JPH01307460A - 粉砕性試験装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体材料を粉砕する装置に係り、特に粉砕装置
、とりわけローラ式粉装置の粉砕性を評価するのに好適
な粉砕性評価装置に関する。

〔従来の技術〕

石炭、セメントクリンカ或いは鉱石等の固体材料はその
目的に応じて粉砕機により粉砕され利用されるが、この
場合粉砕装置の粉砕性を評価するのにハードグローブミ
ル（Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ　Ｍｉｌｌ）と称する粉砕装置
が用いられ、その試験方法は日本工業規格（ＪＩｓ）に
より定められており、得られた結果はハードグローブ指
数（Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ　Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ、
Ｉｎｄｅｘ）として標準化されている。

第８図にハードグローブミル（試験装置）の構成を示す
。

この構成の装置において、試料は粉砕容器底部に設けた
粉砕レース３に配置した複数個の粉砕ボール１のレース
内面の転勤により一定時間粉砕される。

この場合粉砕ボールｌはトップリング２により粉砕レー
ス３側に圧接される。トップリング２はシャフト４に装
着された変速機９を介してモータ７により回転駆動され
る。また粉砕リング圧接用の荷重としてはトップリング
回転軸１１に挿通配置した錘５（通常約８　ｋｇ程度）
を３個使用する。なお、符号６はカウンタ、８は回転数
検知器、１０は架台である。

この構成のハードグローブミルによって得られた結果は
バッチ式と連続式の相違はあるものの、このミルとほぼ
同一構成のボールミル（ポールレースミル、リングボー
ルミル或いはＥミルとも称される）や、多数のポールを
回転体内に収納して被粉砕物と撹拌することにより粉砕
を行うチューブミル等ではその粉砕の基本形式が近似し
ているため前記試験装置の結果は直接利用することが可
能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えば４微粉炭焚ボイラを有する火力発電所では、発電
プラントの大型化に伴いボイラに徽扮炭を供給する粉砕
装置も大型化し、かつ微粉粒度の向上や負荷変動運用対
応性の向上など装置の高性能化が要求されている。同様
な要求はセメントの分野でも生じている。この要求を満
たすためローラミルと称する粉砕装置が使用され始めて
いる。

第９図はローラミル（竪型ローラミル）の構造を示す。

石炭等の被粉砕物５１は装置内を落下し、粉砕部に至る
。粉砕部にはアームホールドフレーム５７、粉砕ローラ
アーム５６、粉砕ローラシャフト５５により支持された
粉砕ローラ５４が、モータ６１により回転駆動される粉
砕テーブル５３の円周方向に対して複数個配置しである
。この構成の粉砕部に至った被粉砕物は粉砕テーブルの
回転と、この回転により粉砕テープに対して相対的に回
転する粉砕ローラとの運動により粉砕さ屯る。粉砕され
た被粉砕物はウィン・ドボックス６７を経て粉砕部に上
昇する熱風５８により乾燥されるともに、この上昇流と
共にミルケーシング６８内を上昇し、旋回ベーン６３に
より旋回力を与えられて分級器６２内に流入する。この
内部において大型の粒子は旋回上昇流に抗して落下し、
フラッパ６６を経て再度粉砕部に落下して再粉砕される
。−万機粒子６５は空気の上昇流と共に排出管６４を経
て装置外部に排出され燃焼装置などに気流輸送される。

このローラミルに対して第８図に示すハードグローブミ
ルで得た粉砕性の指標を直接適用するにはすくなからぬ
無理がある。即ち、ローラミルでは粉砕ローラの各々が
特定の位置に固定され、っまりローラの回転軸は特定の
位置に固定されており、粉砕ローラに接触する粉砕テー
ブルが回転することにより粉砕ローラは相対的に粉砕テ
ーブル上を回転する構成となっている。従ってボールミ
ルのように粉砕レース面内の循−（公転）運動が存在し
ない。この結果、粉砕ローラと粉砕テーブルの接触面に
は大きな捩じりが生じ、この捩じりが被粉砕物に対する
剪断力として作用する。この剪断力の発生により微粉の
生成量はボールミルに比較してかなり増加することが予
測される。このような事情のためローラミルでの粉砕を
想定する場合にはバッチ式の試験機でもローラの粉砕機
構に対応する能力が求められる。然しなから現時点では
ローラミルの粉砕特性の評価においても前述のハードグ
ローブ指数がそのまま用いら　　゛れている。この結果
その評価に対する信頼性はボールミル等に対するものに
比較して低いものとならざるを得ない。

より具体的には、従来のハードグローブ式ミルにおいて
は粉砕レース面上に粉砕ボールを挿入し、これら粉砕ボ
ールに押圧力を加えるトップリングを加圧させた状態で
粉砕レースを回転させることにより試験を行う方法を採
用している。この方法は固体材料の粉砕性評価方法とし
て簡便であることころから広（使用され、米国や日本の
工業規格にも定められた方法となっている（日本：ＪＩ
Ｓ　　Ｍ２ＳＯ４゜米国：ＡＳＴＭ　　Ｄ４０９−７１
＞。

このミルの粉砕性評価はボールミルやチューブミル等に
おいては前述の如く大変有用であるが、ローラの回転軸
が外部容器に固定され、外部容器にたいしては特定の位
置に固定される竪型ローラミルではローラには攪拌作用
は全く無く、ローラ同士が衝突して粉砕を促進するとい
う作用もないなど、ボールミル等とはその粉砕作用、粉
砕工程が相当異なる。

このため粉砕部材をポールとする装置により行われた粉
砕性評価結果をこのローラミルに使用するのは大きな無
理がある。

〔課題を解決するための手段〕

以上に示した従来技術では、粉砕のメカニズムにかなり
相違があるボールを、粉砕部材とした装置をローラミル
に利用するという点において根本的に無理があるとの認
識に立脚し、ハードグローブミルの構成を、粉砕リング
とこの粉砕リング対して相対的に転勤するローラとから
構成し、具体的にはローラをトップリング等の加圧手段
に固定し、ローラと接触する粉砕レースを回転するか、
または反対に粉砕レースを固定して加圧手段と共にロー
ラを回転させるか等して、要するに粉砕レースとローラ
との相対的な回転運動をおこなわせることにより、ロー
ラミルと同じ粉砕メカニズムによる粉砕性試験装置を構
成し、以てローラミルに対して高い信頼性を有する粉砕
性評価装置を構成する。

〔作用〕

粉砕テーブルとローラとの相対的な回転運動によりテー
ブル上の微粉層に対しては定期的（間歇的）に荷重が加
わり、この粒子には具的には圧壊と剪断による粉砕力が
加わることになる。この粉砕力はローラミルの粉砕力と
基本的に同じものであり、実機の竪型ローラミルの粉砕
性評価の際に高い指標を与えることになる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に詳細に説明する。

第１図および第２図は第１の実施例を示し、第１図は粉
砕レース直径に沿った装置断面を示す図、第２図は第２
図に示す構成の装置の平面図である。

符号１２は粉砕ローラであり、シャフト１５によりロー
ラヘッド１３に対して固定しである。このように構成さ
Ｋた粉砕ローラ１２が図示の構成では粉砕レース３の円
周方向に対して１２０°間隔で３個配置されている。ま
た４はシャフトであって、ローラヘッド１３を介して粉
砕ローラ１２に対して押圧力を伝達すると共に、このロ
ーラヘッド１３を回転させる力も伝達する。なお、軸駆
動変速系、回転数計測系、荷重系または粉砕レース３を
有する粉砕容器は第８図に示したハードグローブミルと
同じであるためその説明は省略する。

同図の構成において、ローラヘッド１３はシャフト４と
機械的に接・続しており、モータと変速機により駆動さ
れる。被粉砕試料は試験前に粉砕レース３内に仕込まれ
、粉砕ローラ１２の回転によって粉砕される。なお図示
の構成では粉砕ローラ１２は３個配置しであるが、その
配置個数はこれに限定する趣旨ではなく、２個、または
４個若しくはそれ以上であっそもよい。

第３図は第２の実施例を示す。

１７は粉砕ローラであり、この実施例の場合には粉砕ロ
ーラの形状を略円錐台形に形成する。これに対応して粉
砕レース２２のうち粉砕ローラ１７と接触する面を、円
錐台形の母線と一敗するよう形成しである。この構成で
は２個の粉砕ローラ１７がローラシャフト１９を介して
ローラヘッド１８に装着され、ローラヘッド１８がシャ
フト４により回転すると、このローラヘッドに取り付け
た粉砕ローラが粉砕レース２２の粉砕面を転勤する。被
粉砕試料は予め粉砕レース面２２に仕込まれであるので
、この粉砕ローラの転勤により粉砕される。

さらに第７図は第３の実施例を示す。

この実施例においては、前記第１及び第２の実施例とは
逆に複数個（図示の場合は４個）の粉砕ローラ３１を取
りつけたローラヘッド３７をスプリング３９により加圧
固定し、粉砕レース４０を設けた回転テーブル３４をシ
ャフト３５を介して回転駆動させる構成としである。な
お、符号３３はローラシャフト、３８はこのローラシャ
フト３３をローラヘッド３７により支持するための軸受
である。

この構成の装置は実機の竪型ローラミルの構成に近く、
評価結果もより実機に近似したものと期待できる。しか
し、被粉砕試料の仕込み方法若しくは粉砕機の試料の取
り出し方法を考慮すると、前記２つの実施例の方が使い
勝手は良いものと思われる。

〔比較例〕

以上に示した本発明と従来技術との比較結果を以下に示
す。

第４図は、第１図及び第２図に示した第１の実施例の装
置と、・従来型のハードグローブミル（ボールミル）粉
砕試験結果を示す。

同図を用いてミル容器内の石炭ホールドアツプ（仕込み
量）に対する粉砕速度（２００メソシユパス量）の関係
について、ローラミルとボールミルとの結果を比較して
説明する。試料としては同一種の石炭を用い、これを粉
砕し、おなじ粒径範囲に篩分けし、同一回転速度の１５
ｒｐｍで４分間粉砕した。

粉砕に要した総回転数は何れのミルでも６０回転である
。また、荷重も同じ２９　ｋｇ　ｆとした。同一ホール
ドアツプＷで比較すると、本発明装置のハードグローブ
ミルよりも粉砕速度Ｗが大きいことがわかる。

また何れの形式のミルにおいても、ホールドアツプＷの
増加に対応して粉砕速度Ｗは最初は急激に増加するが、
あるホールドアツプＷからは粉砕速度Ｗはほぼ一定量に
漸近す傾向が強まる。

第５図は回転速度、粉砕時間及び実内ホールドアツプを
同一条件として、荷重Ｍを変化させながら粉砕実験を行
ったものである。荷重Ｍの増加と共に粉砕速度Ｗは増大
するものの、ローラミルにおける粉砕速度Ｗのほうが大
きい。両ミルの粉砕速度Ｗを比較すれば、実験を行った
全荷重範囲でローラミルの方がその速度はボールミルに
比較して約１．７５倍となることがわかる。

前記ＪＩＳでは、石炭の粉砕性を評価するのにハートグ
ローブ指数（ＨＩ　Ｇ）を定めているのは前述のとおり
であるが、その値は以下の式で求めることができる。

ＨＩ　Ｇ＝　１３．０＋６．９３　ＸＧＨ・　・　・　
・　・　（１）ここで、ＧＨはハードグローブミルを用
いて試料５０ｇを粉砕した後の２００メソシユパス量を
示す。

また、ローラミルを用いて得られた実験結果ＧＲを上記
（１）式に代入し、ローラミルの粉砕性指数ＲＧ　Ｉ　
　（Ｒｏｌｌｅｒ　Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ　Ｉｎｄ
ｅｘ）とする。

ＲＧ　Ｉ　＝　１３．０＋　６．９３　ｘＧＲ・　・　
・　・　・　（２）上記式においてＧＲは、ハートグロ
ーブミルの条件と同じように、ローラミルを用いて試料
５０ｇを粉砕した後の２００メツシユパス量を示す。

第６図に示す結果は各種の石炭に対してＪＩＳに定める
同一条件で粉砕した結果から導き出したＨＧＩとＲＧＩ
とを比較したものである。試供炭には様々な石炭を用い
た。ｙｉ青炭を中心としているが、褐炭や無煙炭も含ま
れている。また固有水分が１０％を超える石炭や、その
水分が殆ど０％に近い石炭もあった。さらに灰分含有量
の範囲は１％以下から３０％を超える石炭まであり、多
種多様である。このような非常に多くの種類の石炭を用
いて実験を行った結果ＨＧＩとＲＧＩとの間には次の式
（３）に示されるような一義的（−次比例的）な関係の
あることが分かった。

ＲＧＩ〜１．５ＸＨＧＩ・・・・　（３）以上のように
、ローラミルとハードグローブミルとでは異なった粉砕
性を示すことは明らかである。

またローラミル型の間歇式粉砕性評価試験機は非常に有
効であり、またローラミルを対象として石炭の粉砕性を
予測する場合、ローラ式粉砕試験機による粉砕性評価方
が正確かつ有効であることがわかる。

〔効果〕

本発明は粉砕リイグとこの粉砕リング対して相対的に転
勤するローラとから構成し、具体的にはローラをトップ
リング等の加圧手段に固定し、ローラと接触する粉砕レ
ースを回転するか、または反対に粉砕レースを固定して
加圧手段と共にローラを回転させるか等して、要するに
粉砕レースとローラとの相対的な回転運動をおこなわせ
ることにより、ローラミルと同じ粉砕メカニズムによる
粉砕性試験装置を構成したので、粉砕用部材をボールと
した従来の装置に比較してローラミルの粉砕性評価を正
確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す粉砕ローラを用い
た粉砕性試験装置の断面図、第２図は第１図に示す装置
の平面図、第３図は第２の実施例を示゛す粉砕ローラを
用いた粉砕性試験装置の断面図、第４図は本発明装置と
従来装置の比較をミル内石炭ホールドアツプと粉砕速度
との関係で示す線図、第５図は本発明装置と従来装置の
比較を荷重と粉砕速度との関係で示す線図、第６図はハ
ードグローブ指数とローラミルの粉砕性指数との関係を
示す線図、第７図は第３の実施例を示す粉砕性試験装置
の断面図、第８図（Ａ）は従来のハードグローブミルの
側面図、同（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線による断面図、第
９図は竪型ローラミルの縦断面図である。 ３．２２．４０・・・粉砕レース ４・・・ローラヘッド用シャフト １２．１７・・・粉砕ローラ １３．１８．３７・・・ローラヘッド 第１図 第２図 第３図 第４図 ミｊし囚石乃１ホー１吐ア、プＷ　（９）第５図 石ｔ　Ｍ　（ｋｇｆ） 第６図 ハーヒク゛ローフ゛譜ｉ子父 第７図 第８図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レース面と、このレース面に接触して試料を粉砕
   する部材と、この試料粉砕用部材を加圧する手段と、レ
   ース面及び試料粉砕用部材のうち一方を回転させる手段
   とからなり、かつこれら手段及び部材の加圧量、回転数
   のうち少なくとも一方を測定する手段を有する装置にお
   いて、加圧手段とレース面との間に試料粉砕用部材とし
   て一以上の粉砕ローラを配置し、粉砕ローラとレース面
   のうち一方を回転させることにより粉砕ローラとレース
   面とを相対的に回転させるよう構成したことを特徴とす
   る粉砕性試験装置。
2. （２）粉砕ローラをローラヘッドに取りつけ、レース面
   は固定し、かつローラヘッドを回転させることにより粉
   砕ローラをレース面に対して転動させるよう構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の粉砕性
   試験装置。
3. （３）粉砕ローラを固定型のローラヘッドに取り付け、
   この粉砕ローラと接触するレース面を回転するよう構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   粉砕性試験装置。