(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の受け入れ口（５３ａ）と取出口（９２）を備えた槽本体（５２ａ）と、
該槽本体（５２ａ）内に収容され、粒径を基準として原料を選別する篩い部材（８０）と、
液体供給源（３４）から前記槽本体（５２ａ）内へ原料の溶解用液体を供給する液体供給手段（２、９１）と、
原料と液体を攪拌しつつ所定粒径以下の原料を液体とともに前記篩い部材（８０）の網目を通して取出口（９２）へ流動させる攪拌手段（７７、７８、７９）と、
前記篩い部材（８０）の網目を通らなかった所定粒径以上の原料を槽本体（５２ａ）に設けた排出口（８４）から排出する排出手段（７７、７８、７９）と、  前記取出口（９２）に接続され、かつ原料と液体の混合液を、次工程の原料処理装置（５）へ移送する原料移送機構（４、９４）と
を備え、前記槽本体（５２ａ）は横向きに配置され、該槽本体の一端部には受け入れ口（５３ａ）が設けられ、底部には取出口（９２）が設けられ、他端部には排出口（８４）が設けられ、前記受け入れ口と排出口との間には、攪拌手段と排出手段を兼用するスクリューコンベアが回転可能に支持され、該スクリューコンベアの外周を囲繞するように篩い部材としての選別筒体（８０）がスクリューコンベアと同期回転可能に支持され、前記取出口には、原料移送機構としての移送配管及び移送ポンプ（４）が接続されている原料の前処理装置。
【請求項２】
原料の受け入れ口（５３ａ）と取出口（９２）を備えた槽本体（５２ａ）と、
該槽本体（５２ａ）内に収容され、粒径を基準として原料を選別する篩い部材（８０）と、
液体供給源（３４）から前記槽本体（５２ａ）内へ原料の溶解用液体を供給する液体供給手段（２、９１）と、
原料と液体を攪拌しつつ所定粒径以下の原料を液体とともに前記篩い部材（８０）の網目を通して取出口（９２）へ流動させる攪拌手段（７７、７８、７９）と、
前記篩い部材（８０）の網目を通らなかった所定粒径以上の原料を槽本体（５２ａ）に設けた排出口（８４）から排出する排出手段（７７、７８、７９）と、  前記取出口（９２）に接続され、かつ原料と液体の混合液を、次工程の原料処理装置（５）へ移送する原料移送機構（４、９４）と
を備え、前記排出口（８４）には、流体をオバーフローさせる堰板（８６）が設けられている原料の前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼却灰やセメントなどの粉粒体あるいは半流体原料を前処理して次工程の原料処理装置へ円滑に供給することができる原料の前処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原料はそのままの状態で加熱処理や分離処理が施される場合と、原料を粒径を基準にして選別したり、あるいは原料を溶液により溶解したりして、次工程の原料処理部に供給される場合とがある。
【０００３】
後者の粒径選別の場合には、大小粒径の混合された原料を篩い網を通して小粒径の原料を原料処理部へ供給するようになっている。又、スクリューコンベアーで原料を搬送しつつ小粒子の原料を篩い網の目から下方に落下させるようにしたものもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の篩い網による選別装置においては、篩い網の目よりも小さい粒子が選別されずに塊状となって外部に排出されたり、網の目が詰まったりし易く、原料の粒径を基準とした選別精度が低いという問題があった。又、選別された原料は、粒子であるため次工程の原料処理部に円滑に搬送することが難しいという問題があった。
【０００５】
ところで、本願出願人は、焼却灰や汚泥を非着磁物と着磁物に分離するとともに、着磁物を無害の着磁物とダイオキシン類等の有害成分を含んだ着磁物に分離し、有害着磁物のみを加熱分解し、無害の着磁部を再利用できるようにした原料の磁気分離システムを提案している。
【０００６】
上記の磁気分離システムにおいては、磁気分離機へ如何なる形態で原料を供給するかによって、分離作業の精度が大きく左右されるので、供給原料の前処理について研究を行った。
【０００７】
この発明は、上記の研究に基づいてなされたものであって、その目的は従来の技術に存する問題点を解消して、原料の粒径を基準とした選別精度を向上することができるとともに、選別された原料を次工程の原料処理部に円滑に搬送し、原料処理部での作業能率を向上することができる原料の前処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、原料の受け入れ口と取出口を備えた槽本体と、該槽本体内に収容され、粒径を基準として原料を選別する篩い部材と、液体供給源から前記槽本体内へ原料の溶解用液体を供給する液体供給手段と、原料と液体を攪拌しつつ所定粒径以下の原料を液体とともに前記篩い部材の網目を通して取出口へ流動させる攪拌手段と、前記篩い部材の網目を通らなかった所定粒径以上の原料を槽本体に設けた排出口から排出する排出手段と、前記取出口に接続され、かつ原料と液体の混合液を、次工程の原料処理装置へ移送する原料移送機構とを備え、前記槽本体は横向きに配置され、該槽本体の一端部には受け入れ口が設けられ、底部には取出口が設けられ、他端部には排出口が設けられ、前記受け入れ口と排出口との間には、攪拌手段と排出手段を兼用するスクリューコンベアが回転可能に支持され、該スクリューコンベアの外周を囲繞するように篩い部材としての選別筒体がスクリューコンベアと同期回転可能に支持され、前記取出口には、原料移送機構としての移送配管及び移送ポンプが接続されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、原料の受け入れ口と取出口を備えた槽本体と、該槽本体内に収容され、粒径を基準として原料を選別する篩い部材と、液体供給源から前記槽本体内へ原料の溶解用液体を供給する液体供給手段と、原料と液体を攪拌しつつ所定粒径以下の原料を液体とともに前記篩い部材の網目を通して取出口へ流動させる攪拌手段と、前記篩い部材の網目を通らなかった所定粒径以上の原料を槽本体に設けた排出口から排出する排出手段と、前記取出口に接続され、かつ原料と液体の混合液を、次工程の原料処理装置へ移送する原料移送機構とを備え、前記排出口には、流体をオバーフローさせる堰板が設けられていることを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を原料から着磁物と非着磁物を分離することができる磁気分離装置に具体化した一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１２】
最初に、図３に基づいて原料混合液の脱臭・分離装置の構成を説明する。
選別溶解機１は、所定粒径以下に選別された原料（焼却灰）に清水を加えて攪拌溶解する選別溶解機であって、この選別溶解機１には後述する貯水槽３４から給水ポンプ２により清水が供給されるようになっている。又、この選別溶解機１により選別された所定粒径以上の原料は、水切り構造を備えた二重構造の収容容器３に回収されるようになっている。
【００１３】
前記選別溶解機１には原料移送ポンプ４を介して原料攪拌槽５が接続されている。この原料攪拌槽５には原料混合液が貯留され、さらに攪拌溶解されるようにしている。
【００１４】
前記原料攪拌槽５には原料供給ポンプ６及びバルブ７を介して磁気分離機１１が接続されている。この磁気分離機１１は、図示しないフレームに対しヒンジ機構１２を介して傾動可能に装着された傾動支持フレーム１３と、この傾動支持フレーム１３を傾動するチィルトシリンダ１４と、前記傾動支持フレーム１３の所定位置において図示しない回転駆動機構により回転される回転分離筒１５と、前記傾動支持フレーム１３の所定位置に装着された第１〜第５の電磁コイル２１〜２５とにより構成されている。前記回転分離筒１５の一端部（図３の右端部）には配管３１及びバルブ３２を介して非着磁物槽３３が接続されるとともに、貯水槽３４が配管３５、給水ポンプ３６及びバルブ３７を介して接続されている。
【００１５】
この実施形態では磁気分離機１１の第１〜第５電磁コイル２１〜２５に印加する全体の電圧は１００ｋＶで、第１電磁コイル２１には１３〜１６万ガウス、第２電磁コイル２２には８〜１０万ガウス、第３電磁コイル２２には５〜７万ガウス、第４電磁コイル２２には２〜３万ガウス、第５電磁コイル２３には５００〜８００ガウスの磁束密度の磁力が作用すようにしている。
【００１６】
一方、前記回転分離筒１５の他端部（図３の左端部）には、排出配管３８及びバルブ３９を介して第１〜第５の分岐管３８ａ〜３８ｅ及び第１〜第５のポンプ４１ａ〜４１ｅが接続され、各分岐管３８ａ〜３８ｅには、第１〜第５の中継槽４２ａ〜４２ｅが接続されている。又、第５中継槽４２ｅには配管４５及びバルブ４６を介して電気加熱分解機４７が接続されている。
【００１７】
従って、図３において、バルブ７，バルブ３２を開放し、バルブ３７及び３９を閉鎖した状態で、前記原料攪拌槽５内の原料混合液が原料供給ポンプ６の起動により回転分離筒１５内に供給されると、第１〜第５の電磁コイル２１〜２５により発生する磁束密度の異なる磁界によって原料混合液中に含まれる反磁性、微弱磁性、弱磁性、常磁性及び強磁性の着磁物がそれぞれ分離されて回転分離筒１５の内周面に吸着される。又、原料混合液中の非着磁物は、配管３１を通して非着磁物槽３３に送られる。
【００１８】
前述した分離作業が継続して行われ、回転分離筒１５の内周面の着磁物が飽和状態になると、着磁物の排出作業が以下のように行われる。
チィルトシリンダ１４により回転分離筒１５が水平状態から排出側、つまり左端部が下になように傾斜されるとともに、バルブ７，３２を閉鎖し、バルブ３７、３９を開放し、第５電磁コイル２５のみを通電停止した状態で、給水ポンプ３６を起動する。すると、貯水槽３４内から清水が配管３５を経て回転分離筒１５内に供給され、吸着力がなくなった強磁性着磁物が回転分離筒１５から排出配管３８及び第１分岐管３８ａを経てポンプ４１ａにより第１中継槽４２ａに貯留される。
【００１９】
以下、第５電磁コイル２５及び第４電磁コイル２４が通電停止されると、常磁性の着磁物が吸着力を受けなくなるので、第２分岐管３８ｂを経てポンプ４１ｂにより第２中継槽４２ｂに貯留される。以下同様にして第３電磁コイル２３、第２電磁コイル２２、第１電磁コイル２１が順次段階的に通電停止され、弱磁性の着磁物が第３中継槽４２ｃに、微弱磁性の着磁物が第４中継槽４２ｄに、反磁性の着磁物が第５中継槽４２ｅにそれぞれ貯留される。
【００２０】
第５中継槽４２ｅに貯留された反磁性の着磁物は、ダイオキシン類を含んでいるので、バルブ４６が開放されて電気加熱分解機４７に移動され、ここで８００℃以上の温度で２秒以上加熱されて無害化される。
【００２１】
次に、この発明の要部である原料の供給ホッパーを備えた原料の前処理装置を図１及び図２を中心に説明する。
地面に設置した支持枠体５１の上部には攪拌溶解槽５２が横向きに装着されている。この攪拌溶解槽５２を構成する槽本体５２ａの左端開口部には受け入れ筒体５３が連結され、地面に立設した支持枠体５４にはホッパー５５が防振支持具５６を介して装着されている。ホッパー５５を構成するホッパー本体５５ａの下端部に設けた出口５５ｂには、前記受け入れ筒体５３の受け入れ口５３ａが接続されている。前記ホッパー本体５５ａ内には焼却灰などの原料から比較的大粒径の原料を除去するための篩い網５７が設けられている。この篩い網５７によって除去された原料は排出筒５８及び可撓管５９を介して前述した収容容器３に落出されるようになっている。
【００２２】
前記ホッパー本体５５ａの外側傾斜壁面には電動式バイブレータ６１が取り付けられている。前記ホッパー本体５５ａの内側面には揺動膜６２がボルト６３により取り付けられ、ホッパー本体５５ａの外側傾斜壁面に取り付けられたエアシリンダ６４のピストンロッド６４ａ先端は前記揺動膜６２に連結されている。
【００２３】
従って、ホッパー本体５５ａ内に収容され、篩い網５７を通過した所定粒径以下の原料は、バイブレータ６１の振動及び揺動膜６２の往復揺動によりホッパー本体５５ａの下部に導かれて攪拌溶解槽５２へと移送される。
【００２４】
前記出口５５ｂの下端フランジ部にはフランジ継ぎ手６５がボルト６７により連結され、一方、受け入れ口５３ａのフランジ部にもフランジ継ぎ手６６がボルト６７により連結されている。前記両フランジ継ぎ手６５、６６には可撓管６８の上下両端部が嵌合され、図示しないボルトにより取り付けられている。そして、前記両フランジ継ぎ手６５、６６の間に所定の間隙を設け、前記ホッパー本体５５ａの振動が受け入れ筒体５３側に伝達されないようにしている。
【００２５】
次に、前記ホッパー５５から供給された原料の前処理装置について、以下に説明する。
前記攪拌溶解槽５２を構成する槽本体５２ａの左右両端開口部には軸受け７１がそれぞれ溶接により固定されている。前記一対の軸受け７１には攪拌選別ロータ７２の両端部が回転可能に支持されている。この攪拌選別ロータ７２は前記軸受け７１にラジアルボールベアリング７５及びグランドパッキン７６を介して支持された回転支持筒７３、７４と、両回転支持筒７３、７４に両端部を連結したスクリューコンベア７７とを備えている。このスクリューコンベア７７は中心部に位置する回転軸７８とその外周に螺旋状に形成されたスクリュー羽根７９とにより構成されている。前記両回転支持筒７３、７４の対向端部間には金網よりなる選別筒体８０の両端部が連結され、原料に含まれる所定粒径以下の微細原料を選別するようになっている。前記両回転支持筒７３、７４の内排出側の回転支持筒７４の外周にはスプロケットホィール８１が嵌合固定され、前記支持枠体５１上に固設したモータ８２の回転駆動力をチェーン８３を介して伝達するようになっている。前記支持枠体５１の右側部にはエルボ状をなす排出管８４がブラケット８５を介して取り付けられ、該排出管８４の一端部は前記回転支持筒７４の右端開口部に相対回転可能に緩く嵌合されている。前記排出管８４の先端部は地面に置いた収容容器３に接続されている。
【００２６】
前記槽本体５２ａには前述した貯水槽３４から給水ポンプ２及び給水配管９１を介して清水が槽本体５２ａ内に供給されるようになっている。前記槽本体５２ａの下部には取り出しノズル９２が二箇所に設けられ、該取り出しノズル９２には手動バルブ９３が設けられ、前記取り出しノズル９２には原料供給配管９４の基端部が接続され、該原料供給配管９４の途中には前記原料移送ポンプ４が設けられ、先端部は前記原料攪拌槽５に接続されている。
【００２７】
前記槽本体５２ａの上部には内部点検用の手動開閉バルブ９５が設けられている。
次に、前記のように構成した原料供給ホッパー５５及び攪拌溶解槽５２を主構成要素とする前処理装置の動作について説明する。
【００２８】
図２において、ホッパー５５内に焼却灰や汚泥等の原料が投入されると、所定粒径以上の原料は篩い網５７によって排出筒５８から収容容器３へ回収される。篩い網５７の目を素通りした原料は、ホッパー本体５５ａの内部に移動される。この時、所定粒径以下の原料がホッパー本体５５ａの内部で多量に貯留されると、ブリッジ現象を起こし易くなる。この現象は電動式バイブレータ６１及びエアシリンダ６４の作動により解消されて、全ての原料は出口５５ｂから受け入れ筒体５３内に導かれる。
【００２９】
受け入れ筒体５３内に導かれた原料は、スクリューコンベア７７の回転により槽本体５２ａ内に移動されるとともに貯水槽３４から給水配管９１を介して槽本体５２ａ内に供給された溶解水（清水）によって選別筒体８０の内側で攪拌混錬されて溶解状態となる。この溶解状態の原料混合液に含まれる粒子のうち所定粒径以下のものは選別筒体８０の小孔８０ａから選別筒体８０の外周側に水とともに流動し、槽本体５２ａの底部へ移動する。そして、原料移送ポンプ４の作動により原料は混合液として取り出しノズル９２から原料供給配管９４を介して外部に排出され、原料攪拌槽５へ供給される。
【００３０】
一方、選別筒体８０の小孔８０ａを透過しなかった所定粒径以上の原料はスクリューコンベア７７の回転により排出管８４側に移動される。そして、収容容器３に回収されて水切りされたのち、図示しない乾燥粉砕機に運搬されて乾燥粉砕され、再びホッパー５５へ投入される。
【００３１】
前記ホッパー５５に供給される原料の供給量と、貯水槽３４から槽本体５２ａ内に供給される溶解水（清水）の供給量は、容積比で例えば２０対８０に設定されている。
【００３２】
なお、前記排出管８４の基端部には、堰板８６が設けられ、前記回転支持筒７４を通してオーバーフローする溶解水の量は、堰板８６により調整される。
次に、前記のように構成した原料の前処理装置についてその効果を構成とともに列記する。
【００３３】
（１）前記実施形態では、攪拌溶解槽５２の槽本体５２ａ内に攪拌選別ロータ７２を装設し、所定粒径以下の原料を選別筒体８０の小孔８０ａによって選別して溶解水とともに攪拌混錬して溶解するようにした。このため、原料を溶解水により更に微細な粒子に粉砕溶解して小孔８０ａにより多量の所定粒径以下の原料の選別精度を向上することができる。又、所定粒径以下の原料の選別精度が向上するので、排出管８４から取り出される所定粒径以上の原料の量を抑制でき、作業能率を向上することができる。
【００３４】
（２）前記実施形態では、スクリューコンベア７７と選別筒体８０を同期回転可能に構成したので、原料の攪拌溶解が効率よく行われ、遠心力により小孔８０ａから外方に所定粒径以下の原料を効率良く選別して排出することができ、この点からも原料の選別精度を向上することができる。
【００３５】
（３）前記実施形態では、槽本体５２ａの下部から原料混合液を取り出すようにしたので、原料混合液の取り出し作業を円滑に行い、原料攪拌槽５への供給を原料供給配管９４により確実に行うことができる。
【００３６】
（４）前記実施形態では、原料と清水を２０対８０の容積割合で混合して攪拌溶解するようにしたので、原料混合液が原料移送ポンプ４を介して円滑に次工程の原料処理装置側へ移送することができる。
【００３７】
（５）前記実施形態では、原料混合液を原料攪拌槽５に一旦貯留し、この原料攪拌槽５から磁気分離機１１へ原料混合液を供給するようにした。このため、原料攪拌槽５に多量の原料混合液を貯留した状態で磁気分離機１１を連続的に稼働させることができ、運転効率を高めることができる。
【００３８】
なお、前記実施例は以下のように変更して具体化することもできる。
○  前記選別筒体８０を槽本体５２ａ内の所定位置に固定して装設してもよい。
【００３９】
○  前記スクリューコンベア７７に代えて、図示しないがベルトコンベアを用いてもよい。
○  前記実施形態では、攪拌溶解槽５２から原料混合液を原料攪拌槽５に供給するようにしたが、磁気分離機１１に直接原料混合液を供給するようにしてもよい。
【００４０】
前記実施形態から把握される請求項以外の技術思想１〜６について、以下に説明する。
（技術思想１）前記受け入れ口（５３ａ）には原料受け入れ用のホッパ（５５）が設けられ、そのホッパー本体（５５ａ）の内周面に弾性又は塑性変形する原料の揺動膜（６２）が設けられ、該揺動膜（６２）を往復動する手段（６４、６４ａ）が設けられている原料の前処理装置。
【００４１】
技術思想１記載の発明は、ホッパー本体内に供給された原料を前処理装置に確実に供給することができる。
（技術思想２）  技術思想１において、ホッパー本体（５５ａ）は、該本体を振動させる振動手段（６１）を備えている原料の前処理装置。
【００４２】
技術思想２記載の発明は、振動手段を設けたので、原料の前処理装置への供給をより確実に行うことができる。
（技術思想３）  技術思想１又は２において、前記ホッパー本体（５５ａ）の上部には粒径の粗い原料を外部に排出する篩い網（５７）が設けられ、該篩い網（５７）は、前記ホッパー本体（５５ａ）に設けた排出筒（５８）へ行くほど下になるように傾斜して配設されている原料の前処理装置。
【００４３】
技術思想３記載の発明は、ホッパー本体に篩い網を排出筒に向かって下方に傾斜し、支持枠体に防振支持具を介してホッパー本体を支持したので、振動手段の振動をホッパー本体全体に効率良く伝達することができ、篩い網による選別を円滑に行い、所定粒径以上の原料を排出筒へ自動的に移動させることができる。
【００４４】
（技術思想４）  技術思想１において、前記ホッパー本体（５５ａ）は、支持枠体（５４）に防振支持具（５６）を介して支持されている原料の前処理装置。技術思想４記載の発明は、ホッパー本体が防振支持具を介して支持枠体に支持されているので、ホッパー本体の振動を効率的に行い原料を前処理装置へ確実に供給することができる。
【００４５】
（技術思想５）  技術思想４において、前記ホッパー本体（５５ａ）の下部の出口（５５ｂ）と、槽本体（５２ａ）の受け入れ口（５３ａ）とは、可撓筒体（６８）により接続されている原料の前処理装置。
【００４６】
技術思想５記載の発明は、ホッパー本体の振動が前処理装置の槽本体に伝達されないので、前処理装置の動作を円滑に行うことができる。
（技術思想６）  請求項１において、次工程の原料処理装置は、磁気分離機である原料の前処理装置。
【００４７】
技術思想６記載の発明は、前処理された原料を非着磁物と着磁物に分離することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１及び２に記載の発明は、原料を所定粒径以下に効率よく選別して溶解し、次工程の処理機構に容易に供給することができる。
【００４９】
請求項１に記載の発明は、攪拌手段と排出手段を兼用するスクリューコンベアを設けたので、構成を簡素化することができる。
請求項２に記載の発明は、堰板によって溶解液のオーバーフローを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の要部であるホッパーを示す拡大断面図。
【図２】ホッパーを組み込んだ原料の前処理装置を示す正面図。
【図３】ホッパー及び前処理装置を用いた原料の磁気分離装置を示す略体回路図。
【符号の説明】
４…移送ポンプ、５…原料処理装置、３４…液体供給源、５２ａ…槽本体、５３ａ…受け入れ口、８０…選別筒体、８４…排出口、８６…堰板、９２…取出口。
【図１】
0003547670.tif 000002
【図２】
0003547670.tif 000003
【図３】
0003547670.tif 000004