JP3209981U - 砕砂製造装置 - Google Patents

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保壽 藤井
保壽 藤井
保浩 藤井
保浩 藤井
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勝之 藤井
信幸 中原
信幸 中原
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Abstract

【課題】砕砂の微粒分量を任意の値に調節して必要量毎に製造することができる砕砂製造装置を提供する。【解決手段】所定の微粒分量の砕砂Aの時間当たりの供給質量を可変できるホッパー21の取り出し口21bを塞ぐ回転数可変のベルトコンベアー22aからなる第一供給量調節部22と、所定の微粒分量の砕砂Aよりも微粒分量が多い砕砂Bの時間当たりの供給質量を可変できるホッパー23の取り出し口23bを塞ぐ回転数可変のベルトコンベアー24aからなる第二供給量調節部24と、第一供給量調節部22から供給される所定の微粒分量の砕砂Aと第二供給量調節部24から供給される微粒分量が多い砕砂Bとを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に回転板で混合する混合部25とを備える。【選択図】図2

Description

本考案は、含まれる微粉の割合を所定の値として管理する必要がある砕砂の砕砂製造装置に関する。ここで、微粉とは公称目開き0.075ミリメートルの金属製網ふるいを通過する微細な砕砂の粉のことである。また、微粉が砕砂や砕石等の骨材の全質量に対する比率を微粒分量と言う。
従来、コンクリート用の細骨材となる砂は、河川や海等の自然砂が一般的であった。しかしながら、自然砂を無制限に採取することは環境破壊につながるため、法律で自然砂の採取条件が規制され、使用できる自然砂を調達することは難しくなっていた。このため、天然の岩石を原材料とする人工的な砂、「砕砂」がコンクリートの細骨材に使用されてきた。なお、砕砂は岩石を破砕し、公称目開き2.5〜2ミリのふるいを通過する程度に加工されている。
天然の岩石を加工する岩石を破砕した製品としては、砕砂以外に砕石がある。砕石は砕砂より粒度の範囲が大きい範囲として規定されており、砕石はその用途により、粒度の範囲の異なる各種の砕石が規定され、製品化されている。このため、砕砂を製造する工場においては、砕砂だけでなく砕石も製造されることが一般的であった。
また、砕砂や砕石の需要量により、異なる場合もあるが、製品の歩留まりや、製造工場の工程の組み易さから考えれば、砕砂を製造する前段階で砕砂よりも粒度(粒径)の大きな砕石を製造して、その最終段階近くで砕砂を製造するように、順次粒度の大きなものから小さなものに加工することが一般的であった。なお、砕石や砕砂は、岩石の破砕とふるいによる選別を繰り返し、公称目開きの大きさの異なった各種のふるいを通過させることで、所定範囲の粒度分布となる砕石や砕砂の製品に加工されていた。
この岩石を破砕して砕石や砕砂を製造する過程においては、公称目開き0.075ミリメートルのふるいの目を通過する微粉はどの工程でも常に発生するものであった。しかしながら、微粉が製品に多く含まれることは、砕砂の場合は、コンクリートに使用するとコンクリートに亀裂が入り安くなることが知られていた。ため、微粒分量が多くなることは好ましくなかった。
このため、コンクリートがビル、橋やダム等の建造物に用いられる場合には、この砕砂の微粒分量は、図面や設計仕様書などで、指定されることが一般的であった。なお、日本工業規格においても、JIS A 5005(コンクリート用砕石及び砕砂)や、JIS A 5308(レディーミクストコンクリート)の規格があり、施工主や設計者等はこの規格を準用して、砕砂に含まれる微粒分量を指定することが通常であった。
一方、前述のように、微粒分量となる微粉は砕石や砕砂を製造すれば製造に使用する破砕装置の種類によって多少の増減はあっても必然的に発生する。そして、分別した微粉を処理することは費用が増大するという問題があった。このため、JIS A 5005(コンクリート用砕石及び砕砂)の規格も平成21年に改正が行われ、微粒分量の基準が見直されて、微粒分量の上限値を大きくするように、改正されている。
なお、砕砂に含まれる微粉を多くすることは、コンクリートの流動性が増すので、コンクリートが流し込まれる型枠の形状によっては、コンクリートに混入する砕砂に含まれる微粉を多くした方が良い場合もある。
砕砂製造装置として特許文献1のような技術が開示されていた。この砕砂製造装置によれば、砕砂を製造する過程で発生する微粒分量(文献では、微粉として説明されている。)については、空気分級部により、取り除かれるものとして説明されている。ただし、実際は空気分級部で微粒分量の大部分が取り除かれ、JIS A 5005(コンクリート用砕石及び砕砂)の規格で規定されているように、砕砂に含まれる微粒分量の上限値を超えない空気分級がされているだけであり、砕砂に含まれる微粉が全く無い状態にすることまではされてなかった。なお、「分級」とは粒状物と微粉を分別する処理のことである。
特開2007−70143号公報
しかしながら、従来の砕砂製造装置では、砕砂の微粒分量を任意の値に調節して製造することはできないという問題があった。
上記の課題を解決するため、本考案では、次の技術的手段を講じている。
第1考案の砕砂製造装置は、所定の微粒分量の砕砂の時間当たりの供給質量を可変できる第一供給量調節部と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂の時間当たりの供給質量を可変できる第二供給量調節部と、前記第一供給量調節部から供給される所定の微粒分量の砕砂と前記第二供給量調節部から供給される前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に混合する混合部とを備え、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する。
第2考案の砕砂製造装置は、前記所定の微粒分量の砕砂の時間当たりの供給質量を可変できる第一供給量調節部と、微粉の時間当たりの供給質量を可変できる微粉供給量調節部と、前記第一供給量調節部から供給される所定の微粒分量の砕砂と前記微粉供給量調節部から供給される微粉とを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に混合する混合部を備え、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する。
以上のような、技術的手段を有することにより、以下の効果を有する。
第1考案によれば、所定の微粒分量の砕砂と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、第一供給量調節部、第二供給量調節部と混合部で所定の比率で連続的に混合することで、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する砕砂製造装置を提供できる。
第2考案によれば、所定の微量分量の砕砂と、微粉とを、第一供給量調節部、微粉供給量調節部と混合部で所定の比率で連続的に混合することで、一種類の砕砂で任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する砕砂製造装置を提供できる。
本考案に係る一実施形態を説明するための、砕砂製造装置の構成ブロック図である。 本考案に係る混合機の概略構成を示す説明図である。 本考案に係る別の実施形態を説明するための、砕砂製造装置の構成ブロック図である。 本考案に係る別の混合機の概略構成を示す説明図である。
考案を実施する形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、本考案の砕砂製造装置1および砕砂製造装置1の砕砂製造方法を説明するブロック線図である。砕砂製造装置1は、原料ホッパ11、粉砕機12、整粒機13、ふるい分機14、配分器15、湿式分級機16、脱水機17と、混合機20で構成されている。混合機20については、第一砕砂ホッパ21、第一供給量調節部22、第二砕砂ホッパ23、第二供給量調節部24、混合部25と制御部26で構成されている。
原料ホッパ11には砕砂の原材料となる砕石を投入して、粉砕機12で砕石を粉砕した後に、整粒機13で粒形を整え(整粒)、その後、ふるい分機14で、ふるい分機14のふるいの目を通過する粒度となった細粒と、ふるいの目を通過しない粒度の粗粒とに分離する。分離された粗粒は再び、原料ホッパ11に戻して、粉砕機12、整粒機13とふるい分機14の工程を繰り返し、全部の砕石が細粒となるようにする。
配分器15では、ふるい分機14を通過した細粒の送りを2つに分け、一方を湿式分級機16に、もう一方を混合機20に送る。配分器15の配分比率は、後述する第一供給量調節部22と第二供給量調節部24との供給量の調節比率に合せて、所定の配分比率に調節され。なお、配分器15に電動式で配分量を調節できるようにして後述の制御部26で配分量を制御させても良い。なお、配分器15で配分される細粒は、所定の微粒分量が含まれている砕砂となる。この砕砂を以下、砕砂Bと呼ぶ。
湿式分級機16には、貯水槽を有しており、配分器15からの細粒を貯水槽内に沈降させて、粒度による沈降速度の違いから微粉を取り除いている。その後、脱水機17で水分を除去して砕砂が加工される。この細粒から微粉を取り除くことで、言い換えるならば細粒から微粒分量を少なくすることで砕砂が出来る。この砕砂を以下、砕砂Aと呼ぶ。なお、湿式分級機16により、分級処理を行っているが、空気を用いる乾式分級機を用いても良い。
原料ホッパ11から、脱水機17までの工程に関しては、砕砂製造装置1における砕砂Aおよび砕砂Bの2種類の砕砂を製造する工程である。砕砂のみを製造するために最も単純化した工程で説明しており、実際にはこのような工程に依らなくても良い。なぜなら、岩石から砕砂を製造する工程を有する工場や事業所においては、各種の粒度範囲で規定される砕石も同時に製造する工程を有することが、一般的だからである。それは、粒度範囲の大きな砕石から、粒度範囲の小さな砕石へと、順次工程を組むことが自然となる。そして、岩石を原料とする最も小さい製品が、砕砂となる。よって、砕砂の原料となる各種粒度の砕石は、どの段階からでも砕砂の原料と成り得る。
混合機20について説明する。脱水機17を通過した砕砂Aは、第一砕砂ホッパ21に投入され、第一供給量調節部22で砕砂Aは供給量を調節されながら連続的に混合部25に送られる。また、配分器15から配分された砕砂Bは第二砕砂ホッパ23に投入され、第二供給量調節部24で砕砂Bは供給量を調節されながら連続的に混合部25に送られる。そして、混合部25では、砕砂Aと砕砂Bが任意の比率で混合されながら、微粒分量が所定に調節された砕砂となる。第一供給量調節部22と第二供給量調節部24での各供給量の調節は、制御部26により制御されている。
混合機20について、図2の混合機20の説明図で構成をさらに詳しく説明する。第一砕砂ホッパ21の上部には投入口21aが、下部には取り出し口21bが設けられており、取り出し口21bの塞ぐ状態でベルトコンベヤー22aが設けられている。ベルトコンベヤー22aは電動機22bで矢印の方向に回動するように駆動される。
第二砕砂ホッパ23の上部には投入口23aが、下部には取り出し口23bが設けられており、取り出し口23bの塞ぐ状態でベルトコンベヤー24aが設けられている。ベルトコンベヤー24aは電動機24bで矢印の方向に回動するように駆動される。
電動機22bおよび電動機24bは、インバーター式の電動機や直流式の電動機であり、制御部26で電動機22bおよび電動機24bの回転数を変更することができるようになっている。なお、電動機22bおよび電動機24bの回転数の制御範囲によっては減速機を組み合わせても良い。
ベルトコンベヤー22aおよびベルトコンベヤー24aで送られた砕砂Aと砕砂Bは、ベルトコンベヤー22aとベルトコンベヤー24aの下部に設けられた、ベルトコンベヤー27に受け止められて矢印の方向に送られる。さらに砕砂Aと砕砂Bはベルトコンベヤー28で混合部25に送られて混合される。混合部25には電動機25a、25bで回転する回転板が設けられている。
ここで、具体的な例を示して説明する。例えば、微粒分量試験で、砕砂Aの微粒分量が4パーセントであり、砕砂Bの微粒分量が16パーセントであること確認されているものとする。この場合に、砕砂Aおよび砕砂Bの微粒分量は、粉砕機12、整粒機13、ふるい分機14および湿式分級機16の個々の性能やその組み合わせで決まる値であるので、個々の機械の故障や経年変化による性能の劣化を除けば、一定の値で推移する。この砕砂Aと砕砂Bで微粉分量が8パーセントの砕砂Cを製造するものとする。
砕砂Aと砕砂Bとを混合して砕砂Cを製造するのであるから
砕砂Aの質量をX
砕砂Bの質量をYとすると
砕砂Cの質量は(X+Y)となる。
微粒分量に着目すると、
0.04X+0.16Y=0.08(X+Y)
の関係が成り立つので、これを整理すると
X=2Yの関係となる。
つまり、XとYの比率は X:Y=2:1 となる。
よって、砕砂Aを砕砂Bの2倍の量で混合すれば、砕砂Cは製造できる。
ここで、ベルトコンベヤー22aの砕砂Aの時間当たりの供給質量と、電動機22bの回転数と関係、及びベルトコンベヤー24aの砕砂Bの時間当たりの供給質量と、電動機24bの回転数の関係については、実験的により求められ、定期的に較正されている。そこで、制御部26で、電動機22bと電動機24bの回転数を制御し、ベルトコンベヤー22aの時間当たりの供給質量を、ベルトコンベヤー24aの時間当たりの供給質量の2倍になるようする。
図3は、本考案別の実施例であるの砕砂製造装置2および砕砂製造装置2の砕砂製造方法を説明するブロック線図である。砕砂製造装置2は、原料ホッパ11、粉砕機12、整粒機13、ふるい分機14、乾式分級機16aと、混合機30で構成されている。混合機30については、第一砕砂ホッパ21、第一供給量調節部22、微粉タンク33、微粉供給量調節部34、混合部25と制御部26aで構成されている。
原料ホッパ11には砕砂の原材料となる砕石を投入して、粉砕機12で砕石を粉砕した後に、整粒機13で砕砂になるものも粒形を整え(整粒)、その後、ふるい分機14で、ふるい分機14のふるいの目を通過する粒度となった細粒と、ふるいの目を通過しない粒度の粗粒とに分離する。分離された粗粒は再び、原料ホッパ11に戻して、粉砕機12、整粒機13とふるい分機14の工程を繰り返し、全部の砕石が細粒となるようにする。
乾式分級機16aには、送風機を有しており、ふるい分機14からの細粒を送風機によって起こされた空気の流の中を通過させることで、細粒に含まれる微粉を分離している。この細粒から微粉を取り除くことで、言い換えるならば細粒から微粒分量を少なくすることで砕砂が出来る。この砕砂を以下、砕砂A1と呼ぶ。なお、乾式分級機16aにより、分級処理を行っているが、実施例1の湿式分級機16を用い、分離された微粉を乾燥する方法としても良い。
原料ホッパ11から、乾式分級機16aまでの工程に関しては、砕砂製造装置2における砕砂A1および微粒分量となる微粉を製造する工程である。砕砂のみを製造するために最も単純化した工程で説明しており、実際にはこのような工程に依らなくても良い。なぜなら、岩石から砕砂を製造する工程を有する工場や事業所においては、各種の粒度範囲で規定される砕石も同時に製造する工程を有することが、一般的だからである。それは、粒度範囲の大きな砕石から、粒度範囲の小さな砕石へと、順次工程を組むことが自然な工程だからである。そして、岩石を原料とする最も小さい製品が、砕砂となる。よって、砕砂の原料となる各種粒度の砕石は、どの段階からでも砕砂の原料と成り得る。
混合機30について説明する。乾式分級機16aを通過した砕砂A1は、第一砕砂ホッパ21に投入され、第一供給量調節部22で砕砂A1は供給量を調節されながら連続的に混合部25に送られる。また、乾式分級機16aで分離された微粒分量となる微粉は微粉タンク33に投入され、微粉供給量調節部34で微粉は供給量を調節されながら連続的に混合部25に送られる。そして、混合部25では、砕砂A1と微粉が任意の比率で混合されながら、微粒分量が所定に調節された砕砂となる。第一供給量調節部22と微粉供給量調節部34での各供給量の調節は、制御部26aにより制御されている。
混合機30について、図4の混合機30の説明図で構成をさらに詳しく説明する。第一砕砂ホッパ21の上部には投入口21aが、下部には取り出し口21bが設けられており、取り出し口21bの塞ぐ状態でベルトコンベヤー22aが設けられている。ベルトコンベヤー22aは電動機22bで矢印の方向に回動するように駆動される。
微粉タンク33の上部には蓋を有した投入口33aが、下部には開度調節弁34bを有した取り出し口33bが設けられている。微粉タンク33は投入口33aの蓋と開度調節弁34bで、微粉タンク33の内部を密閉状態または密閉状態に近い状態にすることが可能となっている。また、微粉タンク33の上部にはエアーコンプレッサーや送風機等の空気供給機34aで発生した空気を供給するための管34cが接続されている。
微粉タンク33に投入口33aから微粉が一定量投入されると、投入口33aの蓋は閉められ、その後、微粉タンク33に空気供給機34aで空気圧を加えた状態で、開度調節弁34bの弁開度を所定開いた状態で、取り出し口33bから、下部のベルトコンベヤー27で運ばれる砕砂A1に振り掛ける。
電動機22bは、インバーター式の電動機や直流式の電動機であり、制御部26aで電動機22bの回転数を変更することができるようになっている。なお、電動機22bの回転数の制御範囲によっては減速機を組み合わせても良い。開度調節弁34bは、空気供給機34aで発生した所定空気圧が微粉タンク33に加わっている条件下、通過する微粉量が開度調節弁34bの弁開度を調節することで変更することができる。微粉の通過量と開度の関係は実験的に求めて、制御部26aで制御されている。なお、取り出し口33bに紛体用の流量計を設けて、制御部26aでフィードバック制御するようにしても良い。
ベルトコンベヤー22aで送られた砕砂A1は、ベルトコンベヤー22aの下部に設けられた、ベルトコンベヤー27に受け止められ、ベルトコンベヤー27上で、取り出し口33bから微粉が振り掛けられて矢印の方向に送られる。さらに微粉が振り掛けられた砕砂A1はベルトコンベヤー28で混合部25に送られて混合される。混合部25には電動機25a、25bで回転する回転板が設けられている。
例えば、微粒分量試験で、砕砂A1に含まれる微粒分量が5パーセントであり、微粉は微粒分量が100パーセントであること確認されているものとする。この場合に、砕砂A1および微粉の微粒分量は、粉砕機12、整粒機13、ふるい分機14および乾式分級機16aの個々の性能やその組み合わせで決まる値であるので、個々の機械の故障や経年変化による性能の劣化を除けば、一定の値で推移する。この砕砂A1と微粉で微粉分量が9パーセントの砕砂Dを製造するものとする。
砕砂A1と微粉とを混合して砕砂Dを製造するのであるから
砕砂A1の質量をXa
微粉の質量をYaとすると
砕砂Dの質量は(Xa+Ya)となる。
微粒分量に着目すると、
0.05Xa+Ya=0.09(Xa+Ya)
の関係が成り立つのでこれを整理すると
4Xa=91Yaの関係となる。
つまり、XaとYaの比率は Xa:Ya=91:4 となる。
よって、砕砂A1に砕砂A1の質量の91分の4の微粉を混合すれば、砕砂Dは製造できる。
ここで、ベルトコンベヤー22aの砕砂A1の時間当たりの供給質量と、電動機22bの回転数と関係、及び微粉の時間当たり供給質量と、開度調節弁34bの開度の関係については、実験的に求められ、定期的に較正されている。そこで、制御部26aで、電動機22bの回転と開度調節弁34bの開度を制御し、微粉の時間当たり供給質量を、ベルトコンベヤー22aの時間当たりの供給質量の91分の4になるようする。
以上、本考案について、実施例に基づき説明してきたが、本考案は何らこれらの実施例の構成に限定するものではない。例えば、砕砂の供給装置(フィーダー)として、ベルトコンベヤー22a、24aを用いるものとして説明しているが、スクリューコンベヤー(スクリューフィーダー)を用いても良い。また、粉状の微粉については、空気圧による圧送方式で説明しているが、回転容積式一軸偏芯ねじポンプのような、所定の紛体流量に調節可能な紛体用ポンプを用いても良い。なお、微粉については、加水した方が良い場合もあるので、実施例2の取り出し口33bを流れる微粉に加水装置からの水分を含ませるようにしても良い。
1、2:砕砂製造装置
11:原料ホッパ
12:粉砕機
13:整粒機
14:ふるい分機
15:配分器
16:湿式分級機
16a:乾式分級機
17:脱水機
20、30:混合機
21:第一砕砂ホッパ
21a、23a、33a:投入口
21b、23b、33b:取り出し口
22:第一供給量調節部
22a、24a:ベルトコンベヤー
22b、24b、25a、25b:電動機
23:第二砕砂ホッパ
24:第二供給量調節部
25:混合部
26、26a:制御部
27、28:ベルトコンベヤー
33:微粉タンク
34:微粉供給量調節部
34a:空気供給機
34b:開度調節弁
34c:管
第1考案の砕砂製造装置は、所定の微粒分量の砕砂の時間当たりの供給質量を可変できるホッパーの取り出し口を塞ぐ回転数可変のベルトコンベアーからなる第一供給量調節部と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂の時間当たりの供給質量を可変できるホッパーの取り出し口を塞ぐ回転数可変のベルトコンベアーからなる第二供給量調節部と、前記第一供給量調節部からベルトコンベアーで供給される所定の微粒分量の砕砂と前記第二供給量調節部からベルトコンベアーで供給される前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に回転板で混合する混合部とを備え、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する。
第2考案の砕砂製造装置は、所定の微粒分量の砕砂の時間当たりの供給質量を可変できるホッパーの取り出し口を塞ぐ回転数可変のベルトコンベアーからなる第一供給量調節部と、微粉の時間当たりの供給質量を可変できる加圧された微粉タンクと前記微粉タンクに設けられた開度調整弁からなる微粉供給量調節部と、前記第一供給量調節部からベルトコンベアーで供給される所定の微粒分量の砕砂と前記微粉供給量調節部からベルトコンベアーで供給される微粉とを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に回転板で混合する混合部を備え、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する。

Claims (2)

  1. 所定の微粒分量の砕砂の時間当たりの供給質量を可変できる第一供給量調節部と、前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂の時間当たりの供給質量を可変できる第二供給量調節部と、前記第一供給量調節部から供給される所定の微粒分量の砕砂と前記第二供給量調節部から供給される前記所定の微粒分量の砕砂よりも微粒分量が多い砕砂とを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に混合する混合部とを備え、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する砕砂製造装置。
  2. 前記所定の微粒分量の砕砂の時間当たりの供給質量を可変できる第一供給量調節部と、微粉の時間当たりの供給質量を可変できる微粉供給量調節部と、前記第一供給量調節部から供給される所定の微粒分量の砕砂と前記微粉供給量調節部から供給される微粉とを、目標とする微粒分量に合うように調整した比率で必要とする製造量毎に混合する混合部を備え、任意の微粒分量の砕砂を必要量毎に製造する砕砂製造装置。
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