KR820001903B1 - 취성 물질의 분쇄방법 - Google Patents

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Description

취성 물질의 분쇄방법

제1도는 괴상(塊狀)시멘트 입자용 하중선도.

제2도는 본 발명에 사용되는 롤러의 개략단면도.

제3도는 예로서 도시된 로스체(Loesche) 분쇄기의 정면도

제4도는 힘관계를 도시한 제2도의 롤러의 부분확대도

제5a도는 본 발명의 한 형태의 공장의 개략적인 공정도

제5b도는 본 발명의 다른 한 형태의 공장의 개략적인 공정도

제6도는 볼이 분쇄몸체로 사용된 형태의 개략도

제7도는 본 발명의 분쇄방법을 실현시키기 위한 장치의 개략도

본 발명은 취성 물질을 아주 미세하게 분쇄시키는 방법에 관한 것이며, 특히 세멘트 생성물, 세멘트, 벽돌, 광석, 석탄, 석회, 보오크사이트, 백운석, 알카리성 토탄산염류, 및 유사한 광물들을 분쇄하는 방법에 관한 것이다.

만약 고체가 균열 발생 이전에 주로 탄성 변형될 경우 그 물질은 취성을 지닌다고 한다. 잘 알려진 취성물질은 유리, 석영, 세멘트벽돌, 석탄, 석회암, 및 많은 광석들이 이에 포함된다. 만약 분쇄될 물질이 취성을 갖는다면, 그 물질에 한번의 압축력을 주거나 또는 충격을 주므로써 그 힘의 강도가 충분히 크다면 그 물질은 파단될 수 있다. 대조되는 비탄성 물체의 성질은 어떠한 균열이 발생하기 전에 선명한 비탄성 변형에 의해 구별되어진다. 비탄성 물체들의 파단은 여러번 응력을 가하여야 하며, 적어도 가능하다면 날카로운 모서리에서도 그러하다. 유기 화합물인 열가소송 중합체들(예를 들면 폴리에틸렌, 폴리아마이드) 및 프라스틱 금속류들은 비탄성 물질군에 속한다.

가장 미세한 분쇄에 대한 미세 및 아주 미세하다는 용어는 산출물의 미립도 특히 입자 크기 범위의 상한으로 특징지어진다. 미세한 분쇄의 경우 그 범위는 50-1000㎛ 사이이며, 아주 미세한 분쇄의 경우는 2-50㎛사이이다. 취성물질은 미세하고 아주 미세한 단면으로 만드는데 사용된 분쇄기 들로는 볼(ball) 분쇄기, 진동분쇄기, 로울러 또는 링 분쇄기, 희석 볼분쇄기, 원판분쇄기, 충격분쇄기, 유체에너지분쇄기. 제트분쇄기 및 이와 유사한 것들이다. 가장 편리한 형태의 분쇄기의 선택은 우선적으로 분쇄될 물질의 경도, 바람직한 미립도, 생산량 및 분쇄과정이 습식 또는 건조 방법으로 수행되어져야 하는가의 여부에 따라 좌우된다. 일반적인 법칙에 따르면, 경도가 모스 스케일(Mohs scale)에 대해 4를 초과할때는 마멸이 너무 크므로 충격분쇄기는 사용하지 않는다. 습식계내에서 단편들은 쉽게 집괴를 형성하지 않기 때문에 미립도가 증가함에 따라 습식분쇄가 건조 분쇄보다 바람직하다. 볼 분쇄기는 경질 물질 및/또는 매시간당 10톤 이상의 높은 생산량에 특히 적합하다.

단편들의 집괴는 미세하고 아주 미세한 분쇄에서 일어나는 일반적인 문제점을 야기시킨다. 집괴되는 단편들의 경향은 하기하는 두가지 이유 때문에 입자 크기가 감소함에 따라 더욱 심각하다.

첫째, 입도가 작아질 때 단위 면적당 더 큰 힘을 분쇄를 일으키는데 적용시키도록 강도가 증가된다. 일반적으로 이러한 큰 힘은, 분쇄과정으로 부터 생성되고 다른 단편과 통상적으로 밀접하게 위치한 단편들에 계속해서 적용된다. 입자들은 접촉점에서 최종 소성 변형을 받으며, 더큰 접촉 면적을 형성하여, 결과적으로 접착성은 더 강해지며, 단편들은 집괴된다.

둘째로, 접착력은 입자 크기에 비해 직접적으로 비례하며, 질량력은 입자 크기에 비해 비례한다. 어떤 입자 크기 이하의 입자의 경우는 상기한 접착력이 상기한 질량력 보다 크며, 질량력은 집괴된 군들을 분쇄시키는데 더 이상 효력이 없다.

상기 이유 때문에, 미세하고 아주 미세한 분쇄에서 특수한 방법으로 집괴현상을 방지하는 것이 일반적으로 오늘날 사용되고 있으며, 만약 그것이 불가능하다면 집괴의 크기를 작게하거나 집괴가 형성된 후 가능한 속히 집괴를 분해시키는 방법을 사용하고 있다.

물질이 집괴 단계로 분쇄되고 진동 분쇄기내에서 습식 분쇄에 대한 다른 한 단계로 분쇄될 때까지 첫번째 단계에서 괴상 물질에 주기적으로 응력을 가하는 2단계 분쇄방법은 에너지 소비관점에서 상업적으로 응용되지 않으며 만족스럽지도 못하다. 지금까지의 분쇄의 모든 방법에 있어서 하기하는 방법에 의하여 이러한 것이 많은 노력과 함께 시도되어 왔다.

- 입자들 및 단편들은 충격 분쇄기 또는 제트분쇄기 내의 기체 매체, 또는 습식연마 분쇄기내의 액체 매체내로 분산된다.

- 전단력을 가하고, 결합 압력 및 전단력을 볼분쇄기, 진통 분쇄기, 교반볼 분쇄기, 로울러 분쇄기 및 원판 분쇄기내에 적용한다.

- 집괴의 형태가 응력이 가해질때 다른 입자들에 밀착되어 있는 많은 입자들 보다 더 명확하게 구별되기 때문에 한번의 가압력으로 분쇄될 물질의 양은 감소된다. 볼 분쇄기, 진동 분쇄기 및 교반 볼 분쇄기에 있어서, 두 분쇄물체 사이에서 압착될 물질의 양을 감소시키기 위해서 가능한 작은 분쇄 물체를 사용하는 것이 적당하다.

- 다수의 단편들은 가압력의 작용으로부터 생성되고 이들 단편들이 보다 작은 힘에 의하여 적하되게 하기 위해서 가압력의 강도를 감소시킨다.

그런데, 산출물의 균일한 미립도를 최종적으로 얻기 위해서는 가압력의 적용횟수를 증가시킬 필요가 있다. 상기한 것들을 실현시키기 위한 시도들은 작은 분쇄 물체들을 사용하여 볼 분쇄기, 진동 분쇄기, 및 교반 볼분쇄기내에서 성취된다.

- 미세한 산출물이 형성된 후 다음에 실시되는 가압력이 적용되는 동안 집괴를 촉진하지 못하게 하기 위하여 가능한 빨리 미세한 산출물을 제거한다. 이러한 것은 특히 제트 분쇄기, 충격 분쇄기 및 로울러 분쇄기로 행해진다.

- 최종 집괴물들은 분쇄 과정과 같은 동일 분쇄기내에서 가압력의 연속적인 적용에 의하여 분해된다. 이러한 것은 상기한 대부분의 분쇄기로 행해진다. 최종 집적물을 분쇄하는 두단계 과정에서, 첫째 단계는 분쇄를 더 진행시키기 위하여 물질의 나머지 부분과 함께 분쇄되며, 두번째 단계는 최종 미립도를 얻기위한 단계이다.

- 첨가된 액체 또는 기체가 단편들에 의해 흡착되어질때, 접착력은 감소되고 집괴의 형성은 더 어렵게 된다. 분쇄 첨가물 이라 불리우는 상기 반응물은 볼 분쇄기내에서 아주 미세한 분쇄로 사용된다.

미세하고 아주 미세한 분쇄과정은 상당한 에너지 소비를초래한다. 예를들면, 통상적인 포오트랜드 시멘트 PZ 275를 분쇄하는 경우 25-35kwh/t가 소요되며, 이 과정에서, 단위 질량당 표면적은 약 2500-3000㎠/g사이이다. 에너지 이용치, 즉 표면적의 증가계수 및 에너지 소비계수는 80-150㎠/kwh 사이에서 변화한다. 10㎛보다 작은 입자들로 구성된 산출물을 얻기 위해서는 50내지 수백 kwh/t사이에서 적용되어야 하며, 분쇄에 사용되는 물체 및 사용된 분쇄장치의 형태에 의해 좌우된다. 분쇄기에 공급된 에너지의 가장 큰 부분은 유실되며 입자들을 분쇄하거나 또는 새로운 표면을 생성하는데 사용되지 않는다. 단수입자를 자세히 조사해보면 단지 에너지의 반 이하만이 새로운 균열 표면들을 생성하는데 필요하다. 상기한 에너지 유실은 가압력을 적용하고 물질을 이동시키는데 있어 비효율적인 방법, 베어링 및 변속기의 마찰, 입자들의 가속, 및 충격 분쇄기와 제트분쇄기의 경우 유체의 내부 및 외부 마찰에 의해서 발생된다.

본 발명의 목적은 상대적으로 작은 에너지를 사용하고 기계의 마손을 적게 하면서 취성 물질들을 아주 미세하게 분쇄하는 방법을 제공하는데 있다.

분쇄될 입자들은 두표면 사이에서 괴상물질의 베드(bed) 형태로 압착되고 분쇄되는 방법에 있어서, 첫번째 단계에서 분쇄될 입자들은 충분히 높은 에너지에 의해 분쇄를 일으키고 최소한 500kg/㎠의 압축력을 배드에 가함으로써 단편들의 집괴 또는 단광(團鑛)을 구별하고, 단광의 최종 집괴들은 또 다른 기계적 압력에 의하여 다른 한계단에서 분해된다.

본 발명은 분쇄될 입자들의 괴상물질의 배드가 단편들이 동시에 분명하게 집괴되는 사실에도 불구하고 실질적 분쇄를 일으키는 많은 에너지를 적용하여 두 경질 표면 사이에서 일정한 압축면을 가하는 것이 특징이다. 일반적으로, 첫번째 가압은 특히, 아주 미세한 분쇄의 경우에는 바람직한 미립도를 얻기 위해서 조밀화 또는 단광이 일어나는 범위에서 수행한다. 이러한 경우 가압은 500kg/㎠이상의 압축력 정도의 보다 바람직하게는 800kg/㎠압 축력으로 괴형 물질에 적용하므로 효과적이다. 세멘트 벽돌과 같은 경질 물질들을 분쇄시킬 때는 1000kg/㎠의 압축력으로 수행하는 것이 유리하다. 아주 미세한 분쇄 예를들면 석회의 경우에는 보다 높은 압축력 예를 들어, 약 1500kg/㎠의 압축력에서 가장 잘 수행된다. 요구된 에너지는 가압의 첫 단계에서 용적물질의 동일한 배드에 적용된다. 만약 형성된 단편들이 다시 가압된다면, 집괴 또는 단광을 포함하는 배드는 대응장치의 기계적 작용을 가함으로써 흐트러진다. 건조되어 질 수 있거나 또는 액체로 첨가되어 질 수 있는 괴상물질은 일정항 운송에 의해 분쇄기구들의 활동 표면에 이동된다.

첫 단계에서 가압하기전 이거나 또는 가압하는 동안 분쇄될 입자들은 항-집괴 액체의 증기에 또한 노출된다. 가압은 높은 압력하에서 액체 및/또는 증기에 의해 압력실 내에서 효과적으로 수행된다. 가압은 가스압력이 대기압 보다 낮거나 또는 항집괴 수증기의 분압보다 작은 압력실 내에서 수행되는 것이 편리하다.

높은 압력은 가입을 실시한 후 순간적으로 떨어뜨리는 것이 유익하다. 그 효과는 괴상물질의 배드를 가압하기 전에 가용성 가스로 액체롤 충진시킴으로써 촉진된다.

첫번째 단계에서 단광을 가압하거나 분쇄시키는 것은 극히 높은 압축력을 필요로 한다면 롤러형 분쇄기, 특히 원통형 롤러를 지닌것, 링 분쇄기, 단광프레스, 특히 롤러 단광프레스, 램프레스 등을 사용함으로써 유효하다.

첫번째 단계에서 형성된 집괴나 또는 단광을 파괴시키기 위한 다른 가벼운 가압은 볼분쇄기내에서 충격압화 또는 볼 분쇄기내에서 압축력과 전단 응력의 조합으로 수행된다. 만약 본 공정이 액체를 첨가하므로서 촉진된다면 집괴나 또는 단광을 물을 사용하여 습하게 하는 것이 바람직하다.

일반적으로 분산 단계를 떠나는 산출물은 미세한 단편과 조대한 단편을 가려내기 위하여 시이브 또는 스크린, 분립기 또는 하이드로싸이크론에 의해 분류된다. 그러므로 획득한 조대한 단편들이, 만약 바람직한 미립도를 아직 달성시키지 못했다면, 첫째 단계에서 가압시킴으로써 재순환된다. 어떠한 경우라도, 공지된 분쇄 공정과 비교하면 에너지 소비는 절약되며, 첫째 단계에서 특수한 가압은 상기 압력에서 단편의 적어도 30% 바람직하게는 적어도 50%를 적영하여도 바람직한 미립도의 산출물을 얻을 수 있다.

세멘트 생성물, 세멘트 벽돌, 광석, 석탄,석회, 보오크사이트, 백운석 및 이와 유사한 알카리성 토탄산염류의 조물질을 미세하게 분쇄하는 본 발명에 의한 방법의 특수한 예에서, 분쇄될 입자들의 배드는 로울러 몸체가 로울링 표면에서 회전하는 로울러 분쇄기 또는, 보다 바람직한 두개의 상호 교대하는 원주 로울러를 갖는 로울러 분쇄기내에서 적어도 800kg/㎠의 압축력으로, 보다 바람직하게는 적어도 1000kg/㎠의 압축력으로 가압되고, 최종 집괴들은 볼 분쇄기 또는 충격 분쇄기 내에서 연속해서 분해되는 것을 제공한다.

특히 석영, 석회암, 장석 또는 그와 유사한 것의 아주 미세한 분쇄에 대한 본 발명에 따른 방법의 다른예에서는 상기와 같은 가압 과정에서 적어도 1500kg/㎠의 압축력으로, 가압되고, 최종 집괴들은 볼 분쇄기 또는 충격 분쇄기내에서 연속하여 분해되는 것을 제공한다.

모든 최종 단편의 크기가 바람직한 최종 산출물의 입자 크기의 상한 보다 작게 되는 높은 압축율로 배드에 전달된 에너지에 대해 높은 치를 성취하는 것은 종종 불가능하다. 분쇄될 입자들의 배드에, 단편의 적어도 30%, 보다 바람직하게는 적어도 50%에서 바람직한 미립도의 최종산출물을 얻을 정도의 높은 압축력을 가하는 것이 유익하다. 본 발명에 따른 방법을 변형하면 분 볼쇄기 또는 충격 분쇄기로 부터 최종 산출물의 미세한 단편 및 첫단계의 입구에 로울러 분쇄기내로 도입되는 것과 같이 다시 첨가되고 재순환되는 조대한 단편을 분리하는 것이 제공된다. 상기한 분쇄-분립기 회로는 공지되었으며, 세멘트 산업에서 이미 사용되고 있다. 만약 상기한 방법을 사용하면 10% 이상의 에너지 절약을 성취시킬 수 있다.

만약 가입 및 수송이 한정값이라면, 가압되거나 가압 에너지를 받은 물질의 양과 같은 것들은 볼 분쇄기내에서 일어나는 것처럼 어떤 추정 통계치 또는 무작위 상위치가 채택되는 것보다 실시방법이나 조절된 작동에 의해서 그 두 값이 결정되는것이 보다 명백하다.

본 발명에 의한 방법은 최종 미립도로 한 단계 분쇄로 집괴의 형성을 방지시키기 위하여 모든 수단이 강구되는 일반적인 방법과는 대조된다. 그 대신에, 괴형 물질의 배드내에서 입자들에 대해 가능한 특히 집괴 또는 단광의 형성에 촛점을 둔다.

이것은 단위면적당 500 내지 5000kg/㎠의 힘이 요구되며, 물질 및 미립도에 의해 좌우된다. 지금까지는 그렇게 많은 부하가 분쇄 공정내에 사용되지 않았다. 계산치로는 200kg/㎠ 이하로 압축력이 항상 입자들의 배드에 대하여 가해지는 것으로 되어있다. 그와 같이 낮은 하중하에서는 미분쇄된 물질의 대부분이 소요 미립도를 얻기 위하여 더 많은 횟수와 가압을 필요로 할 정도로 분쇄도가 낮다.

난해한 점들은 두 경질 표면 사이에서 가압된 1mm 크기의 세멘트 입자들로 구성된 괴상물질의 하중 다이아그램을 나타낸 제1도를 참조함으로서 이해될 것이다. 제1도에서, 압축률 S는 횡좌표에 나타나며, 압축력 P는 종좌표에 나타난다. 압력 P는 약 200kg/㎠까지 단지 조금씩 상승한다.(곡선의 A 부분) 짧은 전이 범위를(곡선의 B부분) 지나간 후, 보다 큰 압력을 요구하므로 곡선의 기울기가 무척 가파르며 압력이 크게 증가하게 된다(곡선의 C부분). 짧은 전이 범위 이후에서 단광이 형성되기 시작한다. 압력이 곡선의 C부분에서 갑자기 증가하는 것은 상기한 이유 때문이다. 지금까지 분쇄기내에서 압력은 곡선의 A부분내의 압력을 선택하였으며, 예외적인 경우에만 곡선 B부분에서 행해졌다.

그런데 본 발명에 따른 방법은 곡선의 C부분에 대응하는 하중을 적용시키는 것을 기초로 하고있다. 만약 분쇄될 입자들이 제2도에서 보는 바와 같이 동일한 원주속도로 회전하는 서로 마주보고 반경 100㎝인 두 원주형 로울러 사이에서 괴상 물질의 형태로 가압되는 분쇄기에서 이 방법이 실현된다면, 이것은 본 발명에 따른 가압조건과 일치시키기 위하여 가압 로울러의 길이 L에 대한 힘 F의 비율(F/L)이 20000kg/m 보다 큰 압력을 요한다. 조대하고 덜 미세한 분쇄를 위한 통상적인 구조의 로울러 분쇄기에서 힘은 상기한 치의 1/10보다 적게 적용된다.

아주 경질이 아닌 취성물질(석탄 같은 시멘트 제조용 조물질)들의 보통 및 아주 미세한 분쇄를 위하여, 로울러 분쇄기가 사용되며 로울러 형태 또는 볼, 평면 또는 커브된 분쇄표면을 갖는 회전 분쇄 몸체들 사이에서 분쇄될 입자 배드가 여러번 가압된다. 원판형 분쇄판으로 결합된 분쇄 몸체들로 형성된 로울로의 예는 제3도에 나타난 로스체(Loesche) 분쇄기에 나타나 있다. 분쇄원판에 회전 로울러 몸체를 갖는 로울러 분쇄기 및 특히 서로 각기 반대편으로 가압되는 상회회전하는 로울러로 구성된 분쇄기가 본 발명의 방법에 따른 괴상 물질의 배드를 분쇄하는 데 가장 적당하다. 로울러 길이의 약 3000 내지 70000kg/m의 압력으로 된 공지된 로스체 분쇄기는 상기 형태의 로울러 길이당 20000kg/m의 압력치 보다 적게 적용된다.

제4도는 압력 F, 로울러 반경 D, 로울러 길이 L 및 닙(nip)의 최단 부분내에서 배드에 작용하는 최대분쇄압력 Pm을 나타내며, 이들은 하기식으로 상호 관련되어 있다.

F/L D=k

₀Pm

상기식에서

α0 = 압화가 시작할때의 각도

K= 물질 성질에 의존된 상수, 일반적으로 약 0.2의 치를 갖는다.

본 발명에 의한 방법은 집괴 또는 단괴가 분명히 형성되도록 분쇄 압력이 높게 선정된다. 일반적으로 상기한 압력은 500kg/㎠보다 큰 분쇄압력 Pm을 요구한다. 로울러길이(F/L)의 매 m당 로울러의 압력은 로울러 반경 D 및 선정된 각도 α0 의 비율에 의해 상기식에 의해서 결정된다. 상기에서 주어진 F/L=200000kg/m, D = 100㎝, α0.1(약 6°에 대응하는) 및 K = 0.2치로는 Pm = 1000kg/㎠의 분쇄압력이 산출된다.

본 발명에 의한 방법에 의하면 상당량의 에너지가 절약된다. 통상적인 포로트랜드 세멘트 Pz 272의 제조에서 분쇄과정은 25-35Kwh/t 대신에 단지 10-20Kwh/t가 요구된다. 새로운 방법은 제5a에서 나타난 것과 같은 공정장치내에서 수행될 수 있다. 이러한 공정장치는 괴상물질의 배드를 분쇄하기 위한 로울러 분쇄기, 예를들어 제2도 및 제4도에서 나타난 것과 같은 서로 반대 방향으로 회전하는 두개의 원주형 로울러를 갖는 로울러 분쇄기, 또는 다른 로울러 분쇄기로 GWM이라 불리우는 분쇄기 16,KM볼 분쇄기 17, 및 60㎛의 분리한계 Xtr을 갖는 KL 공기 분류기 18로 구성되어 있다. 2.5mm보다 더 작은 미리 분쇄된 물질의 입자 Xa는 공급속도 M으로 분쇄기 16으로 공급되며 공기 분립기 18로부터 재 순환된 조대한 물질은 공급속도 Mg로 공급속도 M으로 분쇄기 16으로 공급된다. 두 로울러 사이에서의 가압은 분쇄 및 단광화를 일으킨다. 최종 산출물은 하부에 연결된 볼 분쇄기 17내에서 분해 또는 분산되는 엷은 조각형의 단광화로 가압된다. 볼 분쇄기를 떠난 산출물은 60㎛보다 작은 입자들의 약 40%를 포함한다. 공기 분류기 KI 18은 산출속도 M에서 분쇄기-분류기 회로를 떠나는 최종 산출물로서 산출물의 대부분을 분리한다. 재생된 조대물질은 미리 분쇄된 물질들과 혼합되며 로울러 분쇄기 16에 다시 공급된다. 분쇄기를 통과하는 전체 유출속도 M는 공기 분립기 KI 18에 의하여 미세한 단편과 조대한 단편으로 분리되며, 미세한 단편은 산출속도 M = P'M로 상기회로를 떠나고 조대한 단편은 유출속도(1-P')M^*로 재순환된다. 만약 산출속도를 예를들면 M=100 t/h 및 P' = 33%로 가정한다면, 분쇄기 및 공기 분류기를 통과하는 유출속도 M^*은 300 t/h이다. 괴상물질의 배드에 대하여 로울러 분쇄기 16에 의해 소요된 에너지는 3.1kwh/t이고 볼 분쇄기 17에 의해 소요된 에너지는 1.4kwh/t이며, 두 에너지의 총량은 5kwh/t이다. 산출속도에 의존된 회도의 특수한 에너지 소비량은 약 13.6kwh/t로 계산된다. 그런데, 만약 공급된 총 에너지의 20%가 엔진, 전달과정 및 기계내에서 유실될 것을 고려한다면, 최종의 특수한 에너지 소비량은 약 17kwh/t가 된다.

제5b도는 괴상물질의 배드를 분쇄하는 GWM19 및 GWM2 20의 두개의 로울러 분쇄기, 볼 분쇄기 21, 및 KI1, 22 및 KI2, 23의 두 공기 분류기로 구성된 공정장치를 나타낸다. 괴상물질의 가압을 두단계로 세분하는 것은 공정기술의 관점에서 볼 때 유익한 점에 착안한 것이며, 전반적인 경제성의 관점에서도 유리하기 때문이다.

석회암의 미세 분쇄과정을 100%로 산출시키기 위하여 신규방법을 적용할때 입자는 10㎛보다 작아야 하고, 약 1500kg/㎠의 압력 및 단지 약 10kwh/t의 에너지가 요구된다. 최적 작동 조건들은 매작업마다 조사되어야 한다. 예를들어, 세멘트의 분쇄의 경우에는 1000-2500kg/㎠범위의 압력에서 분쇄하는 것이 가장 경제적이다.

본 발명에 따른 방법은 괴상 물질에다 액체 첨가의 허용을 제공한다. 이것은 화학 또는 식품 가공에서처럼 분쇄 또는 분산이 관계될때와는 다른 액체나 광석의 선광때와 같은 물이다.

느슨한 분쇄 몸체를 갖는 분쇄기(예를들면, 볼 분쇄기 또는 교반 볼 분쇄기) 또는 원판 분쇄기내에서 습식 분쇄는 분쇄될 물질이 습식 조건에서 공급되었거나 또한 습한 곳에서 진행되어야 할 경우에 적용되며 만약 분쇄가 아주 미세하게 되어 몇 마이크론 보다 작은 입자들을 산출해야 할 경우에도 적용된다. 이러한 경우, 한편으로는 액체가 단편들이 집괴되는 것을 방지하고, 다른 한편으로는 서로 접근하는 분쇄몸체처럼 가압 지역으로부터 유출하는 액체를 따르기 때문에 입자들에 하중을 가하는 것을 어렵게 한다. 제6도는 볼이 분쇄몸체로 사용된 기술적 상태의 개략도이다.

본 발명에 의하여 습식 공정을 적용할 경우에, 상기한 결점들은 발생하지 않는다. 가입된 입자들은 분쇄력에 의해 입자들이 억제되기 때문에 가압을 피하기 위하여 유출하는 유체를 따를 수 없다. 결국 액체의 첨가는 두가지 효과를 갖는다.

a) 괴상물질의 내부 및 외부 마찰은 필요한 압축일이 최종 특수 압축을 위하여 보다 작도록 감소된다. 크기에 있어서 축소도는 시험에서와 같거나 또는 그보다 크게된다. 예를들어 100-160㎛ 범위내에 있는 입자크기를 갖는 석회암 입자들을 1000kg/㎠의 분쇄압력으로 가압시킬 경우, 만약 배드가 건조되어 있으면 1.7kwh/t의 에너지가 요구되고 베드가 습하게 되어 있으면 1.4kwh/t의 에너지가 요구된다.

첫번째 경우 즉 건조 배드에서, 10㎛보다 작은 입자들의 미세한 단편들응 20%이며, 두번째 경우 즉 습식 배드에서는 30%이다.

b) 보다 작은 에너지가 집괴 또는 단광화를 분산시키는데 요구되기 때문에 액체는 집괴 또는 단광화의 강도를 감소시킨다. 습식 분쇄 과정에서 분해는 하기하는 두 방법에 의하여 용이하게 될수 있다.

1. 액체는 가압되기전 및 되는동안 정압을 받으며, 가압 주기의 마지막 부분에가서 공력은 가능한 순간적으로 감소되어야 한다. 압력은 균열된 틈 사이로 액체의 보다 양호한 침투를 야기시키며, 따라서 접착력을 감소시킨다. 갑작스러운 압력의 제거는 내부압력이 발생되기 때문에 집괴를 분산시킨다. 집괴에서 좁은 모세관을 관찰해보면 모세관의 내부압력은 외부 압력보다 더 천천히 하강한다.

제7도는 분쇄 및 단광화를 실현시키기 위한 가능한 장치를 나타내는 도면이다. 도시된 램(ram)프레스는 벽 2 및 3, 주름통 4, 실런더 5 및 하부램 6에 의하여 외부로부터 밀폐된 압력실 1로 구성되어 있다. 분쇄될 물질 및 액체는 입구 7로 운반되고, 자석으로 작동되는 밸브 8 및 9를 통과하여 압력실 1로 도입된다.

상부 램 10이 수축될 때, 고압실 11은 팽창된다. 이러는 동안 6은 실린더 5에 대항하여 가압한다. 액체는 압축 공기에 의하여 가압되고 압력선 12를 통과하여 자석밸브 13에 공급되고 압력실 1로 누설된다. 상부램 10은 괴상 물질을 가압하여, 대치된 액체는 실린더내에 형성된 축원주 홈 14를 통해서 밖으로 유출된다.

상부 램 10제거로 압력선 12의 지선에 있는 자석밸브 15는 개방되고 순간적으로 압력을 감소시킨다. 하부 램 6이 아래로 내려가면, 상부램 10은 고압실이 새로운 물질로 한번 더 채워질 수 있게 하기 위하여 수축된다.

2. 두번째 방법은 용액에 CO2와 같이 쉽게 용해되는 가스를 첨가하여 충진시키는 것이다. 갑작스러운 압력 감소로, 가스는 부분적으로 방출되고, 그러므로 균열 틈내에서 내부 압력은 증가한다.

분해를 촉진하는 다른 방법들은 에틸렌 그리콜과 같은 집괴 액체를 첨가하는 것이다. 효과는 수증기가 집괴화 되기전에 새로이 형성된 균열 표면에 접촉되는 조건에 따르면, 가스압력을 증가시키거나 또는 향집괴 액체의 증기압을 감소시키는 것이 본 발명의 방법에 의해 제공된다.

첫번째 경우에서 가스는 보통 압력에서 보다 더 빨리 균열틈내로 유입되며 효율적인 수증기를 발생시키고, 그 수증기 분자들은 확산 작용에 의하여 균열표면에 접촉된다, 만약 가스압력이 항집괴 액체의 증기 압력보다 작다면, 가스분자들은 정상 대기압에서 보다 더 빨리 균열 표면에 접촉될 수 있도록 가스 분자들은 증기의 이동을 보다 덜 저해한다. 본 발명에 따른 방법에 다양성을 수행하기 위한 적당한 장치는 제7도에 나타난 것과 유사하다.

로울러 프레스, 워엄(Worm) 프레스, 램프레스 및 그와 유사한 것과 같이 공지된 어떠한 프레스도 본 발명에 의한 방법 및 지시된 변형을 수행하는데 적당하다. 그런데 상기한 프레스들은 본 발명 의한 방법의 요구에 따라 적용되어야 한다. 집괴 또는 탄광의 분해는 통상적인 어떠한 볼 분쇄기 또는 충격 분쇄기에 달성될 수 있다.

Claims (1)

1. 미세한 또는 아주 미세한 범위내에서 원하는 미립도 입자를 포함하는 제품을 얻기 위하여, 취성 재료의 입자들을 분쇄시키는 방법에 있어서, 제1 단계에서 원하는 미립도 보다 크게 분해된 취성 재료의 입자로된 베드형의 괴상 재료에 2개의 기본적인 분쇄기의 비항복 강도를 지닌 표면 사이에서 한번에 적어도 500kg/㎠의 압력, 특히 두 표면 사이에서는 적어도 800kg/㎠의 압력을 가함으로써 그 입자들을 더 고운 입자 적어도 원하는 미립도를 가진 입자로 분쇄시키고 더불어 더 고운 입자가 응집한 별개의 집괴를 수반하며, 제2 단계에서 원하는 미립도의 입자를 포함한 제품을 얻기 위하여 그 집괴에 후속적으로 기계적인 응력을 가함으로써 그 집괴를 분쇄시키는 것들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분쇄방법.

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