JPH11253828A - Working power estimating method of inner and outer cylinder interrotating type ball mill - Google Patents

Working power estimating method of inner and outer cylinder interrotating type ball mill

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JPH11253828A
JPH11253828A JP5681998A JP5681998A JPH11253828A JP H11253828 A JPH11253828 A JP H11253828A JP 5681998 A JP5681998 A JP 5681998A JP 5681998 A JP5681998 A JP 5681998A JP H11253828 A JPH11253828 A JP H11253828A
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JP
Japan
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outer cylinder
ball mill
powder
ball
balls
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Application number
JP5681998A
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Japanese (ja)
Inventor
Miyuki Miyazaki
幸 宮崎
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively and efficiently amporphize an inorganic powder with an inner and outer cylinder inter-rotating type ball mill. SOLUTION: At the time of finely pulverizing the powder with the inner and outer cylinder inter rotating type ball mill, the movement of balls 23 in the inner and outer cylinder inter rotating type ball mill 20 is simulated by a discrete element method using a viscoelastic dynamic model to calculate the collision energy E of total balls 23 at the starting of the collision. The working power Y of the inner and outer cylinder inter rotating type ball mill 20 is calculated based on the collision energy E.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、メカノケ
ミカルと呼ばれる結晶性を有する無機質粉体を、内外筒
相互回転型ボールミルによって高度に微粉砕して非晶質
化する際に、内外筒相互回転型ボールミルの作動動力を
予測する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing an amorphous powder, which is, for example, an inorganic powder having a crystalline property called a mechanochemical, which is highly pulverized by an inter-rotating ball mill to form an amorphous powder. The present invention relates to a method for predicting the operating power of a rotary ball mill.

【0002】[0002]

【従来の技術】無機質粉体に化学反応活性を付与するた
めの微粉砕、鉱物資源の精製過程における粗粉砕、火力
発電の原料となる石炭の粗粉砕等のように、粉体を粉砕
するに際して、作業効率改善、粉体の性状改質等の目的
のために、粉砕時における粉体の運動をシュミレーショ
ンすることが行われている。しかしながら、固体粒子の
集合体である粉体は、離散および集合を繰り返している
ために、離散および集合を繰り返す個々の粉体の関係を
導き出すことは容易ではなく、従って、流体の運動シュ
ミレーションのように連続体として取り扱うことが容易
でないという問題がある。
2. Description of the Related Art In the case of pulverizing powder such as fine pulverization for imparting a chemical reaction activity to inorganic powder, coarse pulverization in the process of refining mineral resources, and coarse pulverization of coal used as a raw material for thermal power generation. For the purpose of improving work efficiency, modifying the properties of powder, and the like, simulation of powder movement during pulverization has been performed. However, since the powder, which is an aggregate of solid particles, repeats discrete and aggregate, it is not easy to derive the relationship between individual powders that repeat discrete and aggregate. However, there is a problem that it is not easy to handle as a continuum.

【0003】このために、固体粒子の離散的挙動を、個
々の粒子に対して力学モデルを設定し、その力学的モデ
ルに基づいて数値解析を行う方法、例えば、粒子間に粘
弾性力学モデルを設定し、微小時間に個々の粒子に作用
する力を演算して、それをもとに運動方程式を差分的に
計算し、粒子の変位を逐次数値解析する離散要素法(個
別要素法)に基づいて、粉体の運動をシュミレーション
することが提案されている。(P.A.Cundall and O.D.L.
Strack;Geotechnique,29,p.47-65(1979))。
[0003] For this purpose, the discrete behavior of solid particles is determined by setting a dynamic model for each particle and performing a numerical analysis based on the dynamic model. Based on the discrete element method (individual element method) that calculates the force acting on each particle in a minute time, calculates the equation of motion differentially based on it, and sequentially analyzes the displacement of the particle It has been proposed to simulate the movement of powder. (PACundall and ODL
Strack; Geotechnique, 29, p. 47-65 (1979)).

【0004】また、最近では、ボール媒体型粉砕機にお
けるボールおよび粉体の運動を、離散要素法によって解
析して、粉砕現象を理論的に解明することも行われてい
る(加納純也、斉藤文良ほか、東北大学素材工学研究所
彙報、第52巻、第1、2号、112 〜125 頁。Junya Kan
o,Naoki Chuji andFumio Saito;Advanced Power Techno
l.Vol.8,No.1,p.39-51(1997) )。
[0004] Recently, the motion of balls and powder in a ball media type pulverizer has been analyzed by the discrete element method to clarify the pulverization phenomenon theoretically (Junya Kano, Fumiyoshi Saito). Others, Tohoku University Institute of Materials Engineering, Vol. 52, No. 1, No. 2, pp. 112-125.
o, Naoki Chuji and Fumio Saito; Advanced Power Techno
l.Vol.8, No.1, p.39-51 (1997)).

【0005】離散要素法では、粒子(ボールおよび粉
体)に作用する力学的モデルが最も重要であり、通常、
粘弾性力学モデルとして、フォークト(Voigt )モデル
が採用されている。フォークトモデルでは、弾性的性質
を表すスプリングと、非弾性的性質を表すダッシュポッ
トによって粒子に作用する力を表現しており、粒子中心
座標と、微小時間の粒子中心座標変位とを逐次解析する
ことによって、粒子に対する作用力が得られる。
In the discrete element method, the mechanical model acting on particles (balls and powders) is of the utmost importance, and usually
As a viscoelastic mechanical model, a Voigt model is used. In the Voigt model, the force acting on particles is expressed by a spring representing elastic properties and a dashpot representing inelastic properties, and it is necessary to sequentially analyze the particle center coordinates and the displacement of the particle center coordinates in a minute time. Thereby, an acting force on the particles is obtained.

【0006】この離散要素法によるボール媒体型粉砕機
におけるボールおよび粉体の挙動は、通常、コンピュー
ターによって、次の手順でを解析されている。まず、コ
ンピューターに、粒子(ボールおよび粉体)の特性を示
す初期パラメーターを入力するとともに、粒子と円筒状
をした容器の壁面との接触を判定して、ボールの初期位
置を設定する。次いで、容器の壁面と粒子との接触を判
定して、容器の壁面に接触していない着目粒子が近接粒
子と接触したときの着目粒子と近接粒子との接触力(作
用力)を演算する。そして、その接触力に基づいて粒子
の加速度、速度、変位の平均値を演算する。これによ
り、粒子の運動特性がシュミレーションされる。また、
容器の壁面と粒子との接触を判定した際に、粒子が容器
の壁面に接触している場合は、その接触力を演算し、そ
の接触力に基づいて粒子の加速度、速度、変位の平均値
を演算することにより、粒子の運動特性がシュミレーシ
ョンされる。
[0006] The behavior of balls and powder in a ball medium type pulverizer by the discrete element method is usually analyzed by a computer in the following procedure. First, the initial parameters indicating the characteristics of the particles (ball and powder) are input to the computer, and the contact between the particles and the wall surface of the cylindrical container is determined to set the initial position of the ball. Next, the contact between the wall surface of the container and the particle is determined, and the contact force (action force) between the target particle and the nearby particle when the particle of interest not in contact with the wall surface of the container comes into contact with the nearby particle is calculated. Then, the average value of the acceleration, velocity, and displacement of the particle is calculated based on the contact force. Thereby, the motion characteristics of the particles are simulated. Also,
If the particles are in contact with the wall of the container when the contact between the particles and the wall of the container is determined, the contact force is calculated and the average value of the acceleration, velocity, and displacement of the particles is calculated based on the contact force. Is calculated, the motion characteristics of the particles are simulated.

【0007】このような、ボール媒体型粉砕機における
粒子の運動シュミレーションによって、粉体に対するボ
ールの接触力が解析され、粉体の粉砕効率等を改善する
ことができる。
[0007] By such a motion simulation of the particles in the ball medium type pulverizer, the contact force of the ball with the powder is analyzed, and the pulverization efficiency and the like of the powder can be improved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】土木材料、建築材料等
に好適に使用される粘土鉱物、アルミニウム含有粉体等
の結晶性を有する無機質粉体は、微粉砕して非晶質化す
ることにより、高化学反応性が得られることが知られて
いる。このような無機質粉体の粉砕に使用されるボール
媒体型粉砕機として、内外筒相互回転型ボールミルが知
られている。内外筒相互回転型ボールミルは、同心状態
に配置された外筒と内筒とを有しており、外筒と内筒と
の間にボールが収容されており、外筒と内筒との間に粉
体が投入されて、外筒および内筒が相互に反対方向に回
転される。外筒および内筒の間のボールは、外筒の内周
面に設けられた外筒攪拌翼と、内筒の外周面に設けられ
た内筒攪拌翼とによって攪拌されて、ボールとともに外
筒と内筒との間に投入された粉体が微粉砕される。
Crystalline inorganic powders such as clay minerals and aluminum-containing powders, which are suitably used for civil engineering materials, building materials, etc., are finely pulverized to be amorphous. It is known that high chemical reactivity can be obtained. As a ball medium type pulverizer used for pulverizing such an inorganic powder, an inner / outer cylinder mutual rotation type ball mill is known. The inner / outer cylinder mutual rotating ball mill has an outer cylinder and an inner cylinder arranged concentrically, and a ball is housed between the outer cylinder and the inner cylinder. , The outer cylinder and the inner cylinder are rotated in mutually opposite directions. The ball between the outer cylinder and the inner cylinder is agitated by the outer cylinder stirring blade provided on the inner peripheral surface of the outer cylinder and the inner cylinder stirring blade provided on the outer peripheral surface of the inner cylinder. The powder charged between the and the inner cylinder is finely pulverized.

【0009】このような内外筒相互回転型ボールミルで
は、外筒に設けられた外筒攪拌翼および内筒に設けられ
た内筒攪拌翼は、ボールおよび粉体に高い剪断エネルギ
ーを与え、粉体を効率よく非晶質化することができる。
しかしながら、外筒攪拌翼および内筒攪拌翼によってボ
ールおよび粉体に与えられる剪断エネルギーは、内外相
互回転型ボールミルの作動条件、例えば、外筒および内
筒の回転数、ボールの充填量、ボールの材質等によって
大きく影響され、内外筒相互回転型ボールミルの作動条
件が異なれば、粉体の非晶化度も大きく変化する。従っ
て、無機質粉体を微粉砕して非晶質化する場合には、内
外筒相互回転ボールミルにおけるボールおよび粉体の運
動をシュミレーションして解析することにより、粉砕効
率等の改善が図られることになる。
In such an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill, the outer cylinder stirring blade provided on the outer cylinder and the inner cylinder stirring blade provided on the inner cylinder give high shear energy to the ball and the powder, and Can be efficiently made amorphous.
However, the shear energy given to the ball and the powder by the outer cylinder stirring blade and the inner cylinder stirring blade depends on the operating conditions of the inner and outer mutual rotating ball mill, for example, the rotation speed of the outer cylinder and the inner cylinder, the filling amount of the ball, and the amount of the ball. It is greatly affected by the material and the like, and if the operating conditions of the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill are different, the degree of amorphousness of the powder is also greatly changed. Therefore, when the inorganic powder is finely pulverized into an amorphous state, the movement of the ball and the powder in the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill is simulated and analyzed to improve the pulverization efficiency and the like. Become.

【0010】また、内外筒相互回転型ボールミルによっ
て無機質粉体を非晶質化する際には、外筒および内筒を
相互に反対方向に回転させる必要があるために、消費電
力が大きくなり、無機質粉体を非晶質化するためにコス
トが高くなるおそれがある。無機質粉体を非晶質化する
際のコストを低減させるためには、内外筒相互回転型ボ
ールミルの消費電力(作動動力)を低減させることが重
要になる。このために、試行錯誤的に、無機質粉体を微
粉砕する際の作動動力を小さくすることが行われている
が、実際に、内外筒相互回転型ボールミルの作動動力を
低減させた状態で、無機質粉体を効率よく微粉砕するこ
とは容易でないという問題がある。
When the inorganic powder is made amorphous by the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill, the outer cylinder and the inner cylinder need to be rotated in opposite directions to each other, so that the power consumption increases. Amorphous inorganic powder may increase the cost. In order to reduce the cost of amorphizing the inorganic powder, it is important to reduce the power consumption (operating power) of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill. For this purpose, trial and error has been used to reduce the operating power when finely pulverizing the inorganic powder, but in practice, with the operating power of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill reduced, There is a problem that it is not easy to pulverize the inorganic powder efficiently.

【0011】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、内外筒相互回転型ボールミルによ
って無機質粉体等を低コストで効率よく微粉砕するため
に、粉体の微粉砕に要する内外筒相互回転型ボールミル
の作動動力を予測する方法をを提供することにある。
The present invention is intended to solve such a problem. It is an object of the present invention to finely pulverize inorganic powders and the like efficiently at low cost by an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill. It is an object of the present invention to provide a method for estimating the operating power of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill required for the above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の内外筒相互回転
型ボールミルの作動動力予測方法は、内外筒相互回転型
ボールミルによって粉体を微粉砕する際の内外筒相互回
転型ボールミルにおけるボールの運動を、粘弾性力学モ
デルを用いた離散要素法によってシュミレーションし
て、全ボールの衝突開始時における衝突エネルギーEを
演算し、そのボールの衝突エネルギーEに基づいて、内
外筒相互回転型ボールミルの作動動力Yを演算すること
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The method of predicting the operating power of an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill according to the present invention is directed to a ball motion in an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill when finely pulverizing powder by the inner and outer cylinder reciprocating ball mill. Is simulated by a discrete element method using a viscoelastic dynamic model to calculate a collision energy E at the start of collision of all balls. Based on the collision energy E of the balls, the operating power of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill is calculated. It is characterized in that Y is calculated.

【0013】前記衝突エネルギーEの値が300 〜800J/
s の範囲の場合に、内外筒相互回転型ボールミルの作動
動力Yの演算式が、Y=A・E−B(ただし、Aは4.5
〜5.5 の範囲の定数、Bは950 〜1050の範囲の定数)で
ある。
The value of the collision energy E is 300 to 800 J /
In the case of the range of s, the operation formula of the operating power Y of the inner and outer cylinder reciprocal rotary ball mill is represented by Y = A · EB (where A is 4.5
B is a constant in the range of 950 to 1050).

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0015】本発明は、粘度鉱物、アルミニウム含有粉
体、酸化珪素含有粉体等の無機質粉体を、ボール媒体型
粉砕機である内外筒相互回転型ボールミルにて高微粉砕
して無機質粉体を非晶質化するために必要な内外筒相互
回転型ボールミルの作動動力を予測するものであり、そ
の作動動力の予測が、内外筒相互回転型ボールミルにお
けるボールの運動のシュミレーションによって得られる
衝突エネルギーEに基づいて演算される。
According to the present invention, an inorganic powder such as a viscous mineral, an aluminum-containing powder, and a silicon oxide-containing powder is finely pulverized with an inner and outer cylinder reciprocating ball mill, which is a ball medium type pulverizer. This is to predict the operating power of the inner and outer cylinder reciprocating ball mill required to amorphize the ball. The prediction of the operating power is based on the collision energy obtained by the simulation of the ball motion in the inner and outer cylinder reciprocating ball mill. It is calculated based on E.

【0016】内外筒相互回転型ボールミルの一例を図1
に示す。この内外筒相互回転型ボールミル20は、円筒
状をした外筒21内に、円筒状をした内筒22が同心状
態で設けられており、外筒21および内筒22が相互に
反対方向に回転するようになっている。外筒21の内周
面には、周方向および軸方向に適当な間隔をあけて、複
数の外筒攪拌翼21aが内方に突出するように設けられ
ており、また、内筒22の外周面にも、周方向および軸
方向に適当な間隔をあけて、複数の内筒攪拌翼22aが
外方に突出するように設けられている。各外筒攪拌翼2
1aおよび各内筒攪拌翼22aは、それぞれ、周方向に
沿った平板材によって構成されている。外筒21と内筒
22との間には、多数のボール23が収容されている。
無機質粉体は、外筒21と内筒22との間に投入され
て、相互に逆回転する外筒21および内筒22によって
転動する各ボール23により微粉砕される。
FIG. 1 shows an example of an inner and outer cylinder mutual rotating ball mill.
Shown in The inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20 includes a cylindrical outer cylinder 21 and a cylindrical inner cylinder 22 provided concentrically. The outer cylinder 21 and the inner cylinder 22 rotate in opposite directions to each other. It is supposed to. A plurality of outer cylinder stirring blades 21a are provided on the inner peripheral surface of the outer cylinder 21 at appropriate intervals in the circumferential direction and the axial direction so as to protrude inward. A plurality of inner cylinder stirring blades 22a are also provided on the surface at appropriate intervals in the circumferential and axial directions so as to protrude outward. Each outer cylinder stirring blade 2
1a and each inner cylinder stirring blade 22a are each formed by a flat plate material along the circumferential direction. Many balls 23 are housed between the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22.
The inorganic powder is charged between the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22 and is finely pulverized by the balls 23 that are rolled by the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22 that rotate in opposite directions.

【0017】このような内外筒相互回転型ボールミル2
0における外筒21内に収容されたボール23の運動シ
ュミレーションは、具体的には、粘弾性力学モデルとし
てフォークト(Voigt )モデルを用いた離散要素法(個
別要素法)によって実施される。
Such an inner / outer cylinder mutual rotating ball mill 2
The motion simulation of the ball 23 accommodated in the outer cylinder 21 at 0 is specifically performed by a discrete element method (individual element method) using a Voigt model as a viscoelastic mechanical model.

【0018】図2(a)および(b)は、それぞれ、フ
ォークトモデルの概念図であり、図2(a)は圧縮力
を、図2(b)は剪断力をそれぞれ示している。フォー
クトモデルでは、ボール23の弾性的性質を表す弾性ス
プリング14と、図2(b)に示すように、非弾性的性
質を表す粘性ダッシュポット15とを並列に接続して、
ボール23に作用する力を表している。剪断力では、ボ
ール群の接触に付随する摩擦相互作用を表すために、相
互作用力の接線方向成分として、摩擦スライダー16が
挿入されている。
FIGS. 2A and 2B are conceptual diagrams of the Voigt model, respectively. FIG. 2A shows a compressive force, and FIG. 2B shows a shear force. In the Voigt model, an elastic spring 14 representing the elastic property of the ball 23 and a viscous dashpot 15 representing the inelastic property are connected in parallel as shown in FIG.
The force acting on the ball 23 is shown. In the shearing force, a friction slider 16 is inserted as a tangential component of the interaction force to represent the frictional interaction associated with the contact of the balls.

【0019】このようなフォークトモデルにおいて、一
対のボール23の衝突時における一方のボール23を着
目ボール、他方のボール23を対象ボールとして、着目
ボール23の半径を ri 、対象ボール23の半径を
rj 、両ボール23の中心間距離を rijとすると、両ボ
ール23の衝突開始時には、次の(1) 式が成立する。
In such a Voigt model, when one of the balls 23 is a target ball and the other ball 23 is a target ball at the time of collision of a pair of balls 23, the radius of the target ball 23 is r i , and the radius of the target ball 23 is
Assuming that r j and the distance between the centers of the two balls 23 are r ij , the following equation (1) is satisfied at the start of the collision of the two balls 23.

【0020】ri + rj = rij …(1) 一対のボール23の接触点での作用力を、圧縮力 fn (
添え字nは、圧縮方向を示す) と、一対の剪断力 fs1
よび fs2 (添え字s1およびs2は、それぞれ剪断方向を示
す) とに分けて考えると、時間tにおける圧縮力および
剪断力は、フォークトモデルから、スプリング14に基
づく弾性力eと粘性力dとの和で示される。
R i + r j = r ij (1) The acting force at the contact point of the pair of balls 23 is expressed as a compressive force f n (
Subscript n indicates the compression direction) and a pair of shear forces f s1 and f s2 (the subscripts s1 and s2 indicate the shear direction, respectively). Is represented by the sum of the elastic force e based on the spring 14 and the viscous force d from the Voigt model.

【0021】 [ fn t =[ en t +[ dn t [ fs1t =[ es1t +[ ds1t [ fs2t =[ es2t +[ ds2t …(2) ここで、スプリングに基づく弾性力[e]および粘性力
[d]は、ボール23間の重なり距離 rd と微小時間相
対変位速度(Δu /Δt )との関数になる。従って、時
間tにおけるスプリングに基づく弾性力[e]t は、ス
プリング14の圧縮弾性定数 Kn および剪断弾性定数 K
s に基づいて、それぞれの方向毎に、次の(3) 式によっ
て表される。
[0021] [f n] t = [e n] t + [d n] t [f s1] t = [e s1] t + [d s1] t [f s2] t = [e s2] t + [ d s2 ] t (2) Here, the elastic force [e] and the viscous force [d] based on the spring are expressed as a function of the overlap distance r d between the balls 23 and the minute time relative displacement speed (Δu / Δt). Become. Therefore, the spring-based elastic force [e] t at time t is the compression elastic constant K n and the shear elastic constant K
Based on s , each direction is represented by the following equation (3).

【0022】 [ en t = Kn ・ rd [ es1t =[ es1t-Δt + Ks ・Δ us1 [ es2t =[ es2t-Δt + Ks ・Δ us2 …(3) また、粘性力[d]t は、ダッシュポット15の圧縮粘
性係数ηn および剪断粘性係数ηs に基づいて、それぞ
れの方向毎に、次の(4) 式によって表される。
[0022] [e n] t = K n · r d [e s1] t = [e s1] t- Δ t + K s · Δ u s1 [e s2] t = [e s2] t- Δ t + K s · Δu s2 (3) Further, the viscous force [d] t is calculated for each direction based on the compression viscosity coefficient η n and the shear viscosity coefficient η s of the dashpot 15 by the following (4) It is represented by an equation.

【0023】 [ dn t =ηn ・(Δu n /Δt ) [ ds1t =ηs ・(Δu s1/Δt ) [ ds2t =ηs ・(Δu s2/Δt ) …(4) 衝突する一対のボール23間の重なり距離 rd は、(1)
式に示された着目ボール23の半径 ri と対象ボールの
半径 rj との中心間距離 rijに基づいて、次の(5) 式で
表される。なお、着目ボール23と対象ボール23との
間の距離は、ボール中心座標に基づいて算出される。
[0023] [d n] t = η n · (Δu n / Δt) [d s1] t = η s · (Δu s1 / Δt) [d s2] t = η s · (Δu s2 / Δt) ... ( 4) The overlap distance r d between the pair of colliding balls 23 is (1)
Based on the center-to-center distance r ij between the radius r i of the target ball 23 and the radius r j of the target ball shown in the equation, it is expressed by the following equation (5). The distance between the target ball 23 and the target ball 23 is calculated based on the ball center coordinates.

【0024】rd = rij−(ボール間距離) …(5) また、Δu は、衝突する一対のボール23の中心座標の
微小時間相対変位により、次の(6) 式によって得られ
る。ただし、(un ) i および(un ) j は、それぞれ、衝
突する一対のボール23の中心座標を示している。
R d = r ij − (distance between balls) (5) Further, Δu is obtained from the following formula (6) by the minute time relative displacement of the center coordinates of the pair of colliding balls 23. Here, (u n ) i and (u n ) j indicate the center coordinates of the pair of colliding balls 23, respectively.

【0025】Δu =(un ) i −(un ) j …(6) 従って、フォークトモデルによる内外筒相互回転型ボー
ルミル20内のボール23の運動シュミレーションで
は、ボールの中心座標と、微小時間におけるボール中心
座標変位を逐次解析することにより、内外筒相互回転型
ボールミル20内のボール23による粉体への作用力を
得ることができる。
Δu = (u n ) i − (u n ) j (6) Therefore, in the motion simulation of the ball 23 in the inner and outer cylinder reciprocating ball mill 20 by the Voigt model, the center coordinate of the ball and the minute time By sequentially analyzing the ball center coordinate displacement, it is possible to obtain the acting force on the powder by the balls 23 in the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20.

【0026】このようなフォークトモデルにおいて、各
ボール23に関するパラメーターとして、圧縮弾性定数
Kn (N /m )、剪断弾性定数 Ks (N /m )、圧縮粘
性抵抗係数ηn (N・S /m)、剪断粘性抵抗係数ηs (N・
S /m)、摩擦係数μがそれぞれ使用されている。圧縮粘
性抵抗係数ηn (N・S /m)は、および剪断粘性抵抗係数
ηs (N・S /m)は、次の(7) および(8) 式によって、そ
れぞれ表される。ただし、αn およびαs は、それぞれ
定数である。
In such a Voigt model, a compression elastic constant is
K n (N / m), shear elastic constant K s (N / m), compression viscous drag coefficient η n (N · S / m), shear viscous drag coefficient η s (N ·
S / m) and the coefficient of friction μ. The compression viscous drag coefficient η n (N · S / m) and the shear viscous drag coefficient η s (N · S / m) are expressed by the following equations (7) and (8), respectively. Here, α n and α s are constants, respectively.

【0027】 ηn =αn ・(m× Kn 1/2 …(7) ηs =αs ・(m× Ks 1/2 …(8) 内外筒相互回転型ボールミル20内のボール23の運動
シュミレーションでは、各パラメーターの値は次の範囲
で使用される。
Η n = α n · (m × K n ) 1/2 (7) η s = α s · (m × K s ) 1/2 (8) Inside the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20 In the motion simulation of the ball 23, the value of each parameter is used in the following range.

【0028】すなわち、ボール23の圧縮弾性定数 Kn
(N /m )および剪断弾性定数 Ks(N /m )として
は、1.0 ×107 〜1.0 ×1012(N /m )の範囲、好まし
くは、0.5 ×108 〜1.5 ×108 (N /m )の範囲とされ
る。圧縮弾性定数 Kn (N /m)および剪断弾性定数 K
s が、1.0 ×107 (N /m )よりも小さいと、実際に使
用されるボール23よりも剛性が著しく小さくなり、実
際に使用される内外筒相互回転型ボールミル20内のボ
ール23の運動との誤差が大きくなる。反対に、圧縮弾
性定数 Kn (N /m )および剪断弾性定数K s が、1.0
×1012(N /m )よりも大きくなると、単位時間Δt 当
たりの作用力を求めるに際して、単位時間Δt を小さく
しなければならず、その結果、計算に長時間を要するた
めに、実用的でない。
That is, the compression elastic constant K n of the ball 23
The (N / m) and shear elastic constant K s (N / m), 1.0 × 10 7 ~1.0 × 10 range of 12 (N / m), preferably, 0.5 × 10 8 ~1.5 × 10 8 (N / M). Compression elastic constant K n (N / m) and shear elastic constant K
If s is smaller than 1.0 × 10 7 (N / m 2), the rigidity becomes significantly smaller than that of the actually used ball 23, and the movement of the ball 23 in the actually used inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20. Error increases. Conversely, the compression elastic constant K n (N / m) and the shear elastic constant K s are 1.0
If it is larger than × 10 12 (N / m), the unit time Δt must be reduced when obtaining the acting force per unit time Δt, and as a result, it takes a long time for the calculation, which is not practical. .

【0029】ボール23の圧縮粘性抵抗係数ηn として
は、定数αn が1.0 〜10の範囲、剪断粘性抵抗係数ηs
としては、定数αs が0.1 〜10の範囲にそれぞれされ
る。圧縮粘性抵抗係数ηn (N・S /m)における定数αn
の値が1.0 よりも小さい場合、および、剪断粘性抵抗係
数ηs における定数αs の値が1.0 よりも小さい場合に
は、内外筒相互回転型ボールミル20内に粉体が混入さ
れたときの粘性的性質が的確に表現されず、実際のボー
ル23の運動との誤差が大きくなる。反対に、圧縮粘性
抵抗係数ηn (N・S /m)における定数αn の値が10より
も大きい場合、および、剪断粘性抵抗係数ηs における
定数αs の値が10よりも大きい場合も、同様に、粉体混
入時における実際のボール23の運動との誤差が大きく
なる。
The compression viscous drag coefficient η n of the ball 23 has a constant α n in the range of 1.0 to 10, and the shear viscous drag coefficient η s
The constant α s is set in the range of 0.1 to 10, respectively. Constant α n in compression viscous drag coefficient η n (N · S / m)
If the value is less than 1.0, and the viscosity of the value of the constant alpha s at a shear viscosity resistance coefficient eta s is smaller than 1.0, the powder is mixed into the internal and external cylinders mutual rotation ball mill 20 The target property is not accurately represented, and an error from the actual movement of the ball 23 increases. Conversely, when the value of the constant α n in the compression viscous drag coefficient η n (N · S / m) is larger than 10, and when the value of the constant α s in the shear viscous drag coefficient η s is larger than 10, Similarly, an error from the actual movement of the ball 23 when the powder is mixed increases.

【0030】摩擦係数μとしては、0.5 〜1.0 の範囲、
好ましくは、0.7 〜0.9 の範囲とされる。摩擦係数μが
0.5 〜1.0 の範囲ではない場合には、内外筒相互回転型
ボールミル20内に粉体が混入されたときの摩擦特性が
的確に表現されず、実際のボール23の運動との誤差が
大きくなる。
The friction coefficient μ is in the range of 0.5 to 1.0,
Preferably, it is in the range of 0.7 to 0.9. Friction coefficient μ
If it is not in the range of 0.5 to 1.0, the friction characteristics when powder is mixed into the inner and outer cylinder reciprocal rotation type ball mill 20 will not be accurately represented, and an error from the actual movement of the ball 23 will increase.

【0031】このように、フォークトモデルによって、
内外筒相互回転型ボールミル20内のボール23の運動
をシュミレーションして、内外筒相互回転型ボールミル
20の作動動力を予測するためには、まず、内外筒相互
回転型ボールミル20内での全てのボール23の衝突開
始時における単位時間Δt 当たりの衝突エネルギーEが
求められる。この場合、フォークトモデルにおいて、着
目ボールの運動速度をui 、対象ボールの運動速度を u
j とすると、両ボールの相対速度を uijは、次の(9) 式
で表される。
Thus, by the Voigt model,
In order to simulate the movement of the balls 23 in the inner and outer cylinder inter-rotating ball mill 20, and to estimate the operating power of the inner and outer cylinder inter-rotating ball mill 20, first, all the balls in the inner and outer cylinder inter-rotating ball mill 20 must be The collision energy E per unit time Δt at the start of the collision is determined. In this case, in the Voigt model, the movement speed of the target ball is u i , and the movement speed of the target ball is u i
Assuming that j is the relative velocity between the two balls, u ij is represented by the following equation (9).

【0032】uij= ui − uj …(9) 着目ボール23の質量を mi 、対象ボール23の質量を
mj とすると、両ボール23の衝突開始時における衝突
エネルギーεは、次の(10)式で表される。
U ij = u i −u j (9) Let the mass of the target ball 23 be m i and the mass of the target ball 23 be
Assuming m j , the collision energy ε at the start of the collision between the two balls 23 is expressed by the following equation (10).

【0033】 ε=(1/2)・{( mi + mj )/2 }・ uij 2 …(10) 内外筒相互回転型ボールミル20内のN個の全てのボー
ル23が、一対ずつ衝突する際の単位時間Δt 当たりの
衝突エネルギーの総和Eは、次の(11)式で表されること
になる。
Ε = (1/2) {(m i + m j ) / 2} · u ij 2 (10) All N balls 23 in the inner / outer cylinder mutual rotating ball mill 20 are paired with each other. The total E of the collision energies per unit time Δt at the time of the collision is expressed by the following equation (11).

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】この場合は、着目ボールが対象ボールに衝
突する場合の衝突エネルギーのみを考慮し、そのときに
おける対象ボールが着目ボールに衝突する際の衝突エネ
ルギーは無視する。
In this case, only the collision energy when the target ball collides with the target ball is considered, and the collision energy when the target ball collides with the target ball at that time is ignored.

【0036】このようにして得られる内外筒相互回転型
ボールミル20内の全てのボールの衝突開始時における
単位時間Δt 当たりの衝突エネルギーEに基づいて、内
外筒相互回転型ボールミル20が無機質粉体を非晶質化
するために必要な作業動力Y(W)の予測値が、次の(1
2)式で演算される。
Based on the thus obtained collision energy E per unit time Δt at the start of collision of all the balls in the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20, the inner and outer cylinder reciprocating ball mill 20 removes the inorganic powder. The predicted value of the working power Y (W) required for amorphization is as follows (1)
It is calculated by equation (2).

【0037】Y=A・E−B …(12) ただし、(12)式において、AおよびBは、それぞれ定数
であり、例えば、特定サイズの内外筒相互回転型ボール
ミル20を、各種条件で作動させて計測された作動動力
と、その条件と同等のシュミレーションにより得られる
衝突エネルギーEとの相関によって求められ、例えば、
内外筒相互回転型ボールミル20内の全てのボール23
の衝突開始時における衝突エネルギーEが300 〜800(J
/s)の範囲の場合には、定数Aは4.5 〜5.5 、Bは950
〜1050の範囲とされる。従って、サイズの異なる内外筒
相互回転型ボールミル20を使用する場合には、衝突開
始時における衝突エネルギーEの範囲も異なり、各定数
AおよびBもそれぞれ変化する。
Y = A · EB (12) where A and B are constants in the equation (12). For example, the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20 of a specific size is operated under various conditions. It is obtained by a correlation between the operating power measured and the collision energy E obtained by a simulation equivalent to the condition, for example,
All the balls 23 in the inner / outer cylinder mutual rotating ball mill 20
Collision energy E at the start of collision is 300 to 800 (J
/ S), the constant A is 4.5 to 5.5, and B is 950.
~ 1050 range. Therefore, when the inner and outer cylinder mutual rotation type ball mills 20 having different sizes are used, the range of the collision energy E at the start of the collision is different, and the constants A and B also change.

【0038】なお、内外筒相互回転型ボールミル20の
作動動力とは、ボール23および粉体を外筒21内に封
入したときの作動動力から、ボール23および粉体を外
筒21内に封入していない状態での空転動力を引いた値
である。
The operating power of the inner / outer cylinder reciprocal rotary ball mill 20 is determined based on the operating power when the ball 23 and the powder are sealed in the outer cylinder 21 and the ball 23 and the powder are sealed in the outer cylinder 21. This is the value obtained by subtracting the idling power when the motor is not running.

【0039】このようにして、内外筒相互回転型ボール
ミル20の作動動力Yが予測されることにより、土木、
建築材料として好適に用いられる結晶性無機質材料を、
内外筒相互回転型ボールミル20によって、化学反応性
の活性化が得られるように非晶質化する際のコストを著
しく低減させることができる。
By predicting the operating power Y of the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20 in this manner, the civil engineering,
A crystalline inorganic material suitably used as a building material,
The inner and outer cylinder reciprocal rotation type ball mill 20 can significantly reduce the cost of amorphization so as to obtain activation of chemical reactivity.

【0040】内外筒相互回転型ボールミル20にて非晶
質化処理される無機質粉体としては、粘度鉱物、アルミ
ニウム含有粉体、粉末X線回折法において非晶質相が観
測される SiO2 含有粉体等を1種類以上有しており、し
かも、Al/Siモル比が0.4 以上4.0 以下である単独粉体
もしくは混合粉体を、粉体重量(g) と、内外筒相互回転
型ボールミル20内に充填されたボールの総表面積( cm
2 ) との比が、0.02〜0.04の範囲である場合に、特に有
効である。
Examples of the inorganic powder to be amorphized by the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20 include a viscous mineral, an aluminum-containing powder, and an SiO 2 -containing amorphous phase which is observed by a powder X-ray diffraction method. A single powder or a mixed powder having at least one kind of powder and having an Al / Si molar ratio of 0.4 or more and 4.0 or less is mixed with a powder weight (g) and an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20. Total surface area of the ball filled in (cm
2 ) is particularly effective when the ratio is in the range of 0.02 to 0.04.

【0041】非晶質化処理される粘度鉱物としては、ア
ルミニウムを含有する含水珪酸塩、具体的には、カオリ
ン鉱物、ハロイサイト、パイロフィライト、雲母、緑泥
岩、バーミキュライト、アロフエン、イモゴライト等で
ある。特に、カオリン鉱物は、アルミニウム含有量が多
いために、非晶質化することによって、反応性の高い活
性化粉体とされる。粘度鉱物の平均粒径は特に限定され
ないが、供給エネルギーを非晶質化に有効利用し得るよ
うに、0.1 〜500 μm 、より好ましくは、0.5〜1000μm
であればよい。
Examples of the viscous mineral to be amorphized include hydrous silicates containing aluminum, specifically, kaolin mineral, halloysite, pyrophyllite, mica, chlorite, vermiculite, allophane, imogolite and the like. . In particular, the kaolin mineral has a high aluminum content, and thus becomes an activated powder having high reactivity by being amorphous. The average particle size of the viscous mineral is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 1000 μm so that the supplied energy can be effectively used for amorphization.
Should be fine.

【0042】非晶質化処理されるアルミニウム含有粉体
としては、0.5 〜30 kwh/kgの機械的エネルギーが付与
されていることが好ましい。この場合には、非晶質化処
理により常温での反応性が高い活性化粉体とされる。
The aluminum-containing powder to be amorphized is preferably provided with a mechanical energy of 0.5 to 30 kwh / kg. In this case, an activated powder having high reactivity at room temperature is obtained by the amorphization treatment.

【0043】粉末X線回折法において非晶質相が観測さ
れる SiO2 とは、粉末の結晶構造の同定に一般的に使用
される粉末X線回折法の測定によって、X線回折した際
に、パターンにブロードなハロー(halo)が観測される S
iO2 であり、非晶質化される粉体としては、 SiO2 の含
有量は、反応性の観点より、化学組成として、20%以上
100 %以下、より好ましくは、40以上100 %以下であ
る。 SiO2 含有粉体としては、アエロジル等の超微粉シ
リカ、シリカヒューム、珪藻土、シラスや白土等の火山
灰土、ガラス、スラグ、フライアッシュ、メタカオリ
ン、各種ガラス粉砕品、溶射等の高熱急冷によって生成
された無機質粉体、研磨剤粉等が挙げられる。 SiO2
有粉体の平均粒径は特に限定されないが、供給エネルギ
ーを非晶質化に有効利用し得るように、0.1 〜500 μm
、より好ましくは、0.5 〜1000μm であればよい。
SiO 2 , in which an amorphous phase is observed in the powder X-ray diffraction method, means that when the powder is subjected to X-ray diffraction by the powder X-ray diffraction method generally used for identifying the crystal structure of the powder. , A broad halo is observed in the pattern S
The powder to be amorphized is iO 2 , and the content of SiO 2 is 20% or more as a chemical composition from the viewpoint of reactivity.
It is at most 100%, more preferably at least 40 and at most 100%. The SiO 2 content powder, ultrafine silica such as aerosil, silica fume, diatomaceous earth, volcanic ash soil such as shirasu or clay, glass, slag, fly ash, metakaolin, various glass ground product, produced by high heat quenching thermal spraying Inorganic powder, abrasive powder and the like. As the average particle diameter of SiO 2 containing powder is not particularly limited, it can be effectively utilized supplying energy to the amorphous, 0.1 to 500 [mu] m
More preferably, it should be 0.5 to 1000 μm.

【0044】非晶質化処理される単独もしくは混合無機
質粉体は、AL/Siのモル比が0.4 〜4.0 になっているこ
とが好ましく、より好ましくは、1.0 〜3.5 、さらによ
り好ましくは、1.5 〜3.0 である。AL/Siのモル比が0.
4 未満であると、比晶質化処理された粉体は、反応性、
特に常温における硬化性に乏しい。反対に、AL/Siのモ
ル比が4.0 を越えると、強度、耐久性等の物性が劣る。
The single or mixed inorganic powder to be subjected to the amorphization treatment preferably has a AL / Si molar ratio of 0.4 to 4.0, more preferably 1.0 to 3.5, still more preferably 1.5 to 3.5. ~ 3.0. AL / Si molar ratio is 0.
If it is less than 4, the specific crystallized powder will have reactivity,
In particular, the curability at room temperature is poor. On the other hand, when the molar ratio of AL / Si exceeds 4.0, physical properties such as strength and durability are inferior.

【0045】<実験例1>図1に示す内外筒相互回転型
ボールミル20として、商品名「ウルトラファインミ
ル」( 三菱重工株式会社製AT−25−WDB)を使用
して、カオリン(アメリカ、ジョージア州産、平均粒径
2.4 μm 、Al/Siモル比 1.0)を粉砕して非晶質化処理
する際の内外筒相互回転型ボールミル20の作動動力を
予測した。内外筒相互回転型ボールミル20は、外筒2
1の直径が26cm、内筒22の直径が8cmになっており、
直径10mmのクロム(Cr)鋼球(密度7.8g/cm3 )が、57
kgの封入量で外筒21内に収容されている。ボールの個
数は 14013個である。そして、外筒21およひ内筒22
の回転速度を118 r.p.m.とした場合のボールの衝突エネ
ルギーEに基づいて、内外筒相互回転型ボールミル20
作動動力を演算した。この場合の内外筒相互回転型ボー
ルミル20の作動条件を表1に示す。
<Experimental Example 1> Kaolin (Georgia, USA, USA) was used as the inner / outer cylinder inter-rotating ball mill 20 shown in FIG. 1 using a trade name "Ultra Fine Mill" (AT-25-WDB manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.). Produce, average particle size
The operating power of the inner / outer cylinder reciprocating ball mill 20 at the time of pulverizing 2.4 μm, Al / Si molar ratio of 1.0) and performing amorphization treatment was predicted. The inner / outer cylinder mutual rotating ball mill 20 includes the outer cylinder 2
The diameter of 1 is 26cm, the diameter of the inner cylinder 22 is 8cm,
A chromium (Cr) steel ball with a diameter of 10 mm (density 7.8 g / cm 3 )
It is accommodated in the outer cylinder 21 in a sealed amount of kg. The number of balls is 14013. Then, the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22
Based on the collision energy E of the ball when the rotation speed of the
The operating power was calculated. Table 1 shows the operating conditions of the inner / outer cylinder mutual rotating ball mill 20 in this case.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】このような内外筒相互回転型ボールミル2
0において、作動動力の演算に際して、演算時間を短縮
するために、図3(a)および(b)に示すように、周
方向に等しい間隔をあけて設けられた4つの外筒攪拌翼
21aと、周方向に等しい間隔をあけて設けられた4つ
の内筒攪拌翼22aとが含まれる長さが10cmのセグメン
ト20aにおいて、2531個のボール23による粉体の微
粉砕についての衝突エネルギーE’を演算し、得られた
衝突エネルギーE’を、実際の内外筒相互回転型ボール
ミル20における 14013個のボール23による衝突エネ
ルギーEに対応するように補正した。
Such an inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 2
0, in order to reduce the operation time when calculating the operation power, as shown in FIGS. 3A and 3B, four outer cylinder stirring blades 21a provided at equal intervals in the circumferential direction are provided. In the segment 20a having a length of 10 cm including the four inner cylinder stirring blades 22a provided at equal intervals in the circumferential direction, the collision energy E ′ for the fine pulverization of the powder by 2531 balls 23 is determined. The calculated collision energy E ′ was corrected so as to correspond to the actual collision energy E of 14013 balls 23 in the inner and outer cylinder reciprocating ball mill 20.

【0048】内外筒相互回転型ボールミル20における
セグメント20aにおける衝突エネルギーE’は、圧縮
弾性定数 Kn および剪断弾性定数 Ks を、それぞれ、1.
0 ×108 (N /m )、圧縮粘性抵抗係数ηn および剪断
粘性抵抗係数ηs における定数αn および定数αs をそ
れぞれ2.0 、摩擦係数μを0.76、ボール12の衝突開始
時における計算時間の単位時間Δt を1.0 ×10-5 秒)
として、(11)式に基づいて算出し、その衝突エネルギー
E’に基づいて、実際の内外筒相互回転型ボールミル2
0における衝突エネルギーEに対応するように補正し
た。そして、カリオンを非晶質化するために必要な内外
筒相互回転型ボールミル20の作動動力Yを、(12)式に
基づいて算出した。この場合、(12)式の定数Aを5.0 、
定数Bを1000として、次の(12') 式を使用した。
The collision energy E 'at the segment 20a in the inner and outer cylinder rotating rotary ball mill 20 has a compression elastic constant K n and a shear elastic constant K s of 1.
0 × 10 8 (N / m 2), constant α n and constant α s of the compression viscous drag coefficient η n and the shear viscous drag coefficient η s are 2.0, the friction coefficient μ is 0.76, and the calculation time at the start of collision of the ball 12. (The unit time Δt is 1.0 × 10 -5 seconds)
Is calculated based on the equation (11), and based on the collision energy E ′, the actual inner and outer cylinder mutual rotation type ball mill 2 is calculated.
The correction was made so as to correspond to the collision energy E at 0. Then, the operating power Y of the inner and outer cylinder reciprocal rotation type ball mill 20 required for amorphizing carion was calculated based on the equation (12). In this case, the constant A in equation (12) is set to 5.0,
Assuming that the constant B is 1000, the following equation (12 ′) was used.

【0049】Y=5.0 ×E−1000 …(12') ただし、Eは補正された衝突エネルギーである。Y = 5.0 × E−1000 (12 ′) where E is the corrected collision energy.

【0050】(11)式に基づく内外筒相互回転型ボールミ
ル20におけるセグメント20aでのボールの衝突エネ
ルギーE’は、133 (J/S)であり、補正後の衝突エネル
ギーEは、736 (J/S)であった。また、(12') 式に基づ
いて演算された作動動力Yは、2.68(kW)であった。これ
に対して、実際の内外筒相互回転型ボールミル20の測
定作動動力は、2.65(kW)であった。結果を、内外筒相互
回転型ボールミル20におけるボール23の運動シュミ
レーションの条件とともに表2に示す。
The collision energy E 'of the ball at the segment 20a in the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20 based on the equation (11) is 133 (J / S), and the corrected collision energy E is 736 (J / S). S). The operating power Y calculated based on the equation (12 ′) was 2.68 (kW). On the other hand, the measured operating power of the actual inner / outer cylinder mutual rotating ball mill 20 was 2.65 (kW). The results are shown in Table 2 together with the conditions for simulating the movement of the ball 23 in the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】<実験例2>内外筒相互回転型ボールミル
20における外筒21および内筒22の回転速度を59r.
p.m.としたこと以外は実施例1と同様の条件で、内外筒
相互回転型ボールミル20におけるセグメント20aで
のボールの衝突エネルギーE’を演算したところ、衝突
エネルギーE’は94(J/S)であり、補正後の衝突エネル
ギーEは、520(J /S)であった。補正後の衝突エネルギ
ーEを使用して、(12') 式に基づいて演算された作動動
力Yは、1.60(kW)であった。これに対して、実際の内外
筒相互回転型ボールミル20の測定作動動力は、1.36(k
W)であった。結果を、表2に併記する。
<Experimental Example 2> The rotation speed of the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22 in the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20 was set to 59 r.
Under the same conditions as in Example 1 except that pm was set, the collision energy E ′ of the ball at the segment 20a in the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20 was calculated. The collision energy E ′ was 94 (J / S). The corrected collision energy E was 520 (J / S). Using the corrected collision energy E, the operating power Y calculated based on the equation (12 ′) was 1.60 (kW). On the other hand, the actual measured operation power of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20 is 1.36 (k
W). The results are also shown in Table 2.

【0053】<実験例3>内外筒相互回転型ボールミル
20の外筒21内に収容されるボール23として、ジル
コニア球(密度6.0g/cm3 )を45kg(14013 個)使用
し、外筒21および内筒22の回転速度を105r.p.m. と
したこと以外は実施例1と同様の条件で、内外筒相互回
転型ボールミル20におけるセグメント20aでのボー
ルの衝突エネルギーE’を演算したところ、衝突エネル
ギーE’は103(J /S)であり、補正後の衝突エネルギー
Eは、570(J /S)であった。そして、(12') 式に基づい
て演算された作動動力Yは、1.85(kW)であった。これに
対して、実際の内外筒相互回転型ボールミル20の測定
作動動力は、2.03(kW)であった。結果を、表2に併記す
る。
<Experimental Example 3> 45 kg (14013 pieces) of zirconia spheres (density 6.0 g / cm 3 ) were used as the balls 23 accommodated in the outer cylinder 21 of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20. Under the same conditions as in Example 1 except that the rotation speed of the inner cylinder 22 was set to 105 rpm, the collision energy E ′ of the ball in the segment 20a in the inner and outer cylinder mutual rotation type ball mill 20 was calculated. E ′ was 103 (J / S), and the corrected collision energy E was 570 (J / S). The operating power Y calculated based on the equation (12 ′) was 1.85 (kW). On the other hand, the measured operation power of the actual inner / outer cylinder mutual rotation type ball mill 20 was 2.03 (kW). The results are also shown in Table 2.

【0054】<実験例4>内外筒相互回転型ボールミル
20の外筒21に収容されるボール23として、アルミ
ナ球(密度3.6g/cm3 )を26kg(14013 個)使用し、外
筒21および内筒22の回転速度を118r.p.m. としたこ
と以外は実施例1と同様の条件で、内外筒相互回転型ボ
ールミル20におけるセグメント20aでのボールの衝
突エネルギーE’を演算したところ、衝突エネルギー
E’は74(J/S)であり、補正後の衝突エネルギーEは、
410(J /S)であった。そして、(12') 式に基づいて演算
された作動動力Yは、1.05(kW)であった。これに対し
て、実際の内外筒相互回転型ボールミル20の測定作動
動力は、1.10(kW)であった。結果を、表2に併記する。
<Experimental Example 4> 26 kg (14013 pieces) of alumina spheres (density: 3.6 g / cm 3 ) were used as the balls 23 accommodated in the outer cylinder 21 of the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 20. Under the same conditions as in Example 1 except that the rotation speed of the inner cylinder 22 was set to 118 rpm, the collision energy E ′ of the ball at the segment 20 a in the inner and outer cylinder mutual rotation type ball mill 20 was calculated. Is 74 (J / S), and the corrected collision energy E is
410 (J / S). The operating power Y calculated based on the equation (12 ′) was 1.05 (kW). On the other hand, the measured operating power of the actual inner / outer cylinder reciprocating rotary ball mill 20 was 1.10 (kW). The results are also shown in Table 2.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明の内外筒相互回転型ボールミルの
作動動力予測方法は、このように、内外筒相互回転型ボ
ールミルによって粉体を微粉砕する際に必要とする作動
動力を的確に予測することができるために、内外筒相互
回転型ボールミルによる消費電力の低減等に大きく寄与
することができる。その結果、粘土鉱物、アルミニウム
含有粉体等の無機質粉体を、内外筒相互回転型ボールミ
ルによって、低コストで効率よく非晶質化することがで
きるために、高活性化された無機質粉体を、容易に工業
的に量産することができる。
As described above, the method for predicting the operating power of the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill according to the present invention accurately predicts the operating power required when finely pulverizing the powder by the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill. Therefore, it is possible to greatly contribute to the reduction of power consumption by the inner and outer cylinder mutual rotating ball mill. As a result, inorganic powders such as clay minerals and aluminum-containing powders can be efficiently amorphized at a low cost and efficiently by an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill. , And can be easily mass-produced industrially.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、ボール媒体型粉砕機である内外筒相
互回転型ボールミルの概略構成を示す斜視図、(b)
は、その横断面図である。
FIG. 1A is a perspective view showing a schematic configuration of an inner / outer cylinder reciprocating ball mill which is a ball medium type pulverizer, and FIG.
Is a cross-sectional view thereof.

【図2】(a)は、本発明の内外筒相互回転型ボールミ
ルの作動動力予測方法に採用される離散要素法の粘弾性
力学モデルとしてのフォークトモデルにおける圧縮力の
モデル、(b)は、フォークトモデルにおける剪断力の
モデルである。
FIG. 2 (a) is a model of a compressive force in a Voigt model as a viscoelastic dynamic model of a discrete element method employed in a method for predicting the operating power of an inner and outer cylinder mutual rotating ball mill of the present invention, and FIG. It is a model of the shear force in the Voigt model.

【図3】(a)および(b)は、それぞれ、内外筒相互
回転型ボールミルにおける外筒と内筒との関係を示す説
明図である。
FIGS. 3 (a) and (b) are explanatory views showing the relationship between an outer cylinder and an inner cylinder in an inner / outer cylinder mutual rotating ball mill, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 内外筒相互回転型ボールミル 21 外筒 21a 外筒攪拌翼 22 内筒 22a 内筒攪拌翼 23 ボール REFERENCE SIGNS LIST 20 inner and outer cylinder mutual rotating ball mill 21 outer cylinder 21 a outer cylinder stirring blade 22 inner cylinder 22 a inner cylinder stirring blade 23 ball

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内外筒相互回転型ボールミルによって粉
体を微粉砕する際の内外筒相互回転型ボールミルにおけ
るボールの運動を、粘弾性力学モデルを用いた離散要素
法によってシュミレーションして、全ボールの衝突開始
時における衝突エネルギーEを演算し、そのボールの衝
突エネルギーEに基づいて、内外筒相互回転型ボールミ
ルの作動動力Yを演算することを特徴とする内外筒相互
回転型ボールミルの作動動力予測方法。
A ball motion in an inner / outer cylinder inter-rotation type ball mill when finely pulverizing a powder by an inner / outer cylinder inter-rotation type ball mill is simulated by a discrete element method using a viscoelastic dynamic model, and all balls are simulated. A method for estimating the operating power of an inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill, comprising: calculating a collision energy E at the start of a collision; and calculating an operating power Y of the inner and outer cylinder reciprocating rotary ball mill based on the collision energy E of the ball. .
【請求項2】 前記衝突エネルギーEの値が300 〜800J
/s の範囲の場合に、内外筒相互回転型ボールミルの作
動動力Yの演算式が、Y=A・E−B(ただし、Aは4.
5 〜5.5 の範囲の定数、Bは950 〜1050の範囲の定数)
である請求項1に記載の内外筒相互回転型ボールミルの
作動動力予測方法。
2. The value of the collision energy E is 300 to 800 J.
/ S range, the operation formula of the operating power Y of the inner and outer cylinder reciprocal rotary ball mill is Y = A · EB (where A is 4.
(A constant in the range of 5 to 5.5, B is a constant in the range of 950 to 1050)
The method for predicting operating power of an inner / outer cylinder mutual rotating ball mill according to claim 1, wherein:
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KR100643655B1 (en) 2005-10-20 2006-11-10 태성개발(주) Manufacturing method of aggregate and its apparatus for recycling construction waste material
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