JP2000279831A - 砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法 - Google Patents

砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 天然砂に近い角がとれて丸みをおびた粒子形
状の骨材用砕砂を、骨材として不適な150μm以下の
微粉の生成を抑えて収率が良く、効率的に製造する。 【解決手段】 回転テーブル上面に供給した原石を回転
テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕して砕砂を
製造する砕砂製造用竪型粉砕機において、該粉砕ローラ
を回転テーブル上面に押圧する粉砕圧力を、1kgf/
cm2〜15kgf/cm2の範囲に選んで運転すること
により、骨材として不適な150μm以下の微粉の生成
を抑えて、効率的に骨材用砕砂を製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に花崗岩、安山
岩、蛇紋岩、硬質砂岩等の原石を粉砕(破砕と称するこ
ともある)して砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の
運転方法に係り、特にコンクリート骨材等の骨材原料と
なる砕砂を製造するに適した砕砂製造用竪型粉砕機の運
転方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来から、花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質
砂岩等の原石を粉砕して砕砂を製造するために竪型粉砕
機が用いられている。竪型粉砕機は、該竪型粉砕機の外
郭を形成するケーシングと、電動機等の駆動源により駆
動され回転する回転テーブルと、該回転テーブルの上面
(回転テーブル上面と称することもある)の外周部を円
周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラ
とを備えており、前記粉砕ローラは、該ケーシングに回
動自在に軸着されたアームを介して油圧シリンダに連結
され、該油圧シリンダの作動により回転テーブル上面の
方向に押圧されて回転テーブル上面に原料を介して従働
し、回転する構造となっている。
【0003】前記ケーシングの回転テーブル上方には、
該回転テーブル上面に原料を投入するための原料投入口
が設けられており、該原料投入口から回転テーブル上面
に原料を投入すると、該投入された原料は、該回転テー
ブル上面と粉砕ローラとの間に噛み込まれて粉砕され、
該粉砕された原料は該回転テーブル上面の外縁部に周設
されたダムリングを乗り越えて、該回転テーブルの下方
に落下し、回転テーブル下方に設けられた下部取出口か
ら、竪型粉砕機の外部に粉砕品として取出される。
【0004】また、前記ケーシングには、回転テーブル
の下方にガスを導入するためのガス導入口が設けられ、
また回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部取出
口が設けられている。竪型粉砕機の運転中には、該ガス
導入口よりガスが導入され、前記ケーシング内において
該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じ
させており、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小
さい微粉は吹き上げられて、ケーシング内を上昇し、上
部取出口より微粉としてわずかな量取出される。
【0005】下部取出口より取出された前記粉砕品は、
篩式等の分級装置に搬送されて分級され、粗粒(粗粉と
称することもある)と細粒(細粉としょうすることもあ
る。)に選別分離される。該細粉は取出された後、空気
式分級や水洗等の手段により微粉を除去されて製品とな
り、該粗粒は再び竪型粉砕機に投入されて、そこで再び
粉砕される。
【0006】なお、竪型粉砕機で粉砕された粉砕品は、
粉砕の際に回転テーブル上面と粉砕ローラによって圧縮
作用と剪断作用を同時に強く受け摩砕されることによ
り、角がとれて丸みをおびた粒子形状になることにより
天然砂に近い形状となり、角がとれて丸みをおびた粒子
形状の砕砂をコンクリート用砕砂等の骨材として用いる
と施工の際のコンクリートの流動性が良いので付加価値
の高い砕砂となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、竪型粉
砕機によって製造された砕砂は、上述したような天然砂
に近い角がとれて丸みをおびた粒子形状となるものの、
強く摩砕されるため、骨材として不適な150μm以下
の微粉の生成が非常に多くなり、該150μm以下の微
粉が多い砕砂を骨材用砕砂として用いるとコンクリート
の流動性が悪くなるため、粉砕品を水洗する等して微粉
を除去する必要があった。そのため竪型粉砕機によって
砕砂を製造した場合、除去する微粉の量が多いため骨材
用としての砕砂の収率が悪く、また、水洗して微粉を除
去するためには設備が必要であり、さらに、除去した微
粉の処理にもコストがかかる等、多くの問題を多く有し
ていた。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、原石を粉砕して砕砂を製造する砕砂製造用竪
型粉砕機の運転方法に係り、コンクリート骨材等の骨材
原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を
収率よく製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に関
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法は、 (1) 回転テーブルの外周上面に回転自在な粉砕ロー
ラを配置し、該粉砕ローラを回転テーブル上面に押圧す
ることにより、該回転テーブル上面に供給した原石を該
回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕して砕
砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法におい
て、該粉砕ローラを該回転テーブル上面に押圧する粉砕
圧力は、1kgf/cm2〜15kgf/cm2の範囲と
することを構成とした。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図に基づいて本発明による
砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法の詳細について説明す
る。図1〜図3は本発明に係る実施の形態(実施例と称
することもある)を示し、図1は竪型粉砕機の縦断面
図、図2は竪型粉砕機を用いた砕砂装置のフローシー
ト、図3は竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明す
る説明図である。また、図4はスフェリカルタイプの粉
砕ローラを用いた場合の竪型粉砕機のローラ押圧用油圧
装置を説明する説明図であり、図5は竪型粉砕機の粉砕
圧力と粉砕品中に含まれる150μm以下の微粉の割合
(%)の関係を示すグラフであり、図6は本発明に用い
られる竪型粉砕機1の回転テーブルの直径に対する粉砕
ローラ直径と粉砕ローラ幅とテーブル回転数との関係を
説明する図である。
【0011】本発明の実施例に用いられる竪型粉砕機1
の構成について以下に説明する。本実施例に用いられる
竪型粉砕機1は、図1に示すように該竪型粉砕機の外郭
を形成するケーシングと、粉砕機の下部に設置された減
速機2Bを介して電動機により駆動されて回転する回転
テーブル2と、回転テーブルの上面である回転テーブル
上面2Aの外周部を円周方向に等分する位置に配設され
た複数個の粉砕ローラ3とを備えており、該粉砕ローラ
3は下部ケーシングに軸7により回動自在に軸着された
上部アーム6と該上部アーム6と一体に形成された下部
アーム6Aとを介して油圧シリンダ8のピストンロッド
9に連結され、該油圧シリンダ8の作動により回転テー
ブル上面2Aの方向に押圧され、回転テーブル上面2A
に原料を介して従働し回転する。
【0012】前記ケーシングの回転テーブル上面2Aの
中央上部には、回転テーブル上面2Aに原料を投入する
原料投入口35と原料投入シュート13が設けられてお
り、原料投入口35から原料投入シュート13を介して
回転テーブル上面2Aに投入する(供給と称することも
ある)ことができるよう構成され、該投入された原料
は、回転テーブル上面2Aで回転させられことにより、
回転テーブル上面2Aを渦巻き状の軌跡を描きながら回
転テーブル上面2Aの外周部に移動して、回転テーブル
上面2Aと粉砕ローラ3に噛み込まれ粉砕される。
【0013】また、回転テーブル上面2Aと粉砕ローラ
3に噛み込まれて粉砕された原料は、該回転テーブル上
面2Aの外縁部に周設されたダムリング15を乗り越
え、回転テーブル上面2Aの外周部とケーシングとの隙
間である環状通路30(環状空間部30と称することも
ある)へと向かい、環状通路30より下部に落下して下
部取出口34より粉砕品として竪型粉砕機1の外部に取
出される構造となっている。
【0014】また、前記ケーシングには、回転テーブル
2下方にガスを導入するためのガス導入口33が設けら
れ、また回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部
取出口39が設けられており、竪型粉砕機1の運転中に
は、該ガス導入口33よりガス(本実施例においては空
気)が導入され、前記ケーシング内において該回転テー
ブル下方から上方に向かうガスの気流が生じている。そ
のため、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい
微粉は吹き上げられてケーシング内を上昇し、上部取出
口39より微粉として取出される。なお、該取出される
微粉の量は、従来と同様にわずかであり、本実施例にお
いては該導入するガスの量を調整して2〜5%程度にな
るようにしている。
【0015】また、本実施例の竪型粉砕機1において
は、油圧シリンダ8のロッド側の油室にかかる緊張圧力
P1を測定できるように図示しない圧力計が取付けられ
ており、油圧シリンダ8の緊張圧力P1を常に測定でき
る構成となっている。
【0016】前記圧力計で測定した値は、アンプで変換
されて粉砕ローラの圧力制御装置である制御盤に送られ
るよう構成されている。制御盤は、演算器と比較器と設
定器等で構成されており、前記の測定値を演算して、予
め設定器に設定した設定値と比較し、その結果に基づい
て、粉砕ローラ押圧用油圧装置36の油圧シリンダ8に
送る圧油の圧力を制御することができる構成となってい
る。
【0017】次に、図2を用いて竪型粉砕機1を用いた
砕砂装置のフローシートについて説明する。本発明の実
施例に用いた砕砂装置は、原料ホッパ42と、竪型粉砕
機1と分級装置20と、バグフィルタ46と、エキゾー
ストファン45、空気式分級装置50、エキゾーストフ
ァン55等で構成され、篩式分級装置20は1次スクリ
ーン20Aと、2次スクリーン20Bと、ホッパ20C
より構成されている。
【0018】ここで、原料ホッパ42に投入された原料
は、原料投入口35から竪型粉砕機1に投入できるよう
接続されており、また、竪型粉砕機1により粉砕された
原料は粉砕品として下部取出口34より竪型粉砕機1の
外部に取出されて、該取出された粉砕品は、篩式分級装
置20の1次スクリーン20A(本実施例においては、
スクリーン網目の大きさは縦5mm、横5mm)上に投
入される構成となっている。
【0019】篩式分級装置20は、1次スクリーン20
Aと2次スクリーン20B(本実施例においては、スク
リーン網目の大きさは縦3.5mm、横3.5mm)に
より前記投入された粉砕品を2度分級して、1次スクリ
ーン20Aを通過できない粒径の大きな原料を、バケッ
トエレベータ41等の搬送装置を介して原料投入口35
から竪型粉砕機1に投入して再度粉砕できる構成となっ
ている。なお、分級装置20の二次スクリーンを通過し
た粉砕品は、空気式分級装置50に投入される構成とな
っているそこで分級される構成となっている。
【0020】前記のように構成された本実施例による竪
型粉砕機1の運転方法を以下に説明する。原料ホッパ4
2より竪型粉砕機1に供給した原料である原石(本実施
例では花崗岩)を、竪型粉砕機1の回転テーブル上面2
Aの中央上部に設けられた原料投入口35から原料投入
シュート13を介して、回転テーブル上面2Aの上方よ
り回転テーブル上面2Aの中央部に投入する。投入され
た原料は、回転テーブル上面2Aで回転させられ、ま
た、回転による遠心力が発生することにより、回転テー
ブル上面2Aを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブ
ル上面2Aの外周部に移動し、回転テーブル上面2Aと
該回転テーブル上面2Aに押圧された粉砕ローラ3との
間に噛み込まれ粉砕される。
【0021】回転テーブル上面2Aと粉砕ローラ3に噛
み込まれ粉砕された原料は、その大分部がダムリング1
5を乗り越えて、回転テーブル2Aの外周面とケーシン
グ内周面との間の環状通路30に放り出されて環状通路
30を落下し、下部取出口34より粉砕品として竪型粉
砕機1の外部へ取出される。なお、ダムリング15にせ
き止められて、回転テーブル上面2Aに滞留した原料
は、回転テーブル上面2Aと粉砕ローラ3に再び噛み込
まれて再度粉砕される。
【0022】そして、下部取出口34よりして竪型粉砕
機1の外部へ取出された粉砕品は、篩式分級装置20に
投入されて分級される。篩式分級装置20において1次
スクリーン20Aを通過できない粒径の大きな原料は、
バケットエレベータ41等の搬送装置を介して原料投入
口35から竪型粉砕機1に再度投入されて、再度粉砕さ
れる。1次スクリーンのみ通過して2次スクリーンを通
過できなかった粉砕品は、骨材に適した骨材用砕砂とし
て取出され、そのまま製品となる。
【0023】2次スクリーンを通過した粉砕品は、空気
式分級装置50に投入される。空気式分級装置50は、
空気式分級によって、2次スクリーンを通過した粉砕品
から150μm以下の微粉を所定の割合だけ取り除くこ
とにより、150μm以下の微粉の量を10%以下にし
た砕砂を骨材に適した骨材用砕砂として、該装置50の
下方から取出して、製品する。
【0024】ここで、空気式分級装置50により取り除
いた前記150μm以下の微粉は、骨材用の砕砂として
は不適なため、他の用途(例えば、路床用)に用いる砕
砂として製品とされるが、微粉を多く含む砕砂は価格が
安く、製品としての付加価値が低い。
【0025】なお、原料の種類や骨材の規格等により、
前記1次スクリーンのみ通過し2次スクリーンを通過で
きない粉砕品の一部、あるいはその全量を図示しない配
管ラインにより竪型粉砕機1に戻して再度粉砕すること
により、粉砕品の平均粒径を調整することもできる。
【0026】前述したように竪型粉砕機1で粉砕した粉
砕品の中に、骨材として不適な150μm以下の微粉の
生成が多いと、該微粉が多く含まれた砕砂が製造される
こととなり、骨材用砕砂の収量が著しく減少し、砕砂製
造装置としては不適なものとなる。本発明者らはこのよ
うな状況に鑑みて、前述したような砕砂装置のフローシ
ートで、竪型粉砕機1の運転を実施するにあたり、原石
の粉砕性、粉砕品の粒度分布、微粉の量、および、運転
条件等について鋭意研究した結果、該粉砕圧力を1〜1
5kgf/cm2の範囲に選んで運転することにより、
骨材として不適な150μm以下の微粉の生成量を抑
え、コンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて
丸みをおびた粒子形状の骨材用砕砂を収率良く製造する
ことができることを見出した。
【0027】図5は竪型粉砕機1で原石として安山岩を
粉砕した時の、粉砕圧力Lと、粉砕品中に含まれる15
0μm以下の微粉の割合(%)の関係を示すグラフであ
る。図5より明らかなように、粉砕圧力Lが15kgf
/cm2を超えると微粉の生成割合が急激に増加するこ
とがわかった。また、1kgf/cm2以下では粉砕が
進まず粉砕効率が著しく低下することから、粉砕圧力L
を1〜15kgf/cm2の範囲に選んで運転すること
により、微粉を多く生成することなくコンクリート骨材
等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状
の砕砂を製造することがわかった。
【0028】また、コンクリート骨材に用いる砕砂とし
て、砕砂の中に含まれる150μm以下の微粉の割合が
12%以下のものが特に好ましいとされていることか
ら、粉砕圧力Lを1〜5kgf/cm2の範囲に選んで
運転することが好ましく、粉砕圧力を1〜3kgf/c
2の範囲に選んで運転することがさらに好ましい。
【0029】なお、本実施例においては安山岩等の粉砕
性の悪い原石を原料として砕砂を製造したが、粉砕性の
よい花崗岩などの原石を原料として砕砂を製造したとし
ても、粉砕圧力を1〜3kgf/cm2の範囲に選んで
運転すれば粉砕品の砕砂に含まれる150μm以下の微
粉の割合が12%以下となることを確認した。
【0030】ここで、前記粉砕ローラ3を前記回転テー
ブル上面2Aに押圧する粉砕圧力Lは、図3に示すよう
に、粉砕ローラ3の中心直径をD(粉砕ローラ中心直径
D、あるいは、粉砕ローラ直径Dと称することもある)
として、粉砕ローラ幅をWとして、粉砕ローラ3を回転
テーブル2Aに垂直方向に押し付ける力である粉砕力を
Fとして、粉砕ローラ3の幅方向の中心線と垂直軸との
傾き角度をθとしたときに、粉砕圧力L=(F×COS
θ)/(W×D)と定義した。
【0031】また、本実施例においては、図3に示すよ
うなコニカル形状の粉砕ローラを有する竪型粉砕機1を
使用したが、粉砕特性が多少異なるその他の粉砕ローラ
形状(例えば、図4に示すスフェリカル形状等)の竪型
粉砕機を用いたとしても、粉砕圧力Lを、1〜15kg
f/cm2の範囲に選んで運転することにより、コニカ
ル形状の粉砕ローラを用いた時と同様に、微粉の少ない
所望の粒度の粉砕品を得ることができる。
【0032】ここで、図3、および、図4に用いた粉砕
圧力Fの単位は、kgfであり、粉砕ローラ中心直径
D、および、粉砕ローラ幅Wの単位はmである。また、
回転テーブル直径T(m)とすると、粉砕ローラ3、お
よび、粉砕テーブル2のテーブル回転数N(rpm)
は、通常、図6に示すような範囲で選ばれて用いられて
おり、この範囲であれば、本実施例と同様の傾向の結果
が得られる。 なお、本実施例に用いた竪型粉砕機1は
粉砕ローラの個数が3個であって、テーブル回転数は8
0RPM、粉砕ローラ中心直径Dは1.32m、テーブ
ル直径Tは3.6m、ダムリング15の高さはテーブル
上面2Aより約5mmである。
【0033】以下、本実施例による竪型粉砕機における
粉砕圧力の制御方法について説明する。本実施例におけ
る粉砕力Fは、図3に示すように、油圧シリンダ8のロ
ッドを引込力(油圧シリンダ力と称することもある)を
F1とし、油圧シリンダ8から粉砕ローラ3までのレー
バー比をR(本実施例においては、R=L1/L2であ
る)とすると、F=F1×R+Mである。(Mは粉砕ロ
ーラ3等の自重によって生じる粉砕力である) また、油圧シリンダ力F1(kgf)は、緊張油圧をP
1(kgf/cm2)、油圧シリンダロッド側有効面積
をU(cm2)とすると、F1=P1×Uで求められ
る。従って、F=P1×U×R+Mとなり、油圧シリン
ダロッド側有効面積Uとレーバー比Rと粉砕ローラ等の
自重Mとは竪型粉砕機1により決まっている固定値なの
で、緊張油圧P1を調整することにより、粉砕力Fを自
在に制御することができる。また、緊張油圧P1を0k
gf/cm2としても粉砕ローラ3等の自重Mによって
粉砕力が生じるが、粉砕力Fを自重Mによって生じる粉
砕力より小さくしたい場合は、油圧シリンダピストンヘ
ッド側に油圧をかけることにより、粉砕ローラ3等を持
上げる力を作用させれば、粉砕力Fを自重Mによって生
じる粉砕力より小さくすることができる。なお、図4は
スフェリカル形状の竪型粉砕機1の場合を示したもので
あるが、図3と同様にして粉砕力Fを自在に制御できる
ことは勿論である。
【0034】なお、緊張油圧P1を圧力計によって測定
し、アンプを介して制御盤に入力し、制御盤に内装され
た演算器によって、緊張油圧P1よりF=P1×U×R
+Mの関係式によってFの値を算出して、L=(F×C
OSθ)/(W×D)と計算することにより粉砕圧力L
を求め、該求めた粉砕圧力Lを、予め、設定した粉砕圧
力と比較し、該設定値より計算により算出した粉砕圧力
Lの方が大きい場合においては緊張油圧P1を小さく
し、また、該設定値より計算により算出した粉砕圧力L
が小さい場合においては緊張油圧P1を大きくすること
によって、また、該設定値と計算により算出した粉砕圧
力Lが等しい場合においては、現状の緊張油圧P1を維
持する。このことにより、竪型粉砕機1の運転中に、粉
砕される原料の種類や量が、例え変化した場合において
も、粉砕圧力Lを一定に保つことができる。
【0035】このように、本実施例であれば、粉砕原料
の供給量が変化した場合においても、上記のようにして
粉砕圧力Lを常に一定に保つことができ、微粉を多く生
成することなくコンクリート骨材等の骨材原料に適した
角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を製造すること
ができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明による砕砂製
造用竪型粉砕機の運転方法では、竪型粉砕機によって製
造された砕砂は、天然砂に近い角がとれて丸みをおびた
粒子形状となり骨材用砕砂として用いると施工の際のコ
ンクリートの流動性が良好である。また、本発明による
砕砂製造用竪型粉砕機の運転御方法によれば、骨材とし
て不適な150μm以下の微粉の生成が少ないことから
微粉を除去するための水洗設備等が不要であり、また、
除去する微粉の量が少ないことから骨材用砕砂の収率が
良く、効率的に砕砂を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る竪型粉砕機の縦断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例に係る竪型粉砕機を用いた砕砂
装置のフローシートである。
【図3】本発明の実施例に係る竪型粉砕機のローラ押圧
用油圧装置を説明する説明図である。
【図4】スフェリカルタイプの粉砕ローラを用いた場合
の竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図
である。
【図5】竪型粉砕機の粉砕圧力と粉砕品中に含まれる1
50μm以下の微粉の割合(%)の関係を示すグラフで
ある。
【図6】本発明の運転方法に用いられる竪型粉砕機の回
転テーブルの直径に対する粉砕ローラ直径と粉砕ローラ
幅とテーブル回転数との関係を説明する図である。
【符号の説明】
1 竪型粉砕機 2 回転テーブル 2A 回転テーブル上面 3 粉砕ローラ 6 上部アーム 6A 下部アーム 8 油圧シリンダ 9 ピストンロッド 36 ローラ押圧用油圧装置 D 粉砕ローラ中心直径 W 粉砕ローラ幅W L 粉砕圧力 T 回転テーブル直径

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転テーブルの外周上面に回転自在な粉
    砕ローラを配置し、該粉砕ローラを回転テーブル上面に
    押圧することにより、該回転テーブル上面に供給した原
    石を該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕
    して砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に
    おいて、該粉砕ローラを該回転テーブル上面に押圧する
    粉砕圧力は、1kgf/cm2〜15kgf/cm2の範
    囲とすることを特徴とする砕砂製造用竪型粉砕機の運転
    方法。
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