JP2018161814A - ニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法、及びニ軸強制ミキサーに用いる加水機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ミキサー軸や撹拌羽根に直接水を掛けないで、ベントナイト混合土に加水し、ミキサー軸や撹拌羽根へのベントナイト混合土のこびり付きを低減する。【解決手段】この混練方法及び加水機構では、混練槽１内で、ミキサー軸２に配置される一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式の複数の水噴霧ノズル４からミストを、ミキサー軸２や撹拌羽根３を射程外にして、ミキサー軸２の外周方向に向けて噴射し、ベントナイト混合土に加水する。【選択図】図１

Description

本発明は、パグミル形ミキサーなどのニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法、及びニ軸強制ミキサーに用いる加水機構に関する。

放射性廃棄物処理施設や産業廃棄物処分場などでは、漏水や漏水による地盤の汚染を防止するため、遮水層が止水機能の高いベントナイト混合土で造成されることが多い。
実工事においてベントナイト混合土の製造は、一般に、バッチ式や連続式のニ軸強制ミキサーを使って実施される。バッチ式のニ軸強制ミキサーとしては、パグミル形ミキサーやジクロスミキサー、連続式のニ軸強制ミキサーとしては、GeoTom連続式ミキサーや自走式ミキサーなどが知られている。いずれも、混練槽内でベントナイト混合土の材料を加水しながら撹拌羽根で混合し強制的に混練する。

このようなニ軸強制ミキサーを使ってベントナイト混合土の材料を加水混合する場合、なるべく分散して加水することで、出来上がり後の材料の含水比の均一性を確保することが可能となるが、実際は、材料を混練槽に投入する前にベルトコンベア上で材料に加水したり、材料を混練槽内に投入した後混練槽内で上部からシャワー状に加水したりしている。前者の場合、材料を混練槽に投入する前にベルトコンベア上にある材料に加水するため、その時点で、材料中の水分量にムラができ、その後、混練槽内で材料を混練しても、特にベントナイトの混合率が高い場合は、材料の水分量は均一になり難い。これに対して、後者の場合は、混練されている状態で加水されるため、材料の水分量は前者の場合よりも均一になる。

この種のニ軸強制ミキサーを用いたベントナイト混合土の混練技術が特許文献１により提案されている。
この文献１の技術では、二軸パグミル型ミキサーを通常のもの（例えば長さ２ｍ）よりも長尺（例えば長さ３〜４ｍ）に形成して、内部を長さ方向に３つに区画し、ミキサーの一方の端に設けたベントナイト混合土の投入口側の例えば１ｍ程度の区間をベントナイト混合土の空練り部とし、これに続く0.5 〜１ｍ程度の区間をケーシング上部にケーシング内に水を噴射する水噴射ノズルを配設して水投入部とし、他端に設けたベントナイト混合土の排出口側の１〜2.5 ｍ程度の区間を練混ぜ部として、投入用設備から投入口を介してミキサーのケーシング内に投入したベントナイト混合土を、まず空練り部で空練りしながら、ミキサー軸、アーム、羽根の回転により水投入部に移送し、ここで水噴射ノズルから噴出する水を加えてから、ミキサー軸、アーム、羽根の回転により練混ぜ部に移送し、ここでさらに混合して、排出口から排出するようになっている。

特開平１０−１００１３２号公報

しかしながら、上記従来のニ軸強制ミキサーを用いたベントナイト混合土の混練技術では、混練槽（ケーシング）内で上部から水噴射ノズルにより加水するため、加水した水がミキサー軸やパドルに直接掛かって、この濡れた部分にベントナイト混合土がこびり付き、製品品質を劣化させる原因になる、という問題がある。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種のニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法、及びニ軸強制ミキサーに用いる加水機構において、ミキサー軸や撹拌羽根に直接水を掛けないようにして、ベントナイト混合土に加水し、ミキサー軸や撹拌羽根へのベントナイト混合土のこびり付きを低減し、ベントナイト混合土を効率的にかつ高品質に製造すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
混練槽、前記混練槽内に回動可能に設置されるミキサー軸、及び前記ミキサー軸の周面部に配列される複数の撹拌羽根からなるニ軸強制ミキサーを用い、前記混練槽内でベントナイト混合土の材料を加水しながら前記撹拌羽根で混合し強制的に混練するニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法において、
一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式の複数の水噴霧ノズルを、前記ミキサー軸及び／又は前記各撹拌羽根に、前記ミキサー軸及び前記各撹拌羽根がミストの射程外となる位置及び／又は角度で、前記ミキサー軸の外周方向に向けて配置し、前記各水噴霧ノズルに配管を介して水供給設備を接続して、
ベントナイト混合土の混練に際し、前記水供給設備から水を供給し、前記ミキサー軸及び／又は前記撹拌羽根の前記各水噴霧ノズルからミストを、前記ミキサー軸及び前記各撹拌羽根を射程外にして、前記ミキサー軸の外周方向に向けて噴射し、ベントナイト混合土に加水する、
ことを要旨とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、
混練槽と、前記混練槽内に回動可能に設置されるミキサー軸、及び前記ミキサー軸の周面部に配列される複数の撹拌羽根とからなり、前記混練槽内でベントナイト混合土の材料を加水しながら前記撹拌羽根で混合するニ軸強制ミキサーに用いる加水機構であって、
一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式で、前記ミキサー軸及び／又は前記各撹拌羽根に、前記ミキサー軸及び前記各撹拌羽根がミストの射程外となる位置及び／又は角度で、前記ミキサー軸の外周方向に向けて配置される複数の水噴霧ノズルと、
前記各水噴霧ノズルに配管を介して接続され、前記各水噴霧ノズルに水を送給する水供給設備と、
を備え、
前記混練槽内で、前記ミキサー軸及び／又は前記撹拌羽根の前記各水噴霧ノズルから、前記ミキサー軸及び前記撹拌羽根をミストの射程外にして前記ミキサー軸の外周方向に向けて噴射するミストにより、ベントナイト混合土に加水する、
ことを要旨とする。
また、この加水機構は、各部が次のように構成されることが好ましい。
（１）各水噴霧ノズルはミキサー軸の周面でかつ各撹拌羽根間に前記各撹拌羽根と平行に配置される。
（２）各水噴霧ノズルは各撹拌羽根の回動側の端部又は回動方向若しくはその反対方向の側部に前記各撹拌羽根の回動方向と平行に配置される。
（３）各水噴霧ノズルは加圧空気を使用せず微小な水粒子を充円錐噴霧パターンで噴射する一流体ノズルが採用される。

本発明のニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法、及びニ軸強制ミキサーに用いる加水機構によれば、混練槽内で、ミキサー軸及び／又は撹拌羽根に配置された各水噴霧ノズルからミストを、ミキサー軸及び各撹拌羽根を射程外にして、ミキサー軸の外周方向に向けて噴射し、ベントナイト混合土に加水するようにしたので、ミキサー軸や撹拌羽根に直接水を掛けないで、ベントナイト混合土に加水することができ、これにより、ミキサー軸や撹拌羽根へのベントナイト混合土のこびり付きを低減して、ベントナイト混合土を効率的にかつ高品質に製造することができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の一実施の形態によるニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法、及びニ軸強制ミキサーに用いる加水機構を示す図（（ａ）は前者の混練方法を示す図（ｂ）は後者の加水機構の構成を示す図） 同混練方法のニ軸強制ミキサー及び同加水機構に用いる水噴霧ノズルにより水を略充円錐形噴霧パターンのミストにして噴射する状態を示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１にニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法、及びニ軸強制ミキサーに用いる加水機構を示している。

図１（ａ）に示すように、ニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法（以下の説明では、単に混練方法という。）では、混練槽１、混練槽１内に回動可能に設置されるミキサー軸２、及びミキサー軸２の周面部に配列される複数の撹拌羽根３からなるニ軸強制ミキサーＭを用い、混練槽１内でベントナイト混合土の材料を加水しながら撹拌羽根３で混合し強制的に混練する。
そして、この混練方法では、特に、一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式の複数の水噴霧ノズル４（図１（ｂ）参照）を、ミキサー軸２に、ミキサー軸２及び各撹拌羽根３がミストの射程外となる位置及び／又は角度で、ミキサー軸２の外周方向に向けて配置し、各水噴霧ノズル４に配管を介して水供給設備５を接続して、ベントナイト混合土の混練に際し、水供給設備５から水を供給し、ミキサー軸２の各水噴霧ノズル４からミストを、ミキサー軸２及び各撹拌羽根３を射程外にして、ミキサー軸２の外周方向に向けて噴射し、ベントナイト混合土に加水する。

また、図１（ｂ）に示すように、ニ軸強制ミキサーＭは、混練槽１と、混練槽１内に回動可能に設置されるミキサー軸２、及びミキサー軸２の周面部に配列される複数の撹拌羽根３とからなり、混練槽１内でベントナイト混合土の材料を加水しながら撹拌羽根３で混合するようになっており、このニ軸強制ミキサーＭに用いる加水機構Ｗ（以下の説明では、単に加水機構Ｗという。）は、一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式で、ミキサー軸２に、ミキサー軸２及び各撹拌羽根３がミストの射程外となる位置及び／又は角度で、ミキサー軸２の外周方向に向けて配置される複数の水噴霧ノズル４と、各水噴霧ノズル４に配管４１、４２を介して接続され、各水噴霧ノズル４に水を送給する水供給設備５と備えて構成され、混練槽１内で、ミキサー軸２の各水噴霧ノズル４から、ミキサー軸２及び撹拌羽根３をミストの射程外にしてミキサー軸２の外周方向に向けて噴射するミストにより、ベントナイト混合土に加水するようになっている。

この場合、ニ軸強制ミキサーＭにはニ軸式のパグミル形ミキサーが使用される。このパグミル形ミキサーＭは、平面視矩形状の箱形に形成され、底部が２つの断面略円弧状の凹部からなるケーシング１と、ケーシング１の前後両端部に軸受を介して支持され、ケーシング１内に底部の２つの各凹部上で回転自在に平行に配置される２本のミキサー軸２と、これらミキサー軸２の周面部にそれぞれ、軸方向に沿ってかつ周方向の位相を異ならせて取り付けられ、その直径方向に延びる複数のアーム３１と、これらアーム３１の先端に斜めに固定され、全体としてスパイラル状に配列される複数のパドル３２と、２本のミキサー軸２を同期して相互に反対方向へ回転駆動する駆動手段（図示省略）とにより構成される。このパグミル形ミキサーＭでは、撹拌羽根３はパドル３２とアーム３１とからなる。
このようにして図示されない駆動手段によって２本のミキサー軸２を回転させることにより、ケーシング１の一端からケーシング１内に供給されたベントナイト混合土の材料を各ミキサー軸２の各パドル３２及び各アーム３１の撹拌作用によって混合させてベントナイト混合土を製造し、ケーシング１の他端底部に開口された排出口から取り出すようになっている。

また、この場合、各水噴霧ノズル４は汎用機器の流体噴霧ノズルで、加圧空気を使用せず、図２に示すように、水供給設備５の一定の圧力（水圧）で一定の水量の微小な水粒子ｍを略充円錐形噴霧パターンで噴射する形式の一流体ノズルが採用される。これらの水噴霧ノズル４はそれぞれ、ミキサー軸２の周面でかつ各アーム３１（各撹拌羽根３）間に、各パドル３２（各撹拌羽根３）と平行に設置されて、ミキサー軸２内に通された配管４１に接続される。なお、各水噴霧ノズル４はミキサー軸２に周知のボールジョイント方式などにより傾動可能に取り付けられてもよく、このようにすることで、各水噴霧ノズル４のミストの噴射方向を容易に調整できる。
また、水供給設備５は、特に図示していないが、水を貯留する水タンクと、水タンクにホースを介して接続され、この水タンクの水を所定の水圧で各水噴霧ノズル４に加圧送給する汎用機器のポンプとを備え、パグミル形ミキサーＭの外部に設置される。なお、この水供給設備５は水道水を直接供給する方式としてもよく、この場合、水タンクが不要となり、ポンプがホースなどの配管により上水道に直結される。そして、この水供給設備５のポンプに、ケーシング１内の各ミキサー軸２内の配管４１に連結されて延長される配管４２が接続されて、各水噴霧ノズル４と水供給設備５が連結される。

このようにしてこの加水機構Ｗは、パグミル形ミキサーＭのケーシング１内で、ミキサー軸２の各水噴霧ノズル４から、ミキサー軸２及び撹拌羽根３をミストの射程外にしてミキサー軸２の外周方向に向けて噴射するミストにより、ベントナイト混合土に加水するようになっている。
このパグミル形ミキサーＭでは、ケーシング１内で２本のミキサー軸２の回転駆動により、各アーム３１、各パドル３２が回転され、併せて、外部の水供給設備５から一定の水圧で水が供給され、各ミキサー軸２周面部の各水噴霧ノズル４から均一の水量のミストが、各ミキサー軸２、各パドル３２及び各アーム３１をミストの射程外にして、各ミキサー軸２の外周方向に向けて略充円錐形に噴射され、ケーシング１の一端からベントナイト混合土の材料（礫、砂、ベントナイトなど）がケーシング１内に投入されると、この材料は、ケーシング１内で分散配置された各水噴霧ノズル４により分散して噴射された均一の水量のミストにより加水されながら、各ミキサー軸２、各アーム３１、各パドル３２の回転により混合されて他端へ移送され、この加水混合中は、各水噴霧ノズル４からミストが各パドル３２間で各パドル３２と略平行に各ミキサー軸２の外周方向に噴出されることにより、水が各ミキサー軸２、各アーム３１、各パドル３２に直接掛かることがないので、各アーム３１や各パドル３２にベントナイト混合土がこびり付くことがなく又はこびり付きを著しく低減して、ベントナイト混合土は効率良く高品質に混練製造され、ケーシング１の他端底部に開口された排出口から排出される。
なお、各水噴霧ノズル４として使用する汎用機器の流体噴霧ノズルには、異なる水量のミストを噴出する複数種類のものがあり、これらの流体噴霧ノズルから水噴霧ノズルを適宜選定することで、ベントナイト混合土の加水量を種々に変えることができる。

かくして、この加水機構Ｗにより、上記（段落００１３）の混練方法が具体化される。

以上説明したように、この混練方法及び加水機構によれば、混練槽１内で、ミキサー軸２に配置される一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式の複数の水噴霧ノズル４からミストを、ミキサー軸２や撹拌羽根３を射程外にして、ミキサー軸２の外周方向に向けて噴射し、ベントナイト混合土に加水するようにしたので、混練槽１内でベントナイト混合土に均一の水量のミストを分散して加水することができ、また、ミキサー軸２や撹拌羽根３に従来のように直接水が掛かることがなく、ミキサー軸２や撹拌羽根３へのベントナイト混合土の付着を著しく低減することができる。これにより、ベントナイト混合土を効率的にかつ高品質に製造することができる。

なお、この実施の形態では、各水噴霧ノズル４がミキサー軸２の周面でかつ各撹拌羽根３間に各撹拌羽根３と平行に配置されるものとして例示したが、各水噴霧ノズル４は、各撹拌羽根３の回動側の端部又は回動方向若しくはその反対方向の側部に各撹拌羽根３の回動方向と平行に配置されてもよく、さらに、ミキサー軸２と各撹拌羽根３の両方に同様にして配置されてもよく、このようにしても上記と同様の作用効果を得ることができる。

Ｍ ニ軸強制ミキサー（ニ軸式のパグミル形ミキサー）
１ 混練槽（ケーシング）
２ ミキサー軸
３ 撹拌羽根
３１ アーム
３２ パドル
Ｗ 加水機構
４ 水噴霧ノズル
４１、４２ 配管
５ 水供給設備

放射性廃棄物処理施設や産業廃棄物処分場などでは、漏水や漏水による地盤の汚染を防止するため、遮水層が止水機能の高いベントナイト混合土で造成されることが多い。
実工事においてベントナイト混合土の製造は、一般に、バッチ式や連続式のニ軸強制ミキサーを使って実施される。バッチ式のニ軸強制ミキサーとしては、パグミル形ミキサーやジクロス（登録商標）ミキサー、連続式のニ軸強制ミキサーとしては、GeoTom（登録商標）連続式ミキサーや自走式ミキサーなどが知られている。いずれも、混練槽内でベントナイト混合土の材料を加水しながら撹拌羽根で混合し強制的に混練する。

Claims (5)

1. 混練槽、前記混練槽内に回動可能に設置されるミキサー軸、及び前記ミキサー軸の周面部に配列される複数の撹拌羽根からなるニ軸強制ミキサーを用い、前記混練槽内でベントナイト混合土の材料を加水しながら前記撹拌羽根で混合し強制的に混練するニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法において、
   一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式の複数の水噴霧ノズルを、前記ミキサー軸及び／又は前記各撹拌羽根に、前記ミキサー軸及び前記各撹拌羽根がミストの射程外となる位置及び／又は角度で、前記ミキサー軸の外周方向に向けて配置し、前記各水噴霧ノズルに配管を介して水供給設備を接続して、
   ベントナイト混合土の混練に際し、前記水供給設備から水を供給し、前記ミキサー軸及び／又は前記撹拌羽根の前記各水噴霧ノズルからミストを、前記ミキサー軸及び前記各撹拌羽根を射程外にして、前記ミキサー軸の外周方向に向けて噴射し、ベントナイト混合土に加水する、
   ことを特徴とするニ軸強制ミキサーを用いるベントナイト混合土の混練方法。
2. 混練槽と、前記混練槽内に回動可能に設置されるミキサー軸、及び前記ミキサー軸の周面部に配列される複数の撹拌羽根とからなり、前記混練槽内でベントナイト混合土の材料を加水しながら前記撹拌羽根で混合するニ軸強制ミキサーに用いる加水機構であって、
   一定の水圧で一定量の水を微小な粒径のミストにして噴射する形式で、前記ミキサー軸及び／又は前記各撹拌羽根に、前記ミキサー軸及び前記各撹拌羽根がミストの射程外となる位置及び／又は角度で、前記ミキサー軸の外周方向に向けて配置される複数の水噴霧ノズルと、
   前記各水噴霧ノズルに配管を介して接続され、前記各水噴霧ノズルに水を送給する水供給設備と、
   を備え、
   前記混練槽内で、前記ミキサー軸及び／又は前記撹拌羽根の前記各水噴霧ノズルから、前記ミキサー軸及び前記撹拌羽根をミストの射程外にして前記ミキサー軸の外周方向に向けて噴射するミストにより、ベントナイト混合土に加水する、
   ことを特徴とするニ軸強制ミキサーに用いる加水機構。
3. 各水噴霧ノズルはミキサー軸の周面でかつ各撹拌羽根間に前記各撹拌羽根と平行に配置される請求項２に記載のニ軸強制ミキサーに用いる加水機構。
4. 各水噴霧ノズルは各撹拌羽根の回動側の端部又は回動方向若しくはその反対方向の側部に前記各撹拌羽根の回動方向と平行に配置される請求項２又は４に記載のニ軸強制ミキサーに用いる加水機構。
5. 各水噴霧ノズルは加圧空気を使用せず微小な水粒子を充円錐噴霧パターンで噴射する一流体ノズルが採用される請求項２乃至４のいずれかに記載のニ軸強制ミキサーに用いる加水機構。

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