JP2004237200A - 摩砕プラント - Google Patents
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Abstract
【課題】砕石など塊状原料を摩砕処理する摩砕装置と、原料を連続的に供給する供給装置とを有し、摩砕装置は、原料供給口と排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって筐体内で横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを備え、衝突板の回転操作に関わらず原料が筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられている摩砕プラントにおいて、原料の挙動の制御を介して原料の摩砕レベルをより十分に制御でき、運転を継続しながら原料の摩砕レベルを制御することも比較的に容易なものを提供する。
【解決手段】供給装置は、筐体内における原料の挙動を制御する水を筐体内に供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を備えており、排出口１２ｂ付近に、筐体１２内に保持される原料と水の量を設定する堰手段３０が高さ変更可能に設けられた構成にした。
【選択図】 図３
【解決手段】供給装置は、筐体内における原料の挙動を制御する水を筐体内に供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を備えており、排出口１２ｂ付近に、筐体１２内に保持される原料と水の量を設定する堰手段３０が高さ変更可能に設けられた構成にした。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石などの塊状原料を摩砕処理する摩砕装置と、前記摩砕装置に原料を連続的に供給する供給装置とを有し、前記摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって前記筐体内で横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを備え、前記衝突板の回転操作に関わらず原料が前記筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられている摩砕プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の摩砕プラントの例としては、本発明に関連する先行技術文献情報として下記に示す非特許文献１のものがある。
非特許文献１に紹介されている摩砕プラントに用いられている摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを有する。そして、衝突板の回転操作に関わらず原料が筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられているので、原料の摩砕は、主にデッドスペースよりもロータの軸芯側における原料どうしの摩擦並びに剪断作用によって行われる。従って、原料の角部が取り除かれて、丸みを帯びた製品（例えば、コンクリート用の骨材の品質評価項目の一つである粒形判定実績率の品質基準を満たす）が得られ易く、同時に、筐体内壁は、デッドスペースに静止維持される原料の層によって衝突板の作用から保護されるので、筐体内壁の原料による磨耗が極力防止される。
また、筐体及び筐体に支持されたロータの水平に対する角度を運転休止中に設定変更することによって、原料の滞留時間と摩砕レベルを調節可能に設けられている。
【０００３】
【非特許文献１】
著者：有限会社エー・ディ・イ、書名：常識破りの整粒磨石機マルマール、発行：不明（２００２年１１月以前）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非特許文献１に紹介されている摩砕プラントでは、原料の摩砕レベルを制御するには、運転を休止している間に筐体とロータの角度を設定変更することによって、原料の滞留時間を変えるしか方法がないため、筐体内における原料の挙動の制御を介して原料の摩砕レベルを十分に制御できず、しかも、運転中の摩砕装置は比較的強い振動を連続的に示すので、運転を継続中に機械的な角度調節機構を操作すると、角度調節機構が損傷し易く、運転を継続しながら原料の摩砕レベルを制御することは実質的に不可能であった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、上に例示した従来技術による摩砕装置の持つ前述した欠点に鑑み、筐体内における原料の挙動の制御を介して原料の摩砕レベルをより十分に制御でき、さらに、運転を継続しながら原料の摩砕レベルを制御することも比較的に容易な摩砕装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る摩砕プラントは、特許請求の範囲の請求項１から６のいずれかに記された特徴構成を備えている。
すなわち、本発明の特許請求の範囲の請求項１による摩砕プラントは、
砕石などの塊状原料を摩砕処理する摩砕装置と、前記摩砕装置に原料を連続的に供給する供給装置とを有し、
前記摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって前記筐体内で横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを備え、前記衝突板の回転操作に関わらず原料が前記筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられている摩砕プラントであって、
前記供給装置は、前記筐体内における原料の挙動を制御する水を前記筐体内に供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を備えており、
前記排出口付近に、前記筐体内に保持される原料と水の量を設定する堰手段が高さ変更可能に設けられていることを特徴構成としている。
【０００７】
このような特徴構成を備えているために、本発明の請求項１による摩砕プラントでは、
原料は、給水機構が供給する水の作用（原料が水から受ける浮力、原料どうしが接触する機会の変化、或いは、原料どうしの間に働く摩擦係数の変化など）により、単なる湿潤状態の原料を投入した場合とは大きく異なる挙動を、ロータによる攪拌作用に基づいて示すことになる。そこで、時間当たりの水の供給量または堰手段の高さの変更を介して、筐体内に保持される原料と水の比率や量、或いは、筐体内の上流側から下流側に移動する物質（原料と水の混合した全体）の流速を調節することによって、（すなわち、筐体内における原料の挙動の制御を介して）原料の摩砕レベルを従来に増して自由に制御できる。さらに、時間当たりの水の供給量の調節は運転を継続しながらでも実施可能なため、運転を継続しながら摩砕レベルを制御することが可能になった。
【０００８】
尚、前記堰手段は、個々に高さを変更可能なように左右に分割された複数の堰部分を有する構成とすることが可能である。
このように構成すれば、必要に応じて、堰手段の高さを一定にする（言い換えれば堰手段の上縁を水平な一直線にする）のではなく、摩砕中の筐体内における原料の高さの片寄り傾向（ロータの回転方向の下流側では高く、上流側では衝突板による巻き上げに基づいて低いと推定され、これは原料の特性、水量、ロータの回転速度などに応じて変化する要素と思われる）に合わせることができるので、原料の摩砕レベルや摩砕効率を更に正確に制御可能になる。
【０００９】
前記堰手段は、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材と、原料のみを堰き止め、水を自由通過させる第２堰部材とを有する構成とすることが可能である。
このように構成すれば、筐体内に保持される原料と水の量を別々に調節可能になるので、筐体内における原料の挙動のより細かな制御を介して、原料の摩砕レベルや摩砕効率を更に正確に制御可能になる。
【００１０】
前記堰手段は、筐体の左右の側壁に貫通形成された垂直のスリットに挿通され、筐体の幅を超える長さと、前記長さの一端から他端に向かって傾斜した上縁部を有する板状の堰からなり、前記堰の位置を左右に変更することによって、筐体内での実質的な堰の高さを調製可能である構成とすることが可能である。
このように構成すれば、筐体内での実質的な堰の高さを、外部から堰の位置を左右に変更することによって調製可能となり、例えば、摩砕装置を運転継続しつつ堰の高さを変更することが可能である。
【００１１】
前記供給装置は、多数のバケットを備えたバケットコンベアを含み、前記各バケットは、原料と前記バケット内にて略一定水位を示す水とを同時に搬送供給する構成とすることが可能である。バケットコンベアの具体例としてはスペースクライマー（バケットの上昇角は例えば約６０°）などを用いることができる。
このように構成すれば、摩砕装置の原料供給口の上方でコンベアが反転された時に原料と同時に落下する水がバケット内面付近の原料を摩砕装置内に洗い流す作用を及ぼすので、単に湿潤状態の原料のみをコンベアなどで搬送供給する構成に比べて、コンベアの積載面に原料が残留し難い（コンベアの積載面に残留した原料は原料受入れ位置に戻る迄に散逸し易い）。従って、原料をより無駄なく処理でき、また、水膜作用でコンベアの積載面に付着し易い形態（或いは組成）の骨材のみが選択的に排除されて摩砕処理されず、製品の組成が偏るなどの問題も抑制できるという効果が得られる。また他に、原料の投入に際して粉塵が発生し難くなるという効果も得られる。
【００１２】
前記供給装置は、前記バケット内の水とは別系統で水を添加する補助給水機構を含み、前記補助給水機構は、原料を排出するために反転された前記バケットの内部に加圧水を吹き付ける水射出手段からなる構成とすることが可能である。
このように構成すれば、供給速度を随時変更可能な形で水射出手段から追加される水によって、摩砕装置内に供される水の全量をより正確に調整でき、加えて、反転したバケット内面に付着している原料の略全量が加圧水の洗い流し作用によって摩砕装置内に供給され、摩砕処理に供されるので、原料をさらに無駄なく処理できる。また、水膜作用でバケット内面に付着し易い形態（或いは組成）の骨材のみが選択的に排除されて摩砕処理されず、製品の組成が偏るなどの問題もより高度に抑制できる。
【００１３】
本発明によるその他の特徴および利点は、以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の一例について図面に基づいて解説する。
（砕石再生プラントの概要）
図１に示す砕石再生プラント１００は、鉄道の道床に一定期間用いられた使用済みのバラスト（砕石）１等を再生するための施設である。このような使用済みのバラストは、鉄道からの荷重を長期間受ける間に生じた割れや、オイル等による汚染等のために、一般にバラスト道床としての再使用はできない。しかし、この砕石再生プラントによって、一定の粒度範囲と粒形に調整され、同時に、洗浄を施すことによって、再生砕石（コンクリート用の骨材など）へと再生することができる。
【００１５】
砕石再生プラント１００の主要な設備のレイアウトを図１に示す。この図１から理解されるように、砕石再生プラント１００は、搬入されて来た元原料としてのバラスト１を約２５ｍｍ以上と約２５ｍｍ以下のサイズで篩い分ける湿式の第１トロンメル４、第１トロンメル４から排出された２５ｍｍ以上のサイズの砕石を乾式で粉砕するジョークラッシャー５（排出物は第１トロンメル４に還元される）、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の塊状原料としての砕石（原料の一例）を摩砕する摩砕プラント６、摩砕プラント６から排出された細かくなった砕石を約１３ｍｍ以上と約１３ｍｍ以下のサイズで篩い分ける湿式の第２トロンメル７、第２トロンメル７から排出された約１３〜２５ｍｍのサイズの砕石からゴミ成分を取り除く選別装置８とを備える。選別装置８から排出された約１３〜２５ｍｍのサイズの砕石が再生砕石として得られる。尚、第２トロンメル７の篩目から落下した約１３ｍｍ以下のサイズの砕石と微紛は、砂或いは砂味（じゃみ）として利用されている。尚、元原料としてのバラスト１は通常約２５ｍｍ以上の砕石を５０〜６０％程度含む。
第１トロンメル４と第２トロンメル７は、一種のロータリー式スクリーン、すなわち、円筒形の篩面を備え、一般に水平から若干傾斜した軸芯周りで低速回転される回転篩を指す。
【００１６】
（摩砕プラントの概要）
図２に示すように、摩砕プラント６は、塊状原料を摩砕処理する摩砕装置９と、摩砕装置９に原料を連続的に供給する供給装置２０とを有する。
図３から図５に示すように、摩砕装置９は、概して直方体状の板金製の筐体１２と、筐体１２の長手方向軸芯と平行な軸芯周りに回転可能に筐体１２内で支持されたロータ１４とを有する。筐体１２は、その上流側の端部に設けられた横向きで略水平な軸芯周りで揺動可能に支持されており、筐体１２の下流側の端部付近には、筐体１２の傾斜の大きさを１°〜６°の範囲で設定変更可能な角度調整機構１６が設けられている。ロータ１４の軸芯の姿勢も筐体１２と共に変わる。この実施形態では、基本的に、摩砕装置９（筐体１２とロータ１４）は水平から約４°傾斜させて用いているが、図３では傾斜という概念を示すために大きく傾斜したように記されている。
筐体１２の上面には円筒状の原料供給口１２ａが設けられ、底面には、摩砕処理された製品を排出する排出口１２ｂと、筐体１２内の原料を略残らず排出するための排出ホッパ１２ｃが設けられている。原料供給口１２ａは、筐体１２の軸芯（後述するロータ１４の軸芯と同一）の真上に位置する中心線上ではなく、中心線よりも筐体１２の幅方向の一端に寄った位置に設けてある。これによって、原料供給口１２ａから供給された原料は、後述するロータ１４の回転する衝突板１４とカウンターで衝突することなく、より円滑に供給される。一方、排出口１２ｂは、筐体１２の軸芯の真下に位置する中心線上に設けてある。排出ホッパ１２ｃの出口は、手動で開閉可能なダンパー１２ｄによって通常は閉じられている。
【００１７】
ロータ１４は、円筒状のロータ本体１４ａと、ロータ本体１４ａの外周から径方向外向きに突設された多数の衝突板１４ｂとを有する。ロータ１４は、筐体１２に隣接配置されたエンジン１３（駆動手段の一例）によって約１７０回転／ｍｉｎの回転速度で回転駆動される。衝突板１４ｂと筐体１２内壁面の間の距離は、十分に大きく（最も近接した部位でも３００ｍｍを超える間隔がある）設定されているので、衝突板１４ｂの回転操作に関わらず原料が筐体１２に対して（デッドとして）静止維持されるデッドスペースＳが筐体内壁付近に形成される。このように厚さが３００ｍｍを超えるデッドスペースＳが筐体内壁付近に形成されるため、原料は主に、衝突板１４ｂの回転に基づいて発生する「原料どうしの摩擦に基づく剪断及び圧縮」によって摩砕され（すなわち、衝突板１４ｂによる原料の筐体内壁への押し付けに基づく剪断や圧縮によってではない）、その結果、より丸みを帯びた形状の砕石が得られ、コンクリート用の骨材の品質評価項目の一つである粒形判定実績率（一般に、尖った角が少なく、扁平率が小さい粒形の砕石ほど値が高くなる）の品質基準を満たす。また、この厚さが３００ｍｍを超えるデッドスペースＳのために、筐体１２内壁面の原料による磨耗が著しく抑制される。尚、筐体１２の底部に設けてある排出ホッパ１２ｃにも、衝突板１４ｂの回転操作に関わらず静止維持される原料がデッドとして蓄積されている。原料を変更する必要がある場合などには、これらのデッドは水と共に全て必要に応じてダンパー１２ｄの開放操作によって排出できる。
尚、排出口１２ｂの下方には、摩砕された砕石粒子から余分な水を分離するための水抜き手段が配置されている。この水抜き手段は例えば目の粗いフィルターか篩のようなもので構成することができ、排出物のうち水のみが水抜き手段を通過し、砕石粒子はこの水抜き手段の上に幾らか蓄積されながら、この蓄積分の上に排出された砕石粒子が、隣接するコンベア上に流れ込んで、次の工程に送られる。
また、衝突板１４ｂは先端の断面形状や径方向の突出量が互いに異なるハンマーライナー（突出量大）とチップライナー（突出量小）とからなり、摩砕したい粒子の寸法や硬度に適するように、これらの２種類のライナーを任意の順番で入れ替えることが可能である。
【００１８】
供給装置２０は、多数のバケット２１が連続的に配置されたバケットコンベア２２と、バケットコンベア２２の上流側端部でバケット２１に原料（第１トロンメル４から排出された約２５ｍｍ以下の砕石）を供給するフィーダ２４とを有する。バケット２１内に原料と共に供給された水（第１トロンメル４由来の水）の水位は、図に示すようにバケット２１内で原料の高さの略半分のレベルに達する。バケットコンベア２２の供給側の多数のバケット２１は水平に対して約６０°の比較的急峻な角度の直線上を移動する。尚、バケットコンベア２２の下方部位にバケット２１が水平に送られる領域を形成し、バケットに原料を供給する垂直に延びたフィーダをこの水平領域の真上に配置しても良い。
また、供給装置２０は、バケット２１内の水とは別系統で水を添加する補助給水機構を有する。この補助給水機構は、原料を排出するために反転されたバケット２１の内部に加圧水を吹き付ける水射出手段２８と、これとは別に設けられた吸水ライン（不図示）とからなる。水射出手段２８は水平に延びたパイプ２８ａからなり、パイプ２８ａには複数の水平姿勢のウォータージェットノズル２８ｂが略等間隔で形成されている。
従って、バケットコンベア２２と水射出手段２８とは、筐体１２内に原料と共に比較的大量の水を供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を構成している。
【００１９】
筐体１２内に供給された比較的大量の水は、筐体１２内における衝突板１４ｂの回転に基づく原料の挙動を制御する機能を有する。この制御機構は未だ明らかでないが、比較的大量の水の存在によって、原料が水から浮力を受けること、及び、原料どうしが接触する機会、或いは、原料どうしの間に働く摩擦係数が水膜の存在によって変化する、等の物理作用が生じていることが予測される。また、一般に、給水機構によって供給される水の量が増すほど、原料の滞留時間は減少し、結果的に、処理速度（摩砕装置から排出される製品の時間当たりの量）は高まるが、摩砕レベルは低くなる。これを利用して給水速度によって摩砕レベルを制御することが可能である。他方、このように比較的大量の水と共に原料を摩砕すると、乾式で摩砕した場合や、単なる湿潤状態の原料を摩砕した場合に比べて、砕石紛塵、粘土分、ゴミなどの除去率が極めて高くなる（特に表２に記された微粒分量の値を参照のこと）。
【００２０】
図３と図４に示すように、排出口１２ｂの上流側に隣接した位置には、筐体１２内に保持される原料と水の量を設定する堰手段３０が高さ変更可能に設けられている。堰手段３０は、筐体１２内の幅の全体にわたって延びた固定堰３１と、固定堰３１に対して高さ変更可能に支持された可動堰３２とからなる。可動堰３２は、筐体１２内の幅方向に沿って左右に分割された３つの堰部分、即ち、第１可動堰３２ａ、第２可動堰３２ｂ、第３可動堰３２ｃを有する。これらの可動堰３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、固定堰３１に垂直に形成された長孔３１ａに挿通されたボルトＦによって固定されており、ボルトＦを緩めると、各堰部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃを個々に高さ変更できる。尚、運転中の筐体１２内では、原料と水の表面は水平ではなく、ロータ１４の高速回転に基づいて、ロータ１４の衝突板１４ｂが上方に移動する領域では高く、逆に、ロータ１４の衝突板１４ｂが下方に移動する領域では低い傾斜面を呈するので、図４に示すように右側の堰部分３２ａを最も高くし、左側の堰部分３２ｃを最も低く設定すると、製品が筐体１２内の幅方向に関する全域から均等に排出される傾向が高まるため、より粒形や粒子サイズの揃った製品が得られ易い。また、摩砕レベルの制御も行い易くなる。
【００２１】
また、前述した角度調整機構１６を用いて、摩砕装置９の傾斜度合いを高めると、砕石の筐体内滞留時間が減少し、処理速度は高まるが、摩砕レベルが小さくなる傾向が見られる。
このように、前述した供給される水の供給速度と、この角度調整機構１６による摩砕装置９の傾斜度合いと、堰手段３０の高さとは、いずれも摩砕処理速度または摩砕レベルを制御可能なパラメータとして取り扱うことができるので、これら３つの制御パラメータを適宜組み合わせることによって、処理速度と摩砕レベルを或る程度自由に制御することができる。
尚、運転中の摩砕装置９は比較的強い振動を連続的に示すので、運転を継続中に角度調節機構１６を操作することは実質的に困難であり、堰手段３０の高さの設定変更も摩砕装置９を停止中にのみ可能である。しかし、水の供給速度は摩砕装置９を運転継続中に変更可能であり、これを運転を継続しながらでも摩砕処理速度または摩砕レベルを或る程度制御可能な手段として用いることが可能である。これによって、例えば、摩砕装置９から排出されて来る砕石の量や粒度を現場で観察しながら水の供給速度を適宜変更することで、摩砕装置９による摩砕処理速度または摩砕レベルを或る程度管理することが可能になる。
【００２２】
【実施例】
ここで上記の摩砕プラント６によって得られた再生砕石の品質評価試験の試験結果を記載する。試験の項目と規格値は、コンクリート用砕石の認定基準に準じている。
砕石再生プラント１００に搬入された使用済みのバラスト（砕石）１から、第１トロンメル４とジョークラッシャー５によって得られた約２５ｍｍ以下の塊状原料としての砕石（原料の一例）を摩砕プラント６によって摩砕し、摩砕プラント６から排出された細かくなった砕石を選別装置８で処理してゴミ成分を取り除き、試験用の試料とした。このようにして得られた砕石を、摩砕プラント６での処理条件に応じて、以下の製品Ａ、比較例Ｂ、比較例Ｃとし、各試験に供した。尚、実際の生産ラインでは、摩砕プラント６から排出された細かくなった砕石を、第２トロンメル７によって約１３ｍｍ以上と約１３ｍｍ以下のサイズで篩い分け、第２トロンメル７から排出された約１３〜２５ｍｍのサイズの砕石を、選別装置８で処理してゴミ成分を取り除き製品とするが、摩砕プラント６での摩砕条件によって生じる相違を見極めるために、故意に第２トロンメル７での処理を省いた砕石を試料とした。
【００２３】
以下の表２に示す製品Ａ（本発明による製品）は、上述のように、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の砕石を原料として用い、筐体及びロータの傾斜度：４°、処理速度：約２５０トン／ｈｒ、バケット２１と補助給水機構による合計の水供給速度：６ｍ３／ｈｒ、第１可動堰３２ａの高さ５０ｍｍ、第２可動堰３２ｂの高さ８０ｍｍ、第３可動堰３２ｃの高さ１１０ｍｍ、という処理条件で摩砕プラント６で（湿式）摩砕処理し、第２トロンメル７とゴミ選別装置８を通して得たものである。因みに、図１の砕石再生プラント１００で砕石処理用として用いる水は、摩砕プラント６での６ｍ３／ｈｒの他に、第１トロンメル４、ジョークラッシャー５、第２トロンメル７、ゴミ除去用の選別装置８で用いる水もあり、全部で１３７ｍ３／ｈｒの水を使用する。
比較例Ｂは、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の砕石を原料として用い、バケット２１と補助給水機構による水供給を行わなかった点を除いて上記の製品Ａと同じ条件で摩砕プラント６で（乾式）摩砕処理し、第２トロンメル７とゴミ選別装置８を通して得たものである。
比較例Ｃは、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の塊状原料としての砕石を原料として用い、摩砕プラント６を経ずに、第２トロンメル７とゴミ選別装置８を通して得たものである。
【００２４】
【表１】
試験項目
【００２５】
【表２】
試験結果
【００２６】
ＪＩＳ Ａ １１０３（骨材の微粒分量試験方法）に基づいて得られる「微粒分量」は、骨材に含まれる粒子のうちの微紛（目開きの呼びが７５μｍの網ふるいを通過するもの）の割合を重量％で表したものである。「１．０％以下」という規格値が示すように、再生骨材から持ち込まれる微紛がコンクリートの品質に影響を及ぼさないためには小さな値が望ましい。表２の試験結果からは、本願発明の装置と方法に基づく製品Ａは規格値を満たすが、２つの比較例は規格値から外れていることが判る。製品Ａは、水を比較的大量に用いた摩砕の工程で表面の微紛が効率的に除去されたことが推測できる。
【００２７】
ＪＩＳ Ａ １１０４（骨材の単位容積質量及び実績率試験方法）に基づいて得られる「粒形判定実績率」は、乾燥状態の骨材を所定の金属容器に詰め込んだ時の容器内に占める骨材の体積を％で表したものであり、後述する単位容積質量（ｋｇ／リットル）を絶乾密度（ｋｇ／リットル）で割って、１００を掛けることによって値を得る。金属容器への詰め込みは棒突き法によった。一般に、粒径分布が揃っているほど（但し上限がある）この粒形判定実績率は高くなる傾向が知られている。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂが、経由しない比較例Ｃよりも高く優れていることが判る。製品Ａと比較例Ｂは、摩砕装置９による摩砕工程で骨材の鋭利な角部が効率的に除去されたことが推測できる。
【００２８】
同じくＪＩＳ Ａ １１０４（骨材の単位容積質量及び実績率試験方法）に基づいて得られる「単位容積質量」は、乾燥状態の骨材を所定の金属容器に詰め込んだ時の容器内に占める骨材の質量を（ｋｇ／リットル）で表したものである。これも同様に粒径分布が揃っているほど（但し上限がある）値が高くなる傾向が知られている。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂが、経由しない比較例Ｃよりも規格値の中心付近の値を示すことが判る。
【００２９】
ＪＩＳ Ａ １１１０（粗骨材の密度及び吸水率試験方法）に基づいて得られる「絶乾比重」は、絶対乾燥状態における骨材の密度を、アルキメデスの原理に基づいて、骨材の水中での見掛け質量、水切り後に水膜を除去した吸水骨材の質量、及び、乾燥後の骨材の質量とから測定したものである。単位はｇ／ｃｍ３。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂは規格値を満たすが、比較例Ｃは規格値から外れていることが判る。製品Ａと比較例Ｂは、摩砕装置６を用いた摩砕工程で骨材表面の軟らかく比重の小さな部分、微紛、或いはゴミ分が効率的に除去されたことが推測できる。
【００３０】
同じくＪＩＳ Ａ １１１０（粗骨材の密度及び吸水率試験方法）に基づいて得られる「吸水率」は、「絶乾比重」に用いられた試料と同時に採取された試料を用い、「絶乾比重」と同様の方法で行われる。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂが、摩砕プラント６を経由しない比較例Ｃよりも低いことが判る。同様に、製品Ａと比較例Ｂは、摩砕装置６を用いた摩砕工程で骨材表面の軟らかく吸水し易い部分、微紛、或いはゴミ分が効率的に除去されたためと推測できる。
【００３１】
ＪＩＳ Ａ １１２１（ロスアンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法）に基づいて得られる「すりへり減量」は、水平な軸芯周りで３０〜３３回／ｍｉｎの回転速度で回転駆動される鋼製円筒状の容器と、この容器内に試料と共に入れられた鋼球とからなるロスアンゼルス試験機を用い、所定の回数だけ容器を回転させた後の試料について、１．７ｍｍの網ふるいを通過した粒子の割合を％（重量％）で表したものである。ここでは、ＪＩＳ Ａ １１２１に記された粒度区分Ｂに準じ、２５〜２０ｍｍの粒径の粒子が２５００ｇ、２０〜１５ｍｍの粒径の粒子が２５００ｇ、及び、全質量が５０００ｇとなるように調整した試料を、平均直径が約４６．８ｍｍで１個の質量が３９０〜４４５ｇの鋼球１１個と共にロスアンゼルス試験機に入れ、５００回回転させた。本願発明のような摩砕プラントで得られた砕石を骨材として用いたコンクリートの養生／硬化後の物理的強度（擦り減り抵抗などの高さ）を確保するためには小さな値が望ましい。３種類の試料はいずれも規格値をクリアしてはいるが、製品Ａと比較例Ｂは、比較例Ｃよりも更に低い値を示した。摩砕装置９による摩砕工程で、骨材の鋭利な角部、或いは、骨材表面の軟らかく分離され易い部分、微紛、或いはゴミ成分が効率的に除去されたことが推測できる。
【００３２】
ＪＩＳ Ａ １１２２（硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験方法）に基づいて得られる「安定性」は、骨材の安定性を、硫酸ナトリウムの結晶圧による破壊作用に対する抵抗性を基準として評価するものである。試験の概略方法は、水１リットルに２５０ｇの硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）または７５０ｇの硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ）を溶解させて得た溶液中に、試料を１６〜１８時間にわたって浸し、溶液から取り出した試料を１００〜１１０℃の乾燥機内で４〜６時間乾燥させる、という操作を５回繰り返し、骨材の損失質量百分率Ｐ１を、試験前の試料の質量ｍ１（ｇ）と試験前に試料がとどまった篩に残る試験後の試料の質量ｍ２（ｇ）を用いたＰ１＝｛１−（ｍ２／ｍ１）｝×１００という計算式から求める。「１２％以下」という規格値が示すように、コンクリートの混練中、養生中の化学的安定性及び硬化後の長期の試用期間中にコンクリートの品質に影響を及ぼさないためには、損失質量百分率Ｐ１は小さい方が望ましい。
【００３３】
次に、図７から図９は、ＪＩＳ Ａ １１０２（骨材のふるい分け試験方法）に基づいて得られる「ふるい分け試験」の結果を粒度曲線図の形で示す。ふるい分け試験は、呼び寸法が夫々５０ｍｍ、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍの各篩を用い、機械式の振動による篩分け操作を経た時の各篩に残った試料の重量を測定し、百分率で表記したものである。図７から図９に示す結果から、製品Ａと比較例Ｂの試料は、摩砕装置６による特に角部が取れる摩砕の作用で適度にまとまった粒度分布を持つようになり、その結果、粒度分布曲線は規格値の範囲内に収まっていることが判る。比較例Ｃの粒度分布曲線は、２０ｍｍの篩に残った試料が過剰にあり（２２重量％）、規格値の範囲から外れている。
参考として付した下記の表３は、同上の「ふるい分け試験」の結果を、各サイズの篩面に留（とど）まった粒子（篩上）の割合を重量％という別の表記で示したもので、その値は図７から図９の内容と完全に一致するものである。例えば、表３には製品Ａの２０ｍｍ及び１５ｍｍの各篩上に留まった試料は夫々８％、２３％であることが示されている。そして、対応する図７には、２０ｍｍの篩の通過率は９２％であること、言い換えれば、１００−９２＝８％が留まったことが示されている。同様に、図７には、１５ｍｍの篩の通過率は６９％であること、言い換えれば、１００−６９＝３１％が留まったことが示されており、これは実際に１５ｍｍの篩に留まった２３％と２０ｍｍの篩に留まった８％との累積値である。
【００３４】
【表３】
ふるい分け試験の成績
【００３５】
〔別実施形態〕
＜１＞堰手段は、高さ変更可能に設けた中央の可動堰と、この可動堰左右に位置変更可能に設けた左右一対の可動堰とからなる構成としても良い。この時、これら左右一対の可動堰は、筐体１２の床面から天板付近まで上下に長く延びた板状とすることができる。
【００３６】
＜２＞堰手段は、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材と、原料のみを堰き止め、水を自由通過させる第２堰部材とを有する構成としても良い。例えば、図５の摩砕装置４９に設けられた堰手段１３０は、筐体１２内の幅の全体にわたって延びた固定堰１３１と、固定堰１３１に対して高さ変更可能に支持された可動堰１３２とからなる。可動堰１３２は、筐体１２内の幅方向に沿って左右に分割された３つの堰部分、即ち、第１可動堰１３２ａ、第２可動堰１３２ｂ、第３可動堰１３２ｃを有する。これらの可動堰１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、固定堰１３１に垂直に形成された長孔１３１ａに挿通されたボルトＦによって固定されており、ボルトＦを緩めると、各堰部分１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを個々に高さ変更できる。可動堰１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材Ｐと、原料のみを堰き止め、水を自由通過させるメッシュ状の第２堰部材Ｑとを有する。このような構成によって、砕石の性質によって、製品として得られる砕石の粒形や粒子サイズの制御がより自由にできる。
【００３７】
＜３＞図６の摩砕装置５９に設けられた堰手段２３０は、筐体１２の左右の側壁に貫通形成された垂直のスリットに挿通された板状の堰２３１からなり、堰２３１の上縁が一端から他端に向かって傾斜しているので、堰２３１の左右の位置を設定変更することによって、堰手段２３０の高さを運転中に修正可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】砕石再生プラントのレイアウトを示す平面図
【図２】摩砕プラントの概略を示す斜視図
【図３】摩砕装置の破断側面図
【図４】摩砕装置の一部破断正面図
【図５】摩砕装置の堰手段の別実施形態を示す説明図
【図６】摩砕装置の堰手段のさらに別の実施形態を示す説明図
【図７】摩砕プラントで得られた本発明による砕石（製品Ａ）の粒度分布を示すグラフ
【図８】摩砕プラントで得られた砕石（比較例Ｂ）の粒度分布を示すグラフ
【図９】摩砕プラントで得られた砕石（比較例Ｃ）の粒度分布を示すグラフ
【符号の説明】
１００ 砕石再生プラント
１ バラスト（砕石）
４ 第１トロンメル
５ ジョークラッシャー
６ 摩砕プラント
７ 第２トロンメル
８ 選別装置
９ 摩砕装置
１２ 筐体
１２ａ 原料供給口
１２ｂ 排出口
１２ｃ 排出ホッパ
１４ ロータ
１４ａ ロータ本体
１４ｂ 衝突板
Ｓ デッドスペース
１６ 角度調整機構
２０ 供給装置
２１ バケット
２２ バケットコンベア
２４ フィーダ
２６ 給水機構
２８ 水射出手段（補助給水機構）
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石などの塊状原料を摩砕処理する摩砕装置と、前記摩砕装置に原料を連続的に供給する供給装置とを有し、前記摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって前記筐体内で横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを備え、前記衝突板の回転操作に関わらず原料が前記筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられている摩砕プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の摩砕プラントの例としては、本発明に関連する先行技術文献情報として下記に示す非特許文献１のものがある。
非特許文献１に紹介されている摩砕プラントに用いられている摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを有する。そして、衝突板の回転操作に関わらず原料が筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられているので、原料の摩砕は、主にデッドスペースよりもロータの軸芯側における原料どうしの摩擦並びに剪断作用によって行われる。従って、原料の角部が取り除かれて、丸みを帯びた製品（例えば、コンクリート用の骨材の品質評価項目の一つである粒形判定実績率の品質基準を満たす）が得られ易く、同時に、筐体内壁は、デッドスペースに静止維持される原料の層によって衝突板の作用から保護されるので、筐体内壁の原料による磨耗が極力防止される。
また、筐体及び筐体に支持されたロータの水平に対する角度を運転休止中に設定変更することによって、原料の滞留時間と摩砕レベルを調節可能に設けられている。
【０００３】
【非特許文献１】
著者：有限会社エー・ディ・イ、書名：常識破りの整粒磨石機マルマール、発行：不明（２００２年１１月以前）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非特許文献１に紹介されている摩砕プラントでは、原料の摩砕レベルを制御するには、運転を休止している間に筐体とロータの角度を設定変更することによって、原料の滞留時間を変えるしか方法がないため、筐体内における原料の挙動の制御を介して原料の摩砕レベルを十分に制御できず、しかも、運転中の摩砕装置は比較的強い振動を連続的に示すので、運転を継続中に機械的な角度調節機構を操作すると、角度調節機構が損傷し易く、運転を継続しながら原料の摩砕レベルを制御することは実質的に不可能であった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、上に例示した従来技術による摩砕装置の持つ前述した欠点に鑑み、筐体内における原料の挙動の制御を介して原料の摩砕レベルをより十分に制御でき、さらに、運転を継続しながら原料の摩砕レベルを制御することも比較的に容易な摩砕装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る摩砕プラントは、特許請求の範囲の請求項１から６のいずれかに記された特徴構成を備えている。
すなわち、本発明の特許請求の範囲の請求項１による摩砕プラントは、
砕石などの塊状原料を摩砕処理する摩砕装置と、前記摩砕装置に原料を連続的に供給する供給装置とを有し、
前記摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって前記筐体内で横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを備え、前記衝突板の回転操作に関わらず原料が前記筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられている摩砕プラントであって、
前記供給装置は、前記筐体内における原料の挙動を制御する水を前記筐体内に供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を備えており、
前記排出口付近に、前記筐体内に保持される原料と水の量を設定する堰手段が高さ変更可能に設けられていることを特徴構成としている。
【０００７】
このような特徴構成を備えているために、本発明の請求項１による摩砕プラントでは、
原料は、給水機構が供給する水の作用（原料が水から受ける浮力、原料どうしが接触する機会の変化、或いは、原料どうしの間に働く摩擦係数の変化など）により、単なる湿潤状態の原料を投入した場合とは大きく異なる挙動を、ロータによる攪拌作用に基づいて示すことになる。そこで、時間当たりの水の供給量または堰手段の高さの変更を介して、筐体内に保持される原料と水の比率や量、或いは、筐体内の上流側から下流側に移動する物質（原料と水の混合した全体）の流速を調節することによって、（すなわち、筐体内における原料の挙動の制御を介して）原料の摩砕レベルを従来に増して自由に制御できる。さらに、時間当たりの水の供給量の調節は運転を継続しながらでも実施可能なため、運転を継続しながら摩砕レベルを制御することが可能になった。
【０００８】
尚、前記堰手段は、個々に高さを変更可能なように左右に分割された複数の堰部分を有する構成とすることが可能である。
このように構成すれば、必要に応じて、堰手段の高さを一定にする（言い換えれば堰手段の上縁を水平な一直線にする）のではなく、摩砕中の筐体内における原料の高さの片寄り傾向（ロータの回転方向の下流側では高く、上流側では衝突板による巻き上げに基づいて低いと推定され、これは原料の特性、水量、ロータの回転速度などに応じて変化する要素と思われる）に合わせることができるので、原料の摩砕レベルや摩砕効率を更に正確に制御可能になる。
【０００９】
前記堰手段は、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材と、原料のみを堰き止め、水を自由通過させる第２堰部材とを有する構成とすることが可能である。
このように構成すれば、筐体内に保持される原料と水の量を別々に調節可能になるので、筐体内における原料の挙動のより細かな制御を介して、原料の摩砕レベルや摩砕効率を更に正確に制御可能になる。
【００１０】
前記堰手段は、筐体の左右の側壁に貫通形成された垂直のスリットに挿通され、筐体の幅を超える長さと、前記長さの一端から他端に向かって傾斜した上縁部を有する板状の堰からなり、前記堰の位置を左右に変更することによって、筐体内での実質的な堰の高さを調製可能である構成とすることが可能である。
このように構成すれば、筐体内での実質的な堰の高さを、外部から堰の位置を左右に変更することによって調製可能となり、例えば、摩砕装置を運転継続しつつ堰の高さを変更することが可能である。
【００１１】
前記供給装置は、多数のバケットを備えたバケットコンベアを含み、前記各バケットは、原料と前記バケット内にて略一定水位を示す水とを同時に搬送供給する構成とすることが可能である。バケットコンベアの具体例としてはスペースクライマー（バケットの上昇角は例えば約６０°）などを用いることができる。
このように構成すれば、摩砕装置の原料供給口の上方でコンベアが反転された時に原料と同時に落下する水がバケット内面付近の原料を摩砕装置内に洗い流す作用を及ぼすので、単に湿潤状態の原料のみをコンベアなどで搬送供給する構成に比べて、コンベアの積載面に原料が残留し難い（コンベアの積載面に残留した原料は原料受入れ位置に戻る迄に散逸し易い）。従って、原料をより無駄なく処理でき、また、水膜作用でコンベアの積載面に付着し易い形態（或いは組成）の骨材のみが選択的に排除されて摩砕処理されず、製品の組成が偏るなどの問題も抑制できるという効果が得られる。また他に、原料の投入に際して粉塵が発生し難くなるという効果も得られる。
【００１２】
前記供給装置は、前記バケット内の水とは別系統で水を添加する補助給水機構を含み、前記補助給水機構は、原料を排出するために反転された前記バケットの内部に加圧水を吹き付ける水射出手段からなる構成とすることが可能である。
このように構成すれば、供給速度を随時変更可能な形で水射出手段から追加される水によって、摩砕装置内に供される水の全量をより正確に調整でき、加えて、反転したバケット内面に付着している原料の略全量が加圧水の洗い流し作用によって摩砕装置内に供給され、摩砕処理に供されるので、原料をさらに無駄なく処理できる。また、水膜作用でバケット内面に付着し易い形態（或いは組成）の骨材のみが選択的に排除されて摩砕処理されず、製品の組成が偏るなどの問題もより高度に抑制できる。
【００１３】
本発明によるその他の特徴および利点は、以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の一例について図面に基づいて解説する。
（砕石再生プラントの概要）
図１に示す砕石再生プラント１００は、鉄道の道床に一定期間用いられた使用済みのバラスト（砕石）１等を再生するための施設である。このような使用済みのバラストは、鉄道からの荷重を長期間受ける間に生じた割れや、オイル等による汚染等のために、一般にバラスト道床としての再使用はできない。しかし、この砕石再生プラントによって、一定の粒度範囲と粒形に調整され、同時に、洗浄を施すことによって、再生砕石（コンクリート用の骨材など）へと再生することができる。
【００１５】
砕石再生プラント１００の主要な設備のレイアウトを図１に示す。この図１から理解されるように、砕石再生プラント１００は、搬入されて来た元原料としてのバラスト１を約２５ｍｍ以上と約２５ｍｍ以下のサイズで篩い分ける湿式の第１トロンメル４、第１トロンメル４から排出された２５ｍｍ以上のサイズの砕石を乾式で粉砕するジョークラッシャー５（排出物は第１トロンメル４に還元される）、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の塊状原料としての砕石（原料の一例）を摩砕する摩砕プラント６、摩砕プラント６から排出された細かくなった砕石を約１３ｍｍ以上と約１３ｍｍ以下のサイズで篩い分ける湿式の第２トロンメル７、第２トロンメル７から排出された約１３〜２５ｍｍのサイズの砕石からゴミ成分を取り除く選別装置８とを備える。選別装置８から排出された約１３〜２５ｍｍのサイズの砕石が再生砕石として得られる。尚、第２トロンメル７の篩目から落下した約１３ｍｍ以下のサイズの砕石と微紛は、砂或いは砂味（じゃみ）として利用されている。尚、元原料としてのバラスト１は通常約２５ｍｍ以上の砕石を５０〜６０％程度含む。
第１トロンメル４と第２トロンメル７は、一種のロータリー式スクリーン、すなわち、円筒形の篩面を備え、一般に水平から若干傾斜した軸芯周りで低速回転される回転篩を指す。
【００１６】
（摩砕プラントの概要）
図２に示すように、摩砕プラント６は、塊状原料を摩砕処理する摩砕装置９と、摩砕装置９に原料を連続的に供給する供給装置２０とを有する。
図３から図５に示すように、摩砕装置９は、概して直方体状の板金製の筐体１２と、筐体１２の長手方向軸芯と平行な軸芯周りに回転可能に筐体１２内で支持されたロータ１４とを有する。筐体１２は、その上流側の端部に設けられた横向きで略水平な軸芯周りで揺動可能に支持されており、筐体１２の下流側の端部付近には、筐体１２の傾斜の大きさを１°〜６°の範囲で設定変更可能な角度調整機構１６が設けられている。ロータ１４の軸芯の姿勢も筐体１２と共に変わる。この実施形態では、基本的に、摩砕装置９（筐体１２とロータ１４）は水平から約４°傾斜させて用いているが、図３では傾斜という概念を示すために大きく傾斜したように記されている。
筐体１２の上面には円筒状の原料供給口１２ａが設けられ、底面には、摩砕処理された製品を排出する排出口１２ｂと、筐体１２内の原料を略残らず排出するための排出ホッパ１２ｃが設けられている。原料供給口１２ａは、筐体１２の軸芯（後述するロータ１４の軸芯と同一）の真上に位置する中心線上ではなく、中心線よりも筐体１２の幅方向の一端に寄った位置に設けてある。これによって、原料供給口１２ａから供給された原料は、後述するロータ１４の回転する衝突板１４とカウンターで衝突することなく、より円滑に供給される。一方、排出口１２ｂは、筐体１２の軸芯の真下に位置する中心線上に設けてある。排出ホッパ１２ｃの出口は、手動で開閉可能なダンパー１２ｄによって通常は閉じられている。
【００１７】
ロータ１４は、円筒状のロータ本体１４ａと、ロータ本体１４ａの外周から径方向外向きに突設された多数の衝突板１４ｂとを有する。ロータ１４は、筐体１２に隣接配置されたエンジン１３（駆動手段の一例）によって約１７０回転／ｍｉｎの回転速度で回転駆動される。衝突板１４ｂと筐体１２内壁面の間の距離は、十分に大きく（最も近接した部位でも３００ｍｍを超える間隔がある）設定されているので、衝突板１４ｂの回転操作に関わらず原料が筐体１２に対して（デッドとして）静止維持されるデッドスペースＳが筐体内壁付近に形成される。このように厚さが３００ｍｍを超えるデッドスペースＳが筐体内壁付近に形成されるため、原料は主に、衝突板１４ｂの回転に基づいて発生する「原料どうしの摩擦に基づく剪断及び圧縮」によって摩砕され（すなわち、衝突板１４ｂによる原料の筐体内壁への押し付けに基づく剪断や圧縮によってではない）、その結果、より丸みを帯びた形状の砕石が得られ、コンクリート用の骨材の品質評価項目の一つである粒形判定実績率（一般に、尖った角が少なく、扁平率が小さい粒形の砕石ほど値が高くなる）の品質基準を満たす。また、この厚さが３００ｍｍを超えるデッドスペースＳのために、筐体１２内壁面の原料による磨耗が著しく抑制される。尚、筐体１２の底部に設けてある排出ホッパ１２ｃにも、衝突板１４ｂの回転操作に関わらず静止維持される原料がデッドとして蓄積されている。原料を変更する必要がある場合などには、これらのデッドは水と共に全て必要に応じてダンパー１２ｄの開放操作によって排出できる。
尚、排出口１２ｂの下方には、摩砕された砕石粒子から余分な水を分離するための水抜き手段が配置されている。この水抜き手段は例えば目の粗いフィルターか篩のようなもので構成することができ、排出物のうち水のみが水抜き手段を通過し、砕石粒子はこの水抜き手段の上に幾らか蓄積されながら、この蓄積分の上に排出された砕石粒子が、隣接するコンベア上に流れ込んで、次の工程に送られる。
また、衝突板１４ｂは先端の断面形状や径方向の突出量が互いに異なるハンマーライナー（突出量大）とチップライナー（突出量小）とからなり、摩砕したい粒子の寸法や硬度に適するように、これらの２種類のライナーを任意の順番で入れ替えることが可能である。
【００１８】
供給装置２０は、多数のバケット２１が連続的に配置されたバケットコンベア２２と、バケットコンベア２２の上流側端部でバケット２１に原料（第１トロンメル４から排出された約２５ｍｍ以下の砕石）を供給するフィーダ２４とを有する。バケット２１内に原料と共に供給された水（第１トロンメル４由来の水）の水位は、図に示すようにバケット２１内で原料の高さの略半分のレベルに達する。バケットコンベア２２の供給側の多数のバケット２１は水平に対して約６０°の比較的急峻な角度の直線上を移動する。尚、バケットコンベア２２の下方部位にバケット２１が水平に送られる領域を形成し、バケットに原料を供給する垂直に延びたフィーダをこの水平領域の真上に配置しても良い。
また、供給装置２０は、バケット２１内の水とは別系統で水を添加する補助給水機構を有する。この補助給水機構は、原料を排出するために反転されたバケット２１の内部に加圧水を吹き付ける水射出手段２８と、これとは別に設けられた吸水ライン（不図示）とからなる。水射出手段２８は水平に延びたパイプ２８ａからなり、パイプ２８ａには複数の水平姿勢のウォータージェットノズル２８ｂが略等間隔で形成されている。
従って、バケットコンベア２２と水射出手段２８とは、筐体１２内に原料と共に比較的大量の水を供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を構成している。
【００１９】
筐体１２内に供給された比較的大量の水は、筐体１２内における衝突板１４ｂの回転に基づく原料の挙動を制御する機能を有する。この制御機構は未だ明らかでないが、比較的大量の水の存在によって、原料が水から浮力を受けること、及び、原料どうしが接触する機会、或いは、原料どうしの間に働く摩擦係数が水膜の存在によって変化する、等の物理作用が生じていることが予測される。また、一般に、給水機構によって供給される水の量が増すほど、原料の滞留時間は減少し、結果的に、処理速度（摩砕装置から排出される製品の時間当たりの量）は高まるが、摩砕レベルは低くなる。これを利用して給水速度によって摩砕レベルを制御することが可能である。他方、このように比較的大量の水と共に原料を摩砕すると、乾式で摩砕した場合や、単なる湿潤状態の原料を摩砕した場合に比べて、砕石紛塵、粘土分、ゴミなどの除去率が極めて高くなる（特に表２に記された微粒分量の値を参照のこと）。
【００２０】
図３と図４に示すように、排出口１２ｂの上流側に隣接した位置には、筐体１２内に保持される原料と水の量を設定する堰手段３０が高さ変更可能に設けられている。堰手段３０は、筐体１２内の幅の全体にわたって延びた固定堰３１と、固定堰３１に対して高さ変更可能に支持された可動堰３２とからなる。可動堰３２は、筐体１２内の幅方向に沿って左右に分割された３つの堰部分、即ち、第１可動堰３２ａ、第２可動堰３２ｂ、第３可動堰３２ｃを有する。これらの可動堰３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、固定堰３１に垂直に形成された長孔３１ａに挿通されたボルトＦによって固定されており、ボルトＦを緩めると、各堰部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃを個々に高さ変更できる。尚、運転中の筐体１２内では、原料と水の表面は水平ではなく、ロータ１４の高速回転に基づいて、ロータ１４の衝突板１４ｂが上方に移動する領域では高く、逆に、ロータ１４の衝突板１４ｂが下方に移動する領域では低い傾斜面を呈するので、図４に示すように右側の堰部分３２ａを最も高くし、左側の堰部分３２ｃを最も低く設定すると、製品が筐体１２内の幅方向に関する全域から均等に排出される傾向が高まるため、より粒形や粒子サイズの揃った製品が得られ易い。また、摩砕レベルの制御も行い易くなる。
【００２１】
また、前述した角度調整機構１６を用いて、摩砕装置９の傾斜度合いを高めると、砕石の筐体内滞留時間が減少し、処理速度は高まるが、摩砕レベルが小さくなる傾向が見られる。
このように、前述した供給される水の供給速度と、この角度調整機構１６による摩砕装置９の傾斜度合いと、堰手段３０の高さとは、いずれも摩砕処理速度または摩砕レベルを制御可能なパラメータとして取り扱うことができるので、これら３つの制御パラメータを適宜組み合わせることによって、処理速度と摩砕レベルを或る程度自由に制御することができる。
尚、運転中の摩砕装置９は比較的強い振動を連続的に示すので、運転を継続中に角度調節機構１６を操作することは実質的に困難であり、堰手段３０の高さの設定変更も摩砕装置９を停止中にのみ可能である。しかし、水の供給速度は摩砕装置９を運転継続中に変更可能であり、これを運転を継続しながらでも摩砕処理速度または摩砕レベルを或る程度制御可能な手段として用いることが可能である。これによって、例えば、摩砕装置９から排出されて来る砕石の量や粒度を現場で観察しながら水の供給速度を適宜変更することで、摩砕装置９による摩砕処理速度または摩砕レベルを或る程度管理することが可能になる。
【００２２】
【実施例】
ここで上記の摩砕プラント６によって得られた再生砕石の品質評価試験の試験結果を記載する。試験の項目と規格値は、コンクリート用砕石の認定基準に準じている。
砕石再生プラント１００に搬入された使用済みのバラスト（砕石）１から、第１トロンメル４とジョークラッシャー５によって得られた約２５ｍｍ以下の塊状原料としての砕石（原料の一例）を摩砕プラント６によって摩砕し、摩砕プラント６から排出された細かくなった砕石を選別装置８で処理してゴミ成分を取り除き、試験用の試料とした。このようにして得られた砕石を、摩砕プラント６での処理条件に応じて、以下の製品Ａ、比較例Ｂ、比較例Ｃとし、各試験に供した。尚、実際の生産ラインでは、摩砕プラント６から排出された細かくなった砕石を、第２トロンメル７によって約１３ｍｍ以上と約１３ｍｍ以下のサイズで篩い分け、第２トロンメル７から排出された約１３〜２５ｍｍのサイズの砕石を、選別装置８で処理してゴミ成分を取り除き製品とするが、摩砕プラント６での摩砕条件によって生じる相違を見極めるために、故意に第２トロンメル７での処理を省いた砕石を試料とした。
【００２３】
以下の表２に示す製品Ａ（本発明による製品）は、上述のように、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の砕石を原料として用い、筐体及びロータの傾斜度：４°、処理速度：約２５０トン／ｈｒ、バケット２１と補助給水機構による合計の水供給速度：６ｍ３／ｈｒ、第１可動堰３２ａの高さ５０ｍｍ、第２可動堰３２ｂの高さ８０ｍｍ、第３可動堰３２ｃの高さ１１０ｍｍ、という処理条件で摩砕プラント６で（湿式）摩砕処理し、第２トロンメル７とゴミ選別装置８を通して得たものである。因みに、図１の砕石再生プラント１００で砕石処理用として用いる水は、摩砕プラント６での６ｍ３／ｈｒの他に、第１トロンメル４、ジョークラッシャー５、第２トロンメル７、ゴミ除去用の選別装置８で用いる水もあり、全部で１３７ｍ３／ｈｒの水を使用する。
比較例Ｂは、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の砕石を原料として用い、バケット２１と補助給水機構による水供給を行わなかった点を除いて上記の製品Ａと同じ条件で摩砕プラント６で（乾式）摩砕処理し、第２トロンメル７とゴミ選別装置８を通して得たものである。
比較例Ｃは、第１トロンメル４の篩目から落下した約２５ｍｍ以下の塊状原料としての砕石を原料として用い、摩砕プラント６を経ずに、第２トロンメル７とゴミ選別装置８を通して得たものである。
【００２４】
【表１】
試験項目
【表２】
試験結果
ＪＩＳ Ａ １１０３（骨材の微粒分量試験方法）に基づいて得られる「微粒分量」は、骨材に含まれる粒子のうちの微紛（目開きの呼びが７５μｍの網ふるいを通過するもの）の割合を重量％で表したものである。「１．０％以下」という規格値が示すように、再生骨材から持ち込まれる微紛がコンクリートの品質に影響を及ぼさないためには小さな値が望ましい。表２の試験結果からは、本願発明の装置と方法に基づく製品Ａは規格値を満たすが、２つの比較例は規格値から外れていることが判る。製品Ａは、水を比較的大量に用いた摩砕の工程で表面の微紛が効率的に除去されたことが推測できる。
【００２７】
ＪＩＳ Ａ １１０４（骨材の単位容積質量及び実績率試験方法）に基づいて得られる「粒形判定実績率」は、乾燥状態の骨材を所定の金属容器に詰め込んだ時の容器内に占める骨材の体積を％で表したものであり、後述する単位容積質量（ｋｇ／リットル）を絶乾密度（ｋｇ／リットル）で割って、１００を掛けることによって値を得る。金属容器への詰め込みは棒突き法によった。一般に、粒径分布が揃っているほど（但し上限がある）この粒形判定実績率は高くなる傾向が知られている。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂが、経由しない比較例Ｃよりも高く優れていることが判る。製品Ａと比較例Ｂは、摩砕装置９による摩砕工程で骨材の鋭利な角部が効率的に除去されたことが推測できる。
【００２８】
同じくＪＩＳ Ａ １１０４（骨材の単位容積質量及び実績率試験方法）に基づいて得られる「単位容積質量」は、乾燥状態の骨材を所定の金属容器に詰め込んだ時の容器内に占める骨材の質量を（ｋｇ／リットル）で表したものである。これも同様に粒径分布が揃っているほど（但し上限がある）値が高くなる傾向が知られている。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂが、経由しない比較例Ｃよりも規格値の中心付近の値を示すことが判る。
【００２９】
ＪＩＳ Ａ １１１０（粗骨材の密度及び吸水率試験方法）に基づいて得られる「絶乾比重」は、絶対乾燥状態における骨材の密度を、アルキメデスの原理に基づいて、骨材の水中での見掛け質量、水切り後に水膜を除去した吸水骨材の質量、及び、乾燥後の骨材の質量とから測定したものである。単位はｇ／ｃｍ３。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂは規格値を満たすが、比較例Ｃは規格値から外れていることが判る。製品Ａと比較例Ｂは、摩砕装置６を用いた摩砕工程で骨材表面の軟らかく比重の小さな部分、微紛、或いはゴミ分が効率的に除去されたことが推測できる。
【００３０】
同じくＪＩＳ Ａ １１１０（粗骨材の密度及び吸水率試験方法）に基づいて得られる「吸水率」は、「絶乾比重」に用いられた試料と同時に採取された試料を用い、「絶乾比重」と同様の方法で行われる。表２の試験結果からは、摩砕プラント６を経由した製品Ａと比較例Ｂが、摩砕プラント６を経由しない比較例Ｃよりも低いことが判る。同様に、製品Ａと比較例Ｂは、摩砕装置６を用いた摩砕工程で骨材表面の軟らかく吸水し易い部分、微紛、或いはゴミ分が効率的に除去されたためと推測できる。
【００３１】
ＪＩＳ Ａ １１２１（ロスアンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法）に基づいて得られる「すりへり減量」は、水平な軸芯周りで３０〜３３回／ｍｉｎの回転速度で回転駆動される鋼製円筒状の容器と、この容器内に試料と共に入れられた鋼球とからなるロスアンゼルス試験機を用い、所定の回数だけ容器を回転させた後の試料について、１．７ｍｍの網ふるいを通過した粒子の割合を％（重量％）で表したものである。ここでは、ＪＩＳ Ａ １１２１に記された粒度区分Ｂに準じ、２５〜２０ｍｍの粒径の粒子が２５００ｇ、２０〜１５ｍｍの粒径の粒子が２５００ｇ、及び、全質量が５０００ｇとなるように調整した試料を、平均直径が約４６．８ｍｍで１個の質量が３９０〜４４５ｇの鋼球１１個と共にロスアンゼルス試験機に入れ、５００回回転させた。本願発明のような摩砕プラントで得られた砕石を骨材として用いたコンクリートの養生／硬化後の物理的強度（擦り減り抵抗などの高さ）を確保するためには小さな値が望ましい。３種類の試料はいずれも規格値をクリアしてはいるが、製品Ａと比較例Ｂは、比較例Ｃよりも更に低い値を示した。摩砕装置９による摩砕工程で、骨材の鋭利な角部、或いは、骨材表面の軟らかく分離され易い部分、微紛、或いはゴミ成分が効率的に除去されたことが推測できる。
【００３２】
ＪＩＳ Ａ １１２２（硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験方法）に基づいて得られる「安定性」は、骨材の安定性を、硫酸ナトリウムの結晶圧による破壊作用に対する抵抗性を基準として評価するものである。試験の概略方法は、水１リットルに２５０ｇの硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）または７５０ｇの硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ）を溶解させて得た溶液中に、試料を１６〜１８時間にわたって浸し、溶液から取り出した試料を１００〜１１０℃の乾燥機内で４〜６時間乾燥させる、という操作を５回繰り返し、骨材の損失質量百分率Ｐ１を、試験前の試料の質量ｍ１（ｇ）と試験前に試料がとどまった篩に残る試験後の試料の質量ｍ２（ｇ）を用いたＰ１＝｛１−（ｍ２／ｍ１）｝×１００という計算式から求める。「１２％以下」という規格値が示すように、コンクリートの混練中、養生中の化学的安定性及び硬化後の長期の試用期間中にコンクリートの品質に影響を及ぼさないためには、損失質量百分率Ｐ１は小さい方が望ましい。
【００３３】
次に、図７から図９は、ＪＩＳ Ａ １１０２（骨材のふるい分け試験方法）に基づいて得られる「ふるい分け試験」の結果を粒度曲線図の形で示す。ふるい分け試験は、呼び寸法が夫々５０ｍｍ、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍの各篩を用い、機械式の振動による篩分け操作を経た時の各篩に残った試料の重量を測定し、百分率で表記したものである。図７から図９に示す結果から、製品Ａと比較例Ｂの試料は、摩砕装置６による特に角部が取れる摩砕の作用で適度にまとまった粒度分布を持つようになり、その結果、粒度分布曲線は規格値の範囲内に収まっていることが判る。比較例Ｃの粒度分布曲線は、２０ｍｍの篩に残った試料が過剰にあり（２２重量％）、規格値の範囲から外れている。
参考として付した下記の表３は、同上の「ふるい分け試験」の結果を、各サイズの篩面に留（とど）まった粒子（篩上）の割合を重量％という別の表記で示したもので、その値は図７から図９の内容と完全に一致するものである。例えば、表３には製品Ａの２０ｍｍ及び１５ｍｍの各篩上に留まった試料は夫々８％、２３％であることが示されている。そして、対応する図７には、２０ｍｍの篩の通過率は９２％であること、言い換えれば、１００−９２＝８％が留まったことが示されている。同様に、図７には、１５ｍｍの篩の通過率は６９％であること、言い換えれば、１００−６９＝３１％が留まったことが示されており、これは実際に１５ｍｍの篩に留まった２３％と２０ｍｍの篩に留まった８％との累積値である。
【００３４】
【表３】
ふるい分け試験の成績
〔別実施形態〕
＜１＞堰手段は、高さ変更可能に設けた中央の可動堰と、この可動堰左右に位置変更可能に設けた左右一対の可動堰とからなる構成としても良い。この時、これら左右一対の可動堰は、筐体１２の床面から天板付近まで上下に長く延びた板状とすることができる。
【００３６】
＜２＞堰手段は、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材と、原料のみを堰き止め、水を自由通過させる第２堰部材とを有する構成としても良い。例えば、図５の摩砕装置４９に設けられた堰手段１３０は、筐体１２内の幅の全体にわたって延びた固定堰１３１と、固定堰１３１に対して高さ変更可能に支持された可動堰１３２とからなる。可動堰１３２は、筐体１２内の幅方向に沿って左右に分割された３つの堰部分、即ち、第１可動堰１３２ａ、第２可動堰１３２ｂ、第３可動堰１３２ｃを有する。これらの可動堰１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、固定堰１３１に垂直に形成された長孔１３１ａに挿通されたボルトＦによって固定されており、ボルトＦを緩めると、各堰部分１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを個々に高さ変更できる。可動堰１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃは、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材Ｐと、原料のみを堰き止め、水を自由通過させるメッシュ状の第２堰部材Ｑとを有する。このような構成によって、砕石の性質によって、製品として得られる砕石の粒形や粒子サイズの制御がより自由にできる。
【００３７】
＜３＞図６の摩砕装置５９に設けられた堰手段２３０は、筐体１２の左右の側壁に貫通形成された垂直のスリットに挿通された板状の堰２３１からなり、堰２３１の上縁が一端から他端に向かって傾斜しているので、堰２３１の左右の位置を設定変更することによって、堰手段２３０の高さを運転中に修正可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】砕石再生プラントのレイアウトを示す平面図
【図２】摩砕プラントの概略を示す斜視図
【図３】摩砕装置の破断側面図
【図４】摩砕装置の一部破断正面図
【図５】摩砕装置の堰手段の別実施形態を示す説明図
【図６】摩砕装置の堰手段のさらに別の実施形態を示す説明図
【図７】摩砕プラントで得られた本発明による砕石（製品Ａ）の粒度分布を示すグラフ
【図８】摩砕プラントで得られた砕石（比較例Ｂ）の粒度分布を示すグラフ
【図９】摩砕プラントで得られた砕石（比較例Ｃ）の粒度分布を示すグラフ
【符号の説明】
１００ 砕石再生プラント
１ バラスト（砕石）
４ 第１トロンメル
５ ジョークラッシャー
６ 摩砕プラント
７ 第２トロンメル
８ 選別装置
９ 摩砕装置
１２ 筐体
１２ａ 原料供給口
１２ｂ 排出口
１２ｃ 排出ホッパ
１４ ロータ
１４ａ ロータ本体
１４ｂ 衝突板
Ｓ デッドスペース
１６ 角度調整機構
２０ 供給装置
２１ バケット
２２ バケットコンベア
２４ フィーダ
２６ 給水機構
２８ 水射出手段（補助給水機構）
Claims (6)
- 砕石などの塊状原料を摩砕処理する摩砕装置と、前記摩砕装置に原料を連続的に供給する供給装置とを有し、
前記摩砕装置は、原料供給口と摩砕処理された製品を排出する排出口とを有する筐体、及び、外周に多数の衝突板を有し、駆動手段によって前記筐体内で横向き軸芯周りに回転駆動されるロータを備え、前記衝突板の回転操作に関わらず原料が前記筐体内の底部を中心に静止維持されるデッドスペースが設けられている摩砕プラントであって、
前記供給装置は、前記筐体内における原料の挙動を制御する水を前記筐体内に供給し、且つ、水の供給量を調節可能な給水機構を備えており、
前記排出口付近に、前記筐体内に保持される原料と水の量を設定する堰手段が高さ変更可能に設けられている摩砕プラント。 - 前記堰手段は、個々に高さを変更可能なように左右に分割された複数の堰部分を有する請求項１に記載の摩砕プラント。
- 前記堰手段は、原料と水を同時に堰き止める第１堰部材と、原料のみを堰き止め、水を自由通過させる第２堰部材とを有する請求項１または２に記載の摩砕プラント。
- 前記堰手段は、筐体の左右の側壁に貫通形成された垂直のスリットに挿通され、筐体の幅を超える長さと、前記長さの一端から他端に向かって傾斜した上縁部を有する板状の堰からなり、前記堰の位置を左右に変更することによって、筐体内での実質的な堰の高さを調製可能である請求項１から３のいずれか１項に記載の摩砕プラント。
- 前記供給装置は、多数のバケットを備えたバケットコンベアを含み、前記各バケットは、原料と前記バケット内にて略一定水位を示す水とを同時に搬送供給する請求項１から４のいずれか１項に記載の摩砕プラント。
- 前記供給装置は、前記バケット内の水とは別系統で水を添加する補助給水機構を含み、前記補助給水機構は、原料を排出するために反転された前記バケットの内部に加圧水を吹き付ける水射出手段からなる請求項５に記載の摩砕プラント。
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