KR20020061577A - 광물 및 암석 파쇄용 롤러 밀 분쇄기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광물및 암석을 파쇄와 분쇄 및 입형 개선 정형을 동시에 하는 분쇄와 마쇄를 하는 롤러밀 분쇄기에 대하여 개시한다.

이 분쇄기는 80mm 이하 0mm까지의 광물 및 암석등 무기물질을 압축력과 전단력을 동시에 가하여 압쇄와 마쇄를 하여 파쇄와 입형 개선 정형을 하여 원마도가 있는 입자를 필요한 크기로 분쇄하여 입형 판정 실적 율을 높이는데 있는 기계로서 그 구조는 피 분쇄 물을 투입하는 슈트와 압축력이 가해지며 테이블 위를 구르면서 압축 마쇄하는 타이어 형의 롤러와 이 롤러를 지지하면서 회전하는 테이블과 롤러와 테이블에 압력과 지지력을 가하면서 냉각도하는 유압식 암과 환상유압 실린더와 테이블을 회전시키는 수직 샵트와 수직 샵트를 구동시키는 전동기 모터와 구동 속도를 감속시키는 감속기와 피 분쇄불이 배출되는 배출슈트와 유압장치인 유압기로 이루어진 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 파쇄 및 분쇄기이다.

Description

광물 및 암석 파쇄용 롤러 밀 분쇄기{apparatus for crushing mineral and rock used of roller mill}

본 발명은 암석 광물을 필요한 입도와 입형으로 파쇄와 분쇄 및 마쇄를 동시에 하여 저렴한 생산비로 원하는 입형과 입도의 무기물 원료를 제공할 수 있는 기계에 관한 것이다.

본 발명은 주로 암석 광물을 파쇄와 분쇄 및 마쇄(磨碎)하여 건축용 골재 또는 공업용원료로 사용할 수 있게 하는데 사용하는 기계에 관한 것이다.

일반적으로 광산이나 석산에서 종래에 사용하여온 파쇄와 분쇄 및 마쇄용으로 사용하는 기계는 조크러샤, 콘크러샤, 롤크러샤, V.S.I.임팩트 크러샤, 롯드밀,몰밀 등이 있다.

이들 기계의 기능을 보면 조크러샤는 대괴를 압축식으로 파쇄 하는 기계이며, 콘크러샤도 압축식 파쇄기로 조크러샤에서 1차 파쇄된 것을 2차 및 3차 굵은 입자로 파쇄 하는 중쇄기(中碎機)이며, 롤크러샤는 중입자 내지 조입자로 파쇄 하는 압축식 파쇄기로 시간당 처리량이 적으며 파쇄원리는 2개의 롤 또는 3개 및 4개의 롤이 서로 접하여 같은 방향으로 돌면서 압력으로 압축하여 파쇄 하는 기계로 이상 설명한 기계는 압축력에 의하여 부 정형적으로 파쇄 되는 기계이다,

V. S. I.(vertical shaft impact)임팩트 크러샤는 상기의 기계 등으로 파쇄된 것을 입형을 정형하여 둥글게 하는 입형개선에 주로 사용하는 기계로 파쇄효율은 낮은 것이 결점이다. 롯드밀은 드럼 내에 롯드와 피 파쇄 물을 같이 투입하여 주로 습식으로 드럼 전체를 회전 시켜서 마쇄하는 기계로 기계시설 규에 비하여 생산량이 적고 특히 롯드 및 라이너의 소모가 심하여 생산량에 비하여 생산원가가 높은 것이 결점으로 국내에서 고가의 광물을 분쇄하는데 사용하여 왔으나 저가품의 비금속광물 및 골재제조의 암석 분쇄용으로는 적당치 않아 사용하지 안하고 있다. 몰밀역시 드럼 형과 코니칼형등이 있는데, 원리는 롯드밀과 같으며 단지 롯드 대신에 몰을 투입하여 피 파쇄물과 같이 회전시켜 파쇄와 마쇄를 하는 것으로 이 역시 소모비가 높고 생산 원단위가 적은 것이 단점이다.

본 발명은 중쇄된 피 파쇄 물을 파쇄와 분쇄하는 동시에 마쇄를 같이 이루어 저서 80mm이하의 입도의 것을 필요한 25mm이하 5mm의 것과 5mm이하 0mm까지를 동시에 분쇄할 수 있고 둥글게 입형이 정형되는 기계를 제공하여 건축용 골재제조와 광물 파쇄에 이용할 수 있게 하는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 롤러밀의 구조도 이다.

도 2는 롤러밀의 분쇄 원리를 나타내는 그림

도 3은 롤러와 테이블 라이너와의 분쇄영역에 따른 분쇄원리도.

도4는 롤러밀의 분쇄 및 마쇄부 형성과 분쇄와 마쇄의 개념 도.

도 5는 롤러밀의 분쇄 동력원단위 변화에 따른 입형판정 실적율 변화도.

상기 문제점을 해결하기 위하여 도 1과 같은 구조를 가지는 기계로 롤러밀은 종래의 석산에서 사용하지 않은 세로운 신기계로서 그 구조와 기능을 설명하면 도 1 과 같이 원료투입 슈트(101)와 압축 파쇄와 마찰력으로 분쇄와 마쇄하는 타이어 형의 롤러(102)와 이 롤러는 롤러밀 1기에 2개형과 3개형이 있으며 이 롤을 지지압축하며 회전하는 테이블(103)과 롤러에 압축력을 가하는 유압식 압력 암(104)과 이 압력 암은 롤밀이 롤 3개형에서는 유압 암을 사용하고 소형 롤밀의 롤 2개형은 스프링 형으로 압축하는 것이 특징이다. 테이블을 지지하고 돌 서 냉각 시키는 환상유압 실린더(105)와 이 유압식 실린더는 유압식 압력 암을 사용 할 시는 냉각 장치 역할을 하게끔 설계된다. 테이블을 회전시키는 버티칼 샵트(Vertical shaft)(106)와 버티칼 샵트를 구동시키는 전동기 모터(107)와 구동 속도를 감속시키는 감속기(108)와 파쇄물이 배출되는 배출 슈트(109)와 유압장치인 유압기(110)로 이루어진 구조를 가지고 있다. 단 스프링 식으로 할 경우 유압기는 실린더 냉각 역할을 하게 설계한다.

롤러밀의 분쇄와 마쇄작동 원리는 도 2 와 같이 피 분쇄물이 치입눈(齒入目)즉 타이어형 롤에 치입되면 →층압축 및 마쇄(層壓縮 摩碎) →배출의 순서로 분쇄 작동이 일어난다. 즉 원료투입 슈트로 투입된 피 분쇄물이 테이블에 H₁과 같은 두께의 치입전층()을 이루고 테이블이 회전속도 V에 따라 치입각 Q 와 같은 각도로 롤라 다이어 밑으로 치입 되면서 최대 압점(壓點) F 와 롤러 하면 압 P 점을 지나면서 최대의 층 압축과 전단분쇄(剪斷粉碎)의 형상이 이루어 저서 분쇄되어 분쇄층후 H2로 마쇄되는 것이 포인트가 된다. 그러므로 분쇄부의 형상이 성능을 결정하는 포인트가 된다.

롤러 밀은 첫째 대괴의 치 입성(齒性); 둘째 적정한 층후의 확보와 전단력에 의하여 입형 개선(粒形改善); 셋째 한정 영역 고면압(限定 領域 高面壓)에서 고효율의 분쇄를 염두에 두고 설계하였다.

입형 개선에 있어서 피 분쇄물의 롤러 밀 내에 체류시간을 조절하는 댐 링크(Dam link)높이, 세립화의 정도를 조절하는 가 압력을 적절하게 조정하는데 있어서 롤러밀의 분쇄 성능을 100% 발휘 할 수가 있다.

소비동력은 도2 롤러 가 압력 F 와 치입각 Q 에 의존하는데, 롤러밀은 그 구조에서 커다란 가압력 F를 고려하게 되는 대, 일방(一方) 분쇄부형상(粉碎部形狀)은 치입전 층후 H1이 롤러의 ① 부분에서 치입되어 치입각 Q에서 마쇄되어 압축비 H1/H2의 분쇄 층을 이루게 하는데 이 압축비에 따라 소요동력이 증감한다.

분쇄원리는 도 3 과 같이 테이블 내주측(內周側)은 롤러 타이어와 테이블과의 간격이 약간 넓어서 대괴를 함유한 원료의 치입성이 향상되고 테이블 외주측은 에너지 집중으로 p 와 같은 롤러 하면 압이 높은 가압력이 부여되어 최종분쇄 영역을 이루고 마쇄되어 슈트를 통하여 떨어지게 된다.

이와 같은 롤러밀의 분쇄 및 마쇄부 형성과 분쇄와 마쇄의 개념은 도4와 같다.

이 롤러밀은 동일 사이즈에 있어서 설비동력을 크게 설정이 가능하여 대용량처리와 세립화가 가능하게 변환 할 수 있는 기계 이다. 다른 관점에서 보면 단위공급량에 있어서 처리동력(동력원단위)을 커지게 변경하는 것이 된다. 세립화 또는 입형 판정실적율의 조정범위를 이상적으로 크게 할 수 있는 것이다.

소비동력 결정은 (KW)= F×V×sin×Z 으로 산출한다.

F: 롤러의 가 압력

V: 테이블회전속도(기계적으로 일정함)

Q: 치입각(원료성상에의존)

Z: 롤러 개수

롤러의 가 압력 F 가 커지면 소비동력이 커지고, 처리용량도 커진다. 또한 압축비 H1/H2를 크게 하면 세립자화가 된다. 기계의 크기에 따라 표 1과같이 조쇄된 암석 30mm 에서 80mm까지 이하의 크기의 암석을 투입 분쇄 할 수 있으며, 부순 모래 전용기인 소형기와 조골재와 부순 모래를 같이 생산이 가능한 대용량기로 제작 할 수 있다. 테이블 크기와 롤러 개수에 따라 소형기와 대형기로 구분되며 소형은 테이블 직경 1000mm내지 1300mm로 롤러 2개로 할 수 있고 가압장치를 스프링으로 할 수 있다. 중형기는 테이블직경 1300mm으로 가압창치를 스프링 또는 유압으로 하며 롤러는 스프링식일 경우 롤러 2개로하며 처리량을 높게 할 경우 롤러 3개와 유압식으로 하여야한다.

대형기는 테이블 직경이 1500mm 에서 1800mm까지로 3개의 롤러와 유압식으로가압장치를 하여야한다. 이들 기종별로 투입가능 원료의 크기와 최대통과용량과 소요전력은 표1과 같으며 롤러밀의 분쇄형상의 개념은 도 4와 같다. 특히 골재생산량을 많이 하기를 원하면 롤러밀을 대형화하고 콘크러샤 다음에 건식스크린을 1개더 설치하여 걸러서 8mm 내지 25mm는 조골재로 배출하고, 8mm이하와 25mm이상 80mm 이하의 입자를 롤러밀에 투입하여 습식으로 거르는 방법으로 하면 생산량을 거의 배가할 수 있다. 도1 기본형으로 이 기본형을 토대로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 구조를 약간 달리 할 수 있다.

롤러밀의 성능에 있어서 특히 대형 롤러밀은 2차 크라샤 파쇄물의 대량처리가 가능 하다. 소형 롤밀은 13mm의 조골재와 부순 모래 전용기로 사용하는 것이 바람직하다.

표 1. 롤러 밀의 종류와 처리능력 및 소요 동력 표

주; 1. 원료의 수분 함량 3%이하 표준

2. 원료의 피분쇄성(물성)에 따라 제품 생산량이 변화 한다.

상기와 같이하여 만들어진 롤러밀로 사암과 화강암의 원료를 이용하여 실험한 실시예 시제품을 물성시험 결과 암석의 종류에 따라 비중의 차이는 있으나 비중이 2.53 에서 2.6이고, 흡수율은 1.5중량% 이하로 만들 수 있었고, 도5(a)와 같이 입형판정 실적 율은 25mm 조골재가 62중량% 내지 64중량% 이고, 부순 모래는 도5(b)와 같이 54.2중량% 내지 56.2 중량%의 시제품을 생산할 수 있어 KS 규정치인 비중 2.5이상, 흡수율 3%이하, 입형판정 실적 율 53%이상을 만족시킬 수 있었다. 이와 같은 실적 율 변화는 에너지 원단위의 변화로 가능 하였다.

도 5는 동력 원단위 변화로 입형 판정 실적 율 변화 관계 표시한 것으로 도 5 (a)는 25mm 조골재의 동력원단위와 입형 판정 실적율과의 관계를 분석한 것으로 일반적으로 콘크러샤와 버티칼 샵트 임팩트(V. S. I)기의 입형 보정의 평균 동력 원단위는 조골재 톤당 1.5kw/t 정도 이다. 그러나 동력변화를 롤러밀은 1.4kw/t 에서 2.6kw/t 정도까지 에너지를 올릴 수가 있고, 이렇게 올린 결과 1% 내지 2%의 실적 율을 올릴 수 있었다. 부순 모래의 경우 도5 (b)와 같이 동력원단위를 증가시킬 경우 실적 율이 2% 까지 향상됨을 알 수 있었다.

종래의 기술인 콘크러샤와 V. S. I.임팩트 크러샤를 거처서 입형 정형을 하였을 경우 입형판정 실적 율이 54%에서 56% 정도이다.

첫째. 본 발명의 롤러밀은 기존의 콘크러샤 2차파쇄와 3차파쇄를 거처 스크린으로 걸러서 V.S.I.임팩트 크러샤로 처리하는 것과 같은 일을 롤러밀 1대가 동시에 할 수 있는 획기적인 기계로서 석산과 광산 등의 원료석 처리에 기여하는 효과가 있다.

둘째. 골재 제조의 선행기술 공정의 기계중 2차콘 및 3차콘과 V. S. I 임팩트등 3대의 기계와 건식 스크린 1대등 4대의 기 장비를 롤러밀 1대로 대체하여 의원마도를 가지는 입형 정형을 할 수 있어 천연 골재와 유사한 양질의 조골재와 부순 모래를 대량생산할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 롤러 밀로 정형된 조골재와 부순 모래를 동시에 생산할 수 있고, 또한 부순 모래만을 생산 할 수 있는 다목적의 기계이며, 생산량도 동력 원단위를 변화시켜서 증감할 수 있는 초강력 만능 기계로 골재 업계에 공헌 할 것이다.

넷째, 골재제조 공정의 기계의 중복장치감소로 생산량감소를 방지함으로서 골재제조원가의 절감과 골재생산 원단위에 따른 플랜트의 제작원가를 낮출 수 있다.

다섯째, 석산의 골재 제조 과정에서 부산물로 발생하는 연간 수 천만톤의 석분을 조골재 제조와 동시에 처리하여 부순 모래로 제조함으로서 석분의 페기 처리로 인한 환경문제와 처리비등을 해결 할 수 있어 환경정화와 경영개선 및 페기자원의 유용자원화 등의 효과가 있다.

여섯째, 상기 기존의 기계시설의 대체되는 기계의 소요동력은 약 650kw이며 롤러밀의 소요전력은 약 500kw로 전력비가 저렴하고, 롤러밀의 소모품은 롤러와 테이블 라이너로 사용 연수는 약 5년이고, 콘크러샤는 라이너는 약 900시간 (11 일) V. S. I 임팩트의 주요 부품수명을 평균 150(약15일)시간 내지 400시간(약40일)사용이 가능함으로 이 소모품비 13,150,000원 콘크러샤를 소모품 수명을 40일로 환산시 소모비가약 3,550,000원으로 총 소모품비 16,700.000원이며 롤러밀의 5년간의 소모 유지비가 60,000,000원이다. 이것을 비교하면 콘크러샤 및 임팩트 크러샤의 5년간 소모품을 45회 교환해야 함으로 유지비가 약 751,500,500원으로 롤러밀이 약 12분의 1의 저렴한 유지비가 소요되어 생산원가 절감에도 크게 기여 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 본 발명의 분쇄 및 마쇄기인 롤러밀은 종래의 광산 및 석산에서 사용하지않은 세로운 신기계로서 그 구조와 기능은 도 1 과 같은 구조를 가지는 기계로 롤러밀은 종래의 석산에서 사용하지 않은 세로운 신기계로서 그 구조와 기능을 설명하면 도 1 과 같이 원료투입 슈트(101)와 압축 파쇄와 마찰력으로 분쇄와 마쇄하는 타이어 형의 롤러(102)와 이 롤러는 롤러밀 1기에 2개형과 3개형이 있으며 이 롤을 지지압축하며 회전하는 테이블(103)과 롤러에 압축력을 가하는 유압식 압력 암(104)과 이 압력 암은 롤밀이 롤 3개형에서는 유압 암을 사용하고 소형 롤밀의 롤 2개형은 스프링 형으로 압축하는 것이 특징이다. 테이블을 지지하고 돌리면서 냉각 시키는 환상유압실린더(105)와 이 유압식 실린더는 유압식 압력 암을 사용 할 시는 냉각장치 역할을 하게끔 설계된다. 테이블을 회전시키는 버티칼 샵트(Vertical shaft)(106)와 버티칼 샵트를 구동시키는 전동기 모터(107)와 구동 속도를 감속시키는 감속기(108)와 파쇄물이 배출되는 배출 슈트(109)와 유압장치인 유압기(110)로 이루어진 구조를 가지고 있다. 단 스프링 식으로 할 경우 유압기는 실린더 냉각역활을 하게 설계된 것을 특징으로 하는 암석 및 광물분쇄 및 마쇄기 이다.
2. 제 1항에 있어서 롤러를 2개로 분쇄하는 것은 롤러 압축을 스프링으로 하는 것과 롤러는 고정하고 테이블 시린 다를 유압으로 밀어 올려서 압력을 가하는 방법으로 롤러밀을 제조하는 방법.
3. 제1항에 있어서 3개의 롤러로 분쇄하는 경우 유압 암을 부착하여 로러를 압축하는 방법과 테이블 실린더를 유압으로 올려서 압축하는 방법을 포함한 롤러밀 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서 골재 제조와 같이 조입자로 분쇄와 마쇄를 할 경우 롤러를 타이어형으로 하고, 미립자로 미분 쇄가 필요할 경우 롤러와 테이블이 닺는 부분의 롤러 면을 평면으로 만든 롤을 사용 하는 것을 포함한다.