JP4721204B2

JP4721204B2 - 混合・造粒装置

Info

Publication number: JP4721204B2
Application number: JP2000348864A
Authority: JP
Inventors: 嘉宏池上; 敏明小山; 享野口
Original assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Current assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2002153744A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に混合ゾーンと造粒ゾーンとに仕切壁で仕切られている横長の容器と、該容器内に回転駆動可能に設けられている回転軸と、該回転軸に取り付けられている攪拌羽根とからなり、前記混合ゾーンに供給される被処理物が該混合ゾーンで混合され、そして前記仕切壁の開口部を通って前記造粒ゾーンに送られ、該造粒ゾーンで造粒されて排出されるようになっている混合・造粒装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場の排水処理過程で生じする脱水ケーキ、建設現場で生じる高含水粘土、石炭の焼却灰等は環境に対する配慮から、さらには資源の有効利用の観点から、単なる投棄処理から、粒状化処理して道路用材料、グランド改良材、園芸用土等に利用することが計られている。そのための処理方法も従来から色々提案されている。例えば、浄水場の排水処理過程で生じる脱水ケーキに、安定剤として山砂、セメント系固化剤等を加えて改良土を製造する研究もなされている。また、特開平１１−１５６３２６号には、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュを、埋立て材、盛り土造成材、土木工材等に利用するために、フライアッシュに消石灰と水とを加えて湿潤混練物を得て、これを転動処理して造粒し、炭酸ガス雰囲気中に放置して固化するフライアッシュの固化方法が示されている。
【０００３】
一方、造粒装置も、文献名を挙げるまでもなく従来周知で、例えばミキサーとパンタイプ型のペレタイザとロータリーキルンとからなる組み合わせ型の造粒装置が知られている。また、１台の装置で造粒できる造粒装置、例えば造粒容器内の被処理物を攪拌羽根で攪拌・混合して造粒する強制攪拌形、筒型容器を回転駆動して内部の被処理物を造粒する転動造粒形、スクリュをシリンダ内で回転駆動してシリンダの先方から押し出し造粒する押出形、被処理物が入れられている槽を振動させる振動形等、多種類の造粒装置が知れれている。
【０００４】
組み合わせ型の造粒装置によると、ミキサで被処理物を混合攪拌し、ベルトコンベヤでペレタイザへ搬送し、該レタイザで造粒された造粒物をベルトコンベヤでロータリーキルンへ搬送し、そして乾燥して製品を得ることができる。また、強制攪拌形の造粒装置は、概略的には造粒容器と、この造粒容器の内部で回転駆動される攪拌羽根とから構成されているので、造粒容器に被処理物と水とを供給し、攪拌羽根を所定時間回転駆動すると、塊状物は破砕され、そして造粒される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、造粒物は次の２つの作用から得られる。すなわち、被処理物を攪拌羽根で混合・分散し、そして造粒物の核となる小さな核造粒物を得る分散・造核作用と、この分散・造核作用で得られた多数の核が混在している被処理物を、同様に攪拌羽根で大きな脈流的な運動をするように混合・攪拌し、核の周囲に被処理物を付着させ所定の大きさに造粒する造粒作用とからなっている。造核作用では、被処理物を粒子単位に分散・混合する必要があるので、攪拌羽根は小さくて高速で回転駆動されるのが望ましい。一方、造核作用を行う攪拌羽根は、大きくて低速で回転駆動されるのが望ましい。
【０００６】
ところで、上記従来の組み合わせ型の造粒装置によると、ミキサとペレタイザは独立しているので、造核作用するミキサの攪拌羽根を小さく、そして高速で回転駆動するように構成することができる。一方、ペレタイザの攪拌羽根は大きくし、低速で回転駆動するように構成することができる。したがって、ミキサはミキサの機能を、そしてペレタイザはペレタイザのそれぞれの機能を充分に生かすことができ、高品質の所望の製品を得ることができる利点はある。しかしながら、ミキサとペレタイザの２台の装置を必要とし、場合によってはロータリーキルンも必要とするので、造粒装置が大型化し、高価格になってしまう欠点がある。したがって、製品のコストアップにもなる。また、造粒中に被処理物を一方のミキサから他方のペレタイザへ移し替えて、再度混合・造粒しなければならないので、処理効率が落ち、これによっても製品のコストアップになる。このように理由により、上記の組み合わせ型の造粒装置は、汚泥のような安価な被処理物の処理装置としては適当ではない。
【０００７】
また、強制攪拌形の造粒装置は、攪拌羽根で塊状物もある程度破砕され、そして造粒されるので、例えば脱水ケーキのような塊状物の造粒には適していると言える。しかしながら、造粒物は、前述したように分散・造核作用と造粒作用の相容れない両作用で得られるので、１台の造粒装置で両作用を同時に得ることは難しく、造粒物はある大きさに成長すると破壊されて、大きな造粒物にはならないという欠点がある。
【０００８】
本発明は、上記したような従来の問題点を解決した混合・造粒装置を提供しようとするもので、具体的には分散・造核作用と造粒作用の両作用を奏する混合・造粒装置を安価に提供することを目的としている。他の発明は、上記目的に加えて、造粒中に乾燥処理も実施できる混合・造粒装置を提供することを目的としている。
【０００９】
本発明の上記目的は、横長の容器を混合ゾーンと造粒ゾーンとに選定し、攪拌羽根をそれぞれのゾーンに適した速度で駆動するように構成することにより達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は上記目的を達成するために、仕切壁が内部に設けられ、それによって混合ゾーンと造粒ゾーンとに仕切られている横長の容器からなり、前記混合ゾーンに供給される被処理物が該混合ゾーンで混合され、そして前記仕切壁の開口部を通って前記造粒ゾーンに連続的に送られ、該造粒ゾーンで造粒されて排出されるようになっている混合・造粒装置であって、前記混合ゾーンには、第１の回転軸が、前記造粒ゾーンには第２の回転軸が、それぞれの回転速度で駆動されるように設けられ、鋤形の攪拌羽根は前記第１の回転軸に、そして板状の造粒羽根は前記第２の回転軸にそれぞれ取り付けられており、前記仕切壁の開口部は開口面積が調節可能になっており、それによって前記被処理物の前記混合ゾーンにおける滞留時間が調整されるように構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の混合・造粒装置において、前記混合ゾーンには、比較的高速で回転駆動されるチョッパー羽根が前記容器に設けられるように構成される。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の混合・造粒装置において、前記造粒ゾーンに位置する容器の外周部には加熱ジャケットが設けられるように構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１、２により本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態に係る混合・造粒装置を示す図で、その（イ）は全体の、そしてその（ロ）は仕切壁の実施の形態を示す図であるが、図１に示されているように、第１の実施の形態に係わる混合・造粒装置は、軸芯が水平方向になるように配置される、横長の容器１を備えている。この横長の容器１の、図１の（イ）において左方が混合ゾーンＫに、右方が造粒ゾーンＰに選定されている。そして、第１の実施の形態によると、これらのゾーンＫ、Ｐにまたがって１本の共通の回転軸３０が回転駆動可能に設けられている。
【００１１】
容器１は、略円筒状を呈している。そして、本実施の形態では、粉体、高含水粘土、石炭の焼却灰、脱水ケーキ等の被処理物は、容器１の左方の端部寄りから混合ゾーンＫに供給され、右方へ送られる過程で分散・混合され、そして核が形成され、次いで造粒ゾーンＰ送られ造粒され、必要に応じて乾燥された製品は造粒ゾーンＰの右端部近傍から排出されるようになっている。そのために、容器１の左端部近傍の上方には、被処理物供給口２が設けられ、容器１の右端部の下方には製品排出口３が設けられている。被処理物供給口２に対応して、後述する機械式定量供給装置１０が、製品排出口３に対応してシュート３’がそれぞれ設けられている。また、混合ゾーンＫには、その上流側に寄った位置にバインダ供給用の噴霧ノズル４、４…が取り付けられ、水、キレート等のバインダは分散・混合中の被処理物に均一に散水されるようになっている。
【００１２】
このように、被処理物供給口２、製品排出口３等が設けられている容器１の両サイドは側壁５、５’で閉鎖されている。そして容器１の中央部よりの位置に、混合ゾーンＫと造粒ゾーンＰとを区画する仕切壁２０が取り付けられている。仕切壁２０は、容器１を横切り閉鎖する形で取り付けられ、本実施の形態では、図１の（ロ）に示されているように、２個の被処理物通過孔２１、２１が、軸心を中心として上下に分かれて、略三角形を呈するようにして明けられている。これらの被処理物通過孔２１、２１の開口面積は、左右方向にスライド可能な調節板２２、２２で調節されるが、そのためにこれらの調節板２２、２２の左端部にはネジ棒２３、２３が取り付けられている。一方、容器１の外側には、その内部に雌ネジが形成されているナット２４、２４が固定されている。そして、前記ネジ棒２３、２３は、ナット２４、２４にそれぞれ螺合している。
【００１３】
したがって、ネジ棒２３、２３の上端部に取り付けられているハンドル２５、２５を正逆方向に回すと、ネジ棒２３、２３が図１の（ロ）において左右方向に移動し、調節板２２、２２が左右方向にスライドし、被処理物通過孔２１、２１の開口面積が調節されることになる。なお、図１の（ロ）に示されている実施の形態では、調節板２２、２２は左右方向にスライド的に駆動されるようになっているが、上下方向にスライドするように実施できる。このように本実施の形態によると、２個の被処理物通過孔２１、２１が明けられているので、後述する攪拌羽根３４、３４、…の回転方向に合わせて、一方の開口面積を広くし、他方を狭くする等の調節が自在にできる。
【００１４】
このように構成されている容器１の造粒ゾーンＰの外周壁には、加熱ジャケット６が設けられている。この加熱ジャケット６は、容器１の内周壁とこの内周壁と所定の間隔をおいて設けられている外周壁とから構成されている。このように構成されている加熱ジャケット６の内部は、加熱蒸気の流路となっているが、加熱蒸気が加熱ジャケット６内で短絡しないように邪魔板、ガイド板等が適宜設けられている。加熱ジャケット６の、図１の（イ）において右方の下方端部には、蒸気コネクタ７が取り付けられている。また、この蒸気コネクタ７に対向して、加熱ジャケット６の、図１において左方の上方部には排気コネクタ８が取り付けられている。蒸気コネクタ７から供給される蒸気は、造粒ゾーンＰの内部を加熱し、そして排気コネクタ８から図示されないボイラへ還流され、そしてボイラで再度加熱され加熱コネクタ７から加熱ジャケット６内へ供給されるようになっている。なお、容器１の造粒ゾーンＰの上流側にもバインダ供給用の噴霧ノズル４が設けられている。また、造粒ゾーンＰには、乾燥中の水蒸気を排出するための排気管９も取り付けられている。
【００１５】
上記のように構成されている容器１の内部には、その軸心と同軸的に本実施の形態では１本の共通の回転軸３０が水平方向に設けられている。回転軸３０は、その両端は容器１から両側壁５、５’を通って外方へ出て、第１、２の軸受３１、３１’により回転自在に軸受けされている。そして、第１の軸受３１の外側において、モータ、ベルト等からなる駆動装置３２により回転駆動されるようになっている。なお、本実施の形態によると、モータにはインバータが取り付けられており、回転軸３０はその回転速度が任意に調節できるようになっている。
【００１６】
このように回転速度が任意に調節される回転軸３０の、混合ゾーンＫに位置する部分には、軸方向および回転角度方向に所定の間隔をおいて複数個のアーム３３、３３、…が固定され、これらのアーム３３、３３、…に攪拌羽根３４、３４、…が取り付けられている。攪拌羽根３４、３４、…は、本実施の形態では鋤形すなわちショベル形を呈し、被処理物はこれらの攪拌羽根３４、３４、…により、浮遊分散混合される。図１に示されている実施の形態によると、容器１の混合ゾーンＫの内部には、攪拌羽根３４、３４、…の他にチョッパー羽根が、望ましくは複数個のチョッパー羽根３５、３５、…が設けられている。これらのチョッパー羽根３５、３５、…は、容器１の被処理物供給口２の下部近傍に、攪拌羽根３４、３４、…と干渉しない位置に設けられ、攪拌羽根３４、３４、…により持ち上げられ、そして落下してくる被処理物を剪断、分散するもので、外部に設けられているモータにより、攪拌羽根３４、３４、…とは関係なく独立的に比較的高速で回転駆動されるようになっている。このように混合ゾーンＫには、チョッパー羽根３５、３５、…が設けられているので、回転軸３０を造粒作用に適した比較的低速度で回転駆動しても、被処理物は充分に剪断、分散作用を受けることになる。
【００１７】
造粒ゾーンＰ内に位置する回転軸３０には、本実施の形態によると、軸方向に所定の間隔をおいて、回転方向には比較的疎に、例えば１８０度間隔に複数個のアーム３６、３６、…が固定され、これらのアーム３６、３６、…の先端部に軸方向に長い板状の造粒羽根３７、３７、…が取り付けられている。
【００１８】
機械式定量供給装置１０は、モータ１４で回転駆動されるスクリュ１２を備え、このスクリュ１２の上方にホッパ１３が設けられている。したがって、モータ１４によりスクリュ１２を所定速度で回転駆動すると、ホッパ１３内の被処理物は所定の割合で容器１に供給される。なお、本実施の形態に係わる混合・造粒装置も制御装置を備え、自動的に造粒することができるが、制御装置は図１には示されていない。
【００１９】
次に、上記実施の形態の造粒作用について説明する。駆動装置３２により回転軸３０を比較的低速で駆動する。さらには、加熱ジャケット６に加熱蒸気を供給する。スクリュ１２を所定速度で回転駆動する。そうすると、ホッパ１３内の被処理物は、所定の割合で容器１の混合ゾーンＫに供給される。被処理物は、攪拌羽根３４、３４、…により持ち上げられ、そして落下し混合される。このとき、主としてチョッパー羽根３５、３５、…により、投入された被処理物は、短時間で混合・剪断・分散される。噴霧ノズル４、４、…からバインダを適宜散布する。これにより小さな核造粒物が生成される。
【００２０】
核造粒物が混在した被処理物は、撹拌羽根３４、３４、…により、仕切壁２０の被処理物通過孔２１、２１を通って下流側の造粒ゾーンＰへと連続的に送られる。このとき、仕切壁２０の被処理物通過孔２１、２１の開口面積により、混合ゾーンＫの滞留時間を調節し、分散・混合の度合い、あるいは核造粒物の形成度合いを適宜調節する。噴霧ノズル４から必要に応じてバインダを噴霧する。そうすると、回転軸３０に取り付けられている造粒羽根３７、３７、…により、攪拌される。このとき核造粒物の外周面に被処理物が付着し、造粒される。造粒されながら乾燥され、製品となってシュート３’から連続的に排出される。
【００２１】
このとき、造粒羽根３７、３７、…の、回転軸３０の軸方向の取り付け間隔は、例えば１８０度になっているので、壊れやすい造粒物も壊れることなく、所定大きさに造粒され、製品排出口３から排出される。このように、本実施の形態によると、１台の混合・造粒装置により、比較的低速の共通の回転軸３０により造粒されるが、混合ゾーンＫには比較的高速で回転駆動されるチョッパ羽根３５、３５、…が設けられているので、被処理物は充分に混合・分散され、そして造核される。また、回転軸３０は比較的低速で回転駆動されるので、壊れやすい被処理物も壊れることなく所定大きさに造粒される。上記のようにして、脱水ケーキ、粘土、焼却灰等の鉱物以外の例えば化学薬品、食品等を同様にして処理できることは明らかである。
【００２２】
上記の第１の実施の形態は色々な変形が可能である。例えば、第２の実施の形態として図２の（イ）に示されているように、図１に示されている実施の形態の仕切壁２０の中心部に第３の軸受３１”を設けると共に、回転軸３０を混合ゾーンＫに位置する第１の回転軸３０ｋと、造粒ゾーンＰに位置する第２の回転軸３０ｐとに分割し、そして上記第３の軸受３１”に、第１の回転軸３０ｋの端部と、第２の回転軸３０ｐの端部とをそれぞれ軸受けするように実施することもできる。このように回転軸３０を分割すると、第１の回転軸３０ｋは混合・分散および造核に適した比較的高速で、また第２の回転軸３０ｐは造粒に適した比較的低速で回転駆動することができる。また、攪拌羽根３４、３４、…および造粒羽根３７、３７、…の構造に融通性が得られるようにもなる。さらには、第１の回転軸３０ｋを高速で回転駆動すると、充分な混合・分散および造核作用が得られるので、チョッパー羽根３５、３５、…を省略することもできる。
【００２３】
図２の（ロ）、（ハ）に、本発明の第３の実施の形態が示されている。前述した第１および第２の実施の形態と同様な部材には同じ参照数字あるいは符号を付けて重複説明はしないが、第３の実施の形態によると、造粒ゾーンＰは造粒ドラム４０から構成されている。さらに詳しく説明すると、第２の回転軸３０ｐには複数本のアーム４１、４１、…が取り付けられ、造粒ドラム４０はこれらのアーム４１、４１、…により第２の回転軸３０ｐと一体になって駆動装置３２’により回転駆動されるようになっている。造粒ドラム４０の仕切壁２０側は、テーパ壁４２により縮径されている。そして、混合ゾーンＫ中の被処理物は、仕切壁２０の被処理物通過孔２１、２１からガイド４３により造粒ドラム４０内へ供給されるようになっている。造粒ドラム４０の右端部は、エンドプレート４５で封鎖されているが、このエンドプレート４５には、図２の（ハ）に示されているように、同心的に円弧状の複数個の製品排出口４６、４６、…が明けられている。したがって、造粒ドラム４０が回転駆動されるときも、製品は実質上連続的に製品排出口４６、４６、…から排出される。
【００２４】
第３の実施の形態によっても、例えば第２の回転軸３０ｐを第１の回転軸３０きょりも低速で回転駆動することにより、従来の技術の項で説明した筒型容器を回転駆動して内部の被処理物を造粒する原理により、造粒できることは明らかである。このとき、造粒ドラム４０の内周壁に被処理物を掬い上げる羽根、製品排出口４６、４６、…の方へ案内するガイド部材等を設けることができることも明らかである。さらには、第１の回転軸３０ｋを高速で回転駆動することにより、チョッパー羽根３５、３５、…を省略できることも明らかである。なお、図２の（ロ）に示されている実施の形態では、容器１の本体は造粒ドラム４０の方まで延びているが、造粒ドラム４０の方は無くても実施できる。また、図には示されていないが、造粒ドラム４０の内部を外周部に設けたヒータ等により加熱することもできる。このとき生じる蒸気は、排気管９から排気される。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、仕切壁が内部に設けられ、それによって混合ゾーンと造粒ゾーンとに仕切られている横長の容器からなり、前記混合ゾーンに供給される被処理物が該混合ゾーンで混合され、そして前記仕切壁の開口部を通って前記造粒ゾーンに連続的に送られ、該造粒ゾーンで造粒されて排出されるようになっている混合・造粒装置の前記混合ゾーンには、第１の回転軸が、前記造粒ゾーンには第２の回転軸が、それぞれの回転速度で駆動されるように設けられ、鋤形の攪拌羽根は前記第１の回転軸に、そして板状の造粒羽根は前記第２の回転軸にそれぞれ取り付けられているので、分散・造核作用と造粒作用の両作用を奏するにも拘わらず、混合・造粒装置を安価に得ることができるという本発明に特有の効果が得られる。特に、混合ゾーンと造粒ゾーンとにそれぞれ設けられている第１、２の回転軸は、それぞれの回転速度で回転駆動されるようになっているので、混合には混合に適した回転速度で、そして造粒には造粒に適した回転速度で回転駆動することができる。また、他の発明によると、混合ゾーンには剪断・分散用のチョッパー羽根が設けられているので、被処理物は充分に分散・混合され、そして造粒核が形成される。したがって、安価な混合・造粒装置で高品質の製品を安価に得ることができる。さらに他の発明によると、造粒ゾーンに位置する容器の外周部には加熱ジャケットが設けられているので、上記効果に加えて、造粒と同時に乾燥製品を得ることができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を模式的に示す図で、その（イ）は全体を示す断面図、その（ロ）は仕切壁の側面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を模式的に示す図で、その（イ）は第２の実施の形態の仕切壁部分のみを示す断面図、その（ロ）は第３の実施の形態の要部のみを示す断面図、そしてその（ハ）はエンドプレートの側面図である。
【符号の説明】
１容器４噴霧ノズル
６加熱ジャケット２０仕切壁
３０回転軸３０ｋ第１の回転軸
３０ｐ第２の回転軸３２” 第３の軸受
３４攪拌羽根３５チョッパ羽根
３７造粒羽根４０造粒ドラム

Claims

仕切壁が内部に設けられ、それによって混合ゾーンと造粒ゾーンとに仕切られている横長の容器からなり、前記混合ゾーンに供給される被処理物が該混合ゾーンで混合され、そして前記仕切壁の開口部を通って前記造粒ゾーンに連続的に送られ、該造粒ゾーンで造粒されて排出されるようになっている混合・造粒装置であって、
前記混合ゾーンには、第１の回転軸が、前記造粒ゾーンには第２の回転軸が、それぞれの回転速度で駆動されるように設けられ、鋤形の攪拌羽根は前記第１の回転軸に、そして板状の造粒羽根は前記第２の回転軸にそれぞれ取り付けられており、
前記仕切壁の開口部は開口面積が調節可能になっており、それによって前記被処理物の前記混合ゾーンにおける滞留時間が調整されるようになっていることを特徴とする混合・造粒装置。
請求項１に記載の混合・造粒装置において、前記混合ゾーンには、比較的高速で回転駆動されるチョッパー羽根が前記容器に設けられていることを特徴とする混合・造粒装置。
請求項１または２に記載の混合・造粒装置において、前記造粒ゾーンに位置する容器の外周部には加熱ジャケットが設けられていることを特徴とする混合・造粒装置。