鉱業用コンベアベルト：効率的な選定とメンテナンス

10. 鉱山用コンベアベルトの素材

鉱山用コンベアベルトは、A地点からB地点へ移動する単なるゴムベルトではありません。耐荷重性、衝撃吸収性、耐火性を備えた、操業全体の生命線です。鋭利な鉱石の輸送、高温のクリンカーの取り扱い、あるいは地下深くでの作業など、各層と材質の選択は非常に重要です。スチールコードの引張強度から特殊ゴムコンパウンドの耐摩耗性まで、すべてのベルトは、採掘現場の特定の要求に合わせて設計されています。

10.1 パフォーマンスを決定づけるコア材料

10.1.1 ゴム – あらゆるベルトの性能を支えるアンカー

鉱業において、コンベアベルトに使用されるゴムは単なる表面材ではなく、摩耗、熱、そして有害な化学物質に対する最前線の防御材です。ゴムの種類によって、強度は異なります。

• • • 天然ゴム 柔軟性と衝撃吸収性を備え、頻繁に荷重がかかり、材料サイズが小さいシステムに最適です。
    • SBR（スチレンブタジエン） 耐摩耗性には欠かせない素材です。積込シュートや粗鉱石など、衝撃の大きい箇所を取り扱う現場では、SBRは表面の摩耗にも耐え、急速な劣化を起こさない構造となっています。
    • ニトリルゴム 油汚染に耐性があります。油圧油の流出や油性鉱石が頻繁に発生する地域でも、膨張や軟化することなく構造を維持します。
    • クロロプレン (NAIST) と EPDM ゴム製のハンドルは最大温度まで耐えます 200°Cクリンカーや焼結鉱の取り扱いに最適です。

適切なゴムコンパウンドを選ぶことは、好みの問題ではありません。鉱山の最大の課題である摩擦、熱、油、衝撃などに合わせてカバーを選ぶことが重要です。この層を間違えると、ベルトの残りの部分が意味をなさなくなります。

10.1.2 スチールコード補強 - 長距離輸送と重量物運搬を支えるバックボーン

スチールコードコンベヤベルトは、高張力と長距離搬送という一つの用途に特化して設計されています。数百メートルに及ぶ搬送や、連続的な大量搬送が必要​​な場合、これが唯一の現実的な選択肢となります。

内部構造は、ベルトを縦方向に通るスチールコードで構成されています。用途に応じて、以下のものを使用できます。

• • • 7×7コード 適度な柔軟性と強度を実現します。
    • 7×19コード 最小限の伸びと最大の荷重抵抗が必要な場合。

スチールコードベルトは、張力調整によるダウンタイムを最小限に抑える点で優れています。一度取り付けてセットすると、最大負荷時でもわずか0.25%の伸びで形状を維持します。つまり、数週間ごとの増し締めは不要で、ドリフトや予期せぬ停止も少なくなります。また、優れたトラッキング安定性とトラフ性能により、エッジ摩耗も少なくなります。

10.1.3 ファブリックレイヤー – さまざまな地形や荷重に適応したサポート

鋼鉄製のコードのような極めて高い強度を必要としない作業においては、布で補強されたコンベヤベルトが信頼性が高く、費用対効果の高いソリューションとなる。鉱業では主に2種類のコンベヤベルトが使用されている。

• • • EPベルト（ポリエステルナイロン） 優れた引張強度と低伸度を実現。耐湿性があるため、湿度の高い環境や水しぶきが頻繁に発生する作業に最適です。EPは、露天掘り鉱山や軽量地下輸送で広く使用されています。
    • NNベルト（ナイロン-ナイロン） 優れた柔軟性と耐衝撃性を提供します。レイアウトに急カーブ、急勾配、または変動する荷重率が含まれる場合、NNはひび割れやプライの剥離を軽減します。

EPは、その「バランスの取れた」性能（強度、安定性、耐湿性）から、しばしば選ばれる選択肢となります。しかし、現場でより大きな曲げ半径や衝撃吸収性が求められる場合は、NNの方が適しています。

不適切なファブリックコアを選択すると、早期の層間剥離、ベルトの過度な伸び、メンテナンスの増加につながります。運搬距離、必要な張力、設置形状に基づいて選定してください。

10.2 鉱業用コンベアベルトの層構造

鉱山用コンベアベルトは、単なる一枚のゴム板ではなく、各層が特定の機能を果たすように設計された多層構造です。これらの層がどのように連携して機能するかを理解することが、作業に適したベルトを選択する上で重要です。

10.2.1 トップカバー – 最前線の防御

上層カバーはベルトの装甲です。鋭利な岩、重い鉱石、研磨性の微粒子と直接接触します。鉱業用途では、この層は厚く耐摩耗性のあるゴムで作られることが多く、その配合は特定の課題に合わせて調整されています。

• • • 摩耗用: SBR 含有量が多いため、切断や表面の摩耗に耐性があります。
    • 暑さ対策に: 特殊な耐熱ゴム化合物により、最高 200°C の温度でも硬化やひび割れを防止します。
    • 油と化学薬品用: ニトリルベースのカバーは油や腐食性の物質から保護します。

カバーの厚さは、搬送される材料の種類と衝撃頻度に応じて 4mm から 10mm の範囲になります。

10.2.2 ボトムカバー – 下部の安定性

上カバーが過酷な負荷に耐える一方、下カバーはローラーやプーリー上でのスムーズな動きを確保します。下カバーは通常2～4mm程度と薄くなっていますが、それでも優れた耐摩耗性と耐熱性が求められます。この層はベルト全体の柔軟性と剥離耐性にも貢献します。

10.2.3 カーカス – 荷重を支える背骨

カーカスは、張力と形状を支える構造的なコアです。カーカスは、以下の要素から構成されます。

• • • スチールコード補強長距離、高負荷システム向け。
    • ファブリックレイヤー（EPまたはNN）ミッドレンジまたは柔軟なアプリケーション向け。

この層はベルトの引張強度を定義し、通常はN/mmで測定されます。高容量の採掘ルートでは、より高い値（例：1250 N/mm以上）が使用されます。

10.2.4つのサイドウォールとクリート - 急な登りにも対応

傾斜搬送または垂直搬送用に設計されたベルトには、側壁とクリートが追加されます。

• • • 側壁 ベルトプ​​ロファイル内に材料を保持することでこぼれを防止します。
    • クリート ステップのように機能し、材料をつかんで上方に押し上げます。特に地下のシャフトや移動式スタッカー システムに便利です。

両方のコンポーネントはメインベルトに加硫されているため、耐久性が確保され、ストレス下での分離を防止します。

10.2.5 エッジシーリング – 汚染の侵入を防ぐ

過酷な鉱山環境では、粉塵、湿気、微粒子がベルトの内部層に侵入し、早期の故障を引き起こす可能性があります。密閉されたエッジは、耐久性のあるゴムコーティングで側面を覆うことでこれを防ぎます。これは、湿気、泥、腐食性などの環境下では特に重要です。

10.3 コンベアベルトの機能性を最大限に引き出す特殊機能

鉱山用コンベアベルトはすべて同じように作られているわけではありませんし、そうあるべきでもありません。現場の状況に応じて、ベルトには強度と柔軟性以上のものが求められることがよくあります。過酷な環境に対応し、設備を保護し、安全かつ清潔な作業を維持するために、特殊な機能が必要とされるのです。

10.3.1 耐衝撃層

破砕機の下や搬送ポイントなど、材料が高所から落下する箇所では、ベルトが急激な衝撃を吸収する必要があります。衝撃を受けやすい箇所は、ゴム層や耐衝撃性ファブリック層で補強され、穴あきや内部層の剥離のリスクを低減します。これらのベルトは、バルク鉱石や鋭利な岩石の積載箇所において不可欠です。

10.3.2 難燃性および帯電防止化合物

地下鉱山、特に石炭採掘現場では、ガスの蓄積や換気不良といったリスクが伴います。わずかな火花や摩擦による発熱が、大惨事を引き起こす可能性があります。これを防ぐため、鉱山用コンベアベルトには、熱源が取り除かれると自己消火する難燃性ゴムが使用されています。帯電防止材を使用することで、静電気放電によるメタンや石炭粉塵の引火リスクをさらに低減できます。ISO 340およびDIN 22118への準拠が求められる場合も少なくありません。

10.3.3 シェブロンとプロファイルサーフェス

急勾配の路面や、細かい粉状の材料を扱う場合、平坦な路面では不十分です。シェブロン模様のベルトや、表面に凹凸のあるベルトは、グリップ力を高め、逆流を防ぎます。これらの模様の角度は、傾斜や材料の種類に応じて15°から45°まで様々です。これらは、地下鉱石運搬システムや移動式搬送装置などでよく使用されます。

10.3.4 耐油性および耐薬品性

機械から油が漏れたり、鉱石に化学薬品が塗布されていたりする場所では、標準的なベルトは急速に劣化します。特殊なゴム配合により、長期間の曝露下でも膨潤、軟化、ひび割れが発生しません。この特性は、リサイクル工場、浮選鉱場、冶金工場にとって非常に重要です。

10.3.5 低騒音・低振動構造

屋内施設や住宅地に近い場所での作業においては、騒音低減が最優先事項となる。鉱山用コンベアベルトの中には、振動や騒音を最小限に抑えるために緩衝層を組み込んだり、低騒音ローラーシステムを採用したりすることで、環境騒音規制への適合性を高めているものもある。