フライアッシュの造粒システム
【課題】フライアッシュから、迅速、簡便に、品質が適正で安定した造粒製品を製造することができるフライアッシュの造粒システムを提供する。
【解決手段】フライアッシュを原料とするフライアッシュの造粒システムであって、原料の水分量を測定する赤外線水分計１と、原料の質量を測定する原料計量装置２と、原料への水の添加を行う加水装置３と、原料への固化剤の添加を行う固化剤添加装置４と、原料、加水装置３により添加された水、および、固化剤添加装置４により添加された固化剤を混合して造粒する混合造粒装置５と、赤外線水分計１で測定した原料の水分量、および、原料計量装置２で測定した原料の質量に基づいて、加水装置３により原料に添加する最適加水量、および、固化剤添加装置４により原料に添加する最適固化剤添加量を算出する制御装置６と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】フライアッシュを原料とするフライアッシュの造粒システムであって、原料の水分量を測定する赤外線水分計１と、原料の質量を測定する原料計量装置２と、原料への水の添加を行う加水装置３と、原料への固化剤の添加を行う固化剤添加装置４と、原料、加水装置３により添加された水、および、固化剤添加装置４により添加された固化剤を混合して造粒する混合造粒装置５と、赤外線水分計１で測定した原料の水分量、および、原料計量装置２で測定した原料の質量に基づいて、加水装置３により原料に添加する最適加水量、および、固化剤添加装置４により原料に添加する最適固化剤添加量を算出する制御装置６と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライアッシュを原料とする造粒製品を生産するためのフライアッシュの造粒システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、不要微細石粒子等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、製品中に含まれる粒径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等のために粒径５ｍｍ以下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、粒径７５μｍ以下の微細な石粒子および／または泥分を質量で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（濁水ケーキ）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、例えばコンクリート用細骨材（砕砂）を生産する場合、質量で砂生産量の約１０％程度発生する。
【０００３】
また、製砂設備では、粒径５ｍｍ以下の破砕品について、前述した粒径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する設備もある。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粒径７５μｍ以下の微細石粒子が砕石副産物として発生する。この微細石粒子は「石粉（乾燥石粉）」と呼ばれており、コンクリート用細骨材（砕砂）を生産する場合、石粉は質量で砂生産量の約１０％程度発生する。
【０００４】
これら砕石副産物である濁水ケーキや石粉を資源化し、その利用を図る技術として、例えば、特許文献１には、濁水ケーキおよび／または石粉を原料とし、コンクリート用細骨材等として利用しうる水熱処理された固化品と、路盤材や埋戻し材等として利用しうる水熱処理しない安定化処理品とを製造する砕石副産物処理装置および砕石副産物処理方法が開示されている。
【０００５】
これら砕石副産物処理装置および砕石副産物処理方法は、原料の含水率（水分量）測定値に基づいて、該原料へのカルシウム化合物の添加量と含水率不足時の水添加量とを適正値に自動的に設定することにより、品質が適正で安定した固化品と安定化処理品とを製造することができるようにしたものである。
【０００６】
また、他の原料として、フライアッシュを利用する試みもなされている。フライアッシュは、石炭を燃料とするボイラーから発生する微粉末状の石炭灰で、電力会社等から、膨大な量が発生しており、フライアッシュを造粒固化することによる土木資材等へのリサイクルが期待されている。
【特許文献１】特開２００２−２２０２６４号公報（段落００１６〜００３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術においては、以下に示す問題があった。
特許文献１の技術では、混合造粒機（混合造粒装置）内に設置されたロードセルで原料の質量を測定してから、その質量および含水率測定結果に基づいてカルシウム化合物の添加量を演算して造粒混合機にカルシウム化合物を添加しているため、１バッチの処理時間（原料投入から次の原料投入までのサイクル時間）が長くかかるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１の技術は、対象となる原料が濁水ケーキや石粉といった砕石副産物に限定されており、近年、リサイクルの需要が高まっているフライアッシュを原料として利用することを想定したものではない。
【０００９】
さらに、フライアッシュを造粒固化する試みがなされてはいるが、フライアッシュは、造粒水分に非常に敏感な原料であり、造粒に際しては、造粒水分をシビアに管理する必要がある。すなわち、造粒製品は、造粒水分が高い場合には大きな塊状となり、一方、造粒水分が低い場合には微粉末状となり、いずれの場合も土木資材等への利用ができなくなる。そのため、造粒時の水分（造粒水分）を非常に狭い範囲にコントロールしなければならず、この造粒水分の調整が難しいという問題があった。
【００１０】
具体的に説明すると、フライアッシュには、積出方法により、「乾灰」と「湿灰」の２種類があり、「乾灰」は、フライアッシュサイロからそのまま積み出しするもので、輸送コストが高いものの、水分は、絶乾に近く安定している。
【００１１】
一方、「湿灰」は、飛散防止のため、フライアッシュサイロから加湿しながら積み出しするものであり、ダンプ車で運搬が可能で、輸送コストが削減できるメリットがある。しかし、積み出す際の加湿の調整は、オペレータが手動で行っているケースが多く、また、運搬・保管時の水分蒸発等により、水分は大きくばらつく傾向にある。よって、「湿灰」を原料とした場合、水分のばらつきが大きいため、オペレータが頻繁に水の添加量を調整する必要があり、また、品質が適正で安定した造粒製品が得られにくい。
【００１２】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、フライアッシュから、迅速、簡便に、品質が適正で安定した造粒製品を製造することができるフライアッシュの造粒システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係るフライアッシュの造粒システムは、フライアッシュを原料とするフライアッシュの造粒システムであって、赤外線水分計と、原料計量装置と、加水装置と、固化剤添加装置と、混合造粒装置と、制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように構成すれば、赤外線水分計により、原料の水分量が測定され、原料計量装置により、１バッチ分の原料の質量が測定される。また、加水装置により、原料へ添加する水が測定されて原料へ添加され、固化剤添加装置により、原料へ添加する固化剤が測定されて原料へ添加される。さらに、混合造粒装置により、原料、加水装置により添加された水、および、固化剤添加装置により添加された固化剤が混合されて造粒される。そして、制御装置により、赤外線水分計で測定した原料の水分量、および、原料計量装置で測定した原料の質量に基づいて、加水装置により原料に添加する最適加水量、および、固化剤添加装置により原料に添加する最適固化剤添加量が算出される。
【００１５】
請求項２に係るフライアッシュの造粒システムは、前記原料を搬送するためのベルトコンベヤを、前記原料計量装置の直前に備え、前記赤外線水分計により、前記ベルトコンベヤ上で前記原料の水分量の測定を行うことを特徴とする。
このように構成すれば、ベルトコンベヤ上に原料が載置されて搬送され、原料が原料計量装置に投入されながら、当該ベルトコンベヤ上で、赤外線水分計により、原料の水分量が測定される。
【００１６】
請求項３に係るフライアッシュの造粒システムは、前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記原料を通過させることで前記原料の層厚を一定に調整する層厚調整部を有することを特徴とする。
このように構成すれば、ベルトコンベヤが層厚調整部を有することで、ベルトコンベヤ上の原料の層厚が一定となり、赤外線水分計と原料との距離が一定となる。
【００１７】
請求項４に係るフライアッシュの造粒システムは、前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記ベルトコンベヤ上の原料の荷切れを検出する荷切れ検出器を有し、前記制御装置が、前記荷切れ検出器により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする。
【００１８】
このように構成すれば、制御装置での平均水分量の算出に用いるデータから、赤外線水分計により測定された、荷切れの部位の原料の水分量の値を除くことができるため、制御装置で算出される平均水分量がより正確となる。
【００１９】
請求項５に係るフライアッシュの造粒システムにおいては、前記制御装置は、前記赤外線水分計の測定した原料の水分量の値が、予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた場合には、当該基準値範囲を外れた値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする。
【００２０】
このように構成すれば、制御装置での平均水分量の算出に用いるデータから、赤外線水分計の測定エラーによる異常値（予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた値、すなわち、基準値範囲と比較して大きい値または小さい値）を除くことができるため、制御装置で算出される平均水分量がより正確となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１に係るフライアッシュの造粒システムによれば、原料としてフライアッシュ、特に、水分のばらつきの大きい湿灰を用いることができ、製造コストの削減を図ると共に、フライアッシュの土木資材等へのリサイクルが可能となる。また、水分調整や固化剤添加量の調整を自動制御することができるため、迅速、簡便に造粒製品を製造することができ、品質が適正で安定した造粒製品を得ることができる。さらに、原料計量装置、加水装置および固化剤添加装置において、それぞれの専用の計量器（計量槽）で、原料、水および固化剤を計量（測定）することができるため、測定の精度が向上する。
【００２２】
本発明の請求項２に係るフライアッシュの造粒システムによれば、原料の搬送や水分測定を迅速かつ簡便に行うことができる。本発明の請求項３に係るフライアッシュの造粒システムによれば、赤外線水分計とベルトコンベヤ上の原料の距離を一定に保つことができるため、測定する水分量の誤差を減らすことができる。
【００２３】
本発明の請求項４に係るフライアッシュの造粒システムによれば、赤外線水分計により測定された、荷切れの部位の原料の水分量の値を除くことができるため、より正確な平均水分量を算出することができる。本発明の請求項５に係るフライアッシュの造粒システムによれば、赤外線水分計の測定エラーによる異常値（予め設定した基準値範囲と比較して大きな、または小さな原料の水分量の値）を除くことができるため、より正確な平均水分量を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係るフライアッシュの造粒システムについて、詳細に説明する。
参照する図面において、図１は、フライアッシュの造粒システムの構成を示す模式図、図２は、制御装置による制御について説明するフローチャートである。
【００２５】
≪フライアッシュの造粒システム≫
図１に示すように、フライアッシュの造粒システム（以下、適宜、造粒システムともいう）１０は、フライアッシュを原料とするものであり、赤外線水分計１と、原料計量装置２と、加水装置３と、固化剤添加装置４と、混合造粒装置５と、制御装置６と、を主に備える。また、フライアッシュの原料計量装置２までの搬送のため、原料搬送用のベルトコンベヤ７を備える。
以下、各構成について説明する。
【００２６】
＜ベルトコンベヤ＞
原料は、原料受入れホッパ８に収納され、必要量が後記する原料計量装置２に投入される。
ここで、原料受入れホッパ８から原料計量装置２までの原料の搬送は、原料計量装置２の直前、かつ、上方に設けられたベルトコンベヤ７を用いるのが好ましい。原料搬送用のベルトコンベヤ７を用いることで、原料の搬送を迅速かつ簡便に行うことができる。また、ベルトコンベヤ７上に原料を載置することで、後記する原料の水分測定を迅速かつ簡便に行うことができる。
なお、ベルトコンベヤ７の代わりに、上部を開口したスクリューコンベヤ等を用いることもできる。
【００２７】
ここで、ベルトコンベヤ７は、このベルトコンベヤ７の搬送路中で、かつ、後記する赤外線水分計１の手前に、原料を通過させることで原料の層厚（原料の厚み）を一定に調整する層厚調整部７ａを有することが好ましい。
【００２８】
この層厚調整部７ａは、原料の層厚を調整できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように、ベルトコンベヤ７の原料の載置面に平行で、その下側を原料が通過する棒状に形成された層厚の調整部７ｂと、この調整部７ｂの両端に支持された脚部７ｃ、７ｃを備えている。この層厚調整部７ａは、ベルトコンベヤ７の横方向の両端側を脚部７ｃ、７ｃがまたぐように、ベルトコンベヤ７に設置することができる。そして、ベルトコンベヤ７の原料を載置する載置面と、層厚調整部７ａの層厚を調整する調整部７ｂが、ベルトコンベヤ７上に載置された原料の層厚が一定に調整されながら通過できるように、一定の間隔ができるようにベルトコンベヤ７の搬送路中に設置する。この層厚の調整部７ｂと載置面との間隔は、所望する原料の層厚により適宜調整すればよく、また、層厚調整部７ａの赤外線水分計１からの距離も、必要に応じて、適宜調整すればよい。なお、調整部７ｂと載置面との間隔は、調整部７ｂを脚部７ｃ、７ｃに対して所定角度に傾斜させるか、あるいは、脚部７ｃ、７ｃの長さを調節できるようにすることでも設定することが可能である。
【００２９】
このように層厚調整部７ａにより、ベルトコンベヤ７上の層厚を一定にすることができ、これにより、赤外線水分計１とベルトコンベヤ７上の原料の距離を一定に保つことができる。そのため、測定した水分量の誤差を減らすことができる。
【００３０】
なお、ベルトコンベヤ７上の原料の幅は、赤外線水分計１の検出領域（約５０ｍｍ程度）以上であれば特に問題なく、このような検出領域以上の幅になるように、例えば、調整部７ｂの幅を調節できるようにすることで、層厚を調整するようにしてもよい。
【００３１】
＜赤外線水分計＞
赤外線水分計１は、原料の水分量を測定する原料用水分計である。
赤外線水分計１は、近赤外領域で、水分に対して高い吸収特性を示す波長の測定光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光量を、予め求めてある検量線に基づいて水分値に換算することにより、非接触にて即刻（リアルタイム）に計測定対象物の水分量（含水率）を測定するものである。赤外線水分計１で測定された水分量は、後記するように、アナログ信号として制御装置６に入力される。
【００３２】
赤外線水分計１は、原料の搬送にベルトコンベヤ７を用いる場合には、ベルトコンベヤ７の上方に、当該ベルトコンベヤ７に近接して配設する。このようにすることで、原料の水分量の測定（水分測定）をベルトコンベヤ７上で行うことができる。そのため、原料を原料計量装置２に投入しながら、原料の水分測定を行うことができ、水分測定を迅速かつ簡便に行うことができる。
【００３３】
ここで、このベルトコンベヤ７の搬送路中で、かつ、赤外線水分計１の手前に、ベルトコンベヤ７上の原料の荷切れを検出する荷切れ検出器９を有することが好ましい。
ベルトコンベヤ７上の原料の水分の測定中に、荷切れ（ベルトコンベヤ７上に原料がない状態）が生ずると、赤外線水分計１により測定したこの部位での原料の水分量の値が不適切なものとなる。そこで、後記するように、荷切れ検出器９を設ける場合には、制御装置６が、荷切れ検出器９により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出するようにする。
【００３４】
荷切れ検出器９は、ベルトコンベヤ７の上方に、当該ベルトコンベヤ７に近接して、原料に非接触なように配設するか（図１参照）、あるいは、ベルトコンベヤ７上の原料に接触するように配設する。
非接触にて荷切れを検出するものとしては、例えば、特定の波長の測定光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光量を、検出することにより、荷切れを検出するもの等が挙げられる。原料に接触することで荷切れを検出するものとしては、例えば、検出レバーが測定対象物に接触している間は、検出回路により測定対象物の存在を検出し、検出レバーが測定対象物に接触しなくなった場合に、検出回路により荷切れを検出するもの等が挙げられる。
【００３５】
しかしながら、荷切れ検出器９としては、特に限定されるものではなく、原料の荷切れを検出できるものであれば、どのようなものであってもよい。
なお、ベルトコンベヤ７が層厚調整部７ａを有する場合には、荷切れ検出器９は、層厚調整部７ａの手前に配置することが好ましい。また、荷切れ検出器９と層厚調整部７ａは、赤外線水分計１の手前に近接して配置することが好ましい。
【００３６】
ここで、水分値は、制御装置６により設定調整可能な演算周期毎に測定された値を用いる。
当該機能を有することにより、原料の水分のばらつきが大きい場合には、演算周期を短くすることで、多くのデータから平均値を算出することができる。
【００３７】
＜原料計量装置＞
原料計量装置２は、混合造粒装置５の上方に設けられており、赤外線水分計１により水分測定されてベルトコンベヤ７等により運ばれてきた原料を収容し、後記する混合造粒装置５に投入される１バッチ分の質量を測定（計量）するものである。この原料計量装置２は、ベルトコンベヤ７の他端側にホッパの開口を配設して設けられている。
【００３８】
後記するように、投入された原料は、原料計量装置２内に備えられたロードセル（図示省略）により、計量槽（図示省略）に蓄えられた原料の質量が測定され、この測定された質量がアナログ信号として制御装置６に入力される。そして、制御装置６において、この原料の質量および前記赤外線水分計１で測定された水分量を基に、原料に添加する最適加水量および最適固化剤添加量が求められる。
【００３９】
そして、原料計量装置２内の原料は、質量を測定された後、計量槽の底部に設置された排出ゲート（図示省略）から混合造粒装置５へ投入される。なお、混合造粒装置５による混合、造粒が終わり次第、すぐに次の１バッチ分の混合、造粒が開始できるように、混合造粒装置５により、混合、造粒が行なわれている間に、予め、次に混合、造粒する１バッチ分の質量を測定しておいてもよい。
【００４０】
＜加水装置＞
加水装置３は、混合造粒装置５の上方に設けられており、加水装置３内の計量槽（図示省略）の底部に設置されたバタフライバルブ（図示省略）から、混合造粒装置５内の原料への水の添加を行うものである。
後記するように、前記赤外線水分計１により測定された原料の水分量および前記原料計量装置２により測定された原料の質量を基に、制御装置６で予め設定された質量基準により算出された１バッチ分の最適加水量が、加水装置３から混合造粒装置５に注入される。
【００４１】
すなわち、加水装置３は、加水装置３内に備えられたロードセル（図示省略）により、計量槽に蓄えられた水を測定（計量）することで、混合造粒装置５内に収容された原料に１バッチ分の水を添加するようになっている。なお、混合造粒装置５による混合、造粒が終わり次第、すぐに次の１バッチ分の混合、造粒が開始できるように、混合造粒装置５により、混合、造粒が行なわれている間に、予め、次に混合、造粒する１バッチ分の加水量を測定しておいてもよい。
【００４２】
ここで、原料への水の添加は、原料性状により調整する必要があるが、混合造粒装置５における混合物の水分量（造粒水分量）が、例えば、３０±１％の範囲内となるようにするのが好ましい。この例では、水分量が３１％を超えると、造粒製品の性状が大きな塊状で軟弱となり、さらに、安定化処理品集積場での保管時に、お互いがくっついて、さらに大きな塊になる。一方、２９％未満であると、微粉末状となり、いずれも土木資材として必要な性状を得られなくなるためである。
【００４３】
＜固化剤添加装置＞
固化剤添加装置４は、混合造粒装置５の上方に設けられており、固化剤添加装置４内の計量槽（図示省略）の底部に設置された排出ゲート（図示省略）から、混合造粒装置５内の原料への固化剤の添加を行うものである。
後記するように、前記赤外線水分計１により測定された原料の水分量および前記原料計量装置２により測定された原料の質量を基に、制御装置６で予め設定された質量基準により算出された１バッチ分の最適固化剤添加量が固化剤添加装置４から混合造粒装置５に投入される。
【００４４】
すなわち、固化剤添加装置４は、固化剤添加装置４に備えられたロードセル（図示省略）により、計量槽に蓄えられた固化剤を測定（計量）することで、混合造粒装置５内に収容された原料に１バッチ分の固化剤を添加するようになっている。なお、混合造粒装置５による混合、造粒が終わり次第、すぐに次の１バッチ分の混合、造粒が開始できるように、混合造粒装置５により、混合、造粒が行なわれている間に、予め、次に混合、造粒する１バッチ分の質量を測定しておいてもよい。
【００４５】
一般的に、フライアッシュには有害重金属が含まれており、造粒製品からこれらの重金属の溶出を防止するためには、固化剤を正確に添加する必要がある。
従来の湿灰の場合、原料水分が正確に把握できなかったため、固化剤の過小添加を心配して、多めに固化剤を添加する傾向にあった。
本発明により、原料水分が変動しても、常に固化剤の最適添加が可能となり、過大添加による固化剤コストの増加および過小添加による重金属の溶出量の増加を防止することができる。
【００４６】
なお、固化剤の役割としては、バインダー（粘結剤）として造粒を促進させる、造粒製品の強度を向上させる、造粒製品からの有害重金属の溶出を抑制すること等がある。
また、固化剤の種類としては、セメント、石灰、石膏等が挙げられる。
【００４７】
＜混合造粒装置＞
混合造粒装置５は、ベルトコンベヤ７等によって搬送されてきた原料、加水装置３により添加された水および固化剤添加装置４により添加された固化剤を混合して混合物を造粒するものである。この混合造粒装置５は、円筒状の容器の内部に回転するブレードを備えており、このブレードの回転動作を停止することなく混合に引き続いて造粒を行い、例えば粒径５〜１０ｍｍ程度の範囲の造粒製品をつくるものである。
【００４８】
混合と造粒を行う混合造粒装置５としては、これらの複合機能を備えた高速流動混合装置を用いることが好ましい。高速流動混合装置は、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。この高速流動混合装置には、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。混合造粒装置５としては、逆流式高速流動混合装置が特に好ましい。
【００４９】
混合造粒装置５において造粒された造粒製品は、図示しないが、造粒製品搬送用ベルトコンベヤにより搬送され、路盤材や埋戻し材等として利用しうる安定化処理品として、安定化処理品集積場に搬送されるようになっている。
【００５０】
＜制御装置＞
制御装置６は、赤外線水分計１で測定した原料の水分量、および、前記原料計量装置２で測定した原料の質量を基に、加水装置３により原料に添加する最適加水量、および、固化剤添加装置４により原料に添加する最適固化剤添加量を算出するものである。
【００５１】
原料の水分量に基づいて、当該原料への水および固化剤の添加量を自動設定する制御装置６は、入力として、赤外線水分計１によって測定された原料の水分量を表すアナログデータ（アナログ信号）と、原料計量装置２で測定された原料の質量を表すアナログデータ（アナログ信号）とが入力され、出力として、加水装置３には最適加水量設定値を、固化剤添加装置４には最適固化剤添加量設定値を指令するようになっている。
【００５２】
次に、図１、２を参照しながら、このように構成される造粒システムにおいて、制御装置による制御の一例について説明する。
【００５３】
制御装置６には、混合造粒装置５内の混合物の水分量（造粒水分量）が３０±１％の範囲内になるように、造粒水分量設定データＷＤと、固化剤添加量を定めた固化剤添加量設定データＲＤが予め入力されている（Ｓ１）。ここで、前記固化剤添加量は、原料の乾燥質量に対する割合（添加割合（％））として示されている。そして、ベルトコンベヤ７による原料の搬送時に、赤外線水分計１によって測定された原料の水分量を表すアナログ信号が制御装置６に入力される（Ｓ２ａ）。制御装置６は、このアナログ信号を所定サンプリング間隔ごとデジタル信号に変換して所定数のサンプリングデータを得、これらサンプリングデータの平均値をシーケンサで自動算出し、原料の平均水分測定値ｍ（％）として求める（Ｓ３）。
【００５４】
なお、原料の水分量が多く、水を添加しなくても混合物の水分量が所定範囲を超える場合は、シーケンサからの警報発令により、警報器による警報が鳴るようになっている。そして、このような場合、造粒システム１０の稼動を、自動で停止させることができる。そして、その原料は、原料計量装置２から、排出コンベヤ（図示省略）により、系外に排出する。
【００５５】
ここで、制御装置６は、荷切れ検出器９を設ける場合には、荷切れ検出器９により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出する。
前記したように、ベルトコンベヤ７上の原料の水分の測定中に、荷切れが生ずると、赤外線水分計１により測定したこの部位での原料の水分量の値が不適切なものとなる。そこで、このような荷切れが検出された場合には、制御装置６の制御により、平均水分量の算出に用いるデータから、赤外線水分計１により測定された、荷切れの部位の原料の水分量の値を除くようにする。
なお、このような制御は、赤外線水分計１による水分測定の周期に基づいて、測定された水分量の値が、荷切れ状態の値であるかどうかを判別できるように設定することで行なうことができる。
【００５６】
また、制御装置６は、赤外線水分計１の測定した原料の水分量の値が、予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた場合には、当該基準値範囲を外れた値を除いて平均水分量（平均水分測定値）ｍ（％）を算出するようにしてもよい。
【００５７】
赤外線水分計１における水分量の測定においては、まれに、例えば、赤外線水分計１から原料の表層までの距離の変動、原料の層厚の凹凸、外部光（太陽光、証明光）、水蒸気、粉塵、原料の粒度のばらつき等の外乱等により測定エラーが発生し、制御装置６において、異常値（過大値あるいは過小値）が検出されることがある。そのため、制御装置６において、基準値範囲を予め設定しておき、この基準値範囲を外れた値、すなわち、この基準値範囲と比較して大きな値または小さな値を異常値としてシーケンサにより検出するように設定しておいてもよい。そして、シーケンサがこの水分測定値の異常値を検出したときに、当該異常値（基準値範囲より大きな値または小さな値）を除いて平均水分量（平均水分測定値）ｍ（％）を算出するようにしてもよい。
【００５８】
このようにすることで、制御装置６での平均水分量の算出に用いる水分測定値のデータから、赤外線水分計１の測定エラーによる異常値を除くことができるため、より正確な平均水分測定値ｍ（％）を算出することができる。
なお、この予め設定する異常値は、予め求めてある検量線に基づいて、明らかに測定エラーである値を任意に選択すればよい。例えば、下限カットオフ１５％、上限カットオフ４０％として、１５〜４０％の水分測定値のみを基準値範囲として演算に使用するようにしてもよい。
【００５９】
また、原料計量装置２への原料の投入が終了すると、ロードセルによって測定された原料の質量を表すアナログ信号が制御装置６に入力される（Ｓ２ｂ）。制御装置６は、このアナログ信号をデジタル信号に変換して、原料計量装置２内に今回収容されている原料質量値Ｇ（ｋｇ）として求める（Ｓ３）。
【００６０】
ついで、原料計量装置２内に今回投入された原料への最適固化剤添加量設定値Ｒ１（ｋｇ）を、Ｒ１（ｋｇ）＝（原料質量値Ｇ（ｋｇ））×（１−平均水分測定値ｍ（％））×固化剤添加割合（％）の式から求める（Ｓ４ａ）。例えば、原料質量１０００ｋｇ、平均水分測定値３０％、固化剤添加割合５％であれば、最適固化剤添加量設定値は、「１０００ｋｇ×（１−０．３）×０．０５＝３５ｋｇ」となる。
そして、制御装置６は、この最適固化剤添加量設定値Ｒ１（ｋｇ）を添加するように、固化剤添加装置４に指令を与え（Ｓ５ａ）、これにより固化剤添加装置４は、混合造粒装置５に投入された原料に固化剤を添加する。
【００６１】
同様に、制御装置６は、原料計量装置２内に今回投入された原料への最適加水量設定値Ｒ２（ｋｇ）を、Ｒ２（ｋｇ）＝造粒水分量ＷＤ（％）×（（原料質量値Ｇ（ｋｇ）＋最適固化剤添加量設定値Ｒ１（ｋｇ））−原料水分（ｋｇ））÷（１−造粒水分量ＷＤ（％））の式から求める（Ｓ４ｂ）。なお、原料水分（ｋｇ）＝原料質量値Ｇ（ｋｇ）×平均水分測定値ｍ（％）である。例えば、原料質量１０００ｋｇ、平均水分測定値３０％、固化剤質量合計３５ｋｇ、造粒水分量３２％であれば、最適加水量設定値は、「（０．３２×（１０００ｋｇ＋３５ｋｇ）−３００ｋｇ）÷（１−０．３２）≒４５．９ｋｇ」となる。
そして、制御装置６は、この最適加水量設定値Ｒ２を添加するように、加水装置３に指令を与え（Ｓ５ｂ）、これにより加水装置３は、混合造粒装置５に投入された原料に水を添加する。
【００６２】
その後、混合造粒装置５により、原料と、水と、固化剤と、が混合されて所望の造粒水分量および固化剤添加割合を有する混合物が得られ、ブレードの回転動作を停止することなく引き続いて造粒が行われて造粒製品が製造される。
【００６３】
ここで、混合造粒装置５により、１バッチ分の原料等が混合、造粒を行っている間に、次に混合、造粒する１バッチ分の原料の質量、加水装置３により原料に添加する１バッチ分の最適加水量、および、固化剤添加装置４により原料に添加する１バッチ分の最適固化剤添加量の全てを予め測定しておいてもよい。
【００６４】
このようにすることで、混合造粒装置５での処理中に、次の１バッチ分の原料、加水量および固化剤添加量の全ての測定（計量）を完了させることができる。そのため、混合造粒装置５での造粒が終わり次第、すぐに次の混合、造粒を開始することができるため、バッチ処理時間の短縮が可能となる。
【００６５】
なお、適宜必要に応じて制御装置６において、原料の水分量の測定条件の設定や、原料の種類による原料性状等に合わせ、赤外線水分計１の検量線の選択をすることや、製造される造粒製品の所望の強度や品質に合わせ、加水装置３により添加する水の割合の設定および固化剤添加装置４により添加する固化剤の割合の設定をすることが可能である。このような選択、設定は、手動で行なう他、シーケンサによる算出結果に基づいて、制御装置６におけるコントローラにより、自動設定で行なうことができる。そして、液晶モニタによる表示により、このような条件設定等や、造粒システムの作動状況の確認を行うことができる。
【００６６】
このように、原料の水分量の測定条件の設定や原料の種類による原料性状等に合わせ、迅速、簡便に検量線を選択することができ、また、造粒製品における所望の強度や品質に合わせ、原料への加水量および固化剤添加量の条件を迅速、簡便に設定することができる。
【００６７】
このように、非接触で即刻測定可能な赤外線水分計１により測定した原料の水分量および原料計量装置２により測定した原料の質量に基づいて、当該原料への水添加量と固化剤添加量とを適正値に自動的に設定することができるため、供給される原料の水分量のばらつきが大きい湿灰においても、乾灰と同様に、品質が適正で安定した造粒製品を製造することができる。また、これまでは、輸送コストは高いものの水分の安定している乾灰を原料とするケースが多かったが、原料として湿灰を用いることが可能となり、輸送コストの削減を図ることができる。さらに、従来においては、オペレータが造粒製品の出来を見ながら水の添加量の調整をすることが行なわれていたが、自動制御で水分調整を行なうことでこの作業が不要となり、オペレータの労力を軽減することができる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
【００６９】
例えば、原料の水分量を測定する水分計として、赤外線水分計１を用いたが、ベルトコンベヤ７上を流れてくる水分をオンラインで測定でき、短い周期（例えば、１ｓｅｃ程度）で水分測定が可能であるものなら、他の測定方式の水分計を用いてもよい。
【００７０】
また、本発明は、原料としてフライアッシュを用いるものであるが、良好な造粒製品を安定して生産するために、原料水分の把握が必須である焼却灰（ペーパースラッジ灰、都市ごみ焼却灰等）、建設残土、建設汚泥等においても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】フライアッシュの造粒システムの構成を示す模式図である。
【図２】制御装置による制御について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１ 赤外線水分計
２ 原料計量装置
３ 加水装置
４ 固化剤添加装置
５ 混合造粒装置
６ 制御装置
７ ベルトコンベヤ
７ａ 層厚調整部
７ｂ 調整部
７ｃ 脚部
８ 原料受入れホッパ
９ 荷切れ検出器
１０ フライアッシュの造粒システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライアッシュを原料とする造粒製品を生産するためのフライアッシュの造粒システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、不要微細石粒子等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、製品中に含まれる粒径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等のために粒径５ｍｍ以下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、粒径７５μｍ以下の微細な石粒子および／または泥分を質量で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（濁水ケーキ）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、例えばコンクリート用細骨材（砕砂）を生産する場合、質量で砂生産量の約１０％程度発生する。
【０００３】
また、製砂設備では、粒径５ｍｍ以下の破砕品について、前述した粒径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する設備もある。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粒径７５μｍ以下の微細石粒子が砕石副産物として発生する。この微細石粒子は「石粉（乾燥石粉）」と呼ばれており、コンクリート用細骨材（砕砂）を生産する場合、石粉は質量で砂生産量の約１０％程度発生する。
【０００４】
これら砕石副産物である濁水ケーキや石粉を資源化し、その利用を図る技術として、例えば、特許文献１には、濁水ケーキおよび／または石粉を原料とし、コンクリート用細骨材等として利用しうる水熱処理された固化品と、路盤材や埋戻し材等として利用しうる水熱処理しない安定化処理品とを製造する砕石副産物処理装置および砕石副産物処理方法が開示されている。
【０００５】
これら砕石副産物処理装置および砕石副産物処理方法は、原料の含水率（水分量）測定値に基づいて、該原料へのカルシウム化合物の添加量と含水率不足時の水添加量とを適正値に自動的に設定することにより、品質が適正で安定した固化品と安定化処理品とを製造することができるようにしたものである。
【０００６】
また、他の原料として、フライアッシュを利用する試みもなされている。フライアッシュは、石炭を燃料とするボイラーから発生する微粉末状の石炭灰で、電力会社等から、膨大な量が発生しており、フライアッシュを造粒固化することによる土木資材等へのリサイクルが期待されている。
【特許文献１】特開２００２−２２０２６４号公報（段落００１６〜００３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術においては、以下に示す問題があった。
特許文献１の技術では、混合造粒機（混合造粒装置）内に設置されたロードセルで原料の質量を測定してから、その質量および含水率測定結果に基づいてカルシウム化合物の添加量を演算して造粒混合機にカルシウム化合物を添加しているため、１バッチの処理時間（原料投入から次の原料投入までのサイクル時間）が長くかかるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１の技術は、対象となる原料が濁水ケーキや石粉といった砕石副産物に限定されており、近年、リサイクルの需要が高まっているフライアッシュを原料として利用することを想定したものではない。
【０００９】
さらに、フライアッシュを造粒固化する試みがなされてはいるが、フライアッシュは、造粒水分に非常に敏感な原料であり、造粒に際しては、造粒水分をシビアに管理する必要がある。すなわち、造粒製品は、造粒水分が高い場合には大きな塊状となり、一方、造粒水分が低い場合には微粉末状となり、いずれの場合も土木資材等への利用ができなくなる。そのため、造粒時の水分（造粒水分）を非常に狭い範囲にコントロールしなければならず、この造粒水分の調整が難しいという問題があった。
【００１０】
具体的に説明すると、フライアッシュには、積出方法により、「乾灰」と「湿灰」の２種類があり、「乾灰」は、フライアッシュサイロからそのまま積み出しするもので、輸送コストが高いものの、水分は、絶乾に近く安定している。
【００１１】
一方、「湿灰」は、飛散防止のため、フライアッシュサイロから加湿しながら積み出しするものであり、ダンプ車で運搬が可能で、輸送コストが削減できるメリットがある。しかし、積み出す際の加湿の調整は、オペレータが手動で行っているケースが多く、また、運搬・保管時の水分蒸発等により、水分は大きくばらつく傾向にある。よって、「湿灰」を原料とした場合、水分のばらつきが大きいため、オペレータが頻繁に水の添加量を調整する必要があり、また、品質が適正で安定した造粒製品が得られにくい。
【００１２】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、フライアッシュから、迅速、簡便に、品質が適正で安定した造粒製品を製造することができるフライアッシュの造粒システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係るフライアッシュの造粒システムは、フライアッシュを原料とするフライアッシュの造粒システムであって、赤外線水分計と、原料計量装置と、加水装置と、固化剤添加装置と、混合造粒装置と、制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように構成すれば、赤外線水分計により、原料の水分量が測定され、原料計量装置により、１バッチ分の原料の質量が測定される。また、加水装置により、原料へ添加する水が測定されて原料へ添加され、固化剤添加装置により、原料へ添加する固化剤が測定されて原料へ添加される。さらに、混合造粒装置により、原料、加水装置により添加された水、および、固化剤添加装置により添加された固化剤が混合されて造粒される。そして、制御装置により、赤外線水分計で測定した原料の水分量、および、原料計量装置で測定した原料の質量に基づいて、加水装置により原料に添加する最適加水量、および、固化剤添加装置により原料に添加する最適固化剤添加量が算出される。
【００１５】
請求項２に係るフライアッシュの造粒システムは、前記原料を搬送するためのベルトコンベヤを、前記原料計量装置の直前に備え、前記赤外線水分計により、前記ベルトコンベヤ上で前記原料の水分量の測定を行うことを特徴とする。
このように構成すれば、ベルトコンベヤ上に原料が載置されて搬送され、原料が原料計量装置に投入されながら、当該ベルトコンベヤ上で、赤外線水分計により、原料の水分量が測定される。
【００１６】
請求項３に係るフライアッシュの造粒システムは、前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記原料を通過させることで前記原料の層厚を一定に調整する層厚調整部を有することを特徴とする。
このように構成すれば、ベルトコンベヤが層厚調整部を有することで、ベルトコンベヤ上の原料の層厚が一定となり、赤外線水分計と原料との距離が一定となる。
【００１７】
請求項４に係るフライアッシュの造粒システムは、前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記ベルトコンベヤ上の原料の荷切れを検出する荷切れ検出器を有し、前記制御装置が、前記荷切れ検出器により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする。
【００１８】
このように構成すれば、制御装置での平均水分量の算出に用いるデータから、赤外線水分計により測定された、荷切れの部位の原料の水分量の値を除くことができるため、制御装置で算出される平均水分量がより正確となる。
【００１９】
請求項５に係るフライアッシュの造粒システムにおいては、前記制御装置は、前記赤外線水分計の測定した原料の水分量の値が、予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた場合には、当該基準値範囲を外れた値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする。
【００２０】
このように構成すれば、制御装置での平均水分量の算出に用いるデータから、赤外線水分計の測定エラーによる異常値（予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた値、すなわち、基準値範囲と比較して大きい値または小さい値）を除くことができるため、制御装置で算出される平均水分量がより正確となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１に係るフライアッシュの造粒システムによれば、原料としてフライアッシュ、特に、水分のばらつきの大きい湿灰を用いることができ、製造コストの削減を図ると共に、フライアッシュの土木資材等へのリサイクルが可能となる。また、水分調整や固化剤添加量の調整を自動制御することができるため、迅速、簡便に造粒製品を製造することができ、品質が適正で安定した造粒製品を得ることができる。さらに、原料計量装置、加水装置および固化剤添加装置において、それぞれの専用の計量器（計量槽）で、原料、水および固化剤を計量（測定）することができるため、測定の精度が向上する。
【００２２】
本発明の請求項２に係るフライアッシュの造粒システムによれば、原料の搬送や水分測定を迅速かつ簡便に行うことができる。本発明の請求項３に係るフライアッシュの造粒システムによれば、赤外線水分計とベルトコンベヤ上の原料の距離を一定に保つことができるため、測定する水分量の誤差を減らすことができる。
【００２３】
本発明の請求項４に係るフライアッシュの造粒システムによれば、赤外線水分計により測定された、荷切れの部位の原料の水分量の値を除くことができるため、より正確な平均水分量を算出することができる。本発明の請求項５に係るフライアッシュの造粒システムによれば、赤外線水分計の測定エラーによる異常値（予め設定した基準値範囲と比較して大きな、または小さな原料の水分量の値）を除くことができるため、より正確な平均水分量を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係るフライアッシュの造粒システムについて、詳細に説明する。
参照する図面において、図１は、フライアッシュの造粒システムの構成を示す模式図、図２は、制御装置による制御について説明するフローチャートである。
【００２５】
≪フライアッシュの造粒システム≫
図１に示すように、フライアッシュの造粒システム（以下、適宜、造粒システムともいう）１０は、フライアッシュを原料とするものであり、赤外線水分計１と、原料計量装置２と、加水装置３と、固化剤添加装置４と、混合造粒装置５と、制御装置６と、を主に備える。また、フライアッシュの原料計量装置２までの搬送のため、原料搬送用のベルトコンベヤ７を備える。
以下、各構成について説明する。
【００２６】
＜ベルトコンベヤ＞
原料は、原料受入れホッパ８に収納され、必要量が後記する原料計量装置２に投入される。
ここで、原料受入れホッパ８から原料計量装置２までの原料の搬送は、原料計量装置２の直前、かつ、上方に設けられたベルトコンベヤ７を用いるのが好ましい。原料搬送用のベルトコンベヤ７を用いることで、原料の搬送を迅速かつ簡便に行うことができる。また、ベルトコンベヤ７上に原料を載置することで、後記する原料の水分測定を迅速かつ簡便に行うことができる。
なお、ベルトコンベヤ７の代わりに、上部を開口したスクリューコンベヤ等を用いることもできる。
【００２７】
ここで、ベルトコンベヤ７は、このベルトコンベヤ７の搬送路中で、かつ、後記する赤外線水分計１の手前に、原料を通過させることで原料の層厚（原料の厚み）を一定に調整する層厚調整部７ａを有することが好ましい。
【００２８】
この層厚調整部７ａは、原料の層厚を調整できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように、ベルトコンベヤ７の原料の載置面に平行で、その下側を原料が通過する棒状に形成された層厚の調整部７ｂと、この調整部７ｂの両端に支持された脚部７ｃ、７ｃを備えている。この層厚調整部７ａは、ベルトコンベヤ７の横方向の両端側を脚部７ｃ、７ｃがまたぐように、ベルトコンベヤ７に設置することができる。そして、ベルトコンベヤ７の原料を載置する載置面と、層厚調整部７ａの層厚を調整する調整部７ｂが、ベルトコンベヤ７上に載置された原料の層厚が一定に調整されながら通過できるように、一定の間隔ができるようにベルトコンベヤ７の搬送路中に設置する。この層厚の調整部７ｂと載置面との間隔は、所望する原料の層厚により適宜調整すればよく、また、層厚調整部７ａの赤外線水分計１からの距離も、必要に応じて、適宜調整すればよい。なお、調整部７ｂと載置面との間隔は、調整部７ｂを脚部７ｃ、７ｃに対して所定角度に傾斜させるか、あるいは、脚部７ｃ、７ｃの長さを調節できるようにすることでも設定することが可能である。
【００２９】
このように層厚調整部７ａにより、ベルトコンベヤ７上の層厚を一定にすることができ、これにより、赤外線水分計１とベルトコンベヤ７上の原料の距離を一定に保つことができる。そのため、測定した水分量の誤差を減らすことができる。
【００３０】
なお、ベルトコンベヤ７上の原料の幅は、赤外線水分計１の検出領域（約５０ｍｍ程度）以上であれば特に問題なく、このような検出領域以上の幅になるように、例えば、調整部７ｂの幅を調節できるようにすることで、層厚を調整するようにしてもよい。
【００３１】
＜赤外線水分計＞
赤外線水分計１は、原料の水分量を測定する原料用水分計である。
赤外線水分計１は、近赤外領域で、水分に対して高い吸収特性を示す波長の測定光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光量を、予め求めてある検量線に基づいて水分値に換算することにより、非接触にて即刻（リアルタイム）に計測定対象物の水分量（含水率）を測定するものである。赤外線水分計１で測定された水分量は、後記するように、アナログ信号として制御装置６に入力される。
【００３２】
赤外線水分計１は、原料の搬送にベルトコンベヤ７を用いる場合には、ベルトコンベヤ７の上方に、当該ベルトコンベヤ７に近接して配設する。このようにすることで、原料の水分量の測定（水分測定）をベルトコンベヤ７上で行うことができる。そのため、原料を原料計量装置２に投入しながら、原料の水分測定を行うことができ、水分測定を迅速かつ簡便に行うことができる。
【００３３】
ここで、このベルトコンベヤ７の搬送路中で、かつ、赤外線水分計１の手前に、ベルトコンベヤ７上の原料の荷切れを検出する荷切れ検出器９を有することが好ましい。
ベルトコンベヤ７上の原料の水分の測定中に、荷切れ（ベルトコンベヤ７上に原料がない状態）が生ずると、赤外線水分計１により測定したこの部位での原料の水分量の値が不適切なものとなる。そこで、後記するように、荷切れ検出器９を設ける場合には、制御装置６が、荷切れ検出器９により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出するようにする。
【００３４】
荷切れ検出器９は、ベルトコンベヤ７の上方に、当該ベルトコンベヤ７に近接して、原料に非接触なように配設するか（図１参照）、あるいは、ベルトコンベヤ７上の原料に接触するように配設する。
非接触にて荷切れを検出するものとしては、例えば、特定の波長の測定光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光量を、検出することにより、荷切れを検出するもの等が挙げられる。原料に接触することで荷切れを検出するものとしては、例えば、検出レバーが測定対象物に接触している間は、検出回路により測定対象物の存在を検出し、検出レバーが測定対象物に接触しなくなった場合に、検出回路により荷切れを検出するもの等が挙げられる。
【００３５】
しかしながら、荷切れ検出器９としては、特に限定されるものではなく、原料の荷切れを検出できるものであれば、どのようなものであってもよい。
なお、ベルトコンベヤ７が層厚調整部７ａを有する場合には、荷切れ検出器９は、層厚調整部７ａの手前に配置することが好ましい。また、荷切れ検出器９と層厚調整部７ａは、赤外線水分計１の手前に近接して配置することが好ましい。
【００３６】
ここで、水分値は、制御装置６により設定調整可能な演算周期毎に測定された値を用いる。
当該機能を有することにより、原料の水分のばらつきが大きい場合には、演算周期を短くすることで、多くのデータから平均値を算出することができる。
【００３７】
＜原料計量装置＞
原料計量装置２は、混合造粒装置５の上方に設けられており、赤外線水分計１により水分測定されてベルトコンベヤ７等により運ばれてきた原料を収容し、後記する混合造粒装置５に投入される１バッチ分の質量を測定（計量）するものである。この原料計量装置２は、ベルトコンベヤ７の他端側にホッパの開口を配設して設けられている。
【００３８】
後記するように、投入された原料は、原料計量装置２内に備えられたロードセル（図示省略）により、計量槽（図示省略）に蓄えられた原料の質量が測定され、この測定された質量がアナログ信号として制御装置６に入力される。そして、制御装置６において、この原料の質量および前記赤外線水分計１で測定された水分量を基に、原料に添加する最適加水量および最適固化剤添加量が求められる。
【００３９】
そして、原料計量装置２内の原料は、質量を測定された後、計量槽の底部に設置された排出ゲート（図示省略）から混合造粒装置５へ投入される。なお、混合造粒装置５による混合、造粒が終わり次第、すぐに次の１バッチ分の混合、造粒が開始できるように、混合造粒装置５により、混合、造粒が行なわれている間に、予め、次に混合、造粒する１バッチ分の質量を測定しておいてもよい。
【００４０】
＜加水装置＞
加水装置３は、混合造粒装置５の上方に設けられており、加水装置３内の計量槽（図示省略）の底部に設置されたバタフライバルブ（図示省略）から、混合造粒装置５内の原料への水の添加を行うものである。
後記するように、前記赤外線水分計１により測定された原料の水分量および前記原料計量装置２により測定された原料の質量を基に、制御装置６で予め設定された質量基準により算出された１バッチ分の最適加水量が、加水装置３から混合造粒装置５に注入される。
【００４１】
すなわち、加水装置３は、加水装置３内に備えられたロードセル（図示省略）により、計量槽に蓄えられた水を測定（計量）することで、混合造粒装置５内に収容された原料に１バッチ分の水を添加するようになっている。なお、混合造粒装置５による混合、造粒が終わり次第、すぐに次の１バッチ分の混合、造粒が開始できるように、混合造粒装置５により、混合、造粒が行なわれている間に、予め、次に混合、造粒する１バッチ分の加水量を測定しておいてもよい。
【００４２】
ここで、原料への水の添加は、原料性状により調整する必要があるが、混合造粒装置５における混合物の水分量（造粒水分量）が、例えば、３０±１％の範囲内となるようにするのが好ましい。この例では、水分量が３１％を超えると、造粒製品の性状が大きな塊状で軟弱となり、さらに、安定化処理品集積場での保管時に、お互いがくっついて、さらに大きな塊になる。一方、２９％未満であると、微粉末状となり、いずれも土木資材として必要な性状を得られなくなるためである。
【００４３】
＜固化剤添加装置＞
固化剤添加装置４は、混合造粒装置５の上方に設けられており、固化剤添加装置４内の計量槽（図示省略）の底部に設置された排出ゲート（図示省略）から、混合造粒装置５内の原料への固化剤の添加を行うものである。
後記するように、前記赤外線水分計１により測定された原料の水分量および前記原料計量装置２により測定された原料の質量を基に、制御装置６で予め設定された質量基準により算出された１バッチ分の最適固化剤添加量が固化剤添加装置４から混合造粒装置５に投入される。
【００４４】
すなわち、固化剤添加装置４は、固化剤添加装置４に備えられたロードセル（図示省略）により、計量槽に蓄えられた固化剤を測定（計量）することで、混合造粒装置５内に収容された原料に１バッチ分の固化剤を添加するようになっている。なお、混合造粒装置５による混合、造粒が終わり次第、すぐに次の１バッチ分の混合、造粒が開始できるように、混合造粒装置５により、混合、造粒が行なわれている間に、予め、次に混合、造粒する１バッチ分の質量を測定しておいてもよい。
【００４５】
一般的に、フライアッシュには有害重金属が含まれており、造粒製品からこれらの重金属の溶出を防止するためには、固化剤を正確に添加する必要がある。
従来の湿灰の場合、原料水分が正確に把握できなかったため、固化剤の過小添加を心配して、多めに固化剤を添加する傾向にあった。
本発明により、原料水分が変動しても、常に固化剤の最適添加が可能となり、過大添加による固化剤コストの増加および過小添加による重金属の溶出量の増加を防止することができる。
【００４６】
なお、固化剤の役割としては、バインダー（粘結剤）として造粒を促進させる、造粒製品の強度を向上させる、造粒製品からの有害重金属の溶出を抑制すること等がある。
また、固化剤の種類としては、セメント、石灰、石膏等が挙げられる。
【００４７】
＜混合造粒装置＞
混合造粒装置５は、ベルトコンベヤ７等によって搬送されてきた原料、加水装置３により添加された水および固化剤添加装置４により添加された固化剤を混合して混合物を造粒するものである。この混合造粒装置５は、円筒状の容器の内部に回転するブレードを備えており、このブレードの回転動作を停止することなく混合に引き続いて造粒を行い、例えば粒径５〜１０ｍｍ程度の範囲の造粒製品をつくるものである。
【００４８】
混合と造粒を行う混合造粒装置５としては、これらの複合機能を備えた高速流動混合装置を用いることが好ましい。高速流動混合装置は、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。この高速流動混合装置には、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。混合造粒装置５としては、逆流式高速流動混合装置が特に好ましい。
【００４９】
混合造粒装置５において造粒された造粒製品は、図示しないが、造粒製品搬送用ベルトコンベヤにより搬送され、路盤材や埋戻し材等として利用しうる安定化処理品として、安定化処理品集積場に搬送されるようになっている。
【００５０】
＜制御装置＞
制御装置６は、赤外線水分計１で測定した原料の水分量、および、前記原料計量装置２で測定した原料の質量を基に、加水装置３により原料に添加する最適加水量、および、固化剤添加装置４により原料に添加する最適固化剤添加量を算出するものである。
【００５１】
原料の水分量に基づいて、当該原料への水および固化剤の添加量を自動設定する制御装置６は、入力として、赤外線水分計１によって測定された原料の水分量を表すアナログデータ（アナログ信号）と、原料計量装置２で測定された原料の質量を表すアナログデータ（アナログ信号）とが入力され、出力として、加水装置３には最適加水量設定値を、固化剤添加装置４には最適固化剤添加量設定値を指令するようになっている。
【００５２】
次に、図１、２を参照しながら、このように構成される造粒システムにおいて、制御装置による制御の一例について説明する。
【００５３】
制御装置６には、混合造粒装置５内の混合物の水分量（造粒水分量）が３０±１％の範囲内になるように、造粒水分量設定データＷＤと、固化剤添加量を定めた固化剤添加量設定データＲＤが予め入力されている（Ｓ１）。ここで、前記固化剤添加量は、原料の乾燥質量に対する割合（添加割合（％））として示されている。そして、ベルトコンベヤ７による原料の搬送時に、赤外線水分計１によって測定された原料の水分量を表すアナログ信号が制御装置６に入力される（Ｓ２ａ）。制御装置６は、このアナログ信号を所定サンプリング間隔ごとデジタル信号に変換して所定数のサンプリングデータを得、これらサンプリングデータの平均値をシーケンサで自動算出し、原料の平均水分測定値ｍ（％）として求める（Ｓ３）。
【００５４】
なお、原料の水分量が多く、水を添加しなくても混合物の水分量が所定範囲を超える場合は、シーケンサからの警報発令により、警報器による警報が鳴るようになっている。そして、このような場合、造粒システム１０の稼動を、自動で停止させることができる。そして、その原料は、原料計量装置２から、排出コンベヤ（図示省略）により、系外に排出する。
【００５５】
ここで、制御装置６は、荷切れ検出器９を設ける場合には、荷切れ検出器９により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出する。
前記したように、ベルトコンベヤ７上の原料の水分の測定中に、荷切れが生ずると、赤外線水分計１により測定したこの部位での原料の水分量の値が不適切なものとなる。そこで、このような荷切れが検出された場合には、制御装置６の制御により、平均水分量の算出に用いるデータから、赤外線水分計１により測定された、荷切れの部位の原料の水分量の値を除くようにする。
なお、このような制御は、赤外線水分計１による水分測定の周期に基づいて、測定された水分量の値が、荷切れ状態の値であるかどうかを判別できるように設定することで行なうことができる。
【００５６】
また、制御装置６は、赤外線水分計１の測定した原料の水分量の値が、予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた場合には、当該基準値範囲を外れた値を除いて平均水分量（平均水分測定値）ｍ（％）を算出するようにしてもよい。
【００５７】
赤外線水分計１における水分量の測定においては、まれに、例えば、赤外線水分計１から原料の表層までの距離の変動、原料の層厚の凹凸、外部光（太陽光、証明光）、水蒸気、粉塵、原料の粒度のばらつき等の外乱等により測定エラーが発生し、制御装置６において、異常値（過大値あるいは過小値）が検出されることがある。そのため、制御装置６において、基準値範囲を予め設定しておき、この基準値範囲を外れた値、すなわち、この基準値範囲と比較して大きな値または小さな値を異常値としてシーケンサにより検出するように設定しておいてもよい。そして、シーケンサがこの水分測定値の異常値を検出したときに、当該異常値（基準値範囲より大きな値または小さな値）を除いて平均水分量（平均水分測定値）ｍ（％）を算出するようにしてもよい。
【００５８】
このようにすることで、制御装置６での平均水分量の算出に用いる水分測定値のデータから、赤外線水分計１の測定エラーによる異常値を除くことができるため、より正確な平均水分測定値ｍ（％）を算出することができる。
なお、この予め設定する異常値は、予め求めてある検量線に基づいて、明らかに測定エラーである値を任意に選択すればよい。例えば、下限カットオフ１５％、上限カットオフ４０％として、１５〜４０％の水分測定値のみを基準値範囲として演算に使用するようにしてもよい。
【００５９】
また、原料計量装置２への原料の投入が終了すると、ロードセルによって測定された原料の質量を表すアナログ信号が制御装置６に入力される（Ｓ２ｂ）。制御装置６は、このアナログ信号をデジタル信号に変換して、原料計量装置２内に今回収容されている原料質量値Ｇ（ｋｇ）として求める（Ｓ３）。
【００６０】
ついで、原料計量装置２内に今回投入された原料への最適固化剤添加量設定値Ｒ１（ｋｇ）を、Ｒ１（ｋｇ）＝（原料質量値Ｇ（ｋｇ））×（１−平均水分測定値ｍ（％））×固化剤添加割合（％）の式から求める（Ｓ４ａ）。例えば、原料質量１０００ｋｇ、平均水分測定値３０％、固化剤添加割合５％であれば、最適固化剤添加量設定値は、「１０００ｋｇ×（１−０．３）×０．０５＝３５ｋｇ」となる。
そして、制御装置６は、この最適固化剤添加量設定値Ｒ１（ｋｇ）を添加するように、固化剤添加装置４に指令を与え（Ｓ５ａ）、これにより固化剤添加装置４は、混合造粒装置５に投入された原料に固化剤を添加する。
【００６１】
同様に、制御装置６は、原料計量装置２内に今回投入された原料への最適加水量設定値Ｒ２（ｋｇ）を、Ｒ２（ｋｇ）＝造粒水分量ＷＤ（％）×（（原料質量値Ｇ（ｋｇ）＋最適固化剤添加量設定値Ｒ１（ｋｇ））−原料水分（ｋｇ））÷（１−造粒水分量ＷＤ（％））の式から求める（Ｓ４ｂ）。なお、原料水分（ｋｇ）＝原料質量値Ｇ（ｋｇ）×平均水分測定値ｍ（％）である。例えば、原料質量１０００ｋｇ、平均水分測定値３０％、固化剤質量合計３５ｋｇ、造粒水分量３２％であれば、最適加水量設定値は、「（０．３２×（１０００ｋｇ＋３５ｋｇ）−３００ｋｇ）÷（１−０．３２）≒４５．９ｋｇ」となる。
そして、制御装置６は、この最適加水量設定値Ｒ２を添加するように、加水装置３に指令を与え（Ｓ５ｂ）、これにより加水装置３は、混合造粒装置５に投入された原料に水を添加する。
【００６２】
その後、混合造粒装置５により、原料と、水と、固化剤と、が混合されて所望の造粒水分量および固化剤添加割合を有する混合物が得られ、ブレードの回転動作を停止することなく引き続いて造粒が行われて造粒製品が製造される。
【００６３】
ここで、混合造粒装置５により、１バッチ分の原料等が混合、造粒を行っている間に、次に混合、造粒する１バッチ分の原料の質量、加水装置３により原料に添加する１バッチ分の最適加水量、および、固化剤添加装置４により原料に添加する１バッチ分の最適固化剤添加量の全てを予め測定しておいてもよい。
【００６４】
このようにすることで、混合造粒装置５での処理中に、次の１バッチ分の原料、加水量および固化剤添加量の全ての測定（計量）を完了させることができる。そのため、混合造粒装置５での造粒が終わり次第、すぐに次の混合、造粒を開始することができるため、バッチ処理時間の短縮が可能となる。
【００６５】
なお、適宜必要に応じて制御装置６において、原料の水分量の測定条件の設定や、原料の種類による原料性状等に合わせ、赤外線水分計１の検量線の選択をすることや、製造される造粒製品の所望の強度や品質に合わせ、加水装置３により添加する水の割合の設定および固化剤添加装置４により添加する固化剤の割合の設定をすることが可能である。このような選択、設定は、手動で行なう他、シーケンサによる算出結果に基づいて、制御装置６におけるコントローラにより、自動設定で行なうことができる。そして、液晶モニタによる表示により、このような条件設定等や、造粒システムの作動状況の確認を行うことができる。
【００６６】
このように、原料の水分量の測定条件の設定や原料の種類による原料性状等に合わせ、迅速、簡便に検量線を選択することができ、また、造粒製品における所望の強度や品質に合わせ、原料への加水量および固化剤添加量の条件を迅速、簡便に設定することができる。
【００６７】
このように、非接触で即刻測定可能な赤外線水分計１により測定した原料の水分量および原料計量装置２により測定した原料の質量に基づいて、当該原料への水添加量と固化剤添加量とを適正値に自動的に設定することができるため、供給される原料の水分量のばらつきが大きい湿灰においても、乾灰と同様に、品質が適正で安定した造粒製品を製造することができる。また、これまでは、輸送コストは高いものの水分の安定している乾灰を原料とするケースが多かったが、原料として湿灰を用いることが可能となり、輸送コストの削減を図ることができる。さらに、従来においては、オペレータが造粒製品の出来を見ながら水の添加量の調整をすることが行なわれていたが、自動制御で水分調整を行なうことでこの作業が不要となり、オペレータの労力を軽減することができる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
【００６９】
例えば、原料の水分量を測定する水分計として、赤外線水分計１を用いたが、ベルトコンベヤ７上を流れてくる水分をオンラインで測定でき、短い周期（例えば、１ｓｅｃ程度）で水分測定が可能であるものなら、他の測定方式の水分計を用いてもよい。
【００７０】
また、本発明は、原料としてフライアッシュを用いるものであるが、良好な造粒製品を安定して生産するために、原料水分の把握が必須である焼却灰（ペーパースラッジ灰、都市ごみ焼却灰等）、建設残土、建設汚泥等においても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】フライアッシュの造粒システムの構成を示す模式図である。
【図２】制御装置による制御について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１ 赤外線水分計
２ 原料計量装置
３ 加水装置
４ 固化剤添加装置
５ 混合造粒装置
６ 制御装置
７ ベルトコンベヤ
７ａ 層厚調整部
７ｂ 調整部
７ｃ 脚部
８ 原料受入れホッパ
９ 荷切れ検出器
１０ フライアッシュの造粒システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュを原料とするフライアッシュの造粒システムであって、
前記原料の水分量を測定する赤外線水分計と、
前記原料の質量を測定する原料計量装置と、
前記原料への水の添加を行う加水装置と、
前記原料への固化剤の添加を行う固化剤添加装置と、
前記原料、前記加水装置により添加された水、および、前記固化剤添加装置により添加された固化剤を混合して造粒する混合造粒装置と、
前記赤外線水分計で測定した原料の水分量、および、前記原料計量装置で測定した原料の質量に基づいて、前記加水装置により前記原料に添加する最適加水量、および、前記固化剤添加装置により前記原料に添加する最適固化剤添加量を算出する制御装置と、
を備えたことを特徴とするフライアッシュの造粒システム。
【請求項２】
前記原料を搬送するためのベルトコンベヤを、前記原料計量装置の直前に備え、
前記赤外線水分計により、前記ベルトコンベヤ上で前記原料の水分量の測定を行うことを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項３】
前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記原料を通過させることで前記原料の層厚を一定に調整する層厚調整部を有することを特徴とする請求項２に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項４】
前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記ベルトコンベヤ上の原料の荷切れを検出する荷切れ検出器を有し、
前記制御装置が、前記荷切れ検出器により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記赤外線水分計の測定した原料の水分量の値が、予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた場合には、当該基準値範囲を外れた値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項１】
フライアッシュを原料とするフライアッシュの造粒システムであって、
前記原料の水分量を測定する赤外線水分計と、
前記原料の質量を測定する原料計量装置と、
前記原料への水の添加を行う加水装置と、
前記原料への固化剤の添加を行う固化剤添加装置と、
前記原料、前記加水装置により添加された水、および、前記固化剤添加装置により添加された固化剤を混合して造粒する混合造粒装置と、
前記赤外線水分計で測定した原料の水分量、および、前記原料計量装置で測定した原料の質量に基づいて、前記加水装置により前記原料に添加する最適加水量、および、前記固化剤添加装置により前記原料に添加する最適固化剤添加量を算出する制御装置と、
を備えたことを特徴とするフライアッシュの造粒システム。
【請求項２】
前記原料を搬送するためのベルトコンベヤを、前記原料計量装置の直前に備え、
前記赤外線水分計により、前記ベルトコンベヤ上で前記原料の水分量の測定を行うことを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項３】
前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記原料を通過させることで前記原料の層厚を一定に調整する層厚調整部を有することを特徴とする請求項２に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項４】
前記ベルトコンベヤの搬送路中で、かつ、前記赤外線水分計の手前に、前記ベルトコンベヤ上の原料の荷切れを検出する荷切れ検出器を有し、
前記制御装置が、前記荷切れ検出器により検出した荷切れの部位における原料の水分量の値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフライアッシュの造粒システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記赤外線水分計の測定した原料の水分量の値が、予め設定した基準値範囲と比較してその範囲から外れた場合には、当該基準値範囲を外れた値を除いて平均水分量を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のフライアッシュの造粒システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２８９９６５（Ｐ２００８−２８９９６５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３５９５９（Ｐ２００７−１３５９５９）
【出願日】平成１９年５月２２日（２００７．５．２２）
【出願人】（５０３２４５４６５）株式会社アーステクニカ (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２２日（２００７．５．２２）
【出願人】（５０３２４５４６５）株式会社アーステクニカ (54)
【Ｆターム（参考）】
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