機械製砂生産ラインの8つの設計原則

機械製砂生産ラインの設備は主に、破砕機、製砂機、振動フィーダー、振動スクリーンまたはドラムスクリーン、、、ベルトコンベア、などで構成されています。合理的かつ効率的なメカニズムを持つ製砂ラインを設計することは、設備の安定稼働に寄与するだけでなく、資源の節約とコスト削減にもつながります。本記事では、合理的で効率的な機械製砂生産ラインを構築するための8つの設計原則をご紹介します。

1. 自社が保有する既存鉱山や新規購入した鉱山の品質を踏まえ、合理的な一次破砕場所を決定します。長期的な計画採掘寿命を考慮するとともに、原料の輸送距離を短縮するため、骨材プラントは採石場の近くに設置すべきです。採石場が主要な需要地から遠い場合は、一次破砕機を採石場に配置し、一次破砕後の中間材料を主工場へ搬送して加工・製造を行います。

2. 砂・骨材プラントの立地選定

1) 敷地は爆破危険区域を避ける必要があります。安全距離は関連法規を遵守し、爆破地点からの距離は200m以上を確保してください。

2) プラント敷地は、既存の輸送道路、水源、電源に近接していることが望ましいです。

3) プラント敷地は、市街地や住宅地から離れて設置してください。やむを得ず市街地や住宅地に設置する場合は、卓越風向の下風側に配置し、必要な防護距離を確保してください。

3. 総合レイアウト設計

1) 工法、輸送、防火、施工に関する関連規格および規制を遵守してください。

2) プロセス要件を満たすことを前提とし、全体レイアウトは可能な限りコンパクトにし、用地を節約するとともに、設備の運転・保守のためのスペースを確保してください。

3) 既存の地形を最大限に活用した縦断設計を行い、土木工事量を削減することで、破砕材料が自然落下または自重による流動が可能となるようにしてください。

4) 粗碎工程の配置は原料ヤードに近接させ、製品ヤードは輸送道路に近接させるべきです。

5) 破砕、篩分、製砂などの重要作業場をカルスト地形、地すべり地、土石流発生域、埋立地などに配置することは避けるべきです。やむを得ずこれらの区域に配置する必要がある場合は、十分な技術的検証を実施し、確実な対策を講じなければなりません。

4. 電気自動化

電気自動化設計では、先進的で信頼性が高く、高度な自動化を実現するDCSまたはPLC制御システムを採用し、高効率化、省エネルギー、安定生産、最適制御などを達成するとともに、操作ポジション数を最小限に抑え、生産コストを低減する必要があります。

5. 建物構造

生産要件を満たすことを前提に、土木設計では生産設備を可能な限り屋外配置とし、土木工事コストの最小化を図ります。建築設計は現行の国家建築設計規範および基準を厳格に遵守し、工場内の換気、放熱、防音、防振対策に配慮するとともに、耐火、防爆、防水、防湿などの技術的措置を採用します。

6. 給排水および空調設備

1) 骨材生産ラインで使用される水は、主に散水による粉塵抑制用水、砂・石洗浄用水、生活用水、消火用水などの観点から検討します。排水システムは、雨水と生産・生活汚水を分離する方式を採用します。

2) 国が指定する暖房地域においては、集中暖房方式を検討した設計を行います。

3) 圧縮空気ステーションの設計能力では、工場全体の総空気消費量だけでなく、配管漏れや安全係数（1.2～1.3）などの要因も考慮されています。

7. 鉱山

鉱山分野においては、鉱床探査データの分析に基づき、鉱体の状況に応じた鉱山開発・利用計画を策定し、鉱山資源を合理的に活用します。また、森林への農地復元を考慮し、好ましくない地質災害を回避することで、開発と利用、生態系の保護、資源の節約、環境に優しい取り組みを実現します。

8. 生産プロセス

生産プロセス設計は単純な理解で済むものだと考える方が多くいらっしゃいますが、実際には高度な専門知識が求められます。まず生産規模を確定し、プロセスバランス計算を実施して、各プロセス設備の処理能力と稼働率を合理的に設定します。次に物質バランス計算を行い、各種資材の保管方法および保管期間を最適化します。さらに、生産過程における粉塵特性に基づいて集塵計画を策定し、風量計算を実施した上で、適切な集塵機を選定する必要があります。

まとめ

鉱石の土分含有量や硬度などの特性を分析し、貴社の立地条件を踏まえた上で、方案比較を通じて脱泥、破砕、篩分け、製砂、集塵、搬送設備を合理的に選定します。空力バランスとシステム理論を活用し、メカニカルサンド・グラベル生産ライン の各工程間の性能マッチングを最適化することで、生産ライン全体が高品質かつ高効率で稼働するよう実現します。