JP2016074042A - 粒状物質の磨砕装置 - Google Patents
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Abstract
Description
コンクリート廃材を破砕処理して内部に含む粒状物質である粗骨材や細骨材といった骨材を取出したものを再生骨材として利用している。
この磨鉱装置は密閉した空間内に鉛直軸を中心に回転するロータを配置し、ロータの上方から自重落下させた再生骨材に対してロータから水平に投射した研磨粒を衝突させて付着モルタルを除去するものである。
<1>従来の磨鉱装置は、落下中の再生骨材が研磨粒の投射領域を通過する一瞬の間にショットブラストする構造であるため、研磨粒による破砕作用及び磨砕作用を発揮できる時間が非常に短く、破砕効率及び磨砕効率を高めることに限界がある。
<2>研磨粒を落下中の再生骨材群の深層部へ衝突させることができず、再生骨材群の全体に亘って研磨粒を均等に衝突させることが技術的に難しい。
<3>上記1と2により、付着物の除去効率が低く、再生骨材の付着モルタルをほぼ完全に除去するためには、ショットブラスト作業を繰り返す必要がある。
<4>特許文献1に記載の磨鉱装置は分級機能を有していないことから、磨鉱装置でショットブラスト作業を行った後に、別途の分級機へ研磨粒を含む再生骨材を管移送して分級しなければならず、プラント全体が大型化するだけでなくコストも嵩む。
<1>粒状物質全体に研磨粒を均等に衝突させて効率のよい磨砕を行えること。
<2>分級機能と研磨粒の循環使用機能を併有すること。
<3>装置の小型化と低コスト化を図ること。
本発明の他の形態において、粒状物質用の捕集シュートをさらに含み、前記粒状物質用の捕集シュートを複数の羽根ですくい上げた回転選別機内で分離回収した磨砕済み粒状物質の自重落下位置に設ける。
本発明の他の形態において、前記スクリーンが複数の分割スクリーンからなり、隣り合う分割スクリーンの端部近くを重ね合わせた重合部に、前記粒状物の通過が可能な隙間を形成する。
本発明の他の形態において、前記研磨粒供給手段がスクリューコンベアである。
本発明の他の形態において、集塵機をさらに含み、該集塵機により回転選別機内に舞う微粉や粉塵等の浮遊物を吸引回収する。
本発明の他の形態において、前記粒状物質は再生骨材、汚染された骨材、又は汚染された土壌を含む。
<1>回転選別機のスクリーン内で層状に広がった状態の粒状物質へ向けて研磨粒を均等に衝突できるので、粒状物質と研磨粒を分級しながら、粒状物質全体に亘って効率のよい磨砕を行うことができる。
<2>回転選別機の内部に分離回収した粒状物質の一部を研磨粒供給手段へ還流できる還流経路を形成したので、装置外へ取り出さずに研磨粒を装置内で循環させて繰り返して使用することができる。
<3>一台の磨砕装置で以て、磨砕作業だけでなく、分級作業や研磨粒等の回収作業等の複数の作業を行えるので、従来と比べて装置の小型化と低コスト化が可能となる。
<4>研磨粒を繰り返し使用することで、最終的に磨かれて良質の再生砂として回収できる。
<5>粒状物質が再生骨材である場合には、原料同士を高速で衝突し合えば骨材そのものが破砕して小片化する確率が高くなるが、本発明では質量(径)の小さな研磨粒を質量(径)の大きな原料に衝突させるので、再生骨材が必要以上に破砕されない。
したがって、製品サイズ(5mm以上)の再生骨材の生産効率が向上するとともに、再生骨材の粉状化を回避して粉状廃棄物の大量発生の問題を回避できる。
<6>骨材や土壌等の粒状物質が汚染されている場合であっても、表面に付着した汚染物質を磨砕により除去して効率よく除染することができる。
<7>集塵機を付設することで、回転選別機内に舞う微粉や粉塵、或いは汚染物質等の浮遊物を効率よく吸引して回収することができる。
本例では粒状物質が骨材であり、骨材を含む原料から再生骨材を生産する形態について説明する。
図1,2を参照して説明すると、磨砕装置10は、原料Aに研磨粒Bを投射して骨材を破壊せずに表面に付着したモルタル等の付着物を除去する機能と、ショットブラスト後に骨材等を分級する機能と、ショットブラストに用いる研磨粒Bを回収してショットブラストの投射源へ還流する機能とを有する横置型の複合装置である。
磨砕装置10は、横向きの回転軸を中心に一方向に回転するブラストロータ20と、内部に該ブラストロータ20を収容し、横向きの仮想の回転軸を中心にブラストロータ20と逆方向、又は同一方向に回転する筒状の回転選別機30と、を具備する。
尚、本例ではブラストロータ20及び回転選別機30が共に水平回転をする形態について図示するが、ブラストロータ20及び回転選別機30は水平に対して多少上下方向へ向けて傾いた状態で回転する形態も含む。
図2を参照して説明すると、ブラストロータ20、回転選別機30、及びスクリューコンベア40はモータ等の駆動源M1〜M3の回転を受けて回転する。
図3を参照してブラストロータ20と回転選別機30の回転中心の関係について説明すると、ブラストロータ20の回転中心O2は、回転選別機30の回転中心O1に対して上方に偏心している。
ブラストロータ20の回転中心O2を偏心させたのは、回転選別機30の下方の磨砕空間Sをより広く確保するためである。
なお、ブラストロータ20と回転選別機30の径差が大きいときは、両者20,30を偏心させずに同一線上に配置してもよい。
図1,4を参照して説明すると、ブラストロータ20は遠心力により原料Aへ向けて研磨粒Bを投射する回転体である。
ブラストロータ20は、水平に向けた回転軸21と、相対向して配置した円板22及び円環板23と、これらの両板22,23の間に間隔を隔てて放射状に配置した複数のブレード24とからなる。
本例ではブラストロータ20の内部へ研磨粒Bを供給する手段がスクリューコンベア40である場合について説明する。
スクリューコンベア40は固定式のケーシング41と、ケーシング41内に回転可能に収容した有軸又は無軸の螺旋状のスクリュー42とからなり、その先端部がブラストロータ20の内部へ挿通している。
研磨粒Bの供給手段はスクリューコンベア40に限定されず、勾配を持たせた管体の下端部をブラストロータ20の内部へ挿通させて代用してもよい。
ケーシング41の一部には軸方向に沿って研磨粒Bの捕集シュート43と、研磨粒Bの補充シュート44とが並設してあり、これらの捕集シュート43と補充シュート44を通じてスクリューコンベア40へ向けた研磨粒Bの供給が可能である。
研磨粒Bの捕集シュート43は回転選別機30で分離回収した研磨粒Bを捕集してスクリューコンベア40内へ還流するためのシュートであり、回転選別機30内で自重落下する研磨粒Bを捕捉可能な位置に配設してある。
捕集シュート43の上口は回転選別機30の回転方向に沿って拡張している。
補充シュート44は、磨砕装置10の運転初期時に外部から研磨粒Bをスクリューコンベア40内へ供給するためのシュートである。
補充シュート44は必須ではなく省略する場合もある。
図1,2を参照して説明すると、回転選別機30はブラストロータ20と協働して原料Aを磨砕しつつ、磨砕により生成される再生骨材Cと研磨粒B等とを選別するための装置である。
回転選別機30は、全体形状がテーパ状を呈し、正逆転する回転筒31と、回転筒31の内部に設置した筒状のスクリーン32と、回転筒31の大径側の内周全面に放射状に設置した複数の羽根33と、回転選別機30で分離回収したサイズの大きい再生骨材Cを捕集する捕集シュート34とを具備する。
スクリーン32及び複数の羽根33は回転筒31と一体に回転するが、捕集シュート34は回転しない。
回転筒31はテーパ状の筒体の両端開口を複数の環状のカバー37,38で閉鎖した密封構造の回転体である。
ブラストロータ20は左方のカバー37を貫通して回転筒31内に収容され、スクリューコンベア40の一部は右方のカバー38を貫通して回転筒31内に案内されている。
図2,5に示すように、複数のローラ39が横置きした回転筒31の両端部の外周を回転自在に支承していて、モータM2の駆動を受けて回横向きの仮想の回転軸を中心に正逆方向へ回転する。
回転筒31の内周面には傾斜したスロープ面31aを形成していて、スロープ面31aを通じてスクリーン32で篩い分けした研磨粒B等を回転筒31の小径部側から大径部側へ向けて滑落し得るようになっている。
回転選別機30の外方は、環状のカバー37で覆われていて、外部へ原料Aや研磨粒B等が飛散するのを防止している。
回転筒31内へ投入した原料Aの篩い分けを行うスクリーン32は、円弧状を呈する複数の分割スクリーン32aからなり、回転筒31の内周面から離隔して固定してある。
本例では所定間隔を隔て同一方向に並列した複数のバーで分割スクリーン32aを構成する形態について示すが、分割スクリーン32aは有孔板で構成してもよい。
分割スクリーン32aを例えば5mm間隔で並列した複数のバーで構成した場合、5mmより大きいサイズの原料A(再生骨材C)は分割スクリーン32aの内方に残留し、5mmより小さいサイズの原料A(再生骨材C)と研磨粒Bは分割スクリーン32aを通過して落下する。
図3に示すように、隣り合う分割スクリーン32a,32aの端部近くは互いに重合していて、各分割スクリーン32aの重合部に原料A(再生骨材C)の排出が可能な寸法の隙間Gを形成している。
隣り合う分割スクリーン32aの間に隙間Gを形成したのは、磨砕の完了した再生骨材Cを回転筒31内へ落下させるためである。
又、分割スクリーン32aを重合させたのは、ショットプラスト中に原料A(再生骨材C)が隙間Gから飛び出すのを防止するためである。
回転筒21の大径部側の内周面には複数の羽根33が放射状に固定してある。
羽根33の一側は回転筒31の内空に露出し、羽根33の他側は環状板36で封鎖されている。
羽根33は回転筒21の回転方向の正逆を選択することで、スクリーン32で篩い分けした研磨粒B等と、大きいサイズの再生骨材Cとを個別にすくい上げて回収することが可能である。
図1を参照して説明すると、回転選別機30には一方のカバー38を貫通して供給シュート50から延びる接続管51の下端が接続していて、供給シュート50と接続管51を通じて回転選別機30の側方から回転選別機30の内部へ向けて原料Aの供給が可能になっている。
図1,2,5を参照して説明すると、回転選別機30の大径部側の内部には、再生骨材Cを捕集するための固定式の捕集シュート34が収容してあり、捕集シュート34に接続した排出管35を通じて分離回収した再生骨材Cを回転選別機30の外部へ排出し得るようになっている。
捕集シュート34は回転選別機30内で自重落下する再生骨材Cを捕捉可能な位置に配設してある。
さらに詳しく説明すると、再生骨材Cの捕集シュート34は研磨粒Bの捕集シュート43と隣接して配置してあり、再生骨材Cの捕集シュート34の上口は回転選別機30の回転方向に沿って拡張している。
上記したように本発明に係る磨砕装置10は、回転選別機30を構成する回転筒31の大径部側の内周面に放射状の羽根33を設けて、スクリーン32で分離した研磨粒Bと再生骨材Cとを回転筒31の上方へすくい上げるように構成するとともに、すくい上げた研磨粒Bと再生骨材Cの自由落下範囲に二種類の捕集シュート43,34を配置して研磨粒Bと再生骨材Cを個別に回収するように構成したものである。
図1を参照して説明すると、回転選別機30は集塵機55を具備していて、回転選別機30内に舞う微粉や粉塵等の浮遊物を吸引して回収できるようになっている。
つぎに磨砕装置10を用いた再生骨材Cの生産方法について説明する。
図1において、供給シュート50を通して、回転選別機30内のスクリーン32内へ所定量の原料Aを供給する。
原料Aは、各種の現場で発生したコンクリート廃材やアスファルトを公知の破砕機で以って100mm以下(好ましくは40mm〜0mm)のサイズに破砕したもので、粗骨材や細骨材の表面にモルタル等の付着物が付着している。
原料Aの供給と並行して、補充シュート44を通じてスクリューコンベア40内へ向けて研磨粒Bの供給を開始する。研磨粒Bとしては、再生細骨材(再生砂)を使用する。
スクリューコンベア40を通じて搬送された研磨粒Bは高速回転するブラストロータ20内へ放出され、ブラストロータ20の回転遠心力で以てスクリーン32へ向けて投射される。
以下に原料Aの付着物を除去して再生骨材Cを生産する方法について詳しく説明する。
図1,2において、スクリーン32は回転筒31と一体に低速で一方向(図3の時計回り方向)に回転している。
スクリーン32の回転方向は、スクリーン32を構成する分割スクリーン32aの重合部の隙間Gを通じて原料Aが落下しない回転方向である。
したがって、スクリーン32内に滞留する原料Aは、スクリーン32の回転を受けて層状に拡散する。
スクリーン32の回転に伴い、原料A同士が転動する際に、相互に衝突し合うことで結束力の弱い一部の原料Aが小さく分離する。
図3において、スクリーン32内で層状に拡散した原料Aへ向けてブラストロータ20から研磨粒Bが高速で投射されてショットブラストが進行する。
ショットブラスト中においても、スクリーン32上で層状に広がった原料Aが転動しながらその前後位置及び上下位置を変えるので、原料Aの層厚が厚い場合でも、すべての原料Aに対して均一に研磨粒Bを投射することができる。
したがって、効率のよい破砕と磨砕が進行して付着物のない再生骨材C(細粒の再生骨材と粗粒の再生骨材)を生産することができる。
したがって、5mm以上の粗粒の再生骨材Cの生産効率が向上するとともに、再生骨材Cの粉状化を回避して粉状廃棄物の大量発生の問題を回避できる。
破砕されたモルタル成分、細粒の再生細骨材、及び研磨粒Bは、粒径が小さいためにスクリーン32を通過して自重で落下する。
サイズの大きい粗粒の再生骨材Cは自重落下ができずにスクリーン32内に残留する。
磨砕装置10は回転選別機30の内部に研磨粒Bを再使用する循環経路を有している。
研磨粒Bの循環経路について説明する。
磨砕作業中において、図1に示すように磨砕装置10で分離した研磨粒Bとなる再生細骨材(再生砂)は、回転筒31のスロープ面31aを通じて回転筒31の大径部側の底部へ向けて滑落し、回転筒31の大径部側で複数の羽根33にすくい上げられる。
図4に示すように、羽根33ですくい上げられた研磨粒Bとなる再生細骨材は、研磨粒Bの捕集シュート43の真上に達すると、自重落下して捕集シュート43で捕集される。捕集シュート43に捕集されずに落下した再生細骨材や研磨粒Bは、再び羽根33ですくい上げられる。
捕集シュート43は捕集した研磨粒Bをスクリューコンベア40へ還流する。
上記したように磨砕装置10では、回転選別機30の回転を利用して分離した研磨粒Bを捕集できるだけでなく、捕集した研磨粒Bを、装置外へ取り出すことなく、再び研磨粒Bとしてブラストロータ20へ供給することができる。
再生骨材Cの製造完了後に、研磨粒Bとなる再生細骨材(再生砂)を取り出すには、回転選別機30を磨砕時と同一方向に回転する羽根33ですくい上げて捕集シュート43に集め、スクリュー42を逆転させてスクリュー42の尾端の排出口45から排出する。
本発明では研磨粒Bの再利用を繰り返えすことで、研磨粒Bそのものが磨かれて良質の再生砂が得られる。
図6を参照して再生骨材Cの取り出し方法について説明する。
回転選別機30を磨砕時の逆方向(図6の反時計回り方向)へ回転させると、スクリーン32上で再生骨材Cが層状に拡散する。
拡散した再生骨材Cは、スクリーン32を構成する分割スクリーン32aの重合部の隙間Gを通じて回転筒31の底部へ落下する。
落下した再生骨材Cは、回転筒31のスロープ面31aを通じて回転筒31の大径部側の底部へ向けて滑落した後、磨砕時と逆方向に回転する複数の羽根33にすくい上げられる。
図4に示すように、羽根33ですくい上げられた再生骨材Cは、再生骨材Cの捕集シュート34の真上に達すると自重落下する。
捕集シュート34は落下する再生骨材Cを捕集して排出管35を通じて外部へ排出する。
以上は粒状物質が骨材であり、骨材を含む原料から再生骨材を生産する形態について説明したが、汚染されたコンクリートガラや汚染土壌を対象とすることも可能である。
密封構造の回転選別機30の空間内に浮遊する粉塵と一体化した汚染物質は、集塵機55を通じて吸引回収する。
B・・・・・・研磨粒
C・・・・・・再生骨材
G・・・・・・分割スクリーンの重合部の隙間
10・・・・・磨砕装置
20・・・・・ブラストロータ
21・・・・・回転軸
24・・・・・ブレード
30・・・・・回転選別機
31・・・・・回転筒
31a・・・・回転筒のスロープ面
32・・・・・スクリーン
32a・・・・分割スクリーン
33・・・・・羽根
34・・・・・再生骨材用の捕集シュート
35・・・・・排出管
37,38・・環状のカバー
39・・・・・ローラ
40・・・・・スクリューコンベア
41・・・・・ケーシング
42・・・・・スクリュー
43・・・・・研磨粒用の捕集シュート
44・・・・・補充シュート
45・・・・・排出口
50・・・・・原料の供給シュート
51・・・・・接続管
55・・・・・集塵機
Claims (7)
- 粒状物質を含む原料に研磨粒を投射して付着物を除去する横置型の磨砕装置であって、
回転による遠心力で研磨粒を放出するブラストロータと、
前記ブラストロータを回転可能に収容するとともに、前記ブラストロータの外方にスクリーンを有する密封構造の回転選別機と、
前記回転選別機内へ粒状物質を含む原料を供給する原料供給手段と、
前記ブラストロータへ研磨粒を供給する研磨粒供給手段とを具備し、
前記回転選別機は小径部から大径部へ向けて傾斜するスロープ面を形成したテーパ状の回転筒と、
前記回転筒の大径部の内周面に放射状に形成した複数の羽根とを有し、
前記回転筒の大径部の内方であって、前記複数の羽根ですくい上げた回転選別機内で分離回収した研磨粒の自重落下位置に研磨粒用の捕集シュートを設け、
前記粒状物質用の捕集シュートを通じて回収した研磨粒の一部を研磨粒供給手段へ還流しながら、前記回転選別機のスクリーン内で拡散する粒状物質の原料へ向けてブラストロータから研磨粒を放出してショットブラストすることを特徴とする、
粒状物質の磨砕装置。 - 請求項1において、粒状物質用の捕集シュートをさらに含み、前記粒状物質用の捕集シュートを複数の羽根ですくい上げた回転選別機内で分離回収した磨砕済み粒状物質の自重落下位置に設けたことを特徴とする、粒状物質の磨砕装置。
- 請求項1又は2において、前記スクリーンが複数の分割スクリーンからなり、隣り合う分割スクリーンの端部近くを重ね合わせた重合部に、前記粒状物の通過が可能な隙間を形成したことを特徴とする、粒状物質の磨砕装置。
- 請求項1乃至3の何れか一項において、前記研磨粒供給手段がスクリューコンベアであることを特徴とする、粒状物質の磨砕装置。
- 請求項1乃至4の何れか一項において、集塵機をさらに含み、該集塵機により回転選別機内に舞う微粉や粉塵等の浮遊物を吸引回収することを特徴とする、粒状物質の磨砕装置。
- 請求項1乃至5の何れか一項において、前記粒状物質が再生骨材であることを特徴とする、粒状物質の磨砕装置。
- 請求項1乃至5の何れか一項において、前記粒状物質が汚染された骨材または土壌であることを特徴とする、粒状物質の磨砕装置。
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