[화학공학]분쇄실험 보고서

목차

● Section & Name

● Object

● Principle

● Procedure
결과 및 고찰

● Result & Discussion

● Reference

본문내용

속도를 생기게 할 수 있기 때문에 분쇄속도가 빠르게 된다.
(4) 유성 mill(Planetary mill)
그림 27.에 나타난 것처럼 자전하는 원통을 공전시키는 것에 의해 발생하는 수십 배 이상의 원심효과로 Ball을 운동시켜 분쇄를 행하기 때문에 분쇄속도가 보다 빨라진다.
그림 26. 진동 mill 그림 27. 유성 mill 그림 28. 매체교반형 mill
4〕초미분쇄기
대강의 기준으로서 입자경 10㎛의 쇄료를 1㎛ 이하로 분쇄한다. 주요한 것으로서 매체교반형분쇄기가 있다. 미분쇄기로서 소개한 유성 mill, 진동 mill도 분쇄조건에 따라 이 범주에 넣을 수도 있다. 매체 교반형 초미분쇄기는 개발된 후부터 약 60년의 역사가 있다. 그림 28.에 나타난 것처럼 분쇄매체와 쇄료입자를 혼합, 교반함에 따라 충돌, 전단, 압축, 마쇄의 복합작용에 따라 분쇄를 행한다. 분쇄매체의 교반방법의 차이에 따라 많은 분쇄기가 개발, 사용되고 있다.
분쇄는 단순히 고체의 파괴이기 때문에 많은 분쇄기가 개발되어 사용되고 있다. 특히 취급되는 입자경이 작아지는 미분쇄, 초미분쇄기에 그 경향이 두드러진다. 쇄료 입자경이 작아지면 입자경의 3제곱에 역비례하여 입자수가 증가하기 때문에 미분쇄, 초미분쇄기로 됨에 따라 단위시간 내에 많은 쇄료입자에 에너지를 가해 줄 궁리가 이루어지고 있다.
*Reagent & apparatus
; ball mill, seive, ball, 초자(형광등, 유리)
* Procedure
1. 초자의 질량을 측정하고 ball mill에 들어갈 ball의 개수를 정한다.
2. 초자를 ball mill에 넣고 10분정도 분쇄한 후 이것을 seive에 놓고 분류한다.
3. 각 단에 있는 초자의 양을 잰 후 다시 ball mill에 넣고 10정도 분쇄한다.
4. 다시 1과 2의 실험을 반복한다.
5. 각 단에 쌓여있는 초자의 양이 시간에 따라 얼마나 변하는 지 알아보기 위해서 시간대별로 분포 곡선을 그린다.
6. 분쇄시간을 변화시켜가면서 위의 과정을 반복한다.
Ⅲ. 결론
* Result & Data
1. 분쇄실험에서 사용한 초자의 질량; 88.80 g (실험용 비커)
2. ball mill에 들어갈 ball의 개수와 재질, 직경; 사기로 되어있고, 직경은 약 2.4㎝의 ball mill 1개, 약 2.6㎝의 ball mill 5개, 직경은 약 2.8㎝의 ball mill 2개 총 8개의 ball
3. 사용된 seive의 크기; 5㎜, 2㎜, 850㎛, 75㎛
4. 분쇄시간을 변화시켜 실험한 후, sieve에 남아있는 초자의 질량 변화를 측정
seive 시간
처음 10분경과
20분경과
30분경과
5㎜
81.13
78.97
77.43
2㎜
2.80
3.44
3.87
850㎛
0.64
0.38
0.37
75㎛
3.06
3.98
4.83
총합계
87.63
86.77
86.50
5. 분쇄물들의 시간에 따른 변화량을 그래프로 나타낸다.
* Discussion
이번 실험은 분쇄 기구 중 하나인 ball mill을 이용하여 시료 형광등을 분쇄하여 시간 변화에 따른 입자 크기의 변화량을 알아보는 것이었다.
미분쇄기의 영역에 속하는 분쇄기는 매우 다양하고, 또 공급 입자경, 쇄성물의 입자경에도 폭이 있어 분류하기 어려운 분쇄기지만 대강의 기준으로서 입자경 1cm의 시료를 10㎛ 이하고 분쇄하는데, 바로 ball mill이 여기에 속하게 된다.
실험에 사용할 초자인 형광등을 주의하여 깨서 88.80g을 재었는데 이때 미세한 유리 가루의 입자가 날리므로 마스크와 장갑을 꼭 착용하여야 한다. 그리고 비슷한 크기의 약 2.4 2.8㎝ 직경을 갖는 사기형의 ball mill을 8개를 분류했다. 이들을 회전원통용기에 넣어 분쇄를 하였다.
위의 데이터와 같이 4개의 구멍의 크기가 다른 seive에 10분 간격으로 분쇄한 시료를 옮겨 입자의 크기에 따른 질량 변화를 체크해 보았다. 또한 이를 이용하여 분쇄물의 시간에 따른 변화량을 그래프로 나타내어 보았다.
결과에서 보여 진 바와 같이 시간이 경과할수록 입자의 크기가 작은 분쇄물의 양이 늘어남을 알 수 있고 총 질량은 점차 줄어드는 것을 알 수 있는데 이는 회전원통용기와 ball mill등에 시료가 남아있어 줄어 든 것이라 생각 할 수 있다. 예외적으로 850㎛ 에서는 시간이 경과 하면서 그 질량이 늘어나지 않고, 오히려 줄어드는 것을 볼 수 있는데, 이는 이 seive 크기의 시료가 더욱 잘게 부서지는 반면 2.0㎜의 크기의 시료에서 더 부서져 걸러오는 양이 많지 않기 때문이다. 그리고 5.0㎜는 7782g 정도의 무게에서 2.0㎜에서는 24g정도의 무게로 확 낮아진 이유는 우선 실험 시료를 너무 큰 조각들을 넣어서 10분 동안의 분쇄한 량이 적게 되었고 특히 ball의 개수를 8개로 너무 작게 넣었기 때문에 분쇄에 크게 효과를 볼 수 없었다는 것이다. 그 때문에 앞에서 언급한 850㎛의 오차도 벌어진 이유도 있겠다.
원통형 ball mill을 회전시키면 그 안에서 고체 입자와 볼들이 서로 충돌하거나 마찰로 인해서 고체 입자가 분쇄되어 크기가 축소된다. 하지만 내부에 ball mill의 양이 너무 많거나 시료가 많아서 공간이 좁아지면 회전에 따른 마찰이나 충돌의 정도가 작아져 분쇄의 효율이 떨어 질 것이다. 따라서 양의 조절이 중요하며 보통 통 부피의 절반을 고체를 분쇄시키는 매체로 채워 이뤄짐이 이상적이다. 또한 가장 적당한 회전수는 내용물이 통의 중심 근처까지 올라갔다 떨어지면서 충격 분쇄가 많이 일어날 때이다.
이번 실험을 통하여 내부의 분쇄 모습을 관찰 할 수는 없었고, 회전 속도에 따른 변화를 비교 할 수 없어서 아쉬웠지만 분쇄 시간에 따른 실험용 비커의 질량변화를 통하여 점차 작은 입자로 분쇄가 됨을 확인 할 수 있었다.
* Reference
1. 단위조작 입문 /박창호 외 /지인당 /2001 / p.355～384
2. 화학공학실험 /성기찬 /사이텍미디어 /2000 / p.519～523
3. 분체공학 / 김용욱 / 희중당 / 1995 / p.183～195
4. 화학공학실험 / 성기천외 2명 / 사이텍미디어 / p.519～527

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분쇄,   화공,   유체,   리팅거,   결과,   레포트,   분쇄기