JPH1157520A - 固体の乾式粉砕のための方法および装置、ｓｏｘおよびｎｏｘの除去のために燃焼ガスを処理するためのプロセス、ならびにガスの流れから粒子を一掃するための方法および装置 - Google Patents

固体の乾式粉砕のための方法および装置、ｓｏｘおよびｎｏｘの除去のために燃焼ガスを処理するためのプロセス、ならびにガスの流れから粒子を一掃するための方法および装置

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JPH1157520A
JPH1157520A JP9222396A JP22239697A JPH1157520A JP H1157520 A JPH1157520 A JP H1157520A JP 9222396 A JP9222396 A JP 9222396A JP 22239697 A JP22239697 A JP 22239697A JP H1157520 A JPH1157520 A JP H1157520A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体の乾式粉砕のための方法および装置を提
供する。 【解決手段】 この方法および装置は流動床の制御され
た渦において固体を初期粗大粉砕し、固体微細粒子を渦
粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づけ、粒子の一部を
渦粉砕ゾーンに通過させることによって渦粉砕ゾーンに
おいて、上向きに方向づけられた固体粒子を粉砕するこ
とを含む。渦粉砕ゾーンは少なくとも１つの連続して垂
直に配置された粉砕段階（１１、１２）を含み、粉砕段
階は、円形アパチャを有した静止プレートによって規定
される環状ギャップの少なくとも１つの水平渦ゾーンを
介して上向きに粒子を通し、その後遠心放出ファンでの
重力分離によってより粗大な粒子を除去することにより
上向きに移動する生成物混合物を浄化し、大きなメッシ
ュのスクリーンを含む回転アセンブリによって規定され
る回転半透過性手段の垂直渦に上向きの粒子の残りの部
分を晒すことを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は固体の乾式粉砕のための方法
および装置に関する。
【０００２】今日、乾式粉砕のプロセスは、所望の微細
な断片を水簸し、粗大な粒子を粉砕チャンバへと戻す内
部分級器を備えたハンマーミル、衝撃式ミル、ボールミ
ル、バウルミルまたはローラーミルを用いて行なわれ
る。超微細粉砕および極微細粉砕では、同様な配列が振
動ミル、衝撃−磨細ミルまたはジェットミルで用いられ
る。あらゆる現行のミルの効率は微細粉砕では不十分で
あり、これらは余分なエネルギを用い、非常に激しい摩
耗を示す。
【０００３】従来のミルでは、機械衝撃による固体の乾
式粉砕には、粉砕プロセスの間に形成される固体の微細
な断片がより大きな供給粒子に静電気で付着し、このよ
り大きな粒子が後の衝突の間微細な断片を衝撃から守
り、それによって粉砕の効率が低下するという不利点が
ある。
【０００４】ジェットミルは衝撃式ミルの静電気問題を
有さないが、高圧ガスを用いるためエネルギ要件および
維持費が高く、容量が制限される。
【０００５】
【発明の概要】この発明の主な目的は、先行技術のシス
テムの不利点をなくし、少ない資本および運転経費で、
安全で、エネルギ効率がよく、環境的に容認可能な態様
において微粉化された生成物を生じる、固体の乾式粉砕
のための方法および装置を提供することである。
【０００６】この発明は、低い静圧での固体の粗大粉砕
および微細粉砕のために流動床の制御された渦を用い、
次に、高い流れ圧力の垂直または水平の渦において粒子
のガス浸触および剪断を用いて微細生成物、超微細生成
物および極微細生成物を生じる。この発明では、微細粉
砕、超微細粉砕および極微細粉砕のために微粉砕ゾーン
に供給される材料粒子の大きさの制限は、粒子混合物を
遠心放出ファンによる重力分離にかけ、えり分けられた
粒子を含むガスの流れを上向きの渦粉砕ゾーンに入れる
ことによって実現される。
【０００７】従来のミルとは異なり、この発明は強い持
ち上がる空気の流れによって微細な粒子の即時の除去を
達成し、それによって乾式粉砕をより効率的にする。こ
の発明では、これは、回転半透過性手段による大きすぎ
る粒子の初期粗大粉砕段階への効率的な内部再循環に結
びつけられる。
【０００８】ジェットミルとは異なり、この発明は加圧
されたガスを微粉砕エネルギ源として用いず、それによ
って、容量を高めながら、資本、エネルギ要件、および
維持費を大きく低減する。
【０００９】この発明は、主として自生的な（autogeno
us）衝撃および摩耗によって粉砕する、流動床における
制御された渦を生じるためのロータと、垂直の渦を発生
し、かつ主としてガス浸触によって粉砕する、回転半透
過性手段を含んだ渦発生器と、水平の渦を発生し、かつ
主として剪断によって粉砕する、スピニングディスクと
を用いる。
【００１０】この発明は石炭または石灰岩の微粉化のた
めに用いられることができ、エネルギ原料、石油化学製
品、産業および公益事業の加熱および発電プラントの環
境浄化、微粉化された固体のパイプライン輸送、建築材
料の製造、重さに耐える絶縁体のような新しいまたは改
良された材料の製造、セラミックおよび超電導体の製
造、ならびに、貴金属を含む、鉱石の調製に関連した金
属生成および冶金での応用のために低コストの微粉化生
成物を用いることを可能にする。
【００１１】生成物の大きさに関するある定義が以下の
ようにここで用いられる。
【００１２】
【表１】
【００１３】この出願において、「微粉化」された固
体、たとえば微粉化された石炭および石灰岩が言及され
る。これらの目的のため、「微粉化」は７５％ −４０
０メッシュ（７５％ ＜４０μｍ）の大きさの範囲の固
体として定義される。
【００１４】この発明は、衝撃ミルでのような、粉砕機
械の内部可動部分への粒子の直接的な衝撃に関連したコ
ストのかさむ問題を回避する。これはこのような装置の
ための高い電力コスト、過度の摩耗および維持費につな
がる。この発明は、粒子が自生的な衝撃および摩耗、ガ
ス浸触、ならびに剪断によって粉砕される急速移動エア
クッションを利用する。この発明における粉砕機構は、
粉砕機の内部機構と固体粒子との衝突を避けるように設
計される。流動床における制御された渦の発生では、こ
の発明のロータは回転ファンのように作動し、ロータの
羽根はガスを打ち、ガスはこの伝えられた運動エネルギ
を初期粗大粉砕ゾーンで渦巻いている粒子に伝達する。
したがって、この発明は研摩鉱石のサイズ縮小のために
キャストポリウレタンまたはポリウレタンでクラッディ
ングされた／コーティングされた内部部品で実行でき
る。以上により、この発明の粉砕の効率、低い電力要
件、少ない摩耗、低維持コストが説明される。
【００１５】この発明は流体エネルギミルであり、すな
わち、空気、二酸化炭素、窒素または貴ガスのようなガ
スが作動流体として作用し、サイズ縮小を受ける浮遊し
た粒子を加速するのに必要なエネルギの伝達を行なう。
従来の流体エネルギミル、たとえばジェットミルでは、
粒子のための速度ヘッドは、供給粒子にその初期速度を
伝える高い外圧によって生じる。しかしながら、このよ
うな速度ヘッドは短い経路の後低下し、したがって非効
率的になり、ジェットミルに対する再循環比および摩耗
係数が高くなる。対照的に、この発明の供給粒子は遠心
力によって継続的に再加速され、その速度ヘッドはミル
の急速な回転ロータアセンブリにより作動されるエアク
ッションによって更新される。この発明は低い静圧（１
５″水柱まで）で動作するが、装置の内部設計を介して
伝えられるベンチュリ効果によって非常に高い流れ圧力
を発生する。シャフト速度は３，０００ないし１０，０
００毎分回転数（ＲＰＭ）の範囲である。
【００１６】この発明の粉砕チャンバにおけるロータは
遠心力源である。粒子の流動床の攪拌は粉砕機の内壁に
垂直に装着された流れ向上バーと関連してロータによっ
て引き起こされる乱れた空気の移動によって達成され
る。ロータ羽根の設計はエアクッションの加速および制
御された乱れのための最適な条件を生じるように選択さ
れる。さらに、このような設計は最少のエネルギ消費と
ロータ羽根の供給粒子への衝突の回避とを確実にする。
微細粒子、超微細粒子および極微細粒子では、衝突は境
界層の持ち上げによって回避される。
【００１７】粉砕機のロータ羽根とケーシング壁との間
の距離は流動床の粉砕ゾーンの幅を規定する。ロータア
ームを短くすることによって、流動床の幅が拡大され、
初期粗大粉砕ゾーンの容量が高められる。
【００１８】この発明はガスを作動流体とする渦粉砕原
理に基づいて動作する。その初期のサイズ縮小のため
に、これは流動床の制御された渦を利用し、そこで遠心
力および渦攪拌がロータアセンブリによって生じる。流
動床は、微細粒子の即時の除去ももたらす、強い持ち上
がる気流によって支持される。独特の内部再循環機構
が、持ち上がる空気の流れによって微細粒子とともに吹
き飛ばされている粗大または大きすぎる粒子を初期粗大
粉砕ゾーンへと戻して、これらを渦へと入ってくる供給
原料の流れと混ぜることを少ないエネルギコストで達成
する。その主な微細粉砕および超微細粉砕のために、こ
の発明は渦粉砕による微粉砕の２つの新規な方法、すな
わち（ｉ）回転半透過性手段および（ii）スピニングデ
ィスクを利用する。
【００１９】その一次粉砕プロセスでは、この発明は低
い静圧で流動床を利用し、その二次粉砕は高い流れ圧力
で続行する。後者のプロセスでは、微細粒子は生成され
る全微細粒子の１／４から１／２の程度まで超微細粒子
および極微細粒子に転換され得る。このように、生成さ
れる超微細粒子に対する微細粒子の割合は、初期粉砕プ
ロセスのものを超えるエネルギコストの明らかな増加な
しで４から２の範囲である。内部装置の設計を変えるこ
とによって、二次粉砕プロセスは抑制され得る。粉砕シ
ステムは作動流体の再循環で動作され得るので、システ
ムを環境的に安全なものにする。その環境上の利点に加
えて、この発明の粉砕システムは非常に低いノイズレベ
ルで動作する。
【００２０】この発明で達成される制御された渦は、流
動床での粗大粉砕の間では十分な放熱を与え、初期粉砕
チャンバではサイズ縮小プロセスの厳密な制御を与え
る。したがって、この発明は、制御不可能な熱上昇と、
サイズ縮小プロセスの厳密な制御の欠如と、望ましくな
い生成物の変化とにつながる制御されない渦で粉砕機が
動作する先行技術の不利点を克服する。
【００２１】固体のサイズ分離のために回転スクリーン
を用いることは周知である。遠心シフタがこの原理に基
づいて作動し、より小さい粒子をスクリーン開口部に通
過させ、そこに残ったスクリーニングされたより粗大な
粒子を遠心力で排除することによって、粉砕された生成
物のサイズをえり分ける。シフタは３０ＲＰＭから１２
０ＲＰＭの回転速度で動作する。シフタの速度が１，２
００ＲＰＭよりも高まるならば、シフタの回転スクリー
ンは目詰まりし、スクリーンの目詰まりのためサイズ分
離が停止する。１００メッシュスクリーンを備えたシフ
タがこの発明の粉砕システムにおいて１，５００ＲＰＭ
から４，５００ＲＰＭの回転速度で用いられるならば、
スクリーンは直ちに微細粒子で目詰まりし、動作不可能
になる。初期粉砕チャンバの流動床における渦粉砕から
生じ、持ち上がるガスの流れによって上向きに運ばれる
固体粒子は４０メッシュから５００メッシュの範囲の大
きさである。
【００２２】この発明の１つの目的は、高速回転で目詰
まりしない大きなメッシュサイズの回転スクリーンを備
えたアセンブリを含む回転半透過性手段を用いることで
ある。半透過性手段の１つの用途は、ガス媒体において
浮遊する粗大または一定の大きすぎる粒子を再循環させ
ることである。これは急速に移動するガスの流れから大
きすぎる粒子を低コストで再循環させることを達成す
る。４から１０のメッシュサイズである、急速に回転す
るスクリーンの仕切りはより遅く移動する粒子に対する
統計的障壁となる。回転半透過性手段は遠心シフタのよ
うに粒子サイズの差を認識できず、４０メッシュの粒子
は４メッシュのスクリーンを備えた回転シフタによって
遮られないかもしれない。回転半透過性手段は粒子速度
の差を認識できるだけである。流動床粉砕ゾーンから上
向きに運ばれる粒子は、大きな粒子が小さな粒子よりも
遅い速度をおびるようにさせるストークス抵抗に依存し
て層状ガスの流れの速度を得る。そして、より遅く移動
する粒子は、回転半透過性手段のアセンブリに含まれる
急速に回転する大きなメッシュのスクリーンの仕切りに
あたる可能性がより高く、それによって排除されて初期
粗大粉砕ゾーンへと戻る。したがって、ガスの流れにお
いて上昇する上昇粒子の速度に対する回転スクリーンの
速度の比が、急速に回転する大きなメッシュのスクリー
ンの仕切りによってどの粒子が遮られるのかを決定す
る。スクリーンの速度を変えることによって、急速に回
転するスクリーンを通過する粒子の大きさを制御でき
る。これによって、粒子サイズはこの発明において回転
スクリーンのメッシュサイズと関連がないことがわか
る。回転半透過性手段は、円形に移動するスクリーンの
速度と上向きに移動する粒子の速度との上の比に依存し
て６０メッシュから１５０メッシュの粒子を遮ることが
できる。そして、粒子の速度は、持ち上がるガスの流れ
の速度とそのストークス抵抗を決定する粒子の大きさと
に依存する。
【００２３】この発明の初期粉砕ゾーンへの粗大または
大きすぎる粒子の内部再循環の基礎をなす、異なる速度
による、大きいメッシュサイズの急速に回転するスクリ
ーンでのシステムを介する粒子の「統計的排除」の上の
現象は、急速に移動するガスの流れの中で浮遊される固
体粒子を含んだシステムに限定される。上の現象は密な
媒体、すなわち水のような液体において起こらない。こ
の発明の半透過性手段は１，５００ＲＰＭから１０，０
００ＲＰＭの範囲、最も好ましくは３，０００ＲＰＭか
ら４，５００はＲＰＭ範囲の回転速度で効率的に動作す
る。この発明の半透過性手段は、高速で回転する際に目
詰まりし、動作不可能になる、先行技術のスクリーンで
経験される難点を克服する。
【００２４】一旦初期粗大粉砕チャンバから出ると、粒
子サイズは１５０メッシュから５００メッシュの範囲以
下となり、このようなより小さい粒子サイズでは抵抗力
は急速に低下する。したがって、回転半透過性手段の速
度えり分けは、初期粗大粉砕チャンバの外部に広がるよ
り小さい粒子サイズではごく僅かになる。
【００２５】初期粗大粉砕ゾーンの外部の半透過性手段
のさらなる用途は、垂直に方向づけられた渦の生成によ
り微細な固体の粉砕を行なうことである。これは低コス
トで超微細粉砕および極微細粉砕を与える。回転半透過
性手段を通過する高い速度のガスは大きなメッシュのス
クリーンの仕切りによってガス束へと分割され、束はス
クリーンの急速な回転の運動量によって捩じられ、それ
によって垂直の螺旋状渦を発生する。垂直の渦におい
て、粒子はガス浸蝕によって微粉化される。微粉化の有
効性は、渦における粒子の滞留時間を決定する渦粉砕ゾ
ーンのガス速度と、渦を含んだガス束に影響を及ぼす乱
れの運動量を決定する、半透過性手段の回転速度とに依
存する。
【００２６】初期粗大粉砕チャンバの外部で、回転半透
過性手段の唯一の機能は効果的な渦の発生器の機能であ
る。この発明に特有であるが、渦発生器は、上向きのガ
スの流れにおけるより粗大な粒子の重力分離が遠心放出
ファンによってもたらされる分級チャンバに配置され
る。上向きのガスの流れに留まるえり分けられた粒子は
半透過性手段によって発生する渦粉砕を受ける。このプ
ロセスを、重力分離および渦粉砕を各々含む複数の段階
で繰返すことによって、微細な粒子は極微細なサイズま
で縮小され得る。回転スクリーンによって生じるガスの
渦により微細な粒子を超微細な生成物と極微細な生成物
とに粉砕することは予期されず、これは非常に少ない電
力使用で生じる。スクリーンは好ましくは鋼から構成さ
れ、２．５から６０の範囲、最も好ましくは４から１０
の範囲のメッシュサイズを有する。回転スクリーンの最
適なメッシュサイズと回転速度とは経験的に選択されな
ければならない。回転半透過性手段による渦発生はガス
媒体に限定される。密な媒体、たとえば水のような液体
では、回転スクリーンによって生じる渦は局所化され、
摩擦によって消滅する。
【００２７】回転半透過性手段の別の用途は、圧力損失
および温度低下を無視可能なものにして、高速かつ高温
の加圧されたガスの流れから固体を効果的に除去するこ
とである。この応用のための半透過性手段は、２．５か
ら６０の範囲、最も好ましくは４から１０の範囲のメッ
シュサイズを備えた回転スクリーンを有し、さらされる
温度および回転速度に適した、タングステンまたは鋼の
ような金属または合金から作製される。浮遊した固体粒
子の十分な速度区別が行なわれる、回転スクリーンの速
度と加圧されたガスの流れの速度との比が、回転半透過
性手段による妨害をもたらすために決定されなければな
らない。回転半透過性手段を介するガスの流れの通過に
続いて、ガスの流れのさらなる浄化が遠心放出ファンで
の重力分離によってもたらされ得る。
【００２８】別の目的は、回転ディスクによって生じる
水平に方向づけられた渦の生成による、環状ギャップに
おける微細な固体の粉砕のために、静止円形アパチャと
このようなアパチャに配置された円形回転ディスクとに
よって規定される環状ギャップを用いることである。環
状ギャップは０．５インチから６インチ、好ましくは約
３インチの幅を有し、０．５インチから６インチの高さ
を有する。環状ギャップでの微粉化の有効性は、そこに
ある微細粒子の滞留時間と普及する剪断力とに依存す
る。したがって、環状ギャップの有効性は持ち上がるガ
スの流れと回転ディスクの速度とによって決定される。
環状ギャップを介してのサイズ縮小は非常に少ない電力
使用で生じる。
【００２９】微粉化ゾーンに入る粒子サイズの制御のた
めの回転ディスクの周知の応用では、（微細および超微
細粉砕応用のための）環状ギャップの幅は０．１２５イ
ンチから０．２０インチの範囲になくてはならないであ
ろう。このように小さい幅の環状ギャップでは、渦発生
は剪断によるサイズ縮小を達成するために動作不可能と
なり、電力使用は過度に増えるだあろう。この発明では
独特に、環状ギャップからなる渦発生器は、環状ギャッ
プの水平渦から出る縮小された粒子が遠心放出ファンに
よって生じる重力のフィールドでサイズ分離を受ける分
級チャンバに配置される。
【００３０】この発明は、その超微細および極微細粉砕
のために、回転半透過性手段と、分級チャンバ内に配置
された環状ギャップとを含む渦発生器を利用し、この２
次粉砕は低電力使用かつ低維持コストで実施される。
【００３１】したがって、この発明は、ロータとケーシ
ング壁との間の狭い空間での制御されない渦と、（ある
場合では超音波の発生によって高められる）羽根間およ
びプレート間の渦の発生とによって初期粉砕チャンバ内
で達成される超微細および極微細粉砕のために衝撃−磨
細ミルが用いられる先行技術の不利点を克服する。先行
技術のあらゆるこのような渦および音波向上は、微細粉
砕に対する低い効率、高い電力使用、および高い維持コ
ストを伴ったプロセスを示す。
【００３２】さらなる目的は、有機または無機化学試薬
での上述の新しく粉砕された固体粒子の反応表面のその
場での修正（modification）の目的のためにガスの作動
流体において浮遊される固体の剪断またはガス浸蝕を生
じる自生的な粉砕媒体および／または配列を用いること
である。新しく粉砕された表面の反応性とその化学試薬
での修正とは十分に認識されているが、先行技術の粉砕
システム、たとえば衝撃−磨細ミルまたはジェットミル
での修正のためのプロセスは制御されない態様で起こ
る。したがって、表面修正プロセスの経済性は、試薬の
過度の使用とそれによって最終生成物の特性の制御に課
せられる制限とのために好ましくはない。この発明の粉
砕システムでは、環状ギャップでの剪断による新しい表
面の発生は厳密に制御でき、所望の部分的表面修正は所
望の表面特性を備えた修正された生成物を生じるための
化学試薬を経済的に使用して達成され得る。
【００３３】さらに別の目的は、回転スクリーンを含ん
だアセンブリからなる半透過性手段と、低電力使用で固
体の超微細および極微細粉砕を行なう目的のために円形
静止アパチャにおける回転ディスクによって形成される
環状ギャップとの組合せを含んだ渦発生器を用いること
である。独特であるが、渦発生器のこの組合せはこの発
明において分級チャンバ内で用いられ、そこで、所望の
大きさの縮小された粒子を伴う浄化されたガスの流れが
回転半透過性手段によって生じる垂直の渦ゾーンに入れ
られる前に、遠心放出ファンによる重力分離が環状ギャ
ップの水平渦から出る粒子の大きさをえり分ける。分級
チャンバの垂直スタックにおけるこのような組合せを反
復して用いることで極微細な生成物が生成される。所与
の分級チャンバで除去された大きすぎる粒子は、渦粉砕
によるさらなるサイズ縮小の目的のために垂直スタック
における先行する分級チャンバへと外部再循環される。
【００３４】さらなる目的は、回転半透過性手段および
上述の環状ギャップを含んだ渦発生器で上述の固体の超
微細および極微細粉砕のために利用可能な付加的な粉砕
ゾーンを備え、流動床粉砕ゾーンの制御された渦におけ
る固体の初期粗大および微細粉砕のためのロータを有し
たチャンバからなる粉砕システムを用いることであり、
低電力使用でスクリーンおよびディスクの非常に速い回
転をもたらす分割されたパワードライブが設けられる。
分割ドライブを備えたスクリーンは１０，０００ＲＰＭ
よりも速く回転できるが、ロータアセンブリは３，２０
０ＲＰＭ未満で回転し、システムは低電力使用および摩
耗の特性をなお保持する。持ち上がるガスの流れにおけ
る異なった個々の速度によって粒子をえり分けることを
含む、初期粗大粉砕チャンバ内の内部再循環機能の特性
のために、回転半透過性手段は４，５００ＲＰＭ未満の
速度を達成しなければならない。
【００３５】別の目的は、ロータアセンブリがゴム、ポ
リウレタンまたは他のプラスチック材料で覆われるか、
またはロータアセンブリがこのような材料からこれら部
品を型に入れて作ることによって形成されるシステムで
ある。代わりに、ロータアセンブリがセラミック（たと
えば、炭化クロムおよび炭化タングステン）または酸化
アルミニウムでコーティングされてもよい。
【００３６】さらなる目的は、システムならびに回転ス
クリーンおよびディスクの壁がゴム、ポリウレタン、他
のプラスチック材料、セラミックまたは酸化アルミニウ
ムでコーティングされるシステムである。
【００３７】この発明のこれらおよび他の目的ならびに
利点は、固体の微細な粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上
向きに方向づけるステップと、渦粉砕ゾーンに粒子の一
部を通すことによって、渦粉砕ゾーンに位置する渦発生
器を介して、上向きに方向づけられた固体の微細な粒子
を粉砕するステップとを含んだ、固体の乾式粉砕のため
の方法によってこの発明に従って達成され、渦粉砕ゾー
ンは、少なくとも１つの回転半透過性手段と、円形アパ
チャを備えた静止プレートと円形アパチャにおける回転
円形ディスクとによって規定された環状ギャップとを介
して上向きに粒子を通すステップを含んだ少なくとも１
つの連続して垂直に配置された粉砕段階を含む。
【００３８】上述の回転半透過性手段を介して上向きに
粒子を通すステップは急速に回転するスクリーンに粒子
を通すことを含む。スクリーンは２．５メッシュよりも
粗くない粗さであり、好ましくは２．５から６０の範囲
のメッシュサイズを有し、最も好ましくは４から１０の
範囲のメッシュサイズを有し、１，５００ＲＰＭから１
０，０００ＲＰＭの範囲、最も好ましくは３，０００Ｒ
ＰＭから４，５００ＲＰＭの範囲の速度で回転される。
【００３９】環状ギャップに粒子を通すステップは、
０．５インチから６インチ、好ましくは約３インチの幅
を有し、０．５インチから６インチの高さを有する環状
ギャップに粒子を通すことを含む。
【００４０】好ましくは、各段階は、回転半透過性手段
を介し、その後環状ギャップを介して粒子を通すことを
含む。環状ギャップを出る粒子のサイズのえり分けのた
めに、浮遊した粒子の混合物を含む上向きのガスの流れ
は遠心放出ファンによる重力分離を受け、粒子サイズが
えり分けられた上向きのガスの流れは回転半透過性手段
の垂直渦粉砕ゾーンへ入れられる。
【００４１】初期粗大粉砕チャンバでは、プロセスはま
た、大きすぎる粒子の部分の通過を防ぐのに十分な速度
で上述の半透過性手段を回転させることによって内部再
循環することを含む。プロセスはさらに、回転半透過性
手段の下流で遠心放出ファンを回転させ、回転ファンか
ら粒子を受け、かつ少なくとも１つの渦粉砕段階より下
で出口を有する再循環チャネルを設けることによって外
部再循環することを含む。
【００４２】この方法はさらに、渦粉砕ゾーンより上で
粒子を除去するステップを含む。除去するステップは、
少なくとも１つの渦粉砕段階の下流で少なくとも１つの
遠心放出ファンを回転させるステップを含む。
【００４３】ある実施例では、この方法はまた、渦発生
器を含んだ粉砕ゾーンへと微細な粒子を方向づける前に
粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕することを含む。
初期粉砕するステップは、固体をチャンバへと供給する
ことと、チャンバにおいて上向きに空気を方向づけるこ
とによってチャンバにおいて固体の流動床を形成するこ
とと、自生的な粉砕をもたらすために流動床において制
御された渦を生じることとを含む。外部再循環するステ
ップは流動床へと粒子を再循環させることを含む。
【００４４】この方法は、大きすぎる粒子の先行する段
階への外部再循環を伴う、渦発生器を含んだ複数個の粉
砕段階を有し得る。分離し、除去するステップは好まし
くは、連続して小さくなる大きさの粒子を分離し、除去
するための２つの垂直に配置された除去段階において除
去することを含む。
【００４５】別の実施例では、初期粗大粉砕するステッ
プはロータを用いることによって制御された渦を発生す
ることを含む。
【００４６】回転半透過性手段およびスピニングディス
クを含んだ渦発生器は共通のシャフトで回転できる。
【００４７】粉砕するステップは、固体粒子の制御され
た表面修正（surface modification）をもたらすため
に、化学試薬の存在のもと非反応性のガスの雰囲気で実
行され得る。
【００４８】この発明はまた、固体微細粒子の粉砕のた
めの少なくとも１つの連続して垂直に配置された渦粉砕
段階を含んだ、渦発生器を含む渦粉砕ゾーンを形成する
手段と、固体微細粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向き
に方向づけるための手段とを含む、固体の乾式粉砕のた
めの装置を対象とする。上述の少なくとも１つの渦粉砕
段階は、少なくとも１つの回転可能な半透過性手段と、
円形アパチャおよび円形アパチャにおける回転可能な円
形ディスクを有した静止プレートを含む環状ギャップを
形成する手段とを含んだ渦発生器を含み、回転半透過性
手段および環状ギャップは上向きに方向づけられた縮小
された粒子の一部を通過させるように構成され、環状ギ
ャップの水平渦ゾーンを出る生成物のための粒子サイズ
分離器を有し、大きすぎる粒子は遠心放出ファンで重力
によって分離される。
【００４９】回転半透過性手段は好ましくは２．５メッ
シュよりも粗くない粗さの回転可能なスクリーンを含
み、好ましくは２．５から６０の範囲のメッシュサイズ
を有し、最も好ましくは４から１０の範囲のメッシュサ
イズを有する。環状ギャップは０．５インチから６イン
チ、好ましくは約３インチの幅を有し、０．５インチか
ら６インチの高さを有する。これらの渦発生器の両方
は、上向きのガスの流れにおいて微細な粒子の効果的な
粉砕のために用いられ、これらの粒子を超微細および極
微細な大きさの生成物へと縮小するために用いられる。
【００５０】ある実施例では、各段階は回転半透過性手
段と回転半透過性手段の下流で環状ギャップを形成する
手段とを含み、遠心放出ファンを含む、上向きのガスの
流れにおける大きすぎる粒子のための重力分離器を有す
る。
【００５１】別の実施例では、この装置はまた、上向き
のガスの流れにおいてより低い速度を示す粒子を含ん
だ、粒子の一部の通過を防ぐのに十分な速度で上述の半
透過性手段を回転させるための手段を含む、初期粉砕チ
ャンバにおいて粗大な粒子を内部再循環するための手段
を含む。この装置はまた、初期粗大粉砕チャンバにおい
て回転半透過性手段の下流の回転可能な遠心放出ファン
と、回転放出ファンから粒子を受け、かつ少なくとも１
つの渦粉砕段階より下に出口を有する再循環チャネルと
を含んだ外部再循環するための手段を含む。
【００５２】この装置はまた、初期粗大粉砕ゾーンより
上で粒子を除去するための手段を含む。ある実施例で
は、除去するための手段は少なくとも１つの粉砕段階の
下流で少なくとも１つの遠心ファンを回転させるための
手段を含む。
【００５３】さらなる実施例では、この装置は、渦発生
器を含んだ粉砕ゾーンへと方向づけられる前に粗大な粒
子を微細な粒子へと初期粉砕するための手段をさらに含
む。初期粉砕するための手段は好ましくは、固体をチャ
ンバへと供給するための手段と、チャンバにおいて空気
を上向きに方向づけるための手段を含んだチャンバにお
いて固体の流動床を形成するための手段と、自生的な粉
砕をもたらすために流動床において制御された渦を生じ
るための手段とを含む。外部再循環は粒子を流動床へと
外部再循環するための手段を含む。
【００５４】さらなる実施例では、この装置は、渦発生
器と、重力によって分離し、かつ大きすぎる粒子を先行
する段階に外部再循環するための手段とを各々含んだ複
数個の粉砕段階を含む。
【００５５】除去するための手段は好ましくは、連続し
て小さくなる大きさの粒子を分離し、除去するための２
つの垂直に配置された除去段階において除去するための
手段を含む。初期粉砕するための手段は好ましくは制御
された渦を発生するためのロータを含む。
【００５６】回転可能な半透過性手段と回転可能なディ
スクとを含んだ渦発生器は好ましくは共通のシャフトで
回転する。
【００５７】この発明の別の実施例では、固体の乾式粉
砕のための方法および装置は、固体をチャンバへと供給
するための手段と、チャンバにおいて上向きに空気を方
向づけることによってチャンバにおいて固体の流動床を
形成する手段と、自生的な粉砕をもたらすために流動床
において制御された渦を生じる手段とを含む。この実施
例はまた好ましくは流動床より上で粒子を分離し、除去
するための手段を含み、好ましくは除去された粒子を流
動床へと再循環するための手段を含む。
【００５８】粒子の除去は好ましくは流動床の下流で少
なくとも１つの遠心放出ファンを回転させることを含
み、再循環は好ましくは、流動床の下流で遠心放出ファ
ンを回転させることと、回転放出ファンから粒子を受
け、かつ流動床への出口を有する再循環チャネルを設け
ることとを含む。粒子は、連続してより小さくなる大き
さの粒子を分離し、かつ除去するための２つの垂直に配
置された除去段階において除去され得る。
【００５９】制御された渦の生成は好ましくは回転可能
なロータを含み、粉砕は、固体粒子の制御された表面修
正をもたらすために化学試薬の存在のもと非反応性のガ
スの雰囲気で実行され得る。
【００６０】この発明のさらなる実施例は、少なくとも
１つの回転可能な半透過性手段を回転させることと、少
なくとも１つの回転可能な半透過性手段を介して固体粒
子を有した少なくとも１つのガスの流れを方向づけるこ
とと、少なくとも１つの回転半透過性手段を通過しない
粒子を除去し、回転半透過性手段の下流で回転放出ファ
ンを通過する粒子を除去することとを含む、ガスの流れ
から粒子を一掃するための方法および装置を対象とす
る。
【００６１】少なくとも１つの回転半透過性手段は好ま
しくは回転スクリーン、好ましくは２．５メッシュより
も粗くない粗さのスクリーン、より好ましくは２．５か
ら６０の範囲のメッシュサイズを有するスクリーン、最
も好ましくは４から１０の範囲のメッシュサイズを有す
るスクリーンを備えたアセンブリを含む。
【００６２】この発明のこれらおよび他の目的ならびに
利点は添付の図面を参照して以下の詳細な説明から明ら
かになるであろう。
【００６３】
【詳細な説明】図１は、この発明に従った装置、この発
明に従った方法を実行するための装置の概略図である。
【００６４】図１に示されるように、粉砕ユニット１０
は、固体材料が供給入口１４を介して供給され、空気の
ようなガスが入口１５で底部から供給される、チャンバ
の形状の下部粗大および微細粉砕ゾーン１１を含む。下
部ゾーン１１からの粒子はさらなる粉砕のためにガスの
流れによって中間粉砕ゾーン１２へと供給される。中間
ゾーン１２には、大きすぎる粒子を下部ゾーン１１へと
再循環させるための２つの再循環通路１８、１９が設け
られる。中間ゾーン１２で粉砕された粒子はガスの流れ
によって上部分離ゾーン１３へと供給される。上部ゾー
ン１３は、超微細生成物の分離のためにライン１６を介
してサイクロン３０へと出される（超微細粒子のよう
な）微細な生成物を分類するように作用する。微細粒子
は微細な生成物の分離のために上部ゾーン１３からライ
ン１７を介してサイクロン２０へと供給される。
【００６５】サイクロン２０は再循環のためのガスをラ
イン２３を介して下部ゾーン１１の底部へと渡し、粒子
をライン２４を介して微細粒子のための生成物ドラム２
１へと移す。サイクロン３０はそのガスをライン２２を
介して下部ゾーン１１の底部へと再循環させる。超微細
粒子はライン３３を介して生成物ドラム３１へと渡る。
代替的に、サイクロン３０がキャリアガスの一部または
全部をライン４０を介してコレクタバックハウスへと渡
してもよい。
【００６６】図２は図１の粉砕ユニット１０をより詳細
に示す。ここに示されるように、粉砕ユニットは、モー
タ５２によって駆動され、軸受５３に載り、かつ粉砕ユ
ニットの内部部分５４−６８のすべての回転に対して責
任を持つ内部シャフト５１を利用する。回転シャフトを
振動に対して安定化させるために、１つまたはいくつか
の内部軸受が図１０に示されるように設けられ、これら
の軸受７５は鋼のスポーク７６を介して粉砕器の外壁に
留められる。４，０００ＲＰＭを超える速度で動作する
ために、中空シャフトがシャフトのしなりを防ぐために
用いられ得る。装置は分割シャフトで動作でき、ロータ
を含むゾーン１１のシャフトはより低いシャフト速度で
動作され、他の回転エレメントはより高いシャフト速度
で回転される。
【００６７】下部ゾーン１１は、内部持ち上げファン５
５の下に位置する回転プレート５４を含む。プレート５
４は、入口２２および２３を介して入る再循環されたガ
スの流れによって引起こされる乱れからファンを保護す
る。ファン５５は粉砕ユニット１０中に空気の持ち上が
る流れを与えるように作用する。
【００６８】持ち上げファン５５は図５（Ａ）および５
（Ｂ）により詳細に示される。ここに示されるように、
ファンはハブ部分５５Ａと、各々約１５°の角度で捩じ
られ、回転の際に持ち上げる作用を生じるためにハブの
上下に交互する複数個の羽根５５Ｂとを含む。
【００６９】ファン５５の上には４列の交差して食い違
いになった同軸ツインロータ５６−５９がある。ロータ
は好ましくは、シャフトに締められ、かつ同軸ロータ羽
根を各端部に保持する平坦プレートアームまたは丸いロ
ッドアームのロータである。ロータ羽根は図６（Ａ）お
よび６（Ｂ）により詳細に示される。
【００７０】図６（Ａ）はロータ羽根５６２および５６
３を端部に備えた平坦プレート５６１を有する平坦プレ
ートアームのロータを示す。ロータ羽根はプレート５６
１の水平面に対してほぼ７０°の捩じり角で配置され
る。図６（Ｂ）では、丸いアーム５６４と、その端部に
あり、アーム５６４に対してほぼ７０°の捩じり角で配
置されたロータ羽根５６５および５６６とを含む丸いア
ームのロータが示される。
【００７１】ファン５５は、図１１に示される壁７８に
取付けられた流れ向上バー７７の下端に取付けられたス
カート（図示せず）によって助けられて周辺エアカーテ
ンを発生する。壁７８はゴムまたはポリウレタンのライ
ニングで覆われてもよく、好ましくは壁に沿って３″か
ら７″ごとに間隔をあけてそこに取付けられた流れ向上
バー７７を有する。ロータ羽根はファン５５によって生
じる流動床を攪拌する。ロータ羽根は水平面に対して異
なった捻り角または捩じり角を有してもよく、異なった
ピッチ角を有してもよく、すなわち垂直面に対して傾く
かまたはロータアームに対して揺動角度を有してもよ
い。さらに、ロータはまた、渦の乱れを高めるためかま
たは空気の流れの片寄りによって粉砕ゾーンを拡大する
ためのデフレクタ（図示せず）を有し得る。
【００７２】中間ゾーン１２の始めでロータ５９の上に
配置されるのは、粗大または大きすぎる粒子の初期粉砕
ゾーン１１への内部再循環を容易にし、かつ中間ゾーン
１２内で上向きでの粒子への垂直渦作用によって、付加
された微細および超微細粉砕を促進するように作用する
回転可能な半透過性手段６０である。回転可能な半透過
性手段６０の構造は図７（Ａ）および７（Ｂ）に示され
る。
【００７３】ここに示されるように、回転可能な半透過
性手段６０はシャフト５１に締められたハブ６０Ｂを含
むフレーム６０Ａを有する。支持プレート６０Ａの下部
部分にはスクリーン６０Ｃがある。スクリーンは２．５
メッシュから６０メッシュ、好ましくは４メッシュから
１０メッシュの範囲であり得る。スクリーンは好ましく
は鋼から構成される。スクリーンの下にはスクリーン６
０Ｃの中心を介する粒子の通過を防ぐデフレクタ６０Ｄ
がある。デフレクタディスクは、所望されるスループッ
トの量および細かさに依存して直径が４″から１０″ま
で変化し得る。
【００７４】回転可能な半透過性手段６０を通る粒子は
次に、静止プレート７０と静止プレート７０のアパチャ
７０Ａに配置されたスピニングディスク６１との間の環
状ギャップ７０Ｂを通過しなければならない。図８
（Ａ）および８（Ｂ）は、環状ギャップ７０Ｂを形成す
る、静止プレートの中央アパチャにおけるスピニングデ
ィスクの位置をより詳細に示す。環状ギャップ７０Ｂは
０．５″から６″、好ましく約３″の幅であり、０．５
インチから６インチの高さを有する。手段６０とプレー
ト７０との間の距離は好ましくは２″よりも大きい。ス
ピニングディスク６１および静止プレート７０は好まし
くは同じ面にあるが、ディスクの面はほぼ１″までプレ
ートの面の上または下にあってもよい。スピニングディ
スクおよび静止プレートは好ましくは鋼から構成され
る。
【００７５】中間ゾーン１２は、回転可能な半透過性手
段６０とスピニングディスク６１および静止プレート７
０の間の環状ギャップ７０Ｂとを通過する粗大または大
きすぎる粒子を放出するように作用する遠心放出ファン
６２を含む。これらの粗大または大きすぎる粒子は通路
１８および１９を介して初期粉砕ゾーン１１へと再循環
される。
【００７６】ファン６２の上に配置されるのは、回転可
能な半透過性手段６０と同じ構造を有する回転可能な半
透過性手段６３である。小さな大きさに達した粒子は、
渦発生の機能だけを行なう回転可能な半透過性手段６３
によって再循環のためにもはや排除されない。手段６３
の上には、アパチャ７１Ａ内に配置されたスピニングデ
ィスク６４を有し、環状ギャップ７１Ｂを形成する静止
プレート７１がある。これらは静止プレート７０および
スピニングディスク６１と同じ構造を有する。スピニン
グディスク６４の上に配置されるのは、微細な粒子を出
口１７を介して放出する遠心放出ファン６５である。放
出ファン６５の上に配置されるのは、回転プレート５４
と同じ構造を有し、図９（Ａ）および９（Ｂ）により詳
細に示される回転プレート６６である。ここに示される
ように、回転プレートはそれで回転するようにシャフト
５１に締められたハブ６６１を有する。プレート６６の
目的は、ゾーン１３内の上向きの乱れを低減し、レセプ
タクル出口１７および１６を介して遠心放出ファン６５
および６８によってもたらされるサイズ分離を援助する
ことである。この場合、微細または超微細粒子の大きさ
によるよりはっきりとした分離が所望され、出口１７お
よび１６からのアウトプットは水簸ユニットに供給され
得る。
【００７７】回転プレート６６の上に配置されるのは、
中央アパチャ７２Ａ内で回転するスピニングディスク６
７を有し、環状ギャップ７２Ｂを形成する静止プレート
７２である。この構造は回転ディスクを備えた上述の静
止プレートのものと同じである。
【００７８】スピニングディスク６７の上に配置される
のは、出口１６を介して超微細な粒子を放出する遠心放
出ファン６８である。
【００７９】下部ゾーン１１は閉じた雰囲気のシステム
として動作でき、この場合入口１５および出口４０は閉
じられる。湿った供給原料が用いられるならば、フラッ
シュ乾燥機が入口１５に取付けられて、同時に粉砕しな
がら供給原料を４％未満の湿気レベルまで乾燥するであ
ろう。この乾燥の間に生じる蒸気を出すための配列が、
サイクロンを出た後に出口を生じることによって作られ
なくてはならず、このような出口は入口２２および２３
に位置する。図１の入口２２および２３はサイクロンか
ら再循環されたガスを搬送するのに役立つ。
【００８０】入口１４から入ってくる供給粒子はロータ
５６−５９によって発生するガスクッションの作用によ
って周辺に進められ、そこで、ファン５５によって生じ
るガスの流れの継続する持ち上げ力によって浮遊され続
けて粒子の流動床を形成する。
【００８１】円形流動床における衝突する粒子の速度ヘ
ッドはロータ５６−５９の遠心力によって発生され、ガ
スの作動流体によって伝達される。このような速度ヘッ
ドは、回転シャフト５１に取付けられたロータが１回転
するごとに更新される。流動床の攪拌とその制御とはロ
ータ羽根を回転させることによって、かつその捩じり角
およびピッチ角の選択によってもたらされる。攪拌され
た流動床は、流れ圧力の変動によって、粒子を「狭いポ
ケット」に押入れ、それに「ベンチュリポンピング」作
用を与える、粉砕ユニット１０の内壁に垂直に装着され
た流れ向上バーによって調節される。
【００８２】粒子はファン５５によって生じる継続する
上向きのエアカーテンによって円形流動床から移送さ
れ、ロータ対５６−５９の交差した食い違いで生じたガ
スの作動流体の螺旋状の持ち上げによって勢いをつけら
れる。
【００８３】下部ゾーンで粒子に加えられる力に関して
は、回転ロータによって生じる遠心力がより大きな粒子
に最も影響を及ぼし、これらを外周に進め、一方、持ち
上がる流れが一定速度に維持されるならば抵抗力がこれ
らの粒子を渦ゾーンにおいて浮遊した状態に維持する。
自生的な衝撃、摩擦、剪断、または浸蝕のために一旦粒
子の大きさが小さくなると、これらは遠心力の影響が低
下する縮小したサイズの範囲に達する。したがって、こ
れらは渦巻く渦の内周に移動する。より小さい大きさに
達した粒子では、抵抗は、持ち上げる流れの流れ力学が
回転可能な半透過性手段６０の方へこのような縮小され
た粒子を送り、運ぶ点まで低下する。
【００８４】回転可能な半透過性手段は、「統計的排
除」により大きすぎる粒子のより効果的な内部再循環を
促進することによって作用する。加えて、これは、ガス
束を分割し、それらを捩じり、したがって主としてガス
浸蝕および剪断によってさらなる微細粒子を生じる渦の
垂直に方向づけられた力を生じることによって、通過す
るガスの流れを中断する。より高いシャフト速度では、
微細粉砕のための回転可能な半透過性手段の有効性はか
なり低下される。
【００８５】静止プレート７０、７１、７２の中央アパ
チャ７０Ａ、７１Ａ、および７２Ａに配置されたスピニ
ングディスク６１、６４および６７はベンチュリ効果お
よび高い流れ圧力を引起こす。こうして、超微細粉砕は
微細粒子に作用する渦の高められた円形剪断力によって
主として生じる。
【００８６】所与の供給割合およびロータ速度では、渦
流動床に対して、このような浮遊した粒子の微細化に適
用されると渦エネルギの効果を最適化する、その粒子の
固体数の最大密度が存在する。この発明では、内部設計
および動作変数の調節によって、密度値を得ることがで
き、最適な制御された渦効果を維持できる。したがっ
て、この発明は、流動床の制御された渦を用いて、ガス
作動流体を介して供給粒子の実際の微粉化に入力エネル
ギを最も効果的に与える。
【００８７】ボールミル、バウルミル、ローラーミルま
たは他の衝撃式装置を利用し、向上した微細および超微
細粉砕の能力を低コストで導入する既存の粉砕サーキッ
トの性能を改良するために、図３の流体エネルギ改質器
が用いられ得る。この図では、同様の番号が同様のエレ
メントを指す。これが図２の実施例と異なるのは、下部
ゾーンが主として供給原料の調整のために用いられ、わ
ずか２つのロータを有し、生成物の外部再循環が中間粉
砕ゾーンからライン１８′および１９′を介して流動床
へと生じて、示されるように微細粒子および超微細粒子
の最終生成物を生む点においてである。流体エネルギ改
質器は図２のプレート６６の代わりに図３の回転半透過
性手段７３を渦発生器として用いる。図２の実施例と同
様に、流体エネルギ改質器は初期粗大粉砕チャンバにお
ける大きすぎる生成物の最も効果的な内部再循環のため
に回転半透過性手段６０を利用し、向上した微細および
超微細粉砕のために渦発生器として回転半透過性手段６
３および７３ならびにスピニングディスク６１、６４お
よび６７を利用する。流体エネルギ改質器における超微
細粉砕はインサートの選択と内部ミルの調節とによって
抑制または加速され得る。
【００８８】結果として、流体エネルギ改質器は既存の
粉砕サーキットの最終生成物をとり、それらを供給原料
として利用するであろう。
【００８９】図４に示される極微細改質器は、回転半透
過性手段（８０、８２、８６、８９、９２および９５）
およびスピニングディスク（８４、８７、９０、９３、
９６および９９）を含んだ渦発生器の向上した微細、超
微細、および極微細粉砕能力を利用する、低コストで効
率的な極微細粉砕機としてのものである。この配列の有
効性は、各段階での大きすぎる生成物の連続的な再循環
が、遠心放出ファン（８１、８５、８８、９１および９
４）による重力分離と、再循環チャネル（１１０Ａ−１
１４Ａおよび１１０Ｂ−１１４Ｂ）を介しての放出され
た大きすぎる生成物の１つ下の段階への運搬とによって
もたらされ、それによって、垂直の積み重ねに配列され
た回転半透過性手段およびスピニングディスクを含む上
昇する渦の発生器の効果を倍増する段階を用いることに
よる。初期粗大粉砕ゾーン１１の外部では、上向きに流
れるガスの流れにおける固体の粒子サイズが十分に低下
され、回転半透過性手段によってもたらされる内部再循
環がわずかなものになる。したがって、極微細改質器の
上昇段階では、回転半透過性手段は渦発生器としてのみ
作用する。
【００９０】低電力使用で段階および連続的な再循環を
用いることによって極微細サイズ縮小を向上させること
は予期されない。
【００９１】図４の極微細改質器は低エネルギ使用にお
いて高シャフト速度で動作する低圧力サイズ縮小装置で
ある。極微細改質器は低静圧で高い流れ圧力を発生し、
それによって明示されるように２７０メッシュ（５６μ
ｍ）の供給材料の４，５００メッシュ（５μｍ）以下の
大きさへの縮小を効果的に達成する。
【００９２】図４では、同様の番号が同様のエレメント
を指す。ロータ５８および５９の上には回転可能な半透
過性手段８０があり、その後に静止プレート１０１が続
く。その後、遠心放出ファン８１、８５、８８、９１お
よび９４と、回転半透過性手段８２、８６、８９、９２
および９５と、環状ギャップ１０２Ｂ−１０６Ｂを形成
する静止プレート１０２−１０６およびスピニングディ
スク８４、８７、９０、９３および９６からなる一連の
５つの段階が続く。上部には、放出ファン９７および１
００と、回転可能なプレート９８と、スピニングディス
ク９９と、環状ギャップ１０７Ｂを形成する静止プレー
ト１０７とを含む超微細分離器および極微細分離器があ
る。放出ファン９７および１００は粒子を出口１７およ
び１６へと放出する。
【００９３】下部ゾーンは、１４を介して入ってくる供
給原料が、遠心ファン５５′の持ち上げ力と、交差して
食い違ったロータ５８−５９の渦作用とによって浮遊さ
せられる供給入口のためのものである。そこで、粒子は
回転可能な半透過性手段８０の渦作用を受け、一連の段
階へと進められる。供給入口チャンバの底部におけるガ
ス入口１５に加えて、（必要であれば、図示されないブ
ースタボックスを加圧のために通過した後）サイクロン
からのガスを戻す入口ダクト２２−２３がある。
【００９４】超微細および極微細粉砕のための中間ゾー
ンは５つの段階に分割される。これらの段階の各々は入
ってくる粒子を回転半透過性手段およびスピニングディ
スクを上昇順に含む渦発生器の連続的な作用に委ねる。
各段階は、環状ギャップの水平渦から出た後再循環出口
ダクトを介して１つ下の段階に大きすぎる生成物の断片
を排除する役割に関連した遠心放出ファンを有する。し
たがって、重力分離が固体断片をえり分け、回転半透過
性手段を含む垂直渦発生器を備えた連続的な渦粉砕ゾー
ンに入る粒子の大きさを制限する。
【００９５】上部ゾーンは分級のためのものであり、出
口ダクト１７および１６を介してそれぞれのサイクロン
へと最終生成物を排除する遠心放出ファン９７および１
００を有する。粒子サイズのよりはっきりとした分離が
所望されるならば、出口１７および１６からのアウトプ
ットが水簸ユニットに供給され得る。
【００９６】極微細改質器は２フィートの直径と７フィ
ートとの高さとを有してもよく、３，０００ＲＰＭから
１０，５００ＲＰＭのシャフト速度を容易にする可変の
パワードライブを備える。改質器のインサートは中空の
パイプシャフト５１に締められる。ユニットの壁はゴム
でライニングされ、円周に沿って３″から７″ごとに流
れ向上バーでひだをつけられ得る。
【００９７】図２の流体エネルギミルを粗い濃縮物の形
態の供給材料の特定の成分の遊離のために用いることが
望ましいならば、このようなミルには本来の融通性があ
る。このような場合、ミルの渦活動および再循環は制限
されなくてはならない。したがって、スピニングディス
ク６１および６４を回転半透過性手段６３および遠心放
出ファン６２とともに除去し、スループットを制限する
かまたは再循環ダクト１８および１９を閉じ、１５を介
するミルのガス吸込を高めながら、回転プレート６６
（図９（Ａ））が回転半透過性手段６０のすぐ上に配置
されてその役割を下部初期粗大粉砕ゾーンへの内部再循
環に制限する。粗い濃縮物はダクト１７で外に出、微細
な断片はダクト１６を介して放出される。
【００９８】極微細改質器では、最も小さい粒子が（１
５″水柱までの）比較的低い静圧で上向きに流れ、回転
半透過性手段によって発生する非常に速い垂直に方向づ
けられた螺旋状サイクロンにさらされ、環状ギャップで
発生する高い円形剪断ゾーンを横断する。粒子サイズ縮
小は剪断およびガス浸蝕によって起こる。各段階に関連
した遠心放出ファンは重力分離を与え、さらなる縮小の
ために大きすぎる粒子を１つ下の段階に戻すのを助け
る。それによって、プラットホーミングがより小さい大
きさの粒子に与えられ、各前進段階は回転半透過性手段
およびスピニングディスクによって発生する渦粉砕ゾー
ンによって容易にされ、極微細改質器において垂直によ
り高く位置する。
【００９９】極微細改質器は個々の段階の直径を増大す
ることによってスケールアップされ得る。能力はユニッ
トの上昇段階の数を増やすことによっても高められ得
る。
【０１００】より微細な供給材料と主として供給原料の
混合のためのロータの使用とのために、図４の極微細改
質器が図２の流体エネルギミルよりも遙に高いシャフト
速度で動作でき、それによって、低電力使用をなお維持
しながらその容量を高める。
【０１０１】微細粉砕で通常利用される供給材料は１／
２″から１／８″の大きさであり、さまざまなクラッシ
ャで低コストで得られる。微細粉砕機は一般に、大きす
ぎる粒子の断片をさらなる微細転換のために粉砕サーキ
ットに戻す分級システムが取付けられた空気で移送され
るミルである。さまざまな衝撃式ミル、すなわちボール
ミル、ペブルチューブミル、ハンマーミル、バウルミ
ル、ローラーミルおよび他の衝撃式微粉砕機がこの機能
を果たす。これらすべての装置の１次粉砕は供給粒子へ
のビーター部分の物理的な衝撃によって起こる。
【０１０２】衝撃式ミルの効用とその利点とはよく認識
されており、これは高い容量の動作ユニットと効果的な
サイズ縮小とである。不利点もまたよく認識されてお
り、これは微細粉砕に対する高い摩耗、高いエネルギコ
ストおよび低い容量である。渦発生によって衝撃式ミル
の有益な範囲を広げようとする試みは十分に記録に残さ
れている。渦衝撃式ミルまたは衝撃−磨細ミルは放射状
ビータープレートおよびカバリングディスクを備えた回
転ビーターを利用する。ビータープレートへの粒子の直
接の機械的な衝撃と装置の表面との衝突による粒子の磨
細とが微細粉砕のために用いられる。渦の２次的効果の
価値はよく認識されており、これは粒子間衝突による磨
細と、渦の高速ガスによる浸蝕および剪断とである。衝
撃−磨細ミルで発生する制御されない渦ゾーンはロータ
とケーシング壁との間の狭い間隔、ロータアセンブリ内
の羽根間区域またはプレート間区域に位置する。渦発生
はケーシング壁のひだによって高められることができ、
振動羽根または振動ディスクの取付によって生じる超音
波振動によって促進され得る。渦衝撃式ミルの欠点は微
細粒子に対する高いエネルギ消費、過度の摩耗、高い熱
上昇、低い容量、および比較的低い歩留りである。した
がって、これはより大きい動作ユニットへのスケールア
ップが困難であることを示す。
【０１０３】図２におけるようなこの発明の設計は、１
次サイズ縮小のために、ミルの円周に位置する流動床の
制御された渦を利用することによってこれらの不利点を
克服し、粒子は、ロータによって生じられ、かつガスの
作動流体によって効果的に伝達される遠心力によって進
められて互いに衝撃を与える。流動床の幅は、（ロータ
アームを短くすることによって）ロータ羽根を引込ま
せ、したがって持ち上がるガスの流れの回転速度および
速度を高めることによって増大され得る。磨細は高い剪
断割合での磨細の効果を最大にするのに優先的な角度の
粒子の自生的な衝突によって生じる。効率的な粗大およ
び微細粉砕は、ガスの流れで上向きに運ばれる主として
大きなサイズのより遅く移動する粒子を排除する回転半
透過性手段の速度えり分け効果を利用して、初期粉砕ゾ
ーン１１（図１）への大きすぎる粒子の非常に効果的な
内部再循環によって実現される。先行技術とは対照的
に、ほとんどの微細および超微細粉砕は１次粉砕ゾーン
で実行されない。この発明では、ほとんどの微細および
超微細粉砕が渦粉砕ゾーンにおいて実行され、そこで回
転半透過性手段およびスピニングディスクは渦発生器と
して作用し、高い流れ圧力でのガス浸蝕および剪断によ
って微細、超微細、および極微細粉砕を高める。したが
って、この発明は低エネルギ使用、最小の摩耗および最
小の熱上昇を示し、非常に効率的な微細粒子および超微
細粒子の生成によって特徴づけられる。
【０１０４】図４におけるような極微細改質器は、高い
流れ圧力と低い静圧とで粒子を剪断する水平円形剪断ゾ
ーンとともに、粒子のガス浸蝕のための垂直螺旋状サイ
クロンの発生を利用する新しい設計によって低コストの
極微細粉砕を与える。この渦発生システムは垂直の螺旋
状渦ゾーンを発生するための回転半透過性手段と水平の
渦ゾーンを発生するためのスピニングディスクとを利用
し、これらの渦発生器の両方が、ガスの流れにおいて上
向きに移動する微細粒子のための効率的なサイズ縮小装
置として作用し、その微粉化を低エネルギ使用で行な
う。各段階では、水平の渦ゾーンの粒子通過に引続い
て、大きすぎる粒子が遠心放出ファンによってもたらさ
れる重力分離によってえり分けられる。除去された大き
すぎる粒子はさらなるサイズ縮小のために１つ下の渦粉
砕ゾーンへと外部再循環される。重力分離によるサイズ
のえり分けの後、上向きのガスの流れに残された微細粒
子はさらなるサイズ縮小のために次の渦粉砕ゾーンへと
進み、このように粉砕効果はプラットホーミングによる
装置の上昇段階によって高まる。極微細改質器は低摩
耗、低エネルギ、および低資本で極微細粉砕を与える。
【０１０５】粗大粉砕された石灰岩は長い間建設業界、
セメント製造、および農業において利用される主な工業
製品であった。微細粉砕された石灰岩は動物用飼料およ
び水処理に用いられてきた。極微細石灰岩は紙のサイズ
剤、顔料、工業配合剤としてかつ環境浄化において用い
られる高価な製品である。
【０１０６】低コストの超微細および極微細石灰岩は煙
道ガスを脱硫するのに非常に価値があり、高いカロリー
値の低コストかつ高硫黄の石炭の使用を容易にするであ
ろう。微粉化された石灰岩は増量された石炭燃料の配合
において価値がある。超微細なドロマイトおよびマグネ
サイトはさまざまな暖房用オイル、重質原油またはペト
ロコークへの脱硫添加剤として価値がある。
【０１０７】この発明は、微粉化された石炭／微粉化さ
れた石灰岩を生成するために用いられると低コストでＳ
Ｏ2 および酸化窒素の浄化を達成する。
【０１０８】このシステムでは、微粉化された石炭およ
び微粉化された石灰岩がバーナーノズルを介して燃焼器
へと同時に導入され得る。この粒子サイズでは燃焼は即
時であり、バーナーのための供給燃料としてのオイルお
よび天然ガスに同じ速度で進行する。ＳＯ2 と石灰岩と
の反応を完了させるために、ボイラーチューブのまわり
に排出ガスの再循環が必要とされ得る。完全な石炭の燃
焼終了と灰粒子の非常に微細な大きさとがこれらの粒子
の凝集および固着のないことを示し、伝導および滞留表
面の汚れ、浸蝕、および腐食を最小にするはずである。
完全な炭素の燃焼終了がスタック放出による熱損失を低
下させ、ボイラーの熱損失を高める。さらに、これは炭
素において非常に少ないフライアッシュ（０．５％未
満）を生じ、高級なセメントの代替物としてかつコンク
リート製法における添加物として好まれる。
【０１０９】低硫黄石炭、たとえばワイオミング・パウ
ダー・リバー・ベイスン（WyomingPowder River Basi
n）の石炭を用いるにあたって、石炭の熱含量は東部お
よび中西部の高硫黄石炭と比較して低い。したがって、
微粉状にされた低硫黄石炭（サイズ７５μｍ、２００メ
ッシュ）を用いると、燃焼された燃料の熱損失がより低
いために公共のボイラーシステムの質が下がる。微粉化
された低硫黄石炭（４０μｍ、４００メッシュの大き
さ）を用いると、燃焼は大いに加速され、ボイラーの質
は１時間あたりでより多くの燃料を燃焼する高まった能
力のために上げられる。
【０１１０】微粉化された大きさのフライアッシュ粒子
はガスタービンの翼および羽根への損傷を緩和するはず
である。選択として、回転半透過性手段を用いることに
よって圧力または温度における著しい低下なしで熱い燃
焼ガスは浮動する粒子から除去され得る。
【０１１１】同様に、硫黄収着剤、アルカリ収着剤およ
び灰変性剤が熱い燃焼ガスに添加され、回転半透過性手
段を用いることによって同様の態様で清浄にされ得る。
浄化は、回転半透過性手段に燃焼ガスを通過させた後に
遠心放出ファンを挿入することによって高められ得る。
【０１１２】増量燃料（天然ガス、暖房用オイル、重質
原油または水との石炭混合物）が燃焼器において用いら
れるべき場合、燃料と微粉化された石灰岩との予めの配
合は、混合物が安定化されていると仮定して十分である
はずであり、したがってＳＯ 2 スカベンジャは燃焼場所
で利用可能である。オイルおよびガス燃焼ユーティリテ
ィボイラーにおいて用いるための増量燃料（暖房用オイ
ル、重質原油、アルコール）の微粉化された石炭をこの
ようなボイラーの能力を大きく低下させずに用いること
は、高容量の熱解放を生じる、微細化された石炭の増大
した表面積とその高まった揮発性と燃焼の容易さとによ
って容易にされる。これらの増量燃料はわずかに余分な
空気に対処するバーナーを用いて燃焼でき、それによっ
て酸化窒化物の形成を回避または最小にする。
【０１１３】ＳＯ2 の低圧力浄化では、最も経済的な手
段は燃焼ゾーンまたは存在する熱い煙道ガスのいずれか
に微粉化された石灰岩を注入することである。この発明
のアウトプットは、微粉化された石灰岩／ドロマイトを
用いることによる安価なＳＯ 2 浄化のために、より安い
高硫黄燃料、すなわち石炭および亜炭、ペトロコーク、
残油、重質原油およびアスファルテンの燃焼を可能にす
る。微粉化された酸化鉄は反応の完了を速めるための融
剤として石灰岩／ドロマイトに添加され得る。
【０１１４】この発明に従って調整される高い硫黄含有
量の微粉化された石炭が残油および重質原油に添加され
得るのは、元素の硫黄として硫黄不純物を除去および回
収しながら、高い価値の石油液体（輸送燃料、ナフサ、
軽油）へと転換されるようにこのような混合物を高圧水
素化（Ｈ−石炭、Ｈ−オイル、フレキシコークプロセ
ス）によって共通処理（coprocessing）する前である。
これらの目的のために微粉化された石炭は８０％が３０
μｍ（５２５メッシュ）未満、２０％が２０μｍ（８７
５メッシュ）未満の粒子サイズを示す。このようなオイ
ル−微粉化石炭の混合物はシステムにおいて５０％まで
の微粉化石炭に対処する。水素化プロセスにおいて、混
合物のこのような石炭の存在が石油液体のより高い歩留
りとプロセスのより高い経済性とにつながる。
【０１１５】極度な精炭が、内燃機関（乗用車、トラッ
クまたはディーゼル機関）のための増量燃料での石炭の
ある応用において所望される。これらの目的のため、石
炭は−４００メッシュ（＜４０μｍ）に縮小され、次に
灰材料を除去するために泡末浮遊選鉱を受けるべきであ
る。選別された石炭は乾燥され、極微細改質器において
＜１μｍのサイズ範囲までサイズ縮小を受けるであろ
う。低コスト極微細精炭はそれ自体、またはガソリン、
オイル、メタノール、ＭＴＢＥ（メチル−ｔ−ブチルエ
ーテル）との混合物において、または石炭−水スラリー
燃料の形態において重要な代替自動車燃料となるであろ
う。
【０１１６】サイズ縮小された固体粒子の表面修正は、
パイプラインを介してのその輸送、または、高圧注入を
伴ったエンジンのための充填剤、顔料、吸収剤、研磨
剤、セメント、石炭スラリー燃料としてのその工業的な
使用において、または、さらなる処理のための中間原料
として特に重要である。
【０１１７】この発明において粒子のサイズ縮小に利用
される剪断およびガス浸蝕による自生的な粉砕で生じた
新しい表面は、機械的な基（mechanical radicals)（す
なわち、供給材料の表面上の分子領域内の化学結合の分
断から生じる反応座）の形態かまたは残留原子価（resi
dual valences ）（すなわち、このような供給材料の表
面上の結晶格子構造の破損から生じる活性部位）の形態
の反応座を示す。これらの反応座は通常寿命が短く、空
気中に存在する酸素または二酸化炭素によってか、また
は環境の湿気からの水分子によって通常のプロセスの間
飽和される。
【０１１８】この発明は、不活性環境（たとえば、窒素
または希ガスを含み、かつ作動流体の完全な再循環で動
作されるミルにおける作動流体）では、有機および無機
化学製品の化学試薬で、新しく粉砕された反応表面のそ
の場での修正を与え、商業および産業のための価値のあ
る新しい材料を生じる。
【０１１９】この発明の表面修正のために、化学試薬は
揮発性であるならばシステムの再循環作動流体内で蒸発
させられ、または、より高い沸騰または固体であるなら
ばエアゾールとして分散させられ、システムの作動流体
に存在する不活性ガスによって希釈される。機械的な基
を飽和させるために、化学試薬はアルコール（たとえ
ば、ステアリルアルコールまでのメタノール）、脂肪酸
（たとえば、ステアリル酸までの蟻酸）またはビニル化
合物（たとえば、ビニルアルコール、アクリル酸、アク
リロニトル、塩化ビニル、スチレン、ブタジエン）、ア
ミン、アンモニウム塩、カルボキシアミド、尿素および
エポキシド（たとえば、エチレンオキサイド、プロピレ
ンオキサイド、エピクロルヒドリン）からなる。残量原
子価を飽和させるために、化学試薬は塩（たとえば、ア
ルカリ、アルカリ土類または塩基性金属ハロゲン化物ま
たはステアリン酸塩、またはアンモニウム塩）からな
る。
【０１２０】その場で化学的に修正された表面を有する
縮小された固体は、価値のある特性、すなわち、変化し
た表面湿潤性および表面張力、低下した粒子間結合力、
乾燥粉末としての自由な流れ、炭化水素または水性媒体
に浮遊させられるときのより低い動的粘度を示す新しい
組成を表わす。
【０１２１】この発明のその場での化学表面修正は、増
量燃料（すなわち、アルコールでの炭素スラリー、燃料
オイル、重質原油）の製法において有益であるか、また
は活性化した中間生成物として利用できる新しい微粉化
された石炭組成を生じる。修正された石炭生成物は、よ
り良い分散、スラリー（たとえば、石炭−水スラリー燃
料または増量燃料）における高い石炭荷重でのより低い
粘度、向上した貯蔵安定度、ならびにより少ない剪断お
よび浸蝕特性を示す。
【０１２２】このような修正は、固体の高い荷重で満足
のいく流体学的性質を示し、したがって固体１トン当た
りのより低い移送コストを達成する固体のパイプライニ
ングのために微粉化された供給材料を調製するために重
要である。
【０１２３】その場で化学的に表面修正された微粉化石
灰岩は、燃焼時の環境的要件との満足のいくコンプライ
アンスのために高硫黄含有燃料（重質原油、残油、バン
カー燃料、アスファルテン、高硫黄石炭およびペトロコ
ーク）の製法において有益である。
【０１２４】他の表面修正された微粉化生成物は、さま
ざまなモードの乾式分離（たとえば、重力、磁気または
静電）および水性分離（重力、泡末浮遊選鉱、またはオ
イル凝集）によるその後の選別のために「予め試薬化さ
れた（pre-reagentized)」生成物を届ける金属鉱石およ
び他の鉱物を含む。
【０１２５】この発明に従う表面修正は充填剤および顔
料の粉砕において用いられ得る。充填剤（たとえば、カ
ーボンブラック、シリカ、クレー、炭化カルシウム）の
場合、修正された化合物はポリマー媒体においてより良
い分散およびより優れた強化の特性を示す。顔料の場
合、修正された化合物はより良い分散および色強度（す
なわち、着色価値）を示す。
【０１２６】高温異質化学反応のための表面修正された
供給原料を調製するために、表面修正はより速い反応速
度と、最終生成物の向上した歩留りとを生じ、これは処
理コストを節約する。
【０１２７】セメントおよび石の場合、微粉化生成物の
その場での修正は向上した貯蔵、より速い結合およびよ
り良い耐老化性につながる。
【０１２８】この発明の装置は小型かつ軽量であり、こ
のような粉砕機を新しい微粉化された粉末の急速な発生
のために生成場所へと輸送させる。このように、即製セ
メントが削られたクリンカーまたはミニクリンカーから
生成され得る。現在用いられているクリンカー製法は粉
砕されたセメントが貯蔵の間に「固化する」ことを防ぐ
ために硬化の遅い製法を用いる。この発明のプロセスは
建築現場で新しく作られるセメントを生成することによ
って粉砕されたセメントの損傷を防ぐ。同様に、セメン
トクリンカーのための硬化の速い製法は加速された建築
をもたらす新しいセメントを生じるためにこの発明のプ
ロセスにおいて用いられ得る。建築現場で新しいセメン
トを生成する能力は粉砕、包装、貯蔵、および輸送コス
トを実質的に節約し得る。
【０１２９】この発明の自生的な粉砕は、衝撃式粉砕機
で達成され得るよりも凝集鉱石の所望な成分のより経済
的な遊離につながる。これは、自生的な粉砕が衝撃式の
粉砕よりも大きな粒子サイズでこのような成分を遊離す
るためである。衝撃式粉砕では、所望の成分の遊離を達
成するために必要な過度の粉砕のために、所望の成分の
一部が屑の中に失われ、粉砕エネルギが浪費される。上
述の理由のため、この発明は、硫化鉱と関連の無機硫黄
化合物との低コストの遊離を必要とする石炭供給原料の
調製のようなもののために経済的に用いられ得る。
【０１３０】この発明はまた、成分の粉砕可能性インデ
ックスがシステムにおける渦、剪断および浸蝕力の制御
のために十分に異なるならば、鉱物凝集における成分の
分離をもたらすための差動粉砕を許す。たとえば、貴金
属は高い濃度のクレーを含む砂鉱デポジットの乾式差動
粉砕によって濃縮され得る。同様に、金鉱石は金を有す
る黒砂の乾式差動粉砕によって濃縮され得る。この発明
に従った乾式差動粉砕は、高いクレー含有量を有した
「ウォッシュコール（wash coal)」の改良および分離に
おいて、このような供給材料の乾燥の後で粉砕機に入る
前に用いられ得る。
【０１３１】８０％が３０μｍ（５２５メッシュ）未
満、その２０％−６０％が５μｍ（４５００メッシュ）
未満の大きさの固体試薬から粉末への微粉化は多くの微
粉化化学製品の低コストでの製造を可能にし、これには
アルカリ土類、シリコン、および重金属炭化物（たとえ
ば、ＭｇＣ2 、ＣａＣ2 、ＳｉＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 、Ｆｅ3
Ｃ、Ｗ2 Ｃ、ＮｉＣ2 ）が含まれる。このプロセスは十
分に低コストであるので、これらの炭化物の現在の製造
コストを低下させるだけではなく、それらのための新し
い応用を可能にするはずである。
【０１３２】先行の説明はこの発明が応用されるいくつ
かの分野を一般に説明する。以下は具体的な用途のいく
つかの詳細な例である。
【０１３３】例 １．発電のための微粉化石炭。石炭はボイラーの燃焼チ
ャンバへの直接点火のためにこの発明に従って粉砕さ
れ、ここで石炭は８０％が３２μｍ（５００メッシュ）
未満の粒子サイズに粉砕される。石炭はＮｏ．２燃焼オ
イルまたは天然ガスのような短くかつ明るい炎で燃焼す
る。浅い流動床のシステムで燃焼される７５μｍ（２０
０メッシュ）の微粉状にされた石炭に対する９６％の燃
焼と９％の乾燥煙道ガス損失とに比較して、炭素の燃焼
終了ははるかに速く、＞９９％であり、乾燥煙道ガス損
失は＜６％である。
【０１３４】２．ボイラー応用のための精炭燃料。微粉
化石炭燃料と微粉化石灰岩スクラビング剤（たとえば、
石灰岩、または、石灰岩および塩基性酸化物の混合物）
はボイラーの燃焼チャンバへの直接点火のためにこの発
明に従って粉砕され、ここで石炭は９０％が３２μｍ
（５００メッシュ）未満の粒子サイズに粉砕され、石灰
岩は９０％が３０μｍ（５２５メッシュ）未満、その１
５％が５μｍ（４５００メッシュ）未満の粒子サイズに
粉砕される。石炭はＮｏ．２燃焼オイルのように燃焼
し、炭素燃焼は＞９９％であり、乾燥煙道ガス損失は＜
６％であり、石灰岩はＳＯ2 およびＮＯX の＞９５％を
スクラビングする。
【０１３５】３．ガスタービン応用のための精炭燃料。
微粉化石炭燃料および微粉化石灰岩スクラビング剤はガ
スタービンの直接点火のためにこの発明に従って各々別
個に粉砕され、ここで石炭および石灰岩は９０％が３０
μｍ（５２５メッシュ）未満、その３５％が１０μｍ
（２０００メッシュ）未満、その１５％が５μｍ（４５
００メッシュ）未満の粒子サイズに粉砕される。石炭は
Ｎｏ．２燃焼オイルのように燃焼し、石灰岩は＞９５％
のＳＯ2 およびＮＯX をスクラビングし、燃焼プロセス
からの微粉化粒子はガスタービンの翼または羽根を侵蝕
しないかまたは汚さない。
【０１３６】４．ガス発生応用のための精炭燃料。微粉
化石炭燃料および微粉化石灰岩スクラビング剤は媒体Ｂ
ＴＵガスを生成するために高圧石炭ガス発生チャンバに
おいて酸素で燃焼するためにこの発明に従って各々別個
に粉砕され、ここで燃料およびスクラビング剤は８０％
が３２μｍ（５００メッシュ）未満、その２５％が２０
μｍ（８７５メッシュ）未満の粒子サイズに粉砕され
る。結果として生じる媒体ＢＴＵガスは燃料タービンの
ための燃料として利用でき、燃料セルのための燃料イン
プットとして役立つことができ、または、液体燃料（た
とえば、メタノール、ガソリン、ディーゼル）または化
学供給原料の製造において中間生成物として用いられ得
る。より粗大な石炭と比較して、微粉化石炭はより速い
燃料速度を与え、ガス化の能力を高める。
【０１３７】５．純粋な増量燃料：石炭／ガス。天然ガ
ス、微粉化石炭、および微粉化石灰岩からなる混合燃料
は、９０％が３２μｍ（５００メッシュ）未満、その１
５％が５μｍ（４５００メッシュ）未満の粒子サイズに
この発明に従って各々別個に粉砕された固体成分を有す
る。純粋な天然ガスと比較して、燃料混合物はコジェネ
レーション（cogeneration）と結合したサイクル発電と
のコストを低下させる。
【０１３８】６．純粋な増量燃料：石炭／オイル。硫黄
を含む液体燃料、微粉化石炭、および微粉化石灰岩スク
ラビング剤なる硫黄を含む混合燃料は、９０％が３２μ
ｍ（５００メッシュ）未満、その１５％が５μｍ（４５
００メッシュ）未満の粒子サイズにこの発明に従って各
々別個に粉砕された固体成分を有し、両方の固体成分は
粉砕の際にその場で化学的に修正される。表面修正は、
他の方法で恐らく可能であるよりも（容認可能な流動学
特性で）液体燃料混合物においてより高い濃度の固体
（７０％まで）をもたらす。
【０１３９】７．純粋な液体燃料：重油。微粉化石灰岩
スクラビング剤を有した硫黄を含む液体燃料は、９０％
が３０μｍ（５２５メッシュ）未満、その２０％が５μ
ｍ（４５００メッシュ）未満の粒子サイズにこの発明に
従って粉砕されたスクラビング剤を有し、スクラビング
剤の表面は粉砕の際にその場で化学的に修正される。混
合物は、９０％のＳＯ2 およびＮＯX その場でスクラビ
ングしながら、直接点火されるボイラーまたは結合した
サイクルの発電機からのより低コストの熱および／また
は電気につながる、低コストの硫黄を含む燃料オイル、
バンカー燃料、残油および重質原油を使用させる。
【０１４０】８．純粋な石炭／水スラリー燃料。石灰−
水スラリー燃料は、９０％が３２μｍ（５００メッシ
ュ）未満、その１５％が５μｍ（４５００メッシュ）未
満の粒子サイズにこの発明に従って各々別個に粉砕され
た石炭および石灰岩スクラビング剤を有し、燃料成分の
表面は粉砕の際にその場で化学的に修正される。この石
炭−水スラリー燃料は安定した炎を示し、速い燃料速度
を示し、貯蔵に対して安定しており、８０％までの石炭
荷重を許容する。ＳＯ2 およびＮＯX は微粉化石灰岩に
よって燃料プロセスの間にその場でスクラビングされ
る。その高い石炭含有量と利用の容易さとのために、こ
のような石炭−水スラリー燃料はパイプライン、内陸バ
ージまたは海上タンカーによって石炭を輸送するための
有益な手段であり得る。このような石炭−水スリラー液
体石炭燃料は従来のランプ石炭と比較して粉砕、取扱い
および輸送を省力化する。加えて、これはタンクターミ
ナルでの貯蔵を容易にする。このような石炭−水スラリ
ー燃料はユーティリティーボイラーのための燃料かまた
は高圧石炭ガス化のための供給原料として利用できる。
【０１４１】９．ＳＯ2 ／ＮＯX 制御：炭化カルシウム
形成での共通点火（co-firing)。石炭および石灰岩はボ
イラーの燃焼チャンバへの直接点火のためにこの発明に
従って粉砕され、ここで石炭および石灰岩は７０％−９
０％が３０μｍ（５２５メッシュ）未満、その２０％−
７０％が５μｍ（４５００メッシュ）未満の粒子サイズ
に各々別個に粉砕され、石炭：石灰岩＝４：１のモル比
で徹底的に混ぜ合わされ、ボイラーの燃焼チャンバへと
注入される。炭化カルシウムは燃焼器の炎の温度（２，
９２０°Ｆから３，３５０°Ｆ）で形成し、これは酸化
硫黄および酸化窒素と結合する。ＳＯ2 は炭化カルシウ
ムによって硫化カルシウム（ＣａＳ）に還元され、ＮＯ
X は９０％−９９％のスクラビング有効性の窒素
（Ｎ2 ）に還元される。バグハウスにおいて下流で収集
され得る形成された粒子は存在する煙道ガスの下流湿式
スクラビングの必要性を大きく低下（または除去）す
る。
【０１４２】１０．ＳＯ2 ／ＮＯX 制御：共通点火およ
び再循環。８０％が２０μｍ（８７５メッシュ）未満、
その２０％が１０μｍ（２０００メッシュ）未満の粒子
サイズにこの発明に従って粉砕された微粉化石灰岩スク
ラビング剤と燃料とを共通点火し、ダストバッグ収集機
に出る前にスクラビングを完全にするために燃料ガスを
１６００°Ｆで循環させることによって、硫黄を含む燃
料の燃焼において生じるＳＯ2 およびＮＯX を除去す
る。上の粒子サイズで、ＳＯ2 およびＮＯX は＞９９％
吸収される。
【０１４３】１１．ＳＯ2 ／ＮＯX 制御：共通点火およ
び水和。８０％が２０μｍ（８７５メッシュ）未満、そ
の２０％が５μｍ（４５００メッシュ）未満の粒子サイ
ズにこの発明に従って粉砕された微粉化石灰岩スクラビ
ング剤と燃料とを共通点火することによって、さらに、
ダストバック収集機に出る前に、結果として生じる煙道
ガスを微細な水蒸気で処理してさらにスクラビング剤を
活性化し、排ガスの温度を範囲１４００°Ｆ−１８００
°Ｆに低下させることによって硫黄を含む燃料の燃焼に
おいて生じるＳＯ2 およびＮＯX を除去する。非常に微
細な水煙を圧縮空気で適用すると燃焼ガスに存在する燃
焼した石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ）がいかなる残留
ＳＯ2 およびＮＯX をもスクラビングする急冷された石
灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）2 ）へと転換す
る。上の方法はＳＯ2 およびＮＯXを＞９９＋％吸収す
る。
【０１４４】１２．ＳＯ2 ／ＮＯX 制御：収着剤注入。
微粉化石灰岩スクラビング剤で微粉化石炭を共通点火す
ることに対する代替例として、微粉化石灰岩が燃料区域
の上の熱いガス渦への収着剤注入のために用いられ得
る。収着剤注入のため、微粉化石灰岩スクラビング剤は
８０％が２０μｍ（８７５メッシュ）未満、その２０％
が１０μｍ（２０００メッシュ）未満の粒子サイズにこ
の発明に従って粉砕される。収着剤の作用を高めるため
に、微粉化石灰岩は微粉化亜鉛フェライトまたは微粉化
酸化鉄を添加することによってさらに活性化され得る。
上の方法はＳＯ2およびＮＯX を＞９６％吸収する。
【０１４５】１３．ＮＯX 制御：再燃焼。ＮＯX の制御
のための代替例として、微粉化石炭が、用いられる燃料
の全重量の２０％に等しい量まで、８０％が３２μｍ
（５００メッシュ）未満の粒子サイズにこの発明に従っ
て粉砕され、「再燃焼」のための燃焼ゾーンのすぐ上に
注入され、これは酸素不足ゾーンを生じ、それによって
残留するＮＯX 放出をなくす。
【０１４６】１４．改良されたセメントクリンカー。セ
メントクリンカーが作られ、ここでセメントロック（た
とえば、石灰岩、クレー、石／珪酸塩、鉄鉱石および他
の成分）が９０％が３２μｍ（５００メッシュ）未満、
その１５％が５μｍ（４５００メッシュ）未満の粒子サ
イズにこの発明に従って粉砕され、このようなセメント
ロックは混ぜ合わされ、発生したセメントクリンカーへ
とキルンで点火される。上述のように超微細および極微
細な大きさのセメントロックで作られたクリンカーは、
その反応成分のこのような調製なしで作られたクリンカ
ーよりも高くかつより一貫して品質である。
【０１４７】１５．改良されたセメント。セメント粒子
の表面は、この発明に従って粉砕を受ける間その場で化
学的に修正される。微粉化セメントの表面修正は強度を
高め、コンクリート製法において最終的な物理特性のよ
り速い発展を引き起こす。
【０１４８】１６．セメントの改良された調製。セメン
トクリンカーがサイズ縮小され、ここでセメント生成物
は９０％が３０μｍ（５２５メッシュ）未満、その２０
％が５μｍ（４５００メッシュ）未満、その１０％が２
μｍ未満の粒子サイズにこの発明に従って粉砕される。
上述のように超微細および極微細粒子でのセメントはコ
ンクリート製法においてより高い強度、より優れた寿命
およびより速い硬化を示す。
【０１４９】１７．新しいコンクリート製法。黒曜石
（たとえば、火山性ポゾラン、灰、凝灰岩または流紋
石）は微粉化ガラスへと転換され、たとえば流紋石は８
０％が３２μｍ（５００メッシュ）未満、その２０％が
１０μｍ（２０００メッシュ）未満の粒子サイズにこの
発明に従って粉砕される。セメント製法において用いら
れる場合、微粉化黒曜石は４０００ｐｓｉ以上の圧縮永
久歪を生じるように高い初期強度および速い硬化を伴っ
たコンクリートを生成する。
【０１５０】発電所の副産物であるフライアッシュはこ
の発明に従って微粉化され、ポルトランドセメント、セ
リカヒュームおよび適切な骨材との混合において高い強
度のコンクリート製法で用いられ、１７，０００ｐｓｉ
から２０，０００ｐｓｉの圧縮永久歪を有したコンクリ
ートを生じる。フライアッシュから高級な微粉化生成物
への改良は電力のためのより低い製造コストにつながる
はずである。
【０１５１】１８．コンクリートの再循環。使用済みコ
ンクリートは、付加的な結合剤としての新しいセメント
と組合せて新しいコンクリート製法において用いるため
に適切な粒子サイズに乾式粉砕することによって、この
発明に従って微粉化再循環コンクリート混合物へと転換
される。建築現場で回収されたコンクリートで再循環す
る能力は材料、輸送、処分および労働コストを著しく節
約する。
【０１５２】１９．新しい建築材料。花崗岩、石英、珪
灰石または他の硬質珪酸塩および火成岩のサイズ縮小が
行なわれ、ここで微粉状にされた生成物は９０％が３２
μｍ（５００メッシュ）未満、その２０％が５μｍ（４
５００メッシュ）未満の粒子サイズにこの発明に従って
粉砕され、このような生成物は新しい建築材料を生むた
めに結合剤と反応させられる。微粉化された硬質の岩か
ら調製される生成物は、モルタル、煉瓦、ブロック、タ
イルおよびパネルのような、建築業界における従来の製
品と比較してより優れた強度および他の物理特性を示
す。
【０１５３】シリカヒュームおよびフライアッシュを成
分として添加することで調製された、高い強度のコンク
リート製法は高い圧縮永久歪を示すが延性に欠け、砕け
やすくなり、剪断強度は低下する。これらの製法で用い
られる共通の骨材をこの発明に従って調製された微粉化
された硬質の岩と交換するとこの欠点が克服され、高い
圧縮永久歪と高い剪断強度とを備えた高強度のコンクリ
ートが生じる。
【０１５４】２０．新しい絶縁材料。微粉化流紋岩また
は他の黒曜石で作られたセルラーコンクリートフォーム
は、火山性ガスの泡を捉えることによりこれらの鉱物に
おいて固有である閉じたセル構造を組み入れる。このよ
うなフォームは高い絶縁値と増した構造強度（３０から
４０のｋ値と２０００ｐｓｉまでの圧縮強度）を示す。
完全に耐火性であることに加えて、微粉化流紋岩／セル
ラーコンクリートフォーム製法は優れた熱的および音響
的な絶縁体であり、同時に衝撃吸収体でもある。このよ
うな低コストフォームは、火に晒されると有毒ガス（た
とえば、シアン化水素）を放出する高価なポリウレタン
フォーム絶縁体にとって代わることができる。このよう
なフォームはまた高層建造物において鋼強化のための要
件を低減でき、低コスト絶縁倉庫の建築のために用いら
れることができ、路床のための基礎となることができ、
こうして温度変動によって引き起こされる道路への損傷
に関連した維持コストを低下させる。
【０１５５】２１．炭化鉄およびスポンジ鉄の生成。鉄
鉱石を炭化鉄粉末へと転換させる目的のために、乾燥し
た鉄鉱石が、この発明に従って、９０％が３２μｍ（５
００メッシュ）未満、その１５％が５μｍ（４５００メ
ッシュ）未満の粒子サイズを有した微粉化生成物へと粉
砕される。微粉化鉄鉱石は、９０％が３０μｍ（５２５
メッシュ）未満、その１５％が５μｍ（４５００メッシ
ュ）未満の粒子サイズを有した微粉化石炭と混ぜられ、
混合物は炭化鉄を生むために還元炉で処理される。採鉱
現場で鉄鉱石を炭化鉄へと転換させると、はるかに高い
鉄含有量を有した生成物（９３．２２％のＦｅを有した
Ｆｅ3 Ｃ対６９．９４％のＦｅを有したＦｅ2 Ｏ3 ）が
生じ、それによって市場への輸送コストを低減する。炭
化鉄は、小製鉄所において屑鉄の代わりとなることによ
って鋼鉄製造の電気炉プロセスに直接使用可能であり、
したがって、ペレット化した鉄鉱石の高炉還元の高価な
ステップを回避する。
【０１５６】鉄鉱石をスポンジ鉄へと転換する目的のた
めに、乾燥した鉄鉱石がこの発明に従って６０％が３２
μｍ（５００メッシュ）未満の粒子サイズを有した微粉
化生成物へと粉砕される。微粉化鉄鉱石は微粉化石炭お
よび酸素から調製されたガス化石炭で還元炉において処
理される。結果として生じるスポンジ鉄は小製鉄所の電
気炉における鋼の生成のために屑鉄を交換する際に役立
つ合成屑鉄である。
【０１５７】２２．高炉のための微粉化石炭。この発明
に従って８０％が３２μｍ（５００メッシュ）未満の粒
子サイズに粉砕された微粉化石炭は、このような微粉化
石炭を上述の炉の羽口に導入することによって鉄鉱石の
還元のために従来の高炉において直接用いることができ
る。４０％までのコークとこのようなプロセスで補助燃
料として用いられる全天然ガスとが低コスト高硫黄微粉
化石炭と交換でき、このような石炭から生じる硫黄は高
炉のスラッグへと掃去される（scavenged ）。微粉化石
炭および酸素を高炉プロセスへと導入することによっ
て、９０％までのコークがこの発明に従って調製された
微粉化高硫黄石炭と交換でき、鋼生成のより少ないコス
トへとつながる。
【０１５８】２３．戦略的な金属回収。この発明での低
コスト微粉化鉱石と、高硫黄微粉化石炭のガス発生から
の低コスト水素との利用可能性は、戦略的な金属（マン
ガン、ニッケル、コバルト、錫、チタン、クロム、モリ
ブデン、タングステンおよびバナジウム）をそれらのグ
レードの低い鉱石から回収させる。グレードの低い戦略
的金属の鉱石はこの発明に従って９０％が３０μｍ（５
２５メッシュ）未満の粒子サイズに粉砕される。これら
の微粉化粉末は還元炉において水素で処理され、それに
よって、望ましくない鉱石の脈石から重力によって分離
され得る戦略的金属の粒子を遊離する。
【０１５９】２４．貴金属の乾式分離。この発明に従っ
たサイズ縮小は、クレーの含有量の高い砂鉱、黒砂また
はこれらの濃縮物からの貴金属の分離と、それらの耐熱
鉱石からのこれらの金属の回収とにおいて用いられ得
る。乾式プロセスとして、これは水消費の節約と水の再
循環とを示し、それによって、特に乾燥した気候の地域
にある鉱床では貴金属の回収のための処理コストを低下
させる。
【０１６０】２５．鉱石からの金およびプラチナの遊
離。この発明に従ったサイズ縮小は、硬い石英または珪
酸塩から金元素を遊離し、封入する磁鉄鉱から元素のプ
ラチナを遊離するために用いられ得る。遊離された金は
テーブリングまたは化学浸出によって選別され、プラチ
ナは湿式磁気分離によって改良され得る。
【０１６１】２６．水素の生成。石炭および石灰岩は高
圧ガス化において水の存在の下酸素での燃焼のためにこ
の発明に従って各々別個に粉砕されて、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）および水素（Ｈ2 ）の混合物を生成し、ここで石炭
は８０％が３２μｍ（５００メッシュ）未満の粒子サイ
ズに粉砕され、石灰岩は８０％が３０μｍ（５２５メッ
シュ）未満、その２５％が５μｍ未満の粒子サイズに粉
砕される。微粉化石炭を用いると反応時間が縮小され、
反応の制御がより良く行なわれ、それによって水素生成
のコストをより大きな石炭供給原料を用いる場合よりも
減らす。これは水素生成の最も低コストな方法の１つを
示す。
【０１６２】２７．直接石炭点火タービンのための燃焼
ガス浄化。７５μｍ（２００メッシュ）の石炭を燃焼す
る直接石炭点火タービンの燃焼ガスはこの発明に従って
回転半透過性手段を水平に通過する。半透過性手段は、
燃焼器通路とガスタービンとの間に配置された回転スク
リーンを有し、かつ回転スクリーンの下にトラップを有
したアセンブリである。石炭から形成された熱い溶融し
た灰粒子のほとんどが圧力損失および温度低下を無視で
きるものとしてガスの流れから除去され、ガスの流れに
残る灰は、タービンの翼または羽根に損傷がないように
サイズ縮小される。同様に、回転半透過性手段は、硫黄
収着材、アルカリ収着材、または灰収着材が熱いガスの
流れに注入されるときに熱いガスの浄化をもたらすため
に用いられて、ガスタービンの浸蝕および衝突を回避
し、環境上の排出基準にかなうようにする。浄化の有効
性は、熱いガスが回転半透過性手段を通過した後に遠心
放出ファンを付加的に用いることによって高められ得
る。
【０１６３】２８．ＰＦＢＣのための燃焼ガス浄化。灰
粒子およびアルカリ粒子を含んだ加圧流動床燃焼器を出
る燃焼ガスは、ガスタービンに入る前に熱いガスをこの
発明に従って回転半透過性手段を含む配列に通過させる
ことによって浄化され、それによって高価で壊れやすい
セラミック製のクロスフローフィルタの必要性をなく
す。浄化の有効性は、熱いガスの流れにおける残留固体
をなくすために回転半透過性手段の下流に遠心放出ファ
ンを用いることによって高められ得る。
【０１６４】２９．石炭点火ボイラーのための燃焼ガス
浄化。この発明に従った回転半透過性手段はタングステ
ンから作られ、７５μｍ（２００メッシュ）の石炭を燃
焼する石炭点火ボイラーのボイラーチューブのゾーン内
で燃焼チャンバの中に水平に配置される。より大きい燃
えさしは回転半透過性手段によって拒絶され、炭素の燃
焼終了が９９％まで高まり、かつ乾燥した煙道ガスの損
失が８％未満まで低下するように、付加的な熱をボイラ
ーチューブへと渡すのに十分に長い燃焼チャンバ内に保
持される。
【０１６５】３０．炭化カルシウムの製造。石灰岩およ
び石炭は、各々８０％が３０μｍ（５２５メッシュ）未
満、その２０％−６０％が５μｍ（４５００メッシュ）
未満の粒子サイズにこの発明に従って別個に粉砕され
る。微粉化石炭の炎はサイクルの燃焼器において起こさ
れ、その温度は２，９２０°Ｆから３，３５０°Ｆの範
囲に維持される。微粉化石灰岩および微粉化石炭は石灰
岩：石炭＝１：４の分子比で徹底して混ぜられ、混合物
は炭化カルシウムが形成される燃焼ゾーンへと吹き込ま
れる。このように形成された炭化カルシウムは空気の流
れによってパイプアセンブリを介して除去され、ここで
反応生成物は３００°Ｆまで冷却され、その後炭化カル
シウム粉末はサイクロン内で空気の流れから分離され
る。
【０１６６】上述の明細書は限定によってではなく例示
によってこの発明の好ましい実施例を説明する。説明さ
れた実施例の等価な修正は当業者に想起されるであろ
う。このような変化、変更および均等物は、この発明が
適切に権利を与えられるすべての均等物の利点を得るよ
うに解釈されると、前掲の特許請求の範囲により具体的
に記載されるようにこの発明の範疇内にある。
【０１６７】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う方法を実行するための発明に従
う装置の概略図である。
【図２】図１に示される流体エネルギミルの概略断面図
である。
【図３】この発明に従う流体エネルギ改質器の概略断面
図である。
【図４】この発明に従う流体エネルギ極微細改質機の概
略断面図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は図２に示される遠心持ち
上げファンの平面図および断面図である。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）は図２において用いるため
の２つの異なった同軸ロータの平面図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は図２に示される回転可能
な半透過性手段の平面図および正面図である。
【図８】（Ａ）および（Ｂ）は図２に示されるスピニン
グディスクの平面図および正面図である。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は図２に示される回転プレ
ートの平面図および正面図である。
【図１０】図２のミルにおける内部軸受アセンブリの平
面図である。
【図１１】図２のミルにおける流れ向上バーの平面図で
ある。
【符号の説明】
１０ 粉砕ユニット １１ 粗大および微細粉砕ゾーン １２ 中間粉砕ゾーン １３ 分離ゾーン

Claims (62)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固体の乾式粉砕のための方法であって、 固体粒子を渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づける
    ステップと、 前記粒子の一部を前記渦粉砕ゾーンに通すことによって
    渦粉砕ゾーンにおいて上向きに方向づけられた固体粒子
    を粉砕するステップとを含み、前記渦粉砕ゾーンは、少
    なくとも１つの回転半透過性手段と、円形アパチャを備
    えた平坦な表面の静止プレートと前記円形アパチャにお
    ける回転円形アパチャなしディスクとによって規定され
    た環状ギャップとを介して上向きに粒子を通すことを含
    む少なくとも１つの連続して垂直に配置された渦粉砕段
    階を含む、方法。
  2. 【請求項２】 前記回転半透過性手段を介して上向きに
    粒子を通すステップは回転スクリーンを含んだアセンブ
    リを介して粒子を通すことを含む、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記回転スクリーンを介して粒子を通す
    ステップは２．５メッシュよりも粗くない粗さのスクリ
    ーンを介して粒子を通すことを含む、請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記スクリーンは２．５から６０の範囲
    のメッシュサイズを有する、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記スクリーンは４から１０の範囲のメ
    ッシュサイズを有する、請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 環状ギャップを介して粒子を通すステッ
    プは０．５インチから６インチの幅を有した環状ギャッ
    プを介して粒子を通すことを含む、請求項１に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 各段階は前記回転半透過性手段を介し、
    次に前記環状ギャップを介して粒子を通すことを含む、
    請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記回転半透過性手段の下流で遠心放出
    ファンを回転させ、回転放出ファンから粒子を受け、か
    つ前記少なくとも１つの渦粉砕段階より下に出口を有す
    る再循環チャネルを設けることによって、外部再循環す
    るステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記粉砕ゾーンより上で粒子を除去する
    ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記除去するステップは前記少なくと
    も１つの粉砕段階の下流で少なくとも１つの遠心放出フ
    ァンを回転させることを含む、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 微細な粒子を前記渦粉砕ゾーンへと方
    向づける前に粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕する
    ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 固体をチャンバへと供給し、前記チャ
    ンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって前
    記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成し、自生的
    な粉砕をもたらすために流動床粉砕ゾーンにおいて制御
    された渦を生じることによって、初期粗大および微細粉
    砕するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 回転半透過性手段を初期粗大粉砕ゾー
    ンに挿入し、大きすぎる粒子の部分の通過を防ぐのに十
    分な速度で前記半透過性手段を回転させ、前記粒子を前
    記初期粗大粉砕ゾーンに内部再循環させることによっ
    て、内部再循環するステップをさらに含む、請求項１２
    に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 粒子を前記流動床へと外部再循環させ
    るステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 複数個の渦粉砕段階を含み、粒子を先
    行する段階に外部再循環させるステップをさらに含む、
    請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記除去するステップは、連続的に小
    さくなる大きさの粒子を除去するための２つの垂直に配
    置された除去段階において除去することを含む、請求項
    ９に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 制御された渦を生じる前記ステップは
    ロータを用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記回転半透過性手段および回転ディ
    スクを共通のシャフトで回転させることをさらに含む、
    請求項７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記粉砕するステップは、制御された
    表面修正をもたらすために化学試薬の存在の下非反応性
    の雰囲気で実行される、請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 ＳＯX およびＮＯX の除去のために燃
    焼ガスを処理するためのプロセスであって、 石炭および石灰岩を７０％−９０％が３０μｍ未満、そ
    の２０％−７０％が５μｍ未満の粒子サイズに粉砕する
    ステップと、 前記粉砕された石炭と粉砕された石灰岩とを少なくとも
    ４：１の分子比で２，８５０°Ｆから３，３５０°Ｆの
    温度のチャンバに導入してＣａＣ2 を形成するステップ
    と、 形成されたＣａＣ2 を燃焼ガスと混合して、ＣａＳおよ
    びＮ2 の形成によって前記燃焼ガスからＳＯX およびＮ
    ＯX を除去するステップとを含む、プロセス。
  21. 【請求項２１】 固体の乾式粉砕のための装置であっ
    て、 固体粒子を粉砕するための少なくとも１つの連続して垂
    直に配置された渦粉砕段階を含んだ渦粉砕ゾーンを形成
    する手段と、 固体粒子を前記渦粉砕ゾーンへと一般に上向きに方向づ
    けるための手段とを含み、 前記少なくとも１つの渦粉砕段階は、少なくとも１つの
    回転可能な半透過性手段と、円形アパチャを有した平坦
    な表面の静止プレートと前記円形アパチャにおける回転
    可能な円形のアパチャなしディスクとを含んだ環状ギャ
    ップを形成する手段とを含み、前記回転可能な半透過性
    手段および前記環状ギャップは上向きに方向づけられた
    粒子の一部を通すように構成され、 各渦粉砕段階は、上向きに方向づけられた粒子の大きさ
    をえり分けるために前記回転可能な半透過性手段から下
    流に回転可能な放出ファンを含む、装置。
  22. 【請求項２２】 前記回転可能な半透過性手段は回転可
    能なスクリーンを含んだアセンブリを含む、請求項２１
    に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記回転可能なスクリーンは２．５メ
    ッシュよりも粗くない粗さのスクリーンを含む、請求項
    ２２に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記スクリーンは２．５から６０の範
    囲のメッシュサイズを有する、請求項２３に記載の装
    置。
  25. 【請求項２５】 前記スクリーンは４から１０の範囲の
    メッシュサイズを有する、請求項２３に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記環状ギャップは０．５インチから
    ６インチの幅を有する、請求項２１に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 各段階は、前記半透過性手段と、前記
    環状ギャップおよび前記遠心放出ファンを前記半透過性
    手段の下流に形成する手段とを含む、請求項２１に記載
    の装置。
  28. 【請求項２８】 前記粒子の一部の通過を防ぐのに十分
    な速度で前記半透過性手段を回転させるための手段を含
    んだ内部再循環するための手段をさらに含む、請求項２
    １に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記回転可能な半透過性手段の下流の
    回転可能な遠心放出ファンを含み、回転放出ファンから
    粒子を受け、かつ前記少なくとも１つの渦粉砕段階より
    下に出口を有する再循環チャネルを含んだ外部再循環す
    るための手段をさらに含む、請求項２８に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記渦粉砕ゾーンより上で粒子を除去
    するための手段をさらに含む、請求項２１に記載の装
    置。
  31. 【請求項３１】 前記除去するための手段は、前記少な
    くとも１つの渦粉砕ゾーンの下流で少なくとも１つの遠
    心放出ファンを回転させるための手段を含む、請求項３
    ０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記微細な粒子を前記渦粉砕ゾーンへ
    と方向づける前に粗大な粒子を微細な粒子へと初期粉砕
    するための手段をさらに含む、請求項２１に記載の装
    置。
  33. 【請求項３３】 固体をチャンバへと供給するための手
    段と、前記チャンバにおいて上向きに空気を方向づける
    ための手段を含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流
    動床を形成するための手段と、自生的な粉砕をもたらす
    ために前記流動床において制御された渦を生じるための
    手段とを含んだ初期粉砕するための手段をさらに含む、
    請求項３１に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 粒子を前記流動床へと外部再循環させ
    るための手段をさらに含む、請求項３３に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 複数個の粉砕段階と、粒子を先行する
    段階に外部再循環させるための手段とを含む、請求項２
    １に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記除去するための手段は、連続的に
    小さくなる大きさの粒子を除去するための２つの垂直に
    配置された除去段階において除去するための手段を含
    む、請求項３０に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記制御された渦を生じるための手段
    はロータを含む、請求項３３に記載の装置。
  38. 【請求項３８】 前記回転可能な半透過性手段、前記回
    転可能なディスクおよび前記回転可能な放出ファンを共
    通のシャフトで回転させるための手段をさらに含む、請
    求項２７に記載の装置。
  39. 【請求項３９】 固体の乾式粉砕のための方法であっ
    て、固体をチャンバへと供給するステップと、前記チャ
    ンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって、
    さらに、前記固体を前記チャンバの周辺に移動させるた
    めに前記チャンバにおいて遠心力により横に空気の移動
    を生じることによって、前記チャンバにおいて前記固体
    の流動床を形成するステップとを含み、前記床は、前記
    チャンバの前記周辺で固体の広い自由浮動環へと形成さ
    れ、さらに、前記広い自由浮動環の前記粉砕ゾーンにお
    いて前記固体へのミルの機械の直接的な衝撃を避けなが
    ら、前記固体の自生的な粉砕をもたらすために前記流動
    床において制御された渦を生じるステップを含む、方
    法。
  40. 【請求項４０】 前記流動床より上で粒子を除去するス
    テップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 固体の乾式粉砕のための方法であっ
    て、固体をチャンバへと供給するステップと、前記チャ
    ンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって前
    記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するステッ
    プと、自生的な粉砕をもたらすために前記流動床におい
    て制御された渦を生じるステップと、前記流動床より上
    で粒子を除去するステップと、除去された粒子を前記流
    動床へと再循環させるステップとを含む、方法。
  42. 【請求項４２】 前記除去するステップは、前記流動床
    の下流で少なくとも１つの遠心放出ファンを回転させる
    ことを含む、請求項４０に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記再循環させるステップは、前記流
    動床の下流で遠心放出ファンを回転させるステップと、
    回転ファンから粒子を受け、かつ前記流動床への出口を
    有する再循環チャネルを設けるステップとを含む、請求
    項４１に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 固体の乾式粉砕のための方法であっ
    て、固体をチャンバへと供給するステップと、前記チャ
    ンバにおいて上向きに空気を方向づけることによって前
    記チャンバにおいて前記固体の流動床を形成するステッ
    プと、粉砕をもたらすために前記流動床において制御さ
    れた渦を生じるステップと、２つの垂直に配置された除
    去段階において前記流動床より上で粒子を除去して、連
    続的に小さくなる大きさの粒子を除去するステップとを
    含む、方法。
  45. 【請求項４５】 前記粉砕は、制御された表面修正をも
    たらすために化学試薬の存在の下非反応性の雰囲気で行
    なわれる、請求項３９に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 固体の乾式粉砕のための装置であっ
    て、チャンバを形成する手段と、固体を前記チャンバへ
    と供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向き
    に空気を方向づけるための手段を含んだ前記チャンバに
    おいて前記固体の流動床を形成するための手段と、前記
    チャンバにおいて横に空気の移動を発生するための遠心
    力を生じて、固体を前記チャンバの前記周辺に移動させ
    て、前記流動床を広い自由浮動環へと形成するための手
    段と、前記粉砕ゾーンの前記広い自由浮動環における前
    記固体へのミルの機械の直接的な衝撃を避けながら、前
    記固体の自生的な粉砕をもたらすために前記チャンバに
    おいて制御された渦を生じるための手段とを含む、装
    置。
  47. 【請求項４７】 前記流動床より上で粒子を除去するた
    めの手段をさらに含む、請求項４６に記載の装置。
  48. 【請求項４８】 固体の乾式粉砕のための装置であっ
    て、チャンバを形成する手段と、固体を前記チャンバへ
    と供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向き
    に空気を方向づけるための手段と自生的な粉砕をもたら
    すために前記流動床において制御された渦を生じるため
    の手段とを含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流動
    床を形成するための手段と、前記流動床より上で粒子を
    除去するための手段と、除去された粒子を前記流動床へ
    と再循環させるための手段とを含む、装置。
  49. 【請求項４９】 前記除去するための手段は前記流動床
    の下流に少なくとも１つの回転可能な遠心放出ファンを
    含む、請求項４７に記載の装置。
  50. 【請求項５０】 前記再循環させるための手段は、前記
    流動床の下流の回転可能な遠心放出ファンと、回転ファ
    ンから粒子を受け、かつ前記流動床への出口を有する再
    循環チャネルとを含む、請求項４８に記載の装置。
  51. 【請求項５１】 固体の乾式粉砕のための装置であっ
    て、チャンバを形成する手段と、固体を前記チャンバへ
    と供給するための手段と、前記チャンバにおいて上向き
    に空気を方向づけるための手段と自生的な粉砕をもたら
    すために前記流動床において制御された渦を生じるため
    の手段とを含んだ前記チャンバにおいて前記固体の流動
    床を形成するための手段と、連続して小さくなる大きさ
    の粒子を除去するための垂直に配置された除去段階に供
    給を与えるための手段を含んだ前記流動床より上で粒子
    を除去するための手段とを含む、装置。
  52. 【請求項５２】 前記制御された渦を生じるための手段
    は回転可能なロータを含む、請求項４６に記載の装置。
  53. 【請求項５３】 ガスの流れから粒子を一掃するための
    方法であって、少なくとも１つの半透過性手段を回転さ
    せるステップと、前記少なくとも１つの回転半透過性手
    段を介して固体粒子を有した少なくとも１つのガスの流
    れを方向づけるステップと、前記少なくとも１つの回転
    半透過性手段を通過しない粒子を除去するステップとを
    含む、方法。
  54. 【請求項５４】 前記少なくとも１つの回転半透過性手
    段を介して粒子を有したガスの流れを方向づけるステッ
    プは、回転スクリーンを含んだアセンブリを介してガス
    の流れおよび粒子を方向づけるステップを含む、請求項
    ５３に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記回転スクリーンを介して粒子を有
    するガスの流れを方向づけるステップは、２．５メッシ
    ュよりも粗くない粗さのスクリーンを介して粒子を有す
    るガスの流れを方向づけることを含む、請求項５４に記
    載の方法。
  56. 【請求項５６】 前記スクリーンは２．５から６０の範
    囲のメッシュサイズを有する、請求項５５に記載の方
    法。
  57. 【請求項５７】 前記スクリーンは４から１０の範囲の
    メッシュサイズを有する、請求項５５に記載の方法。
  58. 【請求項５８】 ガスの流れから粒子を一掃するための
    装置であって、 少なくとも１つの回転可能な半透過性手段と、 前記少なくとも１つの回転可能な半透過性手段を介して
    固体粒子を有するガスの流れを方向づけるための手段
    と、 前記少なくとも１つの回転可能な半透過性手段を通過し
    ない粒子を除去するための手段と、 遠心放出ファンにより前記ガスの流れを方向づけること
    によって回転可能な半透過性手段を通過する粒子を除去
    するための手段とを含む、装置。
  59. 【請求項５９】 前記少なくとも１つの回転可能な半透
    過性手段は回転可能なスクリーンを含んだアセンブリを
    含む、請求項５８に記載の装置。
  60. 【請求項６０】 前記回転可能なスクリーンは２．５メ
    ッシュもの粗さのスクリーンを含む、請求項５９に記載
    の装置。
  61. 【請求項６１】 前記スクリーンは２．５から６０の範
    囲のメッシュサイズを有する、請求項６０に記載の装
    置。
  62. 【請求項６２】 前記スクリーンは４から１０の範囲の
    メッシュサイズを有する、請求項６０に記載の装置。
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