JP2016530097A - 破砕装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、密度及び／又は可塑性の異なる複数の材料から成る材料複合体を機械的に破砕するための装置（１０）において、供給側と流出側とを有する破砕室（１４）を有しており、破砕室（１４）は、特に円筒形で及び／又は下方に向かって円錐形に拡張された破砕室壁（４２）によって包囲されており、且つ内部にそれぞれ少なくとも１つのロータ（２６，２８，３０）が破砕室（１４）に対して同軸的に配置された、軸方向に連続する少なくとも２つの部分を有しており、ロータ（２６，２８，３０）はそれぞれ、ロータ軸と、運転中は少なくとも概ね半径方向に破砕室（１４）内へ延びる打撃工具（３８）とを有しており、供給側では、破砕室（１４）の上に、ロータ軸を覆う供給円錐体（１２）が配置されており、供給円錐体（１２）の上に流入漏斗（１１）が配置されており、流入漏斗（１１）と供給円錐体（１２）との間には、大きさ（ｄ）が調節可能な流入領域が形成されており、連続する少なくとも２つの部分に配置されたロータ（２６，２８，３０）の回転方向は、それぞれ逆方向であり、軸方向に間隔を置いて、複数の導出リブ（４８）が、破砕室壁（４２）の内側に環状に配置されており、及び／又は破砕室壁（４２）の半径が、上から下に向かって増大しており、破砕室（１４）に関連して、破砕室（１４）から粒子／空気混合物を導出するための空気流装置（１７，７２）が配置されており、空気流装置は、ロータ軸線に対して同軸的に配置された少なくとも１つのファンロータ（３１）を有しており、ファンロータ（３１）は、各ロータ（２６，２８，３０）とは関係無くファンロータ（３１）を回転させるために専用のファン駆動装置（２５）を介して駆動される独自の軸（３３）を有しているものに関する。このような装置によって、打撃工具に対する、分離されるべき材料複合体の極めて高い衝突エネルギが得られ、破砕された粒子を後続の処理部に効果的に運ぶことができる。更に、材料流、特に超微粒子流の効果的な調整によって、材料分離を制御することができる。

Description

本発明は、特に鉱石（鉱山）中の金属及び鉱物質化合物、金属を含有する工業スラグ、廃棄物熱利用の金属含有スラグ、及びその他の材料複合体のための破砕装置または剥離装置に関する。鉱石中には、よく知られているように種々様々な金属や鉱物質化合物が存在しており、今日の従来技術では、非常に手間をかけなければこれらを相応の鉱石から分離することができない。

金属の効率的な回収は、鉱石中に存在する全ての材料を完全に剥離または分離させることにより、大幅に簡略化される。金属の精錬プロセスにおいて、溶融過程に基づき溶融した金属（例えばＦｅ及びＣｕ）は常にスラグ中に侵入するが、このような金属の回収も、やはり困難である。

廃棄物熱利用のスラグや灰、並びに金属生産のスラグ中には、純粋な形態で鉱物質のスラグ中に取り込まれているか、又は大幅に酸化もしくはスケーリングされた多くの鉄と非鉄金属とが存在している。これらの金属を材料複合体から効率的に回収することは、これらの金属がその化合物／スケールから単体分離又は分離され、次いで磁石又は非鉄金属分離装置により材料流から分離され得る場合にのみ、可能である。

従来技術では、上記のようなスラグは慣用のハンマーミルやインパクトミルによって細かく砕かれてから、磁石や非鉄金属分離装置に供給される。

ハンマーミルやインパクトミルを用いると、２０ｍｍを上回る粒径を有する金属の単体分離及び回収が可能でありかつ効率的でもある。これらのミルを用いて比較的小さな金属粒子を単体分離させるためには、例えば２０ｍｍ未満の極めて小さなギャップ間隔を調整せねばならなかったが、これは、微細化の大幅な増大に関して、衝撃破砕に負荷をかけることになる恐れがある。その結果、このような微細化では、軟らかな非鉄金属が、もはや非鉄金属分離装置を介しては分離され得ない程度にすり減らされることがある。したがって、スラグ中に純粋な形態で存在している小さな金属粒子は、従来技術の破砕装置によっては限定的にしか回収可能ではない。

よって、本発明の根底を成す課題は、スラグや鉱石中に結合された純粋な金属粒子及び鉱物質化合物の機械的な単体分離もしくは破砕及び／又は分離が可能な装置を提供することにある。本発明は更に、密度及び／又は可塑性の異なる複数の材料から成る材料複合体にも適用可能であることが望ましい。

上記課題は、請求項１記載の特徴を有する装置によって解決される。本発明の有利な改良は従属請求項に記載されている。

本発明による破砕装置及び／又は分離装置は、供給側と流出側とを備えたそれ自体公知の破砕室を有している。この破砕室は、一般に鉛直方向に向けられた好適には筒状の、特に円筒状の破砕室壁によって包囲されており、この場合、供給側が上方に、かつ流出側が下方又は側方に位置している。但し、基本的に、水平方向の空気流によって極めて小さな材料複合体だけを処理する設備が使用される場合には、軸線を水平に配置することも可能である。それ以外は、鉛直方向の配置形式で、材料は上方から下方に向かって重力に従って供給されると共に、専用の駆動装置を有するファンロータによって供給される。本発明による破砕装置は、材料複合体を分離させるために使用されるが、複合体を破砕するためだけにも使用することができる。

破砕室は、筒軸線の方向に連続する少なくとも２つ、好適には３つの部分を有している。これらの部分にはそれぞれ、破砕室に対して中心または同心的に配置された少なくとも１つのロータが存在しており、各ロータには、少なくとも装置の運転中は破砕室内へ半径方向に延びる複数の打撃工具が配置されている。打撃工具としてチェーン又は可動の打撃工具が使用される場合には、ロータが相応の回転速度で回転すると、打撃工具は破砕室内へ半径方向にのみ延びることになる。打撃工具は、場合によっては、後で説明する破砕室壁に設けられたそれ自体公知の衝突条片と関連して、更に詳しく説明する方式での材料複合体の破砕に役立つ。

供給側には、破砕室の上方に供給円錐体が配置されており、この供給円錐体は、ロータ軸を覆っているので、打撃工具の作用範囲内のみにおいて均一な材料供給が得られ、このことは良好な分離結果を得るために重要である。供給円錐体の上方には流入漏斗が配置されており、流入漏斗と供給円錐体との間に、大きさ（例えば幅ｄ）を調節または制御可能な流入領域が形成される。このことは、例えば流入漏斗及び／又は供給円錐体の軸方向の変位に基づいて実現することができる。このようにして、流出領域内に配置されたファンロータの制御装置と協働して、破砕装置内での微粒子の所望の滞留時間が調整されるように材料供給を制御可能であり、これにより、破砕された材料の粒径分布、ひいては破砕装置の分離特性をも、種々異なる材料複合体に応じて極めて個別的に調整することができるようになっている。流入漏斗は、供給円錐体に対する供給材料の供給を可能にする、同じ働きをするユニットによって形成されていてもよい。

連続する少なくとも２つの、好適には全ての部分におけるロータの回転方向は、それぞれ逆の方向であり、このことは、分離されるべき粒子と打撃工具との間の高い粉砕速度をもたらす。それというのも、このようにして、ロータの打撃工具によって加速させられた粒子が、材料流れ方向で見て次のロータにおいて、逆方向に回転している打撃工具に正面衝突することが達成されるからである。つまり、この衝突エネルギは、粒子速度と打撃工具の速度とが加算されたものである。これにより、後続の打撃工具又は破砕室壁に設けられた衝突条片に対する、材料粒子の極度に高い衝突エネルギが得られ、このことは、材料複合体の内部に密度及び／又は可塑性が異なる材料、例えば弾性の複数の材料が存在する限りは、材料複合体の破砕をもたらすことになる。最終的に、ロータの回転速度は、本発明では破砕室の供給側の部分と流出側の部分との間で異なっていてよい。このようにして、流出側に向かって粒子密度が高まる領域において、材料複合体の衝突エネルギを増大可能である、ということが達成される。それというのも、そこではロータの回転速度、ひいては打撃工具の絶対速度も高まっているからである。

軸方向に間隔を置いて、複数の導出リブが破砕室壁の内側に環状に配置されており、かつ／又は破砕室壁の半径が上から下に向かって増大しており、この結果、粒子流が打撃工具の作用範囲に到達することなく破砕室の外壁に沿って流れる、という事態がなくなる。つまり、このようなバイパス流は効果的に阻止される。上記導出リブは、好適には少なくとも２つのロータの領域に配置されているか、又は各ロータ間で破砕室壁に配置されており、これにより、破砕室の内側に沿って落下する材料流が打撃工具の作用範囲内へ効果的に変向されることになる。このために、導出リブは、好適には外側上方から内側下方に向かって円錐形に延在する上縁部を有しており、これは、導出リブの案内機能を改善している。

破砕室に関連して、破砕室から粒子／空気混合物を導出するための空気流装置が配置されている。この空気流装置は、破砕室の軸線に対して同軸的に配置された少なくとも１つのファンロータを有しており、このファンロータは、各ロータとは関係無くファンロータを回転させるために別個のファン駆動装置を介して駆動される独自の軸に配置されている。このことは、破砕室内で形成される粒子／空気混合物を、破砕室の内外へ案内することを可能にし、好適にはファンの速度も、特に材料複合体を最適に分離するために流入領域のサイズ制御との相互作用において、制御することができるようになっている。供給された材料は、打撃工具によって、一般には丈の高い粉塵分級物が生じるように打ち砕かれる。このような粉塵分級物に有益な成分が含まれている場合には、ファンを高回転数に切り換えることができるようになっており、これにより、「有益な」粉塵が沈降室又はフローテーションに案内されて、引き続く処理のために回収可能になっている。粉塵がむしろ望ましくない分級物であった場合には、ファンを低回転数に切り換えることができるようになっている。このようにして、材料複合体の有益な成分の概ね完全な除去を実現することができ、この場合、微細な粉塵は排出可能であるか、又は粉塵分離装置に供給可能である。更に、従来は極めて多くの手間がかかる方法、例えば化学的方法によってしか可能でなかったような、材料複合体の各成分の明確な分離を達成することができる。

材料粒子は更に、十分に細かく砕かれた後で空気流装置によって破砕室から強制的に導出されるので、比較的大きな粒子の破砕プロセスを妨げることはない。他方では、小さな、それどころか部分的には粉塵状の材料粒子も確実に破砕室から処理領域に送られる、ということが保証され、そこで分離器、特に遠心分離器、特にサイクロンによって空気流から分離または隔離され得るようになっている。分離後には、所望の鉱石成分を得るために、所定の方法ステップ、例えばスラグから鉱石含有物を分離するための密度分離を実施してよい。

流入漏斗と供給円錐体との間には、幅ｄを有するギャップの形態の流入領域が形成される。このようにして、供給材料は破砕室の回転領域全体に均一に供給される。流入領域の幅、即ち流入漏斗と供給円錐体との間の間隔ｄは、調節可能である。このようにして、供給される体積流量を、流入領域の幅ｄを介して簡単に制御可能である。更に、このように、流入漏斗と供給円錐体との間の流入領域の幅ｄを制御することによって、供給される複合体の最大直径を制限することができ、このこともやはり、設備全体の効率にとって有益である。流入領域の幅の制御を介して更に、装置内の空気流をも制御することができる。つまり、電子制御によるファンロータの制御に関連して、目的に合わせた最適な粒子流を調整することができるようになっている。この流入領域の調整は、ファンロータの個別制御と理想的に協働する。これにより、破砕室における粒子の滞留時間、ひいては破砕度が調整されるどころか、微調整さえもできるようになっている。

流入領域の大きさを簡単に調節するために、好適には流入漏斗は軸方向に移動可能に保持されている。この構成は、技術的に容易に実現され得ると共に、極めて有効である。

流入漏斗と供給円錐体との間に形成された流入領域は、少なくとも破砕室の中心軸線を挟んで概ね同一に形成されており、これにより、破砕室の回転領域全体における一様な供給ひいては破砕作用が保証されている。

本発明の１つの有利な改良において、当該装置はファン駆動装置用の制御装置を有しており、供給側には粉塵センサが配置されており、この場合、ファン駆動装置は、粉塵センサの出力信号に応じて制御可能である。これにより、粉塵が有益な成分を含有している限り、粉塵は微粒子回収設備、例えば沈降室又はフローテーション室に供給される、ということが達成され得る。さもなければ、環境を損なわない構成を実現するために、粉塵を粉塵分離装置に送ることができるようになっている。

この場合、制御装置とファン駆動装置とが、異なる回転速度でのファンロータの運転を可能にし、かつ回転速度が粉塵センサの出力信号に応じて制御可能であると有利である。この場合には、破砕室内の粒子流の制御が、期待される粒子分級物に応じて極めて正確に調整可能である。

本発明の１つの有利な改良において、打撃工具は、１つのロータにおいて、複数の平面内に互いにずらされて配置されている。このことは、供給材料の効率的で均一な破砕をもたらす。

本発明の１つの有利な改良において、供給側から流出側に向かって連続している複数の部分に設けられた各ロータは、それぞれロータカバーを有しており、このロータカバーの半径は、破砕室の軸方向長さにわたって一定に保たれている。このようにして、各ロータは高速で運動する粒子流から保護されており、粒子流は、各ロータの所定の領域において制限されている。この場合、好適にはロータカバーもやはり、供給円錐体によって覆われるので、材料流が、この領域では減少させられることになる。

各ロータは、好適にはそれぞれ一定の半径を有する筒形のロータカバーを有している。即ち、筒の半径または基底面は、あらゆる部分において同じである。このようなロータカバーは、一方では材料がロータ内に固着することを防ぐ。他方では、筒は製造技術的に容易に実現され得る。筒は、多角形の基底面、又は丸い、例えば円形の基底面を有していてよい。洗浄が容易であり、材料付着が防止され、かつ摩耗が少ないという理由から、筒の円形の基底面が適当である。筒の有利な多角形の基底面の場合は、粒子のある程度の連行作用が達成可能である。即ち、ロータカバーの傍らを落下する粒子は、多角形の角に基づき、再び外側に向かって打撃工具の作用範囲内へ運ばれるようになっている。よって、多角形の基底面、例えば正方形又は星形の基底面は、打撃工具との改善された協働において高い破砕効率を得ようとする場合に適している。

好適には、ロータカバーは、ロータに交換可能に保持された複数のロータカバー部材を有している。ロータカバーは、破砕室の半径方向外側の領域へ材料粒子を運ぶ際、ある程度の摩耗に晒されるので、ロータ全体を交換せねばならないケースよりも、ロータカバー部材だけを交換する方が、はるかに廉価である。ロータカバーは更に、ロータの更に内側に位置する部品、例えば軸受、を保護する。

好適には、ロータカバーには、軸方向又は斜めに延びる複数の連行体条片が配置されており、これらの連行体条片は、材料流をロータカバーから打撃工具の作用範囲に向かって変向させる。好適には軸方向と半径方向とに破砕室内へ延びる連行体条片は、好適には少なくとも第２のロータ、または材料流方向に見て最後から２番目のロータに形成されている。これらの連行体条片は、材料粒子を連行して、これらの材料粒子を半径方向外側に向かって加速させるので、上記材料は、打撃工具の作用範囲内へ再び到達し、そこで効果的に破砕され得る。

基本的に、複数のロータ用に１つの駆動装置を使用して、適当な伝動装置を介した逆の回転方向と、異なる回転速度とを設定することが可能である一方で、好適なのは、各ロータが、他のロータとは関係無く運転または制御可能な専用の駆動装置を有していることである。このようにして、回転速度を、単体分離されるべき種々様々な材料複合体に個別に適合させることができるようになっており、このことは、全てのロータに対して単一の駆動装置を設けた場合では、より一層手間をかけないと実現することができない。

好適には、打撃工具は、ロータに形成された取付け装置によって、取外し可能または交換可能に保持されているので、容易に交換することができるようになっている。

好適には、取付け装置は、軸方向に相互間隔を開けてロータに固定された、互いに同心的な複数のプレートを有しており、これらのプレートは、ピンが貫通することのできる互いに同心的な複数の孔を有しており、このピンは、打撃工具の取付け部分に形成された切抜き部をも貫通する。つまり打撃工具の取付け部分は、例えば切抜き部又は２つのプレート間でピンが貫通する孔を有していてよい。このように、打撃工具の取付け部分は、例えば少なくとも１つのチェーン部材又は穿孔部によって形成されていてよい。このことは、ロータに対する打撃工具の、取外し可能な簡単な取付けを可能にする。

好適には、取付け装置は、軸方向に互いにずらされた、打撃工具用の少なくとも２つの受容部を有している。このため、打撃工具を、それぞれ軸方向にずらして、しかし周方向では重なり合うように、ロータに取り付けることができ、このことは高い破砕効率をもたらす。

好適には、打撃工具は、公知のように、チェーン及び／又は打撃条片によって形成されている。これらは大工業的に製造され、市場で有利に購入可能である。

本発明の１つの有利な改良形態では、材料の供給方向に続く少なくとも１つのロータは、その前に配置されたロータよりも多くの打撃工具を有している。このため、複数のロータが高速で回転する下方の高エネルギ領域における打撃工具との粒子衝突の頻度が高められ、これは、ほぼ全ての材料複合体の効率的な破砕を支援する。

本発明の１つの有利な改良形態では、破砕室の下方の流出側には、平らな底部が配置されている。この平らな底部は、好適にはファンのすぐ下に配置されており、破砕された材料を、ファンによって、所望の処理領域及び廃棄処理領域へ、半径方向に導出することができる。つまり、装置の流出側には、微粒子回収設備、例えば「有益な」粉塵を引き続き処理するために回収可能な沈降室又はサイクロンが接続されていてよい。もちろん、装置の流出側には、例えば廃棄処理又は処理用の粉塵を空気流から分離するために、粉塵分離器も接続されていてよい。

本発明の１つの有利な改良形態では、種々様々な粒子分級物の個別の処理要望に応じた、材料流の簡単な制御を可能にするために、流出側には制御式の案内装置を介して選択的に、微粒子回収設備又は粉塵分離器を接続可能である。この構成は、上で説明したような平らな底部によって、特に簡単に実現可能である。

好適には、上記案内装置は、粉塵センサの信号によって制御可能である。このようにして、粉塵センサにより、流入領域と、ファンと、粒子流出とを制御することができる。

好適には、破砕室壁には、軸方向に又は斜めに延在する複数の衝突条片が配置されている。これらの衝突条片に材料流が衝突して、衝突条片によって破砕室壁から打撃工具の作用範囲に向かって戻るように材料流が変向されるので、上記材料は、次いで再び打撃工具の作用範囲に到達し、そこで有効に材料を破砕することができるようになっている。

破砕室壁の半径は、一定であるか、又は好適には供給側から流出側に向かって増大している。このため、粒子を破砕室壁の領域に集めるのではなく、打撃工具の領域に繰り返し落下させ、そこで粒子は更に破砕されることになる。それどころか基本的に、破砕室壁の半径は減少していてもよいが、これは、閉塞の危険が増大することから、場合によっては問題がある。破砕室壁の半径が下方に向かって増大している場合、この増大は連続的又は段階的に行われてよい。

破砕室壁は、少なくとも該破砕室壁が筒状の場合には、複数の環状の導出リブを有しており、これらの導出リブにより、材料流は破砕室壁から打撃工具の作用範囲内へと変向される。このようにして、材料複合体の分離における高い効率が得られる。導出リブに対して択一的又は追加的に、破砕室の直径も、流入側（又は供給側）から流出側に向かって増大していてよく、これによりやはり、材料流は重力と強制空気流とによって、打撃工具の作用範囲に向かって変向されることになる。

即ち、上で挙げた技術的な特徴の組合せは、材料複合体の衝突エネルギを、粒子密度と同時に流出側に向かって増大させ、最終的には、破砕室の出口の手前の最後の部分において、材料複合体が高い衝突エネルギで打撃工具と衝突条片とに当たるようにすることが望ましく、これは、従来技術の場合のように材料複合体が微細化されることなしに、材料複合体の破砕をもたらす。つまり、材料複合体中に含まれる金属粒子の大きさは減少されない。この場合に生じる微細な材料粒子は、付加的な空気流装置によって強制的に破砕室の流出側に向かって処理領域内へ運ばれ、処理領域において材料粒子は空気流から分離される。このようにして、破砕室における微細な材料粒子の滞留時間を、空気流装置を介して制御できるようになっている。このためには好適には遠心分離器、即ちサイクロンが適している。

よって、本発明の装置は、例えば鉱石に含まれる金属や、スラグ又はスケールに由来する鉱物質化合物又はＦｅ又は非鉄金属の、従来技術に基づく公知の装置によってはほとんど不可能な効率的な破砕、分離または剥離を可能にする。この場合、本発明は、破砕室内の打撃工具及び／又は衝突条片に対する、単体分離されるべき材料複合体の衝突エネルギを、金属部分自体は細かく砕くことなしに最大化する構造体を使用する。つまり、本発明によって、化合物中の最も小さな材料部分をも、更に経済的に有意に分離することができる。従って、本発明により、極小さな微細化作用において、材料複合体の破砕及び剥離をもたらす、分離すべき材料複合体の、打撃工具に対する最高衝突エネルギが得られる。

更に本発明の１つの態様では、破砕室内の可能な限り全ての材料粒子の運動エネルギが高められ、打撃工具又は衝突条片との材料粒子又は材料複合体の衝突が、ある程度の衝突エネルギでもって達成されるようになっている。本出願人は、このような衝突エネルギが、金属成分自体を著しく細かく砕くことなしに、材料複合体を比較的確実に破砕する、ということを発見した。

破砕室内での材料粒子または材料複合体の衝突回数を増やすために、破砕室壁に複数の衝突条片が形成されていてもよいし、又は、軸方向と、半径方向内側とに向かって延在する打撃工具の数が増やされてもよい。材料粒子は、打撃工具によって加速された後に、上記衝突条片に衝突して、破砕される。

次に、３つの部分を有する破砕室に基づき本発明を説明する。但し明確にしておきたいのは、本発明は２つの部分又は４つ以上の部分を備えていても同様に機能する点である。軸方向の破砕室部分は、ロータの軸方向の領域に対応する。

材料供給方向に続く各ロータには、一定数の、又は異なる数の打撃工具が配置されていてよい。つまり、例えば第１のロータ、即ち第１の部分に設けられたロータの場合、打撃工具の数は、まだ比較的少なくてよい。それというのも、この部分の役割は、材料粒子を半径方向外側に向かって運ぶことにより、材料粒子を後続のロータの打撃工具の作用範囲内へもたらすことにあるからである。この作用範囲には既に、第１のロータにおける打撃工具よりも多くの打撃工具が配置されている。第１のロータでは更に、連行体条片がロータカバーに形成されていてよく、これにより、破砕室の半径方向外側に位置する領域における材料粒子の効率的な移送が実現されることになる。

第２のロータ、即ち第２の部分に設けられたロータには、第１のロータにおける打撃工具よりもはるかに多くの打撃工具が任意に配置されていてよい。これらの打撃工具は、徐々に密度を増していく材料粒子を、外側と下方の流出側とに向かって加速させるために使用される。第２のロータのロータカバーも、複数の連行体条片を有していてよいか、又は多角形の基底面を有していてよく、これにより、粒子は半径方向外側に位置する領域へ運ばれて、そこで加速室に設けられた多数の打撃部材によって、第３のロータに向かって激しく加速させられる。

第３のロータ、即ち流出部の手前の第３の部分に設けられたロータには、好適には最も多くの打撃工具が配置されており、これらの打撃工具は、激しく加速させられた材料粒子を高い確率で破砕するために用いられる。

つまり、連続する複数の部分に、徐々に数を増やして設けられた打撃工具と、逆の回転方向に関連して連続する複数の部分において徐々に高まる回転速度とは、両方とも、１つの部分から次の部分に移行する全ての移行領域において、衝突エネルギの最大化を招き、このことは、機械による材料複合体の効率的な単体分離につながる。複数の個別成分に分解された材料複合体は、破砕室から導出された後で、例えばフローテーション、風力分離器、磁気分離器等といったそれ自体公知の分離装置又は破砕装置において、互いに分離することができる。

破砕室における金属粒子の衝突エネルギの最大化を実現し、かつ打撃工具に対する金属粒子の衝突をも保証するためには、打撃工具を上方から下方に向かって、ロータ毎にずらして（図２参照）取り付けることが有利である、ということが判った。

ロータ速度（回転数）は、本実施例では３つの部分の上から下へ、８００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍであってよい。各ロータは第１の部分と第２の部分とにおいては同一方向に回転し、第２の部分と第３の部分とにおいては逆方向に回転する。よって、第３の部分の外側領域（高速衝突室）における打撃工具の絶対速度は、１５０ｍ／ｓを上回っている。このようにして、前処理室及び加速室における粒子の逆方向の加速に関連して、２００ｍ／ｓを上回る衝突速度が実現され得る。

衝突エネルギは、打撃工具の重量と破砕室の直径とに関連するロータの回転速度に基づいて算出される。即ち、最適な破砕または剥離（粒径又は粒度）を得るためには、必要な衝突エネルギを実現するために、様々な回転速度がテストされる。

このようにして、物理的に可能かつ有意な限界内で、破砕室内で打撃工具及び／又は衝突条片に当たった際の金属粒子の衝突速度ひいては衝突エネルギが最大化される。

打撃工具は、例えば独国特許第１０２００５０４６２０７号明細書に記載されているような、それ自体公知の形式で形成されている。つまり、打撃工具は、チェーン及び／又は打撃条片、又はこれらの要素の組合せから形成されていてよい。結局のところ、打撃工具の構成は、本発明にとって重要ではない。

好適には、打撃工具は、常に水平状態に留まるように、ロータに枢着されている。したがって、打撃工具を水平状態にもたらすためには、（従来のチェーンのように）高い回転速度は一切必要ない。さらに、これにより、１つのロータに複数の打撃工具をずらして配置することができるようになっている。なぜならば、打撃工具はもはや停止状態では垂れ下がってはいないと共に、からまる恐れもないからである。よって、打撃工具が破砕室の筒軸線に対して垂直な平面内でしか運動することができないように、打撃工具を可動に配置することが、最も有利である。打撃工具が少なくともほぼ不動に、ロータに取り付けられていることを想定してもよい。

もちろん、本発明はスラグ中の金属粒子への適用に限定されるものではなく、密度又は弾性の異なる複数の材料から成る、あらゆる種類の材料複合体に適用可能である。

各部分のロータがそれぞれ専用の駆動装置を有している場合、各ロータは、それぞれ破砕室の一方の端部に配置された駆動装置によって、互いに同心的な複数の軸を介して別個に駆動されていてもよいし、又はこれらの駆動装置がそれぞれ、特にアウタロータモータの形態の対応する各ロータのロータカバーの半径方向内側に位置していてもよい。

破砕室壁と、打撃工具と、ロータカバーとは、好適には金属又はセラミック金属複合材料等の、耐衝撃性の硬い材料から成っている。ロータカバーと破砕室壁とには、任意に摩耗板が内張りされていてよい。

以下に、本発明を例えば概略的な図面に基づき説明する。

３つのロータを備えた本発明の機械的な破砕装置の縦断面図である。 図１に示した３つのロータと１つのファンロータとを備えた軸の斜視図である。

図１に示した材料破砕兼分離装置１０は、流入漏斗１１と、その下に配置された供給円錐体１２とを有しており、流入漏斗１１と供給円錐体１２とは、円筒形の破砕室１４上に配置されている。流入漏斗１１と供給円錐体１２との間のギャップｄは、破砕室の円筒軸線の方向での流入漏斗の高さ調節（図示せず）を介して調節可能である。両者は、各コンポーネントが損傷又は摩耗すること無しに、破砕装置の作用範囲全体への制御された均一な材料供給、即ち、円筒形の破砕室に関して３６０°の全体的な充填領域を生ぜしめる。破砕室の下方には、水平な分散器底部１６が配置されており、この分散器底部１６から通路１７が沈降室１９に通じている。流入漏斗１１と、供給円錐体１２と、破砕室１４と、分散器底部１６とは互いに結合されて、架台１８（図１に概略的に図示）に載置されている。円筒形に形成された破砕室１４は、その軸線が鉛直方向に向くように配置されている。破砕室１４の中心には３つの同心的な軸が設けられており、これらの軸には、第１のロータ２６と、その下に位置する第２のロータ２８と、最下位の流出側の第３のロータ３０とが結合されている。特に図２に示す斜視図からも看取されるように、これら３つの同心的な軸は、本実施例では図示しないが、それ自体公知である別個の駆動装置を介してそれぞれ駆動される。これらの駆動装置は、歯車２０，２２，２４を用いて３つのロータ２６，２８，３０を、所望の回転方向及び所望の回転速度でもって別個に制御することができる。各ロータは、円筒形のロータカバー３４を有しており、ロータカバー３４の直径は、３つのロータ２６，２８，３０全てにおいて同一である。各ロータは更に、打撃工具３８用の取付け装置３６を有しており、打撃工具３８は、各ロータ２６，２８，３０の取付け装置３６に取り付けられている。打撃工具３８は、ロータの回転に関係なく水平状態、即ちロータ軸線に対して横方向の状態を保っている。

各ロータ２６，２８，３０の下方には、空気流装置としてロータ軸線に対して同軸的に回転するファンロータ３１が配置されており、ファンロータ３１は、専用の駆動装置（図示せず）を介して駆動される別個の軸３３に取り付けられたファンブレード３５を有している。つまり、ファンロータ３１は、ロータ２６，２８，３０とは関係無く、好適にはロータ２６，２８，３０の回転速度とも関係無く作動可能である。ファンロータ３１は、別個の歯車２５を介して駆動される。

ファンロータ３１の直ぐ下には分散器底部１６が配置されており、破砕された粒子は、ファンロータ３１によって、分散器底部１６から通路１７を介して沈降室１９内へ運ばれる。これに代えて又は付加的に、分散器底部の他の領域には、別の通路１７の上に他の材料分離装置、例えば重力分離装置、回転分離装置、例えばサイクロン、が配置されていてもよい。

図１には更に、破砕室１４の構成の細部が見られる。図１によれば、破砕室１４は円筒形の破砕室壁４２を有しており、破砕室壁４２の、破砕室に面した内側には、破砕室壁を保護する摩耗板４４が任意に取り付けられている。摩耗板は、好適には交換可能に破砕室壁に取り付けられている。更に、破砕室１４の内壁には、４５度の間隔を開けて、鉛直方向に延在する８つの衝突条片４６が配置されており、これらの衝突条片４６は、打撃工具３８により加速させられた材料のための衝突面として機能する。

好適には、第１及び第２のロータの領域の高さにおいて、それぞれ周方向に導出リブ４８，４９が設けられている。これらの導出リブ４８，４９は、特に破砕室壁４２の内側に環状に配置されていて、材料流を破砕室壁４２から打撃工具３８の作用範囲内へ案内するのに役立つ。

ロータの構成は、図１において中心に挿入されたロータユニットの斜視図を示す図２から、より良好に看取される。

各ロータ２６，２８，３０の取付け装置３６は、好適には互いに同心的な４つのディスク５０，５２，５４，５６を有しており、これらのディスク５０，５２，５４，５６は、互いに同心的な複数の孔５８を有している。これらの同心的な孔５８には、打撃工具３８の、ロータ２６，２８，３０に面した側の端部に設けられた孔を貫通しひいては打撃工具３８をロータに固定するピン６０を貫通させることができるようになっている。但し、取付け装置は別様に形成されていてもよい。

本実施例では、各ロータ２６，２８，３０において、打撃工具３８は、４つのディスク５０，５２，５４，５６の間で３つの異なる高さ位置に固定することができるようになっている。本実施例では、ロータ２６，２８，３０が同様に設けられているが、更に下方に位置する複数のロータが有する打撃工具用の取付け手段の数は増大していることが想定されてもよいし、または例示されているように、下方のロータには、上方のロータにおける打撃工具よりも多くの打撃工具が懸架されていることが想定されてもよい。例えば、下方のロータには、より多数の同心的なディスクが形成されていてもよく、上方のロータには、より少数の同心的なディスクが形成されていてもよい。いずれにしろ、目標とするのは、高い粒子速度が支配的な下方の分離領域における打撃工具の密度が比較的高くなっており、これにより設備の効率が改善されることである。

本実施例では、打撃工具３８として複数の打撃条片３８が設けられており、これらの打撃条片３８は、各ロータ２６，２８，３０の取付け装置３６に固定されている。打撃条片の代わりに、リンクチェーン又は別のそれ自体公知の打撃工具が使用されてもよい。ロータの停止状態では、打撃工具は通常ぶら下がっており、回転速度が上がるにつれて、回転力によって、図示の作動方向を得るまで外側に向かって押圧される。作動方向において、打撃工具は、破砕室壁４２に向かってロータ２６，２８，３０から半径方向外側を向いている。

ロータ２６，２８，３０を介して、破砕兼分離室内の破砕機構を調整することができる一方で、流入漏斗と供給円錐体との間のギャップｄと、ファンロータ３１の制御装置との両方を介して、破砕室内での流れ状況、ひいては超微粒子の滞留時間をも調整することができる。こうして、材料複合体に含まれる複数の成分の最適な分離を実現するために、破砕兼分離装置の、特定の材料複合体用に調整された制御が可能になる。

次に、材料破砕装置の機能形式を簡単に説明する。

分離されるべき材料、例えば金属含有鉱石、金属含有工業スラグ、又は金属内包物を有するスラグは、流入漏斗１１と供給円錐体１２とを介して制御式に、つまり流入漏斗１１を鉛直方向に変位させることによりギャップｄを調節して、破砕装置１０の破砕室１４に供給される。そこで粗い材料は、最初にその重力に基づいて下方に落下し、粉砕装置１０内で徐々に細かく砕かれていくうちに、ファンロータ３１によって分散器底部の方に吸い込まれ、分散器底部１６から後続の処理部、例えば沈降室１９、密度分離部、又は回転分離部（例えばサイクロン）に向かって吹きつけられる。

各ロータ２６，２８，３０は、好適にはその都度互いに逆方向に、即ち回転方向を変えて回転するようになっており、この場合、回転速度は上から下に向かって増大していることが好ましい。上方のロータの回転速度は、例えば８００ｒｐｍであってよいのに対し、真ん中のロータは１２００ｒｐｍで回転し、下方のロータは１５００ｒｐｍで回転する。落下する材料は、最も上の第１のロータ２６に設けられた打撃工具３８によって部分的に砕かれ、一部がロータの周方向に加速させられる。材料は、衝突条片４６か、又は逆方向に回転している真ん中のロータ２８の打撃工具３８に当たり、そこで材料粒子は、上方のロータによる予備加速に基づき、より高い速度で逆方向に衝突するので、破砕効果が大幅に増加する。付加的に、真ん中の第２のロータでも回転速度は第１のロータ２６を上回っていてよいので、ここでも上方のロータにおける衝撃よりもはるかに強力な衝撃が材料粒子に作用することになる。更に、材料粒子は鉛直方向に延在する衝突条片４６に衝突し、そこでもやはり細かく砕かれる。破砕室壁４２の範囲内で落下する材料は、導出リブ４８によって再び、半径方向の更に内側に位置する破砕室１４の領域へ運ばれて、そこで打撃工具３８の作用フィールドに供給される。打撃工具は、各ロータにおいて異なる高さ（図２参照）に配置されているので、各材料粒子の、打撃工具との極めて高い衝突確率が得られ、このことは、設備の効率を良好にする。

流出領域に設けられた最も下の第３のロータ３０は、最も高い速度で回転してよい。ここでも注目すべきは、材料粒子が真ん中の第２のロータ２８によって逆方向によって強く加速された結果、粒子が対応して高められた衝突速度で、逆方向に回転している下方のロータ３０に当たる、という点である。好適には、下方のロータ３０の領域に最も多く打撃工具３８が配置されており、これにより、この領域で粒子と打撃工具３８または鉛直方向の衝突条片４６とが衝突する高い確率が得られるようになっている。これは、極めて効率的な材料破砕につながる。

本発明は、本実施例に限定されるものではなく、以下に記載する請求項の保護範囲内での変化態様が可能である。

本発明により、打撃工具に対する、分離されるべき材料複合体の極めて高い衝突エネルギが得られ、破砕された粒子を、後続の処理部に効果的に運ぶことができる。更に、材料流、特に超微粒子流の効果的な調整によって、材料分離を制御することができる。

特に、打撃工具の数及び配分は、図示の例と異なっていてもよい。チェーンや打撃条片等の、種々異なる打撃工具が使用可能である。最も下のロータの領域には、その上の領域における打撃工具よりもずっと多くの打撃工具を全周にわたって配分することができる。このことは、第３の部分領域における衝突の確率を高める。

破砕室壁は、例えば保守作業用に破砕室へのアプローチを可能にするための、開放され得る領域を有していてよい。これにより、打撃工具３８又は摩耗板４４等の摩耗部品の交換を大幅に簡略化することができる。

Claims (17)

1. 密度及び／又は可塑性の異なる複数の材料から成る材料複合体を機械的に破砕するための装置（１０）において、
   供給側と流出側とを有する破砕室（１４）を有しており、該破砕室（１４）は、特に円筒形で及び／又は下方に向かって円錐形に拡張された破砕室壁（４２）によって包囲されており、且つ内部にそれぞれ少なくとも１つのロータ（２６，２８，３０）が当該破砕室（１４）に対して同軸的に配置された、軸方向に連続する少なくとも２つの部分を有しており、前記ロータ（２６，２８，３０）はそれぞれ、ロータ軸と、運転中は少なくとも概ね半径方向に前記破砕室（１４）内へ延びる打撃工具（３８）とを有しており、
   前記供給側では、前記破砕室（１４）の上に、前記ロータ（２６，２８，３０）の中心領域を覆う供給円錐体（１２）が配置されており、該供給円錐体（１２）の上に流入漏斗（１１）が配置されており、該流入漏斗（１１）と前記供給円錐体（１２）との間には、大きさ（ｄ）が調節可能な流入領域が形成されており、
   前記連続する少なくとも２つの部分に配置された前記ロータ（２６，２８，３０）の回転方向は、互いに逆方向であり、
   軸方向に間隔を置いて、複数の導出リブ（４８）が、前記破砕室壁（４２）の内側に環状に配置されており、及び／又は前記破砕室壁（４２）の半径が、上から下に向かって増大しており、
   前記破砕室（１４）に関連して、該破砕室（１４）内に生じた粒子／空気混合物を案内するための空気流装置が配置されており、該空気流装置は、前記破砕室（１４）の軸線に対して同軸的に配置された少なくとも１つのファンロータ（３１）を有しており、該ファンロータ（３１）は、各前記ロータ（２６，２８，３０）とは関係無く当該ファンロータ（３１）を回転させるために専用のファン駆動装置（２５）を介して駆動される独自の軸（３３）を有している
   ことを特徴とする装置。
2. 前記流入漏斗（１１）と前記供給円錐体（１２）との間の間隔（ｄ）が調節可能である、請求項１記載の装置。
3. 前記流入漏斗（１１）は、前記破砕室（１４）の中心軸線に対して同軸的に、軸方向に移動可能に配置されている、請求項２記載の装置。
4. 前記流入漏斗（１１）と前記供給円錐体（１２）との間に形成された流入領域は、前記破砕室（１４）の中心軸線を挟んで少なくともほぼ同一に形成されている、請求項２又は３記載の装置。
5. 当該装置は、前記ファン駆動装置（２５）用の制御装置を有しており、前記供給側には粉塵センサが配置されており、前記ファン駆動装置（２５）は、前記粉塵センサの出力信号に応じて制御可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記制御装置と前記ファン駆動装置（２５）とが、異なる回転速度での前記ファンロータ（３１）の運転を可能にし、前記回転速度は前記粉塵センサの出力信号に応じて制御可能である、請求項５記載の装置。
7. 前記打撃工具（３８）は、１つのロータにおいて、複数の平面内に互いにずらされて配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記供給側から前記流出側に向かって連続する前記部分に設けられた前記各ロータ（２６，２８，３０）は、それぞれロータカバー（３４）を有しており、該ロータカバー（３４）の半径は、前記破砕室（１４）の軸方向長さにわたって一定に保たれている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記各ロータ（２６，２８，３０）は、他のロータとは関係無く制御可能な専用の駆動装置を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 前記各ロータ（２６，２８，３０）は、前記打撃工具（３８）を取り外し可能に取り付けるための取付け装置（３６）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 材料の供給方向において後続のロータ（２８，３０）は、その前に配置されたロータ（２６，２８）よりも多くの前記打撃工具（３８）を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 前記破砕室（１４）の下方の前記流出側には、平らな分散器底部（１６）が配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 当該装置の前記流出側には、微粒子回収設備、例えば沈降室（１９）が接続されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 当該装置（１０）の前記流出側には、粉塵分離器が接続されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 前記流出側には、制御式の案内装置を介して前記微粒子回収設備（１９）又は前記粉塵分離器が選択的に接続可能である、請求項１３を引用する請求項１４記載の装置。
16. 前記案内装置は、前記粉塵センサの信号によって制御可能である、請求項５又は６を引用する請求項１５記載の装置。
17. 前記破砕室壁（４２）には、軸方向又は斜めに延在する衝突条片（４６）が配置されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。

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