論 文Original Paper

J. Soc. Powder Technol., Japan, 41, 656 662 ( 2004)

沈降挙動に及ぼすスラ リー初期濃度及び

分散剤添加量の影響

Effects of Solid Concentration and Dispersant Dosage on

Sedimentation Behavior

金 孝政,森 隆 昌,椿 淳一郎

Hyo-Jung Kim, Takamasa Man, JunIchiro Tsubaki

Received 1 March 2004; Accepted 15 June 2004

Long- term sedimentation tests were carried out in order to evaluate the effects of solid concentra-

tion and dispersant dosage on the sedimentation behavior of alumina slurries. The sedimentation

behavior of slurry was observed by using a digital camera for over sixth months. As a result, it was

found that the sedimentation behavior of slurry with a dispersant can be classified into four patterns on

the basis of the interface formation between supernatant and dense slurry layer in the early stage of

sedimentation. Furthermore, a concentration inversion and lean layers were formed from the middle

stage of settling in the slurries which did not show a clear interface in the early stage sedimentation. The

packing characteristic of slurry was significantly changed at a solid concentration between 10 and 20vol%.

Keywords : Alumina slurry, Sedimentation test, Sedimentation behavior, Concentration inversion layer,

Lean layer

1. 緒 言

セ ラ ミックス湿式 成形 プ ロセ ス にお いて,得 られ る

成形 体 の密 度 と構 造 は調 製 ス ラ リーの 特 性 に 依 存 す

る。 さ らに,成 形体 の密 度 と構造 は,後 工程 の焼 結 過

程 におい て,焼 結 体 の特 性 を支 配す るため,ス ラ リー

特 性 を的確 に評価 す るこ とは製 品 の信頼 性 と品質 を制

御 す るた め に非 常 に重要 な課題 で あ る と報 告1,2)さ れ

て いる。

従 来,ス ラ リー特 性評 価 は 一般 的 に,見 か け粘 度 を

測 る ことに よ って 行 われ て きた が3,4),ス ラ リーの 見

か け粘度 と成形 体 の充填 率 が必 ず し も対応 しない とい

う結 果 もDaviesら5)やTsubakiら2,6)な どによ って

報 告 され て いる。 さ らに,噴 霧 乾燥 過 程 にお いて,ス

プ レー顆 粒 の 形 態 が ス ラ リー の 充填 性 に よ って 決 ま

り,充 填性 が よ い スラ リーか ら陥没顆 粒 が,充 填性 が

悪 い ス ラ リー か ら 中実 な 顆 粒 が 得 られ る こ と が 報

告7,8)さ れ て い る。 従 って,ス ラ リーの流 動特 性 で は

な く,充 墳 特 性 を評価 で き るス ラ リーの 評価技 術 が必

要 で あ る こ とが分 か る。

最近,こ の よ うな観 点 か ら,沈 降 管底 部 の液圧 を測

定す るこ とに よ って,ス ラ リー充填特 性 を短 時間 で予

測す る評 価方 法9)と,定 圧 ろ過操 作 に よ りケー クの 充

填 率 の評 価 及 び その 成 長 挙動 を簡 単 に予 測 で きる 方

法10)も報告 され てい る。

スラ リー 中の 粒 一子の 充填 特 性 を評 価 す る方 法 と し

て,従 来 よ り重 力及 び遠 心 沈 降実 」験11～17)によ る多 数

の研 究 が報 告 され てい る。充填 特性 は,粒 子 の 形状,

大 き さ,密 度及 び粒 子 の分布 な どの原料 粉体 の諸 特性

と,分 散 媒 体 の特 性 な どに よ って左 右 され る。 しか

し,粒 子 の沈降 ・濃 縮挙 動 に関す る理論 的 モ デル と実

験結 果 の 多 くは,原 料粉 体の諸 特性 と流体 との 的確 な

力学的 関係 を表 す のが大 変困難 で あ るので,粒 子の諸

特 性 の簡略 化 や特定 された スラ リー条 件 のみ に行 われ

て きた。

第41回 粉体に関す る討論会(2003年10月,米 沢)に て発表

名古屋大学大学院 工学研究科物質制御工学専攻(〒464 8603名名 屋市千種区不老町)TEL 052-789 2568

Departrnent of Molecular Design and Engineering,

Universiry of Nagoya

(Furo cho, Chikusa ku, Nagoya 464 8603)

656 (24) 粉体工学会誌

例 え ば,重 力 沈 降 実験 に おい て,Kynch11)は 粒 子

の沈降 速度 を粒 子濃 度 のみ の関数 と して考 慮 し,粒 子

濃 度 と質量 流束 の 関係 か ら定 義 され た四 つの沈 降 様式

を提 案 した 。Fitch12)はKynchが 提案 した沈 降 様 式

にお け る不 連続 成長 層 の安定 ・不 安定 性 につ いて現 象

論 的 な説明 を付 加 した が,こ れ らの理 論 で は同一粒 径

の球 形単 分 散 ス ラ リー に限定 してい る。

Mirzaら13)やDoheimら14)は,粒 子 密 度,粒 径,

粒 子の 混合 割合 を変 化 させ た2成 分系 と多成分 系 ス ラ

リー にお け る沈 降理 論 を提案 したが,粒 子 を各 々独立

した個体 と して取 り扱 って い るの で,良 分 散 ス ラ リー

のみ に適用 が 限定 され る。

ま た,Yoshiokaら15,16)やSambuichiら17)は,沈

降 ・濃 縮槽 の最 適設 計 や操作 に反 映 で きる基本 デ ー タ

を得 るた め,粒 了濃 度 や スラ リーの初期 高 さな どが粒

子の沈 降速 度 に及 ぼす影 響 を検 討 した り,ス ラ リーの

圧 密沈 降領 域 にお いて の粒子 の沈 降速 度 に対す る従 来

理論 を修正 してい る。 しか し,実 験 は集 合 沈降 挙動 を

示 す凝集 系 スラ リーの みに特 定 されて い るの で,分 散

状 態の 粒子 沈降 挙動 につ い ては検討 されて い ない。

さ らに,セ ラ ミックス湿式 プ ロセ スに使 われ て い る

粒 子は,そ の大 き さが10-1μm程 度 で,媒 液 中 に よ

く分散 され た ス ラ リー と して用 い られ るので,重 力 沈

降 実験 に おい ては清 澄層 とス ラ リー層 との界 面を形 成

せ ず,沈 降 終 了に長 時 間が掛 か る場合 が 多い。

従 って,こ れ らの場合 につ い ての粒子 の沈降 ・濃 縮

挙動 はほ とん ど評価 されて いな いのが現 状 で あ る。 そ

こで,本 研 究 では粒 子 間力 を制 御 して 重力 沈降 実験 を

行 い,界 面 の 見 え な い場 合 も含 め て,ス ラ リーの 沈

降 ・濃 縮過 程 を長時 間観 察す るこ とによ って,沈 降挙

動 とス ラ リー 充填特 性 との関連 性 を検討 す る ことを 目

的 と した。

2. 実験 方法

原料 粉体 に は平 均 粒径0.48μmの アル ミナ(AES-

11E,住 友 化学)と,分 散剤 に はポ リア ク リル酸 ア ン

モニ ウム(東 亜 合成,分 子量:6000～10000)を 使 用

した。 粒子 濃 度 は1,3,5,10,20,35vol%と 変化 さ

せ スラ リーを 調製 した。分 散剤添 加量1よ 前 報2)で 報

告 した 粒 子濃 度35vol%の ス ラ リー に お け る吸 着 量

の測 定結 果 か ら,1.6,2.4,3.6,6.0×103kg/kg-

Al2O3と した。 そ の他 の粒 子濃 度 の スラ リー に おい て

は,35vo1%の スラ リーの吸 着量1.1,1.8,2.5,2.2×

103kg/kg-Al2O3と 等 しくな るよ うに,前 報10)で提

案 したEq.(1)で 粒 子 濃 度 φの と きの 分 散 剤添 加 量

Table 1 Dispersant dosage •~ 103 (kg / kg-A12O3 )

Mφ(kg/kg-A1202)を 決 定 した。Table1に,各 粒 子

濃 度 にお け る分散 剤添 加量 を示 す。

(1)

調製 した ス ラ リー350mlと,直 径5mmの ア ル ミ

ナ ボー ル0.75kgを1lの ポ リエ チ レン製0ッ トに入

れ,回 転数120rpmで1hボ ー ル ミルで混 合 した後,

真 空脱 泡(10min),温 度 調整(20℃ で2h保 持)を 行

い,重 力沈 降実験 を行 った。重 力沈 降実 験 は,調 製 し

た スラ リーを内径20mm,高 さ180mmの ア ク リル製

円筒 に入れ,室 温で長 時間 に わた って清 澄層 とスラ リ

ー層 との界 面高 さの経 時変 化 を測定 し,界 面 の形成 の

有 無 に関係 な く,粒 子 の沈 降 ・濃縮 過程 を デ ジタル カ

メラに よ って観察 した。 ス ラ リー の投入 量 は,全 スラ

リーにお いて沈 降管底 部 か ら130mmで 一定 と した。

界面高 さの経時 変化及 び沈 降終 了後 堆積 層 の高 さは,

ノギ ス(測 定 精度0.05mm)で5ヶ 所測 定 した平均 値

であ り,堆 積層 の最終 充填 率 は物質 収支 か ら求 めた。

3. 実験結 果

3.1界 面高 さの経 時変 化

Fig.1 に,各 ス ラ リーの清 澄層 と スラ リー層 との界

面 高 さの経 時変 化を示 す。 点線 は 界面 が よ く見 えな い

状 態 を示 して い る。 界面 高 さの経 時変 化の 全体 的な傾

向 を み る と、 吸 着 量1.1,1.8×10-3kg/kg-A12O3の

場 合 は,初 期 濃 度10vol%以 下 で は 沈 降終 了 に掛 か

る時 間 は長 く,20と35vol%に お い ては短 時 間で ス

ラ リー中 の粒 チ沈降 が終rし て い るこ とが分 か る。吸

着量 が2.5×103kg/kg-Al2O3の 場 合 に は,1～20

vol%と35vol%で 沈降 終 了に必 要 な時 間が 大 き く変

わ って い るこ とが分 か る。 一方,分 散 剤添 加量 が一播

多 い吸 着 量2.2×10-3kg/kg-Al2O3の 場 合 に は,初

期濃 度3,5,10vol%は 沈 降途 中 か ら界面 を形 成す る

が,そ の 他の濃 度 にお いて は沈降 終 了 まで界面 が 見え

Vol.41 No.9 (2004) (25) 657

Fig. 1 Effects of solid concentration and adsorbed amount of dispersant

on settling curves (Interface : supernatant slurry zone)

(a)1.1×10-3kg/kg-Al2O3(b)1.8×10-3kg/kg-A12O3

(c)2.5×10-3kg/kg-A12O3(d)2.2×10-3kg/kg-A12O3

なか った。

粒子 の沈 降速 度 を表 す界 面高 さの 経時 変化 の 曲線 の

傾 きは,1.1～2.5×10-3kg/kg-Al2O3の 吸着 量 の ス

ラ リー におい て粒子 濃 度 が低 いほ ど増加 す る こ とが分

か る。

3.2 沈降 ・濃 縮挙 動 の観察

Fig.2 に,沈 降 中の スラ リー を デ ジ タル カ メラで撮

った結果 の一一例 を示す 。 こ こで,Aは 疎 な スラ リー層

と密 な ス ラ リー層 との界 面を,Bは 清澄 層 と堆 積層 と

の 界面 を示す 。 今回 の実験 におい ては,清 澄 層 及 び密

な スラ リー層 の形 成 に注 目す る と,ス ラ リーの 沈降 ・

濃縮 挙動 は以下 の四 つの パ ター ンに分 け る ことがで き

る。 以 後 に は,Fig.2に 示 した よ うに,粒 子 の 沈

降 ・濃縮 挙動 をそ れぞ れパ ター ン(I),(Ⅱ),(Ⅲ),

(Ⅳ)と す る。

まず,パ タ ー ン(I)は,沈 降 初期段 階 で清 澄層 が

は っき り見 え な いが,沈 降時 間約200hで 界面Aが 確

認 され,さ らに,形 成 され た界 面Aの 位置 が比 較的 高

い場合 で ある。 パ ター ン(ⅡH)も パ ター ン(I)の よ

うに,沈 降初 期 段 階 で は清 澄 層 が は っき り見え な い

が,(I)よ り早 い沈降 時間(20h)で 界面Aが 形成 さ

れ,形 成 された界面Aの 位置 が(I)よ り低 い場合 で

あ る。 パ ター ン(Ⅲ)は,沈 降時 間約300hで 界面A

が 形 成 され,こ の 時点 で は明 瞭 な 清 澄層 は見 え な い

が,そ れ以上 の時 間 にな るとは っき り した清 澄層 と界

面Bを 形 成 し,界 面Bを 形成 してか らは その 高 さが変

わ らない場合 で ある。 パ ター ン(IV)は,沈 降初期段

階 か ら清澄層 が は っき り見えて お り,界 面高 さの経 時

変 化が スラ リーの初期高 さ とほ とん ど変 わ らな い場 合

で あ る。

3.3 不連 続層 の形成

分類 した四つの 沈降 ・濃縮 パ タ ー ンの うち明瞭 な界

面 を形 成 しな い(I),(Ⅱ)に お いて は,Fig,.3に 示

す よ うに,一 定時 間後 に複数 の濃 度 不連続 層 の形 成が

み られ,不 連 続層 形成パ ター ンは以 下 に示す よ うに2

通 りあ るこ とが分 か った。 一っ は,Fig.3(a)の*で

示 した ように,形 成 した不連 続層 の 各層 の 中に は粒子

の濃度 分布 が見 られ,粒 子濃 度 は上 部 が高 く下部 が低

くな る,粒 子濃度 の逆転 が 見 られ るパ ター ンで あ る。

もう一つ(Fig.3(b))は,形 成 した 不連続 層 の間 に

658 (26) 粉体工学会誌

Fig. 2 Sedimentation patterns observed by digital camera

(I)φ;10vo1%,1.1×10-3㎏/㎏-A12O3(Ⅱ)φ:10vo1%.2.2x10-3㎏/㎏-Al203

(Ⅲ)φ:20vo1%,1.1×10-3㎏/㎏-A1203(Ⅵ)φ:35vo1%,1.1×10-3㎏/㎏-A12O3

粒 子 が ほ とん ど確 認 され な い 希薄 層 が で きて い る パ

タ ー ンで あ る。濃 度逆 転 を示 すパ ター ンと希 薄層 を形

成 す るパ ター ンを比 べ る と,後 者 で は前 者 よ り形 成 さ

れ る層 の数 が多 く,間 隔 が狭 い こ とが 分 か る。

Fig. 3 Two kinds of multi- layering

(a)φ:1vol%,1.1×10-3kg/㎏-A12O3

(b)φ:20vol%,2.2×10-3kg/kg-A12O3

3.4 最終 充填率 に及 ぼす 粒子 濃度 及 び分散剤 添加

量 の影響

粒子濃 度及 び分散 剤添 加量 が,沈 降終 了後 の堆積層

の最 終 充填率 に及ぼ す影 響 をFig.4に 示 す 。吸 着量 が

低 い1.1,1.8×10-3kg/kg-A12O3の 場 合,初 期 濃 度

10vo1%以 下 で は,初 期 濃度 の増 加 とと もに最 終充填

Fig.4 Effects of solid concentration and

adsorbed amount of dispersant on

final packing fraction of sediments

(a)1.1×10-3kg/kg-AlyO3

(b)1.8×10-3kg/kg-Al2O3

(c)2.5×10-3kg/kg-AlZO3

(d)2.2×10-3kg/kg-Al2O3

Vol.41 No.9 (2004) (27) 659

率 は増 加す るが,20vol%以 上 にな る と,初 期 濃度 と

ほ ぼ 同 じ値 を 示 して い る。 吸 着 量 が 一 番 高 い2,5×

10-3kg/kg-Al203の 場 合 に は1vol%か ら20vol%

まで最 終充填 率 は増 加 し,35vo1%に な ると下 が って

い る こ とが 分 か る。分 散 剤 添 加 量 が 一番 多 い吸 着 量

2.2×10-3㎏/㎏-AI203の 場合 は,初 期 濃 度 の増 加

とと もに最 終充 墳率 は増 加 しつ づ けて い るこ とが 分か

る。

4. 考 察

4.1 沈降 ・濃縮 挙動 の分 類

Figs.2,3に 基づ いて,分 類 した粒子 の沈 降 ・濃縮

及 び不連続 層 形成 パ ター ンを,粒 子 濃度 と吸 着量 に よ

って整 理 した結 果 をTables2,3に 示 す 。 沈降 ・濃 縮

パ ター ンはTable2に 示 した よ うに,吸 着 量1.1～

2.5×10-3kg/㎏-AI203に お いて は,初 期濃 度 の増

加 に と もな ってFig.2で 定 義 した パ タ ー ン(I),

(Ⅲ),(IV)の よ うに変化 す る。沈 降 ・濃 縮パ ター ン

(Ⅱ)は,分 散 剤 添 加 量 が 一 番 多 い吸 着 量2.2×10-3

kg/kg-A1203の 場合 の み に起 こ って い るこ とが分 か

る。一 方,Table3に 示 した よ うに,濃 度 の逆 転 が

見 られ る不 連 続 層 形 成 パ タ ー ン は,吸 着 量1.1～

2.5×10-3kg/kg-AlzO3に お い て 粒 子 濃 度10vol%

以 下で 形成 され るが,希 薄層 がみ られ る場 合 には粒 子

濃 度 に よ らず,分 散 剤 添 加量 が 一 番 多 い2.2×10-3

kg/kg-A12O3の 吸 着量 にお いて起 こ ってい る ことが

分か る。

以 上 の結 果 か ら推 測 され る沈 降 ・濃縮 パ タ ー ンを

Table 2 Grouping of sedimentation pattern

Table3 Grouping of multi-layering pattern

Fig.5 Modeling of early stage sedimentation

behavior

Fig.5 に模式 的 に示 す 。沈 降 ・濃縮 パ ター ン(I)は

Table2 に示 した通 り,初 期 濃度 が低 い場 合で あ るの

で,一 次 あるい は小 さな凝集 体単 位 で粒子 が分 散沈 降

して いる と考 え られ,は っき り した界 面 がみえ な い と

考 え られ る。 沈 降 ・濃縮 パ ター ン(Ⅱ)は,初 期濃 度

によ らず分散 剤 添加量 が一 番多 い場合 な ので,粒 子 は

大 き な塊 状 の凝集 体 を形成 し,塊 状 の凝集 体単 位 で沈

降 す る と考 え られ る18,19)。沈 降 ・濃 縮パ タ ー ン(Ⅲ)

と(Ⅳ)の 場合 に は吸着量 が低 く,初 期 濃度 が高 い場

合 で あ る ことか ら,沈 降初 期か らス ラ リー は底 部 か ら

粒 子 が繋 が る連 続体 化 してい る と考 え られ る。

4.2 不連続 層 の形成 メ カニ ズム

Fig.6 は,沈 降途 中 か ら不連 続 層 を形 成 して,希 薄

Fig. 6 Model, (a) and simulation result20).

(b) of multilayering mechanism

660 (28) 粉体工学会誌

層 が見 られ るパ ター ン(Fig.3(b))に つ いて,そ の

形 成 メ カニ ズ ム を模 式 的 に 示 した 図 で あ る。 一 般 的

に,ス ラ リー中 に添加 された分 散剤 は粒子 の分 散 を 目

的 と して添 加 され るが,分 散 剤 を過 剰 に添 加 した 場

合,小 さな塊 状 の凝集 体 を形成 す るこ とが報告 されて

い る18,19)。小 さな塊 状 の凝 集体 は一次 粒 子 よ り沈降 速

度 が速 いの で,沈 降 に と もな って 周 りに あ る粒 子 と衝

突 し,そ の衝 突 した粒 子 を凝集 体 が捕 捉 しなが ら成 長

す ると考え られ る。従 って,Fig.6(a)に 示 した よ う

に,凝 集体 に よ って捕 捉 され た粒 子 が存在 して いた空

間 は希 薄 層 に な る と考 え られ る。 この実 験 結 果 は,

Sugimotoら20)の 粒 子 の粒 径 と組 成比 な どが ス ラ リー

の沈降 界面 の形 成過程 に及 ぼ す影 響 につ いて検 討 した

シ ミュ レー シ ョン結 果Fig.6(b)と よ く一 致 してい

る ことが分 か った。一 方,濃 度逆 転パ ター ンの形成 メ

カニ ズ ムにつ いて は,Sugimotoら の報 告 に基 づ き現

在 検討 中で あ る。

4.3 ス ラ リー の充 填特 性

Fig.4 か ら,粒 子 濃 度10vol%以 下 で は分 散 剤 添

加 量 に よ らず,ほ ぼ 同 じ最 終 充 填 特 性 を 示 す が,

20vol%以 上 にな る と,添 加 した分散 剤量 の増 加 に と

もな って最終 充填 率 が増加 して い る ことが分 か った。

これ は,10vol%以 下 までの 粒子 濃度 で は粒子 間距 離

が広 いので 分散剤 添加 量 に よ らず 粒子 が分 散沈 降 して

い るか ら と考 え られ る。球 形 の単 分 散 粒 子 系 にお い

て,粒 子濃度 が粒 子間 平均 間 隔,最 近 接粒 子距 離,粒

子 の 接 触 点数 に及 ぼす 影 響 を 計算 した結 果21)に よれ

ば,ネ ー トワー クを形 成 し う る最 低 の粒 子 濃 度 は約

15vol%程 度 で あ ると報告 され て お り,吸 着量1.1,

1.8×10-3kg/kg-A12O3の 場 合 に は20vol%以 上 で

ネー トワー クを形 成す る とい う実験 結 果 とよ く対応 し

てい る。

ま た,粒子 濃 度10vol%以 下 に お い て,初 期 濃 度

の増 加 に と もな って最 終 充填率 が増 加 してい る理 由 と

して は,粒 子量 の 増 加 に と もな って 粒 子の 自重 が 増

加 す るか らで あ る と考 え られ る。Fig.7に は,沈 降 後

の堆 積 層 の 最終 充 填 率 と ス ラ リー 初 期濃 度 との割 合

(φ/φ)を 縦 軸 に,ス ラ リー の 初 期 濃 度 を横 軸 に 示

す 。 この結果 か ら分 か るよ う に,吸 着量 が1.1,1.8×

10-3kg/kg-A12O3の20,35vol%と,2.5×10-3kg/

kg-A12O3の35vol%の 場 合 に は最 終 充 墳 率 が 初 期

濃 度 とほぼ変 わ らな い(φ/φ ≒1)と い う結 果 か ら,

粒 子 は沈降 開始 とほぼ同 時 に連 続 体化 す ると考 え られ

る。 一方,2.5×10-3kg/kg-Al2O3の20vol%と,

2.2×10-3kg/kg-A12O3の20,35vo1%の 場 合 には,

Fig. 7 Effects of solid concentration and

adsorbed amount of dispersant on ƒÓ/ƒÓ

(a)1.1x10-3kg/kg-A12O3

(b)1.8x10-3kg/kg-A12O3

(c)2.5x10-3kg/kg-A12O3

(d)2.2x10-skg/kg-A12O3

Table2 に示 した よ う に,沈 降 ・濃 縮 パ タ ー ンが

(I)ま た は(II)に な り,連 続体化 せ ず,粒 子が 沈降

して い るため に充填 率 が高 くな った と考 え られ る。

5. 結 言

セ ラ ミックス原料 で あ るアル ミナ粒子 を用 いて スラ

リーを調 製 し,初 期 濃度 及 び分散剤 添加量 を変 化 させ

て ス ラ リー中の 粒子 の沈 降 ・濃 縮挙 動 を長時 間観察 し

た結 果,沈 降 ・濃 縮 パ ター ンは粒子 濃度 及 び分散 剤添

加量 によ って以下 の 四つ に分 類す る ことが で きた。

(1)は 吸 着 量1.1～2.5×103kg/kg-A12O3,粒

子 濃 度 が10vol%以 下 で,一 次 あ る い は小 さな凝 集

体 単位 で粒 子が 分散 沈降 し,沈 降初 期段 階 では っき り

した界 面が 見え な い場合 。

(Ⅱ)は 粒 子濃 度 に よ らず,分 散剤 添 加量 が 一番 多

い場 合(吸 着量2.2×10-3kg/kg-A12O3)で,凝 集体

の成長 と成 長 した塊 状 の凝集 体 がその凝 集体 単位 で沈

降 し,沈 降 初期段 階 で は っき り した界面 が見 え ない場

合 。

(Ⅲ)は 吸着 量1.1～1.8,2.5×103kg/kg-A12O3,

粒 子濃 度20vo1%,35vol%で,沈 降初 期段 階(沈 降

時 間約300h以 内)で は界面 が 見え な いが,沈 降 途 中

(300h以 後)か ら粒 子構 造体 を形 成 し,明 瞭 な 界面 が

見え る場合 。

(IV)は 吸 着 量 が 低 く(1.1～1.8×10-3kg/kg-

Al2O3),初 期濃 度 が高 い場 合(35vol%)で,粒子 は

沈 降初 期か らネ ッ トワー ク構 造 を形成 し,明 瞭 な界面

Vol.41 No.9 (2004) (29) 661

が見 え る場 合 であ る。

さ らに,清 澄 層 とスラ リー層 との 界面 が は っき り し

ない沈 降 ・濃縮 パ ター ン(I)と(Ⅱ)の 場 合 には,

濃 度 の逆転 層 と希薄 層 が各 々形成 され る ことが分 か っ

た。

沈 降終 了後 の堆積 層 の充墳 率 の変化 は,ス ラ リー初

期濃 度10vol%と20vol%の 間 で大 き く変 わ る こ と

が分 か った。

Nomenclature

C0 : non- adsorbed dispersant concentration

at solid concentration, 0.35 (kg • m3)

M0 : dispersant dosage at solid

concentration, 0.35 (kg/ kg A1203)

MƒÓ: dispersant dosage with solid

concentration, q5 (kg/ kg-A12O3)

t: settling time (h)

P1 : liquid density (kg • m-3)

Pp:particle density (kg m-3) ƒÓ

: packing fraction of sediment (-)

ƒÓ: solid concentration (-) ƒÓ0

: solid concentration, 0.35 (-)

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