ミルボール: 種類、材質、サイズ、および適切な粉砕メディアの選択方法

ミルボールは、ボールミルの運転コストにおいて最も制御可能な変数です。粉砕メディアの選択を誤ると、エネルギー消費量が増加し、ライナーの摩耗が加速し、粗さが不安定になります。実際には、特定の材料およびミル条件に適切なミル ボールを適合させると、装置の寿命を延ばしながら特定のエネルギー使用量を 10 ～ 20% 削減できます。

ボールミルでのミルボールの仕組み

ボールミルは、円筒形のシェルを水平軸の周りに回転させます。シェル内のリフターバーは、重力によってミルボールがカスケードまたはより激しい白内障運動で引き戻されるまで、ミルボールを上方に運びます。粒子を破壊するのは、ミルシェル自体ではなく、この繰り返しの衝撃と摩耗です。したがって、ミルボールは実際の研削工具です。

研削動作は、いくつかの測定可能な変数に依存します。ボール装入量は通常、ミルの内容積の 30 ～ 40 パーセントであり、ミル速度は通常、臨界速度の 60 ～ 75 パーセントに保たれます。これらの範囲外では、ボールは十分な衝撃を受けずに滑るか、シェルに張り付いてほとんど貢献しません。

ミルボールの材質: 最適な場所で使用できるもの

ミルボールの材質によって、硬度、密度、耐摩耗性、汚染リスクが決まります。ほとんどの鉱物およびセメントの用途では、鋼が主流です。製品の純度が重要な場合は、セラミックまたはアルミナ ボールが推奨されます。

鍛造低合金鋼球

鍛造鋼球は丈夫で比較的安価で、衝撃の強い研削にも対応します。これらは、10 mm を超える飼料粒子を使用する一次ミルに最適です。主な欠点は、研磨スラリー中の高クロム鉄よりも消費率が高いことです。

高クロム鋳鉄球

高クロムボールは優れた硬度と低摩耗を実現します。衝撃よりも摩耗が重要な応力となる二次研削および三次研削に適しています。初期費用は高くなりますが、交換頻度が低いため、製品 1 トン当たりの価格が安くなることがよくあります。

アルミナとセラミックボール

鉄による汚染が許容できない場合には、通常 92 パーセントまたは 95 パーセントの Al2O3 を含むアルミナ ボールが使用されます。これらは、セラミック、塗料、および一部の製薬または食品の粉砕プロセスで一般的です。スチールよりも軽いため、ミル速度とライニングの調整が必要になる場合があります。

ステンレスボール

ステンレス鋼ミルボールは、腐食性スラリー、酸性環境、または炭素鋼ボールによる錆が製品を台無しにするプロセス向けに指定されています。コストの関係で、大量の鉱物粉砕ではあまり一般的ではありませんが、特殊な用途では不可欠です。

ミルボールのサイズとグレード

ボールの直径は粉砕効率の主な制御要素です。大きなボール (60 ～ 100 mm) は衝撃によって粗大粒子を破壊します。小さなボール (15 ～ 30 mm) は、細かい粉砕に必要な表面積を提供します。実際には、さまざまなサイズを混合した段階的な装薬の方が、摩耗を継続的に補正し、粗い粒子と細かい粒子の両方と確実に接触するため、単一のサイズよりも効果的に機能します。

最大ボール サイズの大まかな開始点は、それをフィード粒子サイズとミル条件に関連付けることです。多くの操作では、送りサイズと研削性の関数として最大のボールを予測するボンド公式を使用します。式がなくても、簡単なルールとしては、最大の飼料粒子の約 2.5 ～ 3.5 倍のサイズから始めることです。次に、消費電力と製品の細かさを監視した後、調整します。

• ボールが大きすぎると、衝撃は大きくなりますが、表面積が小さくなり、エネルギーが無駄になり、ライナーが損傷します。
• ボールが小さすぎると、硬い粒子や粗い粒子を砕くことができず、「デッド」チャージが発生し、スループットが低下します。
• 球の真円度は重要です。変形したり壊れたボールは研削作用を低下させるため、定期的にふるい落とす必要があります。

業界間のアプリケーションの違い

ミルボールは、鉱物ドレッシング、セメントクリンカー、セラミック、塗料、火工品など、材料を細かく粉砕する必要がある場所ならどこでも使用できます。各業界は異なる優先順位を設定します。

• 鉱物処理では、トン当たりの摩耗コストが主な懸念事項であるため、再生回路では高クロム鋼が一般的です。
• セメント粉砕では、ボールミルは適度な衝撃と高い摩耗で動作します。ミルコンパートメントに応じて、鍛造鋼と高クロムボールの両方が使用されます。
• セラミック製造において、アルミナ ボールはバッチを鉄汚染から保護し、白食器や電子セラミックに必要な高純度を満たします。
• 火工品や化学薬品では、安全性と純度を確保するために、セラミックやステンレス鋼などの非火花性または低汚染性の媒体が必要です。

熱に弱い材料は異なる挙動をします。専用のプラスチック粉砕機ガイドでは、ポリマーに全く異なる粉砕原理が必要な理由を説明しています。

ミルボールの選択方法: 段階的なアプローチ

次のシーケンスは、プラント エンジニアがプロセス目標を確実なメディア仕様に変換するために使用します。

1. ターゲットの P80 とスループットを定義します。 細かさは衝撃と摩耗を決定するため、最初の仕様です。
2. 送りの大きさと硬さを測定します。 送りが硬くて粗いほど、より大きくて丈夫なボールが必要になります。
3. 汚染限度を設定します。 鉄を避けなければならない場合は、アルミナまたはステンレス鋼を選択してください。
4. ボールの投入量とミルの速度を設定します。 これらはボールのサイズ分布とライナーのプロファイルと相互作用します。
5. ボールの素材をライナーに合わせます。 ライニングが適切な硬度とリフトプロファイルを持たない限り、ボールが硬いとライナーの摩耗が加速します。
6. 比エネルギーとボール消費量を監視します。 最良の仕様は、実稼働キャンペーン全体にわたって両方を安定させる仕様です。

ミルボールのよくある間違いとメンテナンス方法

オペレーターは、間違った充電ポリシーによって研削動作がどれほど早く変化するかを過小評価することがよくあります。最もよくある間違いは、価格だけを見て購入すること、実際のボールの装入量を確認しないこと、湿式粉砕における水やパルプの密度を無視することです。

• 鉱石やクリンカーに対するテストを行わずに最も安いボールを購入すると、ほとんどの場合、トンあたりの実際の粉砕コストが上昇します。
• 毎日の消費量を補充しないと、料金が減少し、P80 が上昇します。
• パルプの密度を無視すると、装入物の混合と緩衝が変化します。パルプが厚すぎると衝撃が減少し、薄すぎるとボール間の摩耗が増加します。
• チャージのサンプリングが不規則であると、楕円形のボールや破損したメディアがパフォーマンスを低下させる前に捕捉される可能性があります。

メンテナンスは複雑ではありません。毎月ボールのチャージをサンプリングし、壊れた破片を選別し、消費電力を記録します。安定したパワーカーブは、ミルボールのバランスが保たれていることを意味します。

ボールミルが答えではない場合: 感熱性プラスチック

ボールミルは脆い鉱物には適していますが、万能なツールではありません。ポリエチレン、ポリプロピレン、PVC などの熱可塑性プラスチックは、ボールの衝撃によって発生する熱によって軟化し、溶けます。スチールメディアを使用した従来のボールミルでは、ポリマーが汚れて分子量が低下し、低品質の粉末が生成されます。したがって、プラスチック加工業者は、異なる粉砕原理、つまり、自由落下するボールではなく、切断、せん断、および制御された空気流に依存する高速ディスクまたはローターミルを使用します。

たとえば、PA と PP は液体窒素を使用せずにディスク粉砕機で周囲温度で粉砕できるため、運転コストが極低温ボールミル粉砕よりもはるかに低く抑えられます。

600PA/PP耐摩耗性常温粉砕機 Mao Yue PA/PP-600 粉砕機は、ディスク直径 600mm、メインモーター出力 45 ～ 55kW、処理能力 350 ～ 600kg/h (PA および 500kg/h の場合は約 400 ～ 550kg/h) を特徴としています。 製品を見る→

PVC は、装置が耐久性の高いコンポーネントと微粉末設計を備えている場合に、サイズ縮小に最適に対応します。専用の PVC 微粉末粉砕機は、熱劣化を起こすことなく狭い粒子分布を維持できます。

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同様に、回転成形 PE グレードでは、成形部品の壁厚が均一になるように、粒径が一定の粉末が必要です。この成形プロセスでは、均一性の高い PE 粉砕機がボールミル手法を完全に置き換えます。

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粉砕オプションを比較する場合、実際の区別は簡単です。鉱物加工業者はミルボールを指定します。プラスチック加工業者は、ポリマーを低温、乾燥、均一に保つ粉砕機を指定します。利用可能な機器の詳細については、プラスチック粉砕機の製品範囲をご覧ください。