ラボサンプル調製用のジョークラッシャー: 一次粉砕の実際の仕組み

信頼できる分析結果はすべて、適切に調製されたサンプルから始まります。分析法、粒度分布、摩耗試験、浸出回復曲線など、いずれも、そもそもひどく分解された材料を救うことはできません。そして、ほとんどのワークフローにおいて、最初の最も重いステップを処理するマシンはジョークラッシャーです。

それでは、ジョークラッシャーが実際に何をするのか、この最初の段階が人々の予想よりもはるかに重要である理由、そしてジョークラッシャーを実験室やパイロットプラントに導入する前に何を確認する必要があるのか​​を見てみましょう。

専門用語を使わずに説明される一次破砕

粉砕とは、単に固体材料をより小さな断片に砕くことを意味する専門用語です。これは段階的に行われ、各段階は流れの中での位置に応じて、一次研磨、二次研磨、三次研磨、そして微粉砕というように名前が付けられています。一次破砕は、鉱山で出た岩石、ドリルコア、またはかさばる原材料を、次の機械が実際に受け入れられるサイズまで小さくする段階です。

すべてを一度に粉砕して粉末にしてみませんか?エネルギーにはお金がかかり、物理学は頑固だからです。粒子を破壊するのに必要なエネルギーはターゲットのサイズが小さくなるにつれて急激に増加し、製粉機は大きな塊を飲み込むのが本当に苦手です。 100 mm の石をボールミルに供給すると、電気のほとんどは何かを破砕するのではなく、粉砕媒体を跳ね返すことに費やされます。まず、粗い作業用に作られた機械で材料を粉砕します。そうすれば、工場は設計されたとおりの仕事をするようになります。

2 つの数字がこの段階を何よりもよく表しています。 1 つ目は減速比、つまり飼料サイズを製品サイズで割ったものです。一次粉砕機は 100 mm の送りを受け取り、10 mm の製品を供給します (比率は 10 対 1)。2 番目は作業指数で、材料がどれだけ頑固であるか、つまり破壊するのにどれだけのエネルギーが必要かを示す尺度です。硬くてシリカが豊富な岩石は仕事指数が高く、ずっと戦い続けます。柔らかくもろい素材は簡単に馴染みます。両方の数字を知れば、機械に賢明な実行を要求しているのか、それとも残酷な実行を要求しているのかがわかります。

ジョークラッシャーが実際に岩を砕く仕組み

ジョークラッシャーの作動端を開けると、そのデザインは驚くほどシンプルです。 2 枚の重いプレートが V 字形に向かい合い、1 つは固定され、もう 1 つは可動します。底部のそれらの間のギャップ、つまり吐出設定によって、製品がどの程度微細になるかが決まります。材料は上部から落ち、プレートの間に挟まれ、破断するまで圧迫されます。その後、少し下に落ちて、底から逃げられるほど小さくなるまで、何度も何度も圧迫されます。

この動きは偏心シャフトから生じます。偏心シャフトとは、単にシャフトの中心がオフセットされているだけです。回転するとコネクティングロッドを上下に押し、そのロッドがトグルプレートを介して可動ジョーを駆動します。トグルは頑丈なスチール製の部品で、意図的な弱点を兼ねています。破壊できないものがチャンバー内に落ちた場合、フレームではなくトグルが故障します。可動ジョーの後ろにはフライホイールがあり、ストローク間のエネルギーを蓄え、モーターへの負荷を平滑化します。

ここで何が起こっていないのかに注目してください。ハンマーや衝撃、研磨は必要ありません。ジョークラッシングは圧縮であり、純粋でシンプルです。これは重要です。なぜなら、圧縮により生成される微粒子は衝撃よりも少なく、微粒子が少ないほど、よりクリーンでより代表的なサンプルになるからです。また、圧縮は、磨耗部品を数週間ごとに交換するものにすることなく、硬く、摩耗し、脆い材料を処理するため、重要です。

シングルトグルとダブルトグル: 違いは何ですか?

どちらの用語も仕様書に記載されているため、その意味を知るのに役立ちます。ダブルトグルマシンでは、2 つのトグルプレートが可動ジョーを後方からサポートするため、ジョーはほぼ真っすぐに前後に押して動きます。ストロークが短く、動きが非常に均一であるため、大規模な作業が激しく行われるため、このレイアウトが好まれるのです。

シングルトグルクラッシャーは可動ジョーを上部のピボットから吊り下げ、下から駆動します。ジョーは締め付けるだけでなくスイングし、穏やかな回転動作を加えて材料がチャンバー内を移動しやすくします。シングルトグルマシンは軽量、コンパクトで、ランニングコストが安いため、ほとんどの研究室および小規模ジョークラッシャーがこの設計を採用しています。サンプル前処理では、通常、これが適切な妥協点となります。

ステージ 1 でその後のすべてが決まる理由

破砕機をラインの最前線にあるダムボックスとして扱い、結果が下流に流れ始めると驚かれる誘惑に駆られます。これが最初のステージが静かに制御するものです。

代表性。 サンプルが真実を語るのは、サンプルが採取されたロットと同じ、硬い材料と柔らかい材料、粗い材料と細かい材料の組み合わせが含まれている場合のみです。強く押しつぶしすぎると、より柔らかく脆い部品が粉々に砕け、粉塵が分離したり吹き飛ばされたりします。天秤に乗るのは、あなたがサンプリングした素材ではなくなります。

次の工場の飼料品質。 ミルは、狭くて予測可能な供給サイズで最高のパフォーマンスを発揮します。粉砕機の排出量が 5 mm ～ 30 mm の間で変動する場合は、ミルを最悪の場合に設定し、容易な粒子にエネルギーを浪費する必要があります。タイトで安定した放電曲線により、回路全体を限界に近づけて動作させることができます。

汚染。 ジョープレートが磨耗します。それは避けられないことだ。マンガン鋼板はサンプル中に鉄を放出します。鉄鉱石を分析する場合は無害ですが、100 万分の 1 の範囲で微量金属を測定する場合は深刻な問題になります。ジョープレートの材質の選択は、単なるメンテナンスではなく、サンプルの完全性を決定するものです。

塵と損失。 粉砕機から漏れる粉塵は 1 グラムであっても、天秤に達することはありません。乾燥した、細かくて砕けやすい材料は最悪の犯罪者であり、研究室では、その損失は単に管理上の問題であるだけでなく、すべての結果に組み込まれた偏見です。

ジョークラッシャーがラボのワークフローに適合する場所

研究室では、通常、シーケンスは次のように実行されます。材料はコア、塊、または粗いチップとして到着します。ジョークラッシャーで数ミリまで小さくします。二次粉砕機またはロールミルはさらにそれを進めます。次に、ミル (遊星ボール ミル、振動ディスク ミル、または同様の機械) を使用して、標準分析の場合は 75 ミクロン、X 線回折研究の場合は数ミクロンなど、メソッドで要求される細かさにまで粉砕します。

ジョークラッシャーは最終的な粉末を作ろうとしているわけではありません。その仕事は、均一で汚染されていない中間体を次のマシンに渡すことです。この境界を尊重すれば、私たちが目にする最も一般的な非効率の 1 つである、破砕機の過剰な作業とミルの過小な作業を防ぐことができます。

実際的な結果の 1 つは、チェーンを 3 つの個別の購入としてではなく、チェーンとして計画することです。粉砕機の排出曲線は、次に来るものの供給範囲内に快適に収まる必要があります。これら 2 台のマシンを個別に購入すると、多くの場合、真ん中に隙間ができてしまい、一方には細かすぎる製品、他方には粗すぎる製品ができてしまいます。

フィールドサンプルから分析精度まで

現場サンプルがすぐに破砕できる状態で到着することはほとんどありません。湿っている場合は乾燥する必要があり、破砕機が一度に処理できる量を超える量の袋が入っている場合は分割する必要があります。リフル スプリッターは通常のツールです。これはバルク サンプルを代表的な半分に分割し、クラッシャーとミルが処理できる質量になるまで分割を続けます。このステップをスキップすると、バッグの上部からスクープしたものを効果的に分析することになりますが、これはまったく同じものではありません。

材料が乾燥して分割されたら、目視ではなくゲージで確認した排出設定でジョークラッシャーに通します。その後、フライス加工の前に再度分割します。 2 番目の分割により、工場のフィードの代表値が維持され、サンプルの質量が管理しやすくなります。

最もよく見られる間違い

早すぎる食事は典型的なものです。チャンバーが閉塞すると、クラッシャーは減少を停止し、摩擦を開始し、微粉、熱、摩耗が発生します。いくつかのハンドルを握る間に、マシンを空の状態でしばらく稼働させておくと、マシンはハッピーゾーンに留まります。

次に人気があるのは、ギャップを狭すぎる設定です。ジョークラッシャーから 2 mm の製品を絞り出そうとすると、スループットが低下し、プレートが摩耗します。粗い作業は粉砕機に任せ、仕上げは粉砕機に任せます。

濡れた素材やベタベタした素材も同様です。湿った粘土質の多い飼料がチャンバー内に詰まっているため、最終的には粉砕せずに棒で掃除することになります。最初に乾燥させるか、供給速度を大幅に遅くしてください。

そして最後の点は、サンプルと一緒にブランクやスタンダードを決して実行しないことです。追加の 1 回の実行費用がかかり、プレートが結果を汚染しているかどうかがわかります。

2 つのシナリオを解決

シナリオ 1: 金探査ラボ。 コアは 0.5 メートルの長さで届きますが、火災分析には 75 ミクロンが必要です。粉砕機で約3～5mmまでコアを削り、ロールミルやディスクミルで約0.5mmまで削り、リングミルで仕上げます。クラッシャーの仕事は、チェーンの残りの部分が予測可能な状態を維持できるように、高速、クリーン、一貫性を保つことです。ここでは汚染管理が重要であるため、レポートする要素を念頭に置いてプレートが選択されます。

シナリオ 2: セメント工場の品質室。 クリンカーと石灰石は塊として到着するため、強度と硬化テストのために再現可能な細かさが必要です。粉砕機は実験室用粉砕機用の原料を設定します。最も重要なことは、排出量がバッチ間で一定に保たれることです。なぜなら、粉砕機の漂流は数週間後にノイズの多いテスト結果として現れるからです。

異なる業界でも原理は同じです。破砕機は安定装置です。それが正しいときは、誰もそれに気づきません。それが漂流すると、誰もが工場のせいにする。

適切なジョークラッシャーの選び方

スペックシートは数字が多くて迷ってしまいがちです。初めてのユニットを購入する場合でも、何年も悩まされているユニットを交換する場合でも、私たちが対処する順序は次のとおりです。

送りサイズから始める

投入する最大の塊によって、機械のサイズが決まります。すべてのジョークラッシャーには最大送りサイズがあり、通常はチャンバー上部の開口部の寸法として表されます。その開口部より大きな塊を与えると、それはただそこに座るか、上部に橋を架けてその後ろのすべてをブロックします。有益な経験則として、原料がチャンバーの上に留まるのではなくチャンバー内に落ち着くように、原料は入口幅の約 80% を超えないようにする必要があります。

次に、吐出量設定と減速比を見てください。

排出設定により製品サイズが設定され、最大送りと最小排出の間のギャップにより、機械が 1 回のパスで現実的に達成できる減速比がわかります。マシンが提供できる以上の大きな比率がターゲットに必要な場合は、1 つのステージを強制するのではなく、2 つのステージを計画してください。調整可能な設定は、方法の変更に応じて製品曲線を調整できるため、ここでも重要です。

スループットとデューティサイクル

簡単な質問をしてください。1 日あたり何件のサンプルを、どのくらいの質量で、何年間採取しますか? 1 日 20 分稼働するマシンと、1 日 8 時間、週 5 日稼働するマシンの購入は大きく異なります。デューティ サイクルは、ピーク スループットよりもはるかにモーター、ベアリング、フレーム剛性の選択を左右しますが、この数値についてベンダーが尋ねることはほとんどありません。

ジョープレートの材質

標準プレートは通常マンガン鋼で、丈夫で加工硬化があり、ほとんどの岩石や鉱物のサンプルに完全に適しています。ただし、微量金属を追跡している場合は、測定している元素を追加しない材料で作られたプレートが必要であるか、ブランクで正当化できる補正を受け入れることになります。購入する前に、プレートが何でできているか尋ねてください。それは、慎重な研究室と多忙な研究室を分ける問題です。

除塵、騒音、安全性

クラッシャーは、高速で動くジョーを備えた粉塵と騒音の多い機械であるため、設置を適切に計画してください。密閉するか抽出装置に接続し、オペレーターの目と聴覚を保護し、機械の稼働中に誰もフィードホッパーに手を入れないようにしてください。ガードとインターロックは、実際のラボではオプションの追加機能ではありません。

TENCAN's 実験用ジョークラッシャー

サンプル前処理に適したサイズのコンパクトなシングルトグルジョークラッシャーが必要な場合は、 からのジョークラッシャー TENCAN (長沙 Tencan パウダーテクノロジー株式会社) よく見る価値があります。これは、私たちが説明してきた仕事、つまりコア、塊、チップのサンプルを採取して、製粉機で仕上げることができる粗い中間体にするために構築されています。

完全な仕様シートは、 ジョークラッシャー製品ページ には、供給口、排出設定範囲、処理量、モーター出力、利用可能なジョープレートの材質がリストされているため、上記の 5 つの選択ポイントを推測するのではなく、独自のサンプル サイズと照らし合わせて確認できます。

破砕は 1 つのステップにすぎないため、多くの場合、ある機械の排出量が次の機械の供給量と一致するように、ライン全体 (破砕、二次還元、分析的細かさまでの粉砕) を一度に計画することが合理的です。そのたった 1 つの習慣が、賢明な購入決定よりも多くの時間を節約します。

成果を上げるメンテナンス習慣

ジョークラッシャーは寛容な機械ですが、日常的に少し注意を払うと報われます。トグル プレートに亀裂がないか、ジョー プレートに不均一な摩耗がないか確認します。不均一な摩耗パターンは、通常、フィードが片側からのみ入っているか、設定がずれていることを意味します。メーカーが提供するスケジュールに従ってベアリングにグリースを塗布し、特にサンプルの種類を切り替えて汚染が問題になる場合には、材料の合間にチャンバーを清掃してください。

材料、供給サイズ、吐出設定、異常な音や速度などの簡単なログを記録します。 6 か月後に結果が奇妙になり始めた場合、そのログにより、粉砕機が変更されたのか、サンプルが変更されたのかがわかります。

よくある質問

ジョークラッシャーは濡れた素材や粘着性のある素材を扱うことができますか?

かわいそうに、そしてしぶしぶ。湿気により微粒子がプレートに付着し、チャンバー全体に橋が架かるようになり、クラッシャーが壊れずにこすれてしまいます。可能であれば、最初にサンプルを乾燥させてください。それができない場合は、ゆっくりと少量ずつ餌を与え、希望よりも頻繁にチャンバーを掃除することを想定してください。

ジョークラッシャーはどこまで細かくできますか？

あまりそうではなく、それは意図的なものです。ジョークラッシャーは粗い機械です。微粉砕の領域に押し込むと、スループットが低下し、プレートの摩耗が加速され、一貫性のない製品が得られます。ミリメートル以下の材料が必要な場合は、二次破砕機またはミルにその作業を任せてください。それがまさにそのために作られているからです。

粉砕機を持っている場合でもミルは必要ですか?

はい、あなたの方法が粗い材料のみを必要とする場合を除きます。ジョーの粉砕は通常、ミリメートル範囲のどこかで止まり、ほとんどの分析方法は粉末を必要とします。これは 2 つの異なる作業であると考えてください。粉砕機はかさばるサイズを除去し、ミルは機器が必要とする細かさを提供します。

粉砕機がサンプルを汚染しているかどうかはどうすればわかりますか?

ブランクまたは認定標準物質を機械に通して実行し、結果を証明書と比較します。鉄やマンガンが表示されるべきでない場所に表示されている場合は、まずプレートを確認してください。それは安価なテストであり、質問に明確に答えます。

粉砕はサンプル調製の中で最も単純なステップのように見えますが、まさにそれが見逃される理由です。しかし、それはその後に続くすべてのものの大きさ、代表性、そして清潔さを設定します。フィードとターゲットに一致するマシンを選択し、快適ゾーン内で適切に実行し、摩耗部品に注意してください。ワークフローの残りの部分は、そのことに感謝するでしょう。数値を独自のサンプルと比較する準備ができたら、 ジョークラッシャー仕様 から始めるのが賢明です。