(Dispersion)분쇄/분산효율에 영향을 미치는 인자

1. 비즈입경에 대해
비즈 밀 분쇄·분산 효율에 영향을 미치는 인자로서 분쇄 실과 아지테이타의 형상, 운전 조건 등이 있지만 이중에서도 비즈의 영향은 크다.  비즈에는 비즈경 및 재질(밀도)등의 인자가 있으며, 

  (1)1차 입자의 분쇄인가, 2차 입자(응집체)의 분산인가?
  (2)분쇄원료 입경
  (3)분쇄제물 입경
  (4)입자 경도
  (5)입자의 밀도
  (6)슬러리 점성이나 밀도

등을 고려하여 선택한다. 비즈경의 선택의 기준으로 분쇄원료의 최대 입경의 10~20배의 크기를 이용한다. 또 비즈경의 약 1/1000이  분쇄제품의 도달 입경(메디안경)의 기준이 된다.

입자가 작게 되면 분쇄되는 에너지가 감소하기 때문(단, 단위 질량당의 파쇄 에너지는 증대한다), 단위 시간당의 입자와비즈의 충돌 횟수를 증가시키는 것이 중요하다. 그 대책으로서 미소 비즈를 사용한다. 이는 비즈의 개수는 비즈 지름의 3제곱에 역비례하기 때문에 미소 비즈를 이용하면 구비즈간의 접촉점이 많아지면서 슬러리 중의 입자가 비즈에 접촉할 확률이 높아지기 때문이다. 그러나 비즈경이 작아지면 비즈의 질량도 3제곱에 비례하여 작아지므로 구슬이 입자에 미치는 분쇄력은 작아진다. 이를 보충하기 위해서는 밀도가 큰 재질의 비즈을 선택하거나 아지테이타 주속을 빠르게 할 필요가 있다.

2. 입자경과 분쇄원료의 최대입자경의 관계

균일한 공을 육최밀충진하면 다음 2개의 빈자리가 생긴다.

1) T공공
4개의 공이 정삼각뿔 정점을 각각의 중심으로 배열했을 때에 생긴다. 6개의 접점과 4개의 출구를 갖고, 각각의 출구는 모두 R공공에 통하고 있다(그림 1).

그림1 T공공

2) R공공
4개의 공이 정사각형 모양으로, 정사각형의 중심을 지나는 수직선 상에 2개의 공이 배열되어 생긴다.(그림 2). 각도를 바꾸어 보면 3개의 공이 정삼각 모양으로 나란히, 그 위에 같은 배열로 수평으로 30°만 회전시키고 3개의 공을 배열시킨다고 표현해도 좋다. 합계 6개의 공에 의해서 둘러싸이고 12개의 접점과 8개의 출구를 가진, 각각의 출구는 모두 T공공에 통한다

그림2 R공공

3. 비즈재질에 대해
비즈 밀에서 이용되는 주요 비즈 재질에는 유리, 알루미나, 지르콘(지르코니아·실리카질 세라믹스), 지르코니아, 스틸 등이 있다. 이들은 재질의 겉보기 밀도의 차이로 분쇄 효율이나 비즈에서의 오염의 허용에 의해서 선택된다. 비즈의 성분을 표 1에 나타내었다.

4. 비즈경에 대한 비즈질량과 비즈갯수

비즈경은 작아지면 단위체적당 갯수가 증가한다 비즈의 질량이나 갯수는 1~3식으로 표현할수 있다

5. 비즈경에 대한 비즈질량

상기식을 이용하여 비즈경과 비즈 질량비의 관계를 표2에 나타내었다. 또 지르코니아 비즈 1개당 질량을 표3에 나타내었다. 여기서는 지르코니아 비즈의 겉보기밀도를 6000kg/m3으로 하였다

 

6. 1리터당 비즈개수
 
비즈가 정방배열층을 형성하고 있다고 가정하여 1리터당 비즈갯수를 표4에 나타내었다

또 비즈 충진 밀도를 알고 있는 경우, 비즈 충진 밀도와 겉보기 밀도에서 비즈 개수를 구할 수 있다. 지르코니아 비즈의 예를 표 5에 나타냈다. 또한 지르코니아 비즈의 겉보기 밀도를  6000 kg/m3로 했다.

비즈경으로 충진 밀도(공간율)가 다른 경우, 비즈 개수는 비즈경의 3승에 역비례하지 않는다. 또 구슬 충진량에서 비즈개수를 구하는 방법(식 3)도 있지만 표 5와 같은 결과가 된다.

7. 결론
비즈경의 선택은 분쇄원료과 분쇄제품의 입경에 의해서 정해지며, 보다 세세하게 하기 위해서는 비즈경이 작아야  효과적이다. 또, 분쇄에너지와 오염을 고려하여 적절한 재질이나 비즈경을 고를 필요가 있다.

 

출처: https://www.ashizawa.com/column/16.html