2021 Fiscal Year Annual Research Report
Material separation utilizing magneto-Archimedes levitation under a high magnetic field gradient.
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19K12403
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
三浦 大介 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (50281241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小方 聡 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (50315751)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁気アルキメデス浮上 / 水平方向磁気アルキメデス効果 / 乾式高勾配磁気分離 / 磁性線フィルター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有価物質の連続浮上磁気分離の際には物質の大きさによる安定浮上にかかる時間変化が問題となるが、アルキメデス浮上シミュレーションと実験により、数センチ～ミリオ―ダ―の物質では数秒程度で平衡位置に達することが判り、連続磁気分離回収が実現性が示唆された。また、有価金属の混合物を同時にアルキメデス浮上させる場合には、異物質同士の磁気的相互作用も問題となるが、その磁気力の見積もりと実際に混合物の磁気浮上実験を実施し、アルキメデス浮上の磁気力と比較して十分に小さいことが明らかになった。その結果、連続磁気浮上分離に向けての課題はほぼ終了した。今後は流れ場中での分離シュミレーションを実施していく。一方、鉛直方向と比較してより小さい磁場での物質の分離や操作が明らかになった水平方向の磁気アルキメデス効果に関して、プラスティックの分離回収への適用を検討する為、その種類と大きさ、形状を変化させて挙動を調べ、分離の可能性を探った。さらに磁気力分離のもう一つの方法である高勾配磁気分離に関して、リチウムイオン電池の電極に用いるカーボンブラック中の磁性異物除去を目的に、乾式における磁気分離を試みた。磁気力場、流れ場、重力場での磁性粒子の軌道解析と磁気分離実験により性能を評価した。カーボンブラック粉体を流体とみなした層流モデルをシミュレーションに導入し、磁気フィルターとして目詰まりの極めて少ない一方向磁性線層状回転型フィルターを新たに設計・作製し、その有効性を評価した。強磁性体粒径は48μmと80μmのものを使用し、磁場を0.1～1Tで変化させたときの粒子軌跡および磁性線フィルターの捕獲率を詳細に評価した。その結果、印可磁場が大きくなるにつれ磁気分離性能は向上し、さらに粒子サイズが大きくなるにつれ分離性能の向上が確認され、0.5T以上の磁場中で、磁性異物をほぼ100％除去することに成功した。
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