화공기사 분쇄이론 — 분쇄법칙과 분쇄장치 원리

분쇄 에너지와 입자 크기 변화 사이의 관계를 설명하는 대표적인 법칙은 세 가지가 존재한다. 첫째, Kick 법칙은 분쇄 전후의 대표 입경 비가 일정하면 소요 일량도 일정하다고 보아 입경의 비(비율)에 따라 에너지를 평가한다. 둘째, Rittinger 법칙은 생성되는 표면적의 증가에 비례하여 분쇄 에너지가 결정된다고 보아 표면적 증가가 클수록 에너지가 많이 든다고 본다 한다. 셋째, Bond 법칙은 생성입자의 입경의 제곱근에 반비례한다는 가정을 통해 중간 정도의 분쇄에 적합한 에너지 예측을 제시한다.

분쇄 장치별로 주요 파괴 메커니즘이 다르므로 장치 선택에 따라 달성 가능한 최종 입도가 달라진다 한다. 예를 들어 칼날 절단기는 절단에 의한 분쇄에 유리하고 죠파쇄기와 선회파쇄기는 압축·충격에 의한 파쇄에 적합하다 한다. 유체-에너지 밀은 고압 기체나 증기를 이용해 입자간 충돌과 마멸(attrition)을 유발하여 초미분쇄를 수행하므로 매우 작은 입자를 얻기 유리하다 한다.

볼밀과 같은 회전형 분쇄기에서는 임계 회전수 개념이 중요하다 한다. 임계 회전수는 장치 지름에 따라 달라지며 지름이 커지면 임계 회전수는 작아진다 한다. 실무적으로는 임계 회전수의 약 70% 부근에서 분쇄 효율이 가장 좋다고 알려져 있다.

분쇄 문제 유형에는 물리적 원리 구분, 법칙별 적용, 장치별 특성 비교, 그리고 용해도에 기반한 석출량 계산이 포함된다. 석출 계산에서는 용매(물) 질량이 냉각 전후에 일정하다는 점을 기준으로 각 온도에서의 용해도를 적용해 석출량을 구하면 된다고 기억한다.