D97 25미크론은 석영 분말 시장에서 상업적으로 중요한 위치를 차지합니다. 코팅 충전재, 엔지니어드 스톤 미세 입자, 일부 전자 제품 성형 화합물 용도에 적합할 만큼 미세합니다. 이러한 용도는 일반 건축용 또는 유리용 석영보다 훨씬 고부가가치 시장입니다. 이처럼 미세한 분말을 얻기 위해 제트 밀을 사용하는 것은 흔히 발생하는 비용 낭비입니다.
D97 25미크론 공정에서 가장 큰 과제는 미세도를 높이는 것이 아닙니다. 오히려 제어된 D97 상한값을 유지하면서 조밀하고 일관된 입자 크기 분포(PSD)를 구현하고, 분쇄 회로에서 발생하는 철 오염을 최소화하며, 마모성이 높은 모스 경도 7 소재를 사용하여 장시간 생산 공정에서도 안정적인 성능을 유지하는 것이 관건입니다. ITC 공기 분류기는 세라믹 볼 밀과 결합하여 이러한 요구 사항들을 모두 충족하도록 특별히 설계되었습니다.
이 글에서는 ITC 분류기의 작동 방식, 마모성 석영 광석 처리 분야에서 표준 공기 분리기와의 차이점, 그리고 설치된 시스템에서 얻은 실제 생산 데이터가 어떤 모습인지 설명합니다.
D97 25μm 석영: 어떤 시장에서 필요로 하며, 그들이 요구하는 것은 무엇인가?
모든 석영 응용 분야에 동일한 미세도나 품질 제약 조건이 요구되는 것은 아닙니다. D97 25미크론은 각각 다른 품질 기준을 가진 세 가지 시장 부문에 특화되어 있습니다.
| 시장 | 일반적인 D97 | SiO2 순도 | 핵심 품질 동인 |
| 코팅제 및 플라스틱 충전제 | 10-45μm | 98-99% | 분산성을 위한 좁은 PSD; 백색도 90% 이상 |
| 엔지니어드 스톤 미세 입자 | < 45μm | 99%+ | 높은 포장 밀도를 위한 정밀한 입자 크기 분포(PSD); 수지 소모량 감소 |
| 전자/EMC 충전재 | 5-25μm | 99.9%+ | Fe 30ppm 미만; D97 및 Dmax 제어됨 |
D97 25 마이크론은 세 가지 규격 범위 모두에 해당합니다. 이 규격을 목표로 하는 것의 가치는 시장 유연성에 있습니다. D97 25 ± 2 마이크론과 Fe 함량 0.02% 미만을 꾸준히 유지하는 석영 생산업체는 이러한 모든 고객에게 제품을 공급할 수 있습니다. 일반적으로 제한 요소는 생산 과정 전반에 걸친 D97의 일관성(분류기가 제어)과 철 함량(분쇄기 라이닝 및 연마재 선택이 제어)입니다.
특히 전자 및 EMC 응용 분야에서 강철 분쇄 장비에서 발생하는 철 오염은 주요 불량 요인입니다. 제철소의 라이너와 분쇄 매체는 하류의 자기 분리 공정과 관계없이 전자 등급 석영에 대한 30ppm 제한치를 훨씬 초과하는 수준의 Fe2O3를 유입시킵니다. 본 논문에서 설명하는 세라믹 분쇄기와 ITC 분류기 구성은 이러한 문제를 근본적으로 해결합니다.
ITC 분류기: 작동 방식 및 특징
작동 원리
ITC 공기 분류기는 다른 동적 분류기와 동일한 기본 분리 원리를 사용합니다. 즉, 고속으로 회전하는 분류 휠에 의해 바깥쪽으로 작용하는 원심력과 휠 쪽으로 향하는 공기 흐름에 의한 공기 저항 사이의 균형을 이용하는 것입니다. 분리 기준점 미만의 입자는 휠 블레이드를 통과하여 미세 제품 흐름으로 들어가고, 분리 기준점 이상의 입자는 바깥쪽으로 배출되어 볼 밀로 되돌아갑니다.
ITC의 분류 휠은 2차 공기 흡입구가 있는 수평 고속 터빈 설계를 사용합니다. 2차 공기 흐름은 분류 휠의 둘레에 유입되어 분류 영역 내 공기 흐름 분포의 균일성을 향상시킵니다. 균일한 공기 흐름은 분류 정확도를 결정하는 주요 요인입니다. 휠 둘레를 따라 공기 흐름이 고르지 않으면, 절단점 크기의 일부 입자는 더 많은 저항을 받아 통과하여 미세 제품으로 분류되어야 하지만 실제로는 걸러지고, 다른 입자는 저항이 적어 걸러져 미세 제품으로 분류되어야 하지만 실제로는 조대 제품으로 분류됩니다. 2차 공기 흡입구 설계는 이러한 비대칭성을 줄여 미세 입자와 조대 입자 사이의 전환 영역을 좁힙니다.
휠 회전 속도는 가변 주파수 드라이브(VFD)를 통해 최대 6,000rpm까지 제어됩니다. D97 조정은 단일 파라미터 변경으로 이루어지며, 기계적 수정은 필요하지 않습니다. D97을 25미크론에서 15미크론 또는 40미크론으로 변경하려면 VFD 설정값을 조정해야 하며, 약 20~30분간 안정화시킨 후 PSD 샘플로 확인해야 합니다.
ITC가 Quartz 서비스에 특히 적합한 이유는 무엇일까요?
모스 경도 7의 석영은 연질 광물보다 훨씬 빠르게 분류기 휠 블레이드와 가이드 베인을 마모시킵니다. 휠 마모로 인해 블레이드 형상이 변하면서 유효 절단점이 점점 거칠어지는데, 이로 인해 제품 등급 D97이 수백 시간에 걸쳐 서서히 상승합니다. 이러한 변화는 고객 불만이 접수될 때까지 발견되지 않는 경우가 많습니다. 잦은 휠 교체는 유지보수 비용과 생산 중단 시간을 증가시킵니다.
ITC 휠 설계는 양쪽 베어링 지지 방식을 사용하여 진동을 줄이고, 단일 베어링 설계에서 발생하는 조기 마모를 유발하는 변형 없이 더 높은 주변 속도(최대 120m/s)에서 작동할 수 있도록 합니다. 특허받은 휠 형상은 표준 설계보다 블레이드 표면 전체에 마모를 더욱 고르게 분산시킵니다. 산둥 석영 생산 현장에서 ITC-3 모델은 8,000시간 이상 가동되었으며, 계획되지 않은 가동 중단 시간은 거의 없었습니다. 이는 동일한 석영 처리량에서 표준 분류기 설계보다 마모 간격이 훨씬 길다는 것을 의미합니다.
완벽한 시스템: 세라믹 볼밀 + ITC 분류기 폐쇄 회로에서
개방 회로가 아닌 폐쇄 회로를 사용하는 이유는 무엇일까요?
개방형 회로 볼 밀은 모든 공급물을 단일 배출 입자 크기 분포(PSD)로 분쇄한 후 모든 것을 집진 장치로 보냅니다. 분류기가 없으면 규격에 맞는 입자가 D97 25미크론에 도달하는 즉시 분쇄 영역에서 제거할 수 있는 메커니즘이 없습니다. 이러한 입자는 계속 분쇄되어 에너지를 소모하지만 유용한 크기 감소 효과를 얻지 못하고, 목표 크기보다 작은 미세 입자가 생성되어 용도에 적합하지 않을 수 있습니다.
폐쇄 회로 시스템은 볼 밀을 통합합니다. ITC 분류기분류기는 규격에 맞는 제품(D97이 목표치 이하)과 과대 입자를 지속적으로 분리합니다. 과대 입자는 볼 밀 공급 원료로 되돌아갑니다. 규격에 맞는 제품은 집진기로 배출됩니다. 순환 부하량(되돌려진 물질과 새로 공급된 물질의 비율)은 D97 25미크론 석영의 경우 일반적으로 150~300:%입니다. 이는 볼 밀이 항상 새로 공급된 물질과 부분적으로 분쇄된 되돌려진 물질의 혼합물을 처리하고 있음을 의미하며, 이를 통해 분쇄 영역에 적절한 크기의 물질이 지속적으로 공급되어 효율적인 매체-입자 접촉이 이루어지도록 함으로써 밀의 효율을 향상시킵니다.
세라믹 라이닝 및 미디어: 발생원으로부터 철분 제어
강철 볼밀 라이너와 매체는 백색도가 민감한 전자 제품 용도에 사용되는 석영 분말과 호환되지 않습니다. 석영은 강철을 상당한 속도로 마모시키며, 철을 함유한 마모 입자가 제품에 혼입되어 Fe2O3 함량을 높이고 백색도를 저하시킵니다. 코팅 용도의 석영을 처리하는 강철 라이닝 볼밀에서는 백색도가 5~10포인트 감소하는 것이 일반적이며, 구매자가 90 이상의 백색도를 요구할 경우 이는 상당한 상업적 문제로 작용합니다.
알루미나 세라믹 라이너와 99.9% 알루미나 연삭 매체를 사용하면 분쇄기에서 철 성분이 유입되는 경로를 완전히 차단할 수 있습니다. 제품에 함유되는 철 성분은 원료 석영 자체에서만 발생하며, 필요에 따라 전처리 단계에서 자력 분리를 통해 더욱 줄일 수 있습니다. 최근 EPIC Powder 설비에서 강철 라이너를 세라믹 라이너로 교체한 결과, 제품 백색도가 88%에서 95% 이상으로 향상되었으며, 이는 더 높은 가치의 제품 등급을 획득하기에 충분한 수준입니다.
D97 25μm 석영(2t/h) 시스템 구성 요약
- 사료 재료: 석영(SiO2 > 99%, 모스 경도 7), 조 크러셔에서 나온 3-5mm 미만의 공급 입자 크기
- 볼밀 라이닝: 알루미나 세라믹 - 제련 과정에서 철 성분 함량 제로
- 연삭 매체: 99.9% 알루미나 볼 사용 - 모든 단계에서 강철 매체 미사용
- 분류기: ITC 시리즈, 2차 공기 흡입구가 있는 수평 터빈, VFD를 이용한 최대 6,000rpm 속도 제어.
- 회로 구성: 폐쇄 회로 — 분류기가 볼 밀로의 반환을 거부함; 규격에 맞는 D97 25μm 제품이 수집 장치로 나감
- 목표 출력: D97 25μm ± 1-2μm에서 시간당 2톤
비에너지: 25%는 동일한 처리량 및 정밀도에서 기존 분류기 시스템보다 낮은 성능을 보입니다.
사례 연구
석영 분말 생산 ITC-3 공기 분류 시스템 — 중국 산둥
프로젝트 요구사항
산둥성에 위치한 한 석영 가공 회사는 전자 및 태양광 분야에 사용되는 고순도 석영 분말을 생산하고 있었는데, 제품 품질과 운영 경제성을 모두 개선해야 했습니다. 기존의 유럽산 분류 시스템은 D97 등급은 허용 가능한 수준이었지만, 에너지 소비량이 목표치보다 높았고, 잦은 유지보수가 필요했습니다. 회사의 두 가지 품질 목표는 미세 입자(전자/태양광 등급)의 경우 D97 등급 10미크론 이하, 조립 입자(2차 등급)의 경우 D50 등급 15~20미크론이었으며, 총 생산 능력은 시간당 최소 800kg 이상이어야 했습니다.
선택된 장비
고객은 여러 시스템을 비교 테스트한 후 EPIC Powder의 세라믹 볼 밀과 ITC-3 고정밀 공기 분류기를 폐쇄 회로로 조합한 시스템을 선택했습니다. ITC-3는 수평형 고속 터빈 설계와 보조 공기 흡입구, 그리고 최대 6,000rpm의 정밀 VFD 속도 제어를 통해 석영에 대한 D97 ≤ 10미크론 규격에 필요한 높은 분류 정밀도를 제공했습니다.
결과
- 특정 에너지 소비량: 25%는 동일한 정밀도 및 처리량에서 기존 유럽 브랜드 시스템보다 낮습니다.
- 미세 분말의 백색도: 분류 후 2.1점 상승했는데, 이는 ITC의 정밀한 선별 과정을 통해 이전 시스템에서 제품을 오염시키던 철분이 풍부한 미세 입자를 제거했기 때문입니다.
- PSD 선명도: D97 ≤ 10 마이크론의 좁은 범위로 매우 날카로운 분포를 보이며, 주요 태양광 도가니 및 전자 등급 충전재 고객에게 적합한 것으로 확인되었습니다(SiO2 ≥ 99.95%).
- 운영 신뢰성: 2025년 초 시운전 이후 계획되지 않은 가동 중단 시간이 거의 없이 8,000시간 이상 연속 운전되었습니다.
유지보수 빈도: ITC의 양측 베어링 지원 및 최적화된 휠 형상으로 마모율이 감소하여 기존 시스템 대비 마모가 상당히 줄었습니다.
D97 10–45 μm 범위에서 석영 분말 라인을 설계하는 방법은 무엇일까요?
EPIC Powder Machinery는 고객의 석영 원료, 목표 D97, 생산량에 맞춰 ITC 공기 분류기 시스템을 설계해 드립니다. 무료 재료 테스트 서비스를 제공하며, 목표 사양과 함께 석영 원료를 보내주시면 입자 크기 분포(PSD), 백색도 측정값, 권장 볼밀 및 ITC 구성, 예상 처리량 및 에너지 소비량을 제공해 드립니다.
원료 투입량, SiO2 순도, 목표 D97 값, 필요한 처리량 및 백색도 요구 사항을 알려주십시오.
무료 프로세스 설계를 요청하세요: www.quartz-grinding.com/contact
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자주 묻는 질문
질문: ITC 공기 분류기는 석영 외에 다른 광물도 처리할 수 있습니까?
A: 네. ITC 공기 분류기는 주로 장석, 석영, 네펠린, 규회석을 처리하는 데 사용되며, 연질에서 중경질 광물을 분류하는 데 탁월합니다..
질문: ITC 시스템의 일반적인 구축 기간은 얼마나 되나요?
A: 납기는 시스템 구성 및 용량에 따라 달라집니다. 귀사의 요구 사항에 맞는 견적을 받으시려면 EPIC Powder에 문의하십시오.
질문: 구매 전에 재료 테스트를 제공하시나요?
A: 네. EPIC Powder는 고객님께서 구매를 결정하시기 전에 권장 장비가 목표 달성에 적합한지 검증하는 테스트 서비스를 제공합니다.
에픽 파우더
~에 에픽 파우더당사는 다양한 장비 모델을 제공하며 고객의 특정 요구에 맞춘 솔루션을 제공합니다. 당사 팀은 다양한 분말 가공 분야에서 20년 이상의 경험을 보유하고 있습니다. 에픽 파우더는 광물 산업, 화학 산업, 식품 산업, 제약 산업 등을 위한 미세 분말 가공 기술 전문 기업입니다.
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— 제이슨 왕, 엔지니어
