粉砕
19世紀のコーンウォールで錫鉱石を粉砕するために使われた鉱物粉砕機（左） 。水車（右）で駆動される。

粉砕とは、破砕、研削、切断、振動、その他の処理によって、固体材料をある平均粒径からより小さな平均粒径へと小さくすることである。 [ 1 ]粉砕は、微粉砕および粉砕 と関連している。いずれも機械装置を用いて行われ、多くの種類の粉砕機が発明されている。粉砕は、粒径の縮小に伴い、固体の表面積を増加させる。

例えば、粉砕機は石炭火力発電所の蒸気発生炉で燃焼させる石炭を粉砕するために使用されます。セメントミルはポートランドセメント用の細かく粉砕された原料を生産します。[ 2 ]ハンマーミルは農場で穀物やもみ殻を動物の飼料用に粉砕するために使用されます。解体用粉砕機は掘削機のアタッチメントで、大きなコンクリート片を破砕します。粉砕は鉱物処理において重要であり、岩石を小さな粒子に砕いて鉱石を脈石から解放するのに役立ちます。[ 3 ]粉砕または研削は、セラミックス、エレクトロニクス、およびバッテリーの研究でも重要です。[ 4 ]機械パルプ化は木材から紙を作る伝統的な方法です。食品の咀嚼には粉砕が伴います。化学工学の観点からは、粉砕は 単位操作です。

地質学では、粉砕とは地球の地殻の上部で断層運動中に起こる自然のプロセスを指します。[ 5 ]

エネルギー要件

固形物の粉砕にはエネルギーが消費される。[ 6 ]セメント製造に必要な電力の約65%は粉砕に消費される。[ 7 ]

粉砕エネルギーは次のように推定できます。

  • リッティンガーの法則は、消費されるエネルギーが新たに生成される表面積に比例すると仮定している。[ 8 ]
  • キックの法則はエネルギーを原料粒子と生成物粒子の大きさに関連付けた。[ 9 ]
  • ボンドの法則は、破壊に有効な総仕事量は生成物粒子の直径の平方根に反比例すると仮定しており、理論的には仕事量は破壊時に生じる新しい亀裂の長さに応じて変化することを意味する。[ 10 ] [ 11 ]
  • ホームズの法則は、ボンドの法則の平方根を物質に依存する指数に置き換えることで修正される。[ 6 ]

粒子の粉砕には、通常、衝撃、せん断、圧縮の3 つの力が使用されます。

方法

鉱石を粉砕後に処理するために使用されるフロス浮選セルの図。鉱石と水の混合物であるパルプ[1]がコンディショナーからセルに入り、セルの底部へと流れます。空気[2]または窒素が垂直のインペラに送られ、せん断力によって空気流が小さな気泡に分解されます。鉱石精鉱フロスはセルの上部[3]から回収され、パルプ[4]は別のセルへと流れます。
研削加工の一種である化学機械研磨の理想的なイメージ。 [ 12 ]

粉砕にはいくつかの方法があります。固形物の粉砕には、様々なサイズ範囲での硬度などの供給特性や、処理量やメンテナンスなどのアプリケーション要件に応じて、さまざまなタイプのクラッシャーとミルが必要です。粗い供給材料の粉砕（一次クラッシャー）に最も一般的な機械は、ジョークラッシャー（1m > P 80 > 100 mm）、コーンクラッシャー（P 80 > 20 mm）、およびハンマークラッシャーです。中間の供給粒子サイズ範囲（100mm > P80 > 20mm）の一次クラッシャー製品は、供給特性とアプリケーション要件に応じて、自生（ AG）ミルまたは半自生（SAG）ミルで粉砕できます。より細かい粒子サイズ範囲（20mm > P 80 > 30 μm）の粉砕には、ボールミル、垂直ローラーミル、ハンマーミル、ローラープレスまたは高圧縮ローラーミル、振動ミル、ジェットミルなどの機械が使用されます。さらに細かい粉砕サイズ（「超微粉砕」と呼ばれることもあります）の場合、 IsaMillなどの専用のミルが使用されます。

例えば、粉砕とは、摩擦による粉砕（または物質の分解）です。さらに、粉砕の方法には、粉末を非溶媒で粉砕する浮遊粉砕や、物質を分解した後に容易に除去できる溶媒で粉砕する介入粉砕などがあります。

参照

参考文献

  1. ^ベルノタット、ジークフリート;シェーナート、クラウス (2000)。 「サイズ縮小」。ウルマンの工業化学百科事典。土井: 10.1002/14356007.b02_05。ISBN 978-3-527-30385-4。
  2. ^スプルング、ジークベルト (2008)。 "セメント"。ウルマンの工業化学百科事典。土井: 10.1002/14356007.a05_489.pub2。ISBN 978-3-527-30385-4。
  3. ^ Sadri, Farzaneh; Nazari, Amir Mohammad; Ghahreman, Ahmad (2017). 「希土類元素濃縮物の分解、焼成、浸出プロセスに関するレビュー」Journal of Rare Earths . 35 (8): 739– 752. Bibcode : 2017JREar..35..739S . doi : 10.1016/s1002-0721(17)60971-2 .
  4. ^ヤン、ユアン;鄭、広源。崔、易 (2013)。 「ナノ構造硫黄陰極」。化学会のレビュー。42 (7): 3018–3032 .土井: 10.1039/c2cs35256g。PMID 23325336。 
  5. ^ Sibson, RH (1986). 「地殻断層帯における地震と岩石変形」(PDF) . Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 14 : 156. Bibcode : 1986AREPS..14..149S . doi : 10.1146/annurev.ea.14.050186.001053 . 2011年7月2日閲覧.
  6. ^ a b神田好輝、小竹直也 (2007). 「第12章 微粉砕における粉砕エネルギーと評価」. Salman, Agba D.; Hounslow, Michael J. (編).粉体工学ハンドブック 第12巻 粒子破砕. エルゼビア. pp.  529– 551. ISBN 9780080553467. 2010年8月20日閲覧。
  7. ^ Sohoni, S.; Sridhar, R.; Mandal, G. (1991). 「石灰石、石英、およびポートランドセメントクリンカーの微粉砕における粉砕助剤の効果」. Powder Technology . 67 (3): 277– 286. doi : 10.1016/0032-5910(91)80109-V .
  8. ^ Jankovic, A.; Dundar, H.; Mehta, R. (2010年3月)、「磁鉄鉱鉱石の粉砕エネルギーと製品サイズの関係」(PDF)、Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy、110 : 141–146 、 2013年3月6日のオリジナル(PDF)からアーカイブ、 2015年6月16日取得。
  9. ^ Kick、FM Das Gesetz der proportalen Widerstände und seine anwendung felix.ライプツィヒ、ドイツ。 1885年。
  10. ^ Bond, Fred C. (1975) It Happened to Me、第130章。Amazon.com。2011年5月29日閲覧。
  11. ^ Bond, FC「粉砕の第三理論」Trans. AIME, vol. 193, 1952. pp. 484–494.
  12. ^マハデバイエル・クリシュナン、ヤクブ・W・ナラスコウスク、リー・M・クック、「化学機械平坦化：スラリーの化学、材料、メカニズム」Chem. Rev.、2010年、第110巻、pp 178–204。doi： 10.1021/cr900170z
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Comminution&oldid=1330420641」より取得