JP4743471B2

JP4743471B2 - 砕砂生産用のボールミル装置

Info

Publication number: JP4743471B2
Application number: JP2004089894A
Authority: JP
Inventors: 勇三木; 裕山本; 勇二相米; 浩二塚田
Original assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Current assignee: Furukawa Industrial Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP2005270869A

Description

本発明は、回転する円筒状のミルドラム本体内に原料の砕石を投入し、粉砕用媒体としてミルドラム本体内部に収納されたボールにより砕石を粉砕して砕砂を生産するボールミル装置に関する。

回転する円筒状のミルドラム本体内に被破砕物を投入し、ミルドラム本体内部に収納した粉砕用の媒体により被破砕物を粉砕するミル装置には、ボールを媒体とするボールミル装置や、ロッドを媒体とするロッドミル装置等がある。
従来、原料の砕石を粉砕して砕砂を生産するミル装置として、ロッドミル装置が使用されてきた。しかし、ロッドミル装置に破砕能力等の問題があることから、ボールミル装置を使用することが提案されている。
（特許文献１参照）。

この砕砂生産用のボールミル装置は、円筒状のミルドラム本体の内径に対する長さの比が１．６〜２．２であり、このミルドラム本体を臨界速度の８０〜８９％で回転させるようになっている。
しかし、ボールミル装置では、ミルドラム本体の長さに比例して粉砕が進むため、内径に対する長さの比が１．６を超えるような長いミルドラム本体で粉砕を行うと過粉砕となりやすい。

砕砂として要求されるＪＩＳの粒度範囲は、５〜０．０７５ｍｍと広範囲であるため、ミルドラム本体の後端（排出側）の仕切板に設けた排出用のスリットの有効面積や同時に投入する水の流入量で粒度を調整しているが、原料である砕石は様々な強度と粒度の組み合わせがあるため、スリットの有効面積や水の流入量で砕砂の粒度を上記範囲に適合するよう調整するのは困難である。
更に、ミルドラム本体を臨界速度の８０〜８９％という高速で回転させるため、必要な動力が増大することとなり、駆動機構の複雑化、動力原単位（動力／処理量）の増大、磨耗の増大を招き、生産コストが上昇するという問題がある。
特許第３１２５２５０号公報

本発明は、砕砂生産用のボールミル装置における上記問題を解決するものであって、過粉砕を防止して、ＪＩＳの要求する粒度範囲に適合する砕砂を生産することができ、動力原単位を減少させて生産コストを低減することのできる砕砂生産用のボールミル装置を提供することを目的とする。

本発明の砕砂生産用のボールミル装置は、円筒状のミルドラム本体の内径に対する長さの比を１．１〜１．４とし、ミルドラム本体の内壁にボールリフタを有するライナを設け、ミルドラム本体の回転速度を臨界速度の５８〜６９％とすることにより上記課題を解決している。
このボールミル装置は、ミルドラム本体の長さが短く、回転速度も低速領域であるため、原料の砕石を過粉砕することなく、ＪＩＳの要求する粒度範囲に適合する砕砂を容易に生産することができる。また、回転速度が低速であるため、複雑な駆動機構が不要であり、動力原単位が減少し、磨耗も少なく、生産コストが低減する。

ライナのボールリフタが、最大のボールの半径の１．３〜３．９倍の高さを有し、ボールリフタの持上面がミルドラム本体の半径方向に対してほぼ平行、反持上面がミルドラム本体の半径方向に対して４５〜６０度の傾斜を有していると、持上面のボールの持上げ効果が大きく、低速回転では得られにくいカタラクト（大滝）運動が活発化し、これにより、ボールの落下による衝撃が大きくなり粉砕力が向上すると共に、反持上面付近では、デッドスペースの形成が防止され、カタラクト及びカスケード（小滝）運動による粉砕力が損なわれない。
ライナのボールリフタが、長手方向に原料サイズ以上でボール直径より狭い所定間隔で直列に配置されていると、ボールリフタからのボールの脱落と、原料の必要以上の持上げが防止されるので、粉砕効率が向上し、動力原単位が減少する。

本発明の砕砂生産用のボールミル装置は、過粉砕を防止して、ＪＩＳの要求する粒度範囲に適合する砕砂を生産することができ、動力原単位を減少させて生産コストを低減することができる。

図１は本発明の実施の形態を示すボールミル装置の正面図、図２はボールミル装置の側面図、図３はボールミル装置の平面図、図４はミルドラム本体の後端面図、図５はミルドラム本体の縦断面図、図６は図５のＡ−Ａ線断面図、図７はライナの正面図、図８はライナの内側面図、図９は粉砕作用の説明図である。
このボールミル装置では、円筒状のミルドラム本体１が軸受２によって回転自在に支持されている。ミルドラム本体１の内径に対する長さの比は１．１〜１．４である。ミルドラム本体１の前端（図２上、右端）には、原料Ｍを投入する投入口３、ミルドラム本体１の後端には粉砕製品を排出するためのスリット４Ｓが形成された仕切板４が設けられ、その後方にはトロンメル１４が連設されている。ミルドラム本体１の内部には容積の２８〜３２％の粉砕用のボールＢが収納されている。

ミルドラム本体１の側方には、駆動プーリ５が配置されている。そして、駆動プーリ５とミルドラム本体１の外周上には、駆動プーリ５からミルドラム本体１に回転を伝達するためのコンベヤベルト６が巻回されている。また、駆動プーリ５とミルドラム本体１との間には、テンションプーリ７が設けられている。
駆動プーリ５の外周上とミルドラム本体１の外周上のコンベヤベルト６の巻回位置には、加硫によりゴムラギングが施されている。

コンベヤベルト６は、一般にばら物搬送用のベルトコンベヤに使用されるものであり、現場で簡単に加硫接合しエンドレス加工することができる。
駆動プーリ５のプーリ軸８は、電動機９の出力軸１０にカップリング１１で連結されている。テンションプーリ７のプーリ軸１２は、テンショナ１３によって斜め上下方向に移動可能に支持されており、これにより、テンションプーリ７がコンベヤベルト６の巻付角と張力を調整できるようになっている。

ミルドラム本体１の内壁には、ライナ２０が取付けられている。ライナ２０には、高さが最大のボールＢの半径の１．３〜３．９倍のボールリフタ２１が形成されている。ボールリフタ２１は、ミルドラム本体１の半径方向に対してほぼ平行（−６〜＋６度）の持上面２１Ｆと、ミルドラム本体の半径方向に対して４５〜６０度傾斜した反持上面２１Ｂを有しており、ミルドラム本体１の長手方向に原料サイズ以上でボール直径より狭い所定間隔で直列に配置されている。

このボールミル装置で原料Ｍを粉砕して砕砂を生産する場合には、電動機９を起動して駆動プーリ５を回転させる。駆動プーリ５の回転はコンベヤベルト６でミルドラム本体１に伝達される。ミルドラム本体１の回転速度は臨界速度の５８〜６９％とする。
原料Ｍは投入口３から回転するミルドラム本体１内へ投入され、ミルドラム本体１の内部に収納されている粉砕用のボールＢによって粉砕される。

このボールミル装置では、ライナ２０のボールリフタ２１は、最大のボールＢの半径の１．３〜３．９倍の高さを有し、ボールリフタ２１の持上面２１Ｆがミルドラム本体１の半径方向に対してほぼ平行であるので、持上面２１ＦのボールＢの持上げ効果が大きく、低速回転では得られにくいカタラクト（大滝）運動が活発化し、これにより、ボールＢの落下による衝撃が大きくなり粉砕力が向上する。

また、図９（ａ）に示すように、ボールリフタ２１の反持上げ側に空隙（デッドスペース）があるとボールＢがデッドスペース側に逃げ、有効なカタラクト及びカスケード（小滝）運動を阻害するが、このボールミル装置では、反持上面２１Ｂがミルドラム本体１の半径方向に対して４５〜６０度の傾斜を有しているので、図９（ｂ）に示すように、反持上面２１Ｂ付近では、デッドスペースの形成が防止され、カタラクト及びカスケード（小滝）運動による粉砕が有効に行われ、粉砕力が損なわれない。この効果は、実験によれば、収量の５〜１０％程度に相当するので、原料条件をその収量に合わせて拡張できる。

ライナ２０のボールリフタ２１はミルドラム本体１の、長手方向に原料サイズ以上でボール直径より狭い所定間隔で直列に配置されているので、ボールリフタ２１からのボールＢの脱落と、原料Ｍの必要以上の持上げが防止されるので、粉砕効率が向上し、動力原単位が減少する。この効果は、実験によれば、収量の５〜１０％程度に相当するので、原料条件をその収量に合わせて拡張できる。
粉砕された砕砂は、仕切板４のスリット４Ｓを通って、トロンメル１４から外部へ排出される。
このボールミル装置は、様々な原料を過粉砕することなく、ＪＩＳの要求する粒度範囲に適合する砕砂を容易に生産することができる。また、回転速度が低速であるため、複雑な駆動機構が不要であり、動力原単位が減少し、磨耗も少なく、生産コストが低減する。

上記砕砂生産用のボールミル装置に、３０〜４０ｍｍの原料を投入し、ミルドラム本体１の回転速度を臨界速度の６０〜６９％として粉砕を行った。
砕砂収量は８６．１％、産物の−５ｍｍの割合は９９．１％、微粉分は１３．０％で、動力原単位は２．５〜３．８ｋＷ・ｈ／ｔであった。
産物の粒度構成を図１０の線Ｃで示す。この産物の粒度構成は、図中線Ｊで示すＪＩＳ砕砂粒度の中央値に近似しており、ＪＩＳ砕砂粒度に適合する砕砂が生産されていることがわかる。

［比較例１］
実施例と同様の構造のミルドラム本体の内壁に図１１、図１２に示すような、丘状のボールリフタ３１を有する従来形のライナ３０を取付けたボールミル装置に、３０〜４０ｍｍの原料を投入し、ミルドラム本体の回転速度を臨界速度の８０〜８５％として粉砕を行った。
砕砂収量は８３．７％、産物の−５ｍｍの割合は９９．０％、微粉分は１５．４％で、動力原単位は３．８〜４．８ｋＷ・ｈ／ｔであった。
産物の粒度構成を図１０の線Ｄに示す。この産物の粒度構成は、実施例のものに比べて微粉分が多く過粉砕となっており、動力原単位も大きい。

［比較例２］
従来の砕砂生産用のボールミル装置のミルドラム本体の内径に対する長さの比を１．１〜１．４とし、従来形のライナ３０を取付けたボールミル装置に、３０〜４０ｍｍの原料を投入し、ミルドラム本体の回転速度を臨界速度の７０〜７５％として粉砕を行った。
産物の粒度構成を図１３の線Ｅに示す。この産物の粒度構成も、実施例のものに比べて微粉分が多く過粉砕となっている。

［比較例３］
従来の砕砂生産用のボールミル装置に３０〜４０ｍｍの原料を投入し、ミルドラム本体の回転速度を臨界速度の８０〜８５％として粉砕を行った。
産物の粒度構成を図１３の線Ｆに示す。この産物の粒度構成は、実施例のものに比べて微粉分が極めて多く過粉砕が顕著になっている。

本発明の実施の形態を示すボールミル装置の正面図である。ボールミル装置の側面図である。ボールミル装置の平面図である。ミルドラム本体の後端面図である。ミルドラム本体の縦断面図である。図５のＡ−Ａ線断面図である。ライナの正面図である。ライナの内側面図である。粉砕作用の説明図である。実施例の産物の粒度構成を示す線図である。従来形のライナの正面図である。従来形のライナの内側面図である。比較例の産物の粒度構成を示す線図である。

符号の説明

１ミルドラム本体
２軸受
３投入口
４仕切板
４Ｓスリット
５駆動プーリ
６コンベヤベルト
７テンションプーリ
９電動機
１３テンショナ
１４トロンメル
２０ライナ
２１ボールリフタ
２１Ｆ持上面
２１Ｂ反持上面
Ｂボール
Ｍ原料

Claims

回転する円筒状のミルドラム本体内に被破砕物として砕石を投入し、前記ミルドラム本体内部に収納した粉砕用の媒体としてボールにより砕石を粉砕して砕砂を生産する砕砂生産用のボールミル装置において、
自身の内径に対する長さの比が１．１〜１．４である円筒状のミルドラム本体と、前記ミルドラム本体の内壁に設けられるとともに複数のボールリフタを有するライナとを備え、前記ミルドラム本体の回転速度を臨界速度の５８〜６９％の範囲において前記ボールにより砕石を粉砕して砕砂を生産するボールミル装置であって、
前記ライナは、前記複数のボールリフタが、前記ミルドラム本体の長手方向に沿って原料サイズ以上であって前記ボールの直径よりも狭い所定間隔で直列に配置されており、
更に、各ボールリフタは、前記ボールの反持ち上げ側でのデッドスペースの形成を防止するためのデッドスペース防止形状を備え、該デッドスペース防止形状は、各ボールリフタが、最大のボールの半径の１．３〜３．９倍の高さを有し且つ当該ボールリフタの持上面が前記ミルドラム本体の半径方向に対してほぼ平行であり、反持上面が前記ミルドラム本体の半径方向に対して４５〜６０度の傾斜を有することにより形成されていることを特徴とする砕砂生産用のボールミル装置。