JPH07108187A - 粉粒体原料の粉砕方法と粉砕装置および分級機 - Google Patents
粉粒体原料の粉砕方法と粉砕装置および分級機Info
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Abstract
粉砕効率の高い粉粒体原料の粉砕方法と粉砕装置、なら
びにその要部となる分級機を提供する。 【構成】 ローラミル10とチューブミル40とを使用
する。粉粒体原料をローラミル10にて予粉砕したうえ
流動層式分級機30へ送り、同分級機30内で流動する
微粉分をチューブミル40へ供給するとともに、残りの
粉粒体(チューブミル40へ供給された以外のもの)を
ローラミル10へ戻して再粉砕する。
Description
じめとしてスラグや鉱石などの粉粒体原料を粉砕する方
法と、その方法を実施するための粉砕装置および分級機
に関するものである。
製品であるセメント粉にする場合などは、従来、粉砕手
段として専らチューブミルが使用された。チューブミル
は、鉄製のボール(鋼球)が多数入った円筒(チュー
ブ)状の回転容器で、被粉砕物である粉粒体原料を内部
に入れて回転することにより、その粉粒体を粉砕する。
ボールを使用する必要があるが、その場合はボールと原
料との接触面積が小さい関係で粉砕効率が低いため、近
年では、チューブミルに、予粉砕手段としてのローラミ
ルが組み合わされて使用されることが多い。ローラミル
(たとえば竪形ローラミル)は、水平回転するテーブル
の上面に複数のローラの周面が押し付けられる(圧下さ
れる)もので、テーブル上に供給される粉粒体原料をロ
ーラで圧潰することにより粉砕する。ローラに十分な圧
下力を与えると粒粗の粉粒体を効率的に粉砕することが
できるため、チューブミルに対する予粉砕手段として好
適である。チューブミルに供給する粉粒体の粒径がロー
ラミルによって小さくされると、必要なボールの径が小
さくなってチューブミルでの粉砕効率が向上するからで
ある。
れた従来の粉砕装置としては、図3および図4のものが
ある。図3は、特開昭63−116751号公報に記載
された例で、竪形のローラミル10からチューブミル4
0へ至る原料搬送経路20のうちに、分級機である振動
篩(ふるい)1が設置されている。振動篩1で分級され
た微粉分が同経路20を経由してチューブミル40に送
られるとともに、分級された粗粉分は、原料循環経路2
5を経てローラミル10へ戻される。
4号公報に開示されたもので、図3の装置における振動
篩1に代えて分配手段2が設けられている。この分配手
段2は、たとえば図示のように、二股になったケース2
a内にバタフライダンパ式の角度可変の板2bが設けら
れ、その板2bの角度によって二股の各方への粉粒体の
分配量を調節できるようになっている。二股の一方はチ
ューブミル40への原料搬送経路20に接続され、他方
は竪形ローラミル10への循環経路25に接続されてい
るので、この装置では、予粉砕された粉粒体原料の一部
がチューブミル40へ送られるとともに、残りがローラ
ミル10へ戻されることになる。なお、図3および図4
において符号52は、チューブミル40にて粉砕(仕上
げ粉砕)された粉体から製品としての微粉と再粉砕を要
するものとを分けるセパレータであり、符号51は、チ
ューブミル40からセパレータ52への原料搬送用バケ
ットエレベータである。
は、予粉砕された粉粒体原料のうち振動篩1で分級され
た微粉分(つまり一定の網の目を通り抜けた細かい粉
体)のみがチューブミル40へ供給されるため、使用す
るボールを小さくしてチューブミル40での粉砕効率を
最大限に高めることが可能である。しかしながら、振動
篩1で正確に分級された粗粉分のみがローラミル10に
戻されることに関連して、ローラミル10では好ましく
ない事態も発生しがちである。すなわち、ローラミル1
0に供給される原料は微粉分をほとんど含まないため空
隙率が高く、したがって同ミル10での圧潰時に高い振
動が生じるのである。この振動の発生を抑えるためには
ローラ12の圧下力を制限せざるを得ず、そうすると、
予粉砕の過程で十分な粉砕効率が発揮されないことにな
る。またこの粉砕装置では、振動篩1として極めて大型
の高価な設備が必要であるうえ、分級レベルを変えるた
めには別の篩網1aを用意せねばならない。そのほか、
チューブミル40への粉粒体の供給量等は篩網1aの仕
様によって決まり運転中のコントロールが不能であるた
め、生産量の安定を保ちにくいという短所もある。
記の課題を一応すべて解決したもので、たとえば、ロー
ラミル10には粗粉分とともに微粉分が供給されるので
その原料の空隙率が高く、したがって同ミル10で圧潰
時に発生する振動が低い(そのため同ミル10での粉砕
効率も高くできる)という利点がある。しかし逆に、チ
ューブミル40での粉砕効率に関しては、図4の装置は
図3の装置の場合ほどすぐれてはいない。なぜなら、チ
ューブミル40に対しても予粉砕原料のうちの微粉分と
ともに粗粉分を供給することから、同ミル40において
大きめのボールを使用しなければならず、前述のとおり
粉砕効率が高くならないからである。
ずれも解消することのできる粉粒体原料の効率的な粉砕
方法と粉砕装置、ならびに好ましい分級機を提供するこ
とである。
の粉砕方法(請求項1)は、ローラミルとチューブミル
とを使用する粉粒体原料の粉砕方法であって、粉粒体原
料をローラミルにて予粉砕したうえ流動層容器へ送り、
同容器内で流動する微粉分をチューブミルへ供給すると
ともに、残り(チューブミルへ供給された以外のものを
いい、残存物の意味ではない。以下同様)の粉粒体をロ
ーラミルへ戻して再粉砕することを特徴とする。
項2)は、ローラミルとチューブミルとを備える粉粒体
原料の粉砕装置であって、ローラミルからチューブミル
へ至る原料搬送経路のうちに流動層式分級機を設置し、
同分級機からの微粉分の排出部のみを(上記原料搬送経
路を介して)チューブミルに接続するとともに、同分級
機からの残り分の排出部を、原料循環経路を介してロー
ラミルに接続したものである。
の内部を傾斜した多孔板(空気の通る小孔が多数あいた
板)によって仕切り、多孔板の上を流動層室としてそれ
に粉粒体原料の投入口と空気排出口とを設け、多孔板の
下を空気導入室としてそれに空気導入口を設けるととも
に、流動層室における多孔板から上方に離れた位置に上
記原料のうち微粉分の排出用上部シュートを設ける一
方、多孔板の上面に続く上記傾斜の下方位置に残り分の
排出用下部シュートを設けたものである。この分級機に
ついてはさらに請求項4に記載のように、空気導入口に
空気流量調整手段を接続するとともに、上記の下部シュ
ートに排出量調整手段を設けるとよい。空気流量調整手
段としては各種の開度調整弁などが、排出量調整手段と
しては、開口面積変更式のフローコントロールゲートや
回転速度変更式のロータリーバルブまたはスクリューコ
ンベヤなどがそれぞれ使用可能である。
粉粒体を効率的に粉砕するローラミルを予粉砕手段と
し、チューブミルとともに使用することから、全体とし
て粉砕効率が高い。この点は、図3および図4の装置に
よる場合と同様である。
で予粉砕された粉粒体原料を流動層容器へ送り、同容器
において分級したうえで、微粉分をチューブミルへ供給
し残り分をローラミルへ戻すことにある。流動層容器
は、粉粒体を充填したうえ下方から上向きに適当な速度
で流体を流すもので、その流体によって内部の粉粒体を
液体の沸騰に似た運動状態に流動化させる。流動層(す
なわち流動化状態にある粉粒体層)では粉粒体が流体と
広く均一に接触することなどから、流動層容器は各種の
反応容器としてよく使用されるが、本発明のように分級
のための手段として工業上使用されることはほとんどな
い。分級手段としての流動層容器は、多段流動層にする
などの特殊な構成にしない限り分級精度がよくないから
であり、また分級手段としては前述(図3)の振動篩や
遠心式の機器(サイクロンなど)が広く知られるうえ、
分級精度等の一般的性能もそれらの方が優れるからであ
る。このように、決して一般的な用途とは言えない分級
を目的として流動層容器を本発明で使用するのは、下記
のような理由による。
ように低く不完全であるが、その不完全さが、ローラミ
ルとチューブミルとを使用する粉砕方法にとっては却っ
て都合がよいのである。流動層容器による分級の不完全
さは、流動層の部分から流動している粉粒体のみを取り
出すことによって微粉分(細かい粒子)のみを得ること
はできるものの、流動しない粗粉分については、その粒
の間や近傍にも微粉分が存在するためそれのみを分離し
て取り出すことが困難だという点にある。しかしなが
ら、こうして分級された微粉分のみをチューブミルへ供
給するとともに、その残り分、すなわち微粉分の含まれ
た粗粉分をローラミルへ戻すことは、双方のミルにおい
て粉砕効率を向上させるのに極めて都合がよい。チュー
ブミルに微粉分のみが供給されると同ミルにおいて小径
のボールを使用でき粉砕効率が向上することは言うまで
もないが、ローラミルでは、微粉分と粗粉分とが混じる
ことによって空隙率の低下した原料が供給されるため、
圧潰時に発生する振動が低くなる。微粉分と粗粉分とが
混じると、粗粉分の粒の間に微粉分の粒子が入り込むた
め空隙率が低下する(したがって嵩密度が高くなる)
が、そうして空隙率が低下すると、ローラミルでの圧潰
時にローラの変位が小さくなって振動レベルが低下する
のである。振動が低くなると、ローラの圧下力を最大限
に高めることも可能になるので、ローラミルでの粉砕効
率が向上する。以上のように、この粉砕方法によると、
ローラミルとチューブミルとの双方において粉砕効率を
高めることができるため、従来の方法(図3・図4参
照)による場合の限界−一方のミルでの粉砕効率を高
くすると他方のミルでの粉砕効率が低くなる−を越
え、全体として極めて高い粉砕効率がもたらされる。
の簡単な流動層容器があれば大型で高価な振動篩は不要
で、しかも分級レベルの変更が容易(同容器へ流入させ
る流体流量などを変えればよい)である。また、同容器
からチューブミルへ供給する粉粒体の量をコントロール
することも容易なので、生産量を安定させやすいという
利点もある。
砕方法(請求項1)を、以上の作用を発揮しながら円滑
かつ自動的に実施することができる。すなわち、まずロ
ーラミルにて予粉砕された原料を原料搬送経路が流動層
式分級機へ送ると、同分級機は、上記の流動層容器とし
てその予粉砕原料の分級を行う。同分級機の微粉分の排
出部からは原料搬送経路がチューブミルへ微粉分を搬送
し供給するが、その一方、微粉分以外の残り分の排出部
からは原料循環経路が、残り分、すなわち微粉分を含む
粗粉分をローラミルへ再供給する。そのため、上述のよ
うに、ローラミルとチューブミルとの双方において粉砕
効率が高くなる。
は、前記した粉砕方法(請求項1)における流動層容
器、あるいは上記粉砕装置(請求項2)の主要部である
流動層式分級機などとして使用するに極めて好適であ
る。それは下記のように、この分級機の中空容器内で粉
粒体原料の流動層が形成されるとともに、上部シュート
から粉粒体原料の微粉分のみが排出され、かつ、下部シ
ュートからその残り分である微粉分と粗粉分とが排出さ
れるからである。
粒体原料の投入口から多孔板上に粉粒体原料が投入され
るとともに、空気導入室の空気導入口より空気が導入さ
れることにより、一定の粒径よりも細かい粒子が多孔板
上で流動化し、流動層が形成される。空気は、多孔板の
小孔を通過し、流動層室内を上向きに流れて空気排出口
より出るが、流動層室内でのその空気流量(流速)に応
じて所定の粒径以下の細かい粒子が流動化するのであ
る。
多孔板から上方に離れた位置にあるので、上記のように
流動化する一定粒径以下の粒子のうちその位置にまで浮
上したものをオーバーフローさせるかたちで排出し、微
粉分のみの排出用として機能する。一方、下部シュート
は、多孔板の上面に続く傾斜の下方位置にあるため、流
動化せずに多孔板上に堆積し、かつその傾斜に沿って下
る粗粉分の原料を主として排出する。ただし、流動化し
ながら粗粉分の付近に存在する細かい粒子もこの下部シ
ュートから排出されるので、結局は、上部シュートから
の微粉分を除く残り分の粉粒体(つまり微粉分を含む粗
粉分)がこの下部シュートから排出されることになる。
らに、上部シュートより排出する微粉分の粒径(つまり
分級レベル)および量(全体に対する量的比率)を調整
することができる。空気流量調整手段によって流動層で
の空気の流速を調整することにより、粉粒体原料のうち
流動化するものの粒径を任意に定めることができ、また
排出量調整手段によって下部シュートから排出する原料
の量を調整できるからである。上部シュートからの排出
量は、前記の投入口より流動層室へ投入した全原料の量
と下部シュートからの排出量との差であるため、こうし
て下部シュートの排出量を調整することにより上部シュ
ートの排出量を調整できるわけである。たとえば、粒径
1mm以下の微粉分が65パーセント含まれる粉粒体原
料について、その微粉分のできるだけ多くを上部シュー
トから排出しようとすると、粒径1mm以下の微粉分
を流動化させるように空気量調整手段を操作して空気の
流速を調整するとともに、全原料量の35〜40パー
セント(粒径1mm以上のものは35パーセントだが、
それより小径の微粉分が含まれるのでやや多くなる)が
下部シュートから排出されるように排出量調整手段を操
作するとよい。
る。図1は、先に述べたセメント粉製造用の粉砕装置
(および粉砕方法)を示す系統図で、図2は、図1の粉
砕装置における要部の一つである流動層式分級機30の
概要を示す斜視図である。
形ローラミル10とチューブミル40とを組み合わせた
もので、原料であるセメントクリンカをローラミル10
によって予粉砕したうえ、その予粉砕原料をチューブミ
ル40にて二次粉砕し、製品とする。図において符号1
1・12は、ローラミル10の主要部分であるテーブル
および圧下ローラ、同16・17は原料供給用のホッパ
および定量供給機である。ローラミル10からチューブ
ミル40への原料搬送経路20としては、バケットエレ
ベータ21と重力落下式の移送管22・23などを配備
している。チューブミル40は、前述のように円筒状の
回転容器41内に鉄製のボール(図示せず)を入れたも
ので、その排出口には、バケットエレベータ51などの
搬送手段を介してサイクロンセパレータ52を接続して
いる。このセパレータ52によって、製品とするに十分
な細かい粉末とそうでないものとに分け、前者を移送管
54へ送る一方、後者は移送管53より再びチューブミ
ル40へ供給する。なお、この実施例の粉砕装置では一
般に、ローラミル10を出た原料は、粒径が400μm
以下の微粉分を50%以上含み、1mm以下のものが約
65%を占めるまでに予粉砕されているが、粒径が2.
5〜15mmの粗い粒子も約20%含んでいる。そし
て、移送管54から製品として回収するセメント粉につ
いては、粒径が全体にたとえば44μm以下である必要
がある。
からチューブミル40への予粉砕原料の搬送経路20の
うち前記の移送管22に続けて、図1のとおり流動層式
分級機30を配置している。この分級機30は図2のよ
うに、中空のケーシング31の内部を、角度α(αはた
とえば30°前後がよい)だけ傾斜した多孔板(フィル
ター)32によって仕切り、その上を流動層室33とし
たものである。多孔板32の下を空気導入室34とし、
下面に空気導入口34aを設ける一方、流動層室33の
上端に原料の投入口33aならびに空気排出口33bを
設けている。投入口33aから予粉砕原料を投入すると
ともに導入口34aから空気を導入すると、多孔板32
を通って吹き上げる空気により、原料のうち一定粒径以
下の微粉分を流動化させることができる。多孔板32か
ら離れた上端部付近に上部シュート35を設けているの
で、流動化する微粉分原料の一部が、オーバーフローす
るようにこの上部シュート35から流出する。一方、多
孔板32の上面に続く上記傾斜の下方の位置には図示の
ように下部シュート36を設けたため、上記微粉分の残
り分、すなわち流動化しない粗粉分と上部シュート35
からは流出しなかった微粉分とが下部シュート36から
排出される。なお、ローラミル10の粉砕能力がたとえ
ば150t/hであるとき、分級機30の設備的規模と
しては、多孔板32の面積が1.0m2、流動層室33
の高さ寸法が1.6m程度であればよく、分級機30は
極めてコンパクトで低コストのものとなる。
と原料の量とをコントロールするために、分級機30で
は、空気導入口34aに空気量調整手段としてバルブ3
4bを接続するとともに、下部シュート36に排出量調
整手段として開度変更式のフローコントロールゲート3
6aを設けている。この粉砕装置(図1)では上部シュ
ート35より排出する微粉分を粒径1mm以下のものに
限る場合が多いが、たとえばその場合には、まずバルブ
34bの開度を調整して流動層室33内での空気流速を
約1m/sにする。そうすることにより、粒径が1mm
以下の予粉砕原料を流動化させ、微粉分として上部シュ
ート35より排出することができる。またゲート36a
の開度を調整することによって、下部シュート36から
の排出量を全体のたとえば40%前後にコントロールす
る。こうすれば、下部シュート36からは、流動化しな
い粒径1mm以上の粗粉分(前記の粒度分布よりこの粗
粉分は約35%)と多少の微粉分(粒径1mm以下)と
が排出され、それ以外の原料として微粉分の多くが上部
シュート35から排出される。なお、上部シュート35
から排出される粒径とその排出量とは、バルブ34bと
ゲート36aの調整によって自在に変更することができ
る。
1の粉砕装置では、ローラミル10からチューブミル4
0への原料搬送経路20の一部である移送管22に原料
投入口33aを接続するとともに、上部シュート35
を、同じ搬送経路20の一部である移送管23に接続し
ている。上部シュート35からは上述のように一定粒径
以下の微粉分のみが排出されるので、移送管23を経て
チューブミル40には微粉分のみが供給されることにな
る。微粉分のみが供給されると、チューブミル40では
使用するボールの径を小さくすることができ、粉砕効率
が高くなる。上記によって粒径1mm以下の微粉分のみ
をチューブミル40へ供給する場合、必要なボールの直
径は40〜数mm以下でよく、予粉砕原料をそのまま供
給する場合(図4の装置等による場合)に必要な70〜
17mmよりもかなり小さくなり、粉砕効率も相当に高
くなる。
図1のとおり、ローラミル10へつながる原料循環経路
25に接続している。下部シュート36からは粗粉分と
ともに微粉分が排出されるので、粗粉分の粒子の間に微
粉分が入って空隙率の低くなった(嵩比重は高い)原料
がローラミル10へ供給されることになり、テーブル1
1・ローラ12間での原料圧潰時の発生振動が低減さ
れ、ローラミル10でも粉砕効率が向上する結果とな
る。下部シュート36から排出される微粉分を含む前記
の予粉砕原料を、ホッパ16からのセメントクリンカと
ともにローラミル10へ供給すると、嵩比重が1.9〜
2.1前後になり、セメントクリンカのみの場合の嵩比
重(約1.6)に比べて大幅に高くなり、振動低減の効
果が著しい。
ミル10とチューブミル40との双方において粉砕効率
が高いため、全体としての生産能力がすぐれるうえ電力
等のエネルギー消費も少ない。前述のように流動層式分
級機30に必要な設備費も少ないので、コスト的に極め
て有利である。
砕装置(請求項2)では、予粉砕された粉粒体原料が流
動層を利用して分級され、その微粉分のみがチューブミ
ルへ供給されるので小径のボールにより同ミルで効率的
な粉砕が行えるとともに、微粉分を含む粗粉分がローラ
ミルへ戻されるので同ミルでも低振動のもとで効率的に
粉砕ができる。つまり全体として、生産性にすぐれ省エ
ネルギー効果もある効率の高い粉砕を行うことができ
る。チューブミルへ供給する粉粒体の量やその粒径など
をコントロールすることも容易なので、生産量や製品品
質を安定させやすいという利点もある。また、大型で高
価な振動篩が不要で、小型かつ構成容易な流動層容器
(流動層式分級機)があればよいので、必要な設備コス
トが低い。
粒体原料の流動層を形成したうえ、上部シュートから微
粉分のみを排出し、かつ下部シュートから微粉分と粗粉
分とを排出するので、請求項1の粉砕方法および請求項
2の粉砕装置等に使用するのに極めて好適である。構造
が簡単であり、また小型でも処理能力が大きいため、コ
スト的にも有利である。なお、この分級機を請求項4の
ように構成すれば、分級レベルや排出量比率を任意に調
整できるので、各種条件の変更に対応しやすいうえ、生
産量または品質の調節も容易である。
の粉砕方法および粉砕装置を示す系統図である。
層式分級機の概要を示す斜視図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 ローラミルとチューブミルとを使用する
粉粒体原料の粉砕方法であって、 粉粒体原料をローラミルにて予粉砕したうえ流動層容器
へ送り、同容器内で流動する微粉分をチューブミルへ供
給するとともに、残りの粉粒体をローラミルへ戻して再
粉砕することを特徴とする粉粒体原料の粉砕方法。 - 【請求項2】 ローラミルとチューブミルとを備える粉
粒体原料の粉砕装置であって、 ローラミルからチューブミルへ至る原料搬送経路のうち
に流動層式分級機を設置し、同分級機からの微粉分の排
出部のみをチューブミルに接続するとともに、同分級機
からの残り分の排出部を、原料循環経路を介してローラ
ミルに接続したことを特徴とする粉粒体原料の粉砕装
置。 - 【請求項3】 中空容器の内部を傾斜した多孔板によっ
て仕切り、多孔板の上を流動層室としてそれに粉粒体原
料の投入口と空気排出口とを設け、多孔板の下を空気導
入室としてそれに空気導入口を設けるとともに、 流動層室における多孔板から上方に離れた位置に上記原
料のうち微粉分の排出用上部シュートを設ける一方、多
孔板の上面に続く上記傾斜の下方位置に残り分の排出用
下部シュートを設けたことを特徴とする粉粒体原料の分
級機。 - 【請求項4】 空気導入口に空気流量調整手段を接続す
るとともに、下部シュートに排出量調整手段を設けた請
求項3に記載の粉粒体原料の分級機。
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
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