Grinding Kinetics of Calcite, Pyrophyllite and Talc During Stirred Ball Milling - Consideration of Selection Function

교반 볼밀에 의한 방해석, 납석, 활석의 분쇄 시 분쇄속도론에 관한 연구 - 선택함수의 고찰

  • Choi, Hee-Kyu (School of Nano & Advanced Materials Engineering, Changwon National University) ;
  • Kim, Seong-Soo (Interdisciplinary Program in Powder Technology Graduate School, Pusan National University) ;
  • Hwang, Jin-Yeon (Interdisciplinary Program in Powder Technology Graduate School, Pusan National University)
  • 최희규 (창원대학교 나노신소재공학부) ;
  • 김성수 (부산대학교 대학원 분체공학협동과정) ;
  • 황진연 (부산대학교 대학원 분체공학협동과정)
  • Published : 2007.06.30

Abstract

The needs for the ultra fine particles have been increased in preparation field of raw powders such as fine ceramics and high functional products. In this study, a series of wet grinding experiments were carried out on inorganic powders such as calcite, pyrophyllite and talc by a stirred ball mill. The particle size distribution of ground products of each test material fur a given grinding time was found to be expressed by the grinding rate (selection function) which was obtained from the grinding kinetics analysis. The median diameter decreased from 6.49 to $0.47{\mu}m$ in calcite, and decreased from 3.91 to $1.14{\mu}m$ in pyrophyllite. However, in talc, median diameter was decreased a little bit from 10.30 to $6.67{\mu}m$. The grinding rate changing on calcite and pyriphyllite were similar at the same conditions. However, in the case of talc, it was observed that the grinding rate was not increased compared to other samples.

최근 서브미크론 영역의 초미분쇄는 세라믹, 전자재료 등 새로운 기능성 물질의 개발과 더불어 매우 중요하게 인식되고 있다. 특히, 초미립자에 대한 수요증가에 따라 분쇄기로서 교반볼밀의 중요성도 증가하고 있다. 본 연구에서는 1 mm의 볼을 사용하고 700 rpm의 회전속도로 조작한 교반볼밀을 이용하여 방해석, 납석, 활석 등의 무기분말을 시료로 분쇄실험을 행하였다. 무기분말의 분쇄 시, 분쇄 특성의 정량적인 규명을 위하여, 입자의 크기 및 그 분포특성의 분석을 통해 분쇄산물의 입도분포를 얻음과 동시에 중위경의 변화를 관찰하였다. 방해석의 경우 원시료의 중위경이 $6.49{\mu}m$에서 $0.47{\mu}m$로, 납석의 경우 $3.91{\mu}m$에서 $1.14{\mu}m$까지 입자크기가 크게 작아졌으나, 활석의 경우 $10.30{\mu}m$에서 $6.67{\mu}m$까지만 작아져서 많은 변화를 보이지 않았다. 또한, 분쇄산물의 여러 가지 측정 결과를 토대로 분쇄조작 시 분쇄산물의 특성이 분쇄조건에 따라 분쇄속도에 미치는 영향을 알고자 하였다. 같은 실험 조작 조건에서 선택함수를 관찰한 결과, 방해석과 납석은 비슷한 분쇄거동을 보이는 것을 알 수 있었으나, 본 실험범위 내에서 활석의 분쇄거동은 크게 변화하지 않는 것이 관찰되었다.

Keywords

References

  1. 곽은옥 (2002) 건식분쇄에 의한 친수성 활석분말의 제조와 그 제제 적용에 관한 연구. 부산대 석사학위논문, 7-44p
  2. 심철호 (1986) 볼밀에 의한 국산 고령토의 분쇄기구. 중앙대 박사학위 논문, 3-5p
  3. 이민용 (1991) 볼밀에 의한 활석의 분쇄속도 및 수학적 모델에 관한 연구. 한양대 박사학위논문, 1-11p
  4. 정수현 (1998) 교반형 볼 밀에 의한 규석의 건식분쇄 특성 연구. 강원대 석사학위논문6-17p
  5. 조희찬 (2002) 분쇄에 의한 초미분체의 제조, 제16회 분체공학하계워크삽-미립자 특성제어 및 평가기술 (IV), 54-64
  6. 최우식 (2000) 매체교반형 미분쇄기에 의한 무기분말 의 초미분쇄 기구와 분쇄장 표면개질에 관한 연구, 한국과학재단 핵심전문연구 결과 보고서, 4-8p
  7. 최희규, 최우식 (2002) 매체교반형 미분쇄기에 의한 무기분말의 초미분쇄기구에 관한 연구. 화학공학, 제40권, 4호, 498-506p
  8. 최희규 (2004) 媒體型 攪拌粉碎機에 의한 無機粉末의 超微粉碎機構에 關한 硏究. 부산대 학교 박사학위논문. 64-111p
  9. Jimbo G. (1992) Chemical engineering analysis of fine grinding phenomenon and process, J. of Chem. Eng. Jpn, 25(2), 117-127 https://doi.org/10.1252/jcej.25.117
  10. Reid K.J. (1965) A solution to the batch grinding equation, Chemical Engineering Science, 20, 953-963 https://doi.org/10.1016/0009-2509(65)80093-8
  11. Austin L.G., shoji K. and Bell D. (1982), Rate equations for non-linear breakage in mill due to material effects, Powder Technology, 31, 127-133 https://doi.org/10.1016/0032-5910(82)80014-4
  12. Cho, Heechan (1990), Investigation of the grinding of coal and mineral mixtures in a batch ball race mill', Thesis of Penn. State Univ. 4-13p
  13. Cho, H., Yildrim, K. and Austin, L. G. (1998), The conversion of sedigraph size distribution to equivalent sub-sieve screen size distribution, Powder Technology, 95, 109-117 https://doi.org/10.1016/S0032-5910(97)03326-3
  14. Choi, W.S. (1998), Grinding rate improvement using composite balls in an ultra-fine grinding mill. Kinetic analysis of grinding, Powder Technol., 100, 78
  15. Choi W.S., Chung H.Y., Yoon B.R. and Kim S.S. (2001), Applications of grinding kinetics analysis to fine grinding characteristics of some inorganic materials using a composite grinding media by planetary ball mill. Powder Technology, 115, 209-214 https://doi.org/10.1016/S0032-5910(00)00341-7
  16. Hogg, R. and Cho, H. (2000), A review of breakage behavior in fine grinding by stirred-media mill, KONA, 18, 9-19
  17. Kanda, K., Sano, S. and Yashima, S. (1986), A consideration of grinding limit based on fracture mechanics, Powder Technology, 48, 263-267 https://doi.org/10.1016/0032-5910(86)80051-1
  18. Kano J., Saeki, S. Saito, F. Tanjo, M. and Yamazaki, S. (2000), Application of dry grinding to reduction in transformation temperature of aluminum hydroxides, Int. J. of Mineral Proc., 60, 91-100
  19. Kapur, P.C. (1996), Role of dispersants in kinetics and energetics of stirred ball mill grinding, Int. J of Mineral Proc. 47, 141-152
  20. Kapur, P.C., Pande, D. and Fuerstenau (1997), D.W., Analysis of single-particle breakage by impact grinding, Int. J of Mineral Proc. 49 223-236
  21. 神田良照, 下平起市l, 小竹直哉, 安部保志 (1998), 振動ミル粉砕速度に関する実験的 検討-feed粒子経, 媒体経の影響, 粉体工学会誌, 35(1), 12-19
  22. 薺藤文良 (2001) 粉砕分級と 表面改質, エヌジ-ティー, 53p
  23. 田中達夫 (1980) '粉体プロセス入門', 工学凶書株 式会社, 182-193p
  24. 八嶋三郎 (1975) '粉砕と粉休物性', 培風館, 150p
  25. www.wangpyo.co.kr
  26. www.kigam.re.kr