JPS5823141B2 - 細骨材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、岩石または鉱石等の原石より直接粒形の優れ
た１３ｍ峨下０粒径を持つ細骨材を得るようにした新し
い製造手段の提供に関する。

岩石または鉱石等の棟木を破砕して、例えばコンクリー
ト骨材を得るに当っては、この骨材を使用したコンクリ
ートの性能を確保するために、その破砕された単粒子の
粒径が良好であることが必要であり、この粒形について
はＪＩＳおよびＪＡＳＳ５で周知のように、実積率（嵩
比重／真比重×α）として既に細かく規定されている処
である。

従来この種骨材の生産手段としては、ショークラッシャ
あるいはコーンクラッシャ等の破砕機を用いて、その原
石を破砕して目的の粒径製品を得るのであり、例えば粒
径３０〜１３朋程度のものを中骨材とし、１３〜５ｍｍ
程度のものを細骨材とすることも既知である。

処で従来の破砕機を用いて破砕を行なう場合、その破砕
機の揺動運動あるいは偏心旋動運動時に形成される砕石
の出口開口の最少間隙は、その破砕製品寸法と略同等か
あるいはそれ以下に設定するものとされており、一方破
砕機能力は単位時間における破砕量、即ちその出口間隙
、偏心運動量、破砕室形状、回転数等によって定まる単
位時間当りの破砕機通過岩石量、所甜単純な破砕機通過
量と、破砕処理された破砕製品中の目的寸法製品の量、
即ち製品生産量とによって決定される。

従って破砕に当っては、前記出口間隙を破砕製品寸法よ
りも小さくし、原石の破砕機通過量に対する製品生産量
の比率を可及的１００％に近づけるように努力が払われ
る訳であるが、製品生産量の比率を上げようとすれば、
出口間隙をより少さくする必要があり、しかしこの反面
破砕機通過量は必然的に減少するので、製品生産量もこ
れに伴って低下することになる。

例えばコーンクラッシャについて具体的に説明すれば、
第１図において、１は円錐筒体のコーンケープであり、
２はマントルでコーンケープ１内に位置して偏心旋回運
動を行なうものであり、両者の内外周面間に破砕室３が
劃成され、４は被破砕物の排出される出口開口、Ｃはそ
の間隙Ｃを示しているが、破砕室３に供給された岩石等
の原石は、被破室３内を落下する過程において、マント
ル２の旋動運動により反復して圧縮荷重を受け、圧潰を
反復されつつマントル２とコーンケープ１により規制さ
れた出口開口４の間隙Ｃに略等しい粒度または寸法にま
で破砕されて、出口開口４より機外に排出されることに
なる。

かくして得られた破砕物は、所望製品寸法、粒度の製品
と、それ以外のものとに選別されるが、このさい前述し
たように、製品比率を高くするために出口開口４を小さ
くすると、破砕機通過量に対する製品生産量の比率は高
くなるが、反面、破砕機における原石通過量が低下し、
結果として製品生産量が低下することになる。

また前記クラッシャの破砕室内での破砕状態は所謂非層
圧縮型、即ち単粒子圧縮破砕であるため、その製品粒形
が偏平、測長となり易く、このためクラッシャで破砕し
た後、粒形改善の目的で更に衝撃式破砕機等の粒形改善
機に掛ける必要があるが、この粒形改善用衝撃式破砕機
は、高速で岩石を打撃する型式であるため、部品の摩耗
、消耗が著しく、砕石プラントのメンテナンス、稼動率
、生産コスト上大きな問題点が生じる。

またこのような非層圧縮型のコーンクラッシャでは、１
３〜５ｍｍ程度の細骨材を生産す場合、その出口開口４
の間隙Ｃを所望製品寸法程度に小さくする必要があり、
このために生じる製品生産能力の低下を防止し、更に細
粒化性能を向上するために、破砕室３の両壁（コーンケ
ープ１とマントル２の内外周面）を可及的平行にする必
要があり、このためその原石寸法を余り大きくすること
ができず、通常原石寸法の上限は５０〜６０ｍｍ程度で
あり、従ってまた一連の砕石プラントにおける機械設備
の数も多く必要とされ、プラント構成も複雑化する欠点
がある。

本発明はこれらの従来の非層圧縮型のコーンクラッシャ
乃至ショークラッシャ等の破砕機による１細骨材の製造
の面倒と困難とをなくし、層圧縮型のコーンクラッシャ
乃至ショークラッシャを用いて、大塊原石より直接細骨
材を容易に生産可能としたものであり、従ってその特徴
とする処は、１次破砕されかつその最大塊寸法が略１０
０ｍｍ以上の原石を、破砕機の出口間隙を破砕機の破砕
室長さの０．０２５〜０．０５の範囲で、あるいは旋回
体直径の０．０１５〜０．０３の範囲に設定し、かつ破
砕機の偏心運動量を破砕室長さの０．０５−０．１の範
囲、あるいは旋回体直径の０．０３〜０．０６の範囲に
設定された破砕機の破砕室内に、該破砕機を通過した２
０〜５ｍｍ範囲程度の砕石の還流量Ｅに対し前記原石の
新規供給量ＡがＥ、／Ａが少なく共１．５以上であるよ
うに混合した状態で、かつ破砕室内においてどれら破砕
物が圧密状態となるように連続的に供給して破砕を行な
わせることにより、最大塊寸法が略１００ｍｍ以上の原
石から１３ｍｍ以下の細骨材を直接生産するようにした
点にある。

以下図示の実施例について本発明を詳述すると、第２，
３図は本発明において用いる層圧縮型のコーンクラッシ
ャの要部と破砕状態を示したものであるが、コーンクラ
ッシャ１０は円錐筒体のコーンケープ１１と、コーンケ
ープ１１内においてコーンケープ中心線の回りに偏心旋
回運動を行なうマントル１２から成り、破砕室１３及び
出口開口１４を有する点、従来のコーンクラッシャと同
様であるが、本発明では、マントル１２とコーンケープ
１１により劃成される破砕室１３内に供給される岩石等
の原石がマントル１２の旋動によって漸次圧縮荷重を受
け、出口開口１４より排出されるに当り、その製品生産
量の増大を図るには、一面において原石の通過量を多く
することと、他面では通過量に対する所望粒度寸法の製
品含有率を増大させるという２つの要件を同時に満足さ
せることが必要であるが、前者の条件については出口開
口１４の間隙を大きくすることにより、偏心運動をする
マントル１２の偏心運動量並びに破砕室１３の形状とに
より、単位時間当りの原石の計算通過量（Ｔ ＯＮ／Ｈ
ｒ ）が決定されることになるが、後者の条件について
は、破砕機構として、破砕室１３内における原石の圧縮
時における充分な嵩密度と高い圧縮比を与えることによ
って解決可能である。

即ち出口開口１４の間隙Ｃを太きくし、それに対応した
マントル１２の偏心運動量ｅを設定すれば、破砕機（ク
ラッシャ）における原石の通過量、換言すれば破砕処理
量が定まり、この処理量を破砕室１３に連続的に供給す
ると、原石は破砕室１３内の破砕室長さＨ方向の各位置
において圧密充填状態で落下流動することになる。

このように破砕室１３内における原石の圧密層状の流動
状態を維持すると共に、原石の破砕機通過量を増大する
ためには、後述する偏心運動量ｅとの関係を考慮して、
出口開口１４の間隙Ｃをマントル１２の直径りの０．０
１５〜０．１の範囲、あるいは破砕室長さＨの０．０２
５〜０．０３の範囲に設定することが最適かつ必須であ
り、この下限値を逸脱すると出口開口１４の間隙が過少
となり、原石通過量が小さくなり、先に述べた目的の達
成は困難であるし、またその上限値を逸脱すると、層状
の圧密流動状態が得られず、マントル１２の偏心旋回運
動による原石に対する充分な圧縮荷重を付与させること
が困難である。

またこのようにして破砕室１３内を圧密層状に流動落下
する原石を破砕するに当っては、マントル１２の旋回運
動による圧縮時に破砕室１３内で原石に充分な嵩密度と
高い圧縮比を与えることが必要であり、このためにはマ
ントル１２の偏心旋回運動量、即ち偏心運動量ｅを従来
のそれよりも大きくすることが必要で、その最少量並び
に破砕機の機械構造から許容される運動量ｅは、破砕室
長さＨの０．０５〜０．１の範囲、あるいはマントル１
２の直径りの０．０３〜０．０６の範囲に設定すること
が必要である。

このように出口開口１４の間隙Ｃおよび偏心運動量ｅを
決定すると共に、破砕室１３内における原石に対して、
圧縮荷重を有効に層相瓦間に伝播させるためには、破砕
室１３内で原石が密に充填された流動状態を形成するこ
とが必要で、このためには破砕室１３に対する原石の供
給量を充分に行なうことにより、破砕室１３内における
原石の充填状態が維持されるのであり、これによりマン
トル１２の偏心旋回運動による圧縮仕事量、換言すれば
原石に対する圧縮荷重は層状をなす原石相互間で伝播し
、この結果、強度の低い原石から破壊を生起し、破砕室
１３内でこれが反復されることによって、所要粒度寸法
の製品にまで破砕されることになるのである。

この破砕機構を第３図について更に詳述すれば、同図は
マントル１２のコーンケープ１１に対する旋回運動をシ
ョークラッシャと同様の直接的な運動として（理論的に
は同一のものと見なし得る）、更に破砕室１３を軸方向
に一部分断面として、その破砕室１３の長さＨ方向にＩ
〜■の複数領域に分割した作用図であるが、マントル１
２が偏心運動量ｅでコーンケープ１１より離開した位置
から徐々に前進を開始すると、室１３内の原石は徐々に
嵩密度を増加すると共に、室１３内で円周方向に流動す
る傾向を見せるが、室１３内に供給された原石がきわめ
て多量なものである関係上、円周方向には一種の拘束状
態が生じ、マントル１２による圧縮仕事量はそのほとん
どが原石に対する圧縮荷重となり、原石相互間に伝播さ
れることになり、この点で出口開口１４の間隙Ｃを大き
く設定し、原石の供給量を増加させる意味がある。

こうして原石がマントル１２の旋回運動により嵩密度が
増加し、原石相互間に圧縮荷重が伝播すると、原石は破
壊強度の低いものから破壊が進行し、また破壊された原
石はその圧縮荷重を受ける領域における荷重の伝播部材
として作用し、マントル１２が図の仮想線で示される偏
心運動量ｅの最もコーンケープ１１に接近する位置とな
るまで、原石は層状のまま圧縮され、即ち屑圧縮破砕作
用が生じるのであり、この層圧縮破砕は室１３内のＩ〜
■に示される各領域同時に進行するものである。

このような層圧縮破砕方式によれば、従来の状層圧縮型
式の破砕機のような、原料寸法を５０〜６０ｍｍ程度の
ものを上限とするような制限はなく、その原料寸法は砕
石プラントにおける１次破砕製品、即ち１００〜２５０
間程度のものでも使用可能であるが、反面破砕製品の粒
形を良好なものとするためには、破砕室１３内で粒子同
志の層圧縮破砕を充分に行なわせる必要があり、この目
的を満足させるためには、その原料即ち原石寸法は可及
的小さい寸法、略３０〜４０ｍ７１Ｌ以下の小さいもの
とすることが必要である。

しかし１３〜５ｍｍ程度の細骨材を得るために、３０〜
４０ｍｍ程度の寸法の既にある程度細粒となっているも
のを原石として使用することは、原料を生産するための
破砕工程が必要とされると共に、既に商品価値の高いも
のを原料とする等の不都合が生じ、原料即ち原石として
大塊（最大寸法１００〜２５０朋程度）を使用し、これ
から直接１３〜５ｍｔｒｔ程度の細骨材を生産すること
ができれば、砕石プラント設備の簡単化や生産コストの
低下の点で著しく有利である。

本発明はこの点に着目し、前記層圧縮型のコーンクラッ
シャを用いて、大塊より直接細骨材を得るために、第４
図Ｉ、ＩＩにその原則的な１例を示すように、１次破砕
されかつその最大塊寸法が略１００１ｍ以上の粒径を持
つ原石Ａを、一旦サージビン（あるいはパイル）１５に
貯め、これをフィーダ１６を介して第２，３図に示した
ような層圧縮型コーンクラッシャ１０に供給して、目的
のｌ：３ｏ＋以下、好ましくは１３〜５７ＩＬｍ程度の
粒径を持つ細骨材Ｃを得るに当り、層圧縮型コーンクラ
ッシャ１０より排出される破砕製品の内、分級機１７に
より２０〜５ｎ程度の砕石Ｅを図示のように原石Ａの新
規供給量に還流混合させ、これをサージピン１５への供
給砕石Ｂとして送り、この原石Ａと２０〜５ｍｍ程度の
砕石Ｅとの混合された供給砕石Ｂをコーンクラッシャ１
０に供給して層圧縮破砕を行なわせ、目的の１３〜５朋
程度の粒径を持つ細骨材製品Ｃを得るのであり、即ち最
大塊寸法１００ｉｉ以上の原石Ａを使用しつつ、実際に
コーンクラッシャ１０に投入される砕石原料Ｂは、原石
Ａの新規供給量と、２０〜５群程度の粒径による還流砕
石Ｅとの混合物であり、従って前記Ａ景とＥ量、との比
率を適当な値とすることによって、Ｂの粒度を実質的に
は小塊と見なすことができるようにし、これによって直
接１００７Ｉｔ１１Ｌ以上の大塊から１３〜５羽程度の
細骨材が簡単に得られるようにしたものであり、同図１
においてＤは５ｍｍ以下の砕石製品であり、同図■はＩ
における各Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの各粒度分布の１例であ
り、縦軸はその％値、横軸は粒子寸法（粒径）を示して
いる。

また第４図に示した基本的な１例に比し、第５図■、■
に示したものはその変則的な１例として、先に述べたよ
うに１００１ｍ以上の原石Ａを用いて、目的の１３〜５
Ｕ程度の細骨材を出産すると共に、２０〜１３ｍｍ程度
の中骨材をも同時に生産するようにした場合を示すが、
同図■に示すように分級器１７において、１３〜５朋程
度の目的細骨材製品Ｆと共に、２０〜１３ｍｍ程度の中
骨付製品Ｇを同時に生産しようとすると、大塊の原石Ａ
をコーンクラッシャ１０に投入するさい、コーンクラッ
シャ１０より出た砕石の内、２０〜５朋程度の粒径を持
つ還流付砕石Ｅの粒度が組くなると共に、その還流量も
少なくなって混合材Ｂの粒度を効果的に小さくし、かつ
充分な量を還流できないので、このような場合には同図
■のような回路構成とすることが必要である。

即ち図示のように分級器１７において２０ｍｖｔ以上、
１３羽以上、５ｍｍ以上のように分級することは同様で
あるが、分割器１８，１９を使用し、２０〜１３關程度
の中骨付製品Ｇの内の適当量、また１３〜５ｍｍ程度の
細骨材製品Ｆの内の適当量を、それぞれ還流量ｆ２ｇと
して、還流砕石Ｅに追加して、原石Ａの新規供給量に混
合してやることにより、同時生産と共に、充分な量と粒
度の還流砕石Ｅを得ることが可能である。

以上は何れも本発明方法の各１例であるが、これら何れ
の場合においても、その原石Ａの新規供給量に対し、２
０〜５ｍｗ程度の還流砕石Ｅの混合割合は、本発明の直
接生産の目的を達成するために適当な最少量としては、
Ｅ／Ａ＝１．５以上とすることが必要である。

これはこの種層圧縮型のクラッシャ１０では、粒形の良
好を得るためには可及的その使用原料の小さいことが必
要であるが、実際にはクラッシャ１０に供給される原料
が全部小さい必要はなく、概略６０〜７０％がクラッシ
ャ１０の出口開口１４の間隙Ｃの約２倍以下であればよ
いこと、更には粒子間層圧縮を行なわせた場合、強度の
弱い割れ易い（即ちその粒形の悪い偏平、偏長なもの）
石から割れ、従って層圧縮破砕が進行するにつれ、粒形
の悪い石が減少し、粒形の良好な石が増加するという層
圧縮型クラッシャの持つ特徴等を勘案した結果である。

第６図に示したものは、本発明による代表的かつ実際的
な実施１例を示したものであり、即ち１次クラッシャ２
０によって破砕された原料を１次ふるい機２１によって
その最大塊寸法が略１００朋以上のものを原石Ａとして
使用し、サージピン乃至パイル１５に貯蔵するに当り、
層圧縮型コーンクラッシャ１０によって破砕された砕石
の内、２０〜５１ｎ７１Ｌ程度の砕石を還流砕石Ｅとし
スかつＥ／Ａが少なくとも１．５以上になるような還流
量を原石Ａの新規供給量に対し混合し、このようと混合
砕石Ｂをフィーダ１６によりコーンクラッシャ１０に対
して供給し、層圧縮破砕を行なわせて、目的の１３〜５
朋程度の細骨材製品Ｃを分級機１７を経て生産するので
あり、その実積率は５７％より犬である。

これに対し第７図に示したものは、従来の状層圧縮型コ
ーンクラッシャにより、同様の細骨材製品を得るための
１例を示しており、従来方式では１次クラッシャ２０に
より１次破砕した原石をサービン乃至パイル１５に貯め
、これをフィーダ１６を介して１次ふるい機２１に掛け
、更にこれを２次クラッシャ（非層圧縮型クラッシャ）
２２により更に砕石して後、粒形改善用の衝撃型破砕機
２３に掛けて選別し、尚粒径の大きなものは３次クラッ
シャ２４により破砕して、再び衝撃型破砕機２３に還流
させて粒形改善を行ない、２次ふるい機２５を経て目的
の１３〜５ｍｍ程度の細骨材及び５ｍｍ以下の製品等を
得るのであり、その実積率は衝撃式破砕機２３を入れな
い場合で５２〜５３％である。

本発明方法によれば、既に明白なように層圧縮型コーン
クラッシャ１０を用いて層圧縮破砕を行なわせると共に
、その原料を１次破砕された１００朋以上の大塊のもの
を原石Ａとして用い、これより直接目的の１３ｍｒｎ以
下の細骨材を生産できるので、クラッシャの種類や台数
は第６図示の通りにきわめて少なくして済み、その砕石
プラント回路構成もきわめて簡単化され、従来のインパ
クトクラッシャ等の粒形改善用機械も全く不要化され、
プラント全体のメンテナンス、稼動率、生産コストの面
で著しく有利である。

これに比し従来技術の砕石プラントでは、第７図に一般
的な１例を挙げたように、機械設備、回路構成、操業の
煩雑と手間、生産コスト、稼動率等、全ての点で不利で
あり、使用材料の如何によっては、粒形の良好な細骨材
を得られないことも生じるのであり、本発明によって初
めて優れた粒形、規格内容を満足させる細骨材が経済的
に得られるものとして利用価値大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の状層圧縮型コーンクラッシャの要部断面
図、第２図は本発明で用いる層圧縮型コーンクラッシャ
の要部断面図、第３図は屑圧縮破砕状態の説明図、第４
図は本発明方法実施例の回路図、第５図は同じく変形実
施例の回路図、第６図は同具体的実施回路例図、第７図
は従来法による砕石プラント回路図である。 １．１１・・・・・・コーンケープ、２，１２・・・・
・・マントル、３，１３・・・・・・破砕室、４，１４
・・・・・・出口開口、１０・・・・・・層圧縮型コー
ンクラッシャ、１５・・・・・・サージビン乃至パイル
、１６・・・・・・フィーダ、１７・・・・・・分級器
、１８，１９・・・・・・分割器、２０・・・・・・１
次クラッシャ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１次破砕されかつその最大塊寸法が略１００諒以上の
   原石を、破砕機の出口間隙を破砕機の破砕室長さの０．
   ０２５〜０．０５の範囲で、あるいは旋回体直径の０．
   ０１５〜０．０３の範囲に設定し、かつ破砕機の偏心運
   動量を破砕室長さの０．０５〜０．１の範囲、あるいは
   旋回体直径の０．０３〜０．０６の範囲に設定された破
   砕機の破砕室内に、該破砕機を通過した２０〜５ｍ７Ｉ
   Ｌ範囲程度の砕石の還流量Ｅに対し前記原石の新規供給
   量ＡがＥ／Ａが少なくとも１．５以上であるように混合
   した状態で、かつ破砕室内においてこれら被破砕物が圧
   密状態となるように連続的に供給して破砕を行なわせる
   ことにより、最大塊寸法が略１００１ｍ以上の原石より
   １３朋以下の細骨材を直接生産するようにしたことを特
   徴とする細骨材の製造方法。 ２１次破砕されかつその最大塊寸法が略１００ｍｖｔ以
   上の原石を、破砕機の出口間隙を破砕機の破砕室長さの
   ０．０２５〜０．０５の範囲で、あるいは旋回体直径の
   ０．０１５〜０．０３の範囲に設定し、かつ破砕機の偏
   心運動量を破砕室長さの０．０５〜０．１の範囲、ある
   いは旋回体直径の０．０３〜０．０６の範囲に設定され
   た破砕機の破砕室内に、該破砕機を通過した２０〜５ｍ
   ψ囲程度の砕石の還流量Ｅに対し前記原石の新規供給量
   ＡがＥ／Ａが少なくとも１．５以上であるように混合し
   た状態で、かつ破砕室内においてこれら被破砕物が圧密
   状態となるように連続的に供給して破砕を行なわせるこ
   とにより、最大塊寸法が略１００ｍｍ以上の原石より１
   ３ｍｍ以下の細骨材を直接生産するようにしたものにお
   いて、２０〜Ｌ３ｍｒｎの中骨材をも同時に生産するさ
   い、前記砕石の還流量の生ずる不足分を、２０〜１３ｚ
   ｍの中骨材及び１３龍以下の細骨材の適当量を、前記還
   流量に追加することを特徴とする細骨材の製造方法。