JPH02119952A - 粉砕処理装置 - 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、粉砕や母体物質の粒子表面に干物質が付着し
ている被処理粒体から該干物質を剥離させる粒体の表面
改質を行なうための粉砕処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、粒体の表面改質方法として、篩分は法のほか、慣
性力利用分級機や回転ドラム型分級機などを用いた方法
が知られている。第３図〜第５図は従来公知の改質方法
の説明図であり、第３図は篩分は法による概略的な斜視
図である。符号４０は篩であって、篩上に被処理粒体を
供給し、篩上で被処理粒体を上下または前後にそれぞれ
揺動や振動を加えて、被処理粒体同志を擦り合せながら
母体物質と干物質に分離し、分離後は母体物質を篩上残
分として、干物質を篩下としてそれぞれ回収する。第４
図は慣性力利用分級機を利用した場合の改質方法の模式
図であって、被処理粒体を壁面に向かって高速で噴出さ
せると被処理粒体が得た運動エネルギで壁面に衝突し、
この衝突時の衝撃により干物質が剥離される。この時、
同時に壁面と平行に下方から上方に向かって空気を流し
ておけば、母体物質は空気の流れに抗して落下し、干物
質は空気に同伴されてＥ方へ搬出される。第５図は回転
ドラム型分級機を利用した場合の改質方法であって、回
転円筒４１を適度な角度をもたせた状態で回転させなが
ら、回転円筒４１下方から上方に向かって空気を流し、
逆に回転円筒４１上方に配したシュート４２から回転円
筒４１上部に被処理粒体を供給すると１回転円筒４１内
で被処理粒体同志が擦れながら回転円筒４１下部に向か
って搬送され、母体物質は空気に抗して回転円筒４１下
部に流下し、また干物質は回転円筒４１上部から空気に
同伴されて搬出され、それぞれ分離される。

ところで、次の如き回転皿および固定環を有する遠心流
動粉砕装置を応用した表面改質装置を１本出願人は最近
開発して、特願昭６３−２２０２４６号として特許出願
した。

この回転皿は、回転軸心が縦方向に向いていて。

少なくとも中央部分が下方に向かって拡径する皿面を有
し、かつ該皿面の縦断面が凹状に湾曲している形状の回
転自在な円状のものである。

固定環は、少なくとも上部が上方に向かって縮径する内
壁面を有し、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形
状であり、前記回転皿と同軸的に周設されて静止してい
る。

そして、その表面改質装置は、前記回転皿の皿面と固定
環の内壁面とが、回転皿と固定環との間の微小隙間を除
いて、連続的な円滑面に形成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前述したような表面改質装置において、比重
の大きい、いわゆる高比重の母体物質の粒子表面に干物
質が付着している被処理粒体から該干物質を剥離させる
粒体の表面改質を行なう場合に、回転皿の皿面は全体と
して凹状に湾曲し、さらに回転皿と固定環の隙間から該
皿面底部までの高さが高い状態下では、表面改質装置内
に供給された改質媒体と被処理粒体のうち、回転皿の皿
面に保有される改質媒体および被処理粒体量の割合が増
え、この結果、該皿面部の上層部には１表面改質された
母体物質が堆積し、さらに下層部には、投入時の表面改
質原料のままで堆積するといった２分層を形成すること
になる。このため、前記上層部および下層部の両層は、
表面改質装置を一定速度で駆動しているにもかかわらず
流動しない一種のデッドスペースの状態を呈することに
なり、表面改質装置内部の改質室は、実質的にはデッド
スペース分だけ有効処理容積が減少するとともに、その
表面改質装置が特徴としている被処理粒体および改質媒
体の遠心流動運動も変則的になるなど、母体物質から一
旦剥離された干物質が母体物質とともに回転皿の皿面凹
部に長時間滞留し、このため、干物質が排出されないた
めに結果として電力原単位が悪くなったり、あるいは装
置全体として改質による単位時間当りの処理量が減少し
、回転皿の皿面上に堆積された原料は、最終的には、改
質されないまま排出されるため、原料の表面改質効率が
低下するなどの欠点を有していた。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、前記欠点をなくすために、回転軸心
が縦方向に向いていて、少なくとも中央部分が下方に向
かって拡径する皿面を有し、かつ該皿面の縦断面が凹状
に湾曲している形状の回転自在な円状の回転皿と、少な
くとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有し、該
内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形状であり、前記
回転皿と同期的に周設されて静止している固定環とを具
備し、前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回転皿
と固定環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑面に
形成されている遠心流動装置において、該回転皿と固定
環の隙間から皿面までの高さと回転皿最大内径の比率を
０．０３〜０．０５に構成し、さらに、皿面部を略々水
平に、かつ、広い平面を有した凹状を形成している構成
にした。

［作用Ｊ 回転皿の皿面と固定環の内壁面とで囲まれる処理室内に
被処理粒体と改質媒体とを収容し、回転皿の皿面を広く
平らにし、さらに回転皿と固定環の隙間から該皿面まで
の高さ（Ｈ）と回転皿最大内径（Ｄ）との比率（Ｈ／Ｄ
）を０．０３〜０．０５に構成された装置を駆動させる
ことで、被処理粒体や改質媒体は皿面上を互いに摩砕さ
れながら遠心力により回転皿の外周面に強く押しつけら
れ、さらに、被処理粒体や改質媒体は回転皿の回転速度
よりも遅い速度で円層方向に公転しながら、皿面と内壁
面を循環する上下方向の円運動をも行ない、これら二つ
の運動を合成した縄を細うような螺旋進行運動（この運
動は遠心流動と通称されている。）を行なう、これによ
り、被処理粒体同志または被処理粒体と改質媒体とが擦
れ合い、被処理粒体が粉砕（特に摩砕）されたり、被処
理粒体の表面から干物質が剥離されたりする。

本発明で採用している表面改質などの粉砕処理装置は、
被処理粒体や改質媒体を遠心流動させるものであり、被
処理粒体の摩砕作用が顕著である。

このため、短時間のうちに微粉砕または表面改質が行な
われる。そして、導入される気体により干物質である細
粉が速やかに排出されるので、干物質の再凝集または母
体改質への再付着を防止でき効率よく分離できる。

また、摩砕される被処理粒体の硬度がロフト毎に異なる
場合であっても、装置内での原料の滞留時間を変えるだ
けで容易に対処できる。

母体物質が軟らかくて干物質が硬い被処理粒体を表面改
質する場合、あるいは８母体物質が硬くて干物質が軟ら
かい被処理粒体を表面改質する場合でも、装置内での被
処理粒体の滞留時間を変えて、被処理粒体同志または被
処理粒体と改質媒体との擦れ合いの程度を変えるだけで
容易に対処できる。

さらに、小径の粒体についても確実に細粉にまで粉砕し
たり、干物質を剥離できる。

［実施例］ 以下１図面を参照して実施例について説明する。

第２図は本発明方法を実施するに好適な表面改質用の粉
砕処理装置の全体側面図、第１図は要部縦断面図である
。

符号ｌは固定環、２は回転皿である。固定環ｌは底面が
プレート３で封じられたドラム状ケーシング４の上側に
固設され、該プレート３は脚柱５により支承されている
０回転皿２には支持ブロック６が固設され、該支持ブロ
ック６はベアリング装置７を介して前記プレート３に支
持されている。

すなわち、プレート３の中央部分には開口８が穿設され
、ベアリングハウジング９のフランジ部ｌＯが該開口８
の縁部に係止され、ポル）１１により固定されている。

支持ブロック６の下側には駆動軸１２が連結されており
、該駆動軸１２は継手１３を介して減速機１４の出力軸
１５に連結されている。符号１７は駆動用の可変速型の
モータであり、減速ｌ１１１４に連結されている。

回転皿２の上側には蓋部材１８が取り付けられている。

該蓋部材１８はその下端外周にフランジ１９を備えてお
り、該フランジ１９が固定環ｌの上端外周縁に突設され
たフランジ２０上に載置され、ボルト２１により固定さ
れている０Ｍ部材１８の中央には排出管２２が設置され
、該排出管２２内は固定ＩＪ：ｌｔ、回転皿２および蓋
部材１８で囲まれる粉砕または改質のための処理室２３
内に連通している。蓋部材１８には投入管２４が設けら
れており、該投入管２４内は処理室２３内に連通してい
る。

つぎに、第１図を参照して固定環ｌおよび回転皿２の構
成について詳細に説明する。

固定環ｌは、軸心方向を鉛直方向にして設置された環形
状のものであり、高さ方向の中途部分（以下、中部とい
う、）ｌｂが最も拡径している。

固定環ｌは、該中部１ｂから下方部分（以下、下部とい
う、）ｌｃが下方に向かってわずかに縮径し、該中部か
ら上方部分（以下、上部という、）１ａは上方に向かっ
て縮径している。したがって、該固定環ｌの内壁面ＩＡ
は下部１ｃから中部１ｂに向かってわずかに拡径し、中
部１ｂは略鉛直であり、中部ｔｂから上部１ａに向かっ
て縮径する形状であり、かつ該内壁面ＩＡは縦断面が凹
状に湾曲している。なお、固定環ｌの中部１ｂの外周面
にはフランジ２５が突設され、該フランジ２５がケーシ
ング３の上端外周に突設されたフランジ２６に載置され
、ポルト２７により固定されている。

回転皿２の皿面２Ａは、中央部分２ａでは下方に向かっ
て拡径する形状であり、該中央部分にひき続く中間部分
２ｂでは略々水平であって、かつ、中間部分２ｂ（Ｍ）
と回転皿最大内径（Ｄ）との比率（Ｍ／Ｄ）を例えば０
，１〜０．３に構成させた広い平面を有しており、該中
間部分２ｂにひき続く外周部分２Ｃでは上方に向かって
拡径する形状である。この皿面２Ａは全体として比較的
浅い凹状に湾曲しており、前記固定環ｌの内壁面ＩＡと
該皿面２Ａとは固定環ｌと回転皿２との間の微小な隙間
２９を除いて連続的な円滑面を形成している。

回転皿２の中央部分には尖頭のキャップ３０が装着され
、ポルト３１により止め付けられている０回転皿２の中
央部分には軸孔３２が穿設され、前記支持ブロック６の
上端が該軸孔３２に嵌入されている。上記ポルト３１の
下端は該支持ブロック６の上端に設けられたピース３３
に螺合されている。

なお１図示はしないが、固定環１の内壁面ＩＡと回転皿
２０皿面２Ａにはそれぞれライナが装着されている。

前記プレート３には空気などの気体の導入口３４が穿設
され、配管３５を介して気体をケーシング３内の気体室
３６に導入可能としである。

また、前記排出管２２にはバッグフィルタなどの粉体捕
集手段（図示略）が接続されている。

このように構成された表面改質用の粉砕処理装置による
粒体の表面改質方法の一例についてつぎに説明する。

あらかじめ、処理室２３内には例えば球状のポールから
なる改質媒体が多数装入されている。

まず、例えば、母体物質の粒子表面にこの母体物質とは
異質の干物質が付着している被処理粒体を投入管２４か
ら装置内に投入する０回転皿２の回転に伴って被処理粒
体および改質媒体は固定環１の内壁面ＩＡと皿面２Ａと
を循環する円運動（矢印Ｓ）と、回転皿２の軸心回りの
公転運動との合成による縄を絢うような螺旋運動（遠心
流動）を行ない、その間で被処理粒体の粒子表面の摩砕
または剥ぎ取りを行なう。

すなわち、回転皿２を回転させると、改質媒体は遠心力
により外周方向に移動され、この速度エネルギによって
固定環ｌの内壁面ＩＡを這い上り、その這い上る力が重
力より小さくなったら次いで該内壁面ＩＡから離れて回
転皿２の皿面２Ａ上に落下する０皿面２Ａ上に移動した
改質媒体は、この皿面２Ａに沿って外周方向に転勤しな
がら移動し、再び固定環ｌへ向けて移動される。

また、回転皿２を回転させると、改質媒体は回転皿２の
回転速度よりも遅い速度で円周方向に公転する。したが
って、改質媒体は、前述のように皿面２Ａと内壁面ＩＡ
を循環する上下方向の円運動Ｓの他に１回転皿２の軸心
回りを回転する公転運動をも行ない、これらの二つの運
動を合成した縄を細うような螺旋進行運動（遠心流動）
を行なう。

このように、改質媒体は回転皿２の円周方向への運動を
維持しつつ内壁面ＩＡを這い上る運動を行なうのである
が、この内壁面ＩＡが固定されているとき、改質媒体の
円周方向速度（公転速度）および改質媒体の這い上り速
度との合成速度がそのまま内壁面ＩＡと改質媒体の速度
差になる。したがって、改質媒体と内壁面ＩＡとの速度
差は極めて大きなものとなり、内壁面ＬＡ上を移動する
際の改質媒体の作用による摩砕作用は著しく強いものと
なる。

さらに、内壁面ＩＡから離脱して皿面２Ａ上に着床した
改質媒体は、この皿面２Ａに沿って外周方向に滑らかに
転がりながら移動するので１皿面２Ａ上を転動する際の
運動により、内壁面ＩＡを駆は上る際に得た位置エネル
ギを半径方向への運動エネルギに変換することができる
から、改質媒体に一旦付与されたエネルギをいたずらに
消費することなく、剥離作用に有効に利用することがで
きる。さらに、皿面２Ａに沿って降下する際は。

改質媒体はこの皿面２Ａ上を遠心力によって外周方向に
向かってスムースに転動するから、この転勤運動中にお
いても干物質の剥離が行なわれる。

このように、改質媒体と被処理粒体が部分的に流動不可
能な状態に陥ることもなく、全体的に遠心流動状態を呈
することができるように、回転皿２と固定環ｌの隙間２
９から皿面の中間部分２ｂまでの高さ（Ｈ）と回転皿最
大内径（Ｄ）との比率（Ｈ／Ｄ）を０．０３〜０．０５
に構成しである。ところが、Ｈ／Ｄを０．０５以上にし
た場合の深底タイプの回転皿を有した粉砕処理装置につ
いては従来技術で述べた通りであるが、Ｈ／Ｄを０．０
３以下にした浅底タイプの回転皿を有した粉砕処理装置
では、回転＠２と固定環ｌの隙間２９から皿面中間部分
２ｂまでの高さ（Ｈ）力（／Ｊ）さくなるとともに、回
転皿の皿面中ｆｌＪ１部分２ｂにひき続く上方に向かっ
て拡径する形状の外周部分２Ｃがなくなる結果、皿面２
Ａと内壁面ｌＡを循環する上下方向の円運動Ｓに大きく
寄与している被処理粒体および改質媒体の皿面２Ａから
内壁面ｌＡへの四い上りに必要な助走区間としての役割
がなくなり、局部的に遠心流動が生じるものの全体とし
ては被処理粒体および改質媒体が回転皿上に着床したま
ま回転皿と一緒に回転するといった現象を呈することに
なり、改質作用は行なわれないことになる。

配管３６．気体室３６および間隙２９から処理室２３内
に適当量の空気を導入しておき、前記したような遠心流
動を一定時間継続すると、被処理粒体の表皮の干物質が
摩砕あるいは剥ぎ取りにより剥離され、剥離された干物
質は空気とともに排出管２２から搬出される。こうして
被処理粒体は干物質と母体物質とに分離される。

なお、遠心流動している被処理粒体および改質媒体中に
隙間２９から気体が吹き込まれるので。

被処理粒体から剥離された干物質は直ちに気流搬送され
て排出される。このため、−旦剥離された干物質が再び
母体物質に付着することがない。

勿論、処理室２３内への空気の導入は、配管３５からの
空気の吹き込みで行なう代りに排出管２２からの吸引で
行なうこともできる。

このようにして、被処理粒体の表面から干物質を確実に
剥離することができ、高純度の母体物質または干物質を
効率良く得ることができる。また、この母体物質は、実
質的に表皮の干物質のみが剥離されたものであり、圧潰
作用などは殆ど受けず、はぼ原型を有するものであり、
粒子形状の好適な母体物質を回収できる。

本発明方法によると、各種の物質を母体物質とする粒子
表面から通常は異質な干物質を、場合によっては同質の
干物質を剥離することができるが、本発明は特に、鉄、
銅、ニー、ケル、コバルト、アルミニウムなどの金属（
純金属または合金）の粒子表面から酸化物、窒化物、炭
化物などよりなる干物質を剥離する場合に好適である。

例えば、本発明は純鉄の粒子表面に付着したスラグを剥
離する場合に好適に採用できる。金属粒子の表面からス
ラグを剥離する場合、通常、被処理粒体が１０ｍｍ以上
の場合は、前記の従来技術方法においても１割りと表面
改質効率の高い処理のできることが多いが、被処理粒体
が１ｍｍ以下になると、表面改質効率が著しく低下し、
事業ベースとしての採算が合わず、やむなく未処理のま
ま埋め立てなどに使用するか、あるいは、付加価値の低
いものに利用方法するしかないのが実状である。

ところが、本発明における粉砕処理装置を用いると、特
に、被処理粒体がｉｎｍ以下の小粒径の場合であっても
１表面改質効率が著しく向上するとともに、十分事業ベ
ースとしての採算にのり、さらに、母体物質の有価回収
および干物質の回収が容易にできる。

本発明方法では、改質媒体または被処理粒体のうちで改
質媒体の役目を果たすものを用いることにより干物質の
剥離を促進できる。改質媒体としては、被処理粒体の母
体物質と同材質の粒子が好適であるが、硬質粒子（例え
ば、鋼球や、コランダム、ジルコニアなどのセラミック
ポール）であれば被処理粒体と改質媒体とは異なる材質
のものであっても良い、媒体の表面をポリアミド樹脂（
商品名ナイロン）などで被覆しても良い。

また、改質媒体は１０ｍｍ程度の直径のものが摩砕に好
適であるが、より効率のよい摩砕を行なうには、被処理
粒体の径が改質媒体の径の５〜２０％となるようにする
のが良い、なお、被処理粒体をあらかじめある程度一定
粒径以下に破砕しておくか、または、未粉砕物であれば
最初から前記した条件に合う粒子径のものを準備してお
くこともできる。

つぎに、上記粉砕処理装置により粉砕を行なう場合の作
動について説明する。

粉砕を行なう場合は、処理室２３内に原料と粉砕媒体と
を装入し１回転皿を回転させる。そうすると、粉砕媒体
は前述した改質媒体と同様に遠心流動する。そして、こ
の遠心流動時における粉砕媒体と内壁面ＩＡとの速度差
が極めて大きく、内壁面ＩＡ上を移動する際の粉砕媒体
による粉砕ないしは摩砕作用は著しく強いものになる。

この粉砕の場合、表面改質の場合と同様に、粉砕媒体の
運動エネルギおよび位置エネルギの無駄な消費が少ない
、また１皿面２Ａ上を粉砕媒体が転動しながら遠心方向
に移動する際にも原料の粉砕が行なわれる。

なお、この粉砕の場合も隙間２９からの空気の導入を行
なうことにより、製品粒度にまで達した細粉は気流搬送
されて排出管２２から搬出され、捕集手段にて捕集され
る。このように、細粉を連続的に排出することができる
ので、原料の過粉砕が防止される。

かかる粉砕処理装置による粉砕方法は、各種の鉱物や金
属、有機物質の粉砕にも適用できる。粉砕処理装置を用
いて粉砕を行なう場合、原料の粒径は１ｍｍ以下におい
て、特に別の粉砕方法に比べて著しい効果が発生する。

粉砕媒体としては、硬質の鋼球やコランダム。

ジルコニアなどのセラミックポールが好適である。

また、ポール表面をポリアミド樹脂（商品名ナイロン）
などで被覆しても良い、粉砕媒体の直径は３〜５０ｍｍ
、　とりわけ５〜１０ｍｍ程度のものが好適である。

なお、粉砕および表面改質のいずれの場合であっても回
転皿２は、例えば５０〜１１０００ｒｐ程度で回転され
る。

本発明において、前記隙間から吹き込む気体は、通常の
場合、空気が用いられるが、例えば酸化され易い金属を
粉砕または表面改質する場合には。

窒素など空気以外の気体を用いても良い。

なお、本発明方法を実施する場合においては、回転皿の
回転速度は一定としても良いのであるが、規則的ないし
は不規則的に変動させても良い０回転数を変動させるこ
とにより、媒体や原料の圧動に不規則性が与えられ、摩
砕作用が向上される。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかな通り１本発明は。

被処理粒体を遠心流動させながら表面改質し、かつ装置
内に気体を導入することにより、生じた子物質である細
粉をすみやかに排出するものであるので、効率の良い表
面改質を行なうことができる。このため、剥離した子物
質が再び母体物質に結合したり、剥離した子物質同志が
結合し合うこともなく、短時間で効率良く、かつ確実容
易に子物質を剥離でき、確実容易に子物質を取り出すこ
とができる。特に、本発明によると、従来法では表面改
質できなかった高比重の被処理粒体の改質をスケールア
ップされた大処理量用の装置にて行なう場合でも、改質
媒体および被処理粒体が部分的に流動しないスポットい
わゆるデッドスペースが生じることもなく、また、子物
質および母体物質のいずれを製品とする場合であっても
、それらを高収率にて回収できる。また、デッドスペー
スとして被処理粒体が堆積することがないため表面改質
率が低下することもなく、電力原単位が著しく小さくな
り、表面改質の処理コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例装置の要部縦断面図、第２図は表面改質
用の処理装置の全体側面図、第３図、第４図および第５
図は従来例の説明図である。 １・・・・・・固定環、 ＩＡ・・・内壁面、 ３・・・・・・プレート １４・・・・・・減速機。 １８・・・・・・蓋部材、 ２３・・・・・・処理室、 ２９・・・・・・隙間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回転軸心が縦方向に向いていて、少なくとも中央部分
   が下方に向って拡径する皿面を有し、かつ該皿面の縦断
   面が凹状に湾曲している形状の回転自在な円状の回転皿
   と、 少なくとも上部が上方に向かって縮径する内壁面を有し
   、該内壁面の縦断面が凹状に湾曲している形状であり、
   前記回転皿と同軸的に周設されて静止している固定環と
   を具備し、前記回転皿の皿面と固定環の内壁面とが、回
   転皿と固定環との間の微小隙間を除いて、連続的な円滑
   面に形成されている遠心流動型の粉砕処理装置において
   、 該回転皿と固定環の隙間から皿面までの高さと回転皿最
   大内径の比率を０．０３〜０．０５に構成し、さらに、
   皿面部を略々水平に、かつ、広い平面を有した凹状を形
   成していることを特徴とした粉砕処理装置。