파분쇄공정 - 파분쇄 및 각 공정별 대표장비

파분쇄(Comminution)란, 자원처리공정에 있어서 아래와 같은 다양한 이유로 광석 사이즈를 줄이는 공정(Size Reduction)입니다.

• 광물(Mineral)과 맥석(Gangue)의 단체분리(Liberation)

• 후단 공정에서 광석을 처리하기 위한 적합한 입도 형성  

• 선별, 침출 등에서의 물리/화학적 반응을 촉진시키기 위한 광석입자의 표면적 증대

 

I. Crushing & Grinding: 파쇄와 분쇄의 기본개념과 범위

 

(1) Crushing (파쇄)

 

파분쇄의 첫 번째 단계로, 유입되는 광석들을 제한된 공간으로 이동시켜 주로 기계의 왕복운동에 의한 힘에 의하여 광석입자의 크기를 비교적 큰 입자로 줄이는 과정입니다.

• 파쇄 메커니즘: 충격 및 압축

• 파쇄 대상 및 파쇄산물 크기: 수 mter ~ 수십 cm 크기의 입자를 수십 ~ 수 mm 크기로 파쇄

• 파쇄장비: Jaw Crusher, Gyratory Crusher, Roller Crusher, Cone Crusher, Hammermill Crusher 등

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(2) Grinding or Ultrafine Grinding, Fine Grinding (분쇄 혹은 미분쇄)

 

파분쇄의 마지막 단계로, 파쇄 단계 이후 유입되는 광석들을 분쇄매체(Ball, Rod, Pebble 등)를 이용함으로써 발생하는 여러가지 힘으로 광석입자의 크기를 미세한 입자로 줄이는 과정입니다.

• 분쇄 메커니즘: 충격, 압축, 마모 및 전단 등의 복합작용

• 분쇄 대상 및 분쇄산물 크기: 보통 수십 mm ~ 수 mm 크기의 입자를 수십 μm ~ 수 μm 크기로 파쇄)

• 분쇄장비: Tumbling Mill, Vibration Mill, Attrition Mill 등

 

II. Comminution Equipment: 파분쇄 공정별 대표장비

 

(1) Crusher (파쇄기)

 

ROM(Run Of Mine, 원광)을에 따라 파쇄를 여러 단계로 나누어 진행합니다. 같은 파쇄 단계라도 처리하는 급광되는 입자의 크기에 따라서 장비와 공정을 Primary, Secondary 그리고 Tertiary로 구분합니다.

 

1-1) Jaw Crusher

 

광석은 고정된 상태의 Jaw(Fixed Jaw)와 충격 및 압축을 가하기 위하여 움직이는 상태의 Jaw(Mobile Jaw) 사이에서 파쇄됩니다. 급광된 광석은 Jaw Crusher의 아래로 내려갈수록 점진적으로 그리고 장비를 빠져나갈 수 있을 정도의 크기로 줄어듭니다.

 

1-2) Gyratory Crusher

 

빈 원추형, 원뿔형의 몸체 안에서 편심선회운동하는 샤프트 및 이와 연결된 작용부위인 콘(Cone)에 의하여 급광된 광석이 파쇄됩니다. Jaw Crusher와 마찬가지로, 광석은 내려갈수록 그 크기가 줄어듭니다. 

Gyratory Crusher

위의 두 장비, 1-1) Jaw Crusher와 1-2) Gyratory Crusher는 크기가 큰 원광을 처리하는 조쇄기(Primary Crusher)로써 사용됩니다.

 

1-3) Roller Crusher

 

평행한 두 개의 원통이 서로 반대되는 방향으로 회전하며, 이 두 원통 사이 혹은 원통과 외벽 사이에 급광됩니다. 급광되는 광석은 원통에 달려 있는 이들(teeth)에 의하여 파쇄가 이루어집니다. 보통 Roller Crusher는 용량에 따라 전 파쇄공정, Primary, Secondary 및 Teritiary, 어느 곳에나 배치하여 사용될 수 있습니다.

Roller Crusher

• ABON Low Speed Sizer® (FLsmidth Corp.)

• Direct Drive Crushing(DDC) Sizer® (McLanahan Corp.)

 

1-4) Cone Crusher

 

Gyratory Crusher와의 구조 및 파쇄 원리가 같으나, 장비를 구성하는 각 부품의 크기(특히 스핀들의 길이)에서 차이가 있습니다. Gyratory Crusher보다는 작은 사이즈의 광석(이미 한번 파쇄된 광석)을 처리하는데 적합하며 즉, 주로 Secondary Crusher로써 이용됩니다.

Cone Crusher

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(2) Mill, Grinder (분쇄기)

 

2-1) Tumbling Mill

 

분쇄매체에 따라 아래와 같이 구분될 수 있으며, 그림과 같이 원통형(간혹 원추형) 타입의 회전밀 내부에 매체와 급광된 광석을 함께 넣은 채로 회전합니다. (자세한 구조는 다음의 링크를 참고)

*[참고] Tumbling Mill 장치 구조

Tumbling Mill

• Ball Mill: Steel, Ceramic Ball 등이 분쇄매체로 사용 

• Rod Mill: Steel Rod 등이 분쇄매체로 사용

• Pebble Mill: Pebble(Hard Rock)이 분쇄매체로 사용

• Autogeneous Mill: 광석 자체가 분쇄매체로 사용