JP3805131B2 - 砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等の原石を粉砕（破砕と称することもある）して砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に係り、特にコンクリート骨材等の骨材原料となる砕砂を製造するに適した砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から、花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等の原石を粉砕して砕砂を製造するために竪型粉砕機が用いられている。
竪型粉砕機は、該竪型粉砕機の外郭を形成するケーシングと、電動機等の駆動源により駆動され回転する回転テーブルと、該回転テーブルの上面（回転テーブル上面と称することもある）の外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラとを備えており、前記粉砕ローラは、該ケーシングに回動自在に軸着されたアームを介して油圧シリンダに連結され、該油圧シリンダの作動により回転テーブル上面の方向に押圧されて回転テーブル上面に原料を介して従働し、回転する構造となっている。
【０００３】
前記ケーシングの回転テーブル上方には、該回転テーブル上面に原料を投入するための原料投入口が設けられており、該原料投入口から回転テーブル上面に原料を投入すると、該投入された原料は、該回転テーブル上面と粉砕ローラとの間に噛み込まれて粉砕され、該粉砕された原料は該回転テーブル上面の外縁部に周設されたダムリングを乗り越えて、該回転テーブルの下方に落下し、回転テーブル下方に設けられた下部取出口から、竪型粉砕機の外部に粉砕品として取出される。
【０００４】
また、前記ケーシングには、回転テーブルの下方にガスを導入するためのガス導入口が設けられ、また回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部取出口が設けられている。
竪型粉砕機の運転中には、該ガス導入口よりガスが導入され、前記ケーシング内において該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じさせており、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい微粉は吹き上げられて、ケーシング内を上昇し、上部取出口より微粉としてわずかな量取出される。
【０００５】
下部取出口より取出された前記粉砕品は、篩式等の分級装置に搬送されて分級され、粗粒（粗粉と称することもある）と細粒（細粉としょうすることもある。）に選別分離される。該細粉は取出された後、空気式分級や水洗等の手段により微粉を除去されて製品となり、該粗粒は再び竪型粉砕機に投入されて、そこで再び粉砕される。
【０００６】
なお、竪型粉砕機で粉砕された粉砕品は、粉砕の際に回転テーブル上面と粉砕ローラによって圧縮作用と剪断作用を同時に強く受け摩砕されることにより、角がとれて丸みをおびた粒子形状になることにより天然砂に近い形状となり、角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂をコンクリート用砕砂等の骨材として用いると施工の際のコンクリートの流動性が良いので付加価値の高い砕砂となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、竪型粉砕機によって製造された砕砂は、上述したような天然砂に近い角がとれて丸みをおびた粒子形状となるものの、強く摩砕されるため、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成が非常に多くなり、該１５０μｍ以下の微粉が多い砕砂を骨材用砕砂として用いるとコンクリートの流動性が悪くなるため、粉砕品を水洗する等して微粉を除去する必要があった。
そのため竪型粉砕機によって砕砂を製造した場合、除去する微粉の量が多いため骨材用としての砕砂の収率が悪く、また、水洗して微粉を除去するためには設備が必要であり、さらに、除去した微粉の処理にもコストがかかる等、多くの問題を多く有していた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原石を粉砕して砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に係り、コンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を収率よく製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法は、
（１） 回転テーブルの外周上面に回転自在な粉砕ローラを配置し、該粉砕ローラを回転テーブル上面に押圧することにより、該回転テーブル上面に供給した安山岩を原石として、該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕し、コンクリート骨材等の骨材原料に用いる砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法において、該粉砕ローラを該回転テーブル上面に押圧する粉砕圧力は、０．０９８ＭＰａ〜１．４７ＭＰａの範囲とすることを構成とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法の詳細について説明する。
図１〜図３は本発明に係る実施の形態（実施例と称することもある）を示し、図１は竪型粉砕機の縦断面図、図２は竪型粉砕機を用いた砕砂装置のフローシート、図３は竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図である。
また、図４はスフェリカルタイプの粉砕ローラを用いた場合の竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図であり、図５は竪型粉砕機の粉砕圧力と粉砕品中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合（％）の関係を示すグラフであり、図６は本発明に用いられる竪型粉砕機１の回転テーブルの直径に対する粉砕ローラ直径と粉砕ローラ幅とテーブル回転数との関係を説明する図である。
【００１１】
本発明の実施例に用いられる竪型粉砕機１の構成について以下に説明する。
本実施例に用いられる竪型粉砕機１は、図１に示すように該竪型粉砕機の外郭を形成するケーシングと、粉砕機の下部に設置された減速機２Ｂを介して電動機により駆動されて回転する回転テーブル２と、回転テーブルの上面である回転テーブル上面２Ａの外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラ３とを備えており、該粉砕ローラ３は下部ケーシングに軸７により回動自在に軸着された上部アーム６と該上部アーム６と一体に形成された下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結され、該油圧シリンダ８の作動により回転テーブル上面２Ａの方向に押圧され、回転テーブル上面２Ａに原料を介して従働し回転する。
【００１２】
前記ケーシングの回転テーブル上面２Ａの中央上部には、回転テーブル上面２Ａに原料を投入する原料投入口３５と原料投入シュート１３が設けられており、原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して回転テーブル上面２Ａに投入する（供給と称することもある）ことができるよう構成され、該投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられことにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
【００１３】
また、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料は、該回転テーブル上面２Ａの外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越え、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かい、環状通路３０より下部に落下して下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部に取出される構造となっている。
【００１４】
また、前記ケーシングには、回転テーブル２下方にガスを導入するためのガス導入口３３が設けられ、また回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部取出口３９が設けられており、竪型粉砕機１の運転中には、該ガス導入口３３よりガス（本実施例においては空気）が導入され、前記ケーシング内において該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じている。
そのため、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい微粉は吹き上げられてケーシング内を上昇し、上部取出口３９より微粉として取出される。
なお、該取出される微粉の量は、従来と同様にわずかであり、本実施例においては該導入するガスの量を調整して２〜５％程度になるようにしている。
【００１５】
また、本実施例の竪型粉砕機１においては、油圧シリンダ８のロッド側の油室にかかる緊張圧力Ｐ１を測定できるように図示しない圧力計が取付けられており、油圧シリンダ８の緊張圧力Ｐ１を常に測定できる構成となっている。
【００１６】
前記圧力計で測定した値は、アンプで変換されて粉砕ローラの圧力制御装置である制御盤に送られるよう構成されている。制御盤は、演算器と比較器と設定器等で構成されており、前記の測定値を演算して、予め設定器に設定した設定値と比較し、その結果に基づいて、粉砕ローラ押圧用油圧装置３６の油圧シリンダ８に送る圧油の圧力を制御することができる構成となっている。
【００１７】
次に、図２を用いて竪型粉砕機１を用いた砕砂装置のフローシートについて説明する。
本発明の実施例に用いた砕砂装置は、原料ホッパ４２と、竪型粉砕機１と分級装置２０と、バグフィルタ４６と、エキゾーストファン４５、空気式分級装置５０、エキゾーストファン５５等で構成され、篩式分級装置２０は１次スクリーン２０Ａと、２次スクリーン２０Ｂと、ホッパ２０Ｃより構成されている。
【００１８】
ここで、原料ホッパ４２に投入された原料は、原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入できるよう接続されており、また、竪型粉砕機１により粉砕された原料は粉砕品として下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部に取出されて、該取出された粉砕品は、篩式分級装置２０の１次スクリーン２０Ａ（本実施例においては、スクリーン網目の大きさは縦５ｍｍ、横５ｍｍ）上に投入される構成となっている。
【００１９】
篩式分級装置２０は、１次スクリーン２０Ａと２次スクリーン２０Ｂ（本実施例においては、スクリーン網目の大きさは縦３．５ｍｍ、横３．５ｍｍ）により前記投入された粉砕品を２度分級して、１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな原料を、バケットエレベータ４１等の搬送装置を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入して再度粉砕できる構成となっている。
なお、分級装置２０の二次スクリーンを通過した粉砕品は、空気式分級装置５０に投入される構成となっているそこで分級される構成となっている。
【００２０】
前記のように構成された本実施例による竪型粉砕機１の運転方法を以下に説明する。
原料ホッパ４２より竪型粉砕機１に供給した原料である原石（本実施例では花崗岩）を、竪型粉砕機１の回転テーブル上面２Ａの中央上部に設けられた原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して、回転テーブル上面２Ａの上方より回転テーブル上面２Ａの中央部に投入する。
投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられ、また、回転による遠心力が発生することにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動し、回転テーブル上面２Ａと該回転テーブル上面２Ａに押圧された粉砕ローラ３との間に噛み込まれ粉砕される。
【００２１】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕された原料は、その大分部がダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル２Ａの外周面とケーシング内周面との間の環状通路３０に放り出されて環状通路３０を落下し、下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部へ取出される。
なお、ダムリング１５にせき止められて、回転テーブル上面２Ａに滞留した原料は、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に再び噛み込まれて再度粉砕される。
【００２２】
そして、下部取出口３４よりして竪型粉砕機１の外部へ取出された粉砕品は、篩式分級装置２０に投入されて分級される。
篩式分級装置２０において１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな原料は、バケットエレベータ４１等の搬送装置を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に再度投入されて、再度粉砕される。
１次スクリーンのみ通過して２次スクリーンを通過できなかった粉砕品は、骨材に適した骨材用砕砂として取出され、そのまま製品となる。
【００２３】
２次スクリーンを通過した粉砕品は、空気式分級装置５０に投入される。
空気式分級装置５０は、空気式分級によって、２次スクリーンを通過した粉砕品から１５０μｍ以下の微粉を所定の割合だけ取り除くことにより、１５０μｍ以下の微粉の量を１０％以下にした砕砂を骨材に適した骨材用砕砂として、該装置５０の下方から取出して、製品する。
【００２４】
ここで、空気式分級装置５０により取り除いた前記１５０μｍ以下の微粉は、骨材用の砕砂としては不適なため、他の用途（例えば、路床用）に用いる砕砂として製品とされるが、微粉を多く含む砕砂は価格が安く、製品としての付加価値が低い。
【００２５】
なお、原料の種類や骨材の規格等により、前記１次スクリーンのみ通過し２次スクリーンを通過できない粉砕品の一部、あるいはその全量を図示しない配管ラインにより竪型粉砕機１に戻して再度粉砕することにより、粉砕品の平均粒径を調整することもできる。
【００２６】
前述したように竪型粉砕機１で粉砕した粉砕品の中に、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成が多いと、該微粉が多く含まれた砕砂が製造されることとなり、骨材用砕砂の収量が著しく減少し、砕砂製造装置としては不適なものとなる。本発明者らはこのような状況に鑑みて、前述したような砕砂装置のフローシートで、竪型粉砕機１の運転を実施するにあたり、原石の粉砕性、粉砕品の粒度分布、微粉の量、および、運転条件等について鋭意研究した結果、該粉砕圧力を０．０９８〜１．４７ＭＰａ（メガパスカル）の範囲に選んで運転することにより、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成量を抑え、コンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の骨材用砕砂を収率良く製造することができることを見出した。
なお、１ｋｇｆ／ｃｍ ２ は０．０９８ＭＰａ（メガパスカル）である。
【００２７】
図５は竪型粉砕機１で原石として安山岩を粉砕した時の、粉砕圧力Ｌと、粉砕品中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合（％）の関係を示すグラフである。図５より明らかなように、粉砕圧力Ｌが１．４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）を超えると微粉の生成割合が急激に増加することがわかった。また、０．０９８ＭＰａ（１ｋｇｆ／ｃｍ２ ）以下では粉砕が進まず粉砕効率が著しく低下することから、粉砕圧力Ｌを０．０９８〜１．４７ＭＰａ（１〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することにより、微粉を多く生成することなくコンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を製造することがわかった。
【００２８】
また、コンクリート骨材に用いる砕砂として、砕砂の中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合が１２％以下のものが特に好ましいとされていることから、粉砕圧力Ｌを０．０９８ＭＰａ〜０．４９ＭＰａ（１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することが好ましく、粉砕圧力を０．０９８ＭＰａ〜０．２９４ＭＰａ（１〜３ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することがさらに好ましい。
【００２９】
なお、本実施例においては安山岩等の粉砕性の悪い原石を原料として砕砂を製造したが、粉砕性のよい花崗岩などの原石を原料として砕砂を製造したとしても、粉砕圧力を０．０９８〜０．２９４ＭＰａ（１〜３ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転すれば粉砕品の砕砂に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合が１２％以下となることを確認した。
【００３０】
ここで、前記粉砕ローラ３を前記回転テーブル上面２Ａに押圧する粉砕圧力Ｌは、図３に示すように、粉砕ローラ３の中心直径をＤ（粉砕ローラ中心直径Ｄ、あるいは、粉砕ローラ直径Ｄと称することもある）として、粉砕ローラ幅をＷとして、粉砕ローラ３を回転テーブル２Ａに垂直方向に押し付ける力である粉砕力をＦとして、粉砕ローラ３の幅方向の中心線と垂直軸との傾き角度をθとしたときに、粉砕圧力Ｌ＝（Ｆ×ＣＯＳθ）／（Ｗ×Ｄ）と定義した。
【００３１】
また、本実施例においては、図３に示すようなコニカル形状の粉砕ローラを有する竪型粉砕機１を使用したが、粉砕特性が多少異なるその他の粉砕ローラ形状（例えば、図４に示すスフェリカル形状等）の竪型粉砕機を用いたとしても、粉砕圧力Ｌを、０．０９８ＭＰａ〜１．４７ＭＰａ（１〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することにより、コニカル形状の粉砕ローラを用いた時と同様に、微粉の少ない所望の粒度の粉砕品を得ることができる。
【００３２】
ここで、図３、および、図４に用いた粉砕圧力Ｆの単位は、ｋｇｆであり、粉砕ローラ中心直径Ｄ、および、粉砕ローラ幅Ｗの単位はｍである。
また、回転テーブル直径Ｔ（ｍ）とすると、粉砕ローラ３、および、粉砕テーブル２のテーブル回転数Ｎ（ｒｐｍ）は、通常、図６に示すような範囲で選ばれて用いられており、この範囲であれば、本実施例と同様の傾向の結果が得られる。 なお、本実施例に用いた竪型粉砕機１は粉砕ローラの個数が３個であって、テーブル回転数は８０ＲＰＭ、粉砕ローラ中心直径Ｄは１．３２ｍ、テーブル直径Ｔは３．６ｍ、ダムリング１５の高さはテーブル上面２Ａより約５ｍｍである。
【００３３】
以下、本実施例による竪型粉砕機における粉砕圧力の制御方法について説明する。
本実施例における粉砕力Ｆは、図３に示すように、油圧シリンダ８のロッドを引込力（油圧シリンダ力と称することもある）をＦ１とし、油圧シリンダ８から粉砕ローラ３までのレーバー比をＲ（本実施例においては、Ｒ＝Ｌ１／Ｌ２である）とすると、Ｆ＝Ｆ１×Ｒ＋Ｍである。（Ｍは粉砕ローラ３等の自重によって生じる粉砕力である）
また、油圧シリンダ力Ｆ１（ｋｇｆ）は、緊張油圧をＰ１（ｋｇｆ／ｃｍ2）、油圧シリンダロッド側有効面積をＵ（ｃｍ2）とすると、Ｆ１＝Ｐ１×Ｕで求められる。
従って、Ｆ＝Ｐ１×Ｕ×Ｒ＋Ｍとなり、油圧シリンダロッド側有効面積Ｕとレーバー比Ｒと粉砕ローラ等の自重Ｍとは竪型粉砕機１により決まっている固定値なので、緊張油圧Ｐ１を調整することにより、粉砕力Ｆを自在に制御することができる。
また、緊張油圧Ｐ１を０ｋｇｆ／ｃｍ2としても粉砕ローラ３等の自重Ｍによって粉砕力が生じるが、粉砕力Ｆを自重Ｍによって生じる粉砕力より小さくしたい場合は、油圧シリンダピストンヘッド側に油圧をかけることにより、粉砕ローラ３等を持上げる力を作用させれば、粉砕力Ｆを自重Ｍによって生じる粉砕力より小さくすることができる。
なお、図４はスフェリカル形状の竪型粉砕機１の場合を示したものであるが、図３と同様にして粉砕力Ｆを自在に制御できることは勿論である。
【００３４】
なお、緊張油圧Ｐ１を圧力計によって測定し、アンプを介して制御盤に入力し、制御盤に内装された演算器によって、緊張油圧Ｐ１よりＦ＝Ｐ１×Ｕ×Ｒ＋Ｍの関係式によってＦの値を算出して、Ｌ＝（Ｆ×ＣＯＳθ）／（Ｗ×Ｄ）と計算することにより粉砕圧力Ｌを求め、該求めた粉砕圧力Ｌを、予め、設定した粉砕圧力と比較し、該設定値より計算により算出した粉砕圧力Ｌの方が大きい場合においては緊張油圧Ｐ１を小さくし、また、該設定値より計算により算出した粉砕圧力Ｌが小さい場合においては緊張油圧Ｐ１を大きくすることによって、また、該設定値と計算により算出した粉砕圧力Ｌが等しい場合においては、現状の緊張油圧Ｐ１を維持する。
このことにより、竪型粉砕機１の運転中に、粉砕される原料の種類や量が、例え変化した場合においても、粉砕圧力Ｌを一定に保つことができる。
【００３５】
このように、本実施例であれば、粉砕原料の供給量が変化した場合においても、上記のようにして粉砕圧力Ｌを常に一定に保つことができ、微粉を多く生成することなくコンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法では、竪型粉砕機によって製造された砕砂は、天然砂に近い角がとれて丸みをおびた粒子形状となり骨材用砕砂として用いると施工の際のコンクリートの流動性が良好である。また、本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転御方法によれば、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成が少ないことから微粉を除去するための水洗設備等が不要であり、また、除去する微粉の量が少ないことから骨材用砕砂の収率が良く、効率的に砕砂を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る竪型粉砕機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る竪型粉砕機を用いた砕砂装置のフローシートである。
【図３】本発明の実施例に係る竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図である。
【図４】スフェリカルタイプの粉砕ローラを用いた場合の竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図である。
【図５】竪型粉砕機の粉砕圧力と粉砕品中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合（％）の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の運転方法に用いられる竪型粉砕機の回転テーブルの直径に対する粉砕ローラ直径と粉砕ローラ幅とテーブル回転数との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
２Ａ 回転テーブル上面
３ 粉砕ローラ
６ 上部アーム
６Ａ 下部アーム
８ 油圧シリンダ
９ ピストンロッド
３６ ローラ押圧用油圧装置
Ｄ 粉砕ローラ中心直径
Ｗ 粉砕ローラ幅Ｗ
Ｌ 粉砕圧力
Ｔ 回転テーブル直径
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等の原石を粉砕（破砕と称することもある）して砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に係り、特にコンクリート骨材等の骨材原料となる砕砂を製造するに適した砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から、花崗岩、安山岩、蛇紋岩、硬質砂岩等の原石を粉砕して砕砂を製造するために竪型粉砕機が用いられている。
竪型粉砕機は、該竪型粉砕機の外郭を形成するケーシングと、電動機等の駆動源により駆動され回転する回転テーブルと、該回転テーブルの上面（回転テーブル上面と称することもある）の外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラとを備えており、前記粉砕ローラは、該ケーシングに回動自在に軸着されたアームを介して油圧シリンダに連結され、該油圧シリンダの作動により回転テーブル上面の方向に押圧されて回転テーブル上面に原料を介して従働し、回転する構造となっている。
【０００３】
前記ケーシングの回転テーブル上方には、該回転テーブル上面に原料を投入するための原料投入口が設けられており、該原料投入口から回転テーブル上面に原料を投入すると、該投入された原料は、該回転テーブル上面と粉砕ローラとの間に噛み込まれて粉砕され、該粉砕された原料は該回転テーブル上面の外縁部に周設されたダムリングを乗り越えて、該回転テーブルの下方に落下し、回転テーブル下方に設けられた下部取出口から、竪型粉砕機の外部に粉砕品として取出される。
【０００４】
また、前記ケーシングには、回転テーブルの下方にガスを導入するためのガス導入口が設けられ、また回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部取出口が設けられている。
竪型粉砕機の運転中には、該ガス導入口よりガスが導入され、前記ケーシング内において該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じさせており、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい微粉は吹き上げられて、ケーシング内を上昇し、上部取出口より微粉としてわずかな量取出される。
【０００５】
下部取出口より取出された前記粉砕品は、篩式等の分級装置に搬送されて分級され、粗粒（粗粉と称することもある）と細粒（細粉としょうすることもある。）に選別分離される。該細粉は取出された後、空気式分級や水洗等の手段により微粉を除去されて製品となり、該粗粒は再び竪型粉砕機に投入されて、そこで再び粉砕される。
【０００６】
なお、竪型粉砕機で粉砕された粉砕品は、粉砕の際に回転テーブル上面と粉砕ローラによって圧縮作用と剪断作用を同時に強く受け摩砕されることにより、角がとれて丸みをおびた粒子形状になることにより天然砂に近い形状となり、角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂をコンクリート用砕砂等の骨材として用いると施工の際のコンクリートの流動性が良いので付加価値の高い砕砂となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、竪型粉砕機によって製造された砕砂は、上述したような天然砂に近い角がとれて丸みをおびた粒子形状となるものの、強く摩砕されるため、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成が非常に多くなり、該１５０μｍ以下の微粉が多い砕砂を骨材用砕砂として用いるとコンクリートの流動性が悪くなるため、粉砕品を水洗する等して微粉を除去する必要があった。
そのため竪型粉砕機によって砕砂を製造した場合、除去する微粉の量が多いため骨材用としての砕砂の収率が悪く、また、水洗して微粉を除去するためには設備が必要であり、さらに、除去した微粉の処理にもコストがかかる等、多くの問題を多く有していた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原石を粉砕して砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に係り、コンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を収率よく製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法は、
（１） 回転テーブルの外周上面に回転自在な粉砕ローラを配置し、該粉砕ローラを回転テーブル上面に押圧することにより、該回転テーブル上面に供給した安山岩を原石として、該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕し、コンクリート骨材等の骨材原料に用いる砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法において、該粉砕ローラを該回転テーブル上面に押圧する粉砕圧力は、０．０９８ＭＰａ〜１．４７ＭＰａの範囲とすることを構成とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法の詳細について説明する。
図１〜図３は本発明に係る実施の形態（実施例と称することもある）を示し、図１は竪型粉砕機の縦断面図、図２は竪型粉砕機を用いた砕砂装置のフローシート、図３は竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図である。
また、図４はスフェリカルタイプの粉砕ローラを用いた場合の竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図であり、図５は竪型粉砕機の粉砕圧力と粉砕品中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合（％）の関係を示すグラフであり、図６は本発明に用いられる竪型粉砕機１の回転テーブルの直径に対する粉砕ローラ直径と粉砕ローラ幅とテーブル回転数との関係を説明する図である。
【００１１】
本発明の実施例に用いられる竪型粉砕機１の構成について以下に説明する。
本実施例に用いられる竪型粉砕機１は、図１に示すように該竪型粉砕機の外郭を形成するケーシングと、粉砕機の下部に設置された減速機２Ｂを介して電動機により駆動されて回転する回転テーブル２と、回転テーブルの上面である回転テーブル上面２Ａの外周部を円周方向に等分する位置に配設された複数個の粉砕ローラ３とを備えており、該粉砕ローラ３は下部ケーシングに軸７により回動自在に軸着された上部アーム６と該上部アーム６と一体に形成された下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結され、該油圧シリンダ８の作動により回転テーブル上面２Ａの方向に押圧され、回転テーブル上面２Ａに原料を介して従働し回転する。
【００１２】
前記ケーシングの回転テーブル上面２Ａの中央上部には、回転テーブル上面２Ａに原料を投入する原料投入口３５と原料投入シュート１３が設けられており、原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して回転テーブル上面２Ａに投入する（供給と称することもある）ことができるよう構成され、該投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられことにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
【００１３】
また、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料は、該回転テーブル上面２Ａの外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越え、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かい、環状通路３０より下部に落下して下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部に取出される構造となっている。
【００１４】
また、前記ケーシングには、回転テーブル２下方にガスを導入するためのガス導入口３３が設けられ、また回転テーブル上方に該ガスを排出するため上部取出口３９が設けられており、竪型粉砕機１の運転中には、該ガス導入口３３よりガス（本実施例においては空気）が導入され、前記ケーシング内において該回転テーブル下方から上方に向かうガスの気流が生じている。
そのため、ダムリングを乗り越えた原料の中で径の小さい微粉は吹き上げられてケーシング内を上昇し、上部取出口３９より微粉として取出される。
なお、該取出される微粉の量は、従来と同様にわずかであり、本実施例においては該導入するガスの量を調整して２〜５％程度になるようにしている。
【００１５】
また、本実施例の竪型粉砕機１においては、油圧シリンダ８のロッド側の油室にかかる緊張圧力Ｐ１を測定できるように図示しない圧力計が取付けられており、油圧シリンダ８の緊張圧力Ｐ１を常に測定できる構成となっている。
【００１６】
前記圧力計で測定した値は、アンプで変換されて粉砕ローラの圧力制御装置である制御盤に送られるよう構成されている。制御盤は、演算器と比較器と設定器等で構成されており、前記の測定値を演算して、予め設定器に設定した設定値と比較し、その結果に基づいて、粉砕ローラ押圧用油圧装置３６の油圧シリンダ８に送る圧油の圧力を制御することができる構成となっている。
【００１７】
次に、図２を用いて竪型粉砕機１を用いた砕砂装置のフローシートについて説明する。
本発明の実施例に用いた砕砂装置は、原料ホッパ４２と、竪型粉砕機１と分級装置２０と、バグフィルタ４６と、エキゾーストファン４５、空気式分級装置５０、エキゾーストファン５５等で構成され、篩式分級装置２０は１次スクリーン２０Ａと、２次スクリーン２０Ｂと、ホッパ２０Ｃより構成されている。
【００１８】
ここで、原料ホッパ４２に投入された原料は、原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入できるよう接続されており、また、竪型粉砕機１により粉砕された原料は粉砕品として下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部に取出されて、該取出された粉砕品は、篩式分級装置２０の１次スクリーン２０Ａ（本実施例においては、スクリーン網目の大きさは縦５ｍｍ、横５ｍｍ）上に投入される構成となっている。
【００１９】
篩式分級装置２０は、１次スクリーン２０Ａと２次スクリーン２０Ｂ（本実施例においては、スクリーン網目の大きさは縦３．５ｍｍ、横３．５ｍｍ）により前記投入された粉砕品を２度分級して、１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな原料を、バケットエレベータ４１等の搬送装置を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入して再度粉砕できる構成となっている。
なお、分級装置２０の二次スクリーンを通過した粉砕品は、空気式分級装置５０に投入される構成となっているそこで分級される構成となっている。
【００２０】
前記のように構成された本実施例による竪型粉砕機１の運転方法を以下に説明する。
原料ホッパ４２より竪型粉砕機１に供給した原料である原石（本実施例では花崗岩）を、竪型粉砕機１の回転テーブル上面２Ａの中央上部に設けられた原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して、回転テーブル上面２Ａの上方より回転テーブル上面２Ａの中央部に投入する。
投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられ、また、回転による遠心力が発生することにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動し、回転テーブル上面２Ａと該回転テーブル上面２Ａに押圧された粉砕ローラ３との間に噛み込まれ粉砕される。
【００２１】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕された原料は、その大分部がダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル２Ａの外周面とケーシング内周面との間の環状通路３０に放り出されて環状通路３０を落下し、下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部へ取出される。
なお、ダムリング１５にせき止められて、回転テーブル上面２Ａに滞留した原料は、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に再び噛み込まれて再度粉砕される。
【００２２】
そして、下部取出口３４よりして竪型粉砕機１の外部へ取出された粉砕品は、篩式分級装置２０に投入されて分級される。
篩式分級装置２０において１次スクリーン２０Ａを通過できない粒径の大きな原料は、バケットエレベータ４１等の搬送装置を介して原料投入口３５から竪型粉砕機１に再度投入されて、再度粉砕される。
１次スクリーンのみ通過して２次スクリーンを通過できなかった粉砕品は、骨材に適した骨材用砕砂として取出され、そのまま製品となる。
【００２３】
２次スクリーンを通過した粉砕品は、空気式分級装置５０に投入される。
空気式分級装置５０は、空気式分級によって、２次スクリーンを通過した粉砕品から１５０μｍ以下の微粉を所定の割合だけ取り除くことにより、１５０μｍ以下の微粉の量を１０％以下にした砕砂を骨材に適した骨材用砕砂として、該装置５０の下方から取出して、製品する。
【００２４】
ここで、空気式分級装置５０により取り除いた前記１５０μｍ以下の微粉は、骨材用の砕砂としては不適なため、他の用途（例えば、路床用）に用いる砕砂として製品とされるが、微粉を多く含む砕砂は価格が安く、製品としての付加価値が低い。
【００２５】
なお、原料の種類や骨材の規格等により、前記１次スクリーンのみ通過し２次スクリーンを通過できない粉砕品の一部、あるいはその全量を図示しない配管ラインにより竪型粉砕機１に戻して再度粉砕することにより、粉砕品の平均粒径を調整することもできる。
【００２６】
前述したように竪型粉砕機１で粉砕した粉砕品の中に、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成が多いと、該微粉が多く含まれた砕砂が製造されることとなり、骨材用砕砂の収量が著しく減少し、砕砂製造装置としては不適なものとなる。本発明者らはこのような状況に鑑みて、前述したような砕砂装置のフローシートで、竪型粉砕機１の運転を実施するにあたり、原石の粉砕性、粉砕品の粒度分布、微粉の量、および、運転条件等について鋭意研究した結果、該粉砕圧力を０．０９８〜１．４７ＭＰａ（メガパスカル）の範囲に選んで運転することにより、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成量を抑え、コンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の骨材用砕砂を収率良く製造することができることを見出した。
なお、１ｋｇｆ／ｃｍ ２ は０．０９８ＭＰａ（メガパスカル）である。
【００２７】
図５は竪型粉砕機１で原石として安山岩を粉砕した時の、粉砕圧力Ｌと、粉砕品中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合（％）の関係を示すグラフである。図５より明らかなように、粉砕圧力Ｌが１．４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）を超えると微粉の生成割合が急激に増加することがわかった。また、０．０９８ＭＰａ（１ｋｇｆ／ｃｍ２ ）以下では粉砕が進まず粉砕効率が著しく低下することから、粉砕圧力Ｌを０．０９８〜１．４７ＭＰａ（１〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することにより、微粉を多く生成することなくコンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を製造することがわかった。
【００２８】
また、コンクリート骨材に用いる砕砂として、砕砂の中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合が１２％以下のものが特に好ましいとされていることから、粉砕圧力Ｌを０．０９８ＭＰａ〜０．４９ＭＰａ（１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することが好ましく、粉砕圧力を０．０９８ＭＰａ〜０．２９４ＭＰａ（１〜３ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することがさらに好ましい。
【００２９】
なお、本実施例においては安山岩等の粉砕性の悪い原石を原料として砕砂を製造したが、粉砕性のよい花崗岩などの原石を原料として砕砂を製造したとしても、粉砕圧力を０．０９８〜０．２９４ＭＰａ（１〜３ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転すれば粉砕品の砕砂に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合が１２％以下となることを確認した。
【００３０】
ここで、前記粉砕ローラ３を前記回転テーブル上面２Ａに押圧する粉砕圧力Ｌは、図３に示すように、粉砕ローラ３の中心直径をＤ（粉砕ローラ中心直径Ｄ、あるいは、粉砕ローラ直径Ｄと称することもある）として、粉砕ローラ幅をＷとして、粉砕ローラ３を回転テーブル２Ａに垂直方向に押し付ける力である粉砕力をＦとして、粉砕ローラ３の幅方向の中心線と垂直軸との傾き角度をθとしたときに、粉砕圧力Ｌ＝（Ｆ×ＣＯＳθ）／（Ｗ×Ｄ）と定義した。
【００３１】
また、本実施例においては、図３に示すようなコニカル形状の粉砕ローラを有する竪型粉砕機１を使用したが、粉砕特性が多少異なるその他の粉砕ローラ形状（例えば、図４に示すスフェリカル形状等）の竪型粉砕機を用いたとしても、粉砕圧力Ｌを、０．０９８ＭＰａ〜１．４７ＭＰａ（１〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２ ）の範囲に選んで運転することにより、コニカル形状の粉砕ローラを用いた時と同様に、微粉の少ない所望の粒度の粉砕品を得ることができる。
【００３２】
ここで、図３、および、図４に用いた粉砕圧力Ｆの単位は、ｋｇｆであり、粉砕ローラ中心直径Ｄ、および、粉砕ローラ幅Ｗの単位はｍである。
また、回転テーブル直径Ｔ（ｍ）とすると、粉砕ローラ３、および、粉砕テーブル２のテーブル回転数Ｎ（ｒｐｍ）は、通常、図６に示すような範囲で選ばれて用いられており、この範囲であれば、本実施例と同様の傾向の結果が得られる。 なお、本実施例に用いた竪型粉砕機１は粉砕ローラの個数が３個であって、テーブル回転数は８０ＲＰＭ、粉砕ローラ中心直径Ｄは１．３２ｍ、テーブル直径Ｔは３．６ｍ、ダムリング１５の高さはテーブル上面２Ａより約５ｍｍである。
【００３３】
以下、本実施例による竪型粉砕機における粉砕圧力の制御方法について説明する。
本実施例における粉砕力Ｆは、図３に示すように、油圧シリンダ８のロッドを引込力（油圧シリンダ力と称することもある）をＦ１とし、油圧シリンダ８から粉砕ローラ３までのレーバー比をＲ（本実施例においては、Ｒ＝Ｌ１／Ｌ２である）とすると、Ｆ＝Ｆ１×Ｒ＋Ｍである。（Ｍは粉砕ローラ３等の自重によって生じる粉砕力である）
また、油圧シリンダ力Ｆ１（ｋｇｆ）は、緊張油圧をＰ１（ｋｇｆ／ｃｍ2）、油圧シリンダロッド側有効面積をＵ（ｃｍ2）とすると、Ｆ１＝Ｐ１×Ｕで求められる。
従って、Ｆ＝Ｐ１×Ｕ×Ｒ＋Ｍとなり、油圧シリンダロッド側有効面積Ｕとレーバー比Ｒと粉砕ローラ等の自重Ｍとは竪型粉砕機１により決まっている固定値なので、緊張油圧Ｐ１を調整することにより、粉砕力Ｆを自在に制御することができる。
また、緊張油圧Ｐ１を０ｋｇｆ／ｃｍ2としても粉砕ローラ３等の自重Ｍによって粉砕力が生じるが、粉砕力Ｆを自重Ｍによって生じる粉砕力より小さくしたい場合は、油圧シリンダピストンヘッド側に油圧をかけることにより、粉砕ローラ３等を持上げる力を作用させれば、粉砕力Ｆを自重Ｍによって生じる粉砕力より小さくすることができる。
なお、図４はスフェリカル形状の竪型粉砕機１の場合を示したものであるが、図３と同様にして粉砕力Ｆを自在に制御できることは勿論である。
【００３４】
なお、緊張油圧Ｐ１を圧力計によって測定し、アンプを介して制御盤に入力し、制御盤に内装された演算器によって、緊張油圧Ｐ１よりＦ＝Ｐ１×Ｕ×Ｒ＋Ｍの関係式によってＦの値を算出して、Ｌ＝（Ｆ×ＣＯＳθ）／（Ｗ×Ｄ）と計算することにより粉砕圧力Ｌを求め、該求めた粉砕圧力Ｌを、予め、設定した粉砕圧力と比較し、該設定値より計算により算出した粉砕圧力Ｌの方が大きい場合においては緊張油圧Ｐ１を小さくし、また、該設定値より計算により算出した粉砕圧力Ｌが小さい場合においては緊張油圧Ｐ１を大きくすることによって、また、該設定値と計算により算出した粉砕圧力Ｌが等しい場合においては、現状の緊張油圧Ｐ１を維持する。
このことにより、竪型粉砕機１の運転中に、粉砕される原料の種類や量が、例え変化した場合においても、粉砕圧力Ｌを一定に保つことができる。
【００３５】
このように、本実施例であれば、粉砕原料の供給量が変化した場合においても、上記のようにして粉砕圧力Ｌを常に一定に保つことができ、微粉を多く生成することなくコンクリート骨材等の骨材原料に適した角がとれて丸みをおびた粒子形状の砕砂を製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法では、竪型粉砕機によって製造された砕砂は、天然砂に近い角がとれて丸みをおびた粒子形状となり骨材用砕砂として用いると施工の際のコンクリートの流動性が良好である。また、本発明による砕砂製造用竪型粉砕機の運転御方法によれば、骨材として不適な１５０μｍ以下の微粉の生成が少ないことから微粉を除去するための水洗設備等が不要であり、また、除去する微粉の量が少ないことから骨材用砕砂の収率が良く、効率的に砕砂を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る竪型粉砕機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る竪型粉砕機を用いた砕砂装置のフローシートである。
【図３】本発明の実施例に係る竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図である。
【図４】スフェリカルタイプの粉砕ローラを用いた場合の竪型粉砕機のローラ押圧用油圧装置を説明する説明図である。
【図５】竪型粉砕機の粉砕圧力と粉砕品中に含まれる１５０μｍ以下の微粉の割合（％）の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の運転方法に用いられる竪型粉砕機の回転テーブルの直径に対する粉砕ローラ直径と粉砕ローラ幅とテーブル回転数との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
２Ａ 回転テーブル上面
３ 粉砕ローラ
６ 上部アーム
６Ａ 下部アーム
８ 油圧シリンダ
９ ピストンロッド
３６ ローラ押圧用油圧装置
Ｄ 粉砕ローラ中心直径
Ｗ 粉砕ローラ幅Ｗ
Ｌ 粉砕圧力
Ｔ 回転テーブル直径
Claims (1)
- 回転テーブルの外周上面に回転自在な粉砕ローラを配置し、該粉砕ローラを回転テーブル上面に押圧することにより、該回転テーブル上面に供給した安山岩を原石として、該回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕し、コンクリート骨材等の骨材原料に用いる砕砂を製造する砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法において、該粉砕ローラを該回転テーブル上面に押圧する粉砕圧力は、０．０９８ＭＰａ〜１．４７ＭＰａの範囲とすることを特徴とする砕砂製造用竪型粉砕機の運転方法。
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