JP6773323B2 - Dry separation method of volcanic ejecta deposit minerals, dry separation device of volcanic ejecta deposit minerals, manufacturing method of fine aggregate and volcanic glass material - Google Patents
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Description
本発明は、火山噴出物堆積鉱物、例えば普通シラスを乾式分離する乾式分離方法、乾式分離装置、乾式分離方法により得られる細骨材及び火山ガラス材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a dry separation method for dry separation of volcanic ejecta deposit minerals, for example, ordinary shirasu, a dry separation device, and a method for producing fine aggregate and volcanic glass material obtained by the dry separation method.
従来、コンクリート用細骨材として、川砂、海砂のような天然砂が用いられていたが、川砂は、長年にわたる乱掘の結果、枯渇をきたしており、また海砂の採取が環境破壊につながるためその採取が制限されている。よって、コンクリート用細骨材は、一部を輸入に頼らざるを得ない事態が生じている。海砂の依存度の高い西日本では、特に深刻であり、天然砂に代わるべき原料の入手が緊急の課題となっている。 Conventionally, natural sand such as river sand and sea sand has been used as fine aggregate for concrete, but river sand has been depleted as a result of over-the-counter digging, and the collection of sea sand causes environmental destruction. The collection is restricted because it is connected. Therefore, some fine aggregates for concrete have to be imported. This is especially serious in western Japan, which is highly dependent on sea sand, and the acquisition of raw materials to replace natural sand is an urgent issue.
ところで、シラスは、南九州に広く分布する火山噴出物堆積鉱物の1種であって、大量に入手可能な資源であることから、シラスをコンクリート用の骨材として活用できれば天然砂の代りになり得る。特に、川砂などの無塩砂は、コンクリート、特に鉄筋コンクリートの長寿命化に寄与するため、塩分の混入が避けられない海砂よりも付加価値が高いが、川砂の採取は、淡水生物や水生植物などの生態系の破壊をもたらし、環境負荷が大きい。シラスは、陸上にある約3万年前の火砕流堆積物であり無塩なので、シラスから取り出された細骨材は、無塩砂として付加価値が高い。 By the way, Shirasu is one of the volcanic ejecta sedimentary minerals widely distributed in Southern Kyushu and is a resource that can be obtained in large quantities. Therefore, if Shirasu can be used as an aggregate for concrete, it will be a substitute for natural sand. obtain. In particular, unsalted sand such as river sand contributes to extending the life of concrete, especially reinforced concrete, so it has higher added value than sea sand, which is inevitably mixed with salt. However, collecting river sand is a collection of freshwater organisms and aquatic plants. It causes the destruction of the ecosystem such as, and has a large environmental load. Since Shirasu is a pyroclastic flow deposit on land about 30,000 years ago and is unsalted, the fine aggregate extracted from Shirasu has high added value as unsalted sand.
コンクリート用細骨材として、普通シラス、すなわち、南九州のシラス台地を形成するもので、天然のままで加工されていないシラスを用いる場合の最大の課題は、鹿児島県土木部が監修した「シラスを細骨材として用いるコンクリートの施工マニュアル(案)」(2006年発行)によれば、シラス中に極めて多くの微粒分が含まれていることにある。普通シラス中の粒径0.150mm以下の微粒分の含有量は、20〜40%の範囲であり、平均で30%程度と、天然砂に比べて異常に多くなっている。微粒分が多いのは、水による淘汰作用を受けた川砂などと異なり、普通シラスが水の淘汰作用を受けていない巨大な火砕流堆積物であるということに由来する。土木学会「コンクリート標準示方書」には、普通砂の場合は粒径0.150mm以下の粒子含有量を10%以下とし、砕砂及び高炉スラグ砕砂については同含有量を15%以下とすることができるとしているから、普通シラスをそのままでは普通砂に用いることはできない。仮に、粒径0.150mm以下の微粒分を大量に含む細骨材を用いた場合は、まだ固まらないフレッシュコンクリートの流動性が阻害され、単位水量の増大につながる。このため、粒径0.150mm以下の微粒分を、望ましくは砕砂と同じ15%以下、少なくとも15%未満にまで除去する必要があるが、その除去には多大の経費を要し、コスト高になるために、これまで実現できなかった。 As a fine aggregate for concrete, ordinary shirasu, that is, shirasu plateau in southern Kyushu, is formed, and the biggest problem when using unprocessed shirasu as it is is "Shirasu" supervised by the Civil Engineering Department of Kagoshima Prefecture. According to "Concrete Construction Manual (Draft)" (issued in 2006), Shirasu contains an extremely large amount of fine particles. The content of fine particles having a particle size of 0.150 mm or less in ordinary shirasu is in the range of 20 to 40%, and is about 30% on average, which is abnormally large as compared with natural sand. The large amount of fine particles is derived from the fact that Shirasu is a huge pyroclastic flow deposit that is not normally selected by water, unlike river sand that has been selected by water. According to the Japan Society of Civil Engineers "Concrete Standard Specification", the particle content of ordinary sand with a particle size of 0.150 mm or less should be 10% or less, and the content of crushed sand and blast furnace slag crushed sand should be 15% or less. Since it is said that it can be done, ordinary slag cannot be used as it is for ordinary sand. If a fine aggregate containing a large amount of fine particles having a particle size of 0.150 mm or less is used, the fluidity of fresh concrete that has not yet hardened is hindered, leading to an increase in the unit water amount. For this reason, it is necessary to remove fine particles having a particle size of 0.150 mm or less, preferably to 15% or less, which is the same as crushed sand, or at least less than 15%, but the removal requires a great deal of cost and is costly. In order to become, it could not be realized so far.
すなわち、シラスから粒径0.150mm以下の微粒分を除去するには、乾式ふるい分け法と湿式ふるい分け法があるが、前者をシラスが未乾燥のままで行うと、含まれる水分が粒子同士の接着を保持する働きをしたり、ふるい過程で振動により水分がしみ出してくる場合があることから、微粒分は凝集したり粗粒子に付着したまま、ふるいの網にも付着してしまい、ふるいが目詰まりを起こして微粒分の除去が不可能となる。そのため、ふるい分けに先立って乾燥する必要があるが、それには多大のエネルギー消費を伴う上に長い処理時間を必要とし、実用化の上で大きな障害となるのを免れない。また、後者の湿式ふるい分け法は、大量の水を用いなければならない上に、整粒後に乾燥処理を行う必要があるため、前者と同様の不利を伴う。 That is, there are a dry sieving method and a wet sieving method for removing fine particles having a particle size of 0.150 mm or less from the silas. However, if the former is performed while the silas remains undried, the contained moisture adheres to the particles. Moisture may seep out due to vibration during the sieving process, so the fine particles may aggregate or adhere to the coarse particles and also adhere to the sieve net, causing the sieving. It causes clogging and makes it impossible to remove fine particles. Therefore, it is necessary to dry it before sieving, but it requires a large amount of energy consumption and a long processing time, which is unavoidably a major obstacle to practical use. In addition, the latter wet sieving method has the same disadvantages as the former because it requires the use of a large amount of water and requires a drying treatment after sizing.
シラスを整粒する際のもう一つの課題として、除去された粒径0.150mm以下の微粒分、すなわち不要残分の処分の問題がある。JIS−A1204「土の粒度試験方法」によれば、粒径2〜4.75mmが細礫分、粒径0.850〜2mmが粗砂分、粒径0.250〜0.850mmが中砂分、粒径0.075〜0.250mmが細砂分、粒径0.005〜0.075mmがシルト分、粒径0.005mm以下が粘土分と規定されている。したがって、粒径0.150mm以下の微粒分は、粒度分布が広く、細砂分の一部とシルト分と粘土分とが混在していることになり、付加価値も低く、その用途が無い。そのシルト分と粘土分のうち、特に粘土分は、粒子が細かく水中で沈降し難いので、濁ったまま川や海に流すことができず、ため池でコストのかさむ凝集剤を使って沈降速度を高めて沈殿分離したものを廃棄処分しなければならず、その処分費用も無視できない。また、その上澄液の排水も凝集剤の成分が混入しているので、自然環境への放流は、環境上も好ましくない。一度、水に浸された粘土分やシルト分と粘土分の凝集体は、乾燥過程で、凝固してしまい、利用する場合に、単粒子に分散させて用いたくても、単粒子に分散しにくいので、たとえ混和材などに用いようとしても凝集構造が邪魔をして、本来有する可能性のあるポゾラン効果を発現し難い。更に、凝集剤の成分が混入している場合には、混和材としての効果が低減する。
Another problem in sizing the shirasu is the problem of disposal of the removed fine particles having a particle size of 0.150 mm or less, that is, unnecessary residues. According to JIS-A1204 "Soil particle size test method",
所望の粒度に整えることを整粒というが、普通シラスを整粒して上記のように粒径0.150mmを基準に2分割した場合に、その一方が製品として有用であっても、他方の不要残分が発生して、その処分費用を製品に転嫁することになるため、価格競争で不利になる。また、整粒による分割数が少ないと、自ずと粒度幅が広いものとなり、付加価値が低くなるので、採算が合わなかった。 Adjusting to the desired particle size is called sizing, but when shirasu is usually sized and divided into two parts based on the particle size of 0.150 mm as described above, even if one of them is useful as a product, the other Unnecessary residue is generated and the disposal cost is passed on to the product, which is disadvantageous in price competition. In addition, if the number of divisions by sizing is small, the particle size range naturally becomes wide and the added value becomes low, so that it is not profitable.
したがって、吉田シラスや加久藤シラスのような、水による天然の淘汰作用を受けて粒度が細かく揃っている資源量の極めて少ないシラスは例外として、シラス台地を形成する普通シラスについては、工業的には整粒すると採算がとれないのが現状であった。 Therefore, with the exception of shirasu, such as Yoshida shirasu and Kakuto shirasu, which have a very small amount of resources and have a fine particle size due to the natural selection action of water, the ordinary shirasu that forms the shirasu plateau is industrially The current situation is that it is not profitable if the grains are sized.
普通シラスの整粒方法に関して、第一サイクロンないし第四サイクロンとバグフィルタとを組み合わせて、第一サイクロンで細骨材、第二サイクロンで粗砂分及び中砂分、第三サイクロンで中砂分及び細砂分、第四サイクロンで細砂分及びシルト分、バグフィルタで粘土分を、それぞれ回収する方法がある(特許文献1)。 Regarding the method of sizing ordinary silas, the first cyclone or the fourth cyclone and the bag filter are combined, and the first cyclone is the fine aggregate, the second cyclone is the coarse sand and the middle sand, and the third cyclone is the middle sand. There is also a method of recovering fine sand, fine sand and silt with a fourth cyclone, and clay with a bag filter (Patent Document 1).
特許文献1に記載の整粒方法は、煩雑で多量の熱エネルギーの消費を伴う原料シラス又は製品の乾燥処理や、大量の水を使用する水簸処理を行うことなく、火山噴出物堆積鉱物から所望の粒度に整えられた付加価値の高い整粒物を、簡単かつ効率的に、多種類にて同時に大量生産することが可能である。しかしながら、普通シラスを原料に、第一サイクロンで回収される細骨材は、そのままではJIS A5308の「砂」で規定する密度2.5g/cm3以上のものの収率が低く、収率を高めるために更なる改良が求められていた。
The sizing method described in
本発明は、従来の普通シラスの整粒方法の改良を図り、密度が2.5g/cm3以上の細骨材の収率を高めることができる火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法を提供することを目的としている。 The present invention provides a dry separation method for volcanic ejecta sedimentary minerals, which is an improvement of the conventional shirasu sizing method and can increase the yield of fine aggregate having a density of 2.5 g / cm 3 or more. The purpose is.
本発明者は、火山噴出物堆積鉱物、例えば普通シラスから、粒径の大きな礫分を取り除いたのち、特定の風力選別機と特定の比重差選別装置とを組み合わせた装置により乾式分離することで、密度が2.5g/cm3以上の細骨材の収率を高めることができることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。 The present inventor removes gravel having a large particle size from volcanic ejecta sedimentary minerals such as ordinary silas, and then dry-separates them with a device combining a specific wind sorter and a specific gravity difference sorter. , It was found that the yield of fine aggregate having a density of 2.5 g / cm 3 or more can be increased, and the present invention was made based on this finding.
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離法は、火山噴出物堆積鉱物から礫分を除去した残部を、循環式風力選別機及び吹上式風力選別機から選ばれる少なくとも一種の風力選別機に供給して、粗粒分と、粗粒分以外とに二分し、
該粗粒分を、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、該多孔板の上端から選別されたものを細骨材として回収することを特徴とする。
In the dry separation method of volcanic ejecta deposit minerals of the present invention, the balance obtained by removing gravel from volcanic ejecta deposit minerals is supplied to at least one kind of wind power sorter selected from a circulation type wind power sorter and a blow-up type wind power sorter. Then, divide it into two parts, one for coarse particles and the other for non-coarse particles.
The coarse particles are supplied to an air table type specific gravity difference sorting device that blows air from below toward the perforated plate while vibrating the perforated plate inclined at a predetermined angle from the horizontal direction, and from the upper end of the perforated plate. It is characterized in that the selected material is collected as fine aggregate.
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離法においては、上記多孔板の下端から選別されたものを軽石として回収することができ、また、上記多孔板から吹き上げられたものを更にサイクロン式分級機で細粒と微粉とに選別することができる。また、上記多孔板の目開きは0.1〜0.25mmであることは好ましく、上記粗粒分以外を、更にサイクロン式分級機で細粒と微粉とに選別することは好ましい。 In the dry separation method of volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention, those selected from the lower end of the perforated plate can be recovered as pumice stones, and those blown up from the perforated plate are further cyclone-type classifiers. Can be sorted into fine particles and fine powder. Further, the opening of the perforated plate is preferably 0.1 to 0.25 mm, and it is preferable to further sort the coarse particles other than the coarse particles into fine particles and fine powder by a cyclone type classifier.
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離装置は、火山噴出物堆積鉱物から礫分を除去した残部を供給して粗粒分と粗粒分以外とに選別する、循環式風力選別機及び吹上式風力選別機から選ばれる少なくとも一種の風力選別機と、
該循環式風力選別機又は吹上式風力選別機により選別された粗粒分が供給され、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置と、を備え、
該比重差選別装置が、上記多孔板の上端から細骨材を選別することを特徴とする。
The dry separation device for volcanic ejecta deposit minerals of the present invention is a circulating wind power sorter and a blow-up device that supplies the balance after removing gravel from volcanic ejecta deposit minerals and sorts them into coarse particles and non-coarse particles. At least one type of wind sorter selected from the type wind sorters,
An air table to which coarse particles sorted by the circulation type wind power sorter or a blow-up type wind power sorter are supplied, and air is blown from below toward the perforated plate while vibrating a perforated plate inclined at a predetermined angle from the horizontal direction. Equipped with a specific gravity difference sorting device of the formula,
The specific gravity difference sorting device is characterized in that fine aggregates are sorted from the upper end of the perforated plate.
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離装置においては、上記多孔板の下端から軽石を選別することができ、また、多孔板から吹き上げられたものを細粒と微粉とに選別するサイクロン式分級機を更に備えることができる。また、上記多孔板の目開きが0.1〜0.25mmであることは好ましく、上記粗粒分以外を、細粒と微粉とに選別するサイクロン式分級機を更に備えることは好ましい。 In the dry separation device for volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention, pumice stones can be sorted from the lower end of the perforated plate, and those blown up from the perforated plate are sorted into fine particles and fine powders. More machines can be provided. Further, it is preferable that the perforated plate has a mesh size of 0.1 to 0.25 mm, and it is preferable to further provide a cyclone type classifier that sorts the coarse particles other than the coarse particles into fine particles and fine powder.
本発明の細骨材の製造方法は、上記記載の本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を得ることを特徴とする。
本発明の軽石の製造方法は、上記記載の本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により軽石を得ることを特徴とする。
本発明の細粒の火山ガラス材の製造方法は、上記記載の本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細粒の火山ガラス材を得ることを特徴とする。
本発明の微粉の火山ガラス材の製造方法は、上記記載の本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により微粉の火山ガラス材を得ることを特徴とする。
The method for producing a fine aggregate of the present invention is characterized in that the fine aggregate is obtained by the dry separation method of the volcanic ejecta sedimentary mineral of the present invention described above.
The method for producing pumice of the present invention is characterized in that pumice is obtained by the dry separation method of the volcanic ejecta sedimentary mineral of the present invention described above.
The method for producing a fine-grained volcanic glass material of the present invention is characterized in that a fine-grained volcanic glass material is obtained by the dry separation method of the volcanic ejecta deposit mineral of the present invention described above.
The method for producing a fine powder volcanic glass material of the present invention is characterized in that a fine powder volcanic glass material is obtained by the dry separation method of the volcanic ejecta deposit mineral of the present invention described above.
本発明によれば、密度が2.5g/cm3以上の細骨材の収率を従来の整粒方法に比べて高めることができる。また、大量の原料を処理して、所望の粒度、密度に整えられた高品位の回収物を、多種類にて得ることもできる。例えば、普通シラスを乾式分離して細骨材と、軽石と、細粒の火山ガラス材と、微粉の火山ガラス材とを回収することができる。軽石は軽量骨材として、細粒の火山ガラス材はパーライト原料又はシラスバルーン原料として、微粉の火山ガラス材は混和材原料又はポゾラン効果を有する混和材又はポゾラン効果を有する混合セメント原料として、付加価値の高いものをそれぞれ回収することができ、普通シラスの有効活用が図られる。上記火山ガラス材は、水硬性石灰やセメントの原料のほか陶磁器原料としても利用できる。換言すれば、本発明は、普通シラス等の火山噴出物堆積鉱物を乾式分離することにより細骨材や、軽量骨材や、パーライトや、パーライト原料又はシラスバルーン原料や、混和材原料又はポゾラン効果を有する混和材又はポゾラン効果を有する混合セメント原料、水硬性石灰原料、セメント原料、陶磁器原料を製造することができる製造方法である。 According to the present invention, the yield of fine aggregate having a density of 2.5 g / cm 3 or more can be increased as compared with the conventional sizing method. In addition, a large amount of raw materials can be processed to obtain a high-quality recovered product having a desired particle size and density in various types. For example, ordinary shirasu can be dry-separated to recover fine aggregates, pumice stones, fine-grained volcanic glass materials, and fine-grained volcanic glass materials. Pumice stone is used as a lightweight aggregate, fine-grained volcanic glass material is used as a pearlite raw material or silas balloon raw material, and finely powdered volcanic glass material is used as an admixture material or an admixture having a pozzolan effect or a mixed cement raw material having a pozzolan effect. It is possible to collect each of the high-priced items, and the effective use of ordinary glass is achieved. The volcanic glass material can be used as a raw material for hydraulic lime and cement as well as a raw material for ceramics. In other words, the present invention provides fine aggregates, lightweight aggregates, pearlite, pearlite raw materials or silas balloon raw materials, admixture raw materials or pozzolan effect by dry separation of volcanic ejecta deposit minerals such as ordinary silas. It is a production method capable of producing an admixture having a pozzolan effect, a mixed cement raw material having a pozzolan effect, a hydraulic lime raw material, a cement raw material, and a ceramic raw material.
以下、図面に従って、本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法、乾式分離装置、細骨材及び火山ガラス材の製造方法の実施形態を、火山噴出物堆積鉱物の一種である普通シラスを原料に用いた例で説明する。 Hereinafter, according to the drawings, the embodiment of the dry separation method for volcanic ejecta deposit minerals, the dry separator, the method for producing fine aggregates and volcanic glass materials of the present invention will be described using ordinary silas, which is a kind of volcanic ejecta deposit minerals, as a raw material. The example used in the above will be described.
(実施形態1)
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び装置の一実施形態を説明する。
図1は、本発明の乾式分離方法に用いて好適な乾式分離装置の一例を示す概略図である。本発明の乾式分離装置で分離される火山噴出物堆積鉱物は、例えば普通シラスである。よって、火山噴出物堆積鉱物について普通シラスの例で以下説明する。
図1に示す乾式分離装置1は、風力選別機11と、比重差選別装置21とを備えている。
(Embodiment 1)
An embodiment of a dry separation method and apparatus for volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a dry separation device suitable for use in the dry separation method of the present invention. The volcanic ejecta sedimentary mineral separated by the dry separator of the present invention is, for example, ordinary shirasu. Therefore, volcanic ejecta sedimentary minerals will be described below using the example of ordinary Shirasu.
The
この風力選別機11は、送風機で風を送りつつ選別コラムに被選別物を投入し、その風速より浮遊速度が大きいものと小さいものとを分離する装置である。選別コラムとは、円形又は四角又は長方形の菅内の断面積を一定にした空間で、風の脈流を極力少なくした一定速度の上昇気流で、粒子の浮遊速度の違いを利用して選別する部分を指す。一般に、風力選別機には循環式風力選別機、吹上式風力選別機、吸引式風力選別機等があり、本発明の乾式分離方法は、粗粒分と、粗粒分以外とに二分し得る風力選別機であれば、基本的にはその種類を問わず用いることができる。もっとも、風力選別機のうち、吸引式風力選別機は、吹上式風力選別機の約2倍の動力が必要であり、乾式分離のコストが増すおそれがある。その一方で、循環式風力選別機及び吹上式風力選別機は、共に送風に多翼扇のシロッコファンが用いられていて、このシロッコファンは、脈流の少ない気流を選別コラムに生じさせることができるので、高精度の選別が可能である。したがって、本発明における風力選別機は、循環式風力選別機及び吹上式風力選別機から選ばれる少なくとも一種の風力選別機としている。なお、本発明における循環式風力選別機又は吹上式風力選別機の送風ファンは、シロッコファンに限定されるものでなく、脈流の少ない気流を発生させる装置であればよい。また、選別コラム内での気流の均一な面速度を実現する整流装置を付属した送風ファンでもよい。
The
図1に示す本実施形態の風力選別機11は循環式風力選別機の例である。循環式風力選別機は、シロッコファン11aで送風され、選別コラム11bと拡散室11cとの循環経路を有する選別機である。一般に、被選別物が選別コラムと拡散室とで循環経路を有しない吹上式風力選別機と比べて、循環式風力選別機は、動力を少なくできるので、コストの面では本発明の乾式分離方法に用いて好ましい。循環式風力選別機は、内蔵するシロッコファンで外気を導入しない密閉型と内蔵するシロッコファンで外気を導入する外気導入型とがあり、本発明では密閉型と外気導入型のいずれも用いることができる。図1は、密閉型の循環式風力選別機の例を示している。
The
礫分を除去した普通シラスの残部を供給口11dから風力選別機11に定量供給して、粗粒分と、粗粒分以外とに二分し、粗粒分を第1の排出口11eから排出し、粗粒分以外を第2の排出口11fから排出する。風力選別機11に供給される前に除去される礫分は、およそ粒径5mm超のものであることが、風力選別機11の操業能率、操業安定性の観点から好ましい。具体的には、図示した乾式分離装置において、普通シラスは、ベルトフィーダ3aからふるい4aに供給され、ふるい4aにより、粒径5mm超の礫分が、ふるい上として除去され、残部がふるい下としてベルトフィーダ5aによって風力選別機11に供給される。図示した例では、粒径5mm超の礫分の除去のためにふるい4aを用いているが、ふるい4aの代わりに、原料である普通シラスの粒径を5mm以下に粉砕する機械を用いることもできる。また、5mm以下に粉砕する機械を用いて粉砕することにより、普通シラスに含まれる軽石の内部が露出し、分離されて回収された軽石製品の白色度が向上するという利点もある。粉砕された軽石が回収された、小さな軽石や火山ガラス粒子は、軽石粒子内部のガラス表面が露出しており、焼成して膨張発泡させて製造した発泡軽石や、概ね0.15mm以上のパーライト同等品や、概ね0.15mm以下のシラスバルーンの白色度が、粉砕工程を経ていない軽石や火山ガラス粒子起源の発泡軽石やパーライト相当品やシラスバルーン相当品に比べて白色度が高くなるという利点がある。
The rest of the ordinary shirasu from which the gravel has been removed is quantitatively supplied to the
原料をふるい4aで礫分を分離する前に、原料の含水率を概ね2%以下に低減することにより、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置を効率よく実施することができる。例えば、原料の含水率の低減は、例えば乾燥機による強制乾燥が考えられる。この強制乾燥により多大なコストを費やして含水率を概ね2%未満に乾燥させなくても、太陽光の差し込む屋内に数cm敷き詰めて数日以上放置して、一定間隔をおいて天地返しをして乾燥させるなど、別の経済的な乾燥手段により原料をある程度乾燥させ、原料の普通シラスの含水率を概ね2%以下に低減することにより、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置を効率よく実施することができる。ここで、原料の普通シラスの含水率が2%を超す場合でも、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置を実施することができるが、十分に乾燥した普通シラスの原料に比べて、分離効率は低減し、原料の普通シラスの含水率が多いほど、それらの分離効率は低減する。
By reducing the water content of the raw material to about 2% or less before separating the gravel with the
風力選別機11による粗粒分と、粗粒分以外とに二分する選別は、シロッコファン11aによる風速を、回転数等で調整することにより行うことができる。ここにおいて、粗粒分以外とは、粒径が略0.30mm未満のものであり、粗粒分とは、粗粒分以外よりも粒径が大きいもの、具体的には略0.3mm以上のもの、より具体的には粒径略0.30〜5mmのものである。つまり、風力選別機11は、礫分が除去された普通シラスを、粒径が略0.30mmを基準として、それ以上を粗粒に、それ未満を粗粒分以外とに二分するように風速等を調整する。そうすれば、細骨材になり得る成分の略全量が粗粒分に含まれると共に、普通シラスに含まれている微細粒の大半を、上記細骨材になり得る成分から分離することができる。なお、風力選別機11によって、普通シラスを粒径が略0.30mm未満のものと、略0.30mm以上のものに厳密に分級する必要はなく、粗粒分に略0.30mm未満のものが多少含まれていてもよい。特に0.30mm未満でも比重の大きい重鉱物は、粗粒分に分配されやすく、細骨材成分として有効である。風力選別機11では完全に粒径選別することは不可能であり、粗粒分にもわずかな微細粒が混入する。粗粒分に含まれる略0.30mm未満の微細粒は、後述する比重差選別装置21により分離される。要するに風力選別機11は、後述する比重差選別装置21の分離効率を向上させるためと、多孔板の目詰まりを防止するために、微細粒の大半を普通シラスから除去する処理に活用している。
Sorting by the
風力選別機11により選別された粗粒分は、ベルトフィーダ6を経由して後述する比重差選別装置21に供給される。風力選別機11による粗粒分の回収量に比べて比重差選別装置21の選別能力が大きい場合、風力選別機11による粗粒分を一旦貯蔵し、比重差選別装置21に別ラインで供給することもできる。
The coarse particles sorted by the
また、図2に、変形例の乾式分離装置2で示すように、風力選別機11による粗粒分の回収量と、比重差選別装置21の選別能力とを同じにすることにより、ベルトフィーダ6を省略することもできる。
Further, as shown in the
粗粒分には、細骨材になり得る成分の略全量が含まれているので、風力選別機11により選別された粗粒分以外は、普通シラスから細骨材を回収するという観点からは必ずしも必要な分ではない。もっとも粗粒分以外は火山ガラス材からなり、細粒と微粉を分離してこれらを有効活用するために、後述するサイクロン式分級機で分級することができる。
Since the coarse particle content contains almost all of the components that can be fine aggregate, from the viewpoint of recovering the fine aggregate from ordinary shirasu, except for the coarse particle content selected by the
図1に示す乾式分離装置は、エアテーブル式の比重差選別装置21を備えている。比重差選別装置21は、多孔板21a及び振動装置21gを有し、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板21aを振動装置21gにより振動させつつ下方から多孔板21aに向けて風胴21h内の送風ファン21bにより送風するエアテーブル式の比重差選別装置である。比重差選別装置21の原理を図3に示す模式図を用いて説明する。
The dry separation device shown in FIG. 1 includes an air table type specific gravity
多孔板21aは、水平方向から所定の角度で傾斜している。また多孔板21aの上面は断面が波形又は鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は、おおよそ3〜10mmである。また多孔板21aには所定形状の孔を多数有している。多孔板21aは、偏心クランクによる振動装置21gにより下手側から上手側に向けてサイクロイド又はそれに近似した曲線状に送り出してすぐ引っ込めるような独特の前後長±3〜7mmの独特な振動運動が可能であり、波形又は鋸刃状の凹部に引っかかった重比重分を上方に押し出す力を加えることが可能になっている。振動装置21gにより多孔板21aを振動させつつ多孔板21aの孔に向けて風胴21h内の送風ファン21bにより送風可能になっている。多孔板21aの上面に複数比重粉粒の混合物が供給されると、比重の重たい粉粒(図3中黒丸印で示す)は、多孔板21aの上面の波形又は鋸刃状の凹凸に引っ掛かりつつ、振動装置21gによる多孔板21aの振動により多孔板21aの上手に向かって移動する。比重の軽い粉粒は多孔板21aの孔を通した気流により舞い上がる。舞い上がった比重の軽い粉粒のうち、比較的比重が重たい粒(図3中白丸印で示す)は多孔板21aの下手に向かって移動する。舞い上がった比重の軽い粉のうち、比較的比重が軽い粉(図3中点で示す)は気流に乗って比重差選別装置21外に搬送される。
The
したがって、比重差選別装置21に、風力選別機11で選別された粗粒分を供給して、多孔板21aを振動させつつ下方から多孔板21aに向けて送風することにより、多孔板21aの上手側の端部から重比重分を、下手側の端部から軽比重分を選別することができる。また、多孔板21aに供給された粗粒分のうち風力選別機で選別しきれずに粗粒分に付着したりして混入した粒度が小さいもの(以下「集塵分」という。)は、送風により多孔板21aから浮上する。なお、多孔板21aの目開きを0.1〜0.25mm、好ましくは0.15mmに調整して、粗粒分のうち、多孔板21aの孔を通って落下するものがないようにしている。目開きが0.1〜0.25mmであると、粒径略0.30〜5mmの粗粒分の普通シラスの粒が詰まりにくいので、多孔板21aの目詰まりによる処理能力の低下を抑制することができる。本発明の乾式分離処理方法及び装置は、風力選別機11により微細粒が予め分離された粗粒分を多孔板21aで処理するため、普通シラスに含まれる微細粒による多孔板21aの目詰まりが抑制されている。
Therefore, the coarse particles sorted by the
多孔板21aは、普通シラスのうち密度2.5g/cm3以上のものを重比重分として選別するように作業条件を設定する。作業条件の設定は、例えば時間当たりの原料供給量、送風量、多孔板21aの傾斜角度、多孔板21aの孔の大きさ、孔の形状、孔の数、多孔板の凹凸の形状、多孔板21aの振動数、排出口21eに係る吸出風量等の少なくとも一つを調整することにより行う。この排出口21eの吸出風量を調整するために、菅路7Aに流量調節弁を設置して吸出風量の調整を行うことも有効である。また、細骨材と軽石を、稼働中にそれぞれ連続回収するために、排出口21c及び排出口21dの連結部分にロータリーバルブ又はロッカーバルブをそれぞれに設置することも有効である。
For the
多孔板21aで選別された重比重分を、比重差選別装置21の排出口21cから排出させて回収する。回収された重比重分は、密度2.5g/cm3以上である。この重比重分は、JIS A5308の「砂」で規定する密度2.5g/cm3以上を満たし、そのまま細骨材として使用することができる。
The specific gravity content sorted by the
多孔板21aで選別された軽比重分を、比重差選別装置21の排出口21dから排出させる。排出された軽比重分は、粒径0.3mm以上の軽石を含んでいる。この粒径0.3mm以上の軽石は、軽量骨材として有用である。
The light specific gravity component sorted by the
多孔板21aから浮上した集塵分を、比重差選別装置21の排出口21eに接続する管路7Aを経てサイクロン式分級機22に導く。また、先に風力選別機11で選別した粗粒分以外を、その風力選別機11の排出口11fから周囲の空気と共に吸引して管路17を経由してサイクロン式分級機22に導く。
なお、その風力選別機11の排出口11fとサイクロン式分級機22とを、管路17により直結してもよい。図2に示すように、風力選別機11の排出口11fを菅路17に直結する場合は、菅路17への吸引量を調整するための流量調節弁17aを設置し、吸引量を調整することで、風力選別機11の分離効率を維持することができる。
The dust collector floating from the
The
図1、図2に示すサイクロン式分級機22は、比重差選別装置21からの集塵分と、風力選別機11からの粗粒分以外とを、細粒と、細粒以外の微粉とに分級する。細粒は、粒径が0.05〜0.30mmである。なお、サイクロン式分級機22により分級された細粒の粒径の値0.05〜0.30mmは、概略値である。
The
サイクロン式分級機22の下方に接続する管路には、2個の開閉弁22bを有している。図示した乾式分離装置の作業中に、細粒はサイクロン式分級機22の下方に接続する管路内に堆積する。この細粒を稼働中に連続回収するために、まず上側の開閉弁22bを開いて下側の開閉弁22bを閉じ、これにより細粒を上側の開閉弁22bと下側の開閉弁22bとの間に落下させ、次に上側の開閉弁22bを閉じて下側の開閉弁22bを開き、これにより上側の開閉弁22bと下側の開閉弁22bとの間の細粒を回収する。ここで、開閉弁22bの代わりに同じ機能を有するロータリーバルブ又はロッカーバルブを用いることもできる。
The pipeline connected below the
回収された細粒は、粒径0.3mm未満の主に火山ガラスである。特に火山噴出物堆積鉱物が本実施形態のようにシラスである場合には、粒径0.3mm未満の火山ガラス材は、加熱により発泡するので、パーライト原料又はシラスバルーン原料として有用である。また、粒径0.3mm未満の火山ガラス材を粉砕することにより混和材として用いることができる。 The recovered fine particles are mainly volcanic glass with a particle size of less than 0.3 mm. In particular, when the volcanic ejecta deposit mineral is shirasu as in the present embodiment, the volcanic glass material having a particle size of less than 0.3 mm foams by heating, and is therefore useful as a pearlite raw material or a shirasu balloon raw material. Further, it can be used as an admixture by crushing a volcanic glass material having a particle size of less than 0.3 mm.
サイクロン式分級機22のオーバーフロー分として、細粒以外の微粉を、管路17Iを経由してバグフィルタ16に導く。バグフィルタ16は、微粉を回収する。微粉は、粒径が0.05mm以下である。なお、微粉の粒径の値0.05mm以下は、概略値である。微粉は、主に火山ガラスよりなり、ポゾラン効果を有する混合セメント原料、より具体的には混和材又はその原料として有用である。ここで、バグフィルタ16の部分は、電気集塵装置に取り替えても同様に機能する。このバグフィルタ回収分の微粉を、稼働中に連続回収するためにバグフィルタ16の下に開閉弁16bを設置している。開閉弁16bは、上記開閉弁22bと同様な機能を有する。開閉弁16bの代わりに同じ機能を有するロータリーバルブ又はロッカーバルブを用いることもできる。
As the overflow portion of the
バグフィルタ16には排気ブロワ18が接続され、バグフィルタ16のろ布を通過した気流は、排気ブロワ18で排気Jとして排出される。
An
図1に示した本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置によれば、風力選別機11と比重差選別装置21との組み合わせにより、普通シラスを重比重分と軽比重分と細粒と微粉とに分離することができる。重比重分は、実質的に密度2.5g/cm3以上の細骨材に相当するから、重比重分を回収することにより密度が2.5g/cm3以上の細骨材を高い収率で得ることができる。また、副次的に普通シラスに含まれている火山ガラス材を、軽石、細粒及び微粉に分級することができ、それぞれの用途に活用することができる。
According to the dry separation method and the dry separation device of the present embodiment shown in FIG. 1, the combination of the
火山ガラス材を3種類に分ける必要性は、軽石は軽量骨材として利用できること、細粒と微粉は、適する用途が異なることである。細粒は、そのまま焼成してシラスバルーンやパーライトの原料に、粉砕すると混和材や水硬性石灰やセメント原料、陶磁器原料に利用できる。微粉は、粒径が細かすぎてシラスバルーンの原料に適さない代わりに、粉砕しなくても混和材や水硬性石灰やセメント原料、陶磁器原料に利用できる。後者の2種類の得意とする利用分野について、混和材の性能評価を行った結果、細粒を粉砕したものの方が、粉砕していない微粉よりもポゾラン効果が優れていることを確認している。また、水硬性石灰の原料や陶磁器原料としては、微粉が細粒よりも適している。 The need to divide volcanic glass into three types is that pumice can be used as a lightweight aggregate, and fine granules and fine powder have different suitable uses. The fine particles can be fired as they are and used as raw materials for shirasu balloons and pearlite, and when crushed, they can be used as admixtures, hydraulic lime, cement raw materials, and ceramic raw materials. Fine powder is not suitable as a raw material for shirasu balloons because its particle size is too fine, but it can be used as an admixture, hydraulic lime, cement raw material, and ceramic raw material without crushing. As a result of evaluating the performance of the admixture in the latter two fields of application, it has been confirmed that the crushed fine particles have a better pozzolan effect than the uncrushed fine powder. .. Further, as a raw material for hydraulic lime and a raw material for ceramics, fine powder is more suitable than fine particles.
以上のことから、普通シラスを細骨材成分と火山ガラス材に選別し、更に火山ガラス材を軽石と細粒と微粉に選別することが、普通シラスを工業資源化するために必要であり、それを実現するために風力選別機と比重差選別機を組み合わせた本発明を見出すに至った。 From the above, it is necessary to sort ordinary shirasu into fine aggregate components and volcanic glass material, and further sort volcanic glass material into pumice stone, fine particles and fine powder in order to turn ordinary shirasu into an industrial resource. In order to realize this, we have found the present invention in which a wind power sorter and a specific gravity difference sorter are combined.
従来技術では、普通シラスの整粒に関して、2006年発行の「シラスを細骨材として用いるコンクリートの施工マニュアル(案)」でも、実用上、普通シラスの整粒が困難である理由が記載され、粒径0.15mm以下の集塵分を除去しない普通シラスの利用方法を提案していることからも、普通シラスの整粒は採算が合わないものであることが半ば常識化していたが、本発明により、低コストで高付加価値の整粒物を同時に多種類生産できた。 In the prior art, regarding the sizing of ordinary shirasu, the reason why it is practically difficult to sizing ordinary shirasu is described in the "Concrete Construction Manual (Draft) Using Shirasu as Fine Aggregate" published in 2006. Since we are proposing a method of using ordinary shirasu that does not remove dust with a particle size of 0.15 mm or less, it has become common knowledge that sizing of ordinary shirasu is not profitable. With the invention, it was possible to simultaneously produce many types of high-value-added shirasu at low cost.
(実施形態2)
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び装置の一実施形態を、図4を用いて説明する。
図4は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置3の一例を示す概略図である。図4において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
(Embodiment 2)
An embodiment of a dry separation method and apparatus for volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of the
図4に示す乾式分離装置3は、風力選別機11の粗粒分以外を、その風力選別機11の排出口11fから周囲の空気と共に吸引して管路17を経て第1のサイクロン式分級機22Aに導き、比重差選別装置21の多孔板21aから浮上した集塵分を、比重差選別装置21の排出口21eに接続する管路7Aを経て第2のサイクロン式分級機22Bに導く。なお、その風力選別機11の排出口11fとサイクロン式分級機22Aとを、管路17により直結してもよい。直結する場合は、菅路17への吸引量を調整するための流量調節弁17aを設置し、吸引量を調整することで、風力選別機11の分離効率を維持することができる。サイクロン式分級機22A、22Bは、既に説明したサイクロン式分級機22と同様の構造とすることができる。
The
風力選別機11において、選別コラム11bで気流の脈流を少なくするためには、サイクロン式分級機22に繋がる菅路17への吸気量を高精度に制御する必要がある。また、比重差選別装置21における分離性能は、排出口21eに係る吸出風量にも影響を受けることが分かっている。そこで、風力選別機11と比重差選別装置21とでそれぞれ独立してサイクロン式分級機22A、22Bとバグフィルタ16A、16B及び排気ブロワ18A、18Bが操作できれば、高精度な比重分離が可能となる。そこで、本実施形態は、図1の比重差選別装置21に、サイクロン式分級機22Bとバグフィルタ16Bと排気ブロワ18Bを1セット追加している。これにより、高精度な選別、分離が可能となる。
In the
(実施形態3)
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び装置の一実施形態を、図5を用いて説明する。
図5は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置4の一例を示す概略図である。図5において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
(Embodiment 3)
An embodiment of a dry separation method and apparatus for volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a
本実施形態の乾式分離装置は、風力選別機が外気導入型の循環式風力選別機12である点で、密閉型の循環式風力選別機11を用いていた実施形態1、2とは相違している。シロッコファン11aにより外気を導入することから、循環式風力選別機12は原料供給口12d及び排出口12eに、それぞれロッカーバルブ12gが配置されている。
本実施形態のように、風力選別機として外気導入型の循環式風力選別機12を用いていても先に述べた実施形態と同様に本発明の効果が得られる。
なお、図5は、サイクロン式分級機22とバグフィルタ16が一セットの例を示しているが、先に図4に示したように、サイクロン式分級機22Bとバグフィルタ16Bと排気ブロワ18Bを1セット追加して、合計2セットとしてもよい。
The dry type separator of the present embodiment is different from the first and second embodiments in which the closed type circulating
Even if the outside air introduction type circulating
In addition, although FIG. 5 shows an example of one set of the
(実施形態4)
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び装置の一実施形態を、図6を用いて説明する。
図6は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置5の一例を示す概略図である。図6において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
(Embodiment 4)
An embodiment of a dry separation method and apparatus for volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a
本実施形態の乾式分離装置5は、風力選別機がシロッコファン13aを有する吹上式風力選別機13である点で、密閉型の循環式風力選別機11を用いていた実施形態1、2とは相違している。
本実施形態のように、風力選別機として吹上式風力選別機13を用いていても、先に述べた実施形態と同様に本発明の効果が得られる。
The
Even if the blow-up type
(細骨材)
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により得られた重比重分は、密度が2.5g/cm3以上であり、細骨材に使用することができる。
なお、本発明の方法により得られた重比重分が、細骨材として従来公知の川砂や海砂と相違する点は、重比重分は、水棲生物の痕跡が無いことである。指標生物の水生植物又はプランクトン、微生物、貝類、両生類、甲殻類、魚の卵、鱗などの痕跡が全くないのが、本発明で得られる細骨材(砂)であり、水棲生物や植物の生態系の環境を破壊せずに環境負荷が少ないという利点を有している。シラスは、山砂の一種であるが、火砕流堆積物が天然の水で移動せず、入戸火砕流の発生した約3万年間前から陸上に整然と堆積し、一度も水の淘汰作用を受けていない、乱されていない状態で750億立方メートルという莫大な量存在している。これに対して鹿児島の川砂や海砂は、シラス台地が降雨による浸食と河川、海岸の水の作用で、淘汰されてシラス中の磁鉄鉱、長石、石英、角閃石、輝石などの重鉱物粒子を中心に川底又は海底に堆積したものであり、粘土分や微粉分は流失して環境に拡散してしまっている。よって噴出起源は一緒であるが、生態系の環境負荷への影響が異なる。このような生態系の痕跡が有るか無いかを、生物学的又は植物学的に判定すれば、違いが明確である。
(Fine aggregate)
The specific gravity content obtained by the dry separation method of volcanic ejecta sedimentary minerals of the present invention has a density of 2.5 g / cm 3 or more and can be used for fine aggregates.
The difference in the specific gravity content obtained by the method of the present invention from the river sand and sea sand conventionally known as fine aggregates is that the heavy specific gravity content has no trace of aquatic organisms. It is the fine aggregate (sand) obtained by the present invention that has no traces of aquatic plants or plankton, microorganisms, shellfish, amphibians, crustaceans, fish eggs, scales, etc. of the indicator organisms, and the ecology of aquatic organisms and plants. It has the advantage of having a small environmental load without destroying the environment of the system. Shirasu is a type of mountain sand, but the pyroclastic flow deposits do not move with natural water, and have been orderly deposited on land for about 30,000 years before the occurrence of the Ito pyroclastic flow, and have been subjected to the elimination of water even once. There is an enormous amount of 75 billion cubic meters, undisturbed and undisturbed. On the other hand, Kagoshima's river sand and sea sand are eroded by rainfall and the action of river and coastal water on the Silas plateau, and the heavy mineral particles such as magnetite, feldspar, quartz, hornblende, and bright stone are removed from the silas. It is mainly deposited on the riverbed or seabed, and clay and fine powder have been washed away and diffused into the environment. Therefore, the origin of the eruption is the same, but the impact on the environmental load of the ecosystem is different. The difference is clear when biologically or botanically determined for the presence or absence of traces of such ecosystems.
また、従来公知の海砂は、軽石を少し含む場合があり、塩分を含んでいるのに対して、本発明の方法により得られた細骨材(砂)は、約3万年前に地表に堆積した火砕流堆積物を乾式分離して得た重比重分である塩分を含まない無塩砂であり、塩分の有無でも海砂との違いは明確である。
更に、従来公知の川砂との違いは、淡水生物、淡水植物の痕跡があるかないかで、本発明の「砂」か否かの違いは明確である。
本発明の方法で得られた細骨材だけでなく、軽石や火山ガラス、微粉も同様な違いで判別できる。
In addition, conventionally known sea sand may contain a small amount of pumice stone and contains salt, whereas the fine aggregate (sand) obtained by the method of the present invention has a surface surface about 30,000 years ago. It is unsalted sand that does not contain salt, which is the weight specific gravity content obtained by dry separation of the pyroclastic flow deposits deposited in the sand, and the difference from sea sand is clear even with or without salt.
Furthermore, the difference from the conventionally known river sand is clear whether or not it is the "sand" of the present invention, depending on whether or not there are traces of freshwater organisms and freshwater plants.
Not only the fine aggregate obtained by the method of the present invention, but also pumice stone, volcanic glass, and fine powder can be discriminated by the same difference.
(火山ガラス材)
また、本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材は、比重差選別装置、サイクロン式分級機及び集塵機によって粒径別に0.3mm超え、0.05mm〜0.3mm、0.05mm未満の3種に分離することができる。このうち0.3mm超えのものは軽量骨材として使用でき、0.05mm〜0.3mmのものはパーライト(JIS A5007相当)原料又はシラスバルーン原料として使用することができ、又は粉砕して混和材として使用でき、0.05mm未満のものは、混和材として又は更に粉砕して超微細な混和材して使用できる。0.05mm〜0.3mmのものを更に粉砕した混和材や、0.05mm未満のものを更に粉砕した混和材は、よりポゾラン効果を有している。これらの粒径の火山ガラス材の粉砕をする装置は、振動ミルを例示することができる。振動ミルの他、ローラミル、JETミル、ビーズミルなどの各種ミルを用いることもできる。
火山ガラス材のうち微粉回収用のバグフィルタによって回収された粒径0.05mm未満のものは、密度が2.30g/cm3以上であり、かつ、強熱減量が3.5%以下である。
(Volcanic glass material)
Further, the residual volcanic glass material obtained by separating the fine aggregate by the dry separation method of the volcanic ejecta deposit mineral of the present invention is 0.3 mm by particle size by a specific gravity difference sorter, a cyclone type classifier and a dust collector. It can be separated into three types, exceeding 0.05 mm to 0.3 mm and less than 0.05 mm. Of these, those exceeding 0.3 mm can be used as lightweight aggregates, those of 0.05 mm to 0.3 mm can be used as pearlite (JIS A5007 equivalent) raw materials or shirasu balloon raw materials, or crushed and admixtures. If it is less than 0.05 mm, it can be used as an admixture or as an ultrafine admixture after further pulverization. An admixture made by further crushing a material having a thickness of 0.05 mm to 0.3 mm and an admixture material obtained by further crushing a material having a thickness of less than 0.05 mm have a more pozzolan effect. An apparatus for crushing volcanic glass materials having these particle sizes can be exemplified by a vibration mill. In addition to the vibration mill, various mills such as a roller mill, a JET mill, and a bead mill can also be used.
Among the volcanic glass materials, those with a particle size of less than 0.05 mm recovered by a bag filter for collecting fine powder have a density of 2.30 g / cm 3 or more and a loss on ignition of 3.5% or less. ..
また、上述した混和材、すなわち、火山噴出物堆積鉱物を本発明に従う乾式分離方法により分離して得られた粒径0.05mm未満のもの、分離して得られた粒径0.05mm〜0.3mmのものを粉砕したもの、得られた粒径0.05mm未満のものを更に粉砕して超微細にしたものと、ポルトランドセメントを混合した混合セメントは、普通セメントより耐海水性、耐温泉性、耐化学薬品性、緻密性、長期耐久性に優れ、また、ポゾラン効果を有している。混合セメントは、火山ガラス材とポルトランドセメント又はセメントクリンカーとを混合したものを粉砕して製造した方が、2種類の粒子同士が均一に混合して乾燥し、更に、メカノケミカル反応と微粉末化の効果により反応性が高まり、より高強度を発現する混合セメントとなる。混合セメントに用いるために、粒径0.05mm〜0.3mmの火山ガラス材を粉砕したり、粒径0.05mm未満の火山ガラス材を更に粉砕して超微細にしたりするときの粉砕をする装置は、振動ミルを例示することができる。振動ミルの他、ローラミル、JETミル、ビーズミルなどの各種ミルを用いることもできる。上記の火山ガラス材は、水硬性石灰やセメントの原料のほか陶磁器原料としても利用できる。 Further, the above-mentioned admixture, that is, a material having a particle size of less than 0.05 mm obtained by separating the volcanic portland sediment mineral by a dry separation method according to the present invention, and a particle size of 0.05 mm to 0 obtained by separation. .3 mm crushed cement, obtained particle size less than 0.05 mm crushed further to make ultrafine cement, and mixed cement mixed with Portland cement are more seawater resistant and hot spring resistant than ordinary cement. It has excellent properties, chemical resistance, pulverization, long-term durability, and has a Pozzolan effect. The mixed cement is produced by crushing a mixture of volcanic glass material and Portland cement or cement clinker so that the two types of particles are uniformly mixed and dried, and further, mechanochemical reaction and fine powdering. Due to the effect of, the reactivity is increased and the mixed cement exhibits higher strength. For use in mixed cement, crushed volcanic glass material with a particle size of 0.05 mm to 0.3 mm, or crushed volcanic glass material with a particle size of less than 0.05 mm to make it ultrafine. The device can be exemplified by a vibration mill. In addition to the vibration mill, various mills such as a roller mill, a JET mill, and a bead mill can also be used. The above volcanic glass material can be used as a raw material for hydraulic lime and cement as well as a raw material for ceramics.
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、分離された粒径0.05mm以上の火山ガラス材を、そのまま又は粉砕した後、焼成膨張させてパーライトを得ることができる。粒径0.05mm以上の火山ガラス材は、火山ガラス材のうちバグフィルタ16により回収された粒径0.05mm以下の微粉を除いた分であり、具体的には、比重差選別装置21の軽比重分の軽石や、サイクロン式分級機22のアンダーフロー分の細粒などである。軽石を焼成発泡することにより、軽量骨材よりも軽量化した、大粒のJIS A5007相当の軽石「パーライト」になる。
Residual volcanic glass material obtained by separating fine aggregates by the dry separation method of volcanic ejecta deposit minerals of the present invention, and the separated volcanic glass material with a particle size of 0.05 mm or more is used as it is or crushed. After that, it can be fired and expanded to obtain pearlite. The volcanic glass material having a particle size of 0.05 mm or more is the portion of the volcanic glass material excluding the fine powder having a particle size of 0.05 mm or less recovered by the
この粒径0.05mm以上の火山ガラス材は、必要に応じて粉砕してもよい。更に、0.105mm以上のものを原料に使用してパーライトを得るように、0.105mm以上と0.105mm未満とを、ふるい分け等の選別手段により選別してもよい。 The volcanic glass material having a particle size of 0.05 mm or more may be pulverized if necessary. Further, 0.105 mm or more and less than 0.105 mm may be sorted by a sorting means such as sieving so that pearlite can be obtained by using a material having a thickness of 0.105 mm or more as a raw material.
分離された粒径0.05mm以上の火山ガラス材をそのまま、又は粉砕した後、焼成することにより膨張させて、パーライトが得られる。火山ガラス材は、火炎中又は高温雰囲気下の焼成で膨張・発泡し、平均粒径が1.5倍ほど増加する。例えば、0.105mmの火山ガラス材は焼成により膨張して粒径0.15mm程になる。焼成により得られたパーライトは、JIS A5007に規定する粒度を満たしたパーライトである。
パーライトを得る際の焼成は、静置式竪型炉や水平回転炉(ロータリーキルン)を用いることができる。
The separated volcanic glass material having a particle size of 0.05 mm or more is directly or crushed and then fired to expand it to obtain pearlite. The volcanic glass material expands and foams when fired in a flame or in a high temperature atmosphere, and the average particle size increases by about 1.5 times. For example, a 0.105 mm volcanic glass material expands by firing to a particle size of about 0.15 mm. The pearlite obtained by firing is a pearlite having a particle size specified in JIS A5007.
A static vertical furnace or a horizontal rotary furnace (rotary kiln) can be used for firing to obtain pearlite.
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材のうちの粒径0.05mm以上のものを、そのまま又は粉砕した後、焼成膨張させて得られたパーライトは、発泡しない重比重分の結晶質(磁鉄鉱、長石、石英、輝石、角閃石など)が、取り除かれた高純度火山ガラスであるため、不良品となる無駄な結晶質に焼成時にエネルギーを加えるロスを無くして、化石燃料を効率よく使って無駄のないパーライトが製造できる。また、不良品の混入が最小限なので、JIS A5007相当の「パーライト」製品としての品質が向上する。更に、焼成炉として例えば移動が容易で、構造が簡単で、低コストである静置式竪型炉を用いることができ、この静置式竪型炉の直下バーナーの火炎の上から、高純度火山ガラス材(0.105mm以上又は軽石)を直接流し込むだけの簡単な方法で、JIS A5007相当のパーライトが製造できる。また更に、僅かに含まれる重比重物(結晶鉱物)や未発泡(発泡の程度が小さい)の火山ガラス原料などの不良品は、焼成炉の直火バーナーの下に重力分離されるので、排気ガスとともにサイクロンで回収されるシラスパーライト製品の品質が向上する竪型炉との組み合わせ効果が、より発揮できる。 Of the residual volcanic glass material obtained by separating fine aggregates by the dry separation method of volcanic ejecta deposit minerals of the present invention, those having a particle size of 0.05 mm or more are directly or crushed and then fired and expanded. The obtained pearlite is a high-purity volcanic glass from which non-foaming heavy specific gravity crystalline materials (porcelain iron ore, feldspar, quartz, bright stone, keratinite, etc.) have been removed, resulting in wasteful crystalline material that becomes a defective product. Eliminating the loss of adding energy during firing, it is possible to efficiently use fossil fuel to produce lean pearlite. In addition, since the mixing of defective products is minimal, the quality of "Pearlite" products equivalent to JIS A5007 is improved. Further, as the firing furnace, for example, a static vertical furnace having a simple structure, a simple structure, and a low cost can be used, and high-purity volcanic glass is placed on the flame of the burner directly under the static vertical furnace. A pearlite equivalent to JIS A5007 can be manufactured by a simple method of directly pouring a material (0.105 mm or more or pumice stone). Furthermore, defective products such as heavy specific weight substances (crystal minerals) and unfoamed (small degree of foaming) volcanic glass raw materials contained in a small amount are separated by gravity under the direct flame burner of the firing furnace, so they are exhausted. The effect of combining with a vertical furnace that improves the quality of silasparlite products recovered by cyclone together with gas can be more exerted.
次に、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
図1に示した実施形態1の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラスを屋内で1週間乾燥させたもの(含水率0.3%、29.16kg)を目の開き5mmのふるい4aで選別したもの(28.46kg)を用いた。
(Example 1)
Using the apparatus and method of
この普通シラスを密閉型の循環式風力選別機11により粒径0.3mm以上の粗粒分の14.80kgと、粗粒分以外の13.66kgとに選別した。作業条件は、礫分を除去した普通シラスの供給速度が56.9kg/h、循環式風力選別機11のシロッコファン11aの回転数142rpm、風速2.20m/s、風量9.76m3/minであった。
This ordinary shirasu was sorted into 14.80 kg of coarse particles having a particle size of 0.3 mm or more and 13.66 kg of non-coarse particles by a closed type circulating
粗粒分をエアテーブル式の比重差選別装置21により重比重分と、軽比重分と、集塵分とに選別した。作業条件は、粗粒分の供給速度が88.8kg/h、多孔板の孔径が0.15mm(100メッシュ)、振動させる偏心クランクの回転速度が520rpm、送風ファンの流量を28m3/min、多孔板の傾きを12.7°とした。また多孔板21aの上面は断面が波形の凹凸を有していた。
The coarse grain content was sorted into a specific gravity content, a light specific gravity content, and a dust collecting content by an air table type specific gravity
比重差選別装置21の重比重分は、排出口21cから排出され、5.82kgを回収した。風力選別機11に投入前の普通シラス28.46kgに対する重比重分のその質量百分率は20.5%であった。また、重比重分の比重は2.66g/cm3であり、細骨材として利用可能であった。
The specific gravity component of the specific gravity
比重差選別装置21の軽比重分は、排出口21dから排出され、6.26kgを回収した。風力選別機11に投入前の普通シラスに対する軽比重分の質量百分率は22.0%であった。軽比重分は粒径0.3〜5mm、比重1.90g/cm3の軽石であった。
The light specific gravity component of the specific gravity
比重差選別装置21の集塵分は、排出口21eから排出された。集塵分は管路7Aを経てサイクロン式分級機22により分級してから、アンダーフロー分の細粒を13.06kg回収した。細粒の比重は2.37g/cm3であった。風力選別機11に投入前の普通シラスに対する細粒の質量百分率45.9%であった。
また、サイクロン式分級機22のオーバーフロー分を、管路7Iを経てバグフィルタ16に導いて微粉を0.57kg回収した。微粉は、密度2.37g/cm3であった。風力選別機11に投入前の普通シラスに対する微粉の質量百分率は2.0%であった。
なお、比重差選別装置21の多孔板上の残留分が2.72kg、装置内に滞留した未回収分が0.03kgであった。
The dust collected by the specific gravity
Further, the overflow portion of the
The residual amount on the perforated plate of the specific gravity
重比重分は、密度が2.5g/cm3以上であり、粒度分布もJIS A5308の「砂」の規定に準ずる分布であるので、コンクリート用細骨材として利用できる。
軽比重分は、粒径0.3mm以上の主に軽石よりなり、天然軽量骨材として利用できる。この粒径0.3mm以上の主に軽石からなる火山ガラス材は、粉砕すれば、ポゾラン効果を有する混和材やポゾラン効果を有する混合セメントの原料として利用できる。
細粒は、粒径0.3mm未満、0.05mm以上の主に火山ガラスよりなり、パーライト原料又はシラスバルーン原料として利用できる。粉砕すれば、ポゾラン効果を有する混和材やポゾラン効果を有する混合セメント原料として利用できる。
微粉は、粒径0.05mm未満の主に火山ガラスよりなり、混和材又は粉砕することで、より優れたポゾラン効果を有する混和材になり、また粉砕したものをポルトランドセメントと混合した混合セメントの原料として利用できる。上記火山ガラス材は、水硬性石灰やセメントの原料のほか陶磁器原料としても利用できる。
Since the density is 2.5 g / cm 3 or more and the particle size distribution conforms to the JIS A5308 "sand" regulation, it can be used as a fine aggregate for concrete.
The light specific gravity is mainly composed of pumice with a particle size of 0.3 mm or more, and can be used as a natural lightweight aggregate. The volcanic glass material having a particle size of 0.3 mm or more and mainly composed of pumice stone can be used as a raw material for an admixture having a pozzolan effect or a mixed cement having a pozzolan effect when crushed.
The fine particles are mainly made of volcanic glass having a particle size of less than 0.3 mm and a particle size of 0.05 mm or more, and can be used as a pearlite raw material or a shirasu balloon raw material. When crushed, it can be used as an admixture having a pozzolan effect or as a mixed cement raw material having a pozzolan effect.
The fine powder is mainly made of volcanic glass with a particle size of less than 0.05 mm, and can be made into an admixture or an admixture with a better pozzolan effect by crushing, and a mixed cement obtained by mixing the crushed material with Portland cement. Can be used as a raw material. The volcanic glass material can be used as a raw material for hydraulic lime and cement as well as a raw material for ceramics.
本発明の特徴は、比重の異なる微粒子と粗粒子とが混在する比重分離が困難な未乾燥あるいは乾燥した原料を低コストで比重選別できることにあり、普通シラスのような火砕流堆積物や鹿沼土、鹿屋土のような降下軽石、加久藤シラス、吉田シラスのような火山噴出物の天然淘汰物などの世界中に大量に且つ広く分布している火山噴出物堆積鉱物の他、砕石、砂、土壌はもちろん真珠岩、黒曜岩、松脂岩、石灰岩などの天然物及び人工物の破砕物や凝集物及び建築廃材やコンクリート廃材などの産業廃棄物の乾式比重分離が可能となっている。
また、パーライトやシラスバルーンやバーミキュライトなどの人工の焼成発泡体に含まれる未発泡の火山ガラス又はひる石などの重比重の原料又はセラミックスなどの熱媒体や錆などの異物を分離して、軽比重で高付加価値の焼成発泡体を精製することが可能となっている。
A feature of the present invention is that undried or dried raw materials in which fine particles having different specific gravities and coarse particles are mixed and difficult to separate by specific gravity can be selected by specific gravity at low cost, and pyroclastic flow deposits such as ordinary pumice and Kanuma soil, etc. In addition to abundant and widely distributed volcanic ejecta sedimentary minerals such as pumice fall such as Kaya soil, natural selection of volcanic ejecta such as Kakuto silas and Yoshida silas, crushed stones, sand and soil Of course, dry specific gravity separation of natural and man-made crushed products and aggregates such as pearl rock, pumice rock, pine fat rock, and limestone, and industrial waste such as construction waste and concrete waste is possible.
In addition, it separates raw materials with a heavy specific gravity such as unfoamed volcanic glass or fluffy stone contained in artificial fired foams such as pearlite, silas balloons, and vermiculite, heat media such as ceramics, and foreign substances such as rust, and has a light specific gravity. It is possible to purify high-value-added calcined foam.
1、2、3、4、5 乾式分離装置
3a、5a、6 ベルトフィーダ
4a、 ふるい
7A、7I 管路
11、12 風力選別機
11a、13a シロッコファン
21b 送風ファン
11b 選別コラム
11c 拡散室
11d、12d 原料供給口
11e、11f、12e、21c、21d、21e 排出口
12g ロッカーバルブ
13 吹上式風力選別機
16、16A、16B バグフィルタ
16b、22b 開閉弁
17、17I 管路
17a 流量調節弁
18、18A、18B 排気ブロワ
21 比重差選別装置
21a 多孔板
21g 振動装置
21h 風胴
22、22A、22B サイクロン式分級機
J 排気
1, 2, 3, 4, 5
Claims (14)
該粗粒分を、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、該多孔板の上端から選別されたものを細骨材として回収することを特徴とする火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法。 The remainder of the volcanic ejecta sedimentary minerals from which gravel has been removed is supplied to at least one type of wind power sorter selected from a circulation type wind power sorter and a blow-up type wind power sorter to separate coarse particles and non-coarse particles. Divide into two
The coarse particles are supplied from the upper end of the perforated plate to an air table type specific gravity difference sorting device that blows air from below toward the perforated plate while vibrating the perforated plate inclined at a predetermined angle from the horizontal direction. A dry separation method for volcanic ejecta sedimentary minerals, which comprises collecting the selected material as fine aggregate.
該循環式風力選別機又は吹上式風力選別機により選別された粗粒分が供給され、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置と、を備え、
該比重差選別装置が、前記多孔板の上端から細骨材を選別することを特徴とする火山噴出物堆積鉱物の乾式分離装置。 At least one type of wind power sorter selected from circulation type wind power sorters and blow-up type wind power sorters that supplies the balance after removing gravel from volcanic ejecta sedimentary minerals and sorts them into coarse and non-coarse particles. ,
An air table to which coarse particles sorted by the circulation type wind power sorter or a blow-up type wind power sorter are supplied, and air is blown from below toward the perforated plate while vibrating a perforated plate inclined at a predetermined angle from the horizontal direction. Equipped with a specific gravity difference sorting device of the formula,
A dry separation device for volcanic ejecta deposit minerals, wherein the specific gravity difference sorting device sorts fine aggregates from the upper end of the perforated plate.
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