JP2008237942A - 造粒方法、造粒機及び焼却灰によるブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも造粒効率を高めることによって短時間に粒状物を製造することのできる技術を提供する。
【解決手段】 本発明の造粒方法は、筒状の回転ドラムを回転させながら、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータを回転させた状態で、前記回転ドラムの内部に混練物からなる原料を投入して造粒を行う造粒方法であって、前記回転ドラムの前記一端寄りの範囲において前記羽根により前記回転ドラムの前記他端側へ向けて前記原料を送るとともに、前記回転ドラムの前記他端寄りの範囲において前記羽根により前記回転ドラムの前記一端側へ向けて前記原料を戻す態様で造粒を行うことを特徴とすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は造粒方法、造粒機及び焼却灰によるブロックの製造方法に係り、特に、コンクリートの骨材を形成する場合に好適な造粒技術に関する。

一般に、焼却場などから排出される焼却灰は、セメントなどによって固化させた上で埋め立てられている。しかしながら、近年、環境への意識の高まりから地元住民の反対が多くなってきているため、埋立処分場の立地が困難になってきており、埋立処分場の不足が深刻な状態になっている。一方、焼却灰などの産業廃棄物は、コンクリートの骨材などとして利用できることが知られており、産業廃棄物のリサイクル方法として期待されている。

現在、焼却灰を処分する場合には、内部に含まれている重金属やダイオキシン類などが流出しないように焼却灰を固化させてから埋め立てることが要求されている。焼却灰を固化させる方法としては、セメントなどで固めてしまう方法や、酸化カルシウムを混合して固化させる方法などが知られている。このように焼却灰を固化する際には、コンクリートの混練に用いられている公知の揺動ミキサーを用いて混練を行うことが考えられる。この揺動ミキサーとしては、たとえば、機体に固定された容器の下部を有底のゴム筒とし、駆動装置により回転駆動される傾斜クランクを設けた傾斜回転盤にゴム筒の下端を取り付け、傾斜回転盤の首振揺動によりゴム筒を屈曲変形させることにより、容器内の材料を混合するものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。この揺動ミキサーは、混練効率が良好で、特にコンクリートの混練に用いられている。

一方、回転ドラムの内面に螺旋状のプレートを形成し、回転ドラムの一端から原料を投入して造粒し、他端から連続的に排出するように構成した造粒機が知られている（例えば、以下の特許文献２参照）。

さらに、汚染土壌や焼却灰のような団塊化された粒状体を種々の大きさの粒子に細粒化するための細粒化機が知られている（例えば、以下の特許文献３参照）。この細粒化機は、回転ドラムの内部にロータを配置し、回転ドラムとロータを逆回転させることにより、回転ドラムの内面から突出した外羽根と、ロータから外側へ突出した内羽根とによって処理材料に圧縮応力とせん断応力を加えて細粒化するものである。
特許第３１１８７６６号公報 特許第３１２７８３３号公報 特開２０００−２７１５０６号公報

しかしながら、上記の焼却灰を処分する方法においては、焼却灰をそのまま固化させると、搬送や保管などの取り扱いに支障をきたすため、固化させる前のスラリー（ペースト）状の混練物を小さな粒状物にすることが考えられる。粒状物を製造するには、従来から種々の造粒機が用いられているが、上記の揺動ミキサーを用いることもできる。ところが、上記の揺動ミキサーは、本来、容器内の材料を混合するために用いるものであるため、上記のようなスラリー状の混練物を粒状物にする際の造粒効率が低く、しかも、バッチ処理となるので、粒状物の製造に時間がかかるという問題点があった。

また、回転ドラムを用いた上記従来の造粒機では、回転ドラムの一端から他端へ送る間に造粒化する構造を有するため、連続的に造粒処理を行うことができるという利点があるが、それでも、回転ドラムの内面に形成された螺旋状のプレートのみで造粒化を行うため、造粒効率が低いという問題点がある。

さらに、上記の回転ドラム及びロータを用いた細粒化機では、団塊物を破砕・細粒化する場合には適しているものの、細かな粒径を有する粒子を含む混練物からなるペースト状の原料を大きな粒に造粒することができず、また、このような造粒処理に用いる場合には造粒効率がきわめて低いという問題点がある。

そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、混練物から粒状物を製造するための造粒方法或いは造粒機であって、従来よりも造粒効率を高めることによって短時間に粒状物を製造することのできる技術を提供することにある。また、他の課題は、粒状物を効率的かつ連続的に製造できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の造粒方法は、筒状の回転ドラムを回転させながら、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータを回転させた状態で、前記回転ドラムの内部に混練物からなる原料を投入して造粒を行う造粒方法であって、前記回転ドラムの前記一端寄りの範囲において前記羽根により前記回転ドラムの前記他端側へ向けて前記原料を送るとともに、前記回転ドラムの前記他端寄りの範囲において前記羽根により前記回転ドラムの前記一端側へ向けて前記原料を戻す態様で造粒を行うことを特徴とすることを特徴とする。

この発明によれば、回転ドラムの内部で回転ドラムの回転とロータの羽根の回動によって原料が攪拌されるとともに、回転ドラムの他端寄りの範囲において羽根により原料が一端側へ戻されることにより、回転ドラムの軸線方向中央部近傍において粒状物の再整形作用が生じるため、粒状物の粒度のばらつきを低減できるとともに造粒効率を高めることができる。

また、本発明の別の造粒方法は、筒状の回転ドラムを回転させながら、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータを回転させた状態で、前記回転ドラムの内部に混練物からなる原料を投入して造粒を行う造粒方法であって、前記回転ドラムと前記ロータを同一回転方向に回転させる態様で造粒を行うことを特徴とする。

この発明によれば、回転ドラムの内部で回転ドラムの回転とロータの羽根の回動によって原料が攪拌されるとともに、回転ドラムとロータを同一回転方向に回転させることにより、回転ドラムとロータの間に配置された原料に対し羽根による原料の分離作用が効率的に生じるとともに一旦生成された粒状物への影響を低減できるため、粒状物の粒度のばらつきを低減できるとともに造粒効率を高めることができる。

本発明において、前記回転ドラム及び前記ロータを前記回転ドラムの前記一端から前記他端へ向けて下方に傾斜させた状態で造粒を行うことが好ましい。このようにすると、回転ドラム内で重力によって原料が下方へ送られるので、回転ドラムの一端から原料を投入し、他端から粒状物を排出させるようにすることで、造粒処理を連続して行うことができる。ただし、回転ドラム及びロータを水平に設置した場合でも、ロータに設けられる複数の羽根による推進力が全体として回転ドラムの一端側から他端側に向かう材料の流れを生成するように構成すれば、上記と同様に造粒処理を連続的に行うことができる。

次に、本発明の造粒機は、筒状の回転ドラムと、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータと、前記回転ドラムを回転駆動するドラム回転駆動手段と、前記ロータを回転駆動するロータ回転駆動手段とを具備する造粒機において、前記ロータは、前記回転ドラムの一端寄りの範囲に原料若しくは粒状物を前記回転ドラムの他端側へ送る順送り構造を有する羽根を備えているとともに、前記回転ドラムの前記他端寄りの範囲に原料若しくは粒状物を前記回転ドラムの前記一端側へ戻す逆戻し構造を有する羽根を備えていることを特徴とする。

また、本発明の別の造粒機は、筒状の回転ドラムと、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータと、前記回転ドラムを回転駆動するドラム回転駆動手段と、前記ロータを回転駆動するロータ回転駆動手段とを具備する造粒機において、前記ドラム回転駆動手段及び前記ロータ回転駆動手段は、前記回転ドラムと前記ロータを同一回転方向に回転駆動するように構成されていることを特徴とする。

本発明において、前記回転ドラム及び前記ロータは前記回転ドラムの前記一端から前記他端へ向けて下方に傾斜していることが好ましい。

本発明において、前記複数の羽根が前記ロータの軸線周りの偏心した位置に設けられていることが望ましい。これによれば、ロータの軸線周りに偏心した位置に設けられた複数の羽根が原料に対して相互に異なる深さに到達して攪拌するので、攪拌作用を原料に対して効率的に施すことができる。したがって、回転ドラムの回転動作とともに原料に対する攪拌作用をさらに高めることができるため、均一で迅速な造粒処理を実現できる。

さらに、本発明の焼却灰によるブロックの製造方法は、焼却灰に結着剤を混合して混練してスラリー状の混練物を形成し、この混練物を請求項１乃至３のいずれか一項に記載の造粒方法により造粒加工して粒状物を形成し、その後、該粒状物を骨材として用いてブロックを製造することを特徴とする。

次に、添付図面を参照して本発明に係る造粒方法、造粒機、及び、焼却灰によるブロックの製造方法の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る造粒機１０の構造を軸線方向に沿った断面で示す概略縦断面図であり、図２は、造粒機１０の構造を軸線方向と直交する断面で示す概略縦断面図（図１のII−II線断面矢視図）である。

造粒機１０は、筒状の回転ドラム１１と、この回転ドラム１１の内部に偏心して配置されるロータ１２とを有する。回転ドラム１１は図示例の場合円筒状に構成されている。回転ドラム１１は、その外周面上に固定された環状の案内レール１３Ａ、及び、この案内レール１３Ａを下方から支持する複数の支持ローラ１３Ｂ等からなる案内支持構造によって軸線周りに回転自在に支持されている。また、回転ドラムは、その軸線が一端１１ａから他端１１ｂへ斜め下方に向くように、傾斜姿勢で設置されている。

回転ドラム１１の外周面には環状のスプロケット状の係合部１４Ａが固定され、この係合部１４Ａに対してチェーン等で構成される駆動帯１４Ｂが係合している。この駆動帯１４Ｂは図２に示す伝動部１４Ｃを介して駆動モータ１４Ｄに連結されている。この駆動モータ１４Ｄが稼動すると、伝動部１４Ｃ及び駆動帯１４Ｂを介して回転ドラム１１が図１の右側から見て時計回りに回転駆動される。なお、上記係合部１４Ａ、駆動帯１４Ｂ、伝動部１４Ｃ及び駆動モータ１４Ｄはドラム回転駆動手段１４を構成する。

ロータ１２には、外周方向に突出する複数の羽根１２Ａが軸線方向に沿って設けられている。この羽根１２Ａは、回転軸１２Ｓの外周面から突出する支持軸１２Ｂの先端に固定されている。なお、羽根１２Ａを図示例の支持軸１２Ｂと一体のものとして構成しても構わない。ロータ１２には、回転軸１２Ｓの軸線周りの異なる角度位置に複数の羽根１２Ａが設けられているとともに、軸線方向に沿って複数の羽根１２Ａが配列されている。複数の羽根１２Ａの配列態様は任意であるが、回転軸１２Ｓの周りに螺旋状に配列されていることが望ましい。

ロータ１２は、両端の軸支部１５によって回転自在に軸支されている。また、ロータ１２は、上記回転ドラム１１と同様に、回転ドラム１１の一端１１ａ側から他端１１ｂ側へ下方に向けて傾斜した姿勢で設置されている。図示例の場合、回転ドラム１１の軸線とロータ１２の軸線とはほぼ平行になるように構成されている。ただし、回転ドラム１１の軸線とロータ１２の軸線とは完全に平行でなくても構わない。ロータ１２は伝動部１６Ａを介して駆動モータ１６Ｂに連結されている。この駆動モータ１６Ｂを稼動させることで、ロータ１２は図１の右側から見て時計回りに回転駆動される。なお、上記の伝動部１６Ａ及び駆動モータ１６Ｂはロータ回転駆動手段１６を構成する。

複数の羽根１２Ａは、ロータ１２の軸線方向に沿って姿勢が変化するように構成されている。回転ドラム１１の一端１１ａ側では複数の羽根１２Ａはロータ１２の回転方向に対して傾斜した姿勢にあり、その結果、ロータ１２を図１の右側から見て時計回りに回転駆動したとき、原料Ｍを回転ドラム１１の他端１１ｂ側へ送るように作用する。このような作用を果たす順送り構造を備えた羽根１２Ａ１は、回転ドラム１１の一端１１ａ寄りの順送り範囲Ｘにおいて設けられている。

一方、回転ドラム１１の他端１１ｂ寄りの範囲Ｙには、順送り範囲Ｘ内の羽根１２Ａ１とは逆方向に傾斜した複数の羽根１２Ａ２が設けられ、これらの羽根１２Ａ２は、ロータ１２を図１の右側から見て時計回りに回転駆動したとき、原料Ｍを回転ドラム１１の一端１１ａ側に戻すように作用する。このような作用を果たす逆戻し構造を備えた羽根１２Ａ２が形成される上記範囲Ｙを以下単に「逆戻し範囲Ｙ」という。

上記の順送り範囲Ｘ内に設けられた複数の羽根１２Ａ１は、原料Ｍ若しくは粒状物を図１の左側へ向けて（順方向に）送り、また、上記の逆戻し範囲Ｙ内に設けられた複数の羽根１２Ａ２は、原料Ｍ若しくは粒状物を図１の右側へ向けて（逆方向に）戻す。したがって、ロータ１２は、回転ドラム１１内に投入された原料Ｍを順送り範囲Ｘと逆戻し範囲Ｙの間に集めるように作用する。特に、逆戻し範囲Ｙの羽根１２Ａ２は、一旦形成された粒状物を再び上流側へ戻し、粒状物に対する再整形作用を生じさせる。

ただし、本実施形態では、回転ドラム１１及びロータ１２が共に傾斜姿勢で設置され、しかも、複数の羽根１２Ａが全体としては原料Ｍやこれから生成された粒状物を回転ドラム１１の一端１１ａ側から他端１１ｂ側へ送るように構成されているので、回転ドラム１１の一端１１ａに原料Ｍを投入すると、回転ドラム１１の他端１１ｂから粒状物Ｎが排出され、連続して造粒処理を施すことができる。

順送り範囲Ｘと逆戻し範囲Ｙの間には、基本的にロータ１２の軸線方向に原料Ｍや粒状物Ｎを移動させない中央範囲Ｚを設けることが好ましい。この中央範囲Ｚでは、複数の羽根１２Ａは基本的に原料Ｍ及び粒状物Ｎに対して軸線方向の推進力を生じないように構成されている。具体的には、複数の羽根１２Ａはロータ１２の回転方向に沿った姿勢を有している。この中央範囲Ｚを設けなくても本実施形態では上記の効果を得ることができるが、この中央範囲Ｚを設けることで、粒状物Ｎの粒度のばらつきや造粒速度の変動をさらに抑制できる。

また、逆戻し範囲Ｙよりもさらに回転ドラム１１の他端１１ｂ側には、基本的にロータ１２の軸線方向に原料Ｍや粒状物Ｎを移動させない排出範囲Ｗを設けることが好ましい。この排出範囲Ｗにおいても、複数の羽根１２Ａはロータ１２の回転方向に沿った姿勢を有している。この排出範囲Ｗを設けなくても本実施形態では上記の効果を得ることができるが、この排出範囲Ｗを設けることで、粒状物Ｎの粒度のばらつきや造粒速度の変動をさらに抑制できる。

なお、羽根１２Ａは図示例の場合、板状材で構成されて上記の姿勢となっているが、本実施形態の羽根１２Ａはこのような形状に限られず、結果的に、上記と同様に、原料Ｍ及び粒状物Ｎに対して軸線方向の推進力を与えたり与えなかったりするように構成されていればよい。

図２に示すように、ロータ１２の羽根１２Ａは、ロータ１２の軸線（回転軸１２Ｓの軸線）に対して偏心した位置に配置されている。換言すれば、ロータ１２の軸線回りに配置された複数の羽根１２Ａのうち、異なる角度位置に設けられた複数の羽根１２Ａは、ロータ１２の軸線から相互に異なる距離に配置されている。

回転ドラム１１の一端１１ａからは、原料Ｍに対して適度に水等の液体を混入するための散液管１７が導入されている。この散液管１７は、液体を回転ドラム１１の内部に噴出して原料Ｍの調整（例えば水分調整）を行うためのものである。

回転ドラム１１の一端１１ａには、原料供給路１８の供給口が上方から臨み、この原料供給路１８を介して原料Ｍが回転ドラム１１の内部に投入されるように構成されている。また、回転ドラム１１の他端１１ｂの下方には搬出コンベア１９が配置され、回転ドラム１１の他端１１ｂから粒状物Ｎが排出されると、この排出コンベア１９によって搬出されるように構成されている。

以上説明した本実施形態の造粒機１０では、図１に示すように、順送り範囲Ｘでは羽根１２Ａ１によって原料Ｍが順方向に送られつつ分離されていくが、逆戻し範囲Ｙでは羽根１２Ａ２によって粒状物が逆方向に戻される。すなわち、上記逆戻し範囲Ｙにおいては、或る程度小さな粒状物は羽根１２Ａ２の間から順方向に送られて回転ドラム１１の他端１１ｂで排出されるが、それよりも大きな粒状物は羽根１２Ａ２によって逆方向に戻されるので、例えば中央範囲Ｚ内においてさらに攪拌され、再整形される。これによって、中央範囲Ｚでは、順送り範囲Ｘから順方向に送られてくる原料Ｍから分離された粒状物と、一旦、逆戻し範囲Ｙに進んでから逆方向に戻されてくる粒状物とが混合され、さらに攪拌作用を受けることになる。これにより、逆戻し範囲Ｙよりも下流側へ排出される粒状物Ｎの外径のばらつきが低減され、造粒速度の変動も抑制され、しかも、効率的に造粒処理を施すことができる。なお、粒状物Ｎの粒径や造粒効率は、回転ドラム１１とロータ１２の回転速度及びこれらの間の回転速度比を変えることによって調節できる。特に、回転ドラム１１とロータ１２の回転速度及び回転速度比を調整して、粒状物Ｎについて所定の品位が確保される範囲内で造粒速度が最も高くなるようにすることが望ましい。

また、図２に示すように、本実施形態では、回転ドラム１１とロータ１２が同一回転方向に回転するので、原料Ｍを過剰に攪拌することがなく、原料Ｍから羽根１２Ａによって少しずつ粒状物を分離することができるとともに、一旦生成された粒状物Ｎに影響を与えることを与えにくく構成できる。このため、回転ドラム１１とロータ１２が逆方向に回転する場合に比べて粒状物の生成効率を高めることができる。ここで、複数の羽根１２Ａがロータ１２の軸線周りに偏心した位置に配置されているので、回転ドラム１１の下部に配置された原料Ｍに対して相互に異なる態様で作用することにより、造粒効率をさらに向上させることができる。

図３は、上記の造粒機１０を用いたブロックの製造工程を模式的に示す概略工程図である。この製造工程においては、焼却場などから排出される焼却灰Ａに、水Ｂ及びセメント、酸化カルシウム、水酸化カルシウムなどの結着剤Ｃを混合してミキサー１において混練し、スラリー（ペースト）状の混練物Ｄを形成する。ここで、珪酸系のカルシウム化合物（高炉スラグ）や硫酸系のカルシウム化合物（石膏）などの微粉末を適量加えることにより、特定の有害物質（アルカリだけでは不溶化できない鉛やクロムなどの両性重金属類やダイオキシン等）の溶出を防ぐことができる。この混練物Ｄは、搬送手段２などによって搬送されて上記の造粒機１０に運ばれ、回転ドラム１１の内部に投入される。投入された混練物Ｄは、ロータ１２が配置された回転ドラム１１内で攪拌されながら次第に粒状になり、最終的に粒状物Ｅとなる。この粒状物Ｅは、ミキサー３に投入され、骨材として水Ｆ及びセメントＧと混練されてコンクリートＨを形成する。そして、このコンクリートＨを型４にて成形することによってブロックＩが形成される。

尚、本発明の造粒方法、造粒機、及び、焼却灰によるブロックの製造方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る造粒機の縦断面図。 図１のII−II線に沿った断面を示す縦断面矢視図。 焼却灰によるブロックの製造工程を示す工程説明図。

符号の説明

１０…造流機、１１…回転ドラム、１２…ロータ、１２Ａ，１２Ａ１，１２Ａ２…羽根、１４…ドラム回転駆動手段、１６…ロータ回転駆動手段

Claims (8)

1. 筒状の回転ドラムを回転させながら、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータを回転させた状態で、前記回転ドラムの内部に混練物からなる原料を投入して造粒を行う造粒方法であって、前記回転ドラムの前記一端寄りの範囲において前記羽根により前記回転ドラムの前記他端側へ向けて前記原料を送るとともに、前記回転ドラムの前記他端寄りの範囲において前記羽根により前記回転ドラムの前記一端側へ向けて前記原料を戻す態様で造粒を行うことを特徴とする造粒方法。
2. 筒状の回転ドラムを回転させながら、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータを回転させた状態で、前記回転ドラムの内部に混練物からなる原料を投入して造粒を行う造粒方法であって、前記回転ドラムと前記ロータを同一回転方向に回転させる態様で造粒を行うことを特徴とする造粒方法。
3. 前記回転ドラム及び前記ロータを前記回転ドラムの前記一端から前記他端へ向けて下方に傾斜させた状態で造粒を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の造粒方法。
4. 筒状の回転ドラムと、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータと、前記回転ドラムを回転駆動するドラム回転駆動手段と、前記ロータを回転駆動するロータ回転駆動手段とを具備する造粒機において、前記ロータは、前記回転ドラムの一端寄りの範囲に原料若しくは粒状物を前記回転ドラムの他端側へ送る順送り構造を有する羽根を備えているとともに、前記回転ドラムの前記他端寄りの範囲に原料若しくは粒状物を前記回転ドラムの前記一端側へ戻す逆戻し構造を有する羽根を備えていることを特徴とする造粒機。
5. 筒状の回転ドラムと、該回転ドラムの内部に偏心して配置され、軸線方向に沿って複数の羽根を備えたロータと、前記回転ドラムを回転駆動するドラム回転駆動手段と、前記ロータを回転駆動するロータ回転駆動手段とを具備する造粒機において、前記ドラム回転駆動手段及び前記ロータ回転駆動手段は、前記回転ドラムと前記ロータを同一回転方向に回転駆動するように構成されていることを特徴とする造粒機。
6. 前記回転ドラム及び前記ロータは前記回転ドラムの前記一端から前記他端へ向けて下方に傾斜していることを特徴とする請求項４又は５に記載の造粒機。
7. 前記複数の羽根が前記ロータの軸線周りの偏心した位置に設けられていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の造粒機。
8. 焼却灰に結着剤を混合して混練してスラリー状の混練物を形成し、この混練物を請求項１乃至３のいずれか一項に記載の造粒方法により造粒加工して粒状物を形成し、その後、該粒状物を骨材として用いてブロックを製造することを特徴とする焼却灰によるブロックの製造方法。
   

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