(57)【要約】【課題】  造粒物を効率よく製造することができるとともに、歩留まりを向上させることができる造粒物の製造方法を提供する。【解決手段】  造粒物の製造方法であって、少なくとも２種類の粉体を空練りすることにより、第１混合物１を製造する空練混合工程と、空練混合工程で製造した第１混合物１に１次水を添加しながら混合することにより、第２混合物２を製造する１次水添加混合工程と、前記１次水添加混合工程で製造した前記第２混合物２を転動させながら、該第２混合物２に２次水を添加して造粒させることにより、造粒物３を製造する２次水添加成型工程とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造粒物の製造方法であって、
少なくとも２種類の粉体を空練りすることにより、第１混合物を製造する空練混合工程と、
前記空練混合工程で製造した前記第１混合物に１次水を添加しながら混合することにより、第２混合物を製造する１次水添加混合工程と、
前記１次水添加混合工程で製造した前記第２混合物を転動させながら、該第２混合物に２次水を添加して造粒させることにより、造粒物を製造する２次水添加成型工程とを備えていることを特徴とする造粒物の製造方法。
【請求項２】
前記２次水添加成型工程において、前記２次水を前記第２混合物に向けてシャワー状又はストレート状に噴射させることを特徴とする請求項１に記載の造粒物の製造方法。
【請求項３】
前記第２混合物の転動中心よりも外側の部分に、前記２次水を噴射させる添加ゾーンが設けられ、該添加ゾーンの複数箇所から前記第２混合物に向けて前記２次水を噴射させることを特徴とする請求項２に記載の造粒物の製造方法。
【請求項４】
前記添加ゾーンのうち、前記第２混合物の転動中心側の箇所から前記第２次水をシャワー状に噴射させ、それよりも外側の箇所から前記第２次水をストレート状に噴射させることを特徴とする請求項３に記載の造粒物の製造方法。
【請求項５】
回転可能、かつ傾斜角度の調整が可能に設けられるパンと、該パンの内部に所定の含水比に調整した混合物を投入する材料供給手段と、前記パンの内部の前記混合物に向けて水を添加する給水手段とを備え、
該給水手段は、前記混合物に向けて前記水をシャワー状又はストレート状に噴射させる複数の給水ノズルを備えていることを特徴とする造粒物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒物の製造方法及び製造装置に関し、特に、石炭灰造粒物の製造に有効な造粒物の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内湾、入江、ダム湖等の閉鎖性水域の底泥は有機物の堆積が顕著であり、その有機物の酸化的分解によって溶存酸素が消費されるため、一般的に還元的な場合が多い。還元的な環境下では、硫酸還元菌によって硫酸イオンが還元され、硫化水素が発生する。硫化水素は、水中で酸化され、青潮や貧酸素水塊の発生等、底質及び水質悪化をもたらす。例えば、昭和５４年〜平成１５年において、東京湾や伊勢湾では、毎年２〜２５件の青潮が確認されている。これらの高栄養化や貧酸素化は、生物多様性や漁業生産性の低下につながり、閉鎖性水域の水質、底質の改善、漁業生産、生物多様性の維持の観点から、有機物の分解、減容化と安定化は重要な課題となっている。
【０００３】
上記のような課題に対応するために、石炭灰造粒物を用いて環境改善、水産資源回復を図ることが行われている。石炭灰造粒物の製造方法の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１の製造方法は、無機粉体粒子と添加した水とを混練・造粒して一次造粒物を生成し、一次造粒物に転動処理を行い、造粒物同士の衝突を介して、造粒物に衝撃力を与えて水分の押し出しを図り、押し出された水分の除去と、一次造粒物の結合を図って、緻密で高強度の最終造粒物を生成する方法である。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の製造方法は、例えば、公知のパン型造粒機を用いて、水を添加することにより、粉体を粒状に成型していく方法であるが、経験則に基づいて目視確認等により成型度合いを把握しているため、成型された製品の粒度や重量の制御は経験則に委ねられ、経験の浅い作業者では一定の品質の製品を製造することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、経験則に左右されることなく、一定の品質の製品を製造することができる造粒物の製造方法及び造粒物の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、造粒物の製造方法であって、少なくとも２種類の粉体を空練りすることにより、第１混合物を製造する空練混合工程と、前記空練混合工程で製造した前記第１混合物に１次水を添加しながら混合することにより、第２混合物を製造する１次水添加混合工程と、前記１次水添加混合工程で製造した前記第２混合物を転動させながら、該第２混合物に２次水を添加して造粒させることにより、造粒物を製造する２次水添加成型工程とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の造粒物の製造方法によれば、空練混合工程において第１混合物を製造し、１次水添加混合工程において、第１混合物に１次水を添加しながら混合することにより第２混合物を製造し、２次水添加混合成型工程において、第２混合物に２次水を添加しながら造粒することにより造粒物を製造することができる。
【０００９】
また、本発明において、前記２次水添加成型工程において、前記２次水を前記第２混合物に向けてシャワー状又はストレート状に噴射させることとしてもよい。
【００１０】
本発明の造粒物の製造方法によれば、第２混合物に向けて２次水をシャワー状又はストレート状に噴射させることにより、核を製造することができるとともに、核を造粒させて造粒物を製造することができる。
【００１１】
さらに、本発明において、前記第２混合物の転動中心よりも外側の部分に、前記２次水を噴射させる添加ゾーンが設けられ、該添加ゾーンの複数箇所から前記第２混合物に向けて前記２次水を噴射させることとしてもよい。
【００１２】
本発明の造粒物の製造方法によれば、添加ゾーンの複数箇所から第２混合物に向けて２次水を噴射させることにより、核及び造粒物を効率よく製造することができる。
【００１３】
さらに、本発明において、前記添加ゾーンのうち、前記第２混合物の転動中心側の箇所から前記第２次水をシャワー状に噴射させ、それよりも外側の箇所から前記第２次水をストレート状に噴射させることとしてもよい。
【００１４】
本発明の造粒物の製造方法によれば、転動中心側の部分で核を製造し、転動中心よりも外側の部分で造粒物を製造することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、回転可能、かつ傾斜角度の調整が可能に設けられるパンと、該パンの内部に所定の含水比に調整した混合物を投入する材料供給手段と、前記パンの内部の前記混合物に向けて水を添加する給水手段とを備え、該給水手段は、前記混合物に向けて前記水をシャワー状又はストレート状に噴射させる複数の給水ノズルを備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の造粒物の製造装置によれば、材料供給手段により、パンの内部に混合物を投入し、パンを回転させて混合物を転動させながら、給水手段により、パンの内部の混合物に向けて水を噴射させることにより、核及び造粒物を製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、説明したように、本発明の造粒物の製造方法及び製造装置によれば、造粒物を効率よく製造することができ、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による造粒物の製造方法の一実施の形態を示したフロー図である。
【図２】本発明による造粒物の製造装置の一実施の形態を示した概略図である。
【図３】給水手段の給水パイプ及び給水ノズルの概略図である。
【図４】材料の投入箇所と水の添加位置との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４には、本発明による造粒物の製造方法及び製造装置の一実施の形態が示されている。本実施の形態の造粒物の製造方法及び製造装置は、少なくとも２種類の粉体と水との混合物である造粒物の製造に適用可能なものであって、例えば、石炭火力発電所から産出される副産物の石炭灰（フライアッシュ）を主原料とする石炭灰造粒物の製造に有効なものである
【００２０】
石炭灰造粒物は、石炭灰とセメントと水との混合物であって、例えば、内湾、入江、ダム湖等の底質に散布、挿入、混合することにより、底質の環境改善材として用いることができる。石炭灰造粒物を環境改善材として用いる場合には、次に示す表１の条件を満たす必要がある。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
本実施の形態の石炭灰造粒物の製造方法は、図１に示すように、石炭灰とセメントとを所定量配合し、空練りを行うことにより、第１混合物１を製造する空練混合工程と、空練混合工程で製造した第１混合物１を混合機に投入し、１次水を添加しながら混合することにより、第２混合物２を製造する１次水添加混合工程と、１次水添加混合工程で製造した第２混合物２を造粒機に投入し、２次水を添加しながら造粒させることにより、石炭灰造粒物３を製造する２次水添加成型工程とを備えている。以下、各工程について詳しく説明する。
【００２３】
＜空練混合工程＞
空練混合工程では、各種の混合機を用い、石炭灰とセメントとを所定量配合して、空練りを行うことにより、所定の配合比の第１混合物１を製造する。石炭灰とセメントとを空練混合することにより、材料の分散効果を高めることができる。
【００２４】
本実施の形態においては、石炭灰にフライアッシュを用い、セメントに高炉セメントを用いている。表２に本実施の形態で用いた石炭灰（フライアッシュ）の性状を示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
＜１次水添加混合工程＞
１次水添加混合工程では、空練混合工程で製造した第１混合物１に１次水を添加しながら混合し、最適な含水状態に調整することにより、石炭灰とセメントと水との混合物としての第２混合物２を製造する。
【００２７】
この場合、第２混合物２の含水比が後述する２次水添加成型工程で製造される石炭灰造粒物３の最適含水比（例えば、２５％）よりも１０％低い状態（例えば、１５％）になるように、第１混合物１への１次水の添加量を調整する。第２混合物２の含水比が１０％より高い状態になると、粉体（石灰灰、セメント）が一体化してしまい、石炭灰造粒物３の造粒精度が悪くなり、また、第２混合物２の含水比が１０％より低い状態になると、石炭灰造粒物３の造粒時間が短くなり、石炭灰造粒物３の排出時に崩壊現象が生じるからである。
【００２８】
＜２次水添加成型工程＞
２次水添加成型工程では、造粒物の製造装置５を用い、製造装置５に第２混合物２を投入し、製造装置５を駆動させて第２混合物２を転動させながら、第２混合物２に２次水を添加することにより造粒化させ、表１に示す条件を満たす石炭灰造粒物３を成型する。
２次添加成型工程においては、第２混合物２の投入位置に対しての２次水の添加位置の最適化、２次水の添加の形状の最適化、及び製造装置５の傾斜角度等の最適化を図ることにより、製造する石炭造粒物３の歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
本実施の形態においては、図２に示すように、造粒物の製造装置５にパン型造粒機（新日本海重工業株式会社製）を用い、転動造粒方式により石炭灰造粒物３を製造している。製造装置５は、回転可能に設けられる円形トレイ状のパン６と、パン６を回転させる駆動源（図示せず）と、パン６の内部に水を添加する給水手段７と、パン６の内部に第２混合物２を供給する材料供給手段８とを備えている。
【００３０】
パン６は、傾斜角度の調整が可能に構成されている。前述した表１の条件を満たす石炭灰造粒物３を製造するには、パン６の傾斜角度を５０〜５７度の範囲内に設定するのが好ましい。この範囲内にパン６の傾斜角度を設定することにより、遠心力によって粒の大きくなったものをパン６の半径方向の外側に効率よく移動させることができる。なお、本実施の形態では、パン６の傾斜角度を５５度に設定し、パンを図中矢印ａ方向に回転させている。
【００３１】
給水手段７は、図２及び図３に示すように、パン６の回転中心よりも半径方向の外側の部分に、パン６の半径の略全体に行き渡るように、かつパン６の底面と平行をなすように設けられる給水パイプ９と、給水パイプ９のパン６との対向面に所定の間隔ごとに複数箇所に設けられる給水口１０と、各給水口１０に取り付けられる給水ノズル１１と、給水パイプ９に水を供給する給水源（図示せず）とから構成されている。
【００３２】
給水パイプ９は、水平方向への軸線の傾き（図３の矢印ｂ方向）、及び軸線周りの角度（図３のｃ方向）の調整が可能に構成され、この給水パイプ９の角度を調整することにより、給水パイプ９に取り付けられる給水ノズル１１からの水の噴射角度を調整することができる。
【００３３】
本実施の形態においては、パン６の回転中心よりも右側の下方の部分の第１添加ゾーン１２、及びパン６の回転中心よりも左側の上方の部分の第２添加ゾーン１３の２箇所に、それぞれ給水パイプ９（第１給水パイプ９ａ、第２給水パイプ９ｂ）を設けている。
なお、本実施の形態においては、各給水パイプ９ａ、９ｂの軸線が水平方向を向き、各給水口１０ａ〜１０ｇがパン６の底面の鉛直方向上方に対向配置されるように、各給水パイプ９ａ、９ｂの各角度を調整している。
【００３４】
本実施の形態においては、各給水パイプ９ａ、９ｂの７箇所に給水口（第１給水口１０ａ〜第７給水口１０ｇ）を設け、各給水口（第１給水口１０ａ〜第７給水口１０ｇ）にそれぞれ給水ノズル１１を取り付けている。なお、各給水パイプ９ａ、９ｂの７箇所以上に給水口１０を設け、各給水口１０に給水ノズル１１をそれぞれ取り付けてもよい。また、各給水口１０に、各給水口１０を開閉させる開閉バルブ（図示せず）を設けて、所望の給水ノズルを「開」又は「閉」に設定するように構成してよい。
【００３５】
給水ノズル１１は、給水源からの水をパン６に向けてシャワー状に噴射させるシャワーノズルと、ストレート状に噴射させるストレートノズルの２種類から構成され、これらのシャワーノズル又はストレートノズルの何れかが各給水パイプ９ａ、９ｂの各給水口１０ａ〜１０ｇに取り付けられる。
【００３６】
本実施の形態においては、第１給水口１０ａがパン６の中心側に配置され、第７給水口１０ｇがパン６の外側に配置されるように、第１添加ゾーン１２及び第２添加ゾーン１３に第１給水パイプ９ａ及び第２給水パイプ９ｂを設け、各給水口１０にシャワーノズル又はストレートノズルを取り付けている。
【００３７】
材料供給手段８は、混合機で製造した石炭灰とセメントと水との混合物の第２混合物２をパン６の内部に投入するものであって、本実施の形態においては、パン６の回転中心の右側の下方で、かつ、第１給水パイプ９ａよりも下方の部分に設けられるホッパー８ａを備え、このホッパー８ａの長方形状の投入口８ｂを通じてパン６の内部に第２混合物２が投入される。
【００３８】
本願発明者らは、上記のような構成の造粒物の製造装置５を用い、様々な条件で石炭灰造粒物３の製造試験を行った結果、後述する試験１〜５に示す条件が最適であることを見出した。
【００３９】
つまり、図４に示すように、パン６の内部に投入された第２混合物２の粒の大きさを制御するには、最適な箇所でパン６の内部の第２混合物２に向けて水を添加する必要がある。このため、粒の運動エネルギーの小さい箇所よりエネルギーの大きな箇所で添加する必要がある。これは、「水を粒の全体に行き渡らせること」＝「造粒化しやすいこと」であり、粒の運動エネルギーの大きな箇所の方が活発な粒の動きと連動して、水を効率よく粒の全体に行き渡らせることができるからである。
【００４０】
また、同心円状の方向に給水パイプ９を設置して、各エリア（第１添加ゾーン１２及び第２添加ゾーン１３）で水の添加方法（シャワー又はストレート）を変化させることにより、粒の整粒化（密度、大きさ）の制御を行うことができる。つまり、転動造粒においては、遠心力の影響で外周ほど粒が大きくなってくるが、粒を大きくするには水の添加方法を適切にすることで制御できるからである。
【００４１】
さらに、同心円状に設置した給水パイプ９に給水ノズル１１（シャワーノズル又はストレートノズル）を取り付け、パン６の中心部に近いエリアにおいて、ストレート状又はシャワー状に水を添加することにより、粒の核を形成することができる。但し、核のみでは、粒は大きくなるが、密実性は低く崩壊し易い形状になるため、外周付近では、シャワー状に水を添加し、整粒を行い、大きさ、密度を調整する。シャワーノズルの配列により、粒径を制御することができることを見出した。
【００４２】
本実施の形態の試験１〜４においては、第１添加ゾーン１２の第１給水パイプ９ａの各給水口１０ａ〜１０ｇにそれぞれシャワーノズル又はストレートノズルを取り付け、第２添加ゾーン１３の第２給水パイプ９ｂの各給水口１０ａ、１０ｇを閉じた状態とした。また、試験５においては、第１添加ゾーン１２の第１給水パイプ９ａの各給水口１０ａ〜１０ｇを閉じた状態とし、第２添加ゾーン１３の第２給水パイプ９ｂの各給水口１０ａ〜１０ｇにそれぞれシャワーノズル又はストレートノズルを取り付けた。
【００４３】
具体的には、試験１においては、第１給水パイプ９ａの第１給水口１０ａ〜第７給水口１０ｇにそれぞれシャワーノズルを取り付け、試験２においては、第１給水パイプ９ａの第１給水口１０ａ〜第７給水口１０ｇにそれぞれストレートノズルを取り付け、試験３においては、第１給水パイプ９ａの第１、第２給水口１０ａ、１０ｂにストレートノズルを取り付け、第３〜第７給水口１０ｃ〜１０ｇにそれぞれシャワーノズルを取り付け、試験４においては、第１給水パイプ９ａの第１〜第５給水口１０ａ〜１０ｅにそれぞれシャワーノズルを取り付け、第６、第７給水口１０ｆ、１０ｇにストレートノズルを取り付け、試験５においては、第２給水パイプ９ｂの第１給水口１０ａ、第２給水口１０ｂにストレートノズルを取り付け、第３〜第７給水口１０ｃ〜１０ｇにシャワーノズルを取り付けた。
【００４４】
試験１〜５の条件に基づいて石炭灰造粒物３を製造した結果を表３、４に示す。また、表５に、本実施の形態の製造方法により製造した石炭灰造粒物３と、従来の既知の製造方法により製造した石炭灰造粒物との歩留まりの比較の結果を表５に示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
【表４】
2013220391.tif 000006
【００４７】
【表５】
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【００４８】
表３、４に示す結果から、試験１〜５の条件に基づいて製造した石炭灰造粒物３は、粒径、強度、歩留まりとも良好であり、環境改善材として十分に用いることができることが分かる。また、表５に示す結果から、試験１〜５の条件に基づいて製造した石炭灰造粒物３は、歩留まりについても、従来のものよりも優れていることが分かり、本実施の形態の造粒物の製造方法を用いることにより、環境改善材として用いる石炭造粒物３を効率よく製造することができる。
【００４９】
なお、前記の説明においては、石炭灰造粒物の製造に本発明を適用したが、２種類以上の粉体と水との混合物である他の造粒物の製造に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  第１混合物
２  第２混合物
３  石炭灰造粒物
５  製造装置
６  パン
７  給水手段
８  材料供給手段
８ａ  ホッパー
８ｂ  投入口
９  給水パイプ
９ａ  第１給水パイプ
９ｂ  第２給水パイプ
１０  給水口
１０ａ〜１０ｇ  第１〜第７給水口
１１  給水ノズル
１２  第１添加ソーン
１３  第２添加ゾーン
【図１】
2013220391.tif 000008
【図２】
2013220391.tif 000009
【図３】
2013220391.tif 000010
【図４】
2013220391.tif 000011