JP4288651B2 - 骨材製造用粉砕システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等を原料として粉砕して骨材を製造する骨材製造用粉砕システムに係り、特にコンクリート等の骨材となる砕砂を製造するに適した骨材製造用粉砕システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等を粉砕して骨材を製造する際には、竪型粉砕機を用いた粉砕システムが多く用いられている。
このような粉砕システムの従来技術として、特許文献１に示すような粉砕システムが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２４９７３号公報
【０００４】
特許文献１に開示される粉砕システムを図６に示す。図６に示す竪型粉砕機は、その外郭を形成するケーシングと、電動機等により駆動されて回転する回転テーブルと、回転テーブル上面の外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラとを備えており、前記粉砕ローラは、該ケーシングに回動自在に軸着されたアームを介して油圧シリンダに連結され、該油圧シリンダの作動により回転テーブル上面の方向に押圧されて回転テーブル上面に原料を介して従働し、回転する構造となっている。
【０００５】
前記ケーシングの回転テーブル上方には、該回転テーブル上面に被粉砕物である原料を投入するための原料投入口が設けられており、該原料投入口から回転テーブル上面に原料を投入すると、該投入された原料は、該回転テーブル上面と粉砕ローラとの間に噛み込まれて粉砕され、該粉砕された原料は該回転テーブル上面の外縁部に周設されたダムリングを乗り越えて、該回転テーブルの下方に落下し、回転テーブル下方に設けられた下部取出口から、竪型粉砕機の外部に粉砕品として取出される。
【０００６】
下部取出口より取出された前記粉砕品は、篩式等の分級装置に搬送されて分級され、粗粉と細粉等に選別分離される。該細粉は取出された後、空気式分級や水洗等の手段により微粉を除去されて製品となり、該粗粉は再び竪型粉砕機に投入されて、そこで再び粉砕される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、天然砂を骨材として使用したコンクリートのワーカビリティと、従来の粉砕システムで製造した砕砂を骨材として使用したコンクリートのワーカビリティとを比較すると、天然砂を使用した場合の方が良好である。
砕砂の粒度分布を、天然砂の粒度分布に近づければワーカビリティが向上することはわかっているが、前記従来の粉砕システムにより製造した砕砂の粒度分布は、原料である原石の性質等に影響されることも多く、天然砂の粒度分布に近づけることが極めて難しい。
【０００８】
勿論、竪型粉砕機の粉砕条件や分級装置の運転条件を変更することによって、粒度分布全体を大きい粒径領域側にシフトさせたり、小さい粒径領域側にシフトさせたりすることは可能であり、ＪＩＳに規定されるコンクリート骨材の粒度範囲に砕砂を調整することは前記従来の粉砕システムにおいても可能である。
しかし、砕砂の粒度分布を天然砂の粒度分布に近づけるためには、例えば特定の粒径領域の砕砂の量を増減させる等して粒度分布を細かく制御する必要等があって、そのような細やかな粒度分布の制御は前記従来の粉砕システムでは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原石を粉砕して砕砂を製造する骨材製造用竪型粉砕機に係り、特にコンクリート骨材等に適した天然砂の粒度分布に良く似た粒度分布の砕砂を収率よく製造する骨材製造用粉砕システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による骨材製造用粉砕システムは、
（１） 回転テーブルの上面に回転自在な粉砕ローラを配置し、該回転テーブル上面に投入した原料を該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕して、回転テーブル下方に配した取出口より粉砕品として取り出す竪型粉砕機と、該竪型粉砕機から排出された粉砕品を分級することによって骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品と骨材製品最大粒径より小さな粉砕品とに分離する振動式篩とを備えて、該骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品の少なくとも一部を再度竪型粉砕機に投入するよう構成するとともに、該骨材製品最大粒径より小さな粉砕品を所望の割合で分配して遠心分級装置と混合機に送給する分配機とを備えて、該遠心分級装置は該分配機より送給した粉砕品を粗粉と細粉とに分離し、該粗粉を再度竪型粉砕機に投入するとともに該細粉を該混合機に投入するよう構成して、該混合機で該細粉と該分配機から送給した粉砕品とを混合して骨材を製造する骨材製造用粉砕システムであって、該分配機の分配率と該遠心分級装置の運転条件を変更することにより、所望する粒度分布の骨材を製造する構成とした。
【００１１】
（２） （１）に記載の骨材製造用粉砕システムにおいて、前記分配機を二股ダンパー式とした。
【００１２】
（３） （１）又は（２）に記載の骨材製造用粉砕システムにおいて、前記振動篩が、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式であって、製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品の中で、所望の粒径の粉砕品を粗骨材として取り出す構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明による骨材製造用粉砕システムの実施形態の好ましい１例についてその詳細を説明する。
図１〜図３は本発明に係る実施の形態を示し、図１は骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。図２は他の実施形態による骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。図３は竪型粉砕機の構造を説明するための概略構造説明図である。図４は本実施形態に用いた分配機の断面図であり、図５は本実施形態に用いた遠心分級装置の構成を説明するための概念図である。図６は従来型の骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【００１４】
図１を用いて本発明による骨材製造用粉砕システムの好ましい１例について説明する。本発明の実施形態に用いた骨材製造用粉砕システム１０（粉砕システム１０と称することもある）は、原料ホッパ４２、竪型粉砕機１、振動篩式分級装置２０（振動篩２０と称することもある）、分配機７０、遠心分級装置５０、バグフィルタ４６、エキゾーストファン４５、バケットエレベータ４１、及び混合機８０等で構成されている。
【００１５】
本実施形態に用いられる竪型粉砕機１は、図３に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ａと、粉砕機の下部に設置された減速機２Ｂを介して電動機により駆動されて回転する回転テーブル２と、回転テーブルの上面である回転テーブル上面２Ａの外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラ３とを備えている。粉砕ローラ３はケーシング１Ａに軸７により回動自在に軸着された上部アーム６と、上部アーム６と一体に形成された下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結され、該油圧シリンダ８の作動によって回転テーブル上面２Ａの方向に押圧される構造となっており、回転テーブル上面２Ａに従働して回転する。
【００１６】
前記ケーシング１Ａの回転テーブル上面２Ａの中央上部には、回転テーブル上面２Ａに原料を投入する原料投入口３５と原料投入シュート１３が設けられており、原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して回転テーブル上面２Ａに投入することができるよう構成されている。
投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられことにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
【００１７】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料は、該回転テーブル上面２Ａの外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシング１Ａとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かい、環状通路３０より下部に落下して下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部に取出される構造となっている。
【００１８】
なお、竪型粉砕機１の運転中には、図示しないガス導入口よりガス（本実施形態においては空気）が導入され、前記ケーシング１Ａ内において該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じている。
そのため、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい微粉は吹き上げられてケーシング１Ａ内を上昇し、図示しない上部取出口より微粉として取出される。なお、該取出される微粉の量は、わずかであり、本実施形態においては該導入するガスの量を調整して２〜５％程度になるようにしている。
【００１９】
原料ホッパ４２に投入された原料は、原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入できるよう配管で接続されており、また竪型粉砕機１により粉砕された原料は粉砕品として下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部に取出されて、後述する振動篩２０の１次スクリーン２０Ａ上に投入される構成となっている。
【００２０】
振動篩２０は、図示しない駆動装置により振動する１次スクリーン２０Ａ（本実施形態においては、スクリーン網目の大きさは縦５ｍｍ、横５ｍｍ）と、１次スクリーン２０Ａの下方に配されて１次スクリーン２０Ａを通過した原料を受けて捕集するホッパ２０Ｃとから構成されている。
ここで、１次スクリーン２０Ａの網目の大きさは、粉砕システム１０で製造する骨材製品の最大粒径により決定される。例えば、５ｍｍアンダーの骨材を最終製品として製造する際には、５ｍｍ以上の粉砕品が通過できないよう網目の大きさを縦５ｍｍ、横５ｍｍとすれば良い。
なお、本発明で言う骨材製品最大粒径とは、後述する混合機８０によって、混合して製品とする骨材の最大粒径を意味するものとする。（後述する他の実施形態により製造される製品Ｂの最大粒径を意味しない）
１次スクリーン２０Ａを通過しなかった大きな粒径の粉砕品は、バケットエレベータ４１に送給されて、竪型粉砕機１の原料投入口３５に再度投入される構成となっている。また、１次スクリーン２０Ａを通過した粉砕品は、後述する分配機７０に配管を介して送給される。
【００２１】
以下、分配機について説明する。本実施形態に用いた分配機７０は、二股ダンパ式とも呼ばれ、原料投入口側から排出口側に向かって途中で２つに分岐して分かれる構造となっている。
図４にその断面を示すが、内部の分岐部に回動自在なダンパ７１を配した構造となっており、ダンパ７１は図示しない駆動装置によって所望の角度に傾けた状態に調整することが可能であり、分配機７０の外部から容易にその角度を変更することが可能である。
【００２２】
ダンパ７１を左右所望の角度に傾けることによって、上部にある原料投入口７４から投入された粉砕品を、排出口７４及び排出口７６に所望の分配率で分配するすることができる。
分配機７０で２つに分配された粉砕品は、図１にその経路を示したように、その一方を後述する遠心分級装置５０に送給するとともに、他方を後述する混合機８０に送給する構成となっている。
なお、本実施形態では、分配機の構造が簡易で故障しにくい、また分配率を装置外部から容易に変更することができる等といった理由から、好ましい実施形態として２股方式の分配機７０を使用したが、本発明に適用できる分配機７０の形式がこれに限定されるものでないことは勿論であって、投入された粉砕品を所望の割合で分配して取り出すことのできる構成の分配機であれば良い。
【００２３】
次ぎに遠心分級装置５０について説明する。
本実施形態に用いた遠心分級装置５０の断面を図５で概念的に図示する。
図５に示したように、遠心分級装置５０のケーシング５３上部には原料供給口５１が配されて、原料供給口５１の下方には可変速モータに接続されて自在に回転する回転盤５６が配されている。
また、ケーシング５３上部には排気口５９が形成されており、排気口５９にはバグフィルタ４６を介してエキゾーストファン４５が接続された構成となっている。そして、遠心分級装置５０のケーシング５３の内側には、粗粉取込口５３が形成されており、ケーシング下方には細粉取出口５２が配されている。
【００２４】
遠心分級装置５０では、エキゾーストファン４５により排気口５９から装置内部を空気を排気することにより、遠心分級装置５０内に渦状の気流（渦流と称することもある）を発生させる。回転盤５６に投入された粉砕品は、回転盤５６の回転力と渦流とによって、渦流に巻かれながら回転盤５６上から飛び出す。
回転盤５６上から飛び出した粉砕品の中で、径の大きなものは渦流の流れより離脱してケーシング内壁に衝突して落下するので、粗粉取込口５３に取り込まれて粗粉取出口５４から装置外部に取り出される。
また、粒径が非常に小さい微粉は、排気口５９から空気と一緒に装置外部に排気されて、バグフィルタ４６で捕集される。粗粉取込口５３に入らず排気口５９からも排出されない細粉はケーシング下方に配した細粉取出口５２から取り出される構成となっている。
【００２５】
前述のような遠心分級装置５０は、回転盤５６の回転速度を変更する、あるいは又、エキゾーストファン４５の排気量を変更することなどによって、分級レベルを細かく調整することが可能である。
【００２６】
ここで、竪型粉砕機１で粉砕する前の原料は露天で保管されることも多く、雨等に濡れて水分を含んでいることが非常に多い。水分を含んだ粉砕品は、非常に凝集をおこしやすいという性質を有しているやめ、単に風力を利用するだけの慣性分級方式や重力分級方式は、前記凝集を解すことができずないため、粉砕品を精度良く分級できない、また水分量の違いにより分級の程度が異なる等という問題を生じる。本実施の形態に用いた遠心分級装置５０は回転盤５６を利用した気流渦方式であって、回転盤５６上で粉砕品の凝集を解すという効果が期待でき、凝集を解かれた粉砕品を気流渦で効果的に精度よく分級することができるので、好ましい実施形態である。
【００２７】
なお、本実施形態では図５に示す構造の遠心分級装置５０を好ましい実施形態として使用したが、本発明に適用できる分配機の形式がこれに限定されるものでないことは勿論であって、一般的に遠心分級方式と呼ばれている分級装置であれば良く、また遠心分級方式と他の分級方式を組合せて構成された分級装置であっても良い。
【００２８】
そして、遠心分級装置５０で分級されて粗粉取出口５４から取り出された粗粉は、バケットエレベータ４１に送給されて、竪型粉砕機１の原料投入口３５に再度投入される構成となっている。また、細粉は後述する分配機８０に送給される。混合機８０は、前述した分配機７０から送給された粉砕品と、前述した細粉とが混合して、製品とする。
なお、本実施形態においては、一次スクリーン２０Ａを通過できない粉砕品や粗粉取出口５４等をバケットエレベータ４１を用いて竪型粉砕機１に再度投入する構成としたが、本発明に適用できる搬送機がこれに限らないことは勿論であって、ベルトコンベヤ等のその他搬送機器であっても良い。
【００２９】
前記のように構成された本実施形態による粉砕システム１０の運転方法を以下に説明する。原料ホッパ４２より竪型粉砕機１に投入した原料である原石（本実施形態ではクラッシャで破砕した花崗岩）を、竪型粉砕機１の原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して、回転テーブル上面２Ａの中央部に投入する。投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられ、また、回転による遠心力が発生することにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動し、回転テーブル上面２Ａと該回転テーブル上面２Ａに押圧された粉砕ローラ３との間に噛み込まれ粉砕される。
【００３０】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕された原料でダムリング１５を乗り越えたものは、回転テーブル２Ａの外周面とケーシング１Ａ内周面との間の環状通路３０に放り出されて環状通路３０を落下し、下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部に粉砕品として取出される。
【００３１】
以上のような粉砕工程を経て、下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部へ取出された粉砕品は、振動篩２０に１次スクリーン２０Ａに投入されて分級される。
振動篩２０で１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな粉砕品は、バケットエレベータ４１を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入されて、再度粉砕される。そして、１次スクリーン２０Ａを通過した粉砕物は、ホッパＣに入った後、分配機７０に送給される。
なお、本実施形態において振動篩のスクリーン網目の大きさは、前述したように縦５ｍｍ、横５ｍｍである。従って、５ｍｍ以上の粉砕品が再度粉砕され、それより小さな粉砕品が遠心分級機５０と分配機７０とに送給されることになる
【００３２】
そして、分配機７０に供給された粉砕品は、ダンパにより２つの排出口７６、７８に振り分けられて、その一方が遠心分級装置５０に送給されるともに、他方が混合機８０に送給される。
【００３３】
遠心分級装置５０に送給された粉砕品は、原料供給口５１から回転盤５６上に投入されて、回転盤５６から気流渦に巻かれながら飛び出す。回転盤５６から飛び出した粉砕品の中で、径の大きなものは気流渦より離脱してケーシング５３に衝突して落下し、粗粉取込口５３に取り込まれて粗粉取出口５４から装置外部に取り出される。また粗粉取込口５３に入らず排気口５９からも排出されない細粉はケーシング下方に配した細粉取出口５２から取り出される。
【００３４】
遠心分級装置５０で分級されて粗粉取出口５４から取り出された粗粉は、バケットエレベータ４１に送給されて、竪型粉砕機１の原料投入口３５に再度投入される。また、細粉は混合機８０に送給されて、前述した分配機７０から送給された粉砕品と一緒に混合される。
【００３５】
ここで、遠心分級装置５０から混合機８０に送給されてきた細粉は、遠心分級装置５０で微粉と粗粉を取り除いているため、前記直接混合機８０に送給されてきた粉砕品より、粒度分布の粒径領域が狭くなっているという特徴を有している。そして、前記取り除く微粉の大きさと量、及び粗粉の大きさと量は、遠心分級装置５０の運転条件を変更することにより、その粒度範囲を調整することが可能である。
【００３６】
従って、分配機７０から直接混合機８０に送給されてきた粉砕品に、粒度範囲を調整した細粉を加えることによって、粉砕品の粒度分布を細かく調整することが可能である。言いかえると、分配機７０の排出口７６及び排出口７８に対する粉砕品の分配率と、遠心分級装置の運転条件を変更することによって、混合機８０で混合する粉砕品の粒度分布を調整することが可能である。
【００３７】
例えば、混合機８０で混合された粉砕品の粒度分布を測定し、５ｍｍアンダの天然砂の粒度分布と比較する。その結果、例えば３ｍｍアンダー粒径の粉砕品が天然砂に比較して少なかったとすれば、遠心分級装置５０の運転条件を調整して３ｍｍ以上の粉砕品を粗粉として取り出すよう調整すれば良いし、その程度に応じてを分配機７０の前記分配率を変更すれば良い。
【００３８】
つまり、本発明による粉砕システム１０であれば、分配機７０の分配率変更と、遠心分級装置の運転条件を様々に変更することにより、混合機８０で混合する粉砕品の粒度分布を幅広く調整することが可能であり、天然砂の粒度分布と類似した粒度分布の骨材を製造することが可能である。そして、砕砂の粒度分布を天然砂の粒度分布に近づけることによって、粉砕システムで製造した砕砂を使用したコンクリートのワーカビリティを大きく向上されることができるといった優れた作用効果を有している。
【００３９】
次ぎに、図２を用いて本発明による骨材製造用粉砕システムの他の好ましい１例について簡略に説明する。
図２に記載した実施形態の骨材製造用粉砕システム１０Ａ（粉砕システム１０Ａと称することもある）の特徴は、振動篩式分級装置２１（振動篩２１と称することもある）として、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式の分級装置を使用している点にある。
【００４０】
振動篩２１は、１次スクリーン２１Ａ（本実施形態においては、スクリーン網目の大きさは縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ）と２次スクリーン２１Ｂ（本実施形態においては、スクリーン網目の大きさは縦５ｍｍ、横５ｍｍ）により前記投入された粉砕品を２度分級する構成となっており、１次スクリーン２１Ａを通過して、２次スクリーン２１Ｂを通過しない粉砕品を、粒径の大きな粗骨材（製品Ｂ）とすることができる同時に、１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな粉砕品を、バケットエレベータ４１等の搬送装置を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入して再度粉砕するとともに、１次スクリーン２１Ａと２次スクリーン２１Ｂを通過した粉砕品を分配機７０に送給する構成となっており、分配機７０に送給された原料は、先に説明した前述の実施形態と同様に、製品Ａとして砕砂に適した骨材することができる。
以上説明したように粉砕システム１０Ａは一つの粉砕システムで、粒径の大きな粗骨材と、砕砂に適した骨材を合わせて製造することができるといった優れた作用効果を有している。
なお、製品Ｂを必要に応じて、バケットエレベータ４１に戻せる構成としておけば、一つの粉砕システムで製品Ａと製品Ｂの同時生産、また製品Ａのみの単独生産ができるシステムになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による骨材製造用粉砕システムであれば、分配機の分配率変更と、遠心分級装置の運転条件を様々に変更することにより、砕砂の粒度分布を天然砂の粒度分布に近づけることが可能であって、砕砂を使用したコンクリートのワーカビリティを大きく向上させることができるといった優れた作用効果を有している。
【００４２】
また、前記分配機として二股ダンパー式股方式の分配機を使用すれば、分配機の構造が簡易で故障しにくい、また分配率を装置外部から容易に変更することができる。さらに、前記振動式篩装置として、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式の振動式篩装置を用いることにより、粒径の大きな粗骨材と、砕砂に適した骨材を合わせて製造することができるといった優れた作用効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【図２】本発明による他の実施形態に係わる骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【図３】本発明の実施形態に用いた竪型粉砕機の構造を説明するための概略構造説明図である。
【図４】本発明の実施形態に用いた分配機の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に用いた遠心分級装置の構成を説明する概念図である。
【図６】従来型の骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
３ 粉砕ローラ
１０ 骨材製造用粉砕システム
１０Ａ 骨材製造用粉砕システム
２０ 振動篩式分級装置
２０Ａ 一次スクリーン
２１ 振動篩式分級装置
２１Ａ 一次スクリーン
２１Ｂ 二次スクリーン
３４ 下部取出口
３５ 原料投入口
４１ バケットエレベータ
４２ 原料ホッパ
４５ エキゾーストファン
４６ バグフィルタ
５０ 遠心分級装置
５２ 細粉取出口
５４ 粗粉取出口
７０ 分配機
７１ ダンパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等を原料として粉砕して骨材を製造する骨材製造用粉砕システムに係り、特にコンクリート等の骨材となる砕砂を製造するに適した骨材製造用粉砕システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等を粉砕して骨材を製造する際には、竪型粉砕機を用いた粉砕システムが多く用いられている。
このような粉砕システムの従来技術として、特許文献１に示すような粉砕システムが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２４９７３号公報
【０００４】
特許文献１に開示される粉砕システムを図６に示す。図６に示す竪型粉砕機は、その外郭を形成するケーシングと、電動機等により駆動されて回転する回転テーブルと、回転テーブル上面の外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラとを備えており、前記粉砕ローラは、該ケーシングに回動自在に軸着されたアームを介して油圧シリンダに連結され、該油圧シリンダの作動により回転テーブル上面の方向に押圧されて回転テーブル上面に原料を介して従働し、回転する構造となっている。
【０００５】
前記ケーシングの回転テーブル上方には、該回転テーブル上面に被粉砕物である原料を投入するための原料投入口が設けられており、該原料投入口から回転テーブル上面に原料を投入すると、該投入された原料は、該回転テーブル上面と粉砕ローラとの間に噛み込まれて粉砕され、該粉砕された原料は該回転テーブル上面の外縁部に周設されたダムリングを乗り越えて、該回転テーブルの下方に落下し、回転テーブル下方に設けられた下部取出口から、竪型粉砕機の外部に粉砕品として取出される。
【０００６】
下部取出口より取出された前記粉砕品は、篩式等の分級装置に搬送されて分級され、粗粉と細粉等に選別分離される。該細粉は取出された後、空気式分級や水洗等の手段により微粉を除去されて製品となり、該粗粉は再び竪型粉砕機に投入されて、そこで再び粉砕される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、天然砂を骨材として使用したコンクリートのワーカビリティと、従来の粉砕システムで製造した砕砂を骨材として使用したコンクリートのワーカビリティとを比較すると、天然砂を使用した場合の方が良好である。
砕砂の粒度分布を、天然砂の粒度分布に近づければワーカビリティが向上することはわかっているが、前記従来の粉砕システムにより製造した砕砂の粒度分布は、原料である原石の性質等に影響されることも多く、天然砂の粒度分布に近づけることが極めて難しい。
【０００８】
勿論、竪型粉砕機の粉砕条件や分級装置の運転条件を変更することによって、粒度分布全体を大きい粒径領域側にシフトさせたり、小さい粒径領域側にシフトさせたりすることは可能であり、ＪＩＳに規定されるコンクリート骨材の粒度範囲に砕砂を調整することは前記従来の粉砕システムにおいても可能である。
しかし、砕砂の粒度分布を天然砂の粒度分布に近づけるためには、例えば特定の粒径領域の砕砂の量を増減させる等して粒度分布を細かく制御する必要等があって、そのような細やかな粒度分布の制御は前記従来の粉砕システムでは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原石を粉砕して砕砂を製造する骨材製造用竪型粉砕機に係り、特にコンクリート骨材等に適した天然砂の粒度分布に良く似た粒度分布の砕砂を収率よく製造する骨材製造用粉砕システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による骨材製造用粉砕システムは、
（１） 回転テーブルの上面に回転自在な粉砕ローラを配置し、該回転テーブル上面に投入した原料を該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕して、回転テーブル下方に配した取出口より粉砕品として取り出す竪型粉砕機と、該竪型粉砕機から排出された粉砕品を分級することによって骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品と骨材製品最大粒径より小さな粉砕品とに分離する振動式篩とを備えて、該骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品の少なくとも一部を再度竪型粉砕機に投入するよう構成するとともに、該骨材製品最大粒径より小さな粉砕品を所望の割合で分配して遠心分級装置と混合機に送給する分配機とを備えて、該遠心分級装置は該分配機より送給した粉砕品を粗粉と細粉とに分離し、該粗粉を再度竪型粉砕機に投入するとともに該細粉を該混合機に投入するよう構成して、該混合機で該細粉と該分配機から送給した粉砕品とを混合して骨材を製造する骨材製造用粉砕システムであって、該分配機の分配率と該遠心分級装置の運転条件を変更することにより、所望する粒度分布の骨材を製造する構成とした。
【００１１】
（２） （１）に記載の骨材製造用粉砕システムにおいて、前記分配機を二股ダンパー式とした。
【００１２】
（３） （１）又は（２）に記載の骨材製造用粉砕システムにおいて、前記振動篩が、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式であって、製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品の中で、所望の粒径の粉砕品を粗骨材として取り出す構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明による骨材製造用粉砕システムの実施形態の好ましい１例についてその詳細を説明する。
図１〜図３は本発明に係る実施の形態を示し、図１は骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。図２は他の実施形態による骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。図３は竪型粉砕機の構造を説明するための概略構造説明図である。図４は本実施形態に用いた分配機の断面図であり、図５は本実施形態に用いた遠心分級装置の構成を説明するための概念図である。図６は従来型の骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【００１４】
図１を用いて本発明による骨材製造用粉砕システムの好ましい１例について説明する。本発明の実施形態に用いた骨材製造用粉砕システム１０（粉砕システム１０と称することもある）は、原料ホッパ４２、竪型粉砕機１、振動篩式分級装置２０（振動篩２０と称することもある）、分配機７０、遠心分級装置５０、バグフィルタ４６、エキゾーストファン４５、バケットエレベータ４１、及び混合機８０等で構成されている。
【００１５】
本実施形態に用いられる竪型粉砕機１は、図３に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ａと、粉砕機の下部に設置された減速機２Ｂを介して電動機により駆動されて回転する回転テーブル２と、回転テーブルの上面である回転テーブル上面２Ａの外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラ３とを備えている。粉砕ローラ３はケーシング１Ａに軸７により回動自在に軸着された上部アーム６と、上部アーム６と一体に形成された下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結され、該油圧シリンダ８の作動によって回転テーブル上面２Ａの方向に押圧される構造となっており、回転テーブル上面２Ａに従働して回転する。
【００１６】
前記ケーシング１Ａの回転テーブル上面２Ａの中央上部には、回転テーブル上面２Ａに原料を投入する原料投入口３５と原料投入シュート１３が設けられており、原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して回転テーブル上面２Ａに投入することができるよう構成されている。
投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられことにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
【００１７】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料は、該回転テーブル上面２Ａの外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシング１Ａとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かい、環状通路３０より下部に落下して下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部に取出される構造となっている。
【００１８】
なお、竪型粉砕機１の運転中には、図示しないガス導入口よりガス（本実施形態においては空気）が導入され、前記ケーシング１Ａ内において該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じている。
そのため、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい微粉は吹き上げられてケーシング１Ａ内を上昇し、図示しない上部取出口より微粉として取出される。なお、該取出される微粉の量は、わずかであり、本実施形態においては該導入するガスの量を調整して２〜５％程度になるようにしている。
【００１９】
原料ホッパ４２に投入された原料は、原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入できるよう配管で接続されており、また竪型粉砕機１により粉砕された原料は粉砕品として下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部に取出されて、後述する振動篩２０の１次スクリーン２０Ａ上に投入される構成となっている。
【００２０】
振動篩２０は、図示しない駆動装置により振動する１次スクリーン２０Ａ（本実施形態においては、スクリーン網目の大きさは縦５ｍｍ、横５ｍｍ）と、１次スクリーン２０Ａの下方に配されて１次スクリーン２０Ａを通過した原料を受けて捕集するホッパ２０Ｃとから構成されている。
ここで、１次スクリーン２０Ａの網目の大きさは、粉砕システム１０で製造する骨材製品の最大粒径により決定される。例えば、５ｍｍアンダーの骨材を最終製品として製造する際には、５ｍｍ以上の粉砕品が通過できないよう網目の大きさを縦５ｍｍ、横５ｍｍとすれば良い。
なお、本発明で言う骨材製品最大粒径とは、後述する混合機８０によって、混合して製品とする骨材の最大粒径を意味するものとする。（後述する他の実施形態により製造される製品Ｂの最大粒径を意味しない）
１次スクリーン２０Ａを通過しなかった大きな粒径の粉砕品は、バケットエレベータ４１に送給されて、竪型粉砕機１の原料投入口３５に再度投入される構成となっている。また、１次スクリーン２０Ａを通過した粉砕品は、後述する分配機７０に配管を介して送給される。
【００２１】
以下、分配機について説明する。本実施形態に用いた分配機７０は、二股ダンパ式とも呼ばれ、原料投入口側から排出口側に向かって途中で２つに分岐して分かれる構造となっている。
図４にその断面を示すが、内部の分岐部に回動自在なダンパ７１を配した構造となっており、ダンパ７１は図示しない駆動装置によって所望の角度に傾けた状態に調整することが可能であり、分配機７０の外部から容易にその角度を変更することが可能である。
【００２２】
ダンパ７１を左右所望の角度に傾けることによって、上部にある原料投入口７４から投入された粉砕品を、排出口７４及び排出口７６に所望の分配率で分配するすることができる。
分配機７０で２つに分配された粉砕品は、図１にその経路を示したように、その一方を後述する遠心分級装置５０に送給するとともに、他方を後述する混合機８０に送給する構成となっている。
なお、本実施形態では、分配機の構造が簡易で故障しにくい、また分配率を装置外部から容易に変更することができる等といった理由から、好ましい実施形態として２股方式の分配機７０を使用したが、本発明に適用できる分配機７０の形式がこれに限定されるものでないことは勿論であって、投入された粉砕品を所望の割合で分配して取り出すことのできる構成の分配機であれば良い。
【００２３】
次ぎに遠心分級装置５０について説明する。
本実施形態に用いた遠心分級装置５０の断面を図５で概念的に図示する。
図５に示したように、遠心分級装置５０のケーシング５３上部には原料供給口５１が配されて、原料供給口５１の下方には可変速モータに接続されて自在に回転する回転盤５６が配されている。
また、ケーシング５３上部には排気口５９が形成されており、排気口５９にはバグフィルタ４６を介してエキゾーストファン４５が接続された構成となっている。そして、遠心分級装置５０のケーシング５３の内側には、粗粉取込口５３が形成されており、ケーシング下方には細粉取出口５２が配されている。
【００２４】
遠心分級装置５０では、エキゾーストファン４５により排気口５９から装置内部を空気を排気することにより、遠心分級装置５０内に渦状の気流（渦流と称することもある）を発生させる。回転盤５６に投入された粉砕品は、回転盤５６の回転力と渦流とによって、渦流に巻かれながら回転盤５６上から飛び出す。
回転盤５６上から飛び出した粉砕品の中で、径の大きなものは渦流の流れより離脱してケーシング内壁に衝突して落下するので、粗粉取込口５３に取り込まれて粗粉取出口５４から装置外部に取り出される。
また、粒径が非常に小さい微粉は、排気口５９から空気と一緒に装置外部に排気されて、バグフィルタ４６で捕集される。粗粉取込口５３に入らず排気口５９からも排出されない細粉はケーシング下方に配した細粉取出口５２から取り出される構成となっている。
【００２５】
前述のような遠心分級装置５０は、回転盤５６の回転速度を変更する、あるいは又、エキゾーストファン４５の排気量を変更することなどによって、分級レベルを細かく調整することが可能である。
【００２６】
ここで、竪型粉砕機１で粉砕する前の原料は露天で保管されることも多く、雨等に濡れて水分を含んでいることが非常に多い。水分を含んだ粉砕品は、非常に凝集をおこしやすいという性質を有しているやめ、単に風力を利用するだけの慣性分級方式や重力分級方式は、前記凝集を解すことができずないため、粉砕品を精度良く分級できない、また水分量の違いにより分級の程度が異なる等という問題を生じる。本実施の形態に用いた遠心分級装置５０は回転盤５６を利用した気流渦方式であって、回転盤５６上で粉砕品の凝集を解すという効果が期待でき、凝集を解かれた粉砕品を気流渦で効果的に精度よく分級することができるので、好ましい実施形態である。
【００２７】
なお、本実施形態では図５に示す構造の遠心分級装置５０を好ましい実施形態として使用したが、本発明に適用できる分配機の形式がこれに限定されるものでないことは勿論であって、一般的に遠心分級方式と呼ばれている分級装置であれば良く、また遠心分級方式と他の分級方式を組合せて構成された分級装置であっても良い。
【００２８】
そして、遠心分級装置５０で分級されて粗粉取出口５４から取り出された粗粉は、バケットエレベータ４１に送給されて、竪型粉砕機１の原料投入口３５に再度投入される構成となっている。また、細粉は後述する分配機８０に送給される。混合機８０は、前述した分配機７０から送給された粉砕品と、前述した細粉とが混合して、製品とする。
なお、本実施形態においては、一次スクリーン２０Ａを通過できない粉砕品や粗粉取出口５４等をバケットエレベータ４１を用いて竪型粉砕機１に再度投入する構成としたが、本発明に適用できる搬送機がこれに限らないことは勿論であって、ベルトコンベヤ等のその他搬送機器であっても良い。
【００２９】
前記のように構成された本実施形態による粉砕システム１０の運転方法を以下に説明する。原料ホッパ４２より竪型粉砕機１に投入した原料である原石（本実施形態ではクラッシャで破砕した花崗岩）を、竪型粉砕機１の原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して、回転テーブル上面２Ａの中央部に投入する。投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられ、また、回転による遠心力が発生することにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動し、回転テーブル上面２Ａと該回転テーブル上面２Ａに押圧された粉砕ローラ３との間に噛み込まれ粉砕される。
【００３０】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕された原料でダムリング１５を乗り越えたものは、回転テーブル２Ａの外周面とケーシング１Ａ内周面との間の環状通路３０に放り出されて環状通路３０を落下し、下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部に粉砕品として取出される。
【００３１】
以上のような粉砕工程を経て、下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部へ取出された粉砕品は、振動篩２０に１次スクリーン２０Ａに投入されて分級される。
振動篩２０で１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな粉砕品は、バケットエレベータ４１を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入されて、再度粉砕される。そして、１次スクリーン２０Ａを通過した粉砕物は、ホッパＣに入った後、分配機７０に送給される。
なお、本実施形態において振動篩のスクリーン網目の大きさは、前述したように縦５ｍｍ、横５ｍｍである。従って、５ｍｍ以上の粉砕品が再度粉砕され、それより小さな粉砕品が遠心分級機５０と分配機７０とに送給されることになる
【００３２】
そして、分配機７０に供給された粉砕品は、ダンパにより２つの排出口７６、７８に振り分けられて、その一方が遠心分級装置５０に送給されるともに、他方が混合機８０に送給される。
【００３３】
遠心分級装置５０に送給された粉砕品は、原料供給口５１から回転盤５６上に投入されて、回転盤５６から気流渦に巻かれながら飛び出す。回転盤５６から飛び出した粉砕品の中で、径の大きなものは気流渦より離脱してケーシング５３に衝突して落下し、粗粉取込口５３に取り込まれて粗粉取出口５４から装置外部に取り出される。また粗粉取込口５３に入らず排気口５９からも排出されない細粉はケーシング下方に配した細粉取出口５２から取り出される。
【００３４】
遠心分級装置５０で分級されて粗粉取出口５４から取り出された粗粉は、バケットエレベータ４１に送給されて、竪型粉砕機１の原料投入口３５に再度投入される。また、細粉は混合機８０に送給されて、前述した分配機７０から送給された粉砕品と一緒に混合される。
【００３５】
ここで、遠心分級装置５０から混合機８０に送給されてきた細粉は、遠心分級装置５０で微粉と粗粉を取り除いているため、前記直接混合機８０に送給されてきた粉砕品より、粒度分布の粒径領域が狭くなっているという特徴を有している。そして、前記取り除く微粉の大きさと量、及び粗粉の大きさと量は、遠心分級装置５０の運転条件を変更することにより、その粒度範囲を調整することが可能である。
【００３６】
従って、分配機７０から直接混合機８０に送給されてきた粉砕品に、粒度範囲を調整した細粉を加えることによって、粉砕品の粒度分布を細かく調整することが可能である。言いかえると、分配機７０の排出口７６及び排出口７８に対する粉砕品の分配率と、遠心分級装置の運転条件を変更することによって、混合機８０で混合する粉砕品の粒度分布を調整することが可能である。
【００３７】
例えば、混合機８０で混合された粉砕品の粒度分布を測定し、５ｍｍアンダの天然砂の粒度分布と比較する。その結果、例えば３ｍｍアンダー粒径の粉砕品が天然砂に比較して少なかったとすれば、遠心分級装置５０の運転条件を調整して３ｍｍ以上の粉砕品を粗粉として取り出すよう調整すれば良いし、その程度に応じてを分配機７０の前記分配率を変更すれば良い。
【００３８】
つまり、本発明による粉砕システム１０であれば、分配機７０の分配率変更と、遠心分級装置の運転条件を様々に変更することにより、混合機８０で混合する粉砕品の粒度分布を幅広く調整することが可能であり、天然砂の粒度分布と類似した粒度分布の骨材を製造することが可能である。そして、砕砂の粒度分布を天然砂の粒度分布に近づけることによって、粉砕システムで製造した砕砂を使用したコンクリートのワーカビリティを大きく向上されることができるといった優れた作用効果を有している。
【００３９】
次ぎに、図２を用いて本発明による骨材製造用粉砕システムの他の好ましい１例について簡略に説明する。
図２に記載した実施形態の骨材製造用粉砕システム１０Ａ（粉砕システム１０Ａと称することもある）の特徴は、振動篩式分級装置２１（振動篩２１と称することもある）として、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式の分級装置を使用している点にある。
【００４０】
振動篩２１は、１次スクリーン２１Ａ（本実施形態においては、スクリーン網目の大きさは縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ）と２次スクリーン２１Ｂ（本実施形態においては、スクリーン網目の大きさは縦５ｍｍ、横５ｍｍ）により前記投入された粉砕品を２度分級する構成となっており、１次スクリーン２１Ａを通過して、２次スクリーン２１Ｂを通過しない粉砕品を、粒径の大きな粗骨材（製品Ｂ）とすることができる同時に、１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな粉砕品を、バケットエレベータ４１等の搬送装置を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入して再度粉砕するとともに、１次スクリーン２１Ａと２次スクリーン２１Ｂを通過した粉砕品を分配機７０に送給する構成となっており、分配機７０に送給された原料は、先に説明した前述の実施形態と同様に、製品Ａとして砕砂に適した骨材することができる。
以上説明したように粉砕システム１０Ａは一つの粉砕システムで、粒径の大きな粗骨材と、砕砂に適した骨材を合わせて製造することができるといった優れた作用効果を有している。
なお、製品Ｂを必要に応じて、バケットエレベータ４１に戻せる構成としておけば、一つの粉砕システムで製品Ａと製品Ｂの同時生産、また製品Ａのみの単独生産ができるシステムになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による骨材製造用粉砕システムであれば、分配機の分配率変更と、遠心分級装置の運転条件を様々に変更することにより、砕砂の粒度分布を天然砂の粒度分布に近づけることが可能であって、砕砂を使用したコンクリートのワーカビリティを大きく向上させることができるといった優れた作用効果を有している。
【００４２】
また、前記分配機として二股ダンパー式股方式の分配機を使用すれば、分配機の構造が簡易で故障しにくい、また分配率を装置外部から容易に変更することができる。さらに、前記振動式篩装置として、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式の振動式篩装置を用いることにより、粒径の大きな粗骨材と、砕砂に適した骨材を合わせて製造することができるといった優れた作用効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【図２】本発明による他の実施形態に係わる骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【図３】本発明の実施形態に用いた竪型粉砕機の構造を説明するための概略構造説明図である。
【図４】本発明の実施形態に用いた分配機の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に用いた遠心分級装置の構成を説明する概念図である。
【図６】従来型の骨材製造用粉砕システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
３ 粉砕ローラ
１０ 骨材製造用粉砕システム
１０Ａ 骨材製造用粉砕システム
２０ 振動篩式分級装置
２０Ａ 一次スクリーン
２１ 振動篩式分級装置
２１Ａ 一次スクリーン
２１Ｂ 二次スクリーン
３４ 下部取出口
３５ 原料投入口
４１ バケットエレベータ
４２ 原料ホッパ
４５ エキゾーストファン
４６ バグフィルタ
５０ 遠心分級装置
５２ 細粉取出口
５４ 粗粉取出口
７０ 分配機
７１ ダンパ
Claims (3)
- 回転テーブルの上面に回転自在な粉砕ローラを配置し、該回転テーブル上面に投入した原料を該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕して、回転テーブル下方に配した取出口より粉砕品として取り出す竪型粉砕機と、該竪型粉砕機から排出された粉砕品を分級することによって骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品と骨材製品最大粒径より小さな粉砕品とに分離する振動式篩とを備えて、該骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品の少なくとも一部を再度竪型粉砕機に投入するよう構成するとともに、該骨材製品最大粒径より小さな粉砕品を所望の割合で分配して遠心分級装置と混合機に送給する分配機とを備えて、該遠心分級装置は該分配機より送給した粉砕品を粗粉と細粉とに分離し、該粗粉を再度竪型粉砕機に投入するとともに該細粉を該混合機に投入するよう構成して、該混合機で該細粉と該分配機から送給した粉砕品とを混合して骨材を製造する骨材製造用粉砕システムであって、
該分配機の分配率と該遠心分級装置の運転条件を変更することにより、所望する粒度分布の骨材を製造する骨材製造用粉砕システム。 - 前記分配機を二股ダンパー式とした請求項１記載の骨材製造用粉砕システム。
- 前記振動式篩が、複数枚のスクリーンを有した多段スクリーン方式であって、前記骨材製品最大粒径より大きな粒径の粉砕品の中で、所望の粒径の粉砕品を粗骨材として取り出す請求項１又は請求項２記載の骨材製造用粉砕システム。
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