JP4829744B2 - 選別装置 - Google Patents
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Description
この湿式選別装置は、例えば、製紙原料の木材チップを得る場合、砂利、鉄片等の重比重物が混じった混合物からその重比重物を異物として分離する分野で使用され、比重が1より大きい中軽比重物の木材チップも有効に回収するために水槽中に掬い上げコンベアを設け、このコンベアの背後部より水槽中の水を吸引して、重比重物が沈降する水槽の鉛直筒の下部に供給し、鉛直筒中に上昇流を生じさせて、鉛直筒中を沈降する中軽比重物の木材チップを上昇流で押し戻し、コンベアで掬い上げるようにしている(特許文献1参照)。
このようにすれば、重比重物は吸引されること無く水槽内に戻るため、その水槽内に沈降した重比重物を従来と同様にして回収すればよい。
例えば、上昇流の流速に比べて、吸引管の吸引流速を遅くすれば、上昇流により重比重物を含む混合物が上昇し、その混合物が吸引管に吸い込まれても、吸引管内の流速が遅いので、混合物の内、重比重物は自重により吸引管の下方へと沈下する。すなわち、上昇流の流速より吸引流速が遅いため、強い上昇流で持ち上げられた重比重物は弱い吸引流では吸い込まれずに自重により吸引管の下方に沈下して精度のよい選別が行なわれる。
吸引管の入口部分の長さ(図2のL参照)は、この入口部分に入った重比重物が自重により円滑に沈下するように実験等によって、流速等を考慮して適宜に設定する。
上昇流発生管の開口と吸引管の開口の位置関係は、上昇流で水中に浮遊された浮遊物を円滑に吸引できるように、実験、実操業等により、両開口を適宜な距離、角度を持って対向するように設定する。この場合、重比重物を除く混合物の全てと重比重物の一部のみが吸引されるような位置関係とすることが望ましい。
このようにすれば、仕切板によって上昇流が整流されるため、中軽比重物を安定して浮遊させることができる。
なお、小さなサイズの物ほど、受ける浮力は小さいが、自重による沈降力が大きく低下するので、サイズ分けを行わない場合には、小サイズの重比重物は、それよりサイズが大きくて、比重の小さな混合物とともに吸引管に吸引されて外部に排出される恐れがある。
したがって、サイズ分けを行なえば、各列での上昇流の強さを変えて、各サイズ毎の重比重物と中軽比重物を比重の違いのみで沈降側と上昇側に分離させ、上記サイズの違いによる影響を少なくして、選別精度を高めることができる。
例えば、2つの上昇流発生管を設けた場合、前側(混合物の流れの上流側)の吸引管で、比重が1より大きいプラスチック等の中軽比重物を吸引し、つぎに、後側の吸引管では、前側の吸引管では吸引されなかった重比重物の内、骨材等の比較的比重が小さい重比重物を吸引することにより、前後の吸引管で吸引されなかった鉄、銅、鉛等の金属で比重が非常に大きい重比重物と、後側の吸引管で吸引された骨材等の比較的比重が小さい重比重物と、前側の吸引管で吸引された中軽比重物の3種類に選別することができる。
また、各吸引管の吸引力を変えなくても、前側の吸引管では吸引されない浮遊物を後側の吸引管により吸引させることができるため、前記選別精度を高めることができる。
さらに、前記各吸引管に対して上昇流発生管をそれぞれ設ければ、各吸引管に対して、混合物を円滑に浮遊させて送り込むことができ、選別精度をさらに高めることができる。
これらの場合も、上昇流発生管の開口と吸引管の開口の位置関係は、所要の比重の物をできるだけ吸引することなく、上昇流で水中に浮遊された所要の比重の浮遊物を円滑に吸引できるように、実験、実操業等により、両開口を適宜な距離、角度を持って対向するように設定する。
その長孔の長さは、混合物の流れ方向に対する横方向の長さと水槽の広さによって適宜に設定する。また、長孔の幅も、上昇流の形成度合、吸引度合を考慮して適宜に設定する。
このようにすれば、傾斜スクリーン上において、集団状態で沈下した混合物が上昇流を受けて掻き回されつつ浮上するため、中軽比重物が円滑に分離されるとともに、重比重物がそのスクリーン上をそのまま降下して水槽底に沈下する。すなわち、中軽比重物と重比重物の分離が円滑になるとともに、その集団状態で沈下した混合物に上昇流を当てればよいため、その上昇流の量(水量)を少なくできる(少ない上昇流で効率よく混合物を浮上させることができる)。
このとき、上昇流発生管の開口をこの傾斜スクリーンの下方で、その傾斜方向の所定の位置、例えば、排出端側に設ければ、水槽の一部の領域で上昇流を発生させるのみで、中軽比重物を水面下に浮遊させることができ、上昇流の水量を少なくすることができる。この場合、傾斜スクリーンの下方の他の位置にも上昇流発生管を開口させてもよい。
このとき、貯留部が傾斜スクリーンに連続しておれば、その傾斜スクリーンの振動につれて貯留部も振動するため、その貯留部に至った混合物は、その振動により、前記重比重物を下側へ、中軽比重物を上側へ偏在させる作用が促進される。
この実施形態では、7mm未満、7〜13mm、13〜20mm、20〜28mm、28〜40mmのサイズに篩い分けられ、湿式選別装置1に投入されるようになっている。この湿式選別装置1に投入される処理物は、骨材に木片やプラスチック片が混入した混合物Dである。
また、バスケット3の底には、混合物Dが投入される供給端3aから他端側の排出端3bへ下向きに傾斜する傾斜スクリーン6が設けられ、この傾斜スクリーン6には、バスケット3を介して振動発生手段7で振動が付与される。この振動発生手段7は、振動伝達板7aが円運動(図2矢印参照)してバスケット3との当接位置を変化させることにより、バスケット3を上下させて振動を付与する。
また、重比重物Aが流れに乗って吸引管9に吸引されても、吸引管9は下向きに開口してその開口9aから上方へ傾斜しているので、自重による沈降力が吸引による浮力(吸引力)よりも上回り、再び下方の傾斜スクリーン6上へ沈下する。
また、上昇流の流速と吸引管9内の流速は、混合物のサイズが大きい程、大きく設定されている。
さらに、上昇流発生管8からの上昇流と吸引管9の吸引流は一つのポンプにより形成したり(図5参照)、それぞれ別のポンプにより形成したりする。その際、その吸引管9の吸引力(吸引流速)が重比重物Aが吸引管9内に入り込んでも自重沈下するように、吸引管9の流通断面積、ポンプの能力等を適宜に設定し、それに併せて、上昇流発生管8の流通断面積等も適宜に設定する。
なお、傾斜スクリーン6には振動が付与されているので、中軽比重物Bは、比重の大きい重比重物Aの下側となっても振動により自然に上側となり、上昇流によって確実に浮遊させることができる。また、傾斜スクリーン6が目詰まりすることもない。
また、重比重物Aが流れに乗って吸引管9に吸引されても、自重による沈下力が吸引による浮力(吸引力)よりも上回り、再び下方の傾斜スクリーン6上へ沈下する。
この実施形態にも振動発生手段7を適宜に採用できる。
この実施形態では、各吸引管91、92・・の流通断面積を同じにするとともに、各上昇流発生管81、82・・の流通断面積(開口面積)を同じにしたため、吸引力、上昇力の変化は、その吸引流速、上昇(吐出)流速を変化させることにより行なった。
このように、3段階の吸引選別が行われて、重比重物Aが比重別に選別(A’、A'')されると共に、水槽2の下端側の排出端2bからは、鉄鋼、銅、鉛等の金属の比重が非常に大きい重比重物Aのみが排出スクリュー11の中へ沈下して選別される。
混合物Dが投入されるバスケット3の供給端3a側に、有底の貯留部14が設けられ、この貯留部14の底に、第1の実施形態のものと同様に排出端3b側へ下向きに傾斜する傾斜スクリーン6が接続されており(連続しており)、バスケット3に取り付けられた振動発生手段7によって、貯留部14の底と傾斜スクリーン6とに振動が付与される。
なお、前記振動発生手段7は排出スクリュー15の上方でバスケット3の側壁に取り付けられており、排出スクリュー15が貫通する水槽2の側壁部分は、バスケット3の側壁と排出スクリュー15を介して伝わる振動を吸収するために、フレキシブルカバー17で周囲の側壁に接続されている。
なお、排出端3b側の水槽2の底には、第1の実施形態のものと同様に、沈下物を排出する排出スクリュー11が設けられている。
そして、その状態を保ったまま、堰16の下側を通過して傾斜スクリーン6の上端側へ移動し、傾斜スクリーン6上でも上側に偏在する中軽比重物Bが、各上昇流発生管8からの上昇流によって水中に浮遊し、各吸引管9に吸引されて外部に排出される。
傾斜スクリーン6上を下側に偏在しながら移動する重比重物Aは、上昇流で吸引管9の中に入っても再び傾斜スクリーン6上へ沈下し、傾斜スクリーン6の下端側の排出端3bから水槽2の底の排出スクリュー11の中へ沈下して、その排出口11bから選別回収される。上昇流の流速と吸引管9内の流速は、例えば、一番小さいサイズの列では秒速0.7m、一番大きいサイズの列では秒速1.8mに設定されている。
このように、混合物Dのサイズに応じて、吸引速度が設定されているので、各吸引管9により重比重物Aが吸引されても、所定の比重よりも上回り、再び下方のスクリーン6上に沈下する。
なお、サイズ分けされた各列の混合物中の軽比重物Cは水面上に浮上し、回転する排出スクリュー15の各開口15aに入って、その排出口15bからまとめて外部に排出される。
この第1変形例では、上昇流発生管81からの上昇流によって水中に浮遊する中軽比重物Bが吸引管91で吸引排出されるとともに、骨材等の比較的比重の小さい重比重物A’が、第2の上昇流発生管82からの強い上昇流によって水中に浮遊して、強い吸引力の第2の吸引管92で吸引排出される。このとき、重比重物A、A’が流れに乗って吸引管91、92に吸引されると、前側の吸引管91では両重比重物A、A’ともに自重による沈下力が吸引による浮力(吸引力)よりも上回り、再び下方の傾斜スクリーン6上へ沈下し、後側の吸引管92では鉄、銅、鉛等の重比重物Aは自重による沈下力が吸引による浮力よりも上回り、再び下方の傾斜スクリーン6上へ沈下し、骨材等の比較的比重の小さい重比重物A’はそのまま吸引されて外部に導き出される。
したがって、2段階の吸引選別が行われて、重比重物Aが比重別に選別(AとA’)されると共に、傾斜スクリーン6の下端側の排出端3bからは、鉄、銅、鉛等の金属の比重が非常に大きい重比重物Aのみが排出スクリュー11の中へ沈下して選別される。
したがって、傾斜スクリーン6の下端側の排出端3bから沈下する重比重物Aのうちの、骨材等の比較的比重が小さい重比重物A’は、ノズル18からの水平流の影響を受けて前方の第2の排出スクリュー11aに沈下し、鉄、銅、鉛等の金属の比重が非常に大きい重比重物Aのみが、そのまま排出スクリュー11の中へ沈下して選別される。
図10、図11の変形例において、上昇流発生管8と吸引管9の数は任意である。
前記各実施形態も含めて、吸引管9の入り口部分の形状を図14に示す態様等とすることができ、さらに、上昇流発生管8の入り口形状も同様とし得る。この実施形態においても、上昇流発生管8と吸引管9の数は任意である。
各実施形態は、建築廃材のコンクリート骨材の選別の場合であったが、上記の製紙用木材チップから砂利等を分離除去する場合や、クレー射撃場での散弾の選別等にもこの各実施形態を採用することができて、その選別精度が高い効果を得ることができる。それらの場合、上昇流発生管8及び吸引管9の数、傾斜スクリーン6の有無等は対象選別物に応じて適宜に設定する。例えば、散弾等の場合、対象選別物が一つのため、上昇流発生管8及び吸引管9の数は一つで十分である。
B 中軽比重物
C 軽比重物
D 混合物
1 湿式選別装置
2 水槽
2a 供給端
2b 排出端
3 バスケット
3a 供給端
3b 排出端
4 仕切板
5 シュート
6 傾斜スクリーン
7 振動発生手段
8、81、82・・ 上昇流発生管
8a 上昇流発生管の開口
9、91、92・・ 吸引管
9a 吸引管の開口
10 コンベア
11、11a 排出スクリュー
11b 排出口
12 ポンプ
13 フィルタ
14 貯留部
15 排出スクリュー
15a 開口
15b 排出口
16 堰
17 フレキシブルカバー
18 ノズル
21 破砕機
22 篩
23 磁選機
24 磨砕機
25 篩
Claims (12)
- 選別される混合物(D)を水槽(2)内に投入し、その比重差によって水槽底に沈降する前記混合物(D)中の重比重物(A)と中軽比重物(B)を選別する選別装置(1)において、
前記水槽(2)内に、水の吐出による上昇水流を発生させて前記中軽比重物(B)を水中に浮遊させる上昇流発生管(8)と、その上昇水流で水中に浮遊する浮遊物を下向き開口(9a)から上方へ吸引する吸引管(9)とを設け、その吸引管(9)の吸引力を前記重比重物(A)が吸引管(9)内に入り込んでも自重沈下するように設定したことを特徴とする選別装置。 - 前記上昇流の流速より前記吸引管(9)の吸引流速を遅くして、前記重比重物(A)が吸引管(9)内に入り込んでも自重沈下するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の選別装置。
- 前記上昇流発生管(8)の開口面積を、前記吸引管(9)の開口(9a)から前記上方へ吸引する吸引管(9)の入口部分の流通断面積よりも狭くして、前記上昇流の流速より前記吸引管(9)の吸引流速を遅くしたことを特徴とする請求項2に記載の選別装置。
- 前記水槽(2)内を、垂直な仕切板(4)で複数列に仕切り、これらの仕切られた各列に前記吸引管(9)をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の選別装置。
- 前記水槽(2)内に投入される混合物(D)をサイズ分けし、これらのサイズ分けされた混合物(D)を前記仕切られた各列へ別々に投入するようにしたことを特徴とする請求項4に記載の選別装置。
- 前記混合物(D)の流れ方向に向かって前記吸引管(9)の複数を順々に設けて、その各吸引管(91、92・・)の吸引力を前記流れ方向に向かって順々に強くしたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の選別装置。
- 前記各吸引管(9)に対して上昇流発生管(8)をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の選別装置。
- 前記各上昇流発生管(8)の上昇流を前記混合物(D)の流れ方向に向かって順々に強くしたことを特徴とする請求項7に記載の選別装置。
- 前記上昇流発生管(8)と吸引管(9)の開口(8a、9a)のそれぞれを前記混合物(D)の流れ方向に対して横方向に長い長孔形状としたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の選別装置。
- 前記水槽(2)内の前記上昇流発生管(8)と吸引管(9)の間に、下端側が排出端として開放された傾斜スクリーン(6)を前記混合物(D)の流れ方向に向かって下向きに傾斜させて設け、この傾斜スクリーン(6)の上端側に前記混合物(D)を投入して、前記下端側の排出端から前記重比重物(A)を前記水槽底へ沈下させるようにしたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の選別装置。
- 前記傾斜スクリーン(6)に振動を付与する手段を設けたことを特徴とする請求項10に記載の選別装置。
- 前記傾斜スクリーン(6)の上端側に、前記投入される混合物(D)の貯留部(14)を連続して設けたことを特徴とする請求項11に記載の選別装置。
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