JP5896227B2 - 焼成炉の排ガス処理方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック材からなる電子部品、炭素系材からなる二次電池負極材など（以下、被焼成品）を焼成する焼成炉の排ガス処理方法および装置に関する。

上記被焼成品を連続的に焼成する炉として、プッシャー炉やローラハース炉が用いられている。プッシャー炉は、台板に載せた被焼成品を加熱するための発熱体を配設した炉内に、台板に載せた被焼成品を入口部からプッシャーにより炉内へ搬送し、出口部から取り出すよう構成されており、ローラハース炉は、同じく被焼成品を加熱するための発熱体を配設した炉内に、被焼成品をローラにより搬送して加熱する方式である。

焼成される被焼成品には、被焼成品の成形に必要なバインダーが含まれている。バインダーには、気化温度が低いものと気化温度が高いものとが混在しており、被焼成品が焼成炉に装入され、炉の内部に移行するにつれて次第に高温に加熱されると、温度に応じて気化したバインダーはガスとして炉内に排出され、排出されたガスは、臭気があるため、炉外に集められ、燃焼して、脱臭処理されている。

気化したバインダーの処理について説明すると、図３に示すように、排風機や真空ポンプなどにより焼成炉１の脱バインダーゾーン２から吸引、排気し、焼成炉１の入口に近い、例えば１００℃の低温ゾーンにおいては、気化温度の低いバインダーが気化して排気管４より炉外に排出され、焼成炉１の内部の、例えば２００℃、５００℃のゾーンにおいては、それぞれの気化温度に応じてバインダーが気化して排気管５、６より炉外に排出される。バインダーを除去した被焼成品は、その後、焼成ゾーン３で焼成される。

排気管４、５、６より排出されたガス状のバインダーのうち、ガス状を保持しているものは、気化物質として燃焼装置１８に導かれて燃焼・脱臭処理し、排ガスとして排出されるが、一部は排気管内で冷却されて液状となり排出槽１７に集められる。とくに、気化温度の高いバインダーは、排気管内で冷却されて液状となり、排出槽１７内に液状で排出される。このような液状物質は、水冷トラップ、フィルタを介してタールとして回収し、中和剤などで無害化して廃棄するか、回収業者に廃棄を依頼しているのが現状である。

特開２００４−２３１４６３号公報 特開２００３−２１４７２２号公報 特開２００５−３３１１６２号公報

本発明は、焼成炉の脱バインダーゾーンにおいて蒸発したバインダーを、一部は気化物質として処理し、一部は液状物質として回収するという従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、焼成炉において、気化温度が低いバインダーと気化温度が高いバインダーとを混合して含む被焼成品を加熱した際、焼成炉の脱バインダーゾーンにおいて蒸発したバインダーの処理を同一の燃焼装置内で行うことを可能とする焼成炉の排ガス処理方法および装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１による焼成炉の排ガス処理方法は、被焼成品を焼成炉内に搬送して加熱し、脱バインダーゾーンにおいて、被焼成品に含まれている被焼成品の成形に必要な気化温度が異なる２種以上のバインダーを気化させ排ガスとして除去する方法であって、脱バインダーゾーンの温度に応じて気化したバインダーを、低温で気化するバインダーについては該バインダーの気化温度に加熱された排気管を通してガス状のまま燃焼装置に集めて燃焼・脱臭処理（以下、単に脱臭処理という）し、高温で気化するバインダーについては該バインダーが液状を維持する温度に加熱された排気管を通して燃焼装置の手前の所定の個所に集め、集められた液状のバインダーを一定量ずつ燃焼装置に送給して脱臭処理することを特徴とする。

請求項２による焼成炉の排ガス処理方法は、請求項１において、２００℃以下の低温で気化するバインダーについては略２００℃に加熱された排気管を通してガス状のまま燃焼装置に集めて脱臭処理し、２００℃を超える高温で気化するバインダーについては該バインダーが液状を維持する温度に加熱された排気管を通して燃焼装置の手前の所定の個所に集め、集められた液状のバインダーを一定量ずつ燃焼装置に送給して脱臭処理することを特徴とする。

請求項３による焼成炉の排ガス処理方法は、請求項1または２において、被焼成品を載せたトレーをそれぞれ鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置して、バインダーがカプセル内で気化するよう構成し、台板に貫通孔を設けて貫通孔が排気管に通じるようにし、カプセル内で気化したガス状のバインダーを排気管に導くことを特徴とする。

請求項４による焼成炉の排ガス処理方法は、請求項1または２において、被焼成品を載せたトレーをそれぞれ鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置して、バインダーがカプセル内で気化するよう構成し、台板に貫通孔を設けて貫通孔がガス導入管および排気管に通じるようにし、ガス導入管から貫通孔を通してカプセル内に雰囲気ガスを導入し、カプセル内を雰囲気調整するとともに、カプセル内で気化したガス状のバインダーを貫通孔を通して排気管に排出することを特徴とする。

請求項５による焼成炉の排ガス処理装置は、被焼成品を焼成炉内に搬送して加熱し、脱バインダーゾーンにおいて、被焼成品に含まれている被焼成品の成形に必要な気化温度が異なる２種以上のバインダーを気化させ排ガスとして除去するための装置であって、気化したバインダーを燃焼・脱臭させるための燃焼装置、焼成炉の脱バインダーゾーンから燃焼装置へ気化したバインダーを送るための複数の排気管、各排気管を所望の温度に加熱するための加熱装置、液状のバインダーを集めるために燃焼装置の手前に配置した液状バインダー回収装置、液状バインダー回収装置から液状のバインダーを燃焼装置へ送給するための液状バインダー送給装置をそなえ、脱バインダーゾーンの温度に応じて気化したバインダーを、低温で気化するバインダーについては加熱装置により気化温度に加熱した排気管を通してガス状のまま燃焼装置に送って脱臭処理し、高温で気化するバインダーについては加熱装置によりバインダーを液状に維持する温度に加熱した排気管を通して液状バインダー回収装置に集め、集められた液状のバインダーを液状バインダー送給装置により一定量ずつ燃焼装置に送給して脱臭処理するよう構成したことを特徴とする。

請求項６による焼成炉の排ガス処理装置は、請求項５において、被焼成品を載せたトレーを覆う鉢状のカプセル、各カプセルを載置した台板、台板に設けられた貫通孔、貫通孔と通じている排気管を設け、バインダーをカプセル内で気化させるようにし、カプセル内で気化したガス状のバインダーを排気管に導くようにしたことを特徴とする。

請求項７による焼成炉の排ガス処理装置は、請求項５において、被焼成品を載せたトレーを覆う鉢状のカプセル、各カプセルを載置した台板、台板に設けられた貫通孔、貫通孔と通じているガス導入管および排気管を設け、バインダーをカプセル内で気化させるようにし、ガス導入管から貫通孔を通してカプセル内に雰囲気ガスを導入し、カプセル内を雰囲気調整するとともに、カプセル内で気化したガス状のバインダーを貫通孔を通して排気管に排出するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、気化温度が低いバインダーと気化温度が高いバインダーとを混合して含む被焼成品を焼成炉で加熱した際、気化したバインダーの処理を同一の燃焼装置内でガスとして燃焼、脱臭することが可能となるため、従来のように、水冷トラップ、フィルタを介して液体として回収処理する場合に比べ、フィルタなどの回収装置の交換や、回収業者への廃棄依頼が不要となり、処理費用が大幅に削減できる。

被焼成品を載せたトレーをそれぞれ鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置して、バインダーがカプセル内で気化するよう構成し、台板に貫通孔を設けて貫通孔が排気管に通じるようにし、カプセル内で気化したガス状のバインダーを排気管に導くよう構成した場合（請求項３、６）には、気化したバインダーが焼成炉内に排出されることが無いため、ガス状バインダーにより炉材が損傷されることがなく、ガス状バインダーの焼成ゾーンへの拡散もないため、焼成雰囲気が害されることもない。

ガス導入管からカプセル内に雰囲気ガスを導入し、カプセル内を雰囲気調整するとともに、カプセル内で気化したガス状のバインダーを排気管に排出するよう構成した場合（請求項４、７）には、ガス導入管から導入される雰囲気ガスの供給圧力によりカプセル内で気化したガス状のバインダーが排気管に排出されるので、排気のための排風機や真空ポンプなどが不要となり、従ってこれらを運転するための電力も要らず、作動油交換やフィルタ清掃などのメンテナンスも不要となる。

また、被焼成品を載せたトレーを覆う鉢状のカプセルを用いる構成（請求項３〜４、請求項６〜７）によれば、小さなカプセル内のみから排気されるので、従来のように、脱バインダーゾーン全体から排気するのに比べ、排気ガスの量が少なくなり、排ガス処理量が顕著に低減されるという利点がある。

本発明による焼成炉の排ガス処理の概要を示す図である。 本発明による焼成炉の排ガス処理の好ましい形態を示す図である。 従来の焼成炉の排ガス処理の概要を示す図である。

以下、本発明による焼成炉の排ガス処理の実施形態を図面により説明する。

被焼成品を焼成炉で焼成する場合、図１に示すように、被焼成品を焼成炉１内に搬送して加熱するが、焼成炉１内の温度は、焼成炉１の入口部から内部にかけて高くなり、脱バインダーゾーン２において、例えば、焼成炉１の入口部の排気管４の位置では１００℃、排気管５の位置では２００℃、排気管６の位置では５００℃となる。被焼成品に含まれている被焼成品の成形に必要なバインダーには、気化温度が低いもの、気化温度が高いものなど、気化温度が異なる２種以上のバインダーが含まれているから、これらのバインダーは脱バインダーゾーン２の炉内雰囲気温度に応じて気化する。

本発明の実施形態は、１００℃、２００℃の低温で気化するバインダーについては、加熱装置（図示せず）を用いて気化温度の１００℃、２００℃に加熱した排気管４、５を通してガス状のまま燃焼装置７に集めて脱臭処理し、５００℃の高温で気化するバインダーについては、加熱装置を用いて排気管６をバインダーが液状を維持する温度、例えば２００℃程度の温度に加熱し、液状となったバインダーを排気管６を通して燃焼装置７の手前に配置した液状バインダー回収装置（図示せず）に集め、液状バインダー回収装置から液状のバインダーを燃焼装置７へ送給するための液状バインダー送給装置（図示せず）を介して、液状のバインダー（液状物質）を一定量ずつ燃焼装置７に滴下して脱臭処理する形態である。

上記の実施形態を具体化するための好ましい態様について説明すると、図２に示すように、被焼成品８を載せたトレー１１をそれぞれ鉢状のカプセル９で覆い、各カプセル９を台板１０に載置して、バインダーがカプセル９内で気化するよう構成し、台板１０に貫通孔１５を設けて貫通孔１５、１５、１５が排気管４Ａ、５Ａ、６Ａに通じるようにし、カプセル９内で気化したガス状のバインダーを排気管４Ａ、５Ａ、６Ａを通して排出する。図２に示すように、排気管４Ａが位置する個所の炉内雰囲気温度は１００℃、排気管５Ａが位置する個所の炉内雰囲気温度は２００℃、排気管６Ａが位置する個所の炉内雰囲気温度は５００℃である。

被焼成品をプッシャー炉で加熱、焼成、脱臭する場合の排ガス処理についてさらに具体的に説明する。図２に示すように、被焼成品８を載せたトレー１１が鉢状のカプセル９で覆われ、各カプセル９が台板１０に載置されて、台板１０がプッシャー（図示せず）によりプッシャー炉の床面１２を滑動できるよう構成されている。鉢状のカプセル９は、台板１０に碗をふせたように載置されている。

台板１０、カプセル９の材質は、好ましくは見掛け気孔率２０％以下のムライト、アルミナ、炭化珪素などのセラミック材料や黒鉛が好ましく、この材質選択により、カプセル９内のガス雰囲気を設定された雰囲気に維持することができる。カプセル９は、その重力で台板１０に密着し、そのために、台板１０とカプセル９との接触面を研磨し、隙間が生じないようにすることが望ましい。台板１０が滑って移動するプッシャー炉の床面１２と台板１０との接触面を研磨してもよい。

脱バインダーゾーンにおいて、台板１０に載置された被焼成品８は、プッシャー炉の入口部（図２の左端部）からプッシャーにより炉の右方向へ搬送される。プッシャー炉内の各カプセルの位置には、その位置にあるカプセル９内の雰囲気を調整するためのガスを導入するガス導入管４Ｂ、５Ｂ、６Ｂとカプセル９内のガスを排出する排気管４Ａ、５Ａ、６Ａがそれぞれ独立して配置されている。各カプセルの位置の床面１２にはそれぞれ貫通穴１３、１４が設けられ、貫通穴１３、１４にガス導入管４Ｂ、５Ｂ、６Ｂと排気管４Ａ、５Ａ、６Ａが接続され、各カプセルが位置する台板１０にも貫通穴が設けられており、台板１０がプッシャーにより移動し、台板１０の貫通穴１５、１６と床面の貫通穴１３、１４とが一致したとき、貫通穴を介してガス導入管４Ｂ、５Ｂ、６Ｂからカプセル９、９、９内に雰囲気ガスが導入されてカプセル９、９、９内が設定された雰囲気に調整されるとともに、加熱された被焼成品８から気化したバインダーはガス導入管から導入される雰囲気ガスの供給圧力により台板１０の貫通穴１５、床面１２の貫通穴１３を通して、排気管４Ａ、５Ａ、６Ａから燃焼装置７に排出され、脱臭処理される。

そのために、台板１０の貫通穴１５、１６と床面１２の貫通穴１３、１４とが一致したとき、台板をしばらくその位置で待機させ、その後再び台板１０の貫通穴と床面１２の貫通穴とが次に一致する位置までプッシャーにより台板１０を移動させるという間歇的な移動を行うようにすることができる。

プッシャー炉において、台板１０を連続的に搬送しても、カプセル内への雰囲気ガスの導入、処理品から発生したガスの排出を可能とするために、台板１０の貫通穴１５、１６を台板１０の搬送方向に延びる縦長形状とすることもできる。この構成により、台板１０の貫通穴１５、１６と床面１２の貫通穴１３、１４とが一致する時間が長くなり、台板１０の搬送中、カプセル内へのガス導入、カプセル内からのガス排気の時間をより長くすることができる。

以上、焼成炉がプッシャー炉の場合について説明したが、焼成炉がローラハース炉の場合においても、台板１０をローラにより搬送して被焼成品を加熱する場合、台板に設けた貫通孔をローラの下方から延びる排気管と通じるようにすれば、同様にして本発明による排ガス処理を行うことが可能となる。

１ 焼成炉
２ 脱バインダーゾーン
３ 焼成ゾーン
４Ａ 排気管
４Ｂ ガス導入管
５Ａ 排気管
５Ｂ ガス導入管
６Ａ 排気管
６Ｂ ガス導入管
７ 燃焼装置
８ 被焼成品
９ カプセル
１０ 台板
１１ トレー
１２ 床面
１３ 床面の貫通穴
１４ 床面の貫通穴
１５ 台板の貫通穴
１６ 台板の貫通穴
１７ 排出槽
１８ 燃焼装置

Claims (7)

1. 被焼成品を焼成炉内に搬送して加熱し、脱バインダーゾーンにおいて、被焼成品に含まれている被焼成品の成形に必要な気化温度が異なる２種以上のバインダーを気化させ排ガスとして除去する方法であって、脱バインダーゾーンの温度に応じて気化したバインダーを、低温で気化するバインダーについては該バインダーの気化温度に加熱された排気管を通してガス状のまま燃焼装置に集めて燃焼・脱臭処理（以下、単に脱臭処理という）し、高温で気化するバインダーについては該バインダーが液状を維持する温度に加熱された排気管を通して燃焼装置の手前の所定の個所に集め、集められた液状のバインダーを一定量ずつ燃焼装置に送給して脱臭処理することを特徴とする焼成炉の排ガス処理方法。
2. ２００℃以下の低温で気化するバインダーについては略２００℃に加熱された排気管を通してガス状のまま燃焼装置に集めて脱臭処理し、２００℃を超える高温で気化するバインダーについては該バインダーが液状を維持する温度に加熱された排気管を通して燃焼装置の手前の所定の個所に集め、集められた液状のバインダーを一定量ずつ燃焼装置に送給して脱臭処理することを特徴とする請求項１記載の焼成炉の排ガス処理方法。
3. 被焼成品を載せたトレーをそれぞれ鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置して、バインダーがカプセル内で気化するよう構成し、台板に貫通孔を設けて貫通孔が排気管に通じるようにし、カプセル内で気化したガス状のバインダーを排気管に導くことを特徴とする請求項1または２記載の焼成炉の排ガス処理方法。
4. 被焼成品を載せたトレーをそれぞれ鉢状のカプセルで覆い、各カプセルを台板に載置して、バインダーがカプセル内で気化するよう構成し、台板に貫通孔を設けて貫通孔がガス導入管および排気管に通じるようにし、ガス導入管から貫通孔を通してカプセル内に雰囲気ガスを導入し、カプセル内を雰囲気調整するとともに、カプセル内で気化したガス状のバインダーを貫通孔を通して排気管に排出することを特徴とする請求項1または２記載の焼成炉の排ガス処理方法。
5. 被焼成品を焼成炉内に搬送して加熱し、脱バインダーゾーンにおいて、被焼成品に含まれている被焼成品の成形に必要な気化温度が異なる２種以上のバインダーを気化させ排ガスとして除去するための装置であって、気化したバインダーを燃焼・脱臭させるための燃焼装置、焼成炉の脱バインダーゾーンから燃焼装置へ気化したバインダーを送るための複数の排気管、各排気管を所望の温度に加熱するための加熱装置、液状のバインダーを集めるために燃焼装置の手前に配置した液状バインダー回収装置、液状バインダー回収装置から液状のバインダーを燃焼装置へ送給するための液状バインダー送給装置をそなえ、脱バインダーゾーンの温度に応じて気化したバインダーを、低温で気化するバインダーについては加熱装置により気化温度に加熱した排気管を通してガス状のまま燃焼装置に送って脱臭処理し、高温で気化するバインダーについては加熱装置によりバインダーを液状に維持する温度に加熱した排気管を通して液状バインダー回収装置に集め、集められた液状のバインダーを液状バインダー送給装置により一定量ずつ燃焼装置に送給して脱臭処理するよう構成したことを特徴とする焼成炉の排ガス処理装置。
6. 被焼成品を載せたトレーを覆う鉢状のカプセル、各カプセルを載置した台板、台板に設けられた貫通孔、貫通孔と通じている排気管を設け、バインダーをカプセル内で気化させるようにし、カプセル内で気化したガス状のバインダーを排気管に導くようにしたことを特徴とする請求項５記載の焼成炉の排ガス処理装置。
7. 被焼成品を載せたトレーを覆う鉢状のカプセル、各カプセルを載置した台板、台板に設けられた貫通孔、貫通孔と通じているガス導入管および排気管を設け、バインダーをカプセル内で気化させるようにし、ガス導入管から貫通孔を通してカプセル内に雰囲気ガスを導入し、カプセル内を雰囲気調整するとともに、カプセル内で気化したガス状のバインダーを貫通孔を通して排気管に排出するようにしたことを特徴とする請求項５記載の焼成炉の排ガス処理装置。

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