ミル（粉砕）

アトリションミル

卓上ハンマーミル
その他の名前	粉砕機
用途	研削
関連商品	乳鉢と乳棒の 圧搾 機

製粉機は、粉砕、破砕、切断によって固形物を小さな破片に砕く装置であり、多くの場合は構造物、機械、または台所用品です。このような粉砕は、多くのプロセスにおいて重要な単位操作です。製粉機にはさまざまな種類があり、製粉機で処理される材料の種類も多種多様です。歴史的に、製粉機は手または動物（例：手回しクランク経由）、作業動物（例：馬車）、風（風車）、または水（水車）によって動かされていました。現代では、製粉機は通常、電気で動かされます。

固体材料の粉砕は、内部の結合力を克服して構造を破壊する機械的な力によって行われます。粉砕後、固体の状態は変化します：粒子サイズ、粒子サイズの配置、粒子の形状。

また、粉砕とは、骨材（鉱石など）を分解、分離、サイズ調整、または分類するプロセスを指します。たとえば、建設目的で均一な骨材サイズを生成するための岩石の破砕または粉砕、または構造充填または土地再生活動の目的での岩石、土壌または骨材の分離などです。骨材粉砕プロセスは、骨材または土壌から汚染物質または水分を除去または分離し、輸送または構造充填の前に「ドライ充填」を生成するためにも使用されます。

研削はエンジニアリングにおいて次のような目的に使用できます。

• 固体の表面積の増加
• 所望の粒径の固体の製造
• 資源のパルプ化

破砕スキームの分野では数多くの研究が行われていますが、技術的な粉砕作業と粉砕結果を結び付ける公式は知られていません。鉱山技術者のピーター・フォン・リッティンガー、フリードリヒ・キック、フレッド・チェスター・ボンドはそれぞれ独立して、必要な粉砕作業と生産される粒度を関連付ける方程式を作成し、4人目の技術者であるRTHukkiは、これら3つの方程式がそれぞれ狭い範囲の粒度を表す可能性があると示唆し、それらを1つの曲線に沿って結合することを提案しました。これはHukki関係として知られるようになりました。^{[1] [2] [3]}

撹拌ミルではフッキ関係は適用されず、代わりに実験を行って関係を決定する必要があります。^[4]

粉砕結果を評価するには、原料（1）と粉砕材料（2）の粒度分布が必要です。粉砕度は、粒度分布から求めたサイズの比率です。この特性値にはいくつかの定義があります。

• 粉砕度は粒度d _80を参照

${\displaystyle Z_{d}={\frac {d_{80,1}}{d_{80,2}}}\,}$

d ₈₀の値の代わりにd ₅₀または他の粒径を使用することもできます。

• 比表面積に基づく研削度

${\displaystyle Z_{S}={\frac {S_{v,2}}{S_{v,1}}}={\frac {S_{m,2}}{S_{m,1}}}\ 、}$

体積に対する比表面積S _vと質量に対する比表面積S _{m は}実験によって求めることができます。

• 偽りの研磨度

${\displaystyle Z_{a}={\frac {d_{1}}{a}}\,}$

この式では粉砕された固形物に対して粉砕機の排出ダイギャップaが使用される。

材料加工において、粉砕機は、粒度レベルでの摩擦と圧縮 力によって微粒子サイズを縮小する機械です。より大きな粒子を生成するメカニズムについては、破砕機も参照してください。一般に、粉砕プロセスには比較的大量のエネルギーが必要です。このため、最近、さまざまな機械で粉砕中に使用されるエネルギーを局所的に測定する実験方法が提案されました。^[5]

自生式またはオートジェニック ミルは、鉱石の自動粉砕にちなんで名付けられました。回転ドラムが大きな鉱石の岩をカスケード運動で投げ込み、大きな岩石の衝撃による破壊と細かい粒子の圧縮粉砕を引き起こします。以下に説明する SAG ミルと動作は似ていますが、ミル内で鋼球を使用しません。ROM または「Run Of Mine」粉砕とも呼ばれます。

微粉砕機の代表的なタイプはボールミルです。わずかに傾斜した、または水平に回転するシリンダーに、通常は石または金属のボールが部分的に充填され、転がるボールとの摩擦と衝撃によって材料を必要な細かさに粉砕します。ボールミルは通常、約 30% のボール充填量で動作します。ボールミルは、比較的小さい直径と長い長さが特徴で、多くの場合、直径の 1.5 ～ 2.5 倍の長さがあります。供給はシリンダーの一方の端にあり、排出はもう一方の端にあります。ボールミルは、ポートランドセメントの製造や鉱物処理のより微粉砕段階でよく使用されます。工業用ボールミルは、直径が 8.5 m (28 フィート) にもなり、22 MW のモーターを搭載し、^[6]世界の総電力の約 0.0011% を消費します (電力消費量による国の一覧を参照)。ただし、小型のボールミルは、品質保証のためにサンプル材料を粉砕するために研究室で使用されています。

ボールミルの電力予測には、通常、次のボンド方程式が使用されます。^[7]

${\displaystyle E=10W\left({\frac {1}{\sqrt {P_{80}}}}-{\frac {1}{\sqrt {F_{80}}}}\right)\,}$

どこ

• Eはエネルギー（キロワット時/メートルまたはショートトン）
• W は実験室のボールミルで測定された仕事指数です（キロワット時/メートルまたはショートトン）
• P _80は、マイクロメートル単位のミル回路製品サイズです。
• F _{80 は}、ミル回路のフィードサイズ（マイクロメートル単位）です。

よく使われる別のタイプの微粉砕機は、昔ながらの製粉機に似たフランス製の石臼式ミルです。

高圧研削ロールは、HPGR またはローラー プレスとも呼ばれ、同じ寸法の 2 つのローラーで構成され、同じ周速で互いに回転します。ホッパーを通したバルク材料の特別な供給により、2 つのローラーの間に材料ベッドができます。1 つのローラーのベアリング ユニットは直線的に移動でき、スプリングまたは油圧シリンダーによって材料ベッドに押し付けられます。材料ベッドの圧力は 50 MPa (7,000 PSI ) 以上です。一般的には 100 ～ 300 MPa に達します。これにより、材料ベッドは 80% を超える固体体積部分に圧縮されます。

ローラープレスは、粉末を圧縮するローラークラッシャーやローラープレスとある程度類似していますが、目的、構造、操作モードは異なります。

極度の圧力により、圧縮された材料ベッド内の粒子はより細かい粒子に砕け、また、粒径レベルでの微小破砕も引き起こします。ボール ミルと比較すると、HPGR は比エネルギー消費量が 30 ～ 50% 低くなりますが、新しい技術であるため、ボール ミルほど一般的ではありません。

同様のタイプの中間破砕機はエッジランナーで、円形のパンと、その中で回転するミュラーと呼ばれる 2 つ以上の重いホイールで構成されています。破砕する材料は、取り付けられたプラウブレードを使用してホイールの下に押し込まれます。

回転ドラムにより、岩石の小石と鉱石粒子の間に摩擦と磨耗が生じます。鋼球からの鉄による製品の汚染を避ける必要がある場合に使用できます。石英またはシリカは入手が安価であるため、一般的に使用されます。

回転ドラムにより、鋼棒と鉱石粒子の間に摩擦と磨耗が発生します。^{[要出典]しかし、「ロッドミル」という用語は、鉄や他の金属の棒を作る}スリッティングミルの同義語としても使用されます。鉱物の粉砕には、ロッドミルはボールミルほど一般的ではありません。

粉砕機に使われる棒は通常高炭素鋼で、長さと直径はさまざまです。しかし、棒が小さいほど総表面積が大きくなり、粉砕効率が高くなります。^[8]

SAG は半自生粉砕の略語です。SA​​G ミルはボールミルのように粉砕ボールを使用する自生ミルです。SA​​G ミルは通常、一次または第 1 段階の粉砕機です。SA​​G ミルは 8 ～ 21% のボール充填量を使用します。^{[9] [10]}最大の SAG ミルは直径 42 フィート (12.8 メートル) で、28 MW (38,000 HP) のモーターで駆動します。^[11]直径 44 フィート (13.4 メートル)、出力 35 MW (47,000 HP) の SAG ミルが設計されています。^[12]

粉砕ボールと鉱石粒子の摩擦により、より細かい粒子が粉砕されます。SAG ミルは、ボール ミルに比べて直径が大きく、長さが短いのが特徴です。ミルの内部には、ミル内の材料を持ち上げるためのリフティング プレートが並んでいます。材料はプレートから落ちて、残りの鉱石装入物の上に落ちます。SAG ミルは主に金、銅、プラチナの鉱山で使用され、鉛、亜鉛、銀、アルミナ、ニッケル産業でも使用されています。

タワーミルは、垂直ミル、撹拌ミル、または再粉砕ミルとも呼ばれ、より小さな粒子サイズで材料を粉砕するより効率的な手段であり、粉砕プロセスでボールミルの後に使用できます。ボールミルと同様に、撹拌ミルには鉱石の粉砕を助けるために研磨ボール（スチール）または小石が追加されることがよくありますが、これらのミルには、材料を持ち上げて粉砕するために垂直に取り付けられた大きなスクリューが含まれています。タワーミルでは、標準的な粉砕ミルのようなカスケード動作はありません。撹拌ミルは、生石灰（CaO）を石灰スラリーに混合するためにも一般的です。タワーミルには、低騒音、効率的なエネルギー使用、および低い運用コストなど、いくつかの利点があります。

VSI ミルは、垂直シャフト上で回転するスピニング センターから岩石または鉱石粒子をスリングで打ち出して摩耗プレートに衝突させます。このタイプのミルは、 VSI クラッシャーと同じ原理を採用しています。

• 風車、風力発電
• 水車、水力
• 馬車、動物の力
• 踏み車、人力で動くもの（古語：「トレッドミル」）
• 船の水車、川岸や橋の近くに浮かぶ
• アラストラ、（典型的には）金鉱石や銀鉱石を粉砕するためのシンプルな製粉所。
• ローラーミルは、シリンダーを使用して穀物やその他の原材料を粉砕または粉砕するための装置です。
• スタンプミルは、鉱石を粉末状にしてさらに加工したり、他の材料を粉砕したりする特殊な機械です。
• 製造品を製造する事業所。産業革命の初期段階では多くの工場が水車によって動かされていたため、ミルという用語はかつては工場を指すのによく使われていましたが、現在ではいくつかの特定の文脈でのみ使用されています。例:
  • 樹皮工場は皮なめし工場向けに皮革樹皮を生産する
  • サイダー工場はリンゴを砕いてサイダーを作る
  • 製粉所は穀物を粉に挽く
  • 製油所、圧搾機、押し出しを参照
  • 製紙工場は紙を生産する
  • 製材所が木材を切る
  • 澱粉工場
  • 製鉄所は鉄鋼を生産する
  • 製糖工場（製糖所とも呼ばれる）は、テンサイやサトウキビを様々な完成品に加工する。
  • 繊維工場
    • 絹工場、絹用
    • 亜麻用ミル
    • 綿工場、綿花用
  • 籾すり機（精米機、籾すり機とも呼ばれる）は、米の籾をすりつぶすのに使用されます。
  • 火薬工場は火薬を生産する

• 「ミル」 。ブリタニカ百科事典。第 18 巻 (第 11 版)。1911 年。
• 鉱山用途の微粉砕機のビデオ
• 製粉工場の詳細
• SAGミル設置中の画像
• 粉砕メディア 粉砕メディアガイド