磁力分选装置、磁力分选方法及铁源的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于从包含强磁性体粒子（ferromagnetic particles)的粉粒体磁 力分选（分离）出强磁性体粒子的技术，例如，涉及适合于从作为制铁工艺的副产物的 炉澄（slag)中分离出铁成分的磁力分选装置（magnetic separator)及磁力分选方法 (magnetic separate method)及铁源的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在制铁工艺中，在铁液预备处理或转炉脱碳工序产生炉渣（制钢炉渣）作为副产 物。炉渣是为了除去铁液或钢液中的杂质或不要元素而添加的钙系添加剂与这些杂质或不 要元素发生反应而生成的物质。在炉渣中，除了含有被除去的杂质或不要元素以外，还含有 较多的铁成分。
[0003] 为了炉渣中的铁成分的再资源化，而对铁成分进行分离?回收。通常，利用如下那 样的工序进行铁成分的分离?回收。首先，对炉渣进行筛分（sieve)，将炉渣中含有的大型 (几百_)的块去除。通过了筛子的小型的块中，铁成分与炉渣成分粘合，因此利用锤式破 碎机（hammer crusher)或棒磨机（rod mill)等进行粗破碎（rough crushing)而形成为 几十μ m~几十mm的大小，促进单体分离（liberation)(炉澄成分与铁成分的分离）。然 后，利用磁力分选装置（magnetic separator)分离出铁成分。作为磁力分选装置，通常使 用悬吊型（suspended electro magnets)、圆筒型（magnetic drum separators)、滑轮型 (magnetic pulleys)等的装置。
[0004] 另外，为了使铁成分单体分离而将炉渣加热，有时在进行适当时间的冷却之后进 行破碎。通过冷却时间的不同，能够不将铁块破碎而仅使粘合的炉渣成分分离，或者将炉渣 微粉化成几十μm左右。
[0005] 无论何种方法，推进炉渣的微粉化的话，就能推进单体分离化，这是不言自明的。
[0006] 通常，为了提高铁成分的回收率而需要推进单体分离化，因此反复进行机械的破 碎，减小炉渣的粒径。或者存在通过热处理来使其小径化的情况。
[0007] 在为了铁成分的回收而进行磁力分选的情况下，以往使用例如图8所示那样的磁 力分选装置（例如，非专利文献1)。该装置是滑轮型（带式输送机式）的磁力分选装置，将 包含强磁性体粒子的粉粒体a从供给装置23向传送带20上供给，将粉粒体a从输送机终 端部27排出时，将强磁性体粒子与非磁性体粒子分离。在输送机终端部27侧的传送带引 导辊21中，在内侧的周向的一部分配置磁铁22。磁铁22以在传送带引导辊21的周向上相 邻的磁极具有不同磁性的方式配置。磁铁22是从传送带引导辊21独立设置的固定磁铁。
[0008] 在该磁力分选装置中，在输送机终端部27,传送带引导辊21的内侧的磁铁22的磁 力作用于传送带20上的粉粒体a，未被磁铁22吸附的非磁性体粒子先落下而向非磁化物回 收部24y回收，被磁铁22吸附的强磁性体粒子通过在传送带引导辊21的下方设置的分隔 板25,在磁力减弱的位置落下而由磁化物回收部24x回收。
[0009] 在先技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本特开2006-142136号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开平10-130041号公报
[0013] 非专利文献
[0014] 非专利文献 I :J. Svoboda, Magnetic Techniques for the Treatment of Materials, pp. 70-72, Kluwer Academic Publishers, 2004
【发明内容】
[0015] 发明要解决的课题
[0016] 然而，如图8所示，向以往的磁力分选装置供给大量的粉粒体a，在粉粒体a的层厚 变大的情况下，产生如下的问题。在微粒化的粉粒体a中，强磁性体粒子处于将非磁性体粒 子抱住的状态，向磁铁22同时拉近强磁性体粒子和非磁性体粒子，因此强磁性体粒子与非 磁性体粒子难以分离。这在粉粒体a的粒径越小时越显著。而且还有基于微粒化的凝集现 象，在传送带20上的粉粒体a的层厚增大的情况下，如图8所示，非磁性体粒子向磁化物回 收部24x混入，无法对强磁性体粒子适当地进行分选。
[0017] 针对这样的问题，通常，需要如下等应对措施：如图9所示利用振动供料器26等来 减少粉粒体a的供给量，将传送带20上的粉粒体层的厚度减薄至例如1个~2个粒子程度 的厚度。然而，若减少粉粒体a的供给量，则虽然能确保对强磁性体粒子进行分选的性能， 但是处理速度变慢。在炉渣的磁力分选的情况下，每小时需要处理几吨~几十吨，因此必须 在短时间内进行大量的磁力分选。因此，在上述那样的以往的磁力分选装置中，难以在短时 间内对大量的粉粒体a进行磁力分选。
[0018] 另一方面，在专利文献1中，提出了经由特定的多个工序，不对炉渣进行过度破碎 而将异物分离的方法，但是成为复杂的分离流程，存在处理成本升高的问题。而且，如专利 文献2所示，为了避免凝集而通常适用湿式工艺，但存在废液处理费用巨大的问题。
[0019] 本发明的目的在于解决上述那样的现有技术的课题，提供一种磁力分选装置及磁 力分选方法，即使在对包含强磁性体粒子的粉粒体进行大量处理的情况或供给的粉粒体的 层较厚的情况下，也能够从粉粒体高效地将强磁性体粒子分离，且不需要复杂的工序或废 液处理等而能够以低成本进行磁力分选。
[0020] 用于解决课题的方案
[0021] 本发明者们关于磁力分选，得到了如下的见解。
[0022] 从混合有强磁性体粒子和非磁性体粒子的粉粒体中，使用移动的磁铁对强磁性体 粒子进行分选的情况下，观察各粒子的动作时，首先强磁性体粒子以被向磁铁拉近的方式 移动。由于伴随着磁铁的移动的磁场的强度的变化，而作用于强磁性体粒子的引力发生变 化。在磁场强时，强磁性体粒子通过引力而相互集合，相反在磁场弱时，成为分散的倾向。
[0023] 该引力的变化给粉粒体带来类似于振动的效果，磁场的强度的变化反复进行，由 此基于强磁性体粒子的非磁性体粒子的夹入?抱入状态被消除。其结果是，促进强磁性体粒 子与非磁性体粒子的分离。而且，由于磁场的方向的变化而也向强磁性体粒子施加旋转力， 因此强磁性体粒子在非磁性体粒子之间一边旋转一边向磁铁侧移动。通过这2个效果，强 磁性体粒子逐渐向磁铁附近较多地聚集，非磁性体粒子相反地从磁铁向较远的一侧移动。 这样，通过利用磁场的大小及方向的变化，能够将强磁性体粒子与非磁性体粒子分离。
[0024] 示意性地示出以上的作用的是图I(A)~（D)。在图I(A)~（D)中，将与粉粒体相 对的部分的磁铁的磁极表示为N极、S极。从如图I (A)那样通过N极将传送带2上的强磁 性体粒子拉近的状态开始，磁铁移动而如图I(B)那样N极-S极间的间隙部成为与粉粒体 相对的状态时，由于磁场的大小的变化，而作用于强磁性体粒子的引力的大小发生变化。而 且，由于磁极的从N极向S极的变化，而强磁性体粒子被向箭头方向吸引，一边滚动一边向 磁铁侧移动。然后，如图I(C)那样强磁性体粒子被向S极拉近，进而向磁铁侧移动。通过 反复进行以上的作用，最初分布于粉粒体层整体的强磁性体粒子如图I(D)所示向粉粒体 层的最接近磁铁的一侧聚集。
[0025] 该现象只要磁铁和粉粒体a中的至少一方移动就必然发生，即使在磁铁固定而仅 粉粒体a移动的情况下也同样。
[0026] 在相同磁极的磁铁并排移动的情况下，虽然存在磁场的大小的变化引起的强磁性 体粒子的移动，但是未向强磁性体粒子施加磁场的方向的变化产生的旋转力，因此强磁性 体粒子的移动量减少，结果是分选效率降低。
[0027] 需要说明的是，虽然图I (A)~（D)表示磁铁从图的右侧向左侧移动的情况，但是 在磁铁从图的左侧向右侧移动的情况下，原理上也相同。
[0028] 本发明者们将上述的机理适用于带式输送机式的磁力分选装置，发现了如下情 况：在输送机终端部侧的传送带引导辊的内侧，沿着传送带引导辊的周向设置磁铁，所述磁 铁以与粉粒体相对的部分的相邻的磁极互不相同的方式配置，且以在传送带引导辊的宽度 方向上与粉粒体相对的部分的相邻的磁极相同的方式配置，使粉粒体在由该磁铁形成的磁 场中移动，由此能够高效地磁力分选出强磁性体粒子。若通过使磁铁旋转而使作用于强磁 性体粒子的磁场的大小及方向高速地变化，则效果进一步提高。
[0029] 本发明基于这样的见解而作出，以下示出其主旨。
[0030] [1] 一种磁力分选装置，具有：
[0031] 传送带，搬运包含强磁性体粒子的粉粒体；
[0032] 中空的传送带引导辊，在外周的一部分卷绕有传送带且能够旋转；及
[0033] 磁场施加单元，设置在所述传送带引导辊的内侧，
[0034] 所述磁场施加单元在所述传送带引导棍的内侧具有多个磁铁，
[0035] 所述磁铁以在所述传送带引导辊的周向上相邻的磁极不同的方式配置，且以在所 述传送带引导辊的宽度方向上相邻的磁极相同的方式配置。
[0036] [2]根据技术方案1所述的磁力分选装置，其中，
[0037] 由下述（1)式定义的表示从所述磁场施加单元作用于粉粒体的磁场的变化的磁 场变化频率F(Hz)为170Hz以上，
[0038] F = (X · P)/60... (1)
[0039] 在此，
[0040] X :磁铁辊的转速（rpm)
[0041] P :磁铁辊具备的磁极数（其中，磁极数以与磁铁辊4r的粉粒体（a)相对的面的周 向上相邻的N极-S极的配对作为1个磁极进行计数）。
[0042] [3]根据[1]或[2]所述的磁力分选装置，其中，
[0043] 所述磁力分选装置具备：
[0044] 第一带式输送机（A)，搬运包含强磁性体粒子的粉粒体；
[0045] 第二带式输送机（B)，位于带式输送机的上方；及
[0046] 磁场施加单元，在所述带式输送机（B)的输送机始端部侧的传送带引导棍的内侧 具备沿传送带引导辊周向配置的多个磁铁，
[0047] 所述带式输送机（B)的输送机始端部位于接近所述带式输送机（A)的输送机终端 部的上方的位置，
[0048] 所述磁铁以在所述带式输送机（B)的所述传送带引导辊的周向上相邻的磁极不 同的方式配置，且以在所述带式输送机（B)的所述传送带引导辊的宽度方向上相邻的磁极 相同的方式配置。
[0049] [4]根据[1]或[2]所述的磁力分选装置，其中，
[0050] 所述磁力分选装置具备：
[0051] 第一带式输送机（A)，搬运包含强磁性体粒子的粉粒体；及
[0052]