JP5896270B2 - 粉砕メディア、その粉砕メディアを用いた粉砕方法及び粉砕メディアの製造方法 - Google Patents
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Description
粉砕メディアには耐摩耗性、耐衝撃性、高硬度等が要求されるが、セラミックス系材料、アモルファス金属、WC複合金属等からなる小径の粉砕メディアは高価であり、微粉砕に用いるには実用的ではないという問題があった。
ここで「鉄系材料」とは、Feを主成分(50%以上含有)とするものだけでなく、Feと合わせてNi等の鉄族元素が主成分とするものも含む概念である。また、「略球状」とは真球状だけではなく外観形状がほぼ球状であることを示し、扁平状、楕円球状等を除く概念である。以下、明細書中の「球状体」も同様である。
鉄系材料は、アルミニウムを0.04〜1.20質量%含有しているので、脱酸効果により、鉄系材料を球状に造粒しやすく、空隙率を低減することができる。
また、請求項9に記載の発明は、請求項10に記載の発明のように石灰石の粉砕に好適に適用することができる。
水アトマイズ法またはディスクアトマイズ法により造粒して粉砕メディアを製造すると、粒径が0.2〜3.0mmの造粒物については、概ね球状であるため、球状にするための加工が不要である。これにより、安価に球状の粉砕メディアを製造することができる。
粒径が3.0mm以上の造粒物には、扁平状、楕円球状、涙形状、大径粒子の周りに小径粒子が付着した形状、等球状以外の形状が含まれるが、この粒径の粉砕メディアは比較的粒径が大きな被粉砕物の粉砕に用いるため、球状以外のメディアが混在していてもよい。
以上より、粉砕メディアを水アトマイズ法またはディスクアトマイズ法によって製造することにより、比較的粒径が小さな被粉砕物(例えば10mm未満)を粉砕するのに適した粉砕メディアと、比較的粒径が大きな被粉砕物(例えば10〜20mm)を粉砕するのに適した粉砕メディアと、をそれぞれ製造することができる。
また、請求項12に記載の発明では、請求項11に記載の粉砕メディアの製造方法において、前記造粒工程の後に、焼入れ及び焼戻しを施す、という技術的手段を用いる。水アトマイズ法またはディスクアトマイズ法によって造粒した後、焼入れ及び焼戻しを行うことで、造粒物の硬度を所定の値に調整することができる。
本発明の粉砕メディアは、略球状の鉄系材料からなり、平均粒径が0.2〜10.0mmであって、硬度がビッカース硬さ(Hv)で390〜700に形成されている。このような粉砕メディアは、鉱物、鉱石、岩石等の被破砕物を、例えば平均粒径1mm以下に粉砕するような微粉砕に好適に用いることができる。
次に、粉砕メディアの製造方法の一例を説明する。
粒径が3.0mm以上の造粒物には、扁平状、楕円球状、涙形状、大径粒子の周りに小径粒子が付着した形状、等球状以外の形状が含まれるが、この粒径の粉砕メディアは比較的粒径が大きな被粉砕物の粉砕に用いるため、球状以外のメディアが混在していてもよい。以上より、粉砕メディアを水アトマイズ法またはディスクアトマイズ法によって製造することにより、比較的粒径が小さな被粉砕物(例えば10mm未満)を粉砕するのに適した粉砕メディアと、比較的粒径が大きな被粉砕物(例えば10〜20mm)を粉砕するのに適した粉砕メディアと、をそれぞれ製造することができる。
本発明の粉砕メディアは単体で使用することもできるが、単体では粉砕力が小さいため、鉱物を微粉砕するためには長時間を要してしまう。そこで、本発明では、粉砕メディアより外形寸法が大きい大径メディアと混合した混合メディアを用いて微粉砕を行う。ここで、大径メディアは材質、形状は問わないが、本実施形態では球状アルミナからなるメディアを用いる。
また、径が小さすぎると、大径メディアによる粉砕力が不足し、粉砕時間を短縮する効果が得られない。
そこで、被粉砕物の材質、寸法等を勘案して大径メディアの材質、大きさを設定する。例えば、被粉砕物の粉砕前の粒度が小さければ、大径メディアの寸法を小さくすることができる。粒径10mmの石灰石を平均粒径200μmまで粉砕する場合には、大径メディアの径を20mm程度とするとよい。
(1)本発明の粉砕メディアによれば、上述した形状及び硬度とすることにより、また上述した組成からなるものとすることにより、長寿命で鉱物の微粉砕に好適な粉砕メディアを提供することができる。
以下の手順で損耗率の評価をおこなった。
1.容器回転型ボールミル内に上記の大径メディアと粉砕メディアを容積比8:2となるように混合し、これを該ボールミルの容積の1/2に相当する量を投入し、水と粉砕メディアが該ボールミルの容積の1/2となるように投入する。
2.該ボールミルの臨界回転数の60〜70%の回転数(本実施例では回転数64min−1)にて、24h運転を行う。
3.磁力選別にて粉砕メディアを取り出して乾燥させた後、粉砕メディアの重量を測定し、運転前の粉砕メディアの重量と比較することで、損耗率を評価した。損耗率((1−運転後の重量/運転前の重量)×100)が20%未満を◎、20%以上50%未満を○、50%以上80%未満を△、80%以上を×で評価し、◎、○、△評価を合格とした。
また、以下の手順で粉砕による評価をおこなった。
1.大径メディアと粉砕メディアを容積比8:2となるように混合し該ボールミルの1/2投入する。
2.平均粒径5mmの石灰石を40質量%となるように水に投入し、これを該ボールミルの1/2となるように投入する。
3.該ボールミルの臨界回転数の60〜70%の回転数(本実施例では回転数64min−1)にて、運転を行い8時間後に被粉砕物の粒度分布を測定する。
4.0.5mmの粗大粒子の含有率が1%未満を◎、1%以上20%未満を○、20%以上80%以下を△、80%以上を×として評価し、◎、○、△評価を合格とした。
Claims (12)
- 被粉砕物と粉砕メディアとの衝撃力により微粉砕する粉砕機に使用する粉砕メディアであって、
平均粒径が0.2〜10.0mmであり、かつ硬度がビッカース硬さで390〜700である鉄系材料からなり、
前記鉄系材料は、炭素を0.80〜1.20質量%、珪素を0.4質量%以上、マンガンを0.35〜1.20質量%、アルミニウムを0.04〜1.20質量%、リンを0.05質量%以下、硫黄を0.05質量%以下、を含有し、残部が鉄及び不可避不純物とからなることを特徴とする粉砕メディア。 - 前記粉砕メディアは、平均粒径が0.2〜3.0mmの略球状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の粉砕メディア。
- 前記鉄系材料は、炭素を0.85〜1.15質量%、珪素を0.60〜1.00質量%、マンガンを0.60〜0.95質量%、アルミニウムを0.04〜1.20質量%、リンを0.05質量%以下、硫黄を0.05質量%以下、を含有し、残部が鉄及び不可避不純物とからなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粉砕メディア。
- 前記鉄系材料は、更にクロムを0.1〜1.2質量%含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の粉砕メディア。
- 真比重が6.5g/cm3以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の粉砕メディア。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の粉砕メディアを当該粉砕メディアよりの外形寸法が大きい大径メディアとあらかじめ設定された混合比で混合した混合メディアを用いて前記粉砕機により被粉砕物を粉砕することを特徴とする粉砕方法。
- 前記大径メディアは、平均粒径が10〜30mmであることを特徴とする請求項6に記載の粉砕方法。
- 前記混合メディアにおける粉砕メディアの混合比は、容積比で15〜25%であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の粉砕方法。
- 前記粉砕機は回転攪拌型粉砕機であることを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか1つに記載の粉砕方法。
- 前記被粉砕物は石灰石であることを特徴とする請求項9に記載の粉砕方法。
- 炭素を0.80〜1.20質量%、珪素を0.4質量%以上、マンガンを0.35〜1.20質量%、アルミニウムを0.04〜1.20質量%、リンを0.05質量%以下、硫黄を0.05質量%以下、を含有し、残部が鉄及び不可避不純物とからなるように秤量した鉄系材料の原料を溶融する溶融工程と、
溶融した前記原料を水アトマイズ法またはディスクアトマイズ法により造粒し造粒物を製造する造粒工程と、を備え、
平均粒径が0.2〜10.0mmであり、硬度がビッカース硬さで390〜700である鉄系材料からなる粉砕メディアを製造することを特徴とする粉砕メディアの製造方法。 - 前記造粒工程の後に、焼入れ及び焼戻しを施すことを特徴とする請求項11に記載の粉砕メディアの製造方法。
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