JP2005007367A - 粉砕システム - Google Patents

Abstract

【課題】ポーラスで比重が軽い粗粉と微粉とが混在した原料を、エアスエプト式竪型粉砕機を用いた従来の粉砕システムで粉砕しようとした場合に、比重の軽い粗粉が所望の粒径まで粉砕されないまま一部製品に混入して品質不良を引き起こすという問題を解決する。
【解決手段】ポーラスで比重が軽い粗粉と微粉とが混在した原料を、造粒機により圧密して所望の粒径に造粒した後、エアスエプト式の竪型粉砕機に投入して粉砕する。前記工程を採用した粉砕システムであれば、粗粉の中の気孔を予め潰して密度を高めているため、所望の粒径になった微粉のみがセパレータを通過するので、製品内に粗粉が混入する可能性が低くなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、竪型粉砕機（竪型ミルと称されることもある）を用いて原料を微粉砕する粉砕システムに関するものであり、内部に大きな気孔を有しポーラスで比重が軽い粗粉と、微粉とが混在する原料を、効率良く粉砕できる粉砕システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
原料を微粉砕する粉砕装置として、回転式の分級機を内蔵するエアスエプト式の竪型粉砕装置が従来から用いられている。
前記分級機を内蔵したエアスエプト式の竪型粉砕機として、例えば特許文献１に開示された粉砕機がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５７−７５１５６号公報
【０００４】
特許文献１に開示された竪型粉砕機は、粉砕機内の粉砕ローラと回転テーブルの間で粉砕した原料を、回転テーブル下方から導入したガスで吹き上げて該回転テーブルの上方に配した回転式の分級機で分級することにより、微粉を機外に取り出すとともに粗粉を回転テーブル上に落下させて再度粉砕して、原料を効率良く微粉砕する粉砕機であり、エアスエプト式の竪型粉砕機を用いた従来の粉砕システムの１例を図４に示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示した分級機を内蔵する竪型粉砕機３０２は、竪型粉砕機３０２内の粉砕ローラと回転テーブルの間で粉砕した原料を、回転テーブル下方から導入したガスで上方に吹き上げる必要がある。
しかし、ポーラスで比重が軽い粗粉と微粉とが混在した原料を前述の従来型竪型粉砕機で粉砕しようとした場合においては、微粉と一緒に大量の粗粉が吹き上げられて、竪型粉砕機上部に配した分級機に達する。
竪型粉砕機３０２上部に配した分級機は、本来前記粗粉を微粉と分離して、所望の粒度となった微粉のみを竪型粉砕機上部から取出すよう機能するが、微粉と一緒に大量の粗粉が吹き上げられ場合には十分に機能せずに、粗粉の一部が分級機を通過して、微粉と一緒に機外に取出されるという現象を生じる。
竪型粉砕機３０２に設けた上部取出口から機械に取出された粗粉は、製品に混入するので、製品の品質不良という問題を引き起こす。
特に粉砕する前の原料の中に多くの微粉が含まれている場合は、粉砕する必要のない微粉を早く上部取出口から取出すためにも、多くのガス量が必要なため、粗粉が吹き上げられやすくなって、前記問題が深刻化する。
【０００６】
例えば、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣと称することもある）パネルと呼ばれる建材は、その素材がポーラス（気孔率が高い）なため、軽量で施工性が良く、断熱性も高いことから、非常に多く用いられている。
前記ＡＬＣパネルは、所望の大きさに裁断されて使用されることが多く、裁断の際に大量の廃材が生じるが、前記廃材を粉砕して所望の粒度以下の微粉にすることによって再度原料として利用している。
【０００７】
しかし、前記廃材の中に混在している粗粉は、その中に大量の気孔が含まれてポーラスとなっており、内部に大きな気孔を含まない微粉と比較した場合に、みかけ上の比重が著しく小さいという傾向があり、粒径が大きくなっても重量がそれに見合って増加しないという特徴がある。さらに、前記廃材の中には大量の微粉が含まれており、そのままの粒径で再利用でき、粉砕する必要のない微粉が５０％近く含まれていることがある。
そのため、所望の粒径を粉砕品を効率的に得るために本来必要な量のガスを竪型粉砕機３０２内に導入すると、気孔を含んだ軽い粗粉がセパレータまで容易に吹き上げられて、セパレータを通過してしまうのである。
【０００８】
特に回転式のセパレータを内蔵する従来の竪型粉砕機３０２は、セパレータに備えた羽根の回転によって、竪型粉砕機３０２内にガスの旋回流を引き起こし、旋回流に乗って流れる原料の遠心力によって原料を分離するという分級効果を備えているが、内部に気孔を含んだ粗粉はみかけ上の比重が小さいため、粒径が大きくても重量が軽くセパレータを通過しやすい。
このような理由から、微粉と粗粉が混在した前記ＡＬＣパネルの廃材を原料として前述の従来型竪型粉砕機で粉砕すると、微粉と分離しきれない粗粉が製品に混入するので、製品の品質不良という問題を引き起こした。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ポーラスで比重が軽く微粉と粗粉が混入して竪型粉砕機で粉砕しにくい原料を、効率良く粉砕する粉砕システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による粉砕システムは、
（１） 粉砕ローラと回転テーブルとの間で粉砕した原料を回転テーブル下方から導入したガスで吹き上げて粉砕機上部に配設したセパレータで分級する内部分級式の竪型粉砕機と、原料を圧密して所望の粒径に造粒する造粒機とを備えて、該造粒機により所望の粒径に造粒した原料を、該竪型粉砕機の回転テーブル上に投入して粉砕する構成とした。
【００１１】
（２） （１）記載の粉砕システムにおいて、前記原料を軽量気泡コンクリートとした。
【００１２】
（３） （１）又は（２）記載の粉砕システムにおいて、前記造粒機をロールプレスとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明による粉砕システムの詳細について説明する。
図１及び図２は本発明に係る粉砕システムの実施形態に係る好ましい１例を示し、図１は粉砕システムの全体構成図であり，図２は竪型粉砕機の要部縦断面図である。図３は本発明に係る原料から製品までの態様を説明するための概念図である。
【００１４】
本発明の実施形態に用いる竪型粉砕機１の好ましい構成について以下に説明する。本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図２に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ｂと、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂを介して電動機２Ｍにより駆動される回転テーブル２と、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）外周部を円周方向に等分する位置に配設した複数個のコニカル型の粉砕ローラ３とを備えている。
【００１５】
粉砕ローラ３は、軸７により下部ケーシングに回動自在に軸着した上部アーム６と、該上部アーム６と一体に形成した下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結されており、該油圧シリンダ８の作動によって回転テーブル上面２Ａの方向に押圧されて、回転テーブル上面２Ａに原料を介して従動することによって回転する。
【００１６】
前記ケーシング１Ｂの回転テーブル上面２Ａの中央上部には、セパレータ１４と、原料投入口３５が設けられており、また、セパレータ１４の中心軸を上下に貫通するようにして原料投入シュート１３が配されており、原料投入シュート１３を介して原料投入口３５から回転テーブル上面２Ａに原料を投入する（供給と称することもある）ことができるよう構成されている。
また、セパレータ１４は、セパレータ１４の回転軸を中心として上方に拡径する逆円錐台状に一定間隔の隙間をあけて並べられた複数枚の羽根１４Ａを備えて、図示しない駆動装置により自在に回転できる構成となっている。
【００１７】
原料投入シュート１３から投入した原料は、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。
そして、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の一部は、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）へと向かう。
ここで、ケーシング１Ｂの回転テーブル２の下方には、ガスを導入するためのガス導入口３３を設けており、さらに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を設けている。
竪型粉砕機１の運転中において、該ガス導入口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、前記ケーシング１Ｂ内において該回転テーブル下方からセパレータ１４を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じている。
【００１８】
竪型粉砕機１内に投入した原料と、回転テーブル２と粉砕ローラ３に粉砕されてダムリング１５を乗り越えた原料の一部は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、回転セパレータ１４に達する。
ここで、径の大きく重量の大きな原料はセパレータ１４の羽根１４Ａを通過することができずセパレータ１４の下方に落下して再度粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕されるとともに、径の小さな原料は、隙間をあけて並べられた羽根１４Ａの間を抜けてセパレータ１４を通過し、上部取出口３９より取出される。
【００１９】
なお、粉砕ローラ３に噛み込まれずそのまま環状通路に達したような一部の極大な粒径の原料は、環状通路３０より回転テーブル下方に落下して下部取出口３４より竪型粉砕機１の外に取出される。
【００２０】
また、本実施形態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７３ＲＰＭであり、粉砕ローラ中心直径Ｄは０．４ｍであり、テーブル直径Ｔは０．６４ｍであり、ダムリング１５の高さはテーブル上面２Ａより約２０ｍｍである。
また、本実施形態に用いることのできる竪型粉砕機１の型式は、前述したものに限らないことは勿論であって、例えば、粉砕ローラ３の形状がスフェリカル形状のタイヤ型の竪型粉砕機１であっても良い。また、要求される製品の粒度に応じて、セパレータ１４は固定タイプのものであっても良い。
【００２１】
次に本実施形態に造粒機として用いたロールプレス５０は、図１にその概念図を示したようにケーシング上部に配した投入口５５の下方に２つの造粒用ロール５２を備えており、図示しない駆動装置により回転する２つの造粒用ロール５２間の間隙に原料を挟んで圧密して、ケーシング下部に配した取出口５７から取出す構造の造粒機である。
【００２２】
ロールプレス５０は、内部に気孔を有してポーラスで比重が軽い粗粉と微粉とが混在した原料を、２つの造粒用ロール５２の間の隙間に挟み込み圧力をかけ圧密成形することによって密度を高め、比重の高い粒径の大きな造粒体を製造することができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、構造が簡単で効率の良い好ましい造粒機の１例としてロールプレス５０を用いたが、内部に気孔などの空隙を有しポーラスで比重が軽い粗粉と微粉とが混入した原料を、圧力をかけて成形し、内部の気孔を潰す、あるいは気孔内に微粉を詰めることにより、圧密して比重の高い粒径の大きな造粒体を製造することができる造粒機であれば他のタイプの造粒機であっても良い。
また、ロールプレス５０で圧密した原料の大きさが竪型粉砕機１に投入するに大きすぎる場合においては、図示しない裁断機を用いて所望の形状になるよう切断して造粒しても良い。また、図１の粉砕システムにロールプレス５０に投入する前の原料に水分を吸収させるための散水装置を設けることは、原料が造粒しやすくなる点で効果があって好ましい形態である。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係る粉砕システム１００の好ましい１例ついて図１を用いて説明する。粉砕システム１００の基本構造は、造粒機であるロールプレス５０と、ロールプレス５０により所望の密度と粒径に造粒した原料を粉砕する竪型粉砕機１によって構成される。
図１に示した粉砕システム１００は、原料ホッパ６５、ロールプレス５０、竪型粉砕機１、及び捕集機６０を備えて、さらにそれらの機器を後述する構成で接続するために、送風機７０（エキゾーストファン７０と称することもある）、バケットエレベータ４１、及びベルトコンベヤ７５等を備えている。
【００２５】
ここで、図１に示した実施形態の好ましい１例においては、原料ホッパ６５から蓄えられた原料が、ベルトコンベヤ７５を介してロールプレス５０の投入口５５に供給されるよう構成されている。
ロールプレス５０の投入口５５に供給された原料は、造粒された後、取出口５７からロールプレス５０外に取出される。
そして、取出口５７から取出された造粒後の原料は、竪型粉砕機１の原料投入口３５に供給されるよう配管で接続されている。
【００２６】
また、竪型粉砕機１の上部取出口３９から取出された粉砕後の原料は、送風機７０によってガスとともに捕集機６０に送給されて、製品として取出されるよう配管で接続される。また、竪型粉砕機１の下部取出口３４から取出された原料は、バケットエレベータ４１等により搬送されて再度原料投入口３５に供給されるよう配管で接続される。
【００２７】
前記のように構成された粉砕システム１００を用いて実施される粉砕方法の好ましい１例を以下に説明する。
原料ホッパ６５からベルトコンベヤ７５によって竪型粉砕機１に供給された原料を、ベルトコンベヤ７５を介してロールプレス５０の投入口５５に供給する。なお、本実施形態に用いた原料は、軽量気泡コンクリートの廃材であり、軽量気泡コンクリートパネルを所定の形状に裁断する際に生じた裁断くずである。
【００２８】
軽量気泡コンクリートの廃材の態様を図３（１）に概念的に示す。
前記廃材を裁断する際には、のこぎり状の刃物を使用することが多く、裁断の際に、大量の微粉が生じるとともに使用できない端材が発生する。
そのため、前記廃材の中には、数ｍｍ角の大きさの塊から微粉まで様々な粒径のものが混在している。
また、軽量気泡コンクリートの中には多くの気孔が含まれていることから、粗粉の中には気孔が残存してポーラスな状況となっている。
なお、この廃材は、数百μｍ（ミクロンメータ）以下の微粉とすることによって、再度コンクリートの原料として利用できる。
【００２９】
粉砕システム１００においては、ロールプレス５０の投入口５５に供給された原料が、ロールプレス５０内に配した２つの造粒用ロール５２に挟まれて圧密されることによって、圧密され比重の高い粒径の大きな原料となって、取出口５７からロールプレス５０の外に取出される。
造粒後の原料状態を説明するための概念図を図３（２）に示すが、造粒後の原料は数ｍｍ角以上（本実施形態においては粒径２０ｍｍ程度）の大きさとなって内部に存在する大きな気孔をほとんど潰された状態となっている。
【００３０】
そして、ロールプレス５０から取出され原料は、竪型粉砕機１の原料投入口３５に供給される。原料投入口３５から投入した造粒後の原料は、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の中央部に投入される。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。
【００３１】
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の中で、ダムリング１５を乗り越えた原料は、回転テーブル上面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を達し、ガス供給口３３から導入されたガス（本実施形態においては空気）により上方に吹き上げられて、セパレータ１４で分級される。
なお、粉砕ローラ３に噛み込まれずそのまま環状通路３０に達したような一部の径の大きな原料は、回転テーブル２の下方に配した下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部へ取出され、バケットエレベータ４１により再度竪型粉砕機１に戻されて粉砕される。
【００３２】
図２に示す竪型粉砕機１に内蔵した回転式のセパレータ１４は、装置内にガスの旋回流を発生させて原料を分級する効果と、羽根１４Ａで大きな粒径の原料を落として分級する効果をかね備える効率的な分級機である。
前述したように造粒前の原料の中に含まれる粗粉は、その中に大量の気孔が含まれることによりみかけ上の比重が小さくなるという傾向があって、内部に大きな気孔が含まれない微粉と比較した場合に、粒径に応じて重量が増加しないという特徴がある。そのため、所望の粒径を得るのに本来必要なガスの量を竪型粉砕機内に導入すると、気孔を含んだ軽い粗粉がセパレータ１４を通過してしまう可能性が高い。
【００３３】
造粒後の原料を竪型粉砕機１に投入する本実施形態の方法は、原料の中の気孔を予め潰して密度を高めているので、前記問題が生じず、所望の粒径を得るのに必要なガスの量を竪型粉砕機内１に導入すれば、所望の粒径のみの微粉がセパレータ１４を通過して、上部取出口３９から取出されるので製品Ｐ内に粗粉が混入する可能性が低くなる。
【００３４】
また、竪型粉砕機１は、粉砕ローラ３と回転テーブル２の間に粉砕する必要のない小さな粒径の原料を大量に噛みこむと竪型粉砕機が振動を生じて安定運転ができなくなる特性がある。
特に、本実施形態の中で説明した軽量気泡コンクリートパネルの廃材の場合は、ベルトコンベヤ７５から供給する原料の中に、そのまま製品となるような小さな粒径の原料が大量に含まれていることも多く、５０％以上がそのまま製品となるような粒度であることも珍しくないない。従って、本発明の粉砕システム１００によって造粒した後、竪型粉砕機１で粉砕することが竪型粉砕機の振動を抑えるといった面からも有効である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、気孔を有してポーラスで比重が軽い粗粉を含むような原料であっても、予め圧密して造粒することにより、内部分級式の竪型粉砕機を用いて効率的に粉砕でき、製品の中に微粉と分離しきれない粗粉が混入するのを防止することができる。
【００３６】
特に、本発明の粉砕システムを、ＡＬＣの廃材のように微粉が大量に含まれているような原料に対して用いれば、竪型粉砕機の振動を抑えるといった面からも有効である。
また、本発明のシステムに造粒機としてロールプレスを用いれば、効率的に連続して原料を圧密成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る粉砕システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る竪型粉砕機の縦断面図である。
【図３】原料から製品までの態様を説明するための概念図である。
【図４】従来型粉砕システムの全体構成図である。
【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
１５ ダムリング
３３ ガス導入口
３４ 下部取出口
３５ 原料投入口
３９ 上部取出口
４１ バケットエレベータ
５０ ロールプレス
６０ 捕集機
６５ 原料ホッパ
７０ 送風機
７５ ベルトコンベヤ
８０ 振動篩
１００ 粉砕システム
Ｐ 製品

Claims (3)

1. 粉砕ローラと回転テーブルとの間で粉砕した原料を回転テーブル下方から導入したガスで吹き上げて粉砕機上部に配設したセパレータで分級する内部分級式の竪型粉砕機と、原料を圧密して所望の粒径に造粒する造粒機とを備えて、該造粒機により所望の粒径に造粒した原料を、該竪型粉砕機の回転テーブル上に投入して粉砕することを特徴とする粉砕システム。
2. 前記原料を軽量気泡コンクリートとする請求項１記載の粉砕システム。
3. 前記造粒機をロールプレスとする請求項１又は請求項２記載の粉砕システム。

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