実際には、ボールミルの供給サイズは一つではありません。許容される最大供給サイズは、ミルの直径と、最も重要なこととして、内部の粉砕媒体（ボール）のサイズの組み合わせによって決定されます。一般的な経験則では、最大供給サイズは約25 mm（1インチ）であると示唆されていますが、これは大きく異なる場合があります。
理解すべき核となる原則は、ボールミルの供給サイズが単独の仕様ではないということです。それは、粉砕媒体のサイズによって決定される従属変数であり、粉砕媒体は、入ってくる材料の最大の粒子を効果的に粉砕するのに十分な大きさでなければなりません。
メディアと供給サイズの関係
ボールミルは、粉砕媒体（ボール）が材料粒子に衝撃を与え、摩耗させることで、粒子を分解します。これが効率的に行われるためには、ボールが供給粒子を「挟み込み」、破砕できる必要があります。
ボール径の重要な役割
粉砕ボールのサイズは、供給材料の最大サイズを直接制限します。供給粒子がボールに対して大きすぎると、ボールは単にその上を滑ったり、横に押しやったりするだけで、破砕することはありません。
これにより、粉砕効率が劇的に低下し、ミルの内張りへの摩耗が増加します。
F80ガイドライン
鉱物処理では、F80という一般的な指標が使用されます。これは、供給材料の80%が通過するふるいサイズを表します。F80値は、絶対的な最大粒子よりも、供給サイズのより実用的な尺度です。
最適な供給サイズは、既存のボールチャージが効果的に処理できる程度に供給のF80が十分に小さいことを保証することによって決定されることがよくあります。
最適な供給サイズを決定する主要因
理想的な供給サイズは、粉砕回路内のいくつかの相互に関連する変数のバランスです。これらの要因を理解することが、プロセス全体を最適化する鍵となります。
ミル径
直径の大きいミルは、より大きな衝撃力を生成し、より大きな粉砕ボールに対応できます。したがって、通常、大型ミルは小型ミルと比較して、より大きな最大サイズの供給を処理できます。
材料の硬度と靭性
粉砕される材料の物理的特性は非常に重要です。より硬く、より靭性の高い材料は、より大きな衝撃エネルギーを必要とします。これにより、多くの場合、より大きく重い粉砕ボールを使用する必要があり、結果としてより大きな供給サイズが可能になります。
逆に、より柔らかい、またはより脆い材料は、より小さなメディアによって破砕される可能性があり、最適な性能を得るためには、より小さな初期供給サイズが必要となる場合があります。
最終製品の希望サイズ
最終製品に必要な細かさも、理想的な供給サイズに影響を与えます。減速比は、供給サイズと製品サイズの比率です（例：F80/P80）。
非常に大きな減速比が必要な場合（つまり、粗い供給材料から非常に細かい粉末を作る場合）、より小さな供給サイズから始める方が効率的であることがよくあります。1回のパスで大規模なサイズ削減を達成しようとすると、非常に非効率になる可能性があります。
トレードオフを理解する
誤った供給サイズを選択すると、性能と運用コストの両方に重大な影響が生じます。
過大供給の影響
メディアチャージに対して大きすぎる材料を供給することは、一般的で費用のかかる間違いです。これは、破砕されない粒子を動かすためにエネルギーが無駄になるため、粉砕効率の低下に直接つながります。
また、粉砕メディアとミルライナーの両方の摩耗を加速させ、メンテナンスコストとダウンタイムを増加させます。
過小供給の非効率性
一般的ではありませんが、すでに非常に細かい材料を供給することも非効率的である可能性があります。これにより、微細な粒子が粉砕メディアの衝撃を減衰させ、残りの粗い粒子の破砕速度を低下させる「クッション効果」が生じる可能性があります。
このシナリオは、多くの場合、上流の破砕回路が過剰な作業を行っているか、またはより細かい粉砕に適した異なるタイプのミルがより適切であることを示しています。
これをプロセスに適用する方法
正しい供給サイズを決定するためのアプローチは、新しい回路を設計しているのか、既存の回路を最適化しているのかによって異なります。
- 新しいシステムの設計が主な焦点の場合：まず、材料の硬度を特徴付け、必要な最終製品サイズを決定します。これにより、ミルと必要な粉砕メディアサイズの選択が決まり、それが最適な供給サイズを決定します。
- 既存のミルの最適化が主な焦点の場合：現在の供給の粒度分布（F80）と粉砕メディアのサイズを測定します。スループットが低い場合は、上流のクラッシャー設定を調整することで対処すべき主要な問題として、過大供給が疑われます。
- 運用コストの削減が主な焦点の場合：供給サイズがメディアが処理できるサイズを超えないようにします。非効率な粉砕や過大供給による加速された摩耗を防ぐことは、投資に対して大きなリターンをもたらします。
最終的に、供給サイズを固定された数値ではなく、相互に関連するシステム内の重要な変数として捉えることが、効率的な粉砕操作の鍵となります。
要約表：
| 要因 | 供給サイズへの影響 |
|---|---|
| 粉砕メディアサイズ | ボールが大きいほど、より大きな供給粒子に対応できます。 |
| 材料硬度 | 硬い材料は、より大きなメディアと供給を必要とすることがよくあります。 |
| ミル径 | 大型ミルは、より大きなボールと供給を処理できます。 |
| 希望製品サイズ | 最終サイズが小さいほど、初期供給サイズも小さくする必要がある場合があります。 |
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