JP3568649B2 - 砂製造システム及びそれを動作させる方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原石から砂を製造する砂製造システムに関し、特に、水を利用した新しい砂製造システム及びそれを動作させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂製造方法としては従来から乾式と湿式とが知られている。従来の乾式の砂製造システムでは原石を砕くクラッシャーが利用される。従来のクラッシャーは、固定ブレードとそれに対向する可動ブレードとを有し、固定ブレードと可動ブレードの間の隙間に落し込まれる原石を破砕・砂化するものである。このような乾式のクラッシャーは、投入される原石の含水率が例えば約２％以下の条件で運転可能である。また、泥が混入した原石に対しては基本的に砂製造を行うことができない。
【０００３】
なお、湿式の砂製造システムでは、容器内に原石、水、ロッドミルと称される金属細片を一緒に投入し、その容器を回転させることにより、原石を破砕するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の乾式方法では、梅雨時期やそれ以外でも長雨が生じた時などにおいて、クラッシャーに投入される原石の含水率が高くなると、クラッシャー内部で砂がドロドロの団子状態になってブレード間で詰まり、それが固化するとクラッシャーを運転できなくなるという問題があった。また、そのような条件では、クラッシャーの後段に設けられているふるい機構のフィルタが目づまりするという問題があった。なお、このフィルタは、所定の直径以上の石（砂以外）を除去し、それを再度クラッシャーへ投入させるためのものである。このような問題は、原石に泥が混入している場合にも生じやすく、また、製造された砂に泥が混入していると、コンクリート用の砂として使用できないという問題があった。一方、湿式方法では、その原理上きわめて効率が悪く、実用性に欠ける面があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、原石の含水率によらずにクラッシャーを適正に運転可能とする新しい砂製造方法が適用されたシステム及びそれを動作させる方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、原石に泥が混入していても良質の砂を製造できるシステム及びそれを動作させる方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、クラッシャーやフィルタの詰まりを防止できるシステム及びそれを動作させる方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、リサイクルを基本として省資源化を図ったシステム及びそれを動作させる方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、諸条件に応じて、新しい混水運転（水洗運転）と従来の乾式運転とを切り換え可能なシステム及びそれを動作させる方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、原石を砕くクラッシャ−と、前記クラッシャーへ原石を投入する原石投入機構と、前記クラッシャーへの原石投入に伴って水を流し込む注水機構と、前記クラッシャーから出た砂水流から砂を分離抽出する分離装置と、乾式動作モードと混水動作モードとを選択するためのモード選択装置と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、原石の投入とともに注水が行われ、クラッシャーではそのような水まじりの原石に対して破砕が行われる。よって、破砕片が団子状にかたまることを効果的に防止でき、また原石に泥が混入していても、その泥を洗い流せることができるので、その面でも詰まりを防止できる。また、クラッシャーの後段に設けられるふるい機構のフィルタには、単に砂ではなく、流動性ある砂水流が流通することになるので、そこでも目づまりが生じにくい。原石に泥が混入している場合、その泥は最終的に分離装置にて廃水中に取り出され、泥が排除された良質の砂が抽出される。すなわち、結果として、洗浄済みの高品位の砂を得ることができる。
【００１２】
本発明の好適な態様では、さらに、水をリサイクル循環させるために、前記分離装置にて分離された水を浄化処理する水処理設備を含み、前記浄化された水が前記クラッシャーへ再注入される。これにより、貴重な資源である水を循環利用して資源の有効利用とシステムの運転コストの低減とを達成することができる。
【００１３】
また、本発明の好適な態様では、前記砂水流から所定径以上の石を除去するフィルタを備えたふるい機構と、前記フィルタに対して注水を行う洗浄機構と、を有する。これにより、本発明ではフィルタに砂水流が流れるので、従来よりもフィルタは目づまりし難いが、さらに注水による洗浄を行えば目づまりをほぼ完全に防止できる。望ましくは、前記注水機構は、前記クラッシャーの投入口に水を流し込む機構である。
【００１４】
このように、本発明では、従来の既成概念とはまったく逆に、原石に積極的に水を混入することによって上記のような各種の利点を享受することができる。
【００１５】
本発明の好適な態様では、乾式動作モードと混水動作モードとを選択するためのモード選択装置を含み、前記乾式動作モードでは、前記クラッシャー装置へ原石のみが投入されて砂製造が行われ、前記混水動作モードでは、前記クラッシャー装置へ原石と水がともに入れられて砂製造が行われる。すなわち、クラッシャーの砂製造能力は、基本的には注水を行わない場合（乾式運転）の方が高いと考えられるので、泥の混入割合がきわめて低くかつ含水率が低いような良好な条件では、従来同様の乾式運転を行わせるものである。もちろん、それ以外の場合には、混水運転（注水による運転）を行って上記の問題の防止しつつ、良質な砂の製造を行う。本発明では、基本的に注水の有無により運転モードを切り替えることができ、１つの基本設備で２つの製造方法を選択的に実現できる利点がある。これにより、気候に応じた適切な運転が実現でき、ひいてはシステムを年間通じて連続運転させることが可能となる。
本発明に係る方法は、原石を砕くクラッシャーと、前記クラッシャーへ原石を投入する原石投入機構と、前記クラッシャーへの原石投入に伴って水を流し込む注水機構と、前記クラッシャーから出た砂水流から砂を分離抽出する分離装置と、を含む砂製造システムにおいて、当該砂製造システムの動作モードとして乾式動作モード又は混水動作モードを選択し、前記乾式動作モードでは、前記注水機構の動作を停止させて前記クラッシャー装置へ原石のみを投入して砂製造が行われ、前記混水動作モードでは、前記注水機構を動作させて前記クラッシャー装置へ原石と水をともに入れて砂製造が行われ、原石の含水率及び泥の混入割合に応じて、当該砂製造システムの動作モードを選択することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係る砂製造システムの好適な実施形態が示されており、図１はシステムの全体構成図である。
【００１８】
図１において、クラッシャー１０はベルトコンベアなどによって構成される原石投入機構１２により投入される原石を破砕して砂を生成するものであり、その構造が図２に示されている。このクラッシャー１０には原石の投入にともなって注水機構１４により水が注入される。すなわちクラッシャー１０には原石と水とが一緒になって入れられ、混水状態で原石の破砕が行われる。
【００１９】
図２には、クラッシャー１０の内部構造が概念的に示されている。上部の投入口１６には、図１に示した原石投入機構１２を構成するベルトコンベア等により運ばれた原石が順次投入される。これとともに、図１に示した注水機構１４により水が注入される。具体的には、投入口１６の上部には複数の注水パイプ１９が導かれており、その注水パイプ１９により水が注入される。もちろん、均一に注水を行うために、投入口１６の上部にいわゆるスプリンクラーのような機構を設けてもよい。本実施形態において、原石と水の投入比率（重量比）は、例えば原石３に対して水が１である。この比率は、原石の大きさやクラッシャーの構造などにより適宜設定するのが望ましい。
【００２０】
クラッシャー１０の本体内には、シャフト１８に支持された傘状の可動ブレード２０が設けられている。一方、この可動ブレード２０に対向して、リング状の固定ブレード２２が設けられている。可動ブレード２０と固定ブレード２２との間は上方から下方にかけて徐々に狭くなっており、その隙間に原石が落とし込まれ、可動ブレード２０の振動にともない、両ブレード間において原石が破砕され、砂が生成される。なお、可動ブレード２０の中心を周期的に偏心させることによって効率よく砂の製造を行うことができる。可動ブレード２０と固定ブレード２２は、例えば硬質の金属等で構成され、摩耗が生じた場合には交換される。シャフト１８は駆動部２４及びそれによって回転するウエイトによって振動される。
【００２１】
本実施形態では、原石の投入とともに水が注入されており、可動ブレード２０と固定ブレード２２との間で破砕片が団子状となって固まったりすることが防止され、また原石に泥が混入することに起因する詰まりも防止できる。なお、クラッシャー１０としては、図２に示したものに限られず、原石に圧力を加えてその破砕を行う装置であれば、各種のクラッシャーを適用できる。
【００２２】
図１に戻って、クラッシャー１０から排出された水混りの砂、すなわち砂水流は、クラッシャー１０の後段に設けられたふるい機構２６に導入される。ふるい機構２６は、スクリーンとしてのフィルタ２８を内蔵しており、そのフィルタ２８に砂水流が流し込まれる。このフィルタ２８は、多孔性を有する部材で構成され、一定の直径以上の砂、例えば直径２．５ｍｍ以上の荒い砂（石）が除去される。除去された荒い砂はベルトコンベア等によって運搬され、再びクラッシャー１０に投入される。図１ではそのリターン経路が１００で示されている。フィルタ２８には図示されていない振動機構が連結されており、その振動機構によってフィルタ２８が振動される。
【００２３】
本実施形態では、このふるい機構２６に水を注入するために洗浄機構３０が設けられている。すなわち、この洗浄機構３０によりフィルタ２８に対して砂水流に加えて更に水が注入されており、フィルタ２８の目詰まりがほぼ完全に防止されている。もちろん、砂水流における水の割合が多く、別途注水が不要であればそのような洗浄機構３０を設ける必要はない。但し、このような洗浄機構３０を設けることにより、定期的なクリーニングを省くことができる。
【００２４】
ふるい機構２８を通過した砂水流は、次に砂・水分離機３２に導入され、ここで砂と水とが分離される。もちろん、原石に混入した泥は、廃水の中に含まれて砂と分離される。この砂・水分離機３２は、例えば更に目の細かいフィルタ等で構成される。分離された砂はベルトコンベアで所定の貯蔵施設へ運搬される。これに先立って、乾燥設備を介して砂を乾燥させてもよい。
【００２５】
一方、砂・水分離機３２から排出された廃水は、水処理設備３４へ送られ、ここで浄化処理が行われる。すなわち、この水処理設備３４は、例えば沈澱やフィルタリング等の処理を利用して、廃水を浄水として精製するものである。精製された水は、再度リサイクル使用され、具体的には注水機構１４の注水ポンプ３６及び洗浄機構３０の洗浄ポンプ３８へそれぞれ送られる。水のリターン経路が図１では１０２で示されている。注水機構１４は、注水ポンプ３６と、注水ポンプ３６から出た水を複数に分配する分配機３９とで構成され、分配機３９には複数の注水パイプ１９が接続され、その出口側がクラッシャー１０の投入口１６に導かれている。洗浄機構３０は、洗浄ポンプ３８及び注水パイプ４０等で構成される。
【００２６】
注水ポンプ３６及び洗浄ポンプ３８は、単一のポンプで構成することもでき、その場合には、そのポンプの後段に分岐点を設けて、各分岐路にバルブを配置して流量調整を行えばよい。なお、そのようなポンプは水処理設備３４内に設けることもできる。
【００２７】
以上のような水のリサイクル循環により、資源の有効利用とシステムの運転コストの低減を同時に達成することができる。
【００２８】
図１に示すシステムは上述したような混水動作モードの他、従来同様の乾式動作モードにより運転させることもできる。すなわち、図示されていないモード切替スイッチ、具体的には注水機構１４や洗浄機構３０を停止させるスイッチによりそれらの機構の動作を停止させれば、従来同様に乾式での運転を実現することができる。乾式動作モードでは、混水動作モードより運転効率が高いので、原石の含水率が低い場合や、原石に混入する泥が極めて少ない場合には、このような乾式動作モードで高効率の砂製造をするのが望ましい。一方、原石の含水率や泥の混入割合が大きい場合には、上述した混水動作モードで運転を行わせ、クラッシャー１０での詰まりやフィルタ２８の目詰まりを防止しながら良質の砂を製造することができる。従って、気候等の各種の条件に応じて適切なモードを選択すればよい。乾式動作モードでは、注水機構１４を停止させるが、洗浄機構３０はそのまま動作させてもよい。すなわち、フィルタ２８での目詰まりが生じることが予想される場合には、洗浄機構３０を動作させてフィルタ２８に対して注水を行わせ、同時に砂・水分離機３２を動作させて上述同様の運転をおこなわせる。このような動作によれば、乾式でありながら、フィルタ２８の目詰まりを防止できるという利点がある。もちろん、注水機構１４及び洗浄機構３０の両者とも、動作を停止させた状態で乾式運転を行わせる場合には、フィルタ２８から流出する砂をそのままベルトコンベアで運搬し、つまり砂・水分離機３２を迂回させてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラッシャーでの詰まりや、フィルタの目詰まりを効果的に防止でき、かつ良質の砂を製造できるシステム及びそれを動作させる方法を提供することができる。また、本発明によれば、水のリサイクルを図って省資源化及びシステムのコストダウンを実現できる。また、本発明によれば、気候条件などの諸条件に応じて運転モードを切り替えて効率的な砂製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシステムの全体構成を示す図である。
【図２】クラッシャーの内部構造を概念的に示す図である。
【符号の説明】
１０ クラッシャー、１２ 原石投入機構、１４ 注水機構、２６ ふるい機構、３２ 砂・水分離機、３４ 水処理設備。

Claims (5)

1. 原石を砕くクラッシャーと、
   前記クラッシャーへ原石を投入する原石投入機構と、
   前記クラッシャーへの原石投入に伴って水を流し込む注水機構と、
   前記クラッシャーから出た砂水流から砂を分離抽出する分離装置と、
   乾式動作モードと混水動作モードとを選択するためのモード選択装置と、
   を含み、
   前記乾式動作モードでは、前記クラッシャー装置へ原石のみが投入されて砂製造が行われ、
   前記混水動作モードでは、前記クラッシャー装置へ原石と水がともに入れられて砂製造が行われ、
   動作モードを切り替え可能としたことを特徴とする砂製造システム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   さらに、水をリサイクル循環させるために、前記分離装置にて分離された水を浄化処理する水処理設備を含み、前記浄化された水が前記クラッシャーへ再注入されることを特徴とする砂製造システム。
3. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記砂水流から所定径以上の石を除去するフィルタを備えたふるい機構と、
   前記フィルタに対して注水を行う洗浄機構と、
   を有することを特徴とする砂製造システム。
4. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記注水機構は、前記クラッシャーの投入口に水を流し込む機構であることを特徴とする砂製造システム。
5. 原石を砕くクラッシャーと、
   前記クラッシャーへ原石を投入する原石投入機構と、
   前記クラッシャーへの原石投入に伴って水を流し込む注水機構と、
   前記クラッシャーから出た砂水流から砂を分離抽出する分離装置と、
   を含む砂製造システムにおいて、
   当該砂製造システムの動作モードとして乾式動作モード又は混水動作モードを選択し、
   前記乾式動作モードでは、前記注水機構の動作を停止させて前記クラッシャー装置へ原石のみを投入して砂製造が行われ、
   前記混水動作モードでは、前記注水機構を動作させて前記クラッシャー装置へ原石と水をともに入れて砂製造が行われ、
   原石の含水率及び泥の混入割合に応じて、当該砂製造システムの動作モードを選択することを特徴とする砂製造システムを動作させる方法。

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