JPS63501776A - 圧力室粉砕機の粉砕効率改良のための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力室粉砕機の粉砕効率改良のための方法と装置本発明は、圧力室粉砕機の粉砕 効率改良のための方法と装置に関する。圧力室粉砕機は合衆国特許第４．５８６ ．６６１号に記載されている。その中で、粉砕されるための細かく分けられた材 料は、機械式の供給器によって加圧された均一タンク内に供給され、この均一タ ンク内でかたまった材料は、ロータによって分離され、そして、そのようにして 分離された材料は予粉砕機内に搬送され、そこで、いくつかの強い粉砕ガス噴流 が粉砕されるべき材料に吹きつけられ、その粉砕されるべき材料は流動化され、 流動化された材料とガスの流れが等分器内に送られ、そこで、同等の量と組成の ふたつの成分流に分けられ、それぞれの成分流は　このふたつの成分流の衝突域 が主粉砕室の中央に形成されるように方向づけられ゛た長い加速ノズルを通って 主粉砕室に流入される。

エネルギー節約に関して、通常、噴出器が供給器として使用されている従来のジ ェット粉砕機に対して非常にすぐれているというのが、このような圧力室粉砕機 の利点である。

原則として、圧力室粉砕機においては、粉砕されるべき材料粒子は、−ｉに、粉 砕されるべき材料しだいで、粉砕効果はただの一度であるから、粉砕されずに粉 砕域を通り抜けたり、あるいは迂回したりする粒子の割合は非常に少ない０例え 全材料流量におけるあらい材料の割合が概して非常に少なく、例えば１重量％に も満たないとしても、多くの製品においては、これらのあらい粒子を粉砕された 製品から取りのぞく必要がある。このような場合、別個の分級器の力をかりて、 なんとかして、あらい粒子を再粉砕するために主粉砕室内に戻す必要がある。

実施の際、しかしながら、例えば顔料の製造の場合のように非常に微細に分割さ れた最終製品を得ようとしても、質的に、そして／あるいは経済的に全く満足の ゆく最終製品は、分級器の使用によっても達成できない、これは、分級されるべ き材料の粒子サイズが最大で数ミクロンであるという事実による９例えば、二酸 化チタン顔料の１次クリスタルサイズは約０．２ミクロンであり、微細に分割さ れた二酸化チタン顔料の平均粒子サイズは、それ゛よりほんの少し大きいだけで ある。

通常使用されているジェット粉砕機、殊に、−例として合衆国特許第２．０３２ ．８２７号に記載されている、いわゆるディスク−ジェット粉砕機においては、 固体材料のガス懸濁物質が最終的に循環運動をし、それによって、遠心力が、あ らい粒子が十分に粉砕されるまで、粉砕機から流出するのを阻止する。この基本 的なジェット粉砕機を改良したものは、いくつかの特許、例えば合衆国特許第３ ．１７８．１２１号に記載されている。この基本的なジェット粉砕機にあらい材 料のための種々の補助的な粉砕機や循環系を連結することによって、粉砕すべき 材料中に含まれているあらい、そして容易に粉砕できない材料に対する基本的な 粉砕機の分級と粉砕能力を改良する試みがなされた。そのような方法とシステム は、例えば合衆国特許第４．１８９．１０２号と第４．２３８．３８７号に記載 されている。

この改良はあらい材料の粉砕効率を向上させたが、その解決策はエネルギーの経 済性について満足できるものではない、多くの場合、エネルギーの消費はさらに 増加した。装置がさらに一層複雑になるにしたがって、狭いバイブシステムとむ らのある流れが設備の急な詰まりを生じることにより、作動の確実性は、同時に 、殊に広い範囲にわたる微粉砕物（顔料）において低下した。粉砕の対象である 固体材料のガス懸濁物質の均質性の低下によって、例え粉砕容量が増加したとし ても、粉砕機設備の分級能力は低下した。これは、未粉砕のものを主粉砕機に戻 すべく分離する必要性を痛感させる。

本発明の目的は、上述した圧力室粉砕機の高い粉砕効率と自由流れ粉砕機のすぐ れた分級能力を合体させる粉砕方法と設備の結合にあり、その結果、同時に、こ の結合はふたつの型の装置の種々の欠点を取り除く、意外なことに、これが従来 のジェット粉砕機に必要とされたエネルギーのたかだか１７２〜１／３程度の全 エネルギー消費を達成することができるということがわかった。これは、圧力室 粉砕機で粉砕された固体とガスの混合物が加速管を通って自由流れ粉砕機内に送 られることによって、より急勾配の粒子分布を持つ最終製品になり、粉砕ガスが 実質的に接線方向に向けられた粉砕ガスノズルを通って前記自由流れ粉砕機内に 流入され、自由流れ粉砕機内へ高速で供給された固体とガスの混合物は、急速な 循環流動をさせられ、遠心力効果によって、あらい粒子がこの粉砕機内にとどま り、より細かい粒子よりも完全に粉砕されることを特徴とする方法によって達成 される。

このような解決策を用いることにより、自由流れ粉砕機において、その粉砕条件 が、大きすぎる粒子のみが粉砕され、細かい粒子がほとんどとどまることなしに この後粉砕機を通過するように選択される結果、必要な最終製品が、別個の分級 器なしに、そして実質的に従来の圧力室粉砕機処理方法と同じすぐれたエネルギ ー節約で得られる。この場合、後粉砕機においては、従来の分級行程の場合と同 程度以上のエネルギーは必要としない６本発明による解決策においては、エネル ギー消費を、噴出供給器を用いる装置のエネルギー消費の３分の１程度にまで減 らすことができる。

本発明の特徴は、添付の請求の範囲１〜１３より明らかとなる。

以下、本発明は、添付図を参照してより詳細に説明されるが、図中、 第１図は、本発明による解決策を使用した場合のみな粒子分布の図式説明図であ り、 第２図は、本発明の装置の一例の実施例の側面図であり、そして、 第３図は、本装置の一部断面の上面図である。

本発明による装置は、粉砕されるための細かく分けられた材料が、ブツシュピス トンによって気密プラグとして、加圧された均一タンク２内に供給される、合衆 国特許第４，５８６，６６１号に記載されたようなプラグ供給器が、゛　あるい は、第２図と第３図に示されたようなバルブ供給器のような機械式の供給器１を 有する。そのようなパルプ供給器の使用は、例えば国際特許明細書Ｗ　Ｏ８６１ ０２２８７に記載されているので、これに関して、その作用はさらに詳しく記載 しない、前記均一タンク内でかたまった材料は、ロータ（図示なし）によって分 離され、そして、スクリューコンベヤ４によって所定の速度で予粉砕［３内に搬 送される。この均一タンク２内において、はぼ等しい圧力が前記予粉砕機３に対 して維持される。この予粉砕機３内において、いくつかの強い粉砕ガス噴流が粉 砕されるべき材料に吹きつけられ、粉砕されるべき材料は流動化される。粉砕ガ スは、ガス管５を通って予粉砕機内に流入される。

流動化された材料とガスの混合物は、予粉砕ａ！３から等分器６へ急送され、そ こで、前記材料とガスの噴流が、同等の量と組成のふたつの成分流に分けられる 。この等分器６の二本の排出管７は、圧力室粉砕機の、好ましくはベンチュリー 管のような形状の二本の長い加速ノズルｓ　４Ｅ連通される。この加速ノズル８ は、それらを通って加速した速度て急送される成分流が、主粉砕室９の中央に形 成される衝突域において互いに衝突するように方向づけられている。材料粒子の 高い効率の粉砕が、この衝突域で生じる。もし、偶然に、材料とガスの混合物中 の最もあらい粒子が、主粉砕室９内で相当に細かい粒子に対してのみ衝突した場 合、その粉砕は、よりあらい粒子に関しては不完全なものとなる。

主粉砕室９から来る材料とガスの流れが加速管１０を通って、粉砕ガスが実質的 に接線方向に向けられた粉砕ガスノズル１２を通って流入される自由流れ粉砕ｆ ｉｌｌ内に流入されると、この粉砕機１１内へ高速度で急送される固体とガスの 混合物は、息激な循環流動を余儀なくされる。そのため、遠心力効果によって、 最もあらい粒子はこの粉砕機１１内に長くとどまり、より細かい粒子よりも完全 に粉砕され、より細かい粒子は流入とはとんど同時にその自由流れ粉砕機１１か ら、その中央に位置された排出管１３を通って排出される。

このような装置は、種々の顔料の粉砕、殊に二酸化チタン顔料の粉砕に適してい る。顔料、例えば二酸化チタンの場合、本設備の圧力室粉砕機部分における基本 的な粉砕が非常に効果的に行なわれるので、材料のほとんｅの部分はそこで十分 に細かく（はとんど−次クリスタルに）粉砕され、そして製品流量中における極 端にあらい材料の割合は非常に少なく、しばしば前材料量の１重量％にも満たな い、その上、これらの極端にあらい粒子は非常に小さなサイズなので、後者の粉 砕機において、非常にすぐれた分級効率が、はんの少ない粉砕力で得られる。

粉砕条件は、なるべく十分に細かい材料が自由流れ粉砕機を高速で通過し、極端 に大きな粒子のみが粉砕されるようにすべきである。正圧が圧力室粉砕機の粉砕 室内で約０．５〜１．０バールになるように、粉砕ガスの供給を調節することに より、加速管１０の最終端における固体とガスの浮遊の流速は、２５０　ｍ　／ 　ｓよりも速くなる。それによって、非常に有利な粉砕状態が、前記自由流れ粉 砕機１１内で得られる。

本発明によれば、圧力室粉砕機部分と自由流れ粉砕機との両方において、粉砕ガ スとして加圧空気を用いることができるが、たとえば圧力室粉砕機部分において 加圧空気を、自由流れ粉砕機において蒸気を、あるいは逆にして用いることも、 また可能である。

前記自由流れ粉砕機１１として、例えば、均質の予め粉砕されたガス懸濁物質が 、従来の放出供給手段なしに、加速管１０を通って高速で流入される従来のディ スク粉砕機を用いることができる。粉砕ガスノズル１２は、粉砕室の外被面で終 端する。前記加速管１０を通っての供給が、粉砕室の外周面に非常に近接するよ うに案内されるので、ノズル１２から排出されるガス流れとの効果的な衝突が生 じる。したがって、供給場所は、ノズル１２から接線方向に排出されるガス流れ によって接触される円の外側が好ましい、この配置は、加速管１０内における高 速とともに、粉砕室における効果的な分級を保証する。前記ディスク粉砕機の一 端壁には、ガス分離器で終端する排出管１３が設けられ、その分離器において、 最終製品が粉砕ガスから分離される。

前記ガス分離器の負担を軽減するために、ディスク粉砕機１１の反対側の端壁に 密閉式の供給器を取り付けることができ、その供給器を介して、最終製品の一部 が取り去られる。前記ガス管５には、ディスク粉砕機内の圧力と粉砕効率を制御 する制御パルプ１５が設けられている。

ベンチュリー管形状が好ましい加速管１０に、この管１０内の圧力を監視できる ように、液柱圧力計が収り付けられてもよい。

前記ディスク粉砕機に代えて、自由流れ粉砕機としていわゆるチューブ粉砕機を 用いることが可能で、このチューブ粉砕機内において、粉砕されるべき材料は閉 鎖通路に沿って循環され、そして、最終製品は、中央に位置された排出口を通っ てガス分離器に取り去られる。

第１図の表から、圧力室粉砕機単独での使用に比較して、本発明の解決策によっ て得られる粒子分布の方がいかに急勾配かが、明らかに読み取られる。縦方向パ ラメータは最終製品の割合であり、横方向パラメータは粒子の粒子サイズである ０両曲線が５０％の割合値で互いに交差しているので、両方法での平均の粒子サ イズは同じである。

顔料、殊に二酸化チタン顔料の場合、粒子サイズ分布曲線における後粉砕によっ て生じる変動はそれほど明らかではなく、なぜなら、全材料中で、後粉砕で粉砕 されるべき量が占める割合が少ない、しかしながら、製品の品質と使いやすさ番 考慮すれば、達成される改良は非常に重要である。顔料はぼとんと塗装工業で用 いられ、相当量がまたプラスチックと繊維工業で用いられる。あらい粒子の微少 な重量割合は、薄い塗装やプラスチックフィルムに有害なこぶや孔を生じさせる に十分である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧力室粉砕機の粉砕効率改良のための方法において、粉砕されるための細か く分けられた材料が機械式の供給器（１）によって、加圧された均一タンク（２ ）内に供給され、均一タンク内でかたまった材料はロータによって分離され、こ のように分離された材料は予粉砕機（３）内に搬送され、いくつかの粉砕ガス噴 流が粉砕されるべき材料に吹きつけられ、粉砕されるべき材料は流動化され、流 動化された材料は等分器（６）へ送られ、同等の量と組成のふたつの成分流に分 けられ、各成分流は長い加速ノズル（８）を通って主粉砕室（９）に送られ、前 記ノズルがふたつの成分流の衝突域を主粉砕室の中央に形成するように方向づけ られている方法であって、主粉砕室（９）内で粉砕された材料とガスの混合物が 加速管（１０）を通って自由流れ粉砕機（１１）内に送られることによって、よ り急勾配の粒子分布を持つ最終製品になり、粉砕ガスが実質的に接線方向に向け られた粉砕ガスノズル（１２）を通って前記自由流れ粉砕機（１１）内に流入さ れ、自由流れ粉砕機（１１）内へ高速で供給された固体とガスの混合物は、急速 な循環流動をさせられ、遠心力効果によって、あらい粒子がこの粉砕機（１１） 内にとどまり、より細かい粒子よりも完全に粉砕されることを特徴とする方法。 ２．自由流れ粉砕機内で大きすぎる粒子のみが粉砕されるように粉砕条件が選択 されることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ３．粉砕室内で絶対圧力が約０．５〜１．０バレルであることを特徴とする請求 の範囲１または２に記載の方法。 ４．圧力室粉砕機内で形成、粉砕された均質のガス懸濁物質が圧力差によって加 速されて後粉砕機の粉砕・分級領域へ送られることを特徴とする請求の範囲３に 記載の方法。 ５．圧力室粉砕機部分を自由流れ粉砕機との両方において、粉砕ガスとして加圧 空気を用いることを特徴とする請求の範囲３または４に記載の方法。 ６．粉砕ガスとして圧力室粉砕機部分において加圧空気を、自由流れ粉砕機にお いて蒸気を用いることを特徴とする請求の範囲３または４に記載の方法。 ７．圧力室粉砕機の粉砕効率改良のための装置において、機械式の供給器（１） と、供給器と協働する加圧された均一タンク（２）とを備え、前記均一タンクが 粉砕されるべき材料を予粉砕機（３）に搬送するためのロータとスクリユーコン ベヤ（４）を有し、予粉砕機には粉砕ガスがガス管（５）を通して送り込まれ、 さらに予粉砕機（３）の排出側には等分器（６）が設けられ、その両排出管（７ ）がそれぞれ主粉砕室（９）で終端して、それらから噴出する材料とガスの噴流 が主粉砕室（９）の中央で衝突するよう方向づけられた長い加速ノズル（８）に 連結されている装置であって、主粉砕室（９）の排出側には加速管（１０）を介 して自由流れ粉砕機（１１）が連結され、自由流れ粉砕機に粉砕ガスが接線方向 に向けられた粉砕ガスノズル（１２）を通って流入され、急速な循環流動状態の 材料とガスの流れから粉砕済みの最終製品が中央に位置された排出管（１３）を 通って常時取り出されることを特徴とする装置。 ８．自由流れ粉砕機（１１）が従来のディスク粉砕機からなり、粉砕ガスノズル （１２）が粉砕機の外被面で終端し、粉砕機の一端壁の中心軸芯上にはガス分離 器で終端する排出管（１３）が設けられていることを特徴とする請求の範囲７に 記載の装置。 ９．加速管１０がディスク粉砕機の効率よい粉砕・分級域で終端し、従って供給 場所が、粉砕ガスノズル（１２）から接線方向に排出されるガス噴流によって接 触される円の外側に位置することを特徴とする請求の範囲８に記載の装置。 １０．反対側の端壁の中央に密閉式の供給器が設けられ、その供給器を介して、 最終製品の一部がディスク粉砕機（１１）から取り去られることを特徴とする請 求の範囲８または９に記載の装置。 １１．加速管（１０）がベンチュリー管形状を有し、管（１０）内の圧力を示す 液柱圧力計を備えていることを特徴とする請求の範囲１０に記載の装置。 １２．自由流れ粉砕機がチューブ粉砕型であり、粉砕されるべき材料が閉鎖通路 に沿って循環されることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。 １３．請求の範囲１から１２に記載の方法と装置の二酸化チタン顔料の製造にお ける使用。