JP2017094295A - コンクリート廃材から骨材を分離するための破砕機及びプラント - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで生産性の良いコンクリート廃材から骨材を分離するための破砕機及びプラントを提供する。
【解決手段】円錐状回転体２６と、この円錐状回転体２６の円錐面２８全体を覆うように配置されたスカート状のカバー３０を備えた破砕装置を利用する。スカート状のカバー３０と円錐状回転体２６の円錐面との間に形成された隙間が、円錐面２８の上端から下端に向かって、間隔を骨材の粒径付近まで減少させるように構成されている。この装置の上端側から、コンクリート廃材塊を投入し、円錐面に沿ってコンクリート廃材塊に含まれていた骨材とセメント１８を落下させ、装置の下端から排出する。その後ふるい分け装置３８、３９でセメント１８を分離し、さらに残りの骨材に機械的衝撃を与えてセメントを剥離する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート廃材からセメントを除去して、再利用する骨材を分離するための、破砕機及びその破砕機を使用した骨材再生のためのプラントに関する。

ビルの建て替え時には、大量のコンクリート廃材が発生する。コンクリート廃材は産業廃棄物として処理される。このコンクリート廃材には骨材とセメントとが含まれている。コンクリートには、セメントが２０重量％ほど含まれている。コンクリート廃材から骨材間を接着しているセメント分を除去すれば、骨材、即ち、砂利や砂が建築材料として再利用できる。このためにコンクリート廃材を砕いてコンクリートに含まれた骨材とセメントとを分離する装置が各種知られている（特許文献１〜４）。また、熱処理によってコンクリート廃材からセメントを分離する方法も知られている（特許文献５）。

特開２０１２−１３０８７７ 特開２０１２−２５６３１ 特開２００９−２３４８９１ 特開２０１３−２５５８７５ 特開２００３−１８３０６３

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
上記のようにコンクリート廃材をハンマー等で砕いて粉砕する従来の装置では、粉砕処理の過程で、セメントが装置の壁や底面に付着して性能を低下させる。従って、たびたび装置の運転を止めて、装置に付着したセメントを除去する作業が必要であった。このため作業性が悪く生産性の向上の妨げになっていた。また、熱処理によりコンクリート廃材からセメントを分離する方法ではこのような問題が無いが、熱源の運転コストが高くなるという問題があった。本発明は、上記の課題を解決することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

＜構成１＞
コンクリート廃材塊を一定の粒径以下の塊まで破砕して、コンクリート廃材塊に含まれている骨材とセメントを分離する以下の構造の破砕機。
（１）底面に垂直な回転軸を備え、底面を下側にして回転する円錐状回転体を備える。
（２）この円錐状回転体の円錐面全体を覆うように配置されたスカート状のカバーを備える。
（３）上記スカート状のカバーと上記円錐状回転体の円錐面との間に形成された隙間は、円錐面の上端から下端に向かって、間隔を次第に減少させるように構成されている。
（４）上記円錐面の上端側に、コンクリート廃材塊の投入口が設けられている。
（５）上記円錐面の下端側に、コンクリート廃材塊に含まれていた骨材とセメントが落下しながら排出される排出口が設けられている。

＜構成２＞
コンクリート廃材塊を破砕してこれに含まれている骨材を得るプラント。
（１）構成１に記載の破砕機とふるい分け装置と剥離装置とを備える。
（２）ふるい分け装置は、破砕機から排出された骨材とセメントとが混在したものから、粉状のセメントを分離するためのメッシュを有する。
（４）剥離装置は、ふるい分け装置から送り込まれたセメントの付着した骨材に対して、機械的な衝撃を与え、骨材の外表面に付着したセメントを剥離して骨材を排出する衝撃付与部を備える。

＜構成３＞
底面に垂直な回転軸を備え、底面を下側にして回転する円錐状回転体と、この円錐状回転体の円錐面全体を覆うように配置されたスカート状のカバーを備え、上記スカート状のカバーと上記円錐状回転体の円錐面との間に形成された隙間は、円錐面の上端から下端に向かって、間隔を次第に減少させるように構成されている破砕装置の、
上記円錐面の上端側から、コンクリート廃材塊を投入し、
上記円錐面に沿って、コンクリート廃材塊に含まれていた骨材とセメントを落下させしながらその下端から排出して、
コンクリート廃材塊を、上記円錐面の下端の隙間で規制される粒径以下の塊まで破砕して、
コンクリート廃材塊に含まれている骨材とセメントを分離することを特徴とするコンクリート廃材塊に含まれていた骨材の生産方法。

＜構成４＞
構成３に記載の方法により得た骨材とセメントとが混在したものをふるい分け装置に導いて、粉状のセメントを分離し、
ふるい分け装置から送り込まれたセメントの付着した骨材に対して、機械的な衝撃を与え、骨材の外表面に付着したセメントを剥離して骨材を排出することを特徴とするコンクリート廃材塊に含まれていた骨材の生産方法。

＜構成５＞
上記円錐面の下端側に設けられた排出口は、上記コンクリート廃材塊に含まれていた最大粒径の骨材を通過させ、かつ、最大粒径の骨材の２倍を越える粒径の塊を通過させない隙間を有することを特徴とする破砕機。

＜構成１の効果＞
底面を下側にして円錐状回転体を回転させると、その円錐面を上から下に向かってコンクリート廃材塊が潰されながら転がり落ちる。円錐面にセメントが一時的に付着しても、骨材の流れに押し出されて滞留しない。セメントは自動的に下端側の排出孔から排出される。
＜構成２の効果＞
請求項１の破砕機から得た粒状の骨材の外表面にはセメントが付着している。これに衝撃を与えてセメントを剥離すれば、効率よく再利用可能な骨材を生産できる。
＜構成５の効果＞
この破砕機は、コンクリート廃材塊に含まれていた骨材をばらばらにするために使用する。最大粒径の骨材を通過させるように排出口を設定すると、骨材を破砕することがなく、破砕機を軽負荷で高速運転が可能になる。

実施例１の破砕機を示す一部分解斜視図で、右側にコンクリート塊の破砕過程を示す。 破砕機の主要部断面の拡大図である。 コンクリート廃材から骨材を生産するためのプラントの概略図である。 プラントに使用するふるい分け装置の例説明図である。 プラントに使用する攪拌装置の例説明図である。

採石場から運び込まれた不揃いな大きさの塊状の石材から、各種の工事に適する粒径の砂利等を生産するためのものとして、コーンクラッシャ（宇部興産機械株式会社製）という装置が知られている。この装置は、後で説明する図１の左側に示すような構造をしている。この装置は、大きな石材を削って一定の粒径の石材を得るためのものとして販売されている専用機である。しかし、本発明等の実験によれば、その運転条件を特別に設定すると、コンクリート廃材を粉砕して骨材とセメントを分離するのに、最適であることが判明した。
即ち、この装置は、コンクリート廃材塊を一定の粒径以下に押し潰すことができる。コンクリート廃材に含まれたセメントで相互に一体化した骨材をばらばらにするのであって、骨材は潰すことなくそのまま排出できるように設定をする。
また、塊状の石材を削るのに比べると十分に軽負荷なので、高速運転ができ、骨材から分離したセメントをふるい落とす機能があるので、装置に目詰まりが生じず、長時間連続的に運転をすることができる。
プラントの最初の工程でこの破砕機を使用して、その後ふるいにかけて大部分のセメントを除去する。その後、骨材の外表面に残留したセメントの除去には、上記の特許文献等に紹介された任意の装置を使用でき、その程度の処理ではセメントの目詰まりは生じない。
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は実施例１の破砕機を示す一部分解斜視図で、右側にコンクリート塊の破砕過程を示す。図２はその主要部断面の拡大図である。
図の破砕機２０は、コンクリート廃材塊１２を一定の粒径以下の塊まで破砕して、コンクリート廃材塊１２に含まれている骨材とセメント１８を分離する装置である。この装置は、底面２２に垂直な回転軸２４を備え、底面２２を下側にして回転する円錐状回転体２６を備えている。図示しないモータ等により、この円錐状回転体２６は図の矢印のように回転される。

さらに、この円錐状回転体２６の円錐面２８全体を覆うように配置された、スカート状のカバー３０を備える。このスカート状のカバー３０は、静止した状態で図示しない装置の外壁に固定されている。スカート状のカバー３０の内面には、凹凸面３２が設けられている。

図２に示すように、スカート状のカバー３０の凹凸面３２と円錐状回転体２６の円錐面２８との間に形成された隙間は、円錐面２８の上端から下端に向かって、間隔を次第に減少させるように構成されている。

円錐面２８の上端側には、図示しないホッパー等と組み合わせた、コンクリート廃材塊１２の投入口３４が設けられている。円錐面２８の下端側には、コンクリート廃材塊に含まれていた骨材とセメント１８が落下しながら排出される排出口３６が設けられている。この排出口３６の下方には、排出された骨材やセメントを受ける図示しないトレイ等が設けられている。

このような構成の装置で、円錐状回転体２６を回転させると、その円錐面２８を上から下に向かってコンクリート廃材塊１２が潰されながら転がり落ちる。円錐面２８にセメント１８が一時的に付着しても、重力による骨材の流れに押し出されて滞留しない。セメント１８は自動的に下端側の排出口３６から排出される。

円錐面２８の傾斜に沿って骨材が転がり落ちることで、セメント１８の滞留が防止される。また、円錐面２８が回転しているから、遠心力と重力とにより、セメント１８を滞留させない。骨材自体を潰すような運転をしなければ、比較的負荷が軽いから、円錐状回転体２６を高速で回転させることができる。これにより、装置内部にセメント１８が詰まって性能を低下させるといった問題が解消される。

スカート状のカバー３０と、円錐状回転体２６の円錐面２８との間に形成された隙間により、コンクリート廃材塊が潰されるが、この隙間をコンクリートの骨材である砂利１４が通過する程度の寸法に設定しておくと、砂利１４と砂１６とセメント１８が分離して落下しながら排出される。

投入口３４からは、例えば、粒径１５０ｍｍ程度のコンクリート塊を投入できる。排出口３６の隙間の寸法は例えば、２０ｍｍとする。これで、外形１０〜２０ｍｍ程度の骨材がばらばらに分離する。骨材の外表面には、まだセメント１８が付着したままのものが残る。これを次の工程で除去する。最終的には５ｍｍ〜２０ｍｍの砂利１４や砂１６を再利用できる状態に再生できる。

円錐面２８の下端側に設けられた排出口３６は、コンクリート廃材塊１２に含まれていた最大粒径の骨材を通過させ、かつ、最大粒径の骨材の２倍を越える粒径の塊を通過させない隙間に設定しておくことが好ましい。最大粒径の骨材とは砂利１４のことであって、コンクリートに使用される主要骨材となる砂利の粒径はほぼ均一で、外径２０ｍｍ程度である。従って、排出口３６の部分の隙間を２０ｍｍ〜２５ｍｍよりも大きく設定しておく。これにより、砂利１４はこの破砕機により削られることなく排出され、再びコンクリートの骨材として再利用できる。

また、最大粒径の骨材の２倍を越える粒径の塊を通過させないように、排出口３６の部分の隙間を４０ｍｍ以下に設定しておく。これにより、２個以上の砂利がセメントにより一体化されているものは排出されないから、大部分の砂利１４はばらばらになって排出口３６から排出される。これにより、砂利１４の間を満たす大部分のセメントが分離できる。また、後工程に送り込まれるセメントの量が減少し、後工程の処理の能率が上がる。

この破砕機は、コンクリート廃材塊１２に含まれていた骨材をばらばらにすることを目的に使用する。従って、最大粒径の骨材をそのまま通過させるように排出口を設定して、骨材を破砕することなく、軽負荷で高速運転が可能になる。

コンクリートに含まれるセメント１８の割合は約２０％である。この破砕機２０で１５％程度のセメント１８を分離することができる。しかも、セメント１８の詰まりが無くて連続運転できるから、コンクリート塊の処理速度を毎分７０トン程度（従来の約２倍）まで向上させることができる。

図３は、コンクリート廃材から骨材を生産するためのプラントの概略図である。図４はプラントに使用するふるい分け装置の例説明図である。図５はプラントに使用する攪拌装置の例説明図である。
このプラントは、ホッパ４４からコンクート廃材塊１２を供給し、破砕機２０とふるい分け装置３８及びふるい分け装置３９と攪拌装置４２とで、コンクリート廃材塊１２に含まれている骨材を再利用できるように処理する。

破砕機２０は、図１や図２で説明した装置である。ここで、円錐状回転体２６の円錐面２８の下端の隙間で規制される粒径以下の塊まで、コンクリート塊が破砕され、骨材とセメントが分離される。ふるい分け装置３８、３９は、破砕機２０から排出された骨材とセメント１８とが混在したものから、セメント１８を分離する装置である。図４に示すように、ふるい分け装置３８は、粒径が２０ｍｍ程度の粒状の砂利１４とそれ以下の粒径の砂やセメントを矢印Ｂ方向に落下させるメッシュ４０を備える。

破砕機２０の排出口３６は、リング状のスリットだから、粒径が２０ｍｍ程度の粒状の砂利１４だけでなく、長円形や棒状のコンクリート塊も排出することがある。ふるい分け装置３８はこれらを矢印Ａ方向に導いて、再び破砕機２０の投入口３４に戻すための搬送装置を備える。

ふるい分け装置３８から落下した骨材とセメント１８は、ふるい分け装置３９上を矢印Ｃ方向に流れる。このとき、セメント１８はふるい分け装置３９から下方に落下して分離される。矢印Ｃ方向には、外表面にセメントが付着した砂利や砂等の骨材が、攪拌装置４２に向けて搬送される。

剥離装置４２は、ふるい分け装置３９から送り込まれたセメント１８の付着した骨材に対して、これらを攪拌したりぶつかり合わせたりすることにより機械的な衝撃を与え、骨材の外表面に付着したセメント１８を剥離する機構を備える。

図５に示すように、ふるい分け装置３９からセメント１８の付着した骨材が送り込まれると、これらは案内筒４６を通って回転籠４８中に落下する。回転籠４８は常時一定の速度で回転している。回転籠４８中に落下した骨材は遠心力で外側に移動し、回転籠４８の柱に衝突する。さらに、その衝撃で骨材は円周方向に飛ばされて、回転籠４８を取り囲む壁面５０に衝突する。これにより、骨材の外表面に付着したセメント１８が剥離される。

攪拌装置４２はここで一例を紹介しただけであって、同様の機能を備える既知の装置に自由に置き換えることができる。攪拌装置４２は骨材を破壊しないで骨材に衝撃を与えてその外表面に付着したセメントを剥離できればよい。

以上のプラントにより、従来のプラントと比較したとき、コンクリート廃材から骨材を再生するプラントの生産性を著しく向上させることができる。

１２ コンクート廃材塊
１４ 砂利
１６ 砂
１８ セメント
２０ 破砕機
２２ 底面
２４ 回転軸
２６ 円錐状回転体
２８ 円錐面
３０ スカート状のカバー
３２ 凹凸面
３４ 投入口
３６ 排出口
３８ ふるい分け装置
３９ ふるい分け装置
４０ メッシュ
４２ 攪拌装置
４４ ホッパ
４５ ホッパ
４６ 案内筒
４８ 回転籠
５０ 壁面

Claims (5)

1. コンクリート廃材塊を一定の粒径以下の塊まで破砕して、コンクリート廃材塊に含まれている骨材とセメントを分離する以下の構造の破砕機。
   （１）底面に垂直な回転軸を備え、底面を下側にして回転する円錐状回転体を備える。
   （２）この円錐状回転体の円錐面全体を覆うように配置されたスカート状のカバーを備える。
   （３）上記スカート状のカバーと上記円錐状回転体の円錐面との間に形成された隙間は、円錐面の上端から下端に向かって、間隔を次第に減少させるように構成されている。
   （４）上記円錐面の上端側に、コンクリート廃材塊の投入口が設けられている。
   （５）上記円錐面の下端側に、コンクリート廃材塊に含まれていた骨材とセメントが落下しながら排出される排出口が設けられている。
2. コンクリート廃材塊を破砕してこれに含まれている骨材を得るプラント。
   （１）請求項１に記載の破砕機とふるい分け装置と剥離装置とを備える。
   （２）ふるい分け装置は、破砕機から排出された骨材とセメントとが混在したものから、粉状のセメントを分離するためのメッシュを有する。
   （４）剥離装置は、ふるい分け装置から送り込まれたセメントの付着した骨材に対して、機械的な衝撃を与え、骨材の外表面に付着したセメントを剥離して骨材を排出する衝撃付与部を備える。
3. 底面に垂直な回転軸を備え、底面を下側にして回転する円錐状回転体と、この円錐状回転体の円錐面全体を覆うように配置されたスカート状のカバーを備え、上記スカート状のカバーと上記円錐状回転体の円錐面との間に形成された隙間は、円錐面の上端から下端に向かって、間隔を次第に減少させるように構成されている破砕装置の、
   上記円錐面の上端側から、コンクリート廃材塊を投入し、
   上記円錐面に沿って、コンクリート廃材塊に含まれていた骨材とセメントを落下させしながらその下端から排出して、
   コンクリート廃材塊を、上記円錐面の下端の隙間で規制される粒径以下の塊まで破砕して、
   コンクリート廃材塊に含まれている骨材とセメントを分離することを特徴とするコンクリート廃材塊に含まれていた骨材の生産方法。
4. 請求項３に記載の方法により得た骨材とセメントとが混在したものをふるい分け装置に導いて、粉状のセメントを分離し、
   ふるい分け装置から送り込まれたセメントの付着した骨材に対して、機械的な衝撃を与え、骨材の外表面に付着したセメントを剥離して骨材を排出することを特徴とするコンクリート廃材塊に含まれていた骨材の生産方法。
5. 上記円錐面の下端側に設けられた排出口は、上記コンクリート廃材塊に含まれていた最大粒径の骨材を通過させ、かつ、最大粒径の骨材の２倍を越える粒径の塊を通過させない隙間を有することを特徴とする破砕機。

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