JP2594818B2 - 小球化炉およびガラス質ビーズの製造方法 - Google Patents

小球化炉およびガラス質ビーズの製造方法

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JP2594818B2 JP63169987A JP16998788A JP2594818B2 JP 2594818 B2 JP2594818 B2 JP 2594818B2 JP 63169987 A JP63169987 A JP 63169987A JP 16998788 A JP16998788 A JP 16998788A JP 2594818 B2 JP2594818 B2 JP 2594818B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒状供給原料を送出するための供給装置、供
給原料粒子を加熱し、ガラス質ビーズに変換できる小球
化（spherulizing）帯域、および形成されたビーズを収
集するための装置を有するガラス質ビーズを製造するた
めの小球化炉に関する。本発明は供給原料を小球化帯域
に送出し、それに沿つて通し、かくして供給原料を加熱
し、ガラス質ビーズに変換し、その後ビーズを収集する
ガラス質ビーズの製造方法を含む。本発明はかかる方法
で作られたガラス質ビーズにもおよぶ。
古典的な小球化炉においては、粒状供給原料を垂直な
シリンダー状燃焼室の基部に供給し、そこでそれは小球
化帯域中のバーナー炎でとりまかれ上方に連行されて行
く。供給原料粒子は炎と接触することによつて小球化さ
れるようになり、形成されたガラス質ビーズは熱ガス流
中で燃焼室の頂部から送出され、そしてサイクロンに送
られ、格付けし、収集される。供給原料粒子はキヤリヤ
ーガス、通常空気または空気と燃焼性ガスの混合物の流
れ中で燃焼室へ送られる。
良く知られている如く、供給原料を加熱する方法は、
方法の経済性にとつて、また作られるガラス質ビーズの
品質および収率にとつて、特にこれらのビーズが細胞
状、例えば単細胞状（monocellular）であるべきとき、
非常に重要なものである。急速加熱は供給原料の小球化
および／またはガラス化にとつて有利であり、これは炎
と供給原料の間の良好な熱的接触を必要とする。均一な
品質の製品を達成するためには、その方法で作られるビ
ーズが燃焼室内で均一に処理されなければならぬことが
重要であり、また固体材料の凝集する傾向は減少させる
ことが重要である。従つて粒子は、それらの凝集する傾
向を減ずるためおよび従つてそれらが加熱から相互に遮
蔽されないように適切に良く分離されるような方法で送
出すべきであり、また供給原料は均一な方法で送出され
るべきである。小球化室へ送出するためのキヤリヤーガ
ス流中に供給原料粒子を導入するため、この目的をもつ
て種々の提案がなされたが、それらは何れも完全に満足
できるものではなかつた。
本発明は改良された供給原料送出装置を有する小球化
炉を提供することにある。
本発明によれば粒状供給原料を送出するための供給装
置、供給原料粒子を加熱し、ガラス質ビーズに変換でき
る小球化帯域および形成されたビーズを収集するための
装置を有するガラス質ビーズを製造するための小球化炉
を提供し、前記供給装置が供給原料粒子の流動床を保持
するように適応された溜りを有し、溜りが、流動化され
た粒子が小球化帯域へ送出するため重力下に流れること
ができるようにした少なくとも一つのオーバーフロー供
給出口開口を有することを特徴とする。
かかる小球化炉は改良された供給原料送出装置を有す
る。溜り中の流動化された粒子は必然的に良く分離さ
れ、この分離が保持される、何故ならばそれらはなお流
動化された状態にある間に重力によつて炉の小球化帯域
へ送出され、そこでそれらが加熱され、小球化されるか
らである。その分離を乱すことのある実質的なキヤリヤ
ーガス流を必要としない。供給原料送出はより均一な速
度で行うことができる。
供給原料送出速度の均一性は更に一定レベルで流動床
の高さを保つことによつて促進することができる。これ
を実施する非常に簡単な方法は、供給原料を溜りに過剰
な速度で供給することおよび過剰な供給原料を再循環さ
せるためオーバーフローさせることである。従つて好ま
しくは、前記溜りは、前記オーバーフロー供給出口開口
の各々のレベルよりも高いレベルで少なくとも一つのオ
ーバーフロー制御出口開口を有する。
有利には前記供給装置は、前記小球化帯域の横断面に
実質的に対称的に流動化された粒子を送出するように配
置する。これは粒子の加熱の均一性を促進し、勿論小球
化帯域を横切る温度プロフイルが対称的であることにあ
ると考えられる。
前記流動床中で粒子を予備加熱するため、前記溜りを
加熱する装置を設けるのが好ましい。本発明者等はこれ
が小球化中供給原料のより効率的な加熱をもたらし、従
つて燃料経済および生成物収率を促進することを見出し
た。溜りは小球化帯域を含む室内に置くとよく、かくす
ると主たる炉加熱装置が供給原料を予備加熱する作用も
する、あるいはそれはその室の外に置いてもよい。後者
の場合供給源料は、例えば炉煙道ガスによつて加熱され
た熱交換器中を流動化ガスが通過した後の如き流動化ガ
ス単独で予備加熱するとよい。
本発明はガラス質ビーズを製造する方法にもおよぶ、
従つて供給原料を小球化帯域に送出し、それに沿つて通
し、かくして供給原料を加熱し、ガラス質ビーズに変換
し、その後ビーズを収集するガラス質ビーズの製造方法
を提供し、供給原料粒子を流動床溜りからそれらが加熱
されガラス質ビーズに変換される小球化帯域へと流動化
されたオーバーフローによつて重力の下に送出されるこ
とを特徴としている。
これは均一な速度で供給原料の粒子の良く分離された
流れを送出する非常に簡単な方法である。これは生成物
の収率および均一性、および燃料経済を促進する。
本発明の好ましい実施態様において、前記流動床は一
定の高さで保つ。これは更に送出速度の均一性を促進す
る。
流動化された粒子は、前記小球化帯域の横断面の実質
的に対称的に送出するのが好ましい。これは粒子の加熱
の均一性を促進する、これは勿論小球化帯域を横切る温
度プロフイルが対称的であることにあると考えられる。
有利には供給原料粒子は送出前に前記流動床中で加熱
する。これは小球化中供給原料のより効率的な加熱をも
たらし、従つて燃料経済および生成物収率を向上させ
る。
本発明による方法は、種々の組成物の供給原料を用い
てガラス質ビーズの製造をするのに好適である。固体ビ
ーズの製造のためには、所望組成の破砕ガラスカレツト
を使用するのが良い。細胞状ビーズの製造のためには、
既知組成の細胞化剤およびガラス形成剤を含有するペレ
ツト化供給原料を使用するとよい。固体ビーズおよび細
胞状ビーズの混合物を製造するためには、例えば英国特
許第2176774A号に記載されている如き不完全ガラス化お
よび／または非清橙ガラスの粒子の供給原料を使用する
のがよい。あるいは例えば英国特許第2177082A号および
第2177083A号に記載されている如き化学的結合水を含有
するガラス形成剤組成物の粒子を使用するとよい。
本発明方法はまた種々の大きさのガラス質ビーズの製
造にも好適である。例えばこの方法は５μｍ〜800μｍ
の範囲またはそれ以上の大きさを有する固体ビーズの製
造に使用できる。
本発明はここに示した如き方法で作つたガラス質ビー
ズを含む。
本発明の好ましい実施態様は図面を参照してここに説
明する。
第１図において、ガラス質ビーズを製造するための小
球化炉１は、室２、室を加熱するための装置３および室
の一端５に粒状供給原料を送出するための供給装置４お
よび室の他端７からガラス質ビーズを収集するための装
置６を有する。室２は複数対の対抗壁8,9を有し、これ
らは小球化帯域を規定するそれらの幅より小さい距離で
間隔をあけてあり、室２が上方端５および下方端７を有
するように水平に対して角をつけてある。供給装置４は
室２の上方端５に供給原料を送出するために配置されて
おり、かくして供給原料は重力下に室２中を通ることが
できる、加熱装置３は少なくとも一つの壁8,9を加熱す
るように配置されており、壁間の小球化帯域を通過する
供給原料が輻射熱によつて加熱されるようになつてい
る。
室２は垂直に走つており、外方ハウジング35を有し、
これは四つの部分に分けられた構造を有し、その各々の
支持構造物36、電気加熱素子26および室内壁8,9を有す
る。小球化帯域を規定する室２の４対の対抗内壁8,9
は、それぞれ一対の平行で垂直なグラフアイト板で構成
され、これらの板間の間隔は室の下方程増大している。
室を下ると増大している室壁8,9の間隔が、小球化帯
域を通つて粒子が落下するに従つて粒子を拡げることを
可能にし、この間低いレベルでの小球化帯域壁および粒
子間の接触する危険を保持する。特別の例において壁8,
9はそれらの上方部分において20cmの間隔であけてあ
り、それらの下方部分で30cmの間隔をあけてある、そし
てそれらは幅1mである。室２の最適の高さは炉中での粒
子の所望滞留時間によつて決り、これはひいては製造さ
れるビーズの大きさによつて決る。破砕カレツトから固
体ガラスビーズを作るため、例えば200μｍの平均ビー
ズ直径のためには好適な高さは1.5〜2mであり、平均ビ
ーズ直径800μｍのためには5mである。
各壁中の連続する板間には間隔があり、ガスはこれら
の間隙を通つて下方へ連行され、境界層を形成する。こ
れはまた粒子が小球化帯域の壁に接触することのある傾
向も減ずる。
更に小球化帯域壁が溶融されたガラス質でぬれない材
料のグラフアイトの壁であるため、これらの壁と接触す
るかも知れない粒子がそれらに粘着する低い傾向を有す
る。
加熱素子26は電気抵抗加熱素子であることができ、あ
るいはそれらはグラフアイト板の誘導加熱用誘導コイル
であつてもよい。
改変例において、室２の壁8,9はそれらの間の間隔を
下方に行くに従つて拡げるように垂直に対して反対方向
に傾斜している。
配置は小球化帯域に沿つた異なる帯域を差をもつて加
熱することができる。差のある加熱は細胞状ビーズおよ
び／またはビトロセラミツクビーズの製造、即ち部分的
に失透したガラスの製造に特に有利である。例えば、あ
る供給原料組成物にとつて、400℃〜500℃の範囲温度に
曝される間に粒子が膨張でき、小球化のため800℃〜900
℃に加熱し、部分失透化のために約1200℃に加熱するこ
とが望ましい、これらの全ては細胞状ビトロセラミツク
ビーズ製造のためである。
供給装置４は供給原料溜り16を有し、この溜り16は多
孔室底17および溜り中で供給原料を流動化するためかか
る底を通つて圧縮ガスを供給するための導管18を有す
る。導管18は熱交換器19を通り流動化ガスを予備加熱
し、溜り16中の供給原料粒子を予備加熱する。溜り16
は、小球化帯域の中心を越えて対称的に置かれたスロツ
ト22、供給原料入口21および流動化ガス入口を除いて閉
じられた室20中に置かれている。従つてその室は流動化
ガスによつて加圧されており、従つてスロツト22を通る
粒子供給は小球化帯域を通る自然上昇ガス流によつて妨
害されない。溜り16はスロツト22上に配列されたリツプ
23を有し、かくして流動化された供給原料はそのリツプ
を越えて流れ、スロツト22を通つて小球化のための加熱
室２中へと落下する。供給原料を予備加熱するため室20
中に補助電気加熱装置24を設け、熱交換器19をその室20
内に置く。
500Kg容量の流動床にとつて、溜り底17として、35μ
ｍの有孔度を有する面積部において2m2の不銹鋼を使用
するのが好適である。
処理されたビーズは収集パイプ25を介して集める。こ
のパイプ25は多孔底28および溜め中に集められたビーズ
を流動化するためかかる底を通つて圧力ガスを供給する
ための導管29を有する収集溜り27上で終つている。常温
での流動化ガスの使用は小球化されたビーズを冷却し、
従つてそれらは凝集しない。溜り27は室30中に置かれ、
室30は流動化ガス入口、ビーズ入口25、ビーズオーバー
フロー出口31およびアスピレーター入口32を除いて閉じ
られている。溜り27はリツプ33を有し、リツプ33はその
リツプを越えて流動化された供給ビーズが流れ、ビーズ
オーバーフロー出口31を通つて落下するように置かれて
いる。アスピレーター34は収集パイプ25の基部で僅かの
減圧を維持し、ビーズの溜り27への到着を妨げる停止現
象を導く加熱小球化帯域２中の熱の上昇流を防ぐための
アスピレーター入口32に接続されている。
オーバーフロー出口31を越えて流れるビーズはオーバ
ーフロー収集器37中に集められる。より軽いおよび／ま
たは密でないビーズは、それらが基部に別の収集器40を
有するサイクロン39に導管38で送られるようなときには
アスピレーター入口32を介して吸い上げることができ
る。サイクロンを通過するビーズは更に導管41を介して
基部に最終ビーズ収集器43を有するスリーブフイルター
42へと送られる。オーバーフロー収集器37、サイクロン
収集器40およびスリーブフイルター収集器43にはそれぞ
れ所望に従つてビーズ画分を引き出すため回転可能バル
ブをとりつけてもよい。スリーブフイルターは導管44に
よつてアスピレーター34に接続し、ビーズとの交換で加
熱された吸引ガスは導管45を介して供給室20へと通して
もよく、および／または熱交換器46で冷却し、導管47を
介して加熱室２の基部へ戻してもよい。
全体は実質的に密閉位置であり、電気加熱素子26のお
よび加熱小球化帯域壁8,9を形成するグラフアイト板の
酸化を防止もしくは遅らせるため窒素で充填するのが好
ましい。
第１図に示し、上述した小球化炉は英国特許出願第87
16188号に記載した発明の使用をする。
改変例において、第１図に示した炉はシリンダー状小
球化帯域を有する。
第２図および第３図は、第４図に示した如き小球化炉
との組合せで使用するのに好適である供給原料送出装置
４の別の具体例を示す。
第２図および第３図において、供給原料送出装置４
は、導管18を介して圧縮された流動化ガスを供給する充
気室49からそれらを分離する多孔質底17を有する四つの
コードラント型流動床溜り16を有する。四つの溜り16は
円形で配置され、パイプ50を介して流動床相互連通状態
に置かれている。加熱された小球化帯域へオーバーフロ
ーによつて流動化された供給原料を送出するため供給出
口パイプ51が、オーバーフロー制御パイプ52と同様に設
けてある。これらのオーバーフロー制御出口パイプは送
出出口パイプ51よりも高いレベルにあり、従つて床送出
速度より大きい速度で導管21を介して床を仕込むことに
よつて一定の床の高さを簡単に容易に維持できる。
第２図および第３図に示した例の改変において、供給
原料出口送出パイプ51は、供給原料粒子が四つの流動化
された溜り16の内壁中に形成されたスロツトから流れる
ことができる円錐形シユートで置換する。
第４図は、バーナーチユーブ３を介して可燃性ガス混
合物を供給する小球化帯域を有する燃焼室２を有するシ
リンダー状塔炉を示す。二つの別々の位置4Aおよび4B
は、第２図および第３図に示した如き供給原料送出装置
４のために示す。下方供給原料送出装置位置4Aの供給原
料送出出口パイプ51はバーナーチユーブ３中に突出して
おり、燃焼室２中で小球化のための可燃性ガス混合物に
より、供給原料が上方に向つて連行されるとき、供給原
料がバーナーチユーブに均一に送出されるよう円形対称
で配置されている。
上方供給原料送出装置位置4Bは燃焼室２内にあり、従
つてそれに含まれる供給原料はバーナーの炎で予備加熱
される。その供給原料送出装置の送出出口パイプは、下
方送出装置と同じレベルでバーナーチユーブ３に供給原
料を送出するためより長くなければならないことは判る
であろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による小球化炉の一例の横断面図であ
り、第２図は供給原料送出装置の第二の例の横断面図で
あり、第３図は第２図の供給原料送出装置の部分平面図
であり、第４図は第２図または第３図の供給原料送出装
置を組入れた小球化炉の横断面図である。 １……小球化炉、２……室、３……加熱装置、４……供
給装置、６……収集装置、8,9……壁。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】粒状供給原料を送出するための供給装置、
    供給原料粒子を加熱し、ガラス質ビーズに変換できる小
    球化帯域、および形成されたビーズを収集するための装
    置を有するガラス質ビーズを製造するための小球化炉に
    おいて、前記供給装置が、供給原料粒子の流動床を保持
    するように適応された溜りを有し、溜りが、流動化され
    た粒子が小球化帯域へ送出するため重力下に流動できる
    少なくとも一つのオーバーフロー供給出口開口を有する
    ことを特徴とする小球化炉。
  2. 【請求項２】前記溜りが前記オーバーフロー供給出口開
    口またはその各々のレベルより高いレベルで少なくとも
    一つのオーバーフロー制御出口開口を有する請求項１記
    載の炉。
  3. 【請求項３】前記供給装置が、前記小球化帯域の横断面
    の実質的に対称的に流動化された粒子を送出するよう配
    置されている請求項１または２記載の炉。
  4. 【請求項４】前記流動床中の粒子を予備加熱するため前
    記溜りを加熱するための装置が設けられている請求項１
    〜３の何れかに記載の炉。
  5. 【請求項５】供給原料を小球化帯域に送出し、それに沿
    つて通し、かくして供給原料を加熱し、ガラス質ビーズ
    に変換し、その後ビーズを収集するガラス質ビーズの製
    造方法において、供給原料粒子を、流動床溜りから小球
    化帯域へ流動化されたオーバーフローによつて重力下に
    送出し、小球化帯域でそれらを加熱し、ガラス質ビーズ
    に変換することを特徴とするガラス質ビーズの製造方
    法。
  6. 【請求項６】前記流動床を一定の高さで保つ請求項５記
    載の方法。
  7. 【請求項７】流量化された粒子を前記小球化帯域の横断
    面の実質的に対称的に送出する請求項５または６記載の
    方法。
  8. 【請求項８】供給原料を送出前に前記流動床中で加熱す
    る請求項５〜７の何れかに記載の方法。
  9. 【請求項９】請求項５〜８の何れかに記載の方法で作つ
    たガラス質ビーズ。
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