분쇄기

분쇄기(粉碎機) 는 고체 물질을 압축, 충격, 마찰, 절단 등의 물리적 힘을 가하여 작은 조각이나 가루로 부수는 기계를 통틀어 이르는 말이다. 한자어로는 '가루 분(粉)', '부술 쇄(碎)', '틀 기(機)'를 쓴다. 동의어로 파쇄기(破碎機)가 있으며, 영어로는 크러셔(crusher), 그라인더(grinder), 밀(mill), 슈레더(shredder) 등 용도와 방식에 따라 다양한 명칭으로 불린다.

개요

분쇄기는 인류 역사상 가장 오래된 기계 장치 중 하나로, 디딜방아, 맷돌, 절구 등에서 그 기원을 찾을 수 있다. 현대에 이르러서는 광업, 건설 자재, 화학 공업, 식품 가공, 제약, 폐기물 처리 등 다양한 산업 분야에서 필수적인 장비로 사용된다.

분쇄의 원리

분쇄 과정에서 고체에 가해지는 외력은 크게 네 가지로 구분된다.

• 압축(壓縮): 물체의 양쪽에서 힘을 가해 내부 응력을 발생시켜 파괴하는 방식. 단단하고 취성(脆性)인 재료의 조분쇄(粗粉碎)에 적합하다.
• 충격(衝擊): 순간적으로 큰 힘을 가해 파괴하는 방식. 고속 회전하는 해머나 로터에 물질이 부딪히면서 분쇄된다.
• 마찰(摩擦): 두 표면의 상대 운동으로 발생하는 저항력을 이용하여 물질을 벗겨내거나 미세하게 분리하는 방식.
• 절단(切斷): 날카로운 날을 이용해 재료를 자르거나 찢는 방식. 연성(延性) 재료에 효과적이다.

종류

분쇄기는 분쇄하는 입자의 크기와 방식에 따라 다음과 같이 분류된다.

분쇄 단계에 따른 분류

• 조쇄기(粗碎機, 1차 파쇄기): 큰 원석을 200~350mm 정도로 1차 파쇄하는 장치. 조 크러셔(jaw crusher), 자이러토리 크러셔(gyratory crusher) 등이 있다.
• 중쇄기(中碎機, 2차 파쇄기): 1차 파쇄된 재료를 5~20mm 정도로 더 잘게 부수는 장치. 콘 크러셔(cone crusher), 임팩트 크러셔(impact crusher) 등이 있다.
• 미분쇄기(微粉碎機): 수십 마이크로미터(μm) 이하의 미세한 입자로 분쇄하는 장치. 볼밀(ball mill), 로드밀(rod mill) 등이 있다.

주요 분쇄 장치

• 조 크러셔(Jaw Crusher): 고정 턱과 움직이는 턱 사이에 물질을 넣고 압축하여 분쇄. 광업에서 가장 널리 쓰이는 1차 분쇄기이다.
• 콘 크러셔(Cone Crusher): 원뿔형의 외부 링과 내부 회전 링 사이에서 압착 분쇄. 2차 분쇄에 주로 사용된다.
• 임팩트 크러셔(Impact Crusher): 고속 회전 로터의 해머가 재료에 충격을 가해 분쇄. 입방체에 가까운 입자 형태를 얻을 수 있다.
• 볼밀(Ball Mill): 회전하는 원통형 용기 내부의 강철 볼이 낙하하며 충격과 마찰로 물질을 미분쇄한다.
• 로드밀(Rod Mill): 볼밀과 유사하나 분쇄 매체로 긴 강봉(로드)을 사용한다.

용도별 분류

• 광업용 분쇄기: 광석을 채굴 후 선광(選鑛)이나 제련(製鍊)에 적합한 크기로 분쇄.
• 건설용 분쇄기(쇄석기): 암석을 부수어 콘크리트용 골재나 도로용 자갈을 생산.
• 식품용 분쇄기: 곡물 제분, 향신료·커피 분쇄, 고기 분쇄(육절기) 등에 사용.
• 제약용 분쇄기: 약물 활성 성분의 입도를 조절하여 체내 흡수율을 높이는 데 사용.
• 폐기물용 분쇄기: 음식물 분쇄기(디스포저), 종이 파쇄기(세단기), 고철·플라스틱 파쇄기 등.
• 한약재 분쇄기: 삼칠, 영지, 진주 등 한약재를 분말로 만드는 데 사용.

분쇄 이론

분쇄에 소요되는 에너지와 입도 감소의 관계를 설명하는 주요 법칙으로는 다음이 있다.

• 리팅거의 법칙(Rittinger's law): 분쇄 에너지는 새로 생성된 표면적에 비례한다.
• 킥의 법칙(Kick's law): 분쇄 에너지는 입자의 부피 변형에 비례한다.
• 본드의 법칙(Bond's law): 리팅거와 킥의 중간 형태로, 실용적인 분쇄 에너지 계산에 널리 사용된다.

같이 보기

• 파쇄기
• 크러셔
• 볼밀
• 디스포저
• 제분기
• 맷돌