(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び／又は石粉を原料とし、該原料と添加剤とを混合して造粒を行う混合造粒機と、該混合造粒機からの造粒品を搬送する第１の造粒品搬送コンベヤと、該第１の造粒品搬送コンベヤによる造粒品を貯留する造粒品貯留ホッパと、前記第１の造粒品搬送コンベヤによる造粒品を安定化処理品として前記造粒品貯留ホッパの入側位置にて抜き出す安定化処理品抜き出し手段と、前記造粒品貯留ホッパからの造粒品を搬送する第２の造粒品搬送コンベヤと、走行台車に搭載され、前記第２の造粒品搬送コンベヤによる造粒品が投入される複数個の養生容器と、外部からこれらの養生容器を収容し、各養生容器内の造粒品を水熱処理により固化するオートクレーブとを備えていることを特徴とする砕石副産物処理設備。
【請求項２】
前記造粒品貯留ホッパが、造粒品を定められた量切り出す定量切り出し手段を有していることを特徴とする請求項１記載の砕石副産物処理設備。
【請求項３】
前記原料、前記添加剤及び前記造粒品に対する雨除け手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の砕石副産物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
砕石プラントの製砂設備では、砕石副産物として、ともにシリカ（ＳｉＯ2 ）を含有し微細粒子よりなる濁水ケーキと石粉が発生する。本発明は、製砂設備のある現場において、濁水ケーキ及び／又は石粉を原料とし、路盤材や埋戻し材などとして利用しうる安定化処理品と、コンクリート用細骨材などとして利用しうる水熱処理された固化品とを比較的自由な構成比率にて製造できるようにした、砕石副産物処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
周知のように、砕石プラントは、道路や建設（建築）用などの砕石，砕砂を生産するもので、ほとんどの場合山間部に建設されている。この砕石プラントは、石切り場で発破した１ｍ程度の大きさの石をプラント上流部にある原料工場（破砕室）に投入し、破砕機により破砕し、篩で砕石の粒度別に篩分けし、規格外の大きな砕石については破砕と篩分け選別を繰り返して行き、最終的に規格粒度別に選別された砕石，砕砂を製品として出荷するようにしたものであり、粒度５ｍｍ以下の細骨材（砕砂）を生産する製砂設備はプラント下流部分に設置されている。
【０００３】
砕石プラントの製砂設備では、製品品質向上のために付着泥分や、不要微細石粒子などを除去すべく破砕品を水で洗浄するようにしている。特にコンクリート用細骨材（砕砂）では製品中に含まれる７５μｍ以下の微細石粒子の含有量が制限されており、細骨材生産の際には、前記微細石粒子を除去するなどのために粒度５ｍｍアンダーの破砕品の水洗が行われる。この水洗を行う湿式の設備での使用後の洗浄水は、７５μｍ以下の微細な石粒子又は／及び泥分を重量で５〜１０％程度含む泥水であり、「濁水」と呼ばれている。この濁水は、シックナとフィルタプレス等の濃縮・脱水用の機械設備、あるいは沈殿池式設備により、水と分離された泥分が濃縮・脱水されて、水分を含む脱水ケーキにされる。このような濁水の処理による脱水ケーキ（砕石汚泥）は「濁水ケーキ」と呼ばれており、例えばコンクリート用細骨材（砕砂）を生産する場合、重量で砂生産量の約１０％程度発生する。
【０００４】
次に、同じく砕石副産物である石粉（乾燥石粉）について説明する。製砂設備では、粒度５ｍｍアンダーの破砕品について、前述した７５μｍ以下の微細石粒子を除去するためにエアセパレータ等の乾式分級機で分級し、しかる後、除去仕切れずに残った微細石粒子の除去を前述の水洗により行うという製砂工程を採用している設備もある。このような製砂工程の場合、前記エアセパレータ等による分級によって７５μｍ以下の微細石粒子が副産物として発生する。この微細石粒子は「石粉（乾燥石粉）」と呼ばれている。コンクリート用細骨材（砕砂）を生産する場合、石粉は重量で砂生産量の約１０％程度発生する。
【０００５】
ところが、前記濁水ケーキや石粉については、廃棄物としてその多くが埋め立て地への投棄で処理されており、その輸送費用や投棄のための処理費用などの費用がかさむという問題があった。また、環境保全の観点からも廃棄物の減少を図るべく、資源化してその利用を図ることが要望されていた。
【０００６】
本出願人は、このような実情に鑑み、先に、砕石副産物の利用方法（特願２０００−２６０３号）と、安定化処理土及びその製造方法（特願平１１−３５６８３１号）を提案している。すなわち、前者は、ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び／又は石粉にカルシウム化合物を混合して泥土質原料（造粒用混合物）を得、次いで前記泥土質原料を原料として造粒を行って造粒品を得、しかる後、前記造粒品を水熱処理により固化して固化品を得、得られた該固化品をそのまま、あるいは破砕・分級して製砂設備で生産されるコンクリート用細骨材に混ぜてコンクリート用細骨材として用いる砕石副産物の利用方法である。また、後者は、含水泥土と、石灰、セメント及び石灰系固化剤から選ばれた少なくとも１種とを高速攪拌することにより均一混合して安定化処理土を得る安定化処理土の製造方法である。そして、これらの提案後、本発明者らは、さらに生産設備について、砕石副産物の発生元である製砂設備のある現場において安定化処理品（安定化処理土）と水熱処理による固化品とを製造することを考慮して検討を重ねて本発明を創案したものである。
【０００７】
すなわち、本発明の目的は、製砂設備のある現場において、ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び／又は石粉を原料とし、路盤材や埋戻し材などとして利用しうる安定化処理品と、コンクリート用細骨材などとして利用しうる水熱処理された固化品とを比較的自由な構成比率にて製造することができるようにした砕石副産物処理設備を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び／又は石粉を原料とし、該原料と添加剤とを混合して造粒を行う混合造粒機と、該混合造粒機からの造粒品を搬送する第１の造粒品搬送コンベヤと、該第１の造粒品搬送コンベヤによる造粒品を貯留する造粒品貯留ホッパと、前記第１の造粒品搬送コンベヤによる造粒品を安定化処理品として前記造粒品貯留ホッパの入側位置にて抜き出す安定化処理品抜き出し手段と、前記造粒品貯留ホッパからの造粒品を搬送する第２の造粒品搬送コンベヤと、走行台車に搭載され、前記第２の造粒品搬送コンベヤによる造粒品が投入される複数個の養生容器と、外部からこれらの養生容器を収容し、各養生容器内の造粒品を水熱処理により固化するオートクレーブとを備えていることを特徴とする砕石副産物処理設備である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の砕石副産物処理設備において、前記造粒品貯留ホッパが、造粒品を定められた量切り出す定量切り出し手段を有していることを特徴とするものである。請求項３の発明は、請求項１又は２記載の砕石副産物処理設備において、前記原料、前記添加剤及び前記造粒品に対する雨除け手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図３は本発明の一実施形態による砕石副産物処理設備における前半工程設備を示す側面図、図４は図３に示す前半工程設備の一部省略平面図である。図５は本発明の一実施形態による砕石副産物処理設備における後半工程設備を示す平面図、図６は図５に示す後半工程設備の要部を示す側面図である。なおここで、図４では図３における保護屋根２３は図示省略し、図５では図６における保護屋根２４は図示省略してある。
【００１１】
まず、全体構成について説明する。この実施形態による砕石副産物処理設備は、製砂設備に近接して設けられており、図３及び図４に示すように、濁水ケーキ及び／又は石粉（石粉のみの場合は、加水による水分添加された石粉）よりなる原料（以下、シリカ含有泥土という）を受け入れる原料受入れホッパ１と、原料受入れホッパ１からコンベヤ搬送可能な程度に解砕されて送り出されたシリカ含有泥土を搬送する原料搬送コンベヤ２と、この原料搬送コンベヤ２によって搬送されたシリカ含有泥土と添加剤サイロ３から送り出されたカルシウム化合物とを混合して造粒を行う混合造粒機４と、混合造粒機４から排出された粒状の造粒品を搬送する第１の造粒品搬送コンベヤ５と、この第１の造粒品搬送コンベヤ５によって搬送された造粒品を一時的に貯留する造粒品貯留ホッパ６と、この造粒品貯留ホッパ６の入側位置において第１の造粒品搬送コンベヤ５にて搬送されてきた造粒品を、水熱処理することなくそのままで安定化処理品として安定化処理品集積場９に搬送する抜き出しコンベヤ８（安定化処理品抜き出し手段）とを備え、これらを連続的に配置している。
【００１２】
さらに、この実施形態による砕石副産物処理設備は、図５及び図６に示すように、造粒品を収容し、その各々が１台の走行台車１１ａごとに搭載されている複数個の養生容器１３と、各養生容器１３を搭載した走行台車１１ａを連結してレール１４上を往復移動する連結走行台車１１と、外部から連結走行台車１１を収容し、各養生容器１３内の造粒品を水熱処理により固化するオートクレーブ（缶体容器）１５と、造粒品貯留ホッパ６から切り出された造粒品を搬送し、養生容器上部開口より該養生容器１３内に投入する第２の造粒品搬送コンベヤ７と、水熱処理後、走行台車１１ａ上の養生容器１３の底蓋を開けて固化品を排出するための容器底蓋開閉装置１６と、養生容器１３から排出された固化品を固化品集積場２０に搬送する固化品搬送コンベヤ１８，１９とを備えている。前記複数個の養生容器１３、容器底蓋開閉装置１６、連結走行台車１１及びオートクレーブ１５は、オートクレーブ養生装置１０を構成しており、前記第２の造粒品搬送コンベヤ７と、オートクレーブ養生装置１０と、固化品搬送コンベヤ１８，１９とを連続的に配置している。
【００１３】
次に、この砕石副産物処理設備について、前記図３〜図６、及び図１と図２を参照しながらさらに詳しく説明する。まず、前記混合造粒機４は、原料搬送コンベヤ２によって搬送されてきたシリカ含有泥土と添加剤サイロ３から送り出されたカルシウム化合物とを混合して造粒を行い、例えば粒径１〜１０ｍｍ程度の範囲の造粒品をつくるものである。なお、シリカ含有泥土とカルシウム化合物との混合物の含水率は、５〜３５％の範囲内となるようになされる。カルシウム化合物としては、石灰（生石灰、消石灰），セメントなどが挙げられる。このようなカルシウム化合物の添加は、オートクレーブ養生装置１０による水熱処理（オートクレーブ養生）によりトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ2  ・５Ｈ2 Ｏ）などのカルシウムシリケート（ケイ酸カルシウム）を生成させることにある。また、混合造粒機４で得られた造粒品を水熱処理することなくそのまま安定化処理品（路盤材，埋戻し材など）として利用する場合、このカルシウム化合物は土質安定材として機能するものである。
【００１４】
そして、混合と造粒を行う混合造粒機４としては、これらの複合機能を備えた高速流動混合機が用いられる。高速流動混合機は、混合時にはそのブレード（回転羽根）を例えば回転数１２５０〜３０００ｒｐｍ程度の範囲で回転させ、造粒時にはブレードを例えば回転数５００〜８００ｒｐｍ程度の範囲というように混合時よりも低速にて回転させるように運転される。この高速流動混合機には、固定された容器（原料が収容されるもの）内において上下方向に延びる垂直回転軸を持つブレードが回転するようにした構造の容器固定型のものと、垂直回転軸を持つブレードが容器中心から偏心した位置に配され、水平回転する容器の中で容器回転方向とは反対の方向に該ブレードが回転するようにした構造の逆流式（容器回転型）のものとがある。混合造粒機４としては、逆流式高速流動混合機が特に好ましい。
【００１５】
次に、前記造粒品貯留ホッパ６は、第１の造粒品搬送コンベヤ５によって搬送された混合造粒機４からの造粒品を一時的に貯留するものであり、図１に示すように、そのホッパ底部に、造粒品貯留ホッパ６内から造粒品を定められた量切り出して第２の造粒品搬送コンベヤ７に送り出す定量切り出し手段としてのスクリューフィーダ６ａを備えている。この定量切り出し手段は、図２に示すように、ベルトフィーダ６ｂによって構成するようにしてもよい。ベルトフィーダ６ｂでは、インバータによるベルト駆動モータの回転数や、ゲート６ｂ1 の開度によって、切り出し量を調整して定量切り出しを行うことができる。スクリューフィーダ６ａ、あるいはベルトフィーダ６ｂなどで構成される定量切り出し手段により、造粒品貯留ホッパ６から造粒品を養生容器１３の容量に応じて切り出すことができる。
【００１６】
この造粒品貯留ホッパ６の上方に抜き出しコンベヤ８が配設されている。そして、安定化処理品の製造時には、第１の造粒品搬送コンベヤ５の先端部（図３における右側の端部）と造粒品貯留ホッパ６の投入口との間に、抜き出しコンベヤ８の基端部（図３における左側の端部）を位置させることにより、混合造粒機４からの造粒品は、水熱処理することなくそのままで安定化処理品として抜き出しコンベヤ８によって定化処理品集積場９に搬送される。
【００１７】
次に、オートクレーブ養生装置１０は、前述したように、複数個の養生容器１３、容器底蓋開閉装置１６、連結走行台車１１及びオートクレーブ１５により構成されている。図６を参照してこのオートクレーブ養生装置１０での動作を説明する。まず、連結走行台車１１を、その駆動車１２から最も離れた最後尾の走行台車１１ａを第２の造粒品搬送コンベヤ７の直下に位置するように所定の待機位置に移動させる。そして、前記最後尾の走行台車１１ａに搭載されている養生容器１３に第２の造粒品搬送コンベヤ７から造粒品を投入し、所定投入量になったら第２の造粒品搬送コンベヤ７の運転を停止するとともに、最後尾から２番目の走行台車１１ａに搭載されている養生容器１３に第２の造粒品搬送コンベヤ７から造粒品を投入するというように、連結走行台車１１を断続的に停止、走行させ、個々の養生容器１３内に造粒品貯留ホッパ６から第２の造粒品搬送コンベヤ７によって搬送されてきた造粒品を投入しながら、オートクレーブ１５の方向に移動させる。
【００１８】
このようにして、全ての養生容器１３内への造粒品の投入が終了すると、第２の造粒品搬送コンベヤ７の運転を停止させた後、駆動車１２により押して連結走行台車１１をオートクレーブ１５内に入れる。そして、連結走行台車１１から切り離した駆動車１２を退避させた後にオートクレーブ１５を閉蓋し、オートクレーブ１５内において高温及び高圧下で造粒品の水熱処理であるオートクレーブ養生を行う。代表的水熱処理条件は、反応温度（養生温度）：１８０℃、反応時間（養生時間）：５時間、絶対圧力：１．０１ＭＰａ（１０気圧）である。
【００１９】
水熱処理が終了すると、オートクレーブ１５の蓋を開き、連結走行台車１１に駆動車１２を連結する。そして、駆動車１２により連結走行台車１１をオートクレーブ１５内から引き出し待機位置の方向に牽引して移動させ、１番目と２番目との各走行台車１１ａがピット１７の箇所に配設された容器底蓋開閉装置１６の上方位置に到達すると、駆動車１２を停止させる。次いで、容器底蓋開閉装置１６を作動させて、１番目と２番目との各走行台車１１ａに搭載されている養生容器１３の底蓋を開き、これら２個の養生容器１３内の固化品を排出する。養生容器１３から排出された固化品は、固化品搬送コンベヤ１８，１９によって固化品集積場２０まで搬送される。固化品の排出後、前記２個の養生容器１３の底蓋は、容器底蓋開閉装置１６によって閉じられるようになっている。
【００２０】
次に、同様にして、駆動車１２から３番目と４番目との各走行台車１１ａが容器底蓋開閉装置１６の上方位置に到達すると、駆動車１２を停止させて、３番目と４番目との各走行台車１１ａに搭載されている養生容器１３の底蓋を開き、これら２個の養生容器１３内の固化品を排出する。そして、このような動作が順次繰り返されて、全ての養生容器１３からの固化品が排出されて固化品集積場２０に搬送されることとなる。また、連結走行台車１１は、その駆動車１２から最も離れた最後尾の走行台車１１ａの真上に第２の造粒品搬送コンベヤ７が位置する待機位置に戻ることになり、次回の水熱処理に備える状態になる。
【００２１】
このように、本実施形態による砕石副産物処理設備によると、造粒品搬送路の途中に、混合造粒機４からの造粒品を、水熱処理に備えてストック切れが発生しないよう一時的に貯留する造粒品貯留ホッパ６を配設するとともに、安定化処理品としてこの造粒品貯留ホッパの入側位置にて抜き出す抜き出しコンベヤ８を配設したものであるから、製砂設備のある現場において、ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び／又は石粉を原料とし、路盤材や埋戻し材などとして利用しうる安定化処理品と、コンクリート用細骨材などとして利用しうる水熱処理された固化品とを比較的自由な構成比率にて製造することができ、製品構成比率の変化に対して柔軟に対応することができる。
【００２２】
また、本実施形態による砕石副産物処理設備においては、原料（シリカ含有泥土）、添加剤（カルシウム化合物）及び造粒品に対する雨除け手段が設けられている。すなわち、図３に示すように、シリカ含有泥土の含水率の上昇を回避するために、原料受入れホッパ１には雨水が入るのを防ぐ保護屋根２１が設けられており、また、図示省略しているが、原料搬送コンベヤ２には雨水が入るのを防ぐコンベヤ搬送路に沿う雨水用保護カバーが設けられている。また、混合造粒機４への投入時にシリカ含有泥土及びカルシウム化合物に雨水があたらないように、混合造粒機４とカルシウム化合物添加用のサービスタンクには、雨水が入るのを防ぐ保護屋根２２が設けられている。さらに、造粒品の含水率の上昇を回避するために、図示省略しているが、第１の造粒品搬送コンベヤ５と第２の造粒品搬送コンベヤ７には雨水が入るのを防ぐコンベヤ搬送路に沿う雨水用保護カバーがそれぞれ設けられている。なお、混合造粒機４からの造粒品を安定化処理品として搬送する抜き出しコンベヤ８にも、雨水が入るのを防ぐコンベヤ搬送路に沿う雨水用保護カバー（図示省略）が設けられ、安定化処理品集積場９にも雨水が入るのを防ぐ保護屋根２３が設けられている。これは、生産状況によっては、安定化処理品が水熱処理に使用されることがあるためである。
【００２３】
またさらに、図６に示すように、造粒品の含水率の上昇を回避するために、オートクレーブ養生装置１０においてオートクレーブ１５を除く部分には、保護屋根２４が設けられており、養生容器１３内に雨水が入るのを防止するようになされている。このように、本実施形態による砕石副産物処理設備では、原料（シリカ含有泥土）、添加剤（カルシウム化合物）及び造粒品に対する雨除け手段が設けられているので、雨水が入ることに起因して、混合造粒機４による混合物の含水率が、また、水熱処理に供される造粒品の含水率がばらついたり、適正範囲から外れたりするというようなことがなく、よって、雨水による安定化処理品及び固化品の品質のばらつきや、品質低下を防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による砕石副産物処理設備によると、造粒品搬送路の途中に、混合造粒機からの造粒品を、水熱処理に備えてストック切れが発生しないよう一時的に貯留する造粒品貯留ホッパを配設するとともに、安定化処理品としてこの造粒品貯留ホッパの入側位置にて抜き出す手段を配設したものであるから、製砂設備のある現場において、ともに砕石副産物である濁水ケーキ及び／又は石粉を原料とし、路盤材や埋戻し材などとして利用しうる安定化処理品と、コンクリート用細骨材などとして利用しうる水熱処理された固化品とを比較的自由な構成比率にて製造することができ、製品構成比率の変化に対して柔軟に対応することができる。また、原料、添加剤及び造粒品に対する雨除け手段を備えたものでは、雨水による安定化処理品及び固化品の品質のばらつきや、品質低下を防ぎ、確実に適正品質の確保を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による砕石副産物処理設備における造粒品貯留ホッパのスクリューフィーダを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による砕石副産物処理設備における造粒品貯留ホッパのベルトフィーダを示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態による砕石副産物処理設備における前半工程設備を示す側面図である。
【図４】図３に示す前半工程設備の一部省略平面図である。
【図５】本発明の一実施形態による砕石副産物処理設備における後半工程設備を示す平面図ある。
【図６】図５に示す後半工程設備の要部を示す側面図である。
【符号の説明】
１…原料受入れホッパ  ２…原料搬送コンベヤ  ３…添加剤サイロ  ４…混合造粒機  ５…第１の造粒品搬送コンベヤ  ６…造粒品貯留ホッパ  ６ａ…スクリューフィーダ  ６ｂ…ベルトフィーダ  ７…第２の造粒品搬送コンベヤ  ８…抜き出しコンベヤ  ９…安定化処理品集積場  １０…オートクレーブ養生装置  １１…連結走行台車  １１ａ…走行台車  １２…駆動車  １３…養生容器  １４…レール  １５…オートクレーブ  １６…容器底蓋開閉装置  １７…ピット  １８，１９…固化品搬送コンベヤ  ２０…固化品集積場  ２１〜２４…保護屋根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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