JPH1034394A

JPH1034394A - 造粒装置およびその装置を用いた骨材の製造方法

Info

Publication number: JPH1034394A
Application number: JP19476896A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamamoto; 昌幸山本; Tomoshi Takeshita; 知志竹下; Satoru Ishii; 覚石井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】焼却灰等の廃棄物から単一粒径や単一形状の
造粒物を製造するのではなく、複数の粒径からなる造粒
物を一度に造粒することにより、道路用砕石として有効
利用可能な造粒物や骨材を製造することを課題とする。【解決手段】この課題は複数の口径の凹穴を有するロー
ルを備えた造粒装置により造粒物を造粒し、この造粒装
置により造粒された造粒物を焼結して骨材化することに
より達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接する一対の円
筒状のロールの表面に設けられた凹穴に、原料粉体を供
給しつつ該ロールを互いに対向する側に回転させること
により加圧して、原料粉体を連続的に造粒する造粒装置
に関するものであり、さらに、その装置により造粒され
た造粒物を焼結して骨材化する骨材の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近接する一対の円筒状のロールの表面に
設けられた凹穴に、原料粉体を供給しつつ該ロールを互
いに対向する側に回転させることにより加圧して、原料
粉体を連続的に造粒するいわゆるブリケットマシンやタ
ブレットプレスと言われる造粒装置は、医薬品、食品、
固形燃料分野に広く使用されているが、これらの医薬品
や食品分野においては、一般に同一粒径や同一形状の造
粒物を製造するものであった。近年、焼却灰、石炭灰等
の廃棄物の発生量が増大し、これらの処分用地の確保が
困難になって来たことから、これらを造粒して造粒物の
まま、または、造粒物をさらに焼結して骨材としてか
ら、土木工事の道路用砕石、埋戻用砕石やブロック、透
水性ブロック、アスファルトフィラー等の骨材として利
用される軽量骨材や重量骨材として有効利用することが
検討されている。土木工事の道路用砕石や埋戻用砕石に
使用するための骨材は、ＪＩＳ規格により所定の品質を
保持することが規定されているので、この規格を満足す
ることが必要になる。廃棄物から製造した単一粒径、単
一形状の造粒物や骨材は、一般に道路用砕石のＪＩＳ規
格（ＪＩＳーＡ５００１）に定められた粒度基準を満足
しないから、締固め性が劣り、路盤強度が弱く、このま
ま道路用砕石として利用されていなかった。そこで道路
用砕石や埋戻用砕石として利用するには、廃棄物や焼却
灰を溶融して塊状の溶融物とし、これをを破砕した後に
篩分機により篩分するか、各種粒度の造粒物や骨材を混
合したりすることが必要となり、このための設備とコス
トを要し、有効利用はほとんどされていなかった。この
ような状況から、焼却灰、石炭灰等の廃棄物を造粒、焼
結して、土木工事の道路用砕石や埋戻用砕石として有効
利用可能な、複数の粒径の造粒物を製造するための造粒
装置やその造粒装置による造粒物を焼結する骨材の製造
方法の開発が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情を
背景としてなされたものであって、従来のように焼却
灰、石炭灰等の廃棄物から、単一粒径や単一形状の造粒
物や骨材を製造するのではなく、複数の口径を有する凹
穴により複数の粒径からなる造粒物を造粒する造粒装
置、および、その造粒装置により造粒された造粒物を焼
結し骨材化する骨材の製造方法を提供することを課題と
している。

【０００４】

【課題を解決する手段】このような課題を解決するため
の本発明の第１の発明は、近接する一対の円筒状のロー
ルの表面に設けられた凹穴に原料粉体を供給しつつ、該
ロールを互いに対向する側に回転させることにより加圧
して原料粉体を連続的に造粒する造粒装置において、該
ロールの表面に複数の口径を有する凹穴を設けた造粒装
置である。また、本発明の第２の発明は、第１の発明に
おいて、ロールの表面に設けられる凹穴の口径が所定の
分布を有するものである造粒装置である。また、本発明
の第３の発明は第１の発明または第２の発明の造粒装置
により造粒された造粒物を焼結して骨材化する骨材の製
造方法である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を、図１に示すフローシートに従って説明する。原料
貯槽（１）に貯留された下水汚泥の焼却灰や石炭灰等の
廃棄物粉体よりなる原料と、水貯槽（２）に貯留され、
必要により原料重量の２〜１５％添加される水と、バイ
ンダー貯槽（３）に貯留され、生素地強度や焼成強度を
増加させるために必要により原料重量の１〜１０％添加
される水ガラス等の無機バインダーや熱硬化性樹脂等の
有機バインダーは、混合機（４）に供給され混合されて
原料粉体となる。原料粉体は単位時間当たりの供給量が
一定になるように、ホッパ−（６）を介して造粒機
（５）に供給される。本発明の実施例の造粒機（５）
は、ホッパ−（６）と、その下方に設けられた一対のロ
−ル（７）と、その一対のロ−ル（７）に設けられた凹
穴（８）と、これにより成形された帯状物を下方に導く
ため必要により設けられるガイドと、帯状物をバリと造
粒物とに解砕する解砕機（９）とよりなるものである。
これらの造粒物は水分数％以下に乾燥され、ローラーハ
ースキルンやシャトルキルン等の焼結炉（11）で摂氏９
００〜１１００度で焼結され骨材となる。なお、骨材の
内部に所定の空隙を有する軽量骨材を製造する場合は、
未燃炭素を数％含有する石炭灰等のような原料を使用す
るか、微粉炭、オガクズ等の粉末状の可燃物を添加した
原料粉末とした後に造粒し焼結する。

【０００６】原料と水とバインダーが混合機（４）によ
り混合された後の原料粉体は、ホッパ−（６）を介し
て、造粒機（５）に供給される。近接する一対の円筒状
のロール（７）の外周部に設けられたポケットと言われ
る凹穴（7a）は、たとえば、円盤形の造粒物を造粒する
なら、これを略半割りした形状をなし、この凹穴（7a）
内にホッパ−（６）より供給された原料粉体が、互いに
対向する側に回転するロール（７）により加圧されて連
続的に造粒物になる。本発明の造粒機（５）の表面の凹
穴（８）は、単一口径、単一形状の凹穴ではなく、造粒
物が所定の粒度分布になるような、大径穴、中径穴、小
径穴等の複数の口径の凹穴からなるため、１工程で複数
の粒径を持つ造粒物をそれぞれ複数個づつ同時に造粒す
ること出来る。なお、一般的には互いに対向する側に回
転する一対のロール（７）により加圧して、連続的に造
粒するが、より強固な造粒物を造粒するには、互いに対
向する側に回転する一対のロールにより予備加圧して原
料粉末の嵩密度を上げ、その後互いに対向する側に回転
するもう一対のロールにより連続的に造粒することが好
ましい。

【０００７】ここで、凹穴（８）の口径とは、凹穴の長
径と短径を平均した口径であり、凹穴（８）の深さは、
離型性の面から前記凹穴の断面の短径の８０％以下であ
ることが好ましく、５０％以下であることがより好まし
い。また、造粒物の粒径とは、造粒物をロールと水平方
向に半割りした半割面の長径と短径を平均した粒径であ
り、これは凹穴の長径と短径を平均した口径に対応する
ものである。造粒物を焼結して骨材にすると数％収縮す
るが、ロールに設けられた或る口径の凹穴と、これによ
り造粒された造粒物の粒径との間には所定の相関関係が
維持されるから、廃棄物の性状が決まれば造粒物の粒径
とこれを焼結した骨材の粒径との間にも所定の相関関係
が成り立つ。従って、道路用砕石のＪＩＳ規格を満足す
る或る骨材の各粒度と各重量を決めて、この骨材の粒度
に対応する造粒物の各粒度と各重量を算出し、この造粒
物の粒度に対応するロールの凹穴の各口径の数量を算出
し、そのようなロール使用すれば良い。

【０００８】原料粉体は互いに対向する側に回転するロ
ール（７）により連続的に加圧され、帯状物になり、回
転するロールの下方から必要により設けられたガイドに
沿って帯状物が排出されるが、バリ部の厚みは薄いため
その途中で離断して造粒物とバリとに分離する。分離し
難い場合には回転刃を備えた解砕機（９）により、帯状
物を造粒物とバリとに解砕することが好ましい。なお、
この時点において、造粒物にはまだ若干のバリが付着し
ているので、振動篩等の篩分機（10）により篩分するこ
とが好ましく、振動により造粒物同士が衝突して、造粒
物に付着しているバリが除去されると共に、帯状物は造
粒物と塊状のバリと微粉とに篩分される。振動篩等の篩
分機（10）により、所定の粒度分布を有する造粒物と、
篩下の微粉と、篩上の塊状物とに篩分される。所定の粒
度分布を有する造粒物のみが水分数％以下に乾燥され、
ローラーハースキルン等の焼結炉（11）で摂氏９００〜
１１００度、好ましくは摂氏９５０〜１０５０度で焼結
され骨材となる。

【０００９】本発明においては、道路用砕石や埋戻用砕
石としての所定の粒度分布を有し、最密充填が可能な複
数の粒径を有する造粒物を１工程で、１度に製造するこ
とを狙いとしているが、利用目的に応じてその粒度分布
が変化するので、目的毎にロールを作製することが必要
である。このため、異なる口径の凹穴を有する所定長さ
のリング状のユニットロールを複数本製作し、これを複
数本直列に連結して１本のロールを形成するようにすれ
ば、各種口径のユニットロール長さの組合せを変更する
ことによって、所望の造粒物を製造することが出来て好
ましい。たとえば、ユニットロール（7a）と（7b）と
（7c）から構成されるロール（７）において、ユニット
ロール（7a）に設けられた大径穴（8a）の軸方向の幅を
Ｌ１とし、同様に、ユニットロール（7b）に設けられた
中径穴（8b）の軸方向の幅をＬ２とし、ユニットロール
（7c）に設けられた小径穴（8c）の軸方向の幅をＬ３に
した場合のロール（７）の斜視図を図２に、また、この
ロール（７）の表面を平面に展開した展開図の一部を図
３に示した。

【００１０】ユニットロールの軸方向の単位幅当たりの
凹穴の個数、すなわち、単位表面積当たりの凹穴の個数
は略決まっているから、たとえば、大径穴（8a）を有す
るユニットロール（7a）の軸方向の幅Ｌ１が決まれば、
その内に含まれる凹穴の個数が決まる。中径穴（8b）を
有するユニットロール（7b）や小径穴（8c）を有するユ
ニットロール（7c）についても同様であるので、造粒物
を所望の粒度分布が決まれば、これに応じて大径穴（8
a）を有するユニットロールの軸方向の幅＝Ｌ１と、中
径穴（8b）の幅＝Ｌ２と小径穴（8c）の幅＝Ｌ３が決ま
り、ロール（７）の軸方向に、所望の粒度分布に応じ
て、軸方向の幅の比をＬ１，Ｌ２，Ｌ３にすれば、所望
の粒度分布を有する造粒物を一度に造粒するロール
（７）が得られることになる。このようなロール基体に
ユニットロールを嵌合させて行く方法は、所望の粒度分
布に応じて、単位幅を１、２、３とする数種類の幅を有
するユニットロールを各口径毎に準備すれば、それらの
組合せにより、広範囲の粒度分布に簡便に対応出来るの
で好ましい。

【００１１】また、ロール（７）を所望の粒度分布に応
じて、口径の異なる凹穴（８）をロール本体の円周方向
に所定比率で帯状に設けたロール（７）とすることも出
来る。さらに、造粒物の粒径が固定されている場合に
は、ロール（７）の大径穴（8a）の間に中径穴（8b）や
小径穴（8c）を均一に分散させて設けたロール（７）と
することも出来る。この場合には、各種粒径の造粒物や
骨材が均一に混合される利点がある。

【００１２】本発明においては、複数の口径を有する凹
穴をロール表面に設けて、所定の粒度分布を有する造粒
物を一度に造粒することを狙いとしているが、より所望
の粒度分布にするためには、口径の数を出来るだけ増加
させることが好ましい。しかし、１本のロールで大口径
から微小口径までの広い口径幅を有する凹穴を設けるこ
とは、設備面や製造面にから効率が低下するので、たと
えば、２〜３種類の口径幅を有するローラを造り、この
装置を並列させて稼働し、両者の造粒物を途中で連続的
に混合することにより、所望の粒度分布を有する造粒物
を造粒するようにしても良い。たとえば、第１ロールの
凹穴は口径が、５、１０、１５、２０ｍｍの４種あり、
それぞれ所定比率の数の凹穴とし、第２ロールの凹穴は
口径は、２５、３０、３５、４０ｍｍの４種あり、それ
ぞれ所定比率の数の凹穴として、これらの一対のロール
を並列させて稼働し、両者の造粒物を途中で連続的に混
合することにより、５〜４０ｍｍまでの幅広い所定の粒
度分布を有し、道路用砕石規格により合致した骨材を得
ることが出来るので、幅広い粒度分布を有する道路用砕
石の製造の際には有効な方法である。

【００１３】道路用砕石には、単粒度砕石（１号〜７
号）、クラッシャラン、粒度調整砕石、等があり、それ
ぞれに粒度範囲、すなわち、篩の呼び寸法（ｍｍ）と篩
通過質量百分率（％）が規定されている。従って、廃棄
物から製造した造粒物を焼結した骨材を、道路用砕石と
して有効利用するためには、道路用砕石のＪＩＳーＡ５
００１の粒度規格を満足させなければならない。ここ
で、クラッシャランＣー４０について、ＪＩＳから一
部抜粋すれば、篩の呼び寸法（ｍｍ）篩通過質量百分率（％） 2.5 （ｍｍ）＝５〜２５（％） 5.0 （ｍｍ）＝１５〜４０（％） 20.0 （ｍｍ）＝５０〜８０（％） 40.0 （ｍｍ）＝９５〜１００（％） 50.0 （ｍｍ）＝１００（％）となり、これを図５に示した。

【００１４】道路用砕石として有効利用する場合には、
締固め強度圧縮強度や衝撃強度を大きくする必要が有る
ため、本発明の造粒機（５）の一対のロール（７）の表
面には、図２および図３に示されるように、複数の口径
の凹穴（８）が設けられるが、、凹穴（８）の形状、す
なわち、造粒物（ブリケット）を半割りした形状として
は、最密充填されるように、大径穴、中径穴、小径穴等
の複数の口径の凹穴が、それぞれ所定割合に設けられて
いる。その形状は、造粒物のロールからの離型性が良け
れば特に限定されるものではなく、凸レンズ形（凸レン
ズ連結形）、球形、小判形、楕円形（ア−モンド形）、
円錐連結形、円錐台連結形、多角錐連結形、多角錐台連
結形等の各種形状があり、造粒物の材質や目的に応じて
自由に選択すれば良いが、凹穴（８）からの造粒物の離
型性の面からは、楕円形や凸レンズ形のような曲面を有
するものが好ましいが、締固め性の面からは６面体や８
面体などの平面を有する多面体にすることが好ましく、
離型性と締固め性との両面からすると、円錐台連結形
（算盤玉形）のように平面と曲面が共存する形状のもの
が好ましい。

【００１５】造粒機（５）において、凹穴の短径対する
深さとの割合が、８０％以下が好ましく、５０％以下が
より好ましい。１００％に近づくと離型性は次第に低下
する。このため、図４に示すように、凹穴の底部をゴム
等の弾性体にして置くか、凹穴の底部にゴム等の弾性体
を部分的に嵌め込んで置くと離型性が向上するので、造
粒物の性状によっては弾性体を嵌め込んで置くことが好
ましい。

【００１６】下水汚泥の焼却灰や石炭灰等の廃棄物より
なる原料に、熱硬化性樹脂等の有機バインダーを添加し
た原料粉末を造粒した造粒物を、ブロック、アスファル
トフィラー等の骨材としてそのまま有効利用することも
出来、この場合にも単一粒径の骨材よりも、複数の粒径
の骨材の方が好ましい。

【００１７】

【実施例】表１に実施例を示したが、本発明の造粒物
は、下水汚泥の焼却灰に水を添加して造粒する際の凹穴
の形状が凸レンズ形であり、長径と短径を平均した口径
が５、１５、２５、３５ｍｍで、その深さが短径の略５
０％である凹穴を有するロールにより造粒された造粒物
の形状は、断面が略楕円形で、平面図は円形であり、長
径と短径の平均である粒径が略５、１５、２５、４０ｍ
ｍであり、その造粒物の前記粒径の質量割合が略３０、
２５、２０、２５％である。下水汚泥の焼却灰を造粒し
た後、ロータリーキルンにより摂氏約１０００度で焼結
して、道路用砕石クラッシャラン、Ｃー４０の代替品と
しての骨材を得た。試験は凸レンズ形で長径と短径を
平均した口径が５、１５、２５、４０ｍｍで、その深さ
が短径の５０％である凹穴を有するロールで造粒し、造
粒物の形状は凸レンズ連結形、すなわち平面図は円形で
あり、断面図が略楕円形である。試験は円錐台形で、
長径と短径を平均した口径が５、１５、２５、４０ｍｍ
でその深さが口径の５０％である凹穴を有するロールで
造粒し、造粒物の形状は算盤玉形（円錐台連結形）であ
る。試験は四角錐形で、、長径と短径を平均した口径
が５、１５、２５、４０ｍｍで、その深さが口径の５０
％である凹穴を有するロールで造粒し、造粒物の形状は
四角錐連結形のものである。従来品は凸レンズ形で長径
と短径を平均した口径が１５ｍｍで、その深さが短径の
略５０％である凹穴を有するロールで造粒し、造粒物の
形状は凸レンズ連結形、すなわち平面図は円形であり、
断面図が略楕円形である。これらの骨材の締め固められ
た層としての支持力を表す指標である修正ＣＢＲ試験を
日本道路公団の試験方法（ＫＯＤＡＮーＡ１２１１）に
より複数回実施し、その結果を表１に示した。従来品に
相当する凸レンズ連結形で単一粒径の平均粒径が１５ｍ
ｍであるものに比較して、修正ＣＢＲ試験成績はかなり
向上している。また、曲面体よりも多面体の方が、修正
ＣＢＲ試験結果が良好であるが、離型性の点では劣って
いる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
には以下の効果がある。近年、焼却灰、石炭灰、等の廃
棄物の発生量が増大し、これらの処分用地の確保が困難
になって来たが、従来の単一口径の造粒物は破砕したり
篩分したりしないと道路用砕石や埋戻用砕石として利用
出来なかった。造粒装置において、該円筒状のロールの
表面に複数の口径を有する凹穴を設けたロールにしたこ
とによって、所定の粒度分布を有し最密充填が可能な造
粒物を１度に製造することが出来た。この造粒物を焼結
した骨材は、最密充填され、締固め性に優れたものであ
り、道路用砕石や埋戻用砕石として有効利用可能なもの
となった。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すフローシート
である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示すロールの斜視
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示すロール表面の
展開図および、その断面図である。

【図４】本発明の弾性体を装着した場合のロールの略示
図である。

【図５】ＪＩＳ−Ａ５００１のクラッシャランＣ−４０
の篩の呼び寸法（ｍｍ）と篩通過質量百分率（％）の関
係を示す略示図である。

【００２１】

【符号の説明】

１原料貯槽２水貯槽３バインダー貯槽４混合機５造粒機６ホッパ− ｍｍ７ロール（7a,7b,7c ユニットロ−ル）８凹穴９解砕機 10 篩分機 11 焼結炉 12 弾性体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】近接する一対の円筒状のロールの表面に
設けられた凹穴に原料粉体を供給しつつ、該ロールを互
いに対向する側に回転させることにより加圧して原料粉
体を連続的に造粒する造粒装置において、該ロールの表
面に複数の口径を有する凹穴を設けたことを特徴とする
造粒装置。
【請求項２】ロールの表面に設けられる凹穴の口径が
所定の分布を有するものである請求項１記載の造粒装
置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の造粒装置
により造粒された造粒物を焼結して骨材化することを特
徴とする骨材の製造方法。