JP4809502B1 - 岩石微砂回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】岩石を粉砕して組骨材を作ってその副産物の石粉を破砕して、人工砕石砂などの細骨材を製造する過程で発生する岩石スラッジを薬品処理する前にこの岩石スラッジから微砂を分離して回収するようにすることによって、後処理時の薬品使用量を減らし廃棄物の発生量を最小化できる岩石微砂回収装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る岩石微砂回収装置は、筒形状の本体と、前記本体の内部に傾斜して設置され下端部が前記本体の内壁から離隔設置された第１傾斜板と、前記本体の内部に前記第１傾斜板と反対方向に傾斜して設置され下端部が前記本体の内壁及び底から離隔設置された第２傾斜板と、前記本体の上端縁部に上端部が固定され下端部に岩石微砂が抜け出る孔が形成された円錘形のウォーターチャンバーと、前記本体の上側に設置されて、前記第１傾斜板の上側に岩石スラッジを供給するスラッジ流入管と、前記ウォーターチャンバーの上端に連通するように設置されて、前記ウォーターチャンバーの上側に位置した澄んだ水を沈殿槽へ排出するオーバーフロー管と、前記第２傾斜板の下段と反対側に連通して沈降した岩石微砂が排出される排出管、を含むことを特徴とする。従って、沈殿槽へ排出される放流水の微細成分を最小化して、水処理時の薬品消耗量を減らせて最終的に排出するスラッジケーキの量を大幅に減少できる。そして、岩石スラッジに含まれた高強度の岩石微砂を回収して、コンクリート製造に利用することによって、コンクリートの強度を大幅に向上できると共にコンクリート製造時砂の使用量を減少できる。
【選択図】図１

Description

本発明は岩石を粉砕して粗骨材を作ってその副産物の石粉を破砕して人工砕石砂などの細骨材を製造する過程において発生する岩石スラッジを薬品処理する前にこの岩石スラッジから微砂を分離して回収することによって後処理時の薬品使用量を減らし廃棄物の発生量を最小化できる岩石微砂回収装置に関する。

近来、鉄筋コンクリートを利用した各種建設産業が活性化して天然骨材が絶対的に不足となって天然骨材の代用品として人工骨材及び循環骨材の活用度が増加している実情である。人工骨材は石山の岩盤などを破砕して製造するもので、その太さにより組骨材と細骨材に区分されている。

人工骨材の生産のために岩盤などを破砕すると、岩質によって多少差があるが概ね組骨材の４３％に達する石粉が発生する。しかし、この石粉はアスファルト又はアスファルトコンクリートのような特定用途のみとして使用できるだけで、その活用度が大変少ないため、多くは埋めたり野積して放置し、このような廃棄物の処理問題は人工骨材の生産を阻害する要素となっている。これに伴い石粉を加工して細骨材を生産する方法が開発され、この方法を適用することによって組骨材の３５％に達する莫大な量の細骨材を得ることができるようになった。

岩盤から骨材を生産するための装置としては、クラッシャープラント（Ｃｒｕｓｈｅｒ Ｐｌａｎｔ）とサンドプラント（Ｓａｎｄ Ｐｌａｎｔ）があるが、クラッシャープラントでは原材料を破砕して組骨材を生産し、その副産物の石粉をサンドプラントでさらに破砕して細骨材を生産している。クラッシャープラントでは多様な種類のクラッシャーを利用して原材料を破砕し、土粉を分離すると共に数回の破砕及び選別作業を介して必要な規格の組骨材を生産する。この過程で発生する規格以下の石粉は細骨材を生産するサンドプラントに供給する。

サンドプラントは、多くは湿式製造方法を利用して細骨材を生産するが、石粉をバーマック（Ｂａｒｍａｃ）のようなサンドクラッシャーを利用して破砕すると共にサンド真空スクリーンを利用して製品を選別する。この時、石粉の破砕過程で発生したホコリなどを除去するために水で洗い落とす作業をするが、この過程で発生したスラッジ(以下、「岩石スラッジ」という)には微細な砂成分(以下、「岩石微砂」という)が含まれており、そのまま排出すると環境汚染を誘発するため、後処理作業を行っている。

前記細骨材の生産過程で発生する岩石スラッジを後処理するためには動力サイクロン装置と沈殿槽（Ｔｈｉｃｋｎｅｒ）を利用する。前記動力サイクロン装置は遠心力を利用して岩石スラッジの中の砂を分級して回収し、前記動力のサイクロン装置から排出した岩石スラッジは、沈殿槽に供給される。前記沈殿槽には凝結剤や凝集剤のような薬品成分が投入されるため、岩石微砂が凝集して沈殿し、フィルタープレス（Ｆｉｌｔｅｒ Ｐｒｅｓｓ）を利用して沈殿物を脱水させてスラッジケーキ（Ｓｌｕｄｇｅ Ｃａｋｅ）に作る。このようなスラッジケーキは、リサイクル不可能であり、埋めたて又は野積するが、細骨材を生産する過程で細骨材と略同量が発生するため、埋立地又は野積場の確保に困難が多く、浸出水による環境汚染の恐れがある。

また、スラッジケーキに含まれた岩石微砂は、土粉とは異なって非常に有用な成分が含まれており、これを十分活用できないのが現状である。一般に骨材中の微粉はコンクリートの単位数量を増加させてコンクリートの強度や耐久性を低下させる要因となるが、岩石微砂は微粉末効果を通して、コンクリートの強度を増加させるため非常に有用である。また、コンクリートに３〜５％程度の微粉が含まれている場合、ブリードを減少させて、適正水準の粘性を持たせてコンクリートの材料分離を減少させるが、微粉量が７％以上の場合には粘性維持に必要な単位数量が高まり過ぎて、２〜３％以下ではコンクリートにブリードを引き起こして、材料分離現象が生じ施工時充鎮性が低下してコンクリートの表面が粗くなる。

つまり、従来のサンドプラント設備は、細骨材の生産過程で発生した岩石スラッジを処理する際、岩石スラッジ全体を薬品処理した後に脱水するが、岩石スラッジに含まれた岩石微砂を十分に回収できず、化学薬品が多く消耗され、最終的に排出するスラッジケーキの量が多くて廃棄に困難があるだけではなく、コンクリート製造に有用な岩石微砂を十分に活用できない短所がある。

本発明は前記の従来問題を解決するために案出されたもので、本発明の第１の目的は、湿式で細骨材を生産する過程で発生する岩石スラッジに含まれた岩石微砂を回収した後、水処理することによって、水処理過程で使われる化学薬品の消耗量を減らすと共に、有用な岩石微砂を得ることができる岩石微砂回収装置を提供することである。

また、本発明の第２の目的は、岩石スラッジに含まれた岩石微砂を回収することによって薬品処理による沈殿物の量を減少させて脱水負荷を減らし、スラッジケーキの発生量を減らせる岩石微砂回収装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の岩石微砂回収装置は、筒形状の本体と、前記本体の内部に傾斜して設置され下端部が前記本体の内壁から離隔設置された第１傾斜板と、前記本体の内部に前記第１傾斜板と反対方向に傾斜して設置され下端部が前記本体の内壁及び底から離隔設置された第２傾斜板と、前記本体の上端縁部に上端部が固定され下端部に岩石微砂が抜け出る孔が形成された円錘形のウォーターチャンバーと、前記本体の上側に設置されて前記第１傾斜板の上側に岩石スラッジを供給するスラッジ流入管と、前記ウォーターチャンバーの上端に連通するように設置されて、前記ウォーターチャンバーの上側に位置した澄んだ水を沈殿槽へ排出するオーバーフロー管と、前記第２傾斜板の下端と反対側に連通されて沈降した岩石微砂が排出される排出管、を含むことを特徴とする。また、本発明の岩石微砂回収装置によると、孔が形成された中央部が下方に垂れた曲面状の遮断板が前記ウォーターチャンバーの上側にさらに設置され、前記オーバーフロー管は前記遮断板の上側で連通されることを特徴とする。

また、本発明の岩石微砂回収装置によると、前記ウォーターチャンバーの外部下方に設置されて前記ウォーターチャンバーの孔を通して抜け出す岩石微砂を前記第２傾斜板の下側に案内する笠形状の外部ガイドと、前記ウォーターチャンバーの内部に設置なって沈降する岩石微砂を前記ウォーターチャンバーの内壁側に案内する笠形状の内部ガイドと、をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明の岩石微砂回収装置によると、前記内部ガイドは支持台に連結された２つのコーン部材が上下に配置された構造で形成され、他の支持台によって前記ウォーターチャンバーの内部に固定されることを特徴とする。また、本発明の岩石微砂回収装置によると、前記ウォーターチャンバーは、前記第１傾斜板を貫いて設置され、前記外部ガイド及びその支持台は、前記第２傾斜板を貫いて設置されることを特徴とする。また、本発明の岩石微砂回収装置によると、前記スラッジ流入管は、互いに離隔された位置に複数設置され、流入する岩石スラッジ同士の衝突によって、渦流が形成されるようにしたことを特徴とする。

本発明の岩石微砂回収装置は、岩石スラッジに含まれた岩石微砂を分離して回収するため沈殿槽に排出される放流水の微細成分を最小化して水処理時の薬品消耗量を減らせて最終的に排出するスラッジケーキの量を大幅に減少できる効果がある。

また、本発明の岩石微砂回収装置によると、岩石スラッジに含まれた高強度の岩石微砂を回収してコンクリート製造に利用できることによって、コンクリートの高強度化に寄与してコンクリート製造時砂の使用量を減少できる効果がある。

また、本発明の岩石微砂回収装置によると、外部動力を使わずに岩石スラッジの微細成分が自然的に沈降して分離することによって維持費用が殆ど掛からない効果がある。

また、本発明の岩石微砂回収装置によると、水が満たされるウォーターチャンバーの上部を遮断板で遮断し、中央の孔を通して抜け出した澄んだ水だけを沈殿槽に供給することで沈殿槽及び脱水装置の負荷を最小化できる効果がある。

本発明に係る岩石微砂回収装置を概略的に示した構成図である。 本発明の岩石微砂回収装置の外側一部を切開した斜視図である。 本発明の岩石微砂回収装置での岩石微砂の移動経路を示した参考図である。 本発明の岩石微砂回収装置で岩石微砂が分離した水の排出経路が図示された参考図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の岩石微砂回収装置を説明する。

本発明に係る岩石微砂回収装置は、図１と図２に示したように、円筒形状の本体１０と、前記本体１０の内部に傾斜して設置され下端部が前記本体１０の内壁から離隔設置された第１傾斜板１１と、前記本体１０の内部に前記第１傾斜板１１と反対方向に傾斜して設置され下端部が前記本体１０の内壁及び底から離隔設置された第２傾斜板１２と、前記本体１０の上端縁部に上端部が固定され下端部に孔２１が形成された円錘形のウォーターチャンバー２０と、前記ウォーターチャンバー２０の上側にさらに設置されて孔２５’が形成された中央部が下方に垂れた曲面状の遮断板２５と、前記ウォーターチャンバー２０の下部に設置されて、前記ウォーターチャンバー２０の孔２１を通して抜けて出てくる岩石微砂を前記第２傾斜板１２の下側に案内する笠形状の外部ガイド１３と、前記ウォーターチャンバー２０の内部に設置されて沈降する岩石微砂を前記ウォーターチャンバー２０の内壁側に案内する笠形状の内部ガイド２３と、前記本体１０の上側に設置されて前記第１傾斜板１１の上側に岩石スラッジを供給するスラッジ流入管１５と、前記遮断板２５の上側で前記ウォーターチャンバー２０に連通するように設置されて、前記ウォーターチャンバー２０の上側に位置した澄んだ水を沈殿槽へ排出するオーバーフロー管２２と、前記第２傾斜板１２の下端と反対側に連通されて沈降した岩石微砂を排出する排出管１６、を含んで形成される。

ここで、前記ウォーターチャンバー２０は前記第１傾斜板１１を貫いて設置され、前記外部ガイド１３と前記ウォーターチャンバー２０に前記外部ガイド１３を固定する複数の支持台１４は前記第２傾斜板１２を貫いて設置される。そして、前記内部ガイド２３は複数の支持台２３ｂで連結された２つのコーン部材２３ａが、上下に配置された構造で形成され、前記コーン部材２３aの中いずれか一つに設置される複数の他の支持台２３ｃにより前記ウォーターチャンバー２０の内部に固定される。

前記のように構成された本発明の岩石微砂回収装置は、岩石スラッジに含まれた岩石微砂を分離して回収した後、微量の岩石成分だけが含まれた澄んだ水を沈殿槽に送る。岩石スラッジを動力サイクロン（図示せず）に供給して処理することによって一次的に小骨材を分離し、残る岩石スラッジを沈殿槽（図示せず）に送るが、この岩石スラッジをポンプ（図示せず）で圧送して、スラッジ流入管１５を通して本体１０の内部に流入させる。この時、前記スラッジ流入管１５を２つ以上設置する場合、流入された岩石スラッジが互いに衝突して渦流を起こすことによって岩石微砂が簡単に分離される。前記本体１０の内部に流入された岩石スラッジは、第１傾斜板１１及び第２傾斜板１２に沿って流れるようになり、この過程で岩石スラッジに含まれた岩石微砂が分離される。分離した岩石微砂は前記第１傾斜板１１及び第２傾斜板１２の下端部と前記本体１０の内壁との間の隙間を通して抜け出した後、前記本体１０の内壁に沿って下降する。この時、前記第１傾斜板１１又は第２傾斜板１２に沿って流動する岩石スラッジが、前記第１傾斜板１１又は第２傾斜板１２の下端部で前記本体１０の内壁に衝突するようになるため、岩石微砂の分離がスムーズに行われる。前記過程を通して岩石スラッジから分離した岩石微砂は、前記本体１０の下端に連結された排出管１６を通して排出され、特定規格のスクリーンによってろ過することによって水と分離し、スクリーンの下部に抜け出した水は動力サイクロン又はサンドプラントで再循環される。このように岩石スラッジから岩石微砂が分離することによって、前記本体１０の内部には水が満たされるようになる。即ち、前記スラッジ流入管１５の直径に比べて、前記排出管１６の直径が小さいため、前記排出管１６に抜け出さない水が徐々に満たされる。これによってウォーターチャンバー２０の孔２１を通して前記ウォーターチャンバー２０の内部に水が流入され、前記第１傾斜板１１の底部には若干の空気が残留し、前記本体１０の内部に水が完全に満たされなくなる。そして、前記第１傾斜板１１の上面では前記スラッジ流入管１５を通して流入した岩石スラッジが流動し続けているため、水は抵抗を受けない前記ウォーターチャンバー２０に優先的に満たされる。以後、前記ウォーターチャンバー２０に満たされた水が前記ウォーターチャンバー２０の上側に設置された遮断板２５の孔２５’を通して抜け出した後、オーバーフロー管２２を通して沈殿槽に供給される。

そして、前記ウォーターチャンバー２０に満たされた水は、殆ど流動しないため、まだ分離されず水の中に含まれていた岩石微砂が停滞した水の中で徐々に沈降するようになる。沈降した岩石微砂は、前記ウォーターチャンバー２０の内面に沿って移動した後、下端部の孔２１を通して抜け出すようになり、前記ウォーターチャンバー２０の下部に位置した外部ガイド２２の上面に沿って前記第２傾斜板１２の下部に排出される。そして、前記ウォーターチャンバー２０の内部で沈降する岩石微砂は、二重構造のコーン部材２３aにより前記ウォーターチャンバー２０の内壁に移動した後、孔２１を通して排出される。

一方、以上のように動力サイクロンから排出される岩石スラッジから岩石微砂を回収する代りに、既存のスラッジケーキに十分な水を混合して撹拌した後、前記本体１０に供給することによってスラッジケーキに含まれた岩石微砂を回収するように、スラッジケーキを再処理する用途にも使用可能である。但し、この場合には複数のスラッジ流入管の中の一つには、液状スラッジケーキを供給し、残りのスラッジ流入管には通常の岩石スラッジを供給することによって追加する水の消耗量を減らすことが望ましい。

以上、本発明の望ましい実施例を説明したが、本発明の範囲は、このような特定の実施例にだけ限定されず、当該分野において通常の知識を有する者であれば本発明の特許請求範囲内に記載された範囲内で適切に変更することができる。

１０ 本体
１１ 第１傾斜板
１２ 第２傾斜板
１３ 外部ガイド
１４ 支持台
１５ スラッジ流入管
１６ 排出管
２０ ウォーターチャンバー
２１ 孔
２２ オーバーフロー管
２３ 内部ガイド
２３ａ コーン部材
２３ｂ、２３ｃ 支持台
２５ 遮断板

Claims (6)

1. 筒形状の本体１０と、
   前記本体１０の内部に傾斜して設置され下端部が前記本体１０の内壁から離隔設置された第１傾斜板１１と、
   前記本体１０の内部に前記第１傾斜板１１と反対方向に傾斜して設置され下端部が前記本体１０の内壁及び底から離隔設置された第２傾斜板１２と、
   前記本体１０の上端縁部に上端部が固定され下端部に岩石微砂が抜け出る孔２１が形成された円錘形のウォーターチャンバー２０と、
   前記本体１０の上側に設置されて、前記第１傾斜板１１の上側に岩石スラッジを供給するスラッジ流入管１５と、
   前記ウォーターチャンバー２０の上端に連通するように設置されて、前記ウォーターチャンバー２０の上側に位置した澄んだ水を沈殿槽へ排出するオーバーフロー管２２と、
   前記第２傾斜板１２の下段と反対側に連通されて沈降した岩石微砂が排出する排出管１６と、
   を含むことを特徴とする、岩石微砂回収装置。
2. 孔２５’が形成された中央部が下方に垂れた曲面状の遮断板２５が、前記ウォーターチャンバー２０の上側にさらに設置され、
   前記オーバーフロー管２２は、前記遮断板２５の上側で連通されることを特徴とする、
   請求項１に記載の岩石微砂回収装置。
3. 前記ウォーターチャンバー２０の下部に設置されて前記ウォーターチャンバー２０の孔２１を通して抜け出す岩石微砂を前記第２傾斜板１２の下側に案内する笠形状の外部ガイド１３と、
   前記ウォーターチャンバー２０の内部に設置されて沈降する岩石微砂を前記ウォーターチャンバー２０の内壁側に案内する笠形状の内部ガイド２３と、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の岩石微砂回収装置。
4. 前記内部ガイド２３は支持台２３ｂに連結された２つのコーン部材２３ａが上下に配置された構造で形成され、他の支持台２３ｃにより前記ウォーターチャンバー２０の内部に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の岩石微砂回収装置。
5. 前記ウォーターチャンバー２０は前記第１傾斜板１１を貫いて設置され、
   前記外部ガイド１３及びその支持台１４は前記第２傾斜板１２を貫いて設置されることを特徴とする、
   請求項３又は請求項４に記載の岩石微砂回収装置。
6. 前記スラッジ流入管１５は、互いに離隔された位置に複数設置され、流入する岩石スラッジらの衝突によって渦流が形成されるように構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の岩石微砂回収装置。
   

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