JP4285905B2 - 鉱物及び非鉱物物質を微粉砕するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中圧〜高圧（６０〜３００バール／６〜３０Ｍｐａ）を用いて、１回又は繰り返し圧縮荷重を加えることによって、鉱物及び非鉱物物質、好ましくはセメント原料及びセメントクリンカーを細かく粉砕し、引き続いて、製造された粉末の材料を同一装置にて凝集解離するための方法、及びこれに関係する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばセメント原料やセメントクリンカーなどの鉱物及び非鉱物物質の微粉砕は、管状ボール及び圧延機内にて通常は行われ、最近では、高圧粉砕ローラにおいても行われる。しかしながら、高圧粉砕ローラは、エネルギー効率が良いために、近年では管状ミルに置き換わってきており、高圧〜超高圧力を用いて材料に圧縮荷重が加えられるこのようなミルは、一層改良することができる。
【０００３】
高圧粉砕ローラ、いわゆるＤＥ−Ｂ２−２７０８０５３号に記載される材料‐ベッド圧延機(material-bed rolling mill) は、粉砕が、反対方向に駆動される２つの円筒状ローラの間のギャップにおける圧力が充分に５０Ｍｐａ以上である２つの表面間で、１回の圧縮負荷が加わることによって行われることを本質的に特徴とするものであるが、この高圧粉砕ローラにおける材料層の圧縮粉砕には、決定的な欠点がある。
【０００４】
まず最初に、高圧粉砕ローラは、非常に高い圧力（即ち、１０〜２０ｋＮ／ｍｍの荷重適用範囲の相対プレス力）にて作動し、このような圧力は、プレス機構を用いた他の粉砕機の場合よりも数倍も高い範囲にある。このようなプレス力を自由自在に一定とすることには制限がある。というのは、振動の理由のためにミルは常に、レベル制御された材料バンカ上への荷重適用の境界範囲（成形プレスの作動に匹敵する）において作動しなければならないからである。このような境界範囲におけるミルの作動は、材料に依存し、荷重が適用された材料層の圧密化の開始によって予め特徴付けられており、又、微細物の製造に関連した不均衡な高いエネルギー消費によって特徴付けられており、このエネルギー消費は通常は５０ＭＰａという圧力まで直線的に上昇するが、これ以上の負荷が加わった際には停止する。高圧〜超高圧のプレス力の使用は、非常に重い機械構造となり、しかも、複雑なベアリング潤滑及びベアリング冷却を有した高価なローラベアリングシステムが必要となる。異物により、駆動ローラの歪みにより、又は通気問題によって起こるトルクピークは、ローラの外装された荷重適用表面に、ベアリングに、トランスミッションエレメント及びギアに重大な損傷をもたらすことがある。荷重適用表面の耐久力は、５０００稼働時間の有効寿命しか得られないことがしばしばであり、粉砕を行う物質の摩損性に依存することも問題である。
【０００５】
第２に、高圧粉砕ローラは、好ましくない流量‐速度挙動を有している。供給バンカにより充填される一対のローラの処理量特性線は非線状であり、即ち、材料特性や荷重適用表面の形に依存し、この処理量は、周速の増加に伴って５０％まで低下することがある。更に、装備された材料バンカは、新しい材料がリサイクル材料と混合して、マスフローにおけるローラギャップにこれらを供給するような位置にあってはならない。即ち、ローラギャップの位置で加わる荷重は、決して限定されない。このような事実、及びミルの振動挙動（この挙動は、供給材料の粒径組成に非常に大きな影響を受け、速度の増加に従って低下する）との関連のために、実際に達成可能な高圧粉砕ローラの周速は、一般的には１．０〜１．８ｍ／ｓの間でしかない。このようにして、高圧粉砕ローラの処理量は制限されることになる。それゆえ、大きな処理量は、プレス力が相対的に増加した粉砕ローラの幅を広げることによってのみ可能であるが、これは機械技術の点で制限される。
【０００６】
第３に、高圧粉砕ローラは常に、粉砕プラント内に多段階技術をもたらすことになる。というのは、ほとんどの適用の間にも予備粉砕しか行われず、外部の輸送経路を経て、粉砕、分離、最終粉砕及び粉砕材料の乾燥を行うための適した装置に接続されなければならないからである。それゆえ、高圧粉砕ローラを有した粉砕プラントにかかる機械‐、建設‐及び制御に関連した経費は、一般的に、他のミルを用いた場合よりも低くはならない。（Ｆ．ファイゲ：高圧粉砕の発展状況、ＺＫＧインターナショナル、４６（１９９３年）Ｎｏ．９、第５８６〜５９５頁）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、１以上の荷重適用工程にて圧縮荷重を適用することにより、それ以後の粉砕において機械的な消耗が少なく、鉱物及び非鉱物物質を粉砕するのに適し、しかも、比較的高いエネルギー利用を伴い、適当な材料処理能力を達成するのに適した粉砕装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、請求項１に記載される手段による本発明の方法、及び請求項９に記載される手段を有した装置によって達成される。本発明の好ましい構造は、従属項において述べられている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、一般に、新たな材料とリサイクルされた材料とから成る、粉砕される材料は、プレートコンベヤとして設計された粉砕ベルトにより供給バンカーから、計量供給、好ましくは重量測定供給によって取り出され、油圧‐空気圧的に作動する圧力ローラによって荷重がかけられ、その後、駆動タンブラの排出領域にて高速運転される打撃機構によって粉砕される。供給バンカーと圧力ローラの間に破砕ロータを配置させることによって、材料層を予備粉砕することもでき、そうでなければ、例えば破砕ローラの代わりに第２の圧力ローラを用いて、予備荷重適用又は予備圧縮を行うこともできる。材料層に対するベンチレータに常に接続されている予備圧縮段階は、材料を密集させるのにも使用することができ、プレートコンベヤと圧力ローラから形成されたギャップ内で高い圧力を適切に加えることができる。粉砕装置がセパレータを有したサイクル内で作動せず、最終的な粉砕が、例えば下流‐接続された管状ミル内にて起こる場合には、凝集解離機(disagglomeration)は不要とすることができる。
【００１０】
本発明による装置は、弾性的に作動する圧力ローラから成り、このローラは、連続的プレートコンベヤの、ローラ形状に形成された駆動タンブラ上に垂直に配置されていることが好ましく、その結果、圧力ローラとプレートコンベヤの間に、調整可能なギャップが形成され、このギャップにおいては、プレートコンベヤ上に位置した材料層が、駆動タンブラの回転方向に対して９０°ずれた位置にあることが好ましい打撃ロータによって、その後の粉砕を伴って破砕される。
【００１１】
これらの特徴を実現化する本発明の解決法は、高圧粉砕ローラと比べて数多くの利点を有している。処理工学の点から、その構造及び操作様式ゆえに、ベルトローラミルと呼ばれるであろう、この新しい粉砕装置の利点は、適用される圧力レベルが自由に調整可能であり、高圧粉砕ローラを用いて適用される圧力よりも充分に低く、圧縮区画において材料層に荷重が適用されることである。本発明の粉砕装置においては、６〜３０ＭＰａの圧力が適用される。粒径Ｋ₈₀≦４０ｍｍで、しかも硬度が３．５〜３．８モースの石灰岩に対しては、一般的に例えば６〜９ＭＰａの圧力が適用される。粉砕路の速度及び処理量は、慣性力の影響によっても、粉砕される材料の組成によっても、通気の問題によっても制限されず、その結果、処理量と粉砕路速度との間に存在する直線的な関係は、処理量を調節するための幅広い速度範囲において好ましく利用することができる。プレートコンベヤとして設計された循環する粉砕路によって、バンカー離脱、計量供給、乾燥又は湿潤などの処理操作を一緒にすることができ、その後の粉砕を伴った予備及び微細粉砕は、単一の装置内にて中間輸送装置を用いることなく行われる。限定された材料層としての、供給バンカーから粉砕するための材料の計量取り出し、及び粉砕ローラへの連続供給は、理想的な荷重適用状態をもたらし、材料摂取を改良し、摩擦駆動を行うため、即ち、材料が積載されたプレートコンベヤとの接触による圧力ローラの駆動機構のないエントレインメント（引きずり）のための、最適な状態をもたらす。
【００１２】
ベルトローラミルの機械的な利点は、容易に修理され保守されることであり、磨耗を受ける全ての部品は、容易に入手可能で、しかも取り替え可能であり、低い圧力レベルと決められた運動パターンを用いる結果として、磨耗を受ける全ての部品に対して、より長い有効寿命が期待できる。更に、この循環荷重適用ベルトの駆動は、いかなる特殊な技術的要求も必要とするものではない。非常に高い性能により、これは、二重駆動として設計されても良い。このベルトローラミルは、サイクル内において１以上のセパレータと、機械的にも空気作用的にも接続することができ、あるいは、予備粉砕のためだけの凝集解離機を用いることなく、有利に使用することもできる。ベルトローラミルのモジュラ特性を用いることによって、大きな材料処理量は、平行な設置によって、２個、３個又は４個の装置の二重ピストン‐又は回転対称の配置の一種によって達成され得る。
【００１３】
具体例を用いて、本発明を詳細に説明する。
添付の図面は、以下の通りである。
図１は、本発明による装置の側面図であり、
図２は、実現可能な処理工程の概略図であり、
図３は、サイクル内においてセパレータに接続された、本発明による装置の変形例であり、
図４は、並列に設置された本発明による装置の変形例であり、
図５は、管状ボールミルの前方に位置した予備ミルとしての、本発明による装置の更に別の変形例であり、
図６は、断面表示された本発明の装置の詳細図であり、
図７は、図６による側面図であり、
図８は、図６による変形例であり、
図９は、図８による側面図であり、
図１０は、図６に記載される、更に別の変形例であり、
図１１は、図１０による側面図である。
【００１４】
図１には、凝集解離機８と共に示された、本発明によるベルトローラミルが示されている。この粉砕路は、連続プレートコンベヤ１として設計されており、駆動タンブラ２と逆転タンブラ３を覆った１鎖又は２鎖のフラットリンクチェーン２３によって、好ましくは連続的に調整可能な速度で動き、供給バンカ４により計量された量で装填される。材料層５として規定されている移動粉砕路上に広げられた、粉砕される材料は、その後、粉砕路と圧力又は粉砕ローラ６により形成された荷重適用ギャップ７に入る。材料層に対して弾性的に適用される圧力ローラ６は、それ自身は駆動装置を有していないことが好ましいが、移動される材料層の摩擦によって引っ張られる。荷重が適用される粉砕材料は、その後、凝集解離機８によって（例えば高速運転打撃機構によって）粉砕され、下側に放出される。プレートコンベヤよりも大きな周速で作動することが好ましい、この打撃機構の回転方向もまた、プレートコンベヤの移動方向とは対抗した作動とすることができる。
【００１５】
図２には、概略図にて、ベルトローラミルを用いて行うことができる特有の処理工程が示されている。この第２の処理操作は、一重のボックスと、二重のボックスによる主要な処理操作にて特徴付けられる。行われる粉砕処理については、３回、多くても６回までの処理工程が、ベルトローラミルにより実施され得る。このような新しい粉砕装置は、完備された工場への統合のための良好な前提条件をもたらす。供給バンカーはまた、循環粉砕路と共に、計量（好ましくは重量測定による）供給及び材料層１７の構造に関与し、バンカー密閉及び除去手段１６の機能をも同時に果たすことができる。供給される加工前の原料１２が非常に粗く粒子化されたものである場合には、予備粉砕１８もまた、高速運転破砕ロータによって供給バンカーの直後に起こすことができる。しかしながら、この予備粉砕段階１８もまた、弾力的に適用される圧力ローラによって、材料層の予備圧縮から成り得る。更に別の処理工程１９では、粉砕される原料は、それから、表面を乾燥させて、異物を除いたり、更なる粉砕のために、適当な粉砕補助材料を用いて（例えば水を用いて）前処理することができる。その次の処理段階においては、例えばＤ９０処理量として表される、大きな割合の最終材料を生産することを目的として、例えば原料層に対して弾力的に適用される粉砕ローラを用いて微粉砕２０が起こる。これに引き続く最終処理工程では、圧縮荷重適用後に多かれ少なかれ錠剤化される、生成した粉砕原料は、高速運転打撃機械装置２１によって粉砕され、粉砕路から取り出される。行われる粉砕処理によっては、ベルトローラミルもまた、機械的な又は空気的な材料輸送を経て、サイクルにおいてセパレータ２２に接続されても良い。出来上がった材料１１は、仕上がり材料排出手段を経て、システムから除去される一方で、リサイクル材料は、サイクル１３内のミルに戻される。
【００１６】
図３には、圧力ローラ６についての油圧‐空気圧的なプレス装置３０と、打撃ロータとして設計された凝集解離機８と、サイクル内に連結され、機械的に又は空気作用的にのいずれかにて材料路１０を経て装填されるセパレータ９と一緒になったベルトローラミルが示されている。このセパレータ９にて分離される粗粒の原料は、リサイクル原料として供給バンカー４に供給され、このようにして、粉砕処理の中へ戻される。出来上がった材料１１は、ガス気流から分離された後、システムから取り出される。本発明によるベルトローラミルは、無負荷‐軸受ケーシング２９によって囲まれており、このケーシングにおいては、引き上げ可能な部分が、プレートコンベヤ１に対して、圧力ローラ６に対して、駆動タンブラ２と逆転タンブラ３に対して、並びに凝集解離機８に対して接近できるように配置されている。粉砕された原料を取り出すために、連続コンベヤ、好ましくは装甲されたチェーンコンベヤ２８が、循環プレートコンベヤの下側にあるトラックの下に配置されている。
【００１７】
図４には、具体例として、サイクル内においてセパレータ９にそれぞれ接続された、２つのベルトローラミルが平行に設置されたものが示されている。２つの完全に装備された粉砕装置ユニットの、このようなモジュラ配置は、特に大きな処理量を達成するのに非常に好適である。更に、このような配置は、単一大型ユニットに比べて、部分荷重作用についても、同様の機械的構成要素を用いた場合の、任意のモジュラ容量増加についても利点を有している。平行に接続された２つのユニットから成る大型粉砕プラントは、例外的な状態の間は、まだ５０％の運転状態にある。更に、このようなプラント配置は、好ましい修理及びメンテナンス特性を有している。
【００１８】
図５には、原料層ベルトローラミルが示されており、これは、管状ボールミル１４と結合している予備ミルとして作動する。この管状ボールミルは、このような配置においては仕上げミルとして作用するので、粉砕機をなしで済ますことができる。示されている具体例では、予備ミル内に前もって粉砕された原料は、中間スクリーニングを行うことなく、管状スクリューコンベヤ１５によって、管状ボールミル１４のネックジャーナル軸受３１を経て送られる。
【００１９】
図６〜図１１は、断面図及び側面図で示した、駆動タンブラ及び荷重適用コンベヤのいくつかの具体例を示す図である。
【００２０】
図６及び図７には、歯のある駆動タンブラ２が示されており、これは、フラットリンクチェーン２３を引っ張り、この上に装甲プレート２５がネジ取り付けされている。このフラットリンクチェーン２３とネジ込まれた装甲プレート２５との間には、スチールワイヤ補強ゴムベルト２４が設置されており、これは、原料が通り抜けて落ちるのを防止するのに役立つ。このフラットリンクチェーン２３は、例えば一般に市販されているキャタピラーチェーンであっても良い。
【００２１】
図８及び図９には、プレートコンベヤが、ゴムで覆われたローラ本体２７上で中央のチェーンの両側にて支えられている形態のものが示されている。アングルブロック２６は、原料層を横方向に制限するために、装甲プレート上に配置することができる。
【００２２】
図１０及び図１１には、２つのフラットリンクチェーン２３を用いた特に規模の大きいものが示されている。この実施形態では、プレートコンベヤ１の端部が、２つの駆動タンブラ２上に位置し、その中央部分が、ゴムで覆われたローラ本体２７上にある。その横断面で特に明らかにされている装甲プレート２５は、図１１によれば、下に置かれたゴム上で加硫処理され、フラットリンクチェーン２３に合うようにしてネジ止めされても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の側面図である。
【図２】実現可能な処理工程の概略図である。
【図３】サイクル内でセパレータに接続された、本発明による装置の変形例である。
【図４】並列に設置された本発明による装置の変形例である。
【図５】管状ボールミルの前方に位置した予備ミルとしての、本発明による装置の更に別の変形例である。
【図６】断面表示された本発明の装置の詳細図である。
【図７】図６による側面図である。
【図８】図６による変形例である。
【図９】図８による側面図である。
【図１０】図６に記載される、更に別の変形例である。
【図１１】図１０による側面図である。
【符号の説明】
１ プレートコンベヤ
２ ドライブ（駆動）タンブラ
３ 逆転タンブラ
４ 供給バンカ
５ 材料層
６ 圧力ローラ
７ ギャップ
８ 凝集解離機(disagglomerator)
９ セパレータ
１０ 材料通路
１１ 完成した材料の取り出し
１２ 新たな材料の供給
１３ リサイクル材料の供給
１４ 管状ボールミル
１５ 管状スクリューコンベア
１６ バンカー閉鎖及び材料除去手段
１７ 計量供給及び材料層構造物
１８ 予備粉砕及び／又は圧縮及び材料層構造物
１９ 混合、乾燥、湿潤及び異物の除去
２０ 微粉砕
２１ 凝集解離(disagglomeration)
２２ 分離
２３ フラットリンクチェーン
２４ ゴムベルト
２５ 装甲板
２６ アングルブロック
２７ ローラ本体
２８ 装甲されたチェーンコンベア
２９ ケーシング
３０ 油圧‐空気圧プレス装置

Claims (9)

1. 鉱物及び非鉱物物質を微粉砕するための方法であって、前記の粉砕が、連続的に、一定速度で動くプレートコンベヤ(1) と、材料層(5) の上方に配置された圧力ローラ(6) との間に生じたギャップ(7) にて、１回又は繰り返し圧縮荷重が加えられることによって起こり、しかも、材料が積載された前記プレートコンベヤ(1) が、前記圧力ローラ(6) に対して水平に、又は、わずかに傾斜して配置されているものにおいて、
   ‐前記プレートコンベヤ(1) が、限定された材料層(5) によって連続的に供給し続けられること、
   ‐前記材料層が、前記プレートコンベヤ(1) の速度を変化させることによって計量された投与量にて重量測定的に供給できること、
   ‐前記圧力ローラ(6) が、油圧‐空気圧的なプレス力によって前記材料層(5) に対して弾力的に適用されること、
   ‐前記微粉砕が、６〜３０Ｍｐａの圧力を用いて起こること、及び
   ‐前記の製造された粉砕材料が、その後に凝集解離され、製造された当該粉砕材料の凝集解離が、材料‐積載プレートコンベヤ(1) に対し、対向する方向に動き、かつ、より大きな速度で作動している凝集解離機(8) によって、同一装置上で前記粉砕処理の直後に行われること
   を特徴とする、鉱物及び非鉱物物質を微粉砕するための方法。
2. 前記の最終的な粉砕が、下流‐接続された管状ミル中で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 可動する前記プレートコンベヤ(1) 上に置かれた材料層の粉砕が、前記材料の輸送方向に連続的に接続され、異なった圧力レベルを前記材料層(5) に対して弾性的に作用させる、いくつかの圧力ローラ(6) によって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記プレートコンベヤ(1) の速度が、連続的に調整可能であることを特徴とする請求項１〜３に記載の方法。
5. 移動される前記材料層(5) に適用される前記圧力ローラ(6) が、それ自身の駆動装置を有しておらず、しかも、前記材料層(5) との摩擦によって引っ張られることを特徴とする請求項１〜４に記載の方法。
6. 移動される前記プレートコンベヤ(1) 上に載った前記材料層(5) が、１以上の圧力ローラによって事前に押し付けられ、しかも通気され、その後、圧力ローラ(6) によって圧縮されることを特徴とする請求項１〜５に記載の方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置であって、当該装置が、ドライブタンブラ(2) によって一定速度で動く連続的なプレートコンベヤ(1) と、材料層(5) の上方に配置された圧力ローラ(6) とを有し、材料が積載された前記プレートコンベヤ(1) が、前記圧力ローラ(6) に対して水平に、又は、わずかに傾斜して配置されているものにおいて、
   ‐供給バンカー(4) が、限定された材料層(5) を有した前記プレートコンベヤ(1) の、計量された、連続的充填のために設けられていること、
   ‐前記圧力ローラ(6) が、前記材料層(5) に対して弾力的に適用され、ローラーの形状をなして、連続的に一定速度で動く前記プレートコンベヤ(1) の前記ドライブタンブラ(2) の上方に鉛直において、前記圧力ローラ(6) とプレートコンベヤ(1) との間に調整可能なギャップ(7) が形成されるようにして配置されており、当該ギャップにおいて、前記プレートコンベヤ(1) 上に位置した前記材料層(5) が粉砕されること、
   ‐前記粉砕が、６〜３０Ｍｐａの圧力を用いて起こること、及び
   ‐ゴムベルト(24)上に配置されるか、あるいは加硫処理された前記プレートコンベヤ(1) のプレートが、取り外し可能にフラットリンクチェーン(23)と接続されていること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置。
8. 連続的なコンベヤが、循環プレートコンベヤの下側トラックの下に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記粉砕装置が、非負荷軸受ケーシング(29)によって取り囲まれており、当該ケーシングには、蓋開き可能な領域が、前記プレートコンベヤ(1) に対して、前記ドライブタンブラ(2) と逆転タンブラ(3) に対する前記圧力ローラ(6) に対して、及び凝集解離機(8) に対して接近するようにして配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。

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