JP5550440B2 - 粉体焼成プラントの運転方法 - Google Patents

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Description

本発明は粉体焼成プラントの運転方法に関するものである。
電子工業製品の原料粉体を焼成する場合には、匣鉢と呼ばれる窯道具の内部に粉体を収納して焼成が行なわれるのが一般的である（例えば、特許文献１）。工業的には所定の焼成温度カーブが形成された連続炉の一端から匣鉢を順次炉内に入れ、炉内を移動させつつ焼成を行い、他端から取り出す連続焼成が実施されている。
連続焼成炉の他端から取り出された匣鉢内の粉体は次工程の粉体回収工程で回収される。粉体回収温度は粉体により規定され、例えば、近年安全性の高い正極材として需要増加が予想されるリン酸鉄系の正極材の原料等、低酸素雰囲気での焼成が必要となる粉体は、焼成後の大気曝露温度が５０℃以下に制限されるものもある。このような場合、粉体を低酸素雰囲気で冷却する長大な粉体冷却スペースを設置することが必要となり、粉体焼成プラントが大型化するため、省スペースの観点から好ましくないという問題があった。
特開２００９−２９２７０４号公報
本発明の目的は前記問題を解決し、匣鉢を利用した粉体焼成に際し、粉体焼成プラントを大型化することなく各種の焼成条件での粉体焼成に対応可能とする粉体焼成プラントの運転方法を提供することである。
上記課題を解決するためになされた本発明の粉体焼成プラントの運転方法は、粉体を収納した匣鉢を順次炉内の一端から他端へと移動させながら焼成を行う連続焼成工程と、連続焼成炉から取り出された匣鉢内の粉体を回収する粉体回収工程と、粉体回収工程で粉体を回収され空になった空匣鉢を次工程に搬送する空匣鉢搬送工程を有する粉体焼成プラントの匣鉢搬送方法であって、粉体回収工程において、長辺が匣鉢内面の一辺と略同一長さであるヘラ状の吸引口を有する粉体吸引ノズルから、匣鉢内の粉体を層状に吸引して回収することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の粉体焼成プラントの運転方法において、粉体吸引ノズルが、吸引口の短辺側の外側面に気体噴出用ノズルを備え、匣鉢内の粉体の途中で該気体噴出用ノズルから匣鉢内のコーナー部に気体を噴射することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の粉体焼成プラントの運転方法において、気体噴出用ノズルへ気体を供給する供給管への気体流入を三方弁で制御することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の粉体焼成プラントの運転方法において、連続焼成炉が低酸素雰囲気で焼成を行う雰囲気炉であって、雰囲気炉の出口側に炉内雰囲気と大気との置換を行う置換室を備え、前記粉体吸引ノズルと、該粉体吸引ノズルから吸引された粉体を輸送する輸送ラインを有する粉体回収手段を置換室の前段または置換室に設け、置換室に粉体回収後の空匣鉢を積み上げることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の粉体焼成プラントの運転方法において、前記輸送ラインの他端部に粉体回収装置を備え、該粉体回収装置で粉体を回収された雰囲気ガスを、再び雰囲気ガスとして粉体回収手段の系内に供給することを特徴とするものである。
本発明に係る粉体焼成プラントの運転方法によれば、粉体を収納した匣鉢を順次炉内の一端から他端へと移動させながら焼成を行う連続焼成工程と、連続焼成炉から取り出された匣鉢内の粉体を回収する粉体回収工程と、粉体回収工程で粉体を回収され空になった空匣鉢を次工程に搬送する空匣鉢搬送工程を有する粉体焼成プラントの匣鉢搬送方法であって、粉体回収工程において、長辺が匣鉢内面の一辺と略同一長さであるヘラ状の吸引口を有する粉体吸引ノズルから、匣鉢内の粉体を層状に吸引して回収する構成により、粉体回収工程において、同時に粉体の冷却を効率よく行うことができるため、従来、焼成後の匣鉢内で粉体を冷却させる場合には必要であった長大な粉体冷却スペースの設置が不要となり、プラントを大型化することなく、各種の焼成条件での粉体焼成に対応することができる。
請求項２記載の発明によれば、粉体吸引ノズルが、吸引口の短辺側の外側面に気体噴出用ノズルを備え、匣鉢内の粉体回収途中に該気体噴出用ノズルから匣鉢内のコーナー部に気体を噴射する構成により、匣鉢のコーナー部に付着して残留している粉体を完全に除去することができ、匣鉢に粉体が残留する場合に生じる問題（粉体回収率の低下による歩留まりの悪化や、残留粉体の２度焼きによる粉体品質劣化の要因となる問題）を効果的に回避することができる。
請求項３記載の発明によれば、気体噴出用ノズルへ気体を供給する供給管への気体流入を三方弁で制御する構成により、気体噴出用ノズルからの気体噴出開始時の差圧が大きくなることを抑制し、粉体への気体噴出圧を最適化することができる。
請求項４記載の発明によれば、連続焼成炉が低酸素雰囲気で焼成を行う雰囲気炉であって、雰囲気炉の出口側に炉内雰囲気と大気との置換を行う置換室を備え、前記粉体吸引ノズルと、該粉体吸引ノズルから吸引された粉体を輸送する輸送ラインを有する粉体回収手段を置換室の前段または置換室に設け、置換室に粉体回収後の空匣鉢を積み上げる構成により、置換室の床面積を小さくすることができる。これにより、プラントの省スペース化とともに、置換室内を充填するのに必要な雰囲気ガス量も抑制することができる。
請求項５記載の発明によれば、前記輸送ラインの他端部に粉体回収装置を備え、該粉体回収装置で粉体を回収された雰囲気ガスを、再び雰囲気ガスとして粉体回収手段の系内に供給するものとする構成により、雰囲気ガスの循環利用が可能となり、プラント運転の低コスト化が図られる。
粉体焼成プラントの全体構成説明図である。 粉体回収手段の説明図である。 粉体吸引ノズルの正面説明図である。 図３の側面図である。
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。図１は粉体焼成プラントの全体構成説明図、図２に粉体回収工程で使用する粉体回収手段の説明図であり、各図において、１は連続焼成炉、２は粉体回収手段、３は空匣鉢搬送ライン、４は匣鉢を示す。
粉体回収手段２は、図２に示すように、匣鉢内の粉体を吸引する粉体吸引ノズル２１と、粉体吸引ノズル２１から吸引された粉体を輸送する輸送ライン２２を有し、粉体吸引ノズル２１は、図３および図４に示すように、長辺が匣鉢の一辺と略同一長さであるヘラ状の吸引口２３を有し、吸引口２３の短辺側の外側面に、気体噴出用ノズル２４を備える。
図１に示すように、粉体焼成プラントは、粉体を収納した匣鉢４を順次炉内の一端から他端へと移動させながら焼成を行う連続焼成炉１と、連続焼成炉１から取り出された匣鉢内の粉体を回収する粉体回収手段２と、粉体回収手段２によって粉体を回収され空になった空匣鉢を次工程に搬送する空匣鉢搬送ライン３を有する。
本実施形態は、低酸素雰囲気での焼成が必要となる粉体の焼成に適した粉体焼成プラントに関するものであり、連続焼成炉１内は窒素雰囲気である。
連続焼成炉１で焼成された粉体の粉体温度は、連続焼成炉の出口部においても数百℃の高温である。低酸素雰囲気での焼成が必要となる粉体の大気曝露温度は通常１００℃以下とされ、従来、連続焼成炉１の出口側に長大な粉体冷却スペースを設置し、ここで粉体を大気曝露温度まで冷却した後に匣鉢からの回収を行っていた。これに対し、本実施形態では、長辺が匣鉢の一辺と略同一長さであるヘラ状の吸引口２３を有する粉体吸引ノズ２１ルを使用して、匣鉢内に収納された数百℃の高温粉体をその表層から一層ずつ剥いでいくように層状に吸引して回収し、粉体の回収時に同時に冷却を行う構成により、従来の長大な粉体冷却スペースの設置を不要としている。
なお、匣鉢内の粉体を層状に吸引することなく、単に、匣鉢内に吸引圧を持つ円筒形あるいは方形のノズルを挿入して粉体を低酸素雰囲気で吸引し、粉体輸送中に冷却を行った場合には、匣鉢内の粉体が塊状のまま輸送されてしまい、満足な冷却を得られないため好ましくない。
図２に示すように、粉体吸引ノズル２１を使用して回収された粉体を輸送する輸送ライン２２の他端部に粉体回収装置６を備え、粉体回収装置６で粉体を回収された雰囲気ガスを、再び雰囲気ガスとして例えば粉体回収手段２の系内に供給することにより、雰囲気ガスの総使用量を削減することができる。
粉体吸引ノズル２１を使用して、匣鉢内の高温粉体を層状に吸引して回収した後、気体噴出用ノズル２４から匣鉢内のコーナー部に気体を噴射することにより、匣鉢のコーナー部に付着して残留している粉体を完全に除去することができ、匣鉢に粉体が残留する場合に生じる問題（粉体回収率の低下による歩留まりの悪化や、残留粉体の２度焼きによる粉体品質劣化の要因となる問題）を効果的に回避することができる。
気体噴出用ノズル２４への気体供給は三方弁７によって制御されており、気体噴出開始時における急激な圧力変動を抑制し、過剰圧力により粉体が匣鉢外へ飛散することを防止している。
本実施形態では、連続焼成炉１の炉内で幅方向に複数の匣鉢が並列配置されて同時に焼成されているが、連続焼成炉の出口に並列して同時に排出された複数の匣鉢は、図１に示すように、順次匣鉢内の粉体を回収後に積み上げられ、同時排出された匣鉢を一列に積み上げた状態で、後段の空匣鉢搬送ライン３へと送られる。
空匣鉢搬送ライン３は、通常大気条件下にあるため、連続焼成炉１が低酸素雰囲気で焼成を行う雰囲気炉の場合、連続焼成炉１と空匣鉢搬送ライン３の中間に炉内雰囲気と大気との置換を行う置換室５を備えることが必要となる。本実施形態では、粉体回収手段２を置換室５の前段に設け、置換室５に粉体回収後の空匣鉢を積み上げる構成により、置換室の床面積を削減している。これにより、プラントの省スペース化および置換室の充填に使用するガス量の削減が図られる。なお、粉体回収手段２は、置換室５内に設けても同様の効果が得られる。
１ 連続焼成炉
２ 粉体回収手段
２１ 粉体吸引ノズル
２２ 輸送ライン
２３ ヘラ状の吸引口
２４ 気体噴出用ノズル
３ 空匣鉢搬送ライン
４ 匣鉢
５ 置換室
６ 粉体回収装置
７ 三方弁

Claims (5)

  1. 粉体を収納した匣鉢を順次炉内の一端から他端へと移動させながら焼成を行う連続焼成工程と、連続焼成炉から取り出された匣鉢内の粉体を回収する粉体回収工程と、粉体回収工程で粉体を回収され空になった空匣鉢を次工程に搬送する空匣鉢搬送工程を有する粉体焼成プラントの匣鉢搬送方法であって、
    粉体回収工程において、長辺が匣鉢の一辺と略同一長さであるヘラ状の吸引口を有する粉体吸引ノズルから、匣鉢内の粉体を層状に吸引して回収することを特徴とする粉体焼成プラントの運転方法。
  2. 粉体吸引ノズルが、吸引口の短辺側の外側面に気体噴出用ノズルを備え、匣鉢内の粉体回収途中に該気体噴出用ノズルから匣鉢内のコーナー部に気体を噴射することを特徴とする請求項１記載の粉体焼成プラントの運転方法。
  3. 気体噴出用ノズルへ気体を供給する供給管への気体流入を三方弁で制御することを特徴とする請求項２記載の粉体焼成プラントの運転方法。
  4. 連続焼成炉が低酸素雰囲気で焼成を行う雰囲気炉であって、雰囲気炉の出口側に炉内雰囲気と大気との置換を行う置換室を備え、
    前記粉体吸引ノズルと、該粉体吸引ノズルから吸引された粉体を輸送する輸送ラインを有する粉体回収手段を置換室の前段または置換室に設け、置換室に粉体回収後の空匣鉢を積み上げることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体焼成プラントの運転方法。
  5. 前記輸送ラインの他端部に粉体回収装置を備え、該粉体回収装置で粉体を回収された雰囲気ガスを、再び雰囲気ガスとして粉体回収手段の系内に供給することを特徴とする請求項４記載の粉体焼成プラントの運転方法。
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