JP2015047601A - さまざまな材料の分類用のシステム装置処理 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な寸法を有するさまざまな材料および/または鉱物の分類方法を提供する。
【解決手段】前記材料を供給ブーツ（01）および分割洗浄スクリーン（02）へと輸送するよう構成されている供給システムと、製品コンベヤ1（06）、ならびに、スラリーの形態の脱水および排出された粒子を得るための排水槽（03）と、スラリーポンプ（05）を通じて特定の圧力が与えられる液体遠心分離装置（04）と、廃物化機構（12）および周辺の清浄水タンク（11）とともに、主スラリータンク（09）の側に配置されている混合チャンバ（08）を備える廃棄物管理システムとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分類および等級付けされた製品の製造に関するものである。本発明は素材産業において、顧客の最終製品を改善するため、および、ユーザー用のその製造のコストを低減するために、一体化され連続したまたはバッチの、効率の高い処理を通じて、特定の量の有害な材料を含有する砂、鉱物などのさまざまな材料を分離する。より詳しくは、本発明は、さまざまな材料の分類用のシステム、処理および装置に関するものである。

〈現行の固体分類システム〉
湿式の分類機器として現在、湿式スクリーン、バケットホイール復旧システムなどが使用されているが、いくつかの用途について、スパイラル分級機、液体遠心分離機（hydrocyclone）が採用されている。湿式の分類では、水の回収が重要な局面となる。現在、水の回収のために、従来の濃縮機、沈殿池/溝、貯水槽などの複雑な機器システムが使用されている。
〈現行の技術の短所〉
現行の分類では、上述した機器を孤立して採用しており、ユーザーに一体的な解決手段を提示していない。例えば、湿式スクリーン、バケットホイールまたはスパイラル分級機は鉱物を非常に粗い寸法に切断し、使用不可能な鉱物を多量に含んでいる。次いで、この鉱物を、他のシステムを使用して処理しなくてはならない。また、処理水の再利用のための解決手段がなく、処理水を再利用するために、ユーザーが、従来の水回収システムを別個に設置しなくてはならず、さもなければ、貴重な天然資源を大量に無駄にすることになる。

液体遠心分離機は、効率的なサイズ分離用に、長年にわたり、さまざまな産業で有効に使用されてきたが、ここでも液体遠心分離機単独では完全な解決手段をユーザーに提供しない。

液体遠心分離機は鉱物をスラリー形態で排出し、それゆえに、ユーザーは、良質の鉱物を回収するために、液体遠心分離機下層流を脱水するための別体の設備を形成しなくてはならない。第二に、液体遠心分離機は、正確に機能し、かつ、不合格品とともに多量の水を排出するために、大量の水を必要とする。ここでもまた、処理水の再利用のための解決手段がなく、処理水を再利用するために、ユーザーが、従来の水回収システムを別個に設置しなくてはならず、さもなければ、貴重な天然資源を大量に無駄にすることになる。

本発明の基本的な目的は、公知の技術の短所/欠点を克服することにある。

本発明の主たる目的は、工場の設置面積を全体的に低減し、水の必要を低減し、それにより製造コストを低減しながら、材料および鉱物産業に対して、一体化された材料分類解決手段用のシステム、処理および装置を提供することにある。

本発明は、材料の効率的な分類と完結した廃棄物管理および再循環システムとの両方の設備を、再利用のために処理水を最大に回収しながら、異なる原材料から、等級付けされた製品を抽出することを可能にする、単一の一体的で小型の設計に一体化する初めての技術である。

本発明の使用例の一つは、建設業界で毎日使用される寸法分けされ強化された高品質の砂の製造である。本発明は、コンクリート作業、漆喰塗布などの最終製品の品質を大きく改善することになる。

別の例は、有毒な鉱物としての鉱石に存在するシリカおよびアルミナの効率的な除去が製造コストの著しい低下につながり得る、鉄および鋼鉄製造工場などの産業の、価値の付加および生産性の向上である。

本発明の一局面によれば、多様な寸法を有するさまざまな材料および/または鉱物の分類方法であって、
i. 一体化された供給システム（00）により前記材料および/または鉱物を供給するステップと、
ii. 続く処理のために、前記鉱物を前記供給システムから供給ブーツ（01）へと排出するステップと、
iii. 粗い粒子を洗い出すために、適切な量の水を、ブースターポンプ（13）を通じて分割洗浄スクリーン（02）に加えるステップと、
iv. 前記ステップiiで得た前記粗い粒子を、前記分割洗浄スクリーン（02）で脱水し、それを、一体化された製品コンベヤ1（06）に、備蓄のために供給するステップと、
v. 分割洗浄スクリーンからの回収された水を、前記ステップiiiで得た微細な粒子とともに、スラリーの形態で排水槽（03）へと排出するステップと、
vi. 前記スラリーを、前記ステップivで得た液体遠心分離機（04）へと、スラリーポンプ（05）を通じて、特定の圧力でポンピングするステップと、
vii. 排水槽およびスラリーポンプから混合物を得、同時に前記水を排除するステップと、
viii. 前記微細な粒子を回収するステップと、
ix. 前記ステップviiで得た前記微細な粒子を、スラリーの形態で、液体遠心分離機により排出するステップと、
x. 前記微細な粒子を、備蓄のために、製品コンベヤ2（07）へと脱水および排出するステップと、
xi. 分割洗浄スクリーンから得た、前記回収された水および微細な粒子を再循環するステップと、
xii. 液体遠心分離機からの廃棄物スラリーを、耐摩耗性の導管を通じて、水再生システムの主スラリータンク（09）の側に配置されている、既製の混合チャンバ（08）へと供給するステップと、
xiii. 周辺の清浄水タンク（11）からの清浄水を清浄化し排出し、かつ、それを、ブースターポンプを通じて、前記分割洗浄スクリーンおよび排水槽へと再循環するステップと、
xiv. 主スラリータンクの底の、堆積した沈殿物を、廃物化機構（12）により排出するステップと、
xv. 空気圧縮機（15）により始動される排出ポンプ（14）および空圧式バルブにより、前記ステップxiiiで得た前記沈殿物を、所望の沈殿物廃棄領域へと、さらに排出するステップと、
xvi. 再利用のために処理水を最大に回収しながら、抽出された微細な等級付けされた製品を得るステップとを含む方法が提供される。

本発明の別の局面によれば、多様な寸法の材料および/または鉱物の分類用、ならびに、微細な等級付けの粒子の抽出用の、処理を最大に回収する廃棄物管理および再循環システムを有するシステムであって、
a. 前記材料および/または鉱物を処理するための、一体化された供給システムであって、供給ホッパ、供給器およびベルトコンベヤからなり、前記材料を供給ブーツおよび分割洗浄スクリーンへと輸送するよう構成されている供給システムと、
b. 分割洗浄スクリーン（02）、液体遠心分離機（04）に一体化された製品コンベヤ1（06）、ならびに、スラリーの形態の脱水および排出された粒子を得るための排水槽（03）を備える、脱水および排出システムと、
c. 残った粒子を排除し、かつ、超微細な粒子を除去するために、スラリーポンプ（05）を通じて特定の圧力が与えられる液体遠心分離装置（04）を備える寸法分けシステムと、
d. 清浄水を得て前記処理に再循環させ、かつ、沈殿物を所望の沈殿物廃棄領域へと排出するために、廃物化機構（12）および周辺の清浄水タンク（11）とともに、主スラリータンク（09）の側に配置されている混合チャンバ（08）を備える廃棄物管理システムとを備えるシステムが提供される。

本発明の利点は、再利用のための回路内で処理水のほとんどを再循環させながら、等級付けされた高品質の製品の供給および製造からの、高い効率での、有害な材料の排除のための特有の処理を提供することにある。これにより、真水の必要が大幅に低減される。

さまざまな材料の分類のための、本発明の処理の流れを示す図である。

本発明の特定の実施形態の上記のおよび他の局面、特徴および利点は、添付の図面と併せた以下の説明から、より明らかとなるであろう。

図中の要素が簡潔かつ明瞭に示されており、等角に描かれていなくてもよいことを、当業者であれば理解するであろう。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本開示のさまざまな実施形態の理解の向上を助けるために、他の要素に対して誇張されている場合がある。図面を通して、同一または類似の要素、特徴および構造を描くのに、類似の参照番号が使用されていることに注意されたい。

本発明の顕著な利点のいくつかを以下に記述する。

1. 非常に大きな面積を必要とする、同じ性能の従来のシステムに比べて、設置に必要とする空間が驚くほど少ない。システムのコンパクトな性質により、これを、都市部、工場、廃棄物管理場所（waste management site）（ごみ処理場）、可動の用途、丘陵地などで便利に使用することができる。これに上流処理を取り付けることも容易に行える。

2. システムのコンパクトな設計により材料の移動の必要が少なくなるため、電力消費が驚くほど少なくなる。

3. 工場で完全に建造し組み立てることができるため、設置時間が著しく減少し、現場製作（site fabrication）に関連した危険が除かれる。より長い設置時間に加えて、現場製作の高コストおよび高リスクは、従来のシステムに共通して関連付けられている。

4. 容易に分解でき、コンテナで世界中に出荷することができる、モジュール式の設計である。従来の機器の大半は、効率よく出荷することができない。また、モジュール方式は、ユーザーが工場を別の事業現場へ移転することを望む場合に役に立つ。これは従来のシステムでは不可能である。

5. 図面の標準化により、本発明を製造するのに必要な時間がかなり少なくなる。従来のシステムは現場の要求に応じて設計されるため、標準化されておらず、製造のためのリードタイムが、より長くなっている。

6. その一体化された鋼製のシャシーのおかげで、社会基盤の要求水準が低く、システムに組み入れられる部品の、よりよい重量配分が可能となる。従来のシステムは、高コストで建設時間の長い、大規模な社会的基礎に設置されている。

7. 本システムは、すべての電気ケーブル敷設およびPLCロジック制御パネルを完備しており、現場での電気工事が必要ない。これは、事業現場で電気的に接続しなければならない従来のシステムに比べたときの、大きな利点である。

特許請求の範囲およびそれらの均等物により定義される本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために、添付図面を参照しながら、以下の説明がなされる。これは、その理解を助けるためのさまざまな特定の詳細を含んでいるが、これらは単なる例示とみなすべきである。

したがって、当業者であれば、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、本明細書中に記載する実施形態のさまざまな変更および修正を行えることを理解するであろう。くわえて、周知の機能および構造の説明は、明瞭および簡潔にするために省略した。

以下の説明および特許請求の範囲で使用される表現および単語は、書誌的な意味に限定されず、本発明の明瞭で一貫した理解を可能にするために、発明者によって用いられるに過ぎない。したがって、当業者には、本発明の実施形態の以下の説明が単に例示の目的で提供されており、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物により定義された本発明を限定する目的で提供されていないことが明らかであろう。

そうでないことが文脈により明瞭に記述されていない限り、単数形は複数の指示物を含むことを理解されたい。

「実質的に」という用語は、挙げられた特徴、パラメータまたは値が正確に得られることを必要とせず、例えば公差、測定誤差、測定精度の限界および当業者に公知の他の要因を含む偏差または変動が、その特徴を提供することを意図した効果を排除しない量で起きてもよいことを意味している。

一つの実施形態に関して記載および/または例示された特徴は、1つ以上の他の実施形態において、および/または、他の実施形態の特徴との組み合わせにおいて、もしくは、他の実施形態の特徴の代わりに、同一の方法または類似の方法で使用されてもよい。

本明細書で使用する際に「備える/備えている」という用語が、述べられた特徴、整数、工程または構成要素の存在を明記するとみなされるが、1つ以上の他の特徴、整数、工程、構成要素またはそれらの群の存在または追加を排除しないことを強調しておく。

本発明によれば、微細な等級付けの粒子の抽出用の、単独の一体化された小型のシステムが提供され、材料の効率的な分類と、再利用のために処理水を最大に回収する完結した廃棄物管理および再循環システムとの両方を可能にする。

本発明の一実施形態では、多様な寸法のさまざまな材料および/または鉱物の分類と、微細な等級付けの粒子の抽出とのための、処理を最大に回収する廃棄物管理および再循環システムを有するシステムが提供される。上記システムは、
a. 前記材料および/または鉱物を処理するための、一体化された供給システムであって、供給ホッパ、供給器およびベルトコンベヤからなり、前記材料を供給ブーツ（01）および分割洗浄スクリーン（02）へと輸送するよう構成されている供給システムと、
b. 分割洗浄スクリーン（02）、液体遠心分離機（04）に一体化された製品コンベヤ1（06）、ならびに、スラリーの形態の脱水および排出された粒子を得るための排水槽（03）を備える、脱水および排出システムと、
c. 残った粒子を排除し、かつ、超微細な粒子を除去するために、スラリーポンプ（05）を通じて特定の圧力が与えられる液体遠心分離装置（04）を備える寸法分けシステムと、
d. 清浄水を得て前記処理に再循環させ、かつ、沈殿物を所望の沈殿物廃棄領域へと排出するために、廃物化機構（12）および周辺の清浄水タンク（11）とともに、主スラリータンク（09）の側に配置されている混合チャンバ（08）を備える廃棄物管理システムとを備えている。

本明細書で使用する「再利用のための処理水」とは、分類処理中に装置により使用され、システムにより生成された廃棄物スラリーから実質的に回収された水を意味している。次いで、回収された水はさらなる分類操作のためにシステムにより再利用され、それにより真水の必要を低減する。

非常に微細な粒子および粘土が高い割合で存在すると、作業性、水の需要および要素の需要に悪い影響を及ぼす。自然の砂では、非常に微細な粒子（75ミクロン未満）の存在は許容されない。通常この寸法範囲では、粒子は泥および粘土の形態であり、コンクリートの製造に有害であって、除去されねばならない。人工の/製造された砂の場合でも、そのような製造された砂の粒子を生産している間に、75ミクロンより小さいものが発生することが極めてよくあり、それらを除去する必要がある。非常に微細な粒子が6％に制限された場合に、水の需要、セメントの需要が低減され、同時に作業性が向上することになることが証明されている。

本発明では、望ましくない非常に微細な材料の量を効率的に低減しつつ、同時に、使用可能な砂が廃棄物として失われることが全くないようにすることにより、正確に寸法分けされ強化された高品質の砂を生産することができる。

本装置は、0.045ミクロン〜10mmという広い範囲の寸法を分類する能力を有している。例えば砂用途のために、本装置は、ユーザーの要求に応じて、0.075mm〜2.36mm、0.075mm〜5mmまたは0.045〜10mmで分類を行うことになる。

本発明の一実施形態では、多様な寸法を有するさまざまな材料および/または鉱物の分類用の処理が提供される。この処理を図１を参照しながら以下に説明する。

処理されることになる材料および/または鉱物が、装填器/トラックなどの材料取り扱い機器の助けにより、供給ホッパ、供給器およびベルトコンベヤからなる一体化された供給システム（00）へと供給される。

供給システム（00）は、乾燥した状態で分割洗浄スクリーン（02）の一部へ排出するために、材料を供給ブーツ（01）へと輸送する。

次いで、粗い粒子を洗い出すために、適切な量の水が、ブースターポンプ（13）を通じて分割洗浄スクリーン（02）に加えられる。

次いで、分類された粗い粒子は、分割洗浄スクリーン（02）で脱水され、一体化された製品コンベヤ1（06）に、備蓄のために送られる。

次いで、分割洗浄スクリーンからの回収された水が、微細な粒子とともに、スラリーの形態で、下にある排水槽（03）へと排出される。

スラリーは、スラリーポンプ（05）および特別な種類の導管路を通じて、特定の圧力で、一式の液体遠心分離機（04）へとポンピングされる。

液体遠心分離機（04）は排水槽（03）、スラリーポンプ（05）から混合物を受け取り、残滓として超微細な粒子を除去することにより不合格品を排除する。寸法分けされた粒子は最大限、製品として同時に回収される。

次いで、寸法分けされた微細で有用な粒子が水とともに、液体遠心分離機（04）によりスラリーの形態で排出され、脱水処理のために分割洗浄スクリーン（02）の他の部分へと供給される。

分割洗浄スクリーン（02）は、備蓄のために、清浄で有用な微細な粒子を、取り付けられた製品コンベヤ2（07）へと脱水および排出する。

分割洗浄スクリーンからの回収された水は、いくらかの超微細な粒子とともに、再循環のために排水槽（03）へと排出される。超微細物は、回路内で循環する負荷物(load)の形態をとる。

液体遠心分離機（04）からの廃棄物スラリーは、耐摩耗性の導管部品を通じて、水再生システムの主スラリータンク（09）の側に配置されている、既製の混合チャンバ（08）へと供給される。ここは、凝集剤投与タンク（10）を介して、高分子電解質がスラリーへと投与される地点でもある。

投与された沈殿物は、層流を促進する既製の整流装置のもとで、輸送導管内を主スラリータンク（09）の中心へと流れる。沈殿物の下方への降下のために、材料の流れはさらに減速し、層流を主スラリータンク（09）へと促進する。

次いで、清浄水が、既製の周辺のチャネルから主スラリータンク（09）の外側へと溢れ出し、水再生システム内に融合された周辺の清浄水タンク（11）内へと排出される。

次いで、周辺の清浄水タンク（11）からの清浄水は、分類操作のためのシステムへの再循環のために、ブースターポンプ（13）を通じて、分割洗浄スクリーン（02）および排水槽（03）へと循環される。

主スラリータンク（09）の底の、堆積した沈殿物は、必要な粘稠性へと調整され、ここから、沈殿物を排出地点へと移動する廃物化機構（12）の助けにより、排出される。

次いで、沈殿物は、空気圧縮機（15）により始動される、工場で取り付けられ指向的に試験された排出ポンプ（14）および空圧式バルブにより、所望の沈殿物廃棄領域へと排出される。

プログラマブル論理制御モータ制御パネル（16）が、所望のパラメータに従って、処理システム全体を運営する。

本発明は、設置および就役技師による必要な最小限の介入を保証する工場からの派遣に先立って行われる広範な試験により、十分に事前組み立てされ、電気配線されている。

本発明のシステム、処理および装置は、人工砂（manufactured sand）、破砕機の埃、川砂、ガラス等級の砂（glass grade sand）および鋳物砂など、ならびに、鉄鉱石、ボーキサイト、マンガン、石炭、褐炭、クロム鉱石などの鉱物の処理のために広範に使用することができる。

Claims (12)

1. 多様な寸法を有するさまざまな材料および/または鉱物の分類方法であって、
   i. 一体化された供給システム（00）により前記材料および/または鉱物を供給するステップと、
   ii. 続く処理のために、前記鉱物を前記供給システム（00）から供給ブーツ（01）へと排出するステップと、
   iii. 粗い粒子を洗い出すために、適切な量の水を、ブースターポンプ（13）を通じて分割洗浄スクリーン（02）に加えるステップと、
   iv. 前記ステップiiで得た前記粗い粒子を、前記分割洗浄スクリーン（02）で脱水し、それを、一体化された製品コンベヤ1（06）に、備蓄のために供給するステップと、
   v. 分割洗浄スクリーン（02）からの回収された水を、前記ステップiiiで得た微細な粒子とともに、スラリーの形態で排水槽（03）へと排出するステップと、
   vi. 前記ステップivで得た前記スラリーを、液体遠心分離機（04）へと、スラリーポンプ（05）を通じて、特定の圧力でポンピングするステップと、
   vii. 排水槽（03）およびスラリーポンプ（05）から混合物を得、同時に前記水を排除するステップと、
   viii. 前記微細な粒子を回収するステップと、
   ix. 前記ステップviiで得た前記微細な粒子を、スラリーの形態で、液体遠心分離機（04）により排出するステップと、
   x. 前記微細な粒子を、備蓄のために、製品コンベヤ2（07）へと脱水および排出するステップと、
   xi. 分割洗浄スクリーン（02）から得た、前記回収された水および微細な粒子を再循環するステップと、
   xii. 液体遠心分離機（04）からの廃棄物スラリーを、耐摩耗性の導管を通じて、水再生システムの主スラリータンク（09）の側に配置されている、既製の混合チャンバ（08）へと供給するステップと、
   xiii. 周辺の清浄水タンク（11）からの清浄水を清浄化し排出し、かつ、それを、ブースターポンプ（13）を通じて、前記分割洗浄スクリーン（02）および排水槽（03）へと再循環するステップと、
   xiv. 主スラリータンク（09）の底の、堆積した沈殿物を、廃物化機構（12）により排出するステップと、
   xv. 空気圧縮機（15）により始動される排出ポンプ（14）および空圧式バルブにより、前記ステップxiiiで得た前記沈殿物を、所望の沈殿物廃棄領域へと、さらに排出するステップと、
   xvi. 再利用のために処理水を最大に回収しながら、抽出された微細な等級付けされた製品を得るステップと、を含む方法。
2. 前記微細な粒子は、砂および鉱物から選択され得る、請求項1に記載の方法。
3. 前記砂粒子は、破砕機の埃、川砂、ガラス等級の砂および鋳物砂から選択される、請求項2に記載の方法。
4. 前記鉱物は、鉄鉱石、ボーキサイト、マンガン、石炭、褐炭およびクロム鉱石から選択され、請求項2に記載の方法。
5. 前記微細な粒子が、0.045ミクロン〜10mmの範囲の粒子寸法を有している、請求項1に記載の方法。
6. 多様な寸法の材料および/または鉱物の分類用、ならびに、微細な等級付けの粒子の抽出用の、処理を最大に回収する廃棄物管理および再循環システムを有するシステムであって、
   a. 前記材料および/または鉱物を処理するための、一体化された供給システムであって、供給ホッパ、供給器およびベルトコンベヤからなり、前記材料を供給ブーツ（01）および分割洗浄スクリーン（02）へと輸送するよう構成されている供給システムと、
   b. 分割洗浄スクリーン（02）、液体遠心分離機（04）に一体化された製品コンベヤ1（06）、ならびに、スラリーの形態の脱水および排出された粒子を得るための排水槽（03）を備える、脱水および排出システムと、
   c. 残った粒子を排除し、かつ、超微細な粒子を除去するために、スラリーポンプ（05）を通じて特定の圧力が与えられる液体遠心分離装置（04）を備える寸法分けシステムと、
   d. 清浄水を得て前記処理に再循環させ、かつ、沈殿物を所望の沈殿物廃棄領域へと排出するために、廃物化機構（12）および周辺の清浄水タンク（11）とともに、主スラリータンク（09）の側に配置されている混合チャンバ（08）を備える廃棄物管理システムとを備える、システム。
7. 前記粒子の前記寸法が0.045ミクロン〜10mmの範囲である、請求項6に記載のシステム。
8. 水再生システムの主スラリータンク（09）の側に配置されている、既製の混合チャンバ（08）をさらに備える、請求項6に記載のシステム。
9. 周辺の清浄水タンク（11）から得られる清浄水の再循環用に構成されたブースターポンプ（13）をさらに備える、請求項6に記載のシステム。
10. 前記排出された沈殿物を供給するよう構成された廃物化機構（12）をさらに備える、請求項6に記載のシステム。
11. 前記排出された沈殿物を得るために、空気圧縮機（15）により始動される排出ポンプ（14）および空圧式バルブをさらに備える、請求項6に記載のシステム。
12. 当該システムを監視するよう構成されたプログラマブル論理制御モータ制御パネル（16）をさらに備える、請求項6に記載のシステム。

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