JP7522991B2 - 縦型粉砕装置およびその装置における粉砕ロールの付着物除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を効率的に除去し得る縦型粉砕装置およびその装置における粉砕ロールの付着物除去方法に関するものである。

製鉄プロセスにおいては、比表面積の増大による反応性の向上、または製鉄原料の均質性の向上を目的として様々な原料を粉砕して使用している。例えば、製銑プロセスでは、かさ密度、通気性の向上を目的として粉砕された安価低品位石炭をブリケット化している。ブリケット化された安価低品位石炭（成型炭）は、搬送時の衝撃で粉化するのが避けられないため、一定以上の強度が求められ、そのためバインダとしてコールタールピッチを混合している。

コールタールピッチを粉砕処理することで比表面積が増大するので、バインダ溶解性が向上しブリケットの強度が向上することが知られており、その破砕には竪型粉砕装置が用いられている。

ところで、一般的に粉砕機による粉砕では粉砕時に摩擦熱や粉砕熱が発生する。コールタールピッチは、軟化点が４０～７０℃であり、このような熱可塑性の原料を粉砕する際は、摩擦熱や粉砕熱により原料が軟化融解して粉砕ロールへ付着する。そして、一旦、粉砕ロールに付着物が発生すると粉砕面のギャップが拡大するため粉砕能力が著しく低下するとともに、粉砕ロールと回転テーブルとの間から粉砕物が排出されないため付着物が成長し最終的には過負荷停止や設備の破損につながっていた。従来、このような付着性原料を竪型粉砕装置で粉砕する際の付着防止には様々な手法が提案されている。

例えば、特許文献１には、付着性原料と原料の融点より低い沸点を持つ液体を混合して粉砕し、液体の蒸発潜熱を利用して原料を冷却しながら粉砕する手法が提案されている。また、別の手法として特許文献２には、付着性原料と原料の融点より低い融点を持つドライアイスを混合して粉砕し、ドライアイス昇華の潜熱を利用して、原料を冷却しながら粉砕する手法が、また、特許文献３には、竪型粉砕装置の筐体に水冷ジャケットを設け、粉砕機自体を冷却し、原料付着を抑止するという手法が、さらに、特許文献４には、ローラ粉砕面にスリット溝を付与し、噛み込み性を向上させることで原料付着を防止するという手法が提案されている。

しかしながら、上記特許文献１～４には、以下に述べるような問題が残されていた。
すなわち、特許文献１に開示された技術では、低沸点液体を消費するためランニングコストがかかり、原料と液体の混合装置、液体の添加装置が必要となることからイニシャルコストの上昇も避けられない不利がある。また、特許文献２に開示された技術では、ドライアイスを大量に消費するため、その製造にランニングコストがかかるうえ、ドライアイスの製造装置、および保管装置が必要であってイニシャルコストの上昇を招く不具合があり、特許文献３に開示された技術では、水冷ジャケットからの熱伝導で抜熱するため、冷却効率が悪く、処理量が多い場合に原料付着を防ぐことが出来ないことが懸念され、水冷ジャケット設ける必要があるために、ランニングコスト、イニシャルコストもかかるという問題があり、さらに、特許文献４に開示された技術では、原料のスリット溝への詰まりの発生が不可避であり、摩耗によりスリット溝が消失することで効果が無くなるという不具合を有していた。

特開昭６２－２５９８１０号公報 特開平７－１８５３７５号公報 特開平９－８５１１６号公報 特開２０１２－１２５７５９号公報

本発明の課題は、粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を、ランニングコストやイニシャルコストの上昇を伴うことなしに効率的に除去し得る縦型粉砕装置およびその装置における粉砕ロールの付着物除去方法を提案するところにある。

本発明は、上面に被粉砕物の供給面を有し、回転駆動可能な回転テーブルと、該回転テーブルの供給面に転接可能に配置され、該回転テーブルの供給面との相互間に該被粉砕物を噛み込ませて粉砕する少なくとも１つの粉砕ロールとを備えた縦型粉砕装置であって、前記粉砕ロールは、該粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を除去するスクレパーを有することを特徴とする縦型粉砕装置である。

上記の縦型粉砕装置において、前記スクレパーは、前記粉砕ロールのロール胴の表面に近接配置され、該粉砕ロールの転接による回転にしたがい該ロール胴の表面に付着した付着物を掻き取る刃部と、該刃部を保持するホルダーからなり、該ホルダーは、該刃部を、該粉砕ロールのロール胴の表面に近接、離隔する向きに移動可能な移動手段を有することが、具体的解決手段として好ましい。

また、本発明は、上面に被粉砕物の供給面を有し、回転駆動可能な回転テーブルと、該回転テーブルの供給面に転接可能に配置され、該回転テーブルの供給面との相互間に該被粉砕物を噛み込ませて粉砕する少なくとも１つの粉砕ロールとを備えた縦型粉砕装置につき、該粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を除去するに当たり、前記粉砕ロールのロール胴の表面にスクレパーの刃部を近接させておき、該粉砕ロールの転接による回転にしたがい該ロール胴の表面に付着した付着物を該刃部にて掻き取ることを特徴とする縦型粉砕装置における粉砕ロールの付着物除去方法である。

本発明によれば、被粉砕物の粉砕時に粉砕ロールに付着物が付着しても、該付着物は、粉砕ロールのロール胴の表面に近接配置されたスクレパーの刃部により連続的に掻き落とされことになり、長時間の可動においても粉砕ロールの粉砕能力がほとんど低下することがなく、被粉砕物の継続した粉砕が可能となる。

また、本発明によれば、スクレパーの刃部による付着物の掻き落としは、回転テーブルにおいて転接する粉砕ロール自身の回転を利用するため、スクレパーを駆動させる駆動原は不要であり、しかも、刃部の摩耗により付着防止能力が低下した場合でもキャップの調整により付着防止能力を容易に回復させることが可能でありイニシャルコスト、ランニングコストの上昇を抑えることができる。

本発明にしたがう竪型粉砕装置の一実施例をその断面について模式的に示した図である。 図１に示した縦型粉砕装置の要部断面を拡大して示した図である。 （ａ）は、スクレパーの外観を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、スクレパーの外観を分解状態で示した斜視図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、成型炭のバインダとして使用されるコールタールピッチを被粉砕物としてその粉砕プロセスに用いるのに適した油圧シリンダー式の縦型粉砕装置の構成を断面について模式的に示した図である。

図１における符号１は、縁部に堰ｅが設けられ、上面を被粉砕物の供給面Ｍとする回転テーブルである。回転テーブル１は、減速機１ａを介して電動機等の駆動源１ｂにつながっており、該駆動源１ｂにより高速で回転させることができるようになっている。

また、符号２は、回転テーブル１の供給面Ｍの外周側に転接可能に配置され、該回転テーブル１の供給面Ｍとの相互間に被粉砕物を噛み込ませて粉砕する粉砕ロールである。粉砕ロール２は、基本的には、回転テーブル１の回転に同期して回転（自転）する無駆動式のロールからなり、ここでは、周速の違いにより生じるせん断力にて被粉砕物を効率よく粉砕できるように、先端にいくにしたがいロール胴の径が小さくなる円錐台形状をなすものを例として示してある。

また、符号３は、粉砕ロール２のロール胴の表面に付着した付着物を除去するスクレパーである。スクレパー３は、粉砕ロール２のロール胴の表面に近接配置され、該粉砕ロール２の転接による回転にしたがい該ロール胴の表面に付着した付着物を掻き取る刃部３ａと、粉砕ロール２の非回転部分に設置され、該刃部３ａを保持するホルダー３ｂからなるものを適用することができ、ホルダー３ｂには、刃部３ａを、粉砕ロール２のロール胴の表面に近接、離隔する向きに移動可能とする移動手段３ｃが設けられている。

また、符号４は、粉砕ロール２の非回転部分につながり、該粉砕ロール２を傾動可能に支持する支持アーム、符号５は、支持アーム４に枢軸Ｓを介してつながり、粉砕ロール２を回転テーブル１の供給面Ｍに対して高圧で押し付ける油圧シリンダー、符号６は、回転テーブル１の上部に設けられ、該回転テーブル１の供給面Ｍに被粉砕物を供給する原料投入管、符号７は、回転テーブル１、原料投入管６を取り囲み、その内側に被粉砕物の粉砕空間を区画形成する縦長のケーシングである。ケーシング７は、その下部に空気導入口７ａが設けられており、その上部には排出口７ｂが設けられており、ファン（図示せず）によりケーシング７内の空気を、排出口７ｂから排気する一方、空気導入口７ａから吸気するようになっている。被粉砕物の粉砕において発生した分級点以下の粉砕物は、吸気、排気にかかわる気流により飛翔して粉砕空間の上方に空気輸送される。一方、分級点以上の粉砕物は、重力の影響で飛翔せず、再度、粉砕ロール２で粉砕される。

また、図１における符号８は、ケーシング７の上部で、原料投入管６の周りに回転可能に保持されたセパレータである。セパレータ８は、原料投入管６を取り囲んで配置され、駆動源（図示せず）につながる管体８ａと、該管体８ａの外表面に一端がつながり、他端がケーシング７の内壁に向けて放射状に延びる複数本の棒状体８ｂとを備えており、管体８ａを駆動して該棒状体８ｂを原料投入管６の周りで高速回転させることにより飛翔した粉砕粒子の中でも比較的大径粒子を回転テーブル１の上に叩き落として粉砕ロール２により再度粉砕することができるようになっている。セパレータ８の回転数および粉砕空間の排気量を調整することにより粉砕物の分級点を調整することができる。

原料投入管６を通して回転テーブル１の供給面Ｍに供給された被粉砕物は、回転テーブル１の回転に伴う遠心力により回転テーブル１の外周側（縁部）に向けて押し出され、粉砕ロール２と回転テーブル１の供給面Ｍとの相互間に噛み込まれることにより粉砕される。

この際、粉砕により発生する熱が被粉砕物の軟化点を超える場合には、粉砕ロール２のロール胴の表面には付着物が付着することになるが、本発明では、スクレパー３の刃部３ａが粉砕ロール２のロール胴の表面に近接配置されているため、粉砕ロール２のロール胴の表面に付着物が付着したとしても該付着物は、粉砕ロール２の回転によりすぐさま掻き落とされることとなり、粉砕ロール２の粉砕能力が低下することはなく被粉砕物の連続的な粉砕が可能となる。刃部３ａと粉砕ロール２との相互間には、駆動原１ｂにおける負荷電流値を増加させることなしに付着物を効率的に掻き取ることができるように、１～３ｍｍ程度のギャップを設けておくのが好ましい。

スクレパー３により掻き落とされた付着物は、再び回転テーブル１の供給面Ｍに落下して粉砕ロール２により粉砕される。

スクレパー３の移動手段３ｃとしては、その要部の部分断面を拡大して図２に示すように、ホルダー３ｂにつながるロッド３ｃ１と、ホルダー３ｂをスライド可能に支持するとともに該ロッド３ｃ１が入り込む長孔３ｃ２が形成されたベース３ｃ３とによって構成することができ、ロッド３ｃ１を長孔３ｃ２内でホルダー３ｂとともに移動させることにより、刃部３ａは、粉砕ロール２のロール胴の表面に近接あるいは離隔する向きにスライドして粉砕ロール２のロール胴との間の隙間を調整することが可能となり、刃部３ａが摩耗して刃部３ａと粉砕ロール２との相互間における隙間が変化しても容易に対応することができる。

長孔３ｃ２は、粉砕ロール２のロール胴からは離れる向きで、かつ、粉砕ロール２の軸心に対して直角に伸延する、例えば、長さ１０ｍｍ程度の直線状の開口を適用することができるが、長孔３ｃ２の開口形状については限定されない。

図３（ａ）（ｂ）は、スクレパー３の他の例を示した図であり、（ａ）は、その外観を模式的に示した斜視図、（ｂ）は、その外観を分解状態で示した外観斜視図である。刃部３ａの本体部分３ａ１を、例えば、三角柱からなるものとして、その角部にそれぞれ刃部３ａを設け、該本体部分３ａ１の後端部に形成された凸部３ａ２を、ホルダー３ｂの先端部に形成された孔部３ｂ１に差し込んで固定保持する構造としておくことにより、一つの刃部３ａが摩耗末期に至って使用に耐えない状況におかれたとしても、刃部３ａの入れ替えによりスクレパー３を長期にわたって使用することが可能となり、これにより、ランニングコスト、イニシャルコストの上昇を抑制することができる。なお、本体部分３ａ１は、三角柱に限定されるものではなく、板状部材や４つ以上の角部をもった部材を適用することも可能であり、本体部分３ａ１の、ホルダー３ｂに対する固定は、連結ボルト、ナット等の手段を用いればよい（図示せず）。刃部３ａの入れ替えは、本体部分３ａ１をホルダー３ｂから一旦引き抜き、該本体部分３ａ１をその軸心の周りに回転させて新規な刃部３ａを下方に位置させたのち、凸部３ａ２をホルダー３ｂの孔部３ｂ１に差し込んで固定する。

本発明の実施の形態では、粉砕ロール２を回転テーブル１に油圧シリンダー５を用いて押し付ける油圧式の縦型粉砕装置を例として説明したが、油圧シリンダー５に代わるアクチュエータを用いることもできる。

表１は、スクレパー３を備えた竪型粉砕装置と、スクレパー３を備えない縦型粉砕装置につき、回転テーブル１の駆動源１ｂの負荷電流値および被粉砕物であるコールタールピッチの平均粉砕粒径を比較して示したものである。スクレパー３を備えた縦型粉砕装置にあっては、粉砕ロール２への付着物の付着量を大幅に減らすことができ、装置の破砕能力が高いだけでなく、回転テーブル１を回転させる駆動源１ｂの負荷電流を低い値に維持できることが確認された。

本発明によれば、粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を、ランニングコストやイニシャルコストの上昇を伴うことなしに効率的に除去し得る縦型粉砕装置およびその装置における粉砕ロールの付着物除去方法を提供することができる。

１ 回転テーブル
１ａ 減速機
１ｂ 駆動源
２ 粉砕ロール
３ スクレパー
３ａ 刃部
３ａ１ 本体部分
３ａ２ 凸部
３ｂ ホルダー
３ｂ１ 孔部
３ｃ 移動手段
３ｃ１ ロッド
３ｃ２ 長孔
３ｃ３ ベース
４ 支持アーム
５ 油圧シリンダー
６ 原料投入管
７ ケーシング
７ａ 空気導入口
７ｂ 排出口
８ セパレータ
８ａ 管体
８ｂ 棒状体
ｅ 堰
Ｍ 供給面
Ｓ 枢軸

Claims (3)

1. 上面に被粉砕物の供給面を有し、回転駆動可能な回転テーブルと、該回転テーブルの供給面に転接可能に配置され、該回転テーブルの供給面との相互間に該被粉砕物を噛み込ませて粉砕する少なくとも１つの粉砕ロールとを備えた縦型粉砕装置であって、
   前記粉砕ロールは、該粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を除去するスクレパーを有し、
   前記スクレパーは角柱の角部で前記付着物を除去するように構成されていることを特徴とする縦型粉砕装置。
2. 前記スクレパーは、前記粉砕ロールのロール胴の表面に近接配置され、該粉砕ロールの転接による回転にしたがい該ロール胴の表面に付着した付着物を掻き取る刃部と、該刃部を保持するホルダーからなり、
   該刃部は前記角柱の角部に設けられ、
   該ホルダーは、該刃部を、該粉砕ロールのロール胴の表面に近接、離隔する向きに移動可能な移動手段を有することを特徴とする請求項１に記載した縦型粉砕装置。
3. 上面に被粉砕物の供給面を有し、回転駆動可能な回転テーブルと、該回転テーブルの供給面に転接可能に配置され、該回転テーブルの供給面との相互間に該被粉砕物を噛み込ませて粉砕する少なくとも１つの粉砕ロールとを備えた縦型粉砕装置につき、該粉砕ロールのロール胴の表面に付着した付着物を除去するに当たり、
   前記粉砕ロールのロール胴の表面にスクレパーの刃部を近接させておき、該粉砕ロールの転接による回転にしたがい該ロール胴の表面に付着した付着物を該刃部にて掻き取ることを特徴とする縦型粉砕装置における粉砕ロールの付着物除去方法。

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