JP2672575B2

JP2672575B2 - 粉砕性試験装置

Info

Publication number: JP2672575B2
Application number: JP63137423A
Authority: JP
Inventors: 一教佐藤; 信康廻; 一紀正路; 浩明金本; 善典田岡; 忠長谷川
Original assignee: バブコツク日立株式会社
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JPH01307460A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は固体材料を粉砕する装置に係り、特に粉砕装
置、とりわけローラ式粉砕装置の粉砕性を評価するのに
好適な粉砕性評価装置に関する。

〔従来の技術〕

石炭、セメントクリンカ或いは鉱石等の固体材料はそ
の目的に応じて粉砕機により粉砕され利用されるが、こ
の場合粉砕装置の粉砕性を評価するのにハードグローブ
ミル（Hardgrove Mill）と称する粉砕装置が用いられ、
その試験方法は日本工業規格（JIS）により定められて
おり、得られた結果はハードグローブ指数（Hardgrove
Grindability Index）として標準化されている。

第８図にハードグローブミル（試験装置）の構成を示
す。

この構成の装置において、試料は粉砕容器底部に設け
た粉砕レース３に配置した複数個の粉砕ボール１のレー
ス内面の転動により一定時間粉砕される。この場合、粉
砕ボール１はトップリング２により粉砕レース３側に圧
接される。トップリング２は、シャフト４に装着された
変速機９を介してモータ７により回転駆動される。また
粉砕レース圧接用の荷重としては、トップリング回転軸
11に挿通配置した錘５（通常約8kg程度）を３個使用す
る。なお、符号６はカウンタ、８は回転数検知器、10は
架台である。

この構成のハードグローブミルによって得られた結果
はバッチ式と連続式の相違はあるものの、このミルとほ
ぼ同一構成のボールミル（ボールレースミル、リングボ
ールミル或いはＥミルとも称される）や、多数のボール
を回転体内に収納して被粉砕物と撹拌することにより粉
砕を行うチューブミル等ではその粉砕の基本形式が近似
しているため、前記試験装置の結果は直接利用すること
が可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えば微分炭焚ボイラを有する火力発電所では、発電
プラントの大型化に伴いボイラに微粉炭を供給する粉砕
装置も大型化し、かつ微粉粒度の向上や負荷変動運用対
応性の向上など装置の高性能化が要求されている。同様
な要求はセメントの分野でも生じている。この要求を満
たすためローラミルと称する粉砕装置が使用され始めて
いる。

第９図は、ローラミル（竪型ローラミル）の構造を示
す概略構成図である。

石炭の被粉砕物51は装置内を落下し、粉砕部に至る。
粉砕部にはアームホールドフレーム57、粉砕ローラアー
ム56、粉砕ローラシャフト55により支持された粉砕ロー
ラ54が、粉砕レース面を有する粉砕テーブル53の円周方
向に対して複数個配置され、モータ61により回転駆動さ
れる。

この構成の粉砕部に至った被粉砕物51は、前記粉砕テ
ーブル53の回転と、この回転により粉砕テーブル53に対
して相対的に回転する粉砕ローラ54との運動により粉砕
される。粉砕された被粉砕物はウインドボックス67を経
て粉砕部に上昇する熱風58により乾燥されるとともに、
この上昇流と共にミルケーシング68内を上昇し、旋回ベ
ーン63により旋回力を与えられて分級器62内に流入す
る。この内部において大径の粒子は旋回上昇流に抗して
落下し、フラッパ66を経て再度粉砕部に落下して再粉砕
される。一方、微粒子65は空気の上昇流と共に排出管64
を経て装置外部に排出され、燃焼装置などに気流輸送さ
れる。

このロールミルに対して第８図に示すハードグローブ
ミルで得た粉砕性の指標を直接適用することはできな
い。即ち、ロールミルでは粉砕ローラの各々が特定の位
置に固定され、つまり粉砕ローラの固定軸は特定の位置
に固定されており、粉砕ローラに接触する粉砕テーブル
が回転することにより粉砕ローラは相対的に粉砕テーブ
ル上を回転する構成となっている。従ってボールミルの
ように粉砕レース面内の循環（公転）運動が存在しな
い。この結果、粉砕ローラと粉砕テーブルが接触するレ
ース面内には大きな捩じりが生じ、この捩じりが被粉砕
物に対する剪断力として作用する。この剪断力の発生に
より微粉の生成量はボールミルに比較してかなり増加す
ることが予測される。このような事情のためローラミル
での粉砕を想定する場合には、バッチ式の試験機でもロ
ーラの粉砕機構に対応する能力が求められる。

然しながら現時点ではローラミルの粉砕特性の評価に
おいても前述のハードグローブ指数がそのまま用いられ
ている。この結果その評価に対する信頼性はボールミル
等に対するものに比較して低いものとならざるを得な
い。

より具体的には、従来のハードグローブ式ミルにおい
ては、粉砕レース面上に粉砕ボールを挿入し、これら粉
砕ボールに押圧力を加えるトップリングを加圧させた状
態で粉砕レースを回転させることにより試験を行う方法
を採用している。この方法は固体材料の粉砕性評価方法
として簡便であるところから広く使用され、米国や日本
の工業規格にも定められた方法となっている（日本:JIS
M8801、米国:ASTM D409−71）。

このミルの粉砕性評価はボールミルやチューブミル等
においては前述の如く大変有用であるが、粉砕ローラの
回転軸が外部容器に固定され、外部容器に対しては特定
の位置に固定される竪型ローラミルでは粉砕ローラには
撹拌作用は全く無く、粉砕ローラ同士が衝突して粉砕を
促進するという作用もないなど、ボールミル等とはその
粉砕作用、粉砕工程が異なる。このため粉砕部材を粉砕
ボールとする装置により行われた粉砕性評価結果を、こ
のローラミルに使用するのは大きな無理がある。

〔課題を解決するための手段〕

以上に示した従来技術では、粉砕ボールを粉砕部材と
した装置をローラミルに利用するという点においては、
粉砕のメカニズムにかなりの相違があるため、根本的に
無理があるとの認識を立脚してなされたものである。

すなわち本発明は、レース面を有する粉砕レースと、
前記レース面に圧接して例えば石炭などの固体試料を粉
砕する粉砕用部材と、この粉砕用部材をレース面に圧接
する加圧手段と、レース面及び粉砕用部材のうち一方を
回転させる回転手段と、前記加圧手段の加圧力と、前記
レース面及び粉砕用部材のうち一方の回転数を測定する
計測手段とを備えている。

そして前記粉砕用部材が複数の粉砕ローラであって、
各粉砕ローラのローラシャフトが１つの例えばローラヘ
ッドなどの連結部材に挿入・支持され、その１つの連結
部材を介して前記加圧手段の加圧力が各ローラシャフト
に作用するように構成され、粉砕ローラとレース面のうち一方を回転駆動させて、
粉砕ローラとレース面の間で前記固体試料を粉砕し、前記計測手段により測定された加圧手段の加圧力と、
レース面及び粉砕用部材のうち一方の回転数と、粉砕レ
ース上に投入された固体試料のホールドアップ量と、粉
砕速度に基づいて固体試料の粉砕性を試験するように構
成されていることを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は前述のように、複数の粉砕ローラのローラシ
ャフトが１つの連結部材に挿入・支持され、その１つの
連結部材を介して加圧手段の加圧力が各ローラシャフト
に作用するように構成されているから、各粉砕ローラと
も加圧力が一定となり、試験装置として望ましい構成と
なる。また１つの連結部材によりすべての粉砕ローラ支
持と加圧力伝達の両方ができるから、部品点数の削減、
装置の小型化ができ、加圧力の伝達が安定している。

さらに、前記計測手段により測定された加圧手段の加
圧力と、レース面及び粉砕用部材のうち一方の回転数
と、粉砕レース上に投与された固体試料のホールドアッ
プ量と、粉砕速度に基づいて固体試料の粉砕性を試験す
るように構成されているから、固体試料の粉砕性を正確
に試験することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参考に詳細に説明す
る。第１図および第２図は第１の実施例を示し、第１図
は粉砕レース直径に沿った装置断面を示す図、第２図は
第１図に示す装置の平面図である。

符号12は粉砕ローラであり、シャフト15によりローラ
ヘッド13に対して固定してある。このように構成された
粉砕ローラ12が図示の構成では粉砕レース３の円周方向
に対して120゜間隔で３個配置されている。また４はシ
ャフトであって、ローラヘッド13を介して粉砕ローラ12
に対して押圧力を伝達すると共に、このローラヘッド13
を回転させる力も伝達する。なお、軸駆動変速系、回転
数計測系、荷重系または粉砕レース３を有する粉砕容器
は第８図に示したハードグローブミルと同じであるため
その説明は省略する。

同図の構成において、ローラヘッド13はシャフト４と
機械的に接続しており、モータと変速機により駆動され
る。被粉砕試料は試験前に粉砕レース３内に仕込まれ、
粉砕ローラ12の回転によって粉砕される。なお図示の構
成では粉砕ローラ12は３個配置してあるが、その配置個
数はこれに限定されるものではなく、２個、または４個
若しくはそれ以上であってもよい。

第３図は、本発明の第２の実施例を説明するための図
である。

17は粉砕ローラであり、この実施例の場合には粉砕ロ
ーラ17の形状を略円錐台形にしている。またこれに対応
して粉砕レース22のうち粉砕ローラ17と接触する面を、
円錐台形の母線と一致するよう形成してある。この構成
では２個の粉砕ローラ17がローラシャフト19を介してロ
ーラヘッド18に装着され、ローラヘッド18がシャフト４
により回転すると、このローラヘッド18に取り付けた粉
砕ローラ17が粉砕レース22の粉砕面を転動する。被粉砕
試料は予め粉砕レース面22に仕込まれてあるので、この
粉砕ローラ17の転動により粉砕される。

第７図は、本発明の第３の実施例を説明するための図
である。

この実施例においては、前記第１及び第２の実施例と
は逆に複数個（図示の場合は４個）の粉砕ローラ31を取
りつけたローラヘッド37をスプリング39により加圧固定
し、粉砕レース40を設けた回転テーブル34をシャフト35
を介して回転駆動させる構成としてある。なお、符号33
はローラシャフト、38はこのローラシャフト33をローラ
ヘッド37により支持するための軸受である。

この構成の装置は実機の竪型ローラミルの構成に近
く、評価結果もより実機に近似したものと期待できる。
しかし、被粉砕試料の仕込み方法、若しくは粉砕後の試
料の取り出し方法を考慮すると、前記２つの実施例の方
が使い勝手は良いものと思われる。

以上に示した本発明と従来技術の比較結果を以下に示
す。

第４図は、第１図及び第２図に示した第１の実施例の
装置と、従来型のハードグローブミル（ボールミル）粉
砕試験結果を示す。

同図を用いてミル容器内の石炭ホールドアップ（仕込
み量）に対する粉砕速度（200メッシュパス量）の関係
について、ローラミルとボールミルとの結果を比較して
説明する。試料としては同一種の石炭を用い、これを粉
砕し、同じ粒径範囲に篩分けし、同一回転速度の15rpm
で４分間粉砕した。粉砕に要した総回転数は何れのミル
でも60回転である。また、荷重も同じ29kgfとした。同
一ホールドアップＷで比較すると、本発明装置のハード
グローブミルよりも粉砕速度ｗが大きいことがわかる。
また何れの形式のミルにおいても、ホールドアップＷの
増加に対応して粉砕速度ｗは最初は急激に増加するが、
あるホールドアップＷからは粉砕速度ｗはほぼ一定量に
漸時近づく傾向が強まる。

第５図は回転速度、粉砕時間及びミル内石炭ホールド
アップを同一条件として、荷重Ｍを変化させながら粉砕
実験を行ったものである。荷重Ｍの増加と共に粉砕速度
ｗは増大するものの、ローラミルにおける粉砕速度ｗの
方が大きい。両ミルの粉砕速度ｗを比較すれば、実験を
行った全荷重範囲でローラミルの方がその速度はボール
ミルに比較して約1.75倍となることがわかる。

前記JISでは、石炭の粉砕性を評価するのにハードグ
ローブ指数（HGI）を定めているのは前述の通りである
が、その値は以下の式で求めることができる。

HGI＝13.0＋6.93×GH…… （１）ここで、GHはハードグローブミルを用いて試料50gを
粉砕した後の200メッシュパス量を示す。また、ローラ
ミルを用いて得られた実験結果GRを上記（１）式に代入
し、ローラミルの粉砕性指数RGI（Roller Grindability
Index）とする。

RGI＝13.0＋6.93×GR…… （２）上記式においてGRは、ハードグローブミルの条件と同
じように、ローラミルを用いて試料50gを粉砕した後の2
00メッシュパス量を示す。

第６図に示す結果は、各種の石炭に対してJISに定め
る同一条件で粉砕した結果から導き出したHGIとRGIとを
比較したものである。試供炭には様々な石炭を用いた。
瀝青炭を中心としているが、褐炭や無煙炭も含まれてい
る。また固有水分が10％を超える石炭や、その水分が殆
ど０％に近い石炭もあった。さらに灰分含有量の範囲は
１％以下から30％を超える石炭まであり、多種多様であ
る。このような非常に多くの種類の石炭を用いて実験を
行った結果HGIとRGIとの間には次の式（３）に示される
ように一義的（一次比例的）な関係のあることが分かっ
た。

RGI1.5×HGI…… （３）以上のように、ローラミルとハードグローブミルとで
は異なった粉砕性を示すことは有らかである。またロー
ラミル型の間歇式粉砕性評価試験機は非常に有効であ
り、またローラミルを対象として石炭の粉砕性を予測す
る場合、ローラ式粉砕試験機による粉砕性評価方法が正
確かつ有効であることがわかる。

〔効果〕

本発明は前述のように、複数の粉砕ローラのローラシ
ャフトが１つの連結部材に挿入・支持され、その１つの
連結部材を介して加圧手段の加圧力が各ローラシャフト
に作用するように構成されているから、各粉砕ローラと
も加圧力が一定となり、試験装置として望ましい構成と
なる。また１つの連結部材によりすべての粉砕ローラ支
持と加圧力伝達の両方ができるから、部品点数の削減、
装置の小型化でき、加圧力の伝達が安定している。

さらに、前記計測手段により測定された加圧手段の加
圧力と、レース面及び粉砕用部材のうち一方の回転数
と、粉砕レース上に投入された固体試料のホールドアッ
プ量と、粉砕速度に基づいて固体試料の粉砕性を試験す
るように構成されているから、固体試料の粉砕性を正確
に試験することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す粉砕ローラを用い
た粉砕性試験装置の断面図、第２図は第１図に示す装置
の平面図、第３図は第２の実施例を示す粉砕ローラを用
いた粉砕性試験装置の断面図、第４図は本発明装置と従
来装置の比較をミル内石炭ホールドアップと粉砕速度と
の関係で示す線図、第５図は本発明装置と従来の比較を
荷重と粉砕速度との関係で示す線図、第６図はハードグ
ローブ指数とローラミルの粉砕性指数との関係を示す線
図、第７図は第３の実施例を示す粉砕性試験装置の断面
図、第８図（Ａ）は従来のハードグローブミルの側面
図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線により断面図、
第９図は竪型ローラミルの縦断面図である。３、22、40……粉砕レース４……ローラヘッド用シャフト 12、17……粉砕ローラ 13、18、37……ローラヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金本浩明広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者田岡善典広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者長谷川忠広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (56)参考文献特開昭49−17554（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−79230（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レース面を有する粉砕レースと、前記レース面に圧接して固体試料を粉砕する粉砕用部材
と、この粉砕用部材をレース面に圧接する加圧手段と、レース面及び粉砕用部材のうち一方を回転させる回転手
段と、前記加圧手段の加圧力と、前記レース面及び粉砕用部材
のうち一方の回転数を測定する計測手段とを備え、前記粉砕用部材が複数の粉砕ローラであって、各粉砕ロ
ーラのローラシャフトが１つの連結部材に挿入・支持さ
れ、その１つの連結部材を介して前記加圧手段の加圧力
が各ローラシャフトに作用するように構成され、粉砕ローラとレース面のうち一方を回転駆動させて、粉
砕ローラとレース面の間で前記固体試料を粉砕し、前記計測手段により測定された加圧手段の加圧力と、レ
ース面及び粉砕用部材のうち一方の回転数と、粉砕レー
ス上に投入された固体試料のホールドアップ量と、粉砕
速度に基づいて固体試料の粉砕性を試験するように構成
されていることを特徴とする固体の粉砕性試験装置。
【請求項２】前記粉砕レースを固定して、複数の粉砕ロ
ーラを支持した連結部材を回転させることにより、各粉
砕ローラをレース面上で転動させるように構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の固体の粉
砕性試験装置。
【請求項３】前記複数の粉砕ローラを支持した連結部材
を固定して、粉砕レースを回転させることにより、各粉
砕ローラをレース面上で転動させるように構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の固体の粉
砕性試験装置。
【請求項４】粉砕ローラの形状を円錐台形としたことを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の固体の粉砕
性試験装置。