JPH01180285A

JPH01180285A - 分級方法

Info

Publication number: JPH01180285A
Application number: JP63002510A
Authority: JP
Inventors: Hideomi Yanaka; 谷中　秀臣; Kazuyoshi Sato; 和義佐藤; Mikikazu Hara; 原　幹和; Mutsuo Kokubu; 国分　六男; Yukiyoshi Yamada; 幸良山田; Osamu Kano; 理加納
Original assignee: Nisshin Engineering Co Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Nisshin Engineering Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1988-01-11
Publication date: 1989-07-18

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】［産業上の利用分野］この発明は、粉体を所定の粒径を基準に粗粉と微粉とに
分離する分級方法に関し、特に、乾式で分級する分級方
法に関する。

［従来の技術］所定の粒径分布を有する粉体を、より粒度が揃ったいく
つかの部分に分けることを一般的に分級という。工業的
に多用されている分級としては、粒度分布が比較的広い
粉体をある粒径を基準として、微粉側と粗粉側とに分離
するものがある。

このような分級は、例えば高炉水砕スラグ等のガラス質
高炉スラグからセメント等の水硬性材料を得る場合に使
用されている。即ち、このようなスラグを用いたセメン
トは水和硬化、特に初期材料における水和硬化が遅いと
いう欠点を有するため、このスラグをボールミル等で所
定のプレーン比表面積まで粉砕した後分級して微粉側の
ものをセメント材料として使用し、水和硬化性を高めて
いる（特開昭６ｌ−１４１６４７）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このようなガラス質高炉スラグは、粉砕
中又は粉砕後に凝集粒を形成しやすく、また、分級後も
凝集粒を形成しやすいので、微粉の回収効率が極めて低
いという問題点がある。

ところで、このようなガラス質高炉スラグから水硬性材
料を製造する場合に、粉砕助剤としてアルコール類を添
加してこのスラグを粉砕し、その後、この粉砕物を分級
してプレーン比表面積で６０００乃至１２０００ｃＩｊ
／ｇのスラグ粉末を得る方法が提案されている（特開昭
６ｌ−２７０２４０）。この技術に用いる粉砕助剤は、
粉砕効率を向上させるために添加されるものである。こ
の粉砕助剤の添加により粉砕工程における凝集粒子の生
成を抑制し、微粉存在量を増加することができ、結果と
してその後の分級工程における分級効率をある程度向上
させるものである。即ち、このような粉砕助剤は、あく
までも全体的な粉砕効率を向上させるために添加するも
のであり、粉砕助剤自体が粉砕工程中に経時変化を起こ
すような場合もあって、特に微細な粒子の凝集を十分有
効に防止することはできない。また、後述するように、
粉砕時の機械的力により密な凝集粒子を形成してしまう
場合もある等、この技術においても、微粉収率が不十分
である。

上述のような問題点は、粉砕後のガラス質高炉スラグを
分級する際に限らず存在するものであり、分級により微
粉を得ようとする場合に一般的に発生する問題点であっ
て、ひいては分級効率を著しく低下させてしまう。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、分級効率が高く、特に微粉収率が高い分級方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る分級方法は、粉体に分級助剤を添加した
後、この粉体を分級する分級方法であって、前記粉体の
分級直前の分散度を測定し、この分散度の値に基づいて
前記分級助剤の添加量を制御することを特徴とする。こ
の場合に、分級助剤としてアルコール類又はアミン類を
用いることができる。分級しようとする粉体の分散度は
、分級直前にサンプリングして測定することができる。

また、分級は乾式の気流分級機を用いて行なうことが好
ましい。更に、分級する粉体としてガラス質高炉スラグ
を用いることができ、この場合には分級後の微粉側がプ
レーン比表面積で６０００ｃｔａ２　／　ｇ以上である
ことが好ましい。

［作用］この発明においては、分級する直前の粉体に、分級効率
を高めるための分級助剤を粉体に添加するに際し、分級
直前の粉体の分散度を測定し、その値に基づいて分級助
剤の添加量を制御する。分級助剤は、粉体に存在する反
応サイトを中和する作用があり、これにより、粉体粒子
の凝集を抑制すると共に、既に形成された凝集粒子を分
散させるが、この分級助剤の適切な添加量は、分級直前
の粉体の分散度を測定することにより把握することがで
きる。従って、上述のように粉体の分散度に基づいて分
級助剤の添加量を制御することにより、分級効率を著し
く高めることができ、特に、微粉収率を極めて高くする
ことができる。

［実施例］粉体番分級するにあたり、高精度の分級を実現するため
には、分級機に供給される粉体を極カー次粒子まで分散
させることが必要である。粉砕後の粉体には、０然的に
凝集した比較的粗な構造の凝集粒子と、粉砕時に機械的
に密に凝集して形成された凝集粒子があり、これらを分
散させる必要がある。一般に、高性能な分級機には、粉
体の分散機構が内臓されている場合が多く、前記凝集粒
子のうち前者は、この分散機構により充分に分散させる
ことができる。しかし、後者の場合にはこのような分散
機構では分散することが困難である。

このような問題点を解消するため、本願発明者等は、分
級する前の粉体に粉体の分散を促進する薬剤（以下、分
級助剤という）を添加し、その後分級する分級方法を提
案している（特願昭６２−２４１４５４）。この分級助
剤により、分級後の凝集粒子の生成を抑制し、分級前に
既に形成された凝集粒子を分散しやすい状態にし、ある
いは分散させることができ、これにより分級効率を高め
ることができる。この場合に、分級助剤としてアルコー
ル類又はアミン類のように極性（双極子モーメント）が
大きい分子で構成されているものを用いることが好まし
い。即シ、極性が大きい分子を粉体粒子の表面に吸着さ
せることによって、粒子表面を電気的に中和させること
ができると共に、吸若層の外側を負極性にすることがで
きる。このため、既に形成された凝集粒子の分散を容易
にすることができ、更に再凝集を抑制することもできる
。

しかし、分級助剤をただ単に添加するだけでは、以下に
示すような不都合が生ずる虞れがある。

（１）分級する原料の種類性状等により、また、分級助
剤の種類及び添加方法等により、分級助剤の最適添加量
が異なる。

（２）分散助剤の添加量は基本的には粒子表面に単分子
吸着させる量が最適であるが、均一に吸着させることは
困難であり、極度に過剰に添加する場合には架橋現象等
によりかえって粒子を凝集させてしまう虞れがある。

（３）分級条件が変更されると、微粉・粗粉の収率及び
品質（粒度分布等）が変化し、特に粗粉が再循環される
場合、助剤の存在量も変化し、分級助剤の添加量管理が
複雑になる。

（４）分級前の粉砕過程で、粉砕助剤として分級助剤と
同様の組成を有するものを添加する場合があり、この場
合にも分級助剤の添加量管理が複雑となる。

以Ｅのような不都合は、分級する粉体の分級性を迅速に
且つ高精度で判定し、それに適した量の分級助剤を添加
することにより解消することができる。本願発明者等が
種々検討を重ねた結果、この分級性は粉体特性の一つで
ある分散度によって代表され、この分散度を予め測定す
ることにより分級助剤の最適添加量を把握することがで
きることを見出した。この発明はこのような知見に基づ
いてなされたものである。

以下この発明について具体的に説明する。

この発明に用いる分級助剤としては、前述した特願昭６
２−２４１４５４に示すように、粉体表面に速やかに吸
着又は結合しなければならないので、粘性の低い液体を
用いることが好ましい。このように、粘性が低い液体で
あれば、粉体に対して噴霧等の手段により迅速且つ均一
に添加することができる。−層均一にこの分級助剤を添
加しようとする場合には、この助剤を粉体に噴霧した後
、適宜の混合装置にて混１合することもできる。このよ
うな分級助剤としては、前述したようにアルコール類又
はアミン類が好ましい。これらは一般に極性が大きく、
粘性が低いので、上述の条件に合致している。これらは
、必要に応じて水等で希釈して使用することができる。

次に、粉体としてガラス質高炉スラグを用いた場合を例
にとって、分級助剤が粉体粒子の凝集を抑制する機構に
ついて説明する。

ガラス質高炉スラグは、明確な結晶構造はとらないもの
の、ケイ酸カルシウムと同様に、共有結合性が強い５ｔ
−０結合及びイオン結合性が強いＣａ−０結合等を構造
のベースとしている。このガラス質高炉スラグを粉砕し
て粉体状にする場合には、回転ミル等の粉砕装置を使用
するが、このスラグの破砕は、比較的弱い結合力のＣａ
−０結合の部分で選択的に進行する。この場合に、粉砕
後のスラグ粒子表面には、電気的に不飽和なＣａ２÷又
は０２−が残り、また、微視的には粉砕粒子の電子密度
にばらつきがあるため、これら粒子相互間で不飽和電子
同士の電気的な結合が生じ、この部分で再凝集が発生し
やすい。

このようにして形成されたガラス質高炉スラグの粉砕粒
子に、アルコール類等の極性（双極子モーメント）が大
きな分子を添加した場合に、上述した粒子表面の電気的
に不飽和な部分（以下、反応サイトという）にアルコー
ル等の極性分子が化学的に吸着し、反応サイトの不飽和
な電子価を中和する。これにより、粉砕粒子の再凝集を
抑制することができる。

ところで、粉砕後のガラス質高炉スラグには、前述した
ように微粉粒子（１次粒子）及び２次粒子が粉砕時に機
械的に密に凝集して形成された凝集粒子が存在し、この
密に凝集した凝集粒子が分級効率を低下させる主原因と
なる。分級助剤はこのような凝集粒子を分散しやすい状
態にする機能、又は、積極的に分散させる機能をも有し
ている７ので、凝集粒子の分散効果が大きい気流分級方
式の分級装置に適用されることにより、−層大きな分散
効果を得るーことができ、分級効率を極めて大きくする
ことができる。

一方、上述の分散助剤の最適量を把握するための粉体の
分散度は、例えば以下のように測定する。

ロート径１５ｍ１のホッパに粉体試料を１０ｇ投入し、
所定の高さ（例えば４００　ｗ＋ｍ）から試料を直径８
０ａ＋ｓの受皿に自由落下させる。この場合に、分散度
は以下に示す式で表すことができる。

分散度−（（試料投入量−受皿に溜ったｍ）／試料投入
量）　Ｘ１００　（％）即ち、この場合の分散度は、試料粉体の位置エネルギー
を運動エネルギに変化させた場合における粉体の飛散す
る度合いとして示されるもので、この分散度が大きいほ
ど凝集粒子が少ないこととなり、分級性が良好となる。

つまり、この分散度が高いほど分級後の微粉収率が上昇
する。従って、粉体の分散度が最高になるような量の分
級助剤を添加することにより微粉収率、即ち分級効率を
向上させることができる。なお、このような分散度の測
定は、粉体の経時変化等を考慮して分級直前に行なう。

このような原理を実際の分級に応用する場合には、例え
ば第１図に示すような設備を用いる。図中実線は粉体の
流れを示し、破線は信号の流れを示す。ボールミル、ロ
ーラミル振動ミル等の粉砕機により粉砕され粉粒状にな
った粉砕原料に後述する粉砕装置３で粉砕された再粉砕
粉を加えて分級原料とし、この分級原料に分級助剤を添
加する。

その後、この原料粉を混合装置１にて均一に混合する。

混合された分級原料を高性能の分級装置２で分級する。

分級後、微粉は捕集装置４で捕集されて製品となり、粗
粉は前述の粉砕装置３で再粉砕されて系内を循環する。

分散原料の一部は分級装置２の直前でサンプリングされ
、分散度測定装置１０に導かれる。この分散度測定装置
１０には、分級装置２で実際に分級された後の微粉及び
粗粉について測定した分級収率及び品質（粒度分布）デ
ータが入力され、ここで測定された分散度のデータと共
に、分級助剤の供給量を調節する電磁弁５に信号が出力
され、分級助剤が最適量になるように制御される。

この分散度測定装置１０について第２図を参照して更に
詳細に説明する。装置１０内ではサンプリングされた試
料が２つのルートに分けられ、−方はそのまま分散度測
定器１２により分散度が測定され、他方は分級助剤が例
えば０．０１重量％添加され、混合機１１で混合された
後に分散度測定器１３にて分散度が測定される。そして
、これらのデータ信号はデータ処理コントロールユニッ
ト１４に入力され、前述の分級収率及び品質データと共
に、電磁弁５に出力される。この場合に、分級助剤は通
常その添加量に最適量があり、その量において分散度の
ピークを有するので、測定器１２の分散度が測定器１３
よりも大きい場合には分級助剤添加量を減少させるよう
な信号を出力し、逆の場合には分級助剤の添加量を増加
させる信号を出力するようにコントロールユニット１４
を設定する。このようにすることにより分級助剤の添加
量を常に最適に制御することができ、前述した分級原料
の性状変化、粗粉の再循環使用等に起因する問題点を解
消することができる。

次に、この発明の方法を実際に実施した試験例について
具体的に説明する。

先ず、この試験に先立って、分級後の微粉収率及び分散
度に及ぼす分級助剤の影響について試験した。第１表に
示す化学組成を有するガラス質高炉スラグを乾燥及び脱
鉄した後、内容積が３８５ノのボールミルに５０ｋｇ投
入し、プレーン比表面積が４０００ｄ／ｇになるまで粉
砕した。

第１表（単位：重塁％）次いで、この粉砕後のスラグ粉末２ｋｇに対し、分級助
剤を夫々０．０５．０．１０．０．１５．０．２０及び
０．２５重量％スプレー添加したものを作成し、夫々高
速流動型混合機（日清エンジニアリング製、容量４．２
）、撹拌回転数３０００　ｒｐｍ　）にて５分間混合し
、この粉末を分散度試験及び分散度試験に供した。ここ
で、分級助剤としてはジエチレングリコール及びトリエ
タノールアミンを用いた。また、比較例として、混合機
で同様に処理した分級助剤無添加のスラグ粉末を分散度
試験及び分級試験に供した。

分散度試験は、前述したような方法により行なった。

分級試験は、強制渦遠心分級方式の分級機（日清エンジ
ニアリング製ターボクラシファイアＴＣ−１５型）によ
り行なった。この際に、分級点を５μｍに設定し、原料
供給速度を５．７ｋｇ／時、ロータ回転数を３９１Ｏｒ
ｐｍ、風量を１．４ｍ３／分に設定した。第３図は、横
軸に分級助剤の添加率をとり、縦軸に分級後の微粉収率
をとって、これらの間の関係を示すグラフ図であり、分
級試験の結果を示すものである。ｔＪ３図中丸印は分級
助剤としてジエチレングリコールを使用した場合を示し
、三角印はトリエタノールアミンを使用した場合につい
て示す。このグラフから明らかなように分級助剤の添加
により微粉収率が向上しているが、いずれの分級助剤も
最適添加量が存在し、その量を超えるとかえって微粉収
率が低下することがわかる。ここで用いたジエチレング
リコール及びトリエタノールアミンはいずれも最適添加
量が０．１重量％であった。

また、第４図は、横軸に分級助剤の添加率をとり、縦軸
に粉体の分散度をとって、これらの間の関係を示すグラ
フ図であり、分散度試験の結果を示すものである。なお
、第４図中丸印及び三角印は第３図と同様である。これ
によれば、分散度は第３図の微粉収率と同様な傾向を示
し、最適添加量も同様にジエチレングリコール及びトリ
エタノールアミンのいずれも０．１重量％であった。

即ち、分級直前の粉体の分散度を測定することにより、
分級後の微粉収率を把握できることがわかった。

次に、上で用いたスラグと同様の組成を有するガラス質
高炉スラグを第１図に示す装置にて分級した。原料の粉
砕はボールミルでプレーン比表面積が約４０００ｃ＋ａ
２／ｇになるまで行なった。なお、この粉砕に際して粉
砕助剤は添加しなかった。

分級助剤としてはジエチレングリコールを用いた。

混合機は前述と同様の高速流動型のものを使用した。分
級機は強制渦遠心分級方式のもの（ターボクラシファイ
アＴＣ−４０型、日清エンジニアリング製）を用い、分
級微粉の捕集はサイクロン、バグフィルタの２段捕集と
した。分級粗粉をボールミルでプレーン比表面積が約４
０００ｅｓ２／ｇになるよう再粉砕し、系内を循環させ
るようにした。分散度の測定は、前述したようにロート
径１５ｍ＋＋＋のホッパにサンプリング試料１０ｇを投
入させ、この試料を４００ｍｍの高さから直径８０ｍｍ
の受皿に自由落下させ、受皿に溜った量を測定すること
によって行なった。゛このようにして得られた分級後の
粉体について、微粉収率を測定し、更に分級後の微粉・
粗粉の粒度分布（レーザ回折方式マイクロトラック粒度
分析計）から５０％分離粒子径（ＤＰ５ｏ）、分級精度
（２５％粒子径／７５％粒子径、Ｄ　ｐ　２５／　Ｄ　
Ｐ　７５）　、及び５０％分離粒子径におけるニュート
ン効率（ηＮ）を求めた。また、比較例１として粉砕原
料（再粉砕粉は除く）に対し０．１０重量％の分級助剤
を添加したもの、比較例２として分級助剤を全く添加し
ないものを用い、同・様の測定を行なった。その結果を
第２表に示す。

この表かられかるように、この試験例の場合には、比較
例よりも微粉収率が高く、また、分級効率が高いことが
わかる。これにより、この発明の効果を確認することが
できた。

、なお、以上ガラス質高炉スラグの場合について示した
が、他の粉体についても同様にこの発明を適用すること
ができる。

［発明の効果］この発明によれば、分級前の粉体の分散度を測定し、そ
の値に基づいて分級助剤の量を適切に制御することがで
きるので、分級効率、特に微粉収率を高くすることがで
きる。また、分級原料の種類性状が変化し、あるいは分
級助剤の種類を変更等しても、速やかに分級助剤を最適
添加量にすることができ、分級助剤の添加量管理が容易
になる。

更に、分級助剤の過剰添加を防止することができる。更
にまた、分級装置゛が粗粉を循環するタイプのも、ので
あっても、分級助剤の量を粗粉循環量の変化に即時に対
応させることができる。更にまた、粉砕過程で粉砕助剤
が添加される場合にも、この粉砕助剤の残存量も含めて
分級助剤を一括して管理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る分級方法を示す系統図
、第２図はこの分級方法に用いる分散度測定装置の構成
図、第３図は分級助剤の添加量と微粉収率との関係を示
すグラフ図、第４図は分級助剤の添加量を分散度との関
係を示すグラフ図である。１；混合装置、２；分級装置、３；粉砕装置、４；捕集
装置、５；分級助剤電磁弁、１０；分散度測定装置。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦身振助剤９志加）（製電−）第３図イｉ嶋Ｊ１１号りＡ５力υｔ　　（ｌシー）第４＠

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉体に分級助剤を添加した後、この粉体を分級す
る分級方法であって、前記粉体の分級直前の分散度を測
定し、この分散度の値に基づいて前記分級助剤の添加量
を制御することを特徴とする分級方法。
（２）前記分級助剤はアルコール類又はアミン類である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の分級方
法。
（３）前記分散度は、分級直前の粉体をサンプリングし
て測定することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の分級方法。
（４）前記分級は、乾式の気流分級機によりなされるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
れか１項に記載の分級方法。
（５）前記粉体は、ガラス質高炉スラグであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項に記載の分級
方法。
（６）分級されたガラス質高炉スラグの微粉側において
、そのプレーン比表面積が６０００ｃｍ＾２／ｇ以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の分
級方法。