JP3908694B2 - 使用済み弾頭の回収方法およびその設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は使用済み弾頭の回収方法およびその設備、詳しくは弾頭に含まれる鉛により汚染された土壌（汚染土壌）から、使用済み弾頭を効率良く分離、回収する使用済み弾頭の回収方法およびその設備に関する。
【０００２】
【従来技術】
射撃場の土壌は、着弾した多量の弾頭を含むとともに、弾頭の弾芯部から漏れ出した鉛分により汚染されている場合が多い。弾頭は、鉛からなる弾芯部（コア）と、それを外方から覆う銅合金製の被覆部（ジャケット）とから構成されている。よって、使用済み弾頭は金属資源としての利用価値が高い。また、鉛分を含む土はセメント原料として有用である。そこで、従来、使用済み弾頭を含む汚染土壌が回収され、リサイクルされている。
従来の汚染土壌の回収方法を説明する。まず、バックホウを使用し、射撃場の汚染土壌を掘り起こす。次いで、汚染土壌を移動式破砕機に投入し、破砕する。それから、篩の目開きが４０ｍｍの１枚目の粗い金網と、篩の目開きが５ｍｍの２枚目の細かい金網とを上下配置した２段式篩装置を使用して、前記破砕された汚染土壌を篩分けする。次に、粗い金網の通過後、細かい金網上に残った５〜４０ｍｍの異物中から、使用済み弾頭を作業者の手選によって回収する。一方、各段階の篩分け時に回収された汚染土壌と、手選後に残った残留土壌とは、セメント原料として回収され、セメント製造工場に搬送される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の使用済み弾頭の回収方法によれば、汚染土壌からの使用済み弾頭の回収には、作業者による手選が採用されていた。そのため、使用済み弾頭の回収効率が悪く、回収精度も低かった。
また、回収された使用済み弾頭は、そのまま金属製のリサイクル原料として溶解炉に投入し、リサイクルされていた。すなわち、使用済み弾頭の溶融物は、弾芯部の鉛と、それを包む被覆部の銅合金とが混ざり合ったもので、銅資源としての品質が低く、低い価値しかなかった。
さらに、汚染土壌には、土のほかに草、樹木の根、砂礫などが混在し、含水量が高い。そのため、汚染土壌の篩分け時に使用される２段式篩装置には、篩分け後の排水処理をするための附帯設備を必要としない乾式の装置ではなく、前記付帯設備を必要とした湿式の篩装置を採用することが多かった。そのため、使用済み弾頭の回収設備の設備コストが高騰していた。しかも、回収設備の設置スペースも大きくなった。
【０００４】
【発明の目的】
この発明は、使用済み弾頭の回収効率および回収精度が高く、純度が高い金属製のリサイクル原料を回収することができ、しかも乾式の篩装置を利用して汚染土壌を篩分けすることができ、さらに弾芯部と被覆部との選別効率および選別精度が高い使用済み弾頭の回収方法およびその設備を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、弾芯部が被覆部により被われた使用済み弾頭を含む土壌を掘削する掘削工程と、掘削された土壌を、直径１０〜１００ｍｍのボールを利用する粉砕用のボールミルにより粉砕する粉砕工程と、粉砕された土壌を篩にかけ、前記使用済み弾頭を篩分ける篩分け工程と、篩分けた前記使用済み弾頭を、１本のせん断破砕ローラを有した１軸せん断破砕機を利用してせん断破砕し、前記弾芯部と被覆部とに分離する破砕分離工程とを備え、破砕分離された前記弾芯部および被覆部を慣性選別する使用済み弾頭の回収方法である。
【０００６】
使用済み弾頭を含む土壌としては、例えば自衛隊射撃訓練場の土壌、ライフル射撃場の土壌、クレー射撃場の土壌などが挙げられる。
使用済み弾頭としては、使用済みライフル弾、使用済みピストル弾などを採用することができる。
弾芯部の素材は限定されない。ただし、鉛（Ｐｂ）が一般的である。また、被覆部の素材も限定されない。ただし、銅（Ｃｕ）と亜鉛（Ｚｎ）とが９：１の銅合金が一般的である。
【０００７】
ボールミルの種類は限定されない。例えば、転動ボールミル、振動ボールミル、コニカルボールミル、コンートメントミルなどを採用することができる。また、ボールミルは湿式ミルでもよいし、乾式ミルでもよい。ただし、乾式ミルの方が、処理後の汚水処理が不要であるので好ましい。
ボールの直径は１０〜１００ｍｍ、好ましくは３０〜６０ｍｍである。１０ｍｍ未満では衝撃力が小さくなるので、粉砕効率が低下する。また、１００ｍｍを超えると弾頭が変形し、後工程で選別がしにくくなる。
【０００８】
篩装置の種類は限定されない。例えば、シェーキングスクリーンなどの面内運動式篩、ローヘッドスクリーンなどの水平設置式篩、タイクロックスクリーンなどの円運動形傾斜振動篩、共振式スクリーンなどの振動モータ式篩、ハム・マースクリーンなどの電磁式振動篩、ユニバーサルスクリーンなどの変形振動篩、ボールトン円形スクリーンなどの円形振動篩などを採用することができる。また、従来の湿式の篩だけではなく、乾式の篩も採用することができる。これは、ミル内で汚染土壌を粉砕する際、粉砕熱により土壌の水分が蒸発するためである。
篩の目開きは１〜１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ前後である。１ｍｍ未満では篩い分け効率の低下を招く。１０ｍｍを超えると使用済み弾頭が篩い目を通過する。
【０００９】
ここでいうせん断破砕とは、せん断力を利用して使用済み弾頭（具体的には被覆部）を破砕することをいう。
慣性選別とは、例えば選別の対象物の比重を利用し、軽量物と重量物とに分離する選別である。例えば、直線形慣性選別機、曲線形慣性選別機、傾斜形慣性選別機などを採用することができる。弾頭の主部を構成する弾芯部は一般的に鉛製、被覆部は銅製である。そ のため、慣性選別された使用済み弾頭における重量物は弾芯部、軽量物は被覆部となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、弾芯部が被覆部により被われた使用済み弾頭を含む土壌を掘削するバックホウと、直径１０〜１００ｍｍのボールを利用し、掘削された土壌を粉砕するボールミルと、粉砕された土壌から使用済み弾頭を篩分ける篩装置と、篩分けた前記使用済み弾頭を、１本のせん断破砕ローラを利用してせん断破砕し、前記弾芯部と被覆部とに分離する１軸せん断破砕機と、破砕分離された前記弾芯部および被覆部を、慣性選別する慣性選別機とを備えた使用済み弾頭の回収設備である。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載の使用済み弾頭の回収方法および請求項２に記載の使用済み弾頭の回収設備によれば、掘削した使用済み弾頭を含む土壌をボールミルにより粉砕し、その後、粉砕された土壌を篩にかけ、使用済み弾頭を回収する。その回収時、従来のように作業者による手選を採用しないので、使用済み弾頭の回収効率および回収精度が高い。しかも、予めミルによって粉砕するので、乾式の篩装置を採用することができる。
次に、回収された使用済み弾頭をせん断破砕する。これにより、使用済み弾頭が弾芯部と被覆部とに分離される。よって、純度が高い金属製のリサイクル原料を回収することができる。
【００１２】
破砕分離された混在状態の弾芯部および被覆部を慣性選別する。そのため、弾芯部と被覆部との選別効率および選別精度が高まる。
また、ミルとしてボールミルを採用したので、例えばロッドミルを使用した場合のように、粉砕後の使用済み弾頭が偏平化し、せん断破砕機によるせん断破砕ができなくなるおそれが解消される。
さらに、せん断破砕機として１軸せん断破砕機を採用したので、回転中の１本のせん断破砕ローラにより、弾芯部からその外装材である被覆部を、円滑に破砕して剥ぎ取ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を説明する。図１および図３において、１０はこの発明の一実施例に係る使用済み弾頭の回収設備（以下、回収設備）で、この回収設備１０は、使用済み弾頭１１を含む自衛隊射撃訓練場の鉛によって汚染された土壌を粗く破砕するジョークラッシャ１２と、粗く破砕された汚染土壌から、鉄原料を回収する磁力選別機１８と磁力選別後に残った非磁着物を粉砕するボールミル１３と、粉砕中にボールミル１３内で発生した粉塵を捕集する集塵機１４と、粉砕された汚染土壌の中から使用済み弾頭１１を篩分ける篩装置１５と、篩分けた使用済み弾頭１１をせん断破砕し、弾芯部１１ａと被覆部１１ｂとに分離する１軸せん断破砕機１６と、破砕分離された弾芯部１１ａおよび被覆部１１ｂを、慣性選別する慣性選別機１７とを備えている。
【００１４】
使用済み弾頭１１は、口径が不均一（例えば３０口径／直径７．６ｍｍ、３５口径／直径９．０ｍｍなど）なライフル弾およびピストル弾である。何れも鉛製の弾芯部１１ａを、銅合金製の被覆部１１ｂにより被覆した構成を有している（図３）。
汚染土壌は、弾芯部１１ａから漏出した鉛によって汚染された土壌である。７．０重量％の水分を含み、石、砂、木片、草などが混入している。また、汚染土壌の鉛による汚染の度合いは、環境基準が０．０１ｍｇ／リットル以下に対して、０．２１ｍｇ／リットルであった。
ジョークラッシャ１２は、汚染土壌中の石などを破砕するとともに、土壌を解砕する。ここでは、スイングジョーの開閉幅が小さく、大きな破砕比がとれるシングルトグルクラッシャ（日本磁力選鉱株式会社製の油圧式ジョークラッシャ）が採用されている。
【００１５】
磁力選別機１８は、マグネットの磁力を利用し、粗く破砕された汚染土壌の中から鉄原料となる磁着物を分離して回収する装置である。具体的には、日本磁力選鉱株式会社製のドラム型磁選機が採用されている。
ボールミル１３としては、磁着物が除去された汚染土壌中の土砂だけを粉砕可能なバッチ式のボールミル（日本磁力選鉱株式会社製のバッチミル）が採用されている。これは乾式のミルである。ボールミル１３は直径７６０ｍｍ、軸線方向の長さ８００ｍｍの回転ドラムを有している。回転ドラムを、回転モータにより３８ｒｐｍで回転させる。回転ドラム内には、直径３０〜６０ｍｍの鉄製のボールが収納されている。収納量は６０ｋｇ／分である。１バッチで処理される汚染土壌の重さは、２０ｋｇである。粉砕時間は３０分間である。
ボールミル１３に付帯する集塵機１４には、出力２．２Ｋｗ（２００Ｖ、１２Ａ）のバグフィルタ（リョウセイ株式会社製のポータブル集塵機）が採用されている。
【００１６】
篩装置１５には、目開き２ｍｍの金網が展張された振動モータ式篩（晃栄産業株式会社製の佐藤式振動篩）が採用されている。篩分け時には、振動モータにより金網が振動され、篩分けの作業性が高められる。
１軸せん断破砕機１６とは、回転モータにより１本のせん断破砕ローラを回転させて使用済み弾頭１１をせん断破砕する装置である。具体的には大阪カイショウ株式会社製の一軸せん断機を採用している。破砕機内に投入される使用済み弾頭１１の量は１８０ｋｇ／ｈｒである。せん断破砕ローラを構成する複数枚の歯の間隔は１〜２ｍｍである。ただし、１枚目の歯と２枚目の歯との間隔は３ｍｍとする。また、スクリーンの直径は１０ｍｍである。使用済み弾頭１１は、１軸せん断破砕機１６に３回（３パス）通される。
【００１７】
慣性選別機１７としては、原田産業株式会社製のＳＨ−４ＩＢＫ型が採用されている。慣性選別機１７は、フィードホッパ、振動フィーダ、振動デッキ、空気流発生用ブロアー、制御器類より構成されている。フィードホッパに投入された試料は、振動フィーダによって振動デッキ上に送られる。振動デッキは、装置内に有する偏心器によって機械的に往復直線振動される。振動デッキは、調整ハンドルによって傾きを変更することができる。装置内に有するブロアにより発生した空気流は網を張った振動デッキを上向きに吹き抜ける。密度（比重）が小さい被覆部１１ｂは、振動デッキの傾斜の低い方向に落ちて排出される。一方、密度（比重）の大きい弾心部１１ａは振動デッキの傾斜を登って排出される。
具体的な選別条件は、平織網の傾斜角度１４°、振動機の振動数６３Ｈｚ、風量６０Ｈｚである。これにより、弾芯部１１ａが重量物として、被覆部１１ｂが軽量物として分離される。
【００１８】
次に、図２の使用済み弾頭の回収方法のフローシートを参照し、回収設備１０による使用済み弾頭１１の回収方法を説明する。
図２のフローシートに示すように、まず自衛隊射撃訓練場で、バックホウを使用して、多量の使用済み弾頭１１が混在する汚染土壌を掘削する。掘削された汚染土壌は、ジョークラッシャ１２により１次破砕される。破砕後の汚染土壌の大きさは概ね粒径１５０ｍｍ以下である。次に、１次破砕された汚染土壌を、磁力選別機１８により、磁着物と非磁着物とに磁力を利用して選別する。磁着物は鉄原料としてリサイクルされる。その後、非磁着物をボールミル１３に投入する。その投入量は、２０ｋｇである。ボールミル１３では、回転モータにより回転ドラムを３８ｒｐｍで回転させて汚染土壌を粉砕する。粉砕時間は３０分間である。これにより、汚染土壌は概ね粒径１ｍｍ以下に粉砕され、混入された使用済み弾頭１１が単体として分離される。粉砕中には粉砕熱が発生する。その粉砕熱により汚染土壌に含まれた水分が蒸発する。これにより、それ以降の各処理装置が従来法のように水洗を伴う面倒な湿式ではなく、乾式のものをそれぞれ採用することができる。粉砕時に回転ドラム内で発生した粉塵（吸引物）は、集塵機１４に吸引され、集塵される。吸引物はセメント原料としてリサイクルされる。
【００１９】
次に、粉砕された汚染土壌と使用済み弾頭１１とは、篩装置１５に投入される。ここで、振動モータによって振動されながら、目開き２ｍｍの金網により篩分けられる。金網を通過した直径２ｍｍ未満の汚染土壌は、セメント原料としてリサイクルされる。一方、金網の上に残った使用済み弾頭１１は、続くせん断破砕工程に送られ、１軸せん断破砕機１６によりせん断破砕される。１軸せん断破砕機１６への使用済み弾頭１１の投入量は、１８０ｋｇ／ｈｒである。使用済み弾頭１１は、１軸せん断破砕機１６に３回（３パス）通される。こうしてせん断破砕された使用済み弾頭１１は、弾芯部１１ａと被覆部１１ｂとに分離される。
その後、分離された弾芯部１１ａと被覆部１１ｂとは、慣性選別機１７に投入される。ここでは、弾芯部１１ａと被覆部１１ｂとの混合物が、傾斜角度１４°の平織網を振動機により６３Ｈｚで振動させながら、風量６０Ｈｚで慣性選別される。こうして、重量物の弾芯部１１ａと、軽量物の被覆部１１ｂとが慣性分離される。回収された弾芯部１１ａは鉛原料として、被覆部１１ｂは銅合金原料としてリサイクルされる。
【００２０】
このように、汚染土壌をボールミル１３により粉砕し、その後、篩装置１５による篩にかけて使用済み弾頭１１を回収する。このとき、従来のように作業者の手選により使用済み弾頭１１を回収しない。そのため、使用済み弾頭１１の回収効率および回収精度が高まる。しかも、篩分けの前にボールミル１３による粉砕を行うため、篩分け工程では排水処理設備が不要な乾式の篩装置１５を採用することができる。
また、回収された使用済み弾頭１１をせん断破砕し、弾芯部１１ａと被覆部１１ｂとに円滑に分離するようにしたので、純度が高い鉛原料と銅合金原料とを回収することができる。
さらに、破砕分離された弾芯部１１ａおよび被覆部１１ｂを慣性選別機１７により慣性選別するので、弾芯部１１ａと被覆部１１ｂとの選別効率および選別精度を高めることができる。
【００２１】
それから、ミルとしてボールミル１３を採用したので、例えばロッドミルの場合のように、粉砕後の使用済み弾頭１１が偏平化し、１軸せん断破砕機１６によるせん断破砕が不可能になるおそれが解消される。
また、せん断破砕機として１軸せん断破砕機１６を採用したので、弾芯部１１ａから被覆部１１ｂを、円滑にせん断破砕して剥ぎ取ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に記載の使用済み弾頭の回収方法および請求項２に記載の使用済み弾頭の回収設備によれば、掘削した土壌をボールミルにより粉砕後、篩にかけ、土壌中から使用済み弾頭を回収する。このとき、従来のように手選を採用していないので、使用済み弾頭の回収効率および回収精度を高くすることができる。しかも、篩分け工程の前にボールミルによる粉砕を施すので、篩装置として乾式の篩装置の採用が可能となる。さらに、ミルとしてボールミルを採用したので、例えばロッドミルの際のように、粉砕後の使用済み弾頭が偏平化し、せん断破砕機によるせん断破砕ができなくなるおそれが解消される。
【００２３】
また、回収後の使用済み弾頭をせん断破砕し、弾芯部と被覆部とに分離するので、純度が高い金属製のリサイクル原料を回収することができる。しかも、せん断破砕機として１軸せん断破砕機を採用したので、弾芯部からそれを被覆する被覆部を、円滑にせん断破砕して剥ぎ取ることができる。
さらに、破砕分離された弾芯部および被覆部を慣性選別するので、弾芯部と被覆部との選別効率および選別精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る使用済み弾頭の回収設備の全体構成図である。
【図２】 この発明の一実施例に係る使用済み弾頭の回収方法を示すフローシートである。
【図３】 この発明の一実施例に係る使用済み弾頭の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 使用済み弾頭の回収設備、
１１ 使用済み弾頭、
１１ａ 弾芯部、
１１ｂ 被覆部、
１３ ボールミル、
１５ 篩装置、
１６ １軸せん断破砕機、
１７ 慣性選別機。

Claims (2)

1. 弾芯部が被覆部により被われた使用済み弾頭を含む土壌を掘削する掘削工程と、
   掘削された土壌を、直径１０〜１００ｍｍのボールを利用する粉砕用のボールミルにより粉砕する粉砕工程と、
   粉砕された土壌を篩にかけ、前記使用済み弾頭を篩分ける篩分け工程と、
   篩分けた前記使用済み弾頭を、１本のせん断破砕ローラを有した１軸せん断破砕機を利用してせん断破砕し、前記弾芯部と被覆部とに分離する破砕分離工程とを備え、
   破砕分離された前記弾芯部および被覆部を慣性選別する使用済み弾頭の回収方法。
2. 弾芯部が被覆部により被われた使用済み弾頭を含む土壌を掘削するバックホウと、
   直径１０〜１００ｍｍのボールを利用し、掘削された土壌を粉砕するボールミルと、
   粉砕された土壌から使用済み弾頭を篩分ける篩装置と、
   篩分けた前記使用済み弾頭を、１本のせん断破砕ローラを利用してせん断破砕し、前記弾芯部と被覆部とに分離する１軸せん断破砕機と、
   破砕分離された前記弾芯部および被覆部を慣性選別する慣性選別機とを備えた使用済み弾頭の回収設備。

Images