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特開2019-69894細骨材、軽石、火山ガラス材、混合セメント及びパーライト
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-69894(P2019-69894A)
(43)【公開日】2019年5月9日
(54)【発明の名称】細骨材、軽石、火山ガラス材、混合セメント及びパーライト
(51)【国際特許分類】
C04B 14/02 20060101AFI20190412BHJP
B07B 4/08 20060101ALI20190412BHJP
C01B 33/26 20060101ALI20190412BHJP
C01G 49/00 20060101ALI20190412BHJP
C04B 14/14 20060101ALI20190412BHJP
C04B 14/16 20060101ALI20190412BHJP
C04B 14/18 20060101ALI20190412BHJP
C04B 28/22 20060101ALI20190412BHJP
【ＦＩ】
C04B14/02 C
B07B4/08 Z
C01B33/26
C01G49/00 A
C04B14/14
C04B14/16
C04B14/18
C04B28/22
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】46
(21)【出願番号】特願2018-223822(P2018-223822)
(22)【出願日】2018年11月29日
(62)【分割の表示】特願2016-91671(P2016-91671)の分割
【原出願日】2016年4月28日
(31)【優先権主張番号】特願2015-92388(P2015-92388)
(32)【優先日】2015年4月28日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】591155242
【氏名又は名称】鹿児島県
(71)【出願人】
【識別番号】508120167
【氏名又は名称】株式会社プリンシプル
(74)【代理人】
【識別番号】100096714
【弁理士】
【氏名又は名称】本多 一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100124121
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 由美子
(74)【代理人】
【識別番号】100176566
【弁理士】
【氏名又は名称】渡耒 巧
(74)【代理人】
【識別番号】100180253
【弁理士】
【氏名又は名称】大田黒 隆
(72)【発明者】
【氏名】袖山 研一
(72)【発明者】
【氏名】吉村 幸雄
(72)【発明者】
【氏名】東 和朗
【テーマコード（参考）】
4D021
4G002
4G073
4G112
【Ｆターム（参考）】
4D021AA03
4D021AB01
4D021FA09
4D021GA02
4D021GA08
4D021GA12
4D021GA18
4D021HA10
4G002AA01
4G002AA12
4G002AE05
4G073BD04
4G073BD21
4G073CD04
4G073CF01
4G073FA10
4G073FA11
4G073FA30
4G073FD30
4G073GA11
4G073GA16
4G073UB07
4G112PA02
4G112PA07
(57)【要約】
【課題】従来の普通シラスの整粒方法の改良を図り、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができる火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法を提供する。【解決手段】 火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を常温又は高温の気流に搬送させ、循環する気流経路に接続された少なくとも２個のサイクロン分級機を有する粗粒回収用のサイクロン分級機群と、このサイクロン分級機群に連結した細粒回収用のサイクロン分級機と、このサイクロン分級機に連結した微粉回収用のバグフィルタとを有する気流分級装置により、粗粒回収用サイクロン分級機群にて粗粒を、細粒回収用サイクロン分級機にて細粒を、微粉回収用バグフィルタにて微粉を回収し、回収された粗粒から細骨材を回収する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分から細骨材を回収して得られたことを特徴とする細骨材。
選別された重比重分から細骨材を回収して得られたことを特徴とする細骨材。
【請求項2】
火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収して得られた細骨材。
選別された重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収して得られた細骨材。
【請求項3】
火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、粒径０．３ｍｍ以上に分離されたことを特徴とする軽量骨材用の軽石。
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、粒径０．３ｍｍ以上に分離されたことを特徴とする軽量骨材用の軽石。
【請求項4】
火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、粒径０．０５ｍｍ未満に分離されたことを特徴とする火山ガラス材。
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、粒径０．０５ｍｍ未満に分離されたことを特徴とする火山ガラス材。
【請求項5】
火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、分離された粒径０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの火山ガラス材、０．０５ｍｍ未満の火山ガラス材及び粒径０．３ｍｍ以上の火山ガラスからなる軽石のうちの少なくとも一つを粉砕して得られたことを特徴とするポゾラン効果を有する混和材用の火山ガラス材。
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、分離された粒径０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの火山ガラス材、０．０５ｍｍ未満の火山ガラス材及び粒径０．３ｍｍ以上の火山ガラスからなる軽石のうちの少なくとも一つを粉砕して得られたことを特徴とするポゾラン効果を有する混和材用の火山ガラス材。
【請求項6】
請求項４又は５記載の火山ガラス材に、ポルトランドセメントを混合または混合したあと粉砕して製造したことを特徴とするポゾラン効果を有する混合セメント。
【請求項7】
火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、分離された粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材をそのまま又は粉砕した後、焼成膨張させて得られたことを特徴とするパーライト。
選別された重比重分から、又は、重比重分及び多孔板落下分から細骨材を回収することにより細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、かつ、分離された粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材をそのまま又は粉砕した後、焼成膨張させて得られたことを特徴とするパーライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、火山噴出物堆積鉱物、例えば普通シラスを乾式分離する乾式分離方法により分離された細骨材、軽石、火山ガラス材、混合セメント及びパーライトに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリート用細骨材としては、川砂、海砂のような天然砂が用いられていたが、川砂は、長年にわたる乱掘の結果、枯渇をきたしているし、また海砂の採取が環境破壊につながるためその採取が制限され、一部を輸入に頼らざるを得ない事態が生じている。海砂の依存度の高い西日本では、特に深刻であり、天然砂に代わるべき原料の入手が緊急の課題となっている。
【0003】
ところで、シラスは、南九州に広く分布する火山噴出物堆積鉱物の１種であって、大量に入手可能な資源であることから、シラスをコンクリート用の骨材として活用できれば天然砂の代りになり得る。特に、川砂などの無塩砂は、コンクリート、特に鉄筋コンクリートの長寿命化に寄与するため、塩分の混入が避けられない海砂よりも付加価値が高いが、川砂の採取は、淡水生物や水生植物などの生態系の破壊をもたらし、環境負荷が大きい。シラスは、陸上にある約３万年前の火砕流堆積物であり無塩なので、シラスから取り出された細骨材は、無塩砂として付加価値が高い。
【0004】
コンクリート用細骨材として、普通シラス、すなわち、南九州のシラス台地を形成するもので、天然のままで加工されていないシラスを用いる場合の最大の課題は、鹿児島県土木部が監修した「シラスを細骨材として用いるコンクリートの施工マニュアル（案）」（２００６年発行）によれば、シラス中に極めて多くの微粒分が含まれていることにある。普通シラス中の粒径０．１５０ｍｍ以下の微粒分の含有量は、２０〜４０％の範囲であり、平均で３０％程度と、天然砂に比べて異常に多くなっている。微粒分が多いのは、水による淘汰作用を受けた川砂などと異なり、普通シラスが水の淘汰作用を受けていない巨大な火砕流堆積物であるということに由来する。土木学会「コンクリート標準示方書」には、普通砂の場合は粒径０．１５０ｍｍ以下の粒子含有量を１０％以下とし、砕砂及び高炉スラグ砕砂については同含有量を１５％以下とすることができるとしているから、普通シラスをそのままでは普通砂に用いることはできない。仮に、粒径０．１５０ｍｍ以下の微粒分を大量に含む細骨材を用いた場合は、まだ固まらないフレッシュコンクリートの流動性が阻害され、単位水量の増大につながる。このため、粒径０．１５０ｍｍ以下の微粒分を、望ましくは砕砂と同じ１５％以下、少なくとも１５％未満にまで除去する必要があるが、その除去には多大の経費を要し、コスト高になるために、これまで実現できなかった。
【0005】
すなわち、シラスから粒径０．１５０ｍｍ以下の微粒分を除去するには、乾式ふるい分け法と湿式ふるい分け法があるが、前者をシラスが未乾燥のままで行うと、含まれる水分が粒子同士の接着を保持する働きをしたり、ふるい過程で振動により水分がしみ出してくる場合があることから、微粒分は凝集したり粗粒子に付着したまま、ふるいの網にも付着してしまい、ふるいが目詰まりを起こして微粒分の除去が不可能となる。そのため、ふるい分けに先立って乾燥する必要があるが、それには多大のエネルギー消費を伴う上に長い処理時間を必要とし、実用化の上で大きな障害となるのを免れない。また、後者の湿式ふるい分け法は、大量の水を用いなければならない上に、整粒後に乾燥処理を行う必要があるため、前者と同様の不利を伴う。
【0006】
シラスを整粒する際のもう一つの課題として、除去された粒径０．１５０ｍｍ以下の微粒分、すなわち不要残分の処分の問題がある。ＪＩＳ−Ａ１２０４「土の粒度試験方法」によれば、粒径２〜４．７５ｍｍが細礫分、粒径０．８５０〜２ｍｍが粗砂分、粒径０．２５０〜０．８５０ｍｍが中砂分、粒径０．０７５〜０．２５０ｍｍが細砂分、粒径０．００５〜０．０７５ｍｍがシルト分、粒径０．００５ｍｍ以下が粘土分と規定されている。したがって、粒径０．１５０ｍｍ以下の微粒分は、粒度分布が広く、細砂分の一部とシルト分と粘土分とが混在していることになり、付加価値も低く、その用途が無い。そのシルト分と粘土分のうち、特に粘土分は、粒子が細かく水中で沈降し難いので、濁ったまま川や海に流すことができず、ため池でコストのかさむ凝集剤を使って沈降速度を高めて沈殿分離したものを廃棄処分しなければならず、その処分費用も無視できない。また、その上澄液の排水も凝集剤の成分が混入しているので、自然環境への放流は、環境上も好ましくない。一度、水に浸された粘土分やシルト分と粘土分の凝集体は、乾燥過程で、凝固してしまい、利用する場合に、単粒子に分散させて用いたくても、単粒子に分散しにくいので、たとえ混和材などに用いようとしても凝集構造が邪魔をして、本来有する可能性のあるポゾラン効果を発現し難い。更に、凝集剤の成分が混入している場合には、混和材としての効果が低減する。
【0007】
所望の粒度に整えることを整粒というが、普通シラスを整粒して上記のように粒径０．１５０ｍｍを基準に２分割した場合に、その一方が製品として有用であっても、他方の不要残分が発生して、その処分費用を製品に転嫁することになるため、価格競争で不利になる。また、整粒による分割数が少ないと、自ずと粒度幅が広いものとなり、付加価値が低くなるので、採算が合わなかった。
【0008】
したがって、吉田シラスや加久藤シラスのような、水による天然の淘汰作用を受けて粒度が細かく揃っている資源量の極めて少ないシラスは例外として、シラス台地を形成する普通シラスについては、工業的には整粒すると採算がとれないのが現状であった。
【0009】
普通シラスの整粒方法に関して、第一サイクロンないし第四サイクロンとバグフィルタとを組み合わせて、第一サイクロンで細骨材、第二サイクロンで粗砂分及び中砂分、第三サイクロンで中砂分及び細砂分、第四サイクロンで細砂分及びシルト分、バグフィルタで粘土分を、それぞれ回収する方法がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１０−２６９９５１号公報（特許請求の範囲その他）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
特許文献１に記載の整粒方法は、煩雑で多量の熱エネルギーの消費を伴う原料シラス又は製品の乾燥処理や、大量の水を使用する水簸処理を行うことなく、火山噴出物堆積鉱物から所望の粒度に整えられた付加価値の高い整粒物を、簡単かつ効率的に、多種類にて同時に大量生産することが可能である。しかしながら、普通シラスを原料に、第一サイクロンで回収される細骨材は、そのままではＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上のものの収率が低く、収率を高めるために更なる改良が求められていた。
【0012】
本発明は、従来の普通シラスの整粒方法の改良を図り、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができる火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法と乾式分離方法により得られた細骨材、軽石、及び火山ガラス材、混合セメント及びパーライトを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明者らは、火山噴出物堆積鉱物、例えば普通シラスから、粒径５ｍｍ以上の礫分を取り除いたのち、特定の気流分級装置、特定の比重差選別装置又は両者を組み合わせた装置により乾式分離することで、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【0014】
本発明の一側面は、火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を常温または高温の気流に搬送させ、循環する気流経路に接続された少なくとも２個のサイクロン分級機を有する粗粒回収用のサイクロン分級機群と、このサイクロン分級機群に連結した細粒回収用のサイクロン分級機と、このサイクロン分級機に連結した微粉回収用のバグフィルタとを有する気流分級装置により、粗粒回収用のサイクロン分級機群にて粗粒を、細粒回収用のサイクロン分級機にて細粒を、微粉回収用のバグフィルタにて微粉を回収し、回収された粗粒から細骨材を回収することを特徴とする火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法である。
【0015】
上記発明において、粗粒回収用のサイクロン分級機群のうちの一つのサイクロン分級機は、上部が円錐形状を有し、この円錐形状の頂部で管路と接続することが好ましく、また、粗粒回収用のサイクロン分級機群の上流側に、サイクロン解砕機を有することが好ましい。
【0016】
本発明の別の側面は、火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、選別された重比重分から細骨材を回収することを特徴とする火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法である。
上記発明において、細骨材は、選別された重比重分ばかりでなく多孔板落下分からも回収することができる。
【0017】
上記発明において、エアテーブル式の比重差選別装置により選別された多孔板落下分を、作業条件が異なる同一又は別のエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに更に選別して、更に選別された重比重分から細骨材を回収することが好ましい。複数の比重差選別装置を用いる上記発明において、細骨材は、更に選別された重比重分ばかりでなく、更に選別された多孔板落下分からも回収することができる。
また、複数の比重差選別装置を用いる上記発明において、下流側の比重差選別装置では、多孔板落下分を選別することなく、重比重分と、軽比重分と、集塵分とに選別することもできる。
また、複数の比重差選別装置を用いる上記発明において、上流側の比重差選別装置で選別された軽比重分を下流側の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに更に選別して、更に選別された軽比重分から軽量骨材用の軽石を回収することができ、この場合、下流側の比重差選別装置では、多孔板落下分を選別することなく、重比重分と、軽比重分と、集塵分とに選別して、更に選別された軽比重分から軽量骨材用の軽石を回収することもできる。
更に、複数の比重差選別装置を用いる上記発明において、上流側の比重差選別装置で選別された集塵分を下流側の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに更に選別して、更に選別された集塵分から火山ガラス材を回収することができ、この場合、下流側の比重差選別装置では、多孔板落下分を選別することなく、重比重分と、軽比重分と、集塵分とに選別して、更に選別された集塵分から火山ガラス材を回収することもできる。
【0018】
本発明の別の側面は、火山噴出物堆積鉱物から粒径５ｍｍ超の礫分を除去し、残部を常温または高温の気流に搬送させ、循環する気流経路に接続された少なくとも２個のサイクロン分級機を有する粗粒回収用のサイクロン分級機群と、このサイクロン分級機群に連結した細粒回収用のサイクロン分級機と、このサイクロン分級機に連結した微粉回収用のバグフィルタとを有する気流分級装置により、粗粒回収用のサイクロン分級機群にて粗粒を、細粒回収用のサイクロン分級機にて細粒を、微粉回収用のバグフィルタにて微粉を回収し、回収された粗粒を水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風するエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに選別して、
選別された重比重分から細骨材を回収することを特徴とする火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法である。
上記発明において、細骨材の回収は、選別された重比重分ばかりでなく多孔板落下分からも回収することができる。
【0019】
上記発明において、粗粒回収用のサイクロン分級機群のうちの一つのサイクロン分級機は、上部が円錐形状を有し、この円錐形状の頂部で管路と接続することが好ましく、粗粒回収用のサイクロン分級機群の上流側に、サイクロン解砕機を有することが好ましく、エアテーブル式の比重差選別装置により選別された多孔板落下分を、作業条件が異なる同一又は別のエアテーブル式の比重差選別装置に供給して、重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とに更に選別して、更に選別された重比重分から細骨材を回収することが好ましい。
【0020】
上記気流分級装置を備える上記発明において回収された粗粒の粒径が０．３０〜５ｍｍであり、細粒の粒径が０．０５〜０．３０ｍｍであり、微粉の粒径が０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。上記比重差選別装置を備える上記発明において、重比重分を密度２．５ｇ／ｃｍ３以上で選別し、それ未満を軽比重分として選別することが好ましい。
上記気流分級装置及び上記比重差選別装置のうちの少なくとも一方を備える上記発明において、軽比重分及び細粒の少なくとも一方をふるい分けして、ふるい上とふるい下とに分級することが好ましい。ふるい上は軽量骨材として回収することができ、特に火山噴出物堆積鉱物がシラスである場合に、軽比重分及び細粒の少なくとも一方をふるい分けして、ふるい下をパーライト原料又はシラスバルーン原料として回収したりすることが好ましい。このふるい分けに用いられるふるいの網目は、７５μｍ以上であることが好ましい。
【0021】
本発明の一側面は、循環する気流経路に接続された少なくとも２個のサイクロン分級機を有する粗粒回収用のサイクロン分級機群と、このサイクロン分級機群に連結した細粒回収用のサイクロン分級機と、このサイクロン分級機に連結した微粉回収用のバグフィルタとを有する気流分級装置を備えることを特徴とする火山噴出物堆積鉱物の乾式分離装置である。
【0022】
上記発明において、粗粒回収用のサイクロン分級機群のうちの一つのサイクロン分級機は、上部が円錐形状を有し、この円錐形状の頂部で管路と接続することが好ましく、粗粒回収用のサイクロン分級機群の上流側に、サイクロン解砕機を有することが好ましく、粗粒回収用のサイクロン分級機群のうちの一つのサイクロン分級機及び細粒回収用のサイクロン分級機の少なくとも一方が吸気調整手段を備え、この吸気調整手段により気流上昇速度を調整することが好ましい。上記発明において、更に水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板を振動させつつ下方から多孔板に向けて送風する１又は２以上のエアテーブル式の比重差選別装置を備えることが好ましい。
また、エアテーブル式の比重差選別装置では、重比重分を密度２．５ｇ／ｃｍ３以上とし、それ未満を軽比重分として選別することが好ましい。
更に、軽比重分及び細粒の少なくとも一方を粒径０．３ｍｍでふるい分けして、ふるい上を軽量骨材として回収することができる。火山噴出物堆積鉱物がシラスである場合には、ふるい分けして、ふるい下をパーライト（ＪＩＳ Ａ５００７相当）原料又はシラスバルーン原料又は混和材原料として回収することができる。このふるい分けに用いられるふるいの網目は、７５μｍ以上であることが好ましい。
【0023】
本発明の一側面は、上記本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により得られた細骨材である。本発明の一側面は、上記本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、粒径０．３ｍｍ以上に分離された火山ガラス材からなる軽量骨材用の軽石である。
【0024】
本発明の一側面は、上記本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、粒径０．０５ｍｍ未満に分離された火山ガラス材である。この粒径０．０５ｍｍ未満に分離された火山ガラス材は、ポゾラン効果を有する混和材とすることができる。また、粒径０．０５ｍｍ未満の火山ガラス材、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの火山ガラス材及び０．３ｍｍ以上の火山ガラスからなる軽石の少なくとも一つを粉砕することで、粉砕していない火山ガラス材より優れたポゾラン効果を有する混和材とすることができる。また、この残余の火山ガラス材及び粉砕した火山ガラス材の少なくとも一方に、ポルトランドセメントを混合してポゾラン効果を有する混合セメントとすることができる。
【0025】
本発明の一側面は、上記本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、分離された粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材をそのまま又は粉砕した後、焼成膨張させて得られたパーライトである。
【0026】
本発明によれば、例えば、普通シラスを乾式分離することにより、重比重分を細骨材として、軽比重分及び細粒のふるい上を軽量骨材として、軽比重分及び細粒のふるい下をパーライト、パーライト原料又はシラスバルーン原料として、微粉を混和材原料またはポゾラン効果を有する混和材またはポゾラン効果を有する混合セメント原料として、付加価値の高いものをそれぞれ回収することができ、普通シラスの有効活用が図られる。換言すれば、本発明は、普通シラス等の火山噴出物堆積鉱物を乾式分離することにより細骨材や、軽量骨材や、パーライトや、パーライト原料又はシラスバルーン原料や、混和材原料またはポゾラン効果を有する混和材またはポゾラン効果を有する混合セメント原料を製造することができる製造方法である。
【発明の効果】
【0027】
本発明によると、従来の整粒方法に比べて密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができ、しかも、大量の原料を処理して、所望の粒度、密度に整えられた高品位の回収物を、多種類にて得ることができるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】参考例１の乾式分離方法を実施する乾式分離装置の一例の概略図である。
【図2】参考例２の乾式分離方法に用いて好適な乾式分離装置の一例を示す概略図である。
【図6】本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。
【図7】比重差選別装置の原理を説明する模式図である。
【図9】本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。
【図11】本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。
【図12】本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。
【図13】本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。
【図14】実施例３により得られた重比重分の粒度分布を示すグラフである。
【図15】実施例４〜９の圧縮強度を比較例と共に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図面に従って、本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法、乾式分離装置、細骨材及び火山ガラス材の実施形態を、火山噴出物堆積鉱物の一種である普通シラスを原料に用いた例で説明する。
【0030】
（実施形態１）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び装置の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の乾式分離方法に用いて好適な乾式分離装置の一例を示す概略図である。
図１に示す乾式分離装置は、気流分級装置１０を備えている。この気流分級装置１０は、粗粒回収用のサイクロン分級機群１２〜１４と、細粒回収用のサイクロン分級機１５と、サイクロン分級機に連結した微粉回収用のバグフィルタ１６とを有している。
【0031】
図示した乾式分離装置において、普通シラスは、ベルトフィーダ３からふるい４に供給され、ふるい４により、粒径５ｍｍ超の礫分が、ふるい上として除去され、残部がふるい下として気流分級装置１０に供給される。図示した例では、粒径５ｍｍ超の礫分の除去のためにふるい４を用いているが、ふるい４の代わりに、原料である普通シラスの粒径を５ｍｍ以下に粉砕する機械を用いることもできる。また、５ｍｍ以下に粉砕する機械を用いて粉砕することにより、普通シラスに含まれる軽石の内部が露出し、分離されて回収された軽石製品の白色度が向上するという利点もある。粉砕された軽石が回収された、小さな軽石や火山ガラス粒子は、軽石粒子内部のガラス表面が露出しており、焼成して膨張発泡させて製造した発泡軽石や、概ね０．１５ｍｍ以上のパーライト同等品や、概ね０．１５ｍｍ以下のシラスバルーンの白色度が、粉砕工程を経ていない軽石や火山ガラス粒子起源の発泡軽石やパーライト相当品やシラスバルーン相当品に比べて白色度が高くなるという利点がある。
【0032】
気流分級装置１０は、複数のサイクロン解砕機１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと複数のサイクロン分級機１２〜１５と、バグフィルタ１６とを備えるとともに、これらを接続する管路１７Ａ〜１７Ｉを備えている。
【0033】
気流分級装置１０において、ふるい下として分級された粒径５ｍｍ以下の普通シラスを、まずサイクロン解砕機１１Ａに導き、サイクロン解砕機１１Ａから管路１７Ａを経由してサイクロン解砕機１１Ｂに導き、サイクロン解砕機１１Ｂから管路１７Ｂを経由してサイクロン解砕機１１Ｃに導く。サイクロン解砕機１１Ａの投入口では、排気ブロワ１８に起因する管路１７Ａ〜１７Ｉへの吸引力が働き、大量の吸気Ｇが、サイクロン解砕機１１Ａの最外周に設置された角パイプの引き込み口から導入されて下方向への螺旋状の旋回流となり、上方から少量の吸気と共にシラス原料が投下されると、螺旋状の下方向への気流の流れに乗って凝集体が分散されて配管内壁をなぞるようにして次のサイクロン解砕機１１Ｂに送られ、詰まりのないスムーズな、大量の原料投入が可能となっている。原料の搬送及び乾燥、単粒子化、分離に必要な主なエネルギーは、排気ブロワ１８の吸引力を動力源としており、サイクロン解砕機とサイクロン分級機を立体的に組み合わせて、コンパクトながら経路の直線距離以上に原料粒子の移動距離を最大化する構造を有しており、原料と空気の接触が多くなることにより、気流乾燥と粒子の単粒子化を効率よく発現できる。
【0034】
サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃは、普通シラス粒の凝集を遠心力により分散するためのサイクロンである。サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃを経て分散された普通シラスを、管路１７Ｃを経てサイクロン分級機１２に導く。１１Ａ〜１１Ｃを経るサイクロン解砕機とそれらを繋ぐ管路内では、付着粒子や凝集粒子のサイクロン解砕機内壁面や管路内壁への衝突、摩擦、接触やそれら粒子同士の衝突、摩擦、接触が強制的に働き、粗粒に付着した細粒や微粉の剥離、解離と凝集体の解砕が促進され、粒子に付着した水分や粒子間に介在している水分が空気との接触により空気へ移動し、粒子の乾燥が進む。したがって、原料の普通シラスが概ね４パーセント以上の水分を含んでいる場合には、サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃを有しサイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃにて乾燥させる本実施形態の乾式分離装置を用いることが好ましい。
【0035】
サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃによる剥離、解砕、乾燥の相乗効果により、粗粒、細粒及び微粉の単粒子化が促進する。サイクロン解砕機１１Ｃに接続しているサイクロン分級機１２は、普通シラスから粗粒と、粗粒以外とに分級する。粗粒、細粒及び微粉の単粒子化を促進するため、図３や図５に示すようにサイクロン解砕機を合計４個や５個やそれを超える数のサイクロン解砕機を設けてもよい。
【0036】
サイクロン分級機１２により粗粒はサイクロン分級機１２の下方に接続する管路から回収される。粗粒は、粒径が０．３０〜５ｍｍであり、ベルトフィーダ５を経由して後述する比重差選別装置２１に供給される。サイクロン分級機１２による粗粒の回収量に比べて比重差選別装置２１の選別能力が大きい場合、サイクロン分級機１２による粗粒を一旦貯蔵し、比重差選別装置２１にバッチ式で供給することもできる。なお、サイクロン分級機１２により分級された粗粒の粒径の値０．３０〜５ｍｍは、概略値である。また、後述するように吸気調整手段としてサイクロン分級機１２の下側の管路に備えられた開口１２ａの大きさを調整することにより、粗粒の粒径の値又は回収率は調整可能である。
【0037】
サイクロン分級機１２の上部は円錐形状を有し、この円錐形状の頂部で管路１７Ｄと接続している。サイクロン分級機１２の上部は円錐形状を有していることにより、サイクロン分級機１２から上方へ上昇する旋回気流の流れをスムーズにして、所定の粒径の粗粒をサイクロン分級機１２の下方に落下させ、粗粒よりも小さな粒径のものはサイクロン分級機１２から上方へ上昇する気流に乗って管路１７Ｄに搬送されるようにしている。サイクロン分級機１２の下方に接続する管路には、開口１２ａを備えている。この開口１２ａは吸気調整手段であり、開口１２ａの大きさを調整することにより、開口１２ａを備える管路内の上昇気流の流速を調整することができる。より具体的には開口１２ａを大きくしてサイクロン分級機１２の下方から上方に向かう上昇気流の流速を速くすることにより、ひいては粗粒中における密度２．５ｇ／ｃｍ３以上のものの割合を向上させることができる。開口１２ａは、例えばフランジ継手の間の隙間であり、この隙間の間隔を厚さの異なるワッシャー等で調整することにより、開口１２ａから取り込まれる吸気Ｈの空気量を調整し、サイクロン分級機１２の下方から上方に向かう上昇気流の流速を調整することができる。
サイクロン分級機１２の下方に接続する管路には、開口１２ａよりも下方に、２個の開閉弁１２ｂを有している。図示した乾式分離装置の作業中に、粗粒はサイクロン分級機１２の下方に接続する管路内に堆積する。この粗粒を作業中に回収するために、まず上側の開閉弁１２ｂを開いて下側の開閉弁１２ｂを閉じ、これにより粗粒を上側の開閉弁１２ｂと下側の開閉弁１２ｂとの間に落下させ、次に上側の開閉弁１２ｂを閉じて下側の開閉弁１２ｂを開き、これにより上側の開閉弁１２ｂと下側の開閉弁１２ｂとの間の粗粒を回収する。ここで、開閉弁１２ｂの代わりに同じ機能を有するロータリーバルブを用いることもできる。
【0038】
単粒子化した粗粒の収率を高めるために、サイクロン分級機１３及び管路１７Ｄ、管路１７Ｅを設け、サイクロン分級機１２のオーバーフロー分を、管路１７Ｄを経由してサイクロン分級機１３に導き、このサイクロン分級機１３のアンダーフロー分を、管路１７Ｃに接続した管路１７Ｅを経由してサイクロン分級機１２に導く一番目の循環経路を形成している。また、単粒子化した粗粒の収率を更に高めるために、サイクロン分級機１４及び管路１７Ｆ、管路１７Ｇを設け、サイクロン分級機１３のオーバーフロー分を、管路１７Ｆを経由してサイクロン分級機１４に導き、このサイクロン分級機１４のアンダーフロー分を、管路１７Ｄに接続した管路１７Ｇを経由してサイクロン分級機１３に導く二番目の循環経路を形成している。これらの気流の循環経路内を循環することにより、付着粒子や凝集粒子のサイクロン分級機内壁面や管路内壁への衝突、摩擦、接触やそれら粒子同士の衝突、摩擦、接触が強制的に働き、粗粒に付着した細粒や微粉の剥離と凝集体の解砕が促進され、粒子に付着した水分や粒子間に介在している水分が空気との接触により空気へ移動し、粒子の乾燥が進む。これらの剥離、解砕、乾燥の相乗効果により、粗粒、細粒及び微粉の単粒子化が促進する。以上の効果により、管路内及びサイクロン分級機内が常温の気流であっても普通シラスは水分が低減されて乾燥する。サイクロン解砕機１１Ａに導入される吸気Ｇが、乾燥した空気又は温風であれば、更にシラスの乾燥と単粒子化が促進する。
【0039】
図１に示した本実施形態では、２つの循環経路を形成するためにサイクロン分級機１３及びサイクロン分級機１４を設けているが、循環経路を３個や４個やそれを超える数で形成し、そのために図４や図５に示すように合計３個や４個やそれを超える数のサイクロン分級機を設けてもよい。
【0040】
サイクロン分級機１４のオーバーフロー分を、管路１７Ｈを経由してサイクロン分級機１５に導く。サイクロン分級機１５は、サイクロン分級機１４のオーバーフロー分から細粒と、細粒以外の微粉とに分級する。細粒は、粒径が０．０５〜０．３０ｍｍであり、後述するふるいに供給される。なお、サイクロン分級機１５により分級された細粒の粒径の値０．０５〜０．３０ｍｍは、概略値である。また、吸気調整手段としてサイクロン分級機１５の下側の管路に備えられた開口１５ａの大きさを調整することにより、細粒の粒径の値又は回収率は調整可能である。
【0041】
サイクロン分級機１５の下方に接続する管路には、開口１５ａを備えている。この開口１５ａは吸気調整手段であり、開口１５ａの大きさを調整することにより、開口１５ａを備える管路内の上昇気流の流速を調整することができ、ひいては細粒の粒度分布又は平均粒径又は回収率を調整することができる。開口１５ａは、例えばフランジ継手の隙間であり、この隙間の間隔を厚さの異なるワッシャー等で調整することにより、開口１５ａから取り込まれる吸気Ｉの空気量を調整し、サイクロン分級機１５の下方から上方に向かう上昇気流の流速を調整することができる。
【0042】
サイクロン分級機１５の下方に接続する管路には、開口１５ａよりも下方に、２個の開閉弁１５ｂを有している。図示した乾式分離装置の作業中に、細粒はサイクロン分級機１５の下方に接続する管路内に堆積する。この細粒を作業中に回収するために、まず上側の開閉弁１５ｂを開いて下側の開閉弁１５ｂを閉じ、これにより細粒を上側の開閉弁１５ｂと下側の開閉弁１５ｂとの間に落下させ、次に上側の開閉弁１５ｂを閉じて下側の開閉弁１５ｂを開き、これにより上側の開閉弁１５ｂと下側の開閉弁１５ｂとの間の細粒を回収する。ここで、開閉弁１５ｂの代わりに同じ機能を有するロータリーバルブを用いることもできる。
【0043】
回収された細粒を、ふるい１９によりふるい分けする。ふるいの網目は３００μｍであり、粒径０．３ｍｍを超える細粒はふるい上に、粒径０．３ｍｍ以下の細粒はふるい下に分離される。サイクロン分級機１５のアンダーフロー分として分級された細粒は、主に火山ガラスであり、粒径０．３ｍｍ以上の軽石を含んでいる。この粒径０．３ｍｍ以上の軽石は、軽量骨材として有用である。そこで、ふるい１９により粒径０．３ｍｍでふるい分けすることで、軽量骨材を回収することができる。
【0044】
また、ふるい１９のふるい下は、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラス材である。特に火山噴出物堆積鉱物が本実施形態のようにシラスである場合には、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラス材は、加熱により発泡するので、パーライト原料又はシラスバルーン原料として有用である。また、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラス材を粉砕することにより混和材として用いることができる。本実施形態の乾式分離方法は、粒径が０．０５ｍｍ以下の微粉をサイクロン分級機１５のオーバーフロー分として分級していることから、ふるい１９のふるい下は微粉をほとんど含んでいない。したがって、ふるい１９のふるい下は粒径が概略０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの、粒径が整った火山ガラス材Ｂ２を得ることができる。
【0045】
サイクロン分級機１５のオーバーフロー分として、細粒以外の微粉を、管路１７Ｉを経由してバグフィルタ１６に導く。バグフィルタ１６は、微粉Ｃを回収する。微粉Ｃは、粒径が０．０５ｍｍ以下である。なお、微粉Ｃの粒径の値０．０５ｍｍ以下は、概略値である。微粉Ｃは、主に火山ガラスよりなり、ポゾラン効果を有する混合セメント原料、より具体的には混和材又はその原料として有用である。ここで、バグフィルタ１６の部分は、電気集塵装置に取り替えても同様に機能する。
【0046】
バグフィルタ１６には排気ブロワ１８が接続され、バグフィルタ１６のろ布を通過した気流は、排気ブロワ１８で排気Ｊが排出される。また、サイクロン解砕機１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びサイクロン分級機１２〜１５は、この排気ブロワ１８により駆動され、搬送気流は排気ブロワ１８より外部に排出される。図１に示した本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置によれば、普通シラスを粗粒Ａと細粒Ｂと微粉Ｃとに分離することができ、更に細粒Ｂを粒径０．３ｍｍ超え（Ｂ１）と粒径０．３ｍｍ以下（Ｂ２）に分離することができる。密度２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材は粗粒Ａ中に含まれているから、粗粒Ａを回収することにより密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができる。
【0047】
（実施形態２）火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び装置の別の実施形態を説明する。
図２は、本発明の乾式分離方法に用いて好適な乾式分離装置の一例を示す概略図である。なお、図２において、図１と同一部材については同一符号を付している。したがって、本実施形態において、先に実施形態１で説明したのと同一の部材についての重複する説明は省略する。また、図示したふるい４の代わりに、原料である普通シラスの粒径を５ｍｍ以下に粉砕する機械を用いることもできる。
【0048】
図２に示した乾式分離装置が図１に示した乾式分離装置と相違する点は、粗粒回収用のサイクロン分級機群１２〜１４に普通シラスを供給するロータリーフィーダ２０を有している点である。原料の普通シラスの水分が概ね４パーセント未満である場合には、サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃを経由して乾燥させなくても、粗粒回収用のサイクロン分級機群１２〜１４内をスムーズに循環させることができ、粗粒回収用のサイクロン分級機群１２〜１４内を循環する過程で乾燥させることができる。そこで、定量的に供給が可能なロータリーフィーダ２０により普通シラスを、サイクロン分級機１３の頂部に供給する。
【0049】
ロータリーフィーダ２０は、密閉性が高く、空気による搬送を必要とせずにシラス原料を定量的に供給できる。ロータリーフィーダ２０からサイクロン分級機１３の上部に投入された普通シラスは、管路１７Ｆから気流に乗って、サイクロン分級機１４に送られる。サイクロン分級機１４で遠心分離により単粒子化した微粉は、オーバーフロー分として上方の管路１７Ｈに搬送される。細粒と微粉が分離しきれず、それらが付着した粗粒や凝集体は、解砕した単粒子とともに管路１７Ｄを経て、サイクロン分級機１３で遠心分離される。サイクロン分級機１３において、下方に落下した粗粒は、サイクロン解砕機１１Ａの吸気口から導入されてサイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃを経て流れてきた気流と接触し、管路１７Ｃを経て、サイクロン分級機１２に送られる。その後は、実施形態１で述べたのと同様に、サイクロン分級機の循環経路システムにより、管路中で普通シラスの解砕と分離を繰り返してサイクロン分級機１２から細骨材が分離される。
【0050】
原料の普通シラスの水分が概ね４パーセント未満である場合に、普通シラスの供給はロータリーフィーダ２０に限るものではない。普通シラスの一部又は全部を、サイクロン解砕機群１１Ａ〜１１Ｃを経由させることもできる。また、原料の普通シラスの水分が概ね４パーセント以上である場合に、普通シラスはサイクロン分級機群１２〜１４を経由させることに限るものではない。普通シラスの一部をロータリーフィーダ２０から供給することもできる。
【0051】
図２に示した本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置によれば、図１に示した実施形態１の乾式分離方法及び乾式分離装置と同様に、普通シラスを粗粒と細粒と微粉とに分離することができ、更に細粒を粒径０．３ｍｍ超えと粒径０．３ｍｍ以下に分離することができる。
【0052】
図３は、図１の変形例であり、サイクロン解砕機を、サイクロン解砕機１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅの合計５個を有する例である。図１及び図３から分かるように本発明の乾式分離装置において、サイクロン解砕機の個数は問わない。
【0053】
図４は、図２の変形例であり、サイクロン分級機を、サイクロン分級機１２、１３、１４、３１及び３２の合計５個を有する例である。図２及び図４から分かるように本発明の乾式分離装置において、サイクロン分級機の個数は２個以上であれば問わない。
【0054】
図５は、図３の変形例と図４の変形例との組み合わせの例であり、サイクロン解砕機を、サイクロン解砕機１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅの合計５個を有し、サイクロン分級機を、サイクロン分級機１２、１３、１４、３１及び３２の合計５個を有する例である。
【0055】
（実施形態３）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法の一実施形態を説明する。
図６は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。図６において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【0056】
図６に示す乾式分離装置は、エアテーブル式の比重差選別装置２１を備えている。比重差選別装置２１は、多孔板２１ａ及び振動装置２１ｇを有し、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板２１ａを振動装置２１ｇにより振動させつつ下方から多孔板２１ａに向けて風胴２１ｈ内の送風ファン２１ｂにより送風するエアテーブル式の比重差選別装置である。比重差選別装置２１の原理を図７に示す模式図を用いて説明する。
【0057】
多孔板２１ａは、水平方向から所定の角度で傾斜している。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は、おおよそ３〜１０ｍｍである。また多孔板２１ａには所定形状の孔を多数有している。多孔板２１ａは、偏心クランクによる振動装置２１ｇにより下手側から上手側に向けてサイクロイド又はそれに近似した曲線状に送り出してすぐ引っ込めるような独特の前後長±３〜７ｍｍの独特な振動運動が可能であり、鋸刃状の凹部に引っかかった重比重分を上方に押し出す力を加えることが可能になっている。振動装置２１ｇにより多孔板２１ａを振動させつつ多孔板２１ａの孔に向けて風胴２１ｈ内の送風ファン２１ｂにより送風可能になっている。多孔板２１ａの上面に複数比重粉の混合物が供給されると、比重の重たい粉（図７中黒丸印で示す）、多孔板２１ａの上面の鋸刃状の凹凸に引っ掛かりつつ、振動装置２１ｇによる多孔板２１ａの振動により多孔板２１ａの上手に向かって移動する。比重の軽い粉は多孔板２１ａの孔を通した気流により舞い上がる。舞い上がった比重の軽い粉のうち、比較的比重が重たい粉（図７中白丸印で示す）は多孔板２１ａの下手に向かって移動する。舞い上がった比重の軽い粉のうち、比較的比重が軽い粉（図７中点で示す）は気流に乗って比重差選別装置２１外に搬送される。
【0058】
したがって、比重差選別装置２１に、普通シラスを供給して、多孔板２１ａを振動させつつ下方から多孔板２１ａに向けて送風することにより、多孔板２１ａの上手側に重比重分を、下手側に軽比重分を選別することができる。また、多孔板２１ａに供給された普通シラスのうちの粒度が小さいもの（以下「集塵分」という。）は、送風により多孔板２１ａから浮上する。また、多孔板２１ａに供給された普通シラスの一部は多孔板２１ａの孔を通って落下する。
【0059】
多孔板２１ａは、普通シラスのうち密度２．５ｇ／ｃｍ３以上のものを重比重分として選別するように作業条件を設定する。作業条件の設定は、例えば時間当たりの原料供給量、送風量、多孔板２１ａの傾斜角度、多孔板２１ａの孔の大きさ、孔の形状、孔の数、多孔板の凹凸の形状、多孔板２１ａの振動数、排出口２１ｅに係る吸出風量等の少なくとも一つを調整することにより行う。
【0060】
多孔板２１ａで選別された重比重分を、比重差選別装置２１の排出口２１ｃから排出させて回収する。回収された重比重分は、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上である。この重比重分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たし、そのまま細骨材として使用することができる。
【0061】
多孔板２１ａで選別された多孔板落下分は、排出口２１ｆから排出させて回収する。回収された多孔板落下分は、原料や作業条件によって密度２．５ｇ／ｃｍ３以上とすることができる。この多孔板落下分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たす場合には、そのまま細骨材として使用することができる。
【0062】
多孔板２１ａで選別された多孔板落下分が、密度２．５ｇ／ｃｍ３以下である場合には、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する細骨材として使用することはできない。この場合には、後述するように、多孔板落下分を更に比重差選別装置で比重分離を行うことができる（図９、１０参照）。
【0063】
多孔板２１ａで選別された軽比重分を、比重差選別装置２１の排出口２１ｄから排出させる。排出された軽比重分は、ベルトコンベア６及びベルトフィーダ９を経由して後述するふるい２３にかけられる。
【0064】
多孔板２１ａから浮上した集塵分を、比重差選別装置２１の排出口２１ｅに接続する管路７Ａを経てサイクロン分級機２２に導く。サイクロン分級機２２は、集塵分から、より軽量な微粉をオーバーフロー分として分級する。アンダーフロー分のサイクロン回収分を、シラスバルーン原料または混和材原料として回収する。また、サイクロン分級機２２のオーバーフロー分の微粉を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６に導いて回収する。バグフィルタ１６については、既に説明したとおりである。
【0065】
ふるい２３は、所定の網目の大きさを有している。ふるい２３の網目は例えば３００μｍとすることができる。ふるい２３に、比重差選別装置２１の軽比重分を導いて、ふるい上とふるい下とに分ける。
【0066】
比重差選別装置２１の軽比重分は粒径０．３ｍｍ以上の軽石を含んでいる。この粒径０．３ｍｍ以上の軽石は、軽量骨材として有用である。そこで、ふるい２３により粒径０．３ｍｍでふるい分けすることで、軽量骨材を回収することができる。
【0067】
また、ふるい２３のふるい下は、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラス材である。特に火山噴出物堆積鉱物が本実施形態のようにシラスである場合には、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラス材は、加熱により発泡するので、パーライト原料又はシラスバルーン原料として有用である。本実施形態の乾式分離方法は、比重差選別装置２１により粒径が０．０５ｍｍ以下の微粉を予め分級していることから、ふるい２３のふるい下は微粉をほとんど含んでいない。したがって、ふるい２３のふるい下は発泡性が良好なシラスバルーン原料を得ることができる。
【0068】
比重差選別装置２１の軽比重分における粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラスを活用するに当たり、必ずしもふるい２３にかけることを要しない。図８は、図６の変形例である。図８に示す乾式分離装置は、ふるい２３を有してない。図８に示すように、軽比重分は、ふるい２３により粒径０．３ｍｍでふるい分けしなくても、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合する場合には、ふるい２３を省いて、簡素化して軽量骨材を回収することができる。
【0069】
図６及び図８に示した本実施形態の乾式分離方法によれば、比重差選別装置２１を用いて普通シラスを重比重分Ｄと軽比重分Ｅとを微粉Ｆとに分離することができ、更に軽比重分をふるい２３により例えば粒径０．３ｍｍ超え（Ｅ１）と粒径０．３ｍｍ以下（Ｅ２）に分離することができる。密度２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材は重比重分Ｄ中に含まれているから、重比重分Ｄを回収することにより密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができる。
【0070】
本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置は、実施形態１や実施形態２の乾式分離方法で用いたサイクロン解砕機やサイクロン分級機を有していないため、サイクロン解砕機やサイクロン分級機による原料の乾燥は期待できない。もっとも、原料をふるい４で礫分を分離する前に、乾燥機による強制乾燥により多大なコストを費やして含水率を概ね２％未満に乾燥させなくても、太陽光の差し込む屋内に数ｃｍ敷き詰めて数日以上放置して、一定間隔をおいて天地返しをして乾燥させるなど、別の経済的な乾燥手段により原料をある程度乾燥させ、原料の普通シラスの含水率を概ね２％以下に低減することにより、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置を効率よく実施することができる。ここで、原料の普通シラスの含水率が２％を超す場合でも、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置を実施することができるが、十分に乾燥した普通シラスの原料に比べて、分離効率は低減し、原料の普通シラスの含水率が多いほど、それらの分離効率は低減する。
【0071】
（実施形態４）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法の一実施形態を、図９を用いて説明する。
図９は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。図９において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【0072】
図９に示す乾式分離装置は、一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ａと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｂとの合計２台の比重差選別装置を備えている。一段目の比重差選別装置２１Ａは実施形態３で説明した比重差選別装置２１と同じ構造及び作業条件とすることができる。
【0073】
一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａの孔を通って落下した粗粒は、その孔径以下に粒径制御されているが、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上の重鉱物を含む重比重分を主成分とする場合が多く、火山ガラス分と若干の軽石分と微粉を含んでいるので、原料や分離条件によって密度２．５ｇ／ｃｍ３以下となる場合がある。この場合、この多孔板落下分から密度２．５ｇ／ｃｍ３以上の重鉱物を選別するために、二段目のエアテーブルで比重選別する。
【0074】
一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａから落下した多孔板落下分を、ベルトフィーダ８を経由して二段目の比重差選別装置２１Ｂに供給して選別する。二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａは、普通シラスのうち密度２．５ｇ／ｃｍ３以上のものを重比重分として選別するように作業条件を設定する。もっとも、二段目の比重差選別装置２１Ｂは、一段目の比重差選別装置２１Ａとは、作業条件を異ならせることができる。例えば時間当たりの原料供給量、送風量、多孔板２１ａの傾斜角度、多孔板２１ａの孔の大きさ、孔の形状、孔の数、多孔板の凹凸の形状、多孔板２１ａの振動数、排出口２１ｅに係る吸出風量等の少なくとも一つを一段目の比重差選別装置２１Ａとは異ならせることができる。具体的に、本実施形態では一段目の多孔板の孔径を１ｍｍ（１ｍｍメッシュ）としているのに対して、二段目の多孔板の孔径を１０５μｍ（１５０メッシュ）としている。
【0075】
ただし、一段目の多孔板に関しては、１ｍｍの孔径に限定されるものでなく、２〜０．５ｍｍの孔径を選択することができる。また、二段目の多孔板の孔径に関しても、１０５μｍに限定されるものでなく、７５〜５００μｍの孔径を選択することができる。
【0076】
本実施形態の乾式分離方法は、二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａで選別された重比重分を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｃから排出させて回収する。回収された重比重分は、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上である。この重比重分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たし、そのまま細骨材として使用することができる。
【0077】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａで選別された軽比重分を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｄから排出させる。排出された軽比重分は、ベルトフィーダ９を経由して後述するふるい２３にかけられる。
【0078】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａから浮上した集塵分を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｅに接続する管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２に導く。サイクロン分級機２２は、既に説明したとおりである。
【0079】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａの孔を通って落下した細粒を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｆから排出させて、シラスバルーン原料または混和材原料として回収する。二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａの孔径などの作業条件の違いや原料の種類によっては、多孔板２１ａの孔を通って落下し、排出口２１ｆから排出した細粒が、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合する場合があり、この場合には、当該細粒を軽量骨材として回収することができる。
【0080】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａの孔を通って排出口２１ｆから排出された多孔板落下分は、原料や作業条件によっては、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上のものが回収される場合がある。この場合は、多孔板落下分を細骨材Ｄに混ぜて使用することができる。
【0081】
ふるい２３は、所定の網目の大きさを有している。ふるい２３の網目は例えば３００μｍとすることができる。ふるい２３に、一段目の比重差選別装置２１Ａの軽比重分と、二段目の比重差選別装置２１Ｂの軽比重分とを導いて、ふるい上とふるい下とに分ける。
【0082】
一段目の比重差選別装置２１Ａの軽比重分及び二段目の比重差選別装置２１Ｂの軽比重分は粒径０．３ｍｍ以上の軽石を含んでいる。この粒径０．３ｍｍ以上の軽石は、軽量骨材として有用である。そこで、ふるい２３により粒径０．３ｍｍでふるい分けすることで、軽量骨材を回収することができる。
【0083】
また、ふるい２３のふるい下は、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラスである。特に火山噴出物堆積鉱物が本実施形態のようにシラスである場合には、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラスは、加熱により発泡するので、パーライト原料又はシラスバルーン原料として有用である。本実施形態の乾式分離方法は、一段目の比重差選別装置２１Ａと二段目の比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｅにより粒径が概ね０．０５ｍｍ以下の微粉を予め多く分級していることから、ふるい２３のふるい下は微粉をほとんど含んでいない。したがって、ふるい２３のふるい下は発泡性が良好なパーライト原料又はシラスバルーン原料を得ることができる。
【0084】
一段目の比重差選別装置２１Ａの軽比重分及び二段目の比重差選別装置２１Ｂの軽比重分における粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラスを活用するに当たり、必ずしもふるい２３にかけることを要しない。図１０は、図９の変形例である。図１０に示す乾式分離装置は、ふるい２３を有してない。図１０に示すように、軽比重分は、ふるい２３により粒径０．３ｍｍでふるい分けしなくても、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合する場合には、ふるい２３を省いて、簡素化して軽量骨材を回収することができる。
【0085】
図９及び図１０に示した本実施形態の乾式分離方法によれば、図６、図８で示した実施形態３の効果を有するばかりでなく、一段目の比重差選別装置２１Ａ及び二段目の比重差選別装置２１Ｂを使用することにより、収率及び選別能力を高めることができる。よって回収された重比重分Ｄの割合を向上させることができ、ひいては密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率をより高めることができる。
【0086】
二段目の比重差選別装置２１Ｂは、必ずしも別個の装置である場合に限られない。一段目の比重差選別装置２１Ａを用いて所定量の乾式分離作業を行ったのち、その比重差選別装置２１Ａの多孔板を交換して、二段目の比重差選別装置２１Ｂの代わりに用いることもできる。
【0087】
（実施形態５）本実施形態の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置は、図９に示した例では一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａから浮上した集塵分と二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａから浮上した集塵分を、排出口２１ｅに接続する管路７Ａ及び７Ｂを経て一つのサイクロン分級機２２に導き、火山ガラス材細粒Ｅ２を分離回収し、バグフィルタ１６により火山ガラス材微粉Ｆを分離回収している。
【0088】
一段目の比重差選別装置２１Ａと二段目の比重差選別装置２１Ｂは、同じ性能の装置を図９のように２段連結して用いる場合もあるが、投入する原料の性質や装置として多孔板２１ａの傾斜角度、多孔板２１ａの孔の大きさ、孔の形状、孔の数、多孔板の凹凸の形状、多孔板２１ａの振動数、排出口２１ｅに係る吸出風量等の少なくとも１つ以上の作業条件を変更して用いる場合が多い。そのため、二段式の比重差選別装置からなる比重分離をより高精度に行うためには、上記の作業条件を細かく高精度に制御する必要がある。
【0089】
比重差選別装置における分離性能は、排出口２１ｅに係る吸出風量にも影響を受けることが分かっている。図９における排出口２１ｅに係る管路７Ａと管路７Ｂに係る吸出風量は、サイクロン分級機２２とバグフィルタ１６及び排気ブロワ１８の性能と運転条件により、配管内に設置されたバタフライバルブなどで７Ａまたは７Ｂに係る吸出風量をいずれか調整しようとするとお互いに影響してしまい、一段目と二段目の吸出風量の微調整が困難な場合がある。そこで、一段目と二段目でそれぞれ独立してサイクロン分級機とバグフィルタ及び排気ブロワが操作できれば、高精度な比重分離が可能となる。そこで、図９の二段式の比重分離装置に、サイクロン分級機２２とバグフィルタ１６と排気ブロワ１８を１セット追加した本実施形態の変形例を図１０に示す。
【0090】
図１０において、一段目の比重差選別装置を２１Ｄ、二段目の比重差選別装置を２１Ｅとしている。一段目の比重差選別装置２１Ｄの軽比重分及び二段目の比重差選別装置２１Ｅの軽比重分は、粒径０．３ｍｍ以下の火山ガラスを含んでいるが、図１０においては、ふるい２３によるふるい分けをしていない。ふるい２３により粒径０．３ｍｍでふるい分けしなくても、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合する場合には、ふるい２３を省いて、図１０に示した変形例のように簡素化して軽量骨材Ｅ１を回収することができる。もっとも、図１０において、ふるい２３により例えば粒径０．３ｍｍでふるい分けをしてもよい。
【0091】
また、図９、図１０において、二段目の比重差選別装置２１Ｅの作業条件によっては、排出口２１ｆから排出される多孔板落下分の排出量をゼロにすることも可能であり、この場合、二段目の比重差選別装置２１Ｅでは多孔板落下分を選別する必要がなく、二段目の比重差選別装置２１Ｅとそれに連結させたサイクロン分級機２２Ｂとバグフィルタ１６Ｂにより、重比重分、軽比重分、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）の合計４分割の選別にして簡素化することができる。
【0092】
（実施形態６）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法の一実施形態を、図１１を用いて説明する。
図１１は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。図１１において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【0093】
図１１に示す乾式分離装置は、一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｄと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｅとの合計２台の比重差選別装置を備えている。一段目の比重差選別装置２１Ｄは実施形態３で説明した比重差選別装置２１と同じ構造及び作業条件とすることができる。
【0094】
原料や作業条件によって、一段目の比重差選別装置２１Ｄの排出口２１ｄから排出される軽比重分に、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材が混入している場合がある。この場合には、図１１に示した本実施形態のように、一段目の比重差選別装置２１Ｄで選別された軽比重分を、二段目の比重差選別装置２１Ｅに供給して、当該比重差選別装置２１Ｅで、重比重分、多孔板落下分、軽比重分、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）に分離回収することができる。
【0095】
また、図１１において、二段目の比重差選別装置２１Ｅの作業条件によっては、排出口２１ｆから排出される多孔板落下分の排出量をゼロにすることも可能であり、この場合、二段目の比重差選別装置２１Ｅでは多孔板落下分を選別する必要がなく、二段目の比重差選別装置とそれに連結させたサイクロン分級機２２Ｂとバグフィルタ１６Ｂにより、重比重分、軽比重、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）の合計４分割の選別にして簡素化することができる。ここで、二段目の比重差選別装置２１Ｅは実施形態３で説明した比重差選別装置２１と同じ構造及び作業条件とすることができる。
【0096】
（実施形態７）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法の一実施形態を、図１２を用いて説明する。
図１２は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。図１２において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【0097】
図１２に示す乾式分離装置は、一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｄと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｅとの合計２台の比重差選別装置を備えている。一段目の比重差選別装置２１Ｄは実施形態３で説明した比重差選別装置２１と同じ構造及び作業条件とすることができる。
【0098】
原料や作業条件によって、一段目の比重差選別装置２１Ｄの排出口２１ｅから排出されるサイクロン回収分に、粒径０．３ｍｍ以上の軽石が混入している場合がある。この場合には、図１２に示した本実施形態のように、一段目の比重差選別装置２１Ｄで選別された集塵分のうちサイクロン分級機で回収されたサイクロン回収分を、二段目の比重差選別装置２１Ｅに供給して、当該二段目の比重差選別装置２１Ｅで、重比重分、多孔板落下分、軽比重分、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）に分離回収することができる。
【0099】
また、二段目の比重差選別装置２１Ｅの作業条件によっては、排出口２１ｆから排出される多孔板落下分の排出量をゼロにすることも可能であり、二段目の比重差選別装置とそれに連結させたサイクロン分級機２２Ｂとバグフィルタ１６Ｂにより、重比重分、軽比重、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）の合計４分割の選別にして簡素化することができる。
【0100】
本実施形態の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置は、図９に示した例では一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ａと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｂとの合計２台の比重差選別装置２１を備えている。図１０から図１２に示した例では一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｄと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｅとの合計２台の比重差選別装置２１を備えている。
もっとも、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置は、比重差選別装置が合計２台に限定されず、合計３台以上であってもよい。例えば、１段目の比重差選別装置による重比重分Ｄの密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上にならなかった場合や、２段目の比重差選別装置による重比重分Ｄまたは多孔板落下分の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上にならなかった場合等においては、３段目の比重差選別装置によって重比重分Ｄの密度を２．５ｇ／ｃｍ３を確実にすることができるので好ましい。また、原料の水分が多い場合や、１段目又は２段目の比重差選別装置において重比重分と軽比重分との分離が不十分な場合や、原料の鉱物組成（結晶質と火山ガラス質の比率）が実施例と大きく異なる場合等においても、３段目の比重差選別装置又はそれ以上の比重差選別装置を備える乾式分離装置を用いて乾式分離方法を行うことができる。
【0101】
（実施形態８）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法及び乾式分離装置の一実施形態を説明する。図１３は、本発明の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置の一例を示す概略図である。図１３において、先に図面を用いて説明したのと同じ部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【0102】
図１３に示す乾式分離装置は、気流分級装置１０を備えている。この気流分級装置１０は、粗粒回収用のサイクロン分級機群１２〜１４と、細粒回収用のサイクロン分級機１５と、サイクロン分級機に連結した微粉回収用のバグフィルタ１６とを有している。より詳しくは、気流分級装置１０は、複数のサイクロン解砕機１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと複数のサイクロン分級機１２〜１５と、バグフィルタ１６とを備えるとともに、これらを接続する管路１７Ａ〜１７Ｉを備えている。この乾式分離装置は、更に一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ａと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｂとの合計２台の比重差選別装置２１を備えている。
【0103】
図１３に示した気流分級装置１０は、実施形態１及び実施形態２で説明した気流分級装置１０と同じである。なお、サイクロン解砕機の個数は図示した３個に限られず、また、粗粒回収用のサイクロン分級機群のサイクロン分級機の個数も図示した３個に限られない。
【0104】
気流分級装置１０は、ロータリーフィーダ２０を有していて、普通シラスの水分に応じて、ロータリーフィーダ２０からサイクロン分級機１３に普通シラスを供給するか、サイクロン解砕機１１Ａに普通シラスを供給するか、又は両方から普通シラスを供給するかを選択できるようにしている。普通シラスは乾燥させない場合、２０％程度の水分を有している。原料の普通シラスが１０〜２０％程度の水分を有する場合には、サイクロン解砕機１１Ａに普通シラスを供給して、サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃで解砕及び乾燥させるのが好ましい。原料の普通シラスが１０〜４％程度の水分を有する場合には、サイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃを用いたり、ロータリーフィーダ２０とサイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃとを併用したりすることができる。原料の普通シラスが４％未満の水分を有する場合には、ロータリーフィーダ２０から普通シラスを供給してサイクロン分級機１３に供給することができる。
【0105】
図示したふるい４により粒径５ｍｍ超の礫分が、ふるい上として除去され、残部がふるい下として気流分級装置１０に供給される。ふるい４の代わりに、原料である普通シラスの粒径を５ｍｍ以下に粉砕する機械を用いることもできる。
【0106】
気流分級装置１０による普通シラスの分級は、実施形態１及び実施形態２で説明した気流分級装置１０と同じであり、サイクロン分級機１２により粒径０．３〜５ｍｍ程度（平均粒径０．４ｍｍ程度）の粗粒を回収し、サイクロン分級機１５により粒径が０．０５〜０．３ｍｍ程度（平均粒径０．１ｍｍ程度）の細粒を回収し、バグフィルタ１６により粒径０．０５ｍｍ以下（平均粒径０．０３３ｍｍ程度）の微粉を回収する。
【0107】
粗粒は、一段目の比重差選別装置２１Ａに供給する。一段目の比重差選別装置２１Ａと二段目の比重差選別装置２１Ｂは、実施形態４で説明した一段目の比重差選別装置２１Ａ及び二段目の比重差選別装置２１Ｂと同様の構造及び作業条件とすることができる。
【0108】
本実施形態の乾式分離方法に用いられる乾式分離装置は、図１３に示した例では一段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ａと二段目のエアテーブル式の比重差選別装置２１Ｂとの合計２台の比重差選別装置２１を備えている。もっとも、本実施形態の乾式分離方法及び乾式分離装置は、比重差選別装置が合計２台に限定されず、合計３台以上であってもよい。例えば、１段目の比重差選別装置による重比重分Ｄの密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上にならなかった場合や、２段目の比重差選別装置による重比重分Ｄの密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上にならなかった場合等においては、３段目の比重差選別装置によって重比重分Ｄの密度を２．５ｇ／ｃｍ３を確実にすることができるので好ましい。また、原料の水分が多い場合や、１段目又は２段目の比重差選別装置において重比重分と軽比重分との分離が不十分な場合や、原料の鉱物組成（結晶質と火山ガラス質の比率）が実施例と大きく異なる場合等においても、３段目の比重差選別装置又はそれ以上の比重差選別装置を備える乾式分離装置を用いて乾式分離方法を行うことができる。
【0109】
一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａで選別された重比重分を、比重差選別装置２１Ａの排出口２１ｃから排出させて回収する。回収された重比重分Ｄは、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上である。この重比重分Ｄは、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たし、そのまま細骨材として使用することができる。
【0110】
一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａで選別された軽比重分を、比重差選別装置２１Ａの排出口２１ｄから排出させる。排出された軽比重分は、ベルトコンベア６及びベルトフィーダ９を経由して後述するふるい２３にかけられる。
【0111】
一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａから浮上した集塵分を、比重差選別装置２１Ａの排出口２１ｅに接続する管路７Ａを経てサイクロン分級機２２に導く。サイクロン分級機２２は、集塵分から、より軽量な微粉をオーバーフロー分として分級する。アンダーフロー分のサイクロン回収分を、シラスバルーン原料又は混和材原料Ｅ２として回収する。また、サイクロン分級機２２のオーバーフロー分の微粉を、管路１７Ｉに接続する管路７Ｃを経てバグフィルタ１６に導いて回収する。バグフィルタ１６については、既に説明したとおりである。
【0112】
一段目の比重差選別装置２１Ａの多孔板２１ａから落下した普通シラスを、二段目の比重差選別装置２１Ｂに供給して選別する。二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａで選別された重比重分Ｄを、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｃから排出させて回収する。回収された重比重分Ｄは、密度２．５ｇ／ｃｍ３以上である。この重比重分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たし、そのまま細骨材として使用することができる。
【0113】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａで選別された軽比重分を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｄから排出させる。排出された軽比重分は、ベルトフィーダ９を経由して後述するふるい２３にかけられる。
【0114】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａから浮上した集塵分を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｅに接続する管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２に導く。サイクロン分級機２２は、既に説明したとおりである。サイクロン分級機２２のオーバーフロー分の微粉を、管路１７Ｉに接続する管路７Ｃを経てバグフィルタ１６に導き、バグフィルタ１６により微粉Ｆを回収する。微粉Ｆは、主に火山ガラスよりなり、ポゾラン効果を有する混合セメント原料、より具体的には混和材又はその原料として有用である。
【0115】
二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａの孔を通って落下した細粒を、比重差選別装置２１Ｂの排出口２１ｆから排出させて、シラスバルーン原料又は混和材原料Ｅ２として回収する。二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板２１ａの孔径によっては、多孔板２１ａの孔を通って落下し、排出口２１ｆから排出した細粒が、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合する場合があり、この場合には、当該細粒を軽量骨材として回収することができる。
【0116】
ふるい２３は、所定の網目の大きさを有している。ふるい２３の網目は例えば３００μｍとすることができる。ふるい２３に、気流分級装置１０のサイクロン分級機１５のアンダーフロー分の細粒と、一段目の比重差選別装置２１Ａの軽比重分と、二段目の比重差選別装置２１Ｂの軽比重分とを導いて、ふるい上とふるい下とに分ける。
【0117】
気流分級装置１０のサイクロン分級機１５のアンダーフロー分として分級された細粒は、主に火山ガラスであり、粒径０．３ｍｍ以上の軽石を含んでいる。この粒径０．３ｍｍ以上の軽石は、軽量骨材Ｅ１として有用である。また、一段目の比重差選別装置２１Ａの軽比重分及び二段目の比重差選別装置２１Ｂの軽比重分もまた、粒径０．３ｍｍ以上の軽石を含んでいる。この粒径０．３ｍｍ以上の軽石は、軽量骨材Ｅ１として有用である。そこで、ふるい２３により粒径０．３ｍｍでふるい分けすることで、軽量骨材Ｅ１を回収することができる。
【0118】
また、ふるい２３のふるい下は、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラスである。特に火山噴出物堆積鉱物が本実施形態のようにシラスである場合には、粒径０．３ｍｍ未満の火山ガラスは、加熱により発泡するので、パーライト原料又はシラスバルーン原料又は混和材原料Ｅ２として有用である。本実施形態の乾式分離方法は、気流分級装置１０により粒径が０．０５ｍｍ以下の微粉を予め分級していることから、ふるい２３のふるい下は微粉をほとんど含んでいない。したがって、ふるい２３のふるい下は発泡性が良好なシラスバルーン原料Ｅ２を得ることができる。パーライト原料又はシラスバルーン原料Ｅ２は、更に粉砕して微粉Ｆにして、混和材に使用することができる。
【0119】
本実施形態の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法は、普通シラスを気流分級装置１０により粗粒と、細粒と、微粉とに分級し、次いで当該粗粒をエアテーブル式の一段目の比重差選別装置２１Ａにより重比重分と、軽比重分と、多孔板落下分と集塵分とに選別し、次いで二段目の比重差選別装置２１Ｂにより重比重分と、軽比重分と、多孔板落下分と集塵分とに選別し、細粒とに軽比重分とをふるい分けすることにより、普通シラスを重比重分Ｄと、ふるい上Ｅ１と、ふるい下Ｅ２と、微粉Ｆとの４つに分離することができる。重比重分Ｄは、主に結晶鉱質よりなり、火山ガラスをほとんど含んでいない。したがって、重比重分Ｄは、密度が高く、２．５ｇ／ｃｍ３を超える。また、ふるい上Ｅ１と、ふるい下Ｅ２と、微粉Ｆとは、主に火山ガラスよりなり、結晶鉱質をほとんど含んでいない。したがって、重比重分となり得る結晶鉱質が、ふるい上Ｅ１と、ふるい下Ｅ２と、微粉Ｆとに、ほとんど混入していない。よって、本実施形態の乾式分離方法によれば、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率を高めることができる。また、重比重分は、粒径０．１５０ｍｍ以下の集塵分の含有量が少なく、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」に規定された、０．１５ｍｍ〜５ｍｍの幅広い粒度分布の要求を満たしている。更に、重比重分は、吸水率の高い軽石のような多孔質粒子をほとんど含んでいないので、吸水率が細骨材として求められるＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」の基準を満たしている。
【0120】
また、本実施形態の乾式分離方法によれば、重比重分Ｄは、細骨材として、ふるい上Ｅ１は火山ガラスのうちの軽量骨材として、ふるい下Ｅ２は火山ガラスのうちのパーライト原料又はシラスバルーン原料として、微粉Ｆは火山ガラスのうちの混和材又はポゾラン効果を有する混合セメント原料として、それぞれ有効活用でき、換言すれば、不要残分がない。
【0121】
本実施形態の乾式分離方法によれば、比重差選別装置２１で選別する前に、予め気流分級装置１０により表面乾燥した粗粒と、細粒と、微粉とに分級していることから、比重差選別装置２１に供給する粗粒には、多孔板２１ａの目詰まりを招く微粉がほとんど含まれておらず、よって目詰まりによる操業トラブルの発生を抑制することができる。また、比重差選別装置２１による比重差選別は、選別する粉粒物の粒度分布幅が狭いほど選別し易いところ、本実施形態の乾式分離方法によれば、予め気流分級装置１０により分級された粗粒のみを当該比重差選別装置２１による比重差選別で選別することから、比重差選別装置２１の選別能を高めることができる。
【0122】
従来技術では、普通シラスの整粒に関して、２００６年発行の「シラスを細骨材として用いるコンクリートの施工マニュアル（案）」でも、実用上、普通シラスの整粒が困難である理由が記載され、粒径０．１５ｍｍ以下の集塵分を除去しない普通シラスの利用方法を提案していることからも、普通シラスの整粒は採算が合わないものであることが半ば常識化していたが、本発明により、低コストで高付加価値の整粒物を同時に多種類生産できた。
【0123】
（細骨材）本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により得られた粗粒Ａ又は重比重分Ｄは、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、細骨材に使用することができる。
なお、本発明の方法により得られた粗粒Ａ又は重比重分Ｄが、細骨材として従来公知の川砂や海砂と相違する点は、粗粒Ａ又は重比重分Ｄは、水棲生物の痕跡が無いことである。指標生物の水生植物またはプランクトン、微生物、貝類、両生類、甲殻類、魚の卵、鱗などの痕跡が全くないのが、本発明で得られる細骨材（砂）であり、水棲生物や植物の生態系の環境を破壊せずに環境負荷が少ないという利点を有している。シラスは、山砂の一種であるが、火砕流堆積物が天然の水で移動せず、入戸火砕流の発生した約３万年間前から陸上に整然と堆積し、一度も水の淘汰作用を受けていない、乱されていない状態で７５０億立方メートルという莫大な量存在している。これに対して鹿児島の川砂や海砂は、シラス台地が水の作用で、淘汰されてシラス中の磁鉄鉱、長石、石英、角閃石、輝石などの重鉱物粒子を中心に川底または海底に堆積したものであり、粘土分や微粉分は流失して環境に拡散してしまっている。よって起源は一緒であるが、生態系の環境負荷への影響が異なる。このような痕跡が有るか無いかを、生物学的又は植物学的に判定すれば、違いが明確である。
【0124】
また、従来公知の海砂は、軽石を少し含む場合があり、塩分を含んでいるのに対して、本発明の方法により得られた細骨材（砂）は、約３万年前に地表に堆積した火砕流堆積物を乾式分離して得た重比重分である塩分を含まない無塩砂であり、塩分の有無でも海砂との違いは明確である。更に、従来公知の川砂との違いは、淡水生物、淡水植物の痕跡があるかないかで、本発明の「砂」か否かの違いは明確である。
本発明の方法で得られた細骨材だけでなく、軽石や火山ガラス、微粉も同様な違いで判別できる。
【0125】
（火山ガラス材）また、本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材は、ふるい分け及び集塵によって粒径別に０．３ｍｍ超え、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ、０．０５ｍｍ未満の３種に分離することができる。このうち０．３ｍｍ超えのものは軽量骨材として使用でき、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍのものはパーライト原料又はシラスバルーン原料として又は更に粉砕して混和材として使用でき、０．０５ｍｍ未満のものは、混和材として又は更に粉砕して超微細な混和材して使用できる。０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍのものを更に粉砕した混和材や、０．０５ｍｍ未満のものを更に粉砕した混和材は、よりポゾラン効果を有している。これらの粒径の火山ガラス材の粉砕をする装置は、振動ミルを例示することができる。振動ミルの他、ローラミル、ＪＥＴミルなどの各種ミルを用いることもできる。
火山ガラス材のうち微粉回収用のバグフィルタによって回収された粒径０．０５ｍｍ未満のものは、密度が２．３０ｇ／ｃｍ３以上であり、かつ、強熱減量が３．５％以下である。
【0126】
また、上述した混和材、すなわち、火山噴出物堆積鉱物を本発明に従う乾式分離方法により分離して得られた粒径０．０５ｍｍ未満のもの、分離して得られた粒径０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍのものを粉砕したもの、得られた粒径０．０５ｍｍ未満のものを更に粉砕して超微細にしたものと、ポルトランドセメントを混合した混合セメントは、普通セメントより耐海水性、耐温泉性、耐化学薬品性、緻密性、長期耐久性に優れ、また、ポゾラン効果を有している。混合セメントは、火山ガラス材とポルトランドセメントを混合したものを粉砕して製造した方が、２種類の粒子同士が均一に混合して乾燥し、更に、メカノケミカル反応と微粉末化の効果により反応性が高まり、より高強度を発現する混合セメントとなる。混合セメントに用いるために、粒径０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの火山ガラス材を粉砕したり、粒径０．０５ｍｍ未満の火山ガラス材を更に粉砕して超微細にしたりするときの粉砕をする装置は、振動ミルを例示することができる。振動ミルの他、ローラミル、ＪＥＴミルなどの各種ミルを用いることもできる。
【0127】
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材であって、分離された粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材を、そのまま又は粉砕した後、焼成膨張させてパーライトを得ることができる。粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材は、火山ガラス材のうちバグフィルタ１６により回収された粒径０．０５ｍｍ以下の微粉を除いた分であり、具体的には、気流分級装置１０により回収された細粒や、比重差選別装置２１により選別された軽比重分などである。かかるパーライト原料は、前述したふるい２３のふるい下Ｅ２に限られず、ふるい上Ｅ１の「軽石」を、ふるい下Ｅ２とは別途に又はふるい下Ｅ２と一緒に、用いることができる。ふるい上Ｅ１の「軽石」を焼成発泡することにより、軽量骨材よりも軽量化した、大粒のＪＩＳ Ａ５００７相当の軽石「パーライト」になる。
【0128】
この粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材は、ふるい２３によりふるい上とふるい下とにふるい分けしてもよいし、ふるい分けをしなくてもよい。また、粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材は、必要に応じて粉砕してもよい。更に、０．１０５ｍｍ以上のものを原料に使用してパーライトを得るように、０．１０５ｍｍ以上と０．１０５ｍｍ未満とを、ふるい分け等の選別手段により選別してもよい。
【0129】
分離された粒径０．０５ｍｍ以上の火山ガラス材をそのまま、又は粉砕した後、焼成することにより膨張させて、パーライトが得られる。火山ガラス材は、火炎中または高温雰囲気下の焼成で膨張・発泡し、平均粒径が１．５倍ほど増加する。例えば、０．１０５ｍｍの火山ガラス材は焼成により膨張して粒径０．１５ｍｍ程になる。焼成により得られたパーライトは、ＪＩＳ Ａ５００７に規定する粒度を満たしたパーライトである。パーライトを得る際の焼成は、静置式竪型炉や水平回転炉（ロータリーキルン）を用いることができる。
【0130】
本発明の火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法により細骨材を分離して得られた残余の火山ガラス材のうちの粒径０．０５ｍｍ以上のものを、そのまま又は粉砕した後、焼成膨張させて得られたパーライトは、発泡しない重比重分の結晶質（磁鉄鉱、長石、石英、輝石、角閃石など）が、取り除かれた高純度火山ガラスであるため、不良品となる無駄な結晶質に焼成時にエネルギーを加えるロスを無くして、化石燃料を効率よく使って無駄のないパーライトが製造できる。また、不良品の混入が最小限なので、ＪＩＳ Ａ５００７相当の「パーライト」製品としての品質が向上する。更に、焼成炉として例えば移動が容易で、構造が簡単で、低コストである静置式竪型炉を用いることができ、この静置式竪型炉の直下バーナーの火炎の上から、高純度火山ガラス材（０．１０５ｍｍ以上＋軽石）を直接流し込むだけの簡単な方法で、ＪＩＳ Ａ５００７相当のパーライトが製造できる。また更に、僅かに含まれる重比重物（結晶鉱物）や未発泡（発泡の程度が小さい）の火山ガラス原料などの不良品は、焼成炉の直火バーナーの下に重力分離されるので、排気ガスとともにサイクロンで回収されるシラスパーライト製品の品質が向上する竪型炉との組み合わせ効果が、より発揮できる。
【実施例】
【0131】
次に、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【0132】
（参考例１）図１に示した実施形態１の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラス（含水率４．６％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。普通シラスである串良シラスの５ｍｍふるい下は、密度が２．３７ｇ／ｃｍ３であった。
【0133】
ふるい４で選別した串良シラスを、サイクロン解砕機１１Ａの投入口から２７．３ｋｇ／ｈの投入速度で投入したところ、投入口では排気ブロワ１８に起因する管路１７Ａ〜１７Ｉへの吸引力が働き、詰まりのないスムーズかつ大量の原料投入が可能であった。
【0134】
普通シラスはサイクロン解砕機１１Ａ〜１１Ｃを経て、サイクロン分級機１２で粗粒Ａを回収した。粗粒Ａの平均粒径は１．５２ｍｍ、含水率は３．５％、比重は２．５０であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の粗粒Ａの質量百分率は１２．０％であった。これは、細骨材に使用できる密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の粗粒の収率が１２．０％であったことを意味する。
【0135】
粗粒以外はサイクロン分級機１３、１４及び管路１７Ｄ〜１７Ｈを経てサイクロン分級機１５に送られた。サイクロン分級機１５において、細粒を回収した。細粒を網目３００μｍのふるい１９によりふるい分けした。ここで、開口１２ａのフランジ継手の間の隙間は１．８ｍｍ、開口１５ａのフランジ継手の間の隙間は０ｍｍとした。細粒のうち、ふるい上の部分Ｂ１は、含水率は２．３％、密度は１．５４ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい上の部分Ｂ１の質量百分率は８．４％であった。
【0136】
また、ふるい下の部分Ｂ２は、平均粒径は０．１６ｍｍ、含水率は１．２％、比重は２．４０ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい下の部分Ｂ２の質量百分率は７４．４％であった。
【0137】
細粒以外の微粉は、気流に搬送されて、管路１７Ｉを経てバグフィルタ１６において、微粉Ｃを回収した。バグフィルタ１６のろ布を通過した搬送気流は、排気ブロワ１８で排出された。
【0138】
この微粉Ｃの平均粒径は０．００３３ｍｍ、含水率は３．０％、密度は２．４８ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する微粉Ｃの質量百分率は２．４％であった。
【0139】
なお、粗粒Ａの質量百分率と、ふるい上の部分Ｂ１の質量百分率と、ふるい下の部分Ｂ２の質量百分率と、微粉Ｃの質量百分率を合計しても１００％にならないのは、装置内に２．８％が残留したからである。
【0140】
（参考例２）図２に示した実施形態２の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラスを乾燥させたもの（含水率２．３％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。普通シラスである串良シラスの５ｍｍふるい下は、密度が２．３７ｇ／ｃｍ３であった。
【0141】
ふるい４で選別した串良シラスを、ロータリーフィーダ２０からサイクロン分級機１３に２０．４ｋｇ／ｈの投入速度で投入した。この普通シラスは含水率が低かったためサイクロン解砕機群を経なくてもサイクロン分級機で分級できた。ここで、開口１２ａのフランジ継手の間の隙間は１．８ｍｍ、開口１５ａのフランジ継手の間の隙間は０ｍｍとした。
【0142】
普通シラスはサイクロン分級機１２で粗粒Ａを回収した。粗粒Ａの密度は２．５１ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の粗粒Ａの質量百分率は１１．０％であった。これは、細骨材に使用できる密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の粗粒の収率が１１．０％であったことを意味する。
【0143】
粗粒以外はサイクロン分級機１３、１４及び管路１７Ｄ〜１７Ｈを経てサイクロン分級機１５に送られた。サイクロン分級機１５において、細粒を回収した。細粒を網目３００μｍのふるい１９によりふるい分けした。細粒のうち、ふるい上の部分Ｂ１は、含水率は１．７％、密度は１．５３ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい上の部分Ｂ１の質量百分率は８．６％であった。
【0144】
また、ふるい下の部分Ｂ２は、平均粒径は０．１７３ｍｍ、含水率は０．８％、密度は２．４０ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい下の部分Ｂ２の質量百分率は７５．１％であった。
【0145】
細粒以外の微粉は、気流に搬送されて、管路１７Ｉを経てバグフィルタ１６において、微粉Ｃを回収した。バグフィルタ１６のろ布を通過した搬送気流は、排気ブロワ１８で排出された。
【0146】
この微粉Ｃの平均粒径は０．００３６ｍｍ、含水率は１．８％、密度は２．４７ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する微粉Ｃの質量百分率は３．０％であった。
【0147】
なお、粗粒Ａの質量百分率と、ふるい上の部分Ｂ１の質量百分率と、ふるい下の部分Ｂ２の質量百分率と、微粉Ｃの質量百分率を合計しても１００％にならないのは、装置内に２．３％が残留したからである。
【0148】
（実施例１）図６に示した実施形態３の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラスを１０５℃で２４時間乾燥させたもの（含水率０．１％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。
【0149】
この普通シラスをエアテーブル式の比重差選別装置２１により重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、普通シラスの供給速度が２４０ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１ｍｍ（１ｍｍメッシュ）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が４９５ｒｐｍ、送風ファンの流量を３７ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１２．５°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は５ｍｍである。
【0150】
比重差選別装置２１の重比重分は、排出口２１ｃから排出され、そのまま回収した。その乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の重比重分のその質量百分率は０．６％であった。また、多孔板２１ａから落下した分は、排出口２１ｆより排出され、重比重分に加えた。多孔板２１ａから落下した分は、乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の質量百分率は１９．３％であった。この重比重分に多孔板落下分を合わせた重比重分Ｄの、乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する質量百分率は１９．９％であった。これは、細骨材に使用できる密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の粗粒の収率が１９．９％であったことを意味する。
【0151】
比重差選別装置２１の軽比重分は、排出口２１ｄから排出された。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する軽比重分の質量百分率は３５．８％であった。軽比重分はふるい２３にかけてふるい上Ｅ１とふるい下Ｅ２とにふるい分けした。ふるいの網目は３００μｍであった。
【0152】
ふるい上の部分Ｅ１は、密度は１．４３ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい上の部分Ｅ１の質量百分率は７．６％であった。また、ふるい下の部分Ｅ２は、密度は２．３３ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい下の部分Ｅ２の質量百分率は２８．２％であった。
【0153】
比重差選別装置２１の集塵分は、排出口２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２により分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６に導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２のアンダーフロー分のサイクロン回収分はふるい下Ｅ２に加えた。微粉Ｆは、密度２．４１ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する微粉Ｆの質量百分率は４０．９％であった。
【0154】
なお、重比重分Ｄの質量百分率と、ふるい上の部分Ｅ１の質量百分率と、ふるい下の部分Ｅ２の質量百分率と、微粉Ｆの質量百分率を合計しても１００％にならないのは、装置内に３．４％が残留したからである。
【0155】
（実施例２）図９に示した実施形態４の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラスを１０５℃で２４時間乾燥させたもの（含水率０．１％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。
【0156】
この普通シラスを一段目の比重差選別装置２１Ａにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、普通シラスの供給速度が３５５ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１ｍｍ（１ｍｍメッシュ）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が５０５ｒｐｍ、送風ファンの流量を３６ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１３．５°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は７ｍｍである。
【0157】
比重差選別装置２１Ａの重比重分は、排出口２１ｃから排出され、そのまま回収した。その乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する密度２．５０ｇ／ｃｍ３以上の重比重分のその質量百分率は６．１％であった。
【0158】
比重差選別装置２１Ａの軽比重分は、排出口２１ｄから排出された。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する軽比重分の質量百分率は２２．９％であった。軽比重分はベルトコンベア６及びベルトフィーダ９を経由してふるい２３にかけてふるい上Ｅ１とふるい下Ｅ２とにふるい分けした。ふるいの網目は３００μｍであった。
【0159】
比重差選別装置２１Ａの集塵分は、排出口２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２により分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６に導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２のアンダーフロー分はふるい下Ｅ２に加えた。微粉Ｆは、密度２．４０ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する微粉Ｆの質量百分率は１７．９％であった。比重差選別装置２１Ａの多孔板落下分は、排出口２１ｆより排出された。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する多孔板落下分の質量百分率は４３．１％であった。
なお、比重差選別装置２１Ａに供給された粗粒に対して、比重差選別装置２１Ａ内に１０．０％が残留した。
【0160】
多孔板２１ａから落下した分を、ベルトフィーダ８を経由して二段目の比重差選別装置２１Ｂに供給し、この二段目の比重差選別装置２１Ｂにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、原料（多孔板落下分）の供給速度が１５３ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１０５μｍ（１５０メッシュ）の金属ワイヤー製の織網、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍ、振動させる偏心クランクの回転速度が４９３ｒｐｍ、送風ファンの流量を２８ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを９°とした。
【0161】
比重差選別装置２１Ｂの重比重分は、排出口２１ｃから排出され、一段目の比重差選別装置２１Ａより選別された重比重分Ｄに加えた。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する比重差選別装置２１Ｂの重比重分の質量百分率は５４．８％であった。比重差選別装置２１Ｂの軽比重分は、排出口２１ｄから排出された。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する軽比重分の質量百分率は１１．４％であった。
この軽比重分は排出口２１ｄから排出され、ベルトフィーダ９を経由して一段目の軽比重分と共にふるい２３にかけてふるい上Ｅ１とふるい下Ｅ２とにふるい分けした。ふるいの網目は３００μｍであった。
比重差選別装置２１Ｂの集塵分は、排出口２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２により分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６に導いて微粉Ｆを回収した。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する微粉Ｆの質量百分率は１５．６％であった。
サイクロン分級機２２のアンダーフロー分はふるい下Ｅ２に加えた。二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板落下分は、排出口２１ｆより排出され、ふるい下Ｅ２に加えた。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する比重差選別装置２１Ｂの多孔板落下分の質量百分率は０．３％であった。
なお、比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対して、比重差選別装置２１Ｂ内に１７．９％が残留した。
【0162】
一段目の比重差選別装置２１Ａの重比重分と二段目の比重差選別装置２１Ｂの重比重分とを合わせた重比重分Ｄの密度は２．５３ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する比重２．５０ｇ／ｃｍ３以上の重比重分Ｄの質量百分率は２９．８％であった。これは、細骨材に使用できる比重２．５０ｇ／ｃｍ３以上の重比重分の収率が２９．８％であったことを意味する。
【0163】
ふるい上の部分Ｅ１は、密度は１．４４ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい上の部分Ｅ１の質量百分率は８．８％であった。また、ふるい下の部分Ｅ２は、密度は２．２９ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい下の部分Ｅ２の質量百分率は１９．０％であった。
【0164】
微粉Ｆは、密度２．４０ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する微粉Ｆの質量百分率は２４．７％であった。なお、重比重分Ｄの質量百分率と、ふるい上の部分Ｅ１の質量百分率と、ふるい下の部分Ｅ２の質量百分率と、微粉Ｆの質量百分率を合計しても１００％にならないのは、装置内に１７．７％が残留したからである。
【0165】
（実施例３）図１３に示した実施形態８の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラス（含水率４．７％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。普通シラスである串良シラスの５ｍｍふるい下は、密度が２．３７ｇ／ｃｍ３であった。
【0166】
ふるい４で選別した串良シラスの一部を、サイクロン解砕機１１Ａの投入口から６５．０ｋｇ／ｈの投入速度で投入したところ、投入口では排気ブロワ１８に起因する管路１７Ａ〜１７Ｉへの吸引力が働き、詰まりのないスムーズかつ大量の原料投入が可能であった。ここで、開口１２ａのフランジ継手の間の隙間は０ｍｍ、開口１５ａのフランジ継手の間の隙間は０．８ｍｍとした。
【0167】
普通シラスはサイクロン分級機１２で粗粒Ａを回収した。粗粒以外はサイクロン分級機１２、１３、１４及び管路１７Ｄ〜１７Ｈを経てサイクロン分級機１５に送られた。サイクロン分級機１５において、細粒Ｂを回収した。細粒Ｂ以外の微粉は、気流に搬送されて、管路１７Ｉを経てバグフィルタ１６において、微粉Ｃを回収した。バグフィルタ１６のろ布を通過した搬送気流は、排気ブロワ１８で排出された。粗粒Ａの回収率は、７１．２％、細粒Ｂの回収率は１８．９％、微粉Ｃの回収率は９．９％であった。細粒Ｂは、ベルトフィーダ９を通じて、２段式のエアテーブル式の比重差選別装置における軽比重分と合わされて３００μｍのふるい２３で、選別される。細粒Ｂの１８．９％に限ってのふるい２３によるふるい選別の内割は、その粒径０．３ｍｍ以上の軽石の回収率は２．５％、粒径０．３ｍｍ以下の火山ガラスの回収率は１６．４％であった。
【0168】
粗粒Ａを一段目の比重差選別装置２１Ａにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、粗粒Ａの供給速度が３００ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１ｍｍ（１ｍｍメッシュ）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍ、振動させる偏心クランクの回転速度が５０５ｒｐｍ、送風ファンの流量を２８ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１３°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は７ｍｍである。
【0169】
比重差選別装置２１Ａの重比重分は、排出口２１ｃから排出され、そのまま回収した。比重差選別装置２１Ａに供給された粗粒に対する重比重分のその質量百分率は１０．４％であった。
【0170】
比重差選別装置２１Ａの軽比重分は、排出口２１ｄから排出された。比重差選別装置２１Ａに供給された粗粒に対する軽比重分の質量百分率は１８．４％であった。軽比重分はベルトコンベア６及びベルトフィーダ９を経由してふるい２３にかけてふるい上Ｅ１とふるい下Ｅ２とにふるい分けした。ふるいの網目は３００μｍであった。
【0171】
比重差選別装置２１Ａの集塵分は、排出口２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２により分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｃを経てバグフィルタ１６に導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２のアンダーフロー分はふるい下Ｅ２に加えた。微粉Ｆは、密度２．４６ｇ／ｃｍ３であった。比重差選別装置２１Ａに供給された粗粒Ａに対する微粉Ｆの質量百分率は１４．０％であった。
【0172】
比重差選別装置２１Ａの多孔板落下分は、排出口２１ｆより排出された。比重差選別装置２１Ａに供給された粗粒Ａに対する多孔板落下分の質量百分率は４６．４％であった。なお、比重差選別装置２１Ａに供給された粗粒Ａに対して、比重差選別装置２１Ａ内に１０．８％が残留した。
【0173】
多孔板２１ａから落下した分を、ベルトフィーダ８を経由して二段目の比重差選別装置２１Ｂに供給し、この二段目の比重差選別装置２１Ｂにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、原料（多孔板落下分）の供給速度が１６０ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１０５μｍ（１５０メッシュ）の金属ワイヤー製の織網、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍ、振動させる偏心クランクの回転速度が４９３ｒｐｍ、送風ファンの流量を２８ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを９°とした。
【0174】
比重差選別装置２１Ｂの重比重分は、排出口２１ｃから排出され、一段目の比重差選別装置２１Ａの重比重分Ｄに加えた。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する比重差選別装置２１Ｂの重比重分の質量百分率は７３．１％であった。比重差選別装置２１Ｂの軽比重分は、排出口２１ｄから排出された。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する軽比重分の質量百分率は６．３％であった。
この軽比重分は排出口２１ｄから排出され、ベルトフィーダ９を経由してサイクロン分級機１５からの細粒及び一段目の軽比重分と共にふるい２３にかけてふるい上Ｅ１とふるい下Ｅ２とにふるい分けした。ふるいの網目は３００μｍであった。
比重差選別装置２１Ｂの集塵分は、排出口２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２により分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｃを経てバグフィルタ１６に導いて回収した。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する微粉Ｆの質量百分率は４．５％であった。
サイクロン分級機２２のアンダーフロー分はふるい下Ｅ２に加えた。二段目の比重差選別装置２１Ｂの多孔板落下分は、排出口２１ｆより排出され、ふるい下Ｅ２に加えた。比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する比重差選別装置２１Ｂの多孔板落下分の質量百分率は０．８％であった。
なお、比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対して、比重差選別装置２１Ｂ内に１５．３％が残留した。
比重差選別装置２１Ｂに供給された多孔板落下分１００％に対する比重差選別装置２１Ｂの重比重分の質量百分率は７３．１％であった。
【0175】
サイクロン分級機１２により回収した粗粒Ａに対する一段目の比重差選別装置２１Ａの重比重分と二段目の比重差選別装置２１Ｂの重比重分とを合わせた重比重分Ｄの質量百分率は４４．３％であった。サイクロン分級機１２により回収した粗粒Ａを１００％に対する、サイクロン分級機１５からの細粒と一段目の軽比重分と二段目の軽比重分とを合わせたふるい上Ｅ１の質量百分率は８．２％であった。
サイクロン分級機１２により回収した粗粒Ａを１００％に対する、サイクロン分級機１５からの細粒と一段目の軽比重分と二段目の軽比重分とを合わせたふるい下Ｅ２の質量百分率は１３．１％であった。
サイクロン分級機１２により回収した粗粒Ａを１００％に対する、バグフィルタ１６で回収した微粉Ｆの質量百分率は１６．１％であった。
なお、サイクロン分級機１２により回収した粗粒Ａを１００％に対する、一段目の比重差選別装置２１Ａと二段目の比重差選別装置２１Ｂとに残留した合計の質量百分率は１８．３％であった。
【0176】
一段目の比重差選別装置２１Ａの重比重分と二段目の比重差選別装置２１Ｂの重比重分とを合わせた重比重分Ｄの密度は２．５３ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する比重２．５０ｇ／ｃｍ３以上の重比重分Ｄの質量百分率は３１．６％であった。これは、細骨材に使用できる比重２．５０ｇ／ｃｍ３以上の重比重分の収率が３１．６％であったことを意味し、投入シラス原料の含水率が４．７％と他に比べて水分を多く含んだ原料であったにも係わらず、他の実施例に比べて最も優れた収率であった。
【0177】
この重比重分Ｄの密度は２．５３ｇ／ｃｍ３であり、２．５０ｇ／ｃｍ３を超えていた。ＪＩＳ Ａ１１０９による吸水率は１．８５％であった。実施例３により得られた重比重分Ｄの、ふるいを通るものの質量分率を図１４にグラフで示す。本実施例で得られた重比重分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する標準粒度分布の範囲内に含まれていた。これらの特性から、重比重分は、細骨材として適切であることが分かった。
【0178】
ふるい上の部分Ｅ１は、密度は１．４５ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい上の部分Ｅ１の質量百分率は８．４％であった。また、ふるい下の部分Ｅ２は、密度は２．３３ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対するふるい下の部分Ｅ２の質量百分率は３７．１％であった。
【0179】
微粉Ｆは、比重２．４６ｇ／ｃｍ３であった。乾式分離装置に投入前の普通シラスに対する微粉Ｆの質量百分率は９．９％であった。
【0180】
なお、重比重分Ｄの質量百分率と、ふるい上の部分Ｅ１の質量百分率と、ふるい下の部分Ｅ２の質量百分率と、微粉Ｆの質量百分率を合計しても１００％にならないのは、装置内に１３．０％が残留したからである。この装置内に残留した割合は、未使用の気流分級装置、未使用の一段目の比重差選別装置２１Ａ、未使用の二段目の比重差選別装置２１Ｂで初めて作業したときの値であって、これらの装置に残留する量はそれぞれ一定であるため、最初に使用した時以外は既に装置内に一定量が残留しているため、装置に供給した普通シラスからの減分は問題とならない。参考例１〜２、実施例１〜３の原料、作業条件及び分離結果について表１及び表２に示す。
【0181】
【表1】
【0182】
【表2】
【0183】
（実施例４〜９）実施例３で得られた微粉Ｆと、この微粉Ｆを更に粉砕して得られた粉砕微粉Ｆ２を普通ポルトランドセメントに混合した混合セメントの強度を測定した。
微粉Ｆは平均粒径０．０３３ｍｍであった。粉砕微粉Ｆ２は、微粉Ｆを中央化工機製のＢＭＣ−１５型の振動ミルにより４．４ｋｇ／ｈで供給して粉砕したものであり、平均粒径０．０１２ｍｍであった。
【0184】
比較例として、普通ポルトランドセメントと標準砂と水との重量比が１：３：１のセメント材４５ｇを用意した。実施例４〜９として、混合セメントの原料として上記の微粉Ｆ及び／又は粉砕微粉Ｆ２を用いたもの（各試料４５ｇ）を用意した。
【0185】
比較例及び実施例４〜９は、原料をペーストミキサーにて混合した。ペーストミキサーはジャパンユニックス社製のＵＭ１０２であった。混合条件は直径８ｍｍのアルミナボールを混合媒体として投入して回転速度２０００ｒｐｍで３０秒間混練した。混合後、生モルタルの各試料を非接触赤外線温度計で温度測定した。その後、油を薄く塗布した２ｃｍ角のプラスティック型の３個にそれぞれ流し込んで成形した。
成形後、飽和水蒸気デシケータにて４週間経過させた後、室温で乾燥させ、３日後にプラスティック型から脱型して室温で放置した。その後、端面仕上加工して圧縮試験用試料を作製し、圧縮試験を行った。
比較例及び実施例４〜９の組成及び圧縮試験の結果を表３に示す。また、図１５に圧縮結果を棒グラフで示す。
【0186】
【表3】
【0187】
表３及び図１５から、微粉Ｆ及び／又は粉砕微粉Ｆ２を添加することにより、圧縮強度が向上した。本発明の分級により得られた微粉Ｆよりも、この微粉Ｆを粉砕した粉砕微粉Ｆ２の方が、圧縮強度が、より向上した。微粉Ｆと粉砕微粉Ｆ２を等量ずつ普通ポルトランドセメントに混合した混合セメントを用いたモルタルが、最大の平均圧縮強度を発現した。
【0188】
（実施例１０）図８に示した実施形態３の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラス（含水率５．７％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。
【0189】
この普通シラスを一段目の比重差選別装置２１Ｄにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、普通シラスの供給速度が９３．４ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径１ｍｍ（一辺１ｍｍの角の丸いルーローの三角形）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が３０４ｒｐｍ、送風ファンの流量を１６ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１２．６°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は１０ｍｍである。
【0190】
比重差選別装置２１Ｄの重比重分は、２１ｃから排出され、回収された。重比重分の質量百分率は１１．９％であり、密度２．６２ｇ／ｃｍ３、含水率０．３％であった。２１ｆから排出された多孔板落下分は、質量百分率は２０．９％であり、密度２．５２ｇ／ｃｍ３、含水率０．５％であった。この多孔板落下分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たすため、そのまま細骨材として使用できた。これらの重比重分と多孔板落下分を合わせた細骨材の質量百分率は３２．８％であった。
【0191】
比重差選別装置２１Ｄの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は１９．２％であり、密度１．５４ｇ／ｃｍ３、含水率０．９％であった。
【0192】
比重差選別装置２１Ｄの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２により分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６に導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２のアンダーフロー分の質量百分率は４６．２％であり、密度２．３５ｇ／ｃｍ３、含水率０．３％であった。バグフィルタ１６に回収された微粉Ｆの質量百分率は１．８％であり、密度２．３７ｇ／ｃｍ３、含水率３．５％あった。
【0193】
なお、比重分離のサンプリングを行う前に、同じシラス原料と同じ比重分離条件で平衡状態に達するまで予備運転させてから、測定用のシラス原料供給を開始した。これは、測定用のシラス原料投入前に多孔板２１ａの上に残留する細骨材相当分などからなる数ｃｍ厚さのベッド層を予め形成させておくことで、シラス原料投入初期からの分離効率を向上させることができることと、投入量と回収量の差分となる装置内残留分のロスを最小限にすることを目的として行った。
【0194】
（実施例１１）図１０に示した実施形態４の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラス（含水率５．７％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。
【0195】
この普通シラスを一段目の比重差選別装置２１Ｄにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、普通シラスの供給速度が９６．９ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径１ｍｍ（一辺１ｍｍの角の丸いルーローの三角形）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が３０４ｒｐｍ、送風ファンの流量を１２ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１２．６°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は１０ｍｍである。
【0196】
比重差選別装置２１Ｄの重比重分は、２１ｃから排出され、回収された。重比重分の質量百分率は１７．８％であり、密度２．５４ｇ／ｃｍ３、含水率０．９％あった。
【0197】
比重差選別装置２１Ｄの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は８．６％であり、密度１．３８ｇ／ｃｍ３、含水率１．３％であった。この軽比重分は、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合するものであった。
【0198】
比重差選別装置２１Ｄの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２Ａにより分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６Ａに導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２Ａのアンダーフロー分の質量百分率は４５．５％であり、密度２．３１ｇ／ｃｍ３、含水率０．６％であった。バグフィルタ１６Ａに回収された微粉Ｆの質量百分率は１．９％、密度２．３６ｇ／ｃｍ３、含水率３．５％であった。
なお、比重分離のサンプリングを行う前に、同じシラス原料と同じ比重分離条件で平衡状態に達するまで予備運転させてから、測定用のシラス原料供給を開始した。これは、実施例１０で述べた同じ理由による。
【0199】
排出口２１ｆから排出された多孔板落下分は、質量百分率は２６．２％であり、密度２．３６ｇ／ｃｍ３、含水率０．７％であった。この多孔板落下分を、ベルトフィーダ５を経由して二段目の比重差選別装置２１Ｅに供給し、この二段目の比重差選別装置２１Ｅにより重比重分と、多孔板落下分と、軽比重分と、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）とに選別した。作業条件は、原料（多孔板落下分）の供給速度が２３．９ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１０５μｍ（１５０メッシュ）の金属ワイヤー製の織網、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍ、振動させる偏心クランクの回転速度が３０３ｒｐｍ、送風ファンの流量を３９ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１０．８°とした。
【0200】
比重差選別装置２１Ｅの重比重分は、２１ｃから排出され、一段目の比重差選別装置２１Ｄより選別された重比重分Ｄに加えた。この重比重分の質量百分率は４４．６％であった。比重差選別装置２１Ｅの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は５２．６％、密度１．７９ｇ／ｃｍ３、含水率０．５％であった。この軽比重分は、ＪＩＳ Ａ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」の規格に適合するものであった。比重差選別装置２１Ｅの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２Ｂにより分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｄを経てバグフィルタ１６Ｂに導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２Ｂで分離されたサイクロン回収分は、１．９％であった。微粉Ｆの質量百分率は０．８％であった。
二段目の比重差選別装置２１Ｅの多孔板２１ａから落下した多孔板落下分は、ごく僅か回収され０．１％であった。
【0201】
一段目の比重差選別装置２１Ｄの重比重分と二段目の比重差選別装置２１Ｅの重比重分とを合わせた重比重分Ｄの一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は２９．５％であった。これは、比重２．５０ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率が２９．５％であったことを意味する。
【0202】
軽比重分Ｅ１の一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は２２．４％であった。これは、軽量骨材の収率が２２．４％であったことを意味する。また、火山ガラス材細粒Ｅ２の一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は４６．０％であった。これは、シラスバルーン原料または混和材原料の収率が４６．０％であったことを意味する。
【0203】
火山ガラス材微粉Ｆの一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は２．１％であった。これは、混和材または混合セメント原料の収率が２．１％であったことを意味する。（実施例１２）
図１１に示した実施形態６の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラス（含水率５．５％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。
【0204】
この普通シラスを一段目の比重差選別装置２１Ｄにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、普通シラスの供給速度が９８．３ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径１ｍｍ（一辺１ｍｍの角の丸いルーローの三角形）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が３０４ｒｐｍ、送風ファンの流量を２０ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１２．６°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は１０ｍｍである。
【0205】
比重差選別装置２１Ｄの重比重分は、２１ｃから排出され、回収された。重比重分の質量百分率は０．８％であり、密度２．６５ｇ／ｃｍ３であった。２１ｆから排出された多孔板落下分は、質量百分率は７．９％であり、密度２．５８ｇ／ｃｍ３であった。この多孔板落下分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たすため、そのまま細骨材として使用できた。
【0206】
比重差選別装置２１Ｄの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２Ａにより分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６Ａに導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２Ａのアンダーフロー分であるサイクロン回収分の質量百分率は６０．５％であり、密度２．３６ｇ／ｃｍ３であった。バグフィルタ１６Ａに回収された微粉Ｆの質量百分率は１．９％であった。
なお、比重分離のサンプリングを行う前に、同じシラス原料と同じ比重分離条件で平衡状態に達するまで予備運転させてから、測定用のシラス原料供給を開始した。これは、実施例１０で述べた同じ理由による。
【0207】
比重差選別装置２１Ｄの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は２８．９％であり、密度１．９４ｇ／ｃｍ３であった。
【0208】
この軽比重分を、ベルトフィーダ５を経由して二段目の比重差選別装置２１Ｅに供給し、この二段目の比重差選別装置２１Ｅにより重比重分と、軽比重分と、多孔板落下分、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）とに選別した。作業条件は、原料（軽比重分）の供給速度が９６．７ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径１ｍｍ（一辺１ｍｍの角の丸いルーローの三角形）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が３０４ｒｐｍ、送風ファンの流量を１６ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１２．６°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は１０ｍｍである。
【0209】
比重差選別装置２１Ｅの重比重分は、２１ｃから排出され、一段目の比重差選別装置２１Ｄより選別された重比重分Ｄに加えた。この重比重分の質量百分率は４４．２％であった。比重差選別装置２１Ｅの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は４５．７％、密度１．７３ｇ／ｃｍ３であった。比重差選別装置２１Ｅの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２Ｂにより分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｄを経てバグフィルタ１６Ｂに導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２Ｂで分離されたサイクロン回収分は、１．２％であった。微粉Ｆの質量百分率は０．４％であった。
二段目の比重差選別装置２１Ｅの多孔板２１ａから落下した多孔板落下分の質量百分率は８．５％、密度２．６７ｇ／ｃｍ３であった。
【0210】
一段目の比重差選別装置２１Ｄの重比重分と多孔板落下分及び二段目の比重差選別装置２１Ｅの重比重分と多孔板落下分を合わせた重比重分Ｄの一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は２４．０％であった。これは、比重２．５０ｇ／ｃｍ３以上の細骨材の収率が２４．０％であったことを意味する。
【0211】
二段目の比重差選別装置２１Ｅの軽比重分Ｅ１の一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は１３．２％であった。これは、軽量骨材の収率が１３．２％であったことを意味する。また、火山ガラス材細粒Ｅ２の一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は６０．８％であった。
【0212】
火山ガラス材微粉Ｆの一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は２．０％であった。これは、混和材または混合セメント原料の収率が２．０％であったことを意味する。
【0213】
（実施例１３）図１２に示した実施形態７の装置及び方法を用い、原料の火山噴出物堆積鉱物である普通シラスとしては、鹿児島県鹿屋市串良町に産出する串良シラスを室内乾燥させたもの（含水率１．６％）を目の開き５ｍｍのふるい４で選別したものを用いた。
【0214】
この普通シラスを一段目の比重差選別装置２１Ｄにより重比重分と、軽比重分と、集塵分と、多孔板落下分とを選別した。作業条件は、普通シラスの供給速度が１０３ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径１ｍｍ（一辺１ｍｍの角の丸いルーローの三角形）、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍで、振動させる偏心クランクの回転速度が３０４ｒｐｍ、送風ファンの流量を１６ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１２．６°とした。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は１０ｍｍである。ここで、排気ブロワの能力を高めて管路７Ａの吸出風量を実施例１０よりも多い１２０ｍ３／ｍｉｎにして、サイクロン回収物の回収率向上を図った。
【0215】
比重差選別装置２１Ｄの重比重分は、２１ｃから排出され、回収された。重比重分の質量百分率は０．４％であり、密度２．６９ｇ／ｃｍ３であった。２１ｆから排出された多孔板落下分は、質量百分率は１１．１％であり、密度２．６４ｇ／ｃｍ３であった。この多孔板落下分は、ＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」で規定する密度２．５ｇ／ｃｍ３以上を満たすため、そのまま細骨材として使用できた。
【0216】
比重差選別装置２１Ｄの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は１１．８％であった。
【0217】
比重差選別装置２１Ｄの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ａを経てサイクロン分級機２２Ａにより分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６Ａに導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２Ａのアンダーフロー分であるサイクロン回収分の質量百分率は７３．８％であり、密度２．３２ｇ／ｃｍ３であった。バグフィルタ１６Ａに回収された微粉Ｆの質量回収率は、２．９％であり、密度２．３８ｇ／ｃｍ３あった。
なお、比重分離のサンプリングを行う前に、同じシラス原料と同じ比重分離条件で平衡状態に達するまで予備運転させてから、測定用のシラス原料供給を開始した。これは、実施例１０で述べた同じ理由による。
【0218】
サイクロン分級機２２Ａのアンダーフロー分であるサイクロン回収分には、０．３ｍｍ以上の軽石分などが含まれており、このサイクロン回収分を、ベルトフィーダ５を経由して二段目の比重差選別装置２１Ｅに供給し、この二段目の比重差選別装置２１Ｅにより重比重分と、多孔板落下分と、軽比重分と、集塵分（サイクロン回収分、バグフィルタ回収分）とに選別した。作業条件は、原料（サイクロン回収分）の供給速度が２１．８ｋｇ／ｈ、多孔板の孔径が１０５μｍ（１５０メッシュ）の金属ワイヤー製の織網、振動装置による振動の振幅が±５ｍｍ、振動させる偏心クランクの回転速度が３０３ｒｐｍ、送風ファンの流量を３９ｍ３／ｍｉｎ、多孔板の傾きを１０．８°とした。
【0219】
比重差選別装置２１Ｅの重比重分は、２１ｃから排出され、一段目の比重差選別装置２１Ｄより選別された重比重分Ｄに加えた。この重比重分の質量百分率は５．１％であった。比重差選別装置２１Ｅの軽比重分は、２１ｄから排出された。軽比重分の質量百分率は３１．３％であった。比重差選別装置２１Ｅの集塵分は、２１ｅから排出された。集塵分は管路７Ｂを経てサイクロン分級機２２Ｂにより分級してから、オーバーフロー分を、管路７Ｄを経てバグフィルタ１６Ｂに導いて微粉Ｆを回収した。サイクロン分級機２２Ｂのアンダーフロー分として分離されたサイクロン回収分は、６０．２％、密度２．３５ｇ／ｃｍ３であった。微粉Ｆの質量百分率は３．４％であった。
二段目の比重差選別装置２１Ｅの多孔板２１ａから落下した多孔板落下分は、ごく僅か回収され０．０５％未満であった。
【0220】
二段目のサイクロン分級機２２Ｂで回収された火山ガラス材細粒Ｅ２の一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は４４．４％であった。これは、シラスバルーン原料または混和材原料の収率が４４．４％であったことを意味する。
【0221】
火山ガラス材微粉Ｆの一段目に投入した普通シラスに対する質量百分率は２．９％であった。これは、混和材または混合セメント原料の収率が２．９％であったことを意味する。実施例１０〜１３の原料供給量及び分離結果については、表４に示す。
【0222】
【表4】
【0223】
（実施例１４〜１６）実施例１０で得られた微粉Ｆ３と、実施例１０で得られた火山ガラス材細粒Ｅ２を更に粉砕して得られた粉砕微粉Ｆ４と、実施例３で得られた微粉Ｆを更に粉砕して得られた粉砕微粉Ｆ５とを、それぞれ普通ポルトランドセメントに混合した混合セメントの強度を測定した。
微粉Ｆ３は、平均粒径０．００４１ｍｍであった。粉砕微粉Ｆ４は、微粉Ｆ３をＩＨＩ製のＩＳ−１５０型のローラミルにより５ｋｇ／ｈで供給して粉砕したものであり、平均粒径０．００５１ｍｍであった。粉砕微粉Ｆ５は、実施例３で得られた微粉Ｆを日本ニューマチック製のＤＳＦ−２型のＪＥＴミルに５ｋｇ／ｈで供給して粉砕したものであり、平均粒径０．００１１ｍｍであった。
【0224】
比較例２として、宇部三菱セメント製の普通ポルトランドセメントと標準砂と水との重量比が１：１．４：０．６のセメント材６０ｇを用意した。実施例１４〜１６として、混合セメントの原料として上記の微粉Ｆ３又は粉砕微粉Ｆ４又は粉砕微粉Ｆ５を用いたもの（各試料６０ｇ）を用意した。
【0225】
比較例２及び実施例１４〜１６は、原料をペーストミキサーにて混合した。ペーストミキサーはジャパンユニックス社製のＵＭ１０２であった。混合条件は直径８ｍｍのアルミナボールを混合媒体として投入して回転速度２０００ｒｐｍで３０秒間混練した。混合後、生モルタルの各試料を非接触赤外線温度計で温度測定した。その後、油を薄く塗布した２ｃｍ角のプラスティック型の３個にそれぞれ流し込んで成形した。
成形後、飽和水蒸気デシケータにて半日放置し、湿布を被せてから更に１日放置後、プラスティック型から脱型して、水中にて４週間経過させた後、端面仕上加工して圧縮試験用試料を作製し、圧縮試験を行った。その結果を表５に示す。
【0226】
【表5】
【0227】
表５の普通ポルトランドセメントの１０％を微粉Ｆ３又は粉砕微粉Ｆ４又は粉砕微粉Ｆ５で置換した圧縮強度を比較すると、実施例１４では比較例２に比べて普通ポルトランドセメントが１０％少ないにも係わらず１．５ＭＰａの強度低下に収まっており、実施例１５では０．３ＭＰａとごく僅かな低下で、実施例１６では３．３ＭＰａも上回る結果となった。
【0228】
これらの混和材の普通ポルトランドセメントに対する圧縮強度発現率を比較した。実施例１４から実施例１６は、比較例２に比べて普通ポルトランドセメント配合比が９０％であるので、普通ポルトランドセメント９０％の圧縮強度として、５６．５ＭＰａの９０％に相当する５０．８５ＭＰａを基底値とする。また、普通ポルトランドセメント１０％当たり圧縮強度発現効果は、５６．５ＭＰａの１０％である５．６５ＭＰａとする。実施例１４から実施例１６の圧縮強度から基底値５０．８５ＭＰａを差し引いた値を、５．６５ＭＰａで除して百分率とした値を、普通ポルトランドセメントに対する混和材の圧縮強度発現率とする。
【0229】
その結果、圧縮強度発現率は、微粉Ｆ３が７３．５％、粉砕微粉Ｆ４が９４．７％、粉砕微粉Ｆ５が１５８．４％となる。本発明の高純度の火山ガラス材は、混合セメントの原料となる混和材として、粉砕することによって、強度発現率が高くなり、平均粒径０．００１ｍｍ程度にまで粉砕すると普通ポルトランドセメントを大きく上回る強度発現率を示した。また、本発明のこれらの混和材は、普通ポルトランドセメントと異なり自硬性は無いので、ポゾラン効果を発現したものと考えられ、４週強度の向上に寄与するだけでなく、長期強度発現や耐水性、塩害抵抗性、耐酸性などの優れた効果が期待できる。
【0230】
（実施例１７）実施例１０で得られた火山ガラス材細粒Ｅ２は、平均粒径０．０７８９ｍｍ、かさ比重１．１３であった。この火山ガラス材細粒Ｅ２を、県工業技術センターで開発した炉内径１３０ｍｍの媒体流動層炉において、ムライト粒子を熱媒体として、原料供給量２０ｋｇ／ｈにて１０５０℃で焼成した。炉に直結したサイクロン分級機により分離回収した結果、平均粒径０．０９８５ｍｍ、かさ比重０．３４の焼成発泡体が得られた。
【産業上の利用可能性】
【0231】
重比重分は、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、粒度分布もＪＩＳ Ａ５３０８の「砂」の規定に準ずる分布であるので、コンクリート用細骨材として利用できる。ふるい上は、粒径０．３ｍｍ以上の主に軽石よりなり、天然軽量骨材として利用できる。この粒径０．３ｍｍ以上の主に軽石からなる火山ガラス材は、粉砕すれば、ポゾラン効果を有する混和材やポゾラン効果を有する混合セメントの原料として利用できる。
ふるい下は、粒径０．３ｍｍ未満、０．０５ｍｍ以上の主に火山ガラスよりなり、パーライト原料又はシラスバルーン原料として利用できる。粉砕すれば、ポゾラン効果を有する混和材やポゾラン効果を有する混合セメント原料として利用できる。微粉は、粒径０．０５ｍｍ未満の主に火山ガラスよりなり、混和材又は粉砕することで、より優れたポゾラン効果を有する混和材になり、また粉砕したものをポルトランドセメントと混合した混合セメントの原料として利用できる。
【0232】
本発明の特徴は、微粒子と粗粒子とが混在する比重分離が困難な未乾燥あるいは乾燥した原料を低コストで比重選別できることにあり、普通シラスのような火砕流堆積物や鹿沼土、鹿屋土のような降下軽石、加久藤シラス、吉田シラスのような火山噴出物の天然淘汰物などの世界中に大量に且つ広く分布している火山噴出物堆積鉱物の他、砕石、砂、土壌はもちろん真珠岩、黒曜岩、松脂岩、石灰岩などの天然物及び人工物の破砕物や凝集物及び建築廃材やコンクリート廃材などの産業廃棄物の乾式比重分離が可能となっている。また、パーライトやシラスバルーンやバーミキュライトなどの人工の焼成発泡体に含まれる未発泡の火山ガラスまたはひる石などの重比重の原料又はセラミックスなどの熱媒体や錆などの異物を分離して、軽比重で高付加価値の焼成発泡体を精製することが可能となっている。
【符号の説明】
【0233】
３、５、８、９ ベルトフィーダ６ ベルトコンベア
４、１９、２３ ふるい
７Ａ〜７Ｃ、７Ｄ、７Ｉ 管路
１０ 気流分級装置
１１Ａ〜１１Ｅ サイクロン解砕機
１２〜１５、２２、３１、３２ サイクロン分級機
１２ａ、１５ａ 開口
１２ｂ、１５ｂ 開閉弁
１６、１６Ａ、１６Ｂ バグフィルタ
１７Ａ〜１７Ｏ 管路
１８ 排気ブロワ
２０ ロータリーフィーダ
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｄ、２１Ｅ 比重差選別装置
２１ａ 多孔板
２１ｂ 送風ファン
２１ｃ、２１ｄ、２１ｆ、２１ｅ 排出口
２１ｇ 振動装置
２１ｈ 風胴
２２、２２Ａ、２２Ｂ サイクロン分級機
Ａ 粗粒
Ｂ１ 細粒のふるい上（軽石）
Ｂ２ 細粒のふるい下（火山ガラス）
Ｃ 微粉
Ｄ 重比重分
Ｅ１ ふるい上の軽比重分または軽比重分
Ｅ２ ふるい下の軽比重分及び／又はサイクロン回収分
Ｆ 微粉
Ｇ、Ｈ、Ｉ 吸気
Ｊ 排気