(57)【要約】  本発明は、以下の構成の粉砕設備による粉砕方法に関する。粉砕設備は、第１ミル（１１）及び第１セパレータ（１２）を有し、第１ミルの出口が第１セパレータの入口に接続された第１部位と、第２セパレータ（２２）及び第２ミル（２１）を有し、第２セパレータの出口が第１ミルの入口に接続された第２部位とを備え、第２セパレータに第１セパレータから原料を供給する。粉砕方法は、第１セパレータ（１２）が、接線方向速度を１５〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜５ｍ／ｓとして運転され、第２セパレータ（２２）が、接線方向速度を２０〜５０ｍ／ｓとし、半径方向速度を２．５〜４ｍ／ｓとして運転されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕設備を用いた原材料の粉砕方法であって、
前記粉砕設備は、
第１ミル（１１）及び第１セパレータ（１２）を有し、前記第１ミルの出口が前記第１セパレータの入口に接続された第１部位と、
第２セパレータ（５、２２）及び第２ミル（３、２１）を有し、前記第２セパレータの出口が前記第１ミルの入口に接続された第２部位とを備え、
前記第２セパレータには前記第１セパレータから材料が供給され、
前記粉砕方法は、
前記第１セパレータ（１２）が、接線方向速度（Ｔ１）を１５〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度（Ｒ１）を３．５〜５ｍ／ｓとして運転され、
前記第２セパレータ（５、２２）が、接線方向速度（Ｔ２）を２０〜５０ｍ／ｓとし、半径方向速度（Ｒ２）を２．５〜４ｍ／ｓとして運転されることを特徴とする粉砕方法。
【請求項２】
前記第１セパレータ（１２）は、接線方向速度を２０〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜４．５ｍ／ｓとして運転されることを特徴とする請求項１に記載の粉砕方法。
【請求項３】
前記第２セパレータ（５、２２）は、接線方向速度を２５〜４５ｍ／ｓとし、半径方向速度（Ｒ２）を３〜３．５ｍ／ｓとして運転されることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕方法。
【請求項４】
前記第２セパレータの接線方向速度の、前記第１セパレータの接線方向速度に対する比（Ｔ２／Ｔ１）は１．６〜２．４であり、好ましくは１．８〜２．２であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉砕方法。
【請求項５】
前記第１セパレータの半径方向速度の、前記第２セパレータの半径方向速度に対する比（Ｒ１／Ｒ２）は１．１〜１．５であり、好ましくは１．２〜１．４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉砕方法。
【請求項６】
第１粉砕物を得るために、前記第１ミル（１１）において前記原材料を粉砕する工程（ａ）と、
第１細粒分画及び第１粗粒分画を得るために、前記第１セパレータ（１２）において前記第１粉砕物を分級する工程（ｂ）と、
前記第１粗粒分画を前記第１ミル（１１）に再送する工程（ｃ）と、
第２細粒分画及び第２粗粒分画を得るために、前記第２セパレータ（５、２２）において前記第１細粒分画を分級する工程（ｄ）と、
前記第２細粒分画を貯留部（４２）に貯留する工程（ｅ）と、
第２粉砕物を得るために、前記第２ミル（３、２１）において前記第２粗粒分画を粉砕する工程（ｆ）と、
前記第２セパレータ（５、２２）において前記第２粉砕物を分級する工程（ｇ）とを備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉砕方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の粉砕方法によって少なくとも２種類の材料を粉砕する粉砕工程（ｉ）と、
他の任意の粉砕又は非粉砕材料と、工程（ｉ）において得られた材料とを混合する工程（ii）とを備えている、水硬性結合剤の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｉ）における粉砕操作は、前記材料を個別に粉砕する、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の粉砕方法により得られた材料を備えている水硬性結合剤。
【請求項１０】
第１ミル（１１）及び第１セパレータ（１２）を有し、前記第１ミルの出口が前記第１セパレータの入口に接続された第１部位と、
第２セパレータ（５、２２）及び第２ミル（３、２１）を有し、第２セパレータの出口が前記第２ミルの入口に接続された第２部位とを備え、
前記第２セパレータには前記第１セパレータから材料が供給され、
前記第１セパレータ（１２）は、接線方向速度（Ｔ１）を１５〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度（Ｒ１）を３．５〜５ｍ／ｓとして運転され、
前記第２セパレータ（５、２２）は、接線方向速度（Ｔ２）を２０〜５０ｍ／ｓとし、半径方向速度（Ｒ２）を２．５〜４ｍ／ｓとして運転される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の粉砕方法を実施するための粉砕設備。
【請求項１１】
前記第２ミル（２１）は、長さがＬで直径がＤの円筒状の筐体を有するボールミルであり、Ｌ／Ｄは、２．５以下であり、Ｌ及びＤの測定単位は同じであることを特徴とする請求項１０に記載の粉砕設備。
【請求項１２】
前記第２部位は、前記第２ミルとして圧縮ミル（３）及び前記第２セパレータ（５）を有し、前記第２セパレータ（５）の出口は、前記圧縮ミル（３）の入口に接続され、前記第２セパレータ（５）には、前記圧縮ミル（３）の位置に設けられた第１ガス供給口（７）及び前記第２セパレータ（５）の位置に設けられた第２ガス供給口（８）によってガスが供給されており、
前記第１ガス供給口（７）からのガスは、先に前記圧縮ミル（３）を通過した後、前記第２セパレータ（５）を通過し、
前記第２ガス供給口（８）からのガスは、前記第２セパレータ（５）のみを通過し、且つ前記圧縮ミル（３）を通過した後の、前記第１ガス供給口（７）からのガスと混合されることを特徴とする請求項１０に記載の粉砕設備。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の粉砕設備が、セメントキルンの供給口に接続されているセメントプラント。
【請求項１４】
ロジンラムラー勾配が１．２以上である最終粉砕物を得るための請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の粉砕設備の使用。
【請求項１５】
長さがＬで直径がＤの円筒状の筐体を有し、Ｌ／Ｄは、２．５以下であり、Ｌ及びＤの測定単位は同じである、請求項１１に記載の粉砕設備のボールミル。
【請求項１６】
圧縮ミル（３）及びセパレータ（５）を有し、前記セパレータ（５）の出口は、前記圧縮ミル（３）の入口に接続され、前記セパレータ（５）には、前記圧縮ミル（３）の位置に設けられた第１ガス供給口（７）及び前記セパレータ（５）の位置に設けられた第２ガス供給口（８）によってガスが供給されており、
前記第１ガス供給口（７）からのガスは、先に前記圧縮ミル（３）を通過した後、セパレータ（５）を通過し、
前記第２ガス供給口（８）からのガスは、前記セパレータ（５）のみを通過し、且つ前記圧縮ミル（３）を通過した後の、前記第１ガス供給口（７）からのガスと混合される、請求項１２に記載の粉砕設備の粉砕部位。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、粉砕の分野に関し、特に水硬性結合剤の製造に用いる原材料の粉砕に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の原材料を粉砕する方法が知られており、同様に種々の材料を粉砕することができる装置又は設備についても知られている。しかし、粉砕の要件は変化している。特に、種々の材料をより細かく粉砕するという傾向があり、これは水硬性結合剤の分野において顕著である。
【０００３】
材料の細かさは、いわゆる粒度分布曲線によって表すことができる。粒度分布曲線は、平均粒径に対する粒子の体積百分率の変化と言い換えることができる。粒度分布曲線は一般的に、釣り鐘型曲線とも呼ばれる正規分布曲線となる。
【０００４】
このため、粒度分布曲線は最大体積分率まで増加した後、減少する。粒度分布曲線は最大体積分率に相当する平均粒径の周りに多寡はあるが広がっている。最大体積分率に相当する平均粒径のいずれかの側に大きく広がっていない場合には、粒度分布曲線が集束していると考えられる。
【０００５】
粒度分布曲線は、例えば、ロジンラムラー勾配（ｎＲＲ）によって評価することができる。ロジンラムラー勾配は、対数スケールで、粒子の大きさに応じたふるい残渣の変化を表す曲線をトレースすることにより決定することができる。得られる曲線はほぼ直線となる。この直線の傾きがロジンラムラー勾配である。
【０００６】
集束した粒度分布曲線を得るためには、ロジンラムラー勾配が１．２以上で、できる限り高いことが望ましい。
【０００７】
細かい粉砕材料が望ましい場合において、集束した粒度分布曲線を得ることは困難である。例えば、典型的な粒度分布曲線におけるロジンラムラー勾配は０．８〜１．１である。１．２以上のロジンラムラー勾配は、より適している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既存の粉砕方法及び装置を用いて、ブレーン比表面積で７０００ｃｍ2／ｇ以上の集束した粒度分布曲線を有する材料を得ることは不可能である。
【０００９】
産業界、特にセメント製造における要求に応えるためには、ブレーン表面積で７０００ｃｍ2／ｇ以上の集束した粒度分布曲線を有する粉砕材料を得ることができる別の方法を発見する必要がある。
【００１０】
従って、本発明が解決しようとする課題は、１．２以上で、できるだけ大きいロジンラムラー勾配を有し、７０００ｃｍ2／ｇ以上のブレーン比表面積を有する粉砕材料を得るために、少なくとも一つの材料、特に、水硬性結合剤の製造に使用される材料を粉砕するための新しい手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者らは、第１セパレータと組み合わされた第１ミル及び第２ミルと組み合わされた第２セパレータを備え、第１セパレータ及び第２セパレータの半径方向速度及び接線方向速度が、７０００ｃｍ2／ｇ以上のブレーン比表面積及び１．２以上のロジンラムラー勾配を有する最終粉砕材料が得られるように選択された装置を用いた粉砕方法が、材料、特に水硬性結合剤の製造に用いられる材料をより細かく粉砕するために有用であるという、予想外の事実を示した。
【００１２】
一般に、セパレータは、回転ケージ及びベーンが配置された縦軸に固定された円筒状の筐体を含む。ベーンは、回転ケージの周りに円形に配置される。ベーンは回転ケージの高さ方向全体にわたって広がっている。回転ケージは、大質量底面ディスクと、中空上面ディスクとの間に設けられたブレードを有している。各ブレードは、回転ケージの高さ全体にわたって、実質的に垂直方向に向かって放射状に配置されている。回転ケージのブレードと、ベーンとの間の空間は、選択ゾーンと呼ばれている。円筒状の筐体とベーンとの間の空間は、ガス及び分級される材料粒子の供給ゾーンと呼ばれる。セパレータを通過するガスは、特に、分級される材料粒子をセパレータに運ぶために用いられる。回転ケージは、高さと直径とを有する円筒状であり、回転ケージの縦軸の周りを自転する。ベーンは、回転ケージの回転速度に対するガスの流速を調整するために、自転するように配置することができる。分級する材料を運ぶガスは、供給ゾーンにおけるセパレータの底部に達し、垂直方向に上昇する。ガスは、選択ゾーンを通過し、半径方向に移動して回転ケージのブレードに達するように、ベーンによって進路を変えられる。この後、ガスは回転ケージの中央部において再び垂直に上昇する。
【００１３】
半径方向の速度は、セパレータの選択ゾーンを通る、分級する材料の粒子を運ぶためのガスの変位速度である。半径方向の速度はｍ毎秒として表される。半径方向の速度は、回転ケージの高さ及び半径（その表面積への換算）とガスの流速から、当業者に既知の方法により計算することができる。
【００１４】
接線方向の速度は、セパレータの回転ケージの外縁の回転速度であり、分級する材料粒子に遠心力として伝達される。接線方向の速度は、ｍ毎秒として表される。接線方向の速度は、回転ケージの直径及び毎分の回転である回転速度から、当業者に既知の方法により計算することができる。
【００１５】
本発明は、以下に示す利点の少なくとも１つを提供することを目的とする。
−粉砕物の粉末度は、ブレーン比表面積で７０００ｃｍ2／ｇ以上とすることを可能とする。
−粉砕工程を２ステップで実施する際の第２ミルの寸法を最適化すること等により、粉砕に要するエネルギーを低減することを可能とする。
−同じ粉末度を得る場合に、粉砕する材料を第１及び第２ミルで処理する時間を、既知の粉砕設備と比べて短縮できる。
−第１及び／又は第２ミルがボールミルである場合に、ボールの直径を小さくすることにより粉砕時間を短縮できる。
−一般に、第１及び／又は第２セパレータにおいて接線方向速度を大きくし、半径方向速度を小さくすると、平均粒径がより小さい粒子を分離できる。
【００１６】
さらに、本発明は、建設業界、セメント業界において用いることができたり、粉砕ステーションにおいて用いたりすることができるという利点を有する。
【００１７】
本発明は、以下の構成を有する粉砕設備による原材料の粉砕方法に関する。粉砕設備は、第１ミル及び第１セパレータを有し、第１ミルの出口が第１セパレータの入口に接続された第１部位と、第２セパレータ及び第２ミルを有し、第２セパレータの出口が第２ミルの入口に接続された第２部位とを備え、第２セパレータに第１セパレータから原料を供給する。その粉砕方法は、第１セパレータが、接線方向速度を１５〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜５ｍ／ｓとして運転され、第２セパレータが、接線方向速度を２０〜５０ｍ／ｓとし、半径方向速度を２．５〜４ｍ／ｓとして運転されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の方法によれば、生産的なフローレートで非常に微細な材料を製造することが可能となる。
【００１９】
第１セパレータは、接線方向速度を２０〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜４．５ｍ／ｓとして運転されることが好ましい。
【００２０】
第２セパレータは、接線方向速度を２５〜４５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３〜３．５ｍ／ｓとして運転されることが好ましい。
【００２１】
第２セパレータの接線方向速度の、第１セパレータの接線方向速度に対する比は１．６〜２．４であることが好ましく、１．８〜２．２であることが特に好ましい。
【００２２】
第１セパレータの半径方向速度の、第２セパレータの半径方向速度に対する比は１．１〜１．５であることが好ましく、１．２〜１．４であることが特に好ましい。
【００２３】
方法は、以下の工程を有していることが好ましい。
第１粉砕物を得るために、第１ミルにおいて前記原材料を粉砕する工程。
第１細粒分画及び第１粗粒分画を得るために、第１セパレータにおいて第１粉砕物を分級する工程。
第１粗粒分画を第１ミルに再送する工程。第２細粒分画及び第２粗粒分画を得るために、第２セパレータにおいて第１細粒分画を分級する工程。第２細粒分画を貯留部に貯留する工程。
第２粉砕物を得るために、第２ミルにおいて第２粗粒分画を粉砕する工程。
第２セパレータにおいて第２粉砕物を分級する工程。
【００２４】
本発明はまた、以下の工程を有する水硬性結合剤の製造方法に関する。
（ｉ）上記の粉砕方法によって少なくとも２種類の材料を粉砕する粉砕工程。
（ii）他の任意の粉砕又は非粉砕材料と共に、工程（ｉ）において得られた材料を混合する工程。
【００２５】
工程（ｉ）における粉砕操作は、材料を個別に粉砕することが好ましい。
【００２６】
本発明はまた、本発明の粉砕方法により得られた材料を有する水硬性結合剤に関する。
【００２７】
本発明の水硬性結合剤の材料は、個別の粉砕によって得られたものであることが好ましい。これは、粉砕設備においてそれぞれ個別に粉砕されたものであることを意味し、粉砕設備は本発明のものであることが好ましい。
【００２８】
本発明はまた、特に上記の粉砕方法を実施することができる、以下の構成を有する粉砕設備に関する。
・第１ミル及び第１セパレータを有し、第１ミルの出口が第１セパレータの入口に接続された第１部位。
・第２セパレータ及び第２ミルを有し、第２セパレータの出口が第２ミルの入口に接続された第２部位。
第２セパレータには第１セパレータから材料が供給され、第１セパレータは、接線方向速度を１５〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜５ｍ／ｓとして運転され、第２セパレータは、接線方向速度を２０〜５０ｍ／ｓとし、半径方向速度を２．５〜４ｍ／ｓとして運転される。
【００２９】
第１セパレータは、接線方向速度を２０〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜４．５ｍ／ｓとして運転されることが好ましい。第２セパレータは、接線方向速度を２５〜４５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３〜３．５ｍ／ｓとして運転されることが好ましい。
【００３０】
所定のセパレータが所定の範囲の速度で動作するように構成されている場合、それは、この範囲の任意の値で動作するように構成されていることを意味する。
【００３１】
本発明の粉砕設備は２つの部位を有し、それらは互いに接続されていても、中間貯留手段によって分離されていてもよい。２つの部位は、同じ場所に設置されていても、異なる場所に設置されていてもよい。本発明の粉砕設備の２つの部位は、同時に運転しても、別々に運転してもよい。２つの部位は同じフローレートで運転しても、異なるフローレートで運転してもよい。
【００３２】
第１ミル及び第２ミルは、既知のどのようなミルとしてもよく、例えば、ボールミル又は圧縮ミルとすることができる。
【００３３】
第１の実施態様において、第２ミルはボールミルである。ボールミルは一般的に、長さＬで直径Ｄの円筒状の、粉砕する材料を入れる筐体を有している。第２ミルは、長さＬで直径Ｄで、Ｌ／Ｄ比が２．５以下の円筒状の筐体を有するボールミルが好ましい。Ｌ及びＤは同じ測定単位である。
【００３４】
第２ミルがボールミルである場合、第２ミルの筐体の長さと直径の比（Ｌ／Ｄ）は、２以下が好ましく、１．５以下がより好ましい。
【００３５】
Ｌ／Ｄ比は０．６５以上であることが好ましい。
【００３６】
ボールの平均直径は１８〜２０ｍｍであることが好ましい。
【００３７】
第２の実施態様において、第２ミルは圧縮ミルである。この態様において第２の部位は、圧縮ミルと、上記の第２セパレータとを有し、セパレータの出口は、ミルの入口と接続され、セパレータには圧縮ミルの位置に設けられた第１ガス供給口及び第２セパレータの位置に設けられた第２ガス供給口によって、ガスが供給されており、第１ガス供給口からのガスは、先に圧縮ミルを通過した後、第２セパレータ（５）を通過し、第２ガス供給口からのガスは、第２セパレータのみを通過し、且つ圧縮ミルを通過した後の、第１ガス供給口からのガスと混合される。
【００３８】
本発明はまたセメントプラントキルンの入口に接続された本発明の粉砕設備を有するセメントプラントに関する。
【００３９】
本発明はまた貯留手段の入口に接続された本発明の粉砕設備を有する粉砕工場に関する。
【００４０】
本発明はまたロジンラムラー勾配が１．２以上の最終粉砕物を得るために本発明の粉砕設備を使用する方法に関する。
【００４１】
粉砕する材料は、クリンカ、水硬性結合剤（例えばセメント）又は鉱物添加剤（例えばスラグ、フライアッシュ、ポゾラン又は石灰石）が好ましい。
【００４２】
クリンカは、一般的に石灰石と例えばクレイとの混合物（原末）の焼成（clinkerisation）によって得られる。
【００４３】
水硬性結合剤は、水和により固化又は硬化する種々の化合物である。水硬性結合剤は、好ましくはセメントである。セメントは一般的にクリンカと硫酸カルシウムとの混合物である。クリンカは、具体的にはポルトランドクリンカである。
【００４４】
鉱物添加剤は一般的に、例えば、フライアッシュ（例えば、２００１年版セメント規格ＮＦ ＥＮ１９１−１の５．２．４項、又はコンクリート規格ＥＮ−４５０に規定されている）、ポゾラニッック（例えば、２００１年版セメント規格ＮＦ ＥＮ１９７−１５．２．３項に規定されている）、シリカフューム（例えば、２００１年版セメント規格ＮＦ ＥＮ１９７−１の５．２．７項又はコンクリート規格ｐｒＥＮ １３２６３：１９８８若しくはＮＦ Ｐ１８−５０２に規定されている）、スラグ（例えば、セメント規格 ＮＦ ＥＮ１９７−１の５．２．２項又はコンクリート規格ＮＦ Ｐ １８−５０６に規定されている）、焼成頁岩（例えば、２００１年２月版セメント規格ＮＦ ＥＮ １９７−１の５．２．５項に規定されている）、石灰石添加剤（例えばセメント規格ＮＦ ＥＮ１９７−１の５．２．６項又はコンクリート規格ＮＦ Ｐ １８−５０８に規定されている）及び珪質添加剤（例えば、コンクリート規格ＮＦ Ｐ １８−５０９に規定されている）、メタカオリン又はこれらの混合物である。
【００４５】
最終粉砕物の細かさは、Ｄｖ９７、Ｄｖ８０又はブレーン比表面積によって表すことができる。Ｄｖ９７（体積）は一般に粒径分布の９７パーセンタイルである。つまり９７％の粒子は大きさがＤｖ９７以下であり、３％の粒子は大きさがＤｖ９７よりも大きい。同様にＤｖ８０（体積）は一般に粒径分布の８０パーセンタイルであり、８０％の粒子は大きさがＤｖ８０以下であり、２０％の粒子は大きさがＤｖ８０よりも大きい。
【００４６】
一般に、Ｄｖ９７及びＤｖ８０は、２００μ未満の粒子においてはレーザ粒度分布計により決定でき、２００μｍより大きい粒子においてはふるい別けにより決定できる。レーザ粒度分布計は一般に試料の脱凝集ができるように測定試料の前処理を行う機構を有している。一般に、脱凝集は溶媒（例えばエタノール）中で超音波により処理して行う。粒子が凝集している場合には、分散を確実にするため又は分散液の性質を変化させるために超音波の照射時間を変化させることが推奨される。
【００４７】
ブレーン比表面積は、１９９０年８月版のＥＮ １９６−６規格の第４項に準拠して決定する。
【００４８】
最終粉砕物のブレーン比表面積は、７０００〜１００００ｃｍ2／ｇが好ましい。
【００４９】
粉砕物の細かさは、以下のようにすることができる。
−２００１年２月版のＥＮ １９７−１規格に準拠したＣＥＭ Ｉタイプセメントにおいては、Ｄｖ９７で１５〜２０μｍ、ブレーン比表面積で７０００〜１００００ｃｍ2／ｇ。
−石灰石添加剤の場合には、Ｄｖ８０で約６μｍ。
−スラグの場合には、Ｄｖ８０で５〜７μｍ、ブレーン比表面積で７０００〜１００００ｃｍ2／ｇ
−フライアッシュの場合にはＤｖ９７で約７μｍ。
【００５０】
最終粉砕物のロジンラムラー勾配は、１．２〜１．６が好ましく、１．３〜１．５がより好ましい。
【００５１】
本発明の粉砕設備及び方法は、例えばフランス国特許出願ｎ°０６／０４３９８、０７／０６７０３、０９／０１３６４及び１１／５０６７６に記載の水硬性結合剤を得るために用いることができる。
【００５２】
幾つかの材料を粉砕する場合には、異なった材料を一緒に粉砕しても、別々に粉砕してもよい。
【００５３】
幾つかの材料を粉砕する場合に、本発明の粉砕方法は各材料に最適な粉砕をするために各材料を別々に粉砕することを基本とすることが好ましい。既知の粉砕方法は、共粉砕であり、これは、粉砕する各材料の細かさを管理するという点で特に問題を有している。粉砕性が異なる２種類の材料の混合物は、各材料について十分で望ましい細かさの混合粉砕物を得ることができない。粉砕されやすい材料は望ましい値よりも細かく粉砕される一方、粉砕されにくい材料は望ましい値よりも荒く粉砕される。これに対して、別々に粉砕操作をすると各材料について望ましい細かさにすることができる。
【００５４】
一方、別々に粉砕する場合には、種々の材料について性質、量及びサイズを制御して、組成物をカスタマイズすることができる。
【００５５】
本発明の幾つかの粉砕設備を、各材料を別々に粉砕するために同じ場所で用いることが好ましい。
【００５６】
本発明はまたボールミル、特に上記の粉砕設備に用いるボールミルに関する。このボールミルは、長さがＬで直径がＤで、Ｌ／Ｄ比が２．５以下の円筒状の筐体を有する。Ｌ及びＤは同じ測定単位である。
【００５７】
本発明はまた粉砕工場、特に上記の粉砕設備を備える粉砕工場に関する。この粉砕工場は、圧縮ミル及びセパレータを有し、セパレータの出口は、ミルの入口に接続され、セパレータにはミルの位置に設けられた第１ガス供給口及びセパレータの位置に設けられた第２ガス供給口によって、ガスが供給されており、第１ガス供給口からのガスは、先にミルを通過した後、セパレータを通過し、第２ガス供給口からのガスは、セパレータのみを通過し、且つミルを通過した後の、第１ガス供給口からのガスと混合される。
【００５８】
上記の実施形態について以下の図面と共に以下の記載においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態の粉砕設備を示す。
【図２】本発明の他の実施形態の粉砕設備を示す。
【図３】本発明の粉砕設備に用いるミル及びセパレータの側方断面図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１における粉砕設備は、第１部位及び第２部位を備えている。第１部位は、第１ミル１１、第１セパレータ１２及び第１フィルタ１３を有している。第２部位は、第２ミル２１、第２セパレータ２２及び第２フィルタ２３を有している。第１ミル１１には第１搬送手段３１により粉砕する材料が供給される。第１ミル１１の出口は、第２搬送手段３１により第１セパレータ１２の入口と接続されている。第１セパレータ１２の第１出口は、第３搬送手段３３により第１ミルの入口と接続されている。第１セパレータ１２の第２出口は、第４搬送手段３４により第１フィルタ１３の入口と接続されている。第１フィルタ１３の出口は第５搬送手段３５により第２セパレータ２２の入口と接続されている。第２セパレータ２２の第１出口は第６搬送手段３６により第２フィルタ２３の入口と接続されている。第２フィルタ２３の出口は、第７搬送手段３７により貯留手段４２と接続されている。第２セパレータ２２の第２出口は、第８搬送手段３８により第２ミル２１の入口と接続されている。第２ミル２１の出口は、第９搬送手段３９により第２セパレータ２２の入口と接続されている。
【００６１】
搬送手段は既知のどのような搬送手段としてもよい。例えば、コンベヤベルト、連続スクリュ又は運搬車としてよい。
【００６２】
図１における粉砕設備の運転例は以下の通りである。原材料が第１ミル１１において粉砕され、第１粉砕材料となる。第１粉砕材料は、第１セパレータ１２により第１細粒分画と第１粗粒分画とに分級される。第１粗粒分画は、その後第１ミル１１において粉砕される。第１フィルタ１３に第１細粒分画が供給される。第１フィルタ１３により、第１セパレータ１２の搬送ガスを濾過し、第１濾過細粒分画とすることができる。第１濾過細粒分画は、第２セパレータ２２において第２細粒分画と第２粗粒分画とに分級される。第２フィルタ２３に第２細粒分画が供給される。第２フィルタ２３により、第２セパレータ２２の搬送ガスを濾過し、第２濾過細粒分画とすることができる。第２濾過細粒分画は貯留手段４２に貯留される。第２粗粒分画は第２ミル２１において粉砕され第２粉砕材料となる。第２粉砕材料は第２セパレータ２２において分級される。
【００６３】
図２には、図１において示した方法の変形例を示す。粉砕設備は貯留手段４１をさらに備えていてよい。貯留手段４１は、第１フィルタ１３と第２セパレータ２２との間に設けられたサイロとすることができる。第１フィルタ１３の出口は、第１０搬送手段４０によって貯留手段４１の入口と接続されている。貯留手段４１の出口は、第５搬送手段３５によって第２セパレータ２２の入口と接続されている。
【００６４】
図２における粉砕設備の運転例は以下の通りである。第１フィルタ１３を通過した後、第１濾過細粒分画は貯留手段４１に貯留される。これにより、２つの部位を同時に運転しない場合、同じフローレートで運転しない場合又は２つの部位が同じ場所にない場合にも対応できる。後者の場合、第５搬送手段３５及び第１０搬送手段４０の少なくとも一方は運搬車である。
【００６５】
一例として、粉砕する原材料は、粒径を５０ｍｍ以下とすることができる。第１濾過細粒分画は、粒径が６３μｍ以下で、ブレーン比表面積が約３９６０ｃｍ2／ｇで、ロジンラムラー勾配が約１．０２とすることができる。第２濾過細粒分画は、粒径が２０μｍ以下で、ブレーン比表面積が約８０００ｃｍ2／ｇで、ロジンラムラー勾配が約１．２とすることができる。
【００６６】
一例として、第１フィルタ１３によって供給される第１濾過細粒分画のフローレートは、約１００ｔ／ｈとすることができる。第２フィルタ２３によって供給される第２濾過細粒分画のフローレートは、５０ｔ／ｈとすることができる。
【００６７】
図３及び図４の実施形態において、第２ミルは第２セパレータ５に接続された圧縮ミル３である。ミルは、垂直方向のガス流の案内手段を有するルーバーリング１４によって囲まれており、縦軸上に配置された円筒状の粉砕テーブル２が設けられている筐体４５を備えている。ローラ１０がテーブル２の外縁部に設けられている。ローラ１０の軸は、テーブル２に対して半径方向に配置されている。コーン１６はミル３及びセパレータ５に接続されている。ミル３は、ミル３の底面に配置され、ルーバーリング１４の位置に現れるガスの第１供給口７を有している。粉砕する材料の供給手段Ｉにより粉砕する材料をミル３に供給することができる。
【００６８】
セパレータ５は、固定筐体１８を有し、その縦軸には、回転ケージ９及びベーン１７が縦向けに配置されている。ベーン１７は回転ケージ９の周囲を取り囲んで配置されている。ベーン１７は、回転ケージ９の高さ方向全体を囲んでいる。回転ケージ９は、大質量底面ディスクと中空状部ディスク４４との間に配置されたブレード４３を有している。各ブレード４３は、放射状に配置され、回転ケージ９の高さ全体にわたって実質的に垂直方向に延びている。ブレード４３は、回転ケージ９の中心において接続されていない。選択ゾーン１５は、回転ケージ９とベーン１７との間の空間が相当する。ガス及び分離する材料粒子の供給ゾーン６は、円筒状の筐体１８とベーン１７との間の空間が相当する。ミル３の筐体４５の上端は、通路４６を通って供給ゾーン６に達する。セパレータは、第２ガス供給口８を有している。ガスの第２供給口８はセパレータ５の筐体１８の位置に設けられている。ガスの第２供給口８は、吸入口可変翼の形状としてもよく、その位置は、ガスの追加フローを調整するために調整可能である。搬送手段IIによりセパレータ５から最終粉砕物を搬出することができる。
【００６９】
運転の際に、粉砕する材料はミル３のテーブル２の中央部に供給手段Ｉにより供給される。テーブル２は粉砕操作中はその軸を中心に回転する。ミル３のテーブル２の回転速度は、一定としても可変としてもよい。粉砕操作中に材料はテーブル２の中央部から外縁部に移動する。
【００７０】
ローラー１０はその水平軸の周りを回転する。ローラー１０は異なった形状を有していてもよい。例えば、円筒状、環状又は頂部が切り取られた形状とすればよい。ローラー１０は、粉砕する材料を粉砕するためにテーブル２の上を転動しながら、テーブル２の上に圧力を加える。ローラー１０は流体システム（例えば、油圧）によって圧力を加えられる。
【００７１】
リングゾーン１４に到達した粉砕する材料は、テーブル２の端部に設けられた第１供給口７からのガスによって、通路４６を通ってセパレータ６の供給ゾーン６に送り込まれる。供給ゾーン６におけるガスの総流速は、ミル３から来る第１供給口７からのガス流速と、セパレータ５の位置に配置された外気入口である第２供給口からのガス流速との２つの異なったガス流速の合成されたものである。
【００７２】
回転ケージ９は、その縦軸Ｄの周りを矢印１９によって示した方向に回転する。この回転により、矢印２０によって示される接線方向の速度が生み出される。ベーン１７は固定されている。つまり、それらは回転ケージ９の縦軸Ｄの周りを回転しない。ベーン１７は、回転ケージ９の回転速度によってガスの速度を調整するように、自転するようにすることができる。分離する材料粒子を搬送する、第１供給口７からのガスと第２供給口８からのガスとの混合体は、セパレータの底面に達し、供給ゾーン６においてほぼ垂直に上昇する。ガスはベーン１７によって分割され、選択ゾーン１５を通過してほぼ径方向に、つまり縦軸Ｄの側に移動して回転ケージ９のブレード４３に到達する。ガスは、上昇して、回転ケージ９のほぼ中央部に設けられた開口部を通って、回転ケージ９から排出される。通常は開口部に吸引手段（図示せず）が接続されている。ガスによって運ばれる粒子は、矢印３０によって示される径方向の速度で回転ケージ９に達する。
【００７３】
第２供給口８からの追加のガスフローにより、供給ゾーン６におけるトータルガスフロー及び選択ゾーン１５におけるガスフローを調整することができる。トータルガスフローは、第１供給口７からのガスフローと、径方向の速度を有する第２供給口８からの追加のガスフローとを含んでいる。セパレータ５の回転ケージ９の回転速度により接線方向速度が決まる。接線方向及び径方向の速度の組み合わせにより、最終粉砕物の切り出しサイズ及び細かさが決まる。十分に小さい粒子は、ガスと共に搬送される。そしてガスと共にほぼ垂直方向に上昇する。大きすぎる粒子は、重力により選択ゾーン１５に落下する。選択ゾーン１５に落下した大きすぎる粒子は、コーン１６により回収され、大きすぎる粒子はミル３のテーブル２に送られる。細かい粒子は、通常は吸引手段及び貯留手段が接続されている最終粉砕物の搬送手段Ｎに向かう。
【００７４】
図３及び図４に関する上記の段落において、本発明の第２のミルを圧縮ミルとした。しかし、圧縮ミルをボールミルに置き換えてもよい。特に、長さがＬで直径がＤでＬ／Ｄに比が２．５以下である円筒状の筐体を有するボールミルとしてよい。
【００７５】
ボールミルを用いる場合に組み合わせるセパレータは、図３及び図４において説明したセパレータ５と同じ構造としてよい。さらに、ボールミルと組み合わせるセパレータは、上記の説明において圧縮ミルと組み合わせたセパレータ５と同様に運転してよい。さらに、第２ミルに限らず、第１ミルとして圧縮ミル又はボールミルを用いてもよい。
【００７６】
（実施例）
実施例１：種々の粉砕部位の比較
種々の粉砕部位の比較を行った。以下に示した各ミルはセパレータと組み合わせた。
【００７７】
試験１は以下のような条件で行った。粉砕する材料は、サン・ピエール・ラ・クル（Saint Pierre La Cour）のラファルジュ（Lafarge）セメントプラントのCEM I 52,5 Nタイプのセメントとした。粉砕設備は、第１ボールミル及び第１セパレータを有し、第１ボールミルの出口が第１セパレータの入口と接続された第１部位と、第２セパレータ及び第２ボールミルを有し、第２セパレータの出口が第２ミルの入口と接続された第２部位とを備え、第２セパレータには第１セパレータから材料が供給される。第１ミルは２つの区画を有している。第１ミルの第１の区画は、ボール充填率を体積分率で３０％とし、ボールの直径を６０〜９０ｍｍとした。第１ミルの第２区画はボール充填率を体積分率で３２％とし、ボールの直径を２０〜５０ｍｍとした。第２ミルは、ボール充填率が体積分率で２４％であり、ボールの直径が１８〜２０ｍｍである区画を有する。第１ミルを通過後のセメントのブレーン比表面積は３５００ｃｍ2／ｇであった。第２ミルを通過後のセメントのブレーン比表面積は以下の表１に示す。
【００７８】
試験２は以下のような条件で行った。粉砕する材料は、サン・ピエール・ラ・クル（Saint Pierre La Cour）のラファルジュ（Lafarge）社セメントプラントのCEM I 52,5 Nタイプのセメントとした。粉砕設備は、第１ボールミル及び第１セパレータを有し、第１ボールミルの出口が第１セパレータの入口と接続された第１部位と、第２セパレータ及び第２ボールミルを有し、第２セパレータの出口が第２ミルの入口と接続された第２部位とを備え、第２セパレータには第１セパレータから材料が供給される。第１ミルは２つの区画を有している。第１ミルの第１の区画は、ボール充填率を体積分率で３０％とし、ボールの直径を６０〜９０ｍｍとした。第１ミルの第２区画はボール充填率を体積分率で３２％とし、ボールの直径を２０〜５０ｍｍとした。第２ミルは、ボール充填率が体積分率で２４％であり、ボールの直径が１８〜２０ｍｍである区画を有する。第１ミルを通過後のセメントのブレーン比表面積は３５００ｃｍ2／ｇであった。第２ミルを通過後のセメントのブレーン比表面積は以下の表１に示す。
【００７９】
試験３は以下のような条件で行った。粉砕する材料は、サン・ピエール・ラ・クル（Saint Pierre La Cour）のラファルジュ（Lafarge）セメントプラントのCEM I 52,5 Nタイプのセメントとした。粉砕設備は、ボールミル及びセパレータを有し、ボールミルの出口がセパレータの入口と接続された部位を備えている。ミルは２つの区画を有している。ミルの第１の区画は、ボール充填率を体積分率で３０％とし、ボールの直径を６０〜９０ｍｍとした。ミルの第２区画はボール充填率を体積分率で３２％とし、ボールの直径を２０〜５０ｍｍとした。ミルを通過後のセメントのブレーン比表面積は以下の表１に示す。
【００８０】
表１に得られた結果を示す。試験１及び試験２において第１セパレータの接線方向速度を１５〜２５ｍ／ｓとし、半径方向速度を３．５〜５ｍ／ｓとした。これは、本発明において規定する速度と一致する。
【００８１】
【表１】
2015501720.tif 000003
【００８２】
表１に示すように、試験１及び試験２はそれぞれ２つの粉砕ステップを有し、第１及び第２セパレータの接線方向及び半径方向の速度は、本発明において規定する速度と一致している（第１セパレータにおいては接線方向速度が１５〜２５ｍ／ｓで、半径方向速度は３．５〜５ｍ／ｓであり、第２セパレータにおいては試験１では接線方向速度が３０．４ｍ／ｓで、半径方向速度が３．５ｍ／ｓ、試験２では接線方向速度が２９．３ｍ／ｓで、半径方向速度が３．５ｍ／ｓである）。試験１及び試験２においては、ブレーン比面積が７０００ｃｍ2／ｇ以上（試験１では９３００ｃｍ2／ｇ、試験２では８４００ｃｍ2／ｇ）で且つｎＲＲ勾配が１．２以上（試験１では１．５０、試験２では１．３９）の材料が得られた。
【００８３】
試験３は単一の粉砕ステップである。試験３においては、ブレーン比表面積が７０００ｃｍ2／ｇ（４４００ｃｍ2／ｇ）以上で且つｎＲＲ勾配が１．２以上（０．９７）の粉砕物は得られなかった。
【００８４】
実施例２：ボールミルの比較
数種類のボールミルの比較を行った。ボールミルは、Ｌ／Ｄ比が異なる円筒状の筐体を有している。Ｌは長さで、Ｄは直径である。
【００８５】
粉砕設備は、第１ボールミル及び第１セパレータを有し、第１ボールミルの出口が第１セパレータの入口と接続された第１部位と、第２セパレータ及び第２ボールミルを有し、第２セパレータの出口が第２ミルの入口と接続された第２部位とを備え、第２セパレータには第１セパレータから材料が供給される。
【００８６】
第２部位の運転パラメータの幾つかを表２に示す。試験１−１〜４−１において、粒径が５０ｍｍ以下のクリンカ、石灰及び石膏の混合物を第１部位に供給した。混合物は、クリンカ９０質量％、石膏５質量％、石灰５質量％とした。第１部位から送り出された材料は、ブレーン比表面積が３９６０ｃｍ2／ｇでロジンラムラー（ｎＲＲ）勾配が１．０２である２００１年のＥＮ１９７−１規格のＣＥＭ Ｉタイプセメントであった。
【００８７】
比較試験において第１部位に供給された材料は、２００１年のＥＮ１９７−１規格のＣＥＭ Ｉタイプセメントであった。第１部位から送り出された材料は、理想的な表面積が３４００ｃｍ2／ｇで、ロジンラムラー（ｎＲＲ）勾配が０．９９であった。
【００８８】
【表２】
2015501720.tif 000004
【００８９】
原材料１ｔ当たりの粉砕エネルギーに対応する比エネルギーは、ｋｗｈ／ｔで表される。
【００９０】
表２に示すように、Ｌ／Ｄ比が２以下（試験１−１〜４−１）の筐体を有するボールミルにより行われた種々の試験において、ブレーン比表面積が７０００ｃｍ2／ｇ以上でロジンラムラー勾配が１．２以上の粉砕物が得られた。
【００９１】
実施例におけるＬ／Ｄ比の最適値は、約１．４であり、ミルの充填率の最適値は２３〜２４体積％であった。
【００９２】
しかし、平均直径が１２．７ｍｍのボールを用いたボールミルによる試験では、ボールの充填率が２４％でＬ／Ｄ比が０．７において十分な結果が得られた。
【００９３】
比較試験はＬ／Ｄ比が２．９の筐体を有するボールミルにより行った。得られた粉砕物のブレーン比表面積は５２５０ｃｍ2／ｇでロジンラムラー勾配は０．８７に過ぎなかった。
【００９４】
【表３】
2015501720.tif 000005
【００９５】
表３は粉砕に必要なエネルギーを比較している。
【００９６】
表３においてｋＷｈ／ｔ（１）として示した比エネルギーは、第１ボールミル、つまり、先に述べた粒径が５０ｍｍ以下の混合物の粉砕操作における原材料１トン当たりの粉砕エネルギーに相当する。ｋＷｈ／ｔ（２）として示した比エネルギーは、第２ボールミル、つまり表３の第２列に示した細かさを実現するために、初期のブレーン比表面積が３９６０ｃｍ2／ｇであるセメントの粉砕操作における原材料１トン当たりの粉砕エネルギーに相当する。
【００９７】
結論として、Ｌ／Ｄ比が３〜３．５（表３の第６列を参照）の筐体を有するボールミルを用いた１ステップの粉砕操作は、２ステップの粉砕操作よりも多くの粉砕エネルギーを消費する。例えば、１ステップでブレーン比表面積が７０３０ｃｍ2／ｇのセメントを製造するための比粉砕エネルギーは１０４ｋｗｈ／ｔであったのに対し、２ステップの場合は９２ｋＷｈ／ｔであった。
【図１】
2015501720.tif 000006
【図２】
2015501720.tif 000007
【図３】
2015501720.tif 000008
【図４】
2015501720.tif 000009
【国際調査報告】
2015501720.tif 000010
2015501720.tif 000011
2015501720.tif 000012