JP2004358375A - 自動篩装置 - Google Patents

Abstract

【課 題】鋭角な破断面を有して篩目の目詰まりを起こしやすい原料粉を篩い分けるにあたって、篩目に刺さった原料粉を効果的に剥離して作業効率を向上させるとともに、篩い分けの精度を向上することができ、しかもメンテナンスが容易な自動篩装置を提供する。
【解決手段】型枠の底面に篩網に当接する突起を設け、かつ型枠の底面下側の周囲に篩台の運動方向に回動可能な車輪を設けるとともに、篩台運動方向の車輪の中間位置中央部に前記車輪の １．２〜２倍の直径を有する大径車輪を設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不定形の粒子を所定の粒度に正確かつ効率良く篩い分けする自動篩装置に関し、 特に高炉の縮尺模型実験に用いるコークスや焼結鉱のように鋭角な破断面を有して篩目に目詰まりを起こしやすい粉粒体を、数μｍ 〜数ｍｍ程度までの細かな粒径範囲で篩い分けを行なうにあたり、効果的に目詰まりを解消して作業効率を向上させることができる自動篩装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本の鉄鋼業のように世界各地から原料を調達する場合は、安価な鉄鋼製品を安定して製造するためには、産地によって異なる原料の性状に対応して、高炉の操業条件を調整する必要がある。
そこで、各種の原料の特性に応じた最適な粒度分布，配合比率等を研究するために、高炉の縮尺模型実験は欠くことのできない技術となっている。高炉の縮尺模型実験は、高炉で使用される原料（たとえばコークスや焼結鉱等の粉粒体）を縮尺に応じて粒径を減縮して使用し、高炉内のガス流れ等の研究を行なう実験である。
【０００３】
高炉の縮尺模型実験において使用する粉粒体の原料の粒径は、実機の高炉で使用する原料の粒度分布に対して相似している必要がある。高炉の１／１０〜１／２０程度の縮尺の模型であっても、実験１回あたり １００〜２００ｋｇ 程度のコークスや焼結鉱の細粒原料が必要となる。しかも縮尺模型実験を行なう場合に使用する粉粒体の原料は、粒度分布を厳密に調整しなければならない。
【０００４】
一方、高炉の縮尺模型実験で原料として使用するコークスや焼結鉱は、いずれも石炭や鉄鉱石を乾留あるいは焼成して大塊を作り、その大塊を適宜破砕し、さらに篩い分けして使用する。大塊を破砕した後のコークスや焼結鉱は、破砕によって生じた鋭角な角部を有する破断面で構成されており、これを篩い分けするときに鋭角な破断面が篩目に刺さった状態で篩網上に滞留する。その結果、篩目が閉塞（いわゆる目詰まり）して、コークスや焼結鉱の篩い分けが阻害される。
【０００５】
高炉の縮尺模型実験では所定の粒度分布を有する粉粒体の原料を篩い分けて使用するので、効率良くかつ精度良く篩い分けを行なう必要がある。そのためには、寸法の異なる篩目の篩網を重ね合わせて、種々の粒径が混在した粉粒体の原料（以下、原料粉という）を１回の篩い分けで分級して、所定の粒径を有する原料粉を得ることが好ましい。このような篩装置として、面内運動式篩い分け機が知られている。たとえば非特許文献１に種々の形式の篩装置が紹介されているが、いずれも篩網を水平方向に往復運動させることによって、原料粉を篩網上に分散させて篩い分けを行なうものである。
【０００６】
これらの篩装置の作業効率の向上を目的として、単純な水平往復運動に旋回運動を加えた水平旋回運動や垂直運動を加えた３次元遥動運動による篩い分けも検討されている。しかしながら水平旋回運動や３次元遥動運動を実現するためには、篩装置にさまざまな部品を取り付けなければならないので、構造が複雑になり、篩装置の製造コストが上昇するばかりでなく、メンテナンスの負荷も増大する。
【０００７】
一方、簡便な構成で篩網の水平運動を実現する装置として、振とう機と呼ばれる篩い分け装置がある。図３は、振とう機の例を模式的に示す側面図であり、篩網１と篩台３を断面図として示す。振とう機では、図３に示すように、モーター１０の回転軸９の回転を駆動力源とし、カム８とクランク７によって篩台３を水平方向に往復運動させる。篩台３上には篩目の異なる篩網１が複数段重ねて載置され、篩台３を水平方向に運動させることによって篩い分けを行なう。なお図３中の矢印ａは、篩台３の運動方向を示す。
【０００８】
つまり、篩網１の篩目は、上段の篩目が粗く、下段の篩目が細かくなるように重ねて載置され、原料粉を最上段の篩網１上に載せて篩台３を水平方向に運動させる。その結果、篩網１の篩目に比べて小径の原料粉が下方に落下し、それぞれの篩目を通過した所定の粒径を有する原料粉を篩い分けることができる。
このような振とう機は、種々の篩装置の中でも構造が極めて簡単であるから、メンテナンスの負荷は軽減される。しかしながら篩台３の運動方向（すなわち篩網１の運動方向）が水平方向のみであるから、コークスや焼結鉱のような鋭角な破断面を有する原料粉を篩い分ける場合には、他の篩装置と同様に、鋭角な破断面が篩目に刺さった状態で篩網１上に滞留する。その結果、篩目の目詰まりが生じて、原料粉の篩い分けが阻害され、作業効率を向上が低下する。
【０００９】
そこで篩目の目詰まりを防止して篩い分けの作業効率を向上するために、非特許文献１に開示されているように、軟質のゴムや樹脂からなる球状あるいは棒状のクリーナーが使用されている。つまり篩網１上に原料粉とともにクリーナーを載せて、篩網１を水平方向に運動させることによって、クリーナーが篩網１上を転動し、篩目に刺さった原料粉を剥離する。
【００１０】
しかし、コークスや焼結鉱のような鋭角な破断面を有する原料粉が篩目に刺さった状態では、クリーナーを水平方向に転動させても、篩目に刺さった原料粉を剥離するのは困難である。
【００１１】
【非特許文献１】
齋藤文良等編集「粉砕・分級と表面改質」第１版第１刷 ｐ２９６−３０５ ，（有）エヌジーティー，２００１年４月２０日発行
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、鋭角な破断面を有して篩目の目詰まりを起こしやすい原料粉を篩い分けるにあたって、篩目に刺さった原料粉を効果的に剥離して作業効率を向上させるとともに、篩い分けの精度を向上することができ、しかもメンテナンスが容易な自動篩装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高炉の縮尺模型実験等に用いるコークスや焼結鉱のように鋭角な破断面を有する原料粉を篩い分けるにあたって、篩目に刺さった原料粉を剥離する技術について鋭意検討した。その結果、篩網を水平方向に運動させるのみでは十分ではなく、水平方向に加えて上下方向の運動が不可欠であることを見出した。
【００１４】
本発明は、篩網を内装した型枠を篩台に載置し、篩台を水平方向に運動させて篩い分けを行なう自動篩装置において、型枠の底面に篩網に当接する突起を設け、かつ型枠の底面下側の周囲に篩台の運動方向に回動可能な車輪を複数個設けるとともに、篩台運動方向の車輪の中間位置中央部に該車輪の １．２〜２倍の直径を有する大径車輪を設けた自動篩装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１，２に本発明に係る自動篩装置の一例を示し、説明する。
図１は、本発明の自動篩装置の例を模式的に示す側面図であり、篩台３を断面図として示す。図１中の矢印ａは、篩台３の運動方向を示す。図２は、型枠２の例を模式的に示す図であり、（ａ） は側面図、（Ｂ） は平面図である。
【００１６】
図１に示す本発明の自動篩装置では、複数段の篩網１を重ねて型枠２に内装し、その型枠２を篩台３上に載置する。また篩台３は水平方向に往復運動可能な構成になっている。型枠２の内側寸法Ｍ（ｍｍ）は、篩網１の外側寸法ｍ（ｍｍ）に比べて大きくしてある。なお、ここでは角型篩網の例を図示したが、角型に限らず、丸型篩網等、適宜の形式の篩網が使用できる。また篩台は鉛直方向に対して厳密に垂直な水平方向に往復運動する必要はなく、５°以下程度の傾斜をもって運動しても良い。
【００１７】
一方、型枠２の底面上には突起４が設けられており、複数段に重ねられた篩網１の最下段の下面が突起４に当接した状態で、篩網１が型枠２に内装される。突起４は、図２に示すように、篩台３の往復運動の方向（以下、 篩台運動方向という）に対して垂直な方向に直線状に設けられ、かつ篩台３の底面の中心点を含む位置に設けられる。
【００１８】
したがって篩台３の水平方向の往復運動にともなって、篩網１が、この突起４を支点として型枠２内で傾動する。このようにして篩網１には、水平方向の運動に加えて上下方向の運動が付与される。
突起４を支点とした篩網１の傾動を安定して生じさせるためには、前記したようにＭ（ｍｍ）＞ｍ（ｍｍ）とする必要があるが、特に １．１≦Ｍ／ｍ≦１．３ の範囲内に設定するのが好ましい。また突起４の高さは、（Ｍ−ｍ）値の ０．１〜０．３ 倍程度とするのが好ましい。
【００１９】
なお図２には、篩台運動方向に対して垂直な方向の全長にわたって丸棒状の突起４を設ける例を示したが、突起４として断面形状が三角形や楕円形のものを使用しても良い。また突起４は、必ずしも全長にわたって設ける必要はなく、複数個の短い突起４を直線状に並べても良い。
さらに、篩網１の下面に凹部を設けて、その凹部と突起４を当接させると、突起４上で篩網１がすべるのを防止して、突起４を支点とした篩網１の傾動を安定して維持できる。
【００２０】
型枠２の外側寸法は、篩台３の内側寸法に比べて小さく設定され、かつ型枠２の下面には、直径の異なる２種類の車輪が取付けられる。すなわち、型枠２の底面下側の周囲に直径の小さい車輪５（以下、車輪という）が取付けられ、篩台３の水平方向の往復運動にともなって、型枠２が篩台３内で水平方向に往復運動を行なう。また、篩台運動方向の車輪５の中間位置中央部（すなわち突起４の下方）に、大径車輪６を取付ける。大径車輪６の直径Ｄ（ｍｍ）は、車輪５の直径ｄ（ｍｍ）の １．２〜２倍（すなわち １．２ｄ≦Ｄ≦２ｄ）とする。大径車輪６の下端は、車輪５の下端より下方に突出して取付けられるので、篩台３の水平方向の往復運動にともなって、型枠２は、この大径車輪６を支点として篩台３内で傾動する。このようにして型枠２には、水平方向の運動に加えて上下方向の運動が付与される。
【００２１】
以上に説明した通り、本発明の自動篩装置では、篩台３は単に水平方向の往復運動のみを行なうが、型枠２に内装された篩網１には水平方向の運動に加えて上下方向の運動が付与される。その結果、篩網１の篩目に刺さった原料粉を十分に剥離することができる。しかも、大径車輪６を支点とした型枠２の傾動と突起４を支点とした篩網１の傾動とが、上下方向の運動として作用するので、篩目に刺さった原料粉を剥離する効果が顕著に現われる。
【００２２】
また本発明の自動篩装置では、篩目に刺さった原料粉を剥離する効果を一層高めるために、従来から知られている球状あるいは棒状のクリーナーを併用することも可能である。
なお図１には、振とう機と同様にモーター１０とカム８を用いて篩台３を水平方向に往復運動させる例を示したが、本発明では篩台３の水平往復運動の駆動力源は特定の構成に限定しない。たとえばシリンダーを用いて篩台３を水平方向に往復運動させることも可能である。
【００２３】
このようにして、上段の篩目が粗く、下段の篩目が細かくなるように複数段の篩網１を重ねて型枠２に内装し、その型枠２を篩台３に載置して、原料粉を最上段の篩網１上に載せる。次いで、篩台３を水平方向に運動させることによって、篩網１に水平方向の運動のみならず上下方向の運動を付与して、篩目の目詰まりを防止しながら、原料粉を篩目から順次下方に落下させて所定の粒径を有する原料粉を篩い分けることができる。本発明では、篩目に刺さった原料粉を効果的に剥離して作業効率の向上と篩い分け精度の向上を達成することができ、しかも自動篩装置のメンテナンスの負荷を軽減できる。
【００２４】
【実施例】
コークスや焼結鉱の大塊を破砕した原料粉を、縮尺模型実験で使用するために、本発明の自動篩装置および従来から知られているロータップ，振とう機を用いて篩い分けを行ない、それぞれの粒径分布や処理能力を調査した。
図１に示す本発明の自動篩装置で篩い分けを行なう場合は、角型の篩網１（幅４００ｍｍ ，奥行き４００ｍｍ ，高さ１１０ｍｍ ）を３段重ねた。篩網１の篩目は、上段が粗く、下段が細かくなるように、上段から下段へ ４．０ｍｍ， ２．８ｍｍ， ２．０ｍｍの順に重ねた。さらに最下段の篩網１の下に受け皿を配置した。
【００２５】
型枠２は、篩台３の往復運動の方向（すなわち篩台運動方向）の長さが４５５ｍｍ ，篩台運動方向に直角な方向の幅が４１５ｍｍ ，高さが３１５ｍｍ とした。さらに突起４として、型枠２の底面上側の篩台運動方向の中央部に幅方向全長にわたって直径１０ｍｍの丸棒を固定した。その結果、篩網１を型枠２に内装したときに、篩台３の往復運動にともなって篩網１が突起４を支点として篩台運動方向の両側に傾動することが可能となる。
【００２６】
型枠２の底面下側の４隅に直径２０ｍｍの車輪５を取付けた。また車輪５の篩台運動方向の中間位置中央部には、型枠２の底面下側の幅方向端部に直径４０ｍｍの大径車輪６を取付けた。車輪５，大径車輪６は、いずれも型枠２が篩台運動方向に移動できるように取付けた。また大径車輪６の下端は、車輪５の下端より２５ｍｍ下方へ突出するように設定した。その結果、型枠２が大径車輪６を支点として篩台運動方向の両側に傾動することが可能となる。
【００２７】
篩網１を内装した型枠２を篩台３に載置し、篩台３を水平方向に往復運動（ １００回／分）させた。この篩台３の往復運動によって型枠２が水平方向に往復運動を行ない、大径車輪６を支点とした傾動が加わって型枠２の篩台運動方向の傾きが繰り返し変動する。さらに、型枠２内の篩網１も突起４を支点として傾動するので、篩網１の篩台運動方向の傾きが繰り返し変動する。つまり篩台３の水平方向の往復運動によって、篩網１は、あたかもヤジロベエのように篩台運動方向の両方向に遥動する。
【００２８】
このようにして図１に示す本発明の自動篩装置を用いて原料粉の篩い分けを行なった。なお原料粉として、高炉の原料槽下で５ｍｍの櫛歯網で篩ったときの篩下である小塊焼結鉱を用いた。これを発明例とする。
一方、比較例１として、型枠２を使用せず、発明例と同じ篩網１を篩台３に載置し、篩台３を水平方向に往復運動（ １００回／分）させて原料粉の篩い分けを行なった。ただし比較例１では、篩網１が篩台３内で移動しないように、篩台３の寸法を設定した。これは図３に示した振とう機による篩い分けに相当する。
【００２９】
次に比較例２として、ロータップを用いて原料粉の篩い分けを行なった。篩目は、発明例と同様に、上段から下段へ順に ４．０ｍｍ， ２．８ｍｍ， ２．０ｍｍとした。
なお比較例１，２で用いた原料粉は、発明例と同じ小塊焼結鉱である。
篩い分けによって得られた粒径の分布を表１に示す。表１から明らかなように、自動篩装置（発明例）とロータップ（比較例２）は同程度の粒径分布であったが、振とう機（比較例１）では粗い粒子が増加する傾向が現われた。
【００３０】
【表１】

【００３１】
篩い分けが終了した後、それぞれの篩網を目視で観察したところ、自動篩装置（発明例）とロータップ（比較例２）では、篩目の目詰まりは生じていなかった。しかし、振とう機（比較例１）では、細かい篩目（すなわち ２．８ｍｍ，２．０ｍｍ ）に原料粉が刺さって目詰まりを起こしていた。したがって、振とう機（比較例１）の場合は、細かい篩目に原料粉が刺さったために、細かい粒子が篩目を通過せず篩網上に滞留して、粗い粒子として篩い分けられた原料粉が増加したことが分かる。
【００３２】
次に、篩い分け１回あたりの処理量（ｋｇ／回）と処理時間（分／回）を表２に示す。ここで処理時間は、原料粉を最上段の角型篩網１上に載せた後、最上段の篩網１上に滞留する原料粉を目視で観察して変化しないと認められてから、さらに５分経過するまでの所要時間を指す。
自動篩装置（発明例）と振とう機（比較例１）の１回あたりの処理量は同一であったが、ロータップ（比較例２）の１回あたりの処理量は非常に少なかった。１回あたりの処理量をａ，処理時間をｂとして、ｂ／ａで算出される値を処理能力（分／ｋｇ）として表２に示す。なお、表２中の処理能力は、数値が小さいほど短時間で多量の原料粉を篩い分けすることが可能であることを示している。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２から明らかなように、自動篩装置（発明例）では５分で１ｋｇの原料粉を篩い分けできたのに対して、振とう機（比較例１）では１ｋｇの原料粉を篩い分けるのに１０分が必要であり、ロータップ（比較例２）では１ｋｇの原料粉を篩い分けるのに５０分が必要であった。
つまり、本発明の自動篩装置を用いると、極めて効率良くかつ精度良く原料粉を篩い分けることができた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、鋭角な破断面を有して篩目の目詰まりを起こしやすい原料粉を篩い分けるにあたって、篩目に刺さった原料粉を簡便な手段で効果的に剥離して作業効率を向上させるとともに、篩い分けの精度を向上することができる。その結果、原料粉の篩い分けに要する時間を短縮し、かつ装置のメンテンナスの負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動篩装置の例を模式的に示す部分断面図である。
【図２】本発明の自動篩装置で使用する型枠の例を模式的に示す図であり、（ａ） は側面図、（Ｂ） は平面図である。
【図３】振とう機の例を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 篩網
２ 型枠
３ 篩台
４ 突起
５ 車輪
６ 大径車輪
７ クランク
８ カム
９ 回転軸
１０ モーター

Claims (1)

1. 篩網を内装した型枠を篩台に載置し、前記篩台を水平方向に運動させて篩い分けを行なう自動篩装置において、前記型枠の底面に前記篩網に当接する突起を設け、かつ前記型枠の底面下側の周囲に前記篩台の運動方向に回動可能な車輪を複数個設けるとともに、篩台運動方向の前記車輪の中間位置中央部に前記車輪の １．２〜２倍の直径を有する大径車輪を設けたことを特徴とする自動篩装置。

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