JP5771161B2 - Method for producing spherical ceramic particles - Google Patents

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Description

本発明は、各種材料のフィラーとして有用な球状セラミックス粒子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing spherical ceramic particles useful as a filler for various materials.

フィラーは、プラスチック、ゴム、塗料、繊維、紙、ガラス、金属等の基材に添加されるものであり、基材の物性を改善し、加工性や最終製造物の機能の向上に寄与する。なかでもセラミックス粒子は、物理化学特性が安定であり、フィラーとして種々検討されている。当該フィラーは、球状のものが流動性が高く充填性に優れているため、基材中のフィラーの含有量を上げやすく、結果としてフィラーの物性を基材に付与するのに優れた性能を有している。   The filler is added to a base material such as plastic, rubber, paint, fiber, paper, glass, metal, and improves the physical properties of the base material and contributes to the improvement of workability and the function of the final product. Among these, ceramic particles have stable physicochemical properties and have been variously studied as fillers. Since the filler is spherical and has high fluidity and excellent filling properties, it is easy to increase the filler content in the base material, and as a result, it has excellent performance for imparting the physical properties of the filler to the base material. doing.

また、従来使用されているシリカやアルミナよりも光拡散性、電気特性等が優れている2種以上の酸化物から形成された複酸化物をフィラーとして用いる技術が提案されている。   In addition, a technique has been proposed in which a double oxide formed from two or more oxides having light diffusibility, electrical characteristics, etc., which are superior to conventionally used silica and alumina, is used as a filler.

例えば、特許文献1には、Al又はMgOと、SiOとの総量が80重量%以上、Al又はMgOと、SiOの重量比〔(Al又はMgO)/SiO〕が0.1〜15、平均粒子径が0.01〜50μmであり、火炎溶融法で製造されたフィラーが開示されている。 For example, in Patent Document 1, the total amount of Al 2 O 3 or MgO and SiO 2 is 80% by weight or more, and the weight ratio of Al 2 O 3 or MgO to SiO 2 [(Al 2 O 3 or MgO) / SiO 2 ] is 0.1 to 15, the average particle size is 0.01 to 50 μm, and a filler manufactured by a flame melting method is disclosed.

また、特許文献2には、MgO及びAlを主成分として含有してなり、MgO/Al重量比率が0.05〜5、平均粒子径が0.5〜500μmであり、火炎溶融法で製造された球状セラミックス粒子が開示されている。 Patent Document 2 contains MgO and Al 2 O 3 as main components, the MgO / Al 2 O 3 weight ratio is 0.05 to 5, and the average particle size is 0.5 to 500 μm. Spherical ceramic particles produced by flame melting are disclosed.

特開2007−39304JP2007-39304A 特開2008−162825JP2008-162825

しかしながら、従来の製法では、当該複酸化物の原料粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比と、得られる球状セラミックス粒子が含有する当該酸化物の組成比とが異なることがあった。この場合、所望の組成比を有する球状セラミックス粒子を得るためには、球状セラミックス粒子を製造する過程で減少する酸化物の種類及び量等を調査した上で、いずれかの酸化物の配合量を増やす等して原料粒子中の2種以上の酸化物の組成比を調整しなければならないことがあった。   However, in the conventional manufacturing method, the composition ratio of two or more kinds of oxides contained in the raw material particles of the double oxide may differ from the composition ratio of the oxides contained in the obtained spherical ceramic particles. In this case, in order to obtain spherical ceramic particles having a desired composition ratio, after investigating the type and amount of the oxide that decreases in the process of producing the spherical ceramic particles, the blending amount of any oxide is determined. In some cases, the composition ratio of two or more kinds of oxides in the raw material particles had to be adjusted by increasing the number.

また、原料粒子に含まれるいずれかの酸化物の配合量を多くした場合、球状セラミックス粒子を製造する過程で減少した分は無駄になり、歩留まりが悪くなる。   Further, when the amount of any oxide contained in the raw material particles is increased, the amount reduced in the process of producing the spherical ceramic particles is wasted and the yield is deteriorated.

本発明は、上記課題を解決しようとするものであり、2種以上の酸化物で形成された複酸化物を含有する球状セラミックス粒子を得る製造方法において、原料粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比との差が小さい球状セラミックス粒子が効率良く得られる、球状セラミックス粒子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and in the production method for obtaining spherical ceramic particles containing a double oxide formed of two or more kinds of oxides, two or more kinds of oxidations contained in the raw material particles. An object of the present invention is to provide a method for producing spherical ceramic particles, in which spherical ceramic particles having a small difference from the composition ratio of the product can be obtained efficiently.

本願発明は、Al、MgO及びSiOから選ばれる少なくとも2種からなる複酸化物を主成分とし、平均粒子径が0.01〜20μmである原料粒子を用いて球状セラミックス粒子を製造する方法であって、下記工程(1)〜(3)を有する球状セラミックス粒子の製造方法である。
工程(1):上記原料粒子のスラリーを調製する工程
工程(2):上記工程(1)で得られたスラリーを溶融帯に噴霧する工程
工程(3):噴霧された上記スラリーに含まれる上記原料粒子を上記溶融帯で溶融させ球状化する工程
The present invention produces spherical ceramic particles using raw material particles having a main component of a double oxide composed of at least two selected from Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 and having an average particle diameter of 0.01 to 20 μm. This is a method for producing spherical ceramic particles having the following steps (1) to (3).
Step (1): Step of preparing the slurry of the raw material particles Step (2): Step of spraying the slurry obtained in the step (1) onto the melting zone Step (3): The above-mentioned contained in the sprayed slurry Process of melting raw material particles in the melting zone and making them spherical

本発明によれば、2種以上の酸化物で形成された複酸化物を含有する球状セラミックス粒子を得る製造方法において、原料粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比との差が小さい球状セラミックス粒子が効率良く得られる、球状セラミックス粒子の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, in the production method for obtaining spherical ceramic particles containing a double oxide formed of two or more kinds of oxides, the difference from the composition ratio of the two or more kinds of oxides contained in the raw material particles is small. It is possible to provide a method for producing spherical ceramic particles, in which spherical ceramic particles can be obtained efficiently.

このような効果を奏する理由は定かではないが、以下のように考えられる。すなわち、2種以上の酸化物で形成された複酸化物を粉体で溶融帯に投入した場合、高温によって融点の比較的低い酸化物の過度の蒸発が起こり、その結果、原料粒子の組成比と得られる球状セラミックス粒子の組成比とが大きく異なることが考えられる。しかし、本発明のように、2種以上の酸化物で形成された複酸化物をスラリー状態で溶融帯に投入した場合、酸化物の蒸発潜熱がスラリー溶媒の気化により奪われるため、酸化物の過度の蒸発を抑制することができ、その結果、原料粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比との差が小さい球状セラミックス粒子を得ることができると考えられる。   The reason for such an effect is not clear, but is considered as follows. That is, when a double oxide formed of two or more kinds of oxides is put into the melting zone as a powder, excessive evaporation of an oxide having a relatively low melting point occurs at a high temperature, resulting in a composition ratio of raw material particles. And the composition ratio of the obtained spherical ceramic particles may be greatly different. However, as in the present invention, when a double oxide formed of two or more kinds of oxides is charged into the melting zone in a slurry state, the latent heat of vaporization of the oxides is taken away by the evaporation of the slurry solvent. It is considered that excessive evaporation can be suppressed, and as a result, spherical ceramic particles having a small difference from the composition ratio of two or more kinds of oxides contained in the raw material particles can be obtained.

本実施形態における球状セラミックス粒子の製造方法は、Al、MgO及びSiOから選ばれる少なくとも2種からなる複酸化物を主成分とし、平均粒子径が0.01〜20μmである原料粒子を用いて球状セラミックス粒子を製造する方法において、下記工程(1)〜(3)を有する。
工程(1):上記原料粒子のスラリーを調製する工程
工程(2):上記工程(1)で得られたスラリーを溶融帯に噴霧する工程
工程(3):噴霧された上記スラリーに含まれる上記原料粒子を上記溶融帯で溶融させ球状化する工程
The manufacturing method of the spherical ceramic particles in the present embodiment is a raw material particle having as a main component a double oxide composed of at least two kinds selected from Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 and having an average particle diameter of 0.01 to 20 μm. In the method for producing spherical ceramic particles using the method, the following steps (1) to (3) are included.
Step (1): Step of preparing the slurry of the raw material particles Step (2): Step of spraying the slurry obtained in the step (1) onto the melting zone Step (3): The above-mentioned contained in the sprayed slurry Process of melting raw material particles in the melting zone and making them spherical

[原料粒子の調整]
上記原料粒子は、Al、MgO及びSiOから選ばれる少なくとも2種からなる複酸化物を主成分とする。本明細書において「Al、MgO及びSiOから選ばれる少なくとも2種からなる複酸化物を主成分とする」とは、原料粒子全体の成分中におけるAl、MgO及びSiOから選ばれる少なくとも2種からなる複酸化物の含有量が、合計量で80重量%以上、好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上、さらに好ましくは100重量%であることをいう。原料粒子全体の成分中における上記複酸化物の含有量が80重量%以上であることにより、得られる球状セラミックス粒子の物理的性質が安定し、当該球状セラミックス粒子をフィラーとして用いた場合に、より少ない充填量で機能を十分に発現させることができる。
[Adjustment of raw material particles]
The raw material particles contain as a main component a double oxide composed of at least two selected from Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 . In this specification, “mainly composed of a double oxide composed of at least two selected from Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 ” means Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 in the components of the entire raw material particles. The total content of the double oxides selected from the group consisting of 80 wt% or more, preferably 90 wt% or more, more preferably 95 wt% or more, and even more preferably 100 wt%. . When the content of the double oxide in the components of the entire raw material particles is 80% by weight or more, the physical properties of the obtained spherical ceramic particles are stabilized, and when the spherical ceramic particles are used as a filler, The function can be sufficiently expressed with a small filling amount.

上記複酸化物としては、AlとSiOとの複酸化物であるムライト(化学式:3Al・2SiO)、MgOとSiOとの複酸化物であるフォルステライト(化学式:2MgO・SiO)、及びMgOとAlとの複酸化物であるスピネル(化学式:MgO・Al)が、フィラーとして樹脂の改質効果を十分に発現させることができるため好ましい。 Examples of the double oxide include mullite (chemical formula: 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) which is a double oxide of Al 2 O 3 and SiO 2, and forsterite (chemical formula: which is a double oxide of MgO and SiO 2 ). 2MgO · SiO 2), and spinel are mixed oxide of MgO and Al 2 O 3 (chemical formula: MgO · Al 2 O 3) is preferable because the effect of modifying the resin can be fully expressed as a filler .

また、本実施形態における球状セラミックス粒子の製造方法は、原料粒子がSiOを原料成分として含んでいる場合、すなわち、原料粒子の主成分がフォルステライト及び/又はムライトである場合に、特に顕著な効果を有する。これは以下のように考えられる。 Further, the method for producing spherical ceramic particles in the present embodiment is particularly remarkable when the raw material particles contain SiO 2 as a raw material component, that is, when the main component of the raw material particles is forsterite and / or mullite. Has an effect. This is considered as follows.

SiOの融点(1720℃)及び沸点(2950℃)は、MgOの融点(2830℃)及び沸点(3600℃)、ならびにAlの融点(2013℃)及び沸点(2977℃)よりも低い。そのため、SiOを原料成分として含む原料粒子を粉体の状態で高温の溶融帯に投入した場合、SiOの蒸発量が他の酸化物の蒸発量よりも多くなることがある。この場合、原料粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比と、得られる球状セラミックス粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比とがさらに大きく異なる傾向が見られる。しかし、本実施形態における球状セラミックス粒子の製造方法では、原料粒子をスラリーの状態で溶融帯に噴霧することにより、比較的融点等が低いSiOの過度の蒸発を抑制することができるため、原料粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比と、得られる球状セラミックス粒子が含有する2種以上の酸化物の組成比との差を小さくすることができる。 The melting point (1720 ° C.) and boiling point (2950 ° C.) of SiO 2 are lower than the melting point (2830 ° C.) and boiling point (3600 ° C.) of MgO, and the melting point (2013 ° C.) and boiling point (2777 ° C.) of Al 2 O 3. . Therefore, when raw material particles containing SiO 2 as a raw material component are charged in a high-temperature melting zone in a powder state, the amount of SiO 2 evaporated may be larger than the amount of other oxides evaporated. In this case, there is a tendency that the composition ratio of the two or more oxides contained in the raw material particles and the composition ratio of the two or more oxides contained in the obtained spherical ceramic particles are further greatly different. However, in the method for producing spherical ceramic particles in the present embodiment, excessive evaporation of SiO 2 having a relatively low melting point and the like can be suppressed by spraying the raw material particles on the molten zone in a slurry state. The difference between the composition ratio of the two or more oxides contained in the particles and the composition ratio of the two or more oxides contained in the obtained spherical ceramic particles can be reduced.

上記ムライトに含有されるAlとSiOとの重量比率(Al/SiO)は、当該ムライトの物理的化学的特性を発現させる観点から0.1〜17、好ましくは0.5〜10、より好ましくは1.0〜5.0、さらに好ましくは1.5〜3.5、よりさらに好ましくは2.0〜3.0である。 The weight ratio (Al 2 O 3 / SiO 2 ) between Al 2 O 3 and SiO 2 contained in the mullite is 0.1 to 17, preferably 0 from the viewpoint of expressing the physicochemical properties of the mullite. 0.5 to 10, more preferably 1.0 to 5.0, still more preferably 1.5 to 3.5, and still more preferably 2.0 to 3.0.

上記フォルステライトに含有されるMgOとSiOとの重量比率(MgO/SiO)は、当該フォルステライトの物理的化学的特性を発現させる観点から0.1〜17、好ましくは0.3〜10、より好ましくは0.5〜5.0、さらに好ましくは0.8〜2.5、よりさらに好ましくは1.0〜2.0である。 The weight ratio (MgO / SiO 2 ) between MgO and SiO 2 contained in the forsterite is 0.1 to 17, preferably 0.3 to 10, from the viewpoint of expressing the physical and chemical properties of the forsterite. More preferably, it is 0.5-5.0, More preferably, it is 0.8-2.5, More preferably, it is 1.0-2.0.

上記スピネルに含有されるMgOとAlとの重量比率(MgO/Al)は、当該スピネルの物理的化学的特性を発現させる観点から0.05〜5.0、好ましくは0.1〜4.0、より好ましくは0.15〜3.0、さらに好ましくは0.20〜1.0、よりさらに好ましくは0.25〜0.50である。 The weight ratio (MgO / Al 2 O 3 ) between MgO and Al 2 O 3 contained in the spinel is 0.05 to 5.0, preferably 0 from the viewpoint of expressing the physical and chemical properties of the spinel. 0.1 to 4.0, more preferably 0.15 to 3.0, still more preferably 0.20 to 1.0, and still more preferably 0.25 to 0.50.

上記原料粒子の平均粒子径は、溶融帯での成分蒸発に伴う組成の変動をさらに抑える観点、及び得られる球状セラミックス粒子のフィラーとしての充填性を向上させる観点から0.01μm以上であり、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、0.9μm以上がさらに好ましい。また、当該平均粒子径は、溶媒(後述)に対する分散性を確保する観点、球形度の高い球状セラミックス粒子を得る観点、及び少ない添加量で当該球状セラミックス粒子のフィラーとしての機能を発現させる観点から20μm以下であり、10μm以下が好ましく、8μm以下がより好ましく、7μm以下がさらに好ましい。これらの観点を総合すると、原料粒子の平均粒子径は0.01〜20μmであり、0.1〜10μmが好ましく、0.5〜8μmがより好ましく、0.9〜7μmがさらに好ましい。   The average particle diameter of the raw material particles is 0.01 μm or more from the viewpoint of further suppressing variation in the composition accompanying component evaporation in the melting zone, and from the viewpoint of improving the filling properties of the obtained spherical ceramic particles as a filler. 0.1 μm or more is preferable, 0.5 μm or more is more preferable, and 0.9 μm or more is more preferable. In addition, the average particle size is from the viewpoint of ensuring dispersibility in a solvent (described later), from the viewpoint of obtaining spherical ceramic particles having high sphericity, and from the viewpoint of expressing the function of the spherical ceramic particles as a filler with a small addition amount. 20 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, and even more preferably 7 μm or less. When these viewpoints are combined, the average particle diameter of the raw material particles is 0.01 to 20 μm, preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 8 μm, and further preferably 0.9 to 7 μm.

なお、本明細書において、原料粒子の粒子径は実施例に記載の方法により測定する。また、本明細書において、平均粒子径はD50(体積基準の50%の中位粒子径)を意味し、実施例に記載の方法により測定する。   In the present specification, the particle diameter of the raw material particles is measured by the method described in the examples. Moreover, in this specification, an average particle diameter means D50 (The median particle diameter of 50% of volume references | standards), and it measures by the method as described in an Example.

上記原料粒子のD90(体積平均粒度分布における90%通過粒子径)は、得られる球状セラミックス粒子のフィラーとしての充填性を向上させる観点から0.5μm以上が好ましく、1.0μm以上がより好ましく、1.5μm以上がさらに好ましく、2.0μm以上がよりさらに好ましい。また、当該D90は、得られる球状セラミックス粒子のフィラーとしての流動性を向上させる観点から40μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましく、20μm以下がさらに好ましく、15μm以下がよりさらに好ましい。なお、本明細書において、D90は実施例に記載の方法により測定する。これらの観点を総合すると、原料粒子のD90は0.5〜40μmが好ましく、1.0〜30μmがより好ましく、1.5〜20μmがさらに好ましく、2.0〜15μmがよりさらに好ましい。   D90 of the raw material particles (90% passing particle diameter in the volume average particle size distribution) is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more, from the viewpoint of improving the filling property as a filler of the obtained spherical ceramic particles. 1.5 μm or more is more preferable, and 2.0 μm or more is even more preferable. In addition, D90 is preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, further preferably 20 μm or less, and even more preferably 15 μm or less from the viewpoint of improving the fluidity of the obtained spherical ceramic particles as a filler. In addition, in this specification, D90 is measured by the method as described in an Example. Taking these viewpoints together, D90 of the raw material particles is preferably 0.5 to 40 μm, more preferably 1.0 to 30 μm, further preferably 1.5 to 20 μm, and still more preferably 2.0 to 15 μm.

また、得られる球状セラミックス粒子の粒子径分布を狭くする観点から、D90をD50で割った値(D90/D50)が小さい方が好ましい。具体的には3以下が好ましく、2.5以下がより好ましい。   Further, from the viewpoint of narrowing the particle size distribution of the obtained spherical ceramic particles, it is preferable that the value obtained by dividing D90 by D50 (D90 / D50) is smaller. Specifically, 3 or less is preferable, and 2.5 or less is more preferable.

本実施形態における原料粒子の形状には特に制限はなく不定形状でかまわないが、得られる球状セラミックス粒子は、フィラーとしての流動性向上の観点から、球形度が0.95以上であることが好ましく、0.96以上であることがより好ましく、0.98以上であることがさらに好ましい。また、溶融帯中での滞留時間確保や溶融帯中で溶融し球状化を速やかに行う観点、及び粒子の粒度分布が狭く球形度の高い粒子を得る観点から、原料粒子の長軸/短軸比が9以下であるのが好ましく、4以下がより好ましく、2以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、球形度ならびに長軸/短軸比は実施例に記載の方法により測定する。   The shape of the raw material particles in the present embodiment is not particularly limited and may be an indefinite shape, but the obtained spherical ceramic particles preferably have a sphericity of 0.95 or more from the viewpoint of improving fluidity as a filler. 0.96 or more, more preferably 0.98 or more. Further, from the viewpoint of ensuring residence time in the melting zone, melting in the melting zone and quickly spheroidizing, and obtaining particles having a narrow particle size distribution and high sphericity, the major axis / minor axis of the raw material particles The ratio is preferably 9 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 2 or less. In this specification, the sphericity and the major axis / minor axis ratio are measured by the methods described in the examples.

本実施形態で使用する原料粒子は、後述するAl源、MgO源、SiO源等を用いて、混合法、沈殿法、ゾルゲル法、噴霧熱分解法、水熱法、CVD法等の方法により、目的とする原料の主成分の重量比率となるように調整することにより得ることができる。中でも特殊な装置や特定原料を必要としない混合法が好ましい。なお、混合法はAl源、MgO源、SiO源等を混合機で混合する混合工程、混合したものを焼成する焼成工程、焼成して得られたものを粉砕や分級により整粒する整粒工程を有する。 The raw material particles used in the present embodiment are a mixing method, precipitation method, sol-gel method, spray pyrolysis method, hydrothermal method, CVD method, etc., using an Al 2 O 3 source, a MgO source, a SiO 2 source, etc., which will be described later. This method can be obtained by adjusting the weight ratio of the main component of the target raw material. Among them, a special apparatus and a mixing method that does not require a specific raw material are preferable. In addition, the mixing method is a mixing step of mixing an Al 2 O 3 source, an MgO source, an SiO 2 source, etc. with a mixer, a baking step of baking the mixed one, and sizing and classifying the one obtained by baking. A sizing step.

上記混合工程は、水スラリーによる湿式混合が好ましく、混合効率の向上の観点から、スラリー濃度は20〜80重量%が好ましく、40〜75重量%がより好ましく、50〜70重量%がさらに好ましい。当該混合工程における混合方法は、Al源、MgO源、SiO源等を粉砕しながら混合する方法が好ましく、具体的にはボールミルによる湿式混合がより好ましい。 The mixing step is preferably wet mixing with water slurry, and the slurry concentration is preferably 20 to 80% by weight, more preferably 40 to 75% by weight, and further preferably 50 to 70% by weight from the viewpoint of improving the mixing efficiency. The mixing method in the mixing step is preferably a method of mixing while pulverizing an Al 2 O 3 source, an MgO source, an SiO 2 source, etc., and more specifically, wet mixing by a ball mill is more preferable.

上記焼成工程における焼成温度は、Al源、MgO源、SiO源等の反応性の観点から1000℃以上が好ましく、1200℃以上がより好ましく、1400℃以上がさらに好ましい。また、当該焼成温度は、生産性の観点から1800℃以下が好ましく、1700℃以下がより好ましく、1600℃以下がさらに好ましい。これらの観点を総合すると、焼成温度は1000〜1800℃が好ましく、1200〜1700℃がより好ましく、1400〜1600℃がさらに好ましい。 The firing temperature in the firing step is preferably 1000 ° C. or higher, more preferably 1200 ° C. or higher, and further preferably 1400 ° C. or higher from the viewpoint of reactivity such as Al 2 O 3 source, MgO source, SiO 2 source and the like. In addition, the firing temperature is preferably 1800 ° C. or less, more preferably 1700 ° C. or less, and further preferably 1600 ° C. or less from the viewpoint of productivity. When these viewpoints are put together, the firing temperature is preferably 1000 to 1800 ° C, more preferably 1200 to 1700 ° C, and further preferably 1400 to 1600 ° C.

上記焼成工程における焼成時間は、Al源、MgO源、SiO源等の反応性の観点から1時間以上が好ましく、3時間以上さらに好ましく、6時間以上がより好ましい。また、当該焼成時間は、生産性の観点から、16時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましく、10時間以下がさらに好ましい。これらの観点を総合すると、焼成時間は1〜16時間が好ましく、3〜12時間がより好ましく、6〜10時間がさらに好ましい。 The firing time in the firing step is preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, and more preferably 6 hours or longer from the viewpoint of the reactivity of the Al 2 O 3 source, MgO source, SiO 2 source and the like. The firing time is preferably 16 hours or shorter, more preferably 12 hours or shorter, and even more preferably 10 hours or shorter from the viewpoint of productivity. Taking these viewpoints together, the firing time is preferably 1 to 16 hours, more preferably 3 to 12 hours, and even more preferably 6 to 10 hours.

上記整粒工程における粉砕方法は、ロールミル、ハンマーミル、ローラーミル、振動ミル、ボールミルなどがあるが、不純物の混入による着色を防止する観点から、ボールミルによる乾式粉砕が好ましい。   Examples of the pulverization method in the sizing step include a roll mill, a hammer mill, a roller mill, a vibration mill, and a ball mill. From the viewpoint of preventing coloration due to contamination of impurities, dry pulverization using a ball mill is preferable.

上記整粒工程における分級方法は、処理能力の観点から乾式分級が好ましい。乾式分級機としては、ふるい分け機やサイクロンのような空気分級機、回転ローターを供えたローター回転式の分級機があるが、原料粒子の粒度分布を狭くする観点から、ローター回転式空気分級機がより好ましい。   The classification method in the granulation step is preferably dry classification from the viewpoint of processing capability. Dry classifiers include sieving machines, air classifiers such as cyclones, and rotor rotary classifiers equipped with rotating rotors. From the viewpoint of narrowing the particle size distribution of raw material particles, rotor rotary air classifiers are used. More preferred.

上記Al源としては、酸化アルミニウム(アルミナ)、水酸化アルミニウム、ベーマイト、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミナゾル、アルミニウムイソプロポキシドなどのアルミニウムアルコキシド、ボーキサイト、バン土頁岩を挙げることができる。これらの中では比較的純度が高いものが容易に入手できる観点からアルミナが好ましい。 Examples of the Al 2 O 3 source include aluminum alkoxide such as aluminum oxide (alumina), aluminum hydroxide, boehmite, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, alumina sol, and aluminum isopropoxide, bauxite, and bang shale. it can. Among these, alumina is preferable from the viewpoint that a relatively high purity can be easily obtained.

上記SiO源としては、珪石、珪砂、石英、クリストバライト、非晶質シリカ、長石、パイロフィライト、ヒュームドシリカ、珪酸エチル、シリカゲル等を挙げることができる。これらの中では比較的純度が高いものが容易に入手できる観点から珪石が好ましい。 Examples of the SiO 2 source include silica, silica sand, quartz, cristobalite, amorphous silica, feldspar, pyrophyllite, fumed silica, ethyl silicate, silica gel, and the like. Among these, silica stone is preferable from the viewpoint that a relatively high purity can be easily obtained.

上記MgO源としては、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、カンラン石、輝石ズン岩、蛇紋石、オリビン系鉱物等を挙げることができる。これらの中では比較的純度が高いものが容易に入手できる観点から水酸化マグネシウムが好ましい。   Examples of the MgO source include magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, olivine, pyroxene dunstone, serpentine, and olivine minerals. Among these, magnesium hydroxide is preferable from the viewpoint that a relatively high purity can be easily obtained.

(A1+SiO)源としては、カオリン、バン土頁岩、ボーキサイト、雲母、シリマナイト、アンダルサイト、ムライト、ゼオライト、モンモリロナイト、ハイロサイト等を挙げることができる。 Examples of the (A1 2 O 3 + SiO 2 ) source include kaolin, van earth shale, bauxite, mica, sillimanite, andalusite, mullite, zeolite, montmorillonite, and hyrosite.

(MgO+SiO)源としては、フォルステライト、クリノエンスタタイト、エンスタタイト、カンラン石、輝石、ズン岩、蛇紋岩、玄武岩、オリビン系鉱物、タルク等を挙げることができる。 Examples of the (MgO + SiO 2 ) source include forsterite, clinoenstatite, enstatite, olivine, pyroxene, dunstone, serpentinite, basalt, olivine mineral, and talc.

(Al+MgO)源としては、スピネル等を挙げることができる。 Examples of the (Al 2 O 3 + MgO) source include spinel.

上述の原料はそれぞれ単独で、もしくは2種以上を混合して使用することができる。   The above-mentioned raw materials can be used alone or in admixture of two or more.

[工程(1)]
工程(1)では、上記原料粒子のスラリー(以下、原料スラリーと称する)を調製する。
[Step (1)]
In step (1), a slurry of the raw material particles (hereinafter referred to as raw material slurry) is prepared.

当該工程(1)において、上記原料スラリーの調製は公知一般の方法を用いて行うことができる。上記原料スラリーの調整の方法の一例としては、所定の粒子径の原料粒子を溶媒と混合して原料粒子のスラリーを得る方法が挙げられる。また、原料粉末を溶媒と混合し、湿式粉砕により所定粒子径に調整してスラリーを得る方法も例示できる。   In the said process (1), the said raw material slurry can be prepared using a well-known general method. An example of a method for adjusting the raw material slurry is a method of obtaining raw material particle slurry by mixing raw material particles having a predetermined particle diameter with a solvent. Moreover, the raw material powder can be mixed with a solvent and adjusted to a predetermined particle size by wet pulverization to obtain a slurry.

上記溶媒は、燃焼、分解もしくは蒸発により気化するものであれば良いが、ハンドリング性やコストの面から水が好ましい。なお、粒子の分散性及び流動性を付与するために原料スラリーに分散剤を添加しても良い。   The solvent is not particularly limited as long as it is vaporized by combustion, decomposition, or evaporation, but water is preferable in terms of handling properties and cost. Note that a dispersant may be added to the raw slurry in order to impart dispersibility and fluidity of the particles.

上記原料スラリー中の原料粒子の濃度(以下、原料スラリー濃度と称する)は、球状セラミックス粒子の生産性を向上させる観点から0.1重量%以上が好ましく、1重量%以上がより好ましい。また、当該濃度は、球状セラミックス粒子と原料粒子の組成比の差を小さくする観点、及び溶融中に粒子の一部が融着し合一化することを抑制してD50増加率(後述)及びD90増加率(後述)を小さくする観点から70重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましく、20重量%以下がさらに好ましい。これらの観点を総合すると、原料スラリー濃度は、0.1〜70重量%が好ましく、1〜40重量%がより好ましく、1〜20重量%がさらに好ましい。   The concentration of the raw material particles in the raw material slurry (hereinafter referred to as the raw material slurry concentration) is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more from the viewpoint of improving the productivity of the spherical ceramic particles. In addition, the concentration reduces the difference in composition ratio between the spherical ceramic particles and the raw material particles, and suppresses the fusion and coalescence of part of the particles during melting, thereby increasing the D50 increase rate (described later) and From the viewpoint of reducing the D90 increase rate (described later), it is preferably 70% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, and still more preferably 20% by weight or less. From these viewpoints, the raw material slurry concentration is preferably 0.1 to 70% by weight, more preferably 1 to 40% by weight, and further preferably 1 to 20% by weight.

[工程(2)]
工程(2)では、上記原料スラリーを溶融帯に噴霧する。
[Step (2)]
In the step (2), the raw material slurry is sprayed on the melting zone.

当該工程(2)において、上記原料スラリーの溶融帯への噴霧は、公知の噴霧器、例えば二流体ノズル噴霧器、超音波噴霧器、回転円盤噴霧器等を用いて行われるが、量産性、分散性の観点から二流体ノズル噴霧器が好ましい。   In the step (2), spraying of the raw material slurry onto the melting zone is performed using a known sprayer such as a two-fluid nozzle sprayer, an ultrasonic sprayer, a rotary disk sprayer, etc., but from the viewpoint of mass productivity and dispersibility To two-fluid nozzle atomizers are preferred.

二流体ノズル噴霧器によって上記原料スラリーを溶融帯に噴霧する場合、噴出する上記原料スラリーをミスト状に噴霧させるためにノズルより噴霧ガスを噴射させる。溶融帯を火炎溶融法(後述)によって形成する場合、当該噴霧ガスは、火炎生成に寄与する成分が好ましいことから、空気、酸素等の支燃性ガスが好ましく用いられるが、生産性を向上させる観点から、酸素がより好ましい。   When spraying the raw material slurry onto the melting zone with a two-fluid nozzle sprayer, spray gas is sprayed from the nozzle in order to spray the raw material slurry to be ejected in a mist form. When the melting zone is formed by a flame melting method (described later), since the spray gas is preferably a component that contributes to flame generation, a combustion-supporting gas such as air or oxygen is preferably used, but the productivity is improved. From the viewpoint, oxygen is more preferable.

上記原料スラリーの溶融帯への噴霧濃度は溶融帯の形成手段(後述)に応じて適宜変更する。一例としては、溶融帯を火炎溶融法(後述)によって形成する場合、原料粒子の充分な分散性を確保する観点から、当該スラリーの時間当たりの流量(kg/h)を、燃焼に用いられる可燃性ガスと支燃性ガスの時間当たりの流量及び噴霧に用いられる支燃性ガスの時間当たり流量の合計量(Nm/h)で割った値が0.01〜5kg/Nmであることが好ましく、0.05〜1kg/Nmであることがより好ましく、0.08〜0.50kg/Nmであることがさらに好ましく、0.10〜0.30kg/Nmであることがよりさらに好ましい。 The spray concentration of the raw material slurry onto the melting zone is appropriately changed according to the melting zone forming means (described later). As an example, when the melting zone is formed by a flame melting method (described later), from the viewpoint of ensuring sufficient dispersibility of the raw material particles, the flow rate per hour (kg / h) of the slurry is used for combustion. The value divided by the total amount (Nm 3 / h) of the flow rate per hour of the natural gas and the support gas and the flow rate per hour of the support gas used for spraying (Nm 3 / h) is 0.01 to 5 kg / Nm 3 more it is preferable, more preferably 0.05~1kg / Nm 3, more preferably from 0.08~0.50kg / Nm 3, 0.10~0.30kg / Nm 3 Further preferred.

[工程(3)]
工程(3)では、噴霧された原料スラリーに含まれるスラリーの溶媒を気化させながら、当該原料スラリーに含まれる原料粒子を溶融帯で溶融させ球状化する。
[Step (3)]
In the step (3), while vaporizing the solvent of the slurry contained in the sprayed raw material slurry, the raw material particles contained in the raw material slurry are melted and spheroidized in the melting zone.

噴霧された原料スラリーに含まれる原料粒子を溶融し球状化するための溶融帯は、電気加熱方式、プラズマ加熱方式、可燃性ガスのバーナー燃焼方式等によって形成することができるが、量産性や製造コストの点で火炎燃焼方式(火炎溶融法)が好ましい。火炎溶融法によって溶融帯を形成する場合、火炎は、プロパン、ブタン、メタン、天然液化ガス、LPG等の可燃性ガスや重油、灯油、軽油、微粉炭等の燃料を空気又は酸素等の支燃性ガスと燃焼させることによって発生させる。これらの中では経済性と生産性の観点から、LPGと酸素が好ましい。   The melting zone for melting and spheroidizing the raw material particles contained in the sprayed raw material slurry can be formed by an electric heating method, a plasma heating method, a burner combustion method of combustible gas, etc. From the viewpoint of cost, the flame combustion method (flame melting method) is preferable. When a melting zone is formed by the flame melting method, the flame is composed of flammable gas such as propane, butane, methane, natural liquefied gas, LPG, and fuel such as heavy oil, kerosene, light oil, pulverized coal, etc. It is generated by burning with sex gas. Among these, LPG and oxygen are preferable from the viewpoints of economy and productivity.

当該工程(3)において、原料粒子を溶融させる溶融帯の温度は、原料粒子を溶融球状化させる観点と、原料の蒸発による組成変動をさらに抑制する観点から、1700〜5000℃が好ましく、1700〜3000℃がより好ましく、1800〜2500℃がさらに好ましく、1900〜2200℃がよりさらに好ましい。   In the step (3), the temperature of the melting zone for melting the raw material particles is preferably 1700 to 5000 ° C., from the viewpoint of melt spheroidizing the raw material particles and further suppressing the composition fluctuation due to the evaporation of the raw material, 3000 degreeC is more preferable, 1800-2500 degreeC is further more preferable, and 1900-2200 degreeC is still more preferable.

火炎溶融法によって溶融帯を形成する場合において、上記燃料の供給量は、球状セラミックス粒子の球形度を向上させる観点から、使用する燃料の種類に応じて適宜決められる。一例としては、当該燃料としてLPGを使用した場合、4〜16Nm/hが好ましく、6〜14Nm/hがより好ましく、8〜12Nm/hがさらに好ましい。 In the case of forming a molten zone by the flame melting method, the amount of the fuel supplied is appropriately determined according to the type of fuel used from the viewpoint of improving the sphericity of the spherical ceramic particles. As an example, when LPG is used as the fuel, 4 to 16 Nm 3 / h is preferable, 6 to 14 Nm 3 / h is more preferable, and 8 to 12 Nm 3 / h is more preferable.

火炎溶融法によって溶融帯を形成する場合において、上記酸素の供給量は、球状セラミックス粒子の球形度を向上させる観点から、使用する燃料の種類によって適宜決められる。一例としては、上記燃料としてLPGを使用した場合、3〜100Nm/hが好ましく、10〜80Nm/hがより好ましく、20〜40Nm/hがさらに好ましい。 In the case of forming a melting zone by the flame melting method, the supply amount of oxygen is appropriately determined depending on the type of fuel used from the viewpoint of improving the sphericity of the spherical ceramic particles. As an example, when LPG is used as the fuel, 3 to 100 Nm 3 / h is preferable, 10 to 80 Nm 3 / h is more preferable, and 20 to 40 Nm 3 / h is more preferable.

上記燃料の対酸素比(燃料/酸素)は、完全燃焼の観点から、容量比で0.1〜1.3が好ましく、0.2〜1.0がより好ましく、0.25〜0.50がさらに好ましく、0.30〜0.40がよりさらに好ましい。   From the viewpoint of complete combustion, the fuel to oxygen ratio (fuel / oxygen) is preferably 0.1 to 1.3, more preferably 0.2 to 1.0, and more preferably 0.25 to 0.50 in terms of volume ratio. Is more preferable, and 0.30 to 0.40 is still more preferable.

火炎溶融法によって溶融帯を形成する場合、火炎発生装置は、高温の火炎を発生させる観点から、酸素・ガスバーナーを用いるのが好適である。特にバーナーの構造は限定するものではないが、特開平7−48118号公報、特開平11−132421号公報、特開2000−205523号公報又は特開2000−346318号公報で開示されているバーナーが好ましい。   In the case where the melting zone is formed by the flame melting method, it is preferable that the flame generator uses an oxygen / gas burner from the viewpoint of generating a high-temperature flame. Although the structure of the burner is not particularly limited, the burners disclosed in JP-A-7-48118, JP-A-11-132421, JP-A-2000-205523, or JP-A-2000-346318 are disclosed. preferable.

以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。   Examples and the like specifically showing the present invention will be described below. In addition, the evaluation item in an Example etc. measured as follows.

[原料粒子及び球状セラミックス粒子の組成]
蛍光X線法(JIS R2216「耐火れんが及び耐火モルタルの蛍光X線分析法」)による元素分析を行って、Al、Mg、Siの各原子の組成を定量する。この結果より、Al、MgO及びSiOの量を算出し、組成比(重量比)を算出する。
[Composition of raw material particles and spherical ceramic particles]
Elemental analysis is performed by the fluorescent X-ray method (JIS R2216 “Fluorescent X-ray analysis method for refractory bricks and refractory mortars”) to determine the composition of each atom of Al, Mg, and Si. From this result, the amounts of Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 are calculated, and the composition ratio (weight ratio) is calculated.

[原料粒子及び球状セラミックス粒子の粒子径]
平均粒子径は、堀場製作所LA−920によるレーザー回折/散乱法で測定する。 また、体積分率で計算した累積体積頻度が粒子径の小さい方から計算して90%になる粒子径を90%径(D90)とした。
[Particle size of raw material particles and spherical ceramic particles]
The average particle diameter is measured by a laser diffraction / scattering method using Horiba LA-920. Further, the particle diameter at which the cumulative volume frequency calculated by the volume fraction is 90% calculated from the smaller particle diameter was defined as 90% diameter (D90).

[原料粒子の長軸/短軸比]
走査型電子顕微鏡で撮影した原料粒子像のうち任意の1個の粒子の最長径(長軸)と、最長径の中点と直行する径(短軸)を計測し、〔最長径〕÷〔最長径の中点と直行する径〕を計算する。同様に50個の粒子について計算を行い、それぞれ得られた値の平均値を長軸/短軸比とする。
[Long axis / short axis ratio of raw material particles]
Measure the longest diameter (major axis) and the diameter (minor axis) perpendicular to the midpoint of the longest diameter of any one of the raw material particle images taken with a scanning electron microscope. The midpoint of the longest diameter and the diameter perpendicular to the midpoint] is calculated. Similarly, calculation is performed for 50 particles, and the average value of the obtained values is taken as the major axis / minor axis ratio.

[球状セラミックス粒子の球形度]
球形度は、走査型電子顕微鏡で得られた像の粒子投影断面の面積及び該断面の周囲長を求め、次いで、〔粒子投影断面の面積と同じ面積の真円の円周長〕÷〔粒子投影断面の周囲長〕を計算し、任意の50個の粒子につき、それぞれ得られた値の平均値を球形度とする。
[Sphericality of spherical ceramic particles]
The sphericity is obtained by obtaining the area of the particle projection cross section of the image obtained by a scanning electron microscope and the perimeter of the cross section, and then [circumference of a perfect circle having the same area as the area of the particle projection cross section] / [particle Perimeter of projected cross section] is calculated, and the average value of the values obtained for any 50 particles is defined as sphericity.

[原料粒子1及び2の製造例]
Al/SiO重量比が2.6となるよう、アルミナ(純度99.9%)と珪石粉(純度99.9%)を混合し、スラリー濃度60%の水スラリーに調製した。得られた水スラリーをボールミルで4時間混合し、ろ過し、乾燥した。得られた粉末を1500℃、8時間焼成した後、ボールミルで6時間乾式粉砕し、ローター回転式空気分級機で分級した。分級して得られた粗粉側を原料粒子1とし、微粉側を原料粒子2とした。原料粒子1及び原料粒子2の物性を表1に示す。
[Production example of raw material particles 1 and 2]
Alumina (purity: 99.9%) and silica powder (purity: 99.9%) were mixed so that the Al 2 O 3 / SiO 2 weight ratio was 2.6 to prepare an aqueous slurry having a slurry concentration of 60%. The resulting water slurry was mixed with a ball mill for 4 hours, filtered and dried. The obtained powder was calcined at 1500 ° C. for 8 hours, then dry pulverized with a ball mill for 6 hours, and classified with a rotor rotary air classifier. The coarse powder side obtained by classification was designated as raw material particle 1, and the fine powder side was designated as raw material particle 2. Table 1 shows the physical properties of the raw material particles 1 and the raw material particles 2.

[原料粒子3及び4の製造例]
MgO/SiO重量比が1.3となるよう、水酸化マグネシウム(純度99.2%)と珪石粉(純度99.9%)を混合し、スラリー濃度60%の水スラリーに調製した。得られた水スラリーをボールミルで4時間混合し、ろ過し、乾燥した。得られた粉末を1500℃、8時間焼成した後、ボールミルで6時間乾式粉砕し、ローター回転式空気分級機で分級した。分級して得られた粗粉側を原料粒子3とし、微粉側を原料粒子4とした。原料粒子3及び原料粒子4の物性を表1に示す。
[Production Example of Raw Material Particles 3 and 4]
Magnesium hydroxide (purity 99.2%) and silica powder (purity 99.9%) were mixed so that the MgO / SiO 2 weight ratio was 1.3 to prepare an aqueous slurry having a slurry concentration of 60%. The resulting water slurry was mixed with a ball mill for 4 hours, filtered and dried. The obtained powder was calcined at 1500 ° C. for 8 hours, then dry pulverized with a ball mill for 6 hours, and classified with a rotor rotary air classifier. The coarse powder side obtained by classification was designated as raw material particles 3, and the fine powder side was designated as raw material particles 4. Table 1 shows the physical properties of the raw material particles 3 and the raw material particles 4.

[原料粒子5及び6の製造例]
MgO/Al重量比が0.39となるよう、水酸化マグネシウム(純度99.2%)とアルミナ(純度99.9%)を混合し、スラリー濃度60%の水スラリーに調製した。得られた水スラリーをボールミルで4時間混合し、ろ過し、乾燥した。得られた粉末を1500℃、8時間焼成した後、ボールミルで6時間乾式粉砕し、ローター回転式空気分級機で分級した。分級して得られた粗粉側を原料粒子5とし、微粉側を原料粒子6とした。
[Production Example of Raw Material Particles 5 and 6]
Magnesium hydroxide (purity 99.2%) and alumina (purity 99.9%) were mixed so that the MgO / Al 2 O 3 weight ratio was 0.39 to prepare an aqueous slurry having a slurry concentration of 60%. The resulting water slurry was mixed with a ball mill for 4 hours, filtered and dried. The obtained powder was calcined at 1500 ° C. for 8 hours, then dry pulverized with a ball mill for 6 hours, and classified with a rotor rotary air classifier. The coarse powder side obtained by classification was designated as raw material particles 5, and the fine powder side was designated as raw material particles 6.

Figure 0005771161
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(実施例1)
上記製造例で得られた原料粒子1に水を加えて濃度15%の原料スラリーを調製した。次にLPG(プロパンガス)−酸素混合ガスバーナーを用いて、LPG10Nm/h、酸素25Nm/hの流量で燃焼させた火炎(2000℃)の中に、原料スラリーを5kg/hの流量で2流体ノズルより供給した。2流体ノズルの中心から原料スラリーが噴射され、その周囲から5Nm/hの量の酸素が噴出すことで原料スラリーを噴霧した。原料スラリーが5kg/hの供給量に対して全ガス流量が40Nm/hであったことから、原料スラリーの噴霧量(供給量)は0.125kg/Nmであった。以上のような製造条件で原料粒子1を球状化させ、実施例1の球状セラミックス粒子を得た。得られた球状セラミックス粒子の組成比を表2に、D50、D90、D50増加率、D90増加率及び球形度を表3に示す。
Example 1
Water was added to the raw material particles 1 obtained in the above production example to prepare a raw material slurry having a concentration of 15%. Next, using a LPG (propane gas) -oxygen mixed gas burner, the raw material slurry was flowed at a flow rate of 5 kg / h in a flame (2000 ° C.) burned at a flow rate of LPG 10 Nm 3 / h and oxygen 25 Nm 3 / h. It was supplied from a two-fluid nozzle. The raw material slurry was sprayed from the center of the two-fluid nozzle, and the raw material slurry was sprayed by ejecting oxygen in an amount of 5 Nm 3 / h from the periphery. Since the total gas flow rate was 40 Nm 3 / h with respect to the supply amount of the raw material slurry of 5 kg / h, the spray amount (supply amount) of the raw material slurry was 0.125 kg / Nm 3 . The raw material particles 1 were spheroidized under the production conditions as described above to obtain spherical ceramic particles of Example 1. Table 2 shows the composition ratio of the obtained spherical ceramic particles, and Table 3 shows D50, D90, D50 increase rate, D90 increase rate, and sphericity.

なお、D50増加率は、本実施形態の製造方法により得られた球状セラミックス粒子のD50が、原料粒子のD50から増加した割合を示す。D50増加率は小さいほうが好ましく、具体的には20%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。   In addition, D50 increase rate shows the ratio which D50 of the spherical ceramic particle | grains obtained by the manufacturing method of this embodiment increased from D50 of raw material particle | grains. The D50 increase rate is preferably smaller, specifically 20% or less is preferable, 10% or less is more preferable, and 5% or less is more preferable.

また、D90増加率は、本実施形態の製造方法により得られた球状セラミックス粒子のD90が、原料粒子のD90から増加した割合を示す。D90増加率は小さいほうが好ましく、具体的には20%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。   Moreover, D90 increase rate shows the ratio which D90 of the spherical ceramic particle | grains obtained by the manufacturing method of this embodiment increased from D90 of raw material particle | grains. The D90 increase rate is preferably as small as possible, specifically 20% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less.

上記D50増加率及び上記D90増加率は、以下の式により求めた。
D50増加率(%)=(球状セラミックス粒子のD50−原料粒子のD50)/原料粒子のD50×100
D90増加率(%)=(球状セラミックス粒子のD90−原料粒子のD90)/原料粒子のD90×100
The D50 increase rate and the D90 increase rate were determined by the following equations.
D50 increase rate (%) = (D50 of spherical ceramic particles−D50 of raw material particles) / D50 × 100 of raw material particles
D90 increase rate (%) = (D90 of spherical ceramic particles−D90 of raw material particles) / D90 × 100 of raw material particles

Figure 0005771161
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Figure 0005771161
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(実施例2)
原料粒子3を用いた以外は、実施例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Example 2)
Manufacture was performed in the same manner as in Example 1 except that the raw material particles 3 were used, and spherical ceramic particles having physical properties shown in Tables 2 and 3 were obtained.

(実施例3)
原料粒子5を用いた以外は、実施例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Example 3)
Manufacture was carried out in the same manner as in Example 1 except that raw material particles 5 were used, and spherical ceramic particles having physical properties shown in Tables 2 and 3 were obtained.

(実施例4)
原料粒子2を用い、原料スラリー濃度を5%にした以外は、実施例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
Example 4
Manufacture was performed in the same manner as in Example 1 except that the raw material particles 2 were used and the raw material slurry concentration was changed to 5%, and spherical ceramic particles having physical properties shown in Tables 2 and 3 were obtained.

(実施例5)
原料粒子4を用い、原料スラリー濃度を5%にした以外は、実施例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Example 5)
Manufacture was performed in the same manner as in Example 1 except that the raw material particles 4 were used and the raw material slurry concentration was changed to 5% to obtain spherical ceramic particles having the physical properties shown in Tables 2 and 3.

(実施例6)
原料粒子6を用い、原料スラリー濃度を5%にした以外は、実施例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Example 6)
Manufacture was performed in the same manner as in Example 1 except that the raw material particles 6 were used and the raw material slurry concentration was changed to 5%, and spherical ceramic particles having physical properties shown in Tables 2 and 3 were obtained.

(実施例7)
原料スラリー濃度を5%とすること以外は、実施例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Example 7)
Manufacture was performed in the same manner as in Example 1 except that the raw material slurry concentration was 5%, and spherical ceramic particles having physical properties shown in Tables 2 and 3 were obtained.

(実施例8)
原料スラリーの供給量を10kg/hとすること以外は実施例7と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Example 8)
Manufacture was carried out in the same manner as in Example 7 except that the feed rate of the raw material slurry was 10 kg / h, and spherical ceramic particles having physical properties shown in Tables 2 and 3 were obtained.

(比較例1)
上記製造例で得られた原料粒子1を粉体のまま、5Nm/hの酸素をキャリアガスとして用い、5kg/hの供給速度で、LPG(プロパンガス)−酸素混合ガスバーナーによりLPG10Nm/h、酸素25Nm/hの流量で燃焼させた火炎(2000℃)中に供給した。5kg/hの供給速度で、ガス合計量は40Nm/hであったことから、原料供給量は0.125kg/Nmであった。以上のような製造条件で原料粒子1を球状化させ、比較例1の球状セラミックス粒子を得た。得られた球状セラミックス粒子の組成比を表2に、D50、D90、D50増加率、D90増加率及び球形度を表3に示す。
(Comparative Example 1)
The raw material particles 1 obtained in the above production example are used as powders, using 5 Nm 3 / h oxygen as a carrier gas at a supply rate of 5 kg / h with an LPG (propane gas) -oxygen mixed gas burner and LPG 10 Nm 3 / h, oxygen was supplied into a flame (2000 ° C.) burned at a flow rate of 25 Nm 3 / h. Since the total gas amount was 40 Nm 3 / h at a supply rate of 5 kg / h, the raw material supply amount was 0.125 kg / Nm 3 . The raw material particles 1 were spheroidized under the production conditions as described above to obtain spherical ceramic particles of Comparative Example 1. Table 2 shows the composition ratio of the obtained spherical ceramic particles, and Table 3 shows D50, D90, D50 increase rate, D90 increase rate, and sphericity.

(比較例2〜6)
原料粒子1を表2、3に示す原料粒子に代えた以外は、比較例1と同様の方法で製造を行い、表2、表3に示す物性を有する球状セラミックス粒子を得た。
(Comparative Examples 2-6)
Except having replaced the raw material particle 1 with the raw material particle shown in Table 2, 3, it manufactured by the method similar to the comparative example 1, and obtained the spherical ceramic particle which has the physical property shown in Table 2, Table 3.

表2から明らかなとおり、実施例1〜8の球状セラミックス粒子の組成比は、比較例1〜6よりも原料粒子の組成比からの変動が小さい。   As is clear from Table 2, the composition ratios of the spherical ceramic particles of Examples 1 to 8 are less varied from the composition ratio of the raw material particles than those of Comparative Examples 1 to 6.

また、表3に示すように、実施例1〜8は、比較例1〜6よりもD50増加率、D90増加率が小さいことから、原料粒子同士が融着し合一化することによる粗大粒子の生成が抑制できたと考えられる。なお、実施例4、5、6において、D90増加率がマイナス(原料よりも小さくなる)になるのは、長軸径と短軸径が異なる不定形の粒子が他粒子と合一化することなく球状化すると粒子径が小さくなるためである。   Moreover, as shown in Table 3, since Examples 1-8 have a D50 increase rate and a D90 increase rate smaller than those of Comparative Examples 1-6, coarse particles due to fusion and coalescence of raw material particles. It is thought that the generation of was suppressed. In Examples 4, 5, and 6, the D90 increase rate is negative (smaller than the raw material) because the irregularly shaped particles having different major axis diameters and minor axis diameters are united with other particles. This is because when the particles are made spherical, the particle size becomes small.

Claims (4)

Al、MgO及びSiOから選ばれる少なくとも2種からなる複酸化物を主成分とし、平均粒子径が0.01〜20μmである原料粒子を用いて球状セラミックス粒子を製造する方法であって、下記工程(1)〜(3)を有する球状セラミックス粒子の製造方法。
工程(1):前記原料粒子のスラリーを調製する工程
工程(2):工程(1)で得られたスラリーを溶融帯に噴霧する工程
工程(3):噴霧されたスラリーに含まれる前記原料粒子を前記溶融帯で溶融させ球状化する工程
In this method, spherical ceramic particles are produced using raw material particles mainly composed of a double oxide selected from Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 and having an average particle diameter of 0.01 to 20 μm. And the manufacturing method of the spherical ceramic particle which has the following process (1)-(3).
Step (1): Step of preparing the slurry of the raw material particles Step (2): Step of spraying the slurry obtained in the step (1) onto the melting zone Step (3): The raw material particles contained in the sprayed slurry Step of spheroidizing by melting in the melting zone
前記工程(1)で得られるスラリー中の原料粒子の濃度が0.01重量%〜60重量%である、請求項1に記載の球状セラミックス粒子の製造方法。   The manufacturing method of the spherical ceramic particle of Claim 1 whose density | concentration of the raw material particle in the slurry obtained at the said process (1) is 0.01 weight%-60 weight%. 原料粒子中のAl、MgO及びSiOの総含有量が80重量%以上である、請求項1又は2に記載の球状セラミックス粒子の製造方法。 The method for producing spherical ceramic particles according to claim 1 or 2, wherein the total content of Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 in the raw material particles is 80% by weight or more. 前記溶融帯が火炎である、請求項1〜3いずれか1項に記載の球状セラミックス粒子の製造方法。   The manufacturing method of the spherical ceramic particle of any one of Claims 1-3 whose said fusion zone is a flame.
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