ボールミルシミュレーションに基づくミルの新しいスケールアップ法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750544
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 加納 純也 東北大学, 素材工学研究所, 助手 (40271978)
• Keywords: ボールミル / 粉砕 / スケールアップ / シミュレーション

Research Abstract

粉体を原料とする材料の開発や製造が盛んである今日,粉砕操作は極めて重要なプロセスの一つとなっている.粉砕には,転動ミル,振動ミル,遊星ミルなどのボールを媒体とする微粉砕機が広く用いられているが,これらの条件設定やスケールアップは,経験に頼っているところが非常に大きい.そこで本研究では,内定者らが開発した「粉砕試料共存下でのボールミルシミュレーション法」を基本として,ボール径ならびにミル回転数を変化させて,スケールアップしたボールミル内の媒体運動をシミュレーションによって明らかにし,ミル動力当たりの試料の粉砕に寄与するエネルギー(媒体運動エネルギー)の最大値を与えるミル運転・操作条件を明確に設定できる手法を開発した.
(1)転動ボールミルによる湿式粉砕実験
昨年度は,転動ボールミルにより種々の操作条件の下で水酸化アルミニウムを乾式粉砕し,粉砕物の粒子径を求め,粉砕時間との関連性を明確にした.本年度は,ミル径,ボール径ならびにミル回転数が水酸化アルミニウムの湿式粉砕に与える影響を明確にし,さらに,乾式粉砕との差異について検討した.
(2)実験結果と操作条件との関連を組み込んだシミュレーション法の開発
「粉体共存下でのボールミルシミュレーション法」を用い,実験と同一条件でのボールの運動エネルギーなどの情報を得,粉砕実験結果との関連性を追究して,粉砕に影響を及ぼすシミュレーション情報を抽出した.この抽出された情報と粉砕操作条件との関係を明確化し,粉砕操作条件を与えて,実験結果をシミュレーションできるプログラムを開発した.これより,目的とする粒子径を得るための粉砕操作条件を,ボールミルシミュレーションからの情報に基づき逆に推算できる手法を見出いだした.

Research Products

• [Publications] J.Kano, H.MiO, F.Saito and M.Tanjo: "Estimation of Size Reduction Rate of Gibbsite in Tumbling Mills with Different Diameters by Computer Simulation"J. Chem Eng. Japan. 32. 747-751 (1999)