JP2821728B2 - 水洗を伴う骨材製造設備から回収した脱水ケーキの処理設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は脱水ケーキ、特に水洗を
伴う骨材の製造設備から回収した脱水ケーキの処理設備
にかかる。

【０００２】

【従来の技術】骨材の製造工程では切り出した原石をそ
のサイズに最も適した型式の破砕機にかけて一次、二
次、三次の破砕を行ない、順次小さな粒度に仕上げて所
望のサイズの骨材としている。骨材はコンクリート躯体
に含まれる重要な構成材料の一つであり、躯体の強度を
高く維持できるように製造工程中に混入する微粉を除去
しなければならない。通常はこの目的のために水洗工程
を加え、製品である骨材の表面から微粉を洗い流すこと
が普遍化している。

【０００３】水洗した後の水には当然、岩石を破砕した
微粉が多量含まれ、泥水状態となっているから、この排
泥水を無処理のまま河川などへ放出すれば二次公害の原
因となることは明らかであり、脱水機にかけて少なくと
も２５〜３０％以下の含水率となるまで脱水した脱水ケ
ーキとして特定の処分地に限って投棄を許可すという法
的な規制を課されている。

【０００４】しかし、投棄の場所は年々狭められて、脱
水ケーキとするまでの処理費用の他に、遠隔地までの運
搬費用が嵩むことは避けられず、運搬やその積み込み、
積下ろし時などで生じる作業場の雰囲気悪化や自然環境
に対する粉塵公害など様々な負の条件が重なるので、脱
水ケーキを投棄せずに再利用できる資源に変換する計画
が浮上し、これに関する処理技術の改善も提案されるよ
うになっている。

【０００５】脱水ケーキを再生して再利用する資源とす
るには、少なくとも道路の路盤材料として使用に耐えら
れる強度を付与した準骨材に成形固化しなければならな
い。従来技術の最初の試みは図２のように排泥をフィル
タープレス１ａで脱水して脱水ケーキＣとし、第一コン
ベア５１ａに供給しつつ脱水ケーキＣに一定の割合の生
石灰１０１をサイロ１０２からロータリフィーダで切り
出し、定量の生石灰を含む脱水ケーキＣをパドル式の混
練機４１ａへ装入して混合し、混合した材料を第二のコ
ンベア５２ａへ移し換えて処理ケーキＫとして貯溜して
いる。

【０００６】特開昭６２−９７７００号公報の従来技術
では、図２の従来の構成に対して脱水ケーキＣは本来、
含水率が高い上、成分的にも粘土分、シルト分が主体で
あるから、本来付着性が強く砕石と混合して再利用する
ためには水分を２０％以下に脱水して解砕、分粒化を十
分に行なわなければならないが、生石灰の添加量が５％
程度であると解砕性が悪く分粒化も不十分であるため
に、再利用の資源として適格とは評価されず、またこれ
を改善するために生石灰の添加量を増加すると、再処理
のコストがさらに高騰することを課題として取り上げて
いる。

【０００７】すなわちこの従来技術では図３に示すよう
にフィルタープレス１ｂから定量づつ切り出される脱水
ケーキＣへサイロから解砕用の助剤１０３を定量添加
し、一次解砕機４１ｂにかけた後、生石灰のサイロから
定量の生石灰１０１を添加して二次解砕機４２ｂ、三次
解砕機４３ｂにかけるという手順を提案している。この
解砕用の助剤１０３としては乾燥した微粉で安価なもの
が望ましいから、実施上は砕石製造設備で発生した粉塵
を集塵機で捕集した石粉を採用することを推奨してい
る。このように助剤の混入によって脱水ケーキＣの含水
率が大幅に低下し、解砕、分粒が十分に行なわれるので
生石灰と脱水ケーキとの化学反応が有効に進行し、生石
灰の使用量を最小限に抑制できると謳っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】引用した従来技術は何
れも生石灰の添加によって脱水ケーキの固化を目指した
ものであり、固化した成形物を路盤形成材として再利用
することを要旨とするものである。生石灰系の固化剤の
固化原理は、適量の添加による土のコンシステンシー
（水分の多少による軟粘性の程度）の改善や、添加する
ことで含水比が低下することに伴う締め固め作用、水和
反応による固化などの相乗効果によって得られるもので
ある。水和反応はＣａＯが水と反応してＣａ（Ｏ
Ｈ）₂、いわゆる消石灰を形成して乾態の粉体となるこ
とと、空気中の二酸化炭素を吸収して炭化カルシウムと
して硬化する反応（モルタル硬化）を利用した固体化で
あるから、含水率の高い脱水ケーキを固化する場合、あ
る程度の強度を得ようとすれば当然相当量の添加が必要
であり、それ以下であれば余り効果を期待できないとい
う課題がある。

【０００９】図３の従来技術では、生石灰の添加量を節
約するために石粉などの微粉を混入することを要旨とし
ているが、Ｓ_iＯ₂を主体とした微粉は脱水ケーキに含ま
れる水分と混ぜ合わされて全体としての含水率を低下す
る作用は現われるが、微粉自体は水分と何かの化学反応
を発生する活性を具えた物質ではないから、積極的に成
形固化後の強度を向上することは期待できない。また、
脱水ケーキの含水率を大きく低下させるためには助剤の
添加量も相当大きな割合に上げることが条件となり、結
局処理すべき脱水ケーキの総量が時には２０〜３０％も
膨張して設備の規模が大型化したり、処理するためのエ
ネルギーコストが高騰したりする別の課題に直面する懸
念が濃厚である。

【００１０】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、少量の添加で脱水ケーキの再利用を可能とする骨材
製造設備で発生する脱水ケーキの処理設備の提供を目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水洗を伴う
骨材製造設備から発生する脱水ケーキＣの処理設備は、
水洗を伴う骨材製造設備から回収される排泥水を脱水す
るフィルタープレス１と、該フィルタープレス１で脱水
した後の脱水ケーキＣを定量引き出して解砕するケーキ
供給機２と、引き出した脱水ケーキＣへセメント系固化
剤Ｓを定量づつ供給するセメント系固化剤供給機３と、
該セメント固化剤Ｓを含む脱水ケーキＣを混合混練する
多段ケーキ混練機４と、各機材間を連結する搬送装置５
よりなることによって前記の課題を解決した。

【００１２】

【作用】本発明に係る脱水ケーキの処理設備ではセメン
ト系固化剤を添加する点に作用上の特徴がある。セメン
ト系の固化剤は水との共存において強力な自硬性を具え
ており、含有する珪酸カルシウム、アルミン酸カルシウ
ムなどのカルシウム化合物が水分と反応して微細なコロ
イド状水和物、たとえばＣＨＳゲルなどを生成して相互
の中間に介在する土粒子を結着させ、セメント成分自体
は土粒子間にエトリンガイト針状結晶を生成する反応に
際して周辺の大量の余剰水を固定化するので、生成した
固体の構造を緻密で強固な固形物に形成する作用となっ
て現われる。結局、従来技術の生石灰に比較すれば、脱
水ケーキを処理して得られる分粒を強化する作用が遥か
に優れているという特徴が発現される。

【００１３】砕石場の条件次第では、発破をかけ採取す
る岩石に混じって一緒に混入する土壌の中に腐植物など
の土質が含まれることもあり、その土質に含まれる有機
酸がそのまま骨材製造時の水洗後の脱水ケーキＣへ移行
して混入する機会も否定できない。従来技術では脱水ケ
ーキの処理剤として生石灰に限っていたから、このよう
な系路を経て混入してくる有機酸が存在すれば、水和反
応が阻害されて折角添加した生石灰も有効に固化作用が
進行せず、所望の強度に達しないことが頻発する。これ
に対して本発明ではセメント系の固化剤で脱水ケーキを
処理するので、このような土質の差による反応上の悪影
響を受ける懸念が少なく、常に安定した強度の処理ケー
キが得られる。加えるに本来セメント系材料の硬化後の
強度は、生石灰の固化後よりも格段に大きいことは、養
生後のコンクリートとモルタルの物性を比較するまでも
なく周知の事実であるから、比較的少量の添加で従来技
術と同等の強度を確保する作用が現われる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例を示すフロー図である
が、この例に限らず本発明の特徴が適量のセメント系固
化剤を骨材製造設備で生じる脱水ケーキの処理に添加す
る点に集約されることは言うまでもない。フィルタープ
レス１は水洗を伴う骨材製造設備で生じる排泥水を受け
入れて圧搾して固液分離して脱水ケーキとする装置であ
り、脱水ケーキＣは不定形の状態で自然落下して脱水ケ
ーキの貯溜場１１で一次滞留させ、ショベルローダーな
どの運搬手段を駆使して脱水ケーキ供給機２へ供給す
る。この状態における含水率は、３０％以下に抑えるの
が望ましい。脱水ケーキ供給機内へ投入された脱水ケー
キＣの大塊は回転羽根の剪断作用を受けて解砕され、ほ
ぼ５０ｍｍ以下の小塊となって定量づつ搬送装置５のう
ちの第一ベルトコンベア５１の上へ送り出される。

【００１５】第一ベルトコンベア５１から第二ベルトコ
ンベア５２へ移りさらに第三ベルトコンベア５３へ移っ
た脱水ケーキＣは、その走行中の表面上へセメント系固
化剤供給機３からセメント系固化剤Ｓを定量づつ添加さ
れる。セメント系固化剤供給機はセメント系固化剤Ｓを
貯溜した貯溜サイロ３１と、サイロから定量づつ切り出
す引きだし装置３２とよりなる。セメント系固化剤Ｓと
しては、通常のポルトランドセメントへ固化作用を強化
する特殊成分を配合した適当な市販品から選択すること
ができる。たとえば本実施例では商品名タフロック［住
友セメント(株)製］を適用して好成績を上げることを確
認したが、その他の品種であっても十分検討の対象とな
ることは言うまでもない。本実施例では比較的低強度の
下層路盤材用の骨材として再生するので、セメント系固
化剤の添加は全脱水ケーキＣの３％に限定しても十分に
所要の強度に達したが、再資源として求められる強度や
元の脱水ケーキＣの含水率などの諸条件を勘案して、最
高５％までの範囲で適宜調整すると幅広いニーズに応え
た種々の強度の再生品を供給することができる。

【００１６】セメント系固化剤Ｓを添加された脱水ケー
キＣは多段ケーキ混練機４へ誘導される。多段式とは複
数の混練機を直列に配置し、搬送用のベルトコンベアを
挟んで順次混練を繰り返していく方式であり、この実施
例では一次ケーキ混練機４１、第四ベルトコンベア５
４、二次ケーキ混練機４２、第五ベルトコンベア５５、
三次ケーキ混練機４３の順に配列して最終の三次ケーキ
混練機４３から排出された処理ケーキＫとして第六ベル
トコンベア５６から定量づつ回収される。各段のケーキ
混練機としては、フィッシュテール形の混練羽根を回転
軸に多数周設しケーシング内で回転して混練するパドル
式の混練機を採用して好成績を収めることに成功した。
すなわち、回収した処理ケーキはセメント系固化剤Ｓが
ほぼ均一に分散されて固化剤の水和反応によって約３０
ｍｍ程度の強固な分粒を形成しているので、再資源とし
て十分に利用できる強度にまで強化されている。

【００１７】実施例の成績を例示すると、処理ケーキＫ
を規格品の砕石４０−０に対して２：８の割合で混合し
て突き固めた後、４日間水浸した状態で修正ＣＢＲ（路
床土支持力比）を規定する方式に従って試験したとこ
ろ、３５％の成績結果が得られ、舗装要綱規定で要求す
る下層路盤材の修正ＣＢＲ値は２０％以上という要件を
十分に満足し、下層路盤材として砕石に混合する正当性
を立証した。この実施例に限定されることなく、処理ケ
ーキの使用目的とその所要の規格値をクリアするため
に、多段混練機の段数を増減したり、セメント系固化剤
の添加量を調整することは有効利用の範囲を拡大する上
で望ましい手段である。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り脱水ケーキの
解砕を十分に行なった上で従来技術にはないセメント系
固化剤の適量添加と多段式のケーキ混練作用を組合わせ
ることによって、従来以上に固化剤の添加量を制限して
も路盤材としての再生利用が十分に可能な処理ケーキを
得ることができる。また、図３に示した従来技術に比べ
ても本発明では助剤の大量添加を伴わないから、処理全
量が増大せず設備の規模の点や、ランニングコスト、特
にエネルギーコストの高騰を阻止できる利点が大きい。
固化剤自体のコストも添加割合の減少と単価の低いセメ
ント系への切り替えが相俟って、処理用の薬品費用が大
幅に低減されるから、従来のように脱水ケーキのまま遠
隔地へ搬送して処分するよりもコスト的にむしろ有利と
なり、廃棄場所がなくなる不安から開放され、搬送に伴
う劣悪な作業環境を免がれ同時に周辺の粉塵公害を追放
するなど副次的な効果もまた顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のフロー図である。

【図２】従来技術のフロー図である。

【図３】改善された別の従来技術のフロー図である。

【符号の説明】

１ フィルタープレス ２ ケーキ供給機 ３ セメント系固化剤供給機 ４ 多段ケーキ混練機 ５ 搬送装置 11 貯溜場 31 貯溜サイロ 32 引き出し装置 41 一次ケーキ混練機 42 二次ケーキ混練機 43 三次ケーキ混練機 51 第一ベルトコンベア 52 第二ベルトコンベア 53 第三ベルトコンベア 54 第四ベルトコンベア 55 第五ベルトコンベア 56 第六ベルトコンベア Ｃ 脱水ケーキ Ｓ セメント系固化剤 Ｋ 処理ケーキ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水洗を伴う骨材製造設備から回収される
   排泥水を脱水するフィルタープレス１と、該フィルター
   プレス１で脱水した後の脱水ケーキＣを定量引き出して
   解砕するケーキ供給機２と、引き出した脱水ケーキＣへ
   セメント系固化剤Ｓを定量づつ供給するセメント系固化
   剤供給機３と、該セメント系固化剤Ｓを含む脱水ケーキ
   Ｃを混合混練する多段ケーキ混練機４と、各機材間を連
   結する搬送装置５よりなることを特徴とする水洗を伴う
   骨材製造設備から回収した脱水ケーキの処理設備。