JP2022045619A - 無機質球状化粒子製造装置、無機質球状化粒子の製造方法、及び無機質球状化粒子 - Google Patents

Abstract

【課題】製造設備や工程を複雑化させることなく、無機質球状化粒子中に固体炭素が混入するのを抑制でき、製品品質に優れた無機質球状化粒子を歩留まりよく且つ安全に製造することが可能な無機質球状化粒子製造装置、及び、それによって得られる無機質球状化粒子を提供する。【解決手段】火炎中に無機質原料粉末Ｍが吹き込まれることで無機質原料粉末Ｍを溶融・球状化する球状化用バーナ２１を備えた球状化炉２を有してなる無機質球状化粒子製造装置１であって、球状化炉２は、球状化用バーナ２１に供給する燃料として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する気体燃料を供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、無機質球状化粒子製造装置、それを用いた無機質球状化粒子の製造方法、及び、それらによって得られる無機質球状化粒子に関するものである。

従来、無機質球状化粒子を製造する方法として、例えば、無機質原料粉末を火炎中に通過させて表面を溶融し、球状化する装置・方法が採用されている（例えば、特許文献１～３を参照）。
このような装置・方法で無機質球状化粒子を製造した場合、製品粒子となる無機質球状化粒子の粒径は原料粉末の粒径にほぼ依存し、概ね原料粉末に近い粒径の製品粒子が得られることが知られている。

特許文献１には、拡散型バーナを竪型炉に設置し、珪素質原料をバーナの中心管から自然流化させ、小管からの可燃ガスと外管からの酸素ガスとで形成した火炎中に原料を投入し、溶融シリカ球状体を製造することが記載されている。
また、特許文献２，３には、拡散型バーナを用いて無機質球状化粒子を製造する装置が記載されている。特許文献２，３に記載の装置においては、燃料及び支燃性ガスを燃焼室で混合・燃焼させることで、高温の酸素燃焼火炎を形成させることが可能な構造とされたバーナの構成が記載されている。

上記のような無機質原料粉末の球状化には、高温の火炎が必要であることから、通常は、加熱手段として、酸素・ガス燃焼方式のバーナが用いられている。また、バーナの燃料としては、主として、例えば、都市ガス（ＣＨ_４主体）やＬＰガス（液化プロパンガス）等が用いられている。

ここで、特許文献３の図４には、無機質球状化粒子製造装置における系統図の一例が示されている。特許文献３の段落０００３で説明されているように、原料粉末は、通常のフィーダＡから切り出され、経路Ａ’から供給されるキャリアガスに同伴されて酸素・ガス燃焼バーナＢに搬送される。この酸素・ガス燃焼バーナＢには、酸素供給設備Ｃからの酸素と、ＬＰＧ供給設備Ｄからの燃焼ガスが供給されており、炉Ｅ内の火炎中で球状化された粒子は、経路Ｆから炉Ｅに導入された空気によって温度希釈され、後段のサイクロンＧや、バグフィルターＨで回収される（特許文献２の図１等も参照）。

特開昭５８－１４５６１３号公報 特許第３３３１４９１号公報 特許第３３１２２２８号公報

上記のように、無機質球状化粒子を製造するためのバーナには、一般的に、都市ガスやＬＰＧ等の気体燃料が用いられている。これは、気体燃料は燃焼性が良好であり、支燃性ガスに酸素ガスを用いると、高温の火炎を容易に形成できるためである。
しかしながら、都市ガスやＬＰＧ等の気体燃料は炭素源を含むため、このような炭素源を含む気体燃料を用いると、特に、不完全燃焼が生じた場合に、固体炭素である煤が発生し、不純物として無機質球状化粒子中に混入してしまうことから、製品品質が低下するという問題があった。

また、近年では、バーナへの酸素の吹込み方法を工夫することで、煤の発生を抑制することも提案されているが、燃料に炭素源が含まれていることから、原理的に、煤を完全に無くすことはできなかった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、製造設備や工程を複雑化させることなく、無機質球状化粒子中に固体炭素が混入するのを抑制でき、製品品質に優れた無機質球状化粒子を歩留まりよく且つ安全に製造することが可能な無機質球状化粒子製造装置、それを用いた無機質球状化粒子の製造方法、及び、それらによって得られる無機質球状化粒子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の態様を包含する。
即ち、請求項１に係る発明は、火炎中に無機質原料粉末が吹き込まれることで該無機質原料粉末を溶融・球状化する球状化用バーナを備えた球状化炉を有してなる無機質球状化粒子製造装置であって、前記球状化炉は、前記球状化用バーナに供給する燃料として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する気体燃料を供給することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記球状化炉は円筒形状とされるとともに、一端側に前記球状化用バーナが取り付けられ、且つ、前記球状化用バーナによる火炎が内部空間に形成される球状化部を備え、前記球状化部は、前記内部空間が円筒形状とされ、且つ、前記球状化部の内径Ｄ１と、前記球状化部の前記内部空間における軸方向の長さＬ１とが、次式｛２≦Ｌ１／Ｄ１≦５｝で表される関係を満たすことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記球状化炉は、さらに、前記球状化部の他端側に連通して配置される助燃部を備えており、前記助燃部は、内部空間が円筒形状とされており、前記助燃部の内径Ｄ２と、前記球状化部の内径Ｄ１との関係が、次式｛Ｄ１＜Ｄ２｝で表される関係を満たすことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記球状化部は、該球状化部の炉壁に、前記球状化部の炉内における雰囲気温度を調整するための気体を供給する気体供給ノズルと、前記球状化部の炉内圧力を計測する圧力センサと、前記球状化部の炉内温度を測定する球状化部温度計と、前記球状化部の炉内におけるガス組成を測定するガスモニターと、が設置されており、前記助燃部は、該助燃部の炉壁に、助燃用バーナと、前記助燃部の炉内温度を測定する助燃部温度計とが設置されているとともに、前記助燃用バーナには、燃料の流量を制御する燃料流量制御バルブ、及び、支燃性ガスの流量を制御する支燃性ガス流量制御バルブが接続されていることを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、さらに、前記助燃部温度計によって測定された前記助燃部の炉内温度に基づき、前記助燃用バーナに供給する燃料及び支燃性ガスの流量を制御することにより、前記助燃部の炉内温度を一定の範囲内に保持する助燃制御部を備えることを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、さらに、前記圧力センサで計測された前記球状化部の炉内圧力、前記球状化部温度計で測定された前記球状化部の炉内温度、前記ガスモニターによって測定された前記球状化部の炉内におけるガス組成に基づき、前記球状化用バーナに供給する気体燃料及び支燃性ガスの流量を制御する燃焼制御部を備えることを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項７に係る発明は、請求項６に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記燃焼制御部は、前記気体供給ノズルに供給する前記気体の流量を制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項８に係る発明は、請求項５～請求項７の何れかに記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記助燃制御部は、前記助燃部の炉内温度を４５０℃以上に保持するように、前記助燃用バーナに供給する燃料及び支燃性ガスの流量を制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項９に係る発明は、請求項４又は請求項５に記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記助燃制御部は、前記助燃部の炉内温度を４５０℃以上に保持するように、前記助燃用バーナに供給する燃料及び支燃性ガスの流量を制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

また、請求項９に係る発明は、請求項１～請求項８の何れかに記載の無機質球状化粒子製造装置であって、前記気体燃料に含有される、炭素源を含まない前記可燃性ガスが、アンモニアガス又は水素ガスの少なくとも何れかであることを特徴とする無機質球状化粒子製造装置である。

請求項１０に係る発明は、請求項１～請求項９の何れかに記載の無機質球状化粒子製造装置を用い、前記球状化炉で無機質球状化粒子を生成させ、前記球状化炉の後段側に配置されたサイクロンによって前記無機質球状化粒子の粗粒を捕集するとともに、前記サイクロンの後段側に配置されたバグフィルターによって前記無機質球状化粒子の微粒を捕集することを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法である。

請求項１１に係る発明は、請求項１～請求項９の何れかに記載の無機質球状化粒子製造装置、又は、請求項１０に記載の無機質球状化粒子の製造方法によって得られる無機質球状化粒子である。

なお、本発明における、無機質原料粉末を「溶融」するとは、無機質原料粉末をバーナで加熱することで、無機質原料粉末を固相から液相に相変化させることをいう。また、本発明における無機質原料粉末の「溶融」は、無機質原料粉末が全て溶融することのみならず、その一部が溶融することも含む。

本発明に係る無機質球状化粒子製造装置によれば、球状化炉が、バーナに供給する燃料として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する気体燃料を供給する構成を採用している。
このように、炭素源を含まない気体燃料を用いたバーナを採用することで、燃焼時に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）を大幅に削減できるとともに、燃料中の炭素源に起因する煤の発生を抑制できるので、製品となる無機質球状化粒子中への固体炭素の混入を抑制することが可能となる。
従って、製造設備や工程を複雑化させることなく、製品品質に優れた無機質球状化粒子を歩留まりよく且つ安全に製造することが可能になる。

また、本発明に係る無機質球状化粒子の製造方法によれば、上記のような炭素源を含まない気体燃料を用いたバーナを備える球状化炉の後段側に、さらに、サイクロン及びバグフィルターが順次備えられた無機質球状化粒子製造装置を用い、球状化炉で無機質球状化粒子を生成させ、サイクロンによって無機質球状化粒子の粗粒を捕集するとともに、バグフィルターによって無機質球状化粒子の微粒を捕集する方法を採用している。
このように、炭素源を含まない気体燃料を用いたバーナを有する球状化炉を備えた無機質球状化粒子製造装置を用いて、無機質球状化粒子を製造することで、上記同様、燃焼時に発生するＣＯ_２を大幅に削減できるとともに、無機質球状化粒子中への固体炭素の混入を抑制することが可能となる。
従って、工程を複雑化させることなく、製品品質に優れた無機質球状化粒子を歩留まりよく且つ安全に製造することが可能になる。

また、本発明に係る無機質球状化粒子によれば、上記のような、本発明に係る無機質球状化粒子製造装置、又は、無機質球状化粒子の製造方法によって得られるものなので、固体炭素の混入が抑制され、歩留まりが良く製品品質に優れたものとなる。

本発明の一実施形態である無機質球状化粒子製造装置を模式的に説明する図であり、サイクロン及びバグフィルターを備えた製造装置の一例を概略で示す全体構成図である。 本発明の一実施形態である無機質球状化粒子製造装置を模式的に説明する図であり、図１中に示した球状化炉を拡大して示すとともに、球状化炉における、球状化部に設置された圧力センサ、球状化部温度計及びガスモニターの配置構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態である無機質球状化粒子製造装置を模式的に説明する図であり、助燃部に設置された助燃部温度計と、助燃制御部との間の接続構成の一例を示すとともに、この助燃制御部と、燃料流量制御バルブ及び支燃性ガス流量制御バルブを介して接続される助燃用バーナの接続構成の一例を示す要部拡大図である。

以下、本発明を適用した一実施形態である無機質球状化粒子製造装置、それを用いた無機質球状化粒子の製造方法、及び、それらによって得られる無機質球状化粒子について、図１～図３を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜無機質球状化粒子＞
本発明の無機質球状化粒子は、無機質原料粉末を火炎中に通過させて表面を溶融し、球状化することで得られるものである。
本発明の無機質球状化粒子を得るための無機質原料粉末としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ガラス等の原料粉末が挙げられる。本発明においては、例えば、無機質原料粉末として酸化ケイ素を用いることで、無機質球状化粒子として溶融シリカ球状体を得ることができる。

本発明の無機質球状化粒子は、以下に詳述するような、本発明に係る無機質球状化粒子製造装置、あるいは、この製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法によって得られるものである。

なお、本発明の無機質球状化粒子は、表面がどのように溶融して球状化しているのか、詳細に特定することは困難である。即ち、本発明の無機質球状化粒子には、その構造又は特性によって直接特定することが不可能であるか、又はおよそ実際的ではないという事情（不可能・非実際的事情）が存在する。

＜無機質球状化粒子製造装置＞
以下、本実施形態の無機質球状化粒子製造装置１（以下、単に製造装置１と略称する場合がある）について説明する。
図１は、本実施形態の無機質球状化粒子製造装置１を模式的に説明する図であり、サイクロン及びバグフィルターを備えた製造装置の一例を概略で示す全体構成図である。また、図２は、図１中に示した製造装置１に備えられる球状化炉２を拡大して示すとともに、球状化炉２における、球状化部３に設置された圧力センサ３１、球状化部温度計３２及びガスモニター３３の配置構成を示す概略断面図である。また、図３は、助燃部４に設置された助燃部温度計４１と、助燃制御部４６との間の接続構成の一例を示す要部拡大図である。また、図３の概略構成図には、助燃制御部４６との間で燃料流量制御バルブ５４及び支燃性ガス流量制御バルブ５５を介して接続される助燃用バーナ４２の接続構成の一例も示している。

図１に示すように、本実施形態の製造装置１は、火炎中に無機質原料粉末Ｍが吹き込まれることで、この無機質原料粉末Ｍを溶融・球状化して無機質球状化粒子Ｐとするための球状化用バーナ２１を備えた球状化炉２を有してなる。そして、製造装置１は、球状化炉２が、球状化用バーナ２１に供給する燃料として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する気体燃料Ｇ１を供給するものである。

また、図１に示す例の製造装置１は、さらに、生成された無機質球状化粒子Ｐの流れ方向で、球状化炉２の後段側にサイクロン３が備えられるとともに、サイクロン６の後段側にバグフィルター７が備えられている。

［球状化炉］
球状化炉２は、上記のように、内部空間２Ａにおいて、球状化用バーナ２１の火炎によって無機質原料粉末Ｍを溶融・球状化して無機質球状化粒子Ｐを生成する、概略円筒形状の竪型炉である。図１～図３に示すように、本実施形態の製造装置１に備えられる球状化炉２は、球状化部３及び助燃部４を備え、球状化部３の内部空間３Ａと助燃部４の内部空間４Ａとが連通するように配置されることで、上記の内部空間２Ａが形成されている。内部空間２Ａ（内部空間３Ａ及び内部空間４Ａ）は、概略円筒形状とされている。また、球状化部３と助燃部４とは、軸方向（中心軸Ｊに沿った方向）で連通するように配置され、球状化部３の一端３ａ側に球状化用バーナ２１が設置されているとともに、軸方向で球状化用バーナ２１とは反対側、即ち、球状化部３の他端３ｂ側に助燃部４が配置され、図示例では、球状化部３の他端３ｂに助燃部４の一端４ａが接続されている。

（バーナ）
球状化用バーナ２１は、上述したように、火炎によって無機質原料粉末Ｍを加熱し、溶融・球状化して無機質球状化粒子Ｐを生成するものである。球状化用バーナ２１は、図１～図３では詳細な図示を省略しているが、気体燃料Ｇ１を噴出して火炎を形成する側の先端２１Ａ側が、球状化部３の内部空間３Ａに露出するように配置されている。また、球状化用バーナ２１は、球状化炉２の内部空間２Ａ（球状化部３の内部空間３Ａ）と同軸である中心軸J上に配置されている。

また、図１～図３では内部構造の詳細な図示を省略しているが、球状化用バーナ２１は、火炎形成方向における先端２１Ａに、後述する各供給管の噴出口が開口している。即ち、図２中においては詳細な断面構造を省略しているが、球状化用バーナ２１は、中心軸Ｊ上に、無機質原料粉末Ｍを供給するための原料供給管２２が配置され、その外側に気体燃料Ｇ１を供給するための気体燃料供給管２３が配置されている。さらに、その外側には、支燃性ガスＧ２を供給するための支燃性ガス供給管２４が配置されている。上記の原料供給管２２、気体燃料供給管２３、及び支燃性ガス供給管２４は、それぞれ、先端２１Ａ側に設けられる噴出口によって開口している。

原料供給管２２は、例えば、球状化用バーナ２１の中心軸Ｊ上に配置される。
また、原料供給管２２の噴出口は、先端２１Ａに開口するとともに中心軸Ｊ上に配置され、原料供給管２２から供給される無機質原料粉末Ｍを球状化部３の内部空間３Ａに向けて噴出する。
本実施形態においては、原料供給管２２及びその噴出口を単管及び単孔で構成してもよいが、複数で設けられていても構わない。

気体燃料供給管２３は、例えば、中心軸Ｊ上に配置された原料供給管２２の平面視で外周側に、原料供給管２２を取り囲むように複数で平行に配置される。
気体燃料供給管２３は、燃料供給源８１に接続されており、この燃料供給源８１から気体燃料Ｇ１が供給される。また、燃料供給源８１と気体燃料供給管２３との間には、気体燃料制御弁５１が設けられており、この気体燃料制御弁５１によって気体燃料Ｇ１の流量を調整する。

また、気体燃料供給管２３の噴出口は、原料供給管２２の噴出口を取り囲むように複数で設けられる。この場合、複数の気体燃料供給管２３の噴出口は、先端２１Ａ側から見た平面視で、それぞれ円周上に均等に配置するように設けられる。また、気体燃料供給管２３の噴出口は、例えば、中心軸Ｊに沿って気体燃料Ｇ１を噴出するように設けることができる。

なお、複数の気体燃料供給管２３の噴出口は、先端２１Ａ側において、中心軸Ｊに沿った方向に気体燃料Ｇ１を噴出するような位置で開口していれば、原料供給管２２の噴出口からの距離や孔数、形状や配置等は特に限定されず、任意に設定可能である。

支燃性ガス供給管２４は、例えば、複数の気体燃料供給管２３の外側に、これら気体燃料供給管２３を取り囲むように複数で平行に配置される。
支燃性ガス供給管２４は、支燃性ガス供給源８２に接続されており、この支燃性ガス供給源８２から支燃性ガスＧ２が供給される。また、支燃性ガス供給源８２と支燃性ガス供給管２４との間には、支燃性ガス制御弁５２が設けられており、この支燃性ガス制御弁５２によって支燃性ガスＧ２の流量を調整する。

複数の支燃性ガス供給管２４の噴出口も、気体燃料供給管２３の場合と同様、各々の支燃性ガス供給管２４の配置位置に対応して、先端２１Ａ側から見た平面視で、それぞれ円周上に均等に配置するように設けられる。また、支燃性ガス供給管２４の噴出口は、例えば、中心軸Ｊに対して所定の角度を有した方向で支燃性ガスＧ２を噴出するように設けることにより、気体燃料供給管２３の噴出口から噴出される気体燃料Ｇ１と、支燃性ガスＧ２とが交わるように構成することができる。

なお、複数の支燃性ガス供給管２４についても、先端２１Ａ側において、気体燃料供給管２３の噴出口から噴出される気体燃料Ｇ１と交わるような方向で、支燃性ガスＧ２を噴出できるような位置で開口していれば、気体燃料供給管２３の場合と同様、原料供給管２２の噴出口からの距離や孔数、形状や配置等は特に限定されず、任意に設定可能である。

また、図示を省略するが、本実施形態の製造装置に備えられる球状化用バーナ２１は、バーナとしてのその他の構成、例えば、球状化用バーナ２１全体を冷却するための冷却ジャケットを備えていてもよい。

球状化用バーナ２１は、上記構成を備えることにより、気体燃料供給管２３から供給される気体燃料Ｇ１と、支燃性ガス供給管２４から供給される支燃性ガスＧ２とにより、燃焼室内で火炎を発生させ、先端２１Ａから、詳細を後述する球状化部３の内部空間３Ａに向けて火炎を形成する。これと同時に、球状化用バーナ２１は、原料供給器（フィーダ）８３で切り出された無機質原料粉末ＭがキャリアガスＧ８と混合された状態で原料供給管２２に導入され、この無機質原料粉末Ｍを先端２１Ａから火炎中に噴出することにより、無機質原料粉末Ｍが火炎による高温雰囲気中に曝される。これにより、無機質原料粉末Ｍが高温で加熱され、水分が蒸発するとともに、固相から液相に相変化した後、再固化して球状化し、無機質球状化粒子Ｐが生成される。

無機質原料粉末Ｍと混合され、原料供給管２２に導入されるキャリアガスＧ８としては、特に限定されないが、例えば、酸素、あるいは、酸素富加空気が用いられる。図２に示す例では、原料供給管２２の経路に、キャリアガス制御弁５３を介して支燃性ガス供給源８２が接続され、支燃性ガス供給源８２から供給される酸素等の支燃性ガスをキャリアガスＧ８として用いる構成とされている。図示例においては、無機質原料粉末Ｍを、支燃性ガス供給源８２から供給されるキャリアガスＧ８と混合したうえで、原料供給管２２に供給するとともに、キャリアガスＧ８の流量を、キャリアガス制御弁５３を用いて調整する構成とされている。

本実施形態においては、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する燃料を採用する。このような、炭素源を含まない可燃性ガスとしては、特に限定されないが、例えば、アンモニアガス（ＮＨ_３）又は水素ガス（Ｈ_２）を採用することができる。
これらのうち、無機質原料粉末Ｍが融点の高い粒子である場合には、より高い火炎温度が得られるという観点からは、可燃性ガスとしてＨ_２を含む気体燃料Ｇ１を球状化用バーナ２１に供給することが好ましい。
一方、ＮＨ_３は、保管する際の圧力が低くて済み、輸送が容易であるとともに、Ｈ_２に比べて安価であるというメリットがある。
また、発生する燃焼ガスの量や組成もＮＨ_３とＨ_２とでは異なるため、被加熱原料である無機質原料粉末Ｍの特性に合わせて、気体燃料Ｇ１に含まれる可燃性ガスを選択することが好ましい。

また、本実施形態において、球状化用バーナ２１に供給する支燃性ガスＧ２としても、特に限定されないが、例えば、酸素、酸素富化空気、酸化剤等を適宜採用することができ、また、無機質原料粉末Ｍと混合して用いるキャリアガスＧ８も同様である。

なお、本実施形態の製造装置１において無機質原料粉末Ｍの溶融・球状化に用いられるバーナとしては、上述した球状化用バーナ２１のような構成には限定されない。本実施形態においては、例えば、上記特許文献２の図２、あるいは特許文献３の図１等に記載されたような、各ガスの噴出側に燃焼室を備えた構造のバーナを採用することも可能である。

（球状化部）
球状化部３は、上述したように、球状化用バーナ２１が一端３ａ側に取り付けられるともに、球状化用バーナ２１による火炎が内部空間３Ａに形成されるものであり、円筒形状の内部空間３Ａを有する。また、球状化部３の他端３ｂ側に、詳細を後述する助燃部４が配置されていることにより、球状化炉２全体として所謂「竪型炉」を構成している。球状化部３は、内部空間３Ａにおいて、球状化用バーナ２１で生成される高温の火炎によって無機質原料粉末Ｍを溶融・球状化し、無機質球状化粒子Ｐを生成する。

また、図示例における球状化部３は、炉壁３Ｂに、圧力センサ３１、球状化部温度計３２及びガスモニター３３が設置されており、これらは、図視略の燃焼制御部に電気的に接続されることで、各々の検出信号を燃焼制御部に対して送信する。

さらに、球状化部３の炉壁３Ｂには、内部空間３Ａにおける雰囲気温度を調整するための気体Ｇ６を供給する気体供給ノズル３４が設置されている。気体供給ノズル３４は、気体供給ブロワ３６に接続されており、この気体供給ブロワ３６で発生した空気からなる気体Ｇ６を内部空間３Ａ内に供給するものであり、図２に示す例では、球状化炉２の中心軸Ｊに沿って、３箇所ずつ２列で合計６箇所に設置されている。これら６箇所の気体供給ノズル３４には、それぞれ、気体Ｇ６の流量を制御するための流量制御弁３５が接続されており、この流量制御弁３５を介して気体供給ブロワ３６と接続されている。

燃焼制御部は、図１～図３においては図示を省略しているが、圧力センサ３１で計測された炉内圧力、球状化部温度計３２で計測された炉内温度、及びガスモニター３３で計測されたガス組成に基づいて流量制御弁３５を制御することにより、気体供給ノズル３４に供給する気体Ｇ６の流量を調整する。これにより、燃焼制御部は、球状化部３（内部空間３Ａ）の炉内温度を適正範囲に調整する。

さらに、燃焼制御部は、上述した炉内圧力、炉内温度、及びガス組成に基づき、気体燃料制御弁５１を制御することで、球状化用バーナ２１の気体燃料供給管２３に供給する気体燃料Ｇ１を調整する。同様に、燃焼制御部は、上述した各測定値等に基づき、支燃性ガス制御弁５２を制御することで、球状化用バーナ２１の支燃性ガス供給管２４に供給する支燃性ガスＧ２の流量を調整する。さらに、燃焼制御部は、キャリアガス制御弁５３を制御することで、無機質原料粉末Ｍと混合して用いるキャリアガスＧ８の流量を調整する。

球状化部３における、円筒形状とされた内部空間３Ａの寸法は特に限定されないが、例えば、図２中に示すような、球状化部３の内径Ｄ１と、球状化部３の内部空間３Ａにおける軸方向（中心軸Ｊに沿った方向）の長さＬ１とが、次式｛２≦Ｌ１／Ｄ１≦５｝で表される関係を満たすことが好ましい。即ち、球状化部３の内部空間３Ａにおける長さＬ１が、内径Ｄ１の２～５倍の範囲の寸法関係であることが好ましい。

本実施形態においては、球状化部３の内径Ｄ１と、内部空間３Ａの長さＬ１との関係が上記範囲を満たすことで、特に、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１に、可燃性ガスとしてＮＨ_３又はＨ_２を含むものを用いた場合に、火炎の生成形態を最適化し、炉内温度を適切に保ちつつ、完全燃焼させることが可能になる。

より詳細に説明すると、炭素源を含まない可燃性ガスであるＮＨ_３やＨ_２は、メタンガス（ＣＨ_４）やプロパンガス（Ｃ_３Ｈ_８）等の炭化水素系燃料と比較して、単位体積当たりの発熱量が小さいという特性を有する。このため、無機質球状化粒子製造装置１において、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１にＮＨ_３やＨ_２を含むものを使用する場合には、ＣＨ_４やＣ_３Ｈ_８に比べて、体積流量で３～６倍の供給量とする必要がある。その結果、ＣＨ_４やＣ_３Ｈ_８等の炭化水素系燃料を用いた場合と比較して、燃焼時の排ガスが増加し、火炎長が不必要に長くなる可能性がある。

このため、本実施形態においては、上記のように、球状化部３の内部空間３Ａの長さＬ１が、内径Ｄ１の２～５倍の範囲となる寸法関係を採用することで、可燃性ガスとしてＮＨ_３やＨ_２を含む気体燃料Ｇ１を用いた場合においても、炉内温度を適切に保ちつつ、完全燃焼させることができる。球状化部３の内部空間３Ａの長さＬ１が、内径Ｄ１の２倍未満だと、内部空間３Ａの長さＬ１が短すぎることから、気体燃料Ｇ１が完全燃焼し難くなり、排ガスが増加するおそれがある。また、球状化部３の内部空間３Ａの長さＬ１が、内径Ｄ１の５倍を超えると、内部空間３Ａの長さＬ１が長すぎることから、火炎によって炉内全体の温度を適切に保つことが難しくなり、無機質球状化粒子の歩留まりが低下するおそれがある。

（助燃部）
助燃部４は、上述したように、図示例のような竪型炉として構成される球状化炉２において、球状化部３に対して、球状化用バーナ２１と軸方向（中心軸Ｊに沿った方向）で反対側に、球状化部３と連通するように配置され、この球状化部３とともに、竪型炉である球状化炉２を構成する。また、助燃部４の炉壁４Ｂには、内部空間４Ａに火炎を形成するか、あるいは、内部空間４Ａに支燃性ガスＧ４を供給するための複数の助燃用バーナ４２が設置されており、図２に示す例では、球状化炉２の中心軸Ｊに沿って、４箇所ずつ２列で合計８箇所に設置されている。また、図示例の助燃部４は、他端４ｂ側に下部カバー４７が設けられている。

また、図示例の助燃部４には、炉壁４Ｂに、助燃部４の内部空間４Ａにおける炉内温度を測定する助燃部温度計４１が設置されており、図２中においては、中心軸Ｊに沿った方向で均等に離間して４箇所に設けられている。この助燃部温度計４１は、助燃制御部４６と電気的に接続されることにより、炉内温度の検出信号を助燃制御部４６に対して送信する。

助燃制御部４６は、助燃部温度計４１で測定された内部空間４Ａの炉内温度に基づき、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料（燃料）Ｇ３の流量を燃料流量制御バルブ５４で調整するとともに、助燃用バーナ４２に供給する支燃性ガスＧ４の流量を支燃性ガス流量制御バルブ５５で調整する。

助燃部４は、上記構成を備えることにより、球状化部３の内部空間３Ａで発生した、球状化用バーナ２１の燃焼によって生じた排ガスＧ５のうち、火炎の形成に供されることなく残存した気体燃料Ｇ１を、助燃用バーナ４２によって形成した火炎を付与することによって燃焼させる。あるいは、内部空間４Ａにおいて、気体燃料Ｇ１に向けて助燃用バーナ４２から支燃性ガスＧ４を供給することで、火炎の形成に供されることなく残存した気体燃料Ｇ１を燃焼させる。具体的には、例えば、可燃性ガスとしてＮＨ_３を含んだ未燃の気体燃料Ｇ１に対し、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３と支燃性ガスＧ４との流量比を調整することで、ＮＨ_３を含んだ未燃の気体燃料Ｇ１が完全燃焼するのに必要な支燃性ガスＧ４を供給する。

ここで、例えば、排ガスＧ５中におけるＮＨ_３の濃度が、予め設定した基準値を超えるか、あるいは、助燃部４の炉内温度がＮＨ_３の自己発火温度以下である場合には、助燃用バーナ４２を点火させるか、又は、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３と支燃性ガスＧ４との流量比を調整することにより、助燃部４の炉内温度を上昇させる。
一方、排ガスＧ５中におけるＮＨ_３の濃度が基準値を超えておらず、且つ、助燃部４の炉内温度がＮＨ_３の自己発火温度以上である場合には、助燃用バーナ４２を消火させるか、又は、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３と支燃性ガスＧ４との流量比を調整することにより、これら気体燃料Ｇ３及び支燃性ガスＧ４の消費量を抑制する。

本実施形態において、特に、可燃性ガスとしてＮＨ_３を含む気体燃料Ｇ１を用いた場合には、燃焼後の排ガスＧ５中にＮＨ_３が残存する懸念もある。しかしながら、このＮＨ_３を助燃部４で燃焼させることで、ＮＨ_３が系外（装置外）に放出されるのを防止できる。

なお、助燃部４は、図２に示す例のように、炉壁４Ｂにおける他端４ｂ側に、さらにガスモニター４３が設置された構成とすることも可能である。このような構成を採用することで、例えば、万が一、助燃部４にトラブルが発生し、気体燃料Ｇ１が十分に処理されず、排ガスＧ５中のＮＨ_３濃度が上昇した場合に、助燃制御部４６から警報を発して作業者に対して注意喚起するか、又は、上述した図視略の燃焼制御部に対して警報信号を出力することにより、球状化用バーナ２１の停止制御を行うことも可能になる。

あるいは、助燃制御部４６において、上述したような、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ１及び支燃性ガスＧ２の流量を増量させる制御を行い、助燃部４の炉内温度を、例えば、ＮＨ_３の自己発火温度以上に保つことでＮＨ_３を完全燃焼させ、排ガスＧ５の無害化を図ることが可能になる。

なお、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３としては、助燃部４で発生するＣＯ_２を削減する観点からは、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１と同種、即ち、可燃性ガスとしてＮＨ_３又はＨ_２を含む燃料を用いることが好ましい。この場合、図２中に示すように、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１、及び、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３を同一の燃料供給源８１から供給し、同種の気体燃料を用いるように構成することができる。

一方、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３には、例えば、炭化水素系燃料を用いることも可能である。これは、本実施形態の製造装置１においては、少なくとも、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１を、炭素源を含まない燃料とすることで、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３に炭化水素系燃料を用いた場合においても、上述したような、無機質球状化粒子Ｐ中に固体炭素が混入するのを抑制できる効果が一定以上で得られるためである。

また、一般に、炭素源を含む都市ガスやＬＰＧ等の気体燃料を、球状化用バーナ２１のような主体的に火炎を発生させるバーナに供給した場合、温暖化ガスであるＣＯ_２の発生量が増加する懸念がある。しかしながら、助燃用のバーナに都市ガスやＬＰＧ等の気体燃料を供給した場合は、ＣＯ_２の増加量は僅かであることから、排ガスＧ５中のＣＯ_２を削減できる効果が一定以上で得られる。

同様に、助燃用バーナ４２に供給する支燃性ガスＧ４としても、球状化用バーナ２１に供給する支燃性ガスＧ２と同一の支燃性ガス供給源８２から供給し、同種の支燃性ガスを用いることが可能である。また、これら支燃性ガスの種類としても、球状化用バーナ２１に供給する支燃性ガスＧ２と同様、酸素、酸素富化空気、酸化剤等を適宜採用することができる。

また、円筒形状とされた助燃部４の内部空間４Ａの寸法は、球状化部３の内部空間３Ａの場合と同様、特に限定されないが、例えば、助燃部４（内部空間４Ａ）の内径Ｄ２と球状化部３（内部空間３Ａ）の内径Ｄ１との関係が、次式｛Ｄ１＜Ｄ２｝で表される関係を満たすことが好ましい。

球状化部３の内部空間３Ａは、無機質原料粉末Ｍを溶融・球状化する空間であることから、炉壁３Ｂからの輻射熱を無機質原料粉末Ｍに伝えるためには、内径Ｄ１は小さめであることが好ましい。球状化部３の内部空間３Ａにおける炉内温度は、概ね１０００～１５００℃程度であることから、無機質原料粉末Ｍへの加熱効率の観点から、球状化部３の内径Ｄ１を最適に設定することが重要となる。

一方、助燃部４の内部空間４Ａは、未燃で残留した気体燃料Ｇ１を助燃することを目的として備えられるものであることから、球状化部３ほどには高温雰囲気は必要とされない。但し、ＮＨ_３を含む未燃の気体燃料Ｇ１を効率よく燃焼させるためには、気体燃料Ｇ１が、内部空間４Ａ内に一定以上の時間で対流することが必要となる。このため、助燃部４は、球状化部３よりも内容積が大きいことが好ましく、具体的には、上記式で表されるように、助燃部４の内径Ｄ２が、球状化部３の内径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。

また、助燃制御部４６は、助燃部４（内部空間４Ａ）の炉内温度を４５０℃以上に保持するように、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料（燃料）Ｇ１及び支燃性ガスＧ２の流量を制御することが好ましい。炉内温度を４５０℃以上に保持することにより、特に、気体燃料Ｇ１がＮＨ_３を含む場合において、炉内がＮＨ_３の自己発火温度以上に保たれるので、気体燃料Ｇ１を完全に燃焼させることが可能になる。

［サイクロン及びバグフィルター］
本実施形態の製造装置１においては、球状化炉２の最後段側、即ち、助燃部４の他端４ｂの下部カバー４７の近傍に、気体供給ブロワ３６で発生した空気からなる搬送気体Ｇ７が導入される導入口４４と、球状化炉２内で生成された無機質球状化粒子Ｐを搬送気体Ｇ７によって外部に搬送するとともに、球状化炉２内で発生した排ガスＧ５を外部に排出するための導出口４５が備えられている。そして、導出口４５にはサイクロン６が接続されており、さらに、サイクロン６の後段側には、バグフィルター７が接続されている。

また、図１に示す例においては、気体供給ブロワ３６と導入口４４との間の経路上に、搬送気体Ｇ７の供給を制御するための気体送出開閉弁５６が設置されている。また、図示例においては、サイクロン６とバグフィルター７との間の経路上において、サイクロン６の出口近傍にガス抜き開閉弁５７が設置されているとともに、バグフィルター７の入口近傍に、無機質球状化粒子Ｐ、搬送気体Ｇ７並びに排ガスＧ５の温度を監視するためのバグフィルター温度計７２が設置されている。さらに、図示例においては、バグフィルター７の出口側に、気体排出開閉弁５８を介して吸引ブロワ７３が設置されている。

（サイクロン）
サイクロン６は、球状化炉２で得られた無機質球状化粒子Ｐが搬送気体Ｇ７によって内部に搬送、導入され、無機質球状化粒子Ｐのうち、粗粒を捕集して回収する。回収された無機質球状化粒子Ｐの粗粒は、サイクロン６の下部に設けられた搬出バルブ６１を介して外部に排出される。
なお、搬送気体Ｇ７は、気体供給ノズル３４によって球状化部３に供給される気体Ｇ６と同様、気体供給ブロワ３６で発生した空気からなる気体である。
サイクロン６としては、従来からこの分野で用いられているものを何ら制限無く採用することができる。

（バグフィルター）
バグフィルター７は、球状化炉２で得られた無機質球状化粒子Ｐのうち、サイクロン６で回収された粗粒以外のものが気体Ｇ６によって搬送、導入され、微粒を捕集して回収する。回収された無機質球状化粒子Ｐの微粒は、バグフィルター７の下部に設けられた搬出バルブ７１を介して外部に排出される。
バグフィルター７としても、従来からこの分野で用いられているものを何ら制限無く採用することができる。

バグフィルター７から排出された搬送気体Ｇ７並びに排ガスＧ５は、気体排出開閉弁５８を開状態とすることで、吸引ブロワ７３に吸引されながら、外部に設置された図視略の廃棄処理施設等に導入される。

＜無機質球状化粒子の製造方法＞
本実施形態において説明する無機質球状化粒子の製造方法は、上記構成とされた本実施形態の無機質球状化粒子製造装置を用いて無機質球状化粒子を製造する方法である。
即ち、図１に示すような製造装置１を用い、球状化炉２で無機質球状化粒子Ｐを生成させ、球状化炉２の後段側に配置されたサイクロン６によって無機質球状化粒子Ｐの粗粒を捕集するとともに、サイクロン６の後段側に配置されたバグフィルター７によって無機質球状化粒子Ｐの微粒を捕集する方法である。

即ち、本実施形態の製造方法においては、まず、無機質原料粉末Ｍとして、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はガラス等の原料粉末を準備し、原料供給器８３にセットする。

次いで、燃料供給源８１から、気体燃料Ｇ１を球状化用バーナ２１の気体燃料供給管２３に供給するとともに、支燃性ガス供給源８２から、支燃性ガスＧ２を球状化用バーナ２１の支燃性ガス供給管２４に供給する。これとともに、原料供給器８３から、無機質原料粉末Ｍを原料供給管２２に供給する。この際、無機質原料粉末Ｍを、支燃性ガス供給源８２から供給されるキャリアガスＧ８と混合したうえで、原料供給管２２に供給する。この際、気体燃料Ｇ１及び支燃性ガスＧ２の流量は、上述した図視略の燃焼制御部により、気体燃料制御弁５１又は支燃性ガス制御弁５２を用いて調整する。また、キャリアガスＧ８の流量も、燃焼制御部により、キャリアガス制御弁５３を用いて調整する。

その後、球状化部３の内部空間３Ａに向けて、球状化用バーナ２１の先端２１Ａ側に配置された気体燃料供給管２３の噴出口から気体燃料Ｇ１が噴出されるとともに、支燃性ガス供給管２４の噴出口から支燃性ガスＧ２が噴出されることで、内部空間３Ａ内に火炎を形成する。また、これと同時に、原料供給管２２の噴出口から無機質原料粉末Ｍを火炎中に噴出させる。そして、火炎によって無機質原料粉末Ｍを加熱することで、この無機質原料粉末Ｍを溶融・球状化させ、種々の径を有する無機質球状化粒子Ｐを生成させる。

この際、球状化用バーナ２１の燃焼による排ガスＧ５が発生するが、この排ガスＧ５中に未燃の気体燃料Ｇ１が残存することがある。このような場合には、球状化部３と連通して設けられる助燃部４の内部空間４Ａにおいて、排ガスＧ５中に残存した気体燃料Ｇ１を、助燃用バーナ４２によって形成した火炎によって燃焼させる。あるいは、内部空間４Ａにおいて、気体燃料Ｇ１に向けて助燃用バーナ４２から支燃性ガスＧ４を供給することで、火炎の形成に供されることなく残存した気体燃料Ｇ１を燃焼させる。このとき、例えば、可燃性ガスとしてＮＨ_３を含んだ未燃の気体燃料Ｇ１に対し、助燃用バーナ４２に供給する気体燃料Ｇ３と支燃性ガスＧ４との流量比を調整することで、ＮＨ_３を含んだ未燃の気体燃料Ｇ１が完全燃焼するのに必要な支燃性ガスＧ４を供給する。これにより、排ガスＧ５中から未燃の気体燃料Ｇ１を除去し、排ガスＧ５を無害化する。

その後、球状化部３で生成し、助燃部４を通過した無機質球状化粒子Ｐを、導入口４４から供給される搬送気体Ｇ７により、導出口４５から炉外に搬送し、サイクロン６に導入する。
この際、無機質球状化粒子Ｐは、サイクロン６によって粗粒分が捕集され、比較的大径の無機質球状化粒子Ｐとして、製品粒子とされる。
また、サイクロン６で粗粒分が回収された後の無機質球状化粒子Ｐは、バグフィルター７によって細粒分が捕集され、比較的小径の無機質球状化粒子Ｐとして、製品粒子とされる。

上記のように、本実施形態の製造方法においては、球状化炉２で生成した無機質球状化粒子Ｐを、球状化炉２の後段側に順次設けられたサイクロン６及びバグフィルター７を用いて分級することで、複数の特定粒径分布を有する無機質球状化粒子Ｐを、それぞれ別個の製品粒子とすることができる。

本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、上記構成を有した本実施形態の製造装置１を用いて無機質球状化粒子を製造する方法なので、製造設備や工程を複雑化させることなく、無機質球状化粒子Ｐ中に固体炭素が混入するのを抑制でき、製品品質に優れた無機質球状化粒子を歩留まりよく且つ安全に製造できる。

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の無機質球状化粒子製造装置１によれば、球状化炉２が、球状化用バーナ２１に供給する燃料として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する気体燃料Ｇ１を供給する構成を採用している。このように、炭素源を含まない気体燃料Ｇ１を用いた球状化用バーナ２１を採用することで、燃焼時に発生する二酸化炭素（ＣＯ_２）を大幅に削減できるとともに、燃料中の炭素源に起因する煤の発生を抑制できるので、製品となる無機質球状化粒子Ｐ中への固体炭素の混入を抑制することが可能となる。
従って、製造設備や工程を複雑化させることなく、製品品質に優れた無機質球状化粒子Ｐを歩留まりよく且つ安全に製造することが可能になる。

また、本実施形態の無機質球状化粒子Ｐの製造方法によれば、上記のような炭素源を含まない気体燃料Ｇ１を用いた球状化用バーナ２１を備える球状化炉２の後段側に、さらに、サイクロン６及びバグフィルター７が順次備えられた無機質球状化粒子製造装置１を用い、球状化炉２で無機質球状化粒子Ｐを生成させ、サイクロン６によって無機質球状化粒子Ｐの粗粒を捕集するとともに、バグフィルター７によって無機質球状化粒子Ｐの微粒を捕集する方法を採用している。このように、炭素源を含まない気体燃料Ｇ１を用いた球状化用バーナ２１を有する球状化炉２を備えた無機質球状化粒子製造装置１を用いて、無機質球状化粒子Ｐを製造することで、上記同様、燃焼時に発生するＣＯ_２を大幅に削減できるとともに、無機質球状化粒子Ｐ中への固体炭素の混入を抑制することが可能となる。
従って、工程を複雑化させることなく、製品品質に優れた無機質球状化粒子Ｐを歩留まりよく且つ安全に製造することが可能になる。

また、本実施形態の無機質球状化粒子Ｐによれば、上記のような、本実施形態の無機質球状化粒子製造装置１、又は、無機質球状化粒子Ｐの製造方法によって得られるものなので、固体炭素の混入が抑制され、歩留まりが良く製品品質に優れたものとなる。

＜本発明の他の形態＞
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は上記のような特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

以下、実施例により、本発明に係る無機質球状化粒子製造装置、それを用いた無機質球状化粒子の製造方法、及び、それらによって得られる無機質球状化粒子についてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例＞
［製造条件］
本実施例においては、図１～図３に示すような、本発明に係る無機質球状化粒子製造装置１を用いて実験を行った。
具体的には、原料供給器８３から原料供給管２２に供給する無機質原料粉末Ｍとして、平均粒度：３０μｍのシリカ粉末：２０ｋｇ／ｈを、酸素（キャリアガス）：７．５Ｎｍ^３／ｈで搬送した。
また、気体燃料供給管２３に供給する気体燃料Ｇ１として、アンモニアガス（ＮＨ_３）：３２Ｎｍ^３／ｈを用いるとともに、支燃性ガス供給管２４に供給する支燃性ガスＧ２として、酸素：２４Ｎｍ^３／ｈを用い、球状化部３の内部空間３Ａに向けて火炎を形成した。
そして、無機質原料粉末Ｍを火炎中に噴出させて加熱することにより、溶解・球状化させることにより、無機質球状化粒子Ｐのサンプルを得た。

［評価方法］
上記条件及び手順で得られた無機質球状化粒子Ｐについて、市販の測定装置を用い、従来公知に方法で、粒子中に含まれる炭素濃度を測定した。

＜比較例＞
比較例においては、上記実施例と同様の構成を有する製造装置を用いるとともに、バーナの気体燃料供給管に供給する気体燃料として、液化プロパンガス（ＬＰＧ）：５Ｎｍ^３／ｈを用いた点以外は、実施例と同様の条件及び手順で無機質球状化粒子を製造し、同様の方法で評価した。

＜評価結果＞
上記評価試験の結果、本実施例で得られた無機質球状化粒子Ｐは、粒子中に含まれる炭素濃度が０．００１（ｗｔ％）以下であり、非常に低く抑制されていることが確認できた。
ここで、本実施例では、球状化用バーナ２１に供給する気体燃料Ｇ１として、炭素源を含まないＮＨ_３を用いていることから、無機質球状化粒子Ｐ中に含まれる微量の炭素も燃料に由来するものではなく、系外からの不純物等に由来するものと考えられる。

一方、比較例の無機質球状化粒子は、粒子中に含まれる炭素濃度が０．０１８（ｗｔ％）であり、実施例に比べて非常に高濃度であることが確認された。
これは、本比較例においては、気体燃料としてＬＰＧを用いているため、燃焼による排ガス中に、気体燃料中に含まれる炭素源に由来する大量の煤等が含まれることから、この煤が粒子中に大量に入り込むか、あるいは、粒子表面に大量に付着したものと考えられる。

以上のような実施例の結果より、本発明に係る無機質球状化粒子製造装置を用いて無機質球状化粒子を製造することにより、粒子中に炭素が混入するのを抑制でき、製品品質に優れた無機質球状化粒子を製造できることが明らかとなった。

本発明の無機質球状化粒子製造装置は、製造設備や工程を複雑化させることなく、無機質球状化粒子中に固体炭素が混入するのを抑制でき、製品品質に優れた無機質球状化粒子を歩留まりよく且つ安全に製造することが可能なものなので、火炎中において無機質原料粉末を溶融・球状化し、無機質球状化粒子を製造する用途において非常に好適である。

１…無機質球状化粒子製造装置
２…球状化炉
２Ａ…内部空間
２１…球状化用バーナ
２１Ａ…先端
２２…原料供給管
２３…気体燃料供給管
２４…支燃性ガス供給管
３…球状化部
３ａ…一端
３ｂ…他端
３Ａ…内部空間
３Ｂ…炉壁
３１…圧力センサ
３２…球状化部温度計
３３…ガスモニター
３４…気体供給ノズル
３５…流量制御弁
３６…気体供給ブロワ
４…助燃部
４ａ…一端
４ｂ…他端
４Ａ…内部空間
４Ｂ…炉壁
４１…助燃部温度計
４２…助燃用バーナ
４３…ガスモニター
４４…導入口
４５…導出口
４６…助燃制御部
４７…下部カバー
５１…気体燃料制御弁
５２…支燃性ガス制御弁
５３…キャリアガス制御弁
５４…燃料流量制御バルブ
５５…支燃性ガス流量制御バルブ
５６…気体送出開閉弁
５７…ガス抜き開閉弁
５８…気体排出開閉弁
６…サイクロン
６１…搬出バルブ
７…バグフィルター
７１…搬出バルブ
７２…バグフィルター温度計
７３…吸引ブロワ
８１…燃料供給源
８２…支燃性ガス供給源
８３…原料供給器
Ｊ…中心軸
Ｇ１…気体燃料
Ｇ２…支燃性ガス
Ｇ３…気体燃料
Ｇ４…支燃性ガス
Ｇ５…排ガス
Ｇ６…気体
Ｇ７…搬送気体
Ｇ８…キャリアガス

Claims (11)

1. 火炎中に無機質原料粉末が吹き込まれることで該無機質原料粉末を溶融・球状化する球状化用バーナを備えた球状化炉を有してなる無機質球状化粒子製造装置であって、
   前記球状化炉は、前記球状化用バーナに供給する燃料として、炭素源を含まない可燃性ガスを含有する気体燃料を供給することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置。
2. 前記球状化炉は円筒形状とされるとともに、一端側に前記球状化用バーナが取り付けられ、且つ、前記球状化用バーナによる火炎が内部空間に形成される球状化部を備え、
   前記球状化部は、前記内部空間が円筒形状とされ、且つ、前記球状化部の内径Ｄ１と、前記球状化部の前記内部空間における軸方向の長さＬ１とが、次式｛２≦Ｌ１／Ｄ１≦５｝で表される関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の無機質球状化粒子製造装置。
3. 前記球状化炉は、さらに、前記球状化部の他端側に連通して配置される助燃部を備えており、
   前記助燃部は、内部空間が円筒形状とされ、且つ、前記助燃部の内径Ｄ２と、前記球状化部の内径Ｄ１との関係が、次式｛Ｄ１＜Ｄ２｝で表される関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の無機質球状化粒子製造装置。
4. 前記球状化部は、該球状化部の炉壁に、前記球状化部の炉内における雰囲気温度を調整するための気体を供給する気体供給ノズルと、前記球状化部の炉内圧力を計測する圧力センサと、前記球状化部の炉内温度を測定する球状化部温度計と、前記球状化部の炉内におけるガス組成を測定するガスモニターと、が設置されており、
   前記助燃部は、該助燃部の炉壁に、助燃用バーナと、前記助燃部の炉内温度を測定する助燃部温度計とが設置されているとともに、前記助燃用バーナには、燃料の流量を制御する燃料流量制御バルブ、及び、支燃性ガスの流量を制御する支燃性ガス流量制御バルブが接続されていることを特徴とする請求項３に記載の無機質球状化粒子製造装置。
5. さらに、前記助燃部温度計によって測定された前記助燃部の炉内温度に基づき、前記助燃用バーナに供給する燃料及び支燃性ガスの流量を制御することにより、前記助燃部の炉内温度を一定の範囲内に保持する助燃制御部を備えることを特徴とする請求項４に記載の無機質球状化粒子製造装置。
6. さらに、前記圧力センサで計測された前記球状化部の炉内圧力、前記球状化部温度計で測定された前記球状化部の炉内温度、前記ガスモニターによって測定された前記球状化部の炉内におけるガス組成に基づき、前記球状化用バーナに供給する気体燃料及び支燃性ガスの流量を制御する燃焼制御部を備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の無機質球状化粒子製造装置。
7. 前記燃焼制御部は、前記気体供給ノズルに供給する前記気体の流量を制御することを特徴とする請求項６に記載の無機質球状化粒子製造装置。
8. 前記助燃制御部は、前記助燃部の炉内温度を４５０℃以上に保持するように、前記助燃用バーナに供給する燃料及び支燃性ガスの流量を制御することを特徴とする請求項５～請求項７の何れか一項に記載の無機質球状化粒子製造装置。
9. 前記気体燃料に含有される、炭素源を含まない前記可燃性ガスが、アンモニアガス又は水素ガスの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１～請求項８の何れか一項に記載の無機質球状化粒子製造装置。
10. 請求項１～請求項９の何れか一項に記載の無機質球状化粒子製造装置を用い、前記球状化炉で無機質球状化粒子を生成させ、前記球状化炉の後段側に配置されたサイクロンによって前記無機質球状化粒子の粗粒を捕集するとともに、前記サイクロンの後段側に配置されたバグフィルターによって前記無機質球状化粒子の微粒を捕集することを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法。
11. 請求項１～請求項９の何れか一項に記載の無機質球状化粒子製造装置、又は、請求項１０に記載の無機質球状化粒子の製造方法によって得られる無機質球状化粒子。

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