분쇄개론및 분쇄기의 종류

분쇄개론및 분쇄기의 종류
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1.분쇄개론

가루를 제조하는 손쉬운 방법이 분쇄이며, 유사이전부터 인류는 분쇄법을 개발했다. 현제도 원리적으로는 같은 방법을 쓰고 있다. 화학공업, 광산공업 등에서 분을 만드는 것은 분 자체가 목적이라기보다는 분의 큰 비표면적을 이용하여 다음 프로세스의 효율을 높이거나, 또 다른 물질의 혼합이나 암석 속에서 유용한 성분을 분리 회수하는 목적을 갖고 있다. 이와같은 것은 생체에서도 일상 경험하는 바이다.
그 오랜 역사에도 불구하고 대량의 에너지를 소비하고, 또한 효율이 현저하게 낮은 것도 분쇄라는 단위조작의 특징이며, 연구의 진전도 가장 뒤떨어진 분야이기도 하다. 한편, 새로운 재료개발에 대해 분체의 입자지름 분포는 현저한 영향을 가지므로, 희망하는 입도 분포를 만들기 위한 분쇄법은 앞으로 중요성이 커며 각종표준사비교표[各種標準篩比較表]를 참고로 분류하여 상품으로 만들어진다.

고체의 표면에너지와 파쇄 표면에너지
고체는 본래 응집에너지를 갖고 있으며, 파쇄되어 새로운 표면이 생성되면 응집에너지는 표면 에저지로 전환된다. 분쇄가 진행하여 새로 생긴 표면적이 증대하면 표면에너지도 증대하여 이윽고 양자가 비견(比肩)할 수 있게 되면 그 이상의 분쇄는 진행하지 않게 되어 이른바 분쇄한계에 도달한다.

분쇄조작
분쇄는 에너지를 대량으로 소비하는 조작이므로 여러 가지 고안을 하여 분쇄효율을 개선할 피용가 있다. 예를 들면, 예부터 건식법보다도 에너지 효율이 좋은 습식법을 사용한 예가 있는 것도 그 하나이나, 한편 습식의 결점인 분쇄기 재료의 마모 문제도 동시에 고려해야 한다. 그리고, 미량의 분쇄조제를 첨가하여 분쇄속도를 높이거나 심냉(深冷) 저온분쇄에 의해 재료의 취성(脆性)을 높여 분쇄효율을 개선하 ㄹ가능성도 있다. 한편, 에저니 효율만이 아니라, 제품재료의 성질을 직접 지배하는 쇄성물의 입자지름 분포는 대부분 분쇄 시간만으로 결정되어 버려, 쇄성물에 희망하는 입자지름 분포를 갖게 하기 위해서는 1회의 분쇄만으로는 불가능하다. 이 때문에 생각할 수 있는 것이 에어스웨프트 방식과 폐회로 방식이다.
-에어스웨프트 방식
분쇄기 안에 유체가 흐르게 하여 어느 입자지름보다 작은 입자를 분쇄계 밖으로 바로 빼내는 내부 분급방식이다.
-폐회로 분쇄방식
분쇄기의 쇄성물을 연속적으로[ 분급기 ]에 보내서 체가름한 다음 굵은 입자를 분쇄기로 재순환시키고, 작은 입자 제품으로 한다. 원리는 순환량을 증가하므로써 과분쇄를 피하고, 분쇄 처리량을 증가하는 것이 가능하고, 또한 제품의 입도 분포를 어느정도 컨트롤 할 수 있다.


분쇄기
분쇄는 주로 기계적인 방법으로 고체원료를 세분쇄하여 더 미세한 분체를 얻는 단위조작이며, 제분(製粉)이나 안료(顔料)제조, 광석 처리등 인류에게 가장 오래된 단위조작의 하나이다. 그러므로 기계로서 분쇄기도 아주 다종에 걸쳐있고, 또 그 조작방법, 다른 조작과 복잡한 시스템의 형성등도 다양하고 복잡하다. 또 기계의 대형화, 서브미크론역등 미분 생성역으로의 확대등, 그 내용도 끊임없이 유동적이라는 점에 특징이 있다.

분쇄기의 분류
각각 원리가 다른 많은 분쇄방법에 의해 분쇄기를 분류하는 것은 매우 어렵고, 또 일반적으로 인정을 받는 결정적인 것은 없다. 일반적으로 입자(주로 제품분체)의 입도에 따라 [ 조쇄 ]((수10㎝∼10수㎝→수㎝),[ 중쇄 ](수㎝→수㎛, 이것은 분쇄에 포함시키는 경우도 많다.), 분쇄(수㎝→10수㎛), [미분쇄](수㎜→수㎛)로 크게 나누고, 또 힘의 전달기구(왕복운동, 회전, 매체의 종류등)와 분쇄기의 운동방식(압축, 진동등)등에 따라 분류하고 있다. 여기서는 원리상 합리적인 분류라는 점에 주안점을 두고, 일반적으로 실용면에서 생각하고 있는 분류도 받아들여지고 있다.
압축형
조 크러셔는 고정판 가동판 사이에 암석이 들어가서, 강한 압축력으로 파쇄하는 것이며, 가동판의 상부(원료 투입쪽)를 움직이는 경우와 하부(제품 배출쪽)를 움직이는 경우에 그 파쇄 특징이 다른다. 1차 파쇄기롤 널리 쓰이고 있는 분쇄기이다. 자이러토리 크러셔도 압축으로 파쇄하는 것이지만, 이 경우는 도립(倒立)한 내통(內筒)콘을 편심회전시키므로 원료 암석을 물어 깬다. 구조상 조 크러셔보다 원료는 작아지나, 연속성이 높고, 제품 입도도 컨트롤 하기 쉽다. 콘 크러셔는 내통 콘을 편심시키지 않고, 회전에 의해 무는 것이며, 더 작은 입도를 주목적으로 한다.


고속 회전형
커터나 헤머를 고속으로 회전시켜 절단, 전단,충격등에 의해 파쇄하는 것이며, 가장 많이 쓰이는 것은 해머 크러셔이고, 이것은 일반적으로 크러셔 내벽에 반발판을 설치하여 타격반발을 반복하여 상당히 작은 분쇄역까지도 커버하는 경우가 있다. 크러셔 하부에 스크린이나 그리드을 설치하여 약간의 분급 작용을 하는 경우도 있다.
2.분쇄기 종류



1.조분쇄기,중분쇄기

종 류
분 쇄 기 구

Jaw crusher
압축형으로 물림에 의한 압축분쇄
대표적인 1차분쇄기로 광석의 예비파쇄용
턱모양의 2개의 파쇄판 사이에서의 압축에 의한 분쇄

Gyratory crusher
압축형으로 압축, 부분적 충격에 의한 분쇄
도립한 내원통콘의 편심회전에 의한 물어 깨는 분쇄

Cone crusher
압축형으로 압축, 부분적으로 충격에 의한 분쇄
도립한 내통콘을 회전시키지 않고 회전에 의해 물어서 분쇄
더 작은 입도로의 분쇄에 적용

Hammer crusher
고속회전에 의한 절단 전단 <-->전단충격의 반복에 의한 분쇄
해머를 고속으로 회전시켜 분쇄

커터밀
전단력을 이용한 조쇄기로 고속회전에 의한 절단, 전단에 의한 분쇄
1개의 가위날 또는 칼모양의 커터에 의한 분쇄

슈레더, 해머밀
전단력을 이용한 고속회전하는 디스크에 블레이드를 여러개 배치하여 전단충격 분쇄

롤 크러셔
롤의 회전에 의한 압축, 전단 및 압밀에 의한 분쇄
2개의 롤러 사이에 원료를 넣어 분쇄

에지런너
롤의 회전에 의한 전단, 마찰, 비틀림에 의한 분쇄
2개의 차바퀴모양의 롤러를 베이스가 된 원판위에 진동시며 분쇄
요업분야에 주로 사용된다.(요업에서는 플래트밀이라함.)

스탬프밀
분체층 타격식으로 용기의 분체층에 대해 정구공(스탬프)을 낙하시켜 충격에 의한 분쇄

디스크밀
핀 밀
고속회전식 충격 전단분쇄기로 충격, 전단, 마쇄에 의한 분쇄
대향하는 회전원한의 핀이나 홈에서 분쇄


2.미분쇄기



터보밀,
슈퍼미크론밀
원심분급형으로 고속회전식 충격분쇄기로 충격전단력에 의한 분쇄
고속회전하는 충격판, 이밪는 기류를 다라 축방향으로 이동하면서 여러개의 충격판에 의한 충격, 벽과벽 사이에서의 강한 전단자교용, 기류-입자간의 미분쇄작용에 의한 분쇄, 대표적인 종류로는 수평형(슈퍼미크론밀, 터보밀), 수직형(콘트라플럭스, 울트라 핀)등이 있다.

롤러밀,
레이몬드밀
롤 회전형으로 압축, 전단 일부마찰에 의하여 분쇄, 공기 분급기구 내장
3-4개의 롤러 또는 강제 볼을 원판위에서 눌러대서 자전시키는 동시에 전체를 공전시켜 롤러와 원판 그리고 그 가장자리의 내벼고가의 사이에서의 압축, 마찰, 전단작용을 가하여 분쇄

포트밀,
튜브밀,
코니칼밀
볼매체밀로 저속회전 진동에 의한 충격 마찰에 의해 분쇄, 건식 습식가능. 회전하는 원통안에 분쇄매체로 볼을 넣고 진동을 가하는 분쇄

제트분쇄기,
제트밀
제트 분쇄기형으로 제트기류를 이용한 충격, 마찰에 의한 분쇄
제트기류에 입자가 말려들게 하여 분쇄
형식에 따라 기류 흡입형, 노즐내 통과형, 충돌형, 복합형이 있다.

(진동)볼밀
저속 회전 진동식으로 전단 마찰에 의한 분쇄
원통 또는 트래프사밀에 매체를 넣고 진동을 가하는 분쇄



롤러 밀
3개에서 4개의 롤러 또는 강제 볼을 원판위에 눌러대서 자전시키는 동시에 전체를 공전시켜(베이스인 원판을 회전시키는 것도 있다.), 롤러와 원판 그리고 그 가장자리의 내벽과의 사이에서 압축, 마찰, 전단작용을 가하여 분쇄하는 것이다. 상당히 대형이고 특징을 발휘할 수 있으므로 화력발전소용 미분탄 분쇄기로 널리 쓰이고 있으며 중쇄기에 가깝다. 최근에는 시멘트 공장에서도 많이 쓰게 되었다.


볼 매체 밀(저속회전 전동식)
분쇄기의 본체에 운동을 가하므로써 그 속에 매체(볼, 로드, 조약돌등)에 에너지를 전달하여 분쇄하는 것이다. 밀 본체의 운동형식에 따라 전동 볼 밀(좁은 뜻의 볼 밀), 진동 밀, 유성(遊星) 밀의 3가지로 크게 나눈다.


전동 볼 밀(협의의 볼 밀)
가장 널리 다양하게 쓰이고 있는 분쇄기이다. 습식, 건식의 어는 것에도 사용하고 회분식, 연속식의 어느 것이라도 지장이 없다. 극히 작은 포트 밀을 비롯하여 수 1000마력의 대형 밀까지 있고, 또 매체도 금속 볼, 스틸 볼이나 천연 조약돌(pebblet)을 사용하거나, 또 로드등 구형 이외의 모양으로 된 것도 사용한다.
진동 볼 밀
원통판 또는 트래프트상 밀을 전동시키는 대신에 편심 가진원에 의해 진동시켜 밀 안의 볼,조약돌, 로드가 비교적 작은 충격작용을 하게하여 분쇄하는 것이다. 매체는 밀 전체에서 운동하며 충격을 반복하기 때문에 미분쇄역에서 분쇄속도가 크다고 하며, 건식에서는 미분이 용이하게 볼이나 벽에 코팅현상을 일으키므로 주의할 필요가 있다. 습식에서는 서브미크론 분쇄도 가능하다

제트 분쇄기
제트 분쇄기는 기계적 가동부분이 없으며 , 따라서 다른 분쇄기에서는 불가피한 온도 상승도 없고, 건식 연속으로 비교적 용이하게 수㎛의 미분을 얻을 수 있는 점이 특징이나 일반적으로 에너지 효율이 낮아 동력비가 높고, 또한 3㎛이하의 미분쇄에는 한계가 있다는 등의 약점도 적지 않다. 그러나, 현재는 보통 1단 컴프레서로 6∼7㎏/㎝2의 범위내에서 분쇄를 하고 있으나, 이것을 예를 들어 보일러 수증기 등을 사용하여 더 고압으로 했을 때 어느 정도 효율이 증대하느냐, 또 대형화하면 효율이 매우 좋은 밀이라고 생각하고 있는데 그것이 어느 선가지 효과가 있느냐 등 앞으로 검토하여 성능 향상을 기대할 수 있는 점도 적지 않다. 또, 이 분쇄기는 원료 공급량을 컨트롤하므로써 비교적 간단히 입도를 컨트롤할 수 있다는 점도 특징이며, 최근에는 밀안의 분쇄기구를 복합화하여 기류흡입, 노즐내 유동, 충돌, 그리고 분체 유동층과 같은 입자가 농후한 부분에 제트기류를 분사하여 입도 콘트롤 및 입자 모양을 컨트롤하는 등 다른 기능을 중요시하는 경향도 강해졌다.