JP3628657B2 - 破砕・整粒・研磨方法及び破砕・整粒・研磨装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、砕石の角を取って実積率を高める破砕・整粒・研磨方法とこの方法を実施できる破砕・整粒・研磨装置に係り、特に乾式で60%以上の実積率が得られるようにした破砕・整粒・研磨方法及び破砕・整粒・研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、砕石工場では、例えば図5に示すように、ダンプカー11で搬入した原石をグリズリスクリーン12で篩い分け、オーバー分は一次ジョークラッシャー13に投入破砕する。アンダー分は排土スクリーン14で再度篩い分けられ、網オーバー分は一次ジョークラッシャー下部コンベアに送られ、アンダー分は製品40mm〜0mm(セレクト)となる。
【0003】
一次ジョークラッシャー13で破砕された原石は、排土スクリーンオーバー分とともに二次ジョークラッシャー15に投入され、250mmアンダーの石となって大栗カットスクリーン16に送られ、網上と網下とに分けられる。網上は製品250mm〜150mm(大栗)となり、網下は貯石ビン17に貯留される。
【0004】
貯石ビン17から引き出された原石は、一次コーンクラッシャー18で破砕され、120mmアンダーとなり、ふるい機19に掛けられる。このふるい機19の網目は40mmで、その網オーバーはコンベアで二次コーンクラッシャー20に送られ、再破砕される。再破砕された原石は再びふるい機19に掛けられ、網オーバー分は繰り返し二次コーンクラッシャー20に送り返して再破砕される。
【0005】
求められる石サイズはふるい機19のアンダーである40mmアンダーであり、この40mmアンダーの石は整粒機21に送られ、整粒される。整粒機21を通過する前の石の実積率は56%〜58%であるが、整粒機21を通過した石の実積率は57%〜59%であり、別のふるい機22、23を通してそれぞれの製品となる。
【0006】
この整粒機21としては縦型インパクト整粒機や横型インペラ整粒機が主流を占めている。図10は横型インペラ整粒機を示すものである。横軸の筒体100と、この筒体100を水平方向に偏心させて貫通するとともに、表面に細かいピッチで突出する多数のエッジを有するローラ101とを備え、筒体100を4つの受けローラ101で支えた構成としている。この構成において、筒体100を低速回転させて、内部に充填した石を上記筒対100とローラ101の間隔が狭い方にかき上げるとともに、ローラ101を高速で上記筒体に対して逆回転させて、上記筒体100によってかき上げられた石を、ドラム101との間で石を揉んで石の角を取るようにした整粒機も提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生コンの骨材として使用される石は、生コンの強度を高めると同時に生コンの流動性を高めることが求められており、このような観点から角が取れて、実積率が高い川バラスの使用が推奨されているが、川バラスの採取には限度がある。
【0008】
砕石を用いる場合には、実積率を川バラスと同程度の60%以上に高めることが望まれているが、従来の縦型インパクト整粒機や横型インペラ整粒機では、被処理物どうしや被処理物と反発板とが衝突する回数が少なく、十分に石の角が取れないので、実積率を59%よりも高めることができないという問題がある。
【0009】
低速回転する筒体100と、これの中で高速逆回転するローラ101とを備える整粒機の場合には、石がエッジに衝突することにより破砕され、破砕された石に鋭い角が生じ易い。このため、乾式運転では実積率を60%以上に高めることができず、石とともに水などの潤滑剤を用いる湿式運転で適切な運転がなされれば60%以上の実積率を得ることができるに過ぎない。しかし、湿式運転は操作方法、メンテナンスなどの面で面倒な問題があるので、一般には普及していない。
【0010】
又、外部に露出している筒体100が回転することは、たとえ低速回転であっても安全性を高める上で不利である。また上記外部の筒体100は、前後4箇所に設けられた受けローラ102で支持されるようになっているが、当該筒体100の重量が大きく、従って上記受けローラ102の磨耗が激しく、保守費用が一時著しく高くなる欠点がある。
【0011】
加えて、上記筒体100は水平に設置されており、被処理物の石を投入口から排出口にまで移動させるために、上記ローラ102に設けたエッジをスクリュウ状に構成している。ところが、被処理物は材質(特に硬度)に応じて筒体内での被処理物の滞留時間を変更する必要があるが、上記の構造では、スクリュウピッチを変更して、上記滞留時間を変えることは通常不可能に近い。
【0012】
本発明は、このような実情を考慮して、従来技術の課題を解消し、乾式運転でも60%以上の実積率が得られる破砕・整粒・研磨方法と、この破砕・整粒・研磨方法を実施できる破砕・整粒・研磨装置とを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る破砕・整粒・研磨方法(以下、本発明方法という。)は、この目的を達成するため、固定板を筒体に形成し、筒体の内径よりも外径が小さいロータをこの筒体内に、この筒体と平行に配置し、ロータ及び筒体の軸心を傾斜させ、この傾斜角度を調整することにより被処理物が筒体内に滞留する滞留時間を調整し、ロータの下方のロータと固定板との間に、前記ロータを回転させることにより被処理物を送り込み、これらロータと固定板との間で被処理物相互を互いに緩衝させながら摩擦させて被処理物の角を取り、ロータの回転方向下手側にはじき飛ばされた被処理物を筒体の内面を案内にしてロータの回転方向上手側に循環させる、という技術的手段を採用する。筒体の被処理物が投入される位置が排出される位置より高くなるように、筒体とロータを傾斜させると、被処理物は、ロータと筒体との間で他の被処理物に緩衝しながら、筒体の排出側へと進む。そして、被処理物は、筒体に投入されてから所定の滞留時間にわたって筒体内でロータの周りを繰り返し回転した後、筒体から外に排出される。
【0014】
この方法によれば、被処理物がロータと固定板との間に送り込まれることにより、被処理物に圧縮力が作用するが、エッジを石に衝突させて破砕する場合と異なり、例えば鉄道の路床バラスに荷重が掛かったときや、道路の路盤や表面のバラスが踏み付けられたときのように、被処理物どうしの衝突で被処理物が破砕され、しかも、被処理物が互いに緩衝し合って衝撃を緩和するので、被処理物が破砕されるときに新たに鋭い角は作り出され難い。
【0015】
又、被処理物が互いに摩擦し合うことにより角が削れて丸められるので、被処理物の間の空間は小さくなり、実積率が高められる。しかも、固定板は移動しないので、固定板近傍の被処理物の動きは鈍く、被処理物がロータと固定板との間に滞留する時間が長くなる。従って、十分な時間を掛けて被処理物が相互に摩擦し、互いの角を擦り取ることになるから、被処理物の角が十分に丸められることになる。
【0016】
そして、これらの作用が相乗することにより、60%以上の実積率を得ることができるのである。
【0017】
次に、本発明に係る破砕・整粒・研磨装置(以下、本発明装置という。)は、本発明方法を実施するために、傾斜したロータと、前記ロータの外径より内径が大きく、内側にロータが配置され、このロータと平行となった傾斜した筒体で形成される固定板と、前記ロータをその軸心周りに回転させる駆動手段とを備える、という技術的手段を採用する。筒体の被処理物が投入される位置が排出される位置より高くなるように、筒体とロータを傾斜させると、被処理物は、ロータと筒体との間で他の被処理物に緩衝しながら、筒体の排出側へと進む。そして、被処理物は、筒体に投入されてから所定の滞留時間にわたって筒体内でロータの周りを繰り返し回転した後、筒体から外に排出される。
【0018】
この駆動手段でロータを回転させながら、これらロータと固定板との間に被処理物を供給すると、ロータと、少なくとも一部分がこのロータの下方に所定の間隔を置いてこのロータに対向する固定板との間に、前記ロータを回転させることにより被処理物を送り込み、これらロータと固定板との間で被処理物相互を互いに緩衝させながら摩擦させて被処理物の角を取ることができる。
【0019】
【実施の形態】
(実施の形態1)
本発明の一実施例に係る破砕・整粒・研磨方法及び破砕・整粒・研磨装置を図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りである。
【0020】
図1は本発明の一実施例に係る破砕・整粒・研磨装置の正面図であり、図2はその縦断側面図である。これらの図に示すように、この破砕・整粒・研磨装置は、ロータ1と、少なくとも一部分がこのロータ1の下方に所定の間隔を置いてこのロータ1に対向する固定板2と、前記ロータ1をその軸心周りに回転させる駆動手段3(図2にその一部分を示す。)とを備えている。
【0021】
この固定板2は一端が閉じられた円筒形に形成され、この閉じられた一端側の端部に被処理物である原石を投入するホッパー4を備えている。 そして、上記ロータ1はこの固定板2内にこの固定板2と平行に配置される。このロータ1は、上記固定板2を構成する円筒の中心に配置してもよいが、図示するように円筒形の固定板2の径に応じて下方に偏倚させて配置してもよい。
【0022】
又、いずれにしても、上記ロータ1の下周面と固定板2の下周面との間に多数の被処理物が充填された状態を保つ必要があり、その間隔は製品のグレードに対応して設定される。 例えば製品25mm〜5mmの場合にはロータ1の下周面と固定板2の下周面との間隔は50mm以上、好ましくは200mm程度に設定され、製品40mm〜5mmの場合にはロータ1の下周面と固定板2の下周面との間隔は80mm以上、好ましくは300mm以上に設定される。
【0023】
ところで、例えば投入原石サイズを40mm〜5mmに設定して試験操業をしたところ以下のような結果が得られた。 即ち、この間隔を40mmに設定すると、ロータ1と固定板2との間に石が噛み込み運転不可能になり、70mmに設定すると、きわめて不安定な運転状態となり、運転できた場合でも装置の作用がほとんど破砕作用となるため、実積率は57%程度までしか上げられない。 この間隔を100mmに設定すると、少し厳しいが運転可能になるものの、装置の作用としては破砕作用が30%程度、整粒作用が50%程度、研磨作用が20%程度であると思われ、実積率は58%程度までしか上がらない。 ロータ1と固定板2との間隔を150mmに設定すると、正常運転ができ、又、処理量が若干少なくなるが、60%程度の実積率を得ることができた。 この場合、装置の作用としては破砕作用が20%程度、整粒作用が30%程度、研磨作用が50%程度であると思われる。 ロータ1と固定板2との間隔を200mm以上に設定すると、問題なく運転でき、61%〜63%の実積率を上げることができた。 この場合には装置の作用の80%程度が研磨作用で占められていると思われる。
【0024】
これらの試験操業の結果から、ロータ1と固定板2との間隔は投入原石サイズの約5倍以上とすることが好ましいことが分った。 又、ロータ1と固定板2との間隔を更に300mm、400mmと拡大しても処理量、実積率ともに問題はないが、装置が大型になることは避けられない。
【0025】
さて、上記ロータ1を前記駆動手段3により250rpm〜350rpmの速度で一方向に回転させながら、二次破砕により40mmアンダーに破砕された石を上記ホッパー4より固定板2内に投入すると、ロータ1の回転方向上手側(図1において左側)からロータ1と固定板2との間に投入された石が巻き込まれる。
【0026】
ロータ1と固定板2との間に巻き込まれた石は、両者の間隔が狭くなるに連れて圧縮力を受けながらロータ1の回転方向下手側(図1において右側)に送られ、ロータ1によって跳ね上げられ、固定板2の内面を案内にしてロータ1の上側を通ってロータ1の回転方向上手側に戻される。
【0027】
ロータ1及び固定板2の軸心は水平軸に対してホッパー4側が高くなるように例えば3°〜5°傾斜させてあり、ロータ1の上側を通ってその回転方向上手側に戻るときに固定板2の他端の開放面5側に少しずつ進む。そして、石は、ホッパー4から固定板2内に投入されてから所定の滞留時間にわたって固定板2内でロータ1の周りを繰り返し回転した後、この開放面5から固定板2の外に排出される。
【0028】
この滞留時間の間、石は繰り返しロータ1と固定板2との間に巻き込まれ、圧縮力を受けることにより、互いに擦れ合って角が丸められ、所定の粒径に整粒される。この整粒の過程においては、石はロータ1や固定板2から衝撃力をほとんど受けず、ロータ1の回転により動かされる石が相互に接触する衝撃と、ロータ1及び固定板2の間隔が狭まることによる圧力とによって破砕されるが、石相互が、特に動きの鈍い固定板2近傍の石が緩衝作用を発揮するので、破砕された石に鋭い角が生じ難く、又、鋭い角が生じても、繰り返しロータ1と固定板2との間に巻き込むことにより石と石とが擦り合わされて角が丸くなる。
【0029】
更に、固定板2は移動しないので、固定板2近傍の石の動きは鈍く、石がロータ1と固定板2との間に滞留する時間が長く、十分な時間を掛けて石が相互に摩擦し合い、互いの角を擦り取ることになるから、石の角が十分に丸められることになる。
【0030】
そして、これらの作用が相乗して、乾式処理において実積率が61%〜63%の高品質の製品を得ることができるのである。
【0031】
例えば投入原石として40mm〜5mmの石英粗面岩(実積率56%〜57%)を用い、ロータ回転数250rpm(ロータ周速度13m/s)で破砕・整粒・研磨をすると、この明細書に添付した表1に示すように実積率が60.5%〜63%の高品質の製品を得ることができたのである。
【0032】
【表1】
【0033】
なお、この整粒・研磨方法の処理量は、ロータ1及び固定板2の傾斜角度にも依存するが、50t/H〜200t/Hであり、傾斜が小さい程、滞留時間が長くなり、処理量は少なくなるが、品質は高くなる。
【0034】
加えて、この整粒・研磨方法によれば、固定板2は回転せずに固定されるので、オペレータなどの周囲に居る人が固定板2に触っても破砕・整粒・研磨装置に巻き込まれるおそれがなく、安全性が著しく高くなるのである。
【0035】
ところで、本発明の装置では、基本的にはロータ1に爪などの突起を備える必要はないが、以下に説明する整粒促進用突起7をロータ1に設けると更にその効果を増すことができる。
【0036】
即ち、図3は本発明の他の実施例に係る破砕・整粒・研磨装置の正面図であり、図4はその縦断側面図である。 この装置は、ロータ1の表面に破砕用突起6と整粒促進用突起7とを設けている他は前例と同様に構成されている。
【0037】
前記破砕用突起6は、ロータ1のホッパー4の位置に例えば2列に並べて設けられ、図3に示すようにロータ1の回転方向上手側aから下手側bに向かって次第にロータ1の表面から高く突出する形状に形成され、これに衝突した石を破砕する。
【0038】
又、整粒促進用突起7は、例えば5列に並べて設けられ、破砕用突起6とは逆にロータ1の回転方向下手側bから上手側aに向かって次第にロータ1の表面から高く突出する形状に形成され、これと固定板2との間に巻き込まれた石に作用する圧力を次第に高めて、石相互の間に作用する摩擦力を増大させ、これにより処理量を増大させる。
【0039】
この整粒促進用突起7の高さは、特に限定されないが、ロータ1の外径の20分の1程度が適当である。
【0040】
具体的にはロータ1の外径780mm、前記整粒促進用突起7を含めた最大径1000mm、固定板2の円筒内径2000mm、ロータ1と固定板2との最小間隔200mmとし、ロータ1の回転数を300rpmとして実験したところ実積率60%〜62%の製品を120t/H〜150t/Hで製造することができた。
【0041】
その他の構成、作用ないし効果は前例のそれらと同様であるので、その詳細な説明は重複を避けるために省略する。
【0042】
(実施の形態2)
上記実施の形態1の構成においては、ホッパー4に投入する石の性質、例えば硬度の相違により、石が投入されてから実積率60%〜62%の製品になるまでに、その石が固定板2内に滞留する滞留時間は異なってくる。つまり投入する石が軟質であれば、それより硬い硬質の石の場合よりも製品になるまでに要する滞留時間は短くなり、硬質の石の場合よりも上流側で実積率60%〜62%の製品になる。そこで、上記石の硬度の相違による滞留時間の相違を利用して、整粒された石を各硬度毎に効率よく回収するために、図6に示すように、固定板2の底部の下流側の所定位置に軟質石取出し開口部61を設けるとともに、それよりも更に下流側の所定位置に硬質石取出し開口部62を設ける。
【0043】
そして、ホッパー4に軟質の石を投入する場合、軟質石取出し開口部61に取り付けられている蓋63を開けるとともに、硬質石取出し開口部62に取り付けられている蓋64を閉じて、整粒された軟質の石を軟質石取出し開口部61から取り出して軟質石用バスケット65に回収する。他方、ホッパー4に上記軟質の石より硬い硬質の石を投入する場合、蓋63を閉じるとともに、蓋64を開けて、整粒された硬質の石を硬質石取出し開口部62から取り出して硬質石用バスケット66に回収する。
【0044】
ここで、図6及び、その図6のA−A´断面を表す図7に示すように、軟質石取出し開口部61の最上流側又はそれより僅かに上流側の固定板2の内周に、その内周に対して実質上垂直となる壁67を、ロータ1から所定の距離隔たるように設ける。同様に、硬質石取出し開口部62の最上流側又はそれより僅かに上流側の固定板2の内周に、壁67と同様の壁68を設ける。
【0045】
このように壁67、68を設けると、石は壁67、68に堰き止められる。そうすると、軟質の石は壁67の位置までロータ1と接触し続けることになり、硬質の石は壁68の位置までロータ1と接触し続けることになる。それに対して、壁67を設けないとすると、壁67を設ける場合のその設置位置よりも上流側の所定位置、例えば図6のロータ1の所定位置111までしか軟質の石はロータ1と接触しなくなる。同様に、壁68を設けないとすると、壁68を設ける場合のその設置位置よりも上流側の所定位置までしか硬質の石はロータ1と接触しなくなる。その結果、石は実積率60%〜62%の製品にならずに装置外に取り出される。そこで、石とロータ1とを十分に接触させて実積率60%〜62%の石を取り出すために、図6に示すように、石を堰き止める目的で壁67、68を設けるのである。
【0046】
また、上述した実施の形態では固定板2は円筒であるとしたが、本発明の他の実施の形態の破砕・整粒・研磨装置の正面図を表す図8に示すように、固定板2は四角筒であってもよい。
【0047】
(実施の形態3)
ところで、本発明において、整粒あるいは研磨された石は基本的には傾斜に沿って、下流側に流れることになるが、上記ホッパー4から投入されたときには、高速で回転しているロータ1で跳ね上げられた石の一部は上流側にも流れることになる。ところが、上記筒体の固定板2の上端が閉じたままであるので、この上流側に流れた石は、ロータ1上端部に蓄積する。しかも、このように石が蓄積した状態でロータ1は高速回転し続けるので、ロータ1の端部の部材は蓄積した石やその粉末と絶えずこすれ合って、例えばロータ支持部材を磨耗してしまう現象が発生する。
【0048】
そこで本実施の形態では、図9に示すように、筒体の上流端の低部に排出口8を設けるようにしている。これによって、上記上流端に被処理材である石やその粉末が押し出されても、当該石や粉末は排出口8から排出されることになり、上記の欠点を回避することができる。
【0049】
更に上記構成に加えて、ホッパー4を筒体の上流端より少し下流側に設ける構成にすることが好ましい。すなわち、この構成で、ホッパー4から被処理材が投入されたときにロータ1と筒体によってある程度の整粒作用と研磨作用を受けることになる。このようにある程度の整流作用と研磨作用を受けて上記排出口8から排出された石と、前記軟質石取出し開口部61、又は硬質石取出し開口部62より得られた処理後の石とを混合すると、目的とする実績率(例えば60%以上)を得ることができるようになっている。
【0050】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明装置は、ロータと、少なくとも一部分がこのロータの下方に所定の間隔を置いてこのロータに対向する固定板と、前記ロータをその軸心周りに回転させる駆動手段とを備えるので、この駆動手段でロータを回転させながら、このロータと固定板との間に被処理物を供給すると、被処理物がロータの回転に伴ってロータと固定物の間に送り込まれ、これらロータと固定板との間で被処理物相互を互いに緩衝させながら摩擦させて被処理物の角を取るという本発明方法を実施することができ、本発明方法により得られる以下の効果を得ることができる。
【0051】
次に、本発明方法は、ロータと、少なくとも一部がこのロータの下方に所定の間隔を置いてこのロータに対向する固定板との間に、前記ロータを回転させることにより被処理物を送り込み、これらロータと固定板との間で被処理物を相互に緩衝させながら摩擦させて被処理物の角を取るという手順を採用するので、被処理物どうしの衝突により被処理物が破砕され、しかも、この破砕に際して被処理物が相互に緩衝作用を発揮する。これにより、破砕された被処理物に新たに鋭い角ができ難くなり、被処理物の実積率を高めることができる、という効果を得ることができる。
【0052】
又、固定板が動かないので、固定板近傍の被処理物の動きが鈍く、ロータと固定板との間に被処理物が滞留する滞留時間が長くなり、被処理物の角を十分に丸めて実積率を更に高められる、という効果も得られる。
【0053】
そして、本発明方法によれば、これらの作用ないし効果が相乗して乾式運転でも60%以上の実積率が得られる、という効果が得られるのである。
【0054】
そのうえ、本発明方法によれば、固定板は動かないので、オペレータなど破砕・整粒・研磨装置の近くに居る人が巻き込まれるおそれがなく、安全性が高い、という効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の正面図である。
【図2】本発明の縦断側面図である。
【図3】本発明の正面図である。
【図4】本発明の縦断側面図である。
【図5】一般的な砕石プラントの構成図である。
【図6】本発明の縦断側面図である。
【図7】本発明の端面図である。
【図8】本発明の正面図である。
【図9】本発明の別の実施形態を示す側断面図である。
【図10】従来技術の1例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 ロータ
2 固定板
3 駆動手段
7 整粒促進用突起
Claims (7)
- 固定板を筒体に形成し、筒体の内径よりも外径が小さいロータをこの筒体内に、この筒体と平行に配置し、ロータ及び筒体の軸心を傾斜させ、この傾斜角度を調整することにより被処理物が筒体内に滞留する滞留時間を調整し、ロータの下方のロータと固定板との間に、前記ロータを回転させることにより被処理物を送り込み、これらロータと固定板との間で被処理物相互を互いに緩衝させながら摩擦させて被処理物の角を取り、ロータの回転方向下手側にはじき飛ばされた被処理物を筒体の内面を案内にしてロータの回転方向上手側に循環させることを特徴とする破砕・整粒・研磨方法。
- ロータの表面にロータの回転方向上手側に向かって次第に高く突出する整粒促進用突起を設け、ロータと固定板との間に送り込まれた被処理物に作用する圧力が次第に高められるようにした請求項1に記載の破砕・整流・研磨方法。
- 傾斜したロータと、
前記ロータの外径より内径が大きく、内側にロータが配置され、このロータと平行となった傾斜した筒体で形成される固定板と、
前記ロータをその軸心周りに回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする破砕・整粒・研磨装置。 - ロータの表面にロータの回転方向上手側に向かって次第に高く突出する整粒促進用突起を設けた請求項3に記載の破砕・整粒・研磨装置。
- 前記固定板は、底部に上流側から下流側に順に設けられた複数の開口部と、それら各開口部を開閉可能な開閉部材とを有する請求項3に記載の破砕・整流・研磨装置。
- 前記筒体の上流端の下面に更に、前記被処理物を前記筒体外に排出する排出口を備えた請求項3に記載の破砕・整粒・研磨装置。
- 前記筒体の上流端から所定の距離下流の位置に、前記筒体内に被処理物を投入する投入口を設けた請求項6に記載の破砕・整粒・研磨装置。
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