JPH0750197B2 - 粉体混合圧縮造粒機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体、たとえば原子力発電所等から発生する放
射性廃棄物粉体をペレツトに圧縮成型する造粒機に係
り、特に放射性廃棄物粉体とバインダとの均一混合機能
を持ち、かつ生成ペレツトの厚さ寸法を一定に制御する
のに好適な造粒機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、放射性廃棄物粉体の造粒機として、間欠往復動す
るピストンによつて粉体を圧縮成型する、いわゆるタブ
レツト型造粒機がある。これにおいては、予め混合撹拌
された粉体を造粒機のホツパに供給し、該ホツパ内に設
けたスクリユーフイーダによつてピストン間に粉体を押
し込むか、又は該ホツパから自由落下によつて粉体をピ
ストン間に供給するようになつていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術には次のような問題点があつた。

（１） 混合機能に関して： 粉体の混合撹拌、特に放射性廃棄物粉体の組成が異つた
場合に添加する必要のあるバインダとの混合撹拌のため
に別に混合機の設置が必要となる。しかし、一般の容器
固定型混合機では粉体の貯蔵能力と混合処理能力に主眼
があり、短時間での均一混合及び混合後の粉体の供給に
ついては特に配慮がされておらず、混合粉体の混合機か
らの排出性に問題があつた。

（２） 造粒機への粉体の充填機能に関して： フイーダによる充填方式のものでは、スクリユーによつ
て強制的に粉体をフイードするので常に押込圧が働くこ
とになり、間欠的に作動するピストンによつて閉止され
た造粒機の造粒室へ粉体が圧密され閉塞する。また閉塞
を防止する為スクリユーフイーダの回転数等を低下させ
ると、スクリユーフイーダが造粒室までそう入されてい
ることから、供給する粉体と造粒室の空気置換が充分行
なわれず造粒室まで粉体が充填できず、所定のペレツト
厚さ寸法が満足できない。

粉体の自由落下による造粒機への充填方式のものでは、
粉体の造粒室への充填が粉体自身の重量、即ち静圧のみ
で行われるので、粉体ホツパ内に残留する粉体のレベル
（量）が多い場合と少ない場合では造粒室へ充填される
粉体量が変化し、結果として成型されるペレツトの厚さ
寸法が一定でなく、所定の厚さ寸法を持つたペレツトが
安定して成型できない。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、粉体の受入れの
能力と均一混合及び粉体の造粒機への供給能力に優れ
た、混合機と造粒機を合わせたコンパクトなタブレツト
型粉体混合圧縮造粒機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の粉体混合圧縮造粒機
は、混合ホッパ内部の粉体を上部から下部へ送る作用を
起すように回転駆動される螺旋形リボン型混合羽根と、
該リボン型混合羽根の中心軸に沿って延び、混合時には
ホッパ内部の粉体をホッパ下部から上部へ送る作用を起
すように回転駆動され、混合後の粉体供給時には、ホッ
パ上部から下部へ送る作用を起すように回転駆動される
スクリュー型押込羽根と、上記リボン型混合羽根および
スクリュー型押込羽根を内蔵した粉体混合ホッパと、該
ホッパの下部に接続された整粉室と、該整粉室内にあり
上記スクリュー型押込羽根の下端に取付けられ、整粉室
内で回転することによって、整粉室内の空気と粉体を置
換しながら粉体を整粉室へ充填させる整粉室能を有した
整粉羽根と、上記整粉室の下部に接続され内部に粉体圧
縮造粒用の相対する往復動ピストンを有する筒形の造粒
用ダイスと、を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

リボン型混合羽根は上記ホツパ内部の粉体をホツパ上部
から下部へ送る作用を起こすように回転する。押込羽根
は、混合時にはホツパ内部の粉体をホツパ下部から上部
へ送る作用を起こすように回転する。つまり、この２種
類の羽根の組み合せによりホツパ内部の粉体の混合は、
ホツパ上部から下部、下部から上部への対向流となり、
混合性能が上がる。混合後造粒の際は押込羽根の回転方
向を変えることによりホツパ下部への粉体の流れを起こ
すことで混合粉体を整粉室へ供給し、整粉羽根を回転す
ることにより、整粉室の空気と粉体を置換しながら粉体
を整粉室へ充填させる一種の整粉作用が行なわれる。

押込羽根のスクリユーの延在範囲をホツパの円錐部と整
粉室との境界近辺までとすることにより、押込羽根によ
つて押込まれる粉体は、先に整粉室に充填されている粉
体からの反力でホツパ円錐方向に押込圧が逃げ、常に一
定の押込圧が確保されるため、過大圧力が加わることが
ないと同時に整粉室まで粉体が充填されている間は、即
ちホツパ内の粉体が無くなるまでは前述の作用が働く為
に確実な運転が可能になる。

このようにして、造粒機の整粉室へ、ひいては造粒ピス
トン間へ常に一定の押込圧を受けながら粉体を充填する
こと、整粉室への、ひいてはピストン間への粉体充填の
ための空気置換を充分行なうこと、造粒機のピストンに
よつて間欠的に整粉室が閉止されても粉体が圧密され閉
塞しないよう押込圧を逃すこと等の作用効果が奏され
る。

〔実施例〕

第２図は放射性濃縮廃液処理設部のフロー図である。濃
縮廃液貯蔵タンク１に受入れた放射性濃縮廃液は、濃縮
廃液移送ポンプ２によつて循環撹拌されながら放射能を
減衰させるべく一定期間貯蔵され、その後、乾燥機供給
タンク３へ移送される。乾燥機供給タンク３に受入れら
れた廃液は、循環ポンプ４によつて循環撹拌され、乾燥
機供給ポンプ５で定量的に乾燥機６へ供給され粉体化さ
れる。一方、乾燥機６で分離された水分はミストセパレ
ータ７で同伴した微量粉を除去した後、乾燥機復水器８
で凝縮されて回収される。また、放射性物質の系外への
飛散防止の為、乾燥機ブロワ９で系内は負圧に維持され
る。乾燥機６で生成された粉体は粉体計量器10で所定量
計量される。計量値が確認されると、最終的に成型され
るペレツトの強度向上等を目的に添加されるバインダが
バインダホツパ11より切り出され、バインダ計量器12で
所定量計量される。

一方、焼却設備で焼却された可燃性雑固体の焼却灰は、
図示されない焼却灰篩分機によつて造粒可能な粒径に振
り分けられ、焼却灰計量器13で所定量計量され、また前
述の乾燥粉体と同様にバインダを添加する為バインダホ
ツパ11及びバインダ計量器12で所定量のバインダが切り
出され計量される。

計量された乾燥粉体とバインダ、または焼却灰とバイン
ダはタブレツト型造粒機14へ投入され、その混合ホツパ
部において均一混合された後、ピストンによつて圧縮成
型されてペレツトを生成する。

生成されたペレツトはペレツト計量器15においてドラム
缶16へ充填される相当量を計量する。所定量を計量され
たペレツトはペレツト充填装置17を経て、ドラム缶16へ
充填される。ペレツトが充填されたドラム缶16は、ドラ
ム缶搬送装置18により図示されない固化材注入設備まで
搬送され、固化処理されて最終処分まで貯蔵保管される
か、または固化処理を実施せずにペレツトの状態のまま
中間貯蔵される。

また、造粒機14は乾燥機６と同様、放射性物質の系外飛
散防止の為、固化系ブロワ19によつて系内を負圧に維持
されると共に、排気ラインに設けた排ガス粒子フイルタ
20及び排ガス高性能粒子フイルタ21によつて排気に同伴
する微量粉を除去される。

次に第２図中のタブレツト型造粒機14として用いた本発
明の粉体混合圧縮造粒機の一実施例の構造及び機能につ
いて第１図により以下説明する。

本粉体混合圧縮造粒機は第１図に示すように、螺旋形の
リボン型混合羽根23とスクリユー型押込羽根24及び整粉
羽根26を組み合せた混合機を持つ。押込羽根24のスクリ
ユー部は混合槽（ホツパ）22の円錐部と整粉室25の直胴
部との境界近辺まで延びており、その下端に取り付けら
れた整粉羽根26が整粉室25中に延びている。整粉羽根26
は押込羽根24の回転により回転される。

粉体計量器10で計量された乾燥粉体又は焼却灰は混合槽
22へ供給される。また、計量された乾燥粉体又は焼却灰
に添加するバインダはバインダ計量器12で計量され、造
粒機のホツパ形の混合槽22へ供給される。混合槽22へ供
給された一定量の乾燥粉体又は焼却灰及びバインダは、
図示されない押込羽根用電動機によつて回転される押込
羽根24と、図示されないリボン型混合羽根用電動機によ
つて回転されるリボン型混合羽根23の２種類の互いに異
なる形状の羽根を相反する方向に回転させることにより
混合される。また、混合処理後の混合粉体は、図示され
ない押込羽根用電動機を逆回転させることで押込羽根24
をリボン型混合羽根23と同一方向への回転とし、混合槽
22の下部に設けられた整粉室25へ供給される。この供給
に際しては、押込羽根24の回転数をインバーターまたは
無段変速機等によつて変化させることが可能である。

整粉室25の下部には、同一中心線上に個別に往復する相
対する２つのピストン27があり、供給された粉体は、こ
の２つのピストン27の同一方向の運動によつてシリンダ
状のダイス28の中に移動された後、該ダイス28中で相対
する２つのピストン27の運動によつて加圧圧縮され、ペ
レツトに成型される。尚、ピストン27とダイス28は所望
するペレツトの母型となつており、ピストン27の駆動は
油圧等によつて行なわれる。粉体の供給、移動及びペレ
ツトの排出に係る一連のピストン27の位置検出方式とし
てリミツトスイツチ、近接スイツチまたは光電スイツチ
等の公知の検出器を採用することが可能である。

圧縮成型されたペレツトの密度、強度等は造粒処理され
る粉体が同一のものであれば、ピストン27の加圧力に大
きく依存することが知られており、それ故、物性が均一
なピストンを安定して成型する為には、ピストン27の加
圧力を一定に制御する。したがつて、供給された粉体は
ダイス28内において、常に一定の圧縮力を油圧等によつ
て駆動されるピストン27から受けることになるので、成
型されるペレットの厚さ寸法は、整粉室25へ供給される
粉体の量によつて変動してしまう。即ち、ピストンの形
状（厚さ方向の寸法）を一定化するには、整粉室25への
粉体供給量を常に一定にする必要がある。また、整粉室
25へ常に一定量の粉体を供給することは、単に均一な寸
法を持つたペレツトを得るのみでなく造粒機14自身の処
理量を決定する上で重要な因子となる。

整粉室25に供給する粉体量を一定に制御する方法として
は、圧縮成型時のピストン27の間隙、すなわちペレツト
厚みを検出し、スクリユーフイーダーの電動機回転数を
フイードバツク制御することにより、ペレツト厚さ寸法
を一定にする方法も考えられるが、フイードバツク制御
による電動機回転数の追従の遅れがあり、またピストン
27が整粉室25を一時的に閉止することによりスクリユー
フイーダーで供給された粉体が行き場を失い圧密され、
回転数によつては閉塞等の問題が発生する懸念がある。

そこで本発明による粉体混合圧縮造粒機では各部の働き
及び作用が以下に説明するようになつている。

本発明の粉体混合圧縮造粒機における粉体とバインダの
混合作用を第３図に示す。第３図Ａに示すように混合槽
22に粉体30およびバインダ29が投入される。バインダ29
は、第１図で説明したように、混合槽22の内部に設けら
れたリボン型混合羽根23によつて混合槽22の下部方向へ
押し込まれるような流れを起こす。これと同時にバイン
ダ29より下方にあつた粉体30は、混合槽22の内部の中心
に設けられた押込羽根24によつて、混合槽22の上部方向
へ押し上げられるような流れを起こす。つまり、第１図
で説明したようにリボン型混合羽根23と押込羽根24の相
反する回転運動により、第３図Ｂに示したように混合槽
22内部にバインダ29と粉体30の流れが起こる。この２種
類の羽根の連続回転運動による混合により、第４図に示
すように混合槽22内部にバインダ29と粉体30の対向流31
が生じる。これにより、第３図Ｃに示すように混合槽22
内部のバインダ29と粉体30が混合される。

次に混合処理後の混合粉体の混合槽22下部の整粉室25へ
の供給は、第５図の如く、混合槽22内部の中心に設けら
れた押込羽根24をリボン型混合羽根23と同一方向に回転
させて混合粉体に混合槽22下部の整粉室25の方向への流
れを生じさせることによつて行う。押込羽根24と整粉羽
根26は０〜50rpmの範囲で可変可能であり、粉体の種類
によつて回転数を設定する。押込羽根24下部に取り付け
られた整粉羽根26の回転は整粉室25の粉体をほぐすと共
に、ピストン27によつてダイス28内に移動された粉体相
当量の空隙に、さらに新しい粉体が供給可能なよう空気
の置換を行う役割を果たしている。

押込羽根24は、整粉室25へ一定の押込力を供給している
が、スクリユー部が混合槽22の円錐部と整粉室25の直胴
部の境界付近で途切れている為、整粉室25がピストン27
で閉止されても押込力は混合槽22の円錐方向に分散さ
れ、押込力過大による閉塞等の問題は発生しない。この
作用は、混合槽22内の粉体量に無関係である。即ち、混
合槽22の形状は円錐形である為、押込羽根24の押込力は
混合槽22の下部の整粉室25の直胴部近辺のみに働いてお
り、これよりも上部には、押込羽根24が回転することに
よる強制的な押込力は働いていない。このことは、混合
槽22内の粉体量が極めて少なくなるまで、つまり、整粉
室25へ粉体が存在している間は、前述の作用により常に
一定の厚さ寸法を持つたペレツトが成型されることを意
味している。尚、この際、整粉室25内の粉体をほぐし、
粉体の充填を促進させる整粉羽根26は必要不可欠のもの
であるが、その形状については第１図のように任意にら
せん状にひねりを加えたものでも、又は第５図のような
直線へら状のものでも効果は同じである。

第６図は、上述の実施例において、混合槽22の内部に設
けられたリボン型混合羽根23の回転数をおよそ30R.P.M
程度に設定し、押込羽根24の回転数をおよそ40R.P.M程
度に設定してバインダと乾燥粉体または焼却灰との混合
を行い、混合槽22の上部に設けた任意の測定点における
単位時間当りのバインダと乾燥粉体または焼却灰との混
合率を表わしたものである。第６図よりわかるように経
過時間とともに混合率が上がり、経過時間５分でおよそ
100％の混合率を得た。これにより、本実施例の混合方
式によれば短時間での粉体の均一混合に効果があること
が確認された。

次にこのようにして混合された粉体の造粒部への供給に
関して本実施例による効果を以下に示す。本実施例によ
る混合槽22内粉体レベルと成型ペレツトの厚さ寸法の関
係を第７図に示す。本図では粉体投入時の混合槽22内の
粉体レベルを100とし、混合槽22の円錐部と整粉室25の
直胴部との境界を０として高さ方向をパーセンテージで
表わしている。本実施例では、得られたペレツトの厚さ
寸法は第７図中に実線で示すように混合槽22内の粉体レ
ベルに関係なく常に安定した造粒処理が可能であつた。
同様に本実施例の造粒機の実績処理量と混合槽22内の粉
体レベルの関係を第８図に示す。これにおいても、ピス
トン27による加圧力が一定であることにより得られるペ
レツトの密度が一定であり、加えてペレツト厚さ寸法も
同一になる為、期待される造粒機の処理量が混合槽内粉
体のレベルに関係なく、連続して一定であることが確認
された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、混合機能の点では短時間での均一混合
が可能であり、混合効率を上げる上で効果がある。ま
た、造粒機能の点では強制押込による粉体の圧密、閉塞
がなく、供給粉体と造粒室の空気置換が十分行なえ、し
かも混合ホツパ内の粉体量の変化に粉体の押込量が影響
されないので、圧縮成型されるペレツトの形状（厚さ方
向の寸法）が常に連続して一定である。

また、本装置は粉体貯槽と混合機及び供給ホツパの機能
を持つため、粉体処理システムの簡略化に資することが
でき、経済性の面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の造粒機の一実施例を示す縦断面図、第
２図は放射線濃縮廃液処理設部のフローを示す図、第３
図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明実施例における混合
動作説明図、第４図は同じく混合ホツパ内部における粉
体の混合による流れを模式化して示した図、第５図は粉
体供給動作説明図、第６図は本発明実施例によるバイン
ダと粉体の混合時間と混合効率の関係を示す図、第７図
は混合槽内粉体レベルとペレツト厚さ寸法の関係を示す
図、第８図は造粒機の実績処理量と混合槽内粉体レベル
の関係を示す図である。 １……濃縮廃液貯蔵タンク、２……濃縮廃液移送ポンプ ３……乾燥機供給タンク、４……循環ポンプ ５……乾燥機供給ポンプ、６……乾燥機 ７……ミストセパレータ、８……乾燥機復水器 ９……乾燥機ブロワ、10……粉体計量器 11……バインダホツパ、12……バインダ計量器 13……焼却灰計量器、14……造粒機 15……ペレツト計量器、16……ドラム缶 17……ペレツト充填装置、18……ドラム缶搬送装置 19……固化系ブロワ、20……排ガス粒子フイルタ 21……排ガス高性能粒子フイルタ 22……混合ホツパ、23……リボン型混合羽根 24……押込羽根、25……整粉室 26a……整粉羽根、26b……整粉羽根 27……ピストン、28……ダイス 29……バインダ、30……粉体 31……対向流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】混合ホッパ内部の粉体を上部から下部へ送
   る作用を起すように回転駆動される螺旋形リボン型混合
   羽根と、該リボン型混合羽根の中心軸に沿って延び、混
   合時にはホッパ内部の粉体をホッパ下部から上部へ送る
   作用を起すように回転駆動され、混合後の粉体供給時に
   は、ホッパ上部から下部へ送る作用を起すように回転駆
   動されるスクリュー型押込羽根と、上記リボン型混合羽
   根およびスクリュー型押込羽根を内蔵した粉体混合ホッ
   パと、該ホッパの下部に接続された整粉室と、該整粉室
   内にあり上記スクリュー型押込羽根の下端に取付けら
   れ、整粉室内で回転することによって、整粉室内の空気
   と粉体を置換しながら粉体を整粉室へ充填させる整粉室
   能を有した整粉羽根と、上記整粉室の下部に接続され内
   部に粉体圧縮造粒用の相対する往復動ピストンを有する
   筒形の造粒用ダイスと、を備えたことを特徴とする粉体
   混合圧縮造粒機。