JP3970991B2

JP3970991B2 - Purification method for glass hollow spheres with excellent water resistance

Info

Publication number: JP3970991B2
Application number: JP24486697A
Authority: JP
Inventors: 則彦八木
Original assignee: 東海工業株式会社
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JPH1179764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス中空球の精製方法、特に火炎中で原料ガラスを発泡させて得られる耐水性に優れたガラス中空球の精製方法にかかるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス中空球は、ガラスバルーン又はガラスバブルとも呼ばれ、近年その用途は益々広がりつつあり、特に、自動車用の各種合成樹脂の添加剤、塗料、パテ、接着剤等の添加剤の他、建築材料や教材用途にもその用途が広がりつつある。
【０００３】
かかるガラス中空球は、中空球製造用のガラスフリットを粉砕して、所定の粒度に調整した後、これを火炎中に通過せしめ、発泡させることにより製造される。すなわち、火炎中にガラス粒子を通過させる際に、ガラス粒子が膨張し、中空球となるのであるが、それと同時に、粒子中の一部揮散しやすい分子が火炎反応により大気中に揮散する。この揮散分子は、その後雰囲気温度が低下すると、析出して微粒子( 揮散微粒子 )となって、ガラス中空球とともに捕集される。そしてさらには、該ガラス中空球の表面に付着するに到る。
【０００４】
この付着成分は、主にアルカリ成分からなるアルカリ微粒子であって、おそらく数μｍ〜サブミクロン程度の、極めて微小な粒子、またはその凝集体である。
中空球を樹脂や塗料の添加剤として使用した場合、アルカリ微粒子が多いと、樹脂と反応が生じて、これらを劣化させ、また樹脂が発泡したり、樹脂相互の接着性を阻害するおそれがあった。
【０００５】
特に、アルカリ分が多いガラス中空球は吸湿性が高く、耐水性が悪くなり、樹脂の流動性を阻害し、樹脂に混合すると好ましくない縞模様が現れたりする。したがって、中空球を精製して、これらアルカリ微粒子成分を除去することが要請される。
【０００６】
従来、これら付着成分を除去して、ガラス中空球を精製するためには、捕集後、水洗してこれらアルカリ付着微粒子を溶解除去することが行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水洗による精製方法を採用した場合、確かにアルカリ微粒子自体は溶解除去されるため、これに起因した耐水性は向上するものの、ポンプ等による圧送過程で、ガラス中空球の破壊が発生し、製品たるガラス中空球の比重が重くなってしまう。また、水洗工程で、長時間水中にあるため、強度劣化の原因となり、さらに、水洗後の乾燥工程においてガラス中空球粒子の飛散を伴うため、回収率が低下するという問題点がある。
【０００８】
一方、特公平２−２７２９５号に、原料ガラス粒子を火炎中で発泡せしめて得られたガラス中空球を、空気と混合冷却した後、サイクロン装置を使用して、ガラス中空球をガス流と分離することが開示されている( 同公報第７欄第４０行〜第８欄第３７行 )。しかしながら、該公報には、固体−気体の分離を行うサイクロン装置を使用して、気体とガラス中空球の分離を行うことが示されてはいるが、その際、アルカリ微粒子を気体とともに分離し、ガラス中空球を精製する、と云う技術思想はない。
【０００９】
本発明者らの検討したところによれば、通常のサイクロンによりガラス中空球をガス流体と分離する場合は、処理流体の供給速度が大きくなるにつれて、ガラス中空体の回収率も大きくできるが、一方でアルカリ微粒子の分離が悪くなってしまう。更にこの場合、工程中での圧力損失が大きくなるため、排気ファンの増強等のため設備が大型化するという問題点があった。また、通常のサイクロンによる場合、サイクロンへのガス供給速度を大きくすることにより、供給速度の増加とともに、サイクロン内壁等への衝突によって破壊されるガラス中空球の割合が無視できなくなるという問題点も存在することを見出した。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明に従えば、中空球製造用の原料ガラス粒子を火炎中で発泡せしめて得られるガラス中空球を含む気体を、サイクロンエレメントを複数個内部に収容し、かつ、該サイクロンエレメントの直径が、１５０〜３００ｍｍφ、排気筒の直径が５０〜１５０ｍｍφであるマルチサイクロンに供給することを特徴とするガラス中空球の精製方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１２】
本発明においては、ガラス中空球を得るために、原料ガラス粒子として粉砕された平均粒径２０〜４０μｍ程度のガラスフリットを使用する。
【００１３】
好ましいガラスフリットの組成はつぎのとおりである( ％は重量％を示す。以下同じ。) 。
【００１４】
【表１】
ＳｉＯ₂＝５８〜７５％好ましくは６０〜７０％
Ｎa₂Ｏ＝３〜１２．５％好ましくは４〜１０％
ＣａＯ＝５〜１５％好ましくは７〜１２％
Ｂ₂Ｏ₃＝２〜２５％好ましくは３〜１９％
Ｂ₂Ｏ₃／Ｎa₂Ｏ＝０．４〜４．５好ましくは０．８〜３．５
【００１５】
ガラスフリット微粒子を中空球に発泡するための手段としては特に制限はなく、公知の手段が採用されうる。例えば、空気にこのガラスフリットの粉砕品を混合したものを搬送して、ＬＰガスのような燃料ガスと混合し、バーナーより火炎を形成させながら流出させる。通常、１０００〜１５００℃の火炎中を、通過せしめる。かくして、発泡率が７０〜９０％( 水に投入せしめて浮上した密度１．０以下のガラス中空球の重量割合 )のガラス中空球を得ることができる。
【００１６】
このようにして、上記のガラスフリットから、以下のような組成を有するガラス中空球を得ることができる。
【００１７】
【表２】
ＳｉＯ₂＝６０〜８０％好ましくは６５〜７５％
Ｎa₂Ｏ＝２〜１２．５％好ましくは３〜８％
ＣａＯ＝５〜１５％好ましくは８〜１３％
Ｂ₂Ｏ₃＝１〜１５％好ましくは２〜１２％
Ｂ₂Ｏ₃／Ｎa₂Ｏ＝０．４〜４．０好ましくは０．８〜３．０
【００１８】
なお、得られた中空球の粒径は４０〜６０μｍ程度であり、これよりずっと粒径の小さいアルカリ微粒子、または、その凝集体が混入している。
【００１９】
さて、本発明において以上の組成を有するガラス中空球は、火炎燃焼排ガスに同伴されて連続的に得られ、これをサイクロンエレメントを複数個内部に収容したマルチサイクロンに供給して、ガラス中空球を排ガスおよび空気と分離してマルチサイクロン下部から回収するとともに、アルカリ微粒子は、該気体とともにマルチサイクロン上部の排気筒から流出させるようにする。
【００２０】
サイクロンは、基本的に円筒形本体( 単にサイクロン本体ともいう )、該円筒形本体の下部のコニカル部、および、該円筒形本体上部の同軸の排気筒から主としてなる装置であって、供給された含塵ガス等の微粒子含有流体に該円筒部で旋回流を与え、該ガス中の微粒子は、該旋回流による遠心力を受けて、円筒形本体の半径方向外側に移動し、壁面に到達した後、壁面に沿って下降し、コニカル部の下部の開口部から取り出されるものである。一方、微粒子を除去された流体は、円筒形本体中心部を旋回上昇し、排気筒を経て、排出されるのである。
【００２１】
本発明で使用されるマルチサイクロンは、図１に縦断面図で模式的に示したように、上記のような形状・作用を奏するサイクロンエレメント１０，１０’，・・・を内部に多数並列に設置・収容した大型サイクロン体２０であって、該サイクロン体２０は、少なくとも (ｉ) 処理すべき微粒子含有気体Ａの集合導入口３０、(ii)および微粒子除去後の気体Ｂの集合排気口４０を上部に、(iii) 分離された微粒子Ｃの集合排出口５０を下部に備えているものである。
【００２２】
該集合導入口３０からサイクロン体内部に導入された微粒子含有気体Ａは、さらに、各々のサイクロンエレメント１０，１０’，・・・に分配導入される。気体の導入は、サイクロンエレメントの接線方向( これを、接線型サイクロン／渦巻き型ともいう )であってもよいが、好ましくは、図に示したように、サイクロンエレメントの導入管近傍に入口案内羽根( ガイドベーン )６０，６０’，・・・を設けて( これを軸流式案内羽根サイクロンという )、微粒子含有気体ａに案内羽根の作用で下降旋回流を与えるようにしたものが望ましい。
【００２３】
各々のサイクロンエレメントの中では、上記した作用により、それぞれ、微粒子含有気体ａが処理され、分離された微粒子は、サイクロンエレメントの下部からｃとして、一方、微粒子を除去された気体( 清浄気体とも云う )ｂは、サイクロンエレメントの排気管７０、７０’から、それぞれ排出される。そして、最終的には、大型サイクロン体の集合排出口５０から分離微粒子Ｃが、同じく、集合排気口４０から清浄気体Ｂが、それぞれ集合した形で排出されるのである。
【００２４】
本発明においては、サイクロンエレメントを複数個内部に収容したマルチサイクロンを用いる。収容するサイクロンエレメントの個数は、とくに制限はなく適宜選択可能であるが、通常４本〜１０００本、好ましくは１０本〜５００本である。サイクロンエレメントの直径Ｄは、それぞれ、１５０〜３００ｍｍφ、好ましくは１６０〜２７０ｍｍφであり、サイクロンエレメントからの排気筒の直径ｄ_eは５０〜１５０ｍｍφ、好ましくは５０〜１００ｍｍφであることが望ましい。なお、排気筒について図のように下部に絞り( オリフィス )８０を設けてある場合には、このオリフィスの最小直径を排気筒の直径ｄ_eとして使用する。また、サイクロンエレメントの円筒部の高さ、および円錐部( コニカル部 )の高さは、それぞれ、直径Ｄの１倍〜３倍程度の範囲で選択することができる。
【００２５】
サイクロンエレメント直径Ｄがこれより小さい場合は、精製回収効率は良好であるが、多数あるサイクロンエレメントのそれぞれについて工程での詰まりや堆積が頻発して全体としてメンテナンスの煩雑さが限度を越え、量産には耐えないことになる。一方、本体直径がこれより大きい場合は、逆に量産には適しているが、回収効率が大きく低下してしまい論外である。
【００２６】
また、排気筒の直径ｄ_eが、これより小さい場合は、個々のサイクロンエレメントの精製回収効率は良好であるが、マルチサイクロン( すなわち、大型サイクロン体 )としての入口、出口間( すなわち集合導入口−集合排気口間 )の全体としての圧力損失が非常に高くなり、このための排気ファンまたは送風機として著しく大型のものを使用しなければならなくなるので、エネルギー効率の面から、これまた実際的ではない。逆に、排気筒の直径がこれより大きい場合は、精製回収効率が大きく低下してしまい、問題にならない。
【００２７】
つぎに、サイクロンに供給する気体流速について述べる。通常の集塵操作においては、サイクロンへの導入速度、すなわち、導入口の断面積( ｍ²) 当たりの気体流量( ｍ³／ｓ )、すなわち導入流速( ｍ／ｓ )は大きい程、分離効率( 回収効率 )が高くなること、および、それ以上にすると、圧力損失が大きくなることを考慮し、通常、１５ｍ／ｓを越えるような流速で上限としては２０ｍ／ｓ程度を採用している。この場合、回収率として、９８％〜９９％程度が期待できるとされている。
【００２８】
しかしながら、注意しなければならないことは、本発明が対象としているような、ガラス中空球の精製のような場合は、全く事情が異なることである。なぜなら、本発明者らが見出したところによれば、もし、通常の集塵操作の好ましい導入条件である１５〜２０ｍ／ｓのような流速でガラス中空球をサイクロンに供給した場合には、回収率が上がるどころか、サイクロン内壁への衝突等のために、相当量のガラス中空球がサイクロン内部で破損・破壊されてしまうと云う致命的な問題が起きる。中空組織が破壊されたガラス球は、もはやガラス中空球ではなく、商品価値の低い単なるガラス粒子にすぎないのである。すなわち、比重がガラス中空球としての所定の比重( ０．１〜０．８ )を越えて大きく逸脱したものとなり、商品価値は著しく低下する。
【００２９】
一方、ガラス中空球の破損・破壊を避けるため、気体導入流速を下げた場合、特に５ｍ／ｓより下げた場合は、回収率が下がるとともに、配管中で、閉塞が避けられなくなり、これまた好ましくない。本発明においては、従って、ガラス中空球を含む気体は、それぞれのサイクロンエレメントに、好ましくは流速５〜１５ｍ／ｓ、さらに好ましくは７〜１０ｍ／ｓで供給される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に従えば、アルカリ微粒子の分離を十分大きく保持し、かつ、精製品回収率を大きくすることができ、さらに、ガラス中空球の比重が小さい場合も、工程中における破壊を防止することができる。すなわち、具体的には、サイクロンエレメントの数を、ガラス中空球を含有する気体の供給流量の増加にあわせて、例えば数本から数百本まで、増加させ適宜選択することにより、個々のサイクロンエレメント当たりの処理流量を、常に最適流量および最適条件に容易に確定することができる。具体的には、本発明の精製方法に従えば、ガラス中空球の平均比重が０．１〜０．８、より好ましくは、０．２〜０．５と広範囲に対応し、精製品の回収率８５〜９０％、より好ましくは、９０％以上を達成することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。
▲１▼ なお、精製品回収率はつぎのようにして算出した。
【００３２】
精製品回収率＝( 回収されたガラス中空体重量／供給したガラス中空体重量 )
▲２▼ また回収品平均比重はＡＳＴＭＤ２８４１に従い、空気比較式ピクノメータを使用して測定した。
▲３▼ 微粒子精製分離効率は、アルカリ度に対応する精製ガラス中空球のＰＨで表示した。ＰＨの測定方法は１００ccの純水にガラス中空球１ｇを投入して１０分間攪拌した後、ＰＨメーターで測定することによった。
【００３３】
〔実施例１〕
ガラス中空球製造用ガラスフリットを平均粒径３０μｍに粉砕し、温度１４００℃の火炎中を通過せしめることにより、発泡させた。得られたガラス中空球および揮散微粒子を、３００ｍ³／分の火炎燃焼排ガスと共に、マルチサイクロンに供給した。
【００３４】
この時得られたガラス中空球の組成は以下のとおりであった。
【００３５】
【表３】
ＳｉＯ₂＝７０．５％
Ｎa₂Ｏ＝４．８％
ＣａＯ＝１１．１％
Ｂ₂Ｏ₃＝７．７％
その他＝５．３％
Ｂ₂Ｏ₃／Ｎa₂Ｏ＝１．６
【００３６】
使用したマルチサイクロンは、サイクロンエレメント直径Ｄ１６５ｍｍ、排気筒直径ｄ_e５０ｍｍのものを、３５本収容したサイクロン体である。サイクロンエレメントは図１に示したように、入口案内羽根を設けた軸流式案内羽根型のサイクロンであって、処理気体の供給速度は１５ｍ／ｓであった。
【００３７】
精製ガラス中空球回収率( 精製品回収率 )は９６％、精製ガラス中空球の平均比重( 回収品平均比重 )は０．８０であった。また、ＰＨは８．６であった。
【００３８】
〔実施例２〕〜〔実施例６〕
原料ガラス粒子に含まれる発泡剤の含有量を変えることにより得られるガラス中空球の平均比重を表４に示したものにした。更にマルチサイクロンとして、サイクロンエレメント本数、サイクロンエレメント直径、排気管直径をそれぞれ、表４に示したものを使用し、かつ、サイクロンエレメントへの処理気体の供給速度を表４に示したように変更した他は、実施例１と同様の実験を行った。精製品の回収率、平均比重、およびＰＨ値を実施例１の結果と併せて表４に示した。
【００３９】
【表４】

【００４０】
〔比較例１〕
実施例１の条件でガラスフリットを発泡処理させて得られたガラス中空球( 平均比重が０．３６になるように、原料ガラス粒子中の発泡剤の含有量を調整 )および揮散微粒子を、バグフィルターにより捕集し、これを水洗して揮散微粒子を溶解除去し、さらに乾燥した。
【００４１】
精製品回収率は６５％であった。また、水洗前の捕集品のＰＨは８．９、水洗後は８．６であった。
【００４２】
〔比較例２〕〜〔比較例３〕
サイクロンとして、マルチサイクロンに代えて、サイクロン直径１８００ｍｍφ、排気筒直径９００ｍｍφの単一のサイクロンを使用し、得られるガラス中空球の平均比重が０．６０になるように原料ガラス粒子中の発泡剤の含有量を調整し、かつ、処理気体の流量を変えた他は、実施例１と同様の実験を行った。
【００４３】
精製品回収率およびＰＨ値を比較例１の結果と併せて表５に示した。
【００４４】
〔比較例４〕〜〔比較例５〕
マルチサイクロンとして、サイクロンエレメント本数、サイクロンエレメント直径、排気管直径をそれぞれ、表５に示したものを使用し、かつ、サイクロンエレメントへの処理気体の供給速度を表５に示したように変更した他は、実施例１と同様の実験を行った。精製品回収率およびＰＨ値を表５に示した。
【００４５】
【表５】

【００４６】
表４および表５から明らかなように、本発明のマルチサイクロンを用いてガラス中空球を精製することにより、回収品平均比重０．１〜０．８のいずれの場合でも、精製品回収率８５〜９６％と高く、また、精製品のＰＨ値は８．６であり、水洗品のＰＨが８．６であることを考慮すると、水洗をすることなく十分な耐水性を有していることがわかる。
【００４７】
これに比較して、水洗による精製方法の場合は、精製品回収率が低く、ガラス中空球の損失が非常に大きいことがわかる。また、単一サイクロンによる精製方法の場合は、精製品回収率が著しく低いことがわかる。一方、この場合、回収率を高めると、回収品ＰＨが増加してしまう。マルチサイクロンを使用する精製方法の場合であっても、比較例４や比較例５の場合は、分離効率が低く、精製品回収率が低かった。また、比較例５の場合は、旋回流による遠心力が弱いため、この条件で運転した場合、サイクロン内部や配管の閉塞やブリッジングが発生しやすく、長時間の運転は困難であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するためのマルチサイクロン装置を示す縦断面図
【符号の説明】
１０サイクロンエレメント
１０’サイクロンエレメント
２０大型サイクロン体
３０集合導入口
４０集合排気口
５０集合排出口
６０入口案内羽根( ガイドベーン )
６０’入口案内羽根( ガイドベーン )
７０サイクロンエレメント排気管
７０’サイクロンエレメント排気管
８０排気管先端オリフィス
８０’排気管先端オリフィス
Ａ微粒子含有気体
Ｂ清浄気体
Ｃ分離微粒子
Ｄサイクロンエレメントの本体直径
ａサイクロンエレメントに流入する微粒子含有気体
ｂサイクロンエレメントからの清浄気体
ｃサイクロンエレメントからの分離微粒子
ｄ_e サイクロンエレメントの排気管の直径[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for purifying glass hollow spheres, particularly a method for purifying glass hollow spheres excellent in water resistance obtained by foaming raw glass in a flame.
[0002]
[Prior art]
Glass hollow spheres are also called glass balloons or glass bubbles, and their uses are becoming increasingly widespread in recent years. In particular, in addition to additives such as various synthetic resins for automobiles, paints, putty, adhesives, etc., building materials Its use is also expanding to teaching materials.
[0003]
Such glass hollow spheres are produced by pulverizing a glass frit for producing a hollow sphere, adjusting it to a predetermined particle size, passing it through a flame, and foaming it. That is, when the glass particles are passed through the flame, the glass particles expand and become hollow spheres, but at the same time, molecules that are easily volatilized in the particles volatilize in the atmosphere by the flame reaction. When the atmospheric temperature is subsequently lowered, the volatilized molecules are precipitated to form fine particles (volatilized fine particles) and are collected together with the glass hollow spheres. Furthermore, it comes to adhere to the surface of the glass hollow sphere.
[0004]
This adhering component is an alkali fine particle mainly composed of an alkali component, and is an extremely fine particle of about several μm to submicron, or an aggregate thereof.
When hollow spheres are used as additives for resins and paints, if there are a large number of alkali fine particles, they may react with the resin and degrade them, and the resin may foam or hinder the adhesion between the resins. It was.
[0005]
In particular, glass hollow spheres with a high alkali content have high hygroscopicity, poor water resistance, impede resin fluidity, and when mixed with resin, an undesirable stripe pattern appears. Therefore, it is required to purify the hollow sphere to remove these alkali fine particle components.
[0006]
Conventionally, in order to remove these adhering components and purify the glass hollow spheres, it has been carried out after the collection and washing with water to dissolve and remove these alkali adhering fine particles.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when adopting a purification method by washing with water, the alkali fine particles themselves are surely dissolved and removed, so the water resistance resulting from this is improved, but in the process of pumping with a pump or the like, the glass hollow sphere is broken, The specific gravity of the product glass hollow sphere becomes heavy. Moreover, since it has been in the water for a long time in the water washing step, it causes strength deterioration, and further, there is a problem that the recovery rate is lowered because glass hollow sphere particles are scattered in the drying step after water washing.
[0008]
On the other hand, in Japanese Patent Publication No. 2-27295, glass hollow spheres obtained by foaming raw glass particles in a flame are mixed and cooled with air, and then the glass hollow spheres are separated from the gas flow using a cyclone apparatus. Is disclosed (column 7, line 40 to column 8, line 37). However, the publication discloses that a cyclone apparatus for solid-gas separation is used to separate a gas and a glass hollow sphere. At that time, alkali fine particles are separated from the gas, There is no technical idea to purify glass hollow spheres.
[0009]
According to the study by the present inventors, when the glass hollow sphere is separated from the gas fluid by a normal cyclone, the recovery rate of the glass hollow body can be increased as the processing fluid supply speed increases. As a result, separation of the alkali fine particles becomes worse. Further, in this case, since the pressure loss during the process becomes large, there is a problem that the equipment is enlarged due to the enhancement of the exhaust fan. In addition, in the case of a normal cyclone, there is a problem that by increasing the gas supply rate to the cyclone, the rate of glass hollow spheres destroyed by collision with the cyclone inner wall etc. cannot be ignored as the supply rate increases. I found out.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. According to the present invention, a gas containing glass hollow spheres obtained by foaming raw glass particles for producing hollow spheres in a flame is provided with a plurality of cyclone elements. There is provided a method for purifying glass hollow spheres, characterized in that the glass hollow spheres are supplied into a multi-cyclone which is housed inside the individual and has a cyclone element having a diameter of 150 to 300 mmφ and an exhaust tube having a diameter of 50 to 150 mmφ.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0012]
In the present invention, in order to obtain a glass hollow sphere, a glass frit having an average particle diameter of about 20 to 40 μm pulverized as raw glass particles is used.
[0013]
The composition of the preferred glass frit is as follows (% indicates% by weight; the same applies hereinafter).
[0014]
[Table 1]
SiO ₂ = 58 to 75%, preferably 60 to 70%
Na ₂ O = 3 to 12.5%, preferably 4 to 10%
CaO = 5-15%, preferably 7-12%
B ₂ O ₃ = 2-25%, preferably 3-19%
B ₂ O ₃ / Na ₂ O = 0.4 to 4.5, preferably 0.8 to 3.5
[0015]
The means for foaming the glass frit fine particles into the hollow sphere is not particularly limited, and known means can be adopted. For example, a mixture of pulverized glass frit mixed with air is conveyed, mixed with a fuel gas such as LP gas, and discharged from a burner while forming a flame. Usually, it is passed through a flame of 1000-1500 ° C. Thus, it is possible to obtain glass hollow spheres having a foaming ratio of 70 to 90% (weight ratio of glass hollow spheres having a density of 1.0 or less floated by being introduced into water).
[0016]
Thus, the glass hollow sphere which has the following compositions can be obtained from said glass frit.
[0017]
[Table 2]
SiO ₂ = 60-80%, preferably 65-75%
Na ₂ O = _{2 to} 12.5%, preferably 3 to 8%
CaO = 5-15%, preferably 8-13%
B ₂ O ₃ = 1-15%, preferably 2-12%
B ₂ O ₃ / Na ₂ O = 0.4 to 4.0, preferably 0.8 to 3.0
[0018]
In addition, the particle diameter of the obtained hollow sphere is about 40 to 60 μm, and alkali fine particles having a much smaller particle diameter or aggregates thereof are mixed therein.
[0019]
Now, in the present invention, the glass hollow sphere having the above composition is obtained continuously by being accompanied by the flame combustion exhaust gas, and this is supplied to a multi-cyclone in which a plurality of cyclone elements are housed, whereby the glass hollow sphere is obtained. Separated from the exhaust gas and air and recovered from the lower part of the multicyclone, the alkali fine particles are allowed to flow out of the exhaust pipe at the upper part of the multicyclone together with the gas.
[0020]
The cyclone is a device mainly composed of a cylindrical main body (also simply referred to as a cyclone main body), a conical part at the bottom of the cylindrical main body, and a coaxial exhaust pipe at the upper part of the cylindrical main body. A swirl flow is given to the fluid containing fine particles such as dust-containing gas in the cylindrical portion, and the fine particles in the gas are subjected to the centrifugal force by the swirl flow, move to the outside in the radial direction of the cylindrical body, and reach the wall surface. Then, it descends along the wall surface and is taken out from the opening below the conical part. On the other hand, the fluid from which the fine particles have been removed swirls and rises in the central part of the cylindrical main body, and is discharged through the exhaust pipe.
[0021]
The multi-cyclone used in the present invention has a large number of

cyclone elements

10, 10 ′,... A large cyclone body 20 installed and accommodated, wherein the cyclone body 20 includes at least (i) a collection inlet 30 of the particulate-containing gas A to be treated, (ii) and a collection outlet 40 of the gas B after the particulate removal. And (iii) a collection outlet 50 for the separated fine particles C is provided at the lower part.
[0022]
The fine particle-containing gas A introduced into the cyclone body from the collective inlet 30 is further distributed and introduced into the

cyclone elements

10, 10 ′,. The gas may be introduced in the tangential direction of the cyclone element (this is also referred to as a tangential cyclone / swirl type), but preferably, as shown in the drawing, the inlet guide vane is located near the introduction pipe of the cyclone element. (Guide vanes) 60, 60 ′,... Are provided (this is referred to as an axial flow type guide blade cyclone), and a downward swirling flow is preferably given to the fine particle-containing gas a by the action of the guide blades.
[0023]
In each cyclone element, the fine particle-containing gas a is treated by the above-described action, and the separated fine particles are designated as c from the lower part of the cyclone element, while the gas from which the fine particles have been removed (also referred to as a clean gas). ) b is discharged from the exhaust pipes 70 and 70 'of the cyclone element. Finally, the separated particulates C are discharged from the large cyclone collective discharge port 50 and the clean gas B is discharged from the collective exhaust port 40 in an aggregated manner.
[0024]
In the present invention, a multi-cyclone having a plurality of cyclone elements accommodated therein is used. The number of cyclone elements to be accommodated is not particularly limited and can be appropriately selected, but is usually 4 to 1000, preferably 10 to 500. The diameter D of the cyclone elements, respectively, 150～300Mmfai, preferably 160～270Mmfai, the diameter d _e of the exhaust pipe from the cyclone elements 50～150Mmfai, it is desirable that preferably is 50～100Mmfai. If the exhaust pipe is provided with a restriction (orifice) 80 as shown in the drawing, the minimum diameter of this orifice is used as the diameter d _e of the exhaust pipe. Further, the height of the cylindrical portion of the cyclone element and the height of the conical portion (conical portion) can be selected in the range of about 1 to 3 times the diameter D, respectively.
[0025]
If the cyclone element diameter D is smaller than this, the purification and recovery efficiency is good, but clogging and accumulation in the process occur frequently for each of the many cyclone elements, and the overall maintenance complexity exceeds the limit, leading to mass production. Will not endure. On the other hand, when the main body diameter is larger than this, it is suitable for mass production, but the recovery efficiency is greatly reduced, which is out of the question.
[0026]
Further, if the diameter d _e of the exhaust tube is smaller than this, although the purification and recovery efficiency of the individual cyclones element is good, multi-cyclone (i.e., Cyclone body) inlet as, inter outlet (i.e. set inlet -The overall pressure loss between the exhaust outlets) is very high, and an extremely large exhaust fan or blower must be used for this purpose. Absent. On the other hand, when the diameter of the exhaust pipe is larger than this, the purification and recovery efficiency is greatly reduced, which does not cause a problem.
[0027]
Next, the gas flow rate supplied to the cyclone will be described. In a normal dust collection operation, the separation speed increases as the introduction speed into the cyclone, that is, the gas flow rate (m ³ / s) per cross-sectional area (m ² ) of the introduction port, that is, the introduction flow velocity (m / s) increases. Considering the fact that (recovery efficiency) is high and the pressure loss is increased when the (recovery efficiency) is higher than that, a flow rate exceeding 15 m / s is usually adopted as the upper limit of about 20 m / s. In this case, a recovery rate of about 98% to 99% can be expected.
[0028]
However, it should be noted that the situation is completely different in the case of purification of glass hollow spheres, which is the subject of the present invention. The present inventors have found that if glass hollow spheres are supplied to the cyclone at a flow rate of 15 to 20 m / s, which is a preferable introduction condition for normal dust collection operation, recovery is possible. Instead of increasing the rate, a fatal problem arises that a considerable amount of glass hollow spheres are broken and destroyed inside the cyclone due to collision with the inner wall of the cyclone. The glass sphere in which the hollow structure is broken is no longer a glass hollow sphere, but merely a glass particle having a low commercial value. That is, the specific gravity greatly deviates beyond a predetermined specific gravity (0.1 to 0.8) as a glass hollow sphere, and the commercial value is remarkably lowered.
[0029]
On the other hand, in order to avoid breakage / breakage of the glass hollow sphere, when the gas introduction flow rate is lowered, especially when it is lower than 5 m / s, the recovery rate is lowered, and blockage is unavoidable in the piping, which is also preferable. Absent. In the present invention, therefore, the gas containing glass hollow spheres is preferably supplied to each cyclone element at a flow rate of 5-15 m / s, more preferably 7-10 m / s.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to keep the separation of the alkali fine particles sufficiently large, increase the purified product recovery rate, and prevent breakage during the process even when the specific gravity of the glass hollow sphere is small. it can. That is, specifically, the number of cyclone elements is increased from several to several hundred, for example, in accordance with the increase in the supply flow rate of the gas containing glass hollow spheres, so that individual cyclone elements are appropriately selected. The hit processing flow rate can always be easily determined to the optimum flow rate and optimum conditions. Specifically, according to the purification method of the present invention, the average specific gravity of the glass hollow sphere corresponds to a wide range of 0.1 to 0.8, more preferably 0.2 to 0.5, and the collection of purified products A rate of 85-90%, more preferably 90% or more can be achieved.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.
(1) The purified product recovery rate was calculated as follows.
[0032]
Refined product recovery rate = (weight of recovered glass hollow body / weight of supplied glass hollow body)
(2) The average specific gravity of the recovered product was measured using an air comparison pycnometer according to ASTM D2841.
{Circle around (3)} The fine particle separation efficiency is indicated by the pH of the purified glass hollow sphere corresponding to the alkalinity. PH was measured by adding 1 g of glass hollow spheres to 100 cc pure water and stirring for 10 minutes, and then measuring with a PH meter.
[0033]
[Example 1]
A glass frit for producing glass hollow spheres was pulverized to an average particle size of 30 μm and passed through a flame having a temperature of 1400 ° C. to cause foaming. The obtained glass hollow spheres and volatilized fine particles were supplied to a multi-cyclone together with a flame combustion exhaust gas of 300 m ³ / min.
[0034]
The composition of the glass hollow sphere obtained at this time was as follows.
[0035]
[Table 3]
SiO ₂ = 70.5%
Na ₂ O = 4.8%
CaO = 11.1%
B ₂ O ₃ = 7.7%
Others = 5.3%
B ₂ O ₃ / Na ₂ O = 1.6
[0036]
Cyclone used was a cyclone element diameter D165mm, those of the exhaust tube diameter d _e 50 mm, a cyclone body which accommodates 35 present. As shown in FIG. 1, the cyclone element was an axial flow type guide blade type cyclone provided with an inlet guide blade, and the supply speed of the processing gas was 15 m / s.
[0037]
The purified glass hollow sphere recovery rate (purified product recovery rate) was 96%, and the purified glass hollow sphere average specific gravity (recovered product average specific gravity) was 0.80. Moreover, PH was 8.6.
[0038]
[Example 2] to [Example 6]
Table 4 shows the average specific gravity of glass hollow spheres obtained by changing the content of the foaming agent contained in the raw glass particles. Further, as the multi-cyclone, the number of cyclone elements, the diameter of the cyclone element, and the diameter of the exhaust pipe were respectively used as shown in Table 4, and the supply speed of the processing gas to the cyclone element was changed as shown in Table 4. Otherwise, the same experiment as in Example 1 was performed. The recovery rate, average specific gravity, and pH value of the purified product are shown in Table 4 together with the results of Example 1.
[0039]
[Table 4]

[0040]
[Comparative Example 1]
Glass hollow spheres obtained by foaming glass frit under the conditions of Example 1 (adjusting the content of the foaming agent in the raw glass particles so that the average specific gravity is 0.36) and volatilizing fine particles This was collected by a filter, washed with water to dissolve and remove volatilized fine particles, and further dried.
[0041]
The purified product recovery rate was 65%. Moreover, PH of the collected product before water washing was 8.9, and after water washing was 8.6.
[0042]
[Comparative Example 2] to [Comparative Example 3]
As a cyclone, a single cyclone having a cyclone diameter of 1800 mmφ and an exhaust tube diameter of 900 mmφ is used instead of a multicyclone, and the foaming agent in the raw glass particles is adjusted so that the average specific gravity of the obtained glass hollow spheres is 0.60. The same experiment as in Example 1 was performed except that the content was adjusted and the flow rate of the processing gas was changed.
[0043]
The purified product recovery rate and the PH value are shown in Table 5 together with the results of Comparative Example 1.
[0044]
[Comparative Example 4] to [Comparative Example 5]
As the multi-cyclone, the number of cyclone elements, cyclone element diameter, and exhaust pipe diameter shown in Table 5 were used, and the processing gas supply rate to the cyclone element was changed as shown in Table 5. Conducted the same experiment as in Example 1. The purified product recovery rate and PH value are shown in Table 5.
[0045]
[Table 5]

[0046]
As is apparent from Tables 4 and 5, by purifying glass hollow spheres using the multi-cyclone of the present invention, the purified product recovery rate 85 in any case of the recovered product average specific gravity of 0.1 to 0.8. Considering that the pH value of the purified product is 8.6 and the pH value of the washed product is 8.6, it should have sufficient water resistance without being washed. I understand.
[0047]
Compared with this, in the case of the purification method by washing with water, it can be seen that the product recovery rate is low and the loss of glass hollow spheres is very large. In addition, in the case of the purification method using a single cyclone, it can be seen that the product recovery rate is remarkably low. On the other hand, in this case, when the recovery rate is increased, the recovered product PH increases. Even in the case of a purification method using a multicyclone, in Comparative Examples 4 and 5, the separation efficiency was low and the purified product recovery rate was low. Moreover, in the case of the comparative example 5, since the centrifugal force due to the swirl flow is weak, it is confirmed that when operated under this condition, the inside of the cyclone and piping are easily blocked and bridging, and it is difficult to operate for a long time. It was done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a multi-cyclone device for carrying out the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cyclone element 10 'Cyclone element 20 Large cyclone body 30 Collecting introduction port 40 Collecting exhaust port 50 Collecting discharge port 60 Inlet guide vane (guide vane)
60 'inlet guide vane (guide vane)
70 Cyclone Element Exhaust Pipe 70 'Cyclone Element Exhaust Pipe 80 Exhaust Pipe Tip Orifice 80' Exhaust Pipe Tip Orifice A Fine Particle-Containing Gas B Clean Gas C Separated Fine Particle D Cyclone Element Body Diameter a Fine Particle Containing Gas b Cyclone Element b Cyclone Element the diameter of the exhaust pipe of the separating particulate d _e cyclone elements from the clean gas c cyclone elements from

Claims

A gas containing glass hollow spheres obtained by foaming raw glass particles for producing hollow spheres in a flame contains a plurality of cyclone elements inside, and the diameter of the cyclone elements is 150 to 300 mmφ, an exhaust cylinder A method for purifying glass hollow spheres, characterized in that it is supplied to a multi-cyclone having a diameter of 50 to 150 mmφ.

The method for purifying glass hollow spheres according to claim 1, wherein a gas containing glass hollow spheres is supplied to each cyclone element at a flow rate of 5 to 15 m / s.

Major chemical composition of the glass hollow _{spheres, SiO 2 = 60~80%, Na} 2 O = 2~12.5%, CaO = 1~15%, B 2 O 3 = 1-15% of claim 1 or 2. The method for purifying glass hollow spheres according to 2.

The method for purifying glass hollow spheres according to any one of claims 1 to 3, wherein the average specific gravity of the purified glass hollow spheres is 0.1 to 0.8.