ボールミルへの粉砕用ボール供給装置および供給方法

【課題】
大掛かりな設備を設置することなく、安全に、且つ効率よくボールミルへ粉砕用ボールを供給する供給装置および供給方法を提供する。
【解決手段】
ボールミルに粉砕用ボールを供給するためのボールミルへの粉砕用ボール供給装置であって、粉砕用ボールを貯留するボール容器と、ボール容器から外方に延びてボール容器から粉砕用ボールを排出するためのシュートと、ボールミルのボール投入口とシュートとを連結するためにシュートの先端に設けられた第１の連結手段と、ボール容器を上方に吊り上げるための吊り上げ手段とボール容器とを連結するためにボール容器に設けられた第２の連結手段とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被粉砕物を粉砕する粉砕用ボールをボールミルに投入するための粉砕用ボール供給装置および供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント原料やクリンカーなどの粉砕には、図１２に一例を示すように、ボールミル（チューブミルとも言う）が多く使用されている。ボールミルは、一般的に回転する水平円筒形のミル胴体内部に粉砕用ボールと被粉砕物が供給され、ミル胴体を回転させることにより、粉砕用ボールと被粉砕物がともに、その内壁に沿って持上げられ、粉砕用ボールの転動や落下時の衝突、粉砕用ボール同士の接触による衝撃力と摩擦力を受けて粉砕される。この作用が継続されることによって、被粉砕物の粉砕が進行する。
【０００３】
ミル胴体内部は１乃至３の部室に分かれ、スリットのある仕切り板によって区切られている。その各部屋の中には、各部屋の粉砕機能に適した径の金属製の粉砕用ボールが充填されている。被粉砕物は、ミル胴体の粉砕用ボール径の大きい部屋（以下、ボールミル１室と称す）側にある被粉砕物供給口から供給され、粉砕用ボール径の小さい部屋（以下、ボールミル２室と称す）側にある粉砕物排出口より粉砕物としてボールミルから排出される。
【０００４】
粉砕用ボールは、セメント原料やクリンカーなどの被粉砕物や粉砕用ボール同士、またはミル胴体内壁との衝突により次第に摩耗や変形をする。この結果、粉砕能力が低下してくる。そのため、定期的にボールミルを停止させ、ボールミルに粉砕用ボールを補充・交換する必要がある。
【０００５】
ボールミルへ粉砕用ボールを補充する従来の方法としては例えば以下のような方法がある。まず、通常ボールミル胴体に設けてあるマンホール（以下、ボール投入口と称す）を真上に位置するようにミル胴体を停止させる。次に、粉砕用ボールの入ったドラム缶やフレキシブルコンテナ（以下、「フレコン」という）をクレーンなどで吊り上げ、ボールミルの上部のボール投入口に移送し、ボール投入口位置に配置された作業者がドラム缶やフレコンの下部を開口してボール投入口より粉砕用ボールを投入、補充する方法がある。
【０００６】
また、ボールミルへ粉砕用ボールを補充する別の方法としては、特許文献１、２で提案されている粉砕用ボール自動供給機で投入する方法などがある。すなわち、特許文献１は、鋼球ケースから切り出し装置により１列に整列し、１個ずつ光センサを有する鋼球投入シュートに排出して鋼球の数を数えながらボールミルに供給する粉砕用ボール自動供給機で投入する方法である。また、特許文献２は、ホッパー内に貯留した粉砕ボールをホッパーから中間搬送手段を経てコンベア等輸送機により所定の高さまで搬送し、所要個数の粉砕ボールは最終搬送手段を経てボールミルへ供給する方法である。
【特許文献１】実開平５−５６２４５号公報
【特許文献２】登録実用新案３０４６１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ドラム缶やフレコンを使用する方法では、高所となるボールミルの上部で重量物の粉砕用ボールを投入するため、高所かつ重労働作業である。また、ドラム缶やフレコンの重量制限から一度に多くの粉砕用ボールを投入出来ないため、作業時間が長時間となり、ボールミルの休止時間が長くなる。
【０００８】
また、特許文献１および特許文献２の方法では、大掛かりな設備が必要であり設備費用が高額となる。
【０００９】
本発明は、大掛かりな設備を設置することなく簡便な設備で、安全且つ効率よくボールミルへ粉砕用ボールを投入するための供給装置および供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ボールミルに粉砕用ボールを供給するためのボールミルへの粉砕用ボール供給装置であって、粉砕用ボールを貯留するボール容器と、ボール容器から外方に延びてボール容器から粉砕用ボールを排出するためのシュートと、ボールミルのボール投入口とシュートとを連結するためにシュートの先端に設けられた第１の連結手段と、ボール容器を上方に吊り上げるための吊り上げ手段とボール容器とを連結するためにボール容器に設けられた第２の連結手段とを備えたボールミルへの粉砕用ボール供給装置である。
また、前記ボールミルへの粉砕用ボール供給装置を使用してボールミルに粉砕用ボールを供給する粉砕用ボールの供給方法であって、シュートに設けられた第１の連結手段とボールミルのボール投入口とを連結する工程と、ボール容器に粉砕用ボールを供給する工程と、ボール容器に設けられた第２の連結手段と粉砕用ボール供給装置を上方に吊り上げるための吊り上げ手段とを連結し、前記吊り上げ手段で粉砕用ボール供給装置のボール容器部分をシュートの先端よりも上方に吊り上げボールミルに粉砕用ボールを供給する工程とを有することを特徴とする粉砕用ボールの供給方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ボールミルへの粉砕用ボールの投入作業を極めて安全に実施することが出来る。また、大掛かりな設備を設置することなく、作業時間を大幅に短縮することができ、ボールミルの停止時間を短くすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図１乃至図１８を参照して、本発明を詳細に説明する。ボール供給装置１は、粉砕用ボール１１を一時的に貯留するボール容器２と粉砕用ボール１１を該ボール容器の一側面に接続されるボール容器２からボールミル１２へ投入するためのシュート８を備えている。
【００１３】
図９に上方から見たボール容器２の形状の一例を示す。ボール容器２は、ふたつの側面壁２１と前面壁２０と背面壁２２と底板２３で構成され、上方に開口部を有する箱型体となっている。粉砕用ボール１１は、ボールミル１２に供給される前にボール容器２一時的に貯留される。前面壁２０には、粉砕用ボール１１をボール容器２からシュート８へ導くためのボール容器排出口７が設けられる。また、ボール容器排出口７とシュート８が接続される。これにより、ボール容器２に一時的に貯留された粉砕用ボール１１は排出される。２つの側面壁２１の間隔は、背面壁２２から前面壁２０へ向かって狭くすることが好ましい。これにより、粉砕用ボール１１がスムーズにボール容器排出口７からシュート８へと導かれるような形状になる。
【００１４】
また、図５および図６に本発明におけるボール容器２の別の実施形態を示す。側面壁２１が底板２３に向かって狭くする。底板２３側の間隔はボール容器排出口７と同等になるようにボール容器２を形成する。これにより、粉砕用ボール１１同士がボール容器排出口７付近で競り合って詰まるという現象を防止することが出来、粉砕用ボール１１はスムーズにボール容器排出口７を経由し、シュート８へと送り出すことが出来る。尚、シュート８の形状は円筒型であることが好ましい。また、シュート８が円筒型の場合の内径は、粉砕用ボール１１の外径よりも若干大きければ良い。シュート８が円筒型の場合の内径は、例えば、１００〜２００ｍｍである。
【００１５】
ボール容器２の形状は、ボール容器２に粉砕用ボール１１が受け入れやすいように、図６および図１１が示すように、ボール容器２の上方の開口部が広がるような形状であることが望ましく、図１１が示すように側面壁２１の上部に部材４を取り付けた形状であってもよい。また、図１８に示すように、前面壁２０に比べて背面壁２２の高さを大きくすることで、側面壁２１は背面壁２２に近づくにつれて高さ方向に大きくなる形状となり、ボール投入口１５にボール供給装置１を接続した時、より多くの粉砕用ボール１１をボール容器２に入れることが可能となる。
【００１６】
ボール容器２には粉砕用ボール供給装置を上方に吊り上げるための吊り上げ手段と連結するための第２の連結手段が備えられている。第２の連結手段としては、ボール供給装置１を天井クレーンやレッカー車などで吊り上げるためのワイヤーまたはフックを掛けるため、図４に示すような穴５や図７に示すような専用治具６などのボール容器２に吊り上げ用の手段が挙げられる。第２の連結手段の位置としては、ボール容器２の背面側が前面側に比べて高くなるように吊り上げることができれば良い。例えば、ボール容器２の背面壁２２に第２の連結手段を設置することが好ましい。また、ボール容器２の２つの側面壁２１の背面壁２２に近い部分にそれぞれ連結手段を設け、ワイヤーまたはフックで吊り上げることも可能である。
【００１７】
ボール容器２の一側面に連結されボール容器２から粉砕用ボール１１を排出するシュート８が設けられる。シュート８は、管状でボールミル１２の胴体径に応じて、すなわち、ボール供給装置１とボール投入口１５を接続した時のボール供給装置１の地面からの角度は１５度乃至４０度の範囲になるような長さが好ましい。更に好ましくは２０度乃至３０度である。角度が大きい場合、ボール容器２へ受け入れる粉砕用ボール１１の量が少なくなり作業効率が悪化する。また、角度が小さい場合、ボール供給装置１が長くなり、粉砕用ボール１１の投入作業には広いスペースが必要になる。シュート８を分割式にすると、ミル胴体径が異なるボールミル１２に対してシュート８の長さを調整することで容易に対応することが出来る。分割されたシュート８の接続は、シュート８の両端にフランジ３を取り付けてボルトとナットで接続する。
【００１８】
シュート８の先端には、ボールミル１２に設けられたボール投入口１５とシュート８を連結するための第１の連結手段９が設けられる。第１の連結手段９は、シュート８の下部の長手方向に２箇所突出して設けられた係止手段であることが好ましい。前記係止手段としては、棒状、板状などが挙げられる。この中で、第１の連結手段９は、シュート８の下部の長手方向に２箇所突出して設けられた板状の係止板であることが好ましい。係止板は、図１および図１６が示すように、鋼板をシュート８の長手方向にふたつ取り付けた形状で、ふたつの鋼板の間隔はボール投入口１５の淵を挟みながらひっかけることができる幅が好ましく、例えばボール投入口１５の淵の厚みに５０〜１００ｍｍ加えた幅がより好ましい。また、係止板の断面方向の長さは、ボール供給作業時にボール供給装置１の角度が変わった場合でもボール投入口１５と接続したボール供給装置１が外れることなく、係止板がひっかかっている長さが好ましく、例えば１００から２００ｍｍであることが好ましい。
これによって、第１の連結手段９が粉砕用ボール１１を投入する際、ボール供給装置１を吊り上げ下げの支点となり、ボール投入口１５と接続したボール供給装置１がずれることなく、安全に粉砕用ボール１１を投入する作業を行うことが出来る。第１の連結手段９は、パイプや丸棒などを使用することも可能である。また、図１７で示すようなくさび形状とすることで、ボール投入口に係止板を接続しやすくなる。また、ボール供給装置１の重量や使用時の衝撃に応じて鋼板の厚みや補強リブを入れるなど強度を持たせることもできる。
【００１９】
次に、ボール供給装置１を使って、粉砕用ボール１１をボールミル１２に投入する方法について説明する。
【００２０】
ボールミル１２に粉砕用ボール１１を投入するボール投入口１５を所定の位置で停止し、ボール投入口１５を開く。ボール投入口１５の所定の停止位置は、図１３の角度１９で示すと、ボールミル１２の中心から鉛直方向に下がった最下点を基準として反時計回りに８０度乃至１１０度の範囲であり、好ましくは、９０度乃至１００度の範囲である。ボール投入口１５の停止位置の角度１９が小さい場合、ボール供給装置１の地面からの角度も小さくなり、ボール供給装置１の設置や粉砕用ボール１１の投入作業には広いスペースが必要になる。また、角度１９が大きい場合、ボール供給装置１が接続しにくい、ボール供給装置１を吊り上げる高さが高くなるなど作業性が低下するおそれがある。更に、ボール容器２に入れる粉砕用ボール１１の可能量が少なくなり作業効率が低下する。
【００２１】
[第１の連結手段とボール投入口とを連結する工程]
ボール供給装置１を水平に持ち上げ、第１の連結手段９が設けられたシュート８側をボール投入口１５に送入し、第１の連結手段９である取り付けたふたつの鋼板でボール投入口１５の淵を挟みながらひっかけてボール供給装置１とボール投入口１５を接続し、ボール供給装置１のボール容器２側を地面に下ろす。次に、ボール供給装置１のボール容器２側を吊り上げるためにボール容器２の背面壁２２の穴５、または専用治具６にワイヤーを取り付ける（図１４）。上記においては、ボール供給装置１を水平に持ち上げる例を示したが、ボール供給装置１のシュート８部のみを持ち上げてボール投入口１５を接続することも可能である。
【００２２】
[ボール容器に粉砕用ボールを供給する工程]
投入に必要な粉砕用ボール１１をあらかじめ計量し、その粉砕用ボール１１をショベルカーなどを使用してボール容器２に受け入れる。
【００２３】
[ボールミルに粉砕用ボールを供給する工程]
その後、天井クレーンやホイストなどのボール供給装置吊り上げ手段１０にて、第１の連結手段９部分を支点として、ボール容器２の側を吊り上げる。ボール供給装置１のボール容器２側を吊り上げ、シュート８をボールミル１２側が低くなるよう傾斜させることによって、ボール容器２に貯留された粉砕用ボール１１は重力によってシュート８内を転がりながらボールミル１２に投入される（図１５）。すなわち、吊り上げ手段１０で粉砕用ボール供給装置１のボール容器２部分をシュート８の先端よりも上方に吊り上げボールミル１２に粉砕用ボール１１を供給する。ボール供給装置１を吊り上げて、粉砕用ボール１１をボールミル１２に投入する時のボール供給装置１の角度は、水平の位置からボール容器２側が２０度から３０度高くなる範囲が好ましい。
【００２４】
上記においては、第１の連結手段９とボール投入口１５とを連結して後にボール容器２に粉砕用ボール１１を供給する態様について説明したが、ボール容器２に粉砕用ボール１１を供給した後に第１の連結手段９とボール投入口１５とを連結することもできる。
【００２５】
粉砕用ボール１１を投入する作業中、粉砕用ボール１１がボールミル１２内で山状になりボール投入口１５の高さまで達すると、ボール供給装置１を別のボール投入口１５に接続しなおし、容易に連続して所定の量まで粉砕用ボール１１を投入することができる（図１２）。ボール容器２内の粉砕用ボール１１がなくなれば、ボール供給装置吊り上げ手段１０にてボール供給装置１を地上に下ろす。その後、粉砕用ボール１１が予定の数量投入するまで、ボール容器２に粉砕用ボール１１を受け入れる作業とボール供給装置１を吊り上げてボールミル１２に粉砕用ボール１１を投入する作業を繰り返し行う。ボールミル１２に粉砕用ボール１１を投入完了後、ボール供給装置１を取り外し、ボールミル１２のボール投入口１５を閉じる。
【実施例】
【００２６】
以下に本実施形態に係わるボール供給装置１及び本装置を用いて、ボールミル１２へ粉砕用ボール１１を投入する方法の実施例を説明する。図１２にボールミル１２の概略図を示す。粉砕能力は１００Ｔ／Ｈであり、ミル胴体直径が５．２ｍ、ミルの全長が１３．５ｍである。内部は、仕切り板１６で長さが約４ｍのボールミル１室１３と約９ｍのボールミル２室１４との２部屋に区切られている。今回、ボールミル１室１３に、１個が約３ｋｇ、直径９０ｍｍの粉砕用ボール１１を６０トン投入した。
【００２７】
ボール供給装置１は、図１〜４で示す形状をしており、ボール容器２は側面壁２１の長さが３０００ｍｍ、前面壁２０の長さが４５０ｍｍ、背面壁２２の長さが１２００ｍｍ、それぞれの高さが５５０ｍｍで、板厚が６ｍｍの鉄板にて溶接により組み立てられている。このボール容器２の背面壁２２には直径８０ｍｍの穴５と、前面壁２０には直径３００ｍｍのボール容器排出口７が設けられている。ここに、直径３００ｍｍ、長さ３０００ｍｍの管を３つ連接したシュート８を接続している。また、第１の連結手段９は、シュート８のボール投入口１５側の先端から８００ｍｍの位置とさらに４００ｍｍのボール容器２側の位置に、係止板として縦１５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの鋼板を平行に取り付けたものを使用した。
【００２８】
横７００ｍｍ×縦４５０ｍｍのボール投入口１５が図１３で示す角度１９が９０度になる位置で停止させ、停止させたボール投入口と同じ高さになるようにボール供給装置を水平に持ち上げ、第１の連結手段９にてボール投入口１５とボール供給装置１を接続し、ボール供給装置１のボール容器２側を地面に下ろす。ボール容器２の背面壁２２の穴５に、吊り上げ用のワイヤーを通し、クレーンで吊り上げられるようにした。
【００２９】
粉砕用ボール１１はあらかじめ６０ｔ計量し、ショベルカーがすくえる場所に準備しておいたものを使用した。ショベルカーにより、粉砕用ボール１１をボール容器２の高さ方向で７〜８分目になる様に受け入れ、１回あたりの粉砕用ボール１１の投入量は約３〜４トンとした。その後、クレーンにてボール供給装置１のボール容器２とボール投入口１５が水平になるまで吊り上げた。この状態から粉砕用ボール１１がボールミル１２へ投入され始め、その後徐々にボール容器２側が高くなる様に傾斜させることによって、ボール容器２に貯留されている粉砕用ボール１１が全てボールミル１２へ投入された。６０ｔ粉砕用ボール１１の投入時間は約１時間であった。また、準備などを含めた全ての作業時間は約半日であった。
【００３０】
比較例として、粉砕用ボール１１をフレコンに１トン入れ、フレコンをホイストで吊り上げて、ボール投入口１５から投入する従来の方法で同量充填する作業を行った。ボール投入口１５の位置はボールミル１２の真上に位置するため、フレコンを吊り上げる高さが高く、また毎回投入位置合わせが必要となるなど、６０ｔ粉砕用ボール１１の投入時間は約１０時間であった。また、準備などを含めた全ての作業時間は約２日であった。
【００３１】
【表１】

【００３２】
本発明により、粉砕用ボール１１をボールミル１２へ投入する作業時間を大幅に短縮することが出来た。また、極めて安全に、効率的に実施することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、被粉砕物を粉砕する粉砕用ボールをボールミルや各種装置に投入する各種の産業において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明におけるボール供給装置の側面図の一例を示す。
【図２】本発明におけるボール供給装置の上面図の一例を示す。
【図３】本発明におけるボール供給装置の正面図の一例を示す。
【図４】本発明におけるボール供給装置の背面図の一例を示す。
【図５】本発明におけるボール供給装置のボール容器の上面図を示す。
【図６】本発明におけるボール供給装置のボール容器の側面図を示す。
【図７】本発明におけるボール供給装置の吊り上げ専用治具の上面図を示す。
【図８】本発明におけるボール供給装置のボール容器の正面図を示す。
【図９】本発明におけるボール供給装置のボール容器の上面図を示す。
【図１０】本発明におけるボール供給装置のボール容器の背面図を示す。
【図１１】本発明におけるボール供給装置のボール容器の形状の一例を示す。
【図１２】従来におけるボール投入口の位置の一例を示す。
【図１３】本発明におけるボール投入口の停止角度、ボール供給装置の投入角度の一例を示す。
【図１４】本発明におけるボールミルに粉砕用ボールを投入する方法（投入前）の一例を示す。
【図１５】本発明におけるボールミルに粉砕用ボールを投入する方法（投入時）の一例を示す。
【図１６】本発明におけるボールミルのボール投入口とボール供給装置を接続した一例を示す。
【図１７】本発明におけるボール供給装置の係止板の一例を示す。
【図１８】本発明におけるボール供給装置の側面図の一例を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１ボール供給装置
２ボール容器
３フランジ
４部材
５穴
６専用治具
７ボール容器排出口
８シュート
９第１の連結手段
１０ボール供給装置吊り上げ手段
１１粉砕用ボール（鋼球）
１２ボールミル
１３ボールミル１室
１４ボールミル２室
１５ボール投入口
１６仕切り板
１７被粉砕物供給口
１８粉砕物排出口
１９角度
２０前面壁
２１側面壁
２２背面壁
２３底板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールミルに粉砕用ボールを供給するためのボールミルへの粉砕用ボール供給装置であって、粉砕用ボールを貯留するボール容器と、ボール容器から外方に延びてボール容器から粉砕用ボールを排出するためのシュートと、ボールミルのボール投入口とシュートとを連結するためにシュートの先端に設けられた第１の連結手段と、ボール容器を上方に吊り上げるための吊り上げ手段とボール容器とを連結するためにボール容器に設けられた第２の連結手段とを備えたボールミルへの粉砕用ボール供給装置。
【請求項２】
前記第１の連結手段は、シュートの下部の長手方向に２箇所突出して設けられた係止板である請求項１記載のボールミルへの粉砕用ボール供給装置。
【請求項３】
前記係止板の断面方向の長さは、１００から２００ｍｍである請求項２記載のボールミルへの粉砕用ボール供給装置。
【請求項４】
請求項１記載のボールミルへの粉砕用ボール供給装置を使用してボールミルに粉砕用ボールを供給する粉砕用ボールの供給方法であって、シュートに設けられた第１の連結手段とボールミルのボール投入口とを連結する工程と、ボール容器に粉砕用ボールを供給する工程と、ボール容器に設けられた第２の連結手段と粉砕用ボール供給装置を上方に吊り上げるための吊り上げ手段とを連結し、前記吊り上げ手段で粉砕用ボール供給装置のボール容器部分をシュートの先端よりも上方に吊り上げボールミルに粉砕用ボールを供給する工程とを有することを特徴とする粉砕用ボールの供給方法。

【図１】