JPS6028539B2 - ミル用粉砕媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメント原料およびクリンカなどを粉砕するた
めのミルにおける粉砕媒体に関する。

従来からミル用粉砕媒体として、鋼球、シルベツプ、ロ
ッドおよびべツプルなどがあり、これらはそれぞれ用途
に応じて使いわけられている。一般にミルの粉砕室はス
リットを有する隔壁によって仕切られて、複数個の粉砕
室となっている。ただし特殊な場合には単室ミルも使用
される。現在セメント工業において使用されているもの
は、２室ミルが支配的である。各粉砕室には、砕料の性
状や粒度および製品の粒度に応じて、サイズの異なる粉
砕媒体としての鋼球が数種類使用される。一例をあげれ
ば、砕料投入側の砕料粒度の粗い第１室には球径９仇側
め〜６仇仰ぐの鋼球を数種類組合せて使用し、ミル出口
側の砕料粒度の細かい第２室には球径５仇吻ぐ〜１７肌
この鋼球を数種類組合せて使用している。球径の異なる
鋼球を使用する理由は、砕料の性状や粒度によって砕料
の粉砕ヱネルギが異なるため、砕料の粒度や性状に応じ
た粉砕力をもった粉砕媒体を使用することによって、粉
砕媒体の質量に比例するェネルギを最も有効に粉砕ェネ
ルギに転化させて、最大粉砕効率を得るためである。ミ
ルの出口側では、細かい粒度の砕料をさらに所定の粒度
まで有効に粉砕するために、１７側◇程度の小蓬の鋼球
が粉砕媒体として使用されている。

このミル出口部には、鋼球は通さないで、砕料のみ通過
させる機能を達成するようなスリットを有する隔壁が設
けられている。このスリットの目幅は機能面や隔壁の材
質面から一般的には８帆〜１４側である。しかし１７側
◇程度の４・径の鋼球を使用した場合には、もし鋼球が
割れたとき、その割れた破片がスリットを通過して砕料
に混入され、種々の不都合が生ずる恐れがある。そのた
めスリットの目幅をさらに小さくする必要があり、実際
には目幅３肋程度とされている。この程度に目幅を小さ
くすると、上記隔壁のスリット面はたえず鋼球に接触し
て衝撃力を受けるため、スリットの目つぶれや目詰りが
生じる。そのためスリットの目幅が６側程度のミルでは
、ひんばんにスリットの修正や清掃が必要となる。また
、粉砕媒体としての鋼球が小径になれば、砕料の粉砕を
行なう鋼球の砕料に摩濃作用を及ぼすに有効な粉砕面積
が小さくなる。

その理由を第１図を参照して説明する。半径Ｒの鋼球１
，２間の接点３付近の或る一定の面積内で実際に粉砕が
行なわれる。その実際に粉砕が行なわれる球面部分４，
５の中心角を８とし、その球面部分４，５間の最大クリ
アランスをＣとすると、有効粉砕面積Ｓは次式で表わさ
れる。Ｓエ汀，（Ｒ，Ｓｉｎ８／２）２ ニ牛・（Ｒ・８）２ ．．・【１１ ただし中心角のま微小としている。

一方Ｃ＝２Ｒ‐（１…Ｓ身） 弧．冬三Ｒ・ａ２ ・‐‐（２） である。

したがってｓ＝牛‐Ｒ２・害『‐Ｃ・Ｒ ‐．糊と
なる。

第３式から判るように、８が微４・のとき鋼球の球径Ｒ
と有効粉砕面積Ｓとが比例する。したがって小径鋼球ほ
ど１個当りの有効粉砕面積Ｓが減少することになるとい
う問題がある。さらに、ミルの粉砕室には一定の砕料が
保有されているが、ミル胴体の回転による鋼球と砕料の
挙動は異なっており、その関係を第２図に例示する。

鋼球６はミル胴体１２の内壁に設けられたコニカル形分
級ラィナ（後述の第３図参照）によって特上げられ、或
る高さでミル胴体１２の内壁から離れて矢符８の如く自
然落下する。砕料９はその上面を破線で示す如くあまり
特上げられずに、主としてミル胴体１２の下部に滞留す
る。したがって鋼球６の落下点１１では、粉体となって
いる砕料９の層が形成されている。鋼球６は粉体層に落
下する。このことから、鋼球が小径のために軽いと、鋼
球は落下点１１において粉体層の抵抗を受けて失速し、
その粉砕力が有効に生かされなくなる。すなわち４・径
鋼球を用いると、落下点１１において落下ェネルギによ
って砕料を充分に砕くことができないという問題がある
。しかし粉砕媒体の径を単純に大きくしても、与えられ
る砕料の粒度に対してその粉砕媒体の持つヱネルギが粉
砕ェネルギに有効に転化されず、かえって粉砕動力が大
きくなって、粉砕効率の低下を招く結果になる。

この問題を解決するために、従来からこの小径の鋼球に
代わるものとして、粉砕媒体をあまり軽量化せず、有効
粉砕面積を増大させる目的で、直円柱状の粉砕媒体とし
て知られているシルベップが使用されている。

従来からのミル粉砕媒体を分級するためのミル胴体に内
装されたコニカル形分級ラィナは、ミル胴体の回転軸線
と同一軸線を有する円錐状に形成されている。そのため
各種の大きさのシルベツプをそのようなミルにおいて分
級配置することができないという重大な問題がある。し
たがってシルベップは特殊な場合以外は現在ではあまり
使用されていない。さらに詳述すると、今日セメント工
業などで用いられているミルとしては、ほとんど分級ラ
イナが使用されている。

この目的は粉砕室内に混在する各種サイズの粉砕媒体を
被粉砕原料入口側から出口側に、順次大径のものから小
径のものに分級配列させることにより、被粉砕原料の粒
径に応じた媒体サイズで粉砕させ、粉砕効率を向上させ
るものである。この種分級ラィナとして、コニカル形分
級ラィナや、さらにはスパイラル形分級ライナなどがあ
るが、いずれもラィナ表面上を転勤する媒体をその表面
形状により、強制的に分級配列させるもので、その際媒
体が転動万向に方向性を有すると、分級が非常に困難に
なる。

したがって分級ラィナが使用されているミルに用いられ
る粉砕媒体としては、その転動万向に方向性の無いこと
が必須条件となる。典型的な先行技術は、実開昭５１−
１５１１６７に示されており、この構造は第６図にもま
た示されている。

この先行技術の粉砕媒体５１は、基本的には円筒状であ
り、長軸５２を有する。その転動万向に方向性を有する
ため、摩耗面にも方向性を有し、耐用寿命が短い。すな
わち長軸５２に沿う面５１ａは摩耗量が大となり、両端
部５１ｂおよびその付近は摩耗量が少ない。かくして円
筒面の摩耗が進行すると、その面が凹面５３，５４とな
る。このようになると、もはや粉砕媒体としての機能が
損なわれ使用出来なくなり、機外に取り出す作業が必要
となる。この作業は通常１００トン以上もの粉砕媒体を
選別しなければならず、少なかなぬ労力を要する。実関
昭５１一１５１１６７ではこの変形摩耗を防止すること
が主目的となっている。しかしその原因を形状による焼
入れ硬度ムラとし、この硬度ムラを無くすための形状を
考案しているが、その基本形状は円筒状である。また変
形摩耗の原因を硬度ムラとしているが、前述したごとく
、その主原因は媒体の転勤方向の方向性にあるため、先
行技術の媒体では基本的に変形摩耗を防止することが出
来ない。粉砕効率を向上させる手段として第６図の先行
技術では、粉砕媒体の表面積すなわち摩耗面積を大なら
しめることにあると解して、球状よりも円筒形の方が摩
擦面積大なるゆえ粉砕効率が向上するとしている。

しかし、粉砕効率を向上させるには単純に媒体の表面積
を拡大させるだけではない。これには次の諸条件が必要
となる。‘ａ｝ 有効粉砕面積を増加させること。

｛ｂー 粉砕媒体相互の接触点をできるだけ多くするこ
と。

以下に上記２項目‘ａ），‘ｂ｝ｌこついて簡単な補足
説明を行なう。

第‘ａ｝項については、有効粉砕面積とは、粉砕媒体相
互の接触点を中心とした実際に粉砕が行なわれる面積で
あり、この面積が粉砕効率を左右するのであり、媒体の
表面積ではない。

すなわち円筒状の先行技術では、長軸を通る鉛直方向の
弧状表面の曲率は相当球の半径より大となるが、他方長
軸に直角な平面での表面（円状）の曲率は相当球の半径
より４・となるので、有効粉砕面積としての増加はあま
り効果的でないことになる。第【ｂ｝項については、前
述した実際の粉砕が行なわれる媒体相互の接触点の数の
問題である。

１点での有効粉砕面積を増加させても、接触点の数を減
らしたのでは、有効粉砕面積の総和を減らしたことにな
り、これでは粉砕効率を低下させることになる。

すなわち球状体の最密充填時の接触点は最大１２点であ
り、これが理想とされる接触点数である。この接触点の
数は球状のものが最も多く、先行技術のように円筒状に
なると、接触点の数が減少する。加うるに粉砕時の充填
密度は球状体に比べてさらに減少するので、実際の接触
点は少なからず減ることになり、この結果粉砕効率を低
下させることにもなる。このことは登録実用新案５１２
７３の楕円状粉砕媒体においても同様である。

本発明の目的は、転勤方向に方向性を有せず、摩耗形態
は全面に均一であり、摩耗進行後もほぼ原形を維持した
状態で小さく成り、したがって耐用寿命が長く、さらに
また有効粉砕面積を通過し、粉砕媒体相互の接触点をで
きるだけ多くして、粉砕効率を向上するようにした改良
された画期的なミル用粉砕媒体を提供することでなる。

本発明は、基本凸球面部分とそれよりも大きい曲率半径
を有する凸球面部分とから成る外形を有し、重心を通る
複数の対称面が重心Ｐのまわりに等角ずつずれて存在し
、対称面で切った切断面形状が全て等しく、基本形状が
大略的に球形であることを特徴とするミル用粉砕媒体で
ある。第３図は本発明の粉砕媒体が用いられ得るミルの
粉砕室の一部を示す縦断面図である。

ミル胴体１２の回転軸線は参照符１６で示されており、
第３図の右方が入口側１３であり、左方が出口側１４で
ある。砕料は入口側１３から出口側１４に移動されて粉
砕される。ミル胴体１２の内壁に設けられたコニカル形
分級ライナー５は出口側１４に向けて小径となる多数の
円錐面に形成されている。本発明の粉砕媒体は次に述べ
る如く大略的に球形であるので、特上げられて落下する
粉砕媒体はコニカル形分級ラィナ１５の円錐面を大径側
すなわち入口側１３にころがり易く、この入口側１３へ
の分力は粉砕媒体の重量に比例する。そのため、大きい
粉砕媒体が入口側１３に、また小さい粉砕媒体が出口側
１４に配置するように分級される。これに対して在来の
シルベップは、円柱状であるので、ころがり易対こ方向
性があり、したがってシルベツプの重量に比例したライ
ブ１５の円錐面の大蚤側への分力の値に応じて移動する
とは必ずしも限らず、そのためシルベップをコニカル形
分級ライナで分級することはできない。

第４図は本発明の−実施例の正面図である。

この粉砕媒体２川ま、曲率半径ｒｌの中心Ｐを有する基
本凸球面部分２１と、６つの凸球面部分２２〜２６など
から成る外形を有する。図解の便宜上、凸球面部分２２
〜２６を斜線で示す。凸球面部分２２，２３は、基本凸
球面部分２１の中心Ｐを通る直径線２８上に中心Ｑ，Ｔ
をそれぞれ持ち、かつ曲率半径ｒｌよりも大きいＲ１，
Ｒ２（ＲＩ＞ｒｌ，Ｒ２＞ｒ２）をそれぞれ有する。凸
球面部分２４，２５は、直径線２８を含む第４図の紙面
内でその直径線２８に垂直は直径線２９上に中心Ｕ，Ｖ
を持ち、かつ曲率半径ｒｌよりも大きい曲率半径Ｒ３，
Ｒ４（Ｒ３＞Ｒ１，Ｒ４＞ｒｌ）をそれぞれ有する。凸
球面部分２６は直径線２８，２９を含む平面に垂直なも
う一つの直径線上に中心を持ち、曲率半径ｒｌよりも大
きな曲率半径Ｒ５（Ｒ５＞ｒｌ）を有する。中心Ｐに関
して凸球面部分２６と反対側には、曲率半径ｒｌよりも
大きな曲率半径Ｒ６（Ｒ６＞ｒｌ）を有する図示しない
凸球面部分が形成される。この実施例では、ＲＩ＝Ｒ２
＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ６＝Ｒ６＞ｒｌである。本発明の粉砕
媒体２０では、曲率半径ＲＩの凸球面部分２２で粉砕が
行なわれた場合の有効粉砕面積ＳＩは第３式からＳＩ＝
ｍ・Ｃ・ＲＩとなり、曲率半径ｒｌの基本凸球面部分２
１で粉砕が行なわれた場合の有効粉砕面積Ｓｒ＝中・Ｃ
・ｒｌとなる。

ＲＩ〉ｒｌであるからＳＩ＞Ｓｒとなる。他の凸球面部
分２３〜２６などについても同様である。したがって単
一の曲率半径ｒｌを有する球面から成る在来の粉砕媒体
よりも、曲率半径ｒｌの基本凸球面部分２１と曲率半径
ｒｌよりも大きな曲率半径ＲＩ〜Ｒ６の凸球面部分２２
〜２６などとで形成された本発明の粉砕媒体２０の方が
、有効粉砕面積は大きい。有効粉砕面積の増大によって
、粉砕媒体の衝突力は粉砕ェネルギとして有効に転化さ
れ、粉砕効率が向上される。換言すると、本発明の粉砕
媒体２０では、それとほぼ同じ外形の単一曲率半径を有
する単一球形の従来からの粉砕媒体に比べて粉砕効率が
大きい。したがって従来の粉砕媒体を用いて粉砕を行な
うときの粉砕効率を、その従来からの粉砕媒体よりも大
きい外形を有する粉砕媒体で実現することができる。し
たがって粉砕媒体を前述の従来技術の如くたとえは１７
側め程度に小さくせずとも、望ましい粉砕効率を得るこ
とができる。また本発明による粉砕媒体２０の基本形状
は大略的に球形であるため、現用されている第３図示の
コニカル形分級ラィナ１５で粉砕媒体２０の分級が可能
である。第４図示の実施例ではＲＩ＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４
＝Ｒ５＝Ｒ６であるけれども本発明に従えば各曲率半径
ＲＩ〜Ｒ６は相互に異なっていてもよい。このような粉
砕媒体はたとえば鋳造によって容易に製造することがで
きる。また第４図において基本凸球面部分２１と他の凸
球面部分２２〜２６などとの境界部３０は、円弧面に形
成したり、または平面部分に形成してもよい。さらに粉
砕媒体２０は中実であってもよく、中空であってもよい
。第５図は本発明の他の実施例の正面図である。この実
施例の粉砕媒体は、曲率半径ｒ２を有する基本凸球面部
分４０と、その曲率半径ｒ２よりも大きい曲率半径Ｒ７
（Ｒ７＞ｒ２）を有する凸球面部分４１と、凸球面部分
４１の相互間に形成された曲率半径ｒ２よりも大きい曲
率半径Ｒ８（Ｒ８＞ｒ２）を有する凸球面部分４２とを
有する。上述の如く本発明によれば、従来から使用され
ている単一曲率半径の鋼球などの粉砕媒体とほぼ同一サ
イズの粉砕媒体で、有効粉砕面積を大幅に増大させるこ
とができ、粉砕効率が向上される。さらにこの結果、ミ
ルの構造上望ましからざる４・径の粉砕媒体を使用する
必要がなくなると同時に、ミル粉砕室の下部に滞留する
粉砕層で失速することなく実質的に粉砕が可能な大きさ
の粉砕媒体を使用することができる。それによって粉砕
媒体に与えられたヱネルギを有効に粉砕ェネルギに転化
せしめ、粉砕効率を向上させることができる。しかも本
発明の粉砕媒体は基本形状が大略的に球形であるため、
現用されているコニカル形分級ラィナで粉砕媒体の分級
が可能である。本発明に従うミル用粉砕媒体は基本形状
が大略的に球形であるので、転動万向に方向性がない。

したがってコニカル形分級ラィナやスパイラル形分級ラ
ィナなどによる分級が可能となる。しかも転動万向に方
向性を有していないことによって、摩耗形態は全面に均
一であり、摩耗進行後もほぼ原形を維持し、相似的に小
さくなる。

したがって耐用寿命が長く、粉砕媒体の選別作業はその
粉砕媒体が使用限界以下に小さくなるまで行なう必要が
なくなる。さらにまた本発明では基本形状が大略的に球
形であるので、その充填様式は球とほぼ同じであり、接
触点数を減らすことがない。

したがって有効粉砕面積の増加はもちろんのこと、それ
によって直ちに粉砕効率の増加につながることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼球相互間の有効粉砕面積を説明するための正
面図、第２図はミル粉砕室内部の挙動状況を示すための
ミルの簡略化した横断面図、第３図は本発明の粉砕媒体
２０が用いられ得るミル粉砕室の一部を示す縦断面図、
第４図は本発明の一実施例の粉砕媒体２０の正面図、第
５図は本発明の他の実施例の正面図、第６図は先行技術
の正面図である。 １２・・・・・・ミル胴体、１５・・・…分級ラィナ、
２１，４０…・・・基本凸球面部分、２２，２３，２４
，２５，２６，４１，４２・・・・・・凸球面部分、ｒ
ｌ，ｒ２・・…・基本凸球面部分２１，４０の曲率半径
、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８・
・・・・・凸球面部分２２〜２６，４１，４２の曲率半
径、Ｐ・・・・・・基本凸球面部分２１の中心、Ｑ，Ｔ
，Ｕ，Ｖ・・・・・・凸球面部分２２，２３，２４，２
５の中心。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基本凸球面部分とそれよりも大きい直立半径を有す
   る凸球面部分とから成る外形を有し、重心を通る複数の
   対称面が重心のまわりに等角度ずつずれて存在し、対称
   面で切つた切断面形状が全て等しく、基本形状が大略的
   に球形であることを特徴とするミル用粉砕媒体。