長すぎると分級管の重量が増加し、保持が難しくなる問題がある。好適には径の２．５倍〜６倍程度である。

本発明の分級管には、下部の液流入口部側内壁にバッフル２３を設けることが好ましい。バッフル２３を設けることにより、分級槽の攪拌による液流れの影響を受けることがなくなり、攪拌条件の制約が無くなる。バッフル２３は、例えば図２の（ｂ）に示すように、均等に４枚設けることができる。バッフル２３の幅は、分級管４の径の１／１０以上が好ましく、バッフル２３の長さは、分級管４の長さの１／２０以上が好ましい。

また、本発明の分級管には、上部の液流出口部側内壁に、例えば図２の（ｃ）に示すようなリブ２４を設けることが好ましい。分級管内壁付近では液流れがほぼ無いため、粒子は壁面付近を下降していき分級効率が低下するが、リブ２４を設けることにより、下降する粒子を液流れのある領域まで導き、分級効率を向上させることができる。リブ２４の高さは、１〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。

次に本発明の分級方法の手順を説明する。
まず、広い粒子径分布を有する分級対象粒子を液媒体とともに分級槽１に加え、これを攪拌してスラリー状の分級液２を調製する。次いで、分級槽１の攪拌を行いながら、分級管４の液流入口２１が分級槽１内の分級液２と連通するように鉛直方向に向けて挿入する。この際の分級管４の挿入位置は、横方向については、攪拌翼に接触せず、分級槽１の壁面に接触しない範囲で任意に設定することができる。また、縦方向については、分級槽１の底部に接触せず、液流入口２１から空気を巻き込まない範囲で任意に設定することができるが、攪拌翼からなるべく離したほうが攪拌翼による液流れの影響を受けにくいので好ましい。そして、ポンプ５により、分級管４の液流出口２２から、分級管内が整流化された液速度となるような一定速度で分級液２を吸引する。ここでの一定速度とは、ストークスの式から求められる、分離したい粒子径の粒子を分離できる液流速である。吸引速度は、流量計６等を用いて調整することができる。このようにして、分級管４から吸引して除かれた微粒子は、フィルター７に送られてここで濾取され、濾液は再度分級槽１に供給される。このような分級操作を所定時間おこなう。なお、微粒子の除去は、図３に示すように、分離槽８を用いて行うこともできる。また、複数の分級管を使用して分級処理をおこなってもよい。

以下、本発明の分級方法を、実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
４−ビニルピリジンとジビニルベンゼンとのコポリマー（密度１１００Ｋｇ／ｍ^３）を懸濁重合により合成した。得られた樹脂ビーズの粒径をレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置で測定した結果、粒径２００μｍ未満の粒子が約３ｖｏｌ％、粒径２６２μｍ未満の粒子が約１６ｖｏｌ％含まれていた（平均粒径４００μｍ）。この樹脂ビーズの分級処理を図１に示す装置を用いて以下のようにおこなった。

樹脂ビーズ２０Ｌと水８０Ｌを容量１２０Ｌの円柱状の分級槽（５７０Φ×７００ｍｍＨ）に入れ、アンカー型攪拌機（「スリーワンモーター」、翼径１５０ｍｍ）で攪拌して、分級液を調製した。この分級槽に、図２に示すような形状の１００ｍｍΦ×５００ｍｍＨの分級管（液流入口部に幅２０ｍｍ、高さ１００ｍｍのバッフルを４枚及び液流入口から３００ｍｍの位置に高さ１．５ｍｍの半円状のリブを設置）を、液流入口が分級液と連通するように分級槽中心部から１８０ｍｍ、分級槽底部から１９５ｍｍの位置に挿入し、１００ｒｐｍで攪拌を継続しながら、液流出口からポンプで１２０Ｌ／ｈの流量（液流速０．００４２５ｍ／ｓ）で吸引した。吸引した分級液はカートリッジフィルター（濾過精度１０μｍ）に通して含まれる粒子を除去し、濾液を再度分級槽に供給するようにした。

上記の分級処理を行いながら、３０分ごとに分級槽から樹脂を採取し、粒径分布を測定した。処理時間と粒径２００μｍ未満の粒子の除去率の関係を図４に示した。処理時間２時間で除去率は９８％以上（粒径２００μｍ未満の粒子の含有率が０．０５ｖｏｌ％未満）となり、２．５時間経過後には検出されなくなった。このときの粒子歩留まりは８０％であった。

実施例２
分級管にリブを設けなかった以外は、実施例１と同じ条件で分級処理を実施したところ、粒径２００μｍ未満の粒子は３．０時間後に検出されなくなった。このときの粒子歩留まりは７５％であった。

実施例３
分級管にリブ及びバッフルを設けなかった以外は、実施例１と同じ条件で分級処理を実施したところ、粒径２００μｍ未満の粒子は６．０時間後に検出されなくなった。このときの粒子歩留まりは５０％であった。

本発明の分級方法によれば、セラミックスの多孔質体や樹脂及びその多孔質体等をはじめとするあらゆる粒状物質の分級を、特別な構造の大型分級槽や大流量のポンプを必要とすることなく、高効率かつ低コストで行うことが可能である。

１分級槽
２分級液
３攪拌機
４分級管
５ポンプ
６流量計
７フィルター
８分離槽
２１液流入口
２２液流出口
２３バッフル
２４リブ

Claims

分級対象粒子を液媒体とともに分級槽に加え、これを攪拌して分級液を調製し、前記分級槽内の前記分級液内に液流入口が該分級液と連通するように分級管を挿入し、前記分級槽内の攪拌を継続しながら前記分級管の液流出口から前記分級液を吸引することにより、前記分級液を前記分級管内を通過させて微細粒子を除去することを特徴とする分級方法。
前記分級液の吸引を、ストークスの式から求められる分離したい粒子径の粒子を分離できる一定速度で行うことを特徴とする請求項１に記載の分級方法。
前記分級対象粒子がセラミックスの多孔質体または樹脂もしくはその多孔質体の粒状物質であることを特徴とする請求項１または２に記載の分級方法。
前記分級対象粒子の密度が２０００Ｋｇ／ｍ^３以下あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の分級方法。
前記液媒体が水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の分級方法。
前記分級管を複数使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の分級方法。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の分級方法に使用する分級管であって、少なくとも１枚のバッフルを設けたことを特徴とする分級管。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の分級方法に使用する分級管であって、少なくとも１つのリブを設けたことを特徴とする分級管。