JPH02107516A - 無機質球状粒子の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、無機質粉末原料から球状化粒子を製造する方
法と装置に関し、品質の安定した状態で球状粒子を経済
的に増減産できる方法と装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば封止剤として用いられる溶融シリカ等の無
機質粒子の製造技術として、例えば特開昭６２−２４１
５４１号公報、及び特開昭６２−２４１５４２号公報に
より無機質粉末を燃料ガス／酸素バーナーへ供給し、そ
の燃焼域で溶融粒子とした後、連接する冷却域で冷却気
体（例えば空気）を吹き込み急速冷却し、粒子の融着を
防止する技術が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術において、基準操業に対し増産又は減産の要請
があった場合、品質を高位に保ちつつこれに対処するこ
とは、バーナー負荷の変更可能な狭い範囲内でしかでき
なかった。即ち、これらに使用される燃料ガス／酸素バ
ーナーは、その燃焼速度が大きく、バーナーノズル部流
速が燃焼速度を下回ると逆火現象を生じ、瞬にしてバー
ナー溶損トラブルを発生する。このため、燃焼負荷の変
更可能範囲は、約７５〜１００零と見られている。

バーナーへ供給される無機質粉末原料は、容易に増減量
（増減量）できるが、燃焼負荷に対して過度に供給され
ると火炎温度の低下により球状化率が低下し、品質の良
い球状粒子が得られない。

一方、減産の場合、燃焼負荷の低下に比例して粉末原料
の供給量を減量していくが、バーナーの下限値により限
界となる。下限燃焼負荷の状態でさらに粉末原料の供給
量を減少させていくと粉末が高温火炎中に長時間滞留す
ることとなり、溶融物同士の融着により粗大化し粗粒比
率が増大する。

本発明者等の検討によれば、この冷却室内に供給された
冷却気体は球状固化後冷却室下方より後続の系内へ排出
されるが、一部の冷却気体は上方の球状化室へ上昇して
いく。

そしてこの上昇した冷却気体は、燃料ガス／酸素バーナ
ーにより形成される燃焼火炎に巻き込まれてその火炎温
度を低下させ、無機質粉末原料の溶融効果を下げている
ことが判明した。

本発明は、上記の現象から冷却気体の供給量をコントロ
ールするならば、球状化室の火炎温度を自在にコントロ
ールできることに着目し、この冷却気体供給量のコント
ロールによる火炎温度の制御により球状化粒子の増減量
を容易に可能としたものである。

（問題を解決するための手段） 本発明は、 （１）球状化室と冷却室を有する竪形炉の球状化室で高
温火炎と無機質粉末原料とを接触させて球状化処理した
後、冷却室内で冷却気体を供給して冷却する無機質球状
粒子の製造方法において、無機質粉末原料の供給量に応
じて冷却用気体の供給量を調整し、高温火炎温度を制御
することを特徴とする球状粒子の製造方法。

（２）頂部に高温火炎及び無機質粉末原料を噴射するバ
ーナーを有する球状化室と、この球状化室の下部に設け
られた内部に冷却気体が供給される冷却室と、この冷却
室の下部と気送管によって接続された分級装置とを主要
構成とする無機質球状粒子の製造装置において、上記冷
却用気体供給管に流量調整弁を設けると共に、上記気送
管に流量調整弁を有する気体供給管を接続するよう構成
した事を特徴とする無機質球状粒子の製造装置である。

以下にシリカの球状粒子製造設備を例にとり、本発明を
説明する。

球状化率を簡易的に表現する指数として、ガラス化率が
採用されているが、これはガラスの真比重（２，２１）
と、石英の真比重（２，６５）に着目し製品の真比重（
Ａ）より次式で推算している。

ガラス比率（９６）　＝　（１３，３／＾−５，０２）
　Ｘ１００第１図に、火炎温度と噴射された粒子の温度
上昇に関する計算結果を示すが、火炎温度はバーナーロ
より遠ざかるに従いシリカへの伝熱、熱損失や周辺ガス
の巻き込みによって、低下していく。

今、第１図に示すような温度分布の火炎（ａ）の場合、
溶融化のためには粉体噴射量が２００ｋｇ／Ｈの場合適
当であるが、　１２０ｋｇ／）Ｉでは高すぎる、即ち、
融点以上に加熱され粒子同士の合体によって粗粒化を起
こす。一方ｚａｏｈｇ１０では温度が低すぎ融点に達し
ないことからガラス化率の低い製品となる。噴射量１２
０Ｊ／Ｈの場合の理想的な火炎温度分布としては第１図
点線で示す火炎温度すであり、溶融が完了する距離で火
炎温度が融点まで低下してきていることが望ましい。

溶射バーナーの火炎は、周辺ガスを巻き込みながら拡散
していくが、バーナーより１ｍ地点でおよそ燃焼ガス量
の１〜５倍の周辺ガスを巻き込んでいる事が、調査の結
果判明した。バーナーより１ｍ地点で周辺ガスを燃焼ガ
ス量の１．５倍巻き込んでいる場合、火炎の熱損失を無
視して１ｍ地点の火炎温度を推定すると、周辺温度が８
００℃のときは火炎温度は１４８０℃、周辺温度が１２
００℃のときは火炎温度は１７２０℃となり、周辺ガス
温度を変化させることによって火炎温度を調節できるこ
とが判る。周辺ガス温度を変化させる手段として、冷却
室に吹籾こむ冷却気体（ここでは清浄空気を使用）の量
を増減することを検討したところ第２図に示す如き結果
を得た。

この結果を活用すれば、無機質粉末の噴射量が少ない時
には粒子が高温となり合体して粗粒化するので、これを
防ぐために冷却空気流量の増大により火炎温度を下げ、
粉体の噴射量を増大する時には、冷却空気流量を減少さ
せ火炎温度を上げる事によって品質の安定を図ることか
できる。

しかしながら、冷却室出口排出ガス量や温度が変動する
と後工程の球状粒子分離設備やガス処理設備の操業が不
安定となる。そこで本発明装置では、別途冷却気体の増
減分に見合った量の気体を冷却室出口配管部へ補給する
ことによってプロセス全体の熱、ガス量バランスをとる
ものである。

（実　施　例〕 第３図に示す実施例装置において、球状化室１の天井部
に設けられた溶射バーナー３より無機質粉末原料、燃料
ガス、酸素が球状化室１へ噴射される。球状化学下方に
連接せる冷却室２には、冷却気体が同調節弁６を経て吹
き込まれ、球状化室１よりの高温火炎と溶融粒子を冷却
している。球状粒子と燃焼排ガスは、冷却室２下部より
気送管１０を通して粒子、ガスの処理工程へ送られる。

この冷却室２の下部には粗粒子の排出弁８．９が設けら
れ無機質溶融物や、脱落した耐火物等を定期的に排出し
ている。

ここでは、冷却気体として空気が用いられ、ファン４よ
りの空気はフィルターにてダスト除去された後、冷却気
体として調節弁６を経て冷却室２へ吹き込まれる。本発
明装置では、この冷却空気を分岐し、冷却室出口気送管
１０と球状粒子が１次分離されるサイクロン１１の上流
側に調節弁７を介して供給できるように配管した。冷却
空気流量は、球状化室を上昇するガス温度を検知する温
度計１３によって調節され、無機質粉末原料の噴射量が
多い時には、冷却空気の減量により球状化室温度が高温
とされ、逆に粉末原料の噴射量が少ない時には、冷却空
気が増量され球状化室温度が下げられる。

このようにして粉末原料の融着による粗粒化を防止しな
がら、高ガラス化率の球状製品を安定して得ることがで
きるが、冷却室から排出されるガス量と温度が変動する
ことによって、サイクロンの如き遠心分離装置では、そ
の分離粒子径分布が異なって来ることから本実施例では
、サイクロン１１より分離されてくる粒子径を制御する
と共に下工程における粒子分離やガス処理を容易にする
ため、サイクロン１１の入口側へ冷却空気を補給できる
ようにし、調節弁７により冷却空気流量を調節した。次
に、上記装置による操業の実施例を示す。

基準操業として、溶射バーナー３へ燃料ガスとしてＬＮ
Ｇ４ＯＮｒｎ’／１１と酸素２００８ｍ”／Ｈが供給さ
れ、その高温火炎へ無機質粉末原料としてのシリカ２０
０に、ｇ／Ｉ＋が溶射された。この時球状化室温度は、
８５０〜９５０℃を示しており、冷却室２に吹きこまれ
た３００ＯＮｍ’／Ｈの冷却空気により溶融化したシリ
カの冷却がおこなわれ、球状化したシリカは、気送管１
０を通して排出された。

例−１ 上記基ｔ４操業において２．シリカ溶射量を２００ｋｇ
／Ｉ（より　２８０ｋｇ＃Ｉへ増加させた場合、ガラス
化率８２〜８７％へ低下してしまい封止剤として不十分
なものとなった。そこで冷却室２へ吹ぎ込まれる冷却空
気を　３００ＯＮｒｎ’／Ｈから９００８ｍ／Ｈまで減
少させ、球状化室温度１３を８５０〜９００℃より１０
５０〜１１００℃へ上昇させたところ、同一燃焼条件下
で製品のガラス化率９４〜９６％を維持しつつ、シリカ
溶射量を２４０ｋｇ／Ｈまで増大させる事ができた。

これは、従来の燃料ＬＰＧＩＮｍ”当たりシリカ溶射量
５ｋｇを　６ｋｇへ増大できた事となる。。しかし、冷
却室２出ロガス量が減少し、出口ガス温度が３５０℃よ
り　８００℃と高温となったので、粒子分離処理の安定
運転を継続するためサイクロン１１の上流側に１５０９
〜２００ＯＮｒｒＩ″／■の冷却空気を調節弁７より補
給した。

例−２ 一方、シリカの溶射量を２００ｋｇ／Ｈより１２０ｋｇ
／）Ｉへ４０％減量する場合、次の操業を行った■第１
段階：まずバーナーへの燃料ガス量の低減がおこなわれ
、先に述べた安定操業の限界燃焼負荷（７５％）まで減
量された。（この時のＬＰＧは４ｏＮｍ”／Ｈより　３
ＯＮｒｎ”／Ｈへ、酸素２０ＯＮｒｎ’／Ｈより１５Ｏ
Ｎｒｎ’／Ｈへ減少）、一方冷却空気は３０００　Ｎｍ
／Ｈより　２２０ＯＮゴ／■へ減量され、溶射量は２０
０ｋｇ／）Ｉより　１５０ｋｇ／Ｈとなった。■第２段
階ニジリカの粗粒化を防止しつつざらに溶射量を１２０
ｋｇ／Ｈまで減量するため、冷却室２への冷却空気量を
２２０ＯＮｒｒ？／）ｌより３１００〜３３０ＯＮｍ’
／Ｈとした。その結果、球状化室温度１３は６００〜７
００℃となり、製品の粗粒化比率を増大させることなく
ガラス化率９４〜９７％の品質を維持することができた
。

（発明の効果） 以上の如く本発明によれば、品質の安定した球状粒子を
経済的に増減塵できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、バーナーよりの距離と火炎温度及び球状化粒
子温度の関係を示す図、第２図は冷却空気流量と球状化
室温度ガス温度及び冷却室出口ガス温度の関係を示す図
、第３図は、本発明の実施例装置を示す説明図である。 １・・・球状化室　　　　　２・・・冷却室３・・・溶
射バーナー　　　４・・・冷却空気ファン０．・ダスト
フィルター　６・・・冷却空気調節弁・・・サイクロン
人口空気調節弁 、９・・・粗粒子排出弁　１０・・・気送管１・・・サ
イクロン ２・・・粒子分離及びガス処理を行う下工程３・・・球
状化室温度針 第３図 他４名 ｌ：球状化室 ２：冷却室 二Ｂ：溶躬バーナー ４：冷却空気ファン ５：ダストフィルター ６：冷却空気調節弁 ７：サイクロン人口空気調節弁 ８Ｊ：れ１粒子−排出弁 １０：ＩＡ送管 暑１：サイクロン ＋２＝粒子分離及びガス処理を行う下丁程Ｉ３二球状化
室温度計 第１図 バーナーロよりの距離ＣＭ＋ 第２図 冷却空気流＠（Ｎｍ’／Ｈ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　球状化室と冷却室を有する竪形炉の球状化室で高温
   火炎と無機質粉末原料とを接触させて球状化処理した後
   、冷却室内で冷却気体を供給して冷却する無機質球状粒
   子の製造方法において、無機質粉末原料の供給量に応じ
   て冷却用気体の供給量を調整し、高温火炎温度を制御す
   ることを特徴とする球状粒子の製造方法。 ２　頂部に高温火炎及び無機質粉末原料を噴射するバー
   ナーを有する球状化室と、この球状化室の下部に設けら
   れた内部に冷却気体が供給される冷却室と、この冷却室
   の下部と気送管によって接続された分級装置とを主要構
   成とする無機質球状粒子の製造装置において、上記冷却
   用気体供給管に流量調整弁を設けると共に、上記気送管
   に流量調整弁を有する気体供給管を接続するよう構成し
   た事を特徴とする無機質球状粒子の製造装置。