JP2007070143A - 砕砂製造装置及び砕砂製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回収される砕砂の粗粒率を狙い通りの値とする。
【解決手段】 供給された砕石を粉砕する粉砕機１０４と、粉砕機１０４により粉砕された粉砕物を粗粒と粗粒より小さな細粒とに篩い分ける第１篩部材１０６と、第１篩部材１０６により選り分けられた粗粒を粉砕機へ再投入する再投入手段と、第１篩部材１０６により選り分けられた細粒を第１細粒と第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩部材１１２と、第２篩部材１１２にて篩い分けられた第１細粒と第２細粒の重量比を計測する計測手段と、第２篩部材１１２にて篩い分けられた第１細粒及び第２細粒を回収する加水混合機１１８と、計測手段にて計測された重量比に基づいて加水混合機１１８の砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように第２篩部材１１２に進入する細粒の性状を制御する制御部１２０と、を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、粉砕機により粉砕された粉砕物を篩い分けて砕砂を製造する砕砂製造装置及び砕砂製造方法に関する。

コンクリート、道路等に用いられる細骨材は、我が国においては河川・海等の自然砂の採取が禁止されているため、外国から輸入した砂を用いるか、人工的に製造された砂を用いて製造されている。ここで、外国から輸入される砂については性状を保証することが困難であり、コンクリートのように粗粒率（ＦＭ値）等の要求性能が高い細骨材には不向きであることから、性状が安定している人工砂が用いられることが多い。人工砂のうちコスト及び供給量の点から有利なものは、砕石を破砕して所定の粒度分布となるよう分粒、分級等して得られる砕砂である。ここで、「分粒」とは粒状物を所定の粒径を基準として分別することをいい、「分級」とは粒状物と微粉とを分別することをいうものとする。

この種の砕砂の製造装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。図７は従来の砕砂製造装置の概略ブロック図である。ここで、従来の製造装置について簡単に説明する。
図７に示すように、原料ホッパに投入された砕石は粉砕機により粉砕物となり、一次篩分機により粗粒と細粒とに分粒される。粗粒は原料ホッパに再投入され、細粒は配分器により任意の割合で製品対象砂と原料ホッパに戻す再投入砂とに配分される。再投入砂は、二次篩分機により分粒され、粒径の粗いものは計量器を経て原料ホッパに戻される。再投入砂のうち、粒径の細かいものは製品対象砂と混合される。この混合の後、製品対象砂は、計量器を経て微粉を除去する分級処理が施された後、製品として出荷される。そして、各計量器において計量された砕砂の重量から製品化率を演算して、製品化率を表示する。
特開平９−１０３７４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の砕砂の製造方法では、製品として回収される砕砂の重量と第２篩分機の篩上分の重量から、製品化率を演算することができるものの、粗粒率を制御することは困難である。すなわち、配分器により一部の細粒を取り出し、この細粒の篩上分の重量だけ計量したのでは、粒径分布を把握することはできない。尚、特許文献１には、得られた砕砂の粗粒率が示されているが、これは配分器における配分比率を変更すると粗粒率が変化するという当然の結果であり、製品化率と粗粒率との相関関係は何ら開示されていない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回収される砕砂の粗粒率を狙い通りの値とすることのできる砕砂製造装置及び砕砂製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、
供給された砕石を粉砕する粉砕機と、
前記粉砕機により粉砕された粉砕物を、粗粒と該粗粒より小さな細粒とに篩い分ける第１篩部材と、
前記第１篩部材により選り分けられた前記粗粒を前記粉砕機へ再投入する再投入手段と、
前記第１篩部材により選り分けられた前記細粒を、第１細粒と該第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩部材と、
前記第２篩部材にて篩い分けられた前記第１細粒と前記第２細粒の重量比を計測する計測手段と、
前記第２篩部材にて篩い分けられた前記第１細粒及び前記第２細粒を回収する回収部と、
前記計測手段にて計測された前記重量比に基づいて、前記回収部の砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように、前記第２篩部材に進入する前記細粒の性状を制御する制御部と、を備えた砕砂製造装置が提供される。

本発明の砕砂製造装置によれば、粉砕機により粉砕された粉砕物は、まず第１篩部材により粗粒と細粒とに篩い分けられる。粗粒は再投入手段により粉砕機側へ送出され、細粒は第２篩部材により第１細粒と第２細粒とに篩い分けられる。そして、計測手段により第１細粒と第２細粒の重量比が計測された後、第１細粒と第２細粒が混合して回収部により回収され、所定の粗粒率の製品となる。

このとき、制御部は、第１細粒と第２細粒の重量比に基き、例えば第２篩部材の上流側に配置される機器等の制御状態を変更するなどして、回収部の粗粒率が予め設定された値となるように、第２篩部材に進入する細粒の性状をフィードバック制御する。ここで、第２篩部材に進入する全ての細粒について、所定径を基準として第１細粒と第２細粒とに分別して計測するので、全体の粒径分布を的確に把握することができ、狙い通りの砕砂の粗粒率を実現することができる。

また、上記砕砂製造装置において、
前記制御部は、前記粉砕機の運転状態を調整して前記第２篩部材に進入する前記細粒の性状を制御する構成とすることができる。

この砕砂製造装置によれば、粉砕機における投入砕石に付与されるエネルギ量を増減することにより、第２篩部材に進入する細粒の性状を変化させることができる。この構成により、第２篩部材に進入する全ての細粒が回収部にて回収される製品となるので、粗粒率を的確に制御しつつ砕砂の製品化率を飛躍的に向上させることができる。

また、上記砕砂製造装置において、
前記第２篩部材にて篩い分けられた前記第１細粒を、前記粉砕機に再投入されるものと、前記回収部に回収されるものと、に所定の配分比で配分する配分器を備え、
前記制御部は、前記配分器の前記配分比を調整して前記第２篩部材に進入する前記細粒の性状を制御する構成とすることができる。

この砕砂製造装置によれば、配分器における配分比の調整により、簡単容易に回収部の砕砂の粗粒率を制御することができる、

また、上記砕砂製造装置において、
前記第２篩部材は、１．２ｍｍを基準として、前記第１細粒と前記第２細粒とを篩い分ける構成とすることができる。

以上、本発明の構成について説明したが、本発明は、これに限られず様々な態様を含む。たとえば、本発明によれば、
粉砕機により粉砕された粉砕物を篩い分けて砕砂を製造する砕砂製造方法であって、
前記粉砕機に砕石を供給して粉砕物を生成する粉砕工程と、
前記粉砕工程にて生成された前記粉砕物を、粗粒と該粗粒より小さな細粒とに篩い分けるとともに、該粗粒を前記粉砕機へ再投入する第１篩工程と、
前記第１篩工程により選り分けられた前記細粒を、第１細粒と該第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩工程と、
前記第２篩工程にて篩い分けられた前記第１細粒と前記第２細粒の重量比を計測する計測工程と、
前記第２篩工程にて篩い分けられた前記第１細粒及び前記第２細粒を回収する回収工程と、
前記計測工程にて計測された前記重量比に基づいて、前記回収工程にて得られる砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように、前記第２篩工程にて篩い分けの対象となる前記細粒の性状を調整する調整工程と、を備えたことを特徴とする砕砂製造方法が提供される。

また、上記砕砂製造方法において、
前記調整工程は、前記粉砕機の運転状態を調整して前記第２篩工程にて篩い分けの対象となる前記細粒の性状を調整する構成とすることができる。

このように、本発明によれば、回収される砕砂の粗粒率を狙い通りの値とすることができ、良質な細骨材の原料を得ることができる。

図１から図５は本発明の一実施形態を示すもので、図１は砕砂製造装置の概略構成を示す説明図、図２は砕砂製造装置の概略構成ブロック図、図３は制御部の内部構成を示すブロック図、図４は第１細粒の全体に対する割合と粗粒率との相関関係を示すグラフ、図５は本実施形態の砕砂製造装置にて得られた製品と従来品を比較したグラフである。

本実施形態の砕砂製造装置１００は、砕砂製造工程に配された第２篩部材１１２によって篩い分けられた各粒状物の重量比を計測して、最終的に得られる砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように、第２篩部材１１２に進入する細粒の性状を制御するものである。

具体的には、図１に示すように、砕砂製造装置１００は、砕石が投入される原料ホッパ１０２と、原料ホッパ１０２から供給された砕石を粉砕する粉砕機１０４と、粉砕機１０４により粉砕された粉砕物を粗粒と粗粒より小さな細粒とに篩い分ける第１篩部材１０６と、第１篩部材１０６により選り分けられた粗粒を粉砕機１０４へ再投入する再投入手段としての搬送部１０８と、を備えている。
また、砕砂製造装置１００は、第１篩部材１０６により選り分けられた細粒から微粉を除去する空気分級部１１０と、微粉が除去された細粒を第１細粒と第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩部材１１２と、第２篩部材１１２にて篩い分けられた第１細粒の重量を計量する第１計量器１１４と、第２篩部材１１２にて篩い分けられた第２細粒の重量を計測する第２計量器１１６と、第１細粒及び第２細粒を混合して回収する回収部としての加水混合機１１８と、を備えている。本実施形態においては、第１計量器１１４及び第２計量器１１６で、第１細粒と第２細粒の重量比を計測する計測手段をなす。
さらに、砕砂製造装置１００は、第１細粒と第２細粒の重量比に基づいて、加水混合機１１８の砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように、第２篩部材１１２に進入する細粒の性状を制御する制御部１２０を備えている。

図２に示すように、原料ホッパ１０２に投入された砕石は、例えばコンベア等を経由した後、供給口から粉砕機１０４に進入する。本実施形態においては、粉砕機１０４としてサンドベッド式のロータミルが用いられる。尚、粉砕機１０４は、リングライナ式のロータミルであってもよい。粉砕機１０４は制御部１２０に接続され、粉砕用のロータの回転速度が制御部１２０からの指令に応じて変更可能となっている。

図２に示すように、粉砕機１０４により粉砕された粉砕物は、続いて、第１篩部材１０６に進入する。本実施形態においては、第１篩部材１０６、空気分級部１１０及び第２篩部材１１２は、一の分粒分級装置１３０に内蔵されている。ここで、「分粒」とは粒状物を所定の粒径を基準として分別することをいい、「分級」とは粒状物と微粉とを分別することをいうものとする。

図１に示すように、分粒分級装置１３０は、第１篩部材１０６と第２篩部材１１２が上下に離隔してそれぞれ略水平に配された２段振動スクリーンである。第１篩部材１０６と第２篩部材１１２の間に空気を流通させることにより、第１篩部材１０６を通過した細粒から微粉が除去されるようになっている。すなわち、第１篩部材１０６による粗粒と細粒への篩い分け、この細粒からの微粉の分級、第２篩部材１１２による微粉除去後の細粒についての第１細粒と第２細粒への篩い分けが連続的に行われる。本実施形態においては、第１篩部材１０６は５．０ｍｍを基準として粗粒と細粒の篩い分けを行い、第２篩部材１１２は１．２ｍｍを基準として第１細粒と第２細粒の篩い分けを行う。

粗粒は分粒分級装置１３０の側方から排出され、搬送部１０８により粉砕機１０４の供給口まで搬送される。ここで、搬送部１０８の構成は任意であり、例えばベルトコンベアにより構成することができる。
また、微粉は分粒分級装置１３０の側方から排出され、図示しない集塵機により回収される。

第１細粒及び第２細粒は分粒分級装置１３０の下方から排出され、それぞれ第１計量器１１４と第２計量器１１６により計量される。各計量器１１４，１１６は、第１細粒及び第２細粒の流通経路の仕様等に応じて任意に構成することができ、例えばインパクトライン流量計やベルトスケールを用いることができる。図１に示すように、各計量器１１４，１１６は制御部１２０に接続されており、制御部１２０側にて第１細粒及び第２細粒の重量が監視される。

各計量器１１４，１１６を通過した第１細粒及び第２細粒は、加水混合機１１８により混合して回収される。すなわち、本実施形態においては、回収された細粒に加水処理を施して、砕砂の表面水率等を調整した後、製品として出荷される。

図３に示すように、制御部１２０は、各計量器１１４，１１６からデータを受け付けるデータ受付部１４０と、データ受付部１４０により受け付けられたデータから第１細粒と第２細粒の重量比を演算する演算部１４２と、入力部１４４から粗粒率の設定範囲の入力を受け付ける入力受付部１４６と、第１細粒と第２細粒の重量比と粗粒率の相関関係が記憶された記憶部１４８とを有している。また、制御部１２０は、入力された粗粒率の設定範囲に対応する設定重量比を判断し、検出されている重量比と比較して粉砕機１０４のロータ速度の加速、減速または維持を判断する判断部１５０を有し、判断部１５０の信号を受けた駆動部１５２が粉砕機１０４に対してロータ速度に関する信号を送信する。

ここで、図４に、１．２ｍｍの径で振り分けた際の第１細粒と第２細粒との重量比と、粗粒率との相関関係を示す。尚、図４においては、全体における第１細粒の割合を示している。ここで、コンクリート等に好適な粗粒率は２．６〜３．１程度であり、１．２ｍｍを基準とすると精度良く粗粒率との相関関係が得られることがわかる。この相関関係から、制御部１２０は加水混合機１１８にて得られる製品の粗粒率が設定範囲となるように、粉砕機１０４のロータの回転速度を調整して、第２篩部材１１２に進入する細粒の性状をフィードバック制御する。

具体的に説明すると、例えば、入力部１４４にて粗粒率の設定範囲が２．８５と入力されたとする。これに対応する重量比は、図４における数値で説明すると、第１細粒の全体に対する割合はおおよそ４２．５％である。ここで、本実施形態においては設定重量比は５％の幅で管理されており、設定重量比は４０％〜４５％であると判断される。そして判断部１５０は、各計量器１１４，１１６により検出されている現実の第１細粒の全体に対する割合と設定重量比とを比較する。現実の割合が４０％を下回ると粉砕機１０４のロータを加速して粒径が細かくなるようにし、４５％を上回ると粉砕機１０４のロータを減速して粒径が粗くなるように制御する。ここで、現実の割合が４０％〜４５％の範囲であれば、ロータの速度を維持する。
尚、ここでは説明の便宜のために、全体に対する第１細粒の割合を用いて説明しているが、実際には第１細粒と第２細粒との重量比で演算、判断等が行われている。

このように、本実施形態の砕砂製造方法は、粉砕機１０４に砕石を供給して粉砕物を生成する粉砕工程と、粉砕工程にて生成された粉砕物を粗粒と粗粒より小さな細粒とに篩い分けるとともに粗粒を粉砕機１０４へ再投入する第１篩工程と、第１篩工程により選り分けられた細粒を第１細粒と第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩工程と、第２篩工程にて篩い分けられた第１細粒と第２細粒の重量比を計測する計測工程と、第２篩工程にて篩い分けられた第１細粒及び第２細粒を混合して回収する回収工程と、計測工程にて計測された重量比に基づいて回収工程にて得られる砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように第２篩工程にて篩い分けの対象となる細粒の性状を調整する調整工程と、を備えている。この調整工程は、粉砕機１０４の運転状態を調整して第２篩工程にて篩い分けの対象となる細粒の性状を調整する。
そして、本実施形態の砕砂製造装置１００及び砕砂製造方法では、第２篩部材１１２に進入する全ての細粒について、所定径を基準として第１細粒と第２細粒とに分別して計測するので、全体の粒径分布を的確に把握することができ、狙い通りの砕砂の粗粒率を実現することができる。

また、本実施形態においては、従来のように細粒を粉砕機１０４へ戻すことがないので、第１篩部材１０６を通過した細粒を、微粉を除き、ほぼ全て製品として利用することができ、歩留まりが飛躍的に向上する。これにより、従来はトレードオフの関係であった製品化率の向上及び粗粒率の向上を、ともに実現することができる。

また、本実施形態においては、微粉が除去された状態で第２篩部材１１２へ細粒が進入することから、第２篩部材１１２にて選り分けられる細粒は製品として回収される砕砂に近い性状となっている。すなわち、第２篩部材１１２の篩い分け後に微粉の分級を行い、微粉除去前の細粒について評価を行う従来のものに比べて、細粒の評価を的確に行うことができる。

この砕砂製造装置１００を用いて製造された砕砂のデータを図５に示す。原料Ａについては、粗粒率が３．２４であるものに対して、コンクリート等に好適な２．８５程度を目標として原料Ａの処理を行った。図５に示すように、本実施形態の砕砂製造装置１００により製造された砕砂は、粗粒率が２．８４となり、ほぼ狙い通りの品質の砕砂が得られたことがわかる。これに対し、従来手法により原料Ａを処理して得られた砕砂は、粗粒率は３．１１までにしか改善されなかった。

尚、前記実施形態においては、粗粒率の設定範囲が２．８５と入力され、篩い分けの基準値を１．２ｍｍとし、第１細粒の全体に対する割合が４０％〜４５％となるよう制御するものを示したが、これらの各数値は篩の基準値、設定される粗粒率の範囲等に応じて任意に設定できることは勿論である。

また、前記実施形態においては、制御部１２０が粉砕機１０４の運転状態を調整するものを示したが、例えば図６に示すように、第２篩部材１１２にて篩い分けられた第１細粒を粉砕機１０４に再投入されるものと加水混合機１１８に回収されるものとに所定の配分比で配分する配分器１６０を備え、制御部１２０が配分器１６０の配分比を調整して第２篩部材１１２に進入する細粒の性状を制御するようにしてもよい。この場合、配分器１６０における配分比の調整により、簡単容易に加水混合機１１８の砕砂の粗粒率を制御することができる。
さらに、例えば、粉砕機１０４への砕石の単位時間あたりの投入量を調整しても、第２篩部材１１２に進入する細粒の性状を制御することが可能である。

また、前記実施形態においては、計測手段が２つの計量器１１４，１１６からなり、第１細粒と第２細粒の両方の重量を計量して重量比を算出するものを示したが、例えば、いずれか一方の重量と全体の重量とを取得しても重量比を算出することは可能である。

また、前記実施形態においては、回収部が加水混合機１１８であり、砕砂に加水処理が施されるものを示したが、回収部は加水処理することなく第１細粒及び第２細粒を回収するものであってもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態を示すものであって、砕砂製造装置の概略構成を示す説明図である。 砕砂製造装置の概略構成ブロック図である。 制御部の内部構成を示すブロック図である。 第１細粒の全体に対する割合と粗粒率との相関関係を示すグラフである。 本実施形態の砕砂製造装置にて得られた製品と従来品を比較したグラフである。 変形例を示す砕砂製造装置の概略構成ブロック図である。 従来の砕砂製造装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１００ 砕砂製造装置
１０２ 原料ホッパ
１０４ 粉砕機
１０６ 第１篩部材
１０８ 搬送部
１１０ 空気分級部
１１２ 第２篩部材
１１４ 計量器
１１６ 計量器
１１８ 加水混合機
１２０ 制御部
１３０ 分粒分級装置
１３０ 配分器
１４０ データ受付部
１４２ 演算部
１４４ 入力部
１４６ 入力受付部
１４８ 記憶部
１５０ 判断部
１５２ 駆動部
１６０ 配分器

Claims (6)

1. 供給された砕石を粉砕する粉砕機と、
   前記粉砕機により粉砕された粉砕物を、粗粒と該粗粒より小さな細粒とに篩い分ける第１篩部材と、
   前記第１篩部材により選り分けられた前記粗粒を前記粉砕機へ再投入する再投入手段と、
   前記第１篩部材により選り分けられた前記細粒を、第１細粒と該第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩部材と、
   前記第２篩部材にて篩い分けられた前記第１細粒と前記第２細粒の重量比を計測する計測手段と、
   前記第２篩部材にて篩い分けられた前記第１細粒及び前記第２細粒を回収する回収部と、
   前記計測手段にて計測された前記重量比に基づいて、前記回収部の砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように、前記第２篩部材に進入する前記細粒の性状を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする砕砂製造装置。
2. 前記制御部は、前記粉砕機の運転状態を調整して前記第２篩部材に進入する前記細粒の性状を制御することを特徴とする請求項１に記載の砕砂製造装置。
3. 前記第２篩部材にて篩い分けられた前記第１細粒を、前記粉砕機に再投入されるものと、前記回収部に回収されるものと、に所定の配分比で配分する配分器を備え、
   前記制御部は、前記配分器の前記配分比を調整して前記第２篩部材に進入する前記細粒の性状を制御することを特徴とする請求項１に記載の砕砂製造装置。
4. 前記第２篩部材は、１．２ｍｍを基準として、前記第１細粒と前記第２細粒とを篩い分けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の砕砂製造装置。
5. 粉砕機により粉砕された粉砕物を篩い分けて砕砂を製造する砕砂製造方法であって、
   前記粉砕機に砕石を供給して粉砕物を生成する粉砕工程と、
   前記粉砕工程にて生成された前記粉砕物を、粗粒と該粗粒より小さな細粒とに篩い分けるとともに、該粗粒を前記粉砕機へ再投入する第１篩工程と、
   前記第１篩工程により選り分けられた前記細粒を、第１細粒と該第１細粒より小さな第２細粒とに篩い分ける第２篩工程と、
   前記第２篩工程にて篩い分けられた前記第１細粒と前記第２細粒の重量比を計測する計測工程と、
   前記第２篩工程にて篩い分けられた前記第１細粒及び前記第２細粒を回収する回収工程と、
   前記計測工程にて計測された前記重量比に基づいて、前記回収工程にて得られる砕砂の粗粒率が予め設定された設定範囲となるように、前記第２篩工程にて篩い分けの対象となる前記細粒の性状を調整する調整工程と、を備えたことを特徴とする砕砂製造方法。
6. 前記調整工程は、前記粉砕機の運転状態を調整して前記第２篩工程にて篩い分けの対象となる前記細粒の性状を調整することを特徴とする請求項５に記載の砕砂製造方法。

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