本发明涉及用于从包含强磁性粒子(ferromagneticparticles)的粉粒体中磁力分选(分离)出强磁性粒子的技术，例如，涉及为了从制铁工艺的作为副产物的炉渣(slag)中分离铁成分而优选的磁力分选装置(magneticseparator)及磁力分选方法(magneticseparatemethod)以及铁源的制造方法。
背景技术：
在制铁工艺中，在铁液预备处理或转炉脱炭工序中，作为副产物而产生炉渣(制钢炉渣)。炉渣是为了除去铁液或钢液中的杂质或不需要元素而添加的钙系添加剂与这些杂质或不需要元素发生反应而生成的物质。在炉渣中，除了被除去的杂质或不需要元素以外，还含有较多的铁成分。
为了炉渣中的铁成分的再资源化而进行铁成分的分离/回收。通常，按照如下的工序进行铁成分的分离/回收。首先，对炉渣进行筛选(sieve)，将炉渣中包含的大型(几百mm径)的块去除。通过了筛选的小型的块由于铁成分和炉渣成分粘合，因此利用锤式粉碎机(hammercrusher)或棒磨机(rodmill)等进行粗粉碎(roughcrushing)而形成为几十μm～几十mm的大小，促进单体分离(炉渣成分与铁成分的分离：liberation)。然后，使用磁力分选装置(magneticseparator)将铁成分分离。作为磁力分选装置，通常使用悬吊型(suspendedelectromagnets)、鼓型(magneticdrumseparators)、滑轮型(magneticpulleys)等。
另外，为了使铁成分以单体分离，有时在将炉渣加热而冷却了适当的时间之后进行粉碎。根据冷却时间，能够不使铁块粉碎而仅使粘合的炉渣成分分离，或者使炉渣微粉化成几十μm左右。
无论通过哪个方法，只要推进炉渣的微粉化，则当然单体分离化进展。
通常，为了提高铁成分的回收率而需要推进单体分离化，因此反复进行机械性粉碎而减小炉渣的粒径。或者也存在通过热处理而进行小径化的情况。
在为了铁成分的回收而进行磁力分选时，以往使用了例如图1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(带式输送器式)的磁力分选装置。该装置将包含强磁性粒子及非磁性粒子的粉粒体a从供给装置100向传送带101上供给，在将粉粒体a从输送器终端部102排出时，将强磁性粒子与非磁性粒子分离。该装置的输送器终端部102侧的引导辊103具有中空构造，与该辊内周壁的圆弧部分相对地配置多个磁铁104。磁铁104以在引导辊103的内周壁的周向上相邻的磁极成为不同的磁性的配置设置。磁铁104是从引导辊103的内周壁分离而独立地设置的固定磁铁。
该磁力分选装置具有如下构造：在输送器终端部102，引导辊103的内侧的磁铁104的磁力作用于传送带101上的粉粒体a，未被磁铁104吸附的非磁性粒子先落下而由非磁性吸附物回收部105回收，被磁铁104吸附的强磁性粒子通过设置于引导辊103的下方的分隔板106，在磁力减弱的位置落下而由磁性吸附物回收部107回收。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-142136号公报
专利文献2：日本特开平10-130041号公报
非专利文献
非专利文献1：j.svoboda,magnetictechniquesforthetreatmentofmate2rials,pp.70-72,kluweracademicpublishers,2004
技术实现要素：
发明要解决的课题
然而，对于图1所示的以往的磁力分选装置，在被供给大量的粉粒体a而粉粒体a的层变厚的情况下，产生如下的问题。在被微粒化后的粉粒体a中，处于强磁性粒子将非磁性粒子抱入的状态，将强磁性粒子和非磁性粒子同时向磁铁104拉近，因此强磁性粒子与非磁性粒子难以分离。这在粉粒体a的粒径越小时越显著。进而也加入有因微粒化引起的凝集现象，在传送带101上的粉粒体a的层变厚的情况下，如图1所示，在磁性吸附物回收部107中非磁性粒子混入于强磁性粒子，无法将强磁性粒子适当地分选。
针对这样的问题，通常需要如下应对：如图2所示那样利用振动供料器108等来减少粉粒体a的供给量，将传送带101上的粉粒体层的厚度减薄至例如粒子1个～2个量左右的厚度等的应对。然而，如果减少粉粒体a的供给量，则虽然能确保对强磁性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，难以在短时间对大量的粉粒体a进行磁力分选。
另一方面，在专利文献1中，提出了通过经由特定的多个工序，不将炉渣进行过粉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也适用湿式工艺，但是存在废液处理费用变得巨大的问题。
本发明的目的在于解决上述那样的现有技术的课题，提供一种即使在对包含强磁性粒子的粉粒体进行大量处理的情况下或供给的粉粒体的层较厚的情况下，也能够将强磁性粒子从粉粒体高效地分离且不需要复杂的工序或废液处理等而能够低成本地进行磁力分选的磁力分选装置及磁力分选方法。
另外，本发明的另一目的是对于上述的图1及2所示的带式输送器式的磁力分选装置所特有的以下的课题也能提供其解决方案。即，在带式输送器式的磁力分选装置中，在铁粉等强磁性粒子因某些原因而附着于传送带的内侧的情况下，强磁性粒子被吸引而附着于引导辊的磁铁配置部分。或者在空气中飞来的强磁性粒子来到引导辊的附近，这种情况下也直接被吸引而附着于磁铁配置部分。当这样的强磁性粒子一旦被吸引而附着于引导辊时，在带与引导辊之间被继续夹持，会使带的寿命显著下降。此外，在磁力分选装置的情况下，在吸附的强磁性粒子自身也激励出涡电流而发热。这种情况下也会使带的寿命显著下降。
在图1及2所示的引导辊的旋转轴与皮带轮的旋转轴一致的同心型的构造中，难以防止强磁性粒子的附着，需要定期地由人通过手工作业进行除去。尤其是如上所述，强磁性粒子的微粒化对于促进分离有利，即使在图1及2所示的带式输送器式的磁力分选装置中，也希望在供给的强磁性粒子的微粒化的进展过程中，消除强磁性粒子附着的问题。
用于解决课题的方案
首先，关于导出本发明的磁力分选装置的结构的与磁力分选相关的见解，如以下所述。
使用移动的磁铁从强磁性粒子与非磁性粒子混合的粉粒体中分选强磁性粒子的情况下，当观察各粒子的动作时，首先以将强磁性粒子向磁铁拉近的方式动作。由于与磁铁的移动相伴的磁场强度的变化而作用于强磁性粒子的引力变化。在磁场强时，强磁性粒子通过引力而相互聚合，反之在磁场弱时成为分散的倾向。
该引力的变化对于粉粒体带来与振动相似的效果，通过磁场的强度的变化的反复，来消除强磁性粒子对非磁性粒子的夹入/抱入状态。其结果是，能促进强磁性粒子与非磁性粒子的分离。此外，由于磁场的方向的变化而向强磁性粒子也施加旋转力，因此强磁性粒子在非磁性粒子之间一边旋转一边向磁铁侧移动。通过这2个效果而强磁性粒子逐渐向磁铁附近较多地聚集，非磁性粒子相反地向远离磁铁的一侧移动。这样，通过利用磁场的大小及方向的变化，能够将强磁性粒子与非磁性粒子分离。
示意性地表示以上的作用的是图3(a)～(d)。在图3(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。如图3(a)所示，从利用n极将传送带b上的强磁性粒子拉近的状态开始，当磁铁移动而如图3(b)那样成为n极、s极间的间隙部k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粒子的引力的大小变化。而且，由于磁极的从n极向s极的变化，强磁性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3(c)那样强磁性粒子被向s极拉近，进而向磁铁侧移动。通过以上的作用的反复而最初分布于粉粒体层整体的强磁性粒子如图3(d)所示那样聚集于粉粒体层的最接近磁铁的一侧。
该现象是只要磁铁和粉粒体a中的至少一方移动就必然发生的现象，即使在磁铁被固定而仅粉粒体a移动的情况下也相同。
在相同磁极的磁铁并列地移动的情况下，虽然存在磁场的大小的变化引起的强磁性粒子的移动，但是由于向强磁性粒子未施加因磁场的方向的变化产生的力，因此强磁性粒子的移动量减少，结果是分选效率降低。
需要说明的是，图3(a)～(d)示出磁铁从图中的右侧向左侧移动的情况，但是在磁铁从图中的左侧向右侧移动的情况下，原理上也相同。
本发明者们发现了如下情况：将上述的机理适用于带式输送器式的磁力分选装置，在输送器终端部侧的引导辊的内侧，沿着引导辊的周向设置磁铁，该磁铁以使与粉粒体相对的部分的相邻的磁极成为互不相同的磁极的方式配置并以使与粉粒体相对的部分的在引导辊轴向上相邻的磁极成为相同磁极的方式配置，粉粒体在由该磁铁形成的磁场之中移动，由此能够高效地对强磁性粒子进行磁力分选。此外，也发现了如下情况：如果通过在周向上使磁铁旋转而使作用于强磁性粒子的磁场的大小及方向高速地变化，则效果更高。
另外，关于进入引导辊与带之间的强磁性粒子的附着问题也仔细进行了研究。其结果是，如图4所示，发现了成为问题的强磁性粒子a1主要从供料器108及传送带101飞翔，从传送带101的宽度方向端侧的空间到达引导辊103的与传送带101未接触的辊圆弧部分的情况。即，能够得到如下见解：将到达该辊圆弧部分的到达路径切断的情况对于消除强磁性粒子的向辊的附着问题而言有效。
本发明基于上述的见解而作出，其主旨如下。
[1]一种磁力分选装置，其特征在于，具有：
至少一对引导辊；及
传送带，张紧设置于所述一对引导辊之间，传送包含强磁性粒子的粉粒体，
所述引导辊中的任一方为中空辊，在该中空部具有磁铁辊，所述磁铁辊沿着所述引导辊的内周面将多个磁铁在周向上隔开间隔而配置成异名磁极交替地排列的列状，
所述磁力分选装置具备屏蔽壁，所述屏蔽壁将所述引导辊中的任一方的外周面的除了卷绕所述传送带的圆弧区域之外的圆弧区域覆盖，从而将来自所述磁铁的磁力线切断。
[2]根据所述[1]记载的磁力分选装置，其中，
在所述带式输送器的下方设置传送包含强磁性粒子的粉粒体的另外的传送带，所述传送带的所述磁铁辊侧靠近所述另外的传送带的粉粒体传送下游侧。
[3]根据所述[1]或[2]记载的磁力分选装置，其中，
所述磁力分选装置具有至少一条管路，所述管路从所述屏蔽壁的背面贯通至所述引导辊侧并向所述屏蔽壁与所述引导辊之间的间隙供给空气。
[4]根据所述[1]～[3]中任一记载的磁力分选装置，其中，
所述磁铁辊能够独立于所述引导辊中的任一方而旋转。
[5]根据所述[1]～[4]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
由下述(1)式定义的表示从所述磁铁作用于所述粉粒体的磁极的变化数量的磁场变化频率f(hz)为30hz以上。
f＝(x·p)/60…(1)
在此，x：磁铁辊的转速(rpm)
p：磁铁辊具备的磁极数(其中，磁极数以磁铁辊的与粉粒体相对的面的沿周向并列的n极-s极这一对作为一磁极而计数。)
[6]根据所述[1]～[5]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
在所述磁铁辊的轴向上相邻的所述磁铁的磁极相同。
[7]根据所述[1]～[5]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
在所述磁铁辊的轴向上相邻的所述磁铁的磁极不同。
[8]根据所述[1]～[7]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
所述引导辊中的任一方与所述磁铁辊的旋转方向相同。
[9]根据所述[1]～[7]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
所述引导辊中的任一方与所述磁铁辊的旋转方向相反。
[10]根据所述[2]～[9]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
所述传送带与所述另外的传送带的旋转方向相同。
[11]根据所述[2]～[9]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
所述传送带与所述另外的传送带的旋转方向相反。
[12]根据所述[1]～[11]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
所述引导辊中的任一方和所述传送带为非金属制。
[13]根据所述[1]～[12]中任一项记载的磁力分选装置，其中，
所述一对引导辊中的任一方为非驱动辊。
[14]一种磁力分选方法，使用所述[1]～[13]中任一项记载的磁力分选装置，从包含强磁性粒子的粉粒体中分选该强磁性粒子，其中，
以比所述粉粒体中包含的最小粒子的直径大的厚度向所述传送带上供给所述粉粒体。
[15]一种铁源的制造方法，使用所述[1]～[14]中任一项记载的磁力分选装置或磁力分选方法，从制铁工艺的副产物来制造铁源。
发明效果
根据本发明，即使在对于包含强磁性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，从包含强磁性粒子的粉粒体中将强磁性粒子通过一次的分离工序高效地分离，且不需要复杂的工序或废液处理等而能够低成本地进行磁力分选。
此外，通过设置将引导辊的与传送带不接触的周面以不影响磁力的厚度覆盖的屏蔽材料，能够避免进入到引导辊与传送带之间的强磁性粒子的附着。
附图说明
图1是表示以往的磁力分选装置和使用该装置对粉粒体进行少量处理时的使用状态的说明图。
图2是表示以往的磁力分选装置和使用该装置对粉粒体进行大量处理时的使用状态的说明图。
图3是示意性地表示本发明的磁力分选装置的作用的说明图。
图4是说明强磁性粒子向磁铁辊附着的原因的图。
图5是表示本发明的实施方式1的磁力分选装置的说明图。
图6是表示本发明的磁铁辊的构造的立体图。
图7是表示磁铁的排列长度与传送带的宽度的关系的图。
图8是表示本发明的另一磁铁辊的构造的立体图。
图9是表示本发明的实施方式2的磁力分选装置的说明图。
图10是表示本发明的实施方式3的磁力分选装置的说明图。
图11是表示本发明的实施方式4的磁力分选装置的说明图。
图12是表示本发明的实施方式5的磁力分选装置的说明图。
图13是表示本发明的实施方式6的磁力分选装置的说明图。
图14是表示本发明的实施方式7的磁力分选装置的说明图。
图15是表示本发明的另一磁铁辊的构造的立体图。
图16是表示本发明的实施方式8的磁力分选装置的说明图。
具体实施方式
本发明的磁力分选装置及磁力分选方法从包含强磁性粒子的粉粒体中通过磁力将强磁性粒子分离。
本发明的磁力分选装置具有至少一对引导辊和张紧设置于所述一对引导辊之间并传送包含强磁性粒子的粉粒体的传送带，所述引导辊中的任一方为中空辊，在该中空部具有沿着引导辊的内周面将多个磁铁在周向上隔开间隔而配置成异名磁极交替地排列的列状的磁铁辊，所述磁力分选装置具备将所述引导辊中的任一方的外周面的除了卷绕所述传送带的圆弧区域之外的圆弧区域覆盖而将来自所述磁铁的磁力线切断的屏蔽壁。利用上述的磁铁辊形成均一的磁场，作用于强磁性粒子的力也变得均一，能够提高强磁性粒子的分离效率。此外，由于具备屏蔽壁，因此能够避免进入引导辊与传送带之间的强磁性粒子的附着。
另外，本发明的磁力分选方法使用如上所述构成的磁力分选装置，从包含强磁性粒子的粉粒体中，利用磁力将强磁性粒子分离。
此外，在本发明的磁力分选装置及磁力分选方法中，将由下述(1)式定义的表示从磁铁辊作用于粉粒体的磁场的大小的变化的磁场变化频率f(hz)设为30hz以上。优选磁场变化频率f为50hz以上且160hz以下，更优选为50hz以上且100hz以下。
f＝(x·p)/60…(1)
在此，x：磁铁辊的转速(rpm)
p：磁铁辊具备的磁极数(其中，磁极数以磁铁辊的与粉粒体相对的面的沿周向并列的n极-s极这一对为一磁极而进行计数。)
例如，在沿周向排列为n极(a)、s极(b)、n极(c)的情况下，将n极(a)与s极(b)这一对计数为1磁极，将s极(b)与n极(c)这一对计数为1磁极。
通过使该磁场变化频率f(hz)为30hz以上，能够使作用于粉粒体的磁场的大小及方向产生高速变化，能够将粉粒体中包含的强磁性粒子高精度地分离。
接下来，关于本发明，按照各实施方式进行详细说明。
[实施方式1]
图5是表示本发明的实施方式1的磁力分选装置的说明图。在该图中，标号1是传送粉粒体a的传送带，该传送带1张紧设置于一对引导辊2及3之间，由上述引导辊2及3引导而旋转，将粉粒体a向一方向传送。引导辊2及3中的任一方，即处于传送带1的粉粒体a的传送方向终端侧的引导辊2为中空辊，在该中空部具有沿着引导辊的内周面将多个磁铁4在周向上隔开间隔而配置成异名磁极交替地排列的列状的、能够旋转的磁铁辊20。
如图6所示，磁铁辊20在中空的引导辊2的内侧设置于与该引导辊2相同的轴上，能够从引导辊2独立地旋转。磁铁辊20在其周面上将例如作为永久磁铁的磁铁4以在周向上磁极交替地不同的配置进行固定。通过这样的构造的磁铁辊20，能够将上述的图2所示的作用向粉粒体a施加，能够可靠地进行强磁性粒子的分选。
需要说明的是，在表示磁铁辊20的构造的图6中，标号21是引导辊2的旋转轴，磁铁辊20的两端的旋转轴22外装于该旋转轴21，经由轴承23(例如，金属轴承、支承轴承等)而安装于旋转轴21。但是，引导辊2与磁铁辊20能够分别独立地旋转。需要说明的是，辊轴21及22的形态可采取多样的形态。
磁铁辊20是利用电动机等单元而旋转的辊，其旋转方向也可以是与引导辊2相同的方向和相反方向中的任一者，但是优选向相反方向旋转。而且，磁铁辊20优选以比引导辊2高的速度旋转。
磁铁辊20的旋转方向也可以是(i)传送带1的行进方向(引导辊2的旋转方向)的反方向，(ii)传送带1的行进方向(引导辊2的旋转方向)的相同方向中的任一个。在旋转的磁铁辊20的磁场的作用下，要向磁铁辊20的旋转方向的反方向作用的搬运力作用于强磁性粒子。在上述(i)的情况下，磁场对强磁性粒子的搬运力和传送带1与强磁性粒子的摩擦力成为同一方向。另一方面，在上述(ii)的情况下，所述搬运力与摩擦力成为反方向。但是，在该情况下，摩擦力大，因此强磁性粒子被向传送带1的行进方向搬运。
当将上述的(i)与(ii)进行比较时，在(ii)的情况下，磁场对强磁性粒子的搬运力和传送带1与强磁性粒子的摩擦力成为反方向，因此虽然强磁性粒子有时会滞留在传送带1上，但是能够更高效地将强磁性粒子分离。另一方面，在(i)的情况下，强磁性粒子的分离效率比(ii)的情况稍差，但是强磁性粒子不会滞留在传送带1上，具有能够顺畅地搬运粒子的优点。
需要说明的是，在图6中，1个磁铁4的磁极以在磁铁辊20的径向的内侧与外侧成为不同的磁极的方式配置，但是当然也可以是以1个磁铁4的不同的磁极沿磁铁辊20的周向排列的方式设置磁铁4。即使在这种情况下，由于n极、s极交替设置，因此能高效地进行强磁性粒子的分离。可以隔着磁铁相互的间隙部而设置n极和s极，而且也可以隔着间隙部而设置n极彼此、s极彼此。需要说明的是，在辊周向上相邻的磁铁4间的间隙部的宽度没有特别限制，但是为了得到上述的效果而设为1～50mm左右是适当的。磁铁4间的间隙部也可以由树脂等填埋。
另外，磁铁4的大小也没有特别限制，只要是能够配置规定的个数的磁铁4的大小即可。也可以附带有将磁铁辊20的磁铁4覆盖的罩盖。
此外，如图7所示，磁铁4的在辊轴方向上的排列优选收敛于传送带1的宽度内。由此，能避免强磁性粒子附着于与传送带1未接触的辊2部分的情况，从而优选。
此外，具备屏蔽壁5，该屏蔽壁5覆盖引导辊2的外周面的除了卷绕传送带1的圆弧区域之外的圆弧区域且沿着引导辊2的轴向遍及辊整个宽度地延伸。该屏蔽壁5具有用于将来自磁铁辊20的磁铁4的磁力线切断的功能的情况至关重要。因此，在图5所示的例子中，屏蔽壁5的背面5a需要从磁铁辊20的周面隔开不受磁力线的影响的距离，而具有用于上述目的的厚度。通过这样的构造的屏蔽壁5，能够可靠地避免在上述的图4中说明的飞翔的强磁性粒子的向磁铁辊20的附着。
在此，作为屏蔽壁5的厚度，即作为不受磁力线的影响的距离，背面5a以距引导辊表面为30mm以上，优选为50mm以上的距离分隔，但是为了充分降低磁力线的影响而优选将磁力线切断。另一方面，虽然增厚屏蔽壁5的情况没有特别限制，但是如果超过200mm，则会受到设备上的制约，因此优选设为200mm以下。
另外，屏蔽壁5的沿引导辊2的轴向的长度如上所述优选遍及引导辊2的整个宽度，但是只要处于图6所示的rt的范围，即引导辊2的端缘和磁铁4列的始端的范围内就能充分地发挥作用。
以下，与图5所示的磁力分选装置的功能/作用一起来说明使用了该装置的磁力分选方法。
每当使用该磁力分选装置进行磁力分选时，传送带1的输送速度只要设为该处理工艺所需的速度即可。相对于该带输送速度，以使磁场的变化成为充分高速的方式决定磁铁辊20的旋转速度。尤其是该磁铁辊20的旋转速度优选设定为满足上述的(1)式的条件。
此外，在传送带旋转的状态下，包含强磁性粒子的粉粒体a以充分的厚度从供给装置100被供给到移动中的传送带1上，该粉粒体a被向传送带1的引导辊2侧传送。
当传送带1到达与引导辊2接触的区域时，由传送带1传送的粉粒体a曝露于磁铁辊20的磁场下。
在此，在图5的磁力分选装置的情况下，在利用磁铁辊20的磁力将粉粒体a内的强磁性粒子以抱入非磁性粒子的方式附着于传送带1而进行搬运的过程中，粉粒体a中的强磁性粒子a1受到磁铁辊20具备的磁铁4的磁场的作用。此时，通过磁铁辊20的旋转而磁场的强度瞬时地以强→弱→强→弱→…的方式进行切换。对于粉粒体层中的强磁性粒子，如图3所示，聚合→分散→聚合→分散→…的效果反复，能维持强磁性粒子的附着，另一方面，非磁性粒子因重力而从传送带1分离并落下。
尤其是如图5及6所示的实施方式那样，如果设为在引导辊2的内侧配置磁铁辊20且使固定有磁铁4的磁铁辊20从引导辊2独立地旋转的构造，则(1)通过使磁铁辊20旋转而机械性地产生高速的磁场变化，(2)向该变化的磁场内以充分的层厚供给粉粒体a，(3)利用磁场变化来消除强磁性粒子对非磁性粒子的卷入、抱入，并且强磁性粒子向磁铁4侧移动，非磁性粒子被向远离磁铁4的一侧排除，(4)非磁性粒子在传送带1的反转部因重力而落下，强磁性粒子以吸附保持于传送带1的状态被搬运，在未施加磁力的位置从传送带1脱离而排出。通过该作用，即使如图5所示向传送带1供给的粉粒体a充分厚，也能够高效地对强磁性粒子进行磁力分选。即，从粉粒体a能够高效且迅速地对强磁性粒子a1进行磁力分选。
需要说明的是，在图6所示的磁铁辊构造中，在通过使磁铁辊20旋转来传送粉粒体a期间，例如能够容易地施加100次以上的磁场的强度及方向的变化。而且，强磁性粒子的在磁场中的行为根据作为对象的粉粒体a而变化，因此优选以能得到适当的性能的方式调整磁铁辊20的转速。
在本实施方式1中，优选产生尽可能高速的磁场变化(磁场的强度及方向的高速变化)，具体而言，如上所述，优选使下述(1)式定义的磁铁辊20的磁场变化频率f(hz)为30hz以上。更优选使磁场变化频率为50hz以上且160hz以下。
f＝(x·p)/60…(1)
在此，x：磁铁辊的转速(rpm)
p：磁铁辊具备的磁极数(其中，磁极数以磁铁辊的与粉粒体相对的面的沿周向并列的n极-s极这一对为1磁极进行计数。)
例如，在沿周向排列为n极(a)、s极(b)、n极(c)的情况下，将n极(a)与s极(b)这一对计数为1磁极，将s极(b)与n极(c)这一对计数为1磁极。即，在周向上配置有12极(以n极、s极这一对计数为1磁极)的磁铁(例如，钕磁铁)的情况下，如果将磁铁辊20的旋转速度设为150rpm，则磁场变化频率成为30hz。而且，在周向上配置24极(以n极-s极这一对计数为1磁极)的磁铁，同样在将磁场变化频率设为30hz的情况下，磁铁辊20的旋转速度也可以为75rpm。
由于磁铁辊20的转速存在机械性的上限的情况、存在即使提高频率而磁场变化的效果也饱和的情况，因而磁场变化频率的上限成为160hz左右。
本实施方式1的磁力分选装置如上所述能够从粉粒体a高效地对强磁性粒子进行磁力分选，因此在使用了该装置的粉粒体a的磁力分选中，优选如图5所示，以比粉粒体a中包含的最小粒子的直径大的层厚且磁力充分地作用的层厚将粉粒体从供给装置100供给到传送带1上。具体而言，粉粒体的厚度为20～30mm。
需要说明的是，成为磁力分选的对象的粉粒体没有特别限制，但是可列举制铁炉渣等炉渣、铁矿石尾矿(tailingore)等。其中特别优选为炉渣的磁力分选。
在从炉渣回收铁成分的铁成分回收中，首先，对制铁炉渣进行微粒化。当微粒化不充分时，铁成分的回收率无法提高。在产生制铁炉渣的制铁/制钢工艺中存在各种工序，因此产生的炉渣也多样。微粒化后的炉渣粒径根据炉渣来决定，但是根据含有的铁的形态而需要微粒化至几十μm～1mm左右的情况较多。作为微粒化的方法，通常为粉碎。在作为粗粉碎而利用颚式粉碎机(jawcrusher)或锤式粉碎机(hammercrusher)进行了粉碎之后，为了进一步微粉化而使用球磨机(ballmill)、棒磨机(rodmill)、喷射磨机(jetmill)、针磨机(pinmill)、冲击式磨机(impactmill)等进行粉碎。作为其他的方法，也有在加热成1000～1300℃左右之后进行缓冷的方法。
并且，以微粒化后的炉渣为对象，进行基于本发明的磁力分选装置的磁力分选。通过本发明能够从炉渣高效地分离/回收铁成分。
需要说明的是，在图5所示的实施方式1中，如图6所示，在磁铁辊20的轴向上，以使与粉粒体a相对的部分的磁极相同的方式配置磁铁4。在宽度方向上配置相同磁极的情况下，形成均一的磁场，作用于强磁性粒子的力也均一。
另一方面，如图8所示，当沿着磁铁辊20的轴向以成为不同磁极的方式配置磁铁4时，磁场变化的朝向变得复杂，因此即使磁铁辊为低旋转也能得到充分的磁力分选效果。
旋转的磁铁辊周边的构件受到由变化的磁场产生的涡电流效果的影响，金属构件即使为非磁性物也能由涡电流加热。因此，本实施方式的传送带1及引导辊2、进而屏蔽壁5优选由树脂或陶瓷等非金属构成。
[实施方式2]
另外，也可以取代在图5所示的实施方式1中将屏蔽壁5设为具有厚度的壁构造的情况，而如图9所示，设为内侧成为凹处的罩构造的屏蔽壁50。即，通过将屏蔽壁50设为罩构造，相对于磁铁辊2的周面能够隔着空间而将屏蔽壁50的背面50a分隔至不受磁场的影响的位置。该隔离的距离设为与上述的屏蔽壁5的厚度为相同程度。
[实施方式3]
此外，在图5所示的实施方式1中，如图10所示，从屏蔽壁5的背面向引导辊2侧贯通的管路6设置至少1根，在图示例中设置3根。通过向这些管路6供给空气7，能从屏蔽壁5与引导辊2的间隙喷出空气，防止强磁性粒子飞翔进入上述的微小间隙的情况。在此，屏蔽壁5与引导辊2之间的间隙为0.5mm至10mm左右的情况对于利用上述的空气喷出而抑制强磁性粒子的进入而言是有效的。
[实施方式4]
上述的方式3在图9所示的方式2中也同样地能够如图11所示实现。在该方式4中，充满于屏蔽壁50的内侧的空气从屏蔽壁50侧面缘与引导辊2之间的间隙漏出，能够使从该间隙喷出的空气的流速均等。关于该间隙，也与上述同样地优选为0.5mm至10mm左右。
[实施方式5]
图12所示的实施方式5的装置具备：传送粉粒体a的第一带式输送器a；位于该第一带式输送器a的上方，利用磁力从由带式输送器a传送来的粉粒体a吸附强磁性粒子而进行分离的第二带式输送器b。
在第一带式输送器a中，8是与上述的实施方式1至4中的传送带1不同的传送带，81是输送器始端部82侧的引导辊，83是输送器终端部84侧的引导辊。将传送带8张紧设置于引导辊81及83之间来构成带式输送器a。
在第二带式输送器b中，1是与上述的实施方式1至4的传送带1同样的传送带，2是输送器始端部11侧的引导辊，3是输送器终端部12侧的引导辊，将传送带1张紧设置于引导辊2及3之间来构成带式输送器b。在该实施方式5中，引导辊2与引导辊3相比构成为大径，引导辊3的旋转轴位于比引导辊2的旋转轴靠上方处，由此传送带1的上表面(引导辊2及引导辊3之间的上部带部分)大致成为水平。但是，传送带1的上表面也可以朝向引导辊3而下降。
在带式输送器a的靠近输送器始端部82的位置配置有向传送带1上供给包含强磁性粒子的粉粒体a的供给装置100。
向带式输送器b侧吸附保持的强磁性粒子由带式输送器b传送之后，从输送器终端部12排出。在该带式输送器b的输送器终端部12的下方设置有磁性吸附物回收部70。另一方面，非磁性粒子向带式输送器b的输送器始端部11的下方落下，因此在该位置设置非磁性吸附物回收部71。
在图12的实施方式5中，带式输送器b的输送器始端部11接近地位于带式输送器a的输送器终端部84的上方。而且，带式输送器a的引导辊81及83与带式输送器b的引导辊2及3相互地反向旋转，在带式输送器a的输送器终端部84及带式输送器b的输送器始端部11中，传送带1与8向相同方向移动。
带式输送器b的引导辊2及3中的任一个由电动机等驱动单元来驱动。通常，引导辊3成为驱动辊，引导辊2成为非驱动辊。
在实施方式5中，在引导辊2的内侧具备具有多个磁铁4的磁铁辊20的情况如上所述。磁铁辊20能够从引导辊2独立地旋转。
如图6所示，磁铁辊20在辊的周向及轴向上空出规定的间隔地配置多个磁铁4。遍及磁铁辊20的辊周向360℃地以相邻的磁极成为n极、s极交替的方式配置多个磁铁4。而且，在磁铁辊20的轴向上，多个磁铁4以成为同一磁极的方式配置。需要说明的是，也可以在磁铁辊20的轴向上以如图8所示成为不同的磁极的方式配置磁铁4。
沿辊周向配置的磁铁4的个数、磁铁4的间隔等没有特别限制，但是如果增多磁铁4的个数或者减小磁铁4的间隔，则能得到更快的磁场的大小及方向的变化。换言之，即使磁铁辊20的旋转速度慢，也能得到高速的磁场变化。
由磁铁4产生的磁场的强度没有特别限制，但是通常优选根据对象物以在与引导辊2相接的传送带部分成为0.01～0.5t左右的方式选择磁铁4。当磁场过弱时，无法充分地得到由磁铁辊20产生的效果，另一方面，当磁场过强时，作用于强磁性粒子的吸引力过强，强磁性粒子的分离反而可能受到阻碍。
另外，在本实施方式5的装置中，通过以规定的间隔配置的多个磁铁4与相邻的磁铁4之间的间隙部而磁场以强→弱→强→弱→…的方式进行切换，对于粉粒体层中的强磁性粒子，使聚合→分散→聚合→分散→…的效果反复。在辊周向上相邻的磁铁4间的间隙部的宽度没有特别限制，但是为了得到上述的效果而设为1～50mm左右是适当的。
另外，利用磁铁辊20提供的磁场优选尽可能高速地变化(磁场的强度及方向的高速变化)，具体而言，如上所述，优选将以上述(1)式定义的磁铁辊20的磁场变化频率f设为30hz以上的情况如上所述。
以下，与图12所示的磁力分选装置的功能、作用一起说明使用了该装置的磁力分选方法。
每当使用该磁力分选装置进行磁力分选时，传送带1的输送速度只要设为该处理工艺所需的速度即可。相对于该带输送速度，以使磁场的变化成为充分高速的方式决定磁铁辊20的旋转速度。尤其是该磁铁辊20的旋转速度优选设定为满足上述的(1)式的条件。
在带式输送器a、b运转的状态下，包含强磁性粒子的粉粒体a从供给装置100向带式输送器a的移动中的传送带8上以充分的厚度供给，该粉粒体a被传送至输送器终端部84。由传送带8传送的粉粒体a在输送器终端部84附近，其上表面与带式输送器b的输送器始端部11的下表面接触，粉粒体a钻入带式输送器a的输送器终端部84与带式输送器b的输送器始端部11之间。此时，带式输送器b的磁铁辊2的磁场向粉粒体a施加。
在此，在图12的磁力分选装置的情况下，利用磁铁辊20的磁力，粉粒体a内的强磁性粒子以抱入非磁性粒子那样的方式附着于带式输送器b的下表面侧而由传送带1搬运。粉粒体a中的强磁性粒子受到磁铁辊20具备的磁铁4的磁场的作用。此时，利用磁铁辊20的旋转而磁场的强度瞬时地以强→弱→强→弱→…的方式进行切换。对于粉粒体层中的强磁性粒子，聚合→分散→聚合→分散→…的效果反复。
另外，由于如图6所示磁铁辊20从引导辊2独立地旋转，因此(1)通过使磁铁辊20旋转而机械性地产生高速的磁场变化，(2)向该变化的磁场内以充分的层厚供给粉粒体a，(3)利用磁场变化来消除由强磁性粒子引起的非磁性粒子的卷入/抱入，并且强磁性粒子向磁铁辊20侧移动，非磁性粒子向远离磁铁辊20的一侧被排除，(4)非磁性粒子在带式输送器b的输送器始端部11因重力而落下，强磁性粒子以吸附保持于带式输送器b的状态被搬运，在带式输送器b的输送器终端部12被排出。因此，如图12所示，即使充分增厚向传送带1供给的粉粒体a，也能够高效地对强磁性粒子进行磁力分选。即，能够从粉粒体a高效且迅速地对强磁性粒子进行磁力分选。
需要说明的是，在图12的实施方式5的装置中，磁铁辊20从引导辊2独立地旋转，因此在粉粒体a沿着带式输送器b的引导辊2被传送期间，容易被施加100次以上的磁场的强度及方向的变化。而且，强磁性粒子的在磁场中的行为根据作为对象的粉粒体a而变化，因此能够以得到适当的性能的方式调整磁铁辊20的转速。
在图1所示那样的现有装置中，由于也存在磁铁的个数量的磁场的强度及方向的变化，因此会产生粉粒体a的强磁性粒子的分离效果，但是由于是固定式的磁铁，因此磁场的变化的次数有限(几次～十几次)，强磁性粒子的分离效果小。相对于此，在本实施方式的装置中，磁铁辊20从引导辊2独立地旋转，因此在沿着传送带1传送粉粒体期间，容易施加100次以上的磁场的变化。
本实施方式5的磁力分选装置如上所述能够从粉粒体a高效地对强磁性粒子进行磁力分选，因此在使用了该装置的粉粒体a的磁力分选中，希望如图12所示那样从供给装置6向带式输送器a的传送带1上，以比粉粒体a中包含的最小粒子的直径大的层厚，且以磁力充分地发挥作用的层厚供给粉粒体。具体而言，粉粒体的厚度为20～30mm。
本实施方式5的装置使在带式输送器b的输送器始端部11侧的引导辊2的内侧设置的磁铁4的磁场作用于由带式输送器a传送来的粉粒体a(粉粒体层)，吸引粉粒体a中的强磁性粒子而使其向带式输送器b的下表面侧移动，将强磁性粒子分离。因此，带式输送器a的输送器终端部84与带式输送器b的输送器始端部11之间的间隔只要为磁铁辊20的磁力充分地作用于粉粒体a中的强磁性粒子的大小即可，但是通常优选为由带式输送器a的传送带8传送的粉粒体a的层的上表面与带式输送器b的输送器始端部11接触，即粉粒体层能够钻入带式输送器a的输送器终端部84与带式输送器b的输送器始端部11之间的大小。
[实施方式6]
接下来，关于上述的实施方式5的变形例即实施方式6，参照图13进行说明。
实施方式6将带式输送器a与带式输送器b的位置关系形成为与图12的例子不同的形式。即，带式输送器b的输送器始端部11接近地位于带式输送器a的输送器终端部84的上方的情况与图12所示的情况相同，但是带式输送器b的输送器始端部11和终端部12的位置关系与图12的情况相反。其结果是，带式输送器a的引导辊81及83与带式输送器b的引导辊2及引导辊3向相同方向旋转。而且，在带式输送器a的输送器终端部84及带式输送器b的输送器始端部11，传送带1与8向反方向移动。
即便设为这样的配置，当然也能可靠地进行强磁性粒子的分离。需要说明的是，除了带式输送器a与b的位置关系以外，由于是与图12的实施方式5的结构大致相同的结构，因此省略其说明。
[实施方式7]
此外，关于上述的实施方式5的另一变形例即实施方式7，参照图14进行说明。
在实施方式7中，引导辊2由中空的套筒体构成内部，被支承为能够旋转。在引导辊2的内侧，对应于引导辊内周面的与传送带接触的圆弧部分而具备磁铁辊20，该磁铁辊20具有空出规定的间隔而配置的多个磁铁4。
实施方式7的引导辊2与实施方式5的引导辊2不同，具备磁铁4的磁铁辊20固定地设置。换言之，磁铁4是从引导辊2独立地设置的不旋转的固定磁铁。需要说明的是，如图14所示，磁铁4以在辊周向上相邻的磁极不同的方式配置，且以在辊宽度方向上相邻的磁极相同的方式配置。
如图14所示，在实施方式7中，配置磁铁4的辊周向的范围是至少从磁铁辊20的下端位置(与带式输送器a的输送器终端部84相对的位置)至磁铁辊20的顶部位置的约180°(磁铁辊20的半周)的范围。这样，在将磁铁4固定设置成不旋转的情况下，能够减小设置磁铁4的范围。
实施方式7的磁力分选装置利用固定磁铁4来吸引粉粒体a中的强磁性粒子，以该强磁性粒子抱入非磁性粒子的方式将粉粒体a(或其一部分)附着(保持)于带式输送器b的下表面侧而由传送带1搬运。在该装置的情况下，与图12的磁铁辊20相比虽然效果小，但是粉粒体a中的强磁性粒子受到磁铁4的磁力的作用，在由传送带1搬运的过程中将磁场以强→弱→强→弱→…的方式进行切换，因此即使对于粉粒体a中的强磁性粒子，也反复聚合→分散→聚合→分散→…而能够进行强磁性粒子的分选。但是，由于不是如图12的磁铁辊20那样磁场以高速变化，因此磁力分选性能或处理速度比图12的实施方式5小。
实施方式7的磁力分选装置能得到如下的作用效果：(i)对于从第一带式输送器a排出的粉粒体a，使第二带式输送器b具备的磁铁4产生的磁场从粉粒体a的上方作用于粉粒体a，吸附粉粒体a中包含的强磁性体而使其向带式输送器b侧移动，由于采用上述基本方式，因此与现有装置相比能够减少强磁性粒子对非磁性粒子的抱入/卷入，(ii)进而，通过磁铁4产生的磁场变化能消除强磁性粒子对非磁性粒子的卷入/抱入。
图15是表示图14的实施方式7的磁铁辊2的构造的立体图。如图15所示，在此设置的磁铁4是以沿磁铁辊20的周向而磁极在周向上交替不同的方式设置多个的情况与图6的情况相同，但是设置作为在辊轴方向上一体地连续的磁铁。需要说明的是，该磁铁辊20成为被固定而不旋转的结构。
[实施方式8]
另外，关于上述的屏蔽壁50的变形例即实施方式8，参照图16进行说明。即，如图16所示，在图9所示的实施方式2中，也可以将屏蔽壁50的侧面部分进一步延长而成为覆盖引导辊2的端面的大致一半的构造。
此外，如图16所示，在一对引导辊2及3之间且在传送带1的内侧空间内，也可以设置朝向该空间喷出空气或者吸引该空间的空气的辅助装置9。通过该辅助装置9实现与屏蔽壁50碰撞的强磁性粒子的回收的情况对于防止强磁性粒子向引导辊2的附着当然有效，而且对于防止强磁性粒子向与引导辊2成对的引导辊3的附着也有效。需要说明的是，从防止强磁性粒子向引导辊2的附着的观点出发，对于该引导辊2也可以设置上述的各种屏蔽壁。
实施例1
使用图5所示的实施方式1的磁力分选装置来进行制钢炉渣的磁力分选。
即，将制钢炉渣的粉碎物施加于400μm的筛子之后，将通过了筛子的孔眼的炉渣作为磁力分选的对象粉粒体。该粉粒体的铁浓度为54mass％。粉粒体向传送带1上的供给层厚为7mm。磁铁辊2的外径为200mm，磁铁4的磁极数为12极(其中，将n极-s极这一对作为1磁极)，传送带1的输送速度为0.5m/s，磁铁辊20的旋转速度为31.9rpm，与磁铁辊20相接的传送带部分的磁场强度为0.2t。而且，为了研究磁铁辊20的旋转速度的效果而使磁铁辊20的旋转速度为100rpm(磁场变化频率f＝20hz)、150rpm(磁场变化频率f＝30hz)、500rpm(磁场变化频率f＝100hz)、850rpm(磁场变化频率f＝170hz)、1200rpm(磁场变化频率f＝240hz)。
另外，屏蔽壁5为树脂制，其厚度设为100mm。该屏蔽壁5的背面5a的磁力为100高斯以下。
为了比较，使用以往通常使用的鼓式磁选机x(鼓面上的磁场强度：0.16t)和滑轮式磁选机y(与引导辊相接的传送带部分的磁场强度：0.2t)，将同样的制钢炉渣的粉粒体以输送速度0.5m/s进行了磁力分选。
在上述各实施例中，研究了磁性吸附回收物的铁浓度和从炉渣的铁回收率。而且，调查了引导辊的铁粉的附着量。铁粉的附着量调查将设置有屏蔽壁5的情况与未设置的情况进行了比较。
首先，使用了鼓式磁选机x时的磁性吸附回收物由于卷入非铁成分，因此铁浓度低，而且，由于铁向非磁性吸附侧逃散，因此铁回收率也降低。而且，在使用了滑轮式磁选机y的情况下，粉粒体的大致全部量被卷入，因此回收率确实良好，但是关键的磁性吸附回收物的铁浓度与磁力分选前的粉粒体相比几乎未改变。
相对于此，在本发明例中，磁性吸附回收物的铁浓度、炉渣的铁回收率都能得到高的值，尤其是如果磁铁辊2的磁场变化频率为30hz以上，则磁性吸附回收物的铁浓度、炉渣的铁回收率都能得到更高的值。
另外，关于上述的操作的铁粉的附着量，将设置有屏蔽壁5的情况与未设置的情况进行了比较。其结果是，未设置屏蔽壁5时的附着量为100g/h，相对于此，当设置屏蔽壁5时，确认到减少至0.5g/h以下的情况。
需要说明的是，关于实施方式2～4，也将屏蔽壁设为各种方式而进行了与上述同样的操作时，未设置屏蔽壁5或屏蔽壁50(从磁铁辊2至屏蔽壁5的背面5a的距离：100mm)时的附着量为100g/h，相对于此，当设置屏蔽壁5时，确认到减少至0.5g/h以下的情况。此外，将空气以5mpa向屏蔽壁5或屏蔽壁50供给时，铁粉附着量减少为0.3g/h以下。
实施例2
使用图11所示的实施方式5的磁力分选装置，进行了制钢炉渣的磁力分选。
将制钢炉渣的粉碎物施加于400μm的筛子之后，将通过了筛子的孔眼的炉渣作为磁力分选的对象粉粒体。该粉粒体的铁浓度为54mass％。粉粒体向带式输送器a的传送带1上的供给层厚为7mm。带式输送器b的引导辊3的外径为300mm，磁铁辊20的磁极数为12极(其中，将n极-s极这一对作为1磁极)，带式输送器a、b的传送带的输送速度为0.5m/s，磁铁辊02的旋转速度为31.9rpm，与磁铁辊20相接的传送带部分的磁场强度为0.2t。而且，为了研究带式输送器b的磁铁辊20的旋转速度的效果，磁铁辊20的旋转速度设为100rpm(磁场变化频率f＝20hz)、150rpm(磁场变化频率f＝30hz)、500rpm(磁场变化频率f＝100hz)、850rpm(磁场变化频率f＝170hz)、1200rpm(磁场变化频率f＝240hz)。
另外，屏蔽壁5为树脂制，其厚度设为100mm。该屏蔽壁5的背面5a的磁力为100高斯以下。
为了比较，使用以往通常使用的鼓式磁选机x(鼓面上的磁场强度：0.16t)和滑轮式磁选机y(与引导辊相接的传送带部分的磁场强度：0.2t)，将同样的制钢炉渣的粉粒体以输送速度0.5m/s进行了磁力分选。
在上述各实施例中，研究了磁性吸附回收物的铁浓度和从炉渣的铁回收率。而且，调查了磁铁辊的铁粉的附着量。铁粉的附着量调查将设置有屏蔽壁5的情况与未设置的情况进行了比较。
首先，使用了鼓式磁选机x时的磁性吸附回收物由于卷入有非铁成分，因此铁浓度低，而且由于使铁向非磁性吸附侧逃散，因此铁回收率也低。而且，在使用了滑轮式磁选机y的情况下，粉粒体的大致全部量被卷入，因此铁回收率确实良好，但是关键的磁性吸附回收物的铁浓度与磁力分选前的粉粒体相比几乎没有变化。
相对于此，在本发明例中，磁性吸附回收物的铁浓度、炉渣的铁回收率都能得到高的值，尤其是如果磁铁辊2的磁场变化频率为30hz以上，则磁性吸附回收物的铁浓度、炉渣的铁回收率都能得到更高的值。
另外，关于上述的操作中的铁粉的附着量，将设置有屏蔽壁5的情况与未设置的情况进行了比较。其结果是，未设置屏蔽壁5时的附着量为100g/h，相对于此，当设置屏蔽壁5时，确认到减少至0.5g/h以下的情况。
标号说明
1、8传送带
2引导辊
3、81、83引导辊
4磁铁
9辅助装置
11、82输送器始端部
12、84输送器终端部
20磁铁辊
21、22旋转轴
23轴承
70磁性吸附物回收部
71非磁性吸附物回收部
100供给装置
106分隔板
a、b带式输送器
a粉粒体
k间隙部。