粉砕メディアの選び方|適正粒径と充填率の計算方法

粉砕用のセラミックボール(粉砕メディア)を選ぶときに確認したい、粉砕方式・メディアの形状・充填率・サイズの考え方をまとめました。数値は目安です。原料や機械の条件によって変わるため、最終的な選定はお問い合わせください。

目次

粉砕方式を確認する(湿式・乾式)

原料を水分と一緒に粉砕する「湿式」か、水分を含まず粉砕する「乾式」かを、まず明確にします。水に濡れると性質が変わってしまう原料や、乾式で温度が上がりすぎると爆発のおそれがある原料もあるため、十分な注意と作業者への情報共有が必要です。垂直型・水平型など機械の方式によっても、ボールにかかる衝撃は変わります。

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粉砕方式そのものの違いは、粉砕と破砕の比較で詳しく説明しています。

選定前に確認しておきたい4つのポイント

ボールを選ぶ前に、次の4点を確認しておくと検討がスムーズです。

STEP
粉砕する原料は明確になっているか

粉砕前の粒度はどれくらいか、粉砕後に求める粒度はどれくらいかを確認します。

STEP
粉砕方式を決める

原料によっては湿式がNG、逆に乾式がNGな場合があります。垂直型・水平型など方式によってもボールにかかる衝撃が変わります。

STEP
コンタミはどこまで許容できるか

粉砕中、ボール自体もごく少量ですが削れて原料に混ざります。主成分であるアルミナやシリカなどが、どれくらいまでなら混ざっても大丈夫かを確認します。

STEP
ボールの種類とサイズを決める

上記3つのポイントが明確になれば、使用するボールの種類は絞り込めます。実際の大きさは、担当者との相談または試験で決定します。

メディアの形状を選ぶ(丸・三角・異形)

粉砕用のメディアには、ボール型のほか、磨き用の三角や異形など様々な形状があります。原料を細かくするという用途であれば、ボール型で対応できます。

丸・三角・異形の粉砕メディアの使い分け
丸・三角・異形の粉砕メディアの使い分け

適切な充填率を計算する

基本的には、機械の容量に対して40%前後の充填率をベースに調整します。ただし、重量(kg)で計算する場合は、比重によって容積が変わる点に注意が必要です。たとえば1,000Lの機械で40%の充填率であれば400Lになりますが、比重の重いボールを使用すると、400kg分を充填しても容積としては200L分しかない、ということが起こり得ます。材料ごとの補正値は個別にご案内していますので、お問い合わせください。

容量に対する体積と重量の充填率のずれ
容量に対する体積と重量の充填率のずれ 図中の例:容器1,000Lの40%は400L。一方、比重の大きいボール400kgの体積は約200Lです。

ボールサイズ(粒径)の選び方

粉砕用ボールのサイズは、規格である程度大きさが決まっています。目安はΦ数mm程度からΦ50mm程度まで、5〜10mm刻みが一般的です。

サイズを選ぶポイントの一つは、粉砕する原料の大きさです。投入する原料が大きいほど、ボールのサイズは大きい方が早く小さくできますが、30mm程度の原料を投入すると、機械の中でボール同士がぶつかる衝撃も大きくなるため、割れやかけのリスクも大きくなります。また、仕上がりの粒度をどれくらいの細かさに狙うかによっても、ボールのサイズは変わります。

原料の大きさとボールサイズ、粉砕速度と割れリスクの関係
原料の大きさとボールサイズ、粉砕速度と割れリスクの関係

セラミックボールは割れるのか

粉砕中にボールが割れることはありますか?

ジルコニアボールやハイアルミナボールは割れ・かけのリスクが極端に少なくなりますが、その分コストも大きく上昇します。適正なボール種類・使用方法・サイズ選びによって、割れ・かけのリスクは軽減できます。オーバースペックのものを使う前に、粉砕する原料に適したボール選びをおすすめします。

ボール自体が原料に混ざることはありますか?

ボール自体も、ごく極微量ですが削れて原料に混ざっていきます。絶対に混ざってはいけない成分を把握しておくことも、ボール選定で重要な項目の一つです。

粉砕・受託加工についてもご覧ください

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粉砕そのものを外部に委託したい場合は、粉砕の受託・対応条件をご覧ください。セラミックボールの製造・受託についてはセラミックボールの製造・受託で説明しています。

粉砕メディアの選定・継続発注のご相談

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