建材・エネルギー原料の粉砕

建材やエネルギー原料に関連する特殊セメント、石膏、消石灰の粉砕はそれほど難度が高いものではありませんが、粉塵管理に悩んでいる企業も多いかも知れません。このページでは建材やエネルギー原料の粉砕における課題と、振動ミルでの軽減についてご紹介します。

特殊セメントの粉砕における課題

硬度と摩耗性

特殊セメントは非常に高い硬度を持ち、粉砕時に強い摩耗を引き起こします。ボールミルやローラーミルを使用する場合、粉砕中にミルのライナーや粉砕媒体に対して摩耗が発生しやすいため、頻繁な交換が必要になります。そのため、セラミックライナーや高クロム鋳鉄製の部品を使用することで、耐摩耗性を向上させ、メンテナンスコストを削減できます。

均一な粒度

特殊セメントの品質は粒度分布に大きく依存し、特定の粒度範囲内に均一に制御することが求められます。粒度分布の偏りにより、セメントの水和反応が不均一になりやすいため、分級装置（エアセパレーター）を併用し、適切な粒度分布を確保することが不可欠です。

粉塵の管理

特殊セメントの粉砕工程では、粉砕工程で発生する大量の微細粉塵が健康と環境に悪影響を及ぼすため、特にシリカ含有量が高い場合は粉塵曝露による健康リスクが増大します。密閉型の粉砕装置やバグフィルター、HEPAフィルターを備えた強力な集塵装置の導入、また負圧環境の維持が推奨されます。

石膏の粉砕における課題

粉塵の管理

石膏は比較的軟らかいため粉砕が容易ですが、その分、石膏粉砕時に発生する微細粉塵が、空中浮遊して健康被害を招く可能性があります。特に長時間の作業では、適切な換気システムと集塵装置（サイクロンフィルター、バグフィルターなど）の活用により作業環境の改善が求められます。

湿気と吸湿性

粉砕後の石膏が湿気を急速に吸収し、固結と流動性低下を招くため、搬送や貯蔵時に問題が生じる可能性があります。特に高湿度環境下では、粉砕直後に乾燥工程を追加し、低湿度の密閉容器で保管することが推奨されます。

結晶構造の変化

石膏の粉砕中に結晶構造が変化しやすく、加工性や物性に影響を与える可能性があります。特に、過粉砕により結晶構造が破壊され、加工性と強度が著しく低下するため、適切な粉砕条件（回転速度、圧力、温度管理など）の設定や微粉砕の制御が重要です。

消石灰（消火石灰）の粉砕における課題

反応性と湿気管理

消石灰が空気中の水分と反応して激しい発熱と粉体凝集を招くため、湿度管理が極めて重要です。粉砕プロセスでは乾燥空気の導入と低湿度環境の維持が求められます。

粉塵の管理

消石灰の粉砕工程では、大量発生する消石灰粉塵が健康被害と設備腐食のリスクを高めるため、防塵マスクや防護ゴーグルの着用、強力な集塵装置と密閉式搬送システムの採用が必要です。

保管と取扱い

粉砕後の消石灰は吸湿防止のため、必ず密閉容器保管が必要であるため、長期間の貯蔵時には窒素封入や乾燥剤の併用、搬送時の静電気対策が重要です。

グラスウール、セラミックスファイバーの粉砕における課題

粉砕性

グラスウールやセラミックスファイバーは長い繊維状の構造を持つため、通常の粉砕機では細かく断ち切ることが難しい傾向があります。しかし、振動ミルはせん断力が強いため、繊維を効率よく短く裁断しながら粉砕することが可能です。これにより、より均一な形状の粉体が得られます。

摩耗性

繊維状の原料は、粉砕時に繊維が絡まりやすく、粉砕機内部のライナーや粉砕メディアに対して摩耗を引き起こすリスクがあります。特にセラミックスファイバーのような高強度の繊維は、通常の粉砕機では摩耗が激しくなるため、耐摩耗性の高いセラミックや特殊合金製のライナーを使用することで、摩耗の影響を軽減できます。

粉塵の管理

グラスウールやセラミックスファイバーの粉砕では、微細な繊維粉塵が発生しやすく、作業環境の安全性や粉塵の飛散による健康リスクが特に重要な課題となります。繊維粉塵は通常の粉塵よりも軽く浮遊しやすいため、適切な集塵装置や密閉型の粉砕機を使用し、飛散を最小限に抑えることが求められます。さらに、静電気の発生を防ぐために導電性の高い粉砕機を選定することも有効です。

結論

建材・エネルギー原料の粉砕においては、摩耗性、湿気管理、粉塵管理が主な課題となります。とくに特殊セメントや消石灰の粉砕では、耐摩耗性の高い粉砕機器や適切な湿度管理が求められます。
石膏については、粉砕自体は比較的容易ですが、粉塵や湿気に対する管理が重要です。これらの課題に対処するためには、粉砕装置の選定や運用条件の最適化が必要です。

これらの課題を解決する振動ミル

振動ミルであれば、今までに上げた課題の多くが解決・軽減できます。

硬度と摩耗性の課題

振動ミルは、粉砕媒体やミルのライナーにかかる負荷が分散されやすい設計であるため、摩耗をある程度抑えることができます。

しかし、非常に硬い窯業原料（例：炭化ケイ素やアルミナ）では、摩耗が避けられません。この場合、セラミックや硬質合金などの耐摩耗性の高い材料を使用することで、ミルの寿命を延ばすことが可能です。
加えて振動ミルは粉砕筒内の凹凸がないため、ライナー交換が容易。メンテナンスコストの削減に期待ができます。

均一な粒度の課題

振動ミルは微細で均一な粒度を実現するのに非常に効果的です。振動による粉砕プロセスが細かく制御されているため、粒度のばらつきを最小限に抑えることができます。

反応性と湿気管理の課題

反応性の高い材料（例：消石灰など）や湿気に敏感な材料に対しては、振動ミルを密閉して運転し、適切な雰囲気制御を行うことで、材料の品質を保つことができます。とくに、乾燥した環境での運転や、不活性ガスを使用した粉砕が推奨されます。

また、湿気管理が難しい材料には、冷却システムを併用することで、温度と湿度を適切に制御することが可能です。