モース硬度7の石英砂は、工業用鉱物硬度スケールの上位に位置します。 分類器 同等の処理能力で処理される他のほとんどすべての鉱物よりも高速に成分を処理できます。ガラスグレードの石英、石油・ガスプロパント製造、高純度半導体シリカ製造業者が同じ分級機設計を使用し、4 t/h から 840 t/h の出力で稼働する場合、分級機は機械的に堅牢であると同時に、空力的に精密である必要があります。.
MBSシリーズ空気分級機は、このような研磨性の高い広範囲な用途向けに特別に開発されました。耐摩耗性に優れた構造により、標準的な分級機設計に比べて部品寿命が延び、低圧損の内部構造により、全運転範囲でファンのエネルギー消費量を削減します。D97分級点（電子機器グレードのシリカ用8ミクロンからガラス砂用200ミクロンまで）は、分級機の回転速度によって制御されます。この回転速度は連続的に調整可能なパラメータであり、変更時にラインを停止する必要はありません。.
この記事では、石英砂の用途と粒度要件との対応関係を示し、石英砂が軟質鉱物よりも分類が難しい理由を説明し、MBSモデルの選択について解説し、2つの石英砂処理工場からの生産データを示します。.
各石英砂市場が求めるもの、そしてそれを間違えた場合の結果
石英砂は、他のほとんどすべての工業用鉱物よりも多くの異なる市場に供給されており、それらの市場では粒度に関する要求が大きく異なります。下の表は、主要な石英市場とD97目標をマッピングし、 分類 オフになっています。.
| 市場 | 典型的なD97 | 純度要件 | 過大粒子の影響 |
| 電子機器／半導体 | 5～15μm | SiO2 > 99.9%、Fe < 30 ppm | EMCパッケージの欠陥、半導体パッケージにおけるワイヤスイープ |
| 塗料およびコーティング剤 | 10～30μm | 高白色度、低Fe | 表面粗さ、光沢低下、膜の不連続性 |
| 人工石英石 | 45μm未満（微細粒子） | 一貫したSiO2比率 | 色のばらつき、表面の欠陥、樹脂消費量の増加 |
| セラミックスおよび耐火物 | 20～80μm | 低不純物酸化物 | 焼結欠陥、熱亀裂発生点 |
| ガラス製造 | 50～150μm | Fe2O3 < 0.03% | ガラス中の種欠陥；不均一な溶融挙動 |
| 鋳造工場 | 75～200μm | 一貫したAFS番号 | 透過率の変動、鋳造品の表面欠陥 |
| 石油・ガス用プロパント | 100～400μm | 丸みと強さ | 微粒子の移動による亀裂の閉塞、導電率の低下 |
この範囲における価格差は大きい。D97が10～15ミクロンの電子機器グレードの溶融シリカ粉末は1kgあたり30～80ドルで販売されている。一方、D97が45～100ミクロンの標準的な工業用充填剤グレードは1kgあたり0.15～0.50ドルで販売されている。この差は主に原材料費にあるのではなく、処理の精度と清浄度にある。D97を低汚染で12ミクロンに維持できる分級機は、D97が50ミクロンになる分級機とは根本的に異なる市販品を生み出す。.
石英砂が軟質鉱物よりも分類が難しい理由
摩耗：摩耗率の問題
モース硬度7の石英は、鋼製分級機の部品を摩耗させる速度が速いため、ほとんどの石英用途では標準的な炭素鋼構造では経済的に実用的ではありません。50～100トン/時の速度で石英を処理する標準的な鋼製分級機ホイールは、通常300～800稼働時間ごとに交換が必要となり、この間隔で メンテナンス チームが多忙になり、運営コストが大幅に上昇する。.
摩耗は分級性能に二次的な影響を及ぼします。分級ホイールのブレードが摩耗すると、有効なホイール半径が小さくなり、カットポイントが粗くなります。製品D97は徐々に上昇し、多くの場合数週間かけて上昇し、品質管理によってその上昇が発見されるか、あるいはより高額な費用がかかる場合は、顧客からの苦情によって問題が強制的に解決されるまで続きます。したがって、耐摩耗構造は単なるコストの問題ではなく、製品の品質の問題なのです。.
高スループット要求と分類の安定性
大規模な石英砂処理施設（ガラス工場、プロパント製造業者、建設用骨材加工業者など）は、100～600トン/時の処理能力で連続運転を行っています。このような処理能力では、分級ゾーンにおけるわずかな不安定性（供給物の不均一な分布、気流の非対称性、部品の振動など）でも、製品のD97値に測定可能なばらつきが生じます。分級機の機械設計は、低容量試験条件だけでなく、高処理能力においても安定した気流パターンとホイールバランスを維持する必要があります。.
幅広い目標粒度範囲
1つの工場から複数の市場に石英砂を供給する生産者は、異なる時期に、同じ分級機をD97 15ミクロン（電子機器グレード）、D97 45ミクロン（コーティング充填剤）、およびD97 120ミクロン（ガラス砂）の各粒径で稼働させる必要がある場合があります。ホイールの回転速度を調整し、粒度分布測定で確認することで、機械部品の停止や交換なしにこれらの分級点を確実に切り替えられる機能は、多種多様な粒度を扱う生産者にとって大きな運用上の利点となります。.
MBS分類器が研磨石英に鋭い切断点を実現する方法
分離メカニズム
MBSは、他の動的空気分級機と同様の基本的な分離原理、すなわち、回転する分級ホイールによって加えられる遠心力（外向き）と、ホイールに向かう内向きの気流による空気抵抗とのバランスを利用しています。分級点より下の粒子は十分に軽いため、空気抵抗が遠心力を上回り、内部に運ばれて製品として排出されます。分級点より上の粒子は十分に重いため、遠心力が勝り、外向きに投げ出されて分級機の底部に落下し、粉砕機に戻ります。.
細粒分と粗粒分の境界がシャープか緩やかか、つまり分級の鋭さを左右するのは、分級ホイールの全周にわたってこのバランスがどれだけ均一に維持されているかです。MBSの階層的な内部構造と調整可能なガイドベーンは、分級ゾーンにおける均一な気流分布を実現するように設計されています。均一な気流とは、特定のサイズの粒子すべてが同じ抗力を受けることを意味し、広い境界領域ではなく、一貫した分級を実現します。.
石英サービス向けの耐摩耗構造
MBSは、粒子流に面する分級ホイールブレード、ガイドベーン、ハウジング表面など、接触頻度の高いすべての箇所に耐摩耗性材料を採用しています。特に石英砂の場合、摩耗ゾーンの形状は、粒子がブレード表面の削り込み摩耗を最小限に抑える角度で衝突するように設計されています。耐摩耗性材料の選定と相まって、この設計により、一般的な石英砂処理における部品交換間隔を3,000～5,000時間に延長できます。これは、同等の処理量における標準的な炭素鋼構造の4～8倍の長寿命です。.
摩耗寿命が一定であるということは、分類性能も一定であることを意味します。ホイールの形状は、数百時間でずれるのではなく、数千時間にわたって設計仕様に近い状態を維持するため、D97は頻繁な再調整なしに安定した状態を保ちます。.
低圧損：エネルギーコストへの影響
ほとんどの空気分離装置において、ファンのエネルギー消費は最大の運転コスト項目であり、システム全体の電力の15～25%を占めます。ファンの電力は圧力損失に比例して急激に増加します。ファンの電力と空気速度の間には非線形（ほぼ3乗）の関係があるため、圧力損失が25%減少すると、ファンの電力は約35%減少します。MBSの内部構造は、従来のものと比較して圧力損失を20～30%低減します。 空気分離器 同等の処理能力を持つ設計。これは、24時間稼働する工場において、ファンのエネルギー消費量を直接的に削減することにつながります。.
MBSシリーズ：石英砂のモデル選定
MBSシリーズは、小規模な精密分級から大規模な工業処理まで、18機種を網羅しています。石英砂処理に最も一般的に使用される機種は以下のとおりです。
| モデル | 駆動出力（kW） | 風量（m³/h） | D97 範囲 (μm) | 最大供給速度（トン/時） |
| MBS-5 | 37 | 23,400 | 14-200 | 32.8 |
| MBS-7 | 75 | 49,000 | 18-200 | 68 |
| MBS-9 | 132 | 107,000 | 25-200 | 140 |
| MBS-12 | 220 | 237,000 | 29-200 | 400 |
| MBS-15 | 380 | 402,000 | 35-200 | 560 |
| MBS-18 | 630 | 606,000 | 38-200 | 840 |
処理能力の数値は、粒度3mm以下、水分含量1%以下の石英砂を原料とした場合のものです。実際の性能は、原料の粒度分布、材料の硬度、目標D97によって異なります。用途別の予測については、EPIC Powder社にお問い合わせください。.
Quartzアプリケーションによるモデル選択
- 電子機器／半導体用シリカ（D97 8～20μm）、最大35トン/時： MBS-5 — MBSシリーズで達成可能な最高レベルの切断精度。高付加価値・少量生産用途に適しています。
- コーティング剤および人工石充填剤（D97 15-45μm）、35-80トン/時： MBS-7 — 中規模の塗装および石材充填作業で最も一般的なモデル
- 多段階選別プラント（D97 15-100 µm）、80-200 t/h： MBS-9 ― このスループットで最も広いD97範囲に対応。複数の市場に製品を供給する工場に最適。
- ガラスおよびセラミック（D97 30～150μm）、200～500トン/時： MBS-12～MBS-15 ― ガラスおよび耐火物顧客向けの大規模生産
プロッパントおよび高容量ガラス砂（D97 50-200μm）、500t/h以上： MBS-18 ― 最大処理量に対応するMBSシリーズ最大のスループット
生産結果：石英砂の分級に関する2つの応用例
ケーススタディ1
コーティンググレード石英粉末 ― 120トン/時の処理量で安定したD97 35ミクロンを実現し、耐摩耗寿命を延長
状況
塗料・コーティング市場に石英粉末を供給するメーカーは、従来の空気分離器を閉回路で稼働させていた。 ボールミル, 同社は、D97 35～40ミクロンを90～95トン/時の処理能力で目標としていました。既存の分離機は、石英の摩耗により600～800時間ごとに分類ホイールを交換する必要がありました。交換のたびに12時間の停止が必要でした。1年間で、これは約6～8回の停止に相当し、年間約72～96時間の生産損失となりました。また、ホイールの摩耗により、交換前の200～300時間で製品D97の粒径が35ミクロンから42～48ミクロンに変動し、顧客から品質に関する苦情が発生していました。.
解決策
EPIC Powder Machinery社は、耐摩耗性に優れた分級ホイールとガイドベーン構造を備えたMBS-9を納入しました。この装置は、既存の分離装置と交換して設置され、ダクト工事は最小限の変更で済みました。.
結果
・処理能力：90～95 t/h から 118 t/h に増加 — MBS の圧力損失が低いため、同じファン出力でより高い風量が得られ、分級機の処理能力が向上しました。
・D97の安定性：試運転時に35.8ミクロン、3,000時間点検時に36.4ミクロン ― 3,000時間の連続石英使用で1ミクロン未満のドリフト
・摩耗間隔：分類ホイールは3,200時間で許容範囲内の摩耗を示し、4,000時間での交換が推奨されました。これは、以前の分離機の約5倍の長さです。
年間ダウンタイム：年間約2回の停止（以前は6～8回）に減少し、年間約60～70時間の生産が回復する見込み。
ケーススタディ2
プロッパントグレード石英砂 ― 連続運転で550トン/時の処理能力を維持し、D97 150ミクロンを維持
状況
石油・ガス用プロッパント製造会社は、連続3交代制で毎時500～600トンの処理能力で、石英砂を150±10ミクロンの厳密なD97規格に適合させる必要がありました。この処理量と石英の摩耗により、従来使用していた分級装置は700～900時間ごとにホイールを交換する必要があり、±10ミクロンの許容範囲内でD97を維持するのに苦労していました。160ミクロンを超えると、亀裂内で微粒子が移動し、プロッパントの導電率が低下し、石油会社の顧客から問題視されていました。.
解決策
EPIC Powder社は、D97（粒径97）150ミクロンで560トン/時の処理能力を持つMBS-15を納入しました。MBS-15は大型ローター設計により高処理量でも分級の安定性を維持し、耐摩耗構造は石英の連続運転に対応するために指定されました。.
結果
・D97（560 t/h）：試運転時149.6ミクロン。12ヶ月間の運転期間中、±10ミクロンの仕様範囲内を継続的に維持。
・3,500時間におけるD97のドリフト：4ミクロン未満 ― 中間サイクル再校正なしで顧客の許容範囲内に十分収まる
・摩耗間隔：3,500時間でのホイール点検では許容範囲内の摩耗が確認され、4,500時間での交換が予定されている。
・ファンの省エネルギー：同等の風量における従来の分類器と比較して、ファンの消費電力が17%削減されました。これはMBS-15の圧力損失が低いことに起因します。
・プロッパントに関する顧客からのフィードバック：MBS設置後12ヶ月間、石油会社の顧客からD97関連の導電率に関する苦情はゼロだった。
| 石英砂処理ラインにMBSエアクラシファイアを選定する？ EPIC Powder Machineryのアプリケーションエンジニアは、お客様の石英砂用途、供給粒度、目標D97値に最適なMBSモデルをご提案いたします。無料のサンプルテストも実施しており、代表的な石英砂サンプルをお送りいただければ、推奨分級機パラメータを含む完全なPSD分析レポートをお送りいたします。また、既存の設備への後付け設置のためのレイアウト図面と統合サポートも提供いたします。 ボールミル または研削回路。. 無料サンプルテストまたはコンサルティングをご希望の場合は、www.quartz-grinding.com/contact までお問い合わせください。 MBS分類器シリーズの全製品をご覧ください：www.quartz-grinding.com |
よくある質問
MBS分級機が石英砂に対して確実に達成できる最高のD97値はどれくらいですか？
MBS-5は、標準的な乾燥運転条件下で、石英砂に対してD97を14ミクロンまで細かくします。14ミクロン未満の場合、標準的なMBSの性能は、特定の石英に大きく依存します。表面粗さの低い高純度溶融シリカは、表面テクスチャが不規則な天然石英砂よりも安定して分級されます。これは、不規則な粒子の空気力学的挙動が予測しにくいためです。石英またはシリカでD97が12ミクロン未満の場合、EPIC Powderは、装置を指定する前に、特定の供給材料でパイロットテストを実施することをお勧めします。D97が5～10ミクロンの電子グレード溶融シリカの場合、半導体パッケージング用途で一般的なD98およびDmax仕様を達成するには、より高速な分級機構成または下流の二次分級ステージが必要になる場合があります。.
同じMBS装置を使用して、同じ生産ラインで複数のグレードの石英砂を生産することは可能ですか？
はい、これは細粒と粗粒の両方の市場に供給する石英砂生産業者にとって一般的な構成です。MBSカットポイントは、連続的に調整可能な運転パラメータである分級機ホイールの回転速度によって制御されます。D97 35ミクロン（コーティンググレード）からD97 120ミクロン（ガラスグレード）に切り替えるには、ホイールの回転速度設定を変更し、分級機回路が定常状態に達するまで待つ必要があります。通常、フラッシング期間を含めて20～40分かかります。.
実際の手順は次のとおりです。ホイール速度を新しいレシピ設定に調整し、2 つの連続したサンプルが目標 D97 を確認するまで 10 分ごとに製品サンプルを収集し、その後、製品を新しいグレードの流れにリリースします。安定化期間中 (通常 15 ～ 25 分間の出力) に生成される移行材料は、廃棄されるか、2 つのグレードのうち粗い方に再分類されます。これは、粗い方の仕様を満たしているかどうかによります。D97 目標値が大きく異なる (50 ミクロン以上離れている) プラントでは、各グレードの検証済みレシピと文書化された切り替え手順により、切り替えのたびに規格外の製品が削減されます。.
エピックパウダー
で エピックパウダー, 幅広い機器モデルを取り揃え、お客様のニーズに合わせたソリューションをご提案いたします。当社のチームは、様々な粉体処理において20年以上の経験を有しています。Epic Powderは、鉱業、化学産業、製薬業界向けの微粉体処理技術に特化しています。, 食べ物 業界、製薬業界など。.
無料のコンサルティングとカスタマイズされたソリューションについては、今すぐお問い合わせください。
読んでいただきありがとうございます。この記事が少しでもお役に立てれば幸いです。ぜひ下のコメント欄にご記入ください。また、EPIC Powderのオンラインカスタマーサポートまでご連絡ください。 ゼルダ ご質問等ございましたら、お気軽にお問い合わせください。」
— ジェイソン・ワン, エンジニア
