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技術 攪拌装置

出願人 日本軽金属株式会社
発明者 山田一馬
出願日 2016年6月9日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2016-115753
公開日 2017年12月14日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-217624
状態 特許登録済
技術分野 回転撹拌具形混合機
主要キーワード 各板部材 攪拌空間 各仕切り板 攪拌対象 レアアース 有底角筒状 攪拌室内 静置槽
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

比重が異なる液体攪拌槽内攪拌して混合したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる攪拌装置を提供する。

解決手段

攪拌装置1であって、比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽10と、攪拌槽10の内部空間を上側攪拌室R3と下側攪拌室R1とに区画する仕切り板21〜23と、仕切り板21〜23に形成された連通孔26に挿通された回転軸30と、回転軸30に取り付けられた入口導翼40と、を備えている。連通孔26の内周縁部と回転軸30の外周面との間に隙間Tが形成されている。入口導翼40は、下側攪拌室R1内に配置されている。入口導翼40の回転により、隙間Tを通じて、上側攪拌室R3と下側攪拌室R1との間で液体の流通が生じる。

概要

背景

希土類元素レアアース)を抽出するための溶媒抽出方法では、希土類イオンを含有している水溶液水相)と、金属イオンを溶解する有機溶媒有機相)とを攪拌装置によって攪拌して混合している。このようにすると、有機相には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相には、抽出され難い希土類元素が残る。そして、水相と有機相とを混合した混合液エマルション)を攪拌装置から静置槽(セトラ)に導入し、静置槽内で水相と有機相とに分離することで、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出している。

前記した溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置としては、水相および有機相が導入される攪拌槽と、攪拌槽内に挿入された回転軸と、回転軸の下端部に取り付けられた攪拌翼と、を備えているものがある(例えば、特許文献1参照)。この攪拌装置では、攪拌槽内の下部で攪拌翼を回転させることで、水相と有機相とを攪拌して混合している。

概要

比重が異なる液体を攪拌槽内で攪拌して混合したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる攪拌装置を提供する。攪拌装置1であって、比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽10と、攪拌槽10の内部空間を上側攪拌室R3と下側攪拌室R1とに区画する仕切り板21〜23と、仕切り板21〜23に形成された連通孔26に挿通された回転軸30と、回転軸30に取り付けられた入口導翼40と、を備えている。連通孔26の内周縁部と回転軸30の外周面との間に隙間Tが形成されている。入口導翼40は、下側攪拌室R1内に配置されている。入口導翼40の回転により、隙間Tを通じて、上側攪拌室R3と下側攪拌室R1との間で液体の流通が生じる。

目的

本発明は、前記した問題を解決し、比重が異なる液体を攪拌して混合したときに、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができるとともに、攪拌を停止した状態から攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる攪拌装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽と、前記攪拌槽の内部空間を上側攪拌室と下側攪拌室とに区画する仕切り板と、前記仕切り板に形成された連通孔挿通された回転軸と、前記回転軸に取り付けられた入口導翼と、を備え、前記連通孔の内周縁部と前記回転軸の外周面との間に隙間が形成され、前記入口導翼は前記下側攪拌室内に配置されており、前記入口導翼の回転により、前記隙間を通じて、前記上側攪拌室と前記下側攪拌室との間で前記液体の流通が生じることを特徴とする攪拌装置

請求項2

請求項1に記載の攪拌装置であって、前記回転軸には、前記下側攪拌室内の前記液体を攪拌するための攪拌翼が取り付けられており、前記入口導翼は、前記仕切り板と前記攪拌翼との間に配置されていることを特徴とする攪拌装置。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の攪拌装置であって、前記回転軸には、前記上側攪拌室内の前記液体を攪拌するための他の攪拌翼が取り付けられていることを特徴とする攪拌装置。

請求項4

請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の攪拌装置であって、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に挿入された導入管を備え、前記導入管を通じて、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に前記液体を導入可能であることを特徴とする攪拌装置。

請求項5

請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の攪拌装置であって、前記入口導翼は、前記回転軸の軸方向に移設可能であることを特徴とする攪拌装置。

請求項6

請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の攪拌装置であって、前記仕切り板は、前記攪拌槽に着脱自在であるとともに、複数の板部材に分割されており、前記各板部材の間に前記回転軸が挟み込まれていることを特徴とする攪拌装置。

技術分野

0001

本発明は、攪拌装置に関する。

背景技術

0002

希土類元素レアアース)を抽出するための溶媒抽出方法では、希土類イオンを含有している水溶液水相)と、金属イオンを溶解する有機溶媒有機相)とを攪拌装置によって攪拌して混合している。このようにすると、有機相には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相には、抽出され難い希土類元素が残る。そして、水相と有機相とを混合した混合液エマルション)を攪拌装置から静置槽(セトラ)に導入し、静置槽内で水相と有機相とに分離することで、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出している。

0003

前記した溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置としては、水相および有機相が導入される攪拌槽と、攪拌槽内に挿入された回転軸と、回転軸の下端部に取り付けられた攪拌翼と、を備えているものがある(例えば、特許文献1参照)。この攪拌装置では、攪拌槽内の下部で攪拌翼を回転させることで、水相と有機相とを攪拌して混合している。

先行技術

0004

特開2015−009218号公報

発明が解決しようとする課題

0005

前記した従来の攪拌装置では、攪拌時に水相および有機相の上下方向への流動が少ないため、混合液の濃度(比率)が平衡状態(均一状態)に成り難いという問題がある。
また、攪拌装置の攪拌を停止すると、比重が大きい水相が攪拌槽内の下部に溜まることになる。従来の攪拌装置では、攪拌を再開したときに、攪拌槽内の下部の水相が巻き上がり難いため、混合液の濃度が平衡状態に成るまでの時間が長くなるという問題がある。

0006

本発明は、前記した問題を解決し、比重が異なる液体を攪拌して混合したときに、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができるとともに、攪拌を停止した状態から攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる攪拌装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

前記課題を解決するため、本発明は、攪拌装置であって、比重が異なる複数の液体が導入される攪拌槽と、前記攪拌槽の内部空間を上側攪拌室と下側攪拌室とに区画する仕切り板と、前記仕切り板に形成された連通孔挿通された回転軸と、前記回転軸に取り付けられた入口導翼と、を備えている。前記連通孔の内周縁部と前記回転軸の外周面との間に隙間が形成されている。前記入口導翼は、前記下側攪拌室内に配置されている。前記入口導翼の回転により、前記隙間を通じて、前記上側攪拌室と前記下側攪拌室との間で前記液体の流通が生じるように構成されている。

0008

なお、本発明の攪拌装置では、攪拌槽内に少なくとも上下二つの攪拌室が区画されていればよく、攪拌槽内に三つ以上の攪拌室を上下方向に区画してもよい。この場合には、少なくとも最下部の攪拌室内に入口導翼を配置する。

0009

本発明の攪拌装置では、攪拌槽内に液体を導入した状態で、入口導翼を回転させると、回転軸の周囲の隙間を通じて、上側攪拌室と下側攪拌室との間で液体が流通し、攪拌槽内の液体が上下方向に大きく流動する。このようにして、比重が異なる各液体を向流させることができ、各液体を十分に攪拌して混合することができるため、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができる。

0010

本発明の攪拌装置では、各液体の導入量が異なり、攪拌槽内における各液体の比率が大きく異なる場合でも、混合液の濃度を平衡状態にすることができる。
比重が大きい液体の比率が少ない場合には、攪拌を停止すると、比重が大きい液体が攪拌槽内の下部に溜まることになる。このような場合でも、本発明の攪拌装置では、攪拌を再開したときに、攪拌槽の下部の液体を上方に向けて巻き上げることができるため、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。

0011

本発明の攪拌装置の攪拌槽内に導入される液体は限定されるものではない。例えば、希土類元素を抽出するための溶媒抽出方法に本発明の攪拌装置を用いることができる。この場合には、希土類イオンを含有している水溶液(水相)と、金属イオンを溶解する有機溶媒(有機相)とを攪拌槽に導入し、水相と有機相とを攪拌して混合する。これにより、有機相には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相には、抽出され難い希土類元素が残る。そして、混合液を静置槽内で水相と有機相とに分離することで、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出することができる。

0012

前記した攪拌装置において、前記回転軸には、前記下側攪拌室内の前記液体を攪拌するための攪拌翼を取り付け、前記入口導翼を前記仕切り板と前記攪拌翼との間に配置することが好ましい。この構成では、下側攪拌室内の液体をより確実に攪拌することができる。

0013

前記した攪拌装置において、前記回転軸には、前記上側攪拌室内の前記液体を攪拌するための他の攪拌翼が取り付けることが好ましい。この構成では、上側攪拌室内の液体をより確実に攪拌することができる。

0014

前記した攪拌装置において、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に挿入された導入管を備え、前記導入管を通じて、前記上側攪拌室内または前記下側攪拌室内に前記液体を導入可能であることが好ましい。

0015

この構成では、液体の比重差や比率に応じて、第一攪拌室内または上側攪拌室内に導入管から液体を導入しつつ、攪拌槽内の液体を攪拌することができるため、攪拌槽内の液体を連続して攪拌することができる。
また、液体ごとに導入管を設け、液体の比重差や比率に応じて、液体の混合に適した位置に、各液体を導入することが好ましい。

0016

前記した攪拌装置において、入口導翼が前記回転軸の軸方向に移設可能であるように構成した場合には、液体の比重差や比率に応じて、入口導翼の位置を変更することで、回転軸の周囲の隙間における液体の吸引力を調整することができ、液体を効果的に攪拌することができる。

0017

前記した攪拌装置において、前記仕切り板が前記攪拌槽に着脱自在であるとともに、前記仕切り板を第一板部材と第二板部材とに分割し、前記第一板部材と前記第二板部材との間に前記回転軸を挟み込むように構成することが好ましい。この構成では、攪拌する液体の比重差や比率に応じて、仕切り板の枚数を簡単に変更し、攪拌室の数を変更することができる。

発明の効果

0018

本発明の攪拌装置では、比重が異なる液体を攪拌して混合したときに、液体が大きく流動するため、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができる。さらに、本発明の攪拌装置では、攪拌を停止した状態から攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した正面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した側面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した図で、(a)は図1のI−I断面図、(b)は図1のII−II断面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した図で、図2のIII−III断面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置を示した図で、図1のIV−IV断面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置において、仕切り部材を回転軸に組み付ける様子を示した側断面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置において、駆動装置、回転軸および仕切り部材を攪拌槽に組み付ける様子を示した側断面図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置における液体の流れを示した図で、(a)は攪拌を停止した状態の説明図、(b)は攪拌時の説明図である。
本発明の実施形態に係る攪拌装置の入口導翼を示した側面図である。

実施例

0020

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、希土類元素(レアアース)を抽出するための溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置1について説明する。

0021

本実施形態の攪拌装置1は、図8(a)および(b)に示すように、希土類イオンを含有している水溶液(水相L1)と、金属イオンを溶解する有機溶媒(有機相L2)とを攪拌して混合するための装置である。
なお、以下の説明において、前後左右方向とは、攪拌装置1を説明する上で便宜上設定したものであり、攪拌装置1の構造を特定するものではない。

0022

攪拌装置1は、図1に示すように、水相および有機相が導入される攪拌槽10と、攪拌槽10の内部空間を下側攪拌室R1、中間攪拌室R2および上側攪拌室R3に区画する仕切り部材20と、仕切り部材20の上面に設けられた駆動装置80と、を備えている。
また、攪拌装置1は、攪拌槽10内に挿入された回転軸30と、回転軸30に取り付けられた入口導翼40および攪拌翼50と、を備えている。
さらに、攪拌装置1は、攪拌槽10内に挿入された溶媒導入管71、水溶液導入管72および吸水管73(図4参照)を備えている。

0023

攪拌槽10は、図7に示すように、有底角筒状容器であり、底板11と、底板11の前後左右の縁部に立ち上げられた四枚の側壁12(図3(a)参照)と、を備えている。攪拌槽10の上面は開口している。攪拌槽10の上縁部には、フランジ部18が外方に向けて突出している。

0024

右側の側壁12の内方には、図4に示すように、内壁14が設けられている。内壁14は、右側の側壁12に対して左右方向に間隔を空けて平行に配置されている。内壁14の上縁部の高さは、各側壁12の上縁部の高さよりも低く形成されている。

0025

攪拌槽10の内部には、図7に示すように、前後左の側壁12および内壁14に囲まれた直方体攪拌空間15が形成されている。攪拌空間15は、水相および有機相を貯留して攪拌するための空間である。

0026

右側の側壁12と内壁14との間には、攪拌空間15から溢流した混合液が流入する排出流路16が形成されている(図8(b)参照)。
排出流路16の底面16aは、図2に示すように、V形状に窪んでいる(図7参照)。すなわち、底面16aの中央部に液体が溜まるように構成されている。
本実施形態では、排出流路16の左右方向の幅は、攪拌空間15の左右方向の幅の約1/7の大きさに形成されている。

0027

前後左の側壁12および内壁14の内面には、図3(a)に示すように、バッフルプレート12aが突設されている(図7参照)。各バッフルプレート12aは、側壁12および内壁14の横方向の中央部に配置されている。各バッフルプレート12aは、側壁12および内壁14の内面に対して垂直に配置されている。
各バッフルプレート12aの下端部は、図4に示すように、底板11の上面に接している。また、各バッフルプレート12aの上縁部の高さは、内壁14の上縁部と同じ高さに形成されている。

0028

右側の側壁12の下部には、円形の第一排出孔17aが貫通している。第一排出孔17aは排出流路16内に通じている(図4参照)。排出流路16内の下部に溜まった混合液は、第一排出孔17aを通じて攪拌槽10の外部に排出される(図8(b)参照)。第一排出孔17aには、静置槽(図示せず)に通じる配管(図示せず)が接続されている。

0029

前側の側壁12の下部には、図1に示すように、円形の第二排出孔17bが貫通している。攪拌槽10内の下部に溜まった混合液は、第二排出孔17bを通じて攪拌槽10の外部に排出される。第二排出孔17bには、静置槽(図示せず)に通じる配管(図示せず)が接続されている。

0030

仕切り部材20は、図4に示すように、攪拌空間15内に収納されている。仕切り部材20は、図7に示すように、攪拌槽10の上面開口部を通じて、攪拌空間15に出入自在である。すなわち、仕切り部材20は、攪拌槽10に対して着脱自在である。

0031

仕切り部材20は、下板24と、第一仕切り板21と、第二仕切り板22と、第三仕切り板23と、上板26と、前後左右四本の支柱25と、を備えている。
下板24、第一仕切り板21、第二仕切り板22、第三仕切り板23および上板26は、正方形平板であり、上下方向に間隔を空けて平行に配置されている。

0032

下板24は、図4に示すように、攪拌槽10の底板11の上面に重ねられる部位である。下板24の前後左右の縁部には、図6に示すように、凹溝28が形成されている。凹溝28には、図4に示すように、バッフルプレート12aが嵌め合わされている。

0033

支柱25は、図6に示すように、軸断面矩形状の柱である。四本の支柱25は、下板24の前後左右の隅部に立設されている。各支柱25の下端面は、下板24に対してボルト(図示せず)によって着脱自在に取り付けられている。各支柱25は、下板24の上面に対して垂直に延びている。各支柱25は、図3(a)に示すように、攪拌空間15の前後左右の隅部にそれぞれ配置されている。

0034

第一仕切り板21は、図3(b)に示すように、前後左右の角部が各支柱25に取り付けられている(図6参照)。
第一仕切り板21の前後左右の縁部には、凹溝28が形成されている。凹溝28には、バッフルプレート12aが嵌め合わされている。

0035

第一仕切り板21は、図4に示すように、支柱25の高さの略1/3の高さに配置されている。
第一仕切り板21によって攪拌空間15は上下の空間に区画されている。下板24と第一仕切り板21との間には、下側攪拌室R1が形成されている。

0036

第一仕切り板21は、図3(b)に示すように、前後方向の中央部において、前後の板部材21a,21aに分割されている。前側の板部材21aの後縁部と、後側の板部材21aの前縁部とが着脱自在に連結されている。

0037

第一仕切り板21の中央部には、円形の連通孔27aが貫通している(図4参照)。前側の板部材21aの後縁部に連通孔27aの前半分が形成され、後側の板部材21aの前縁部に連通孔27aの後半分が形成されている。

0038

第一仕切り板21の右後の領域には、後記する溶媒導入管71が挿通される円形の第一挿通孔27bが形成されている。
第一仕切り板21の左後の領域には、後記する吸水管73が挿通される円形の第三挿通孔27dが形成されている。

0039

第二仕切り板22は、図7に示すように、第一仕切り板21と同じ形状である。第二仕切り板22は、第一仕切り板21と同様に、前後の板部材22a,22aに分割されており、前後左右の角部が各支柱25に取り付けられている。
第二仕切り板22には、連通孔27a(図4参照)、第一挿通孔27b(図3(b)参照)および第三挿通孔27d(図3(b)参照)が形成されている。

0040

第二仕切り板22は、図4に示すように、支柱25の高さの略2/3の高さに配置されており、第二仕切り板22は、第一仕切り板21の上方に配置されている。第一仕切り板21と第二仕切り板22との間には、中間攪拌室R2が形成されている。

0041

第三仕切り板23は、図3(a)に示すように、第一仕切り板21(図3(b)参照)と略同様な形状であり、第三仕切り板23の左前の領域には、後記する水溶液導入管72が挿通される円形の第二挿通孔27cが形成されている点が異なっている。
第三仕切り板23は、第一仕切り板21(図3(b)参照)と同様に、前後の板部材23a,23aに分割されており(図7参照)、前後左右の角部が各支柱25に取り付けられている。
第三仕切り板23には、第一仕切り板21(図3(b)参照)と同様に、連通孔27a、第一挿通孔27bおよび第三挿通孔27dが形成されている。

0042

第三仕切り板23の上面は、図4に示すように、内壁14の上縁部と同じ高さに配置されており、第三仕切り板23は、第二仕切り板22の上方に配置されている。第二仕切り板22と第三仕切り板23との間には、上側攪拌室R3が形成されている。

0043

上板26は、図7に示すように、攪拌槽10のフランジ部18の外形と同じ形状に形成されている。
上板26の下面には、各支柱25の上端面がボルト(図示せず)によって着脱自在に取り付けられている。

0044

図4に示すように、上板26をフランジ部18の上面に重ねることで、攪拌槽10の上面開口部が塞がれている。上板26は、フランジ部18に対してボルト(図示せず)によって着脱自在に取り付けられている。
第三仕切り板23と上板26との間には、上部空間R4が形成されている。上部空間R4の右端部は、排出流路16の上部に連通している。

0045

本実施形態の攪拌装置1では、図7に示すように、仕切り部材20を攪拌空間15内に挿入することで、図4に示すように、攪拌槽10内に下側攪拌室R1、中間攪拌室R2、上側攪拌室R3および上部空間R4を区画することができる。
本実施形態の攪拌装置1では、下側攪拌室R1、中間攪拌室R2および上側攪拌室R3の容積が略同じ大きさに形成されている。

0046

駆動装置80は、上板26の上面に取り付けられている公知のモータである。駆動装置80の下面から下方に向けて出力軸81が突出している。出力軸81は、上板26の中央部に形成された貫通孔26aに挿入されている。

0047

回転軸30は、軸断面が円形に形成されている軸部材であり(図6参照)、上下方向に延びている。回転軸30の上端部は駆動装置80の出力軸81に連結されており、回転軸30は、出力軸81に連動して軸回りに回転する。
回転軸30には、複数の入口導翼40および攪拌翼50が上下方向に間隔を空けて取り付けられている。

0048

回転軸30は、各仕切り板21〜23の各連通孔27aに挿通されている。回転軸30の軸中心と、各連通孔27aの中心とは一致している。
回転軸30の外径は、連通孔27aの内径よりも小さく形成されている。したがって、連通孔27aの内周縁部(内周面)と、回転軸30の外周面との間には、環状の隙間Tが形成されている(図3(a)および(b)参照)。

0049

本実施形態の攪拌装置1では、下側攪拌室R1内に入口導翼40および攪拌翼50が配置され、中間攪拌室R2内に入口導翼40および攪拌翼50が配置され、上側攪拌室R3内に攪拌翼50が配置されている。

0050

入口導翼40は、下側攪拌室R1内および中間攪拌室R2内に配置されている羽根車である。
入口導翼40は、図3(b)に示すように、円筒状の取付部41と、取付部41の外周面に取り付けられた六枚のブレード42と、を備えている(図6参照)。

0051

取付部41は、回転軸30に外嵌されている。取付部41の周壁部を貫通しているねじ穴螺合させたボルト(図示せず)の先端部を、回転軸30の外周面に形成された窪み部に係合させることで、取付部41が回転軸30に固定されている。
この構成では、ボルトを緩めることで、取付部41が回転軸30に対して軸方向に移動可能となる。このように、入口導翼40は、回転軸30の軸方向(上下方向)に移設自在である。

0052

ブレード42は、パドル型羽根であり、長方形の平板によって構成されている(図6参照)。ブレード42の両平面は取付部41の周方向に向けられている。
ブレード42の内端部は、取付部41の外周面に取り付けられている。ブレード42の内端部は、取付部41の外周面に形成されたフランジ部に接合されている。なお、本実施形態では、取付部41のフランジ部とブレード42とは、エンジニアリングプラスチック切削加工により一体成形されているが、取付部41およびブレード42が金属製である場合には、取付部41のフランジ部にブレード42を溶接してもよい。
六枚のブレード42は、取付部41の外周面に60度の間隔で取り付けられている。

0053

下側攪拌室R1内の入口導翼40は、第一仕切り板21の下面に近接して配置されている。図8(b)に示すように、入口導翼40を回転させると、回転軸30の周囲の隙間Tに下方に向けて吸引力が生じることになる。これにより、中間攪拌室R2内の液体が下側攪拌室R1内に吸い出される。
また、下側攪拌室R1から回転軸30の周囲の隙間Tを通じて、中間攪拌室R2内に液体が流入する。

0054

そして、図9に示すように、入口導翼40の最大径(D2)、回転軸30の周囲の隙間T((D1−d)/2)の大きさ、ブレード42と第一仕切り板21との間隔(E)、回転軸30の回転数Rなどを変更することで、回転軸30の周囲の隙間Tに生じる吸引力を変更することができる。このように、本実施形態では、水相と有機相の比重差や比率に応じて、回転軸30の周囲の隙間Tに生じる吸引力を変更することができる。

0055

中間攪拌室R2内の入口導翼40は、図4に示すように、下側攪拌室R1内の入口導翼40と同様に、第二仕切り板22の下面に近接して配置されている。そして、入口導翼40を回転させると、図8(b)に示すように、上側攪拌室R3内の液体が中間攪拌室R2内に吸い出されるとともに、中間攪拌室R2内の液体が上側攪拌室R3内に流入する。
また、中間攪拌室R2内の入口導翼40も、下側攪拌室R1内の入口導翼40と同様に、最大幅、隙間Tの大きさ、ブレード42と第二仕切り板22との間隔、回転軸30の回転数などを変更することで、隙間Tに生じる吸引力を変更することができる。

0056

攪拌翼50は、各攪拌室R1〜R3内に配置されている羽根車である。攪拌翼50は、入口導翼40と同じ形状の羽根車である(図6参照)。
攪拌翼50は、図3(a)に示すように、取付部51が回転軸30に外嵌されており、取付部51が回転軸30の軸方向(上下方向)に移設自在である。また、取付部51には六枚のブレード52が取り付けられている。

0057

下側攪拌室R1内の攪拌翼50は、図4に示すように、下側攪拌室R1内の高さ方向の略中央部に配置されている。また、中間攪拌室R2内の攪拌翼50は、中間攪拌室R2内の高さ方向の略中央部に配置されている。また、上側攪拌室R3内の攪拌翼50は、上側攪拌室R3内の高さ方向の略中央部に配置されている。

0058

下側攪拌室R1内の入口導翼40は、第一仕切り板21と攪拌翼50との間に配置されている。また、中間攪拌室R2内の入口導翼40は、第二仕切り板22と攪拌翼50との間に配置されている。

0059

本実施形態の回転軸30に対して仕切り部材20を組み付けるときには、図6に示すように、仕切り部材20を前後に分割し、各仕切り板21〜23の前後の板部材21a,22a,23aによって、回転軸30を前後方向から挟み込む。
これにより、図4に示すように、各仕切り板21〜23の各連通孔27aに回転軸30が挿通した状態となり、各仕切り板21〜23の間に入口導翼40および攪拌翼50が配置される。

0060

溶媒導入管71は、図4に示すように、上板26に形成された貫通孔26bを通じて、攪拌槽10内に挿入されている。
溶媒導入管71は、各仕切り板21〜23の第一挿通孔27b(図3(a)および(b)参照)に挿通されている。溶媒導入管71の下端部は、下側攪拌室R1の下部に配置されている。
溶媒導入管71は、仕切り部材20に対して上下方向に移動自在であり、溶媒導入管71の下端部の高さを変更することができる。

0061

溶媒導入管71は、攪拌槽10の外部に設けられたポンプ(図示せず)の吐出口に接続されている。そして、ポンプから溶媒導入管71を通じて、下側攪拌室R1内の下部に比重が小さい有機溶媒(有機相)が導入される。

0062

水溶液導入管72は、図5に示すように、上板26に形成された貫通孔26cを通じて、攪拌槽10内に挿入されている。
水溶液導入管72は、第三仕切り板23の第二挿通孔27c(図3(a)参照)に挿通されている。水溶液導入管72の下端部は、上側攪拌室R3の上部に配置されている。
水溶液導入管72は、仕切り部材20に対して上下方向に移動自在であり、水溶液導入管72の下端部の高さを変更することができる。

0063

水溶液導入管72は、攪拌槽10の外部に設けられたポンプ(図示せず)の吐出口に接続されている。そして、ポンプから水溶液導入管72を通じて、上側攪拌室R3内の上部に比重が大きい水溶液(水相)が導入される。

0064

吸水管73は、図4に示すように、上板26に形成された貫通孔26dを通じて、攪拌槽10内に挿入されている。
吸水管73は、各仕切り板21〜23の第三挿通孔27d(図3(a)および(b)参照)に挿通されている。吸水管73の下端部は、下側攪拌室R1の下部に配置されている。
吸水管73は、仕切り部材20に対して上下方向に移動自在であり、吸水管73の下端部の高さを変更可能することができる。

0065

吸水管73は、攪拌槽10の外部に設けられたポンプ(図示せず)の吸入口に接続されている。そして、ポンプの吸引作用によって、吸水管73を通じて、下側攪拌室R1内の混合液を吸い出すように構成されている。吸水管73に吸い出された混合液は、静置槽(図示せず)に導入される。

0066

次に、本実施形態の攪拌装置1を用いて、水相から有機相に特定の希土類元素を抽出する溶媒抽出方法について説明する。
本実施形態では、図8(a)に示すように、希土類イオンを含有している水溶液(希硫酸、50%H2SO4)である水相L1と、金属イオンを溶解する有機溶媒である有機相L2と、を1対10の比率で攪拌槽10内に導入している。

0067

入口導翼40および攪拌翼50が回転しておらず、攪拌を停止した状態(図8(a)の状態)では、比重が大きい水相L1が下側攪拌室R1の下部に溜まる。
この状態で、駆動装置80によって回転軸30を回転させ、各入口導翼40および各攪拌翼50を回転させると、図8(b)に示すように、攪拌槽10内の水相L1および有機相L2が流動する。

0068

下側攪拌室R1内の入口導翼40が回転すると、中間攪拌室R2内の有機相L2が、回転軸30の周囲の隙間Tを通じて、下側攪拌室R1内に吸い出され、下側攪拌室R1内に下向きの水流が生じる。この水流によって下側攪拌室R1の下部に滞留している水相L1(図8(a)参照)が巻き上げられる。そして、下側攪拌室R1内の水相L1および有機相L2は、入口導翼40および攪拌翼50によって攪拌され、水相L1および有機相L2が混合される。
また、下側攪拌室R1内の入口導翼40が回転すると、下側攪拌室R1内の混合液が回転軸30の周囲の隙間Tを通じて、中間攪拌室R2内に流入する。

0069

中間攪拌室R2内の入口導翼40が回転すると、下側攪拌室R1と同様に、上側攪拌室R3内の有機相L2が、回転軸30の周囲の隙間Tを通じて、中間攪拌室R2内に吸い出される。また、中間攪拌室R2内の混合液が回転軸30の周囲の隙間Tを通じて、上側攪拌室R3内に流入する。
これにより、中間攪拌室R2の下部に滞留している水相L1が巻き上げられる。そして、中間攪拌室R2内の水相L1および有機相L2は、入口導翼40および攪拌翼50によって攪拌され、水相L1および有機相L2が混合される。

0070

各攪拌室R1〜R3内において水相L1と有機相L2とが攪拌されると、水相L1と有機相L2とが混合して混合液(エマルション)となる。このとき、有機相L2には、抽出され易い希土類元素が抽出され、水相L1には、抽出され難い希土類元素が残る。

0071

攪拌時に攪拌槽10内では、水相L1および有機相L2を導入し続けているため、上側攪拌室R3内の混合液は、第三仕切り板23の隙間Tを通じて、上部空間R4内に流入する。
上部空間R4に流入した混合液は、第三仕切り板23の上面から排出流路16内に溢流し、排出流路16の下部から第一排出孔17aを通じて、静置槽(図示せず)に導入される。
なお、上側攪拌室R3から第一排出孔17aを通じて排出された混合液は、比重が小さい有機相L2の比率が多くなっている。

0072

図4に示すように、吸水管73によって、下側攪拌室R1内から吸い出された混合液を静置槽(図示せず)に導入している。
また、図1に示すように、下側攪拌室R1の下部に通じる第二排出孔17bから流出した混合液を静置槽に導入している。
なお、下側攪拌室R1の下部から第二排出孔17bを通じて排出された混合液は、比重が大きい水相L1の比率が多くなっている。

0073

攪拌装置1から静置槽(図示せず)に導入された混合液は、静置槽内で水相と有機相とに再び分離される。このとき、有機相は、水相が有していた特定の希土類元素を有していることになる。このようにして、水相から有機相に特定の希土類元素が抽出される。

0074

以上のような攪拌装置1では、図8(b)に示すように、攪拌槽10内に水相L1および有機相L2を導入した状態で、各入口導翼40および各攪拌翼50を回転させると、回転軸30の周囲の隙間Tを通じて、各攪拌室R1〜R3の間で水相L1および有機相L2が流通する。
これにより、攪拌槽10内において水相L1および有機相L2が大きく上下方向に流動するため、比重が異なる水相L1および有機相L2を確実に向流させることができる。
そして、水相L1および有機相L2を十分に攪拌して混合することができるため、混合液の濃度を確実に平衡状態にすることができる。

0075

本実施形態のように、水相L1の比率が少ない場合には、攪拌を停止すると、図8(a)に示すように、比重が大きい水相L1が攪拌槽10内の下部に溜まることになる。
このような場合でも、本実施形態の攪拌装置1では、攪拌を再開したときに、図8(b)に示すように、攪拌槽10の下部に溜まっている水相L1を上方に向けて確実に巻き上げることができる。したがって、攪拌を再開したときに、混合液の濃度を速やかに平衡状態にすることができる。

0076

そして、本実施形態の攪拌装置1では、図5に示すように、比重が大きい水相を水溶液導入管72から攪拌槽10の上部に導入し、比重が小さい有機相を溶媒導入管71から攪拌槽10の下部に導入している。
これにより、攪拌槽10の上部に導入された水相は下方に向けて流動し、攪拌槽10の下部に導入された有機相は上方に向けて流動するため、水相と有機相とを攪拌槽10内で効果的に流動させることができる。
このように、本実施形態の攪拌装置1では、水相と有機相との比重差や比率に応じて、水相と有機相との混合に適した位置に、水相および有機相を導入することができる。

0077

本実施形態の攪拌装置1では、図7に示すように、仕切り部材20が攪拌槽10に着脱自在であるとともに、図6に示すように、仕切り部材20が前後に分割可能である。
したがって、水相と有機相の比重差や比率に応じて、仕切り板の枚数を簡単に変更し、攪拌室の数を変更することができる。

0078

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態の攪拌装置1では、図4に示すように、下側攪拌室R1および中間攪拌室R2に入口導翼40が配置されているが、下側攪拌室R1または中間攪拌室R2の一方のみに入口導翼40を配置してもよい。本発明では、上下に配置された攪拌室のうち、少なくとも下側の攪拌室に入口導翼40が配置されていればよい。

0079

本実施形態の攪拌装置1では、下側攪拌室R1および中間攪拌室R2にそれぞれ入口導翼40が配置されているが、上側攪拌室R3にも入口導翼40を配置してもよい。
なお、上側攪拌室R3に入口導翼40を配置した場合には、上部空間R4に水相を導入し、入口導翼40の回転によって、上部空間R4の水相を上側攪拌室R3内に吸い出させることができる。

0080

本実施形態の攪拌装置1では、図4に示すように、各攪拌室R1〜R3内にそれぞれ一つの攪拌翼50が配置されているが、各攪拌室R1〜R3内に二つ以上の攪拌翼50を配置してもよい。または、各攪拌室R1〜R3内に攪拌翼50を配置しなくてもよい。

0081

本実施形態の攪拌装置1では、三枚の仕切り板21〜23によって、攪拌槽10内に三つの攪拌室R1〜R3が区画されているが、攪拌槽10内には、少なくとも上下二つの攪拌室が区画されていればよく、四つ以上の攪拌室を区画してもよい。

0082

本実施形態の攪拌装置1では、各仕切り板21〜23に円形の連通孔27aが形成されているが、その形状は限定されるものではない。さらに、連通孔27aの内周縁部を囲むように環状のスペーサを取り付け、そのスペーサの内径を変更することで、回転軸30の周囲の隙間Tの大きさを変更することもできる。

0083

本実施形態の攪拌装置1では、図6に示すように、仕切り部材20が二つに分割されているが、分割する数は限定されるものではない。さらに、仕切り部材20を分割することなく、一体に形成してもよい。

0084

本実施形態の入口導翼40および攪拌翼50は、図3(a)および(b)に示すように、六枚のパドル型のブレード42を有しているが、ブレードの形状や枚数などは限定されるものではない。
例えば、回転軸30の軸方向に対して傾斜したブレードやスクリュー型のブレードなど、攪拌に適した形状の入口導翼40および攪拌翼50を適宜に用いることが好ましい。

0085

本実施形態の攪拌装置1では、図1に示すように、攪拌槽10内に水相および有機相を導入しながら、水相および有機相を攪拌しているが、攪拌槽10に水相および有機相を導入することなく、攪拌槽10内の水相および有機相を攪拌してもよい。

0086

本実施形態の攪拌装置1は、図1から図8に示すように、角型の攪拌槽10を用いているが、攪拌槽の形状は円筒形の丸型でもよい。

0087

本実施形態では、希土類元素の溶媒抽出方法に用いられる攪拌装置1について説明しているが、本発明の攪拌装置の攪拌対象となる液体は限定されるものではなく、比重が異なる各種の液体を攪拌して混合することができる。

0088

1攪拌装置
10攪拌槽
11底板
12側壁
12aバッフルプレート
14内壁
15攪拌空間
16排出流路
17a 第一排出孔
17b 第二排出孔
18フランジ部
20仕切り部材
21 第一仕切り板
21a板部材
22 第二仕切り板
22a 板部材
23 第三仕切り板
23a 板部材
24下板
25支柱
26上板
27a連通孔
30回転軸
40 入口導翼
41取付部
42ブレード
50攪拌翼
51 取付部
52 ブレード
71溶媒導入管
72水溶液導入管
73吸水管
80駆動装置
81出力軸
L1水相
L2有機相
R1 下側攪拌室
R2 中間攪拌室
R3 上側攪拌室
R4 上部空間
T 隙間

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