'제트밀'에 해당되는 글 3건

  1. 2020.11.11 :: 유동층형 제트밀(Counter Jet Mill)
  2. 2020.11.10 :: Air Jet Mill
  3. 2020.11.09 :: 분쇄란?
분쇄이야기 2020. 11. 11. 10:10
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Jet Mill 종류 중 유동층형 Jet Mill 이 있으며, 분쇄와 분급을 동시에 진행할 수 있는 설비입니다 

하단부에 분쇄 노즐이 있고, 상부에는 분급 로터(Rotor)가 달려 있어 내부에서 일정 크기만큼 분쇄된 입자를 분급로터(Rotor)를 이용하여 큰 입자(d max)를 제어할 수 있게 합니다. 

 

일반 수평형 Jet Mill이나 , 종형 타입의 Jet Mill에 비해 분급로터를 가지고 있어 큰 입자를 제어해야 되는 필요성이 있을 경우 유동층형 제트밀(Counter Jet Mill)을 사용합니다.

유동층형 제트밀(Counter Jet Mill) 본체와 내부 분쇄 노즐

하단부의 분쇄 노즐(Grinding Nozzle) 개수와 상부의 분급로터(Rotor) 개수에 따라 생산량(Capacity)이 결정됩니다. 

입자의 분포도를 좁게(Sharp)하여 일정 크기의 입자 제어를 원할 때 주로 활용되며, 분쇄하려고 하는 원료의 물성에 따라서는 분쇄성이 일반적인 수평형 타입의 제트밀에 비하여 떨어질 수도 있습니다. 

고압의 분쇄 압력만으로 분쇄를 진행하는 것이 아니라, 분쇄압력의 풍량과 분급로터(Rotor) 회전수(R.P.M)의 균형이 맞아야만 분쇄가 원활하게 이루어 지므로 조건 설정의 변수가 일반적인 수평 타입의 Jet Mill보다는 많습니다. 

그런 단점에도 불구하고 사용하는 이유는, 부착성이 있는 원료, 마모가 심한 원료, 큰입자가 제품에 영향을 미치는 소재 등에 대해서는 유동층 분쇄기가 그런 단점들을 상쇄해 줄 수 있는 분쇄기입니다. 

 

미립자를 만드는 원리에 대해서는 수평형 제트밀과는 차이가 있습니다. 

일반적으로 고압의 분쇄 압력과 소량의 원료 공급으로 미립자로 분쇄 진행하는 원리와는 다르게 유동층 제트밀은 내부 압력이 높을 경우 분급로터에서 충분한 분급이 되지 않은 상태에서 분쇄품이 배출될 수도 있으며, 내부의 원료 공급량이 적을 경우 충분 한 분쇄 과정을 거치지 못하고 분급로터로 빠져나갈 수 있어 유동층형 제트밀 운용 시 초기 조건 설정이 일반적인 수평형 제트밀에 비하여 다소 까다로울 수 있습니다. 

 

유동층형 제트밀(Counter Jet Mill)분쇄원리(왼쪽)와 공정흐름도(우)

주로 유동층 제트밀로 분쇄 진행하는 경우는 아래 소재를 가공 시 많이 사용합니다. 

 ①불순물 혼입을 극단적으로 차단해야 되는 소재 : 파인 세라믹스, 형광도료, 실리카, 전기차용 배터리 소재 등의 가공물

 ②마모성이 높은 원료 : 텅스텐카바이드, 알루미나, 산화세륨 등

 ③부착성이 높은 원료 : 의약품 소재, 농약 원체 등의 가공. 

 

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posted by 분체 엔지니어
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분쇄이야기 2020. 11. 10. 11:19
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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. 

 

 

 

 

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posted by 분체 엔지니어
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분쇄이야기 2020. 11. 9. 15:53
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◈분(粉)의 정의

1. 고체가 세분화되어 각각 상호 구속 받지 않는 물질의 존재 형태

2. 입자의 크기를 바꾸면 물질의 특성을 컨트롤 할 수 있는 것

3. 표면적의 크기에 따라 물성이 바뀌는 것

이 분(粉)의 변형을 위해서 분쇄가 필요

◈ 분쇄의 목적

분쇄는 고체입자를 더 작은 입자로 만드는 모든 방법을 일컫는다.

1.고체의 단위 부피당 표면적을 증가시켜서 화학 반응 속도 향상

2.건조나 추출의 속도를 증대

3.입도를 작게 함으로써 고체의 수송,혼합이 용이

4.분체의 기능성 발현

◈ 분체 재료의 분야별 분류표

NO

산업분야

재료의 분류

1

농림

종자ㆍ비료ㆍ사료ㆍ농약 주재료와 캐리어

2

광업

원광석, 정련, 정광

3

식품

곡물, 소맥, 전분, 소금, 사탕, 조미료, 차

4

종이ㆍ섬유

펄프, 조제

5

고무ㆍ고분자

폴리머, 플라스틱

6

안료

안료, 염료, 형광물질

7

충진재

고무와 플라스틱류의 필러

8

화학공업

공업약품 촉매, 처리제

9

요업

요업원료, 도자기, GLASS, 시멘트 연마제

10

철ㆍ비철

금속원료, 분말야금, 페렛, 합금

11

기계,부품

가공재료

분말야금, 부품ㆍ가공재료

12

전기재료

자기재료

전기부품, 전자재료, 자성재료

13

도료

도료, 잉크, 조제

14

의약품

주재료 첨가제, 부재료

15

화장품

주재료 첨가제, 부재료

16

기타

화약, 소화약, 감미제, 접착제

17

건설ㆍ건재

건재, 보온재, 토질계량제, 도로산포제

18

에너르기

원자연료, 연료, 전지

19

분진ㆍ표기물

가전, 자동차 등의 폐기물

폐플라스틱, 폐기물처리제

20

표준분체

시험용(TEST)

입도검정용 입자

◈ 분체 물성 평가 요소

1.입도분포

2.비표면적

3.입자밀도

4.입자형상

5.세공

6.압축강도

7.부피밀도ㆍTAP밀도ㆍ안식각ㆍ유독성 등

◈ 분쇄기기의 분류

대분류

중분류

장치 예

파쇄기

(250mm)

조분쇄기

조크라셔

미분쇄기

선통파쇄기

롤크라셔

분말기

(6mm)

중간분쇄기

40mesh(380㎛)

해머밀 , 롤링압축밀

마모밀 , 덤블링밀

볼밀 , 롤러밀

미분말기

200mesh(74㎛)

로드밀 , 패볼밀

볼밀 , 튜브밀

초미분말기

1 – 5 ㎛

내부선별기 부착해머밀

유체에너지밀

교반식밀

◈ 분쇄 방식

1.건식 분쇄

2.습식 분쇄

3.냉동 분쇄

4.화학분쇄

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