JP7190338B2 - 無機酸化物粒子の製造方法 - Google Patents
無機酸化物粒子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7190338B2 JP7190338B2 JP2018218589A JP2018218589A JP7190338B2 JP 7190338 B2 JP7190338 B2 JP 7190338B2 JP 2018218589 A JP2018218589 A JP 2018218589A JP 2018218589 A JP2018218589 A JP 2018218589A JP 7190338 B2 JP7190338 B2 JP 7190338B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- inorganic oxide
- oxide particles
- temperature
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Description
本発明の課題は、ノズル自体に特に手を加えずに、ノズル先端部での固結発生を防止し、安定した操業が可能な無機酸化物粒子の製造方法を提供することにある。
〔1〕貯留槽内に貯留された、酸化物を構成する元素を含む化合物の溶液をノズルに送液し、該ノズルから前記溶液の液滴を噴霧する噴霧工程を含む無機酸化物粒子の製造方法であって、
前記ノズルは、気体を供給する気体供給口と、前記溶液を噴霧する噴出口とを備え、
前記気体供給口に供給する気体流量が、前記ノズルへの送液量に対して1400倍以上であり、
前記貯留槽内の前記溶液の液温が、前記溶液中の溶媒の凝固点よりも高い温度であって、前記溶媒の沸点よりも50℃低い温度であり、
前記噴出口から噴霧直後の液滴温度が、前記溶液中の溶媒の沸点の1/2以下の温度である、
無機酸化物粒子の製造方法。
〔2〕前記溶液が、水溶液である、〔1〕記載の無機酸化物粒子の製造方法。
〔3〕前記貯留槽内の前記水溶液の液温が1~50℃であり、前記噴出口から噴霧直後の噴霧液滴の温度が50℃以下である、〔2〕記載の無機酸化物粒子の製造方法。
〔4〕前記酸化物を構成する元素を含む化合物が、アルミニウム塩、チタン塩、マグネシウム塩、アルミノケイ酸塩、アルミニウムアルコキシド及びケイ酸アルコキシドから選ばれる1種又は2種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれか一に記載の無機酸化物粒子の製造方法。
〔5〕前記ノズルが、前記気体供給口に供給された気体と、前記噴出口から噴霧した原料溶液とをノズル外部で混合する外部混合方式である、〔1〕~〔4〕のいずれか一に記載の無機酸化物粒子の製造方法。
図1は、本発明の製造方法が適用可能な噴霧熱分解装置の一例を示す模式図であり、図2は、図1に示す噴霧熱分解装置の部分拡大図である。噴霧熱分解装置20は、図1、2に示されるように、原料溶液1を貯留する貯留槽2と、原料溶液1の液滴3を噴霧するためのノズル4とを備え、ノズル4は、貯留槽2と、該貯留槽2から原料溶液1をノズル4に圧送するための送液ポンプ5とが配管を介して連結されている。そして、原料溶液1を貯留槽2内に貯留し、貯留槽2から原料溶液1を送液ポンプ5でノズル4に送液し、該ノズル4から加熱炉11内に原料溶液1の液滴3を噴霧する。なお、加熱炉11の形状は、加熱炉内に旋回流を発生させることができる点で、堅型円筒状が好ましい。加熱炉の大きさは、製造スケールにより適宜選択することができる。
酸化物を構成する元素を含む化合物としては、酸化物を構成する元素を含有し、水等の溶媒に溶解する化合物であれば特に限定されないが、例えば、無機塩、金属アルコキシド等を挙げることができる。より具体的には、アルミニウム塩、チタン塩、マグネシウム塩、アルミノケイ酸塩、アルミニウムアルコキシド、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のケイ酸アルコキシド等を挙げることができる。アルミニウム塩としては、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、燐酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム等の無機塩、アルミニウムセカンダリーブチレート等の有機金属化合物、アルミニウムイソプロピレート等のアルミニウム化合物を分散したものが挙げられる。ケイ酸アルコキシドとしては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等が挙げられる。また、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物を溶媒に分散した溶液、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物のゾル溶液も原料溶液として用いることができる。更に、溶融温度、耐熱性、粒子強度を調整するために、他の元素の原料を添加することもできる。中でも、アルミニウム塩、チタン塩、マグネシウム塩、アルミノケイ酸塩、アルミニウムアルコキシド及びケイ酸アルコキシドから選ばれる1種又は2種以上が好ましい。
原料溶液の液温は原料溶液中の溶媒の種類により適宜設定可能であるが、例えば、原料溶液が水溶液である場合、好ましくは1~50℃、より好ましくは1~40℃、更に好ましくは1~35℃である。
なお、原料溶液の液温の調整方法は所望の温度に調整できれば特に限定されないが、例えば、図2に示されるように、貯留槽2に冷却装置6を設置して原料溶液1を冷却し、原料溶液1の液温を温度計7で管理すればよい。冷却装置としては、例えば、チラー等を挙げることができる。
噴出直後の液滴の温度管理は、例えば、図2に示されるように、ノズルから噴出された液滴に接触するように、ノズル4の先端部に熱電対8を設置すればよい。熱電対の設置位置は、ノズルの先端から5cm以内とすることが好ましい。
乾燥工程の温度は、噴霧液滴から溶媒が蒸発する温度であればよいが、無機塩が析出する必要性から、室温~800℃の範囲内であって0.1秒から1分程度で当該蒸発及び析出が生じる温度が好ましい。このような温度としては、100~750℃が好ましく、150~600℃がより好ましく、150~400℃が更に好ましい。
熱分解工程の温度は、熱分解及び酸化反応が進行する温度であればよいが、熱分解反応が終了する必要性から、150~1200℃が好ましい。また0.1秒~1分程度で当該酸化反応が終了する温度が好ましく、より具体的には、400~1000℃が好ましく、500~900℃が更に好ましい。
溶融工程の温度は、無機酸化物粒子の表面が溶融する温度であればよいが、溶融により無機酸化物粒子表面の孔を閉塞させる点から、600℃以上が好ましい。また、0.1秒~1分程度で無機酸化物粒子表面が溶融する点から、700℃以上が好ましく、800℃以上がより好ましく、900℃以上が更に好ましく、1200℃以上が殊更に好ましい。なお、経済性の点から、溶融工程の温度は、1500℃以下が好ましい。また、溶融温度が600~1200℃と低い無機酸化物であれば、熱分解ゾーンと溶融ゾーンの加熱温度を同じにしてもよい。
図1に示される噴霧熱分解装置20は、無機酸化物粒子を回収するために、粉体回収装置13が設置されている。粉体回収装置としては、例えば、サイクロン粉体回収機、バグフィルター等を挙げることができる。酸化物中空粒子の回収にあたっては、フィルターを通過させることにより粒子径の調整をすることもできる。また、粉体回収装置の下流側に、必要に応じて、スクラバー等の除塵、浄化設備を配置してもよい。
無機酸化物中空粒子の平均粒子径は、通常0.5~50μmであり、好ましくは0.5~20μmであり、更に好ましくは1~10μmである。なお、平均粒子径の調整は、噴霧に使用する流体ノズルの直径及び圧縮空気の圧力の調節によって行うことができる。ここで、本明細書において「平均粒子径」とは、JIS R 1629に準拠して試料の粒度分布を体積基準で作成したときに積算分布曲線の50%に相当する粒子径(d50)を意味する。なお、粒子径分布測定装置として、例えば、マイクロトラック(日機装株式会社製)を使用することができる。
図1に示す噴霧熱分解装置を用いて無機酸化物粒子を製造した。先ず、0.4mol/Lの硝酸アルミニウム水溶液を貯留槽に投入し、液温を1℃に調整した。次に、貯留槽から硝酸アルミニウム水溶液を送液ポンプで2流体ノズルに送液してミスト状に噴霧し、乾燥ゾーン及び熱分解ソーン(それぞれ1000℃)で加熱した後、バグフィルターを用いてアルミナ粒子を回収した。アルミナ粒子の平均粒子径は2μmであった。なお、2流体ノズルの運転条件は、ノズルの気体供給口に供給した空気流量(以下、「キャリアエアー量」という)を70L/min、ノズルへの硝酸アルミニウム水溶液の送液量を0.05L/minとした。また、噴霧直後の液滴温度は、ノズルの先端から5cmに設置した熱電対により測定し、19℃であった。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。なお、ノズル先端部の固結の評価は、噴霧開始から3時間後にノズル先端の状態を先ず目視で確認し明らかに固結が確認された場合には「固結あり」と判断し、また貯留槽内の硝酸アルミニウム水溶液の減少量が8.5L未満である場合も「固結あり」と判断した。
キャリアエアー量を120L/minとし、噴霧直後の液滴温度を10℃としたこと以外は、実施例1と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。アルミナ粒子の平均粒子径は2μmであった。
貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を15℃とし、噴霧直後の液滴温度を35℃としたこと以外は、実施例1と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。アルミナ粒子の平均粒子径は2μmであった。
貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を15℃とし、噴霧直後の液滴温度を29℃としたこと以外は、実施例2と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。アルミナ粒子の平均粒子径は2μmであった。
貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を30℃とし、噴霧直後の液滴温度を50℃としたこと以外は、実施例1と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。アルミナ粒子の平均粒子径は2μmであった。
貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を30℃とし、噴霧直後の液滴温度を41℃としたこと以外は、実施例2と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。アルミナ粒子の平均粒子径は2μmであった。
キャリアエアー量を65L/minとし、噴霧直後の液滴温度を38℃としたこと以外は、実施例3と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。
キャリアエアー量を100L/minとし、貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を0℃としたこと以外は、実施例1と同様の操作によりアルミナ粒子を製造したところ、原料溶液の一部が凝固してノズルへの送液が不能となり、無機酸化物粒子の製造を断念した。
キャリアエアー量を100L/minとし、貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を55℃とし、噴霧直後の液滴温度を48℃としたこと以外は、実施例1と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。
貯留槽の硝酸アルミニウム水溶液の液温を45℃とし、噴霧直後の液滴温度を55℃としたこと以外は、比較例3と同様の操作によりアルミナ粒子を製造した。アルミナ粒子の製造条件及びノズル先端部の固結の評価結果を表1に示す。
比較例1は、ノズルの気体流量が不足しているため、原料溶液の噴霧直後に固形分が析出しやすくなり、析出した固形分がノズル先端部に付着して固結が発生した。
比較例2は、原料溶液の液温が低いため、原料溶液の一部が凝固してノズルへの送液が不能となり、無機酸化物粒子を製造できなかった。
比較例3は、原料溶液の液温が高く、ノズルへ送液する際に原料溶液が濃縮したため、ノズル先端部で原料が析出し固結が発生した。
比較例4は、ノズルから噴霧直後の液滴の温度が高過ぎるため、噴霧直後に固形分が析出しやすく、析出した固形分がノズル先端部に付着して固結が発生した。
これに対し、実施例1~6は、原料溶液の液温、ノズルの気体流量、及びノズルから噴出する噴霧液滴の温度がそれぞれ特定範囲内に制御されているため、ノズル先端部での固結発生が抑制され、安定して無機酸化物粒子を製造できることがわかる。
2 貯留槽
3 液滴(ミスト)
4 ノズル
5 送液ポンプ
6 冷却装置
7 温度計
8 熱電対
9 キャリアエアー
10 断熱材
11 加熱炉
12 加熱装置
13 粉体回収装置
20 噴霧熱分解装置
Claims (3)
- 貯留槽内に貯留された、酸化物を構成する元素を含む化合物の水溶液をノズルに送液し、該ノズルから前記水溶液の液滴を噴霧する噴霧工程を含む無機酸化物粒子の製造方法であって、
前記ノズルは、気体を供給する気体供給口と、前記水溶液を噴霧する噴出口とを備え、
前記気体供給口に供給する気体流量が、前記ノズルへの送液量に対して1400倍以上であり、
前記貯留槽内の前記水溶液の液温が、1~50℃であり、
前記噴出口から噴霧直後の液滴温度が、1~50℃である、
無機酸化物粒子の製造方法。 - 前記酸化物を構成する元素を含む化合物が、アルミニウム塩、チタン塩、マグネシウム塩、アルミノケイ酸塩、アルミニウムアルコキシド及びケイ酸アルコキシドから選ばれる1種又は2種以上である、請求項1記載の無機酸化物粒子の製造方法。
- 前記ノズルが、前記気体供給口に供給された気体と、前記噴出口から噴出した原料水溶液とをノズル外部で混合する外部混合方式である、請求項1又は2記載の無機酸化物粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018218589A JP7190338B2 (ja) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | 無機酸化物粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018218589A JP7190338B2 (ja) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | 無機酸化物粒子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020083687A JP2020083687A (ja) | 2020-06-04 |
JP7190338B2 true JP7190338B2 (ja) | 2022-12-15 |
Family
ID=70909708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018218589A Active JP7190338B2 (ja) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | 無機酸化物粒子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7190338B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114408958B (zh) * | 2022-01-20 | 2023-11-28 | 广西大学 | 一种中空球形碳酸钙的制备装置及其应用制备的中空球形碳酸钙和方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008152306A (ja) | 2008-03-18 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | トナーの製造方法およびトナー |
JP2009072688A (ja) | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Kureha Ecology Management Co Ltd | 反応ノズル、気相加水分解処理装置および気相加水分解処理方法 |
JP2016017027A (ja) | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 太平洋セメント株式会社 | 中空粒子の製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3011799B2 (ja) * | 1991-08-23 | 2000-02-21 | 新日本製鐵株式会社 | 噴霧焙焼ノズル先端部への付着防止ノズル |
-
2018
- 2018-11-21 JP JP2018218589A patent/JP7190338B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009072688A (ja) | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Kureha Ecology Management Co Ltd | 反応ノズル、気相加水分解処理装置および気相加水分解処理方法 |
JP2008152306A (ja) | 2008-03-18 | 2008-07-03 | Seiko Epson Corp | トナーの製造方法およびトナー |
JP2016017027A (ja) | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 太平洋セメント株式会社 | 中空粒子の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020083687A (ja) | 2020-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rosebrock et al. | The role of microexplosions in flame spray synthesis for homogeneous nanopowders from low‐cost metal precursors | |
JP6422679B2 (ja) | 中空粒子の製造装置 | |
KR19980042353A (ko) | 구형의 착색된 안료, 이의 제조 방법 및 이의 용도 | |
JP7261043B2 (ja) | 無機酸化物粒子の製造方法 | |
JP7190338B2 (ja) | 無機酸化物粒子の製造方法 | |
CN104884406A (zh) | 用于形成纳米尺度锂金属磷酸盐粉末的火焰喷雾热分解法 | |
CA2583820C (en) | Nickel powder manufacturing method | |
CA2375250A1 (en) | Spray pyrolysis or spray-drying process, and plant for carrying it out | |
JP2015086413A (ja) | 複合超微粒子の製造方法 | |
JP7266361B2 (ja) | 中空粒子の製造法 | |
JP6846245B2 (ja) | 噴霧熱分解による微小粒子製造装置 | |
JP7379089B2 (ja) | 噴霧熱分解装置 | |
JP7341813B2 (ja) | 無機酸化物粒子の製造方法 | |
CN105129751B (zh) | 一种高温熔融法制备氮化铝粉末的方法 | |
JP7467295B2 (ja) | 無機酸化物粒子の製造方法 | |
JP2020083723A (ja) | 無機酸化物中空粒子の製造方法 | |
KATO et al. | Preparation of hollow alumina microspheres by ultrasonic spray pyrolysis | |
JP6763740B2 (ja) | 噴霧熱分解装置 | |
JP7352423B2 (ja) | 無機酸化物粒子の製造方法 | |
JP2023032546A (ja) | 噴霧熱分解装置用又は噴霧乾燥装置用のノズル | |
JP7341812B2 (ja) | 無機酸化物粒子の製造方法 | |
JP7157678B2 (ja) | 噴霧ノズル | |
JP7365223B2 (ja) | 噴霧熱分解装置 | |
JP2019122926A (ja) | 噴霧熱分解による微小粒子の製造法 | |
JP2019123643A (ja) | 無機酸化物中空粒子の製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211020 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220823 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7190338 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |