自動選別装置及び資材の製造方法
【課題】 粉状若しくは粒状の選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくし、選別対象物に対する計測箇所での特定元素の含有レベルの計測結果と選別対象物の全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくすことができ、選別対象物を適切に選別することができる。
【解決手段】 粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを貯留するホッパー２と、ホッパー２に貯留された選別対象物Ｓを混合するスクリュー式攪拌機３と、スクリュー式攪拌機３で混合された選別対象物Ｓを搬送するベルトコンベア４と、ベルトコンベア４で搬送された選別対象物ＳにＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する蛍光Ｘ線計測部６と、蛍光Ｘ線計測部６の計測結果から選別対象物Ｓに含まれる特定元素の含有レベルを判定する判定部７と、判定部７の判定結果に応じてベルトコンベア４の選別対象物Ｓを選別する選別部９とを備える自動選別装置。
【解決手段】 粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを貯留するホッパー２と、ホッパー２に貯留された選別対象物Ｓを混合するスクリュー式攪拌機３と、スクリュー式攪拌機３で混合された選別対象物Ｓを搬送するベルトコンベア４と、ベルトコンベア４で搬送された選別対象物ＳにＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する蛍光Ｘ線計測部６と、蛍光Ｘ線計測部６の計測結果から選別対象物Ｓに含まれる特定元素の含有レベルを判定する判定部７と、判定部７の判定結果に応じてベルトコンベア４の選別対象物Ｓを選別する選別部９とを備える自動選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原材料、製品、廃棄物などの選別対象物の選別に係り、特定元素の含有レベルに応じて選別対象物を選別する自動選別装置及び資材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の安定供給や廃棄物の発生量増加に伴う最終処分場の残存容量の減少が問題化している。そのため、原材料の効率的利用や廃棄物のリサイクル推進により、資源の消費抑制、環境への負荷低減を図ることが求められている。
しかし、原材料の効率的利用や廃棄物のリサイクル推進を適切に行うに当たっては、原材料や廃棄物等の中に含有されている特定元素が特に問題となる。現在、原材料や廃棄物中に含まれる特定元素成分に対しては規制が設けられ、この規制値をクリアしたものを使用することが求められており、さらに、適切な処理が施され、十分な品質管理がなされた製品を出荷することが要求されている。
例えば、セメント製造分野においては、リサイクルを推進させるために、焼却灰や汚染土壌などの各種廃棄物がセメント原料として混合されており、そのため、予めこれら各種廃棄物中の特定元素の含有レベルを計測し、混合に適した安全なものを選別して使用することが求められている。
【０００３】
原材料や廃棄物を適切に選別する装置としては、例えば、特許文献１に開示されている、選別の対象となる廃回路基板を常に一定速度で移動させながら、蛍光Ｘ線分析により特定元素の含有の有無を検知し、その検知結果に応じて廃棄物を選別する装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、選別対象物が粉状若しくは粒状である場合、粉状若しくは粒状の選別対象物の中で特定元素の含有レベルに偏りが生じてしまうことがある。このような状態で選別対象物に対して或る計測箇所で特定元素の含有レベルを計測した場合に、その計測結果が選別対象物の全体の特定元素の含有レベルと乖離してしまうことがあり、そのため選別対象物の特定元素の含有レベルの判定精度にばらつきが生じ、その結果選別対象物が適切に選別されなくなるという問題が起こり得る。
【０００６】
本発明は、上記問題を解消するために提案するものであって、粉状若しくは粒状の選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくし、選別対象物における計測箇所での特定元素の含有レベルの計測結果と選別対象物全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくすことにより、特定元素の含有レベルの判定が精度良く安定して行われ、選別対象物を適切に選別することができる自動選別装置及び資材の製造方法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】
本発明の自動選別装置は、粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記選別対象物を混合する混合部と、前記混合部で混合された前記選別対象物を搬送する搬送部と、前記搬送部で搬送された前記選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する蛍光Ｘ線計測部と、前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて前記搬送部の前記選別対象物を選別する選別部と、を備えることを特徴とする。
前記構成では、蛍光Ｘ線計測を行う前に選別対象物を混合することにより、粉状若しくは粒状の選別対象物内に存在する特定元素含有レベルの偏りをなくすことができる。従って、選別対象物を計測した箇所での特定元素の含有レベルと選別対象物全体の特定元素の含有レベルは、その計測結果において乖離することはなく、よって選別対象物を適切に選別することができる。
【０００８】
また、本発明の自動選別装置は、前記混合部を、スクリュー式攪拌機、若しくは水平羽回転式攪拌機、若しくは横型２軸式攪拌機とすることを特徴とする。
前記構成では、粉状若しくは粒状の選別対象物を確実に平均化するように混合することが可能であり、確実に選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくすことができる。
【０００９】
また、本発明の自動選別装置は、前記搬送部による搬送経路における前記貯留部と前記蛍光Ｘ線計測部による計測箇所との間の箇所に、前記搬送部で搬送される前記選別対象物の表面を平滑にする平滑化部を備えることを特徴とする。
前記構成では、選別対象物の表面を平滑にし、蛍光Ｘ線の計測誤差や特定元素の含有レベルの判定誤差を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の自動選別装置は、前記平滑化部を、前記選別対象物の表面を押圧しながら転動して平滑化するローラー、若しくは前記選別対象物の表面に生じた凸部を削り均して平滑化するスクレーパー、若しくは前記選別対象物の表面を押圧して平滑化する転圧機の転圧板、の少なくとも一つ以上とすることを特徴とする。
前記構成では、選別対象物の表面を確実に平滑にし、蛍光Ｘ線の計測誤差や特定元素の含有レベルの判定誤差を低減することができる。
【００１１】
また、本発明の自動選別装置は、前記貯留部に前記選別対象物を貯留する前に前記粉状若しくは粒状の選別対象物を分級する分級部を備え、前記分級部により前記選別対象物から所定粒径以下の選別対象物を分級して前記貯留部に貯留することを特徴とする。
前記構成では、選別対象物に粒径の大きなものが混在している場合等に、蛍光Ｘ線の計測前に選別対象物を所定粒径に揃えることにより、より高精度な蛍光Ｘ線の計測結果、特定元素の含有レベルの判定結果を得ることができ、また、混合前に選別対象物を所定粒径に揃えることにより、混合で選別対象物をより均一化し、選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをより確実になくすことができる。前記所定粒径は例えば１ｍｍ以下とすると好適であり、また、前記分級部には適宜のものを用いることが可能であるが、例えば振動篩とすると好適である。
【００１２】
また、本発明の資材の製造方法は、粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する工程と、前記貯留した選別対象物を混合する工程と、前記混合した選別対象物を搬送する工程と、前記搬送した選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する工程と、前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する工程と、前記判定部の判定結果により前記特定元素の含有レベルが所定基準を充足する場合に、前記搬送部の前記選別対象物を資材として取得する工程と、を備えることを特徴とする。
前記構成では、蛍光Ｘ線計測の前における選別対象物の混合により、粉状若しくは粒状の選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくすことができる。従って、選別対象物における計測箇所での特定元素の含有レベルと選別対象物全体での特定元素の含有レベルとの乖離をなくし、選別対象物を適切に選別することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の自動選別装置あるいは資材の製造方法は、粉状若しくは粒状の選別対象物中において特定元素の含有レベルの偏りをなくすことにより、選別対象物の計測箇所における特定元素の含有レベルと選別対象物全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくすことができ、選別対象物を適切に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の自動選別装置を示す側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態の自動選別装置］
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態の自動選別装置を示す側面説明図である。
【００１６】
本実施形態の自動選別装置は、原材料、製品、廃棄物などの粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを選別するものであって、図１に示すように、特定元素を含む選別対象物Ｓが投入される分級部に相当する振動篩１と、貯留部に相当するホッパー２と、ホッパー２内に設けられている混合部に相当するスクリュー式攪拌機３と、搬送部に相当するベルトコンベア４と、平滑化部に相当するローラー５と、蛍光Ｘ線計測部６と、ＣＰＵ等の演算処理部及び所定制御プログラム等を記憶するハードディスクやメモリ等の記憶部で構成されている。さらに、該装置は、蛍光Ｘ線計測部６の計測結果から選別対象物Ｓの特定元素の含有濃度等の含有レベルを判定する判定部７と、ＣＰＵ等の演算処理部及び所定制御プログラム等を記憶するハードディスクやメモリ等の記憶部で構成され、後述する制御等を行う制御部８と、ベルトコンベア４による搬送経路で蛍光Ｘ線計測部６の下流側に設けられ、判定部７の判定結果に応じて選別対象物Ｓを選別する選別部９とを備える。
【００１７】
なお、本発明における特定元素とは、Ｘ線照射によって蛍光Ｘ線を発生する元素であり、例えば鉛、水銀、カドミウム等の重金属、金、銀、銅、白金等の有価金属、ニッケル、コバルト、マンガン等の鉱石成分などが挙げられる。また、特定元素の含有レベルは、量、率あるいは独自に設定されるレベルによるものなど適宜である。また、後述する各部の動作は、判定部７または制御部８またはこれらを包括した概念である制御手段により、必要に応じて適宜制御することが可能である。
【００１８】
振動篩１は、ホッパー２に選別対象物Ｓを貯留する前に、特定元素を含む選別対象物Ｓから所定粒径を超える粗粒Ｓｒ分を分離除去し、所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）に分級するものである。振動篩１は、複数並設されるバー１ａをホッパー２上で支持したものであり、篩となるバー１ａ・１ａ間の間隔を調整することにより、選別対象物Ｓ中の粒径１ｍｍ超など所定粒径を超える粗粒Ｓｒ分をホッパー２に落下しないようにバー１ａ上に留め、粒径１ｍｍ以下など所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）のみをホッパー２に投入可能になっている。さらに、本実施形態における振動篩１は図に省略したバイブロモーターを備えており、前記バイブロモーターで振動篩１に振動を加え、所定粒径以下の選別対象物Ｓがバー１ａ・１ａ間を通過するのを容易化できる構成になっている。また、バー１ａ上に留められる粗粒Ｓｒ分を排出する際には、バー１ａを傾斜して支持することにより、粗粒Ｓｒ分に対応した処理を行う工程への搬送経路へ排出するようになっている。
【００１９】
ホッパー２は、振動篩１で粗粒Ｓｒ分が除去され、振動篩１を通過して投入される所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を一時貯留し、ホッパー２の下部に設置された回転軸の周囲に螺旋状のスクリュー羽根を有するスクリュー式攪拌機３により選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を混合攪拌し、その後に所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）の所定量を安定してベルトコンベア４に供給する。また、ベルトコンベア４は、ホッパー２から所定量ずつ排出される選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を所定量ずつ搬送し、設定される一定速度で選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を搬送する。
【００２０】
ローラー５は、選別対象物Ｓの搬送経路におけるホッパー２と蛍光Ｘ線計測部６の計測箇所との間の箇所、即ち蛍光Ｘ線計測部６の上流側に設けられ、ベルトコンベア４で搬送される選別対象物Ｓの表面近傍領域を押圧しながら回転し、選別対象物Ｓの表面を平滑にすると共に、選別対象物Ｓの少なくとも上層の密度あるいは充填度を高められるようになっている。ローラー５は、選別対象物Ｓの含水状態や性状等に応じて、十分な平滑さ、充填度を得ると共に、ベルトコンベア４上で過度に押圧されて付着することを防止する必要があるため、図に省略した昇降機構で昇降し、選別対象物Ｓに加える圧力を増加あるいは減少可能になっている。
【００２１】
ローラー５の支持部には光電センサー等のセンサー５ａが設置されており、また、ローラー５の支持部には光電センサー等のセンサー５ａが設置されており、センサー５ａでローラー５の直下あるいはその近傍位置における選別対象物Ｓまでの距離を計測し、その計測距離を制御部８に出力する。制御部８は、その記憶部に制御プログラムと、選別対象物Ｓが無い場合の距離と、ベルトコンベア４の速度と対応して設定されている搬送時間とを記憶しており、その演算処理部は前記制御プログラムに従い、センサー５ａから入力される計測距離と選別対象物Ｓが無い場合の距離を対比して、前記計測距離が選別対象物Ｓが無い場合の距離を超えている場合に、前記設定されている搬送時間だけベルトコンベア４の搬送を継続して停止し、センサー５ａで検知した選別対象物Ｓの部分を蛍光Ｘ線計測部６の直下あるいはその近傍に位置させるようにベルトコンベア４を制御し、さらに、後述する蛍光Ｘ線計測部６のセンサー６ｂが作動するように制御する。
【００２２】
なお、前記搬送時間で制御する構成に代え、例えばローラー５にローラー５の回転数を検知するセンサーを設け、前記計測距離が選別対象物Ｓが無い場合の距離を超えた場合に、前記距離を超えた時点から前記センサーでローラー５の回転数を計測し、前記回転数を制御部８に出力し、制御部８は記憶している設定回転数と前記計測回転数とを対比し、前記計測回転数が前記設定回転数に到達した時点でベルトコンベア４の搬送を停止し、前記センサー５ａで検知した選別対象物Ｓの部分を蛍光Ｘ線計測部６の直下あるいはその近傍に位置させるようにベルトコンベア４を制御する構成とすることも可能である。
【００２３】
蛍光Ｘ線計測部６は、ベルトコンベア４上でローラー５により層調整された選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）の表面に計測窓６ａを当接し、内部のＸ線照射部から計測窓６ａを介してＸ線を照射し、前記Ｘ線照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測窓６ａを介して内部の蛍光Ｘ線計測部で取得して蛍光Ｘ線を計測するものである。蛍光Ｘ線計測部６は、エアシリンダあるいは油圧シリンダ等の駆動部６ｃによって昇降し、必要に応じて水平方向に動く等の構成であり、蛍光Ｘ線計測時に下降して選別対象物Ｓの表面に計測窓６ａを当接し、また、蛍光Ｘ線計測終了後に上昇して前記当接状態から計測窓６ａを選別対象物Ｓから離間し、復帰するように動作する。
【００２４】
より詳細には、蛍光Ｘ線計測部６には光電センサー等のセンサー６ｂが設置されており、センサー６ｂで蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａの直下あるいはその近傍位置における選別対象物Ｓまでの距離を計測し、その計測距離を制御部８に出力する。
制御部８は、その記憶部に制御プログラムを記憶し、その演算処理部は前記制御プログラムに従い、センサー６ｂから入力される計測距離だけ蛍光Ｘ線計測部６を下降させ、計測窓６ａを選別対象物Ｓの表面に当接し、蛍光Ｘ線計測部６を作動させる。蛍光Ｘ線計測部６は前記作動指令に従い、計測窓６ａから選別対象物ＳにＸ線を照射し、蛍光Ｘ線を計測窓６ａから取得して蛍光Ｘ線の計測値を取得し、蛍光Ｘ線の計測値を判定部７に出力する。そして、前記蛍光Ｘ線の計測の完了に伴い、制御部８は蛍光Ｘ線計測部６を上昇させ、元の位置に復帰させると共に、ベルトコンベア４を作動させ、選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）をベルトコンベア４の搬送方向の端部まで搬送する。
【００２５】
清浄化部６１は、蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａと選別対象物Ｓの表面との接触により計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去し、計測窓６ａを清浄化するものである。制御部８の演算処理部は記憶部に記憶する制御プログラムに従い、清浄化部６１を作動させ、所定の清浄化動作を完了した後に停止するようになっている。清浄化部６１は、例えば噴射口から圧縮空気を噴射して計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去するエア噴射部、吸引口から減圧吸引して計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する吸引部、若しくは噴射口から水を噴射して計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する水噴射部、若しくは計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓにマイナスの静電気を帯びさせてプラスの電極で集塵する電気集塵部、若しくは計測窓６ａをワイパー、ブラシ等で掃き取って計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する掃取部、若しくは計測窓６ａを布、スポンジ等で拭い取って計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する払拭部、若しくはこれらの適宜の組み合わせ等とすることが可能である。
前記清浄化部６１により、計測窓６ａを常に清潔に保ち、長期且つ正確に蛍光Ｘ線の計測や特定元素の含有レベルの判定を行うことができる。なお、清浄化部６１による選別対象物Ｓの除去は、計測窓６ａが選別対象物Ｓの表面から離れ、蛍光Ｘ線計測部６が元の位置に復帰する前の適宜の位置で行うことが可能である。
【００２６】
判定部７は、蛍光Ｘ線計測部６から入力される計測値を解析し、選別対象物Ｓの特定元素の含有レベルを判定するものである。判定部７は、その記憶部に制御プログラムと、蛍光Ｘ線の計測値に対応する特定元素の含有レベルのテーブルと、規制値等に対応する特定元素の含有レベルの閾値とを記憶し、その演算処理部は前記制御プログラムに従い、蛍光Ｘ線計測部６から入力される計測値に対応する特定元素の含有レベルを前記テーブルから認識し、前記認識した含有レベルを前記閾値と対比し、前記閾値未満の場合に再利用等の経路にするように選別部９を制御し、前記閾値超の場合には廃棄あるいは浄化処理等の経路にするように選別部９を制御する。
また、判定部７は、その記憶部に制御プログラムと、特定元素の含有レベルに対応し且つ規制値等に対応する閾値とを記憶し、その演算処理部が前記制御プログラムに従い、蛍光Ｘ線計測部６から入力される計測値と前記閾値とを対比し、特定元素の含有レベルの判定結果として前記対比結果を取得し、前記閾値未満の場合に再利用等の経路にするように選別部９を制御し、前記閾値超の場合には廃棄あるいは浄化処理等の経路にするように選別部９を制御してもよい。なお、判定部７と制御部８は異なるハードウェアで構成しても、同一のハードウェアで構成してもよい。
【００２７】
選別部９は、判定部７の制御に応じて選別対象物Ｓを選別し、判定部７の判定結果に応じて選別対象物Ｓの仕分経路を切り換えて選別対象物Ｓを選別するものであり、本実施形態の選別部９は横軸を中心に傾動し、傾斜角度が可変なガイド板としている。前記ガイド板は、ベルトコンベア４から排出される選別対象物Ｓと接触し、判定部７の制御に応じて傾斜角度が変更されて、前記排出される選別対象物Ｓの落下方向を変化させ、ベルトコンベアで各々構成される仕分経路１０または１１に選別対象物Ｓを仕分ける。なお、仕分経路は、異なる方向に選別対象物Ｓを搬送可能なのものであれば適宜であり、前記２つのベルトコンベアの他、正逆転ベルトコンベア、あるいは２つ若しくは複数の移動式コンテナ等とすることが可能である。
【００２８】
上記自動選別装置で選別対象物Ｓを選別する際には、先ず、振動篩１に粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを投入し、振動篩１が選別対象物Ｓから所定粒径を超える粗粒Ｓｒ分を分離除去して、所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）に分級する。分級された選別対象物Ｓはホッパー２内に貯留されると共に、スクリュー式攪拌機３で混合攪拌され、その後、ベルトコンベア４に載置される。選別対象物Ｓはベルトコンベア４で搬送されると共に、ローラー５で押圧されて平滑化され、選別対象物Ｓは蛍光Ｘ線計測部６の直下あるいはその近傍に配置される。
【００２９】
そして、蛍光Ｘ線計測部６が下降して選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）の表面に計測窓６ａを当接し、計測窓６ａを介してＸ線を照射し、前記Ｘ線照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測窓６ａを介して取得して蛍光Ｘ線を計測する。蛍光Ｘ線計測部６は、蛍光Ｘ線計測終了後に上昇して前記当接状態から計測窓６ａを選別対象物Ｓから離間すると共に、計測窓６ａが清浄化部６１で清浄化される。
また、蛍光Ｘ線の計測結果は判定部７に入力され、判定部７は、前記計測結果から選別対象物Ｓに含まれる特定元素の含有レベルを判定し、特定元素の含有レベルが所定基準を充足する場合には再利用等の経路にするように選別部９を制御し、充足しない場合には廃棄あるいは浄化処理等の経路にするように選別部９を制御する。再利用等の経路に仕分された選別対象物Ｓは資材として用いられる。
【００３０】
本実施形態の自動選別装置は、選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を蛍光Ｘ線計測前にスクリュー式攪拌機３で混合することにより、粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓの中における特定元素の含有レベルの偏りを確実になくすことができる。従って、選別対象物Ｓに対する計測箇所での特定元素の含有レベルの計測結果と選別対象物Ｓの全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくし、選別対象物Ｓを適切に選別することができる。
また、ローラー５により、選別対象物Ｓの表面を平滑にし、蛍光Ｘ線の計測誤差や特定元素の含有レベルの判定誤差をより低減することができる。また、選別対象物Ｓの混合攪拌前に行われる振動篩１での篩い分けにより、選別対象物Ｓを所定粒径以下の細粒Ｓｍを揃えて均一化できると共に、選別対象物Ｓの中における特定元素の含有レベルの偏りをより確実になくすことができ、より高精度な蛍光Ｘ線の計測結果、特定元素の含有レベルの判定結果を得ることが可能となる。
【００３１】
［実施形態の変形例等］
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、あるいはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、あるいはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含み、下記の変形例等も包含する。
【００３２】
例えば上記実施形態では、ホッパー２に設ける混合部としてスクリュー式攪拌機３を採用する構成としたが、本発明における混合部はこれに限定されず、例えば回転軸に水平方向で混合羽根を有した水平羽回転式攪拌機、あるいは２本の羽付きシャフトが各々回転することで混合する横型２軸式攪拌機を用いてもよく、これらの攪拌機によっても粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを確実に混合攪拌して平均化することができ、確実に選別対象物Ｓの中における特定元素の含有レベルの偏りをなくすことができる。
【００３３】
また、本発明における平滑化部には、上記実施形態の選別対象物Ｓの表面を押圧しながら転動して平滑化するローラー５以外にも、選別対象物Ｓの表面を平滑化できる適宜のものを採用することが可能であり、例えば選別対象物Ｓの表面に生じた凸部を削り均して平滑化するスクレーパー、若しくは選別対象物Ｓの表面を押圧して平滑化する転圧機の転圧板等、あるいはこれらの適宜の組み合わせとすることが可能である。
さらに、スクレーパーとローラー、あるいはスクレーパーと転圧板を組み合わせて設ける場合、スクレーパーをベルトコンベア４による搬送経路の上流側に、ローラーあるいは転圧板を搬送経路の下流側に設け、スクレーパーで選別対象物Ｓの表面をある程度平滑にし、その後にローラーあるいは転圧板で選別対象物の表面をより高い平滑度で平滑にして順次平滑度を高めるようにすると、より均一に平滑にし、より高精度の計測結果が得られて好適である。
【実施例】
【００３４】
［実施例１］
図１の自動選別装置により、粉状の選別対象物Ｓである飛灰に含まれる特定元素の含有レベルを同じ計測箇所で、あるいは計測箇所を変えて複数回繰返し判定し、その結果に基づいて蛍光Ｘ線の計測精度を算出し程度を評価する実験を行った。飛灰内の特定元素の含有レベルを精度良く判定して飛灰を連続的に選別することができれば、飛灰中から鉛、亜鉛、銅などの有価金属を効率的に回収することが可能となり、リサイクルの推進に貢献することができる。
上記実験においては、先ず飛灰を振動篩１で分級してホッパー２内に供給し、ホッパー２内でスクリュー式攪拌機３にて攪拌して、ベルトコンベア４上に載置して搬送した。そして、搬送しながらローラー５にて填圧後、蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａの直下まで搬送し、計測窓６ａを飛灰に密接させた状態で蛍光Ｘ線によるの計測を実施した。計測対象の特定元素は、鉛、亜鉛及び銅とした。蛍光Ｘ線による計測は、同一箇所において計測窓６ａを密接させたまま１０秒計測した。計測終了後、エア噴射部による清浄化部６１で計測窓６ａを洗浄した後、飛灰を所定距離搬送し、再度前記と同様の計測を行った。前記操作を計１０箇所の飛灰について実施し、各箇所で計測した各対象元素の含有レベルからそれぞれについて精度を算出し、評価した。なお、精度は２σで算出した。その結果、飛灰内に含有された計測対象の各元素は、±１０％程度の精度で計測ができることを確認した。
【００３５】
［実施例２］
図１の自動選別装置により、鉛、亜鉛及び銅の含有レベルの異なる飛灰ＡからＥの選別試験を実施した。なお、選別条件は、飛灰中の前記鉛、亜鉛及び銅のうち、その含有レベルが一元素でも閾値を下回っていたら低含有レベルとして、三元素全てが閾値を上回ったら高含有レベルとして分別するものとし、飛灰Ａ、Ｃは低含有レベルの飛灰、飛灰Ｂ、Ｄ、Ｅは高含有レベルの飛灰として用意した。
振動篩１を介してホッパー２に１００ｋｇの飛灰Ａを投入し、ホッパー２内でスクリュー式攪拌機３で攪拌して、ベルトコンベア４上に飛灰Ａを載置した。そして、ベルトコンベア４にて搬送しながらローラー５にて填圧後、蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａの直下まで搬送し、停止後、計測窓６ａを飛灰Ａに密着した状態で蛍光Ｘ線計測を実施した。蛍光Ｘ線計測は、１０秒で計測した。計測終了後は、エア噴射部の清浄化部６１にて計測窓６ａを洗浄し、１００ｋｇの飛灰Ａに対して蛍光Ｘ線計測が１０点行えるように飛灰Ａを所定距離搬送し、前記同様に蛍光Ｘ線計測を行った。前記と同様の操作を飛灰ＢからＥについても実施した。その結果、飛灰Ａ、Ｃ全てが選別部９により低含有レベル側へ排出され、飛灰Ｂ、Ｄ、Ｅ全てが選別部９により高含有レベル側へ排出されることが確認できた。従って、図１の自動選別装置によって、飛灰中の鉛、亜鉛及び銅などの有価金属の含有レベルを確実に捉えることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、原材料、製品、廃棄物などを特定元素の含有レベルに応じて選別する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…振動篩 ２…ホッパー ３…スクリュー式攪拌機 ４、１０、１１…ベルトコンベア ５…ローラー ５ａ…センサー ６…蛍光Ｘ線計測部 ６ａ…計測窓 ６ｂ…センサー ６ｃ…駆動部 ６１…清浄化部 ７…判定部 ８…制御部 ９…選別部 １０、１１…仕分経路 Ｓ…選別対象物 Ｓｒ…粗粒 Ｓｍ…細粒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原材料、製品、廃棄物などの選別対象物の選別に係り、特定元素の含有レベルに応じて選別対象物を選別する自動選別装置及び資材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の安定供給や廃棄物の発生量増加に伴う最終処分場の残存容量の減少が問題化している。そのため、原材料の効率的利用や廃棄物のリサイクル推進により、資源の消費抑制、環境への負荷低減を図ることが求められている。
しかし、原材料の効率的利用や廃棄物のリサイクル推進を適切に行うに当たっては、原材料や廃棄物等の中に含有されている特定元素が特に問題となる。現在、原材料や廃棄物中に含まれる特定元素成分に対しては規制が設けられ、この規制値をクリアしたものを使用することが求められており、さらに、適切な処理が施され、十分な品質管理がなされた製品を出荷することが要求されている。
例えば、セメント製造分野においては、リサイクルを推進させるために、焼却灰や汚染土壌などの各種廃棄物がセメント原料として混合されており、そのため、予めこれら各種廃棄物中の特定元素の含有レベルを計測し、混合に適した安全なものを選別して使用することが求められている。
【０００３】
原材料や廃棄物を適切に選別する装置としては、例えば、特許文献１に開示されている、選別の対象となる廃回路基板を常に一定速度で移動させながら、蛍光Ｘ線分析により特定元素の含有の有無を検知し、その検知結果に応じて廃棄物を選別する装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、選別対象物が粉状若しくは粒状である場合、粉状若しくは粒状の選別対象物の中で特定元素の含有レベルに偏りが生じてしまうことがある。このような状態で選別対象物に対して或る計測箇所で特定元素の含有レベルを計測した場合に、その計測結果が選別対象物の全体の特定元素の含有レベルと乖離してしまうことがあり、そのため選別対象物の特定元素の含有レベルの判定精度にばらつきが生じ、その結果選別対象物が適切に選別されなくなるという問題が起こり得る。
【０００６】
本発明は、上記問題を解消するために提案するものであって、粉状若しくは粒状の選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくし、選別対象物における計測箇所での特定元素の含有レベルの計測結果と選別対象物全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくすことにより、特定元素の含有レベルの判定が精度良く安定して行われ、選別対象物を適切に選別することができる自動選別装置及び資材の製造方法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】
本発明の自動選別装置は、粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記選別対象物を混合する混合部と、前記混合部で混合された前記選別対象物を搬送する搬送部と、前記搬送部で搬送された前記選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する蛍光Ｘ線計測部と、前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて前記搬送部の前記選別対象物を選別する選別部と、を備えることを特徴とする。
前記構成では、蛍光Ｘ線計測を行う前に選別対象物を混合することにより、粉状若しくは粒状の選別対象物内に存在する特定元素含有レベルの偏りをなくすことができる。従って、選別対象物を計測した箇所での特定元素の含有レベルと選別対象物全体の特定元素の含有レベルは、その計測結果において乖離することはなく、よって選別対象物を適切に選別することができる。
【０００８】
また、本発明の自動選別装置は、前記混合部を、スクリュー式攪拌機、若しくは水平羽回転式攪拌機、若しくは横型２軸式攪拌機とすることを特徴とする。
前記構成では、粉状若しくは粒状の選別対象物を確実に平均化するように混合することが可能であり、確実に選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくすことができる。
【０００９】
また、本発明の自動選別装置は、前記搬送部による搬送経路における前記貯留部と前記蛍光Ｘ線計測部による計測箇所との間の箇所に、前記搬送部で搬送される前記選別対象物の表面を平滑にする平滑化部を備えることを特徴とする。
前記構成では、選別対象物の表面を平滑にし、蛍光Ｘ線の計測誤差や特定元素の含有レベルの判定誤差を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の自動選別装置は、前記平滑化部を、前記選別対象物の表面を押圧しながら転動して平滑化するローラー、若しくは前記選別対象物の表面に生じた凸部を削り均して平滑化するスクレーパー、若しくは前記選別対象物の表面を押圧して平滑化する転圧機の転圧板、の少なくとも一つ以上とすることを特徴とする。
前記構成では、選別対象物の表面を確実に平滑にし、蛍光Ｘ線の計測誤差や特定元素の含有レベルの判定誤差を低減することができる。
【００１１】
また、本発明の自動選別装置は、前記貯留部に前記選別対象物を貯留する前に前記粉状若しくは粒状の選別対象物を分級する分級部を備え、前記分級部により前記選別対象物から所定粒径以下の選別対象物を分級して前記貯留部に貯留することを特徴とする。
前記構成では、選別対象物に粒径の大きなものが混在している場合等に、蛍光Ｘ線の計測前に選別対象物を所定粒径に揃えることにより、より高精度な蛍光Ｘ線の計測結果、特定元素の含有レベルの判定結果を得ることができ、また、混合前に選別対象物を所定粒径に揃えることにより、混合で選別対象物をより均一化し、選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをより確実になくすことができる。前記所定粒径は例えば１ｍｍ以下とすると好適であり、また、前記分級部には適宜のものを用いることが可能であるが、例えば振動篩とすると好適である。
【００１２】
また、本発明の資材の製造方法は、粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する工程と、前記貯留した選別対象物を混合する工程と、前記混合した選別対象物を搬送する工程と、前記搬送した選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する工程と、前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する工程と、前記判定部の判定結果により前記特定元素の含有レベルが所定基準を充足する場合に、前記搬送部の前記選別対象物を資材として取得する工程と、を備えることを特徴とする。
前記構成では、蛍光Ｘ線計測の前における選別対象物の混合により、粉状若しくは粒状の選別対象物の中における特定元素の含有レベルの偏りをなくすことができる。従って、選別対象物における計測箇所での特定元素の含有レベルと選別対象物全体での特定元素の含有レベルとの乖離をなくし、選別対象物を適切に選別することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の自動選別装置あるいは資材の製造方法は、粉状若しくは粒状の選別対象物中において特定元素の含有レベルの偏りをなくすことにより、選別対象物の計測箇所における特定元素の含有レベルと選別対象物全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくすことができ、選別対象物を適切に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の自動選別装置を示す側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態の自動選別装置］
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態の自動選別装置を示す側面説明図である。
【００１６】
本実施形態の自動選別装置は、原材料、製品、廃棄物などの粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを選別するものであって、図１に示すように、特定元素を含む選別対象物Ｓが投入される分級部に相当する振動篩１と、貯留部に相当するホッパー２と、ホッパー２内に設けられている混合部に相当するスクリュー式攪拌機３と、搬送部に相当するベルトコンベア４と、平滑化部に相当するローラー５と、蛍光Ｘ線計測部６と、ＣＰＵ等の演算処理部及び所定制御プログラム等を記憶するハードディスクやメモリ等の記憶部で構成されている。さらに、該装置は、蛍光Ｘ線計測部６の計測結果から選別対象物Ｓの特定元素の含有濃度等の含有レベルを判定する判定部７と、ＣＰＵ等の演算処理部及び所定制御プログラム等を記憶するハードディスクやメモリ等の記憶部で構成され、後述する制御等を行う制御部８と、ベルトコンベア４による搬送経路で蛍光Ｘ線計測部６の下流側に設けられ、判定部７の判定結果に応じて選別対象物Ｓを選別する選別部９とを備える。
【００１７】
なお、本発明における特定元素とは、Ｘ線照射によって蛍光Ｘ線を発生する元素であり、例えば鉛、水銀、カドミウム等の重金属、金、銀、銅、白金等の有価金属、ニッケル、コバルト、マンガン等の鉱石成分などが挙げられる。また、特定元素の含有レベルは、量、率あるいは独自に設定されるレベルによるものなど適宜である。また、後述する各部の動作は、判定部７または制御部８またはこれらを包括した概念である制御手段により、必要に応じて適宜制御することが可能である。
【００１８】
振動篩１は、ホッパー２に選別対象物Ｓを貯留する前に、特定元素を含む選別対象物Ｓから所定粒径を超える粗粒Ｓｒ分を分離除去し、所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）に分級するものである。振動篩１は、複数並設されるバー１ａをホッパー２上で支持したものであり、篩となるバー１ａ・１ａ間の間隔を調整することにより、選別対象物Ｓ中の粒径１ｍｍ超など所定粒径を超える粗粒Ｓｒ分をホッパー２に落下しないようにバー１ａ上に留め、粒径１ｍｍ以下など所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）のみをホッパー２に投入可能になっている。さらに、本実施形態における振動篩１は図に省略したバイブロモーターを備えており、前記バイブロモーターで振動篩１に振動を加え、所定粒径以下の選別対象物Ｓがバー１ａ・１ａ間を通過するのを容易化できる構成になっている。また、バー１ａ上に留められる粗粒Ｓｒ分を排出する際には、バー１ａを傾斜して支持することにより、粗粒Ｓｒ分に対応した処理を行う工程への搬送経路へ排出するようになっている。
【００１９】
ホッパー２は、振動篩１で粗粒Ｓｒ分が除去され、振動篩１を通過して投入される所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を一時貯留し、ホッパー２の下部に設置された回転軸の周囲に螺旋状のスクリュー羽根を有するスクリュー式攪拌機３により選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を混合攪拌し、その後に所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）の所定量を安定してベルトコンベア４に供給する。また、ベルトコンベア４は、ホッパー２から所定量ずつ排出される選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を所定量ずつ搬送し、設定される一定速度で選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を搬送する。
【００２０】
ローラー５は、選別対象物Ｓの搬送経路におけるホッパー２と蛍光Ｘ線計測部６の計測箇所との間の箇所、即ち蛍光Ｘ線計測部６の上流側に設けられ、ベルトコンベア４で搬送される選別対象物Ｓの表面近傍領域を押圧しながら回転し、選別対象物Ｓの表面を平滑にすると共に、選別対象物Ｓの少なくとも上層の密度あるいは充填度を高められるようになっている。ローラー５は、選別対象物Ｓの含水状態や性状等に応じて、十分な平滑さ、充填度を得ると共に、ベルトコンベア４上で過度に押圧されて付着することを防止する必要があるため、図に省略した昇降機構で昇降し、選別対象物Ｓに加える圧力を増加あるいは減少可能になっている。
【００２１】
ローラー５の支持部には光電センサー等のセンサー５ａが設置されており、また、ローラー５の支持部には光電センサー等のセンサー５ａが設置されており、センサー５ａでローラー５の直下あるいはその近傍位置における選別対象物Ｓまでの距離を計測し、その計測距離を制御部８に出力する。制御部８は、その記憶部に制御プログラムと、選別対象物Ｓが無い場合の距離と、ベルトコンベア４の速度と対応して設定されている搬送時間とを記憶しており、その演算処理部は前記制御プログラムに従い、センサー５ａから入力される計測距離と選別対象物Ｓが無い場合の距離を対比して、前記計測距離が選別対象物Ｓが無い場合の距離を超えている場合に、前記設定されている搬送時間だけベルトコンベア４の搬送を継続して停止し、センサー５ａで検知した選別対象物Ｓの部分を蛍光Ｘ線計測部６の直下あるいはその近傍に位置させるようにベルトコンベア４を制御し、さらに、後述する蛍光Ｘ線計測部６のセンサー６ｂが作動するように制御する。
【００２２】
なお、前記搬送時間で制御する構成に代え、例えばローラー５にローラー５の回転数を検知するセンサーを設け、前記計測距離が選別対象物Ｓが無い場合の距離を超えた場合に、前記距離を超えた時点から前記センサーでローラー５の回転数を計測し、前記回転数を制御部８に出力し、制御部８は記憶している設定回転数と前記計測回転数とを対比し、前記計測回転数が前記設定回転数に到達した時点でベルトコンベア４の搬送を停止し、前記センサー５ａで検知した選別対象物Ｓの部分を蛍光Ｘ線計測部６の直下あるいはその近傍に位置させるようにベルトコンベア４を制御する構成とすることも可能である。
【００２３】
蛍光Ｘ線計測部６は、ベルトコンベア４上でローラー５により層調整された選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）の表面に計測窓６ａを当接し、内部のＸ線照射部から計測窓６ａを介してＸ線を照射し、前記Ｘ線照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測窓６ａを介して内部の蛍光Ｘ線計測部で取得して蛍光Ｘ線を計測するものである。蛍光Ｘ線計測部６は、エアシリンダあるいは油圧シリンダ等の駆動部６ｃによって昇降し、必要に応じて水平方向に動く等の構成であり、蛍光Ｘ線計測時に下降して選別対象物Ｓの表面に計測窓６ａを当接し、また、蛍光Ｘ線計測終了後に上昇して前記当接状態から計測窓６ａを選別対象物Ｓから離間し、復帰するように動作する。
【００２４】
より詳細には、蛍光Ｘ線計測部６には光電センサー等のセンサー６ｂが設置されており、センサー６ｂで蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａの直下あるいはその近傍位置における選別対象物Ｓまでの距離を計測し、その計測距離を制御部８に出力する。
制御部８は、その記憶部に制御プログラムを記憶し、その演算処理部は前記制御プログラムに従い、センサー６ｂから入力される計測距離だけ蛍光Ｘ線計測部６を下降させ、計測窓６ａを選別対象物Ｓの表面に当接し、蛍光Ｘ線計測部６を作動させる。蛍光Ｘ線計測部６は前記作動指令に従い、計測窓６ａから選別対象物ＳにＸ線を照射し、蛍光Ｘ線を計測窓６ａから取得して蛍光Ｘ線の計測値を取得し、蛍光Ｘ線の計測値を判定部７に出力する。そして、前記蛍光Ｘ線の計測の完了に伴い、制御部８は蛍光Ｘ線計測部６を上昇させ、元の位置に復帰させると共に、ベルトコンベア４を作動させ、選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）をベルトコンベア４の搬送方向の端部まで搬送する。
【００２５】
清浄化部６１は、蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａと選別対象物Ｓの表面との接触により計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去し、計測窓６ａを清浄化するものである。制御部８の演算処理部は記憶部に記憶する制御プログラムに従い、清浄化部６１を作動させ、所定の清浄化動作を完了した後に停止するようになっている。清浄化部６１は、例えば噴射口から圧縮空気を噴射して計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去するエア噴射部、吸引口から減圧吸引して計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する吸引部、若しくは噴射口から水を噴射して計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する水噴射部、若しくは計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓにマイナスの静電気を帯びさせてプラスの電極で集塵する電気集塵部、若しくは計測窓６ａをワイパー、ブラシ等で掃き取って計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する掃取部、若しくは計測窓６ａを布、スポンジ等で拭い取って計測窓６ａに付着した選別対象物Ｓを除去する払拭部、若しくはこれらの適宜の組み合わせ等とすることが可能である。
前記清浄化部６１により、計測窓６ａを常に清潔に保ち、長期且つ正確に蛍光Ｘ線の計測や特定元素の含有レベルの判定を行うことができる。なお、清浄化部６１による選別対象物Ｓの除去は、計測窓６ａが選別対象物Ｓの表面から離れ、蛍光Ｘ線計測部６が元の位置に復帰する前の適宜の位置で行うことが可能である。
【００２６】
判定部７は、蛍光Ｘ線計測部６から入力される計測値を解析し、選別対象物Ｓの特定元素の含有レベルを判定するものである。判定部７は、その記憶部に制御プログラムと、蛍光Ｘ線の計測値に対応する特定元素の含有レベルのテーブルと、規制値等に対応する特定元素の含有レベルの閾値とを記憶し、その演算処理部は前記制御プログラムに従い、蛍光Ｘ線計測部６から入力される計測値に対応する特定元素の含有レベルを前記テーブルから認識し、前記認識した含有レベルを前記閾値と対比し、前記閾値未満の場合に再利用等の経路にするように選別部９を制御し、前記閾値超の場合には廃棄あるいは浄化処理等の経路にするように選別部９を制御する。
また、判定部７は、その記憶部に制御プログラムと、特定元素の含有レベルに対応し且つ規制値等に対応する閾値とを記憶し、その演算処理部が前記制御プログラムに従い、蛍光Ｘ線計測部６から入力される計測値と前記閾値とを対比し、特定元素の含有レベルの判定結果として前記対比結果を取得し、前記閾値未満の場合に再利用等の経路にするように選別部９を制御し、前記閾値超の場合には廃棄あるいは浄化処理等の経路にするように選別部９を制御してもよい。なお、判定部７と制御部８は異なるハードウェアで構成しても、同一のハードウェアで構成してもよい。
【００２７】
選別部９は、判定部７の制御に応じて選別対象物Ｓを選別し、判定部７の判定結果に応じて選別対象物Ｓの仕分経路を切り換えて選別対象物Ｓを選別するものであり、本実施形態の選別部９は横軸を中心に傾動し、傾斜角度が可変なガイド板としている。前記ガイド板は、ベルトコンベア４から排出される選別対象物Ｓと接触し、判定部７の制御に応じて傾斜角度が変更されて、前記排出される選別対象物Ｓの落下方向を変化させ、ベルトコンベアで各々構成される仕分経路１０または１１に選別対象物Ｓを仕分ける。なお、仕分経路は、異なる方向に選別対象物Ｓを搬送可能なのものであれば適宜であり、前記２つのベルトコンベアの他、正逆転ベルトコンベア、あるいは２つ若しくは複数の移動式コンテナ等とすることが可能である。
【００２８】
上記自動選別装置で選別対象物Ｓを選別する際には、先ず、振動篩１に粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを投入し、振動篩１が選別対象物Ｓから所定粒径を超える粗粒Ｓｒ分を分離除去して、所定粒径以下の選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）に分級する。分級された選別対象物Ｓはホッパー２内に貯留されると共に、スクリュー式攪拌機３で混合攪拌され、その後、ベルトコンベア４に載置される。選別対象物Ｓはベルトコンベア４で搬送されると共に、ローラー５で押圧されて平滑化され、選別対象物Ｓは蛍光Ｘ線計測部６の直下あるいはその近傍に配置される。
【００２９】
そして、蛍光Ｘ線計測部６が下降して選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）の表面に計測窓６ａを当接し、計測窓６ａを介してＸ線を照射し、前記Ｘ線照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測窓６ａを介して取得して蛍光Ｘ線を計測する。蛍光Ｘ線計測部６は、蛍光Ｘ線計測終了後に上昇して前記当接状態から計測窓６ａを選別対象物Ｓから離間すると共に、計測窓６ａが清浄化部６１で清浄化される。
また、蛍光Ｘ線の計測結果は判定部７に入力され、判定部７は、前記計測結果から選別対象物Ｓに含まれる特定元素の含有レベルを判定し、特定元素の含有レベルが所定基準を充足する場合には再利用等の経路にするように選別部９を制御し、充足しない場合には廃棄あるいは浄化処理等の経路にするように選別部９を制御する。再利用等の経路に仕分された選別対象物Ｓは資材として用いられる。
【００３０】
本実施形態の自動選別装置は、選別対象物Ｓ（細粒Ｓｍ）を蛍光Ｘ線計測前にスクリュー式攪拌機３で混合することにより、粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓの中における特定元素の含有レベルの偏りを確実になくすことができる。従って、選別対象物Ｓに対する計測箇所での特定元素の含有レベルの計測結果と選別対象物Ｓの全体の特定元素の含有レベルとの乖離をなくし、選別対象物Ｓを適切に選別することができる。
また、ローラー５により、選別対象物Ｓの表面を平滑にし、蛍光Ｘ線の計測誤差や特定元素の含有レベルの判定誤差をより低減することができる。また、選別対象物Ｓの混合攪拌前に行われる振動篩１での篩い分けにより、選別対象物Ｓを所定粒径以下の細粒Ｓｍを揃えて均一化できると共に、選別対象物Ｓの中における特定元素の含有レベルの偏りをより確実になくすことができ、より高精度な蛍光Ｘ線の計測結果、特定元素の含有レベルの判定結果を得ることが可能となる。
【００３１】
［実施形態の変形例等］
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、あるいはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、あるいはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含み、下記の変形例等も包含する。
【００３２】
例えば上記実施形態では、ホッパー２に設ける混合部としてスクリュー式攪拌機３を採用する構成としたが、本発明における混合部はこれに限定されず、例えば回転軸に水平方向で混合羽根を有した水平羽回転式攪拌機、あるいは２本の羽付きシャフトが各々回転することで混合する横型２軸式攪拌機を用いてもよく、これらの攪拌機によっても粉状若しくは粒状の選別対象物Ｓを確実に混合攪拌して平均化することができ、確実に選別対象物Ｓの中における特定元素の含有レベルの偏りをなくすことができる。
【００３３】
また、本発明における平滑化部には、上記実施形態の選別対象物Ｓの表面を押圧しながら転動して平滑化するローラー５以外にも、選別対象物Ｓの表面を平滑化できる適宜のものを採用することが可能であり、例えば選別対象物Ｓの表面に生じた凸部を削り均して平滑化するスクレーパー、若しくは選別対象物Ｓの表面を押圧して平滑化する転圧機の転圧板等、あるいはこれらの適宜の組み合わせとすることが可能である。
さらに、スクレーパーとローラー、あるいはスクレーパーと転圧板を組み合わせて設ける場合、スクレーパーをベルトコンベア４による搬送経路の上流側に、ローラーあるいは転圧板を搬送経路の下流側に設け、スクレーパーで選別対象物Ｓの表面をある程度平滑にし、その後にローラーあるいは転圧板で選別対象物の表面をより高い平滑度で平滑にして順次平滑度を高めるようにすると、より均一に平滑にし、より高精度の計測結果が得られて好適である。
【実施例】
【００３４】
［実施例１］
図１の自動選別装置により、粉状の選別対象物Ｓである飛灰に含まれる特定元素の含有レベルを同じ計測箇所で、あるいは計測箇所を変えて複数回繰返し判定し、その結果に基づいて蛍光Ｘ線の計測精度を算出し程度を評価する実験を行った。飛灰内の特定元素の含有レベルを精度良く判定して飛灰を連続的に選別することができれば、飛灰中から鉛、亜鉛、銅などの有価金属を効率的に回収することが可能となり、リサイクルの推進に貢献することができる。
上記実験においては、先ず飛灰を振動篩１で分級してホッパー２内に供給し、ホッパー２内でスクリュー式攪拌機３にて攪拌して、ベルトコンベア４上に載置して搬送した。そして、搬送しながらローラー５にて填圧後、蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａの直下まで搬送し、計測窓６ａを飛灰に密接させた状態で蛍光Ｘ線によるの計測を実施した。計測対象の特定元素は、鉛、亜鉛及び銅とした。蛍光Ｘ線による計測は、同一箇所において計測窓６ａを密接させたまま１０秒計測した。計測終了後、エア噴射部による清浄化部６１で計測窓６ａを洗浄した後、飛灰を所定距離搬送し、再度前記と同様の計測を行った。前記操作を計１０箇所の飛灰について実施し、各箇所で計測した各対象元素の含有レベルからそれぞれについて精度を算出し、評価した。なお、精度は２σで算出した。その結果、飛灰内に含有された計測対象の各元素は、±１０％程度の精度で計測ができることを確認した。
【００３５】
［実施例２］
図１の自動選別装置により、鉛、亜鉛及び銅の含有レベルの異なる飛灰ＡからＥの選別試験を実施した。なお、選別条件は、飛灰中の前記鉛、亜鉛及び銅のうち、その含有レベルが一元素でも閾値を下回っていたら低含有レベルとして、三元素全てが閾値を上回ったら高含有レベルとして分別するものとし、飛灰Ａ、Ｃは低含有レベルの飛灰、飛灰Ｂ、Ｄ、Ｅは高含有レベルの飛灰として用意した。
振動篩１を介してホッパー２に１００ｋｇの飛灰Ａを投入し、ホッパー２内でスクリュー式攪拌機３で攪拌して、ベルトコンベア４上に飛灰Ａを載置した。そして、ベルトコンベア４にて搬送しながらローラー５にて填圧後、蛍光Ｘ線計測部６の計測窓６ａの直下まで搬送し、停止後、計測窓６ａを飛灰Ａに密着した状態で蛍光Ｘ線計測を実施した。蛍光Ｘ線計測は、１０秒で計測した。計測終了後は、エア噴射部の清浄化部６１にて計測窓６ａを洗浄し、１００ｋｇの飛灰Ａに対して蛍光Ｘ線計測が１０点行えるように飛灰Ａを所定距離搬送し、前記同様に蛍光Ｘ線計測を行った。前記と同様の操作を飛灰ＢからＥについても実施した。その結果、飛灰Ａ、Ｃ全てが選別部９により低含有レベル側へ排出され、飛灰Ｂ、Ｄ、Ｅ全てが選別部９により高含有レベル側へ排出されることが確認できた。従って、図１の自動選別装置によって、飛灰中の鉛、亜鉛及び銅などの有価金属の含有レベルを確実に捉えることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、原材料、製品、廃棄物などを特定元素の含有レベルに応じて選別する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…振動篩 ２…ホッパー ３…スクリュー式攪拌機 ４、１０、１１…ベルトコンベア ５…ローラー ５ａ…センサー ６…蛍光Ｘ線計測部 ６ａ…計測窓 ６ｂ…センサー ６ｃ…駆動部 ６１…清浄化部 ７…判定部 ８…制御部 ９…選別部 １０、１１…仕分経路 Ｓ…選別対象物 Ｓｒ…粗粒 Ｓｍ…細粒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記選別対象物を混合する混合部と、
前記混合部で混合された前記選別対象物を搬送する搬送部と、
前記搬送部で搬送された前記選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する蛍光Ｘ線計測部と、
前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて前記搬送部の前記選別対象物を選別する選別部と、
を備えることを特徴とする自動選別装置。
【請求項２】
前記混合部を、スクリュー式攪拌機、若しくは水平羽回転式攪拌機、若しくは横型２軸式攪拌機とすることを特徴とする請求項１記載の自動選別装置。
【請求項３】
前記搬送部による搬送経路における前記貯留部と前記蛍光Ｘ線計測部による計測箇所との間の箇所に、前記搬送部で搬送される前記選別対象物の表面を平滑にする平滑化部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の自動選別装置。
【請求項４】
前記平滑化部を、
前記選別対象物の表面を押圧しながら転動して平滑化するローラー、
若しくは前記選別対象物の表面に生じた凸部を削り均して平滑化するスクレーパー、
若しくは前記選別対象物の表面を押圧して平滑化する転圧機の転圧板、
の少なくとも一つ以上とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動選別装置。
【請求項５】
前記貯留部に前記選別対象物を貯留する前に前記粉状若しくは粒状の選別対象物を分級する分級部を備え、
前記分級部により前記選別対象物から所定粒径以下の選別対象物を分級して前記貯留部に貯留することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の自動選別装置。
【請求項６】
粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する工程と、
前記貯留した選別対象物を混合する工程と、
前記混合した選別対象物を搬送する工程と、
前記搬送した選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する工程と、
前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する工程と、
前記判定部の判定結果により前記特定元素の含有レベルが所定基準を充足する場合に、前記搬送部の前記選別対象物を資材として取得する工程と、
を備えることを特徴とする資材の製造方法。
【請求項１】
粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記選別対象物を混合する混合部と、
前記混合部で混合された前記選別対象物を搬送する搬送部と、
前記搬送部で搬送された前記選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する蛍光Ｘ線計測部と、
前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて前記搬送部の前記選別対象物を選別する選別部と、
を備えることを特徴とする自動選別装置。
【請求項２】
前記混合部を、スクリュー式攪拌機、若しくは水平羽回転式攪拌機、若しくは横型２軸式攪拌機とすることを特徴とする請求項１記載の自動選別装置。
【請求項３】
前記搬送部による搬送経路における前記貯留部と前記蛍光Ｘ線計測部による計測箇所との間の箇所に、前記搬送部で搬送される前記選別対象物の表面を平滑にする平滑化部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の自動選別装置。
【請求項４】
前記平滑化部を、
前記選別対象物の表面を押圧しながら転動して平滑化するローラー、
若しくは前記選別対象物の表面に生じた凸部を削り均して平滑化するスクレーパー、
若しくは前記選別対象物の表面を押圧して平滑化する転圧機の転圧板、
の少なくとも一つ以上とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動選別装置。
【請求項５】
前記貯留部に前記選別対象物を貯留する前に前記粉状若しくは粒状の選別対象物を分級する分級部を備え、
前記分級部により前記選別対象物から所定粒径以下の選別対象物を分級して前記貯留部に貯留することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の自動選別装置。
【請求項６】
粉状若しくは粒状の選別対象物を貯留する工程と、
前記貯留した選別対象物を混合する工程と、
前記混合した選別対象物を搬送する工程と、
前記搬送した選別対象物にＸ線を照射し、前記照射によって発生する蛍光Ｘ線を計測する工程と、
前記蛍光Ｘ線計測部の計測結果から前記選別対象物に含まれる特定元素の含有レベルを判定する工程と、
前記判定部の判定結果により前記特定元素の含有レベルが所定基準を充足する場合に、前記搬送部の前記選別対象物を資材として取得する工程と、
を備えることを特徴とする資材の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−５４２９（Ｐ２０１１−５４２９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５１８３６（Ｐ２００９−１５１８３６）
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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