JP4676652B2

JP4676652B2 - 製砂装置及び製砂方法

Info

Publication number: JP4676652B2
Application number: JP2001199645A
Authority: JP
Inventors: 住田秀一郎; 賀谷隆人
Original assignee: Kotobuki Engineering and Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kotobuki Engineering and Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003010725A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は破砕原料を破砕して砂を製造する乾式の製砂装置及び製砂方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
破砕機を経て篩分けした製品サイズ以上の破砕物の全部または一部を破砕機へ戻して再破砕する製砂装置（製砂プラント）が、例えば特開平１０−３３７４９２号公報や特開平１０−２７７４１５号公報により知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製砂技術にあってはつぎのような問題点がある。
＜イ＞これまでの製砂装置は破砕機の他に複数の篩い機や分級機を直列に配置している。
篩い機や分級機は大きな設置面積を必要とし、篩い機等の設置台数が増すほど製砂装置が大型化する問題と装置費用が嵩む問題がある。
＜ロ＞設置スペースの高さや幅に一定の制約がある現場では、製砂装置を構成する各機器の設計レイアウトが難しくなる。
＜ハ＞砕砂の製造過程において発生する微粉を放置すると、製砂環境が極めて悪化する。
微粉の飛散防止を図るため、篩い機内や分級機内は勿論のことベルトコンベア等の搬送手段を密封構造化して対処し、最終過程でフィルター等を用いて集塵しているが、微粉の除去効率が低くい難点がある。
＜ニ＞これまでの製砂装置で生産して得られる最終砕砂は、篩呼び寸法１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの粒度範囲のものが最も多い反面、篩呼び寸法０．６ｍｍ〜０．１５ｍｍの粒度範囲のものが不足しているため、そのままの状態でコンクリート用の細骨材として用いることができない。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは装置のコンパクト化を図り、均一分布で高品質の砕砂を製造できる、製砂技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、破砕原料を破砕する破砕機と、送風選別手段とスクリーン選別手段とを具備し、破砕機からの破砕物を粗粒子と細粒子と微粉とに選別する密封構造の選別装置と、選別装置の粗粒子の破砕物を回収して破砕機へ戻す手段と、選別装置内の微粉を集塵機により吸引して回収する手段とにより構成する製砂装置であって、前記選別装置が密封構造のハウジングと、ハウジング内の上方であって、破砕物の落下位置に配備して破砕物を分散する分散装置と、ハウジング内に送風して破砕物を吹き飛ばして分級する送風機と、ハウジング内に配設し、破砕物を粗粒子と細粒子に選別する調整板と、ハウジング内の前記調整板の側方に配設し、吹き飛ばされた細粒子を篩い分けするスクリーンとを具備し、前記送風機による送風力に対して集塵機による吸引力を高く設定したことを特徴とする、製砂装置である。
請求項２に係る発明は、選別装置内の細粒子の破砕物に散水混練する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製砂装置である。
請求項３に係る発明は、破砕機と選別装置の間を密封構造の搬入路で接続し、搬入路を振動可能に構成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の製砂装置である。
請求項４に係る発明は、選別装置内の調整板を傾倒自在に構成することを特徴とする、請求項１に記載の製砂装置である。
請求項５に係る発明は、前記分散装置が破砕物の落下位置に設置した板体で構成し、前記板体の先端を送風機側に向けて横向きに配置したことを特徴とする、請求項１に記載の製砂装置である。
請求項６に係る発明は、破砕原料を破砕機で破砕する工程と、破砕機からの破砕物を密封構造の選別装置内で分散落下させる工程と、選別装置内で分散落下する破砕物を粗粒子と細粒子と微粉とに選別する選別工程と、選別した粗粒子の破砕物を回収して破砕機へ戻す工程と、密封構造の選別装置内に配置した集塵機で微粉を吸引して回収する工程とよりなり、前記破砕物の選別工程を、送風機により選別装置内への送風による吹き飛ばし選別とスクリーンによる篩い分け選別により行う製砂方法であって、前記送風機による送風力に対して集塵機による吸引力を高く設定して、選別工程により選別した微粉を負圧吸引することを特徴とする、製砂方法である。
請求項７に係る発明は、密封構造の選別装置内に調整板を傾倒自在に配置し、前記調整板を傾倒して、破砕機からの破砕物を密封構造の選別装置内で粗粒子と細粒子を選別することを特徴とする、請求項６に記載の製砂方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以降に図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞製砂装置の全体の概要
図１に本発明に係る製砂装置の概念図を示す。
製砂装置は少なくとも破砕原料を破砕する破砕機１０と、破砕物の粒度調整作用、製品サイズより大径の破砕物を分離回収する作用、微粉の負圧集塵作用の複合作用を有するエア式の選別装置２０と、破砕機１０から選別装置２０へ破砕物を搬送する搬入路３０と、選別装置２０で回収した製品サイズより大径の破砕物を破砕機１０へ還流する還流手段４０とを具備する。
【０００８】
また製砂装置は微粉を回収する貯槽５０を備えていて、分級製砂装置２０内の微粉を吸引により回収して貯蔵し得る。
選別装置２０で回収した製品サイズの破砕物に散水して混練する加湿混練機６０は必須の装置ではなく、省略する場合もある。以下に主要な構成装置について詳述する。
【０００９】
＜ロ＞破砕機
破砕機１０は密封構造のハウジング内にロータを回転可能に収容して構成する公知の遠心破砕機等で、破砕原料をロータ内に連続的に投入するとロータの周面に設けた排出口を通じてハウジング内に破砕原料が堆積してできたデットベッド等に衝突して破砕原料を破砕し、破砕した破砕物が下方へ自然落下する構造になっている。
破砕機１０にはその他に公知の各種破砕形式の破砕機を適用可能である。
【００１０】
＜ハ＞搬入路
搬入路３０は閉鎖した傾斜路３１と、傾斜路３１に振動を与えるバイブロモータ等の起振機３２とよりなる。
傾斜路３１は底面が平な面を呈していて、加振機３２の振動を受けて破砕物を拡散して薄い層厚で選別装置２０へ搬送し得るようになっている。
尚、搬入路３０は振動付与機構とすることが望ましいが、振動をさせない公知のベルトコンベアを代用してもよい。
【００１１】
＜ニ＞選別装置
選別装置２０は、従来のスクリーン等の篩い分け機のような粗粒子と細粒子とを篩い分ける機能と、破砕物の粒度分布を調整する機能と、細粒子と微粉（微粒子）とを分級する機能とを併有する多機能の装置で、密封構造のハウジング２１と、ハウジング２１内に送風するブロワー等の送風機２２と、ハウジング２１内の上方に配備した分散装置２３と、ハウジング２１内に配備した水平軸を中心に揺動する調整板２４と、ハウジング２１内に配設したスクリーン２５とを具備する。
【００１２】
［ハウジング］
ハウジング２１には図面右方の上部に搬入路３０の終端と連通する供給口２１ａを形成し、供給口２１ａの近傍に送風口２１ｂを形成し、供給口２１ａから遠い函体の上部に排出口２１ｃを形成している。
【００１３】
ハウジング２１内には選別室２１ｅを形成していて、この選別室２１ｅの図面の左方（排出口２１ｃ側）であってスクリーン２５の下方には集砂室２１ｆを形成し、調整板２４の右方（送風口２１ｂ側）であって選別室２１ｅの底部には回収室２１ｇを形成している。
【００１４】
送風口２１ｂは落下する破砕物全体に亘って均一にエアを吹き付ける横長の吹出口で、ハウジング２１の右側に画成した送風室２１ｄと連通している。
送風室２１ｄの下方はエア供給用の送風機２２と連通している。
尚、送風機２２の吹出口を送風口２１ｂに直接接続し得る場合は、送気室２１ｄを省略してもよい。
【００１５】
［分散装置］
供給口２１ａの下方に設けた分散装置２３は、図３に拡大して示す如く水平に位置させた基部２３ａの側面に帯状の板体２３ｂを横向きに設けて構成する。
分散装置２３はその板体２３ｂの先端部を送風口２１ｂへ向けると共に、僅かな下り勾配を持たせて配置する。
また図３の矢印に示すように分散装置２３全体を水平に往復動可能に構成して振動を付与すると、破砕物の粒度の粗いものを表面に浮かび出させて粒度に応じた自然分離が可能となる。
【００１６】
また、分散装置２３としては図示した他に公知の振動フィーダやその他の分散機能を有する装置を採用することができる。勿論、分散装置２３を省略する場合もある。
【００１７】
他の分散装置としては例えば、全体が櫛状を呈していて、櫛歯の各一つ置き或いは複数置きに上下方向にずらして各櫛歯の基端部から先端部に向けて通過空間が次第に大きくなるように扇状の間隙を形成し、これらの各間隙を通じて破砕物を分散させるようにしてもよい。（図示省略）。
【００１８】
また、風力による破砕物の選別効果を高めるには、分散装置２３の水平方向に対する傾斜角度を緩やかに設定して送風時における破砕物の落下速度を遅くするか、或いは分散装置２３の設置位置を送風口２１ｂに近づける方法の何れかを採用できる。
【００１９】
［調整板］
選別室２１ｅ内の横断方向に沿って立設した帯状の調整板２４は、破砕物を粒形の小さな細粒子と粒形の粗い粗粒子とに選別する手段のひとつである。
【００２０】
調整板２４はその下端の軸支を中心に回動可能であって、集砂室２１ｆと回収室２１ｇの間に配設する。
調整板２４の傾倒角度を選択することによって、細粒子と粗粒子の割合を調整して製品サイズと非製品サイズとの粗粒率（ＦＭ値）を任意に調整することが可能である。
【００２１】
［スクリーン］
スクリーン２５も破砕物の選別手段のひとつで、調整板２４を飛び超えた粗粒子の破砕物を選別して回収室２１ｇへ流下する篩いである。
スクリーン２５は調整板２４の側方であって、回収室２１ｇへ向けて下り勾配となるように傾斜して取り付け、またその開口寸法は粗選別した破砕物を所望の最終製品の粒形以下にカットし得る寸法に設定しておく。
スクリーン２５は、最終製品のサイズに応じて篩寸法の異なるものと交換可能に構成するとよく、またスクリーン２５は振動可能に構成するが、振動しない状態で取り付けてもよい。
【００２２】
前記したように調整板２４は傾倒角度を調整することで破砕物を構成する粗粒子と細粒子の割合を調整することが可能であるが、粗粒子が調整板２４を飛び越える場合もあり、粒度を基準として厳密に調整することが難しい。
本例の如く調整板２４にスクリーン２５を組み合わせることで粗粒子と細粒子の割合の調整を正確に行える。
また送風機２２による風力調整を組み合わせれば、粗粒子と細粒子の割合の調整をより正確に行い得る。
【００２３】
＜ホ＞微粉の回収手段
図１に示すように選別装置２０の排出口２１ｃと微粉用の貯槽５０との間を配管５１すると共に、この配管５１の途上に集塵機５２を設置して、選別装置２０内の微粉を吸引して貯槽５０で回収できるように構成する。
【００２４】
送風機２２による送風力に対して集塵機５２による吸引力を相対的に高く設定しておくと、負圧によるハウジング２１内における微粉の回収効率が高くなるだけでなく、風力のみで破砕物を飛ばす場合と比べて破砕物の飛翔距離が伸びる。
本例では微粉の回収手段として集塵機５２を用いる場合について示すが、公知の各種の回収手段を適用してもよい。
【００２５】
【作用】
つぎに製砂方法について説明する。
＜イ＞破砕工程
図１に示すように破砕原料を破砕機１０に投入して破砕する。
【００２６】
＜ロ＞破砕物の拡散搬送工程
破砕機１０から落下した破砕物は搬入路３０へ落下し、搬入路３０を通じて選別装置２０へ搬送される。
搬送中、搬入路３０の振動を受けて破砕物が搬入路３０の横幅一杯に広がって層厚が均一となると共に、粒形の大きなものが表層に浮き上がり、粒形の小さなものが沈降して粒度に応じた自然分級が進行する。
【００２７】
＜ハ＞選別工程
帯状に広がったまま破砕物が選別装置２０の供給口２１ａを通じて選別室２１ｅ内に落下する。
選別装置２０内では以降に説明する如く、粒度調整作用と選別作用と分級作用が並行して行なわれる。
【００２８】
すなわち、破砕物が分散装置２３へ落下して衝突すると、分散装置２３の振動を受けて破砕物のうち粒形サイズの大きなものは送風口２１ｂにより近い位置で滑り落ち、また粒形サイズの小さなものは送風口２１ｂから遠い位置に落下して、粒形サイズごとの分散層を形成する。
【００２９】
分散された破砕物が送風口２１ｂの前を通過するときに風力を受け、選別室２１ｅ内の側方へ吹き飛ばされる。吹き飛ばされた破砕物は空中で粗粒子、細粒子、微粉に分離される。
分散装置２３への衝突落下により、破砕物の粒子間の間隙がさらに広がることと、粒形サイズごとに分散されることにより、破砕物の粒子同士の衝突を抑制して粒形に応じた破砕物の分離が可能となる。
【００３０】
分離した粗粒子と細粒子は夫々飛距離の異なる放物線に沿って落下し、調整板２４を飛び越えるものと、その手前で落下するものとに選別される。従来のスクリーン等の篩い分け機の如く、粗粒子と細粒子とに篩い分けされる。
【００３１】
調整板２４を飛び越えてスクリーン２５を透過した破砕物は、所定の粒度分布の製品サイズのものとして集砂室２１内へ集められ、また調整板２４を飛び越えたがスクリーン２５を透過できない破砕物と、破砕調整板２４の手前で落下した破砕物は、製品オーバーサイズとして回収室２１ｇに落下する。
この際、調整板２４の傾倒角度を調整すると、製品サイズと非製品サイズとの粗粒率（ＦＭ値）調整できる。
調整板２４を送風口２１ｂ側に傾倒することでカットするトップサイズを大きく設定でき、反対に排出口２１ｃ側に傾倒することでカットするトップサイズを小さく設定できる。
【００３２】
製品オーバーサイズとして回収室２１ｇに落下した粗粒子の破砕物は、還流手段４０を通じて破砕機１０へ戻して再破壊する。
【００３３】
また遠くに吹き飛ばされた軽量な微粉Ａは、送風口２１ｂを経て貯槽５０へ吸引して回収し、定期的または必要に応じて貯槽５０の底部のホッパ５３を開放して微粉Ａを搬出する。
【００３４】
＜ニ＞加水混練工程
上述した工程で選別装置２０の集砂室２１ｆに選別した製品サイズの破砕物を、加湿混練機６０に送り、散水量を調整しつつドラムで混練して適度の含水率を有する砕砂Ｂを得る。
製品サイズの破砕物を加湿混練することにより、放出時に粗いものと細かいものに分離するのを防止して粒度のばらつき解消を図ると共に、乾燥による飛散防止と、生コン時の過剰吸水防止を図ることができる。
【００３５】
【実験結果】
図４は、既述した製砂装置を用いて砂岩を破砕原料とする製品砕砂の粒径累積曲線の一例を示す。
本例は７号砕石を破砕原料として粗粒率（ＦＭ値）２．６６で製造した製品砕砂を示すもので、製品砕砂は同図の２本の破線で示すＪＩＳ規格の範囲内であることを示しているだけでなく、これまで不足気味であった篩呼び寸法０．６ｍｍ〜０．１５ｍｍの粒度範囲のものも適量含んでいることを示しており、このままの状態でコンクリート用の細骨材として用いることができる。
このように本発明は理想的な粒度と天然砂に優る好粒形の一本砂の生産が可能である。
【００３６】
【発明の実施の形態２】
前記した実施の形態１では調整板２４を傾倒可能に構成する場合について説明したが、調整板２４を送風口２１ｂに対して遠近するように水平移動可能に構成したり、或いは定位置で調整板２４が高さ方向に向けて昇降可能となるように構成してもよい。
【００３７】
【発明の実施の形態３】
破砕機１０は一台に限定されず、複数台であってもよい。
この場合、複数台の破砕機１０で破砕した破砕物を共通の選別装置２０へ導入するように構成する。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるため、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞多機能の選別装置を介在するだけで、高品質の製品砕砂を生産することができる。
殊に、篩呼び寸法０．６ｍｍ〜０．１５ｍｍの粒度範囲を適量含んだ製品砕砂を簡易に生産することができる。
＜ロ＞選別装置が複数の篩い分け機を兼用するため、製砂装置のコンパクト化と装置及び製品製砂コストの低減を図ることができる。
殊に装置のコンパクト化に伴い、設置スペースの高さや幅に一定の制約がある現場でも、設計レイアウトが容易となる。
＜ハ＞送風による選別とスクリーンによる篩い分けの併用により、正確で効率のよい選別が可能となり、破砕物の粒度調整を簡単に行える。
＜ニ＞低騒音の設計が可能で、破砕物の搬送経路を密封構造としているため粉塵の発生もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の選別装置のモデル図
【図２】一部を省略した選別装置の拡大断面図
【図３】分散装置の斜視図
【図４】粒径累積曲線の説明図
【符号の説明】
１０破砕機
２０選別装置
２１ハウジング
２１ａ供給口
２１ｂ送風口
２１ｃ排出口
２１ｄ送風室
２１ｅ選別室
２１ｆ集砂室
２１ｇ回収室
２２送風機
２３分散装置
２４調整板
２５スクリーン
３０搬入路
４０還流手段
５０貯槽

Claims

破砕原料を破砕する破砕機と、送風選別手段とスクリーン選別手段とを具備し、破砕機からの破砕物を粗粒子と細粒子と微粉とに選別する密封構造の選別装置と、選別装置の粗粒子の破砕物を回収して破砕機へ戻す手段と、選別装置内の微粉を集塵機により吸引して回収する手段とにより構成する製砂装置であって、
前記選別装置が密封構造のハウジングと、
ハウジング内の上方であって、破砕物の落下位置に配備して破砕物を分散する分散装置と、
ハウジング内に送風して破砕物を吹き飛ばして分級する送風機と、
ハウジング内に配設し、破砕物を粗粒子と細粒子に選別する調整板と、
ハウジング内の前記調整板の側方に配設し、吹き飛ばされた細粒子を篩い分けするスクリーンとを具備し、
前記送風機による送風力に対して集塵機による吸引力を高く設定したことを特徴とする、
製砂装置。
選別装置内の細粒子の破砕物に散水混練する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製砂装置。
破砕機と選別装置の間を密封構造の搬入路で接続し、搬入路を振動可能に構成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の製砂装置。
選別装置内の調整板を傾倒自在に構成することを特徴とする、請求項１に記載の製砂装置。
前記分散装置が破砕物の落下位置に設置した板体で構成し、前記板体の先端を送風機側に向けて横向きに配置したことを特徴とする、請求項１に記載の製砂装置。
破砕原料を破砕機で破砕する工程と、破砕機からの破砕物を密封構造の選別装置内で分散落下させる工程と、選別装置内で分散落下する破砕物を粗粒子と細粒子と微粉とに選別する選別工程と、選別した粗粒子の破砕物を回収して破砕機へ戻す工程と、密封構造の選別装置内に配置した集塵機で微粉を吸引して回収する工程とよりなり、前記破砕物の選別工程を、送風機により選別装置内への送風による吹き飛ばし選別とスクリーンによる篩い分け選別により行う製砂方法であって、
前記送風機による送風力に対して集塵機による吸引力を高く設定して、選別工程により選別した微粉を負圧吸引することを特徴とする、
製砂方法。
密封構造の選別装置内に調整板を傾倒自在に配置し、前記調整板を傾倒して、破砕機からの破砕物を密封構造の選別装置内で粗粒子と細粒子を選別することを特徴とする、請求項６に記載の製砂方法。