JP2015520025A - 鉱物材料の処理方法および処理プラント - Google Patents

Abstract

鉱物材料の処理方法において、鉱物材料が鉱物材料処理プラント（２００）において処理される。処理プラントの熱源（１、３、４）において発生する熱、および／または処理プラントの原動機（１０４）において使用される燃料が、処理プラントの冷却器（１０'）において冷却される。冷却器にはブロワが備えられる。処理において発生したダストを結合（２０）するために、湿潤化水が鉱物材料に導かれる。処理プラント（２００）の少なくとも１つの熱源（１、３、４）の熱および／または前記燃料（２）の熱が、湿潤化水をダスト結合（２０）用として使用する前に、湿潤化水に伝達される。湿潤化水は、ダスト結合（２０）の前に、湿潤化水に熱を受け入れるための第１熱交換器（５）に導かれる。【選択図】図１

Description

本発明は、鉱物材料の処理方法および処理プラントに関する。

鉱物材料、例えば岩石は、爆破または掘削による処理用の土壌から得られる。また、鉱物材料は、天然の岩石および砂利、あるいは、コンクリートまたは煉瓦あるいはアスファルトのような建設廃棄物である可能性もある。破砕には、移動式破砕機および定置式の破砕装置が用いられる。掘削機またはホイールローダが、被破砕材料を破砕機の供給ホッパの中に積載し、そこから、被破砕材料が破砕機のジョーの中に落下することができるか、あるいは、供給機が岩石材料を破砕機の方に搬送する。

鉱物材料処理プラントは、１つ以上の破砕機と、場合によっては、篩分け装置のような他の装置とを備えている。処理プラントは定置式または移動式とすることができる。

図１は、鉱物材料処理装置、すなわち、主処理装置として鉱物材料破砕用のジョークラッシャー１００を備えた移動式の破砕プラント２００を示す。破砕プラント２００は、被処理材料をジョークラッシャー１００に供給する供給機１０３と、破砕材料を破砕プラントからさらに先に輸送するためのベルトコンベヤ１０６とを有する。

図１に示すベルトコンベヤ１０６は、少なくとも１つのローラ１０８の回りを周回するように構成されるベルト１０７を備えている。破砕プラント２００は、また、原動機１０４および制御ユニット１０５をも備える。原動機１０４は、例えば、処理ユニットおよび液圧回路が使用するエネルギーを供給するディーゼルエンジンとすることができる。

供給機１０３と破砕機１００と原動機１０４とコンベヤ１０６とは、破砕プラントの本体１０１に取り付けられ、この本体は、この実施形態においては、破砕プラント２００を移動させるための無限軌道ベース１０２を付加的に備えている。全車輪または部分車輪ベースの処理プラントまたは支脚上において移動可能な処理プラントも知られている。さらに、トラックまたは他の外部動力源によって移動可能／牽引可能な鉱物材料の処理プラントも知られる。

供給、篩分け、破砕および輸送のような鉱物材料の処理は、処理プラントのアクチュエータに熱を発生させる。原動機、潤滑装置および液圧装置のようなアクチュエータは、冷却器によって冷却される熱源である。図２は、処理プラントの冷却器内に配置される既知の組合せセル１０を示す。組合せセル１０は、互いの頂部の上に同じ構造で配置されるような層状になっており、給気冷却１用の給気冷却セル１１と、燃料冷却２用の燃料冷却セル１２と、原動機冷却３用の原動機冷却液冷却セル１３と、液圧装置の液圧油冷却４用の液圧装置冷却セル１４とが配置されている。

処理プラントの容量を最大限経済的に利用して、破砕機に大きな破砕動力を連続的に負荷させることが試みられている。処理プラントの運転時間は、特に都市環境においては、騒音放出のために、行政側の命令によって制限される。

実質的な騒音の放出は、組合せセル１０に連結して配置されるブロワによって惹起されるものである。このブロワによって、組合せセルを通過する送風空気により冷却が強化される。原動機の騒音放出の半分はブロワの騒音であると推定される。ブロワに要求される高い回転速度は、液圧駆動される冷却溶液においては困難である。その回転速度は最大の冷却需要によって決定される。この決定因子は、通常、給気の冷却需要であるが、組合せセル１０におけるその比率は相対的に小さい（２０〜２５％）。従って、冷却器の大型ブロワが、液圧装置および原動機を冷却する必要がないのに全速度で回転できる。

鉱物材料の処理においては、空気の流れが、処理によって形成される微細な粒子を移動させるが、ダストを結合することによってダスト放出の発生を抑制することが試みられている。破砕プラントのような処理プラントのダスト防止は、多くの場合水の噴射に基づく。水は、破砕機の破砕チャンバのようなプロセスのダスト生成個所に、例えば高圧の２００〜３００ｌ／ｈの流量で、あるいは高圧なしの上記流量の約３倍の流量で噴射される。寒冷な環境においては、水によるダスト結合は、追加コストを発生させ、加熱装置および場合によっては添加剤の使用が必要になる。加熱器としては、電気抵抗器、あるいは液圧装置の戻り油または漏洩流れを用いることが知られている。水を移動式処理プラントの水タンクに貯留する場合は、水の凍結防止用として電気抵抗器を用いるのが通常の解決策である。しかし、電力の供給は自明ではなく、発電は移動式処理プラントにおいて必ずしも常に可能であるわけではない。

本発明の目的は、先行技術に関連して存在する欠点を除去できる、または少なくとも低減できる処理方法および処理プラントを提供することにある。本発明の具体的な目的の一つは、処理プラントの冷却の強化である。本発明の具体的な目的の一つは、処理時間を可能な限り長くすることである。

摘要

本発明の第１の態様例によれば、鉱物材料の処理方法が提供される。この方法は、鉱物材料を鉱物材料処理プラントにおいて処理することと、処理プラントの熱源において発生した熱および／または処理プラントの原動機において使用される燃料を処理プラントの冷却器において冷却することと、処理において発生したダストを結合するために（冷却器外の）湿潤化水を（例えば噴射によって）鉱物材料に導くことと、
湿潤化水をダスト結合用として使用する前に、処理プラントの少なくとも１つの熱源の熱および／または燃料の熱を湿潤化水に伝達することと、を含む。

湿潤化水を、ダスト結合の前に、湿潤化水に熱を受け入れるための熱交換器に導き、その後、湿潤化水をダスト結合に導くことが望ましい。

以下の各項の少なくとも１つ、すなわち、処理プラントにおける、液圧装置の液圧液、原動機の給気、原動機の燃料、原動機の冷却液の少なくとも１つを湿潤化水によって冷却することが望ましい。原動機の給気は、湿潤化水によって冷却セル内で冷却することが望ましい。

本明細書において、熱源は、例えば、原動機、潤滑装置、液圧装置などの、処理プラントにおける直接的または間接的な熱の発生に寄与する装置を意味する。

湿潤化水に伝達される熱を、加熱および／または熱の均等化が必要な処理プラントの目標対象物に伝達し、その後、湿潤化水をダスト結合に導くことが望ましい。湿潤化水に伝達される熱を、処理プラントの篩分け装置の構造体に伝達することが望ましい。加温された湿潤化水を、篩分け装置の凍結防止用として篩分け装置の底部を通して移送することが望ましい。湿潤化水に伝達される熱を、処理プラントの供給機／コンベヤの構造体に伝達することが望ましい。加温された湿潤化水を、供給機／コンベヤの構造体の凍結防止用として供給機／コンベヤの構造体を通して導くことが望ましい。

湿潤化水で冷却される原動機の冷却液および／または液圧装置の液圧液を、付加的な冷却器に導くことが望ましい。湿潤化水で冷却される液圧装置の液圧液を、第１の付加冷却器、例えば第１の付加冷却セルに導くことが望ましい。湿潤化水で冷却される原動機の冷却液を、第２の付加冷却器、例えば第２の付加冷却セルに導くことが望ましい。

冷却の必要性が生じる処理は、篩分け、および／または破砕、および／またはコンベヤによる鉱物材料の輸送である。

湿潤化水に伝達される熱を、蓄熱装置に保存して、その後、湿潤化水をダスト結合に導くことが望ましい。湿潤化水の加温後に、湿潤化水を、蓄熱装置の液体容積部に位置する第２熱交換器を通して導き、湿潤化水の熱を蓄熱装置の液体に放出させ、その後、湿潤化水をダスト結合に導くことが望ましい。蓄熱装置の液体容積部は、２００〜１０００リットルに構成することが望ましい。蓄熱装置の液体容積部は断熱することが望ましい。蓄熱装置は、処理プラントが使用されない時の熱の保存を可能にする。蓄熱装置に保存される熱は、加熱および／または熱の均等化が必要な処理プラントの目標対象物、例えば、寒冷な環境におけるおよび／または機械の始動に関わる場合の液圧油の加熱に放出することが望ましい。熱の放出は、液体容積部に位置する熱交換器によって、あるいは、液体容積部の液体の循環によって実施できる。液体容積部には不凍液を配置することが望ましい。

本発明の第２の態様例によれば、鉱物材料の処理プラントが提供される。この処理プラントは、原動機と、処理プラントの熱源において発生する熱を冷却するための、および／または処理プラントの原動機において使用される燃料を冷却するための冷却器と、（冷却器外の）湿潤化水を（例えば噴射によって）鉱物材料に導いて、処理において発生するダストを結合するためのダスト結合手段とを備えており、
この処理プラントは、さらに、湿潤化水をダスト結合手段に導く前に、処理プラントの使用の間に湿潤化水が流れるようになっている熱伝達手段を備え、その熱伝達手段は、処理プラントの少なくとも１つの熱源の熱および／または燃料の熱を湿潤化水に伝達するように構成される。

熱伝達手段は、湿潤化水の流れの方向においてダスト結合手段の前に配置される第１熱交換器を備えることが望ましい。

処理プラントにおいては、以下の各項の少なくとも１つ、すなわち、処理プラントにおける、液圧装置の液圧液、原動機の給気、原動機の燃料、原動機の冷却液の少なくとも１つが、湿潤化水によって冷却されるようになっていることが望ましい。

湿潤化水に伝達される熱は、加熱および／または熱の均等化が必要な処理プラントの目標対象物（例えば、篩分け装置、供給機、コンベヤなど）に伝達されるようになっており、かつ、その後、湿潤化水が、ダスト結合手段に流れるようになっていることが望ましい。

処理プラントは、付加冷却器（例えば、ブロワを装備することができる冷却セル）であって、原動機の冷却液および／または冷却後の熱伝達手段における液圧装置の液圧液を、追加的に冷却するように構成される冷却器を備えることが望ましい。

処理プラントは、ダスト結合手段の前の熱伝達手段において湿潤化水に伝達された熱を受け入れて保存する蓄熱装置を備えることが望ましい。

その蓄熱装置には、湿潤化水の熱を、好ましくは断熱された蓄熱装置の液体容積部に伝達するための熱交換器を配置することが望ましい。蓄熱装置のこの熱交換器は、前記の第１熱交換器または別個の第２熱交換器とすることができる。蓄熱装置は篩分け装置の底部に配置することができる。

本発明の範囲、解釈または可能な用途をいかなる形においても制限することなしに、本発明の種々の実施形態の技術的な利点は、処理プラントのエネルギー消費および騒音発生の低減である。本発明の種々の実施形態のさらなる技術的な利点として、処理プラントの効率的な生産時間の増大を考えることができる。

原動機および潤滑装置のような処理プラントの熱源の冷却は、以前はダスト結合においてのみ使用された湿潤化水を、冷却が必要な多くの目標対象物においても広く利用する場合に、強化することが可能である。処理プラントの液圧作動の冷却器の使用を大幅に縮減することができ、従って原動機の騒音レベルも低下させることができる。処理プラントの冷却に使用するブロワの騒音を低減できるので、処理プラントの容量を完全に利用するためのより良好な前提条件が生まれてくる。ブロワの回転速度をかなり小さくすることができ、それによって、騒音レベルが低下し、エネルギー消費が低減される。

付加的な利点として、ダスト結合に使用される湿潤化水への熱の伝達は、特に冬季の環境における噴射の運転条件を強化する。熱に転換される熱源の「余剰エネルギー（ｓｕｒｐｌｕｓ ｅｎｅｒｇｙ）」は、ダスト結合の水に伝達することが可能である。熱に転換される熱源のエネルギーを、蓄熱装置に保存して、後に必要な場合に使用することが可能である。「蓄熱（ｈｅａｔ ｓｔｏｒａｇｅ）」は、夏季の運転においては、若干異なる実施態様として「冷熱保存（ｃｏｌｄ ｓｔｏｒａｇｅ）」とすることが可能である。蓄熱装置は、外部加熱器に対して追加的に、またはそれに代わるものとして利用できる。

鉱物材料の処理は、処理において発生する余剰エネルギーを利用すると、既知の先行技術より経済的に実施することができる。寒冷な環境において、湿潤化水の外部加熱を省略または低減することが可能でありエネルギー消費が低下する。

本発明の種々の実施形態を、本発明のいくつかの態様のみに関連付けて以下に説明する。当業者は、本発明の態様のいかなる実施形態も、本発明の同じ態様または他の態様に、単独でまたは他の実施形態と組み合わせて適用され得ることを理解する。

以下、本発明を、添付の模式図を参照して、例によって説明する。

鉱物材料の破砕に適した破砕プラントの側面図を示す。 冷却器の既知の組合せセルを示す。 本発明による処理プラントの第１例を示す。 本発明による処理プラントの第２例を示す。 本発明による処理プラントの第３例を示す。

詳細説明

以下の説明において、同じ番号は類似の要素を示す。例示した図面は、完全にはスケールどおりでないこと、および、図面は、主として、本発明のいくつかの例としての実施形態を図解する目的に役立つものであることが理解されるべきである。

図３は、処理プラント２００の液圧装置の冷却４が、処理プラントの冷却器の組合せセル１０から分離して移動された冷却装置を示す。液圧装置の冷却４は第１熱交換器５内に配置され、鉱物材料のダスト結合用の（低温の）湿潤化水は第１熱交換器の第１流入口６に流れる。（加温された）湿潤化水は、流出口７から、ダスト結合に使用される処理プラントのダスト結合手段２０に流れる。湿潤化水は、ダスト結合手段２０によって、破砕機の破砕チャンバのような処理プラントのダスト結合目標対象物内において噴射される。

給気冷却セル１１と、燃料冷却セル１２と、原動機冷却液セル１３とは、ブロワ（図示されていない）の影響範囲内において、互いの頂部の上に同じ構造で層状の組合せセル１０'として配置される。給気冷却セル１１と、原動機１０４の冷却液冷却セル１３とは、冷却器の主寸法が変更されないままであれば大幅に増強できる。ブロワの回転速度はかなり低くすることが可能であり、その場合、騒音レベルは低下し、エネルギー消費は低減される。

図４は、湿潤化水に伝達されるべき熱の熱源が、原動機の冷却システムおよび液圧システムの両者である冷却装置を示す。外部の供給源から到来する湿潤化水は、３対の流入口および流出口を有する第１熱交換器５において加温される。

鉱物材料のダスト結合に用いられる（低温の）湿潤化水は第１流入口６に流れるように接続される。図３を参照した場合の差異として、湿潤化水が第１流出口７から供給機８の構造体を通過してダスト結合手段２０に流れる時に、湿潤化水の含有熱がダスト結合の前に利用されることが分かる。湿潤化水の熱は、ダスト結合の前に、処理プラントの供給機８の構造体に、その凍結防止用として伝達される。状況によって、ダスト結合の目標対象物において湿潤化水を使用する前に、熱を、例えば、処理プラントの篩分け装置またはコンベヤの構造体に伝達できる。

液圧装置の冷却回路４は熱交換器５の第２流入口９に接続される。冷却された液圧油は、熱交換器の第２流出口１５から、必要であれば第１付加冷却器１６、例えば第１付加冷却セルに流れる。

原動機冷却液の冷却回路３は熱交換器５の第３流入口１７に接続される。冷却された原動機冷却液は、熱交換器の第３流出口１８から、必要であれば第２付加冷却器１９、例えば第２付加冷却セルに流れる。

第１および第２付加冷却セル１６、１９は、図３に示すタイプの組合せセル１０'の中に配置できるが、冷却必要量が小さいので、そのサイズは大幅に小型化することができる。

図５は、湿潤化水に伝達されるべき熱の熱源が、原動機の冷却システムおよび液圧システムの両者である冷却装置を示す。外部の供給源から送られる湿潤化水は、図４に示すような３対の流入口および流出口６、７；９、１５；１７、１８を有する第１熱交換器５において加温される。

湿潤化水の熱の一部分は、図５の例においては、第２熱交換器３１によって蓄熱装置３０に保存される。この装置は、処理プラントが使用されていない時に熱の保存を可能にする。加温された湿潤化水は、蓄熱装置３０の液体容積部３２に位置する第２熱交換器３１を通して導かれ、湿潤化水の熱は、蓄熱装置の液体に放出され、その後、湿潤化水はダスト結合２０に導かれる。蓄熱装置３０に保存された熱は、加熱および／または熱の均等化が必要な処理プラントの目標対象物、例えば機械の始動に関連して液圧油の加熱に放出することが可能である。

図３、図４および図５の実施形態は、当然ながら本発明に従って組み合わせることが可能であり、特に、熱源の異なる組合せおよび／または燃料冷却回路２を、熱を放出する関係装置として第１熱交換器５に接続できる。さらに、第１熱交換器５において湿潤化水に伝達された熱は、加熱が必要な１つまたはいくつかの目標対象物において利用することが可能であり、その後で、湿潤化水をダスト結合と関連して使用できる。第１熱交換器５は蓄熱装置３０内に配置することも可能である。

図３〜図５に示す熱交換システムの実施形態は、例えば、図１の破砕プラント２００において用いることができる。

以上の記述は、本発明のいくつかの実施形態の非制限的な例を提供するものである。本発明は、提示した詳細に限定されるのではなく、他の等価の手段において実施可能であることが当業者には明らかである。以上に開示した実施形態の特徴のいくつかは、他の特徴を使用することなく有利に使用することができる。

従って、以上の記述は、本発明の原理を単に例示するものと見做されるべきであり、本発明を制限するものではない。すなわち、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (15)

1. 鉱物材料の処理プラント（２００）において鉱物材料を処理することと、
   前記処理プラントの熱源（１、３、４）において発生する熱、および前記処理プラントの原動機（１０４）において使用される燃料の少なくとも１つを、前記処理プラントの冷却器（１０'）において冷却することと、
   前記冷却器をブロワで冷却することと、
   前記処理において発生したダストを結合（２０）するために、前記鉱物材料に湿潤化水を導くことと、
   前記処理プラント（２００）の少なくとも１つの熱源（１、３、４）の熱および／または前記燃料（２）の熱を、前記湿潤化水をダスト結合（２０）用として使用する前に、前記湿潤化水に伝達することと、
   前記湿潤化水を、流れの方向において前記ダスト結合（２０）の前に、前記湿潤化水に熱を受け入れるための第１熱交換器（５）に導くことと、
   を含む鉱物材料の処理方法。
2. 前記処理プラントの前記熱源、給気、および前記原動機（１０４）に用いられる前記燃料からなる群から選択される複数の冷却目標対象物を、前記湿潤化水で冷却することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 以下の各項の少なくとも１つ、すなわち、前記処理プラント（２００）における、液圧装置の液圧液（４）、前記原動機の給気（１）、前記原動機の前記燃料（２）、および、前記原動機の冷却液（３）の少なくとも１つを、前記湿潤化水で冷却することをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記湿潤化水に伝達された熱を、加熱および熱の均等化の少なくとも１つを必要とする前記処理プラントの目標対象物に伝達し、その後、前記湿潤化水を前記ダスト結合（２０）に導くことをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記湿潤化水で冷却される次の少なくとも１つ、すなわち、前記原動機の冷却液（３）および液圧装置の液圧液（４）の少なくとも１つを付加的な冷却器（１６、１９）に導くことをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記湿潤化水に伝達された熱を蓄熱装置（３０）に保存し、その後、前記湿潤化水を前記ダスト結合（２０）に導くことをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記蓄熱装置（３０）に保存された熱を、加熱および熱の均等化の少なくとも１つを必要とする前記処理プラントの目標対象物に放出することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 鉱物材料の処理プラント（２００）であって、前記処理プラントは、
   原動機（１０４）と、
   前記処理プラントの熱源（１、３、４）において発生する熱、および前記原動機において使用される燃料（２）の少なくとも１つを冷却するための、ブロワを備えた冷却器と、
   前記鉱物材料に湿潤化水を導き、前記処理において発生したダストを結合するためのダスト結合手段（２０）と、
   前記湿潤化水を前記ダスト結合手段（２０）に導く前に、前記処理プラントの使用の間に前記湿潤化水が流れるようになっている熱伝達手段（５）であって、前記処理プラントの少なくとも１つの熱源（１、３、４）の熱および／または前記燃料（２）の熱を前記湿潤化水に伝達するように構成される前記熱伝達手段と、
   を備え、
   前記熱伝達手段は、前記湿潤化水の流れの方向において前記ダスト結合手段（２０）の前に配置される第１熱交換器（５）を備える、
   処理プラント。
9. 前記冷却器が、前記処理プラントの前記熱源、給気、および前記原動機（１０４）に用いられる前記燃料からなる群から選択される複数の冷却目標対象物を、前記湿潤化水で冷却するように構成される、請求項８に記載の処理プラント。
10. 前記処理プラントにおいて、以下の各項の少なくとも１つ、すなわち、前記処理プラントにおける、液圧装置の液圧液（４）、前記原動機の給気（１）、前記原動機の前記燃料（２）、および、前記原動機の冷却液（３）の少なくとも１つが、前記湿潤化水で冷却されるようになっている、請求項８または９に記載の処理プラント。
11. 前記湿潤化水に伝達された熱が、加熱および熱の均等化（８）の少なくとも１つを必要とする前記処理プラントの目標対象物に伝達されるようになっており、かつ、前記湿潤化水が、その後前記ダスト結合（２０）に流れるようになっている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の処理プラント。
12. 前記処理プラントは、前記原動機の冷却液（３）および前記冷却後の前記熱伝達手段（５）における液圧装置の液圧液（４）の少なくとも１つを、追加的に冷却するように構成される付加冷却器（１６、１９）を備える、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の処理プラント。
13. 前記処理プラントは、前記ダスト結合手段（２０）の前の前記熱伝達手段（５）において前記湿潤化水に伝達された熱を受け入れて保存するように構成される蓄熱装置（３０）を備える、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の処理プラント。
14. 前記湿潤化水の熱を前記蓄熱装置の液体容積部（３２）に伝達するための第１熱交換器（５）または第２熱交換器（３１）が前記蓄熱装置（３０）に配置される、請求項１３に記載の処理プラント。
15. 前記蓄熱装置（３０）が篩分け装置の底部に配置される、請求項１３または１４に記載の処理プラント。

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