JP4269257B2

JP4269257B2 - 粉砕方法

Info

Publication number: JP4269257B2
Application number: JP2003150337A
Authority: JP
Inventors: 信介田中; 肇浅川
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: CN100361749C; CN1572371A; JP2004351286A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、竪型粉砕機（竪型ミルと称されることもある）、振動篩、及びボールミルを備えて、主にセメントクリンカ、セメント原料または無機物等を効率良く粉砕する粉砕方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
セメントクリンカ等を微粉砕する粉砕装置として、従来から竪型粉砕機とボールミルを備えた２段粉砕装置、あるいは回転式の分級機を内蔵したエアスエプト式竪型粉砕装置が用いられている。
【０００３】
前記２段粉砕装置は、竪型粉砕機で粉砕した原料を、竪型粉砕機の下部に配した下部取口より実質的に全量を取り出した後、ボールミルで粉砕することによって原料を微粉砕する粉砕装置である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３３８２４４号公報
【０００５】
例えば、特許文献１に開示された技術は、竪型粉砕機で粉砕した原料を分配手段で分配しながら、竪型粉砕機とボールミルで再度粉砕することによって、原料を微粉砕する粉砕装置であり、そのような従来の粉砕装置の１例を図５に示す。
【０００６】
また、前記分級機を内蔵したエアスエプト式竪型粉砕機として、例えば特許文献２に開示された粉砕装置がある。
【０００７】
【特許文献２】
特開昭５７−７５１５６号公報
【０００８】
特許文献２に開示された竪型粉砕装置は、粉砕機内の粉砕ローラと回転テーブルの間で粉砕した原料を回転テーブル下方から導入したガスで吹き上げて、該回転テーブルの上方に配した回転式の分級機で分級し、微粉を装置外に取り出すとともに粗粉を回転テーブル上に落下させて再度粉砕して、原料を効率良く微粉砕する粉砕装置であり、そのような従来の粉砕装置の１例を図６に示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の２段粉砕装置は、構成として竪型粉砕機とボールミルの両方を備えなけらばならないために装置構成が複雑となって各々の装置を効率良く動かすためには運転制御方法が複雑である。
特に、図５に示したような竪型粉砕機とボールミルを用いた構成の粉砕装置は、ボールミルに導入する前の原料を分級していないため、ボールミルに投入する原料の粒度が一定にならないという問題を生じる。粉砕効率の悪いボールミルを用いて、粒度が一定になっていない原料を粉砕すると、電力消費が多くなり効率が良くないといった問題を有する。
また、粉砕品の大部分を竪型粉砕機の下方から取り出す従来の一次粉砕方法においては、粉砕する必要のない小さな粒径の原料まで粉砕する場合も多く、結果として余分な原料を循環させることになる。粉砕する必要のない小さな粒径の原料を、竪型粉砕機の粉砕ローラと回転テーブルの間に大量に噛みこむと竪型粉砕機が振動を生じて安定運転ができなくなるという問題を生じる。
【００１０】
また一方、図６に示した分級機を内蔵した竪型粉砕機（エアスエプト式竪型粉砕機と称することもある）は、粉砕機内の粉砕ローラと回転テーブルの間で粉砕した原料を、回転テーブル下方から導入したガスで上方に吹き上げる必要があるが、該粉砕した原料をガスで上方に吹き上げるためには、多大なガスを必要とし、ガスを送風するために大きな送風機動力（ファン動力）を必要とするといった問題点を有する。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、一次粉砕機として使用する竪型粉砕機において、竪型粉砕機で粉砕する必要のない小さな粒径の原料を、従来のエアスエプト式竪型粉砕機程に送風機動力を大きく増加させることなく、上部取出口から適度な量を取り除くことによって、原料を効率良く粉砕する粉砕方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による粉砕方法は、
（１）回転テーブル上方から投入した原料を回転テーブルと粉砕ローラとの間で粉砕するとともに、回転テーブル下方から導入したガスによって原料の一部を上方に吹き上げて上部取出口から取り出し、上部取出口から取り出すことができない原料を回転テーブル下方に落下させて下部取出口から取り出す竪型粉砕機を用いて、該上部取出口より取り出した原料をボールミルに送給して粉砕するとともに、下部取出口より取り出した原料を分級機にて粗粉と細粉に分離して、該粗粉を該竪型粉砕機に戻して再度粉砕し、該細粉をボールミルに送給して粉砕する原料の粉砕方法であって、該竪型粉砕機に投入する新たな供給原料量に対して該上部取出口から２０〜４０％の割合を取り出す。
【００１３】
（２）（１）記載の粉砕方法において、前記原料をセメントクリンカとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明による粉砕方法の詳細について説明する。
図１及び図２は本発明に用いる粉砕装置の実施形態に係る好ましい１例を示し、図１は竪型粉砕機を用いた粉砕装置の全体構成図であり，図２は竪型粉砕機の要部縦断面図である。図３及び図４は本発明の粉砕方法における効果を説明するための図である。
【００１５】
本発明の実施形態に用いる竪型粉砕機１の好ましい構成について以下に説明する。本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図２に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシングと、粉砕機の下部に設置された減速機２Ｂを介し図示しない電動機により駆動されて回転する水平円板状の回転テーブル２と、回転テーブル２の上面である回転テーブル上面２Ａの外周部を円周方向に等分する位置に配設した複数個のコニカル型の粉砕ローラ３とを備えている。
【００１６】
粉砕ローラ３は、軸７により下部ケーシングに回動自在に軸着した上部アーム６と、該上部アーム６と一体に形成した下部アーム６Ａとを介して油圧シリンダ８のピストンロッド９に連結されており、該油圧シリンダ８の作動によって回転テーブル上面２Ａの方向に押圧されて、回転テーブル上面２Ａに原料を介して従動することによって回転する。
【００１７】
前記ケーシングの回転テーブル上面２Ａの中央上部には、回転テーブル上面２Ａに原料を投入する原料投入口３５と原料投入シュート１３が設けられており、原料投入口３５から原料投入シュート１３を介して回転テーブル上面２Ａに原料を投入する（供給と称することもある）ことができるよう構成されている。原料投入シュート１３から投入した原料は、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕される。
【００１８】
また、回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料の一部は、該回転テーブル上面２Ａの外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越え、回転テーブル上面２Ａの外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かい、環状通路３０より回転テーブル下方に落下して下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の機外に取出される構造となっている。
【００１９】
また前記ケーシングには、回転テーブル２下方にガスを導入するためのガス導入口３３を設けており、さらに回転テーブル２上方に該ガスを排出するため上部取出口３９を設けている。竪型粉砕機１の運転中に、該ガス導入口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、前記ケーシング内において該回転テーブル２下方から上方に向かうガスの気流が生じている。
【００２０】
竪型粉砕機１内に投入した原料と、回転テーブル２と粉砕ローラ３に粉砕されてダムリング１５を乗り越えた原料との中で、径が比較的小さなものは、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、上部取出口３９より取出される。理由は後述するが、上部取出口３９より取出される原料の量が、竪型粉砕機１内に投入した原料の中の２０〜４０％（重量％）となるように、該導入するガスの量を調整することが好ましい。本実施形態では、送風機７０の送風能力を制御し、上部取出口３９より取出される原料の量が、竪型粉砕機１内に新たに投入した原料の中の３０重量％となるように該導入するガスの量を調整した。
【００２１】
また、本実施形態に用いた竪型粉砕機１は粉砕ローラの個数が３個であって、テーブル回転数は７３ＲＰＭであり、粉砕ローラ中心直径Ｄは０．４ｍであり、テーブル直径Ｔは０．６４ｍであり、ダムリング１５の高さはテーブル上面２Ａより約２０ｍｍである。
また、本実施形態に用いることのできる竪型粉砕機１の型式は、前述したものに限らないことは勿論であって、例えば、粉砕ローラ３の形状がスフェリカル形状のタイヤ型の竪型粉砕機１であっても良い。
【００２２】
次に、図１を用いて本発明の実施形態に用いることのできる粉砕装置１００の好ましい１例ついて説明する。粉砕装置１００の基本構成は、一次粉砕機である竪型粉砕機１によって予粉砕した原料を二次粉砕機であるボールミル１５０によって再度粉砕する２段式の粉砕装置である
粉砕装置１００は、一次粉砕機構としての竪型粉砕機１、分級機８０、捕集機６０、及びボールミルを備えており、さらにそれらの機器を後述する構成で接続するために、送風機７０（エキゾーストファン７０と称することもある）、バケットエレベータ４１、及びベルトコンベヤ７５等を備えている。
【００２３】
ここで、図１に示した実施形態の好ましい１例においては、粉砕装置１００の外部からベルトコンベヤ７５を介して供給された原料（新供給原料と称することもある）が図示しないエヤーロックフィーダを介して、原料投入口３５から竪型粉砕機１に投入できるように配管が接続されている。
竪型粉砕機１は、前述したように回転テーブル２上方に配した上部取出口３９と回転テーブル２下方に配した下部取出口３４とを備えて、回転テーブル２下方から機内に導入したガスによって原料の一部を上方に吹き上げて上部取出口３９から機外に取り出すとともに、上部取出口３９から機外に取り出すことができない原料を回転テーブル２下方に落下させて下部取出口３４から機外に取出す構成であって、送風機７０の流量を調整することにより、竪型粉砕機１に投入した原料の一部を上部取出口から機外に取り出すことができるよう構成されている。
そして、竪型粉砕機１の下部取出口３４より取り出された原料は、バケットエレベータ４１で搬送されて分級機８０に投入されるとともに、上部取出口３９より取り出された原料は、捕集機６０で捕集されてボールミル１５０に投入される構成となっている。
【００２４】
ここで、本実施形態におけ分級機８０は、ボールミル１５０で効率的に粉砕できる小さな粒径の原料を細粉としてボールミル１５０に送給し、粗粉として取り出した原料を、原料投入口３５から竪型粉砕機１内に再度投入するように配管が接続されている。
なお、本実施形態における分級機８０は、概略の粒径で５ｍｍ以上の大きさの粉砕品を粗粉として取出すように構成されている。
【００２５】
そして、ボールミル１５０で粉砕された原料は、バケットエレベータ１４２で搬送されて分級機１６０に投入され、そこで分級されて、製品粒度となった原料は製品として取り出されるとともに、製品粒度以上の大きさの原料は、ボールミル１５０に再度投入されて、繰り返し粉砕されるよう配管等で接続されて構成される。
【００２６】
前記のように構成された粉砕装置１００を用いて実施された本実施形態による粉砕方法の好ましい１例を以下に説明する。
粉砕装置１００の外部（本実施形態においては原料ホッパ６５）からベルトコンベヤ７５によって竪型粉砕機１に供給された原料（新供給原料と称することもある）である鉱物等（本実施形態ではセメントクリンカ）を、竪型粉砕機１の回転テーブル上面２Ａの中央上部に設けられた原料投入口３５から、原料投入シュート１３を介して、回転テーブル上面２Ａの上方より回転テーブル上面２Ａの中央部に投入する。
投入された原料は、回転テーブル上面２Ａで回転させられ、また、回転による遠心力が発生することにより、回転テーブル上面２Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面２Ａの外周部に移動し、回転テーブル上面２Ａと該回転テーブル上面２Ａに押圧された粉砕ローラ３との間に噛み込まれ粉砕される。
【００２７】
回転テーブル上面２Ａと粉砕ローラ３に噛み込まれ粉砕された原料の中で、ダムリング１５を乗り越えた原料は、回転テーブル上面２Ａの外周面とケーシング内周面との間の環状通路３０に放り出されて環状通路３０を落下し、回転テーブル２の下方に配した下部取出口３４より粉砕品として竪型粉砕機１の外部へ取出される。また、この際に送風機７０の送風能力を調整し、竪型粉砕機１に投入した原料の一部を上部取出口３９から機外に取り出す。
【００２８】
なお、下部取出口３４より竪型粉砕機１の外部へ取出した粉砕品は、バケットエレベータ４１により分級機８０に搬送されるとともに、上部取出口３９より取り出された原料は捕集機６０に送給されて捕集された後、ボールミル１５０に送られて粉砕される。また、分級機８０に搬送された原料の中で、径の小さな原料は細粉として取り出されてボールミル１５０に投入され粉砕され、径の大きな粗粉は再度竪型粉砕機１に戻されて粉砕される。
【００２９】
そして、ボールミル１５０で粉砕された原料は、バケットエレベータ１４２で搬送されて分級機１６０に投入され、そこで分級されて、製品粒度となった原料は製品として取り出されるとともに、製品粒度以上の大きさの原料は、ボールミル１６０に再度投入されて、粉砕される。
【００３０】
以下、図３及び図４の説明をするとともに、竪型粉砕機１の上部取口３９から取出す原料の量の好ましい範囲を説明する。
本発明で述べるガス搬送原料量比等の数値は、以下の定義とした。
【００３１】
一次粉砕品平均粒度比は、粉砕品平均粒度を原料の平均粒度で割ったものであり下記の数式１で表される。
なお、本発明の定義する一次粉砕機は、竪型粉砕機１である。
【数１】

なお、平均粒度は、粉砕品を篩にかけた際において、その残さ率（篩に投入した原料で篩を通過できず篩上に残った原料の割合）が３６．８％となる篩目の大きさとして定義した。
【００３２】
また、ファン電力比は、後述するガス搬送原料費比が１の場合における竪型粉砕機１の送風機７０の電力量（ｋＷｈ）を基準値１として、ガス搬送原料費比を変化させた場合における送風機７０の電力量を表したものである。
【００３３】
ガス搬送原料量比は、一次粉砕機のガス搬送原料量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）をベルトコンベヤ７５から供給される新供給原料量（ｔｏｎ／ｍｉｎ）で割ったものであり、下記の数式２で表される。
なお、本実施形態における一次粉砕機のガス搬送原料量は竪型粉砕機１の上部取出口３９からガスとともに機外に取り出される原料の量であって、本実施形態における新供給原料はベルトコンベヤ７５により竪型粉砕機１に供給される原料の量である。
【数２】

【００３４】
ここで、図３にガス搬送原料量比とミル振動の関係を示す。
ガス搬送原料比が小さく竪型粉砕機の上部取口から取出す原料の量が少ないほど、竪型粉砕機に生じる振動（ミル振動）が大きくなっている。
例えば、図３からガス搬送原料比を０．２（上部取口から原料を２０％取出）とした場合のミル振動は、ガス搬送原料量比が０（上部取口から原料を取出さない）の場合のミル振動の４分の１以下である。
そして、図３からミル振動は、ガス搬送原料量比を０（上部取口から原料を取出さない）からガス搬送原料比で０．２（上部取口から原料を２０％取出）までの間に急激に減少し、その減少率はガス搬送原料比を０．４（上部取口から原料を４０％取出）を過ぎたあたりで収束して、減らなくなる。
従って、ミル振動の観点から竪型粉砕機１に投入する新たな供給原料量に対して上部取出口３９から０．２以上の割合で原料を取り出すことが好ましいことがわかり、さらに好ましくは０．３以上の範囲である。
【００３５】
また、図４にファン電力比とガス搬送原料量比との関係を示す。
ガス搬送原料量比が増えるほど竪型粉砕機１のファン電力も増える傾向にあることがわかる。前述したようにガス搬送原料比が０．４（上部取口から原料を４０％取出）を過ぎたあたりでミル振動は収束するので、上部取出口３９から抜き出す原料量を、新供給原料の４０重量％を超えないよう調整することが好ましい。
【００３６】
また、参考として説明すれば、原料の性状及び原料粒度を一定とすれば、一次粉砕機の粉砕品平均粒度比が小さくなれば小さくなるほど、所定粒度以下である原料の量は増加し、ボールミル１５０での無効仕事量が低下する。
そして、従来技術では、一次粉砕機粉砕品平均粒度は、粉砕力を高めたり、一次粉砕機の排出原料の一部を循環させたりすることで低減させることが記載されている。
【００３７】
しかし、粉砕力を高めるため粉砕ローラ３の押しつけ力を過大に増加させれば、その分消費動力が増加する。粉砕品の大部分を竪型粉砕機の下方から取り出す従来の一次粉砕方法においては、一次粉砕機の排出原料の一部を循環させること等により、粉砕する必要のない小さな粒径の原料まで粉砕する場合も多く、結果として余分な原料を循環させることになる。
余分な原料を循環させれば、消費動力が増加することは勿論のこと、粉砕する必要のない小さな粒径の原料を、竪型粉砕機の粉砕ローラ３と回転テーブル２の間に大量に噛みこむと竪型粉砕機が振動を生じて安定運転ができなくなる。
特に、原料投入口３５から供給する原料の中に、小さな粒径の原料が含まれているセメントクリンカ場合にこの傾向は著しい。
【００３８】
多くの量のガスを一次粉砕機に導入する本発明の粉砕方法は、図４に示したガス搬送原料量比とファン電力比（送風動力）の関係により、システム能力比を悪くするように考えられていた。
しかし、鋭意研究の結果、本願発明者らは上記理由を基づき、ミル振動を無駄なく抑えることのできる領域（ガス搬送原料比が０．２〜０．４）領域があることを見出したのである。
これらのことから、ガス搬送原料比を０．２〜０．４になるよう調整することで効率の良い粉砕システムの運転を行なう方法を発明するに至った。
【００３９】
前記範囲を言い変えると、ガスにより上部取出口３９から取り出す原料の量（１分間に抜き出す原料の重量）が、新供給原料量（１分間に供給する原料の重量）の２０〜４０％になるよう調整することになる。
【００４０】
特に、本実施形態の中で説明したセメントクリンカの場合は、ベルトコンベヤ７５から供給する新供給原料の中に小さな粒径の原料が含まれていることも多い。新供給原料に含まれている径の小さな原料は、竪型粉砕機１の中に投入された直後に粉砕されることなく、ガスに吹き上げられて上部取出口３９から取り出されるので、竪型粉砕機１は余分な仕事をせずにすみ効率的であり、且つミル振動は発生しにくい。
【００４１】
なお、ガス搬送原料比で０．３〜０．４の範囲においてさらにミル振動を抑える効果が高いので、ガスにより上部取出口３９から抜き出す原料量を、新供給原料の３０〜４０重量％になるよう調整することはさらに好ましい。
【００４２】
また、竪型粉砕機１に供給する新原料の性状や粒径が変化すると、ガス搬送原料量比等が多少変化することがある。
このような場合、竪型粉砕機１より取り出される原料の量を測定し、該取り出される原料の量が一定となるように、前記粉砕装置の外部から該竪型粉砕機に投入する原料の量を調整することにより、安定した連続運転を行なうことが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による粉砕方法によれば、竪型粉砕機で、上部取出口から取り出す原料の量を、新供給原料量の２０〜４０％（ガス搬送原料比で０．２〜０．４の範囲）になるよう調整することで効率の良い粉砕システムの運転を行なうことができ、かつ粉砕ローラと回転テーブルの間に微粉を噛みこむことによって発生する竪型粉砕機の振動を防止することができる。
【００４４】
また、原料がセメントクリンカの場合にはベルトコンベヤから供給する新供給原料の中に小さな粒径の原料が含まれていることも多いが、本発明による粉砕方法を用いれば、新供給原料に含まれている径の小さな原料は、ガスに吹き上げられて上部取出口から取り出されるので、竪型粉砕機は余分な仕事をせずにすみ粉砕が効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いた竪型粉砕機を用いた粉砕装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に用いた竪型粉砕機の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に用いた粉砕装置によってガス搬送原料量比とミル振動の関係を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に用いた竪型粉砕機に使用するファン電力比とガス搬送原料量比の関係を示した図である。
【図５】ボールミルを使用した従来型の粉砕装置の全体構成図である。
【図６】エアスエプト型の竪型粉砕機を使用した従来型の粉砕装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１竪型粉砕機
２回転テーブル
２Ａ回転テーブル上面
３粉砕ローラ
１５ダムリング
３３ガス導入口
３４下部取出口
３５原料投入口
３９上部取出口
４１バケットエレベータ
６０捕集機
７０送風機
７５ベルトコンベヤ
８０分級機
１００粉砕装置
１４２バケットエレベータ
１５０ボールミル
１６０分級機
１６１捕集機
１７１送風機
１７５送風機
Ｐ製品

Claims

回転テーブル上方から投入した原料を回転テーブルと粉砕ローラとの間で粉砕するとともに、回転テーブル下方から導入したガスによって原料の一部を上方に吹き上げて上部取出口から取り出し、上部取出口から取り出すことができない原料を回転テーブル下方に落下させて下部取出口から取り出す竪型粉砕機を用いて、該上部取出口より取り出した原料をボールミルに送給して粉砕するとともに、下部取出口より取り出した原料を分級機にて粗粉と細粉に分離して、該粗粉を該竪型粉砕機に戻して再度粉砕し、該細粉をボールミルに送給して粉砕する原料の粉砕方法であって、該竪型粉砕機に投入する新たな供給原料量に対して該上部取出口から２０〜４０％の割合で原料を取り出すことを特徴とする原料の粉砕方法。
前記原料をセメントクリンカとした請求項１記載の粉砕方法。