Air Jet Mill

수평형 Air Jet Mill

미분쇄기 중에서 건식 분쇄로 입자를 작게 하기 위해 사용하는 가장 보편화된 분쇄기 모델이라 할 수 있겠습니다. 

원료의 물성 등에 따라 차이가 있을 수 있겠지만 건식 분쇄 방식으로 Submicron까지 구현이 가능하기도 합니다.

 

원리는 공기압을 이용하여 입자와 입자끼리의 충돌을 이용하여 깨지게 하는 방식으로 별도의 구동부가 없어 마찰열이 발생하지 않으며, 온도에 민감한 원료 및 마모 등에 민감 한 원료 등에도 미분쇄 하기에 유리 한 기기입니다. 

 

경우에 따라서는 공기압(Air)을 사용하지 않고 N2 Gas, LNG Gas, 비활성 가스 등을 사용하여 원료의 특성에 맞게 분쇄 진행이 가능합니다.

 

수평형 Air Jet Mill 원리

수평형 Air Jet Mill의 원리는 ④의 밀어주는 압력(Pusher Nozzle)으로 원료를 분쇄기(Mill) 내부까지 밀어주며, 분쇄기 내부로 들어간 원료는 각각의 분쇄 노즐(Grinding Nozzle)②→ 에서 나오는 압력의 방향성으로 입자끼리 부딪히게 되며, 원심력으로 인하여 ①큰 입자는 바깥으로 돌면서 점점 작게 되고, 작은 입자는 안쪽으로 모여 외부로 배출되는 원리입니다. 

 

 

종형 타입의 Jet Mill

종형 타입의 Jet Mill 은 부착성 및 마모성이 심한 원료에 대하여 분쇄를 진행하고자 할 때 사용하는 기기입니다. 

수평형 타입보다는 직접 적으로 부딪히는 면적이 적고 아래에서 위로 불어주는 타입의 분쇄기로 압착이 덜 발생하며 마모도가 수평형에 비하여 덜 한 편입니다. 

주로 의약품 소재, 농약원체, 연마재 등의 소재에 대한 분쇄를 진행할 때 주로 사용하는 기기입니다. 

수평형 타입에 비하여 분쇄성이 떨어지나 부착성 및 마모성에 유리하여 원료 특성에 맞추어 사용 할 수 있습니다. 

후단부의 장치는 수평형과 동일하게 운용되며, 분쇄 원리는 수평형 타입과 동일하게 압력을 이용하여 입자끼리 부딪히게 하여 분쇄되는 원리이며, 최종 토출구에 분급 Zone 이 별도로 있어 입도 분포를 Sharp 하게 분쇄하기에도 유리합니다.

 

입자를 미립자로 조절하는 방법은 압력을 이용하여 고압으로 충돌 에너지를 높여주는 방식과 내부 공간에 공급되는 원료의 양을 조절하여 충분히 충돌이 일어나게 하여 미립자를 만드는 방식으로 조건을 설정하여 조정합니다. 

일반적으로 압력이 높을수록 공급량이 적을수록 미립자로 됩니다. (일부 원료의 특성에 따라서는 반대의 조건에서 미립자가 되는 원료도 있습니다.)

 

Jet Mill 표준 공정 흐름도

배기 블로워는 Air를  불어주는 것이 아니라 Compressor에서 발생된 Air를 Bag Filter의 Filter를 통하여 걸러진 Air를 바깥으로 배출하는 장치로 사용합니다. 분쇄기에서 회수되는 장치까지의 길이가 길수록, Air 압력이 약할수록 배기 블로워를 이용하여 분쇄품을 Cyclone나 Bag Filter로 당겨서 회수가 용이하게 하는 역할도 수행합니다. 

 

Air Jet Mill을 운용하기 위해서는 부대설비가 필요하며, 공급되는 Air의 품질에 따라 최종 분쇄품의 이물(Compressor의 Oil 및 불순물) 혼입이 될 수도 있습니다. Air Compressor는 Oil Injection 방식과 Oil Free 방식이 있으며, Oil Free 방식 같은 경우는 이물 혼입의 우려는 적으나 Oil Injection 방식에 비해 장치 가격이 고가(高價)입니다.

회수는 Cyclone와 Bag Filter로 나누어 진행할 수 있으나 별도의 분급(미분, 초미분)이 필요 없을 경우는 Cyclone을 생략하고 Bag Filter로 분쇄품을 회수하여 사용할 수도 있습니다. 

 

<<분쇄 실례>>

명칭	원료입도（μｍ）		사용기종	NOZZLE압력 （MPa）	처리량 （kg/hr）	분쇄품입도（μｍ）
	D100	D50				D100	D50
질화규소	20	0.75	FS-4	0.7	0.67	2	0.26
탄화규소	30	4.9	STJ-200	0.7	0.93	3	0.35
Alumina	192	47	STJ-400	0.67	125	24	1.8
티탄산바륨	50,000	20,000	STJ-400	0.7	183	4.2	1.67
활성탄	80	14.6	JOM-0202	0.7	1.1	20	5.5
규소	35	35	STJ-200	0.65	4.78	10	1.14
안료	96	24.8	0202	0.7	5.0	96	2.5
유기안료	Blocky		JOM-0202	0.7	30	14	2.42

Air Jet Mill 은 고가의 장치로 설치 장소 문제, 대기환경, 소음, 운용 시 환경오염 등의 이유로 쉽게 운용하기 어려워 수탁가공 형식으로 진행하는 경우가 많습니다. 수탁가공은 원료를 가공업체에 제공하고 가공업체로부터 의뢰하는 입도에 맞게 분쇄품을 공급받는 형식으로 진행하여 설비에 대한 Risk 및 장비 운용에 대한 노하우가 없어도 원하는 최종 분쇄품을 얻을 수 있는 장점이 있습니다. 

 

소재산업의 발달로 그에 맞게 가공기술도 더욱 정밀하게 요구되고 있습니다. 다양한 장치에 대한 이해와 원리를 안다면 소재의 특성을 이용한 가공이 훨씬 수월하게 이루어질 수 있을 겁니다.