JP2010538830A - 鉱物性および非鉱物性材料の粗粉砕および微粉砕のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

鉱物性及び非鉱物性材料、例えば石灰石、セメントクリンカー、高炉スラグ、古コンクリート又は灰の粗粉砕及び微粉砕において、新しい原料及び再循環された原料を含む粉砕材料は、破砕装置内の材料供給容器から、排出口に配置され回転速度を無段階で変更可能なローラー型または回転羽根フィーダーにより、横方向に外縁部を有する駆動下側ローラーの最高点に横方向が囲まれた所定厚の材料層として供給され、ローラー速度まで加速させられ、下側ローラーとその上方にオフセット配置された上側ローラーとの間隙内に連続して運ばれ、２〜７．５ｋＮ／ｍｍの圧縮力を用いた油圧負荷を受けた後、好ましくは高速回転式クラッシャーにより解砕される。この結果、エネルギー利用が良好となり、機械構造、点検修理及び保守に関する支出が減る。また、異なる材料の破砕に幅広く利用でき、部分的な負荷動作時及び高質量処理時に線形の処理量／速度挙動を実現できる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、請求項１の前置き部分に記載の特徴を有する、鉱物性および非鉱物性材料の粗粉砕および微粉砕のための方法、および請求項８の前置き部分に記載の特徴を有する関連装置に関する。

例えば、石灰石、セメントクリンカー、スラグ砂、古コンクリートまたは灰等、好ましくは、硬質かつ脆性を有する材料の粗粉砕および微粉砕は、伝統的にボールミルで行われ、最近では竪型ローラーミル（vertical roller mills）や高圧ローラーミル（high-pressure roller mills）でも行われるようになってきている。

逆方向に駆動される２つの円筒ローラーの間隙における２つの表面間に５０ＭＰａよりもはるかに高い圧力で圧縮負荷を１回かけることにより材料の破砕を行う、材料ベッドロールミル（material-bed roll mill）と呼ばれる高圧ローラーミルが特許文献１により公知である。

高圧ローラーミルは、限られた範囲でしか調節できず、高価かつ非常に重い機械設計の原因となる非常に高い圧力で動作するために不利である。さらに、高圧ローラーミルは処理量対速度の挙動が好ましくない。高圧ローラーミルの処理量特性線は非線形であり、すなわち、材料特性および負荷応力を受ける表面の形状に応じて、特定エネルギー必要量の増加と同時に周速度が上昇するにつれて、処理量が著しく低下する。それゆえ、押圧を比例的に増加させながら粉砕ローラーの幅を広げることでしか高い処理量を実現できないが、これにも機械工学上の制約がある。

竪型ローラーミルおよび高圧ローラーミルの手法およびエネルギー利用を改善するために、特許文献２に係る加工原理が提案されている。これによれば、破砕すべき材料は、循環式プレートコンベヤー上に規定層として調製され、材料層と接するように油圧調節したローラーと移動プレートコンベヤーとの間に形成された間隙内を水平方向に送られ、６〜３０ＭＰａまたは６００〜３０００ｋＮ／ｍ^２の範囲で特定の押圧力が加えられて負荷応力を受ける。広範な調査の結果、この加工原理およびベルトローラーミル（belt roller mill）と呼ばれる関連装置は、技術的な限界により、竪型ローラーミルおよび高圧ローラーミルのいずれとも置き換え不可能であることが示されている。

まず、第一に、６００〜３０００ｋＮ／ｍ^２の範囲で特定の押圧力を加えることにより材料層に負荷応力を加えることは、許容できない制限である。

第二に、循環式プレートコンベヤー上に調製された材料層の材料送りには多額の技術的支出が必要であり、これは、負荷領域において高い圧縮負荷応力を加えるようにプレートコンベヤーを設計しなければならないからであり、そのためには、テンション部材（tension member）およびめっき（plating）の両方の磨耗を抑制するとともに、騒音を制限するために、速度および処理量の著しい低下を許容しなければならない。

第三に、駆動される下側ローラー上に張られたプレートコンベヤーを用いた材料送りは、機械工学上の理由により大きな損失を招く。

第四に、水平方向に案内されるプレートコンベヤーと接するように油圧調節される粉砕ローラーを配置すると、供給された材料が傷つき、その結果、材料が詰まって溢れ出る可能性がある。

駆動ローラーと、それよりも小型のオフセットした２つのアイドリングローラーとを備えたロールプレス（roll press）が特許文献３により公知である。粉砕生成物（grinding product）がベルトコンベヤーの排出側端部から、駆動ローラーと１つ目のアイドリングローラーとにより形成されたローラー間隙内に落下する。代替的には、粉砕生成物を落下管を介してローラー間隙内に運んでもよい。続いて、圧縮された粉砕生成物は、環流生成物（return product）と混合された後、駆動ローラーと２つ目のアイドリングローラーとにより形成された２つ目のローラー間隙に運ばれ、それにより、生成物は所望の微粉度の生成物に粉砕される。粉砕圧縮圧力は、５０〜６００ＭＰａの値に設定することができる。

固定ローラーと、垂直方向にオフセットさせたクリアランスローラーと、生成物供給装置とを備え、上記２つのローラーの中心によって規定される直線が水平方向に対して３５〜７５度の角度をなすロールミルが特許文献４により公知である。生成物供給装置の排出側端部は、下側固定ロールの外周最上部の上方に位置する。スライダーが、ローラー間隙に運ばれる生成物層の高さを調節する役割を果たす。生成物供給装置は、ロール運動方向の運動成分を粉砕生成物に伝えて粉砕生成物がより迅速にローラーの周速度に達するようにする少なくとも１つの移動要素（movement component）を有するようにすることができる。

ＤＥ２７０８０５３Ｂ２ ＥＰ１０７３５２３Ｂ１ ＤＥ３８２３９２９Ａ１ ＤＥ２８３０８６４Ａ１

本発明の目的は、例えば、石灰石、セメントクリンカー、スラグ砂、古コンクリートまたは灰等の鉱物性および非鉱物性材料の粗粉砕および微粉砕のための方法および関連装置であって、高エネルギー利用を特徴とするとともに、機械的構成、保守および維持に関する支出が少ないことを特徴とし、異なる材料の破砕に幅広く使用可能であり、部分的な負荷動作時および高質量処理量条件下の両方において線形の処理量対速度挙動を実現する、方法および関連装置を提供することにある。

この目的は、請求項１に記載の手段を用いる方法および請求項８に記載の手段を用いる装置に関する発明によって達成される。本発明の有利な形態は従属請求項に示される。

下側ローラーの粉砕経路速度（speed of the grinding path）が粉砕生成物の供給速度よりも高いため、第一に、粉砕生成物をより均一な層厚にすることができ、第二に、材料が供給装置の排出側端部の領域で積み上がって蓄積することを防ぐことができる。

通常、新たな循環生成物（circulating product）で構成される粉砕生成物は、破砕装置の一部を形成する材料供給手段から、横方向の外縁部（lateral rims）を備え、駆動される下側ローラーの最高点の領域において、横方向への広がりが制限された所定厚の材料層として送られ、ローラーの速度まで加速され、駆動ローラーとその上方にオフセット配置された上側ローラーとによって形成された間隙内に連続的に運ばれ、２〜７．５ｋＮ／ｍｍ（力／ロール間隙の長さ）の特定の押圧力を加えることによって油圧による負荷応力を受けた後、破砕装置内において、好ましくは、高速稼働する衝撃ローターにより解砕される。上記の新規な破砕装置が、例えば、ボールミルと組み合わせられた粗粒ミルとして接続されている場合には、解砕機を省略することができる。

上記装置は、一方が他方の上側に配置された２つのローラーから構成され、下側ローラーのみまたは両方のローラーが駆動される。上側ローラーは、下側ローラーに対して、垂直方向にオフセットしており、材料で覆われ、負荷応力を受けた下側ローラーの表面と接するように油圧調節される。供給装置は、固定ロール回転方向の運動成分を粉砕生成物に予め伝えることができ、固定ローラーの粉砕経路速度は、供給される粉砕生成物の速度よりも３％〜５％高いことが好ましい。負荷応力を受け、より大きくまたは小さく凝集した材料は、ローラー間隙を離れ、最終的に、すぐ下流側に接続された解砕機に運ばれる。

上側ローラーは、それ自体の駆動機構によって粉砕装置の始動時に追加的に加速させられるか、または粉砕処理中に下側ローラーと異なる速度で動くことにより、これら２つのローラーの相対運動によって粉砕生成物に対してさらなるせん断力が及ぼされることが好ましい。

上側ローラーは、下側ローラーの回転方向に対して水平方向に６０〜９０度オフセットしていることが好ましく、８０度オフセットしていることがさらに好ましい。

材料層は、２〜７．５ｋＮ／ｍｍ（力／ロール間隙の長さ）、特に好ましくは、４〜７ｋＮ／ｍｍに調節された特定の粉砕力を加えることによって負荷応力を受けることが好ましい。

ローラー間隙を通る材料の処理量は、駆動されるローラーの周速度を連続して変化させることにより調整され、材料層の厚さが実現可能な最大の厚さに維持されることが好ましい。

微粉砕中、上記材料のうちの粒径が大きすぎる部分は破砕処理に戻され、循環生成物の質量流量は、粉砕処理に向けて運ばれる新たな生成物を調整することで一定に維持されることが好ましい。

材料特性および所望の破砕結果に応じて、上側ローラーにより伝達される粉砕力は、粉砕処理中に制御調節可能であることが好ましい。

下側ローラーの最高点の領域において略一定の層厚を有する、ローラー周速度に比例した質量流は、材料供給装置によって運ばれることが好ましい。

達成すべき破砕目的に応じて、上側ローラーは、わずかな間隙を残して下側ローラーと接するように調節されることが好ましい。

また、湿った材料の粗破砕および乾燥のために粗破砕機内に運ばれた高温ガスは、分離器内で分離器内空気（separator air）として用いられることが好ましい。

循環生成物は、新たな生成物と混合された状態でローラー間隙に運ばれることが好ましい。

循環生成物の質量流は、バケツコンベヤーに組み込まれた処理量測定装置によって測定されることが好ましい。

動作中、材料層の厚さは、材料層がローラー間隙において負荷応力を受ける前に連続して測定され、表示されることが好ましい。

好適な実施形態において、材料供給装置は、排出口にロールフィーダーまたはスターホイールフィーダー（roll or star wheel feeder）が取り付けられ、その回転速度は連続して変更することができる。

駆動される下側ローラーの直径と上側ローラーの直径の比は１．０：２．０であることが好ましく、１．０：１．５であることが特に好ましい。

粉砕力を発生するために、上側ローラーは、レバーシステムを介して少なくとも１つの油圧シリンダーに接続されることが好ましい。

下側ローラー上方の最高点の領域内に配置された材料供給／排出装置（material feed and discharge apparatus）は、回転供給装置、例えば、ロールフィーダーが材料排出口に取り付けられた充填レベル制御材料供給容器（filling level-controlled material feed container）で構成されることが好ましい。

脱着可能な外縁部が下側ローラー端部の両側に取り付けられ、材料層の横方向の広がりを制限することが好ましい。この外縁部は分割することができる。

ローラーの負荷応力を受ける表面は、磨耗保護設計され、肉盛り溶接（deposit welding）または機械加工により構造化されることが好ましい。

駆動される下側ローラーは、軸受け箱内に格納され、端部側ケーシング部とともに水平方向に移動可能に配置されることが好ましい。

ロールフィーダーは、材料層の層厚を調節するために、高さ調節が可能な揺動部材内にバネ留めされた状態で格納されることが好ましい。

回転速度を連続して調節でき、材料排出口側に層厚調整機構を備えた前方バンカー（pre-bunker）が取り付けられたスターホイールフィーダーが材料供給容器の下流側に接続されることが好ましい。

固化および目詰まりを回避するために、ロールフィーダーと組み合わされた材料供給容器の傾斜排出壁上方に、１つ以上の片持ち式クリアリングスクリューが並んで配置されていることが好ましい。

上側ローラーの駆動機構は、特に、大型で重量がある設備の場合には、ロールミルの始動を加速させる役割を果たす。しかしながら、この機構によれば、粉砕処理時に目的に合わせて加圧ローラーを固定ローラーよりもゆっくりと稼働させて、粉砕生成物に垂直方向のロール圧の他に水平方向のせん断加圧成分も加えられるようにすることも可能である。

これらの特徴を実現する本発明に係る解決手段には、公知の高圧ローラーミルおよびベルトローラーミルと比較して、さらに多くの利点がある。すなわち、ベータローラーミル（beta roller mill）と呼ばれる新規な破砕装置のプロセス工学上の利点は、材料および達成すべき破砕目的の両方に応じて、最大で７．５ｋＮ／ｍｍまでの特定の粉砕力を所望どおりに設定可能であること、ならびにローラー速度に関係なく、特定の粉砕力および材料層厚のパラメータによって破砕結果を一定に保ち、規定することができることである。特に、例えば、セメントクリンカーおよびスラグ砂等の硬質かつ脆性を有する微粉砕材料に関しては、可能な限り少ない回転数で分離器を有利に用いて高品質の最終生成物を繰り返し製造する場合に、特定の強い粉砕力を用いて負荷応力を加えることが有利であることが分かっている。

機械工学の観点において、特許文献２により公知となった破砕装置と比較した場合の本発明に係る破砕装置の利点は、供給材料を運ぶだけでなく、材料層の調製や、駆動される下側ローラーの負荷応力を受けた表面に材料層を運ぶ循環式プレートコンベヤーを無くすことにより、技術的支出を圧倒的に低減できることと、アイドリングトルクの大きさによって表される機械工学損失を低減させることによって破砕時のエネルギー利用が１．３〜１．４倍改善されることが分かっており、それゆえ、加えるべき特定の粉砕力および粉砕経路速度の両方に関する制限を取り除くことができることである。材料の粉砕性および達成すべき破砕目的に応じて、最大で３ｍ／ｓ以上の粉砕経路速度まで線形の処理量対速度挙動を十分に活用する場合には、最大で７．５ｋＮ／ｍｍまでの特定の粉砕力を加えることができる。さらに、これによって、本発明に係る破砕装置は、高速の粉砕経路に対する適合性が良好であり、高圧ローラーミルおよびベルトローラーミルと比較して相対的に小型であり、何よりも軽量であるため、高処理量に対して適している。さらに、循環式プレートコンベヤーおよび高い負荷応力を受けるテンション部材がないため、新規な破砕装置の磨耗は、一方が他方の上側に配置された２つの水平方向に格納されたローラーの負荷応力を受ける表面に限定され、保守および維持に関する支出が低減されるだけなく、装置の有効性も大きく改善される。

本発明に係る装置によれば、軟質材料を最大で５００ｔ／ｈまでの処理量で処理することができるとともに、硬質材料を最大で１３０ｔ／ｈまでの処理量で処理することができる。

実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。関連図面には下記のものが含まれる。

本発明に係る装置の模式図である。 竪型ローラーミル、高圧ローラーミル、ベルトローラーミルおよびベータローラーミルの処理量、性能、および速度挙動を比較した図である。 高性能分離器と循環接続した本発明に係る装置の図である。 特に乾燥スラグ砂を処理するために高性能分離器と循環接続した本発明に係る装置の図である。 特に湿ったスラグ砂を処理するために高性能分離器および上流側ライザー管乾燥器と循環接続した本発明に係る装置の図である。 湿った供給生成物および塊状供給生成物の粗破砕およびミル乾燥のために空気圧式および機械式の両方により負荷応力を受けるようにすることが可能な加熱式衝撃ハンマーミルおよび高性能分離器と組み合わせた本発明に係る装置の図である。 組込み材料供給／排出装置および解砕機を備えた本発明に係る破砕装置の側面図である。 ロールフィーダーを備えた本発明に係る材料供給／排出装置の変形例を示す図である。 スターホイールフィーダーを備えた本発明に係る材料供給／排出装置の変形例を示す図である。 上側ローラーが下側ローラーの回転方向に対して水平方向に略８０度オフセットした本発明に係る装置の模式図である。

図１は、一方が他方の上側にオフセットして配置された２つの水平方向に格納されたローラー１および２、組込み解砕機（integrated deagglomerator）１０、ならびに材料供給容器３およびロールフィーダー９からなる材料供給／排出装置から構成される本発明に係る破砕装置を模式図で示す。下側ローラー１は、図１の矢印で示す方向に駆動される。上側ローラー２は、駆動下側ローラー１の上方に配置され、下側ローラー１に対して垂直方向にオフセットしている。上側ローラー２は、油圧シリンダー７により、レバーシステム６を介して下側ローラー１と接するように油圧調節される。上側ローラー２は、負荷応力を受けるとともに材料で覆われた駆動下側ローラー１の表面の摩擦力で引っ張られるか、またはそれ自体が駆動機構を有するようにしてもよい。下側ローラー１の直径と上側ローラー２の直径の比は、１．０：２．０であることが好ましく、１．０：１．５であることが特に好ましい。

材料供給／排出装置は、駆動される下側ローラー１の最高点の領域内に配置される。充填レベル制御容器３内にある粉砕生成物は、所定の厚さを有する規定の材料層４として、ネジ留めされた外縁部（screwed-on rims）４５と横方向に接し、負荷応力１１を受けた駆動下側ローラー１の表面に到達し、周速度まで加速させられ、両ローラー１および２により形成される負荷またはローラー間隙５内に連続的に運ばれる。材料供給容器３の下流側の変速ロールフィーダー９は、その振動軸受けを介して所望の材料層厚を設定することができ、略一定の層厚を有するとともに速度に比例した質量流が常に負荷またはローラー間隙５に運ばれるようにする。衝撃ローター（impact rotor）は、軸受けが下側ローラー１の水平方向に延長した中央線上に位置することが好ましく、解砕機１０として用いられるが、ここで、解砕機は必ずしも全ての破砕目的に必要とはされないことに留意されたい。破砕装置の大きさに応じて、システム制振の目的で窒素容器８が直接取り付けられた１つまたは２つの油圧シリンダー７が用いられる。

図２は、竪型ローラーミル１２、高圧ローラーミル１３、ベルトローラーミル１４、および本発明に係るベータローラーミル１５の粉砕経路速度に対する処理量（throughput）および特定エネルギー必要量（specific energy requirement）の変化を図表形式で比較する。竪型ローラーミル１２は、ミル盤の直径およびそのミル器具の形状に応じて、選択的に、すなわち、単一の作用点および特定の速度においてのみ実現可能な最高のエネルギー利用で最大処理量をもたらし、他のミルにおいても、粉砕経路速度は、原則的に、処理量を変更するためのパラメータとして利用可能である。

しかしながら、速度に比例した処理量の変化は、高圧ローラーミル１３およびベルトローラーミル１４の場合には制限される。充填レベル制御材料排出管の使用により生じる力の比が複雑なため、高圧ローラーミル１３は、負荷応力を受ける表面の構造および負荷応力を受ける材料に応じて、１．０ｍ／ｓのローラー速度から大きくまたは小さく減少する処理量対速度挙動を有している。この挙動は、同時に、特定エネルギー必要量の漸進的増加とも関係するため、高圧ローラーミル１３の場合、周速度は、純粋に経済的な理由で、１．０〜１．５ｍ／ｓに制限される。

しかしながら、本質的に技術的な理由で、ベルトローラーミル１４もまた幅広い速度で動作させることができない。磨耗が主な理由であるが、騒音に関連する理由でも、１．０ｍ／ｓより速い速度では、テンション部材として用いられる板鎖およびプレートコンベヤー自体の両方を制御することは技術的に不可能である。これらも、システム固有の理由により負荷応力を受けるためである。

ベータローラーミル１５と呼ばれる本発明に係る破砕装置は、引っ張られた一連のプレートコンベヤーの使用を必要とせず、対応する供給／排出装置を用いて、駆動される下側ローラー１の最高点の領域内に材料を供給し、一方で、技術的観点および経済的観点の両方から、ローラー周速度と処理量の直接的な比例性を考慮して、最大で３．０ｍ／ｓ以上の周速度までの幅広い速度で動作させることができる。広範な調査により示されるように、ベータローラーミル１５は、特定エネルギー使用が竪型ローラーミル１２よりも略５０％低いので、すでに十分に機械損失が低いと説明したベルトローラーミル１５のエネルギー利用よりもさらに１．３５倍改善することが可能である。

図３は、例えば、セメント粉砕または類似の生成物を粉砕するために用いることが可能なベータローラーミルを備えた循環粉砕設備をフローシートで示す。図示するように、解砕機１０ならびに充填レベル制御供給容器３および変速ロールフィーダー９から構成される材料供給／排出装置の両方が、破砕装置内に完全に組み込まれている。図中において１つの材料成分のみで表される新たな生成物１６は、注入ベルト計重装置１８により注入バンカー１７から取り除かれ、新たな生成物１６を循環生成物１９とさらに十分に混合するために、バケツコンベヤー２０に供給される。バケツコンベヤー２０は、破砕装置の後方に位置するとともに、好ましくはＵ字型をした分離器２１（さらなる運搬装置を省略するために、高性能分離器であることが好ましい）に循環材料を直接運搬する。通気に関してセルラーホイールスルース（cellular wheel sluices）２２により封止された分離器２１は、拡張円筒分離室２３を有し、その制御材料レベル表示により、ミル前方の材料供給容器３に常に十分な材料が与えられる。分離器２１は、発生する分離器内空気２４中に含まれる最終生成物を、詳細に図示しない成分分離器内に直接溜めることが好ましい。粉砕設備を調節することにより一定の循環質量流量（circulating mass flow）が維持されるが、最終生成物の品質は、特定量の分離器内空気２５の調節、および分離器２１内に配置された分離器バスケット２６の回転速度により変更される。循環質量流量は、バケツコンベヤー２０に組み込まれた処理量測定装置２７により、連続して測定される。

図４は、例えば、乾燥スラグ砂を粉砕するために用いることが可能な循環粉砕設備のフローシートを示す。この変形例では、新たな生成物１６が注入ベルト計重装置１８によりベータローラーミルの材料供給容器３内に直接供給される。二方向シュート２８がバケツコンベヤー２０から分離器２１への材料経路内に位置するため、循環生成物１９は場合によっては、高濃度の含有鉄分を分離する磁気ドラム分離器２９を介して新たな生成物１６用の注入バンカー１７内に直接入れられる。新たな生成物１６中の外来鉄分は、注入ベルト計重装置１８の上方の磁気分離器３０を介して排出される。ベータローラーミルへの新たな生成物の送達は、材料供給容器３の材料充填レベルにより制御される。循環質量流量１９は、図３と同様に、バケツコンベヤー２０に組み込まれた処理量測定装置２７を介して測定される。

図５は、図４に示すフローシートにライザー管乾燥器（riser pipe dryer）３１およびサイクロン分離器３２を加えたものを示す。例えば、湿ったスラグ砂等の粒子が細かく空気圧による搬送が可能な材料の乾燥は、ライザー管乾燥器３１内で行われる。このフローシートの変形例では、新たな生成物１６が湿っている場合、その生成物１６は計量された後、気密性セルラーホイールスルース２２によって高温または排ガス３３による負荷応力を受けたライザー管乾燥器３１に運ばれ、わずか２、３秒の乾燥処理の後、乾燥スラグ砂が、例えば、バケツコンベヤー２０の上方に配置されるサイクロン分離器３２を通って分離器２１の循環生成物１９まで運ばれる。次いで、サイクロン分離器３２からの排ガス３５は、分離器内空気から粉塵を除去するために設けられた成分分離器内で直接粉塵が取り除かれるか、または空気循環により案内される分離器２１の分離器内空気２４内に有利に取り込まれる。

図６は、加熱式衝撃ハンマーミル３６内で新たな生成物１９の乾燥および粗破砕を行う循環粉砕設備のフローシートを示す。これは、予め破砕および乾燥させた供給生成物を、下方から分離器２１（例えば、高性能分離器）に空気圧により運ぶ一方で、バケツコンベヤー２０を通る循環生成物１９によって上方から負荷応力を機械的に受けたライザー管乾燥器３１と連携して動作する。この設備フローシートの場合、Ｚ形状のバケツコンベヤー２０を用いることが有利である。ウォームコンベヤー３８は、分離器２１から材料供給容器３に砂粒を運ぶ。破砕する材料を入れたベータローラーミルは、材料供給容器３および変速スターホイールフィーダー３４を介して負荷応力を受ける。新たな生成物１６は、樋形チェーンコンベヤー（trough chain conveyor）３７を介して衝撃ハンマーミル３６に定量ずつ運ばれる。

図７は、組込み解砕機１０およびロールフィーダー９を備えた材料供給容器３を有する本発明に係る装置を簡略構造表現で示す側面図である。この図では、下側の駆動ローラー１は、修理または負荷応力１１を受けた表面の肉盛り溶接のために、フランジ継ぎ手を完全に解除して矩形の軸受け箱４０および端部側ケーシング部４１とともに水平方向に位置変更可能な２つの側壁から本質的に構成される振動安定加工機枠（oscillation-stable and machined machine frame）３９内に格納される。下側ローラー１の負荷応力１１を受けた表面からの衝撃圏距離（impact circle distance）が調節可能な解砕機１０の軸受けは、ローラー軸受けの水平線上に位置することが好ましく、上側ローラー２の負荷応力１１を受けた表面は同時に衝撃面として用いられる。駆動下側ローラー１（詳細に図示せず）は、好ましくは、曲線歯連結機（curved teeth coupling）、および変速駆動モーターとともに上記機枠とは別の支持構造物上に位置する直歯かさ歯車対を介して駆動され、解砕機１０の同様の変速駆動機構は機枠３９に堅固に接合される。必要に応じて、機枠３９を、クリアリングコンベヤ（例えば、ウォームまたは掻き取りコンベヤ）が駆動下側ローラー１の下方に位置するような高さにすることができる。駆動下側ローラー１と接するように油圧調節されるとともに、駆動下側ローラー１よりも小径であることが好ましい上側ローラー２は、耐曲げ性を有するハウジング４２内に水平方向に格納される。ハウジング４２は、ピン支持部４３により機枠台３９の側壁に取り付けられるとともに、機械寸法に応じて、１つまたは２つの油圧シリンダー７により材料で覆われた駆動下側ローラー１と接するようにレバーシステム６を介して調節される。窒素容器８に有利に接合された油圧シリンダー７は、機枠台３９内に組み込まれ、端部側からのアクセスが容易である。上側ローラー２は、開閉可能な軽量フード４４に覆われているが、直接目視検査および適切な器具の設置により材料の流れと下側ローラー１の負荷応力を受けた材料被覆表面の層厚の両方を監視可能にするために、ロールフィーダー９を備えた材料供給容器３までの領域を有利な空き空間としている。図面から分かるように、ロールフィーダー９を備えた材料供給容器３は、機枠３９の側壁上に配置されている。

図８は、本発明に係る材料供給／排出装置の変形例を示す。材料は、下側の駆動下側ローラー１の最高点に位置する充填レベル制御材料供給容器３から、横方向にネジ留めされた外縁部４５と接するとともに負荷応力１１を受けた表面上に流れ、ロールフィーダー９によって駆動下側ローラー１の周速度まで加速させられ、横方向に境界を有する所定厚の材料層４として調製され、わずかに圧縮されて送り出され、表面が平坦化されてから、上側ローラー２と下側ローラー１により形成されたローラーまたは負荷間隙５内に入る。稼働面４６が歯付けまたは肉盛り溶接により構造化されることが好ましい変速ロールフィーダー９は、材料供給容器３の後壁に当たった状態で格納された揺動部材４７上に置かれ、その壁の傾斜の変化により、所望の供給層厚４（例えば、スラグ砂の場合には、２５〜３０ｍｍ、乾燥炉クリンカーの場合には、４５〜５０ｍｍ）は、ミリ単位で最も近い値に正確に設定することができる。さらに、振動軸受けは、例えば、供給された材料中に境界長（border lengths）が長すぎる粒子または異物が存在する場合に、ロールフィーダー９が調節可能なばね系５１に向けて設定層厚を瞬時に拡大できるように設計される。ローラーフィーダー９は、揺動部材４７の他方側端部上に配置される歯車付きモーター４９によるチェーンまたは歯付きベルト駆動４８により駆動される。流動性が悪く、表面が硬くなる特殊な傾向にある粉砕生成物を扱う際には、設備の大きさに応じて、材料供給容器３の傾斜壁表面上に並んで配置される１つ以上のクリアリングスクリュー５０を用いるようにすることもできる。材料供給容器３には、ベータローラーミルの粗粒ミルまたは微粒ミルとしての動作および新たな生成物１９の供給点に応じて、注入ベルト計重装置１８、セルラーホイールスルース２２、または両部材の併用による負荷応力を受ける。供給容器３中の材料の滞留時間は数分または数十秒の範囲であるため、材料内容物が常に確実に動き続け、ロールフィーダー９は、所定の層厚での材料供給または充填処理に必要な材料層４を適切な材料供給により、速度に比例した方法で調製することができる。

図９は、本発明に係る材料供給／排出装置のさらなる変形例を示しており、この場合には、変速スターホイールフィーダー３４が排出要素（discharge element）として用いられる。可撓性層厚調整機構５３を備えた小型の前方バンカー５２は、材料緩衝材として、その排出側がスターホイールフィーダー３４の上流側と接続される。図８に係る変形例とは異なり、スターホイールフィーダー３４は、より容量が大きな供給容器３上の排出要素としての使用にも適している。スターホイールフィーダーを直接駆動することも有利である。

図１０は、本発明の好適な実施形態を示す。図１に示す実施形態とは異なり、ここでは、上側ローラーは、下側ローラーの回転方向に対して水平方向に略８０度の角度だけオフセットしている。供給装置の排出側端部は、下側ローラーの上方に直接配置されるのではなく、下側ローラーの回転方向において、下側ローラーの最高点の少し前方に配置される。他の点に関しては、この実施形態の構造は、図１に記載の破砕装置と実質的に一致する。供給装置とロール間隙の両方が下側ローラーの最高点の領域内にあるため、粉砕生成物を供給装置からロール間隙まで運ぶ方向は、実質的に水平方向である。そのため、下側ローラーの周囲において粉砕生成物がさらに垂直方向に加速されることは回避される。このようにして、粉砕生成物の均一性および均等な層厚が確実に実現される。

１ 駆動される下側ローラー
２ 上側ローラー
３ 材料供給容器
４ 材料層
５ ローラー間隙
６ レバーシステム
７ 油圧シリンダー
８ 窒素容器
９ ロールフィーダー
１０ 解砕機
１１ 負荷応力を受けた表面
１２ 竪型ローラーミル
１３ 高圧ローラーミル
１４ ベルトローラーミル
１５ ベータローラーミル
１６ 新たな生成物
１７ 注入バンカー
１８ 注入ベルト計重装置
１９ 循環生成物
２０ バケツコンベヤー
２１ 分離器
２２ セルラーホイールスルース
２３ 分離室
２４ 分離器内空気
２５ 分離器内空気の量
２６ 分離器バスケット
２７ 処理量測定装置
２８ 二方向シュート
２９ 磁気ドラム分離器
３０ 磁気分離器
３１ ライザー管乾燥器
３２ サイクロン分離器
３３ 高温ガス（排ガス）
３４ スターホイールフィーダー
３５ 排ガス
３６ 衝撃ハンマーミル
３７ 樋形チェーンフィーダー
３８ ウォームコンベヤー
３９ 機枠
４０ 軸受け箱
４１ ケーシング部
４２ ハウジング
４３ ピン支持部
４４ フード
４５ 外縁部
４６ 稼働面
４７ 揺動部材
４８ チェーンまたは歯付きベルト駆動
４９ 歯車付きモーター
５０ クリアリングスクリュー
５１ ばね系
５２ 前方バンカー
５３ 層厚調整機構

Claims (15)

1. 鉱物性および非鉱物性材料、好ましくは、例えば、石灰石、セメントクリンカー、スラグ砂、古コンクリートまたは灰等の硬質かつ脆性を有する材料の粗粉砕および微粉砕のための方法であって、
   駆動される下側ローラー（１）と上側ローラー（２）の間に形成されるローラー間隙（５）に圧縮負荷を加えることによって破砕が行われ、
   前記下側ローラー（１）の最高点の領域において、処理すべき前記材料のうちの調節可能な量の材料が、前記下側ローラー（１）の回転方向の速度成分を用いて横方向に境界を有する材料層（４）として供給され、前記下側ローラー（１）の周速度にまで加速させられ、表面を平坦化され、前記下側ローラー（１）の周囲における前記材料の供給に対してオフセットした、前記２つのローラー（１、２）によって形成された前記ローラー間隙（５）に、前記破砕のために厚さ調節可能な状態で運ばれ、
   前記上側ローラー（２）は、調節可能な接触圧で前記下側駆動ローラー（１）と接するように弾性的に流体圧調節され、前記材料層（４）とともに摩擦力で引っ張られるか、またはそれ自体の駆動機構を有し、
   前記下側ローラー（１）の粉砕経路速度が粉砕生成物の供給速度よりも３〜５％高いことを特徴とする方法。
2. 前記上側ローラー（２）は、それ自体の駆動機構によって粉砕装置の始動時に追加的に加速させられるか、または粉砕処理中に前記下側ローラー（１）と異なる速度で動くことにより、前記２つのローラー（１、２）の相対運動によって前記粉砕生成物に対してさらなるせん断力が及ぼされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記２つのローラーの中心を結ぶ線は、水平方向に対して６０〜９０度、好ましくは略８０度の角度をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ローラー間隙（５）を通る前記材料の処理量は、前記下側ローラー（１）の周速度を連続して変化させることにより調整され、材料層（４）の厚さが実現可能な最大の厚さに維持されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 微粉砕中、前記材料のうちの粒子が大きすぎる部分は破砕処理に戻され、循環生成物（１９）の質量流量は、前記粉砕処理に運ばれる新たな生成物（１６）を調整することで一定に維持されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 材料特性および所望の破砕結果に応じて、前記上側ローラー（２）によって伝達される粉砕力は、前記粉砕処理中に制御調整可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 湿った材料の粗破砕および乾燥の目的で粗破砕機（３６）内に送られた高温ガス（３３）は、分離器（２１）内で分離器内空気（２５）として用いられることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 鉱物性および非鉱物性材料、好ましくは、例えば、石灰石、セメントクリンカー、スラグ砂、古コンクリートまたは灰等の硬質かつ脆性を有する材料の粗粉砕および微粉砕のための装置であって、
   水平方向に格納され、一方が他方より上側に位置し、相互にオフセットした状態で配置され、ローラー間隙（５）を形成する駆動下側ローラー（１）および上側ローラー（２）を備え、前記下側ローラー（１）が粉砕経路速度で駆動される破砕装置と、
   前記下側ローラー（１）の回転方向の速度成分を用いて予め粉砕生成物を前記下側ローラー（１）上に供給する供給装置（９、３４）とを備え、
   前記下側ローラー（１）の前記粉砕経路速度が前記粉砕生成物の供給速度よりも３〜５％高いことを特徴とする装置。
9. 前記上側ローラー（２）はそれ自体の駆動機構を有し、前記２つのローラーの中心を結ぶ線は、水平方向に対して６０〜９０度、好ましくは略８０度の角度をなすことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 粉砕力を発生させるために、前記上側ローラー（２）は、レバーシステム（６）を介して少なくとも１つの油圧シリンダー（７）に接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
11. 前記下側ローラー（１）の上方の最高点の領域内に配置された材料供給／排出装置は、回転供給装置、例えば、ロールフィーダー（９）が材料排出口に取り付けられた充填レベル制御材料供給容器（３）で構成されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の装置。
12. 駆動される前記下側ローラー（１）は、軸受け箱（４０）内に格納され、端部側ケーシング部（４１）とともに水平方向に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記ロールフィーダー（９）は、好ましくは、材料層（４）の層厚を調節するために、高さ調節が可能な揺動部材（４７）内にバネ留めされた状態で格納されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
14. 回転速度を連続して調節でき、材料排出口側に層厚調整機構（５３）を備えた前方バンカー（５２）が取り付けられたスターホイールフィーダー（３４）が、前記材料供給容器（３）の下流側に接続されていることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の装置。
15. 固化および目詰まりを回避するために、前記ロールフィーダー（９）と組み合わされた前記材料供給容器（３）の傾斜排出壁上方に、１つ以上の片持ち式クリアリングスクリュー（５０）が並んで配置されていることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。

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