JP3966426B1 - 振動篩装置、篩の網、及び、振動篩方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分級対象物が凝集性のある湿潤物であっても、乾燥させたり水を噴射することなく、効率よく分級することが可能な振動篩装置及び篩の網を提供する。
【解決手段】篩面１４が形成されたスクリーン機構１３と、前記スクリーン機構１３を振動させる加振機構１８とを備え、前記スクリーン機構１３に投入された分級対象物Ｐを搬送しながら分級する振動篩装置であって、前記スクリーン機構１３に設けられた網の篩面１４を分級対象物Ｐの搬送方向に沿って複数の分級領域Ｒに区画するとともに分級対象物Ｐを一時滞留させる複数の堰１を、前記篩面１４の上部に搬送方向に交差する姿勢で配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、篩面が形成されたスクリーン機構と、前記スクリーン機構を振動させる加振機構とを備え、前記スクリーン機構に投入された湿潤状態の分級対象物に水を噴射することなく搬送しながら分級する振動篩装置、篩の網、及び、振動篩方法に関する。

ゴミ焼却炉から排出される焼却灰は、減容化、無害化のため、灰溶融炉に投入されて溶融処理され、水槽に落下した溶融スラグが水砕スラグとして排出される。このような水砕スラグはコンクリート骨材やアスファルト骨材として再利用されるが、用途に応じて粒度分布が規定されているため、目的に応じて分級処理する必要がある。例えば、アスファルト用骨材として再利用する場合には、ＪＩＳＡ５０３２ ＦＭ２．５により４．７5ｍｍの篩を通るものの質量百分率を１００％にする必要がある。

そこで、篩面が形成されたスクリーン機構と、前記スクリーン機構を振動させる加振機構とを備え、前記スクリーン機構に投入された分級対象物を搬送しながら分級する振動篩装置を利用して分級することが考えられている。

そのような振動篩装置の一例として、特許文献１には、容器選別を主眼としつつも新聞紙から折込広告や乾電池等の異物を分離したり、雑誌から薄い包装紙や単行本や異物を分離したり、ダンボールから結束紐を分離したりして選別精度を高めたり、建設廃材を石や金属と木材とに分類する等の各種選別リサイクルに対して柔軟に対応できる選別装置として、大きさの異なる物が混合している被処理物が一方端部又は中間部において上方から供給される複数の短冊状に区分された篩手段と、機台に回転可能に軸承され、上記の個々の篩手段を水平に又は傾斜状にクランクピンで支持して上下揺動させながら篩手段の上面において上記一方端部又は上記中間部から他方端部へと被処理物を推進させる少なくとも１組のクランク軸と、該クランク軸を、上記篩手段に上記のように上下揺動させながら篩手段上面において上記一方端部又は上記中間部から他方端部へと被処理物を推進させる方向に回転駆動する回転駆動手段とから構成されており、上記篩手段の上下揺動によって被処理物を篩分けして上面に残った物を少なくとも上記他方端部へ送り出すようにしたことを特徴とする選別装置が提案されている。

また、特許文献２には、堆肥や木材チップあるは植生基盤材等に混入した石を分別することを目的として、上面に複数の突起部を設けた板状篩と、前記板状篩に連結したプーリとからなり、前記板状篩は傾斜させて設けられ、前記プーリは、前記板状篩全体を連続的に動かすことを特徴とする石分別装置が提案されている。
特開２００１−７０８８６号公報 特開２００２−２１９４１８号公報

上述の特許文献１に記載された選別装置は、容器選別を主眼としつつも新聞紙から折込広告や乾電池等の異物が混入した選別対象物から容器を選別したり、建設廃材を石や金属と木材とに分類する等の選別リサイクルを効率的に行なう装置であり、水を含んだために凝集して分離が困難になるような現象を引き起こすような選別対象物を効果的に選別するような機能を備えるものでは無かった。また、堰の作用は細かい粒子を篩面上に滞留させる意図でなく、ダンボールや雑誌等の粗大物をばらけさせる効果に利用されている。

また、特許文献２に記載された石分別装置は、篩下部から風を当てることで最初から分散していると考えられる単独の粒子を吹き飛ばし、残った石ころを堰で受け止めながら篩面で移動させるためにプーリを回転させて篩面を動かしているものであり、分別対象物が水分によって凝集するものでなければ比重の同じような僅かな粒径の異なるもの同士を分離するものでもない。

一方、図２に示すように、水砕スラグのような水分が付着している分級対象物Ｐが篩面１４上で加振されると、細粒のスラグ同士が水を介して凝集して塊状に成長したり、粗粒スラグの周囲に付着して塊状になるような凝集現象が発生し、塊状に成長した粒子は分級される間も無く篩面上を滑るように走り、十分に分級できないという問題があった。そのため、滞留時間をかせぎ分級精度を向上させようとすると非常に大きな篩面積が必要とされ、装置が大掛かりになるという問題があった。

さらには、水分が付着しているために分級対象物に現れる付着性により篩目がすぐに閉塞される結果、目詰まりを解消するクリーニング機構を設けても効率的に分級できないという問題もあった。

そこで水砕スラグを乾燥させた後に分級することも考えられるが、この場合には、乾燥処理のための熱エネルギーが必要となり経済性に劣るという問題があり、篩面上の水砕スラグに水を供給して凝集した細粒のスラグを大径のスラグの周囲から分離する場合には、設備コストの嵩む排水処理設備が必要となるという問題がある。このような性状の分級対象物は水砕スラグに限るものではなく湿式破砕や湿式選別されている粒径の細かい砕砂等にも共通のものと認識される。

本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、分級対象物が凝集性のある湿潤物であっても、乾燥させたり水を噴射することなく、効率よく分級することが可能な振動篩装置、篩の網、及び、振動篩方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明による振動篩装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、篩面が形成されたスクリーン機構と、前記スクリーン機構を振動させる加振機構とを備え、前記スクリーン機構に投入された湿潤状態の分級対象物に水を噴射することなく搬送しながら分級する振動篩装置であって、前記スクリーン機構に設けられた篩面を分級対象物の搬送方向に沿って複数の分級領域に区画するとともに分級対象物を一時滞留させて、凝集した分級対象物と網、及び／または、凝集した分級対象物同士による接触または衝突頻度の上昇により凝集前の状態に分散させる複数の堰を、前記篩面の上部に搬送方向に交差する姿勢で配置している点にある。

本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、加振により篩面上で搬送される湿潤の分級対象物が水を介して互いに付着して凝集しても、堰の上流側で一時的に滞留させて、滞留中に、凝集した対象物と網、及び／または、凝集物同士による接触または衝突頻度を上昇させることにより凝集前の状態に分散され分級が進むことが判明した。ある程度まで小さくなった凝集物または分散された対象物は、加振により篩面上をバウンドして堰を飛び越えるが、次段に設けられた堰で同じように分散分級処理され、このような滞留、分散、分級処理が繰り返されることにより、篩面の長さを大きくしなくとも効率的に分級されるようになるのである。

ここで、本明細書において「凝集」とは、加振により篩面上で搬送される湿潤の分級対象物が水を介して互いに付着して塊状に成長する現象をいう。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記篩面の目詰まりを除去するクリーニング機構を備えている点にある。

上述の構成によれば、分級対象物である水分を含む細粒が篩面の開口に付着し易いという傾向があっても、クリーニング機構により篩面の目詰まりが解消されるので、連続的に篩処理を行なうことができるようになる。

本発明による篩の網の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述した第一または第二の特徴構成を備えた振動篩装置に使用され、分級対象物の搬送方向に沿って複数の分級領域に区画するとともに分級対象物を一時滞留させる複数の堰が搬送方向に交差する姿勢で配置される点にある。

本発明による振動篩方法の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、篩面が形成されたスクリーン機構を振動させて、投入された湿潤状態の分級対象物に水を噴射することなく搬送しながら分級する振動篩方法であって、搬送方向に交差する姿勢で上流側から下流側に複数の堰が設けられた篩面の上流側から分級対象物を投入し、前記堰で一時滞留させて凝集した分級対象物と網、及び／または、凝集した分級対象物同士による接触または衝突頻度の上昇により凝集前の状態に分散させながら分級し、前記堰を飛び越えた分級対象物を次の堰で一時滞留させて凝集した分級対象物と網、及び／または、凝集した分級対象物同士による接触または衝突頻度の上昇により凝集前の状態に分散させながら分級する処理を繰り返す点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、分級対象物が凝集性のある湿潤物であっても、乾燥させたり水を噴射することなく、効率よく分級することが可能な振動篩装置、篩の網、及び、振動篩方法を提供することができるようになった。

以下に、焼却灰等の廃棄物を溶融処理して得られた水砕スラグを分級対象物とする本発明による振動篩装置、篩の網、及び、振動篩方法について説明する。

振動篩装置１０は、図１に示すように、機台１１にバネ機構１２を介して支持されたスクリーン機構１３と、スクリーン機構１３を図中一点鎖線で示す矢印の方向に加振する加振機構１８を備えて構成されている。

前記スクリーン機構１３は、５ｍｍの分級孔（篩目）が形成された篩としてのウレタン樹脂製のメッシュでなるスクリーンＳで構成される篩面１４と、篩面１４に水砕スラグＰを投入する投入部１５と、篩面１４を通過した篩下産物（細粒スラグ）を回収する第一回収部１６と、篩面１４を通過しない大径の篩上産物（粗粒スラグ）を回収する第二回収部１７を備えて構成され、篩面１４の上部は粉塵の飛散を防止するカバー体１９で覆われている。尚、分級孔（篩目）のサイズは分級対象物に応じて適宜適切なサイズに設定されるものであり、篩面１４は水平姿勢となるように設置してもよいし、本実施形態のように搬送方向側が上方に傾斜する姿勢で設置してもよいし、逆に搬送方向側が下方に傾斜する姿勢で設置してもよい。また、篩の振動方式はバランス式に限らず、強制振動式の振動篩でも同じ効果が得られるため、強制振動式であってもよい。

含水量が２〜２０％で十数ｍｍから数ｍｍの範囲でその径が分布する水砕スラグＰは、前記投入部１５から投入され、振動モータやクランク式モータ等で構成される加振機構１８による加振力で振動する篩面１４上で加振方向に沿って振動しながら第二回収部１７に向けて分級されながら搬送される。

前記篩面１４を水砕スラグＰの搬送方向に沿って複数の分級領域Ｒｎ（ｎ＝１，２，・・・）に区画するとともに水砕スラグＰをその上流側で一時滞留させる複数の堰１が、区画される分級領域の面積が搬送方向下流側ほど小さくなる間隔で、篩面１４の上部に搬送方向に直交する姿勢で配置されている。

上流側から下流側に搬送されるにつれて分級処理が進み、下流側ほど分級対象物の容積が少なくなるため、堰１の上流側に形成される水砕スラグＰの滞留領域Ｒは下流側ほど小さくなる。このように配置すれば、堰１で区画される分級領域Ｒの面積が搬送方向下流側ほど小さくなるので、搬送方向長さが短い篩面であっても、篩面を有効に利用して効率的に分級することができ、装置の小型化が可能になる。

篩面１４に投入された水砕スラグＰは、図２に示すように、振動により細粒のスラグ同士が水を介して凝集して塊状に成長したり、粗粒のスラグの周囲に付着して塊状に成長しながら最上流側の堰１に到達し、そこで一時滞留される。このとき、滞留した凝集物と網または凝集物同士が接触または衝突して徐々に凝集前の状態に分散され、細粒のスラグが篩面１４から下方に落下する。堰１を飛び越えて下流側に搬送された水砕スラグＰは下流側に設置された次の堰１に到達して一時滞留され、上述と同様に分散されながら分級される。このような分散分級処理が繰り返されることにより効率的に分級される。

本実施形態では、上流側から下流側に向けて間隔が１００ｍｍから次第に狭くなる間隔で、篩面１４の振動幅１６ｍｍに対して篩面１４からの高さがその半分よりやや低めの７ｍｍ程度の高さの複数の堰１を配置してあり、ある程度の粒径の水砕スラグは振動により堰１４を飛び越えて下流側に搬送されるように構成されている。

上流側から下流側に搬送されるにつれて分級処理が進み、下流側ほど分級対象物の容積が少なくなるため、堰１４で区画される分級領域の面積が搬送方向下流側ほど小さくなるように堰１４を配置することにより、搬送方向長さが短い篩面であっても、篩面を有効に利用して効率的に分級することができ、装置の小型化が可能になる。

堰１の高さは、篩目開きのサイズの粒径物が網との衝撃で飛び跳ねる高さに設定されていることが好ましく、高くすれば分散効果が高まり分級精度が上がるが篩目よりも大きなサイズの粒子が篩面上から篩面外部に排出され難くなり、低くすれば分級処理時間は短くなるが分級精度が低下するので、目標とする分級精度及び処理時間に応じて設定すればよい。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スクリーン機構１３のサイドプレート１３ａには、所定間隔で縦溝１３ｃが形成された取付板１３ｂが内側に張り出すように設置されており、堰１は、縦溝１３ｃに対して堰１の端部１ａを上方から嵌め込むことにより着脱可能に取り付けられている。

尚、堰１は、図５（ａ）に示すように、上流側から下流側に向けて間隔が次第に狭くなるように設置するもの以外に、図５（ｂ）に示すように、等間隔で設置するものであってもよいし、図５（ｃ）に示すように、一端部が開放された千鳥状に配置するものであってもよい。この場合には、投入された水砕スラグＰが堰１により滞留分散されながら堰１の配置方向に沿って水砕スラグＰが移動するため、水砕スラグを篩う距離が長くなり、搬送方向長さ当りの分級処理効率を向上させることができる。また、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、堰１をスラグ１の搬送方向に対する直交方向より傾斜させ、傾斜角度が交互に切り替わるように配置することも可能で、この場合にも搬送方向長さ当りの分級処理効率を向上させることができる。また、これらの形態を適宜組み合わせるものであってもよい。堰１は、少なくとも篩面１４の上流側に搬送方向に交差する姿勢で配置されていればよい。

さらに、堰１を構成する材料として、ゴムや合成樹脂などの弾性部材で構成することが好ましく、その断面形状は図６（ａ）に示す矩形であってもよいし、図６（ｂ）に示す三角形であってもよいし、図６（ｃ）に示す台形状であってもよいし、図６（ｄ）に示す円形であってもよい。

図１に戻り、堰１により区画された上流側の分級領域Ｒ１，Ｒ２の搬送方向中央部には、上方に設けられた支持アームに吊下げ支持されたゴム板でなるガイド部材２が配置され、篩面１４上で下流側に搬送される水砕スラグＰの量を調整可能に構成されている。ガイド部材２の下端縁の篩面１４からの高さが堰１の高さよりやや低く設定されており、堰１に多量の水砕スラグＰが一時に搬送されると、分散処理がされないまま堰１を乗越えてしまうという不都合を回避するものである。

図３（ａ）に示すように、ガイド部材２は全ての分級領域に設置してもよいし、図３（ｂ）に示すように、上流側の数領域にのみ設置するものであってもよい。これらの配置は水砕スラグＰの投入量と搬送処理量の比率により適宜設定すればよい。

図１には示していないが、分級処理の過程で細粒がスクリーンの網目に付着すると、目詰まりが発生して分級処理が阻害されるため、篩面の目詰まりを除去するクリーニング機構を設けている。クリーニング機構は、サイドプレートに沿ってスクリーンの下方に設置されたガイドレールと、ガイドレールに沿って篩面の下部をクリーニングするブラシ機構と、ブラシ機構を定期的に作動させる駆動機構とを設けて構成されている。

尚、クリーニング機構としては、このような構成に限るものではなく、ブラシ機構をスクリーンに対して上下に作動させる駆動機構を備え、ブラシ先端部がスクリーンの篩目に入り込むことでクリーニングするような構成であってもよいし、スクリーン面の下方からタッピングボールによる衝撃を与えて目詰まりを解消するようなものであってもよいし、パルスエア、または、ブロアエアによる目詰まりを解消するようなものであってもよい。

篩面の振動幅１６ｍｍに対して篩面からの高さが７ｍｍの堰を、図３（ｂ）に示すような配列で、１００ｍｍピッチで設け、長さ２７００ｍｍ、幅２７０ｍｍ、篩目５ｍｍのスクリーンを備えた振動篩装置により、２００Ｋｇ／ｈで水砕スラグを連続投入したところ、以下の表１に示すように、オーバー側への５ｍｍ未満のスラグの移行率が１．４５％であり、分級精度として満足する結果が得られた。

上述の実施形態では、分級対象物が水砕スラグである例を説明したが、これに限るものではなく、湿潤した細粒が振動により水を介して互いに付着して塊状に成長するような性状のものであれば本発明による振動篩装置を使用することができる。

尚、上述の実施形態で説明した各部の具体的構成は例示に過ぎず、本発明による作用効果を奏する範囲において、その形状、寸法、材料等は適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

（ａ）は本発明による振動篩装置を正面から見た説明図、（ｂ）は側面から見た説明図 湿潤の分級対象物が塊状に成長する過程の説明図 堰とガイド部材の配置の説明図 （ａ）は堰の取付け部の断面を示す説明図、（ｂ）は堰の取付け部を上方から見た説明図 上方から見た堰の配置の説明図 堰の形状を示す断面図

符号の説明

１：堰
２：ガイド部材
１０：振動篩装置
１３：スクリーン機構
１４：篩面
１６：第一回収部
１７：第二回収部
１８：加振機構
Ｐ：分級対象物
Ｓ：スクリーン

Claims (4)

1. 篩面が形成されたスクリーン機構と、前記スクリーン機構を振動させる加振機構とを備え、前記スクリーン機構に投入された湿潤状態の分級対象物に水を噴射することなく搬送しながら分級する振動篩装置であって、
   前記スクリーン機構に設けられた篩面を分級対象物の搬送方向に沿って複数の分級領域に区画するとともに分級対象物を一時滞留させて、凝集した分級対象物と網、及び／または、凝集した分級対象物同士による接触または衝突頻度の上昇により凝集前の状態に分散させる複数の堰を、前記篩面の上部に搬送方向に交差する姿勢で配置している振動篩装置。
2. 前記篩面の目詰まりを除去するクリーニング機構を備えている請求項１記載の振動篩装置。
3. 請求項１または２に記載された振動篩装置に使用され、分級対象物の搬送方向に沿って複数の分級領域に区画するとともに分級対象物を一時滞留させる複数の堰が搬送方向に交差する姿勢で配置される篩の網。
4. 篩面が形成されたスクリーン機構を振動させて、投入された湿潤状態の分級対象物に水を噴射することなく搬送しながら分級する振動篩方法であって、
   搬送方向に交差する姿勢で上流側から下流側に複数の堰が設けられた篩面の上流側から分級対象物を投入し、前記堰で一時滞留させて凝集した分級対象物と網、及び／または、凝集した分級対象物同士による接触または衝突頻度の上昇により凝集前の状態に分散させながら分級し、前記堰を飛び越えた分級対象物を次の堰で一時滞留させて凝集した分級対象物と網、及び／または、凝集した分級対象物同士による接触または衝突頻度の上昇により凝集前の状態に分散させながら分級する処理を繰り返す振動篩方法。