JP2009262030A

JP2009262030A - 浮遊選鉱装置

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Publication number: JP2009262030A
Application number: JP2008113201A
Authority: JP
Inventors: Takashi Eguchi; 崇江口
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: JP5327580B2

Abstract

【課題】タンクが溢れる事態を確実に防止すること。
【解決手段】水を貯留するタンク６１と、タンク６１に貯留した水に気泡を発生する起泡手段６３と、タンク６１の下部に設けた排出口６１ｂの開口面積を変化する開閉バルブ６４とを備え、タンク６１に水を貯留し、かつ排出口６１ｂを予め設定した開口面積だけ開放し、少なくとも該タンク６１に砂が供給された場合に起泡手段６３を動作させ、タンク６１の水に発生する気泡により浮上する汚染物質Ｚを回収する一方、タンク６１の底部に堆積する砂を排出口６１ｂから排出してこれを回収する浮遊選鉱装置６０において、タンク６１の底部に堆積する砂の堆積量を検出する振動センサ７３と、振動センサ７３が検出する砂の堆積量が所定の閾値を超えた場合に、開閉バルブ６４を動作させて排出口６１ｂの開口面積を増加する制御手段７０とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、浮遊選鉱装置に関するものである。

従来、土壌洗浄システムにおいて、疎水性を有する重金属などの汚染物質で汚染された土壌から汚染物質を除去する手段の一つに、浮遊選鉱装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この浮遊選鉱装置の中には、タンク、起泡手段および排出口開閉手段を備えて構成されたものがある。タンクは、水を貯留するためのものである。起泡手段は、タンクに貯留した水に気泡を発生するものである。排出口開閉手段は、タンクの下部に設けた排出口の開口面積を変化するものである。この種の浮遊選鉱装置によれば、タンクに水を貯留し、かつ排出口を予め設定した開口面積だけ開放し、該タンクに汚染土壌の砂と水とが供給された場合に起泡手段を動作させる。この状態で、タンクの水に発生する気泡により浮上する汚染物質を回収する一方、水とタンクの底部に堆積する砂とを排出口から排出してこれを回収することにより、汚染物質を含んだ汚染土壌の砂を砂と汚染物質とに分離することが可能となる。

特開２００６−１１６３９７号公報

ところで、従来の浮遊選鉱装置では、タンクにおいて浮上する汚染物質の回収を安定して行うため、タンクの水位を略一定に保つ必要がある。一方、従来の浮遊選鉱装置では、タンクの水に発生する気泡と汚染土壌の砂とを十分に反応させるべく、この砂がタンク内の気泡と接触する時間を一定時間以上確保する必要がある。そのため、従来の浮遊選鉱装置では、これらの条件を満足するように排出口の開口面積を可及的に小さくすることにより、排出口から排出される水や砂を制限している。

しかしながら、排出口から排出される水や砂を制限した場合には、次第にタンクの底部に砂が堆積することになり、排出口が詰まる場合がある。排出口が詰まった場合には、タンクの水位が上昇することになり、やがてタンクが溢れる事態を招来することになる。そこで、従来の浮遊選鉱装置では、タンクの水位を監視するオペレータを常駐させ、タンクの水位が上昇した場合に、オペレータが排出口開閉手段を手動操作して排出口の開口面積を増加させている。これにより、水と砂とを排出口から排出して詰まりを解消することができ、タンクが溢れる事態を防止することができる。

しかしながら、従来の浮遊選鉱装置では、オペレータが排出口開閉手段を手動操作することにより、排出口の開口面積を増加させるため、例えば、オペレータが排出口開閉手段を誤操作した場合に、結局タンクが溢れる事態を招来する虞れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タンクが溢れる事態を確実に防止することのできる浮遊選鉱装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる浮遊選鉱装置は、水を貯留するタンクと、前記タンクに貯留した水に気泡を発生する起泡手段と、前記タンクの下部に設けた排出口の開口面積を変化する排出口開閉手段とを備え、前記タンクに水を貯留し、かつ前記排出口を予め設定した開口面積だけ開放し、少なくとも該タンクに砂が供給された場合に前記起泡手段を動作させ、前記タンクの水に発生する気泡により浮上する浮遊物を回収する一方、前記タンクの底部に堆積する砂を前記排出口から排出してこれを回収する浮遊選鉱装置において、前記タンクの底部に堆積する砂の堆積量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出する砂の堆積量が所定の閾値を超えた場合に、前記排出口開閉手段を動作させて前記排出口の開口面積を増加する開閉制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、検出手段が検出する砂の堆積量が所定の閾値を超えた場合に、排出口開閉手段を動作させて排出口の開口面積を増加する開閉制御手段を備えて構成してある。このため、仮に排出口が詰まった場合にも、検出手段が砂の堆積を検出することにより排出口の開口面積を増加することができ、タンクが溢れる事態を防止することができる。さらに、この場合、タンクの水位を監視するオペレータを常駐させ必要がなく、オペレータの誤操作によりタンクが溢れる事態を招来する虞れがない。

以下に、本発明にかかる浮遊選鉱装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である浮遊選鉱装置を適用した土壌洗浄システムを示す説明図である。ここで例示する土壌洗浄システムは、疎水性を有する重金属などの汚染物質で汚染された土壌から汚染物質を除去することにより、土壌の浄化を図るためのもので、搬送ユニット１０、解泥機２０、前処理ユニット３０、分級装置４０、攪拌装置５０、浮遊選鉱装置６０および脱水装置８０を備えて構成してある。

搬送ユニット１０は、汚染土壌ストックヤード（図示せず）に貯留された汚染土壌Ｘを後述する解泥機２０に送給するための送給手段である。具体的には、例えば、エプロンフィーダとベルトコンベアとを備えたものであり、エプロンフィーダの駆動により汚染土壌Ｘが略定量的に順次ベルトコンベアに送出され、この送出された汚染土壌Ｘがベルトコンベアの駆動により順次解泥機２０に送給されることになる。なお、解泥機２０に送給される汚染土壌Ｘは、疎水性を有する重金属などの汚染物質Ｚで汚染された土壌を掘削したもので、粒径が１５０ｍｍを超える礫や砂などを主とする土砂である。

解泥機２０は、搬送ユニット１０から送給された汚染土壌Ｘをスラリー状に流動化させるためのものである。より詳細には、解泥機２０の内部において汚染土壌Ｘと給水手段２１から送給される水とを攪拌して混合させることにより、汚染土壌Ｘをスラリー状に流動化させるものである。

前処理ユニット３０は、解泥機２０でスラリー状とした汚染土壌Ｘを粒径が４０ｍｍを超えるスラリー状の土砂と粒径４０ｍｍ以下のスラリー状の砂利とに分離し、さらにこの分離した粒径４０ｍｍ以下の砂利を粒径が２ｍｍを超えるスラリー状の砂利と粒径２ｍｍ以下のスラリー状の砂とに分離するものである。

分級装置４０は、移送ポンプ（図示せず）介して前処理ユニット３０から送給された粒径２ｍｍ以下のスラリー状の砂を粒径が１２５μｍを超える砂と粒径１２５μｍ以下の砂やシルトとに分離するための分離手段である。具体的には、例えば、いわゆるサイクロンが適用可能であり、このサイクロンの内部に上部導入口から粒径２ｍｍ以下のスラリー状の砂を噴射することにより、該サイクロンの上部導出口から粒径１２５μｍ以下の砂やシルトが水とともに導出されるとともに、該サイクロンの下部導出口から粒径が１２５μｍを超える砂が導出されることになる。

攪拌装置５０は、装置内部において分級装置４０で分離した粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂と薬剤とを攪拌して混合させるための攪拌手段である。具体的には、例えば、いわゆるパドルミキサーが適用可能であり、パドルが設けられた軸部材を回転駆動することにより、粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂と薬剤供給手段５１から適量供給される薬剤とが攪拌されることになる。薬剤供給手段５１が供給する薬剤としては、種々の界面活性剤があるが、その中から除去対象となる汚染物質Ｚに合わせて選定すると良い。

浮遊選鉱装置６０は、汚染物質Ｚが含まれた砂（汚染土壌Ｘ）を砂と汚染物質Ｚとに分離するためのもので、図２に示すように、タンク６１、攪拌手段６２、起泡手段６３および開閉バルブ（排出口開閉手段）６４を有している。タンク６１は、水を貯留するためのもので、上面が開口した略箱状を成している。このタンク６１には、図２に示すように、側壁６１ａの下部に排出口６１ｂが設けてある。排出口６１ｂは、タンク６１と、このタンク６１に隣接して画成された排出空間６５とを上下方向に連通する態様で形成した開口である。この排出口６１ｂは、その開口面が円状を成している。攪拌手段６２は、タンク６１に貯留した水を攪拌するもので、タンク６１の水面よりも下方に配設してある。起泡手段６３は、タンク６１に貯留した水に気泡を発生するもので、攪拌手段６２よりも下方に配設してある。開閉バルブ６４は、排出口６１ｂの開口面積を変化するためのもので、電動シリンダ６４ａを備えている。

電動シリンダ６４ａは、電気信号の入力に応じて、３段階に伸縮可能に構成したものである。具体的には、図３（ａ）に示すような長手方向に沿った長さが最も長い最長状態、図３（ｃ）に示すような長手方向に沿った長さが最も短い最短状態、図３（ｂ）に示すような長手方向に沿った長さが最長状態と最短状態との中間となる中間状態の３段階に伸縮可能に構成してある。図３からも明らかなように、この電動シリンダ６４ａは、固定体６４ｂに固定されており、伸縮した場合に長手方向に沿った長さが上下方向に変化することになる。また、電動シリンダ６４ａは、上下方向に延在するロッド６４ｃを下端部に有しており、さらにこのロッド６４ｃは、下端部に開閉体６４ｄを有している。開閉体６４ｄは、上端部から下端側に向かうにつれて漸次細径となるテーパー形状に構成したもので、傾斜延在する外周面６４ｅを有している。図３からも明らかなように、この開閉体６４ｄは、電動シリンダ６４ａの伸縮に応じて３位置に配置されることになる。具体的には、電動シリンダ６４ａが最短状態にある場合、図３（ａ）に示すように、外周面６４ｅを介して排出口６１ｂを閉塞する閉塞位置に配置され、電動シリンダ６４ａが最長状態にある場合、図３（ｃ）に示すように、排出口６１ｂを全開放する開放位置に配置され、電動シリンダ６４ａが中間状態にある場合、図３（ｂ）に示すように、外周面６４ｅを介して排出口６１ｂを予め設定した開口面積だけ開放する中間位置に配置されることになる。

また、タンク６１に隣接して画成された排出空間６５の側壁６５ａには、当該排出空間６５と外部とを水平方向に連通する態様で流出口６５ｂが設けてある。この流出口６５ｂは、排出口６１ｂから排出空間６５に排出された砂を、移送ポンプ（図示せず）を介して回収するための開口である。さらに、タンク６１の上方部には、図２に示すように、回収手段６６が配設してある。回収手段６６は、タンク６１に貯留した水に浮上する浮遊物を回収するためのものである。

脱水装置８０は、移送ポンプ（図示せず）介して浮遊選鉱装置６０から送給された粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂を脱水するための脱水手段である。具体的には、例えば、いわゆるサイクロンが適用可能であり、このサイクロンの内部に上部導入口から粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂を噴射することにより、該サイクロンの上部導出口から水が導出されるとともに、該サイクロンの下部導出口から粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂が脱水された状態で導出されることになる。

図４は、図１に示した浮遊選鉱装置において開閉バルブの開閉動作を制御する制御系のブロック図である。浮遊選鉱装置６０は、図４に示すように、制御手段（開閉制御手段）７０を備えている。制御手段７０は、分級装置４０、攪拌装置５０の監視結果およびタンク６１の内部に配設した振動センサ（検出手段）７３の検出結果に基づいて、開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａの動作を制御するものである。振動センサ７３は、検出ロッド７３ａを介してタンク６１の底部に堆積する砂の堆積量を検出するものである。検出ロッド７３ａは、振動センサ７３から下方に延在するもので、その延在端部がタンク６１の下方で、かつ排出口６１ｂよりも上方に位置している。この検出ロッド７３ａの延在端部は、排出口６１ｂの近傍に配置することが好適である。また、制御手段７０は、図４に示すように、装置監視部７１および開閉制御部７２を有している。

装置監視部７１は、分級装置４０および攪拌装置５０の稼動状況を監視し、この監視結果に基づいて開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａの動作を制御するものである。開閉制御部７２は、振動センサ７３の検出結果に基づいて、開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａの動作を制御するものである。

以下、上述した浮遊選鉱装置６０の動作について説明する。なお、この説明では、タンク６１に予め水が貯留されているものとして説明している。この浮遊選鉱装置６０では、制御手段７０は、装置監視部７１が分級装置４０あるいは攪拌装置５０が稼動したことを検出すると、タイマを作動させ、このタイマがタイムアップした後に、装置監視部７１を通じて、開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａに最長状態から中間状態へと短縮するよう電気信号を入力することになる。電気信号が入力された開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａは、図３（ａ）に示す最長状態から、図３（ｂ）に示す中間状態へと短縮することになる。開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａが中間状態に短縮すると、開閉体６４ｄが、図３（ａ）に示す閉塞位置から、図３（ｂ）に示す中間位置に配置されることになる。また、この浮遊選鉱装置６０では、装置監視部７１が分級装置４０あるいは攪拌装置５０が稼動したことを検出すると、攪拌手段６２および起泡手段６３が駆動することになる。

開閉体６４ｄが中間位置に配置されると、当該開閉体６４ｄの外周面６４ｅを介して排出口６１ｂを予め設定した開口面積だけ開放されることになる。この状態で、攪拌装置５０で薬剤を攪拌して混合された粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂（汚染土壌Ｘ）、および給水手段２１の水がタンク６１に貯留した水に供給されると、砂（汚染土壌Ｘ）に含まれる汚染物質Ｚが疎水性を有するため、起泡手段６３が発生する気泡が汚染物質Ｚに付着することになる。また、この状態では、攪拌装置５０の駆動によりタンク６１の水が攪拌されるため、汚染物質Ｚへの気泡の付着が促進されることになる。さらに、このとき、汚染物質Ｚの表面には、攪拌装置５０で供給された薬剤が付着しているため、付着した気泡が汚染物質Ｚから容易に離れにくくなっている。その後、砂（汚染土壌Ｘ）に含まれる汚染物質Ｚは、徐々に付着する気泡が増加することにより、やがて泡沫（気泡）とともにタンク６１の水面付近に浮上して浮遊物となる。タンク６１の水面付近に浮上した汚染物質（浮遊物）Ｚは、回収手段６６により回収されることになる。

一方、砂（汚染土壌Ｘ）における汚染物質Ｚ以外の砂（清浄土壌Ｙ）は、タンク６１の底部に堆積することになる。その後、タンク６１の底部に堆積した砂（清浄土壌Ｙ）は、水とともに排出口６１ｂから排出され、移送ポンプ（図示せず）に回収されることになる。これにより、汚染物質Ｚが含まれた砂（汚染土壌Ｘ）を砂（清浄土壌Ｙ）と汚染物質Ｚとに分離することができる。

開閉体６４ｄが中間位置に配置されている間、攪拌装置５０で薬剤を攪拌して混合された粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂（汚染土壌Ｘ）、および給水手段２１の水がタンク６１に貯留した水に供給されると、上述したように、汚染物質Ｚが含まれた砂（汚染土壌Ｘ）を砂（清浄土壌Ｙ）と汚染物質Ｚとに分離することができる。

ところで、この浮遊選鉱装置６０では、タンク６１において浮上する汚染物質Ｚの回収を安定して行うため、タンク６１の水位を略一定に保つ必要がある。一方、この浮遊選鉱装置６０では、タンク６１の水に発生する気泡と汚染土壌Ｘの砂とを十分に反応させるべく、この砂がタンク６１内の気泡と接触する時間を一定時間以上確保する必要がある。そのため、この浮遊選鉱装置６０では、これらの条件を満足するように排出口６１ｂの開口面積を可及的に小さくすることにより、排出口６１ｂから排出される水や砂を制限している。すなわち、図３（ｂ）に示す排出口６１ｂの予め設定した開口面積とは、上記の条件を満足するように可及的に小さくした開口面積であり、より詳細には、タンク６１に供給される砂（汚染土壌Ｘ）および水の供給量と、排出口６１ｂから排出される水や砂の排出量とがほぼ同量となるように設定してある。

しかしながら、排出口６１ｂから排出される水や砂を制限した場合には、次第にタンク６１の底部に砂が堆積することになり、排出口６１ｂが詰まる場合がある。排出口６１ｂが詰まった場合には、タンク６１の水位が上昇することになり、やがてタンク６１が溢れる事態を招来することになる。すなわち、図３（ｂ）に示すように、開閉体６４ｄが中間位置に配置された状態を継続していると、タンク６１の排出口６１ｂが詰まる場合がある。

そこで、上記のように構成した浮遊選鉱装置６０では、制御手段７０は、振動センサ７３の検出ロッド７３ａが砂と接触して振動することによりタンク６１の底部に堆積する砂を検出すると（図３（ｃ）参照）、開閉制御部７２を通じて、開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａに中間状態から最短状態へと短縮するよう電気信号を入力することになる。ここで、振動センサ７３は、検出ロッド７３ａを介して砂を検出するものであるため、底部に堆積する砂の堆積量を相対的に検出することができる。電気信号が入力された開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａは、図３（ｂ）に示す中間状態から、図３（ｃ）に示す最短状態へと短縮することになる。開閉バルブ６４における電動シリンダ６４ａが最短状態に短縮すると、開閉体６４ｄが、図３（ｂ）に示す中間位置から、図３（ｃ）に示す開放位置に配置されることになる。

開閉体６４ｄが開放位置に配置されると、排出口６１ｂが全開放されることになる。この状態では、排出口６１ｂの開口面積が開閉体６４ｄを中間位置に配置した場合と比較して増加することになる。すなわち、このとき、タンク６１に供給される砂（汚染土壌Ｘ）および水の供給量以上に、排出口６１ｂから排出される水や砂の排出量が増加することになる。これにより、水と砂とを排出口６１ｂから排出して詰まりを解消することができ、タンク６１が溢れる事態を防止することができる。また、開閉体６４ｄが開放位置に配置されている間にも、攪拌装置５０で薬剤を攪拌して混合された粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂（汚染土壌Ｘ）、および給水手段２１の水がタンク６１に貯留した水に供給されると、上述したように、汚染物質Ｚを含んだ汚染土壌Ｘの砂を砂（清浄土壌Ｙ）と汚染物質Ｚとに分離することができる。

上記のように構成した浮遊選鉱装置６０によれば、振動センサ７３が相対的に検出する砂の堆積量が所定の閾値を超えた場合に、開閉バルブ６４を動作させてタンク６１における排出口６１ｂの開口面積を増加する制御手段７０を備えて構成してある。このため、仮に排出口６１ｂが詰まった場合にも、振動センサ７３が砂の堆積を検出することにより排出口６１ｂの開口面積を増加することができ、タンク６１が溢れる事態を防止することができる。さらに、この場合、タンク６１の水位を監視するオペレータを常駐させ必要がなく、オペレータの誤操作によりタンク６１が溢れる事態を招来する虞れがない。

なお、本実施の形態では、汚染土壌Ｘにおける粒径が１２５μｍを超えかつ２ｍｍ以下の砂のみが浮遊選鉱装置６０に供給されているが、汚染土壌Ｘにおける粒径が２ｍｍ以上の砂利や礫が浮遊選鉱装置６０に供給されるようにしても良い。

以上のように、本発明にかかる浮遊選鉱装置は、汚染物質が含まれた砂を砂と汚染物質とに分離するための浮遊選鉱装置に有用である。

本発明の実施の形態である浮遊選鉱装置を適用した土壌洗浄システムを示す説明図である。図１に示した浮遊選鉱装置の断面概念図である。図１に示した浮遊選鉱装置において開閉バルブの動作を示す概念図である。図１に示した浮遊選鉱装置において開閉バルブの開閉動作を制御する制御系のブロック図である。

符号の説明

４０分級装置
５０攪拌装置
６０浮遊選鉱装置
６１タンク
６１ｂ排出口
６２攪拌手段
６３起泡手段
６４開閉バルブ
６４ａ電動シリンダ
６４ｃロッド
６４ｄ開閉体
６５排出空間
６５ｂ流出口
６６回収手段
７０制御手段
７１装置監視部
７２開閉制御部
７３振動センサ
７３ａ検出ロッド
Ｘ汚染土壌
Ｙ清浄土壌
Ｚ汚染物質

Claims

水を貯留するタンクと、前記タンクに貯留した水に気泡を発生する起泡手段と、前記タンクの下部に設けた排出口の開口面積を変化する排出口開閉手段とを備え、
前記タンクに水を貯留し、かつ前記排出口を予め設定した開口面積だけ開放し、少なくとも該タンクに砂が供給された場合に前記起泡手段を動作させ、前記タンクの水に発生する気泡により浮上する浮遊物を回収する一方、前記タンクの底部に堆積する砂を前記排出口から排出してこれを回収する浮遊選鉱装置において、
前記タンクの底部に堆積する砂の堆積量を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出する砂の堆積量が所定の閾値を超えた場合に、前記排出口開閉手段を動作させて前記排出口の開口面積を増加する開閉制御手段と
を備えることを特徴とする浮遊選鉱装置。