JPH05240580A - 湿潤粉体の乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 得られる粉体の粒子径を小さくすると共に、
乾燥に必要な熱風吹き込み及び撹拌翼３の駆動に要する
エネルギーを低減させる。 【構成】 乾燥容器２内の乾燥媒体粒子１全体を流動化
させない程度の速度で熱風を吹き込みかつ撹拌翼３によ
る撹拌を行う。 【効果】 熱風を強く吹き込む必要がなく、熱風の排気
流による粉体搬送力がさほど強くないので比較的小さな
粒子径の粉体のみが取り出され、しかも乾燥媒体粒子１
全体が激しく流動化しないので撹拌翼３による撹拌の障
害がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湿潤粉体、例えば分散
媒中に混合分散されたスラリー状の有機又は無機粉体等
を乾燥した粉体として取得する方法に関し、特に乾燥媒
体粒子を用いて、一旦この乾燥媒体粒子に湿潤粉体を付
着させて乾燥する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾燥媒体粒子を用いた湿潤粉体の
乾燥方法として、乾燥媒体粒子を収容した円筒状の底部
を有する乾燥容器内に湿潤粉体を供給し、収容されてい
る乾燥媒体粒子全体を、円筒状の乾燥容器の底部全面か
ら熱風を吹き込むことで流動化させると共に、収容され
た乾燥媒体粒子を撹拌翼で撹拌し、乾燥容器上部から排
気流と共に乾燥粉体を取り出す方法が知られている（特
公昭５４−４３７４７号公報）。

【０００３】この方法は、熱風の吹き込みによる乾燥媒
体粒子の流動化と撹拌翼による撹拌によって、供給され
た湿潤粉体を均一に乾燥媒体粒子表面に付着させると共
に、乾燥媒体粒子の表面で乾燥した粉体を、熱風の吹き
込みによって流動する乾燥媒体粒子間の衝突によって剥
離粉砕し、これを排気流と共に取り出すものである。

【０００４】また、上記の技術のように、乾燥媒体粒子
の流動化と共に撹拌翼による撹拌を行うと乾燥容器内壁
や乾燥媒体粒子の損耗が激しく、また撹拌に多大のエネ
ルギーを要することから、これを改善した方法として、
撹拌翼による撹拌を行わず、乾燥容器の円筒状の底部全
面から熱風を吹き込むことによる乾燥媒体粒子全体の流
動化のみによって乾燥を行う方法も知られている（実開
平２−６１４０１号公報）。

【０００５】この方法の場合、湿潤粉体の供給時に乾燥
媒体粒子の凝集を生じやすいことから、予め乾燥媒体粒
子の湿潤粉体を付着させて供給することが行われる。即
ち、熱風の吹き込みによる乾燥媒体粒子の流動化のみで
は、湿潤粉体を均一に分散付着させる混合力に欠けるこ
とから、このような手段が用いられている。また、この
方法においては、乾燥媒体粒子の表面で乾燥した粉体
は、熱風の吹き込みによって流動する乾燥媒体粒子相互
の衝突によってのみ剥離粉砕されて取り出されることに
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法のいずれにおいても、乾燥前の粉体の粒子径に
比して乾燥後の粉体の粒子径が大きくなる傾向が強く、
得られる粉体の粒子径を調整することも困難であるとい
う問題がある。特に乾燥後の粉体の粒子径が大きくなる
と、乾燥後の粉体の用途が制限され、当該粉体の価値が
低下することになる。また、いずれの方法も、乾燥媒体
粒子全体を熱風の吹き込みで流動化させるため、大容量
のブロアーを使用して運転する必要があり、消費エネル
ギーが大きいと共に、湿潤粉体の供給量によって乾燥媒
体粒子の流動状態が変わるので、実施時の運転制御が難
しい問題がある。

【０００７】更には、特公昭５４−４３７４７号公報の
方法では、実開平２−６１４０１号公報にも記載されて
いるように、乾燥容器内壁や乾燥媒体粒子の損耗が激し
く、また撹拌に多大のエネルギー要する問題がある。ま
た、実開平２−６１４０１号公報の方法では、乾燥媒体
粒子に均一に湿潤粉体を付着させるために、乾燥容器へ
の供給に先立って乾燥媒体粒子と湿潤粉体を混合する工
程が必要になり、工程数が多くなる問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、得られる乾燥粉体の粒径（以下「二次粒
径」という）をできるだけ乾燥前の粉体の粒径（以下
「一次粒径」という）に近づけると共に、二次粒径の調
整を容易にし、併せて消費エネルギーの節減、機材の損
耗防止及び工程数の増加防止を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、撹拌
翼による撹拌の役割と、熱風の吹き込みによる乾燥媒体
粒子の流動化の役割を考え直し、熱風の吹き込みによる
乾燥媒体粒子全体の流動化を生じさせることなく乾燥処
理を行うという、従来の乾燥媒体粒子を用いた乾燥処理
とは全く異なる観点に立つことによってなされたもので
ある。

【００１０】即ち、本発明で講じられた手段を図１で説
明すると、本発明では、乾燥媒体粒子１が収容された逆
円錐形の底部を有する乾燥容器２に湿潤粉体を供給し、
収容された乾燥媒体粒子１にほぼ埋没した撹拌翼３によ
って乾燥媒体粒子１を撹拌すると共に、乾燥容器２の底
部中央部から、乾燥媒体粒子１の流動化開始速度以上で
かつ収容された乾燥媒体粒子１の少なくとも上部を流動
化させない吹き込み速度で熱風を吹き込み、乾燥容器２
の上部から、排気流と共に乾燥粉体を取り出すこととし
ているものである。

【００１１】上記本発明は、逆円錐形の底部を有する乾
燥容器２を用いている点と、いわば収容された乾燥媒体
粒子１の下部は流動化可能であるが上部は流動化させな
い範囲で熱風の吹き込みを行う点で従来の技術とは相違
する。

【００１２】上記相違点の内でも後者の相違点は極めて
重要な相違点である。

【００１３】即ち、従来の技術は、熱風の吹き込みによ
る乾燥媒体粒子１の流動化によって、乾燥媒体粒子１に
付着して乾燥した粉体を剥離粉砕しようとしているもの
で、これを確実に行うために乾燥媒体粒子１全体を熱風
の吹き込みで流動化させ、激しい乾燥媒体粒子１間の衝
突を発生させようとしているものである。これに対して
本発明では、熱風の吹き込みによって乾燥媒体粒子１全
体を流動化させることは行っていない。

【００１４】このような範囲の熱風の吹き込みによっ
て、乾燥媒体粒子１の表面に付着乾燥した粉体の十分な
剥離粉砕がなされるのは、本発明で撹拌翼３による撹拌
を併用していることによる。つまり、本発明は、撹拌翼
３による撹拌を併用した場合、従来のように、乾燥媒体
粒子１全体を流動化させるような強い熱風の吹き込みを
行うことなく十分な乾燥粉体の剥離粉砕効果が得られる
ことを見出した点に大きな特徴を有するものである。

【００１５】本発明のような熱風の吹き込みを行った場
合、乾燥媒体粒子１全体は流動化し．ないものの、その
下部は流動化しやすい状態となり、スクリーン６を閉塞
させることがなく、これに撹拌翼３による撹拌が加わる
ことにより、乾燥した粉体の剥離粉砕に必要な十分な乾
燥媒体粒子１同志の衝突が得られるものである。

【００１６】一方、本発明では、熱風の吹き込み速度が
従来に比して低いので、乾燥して剥離粉砕された粉体の
搬送力も弱く、このために比較的粒子径の小さい粉体の
みが選択的に取り出され、比較的粒子径の大きな粉体は
直ちに取り出されることなく、粒子径が小さくなるまで
乾燥媒体粒子１に揉まれるので、二次粒子径が一次粒子
径に近いものなる。また、熱風の吹き込みは、乾燥媒体
粒子１全体を強く流動化させるものではないため、乾燥
媒体粒子１全体の流動化によって撹拌翼３による撹拌が
阻害されることがない。

【００１７】本発明において、逆円錐形の底部を有する
乾燥容器２を用いているのは、前記範囲の熱風の吹き込
みを容易に行えるようにすると共に、二次粒子径の制御
を容易にするためのものである。

【００１８】即ち、この逆円錐形の底部中央部から熱風
の吹き込みを行うと、最も深く乾燥媒体粒子１が堆積し
た部分に熱風の吹き込みが行われることになる。従っ
て、収容された乾燥媒体粒子１の下部においてその流動
化開始速度以上であっても、乾燥媒体粒子１の上部では
流動化が生じにくい。また、収容された乾燥媒体粒子１
の中央部に集中的に熱風が供給されることになるので、
従来の円筒形底部全面から熱風を供給する場合に比し
て、収容された乾燥媒体粒子１全体が熱風で浮き上がり
にくい。従って、吹き込む熱風の速度が乾燥媒体粒子１
の下部で速くても、収容されている乾燥媒体粒子１の上
部は流動化しにくく、熱風の速度調整範囲が広くなるの
で、その調整によって二次粒子径の制御が容易となるも
のである。

【００１９】尚、乾燥媒体粒子１の流動化開始速度と
は、次の式１によって求められる値をいう。

【００２０】

【式１】 上記式１における各符号は次の値を意味する。

【００２１】Ｄ ：乾燥媒体粒子の直径 ρ₁ ：供給熱風の密度 ρ₂ ：乾燥媒体粒子の密度 μ ：供給熱風の粘度 ｇ ：重力加速度 また、式１におけるＣは次の式２と式３のＲｅによって
求められるものである。但し、ｕは熱風の速度である。

【００２２】

【式２】

【００２３】

【式３】 収容されている乾燥媒体粒子１の少なくとも上部が流動
化していないとは、乾燥媒体粒子１の体積層の少なくと
も上表層部に、流動状態となった層特有の層の膨張現象
が観察されないことをいう。

【００２４】図１によって更に本発明を説明する。

【００２５】本発明の乾燥対象である湿潤粉体として
は、有機又は無機粉体のスラリーが挙げられる。スラリ
ーの分散媒は、水、有機分散媒のいずれでもよい。

【００２６】上記湿潤粉体は、原料タンク４に収容され
ており、ポンンプ５によって乾燥容器２へ供給される。
尚、図示される例ではポンプ５によって湿潤粉体を乾燥
容器２へ供給するものとなっているが、この供給はポン
プ５によらず、例えばスクリューコンベア（図示されて
いない）等によって行ってもよく、乾燥対象である湿潤
粉体の性状等に応じて選択すればよい。

【００２７】湿潤粉体の乾燥容器２への供給は、乾燥容
器２の乾燥能力に応じた所定流量で連続的に行う連続供
給としても、先に供給した所定量の湿潤粉体の乾燥完了
後再び所定量の湿潤粉体を供給するバッチ供給としても
よい。

【００２８】乾燥容器２は、逆円錐形の底部を有し、そ
の底部の中央部に設けられた通気性のスクリーン６を介
して、例えばスチームヒーターや電気ヒーター等の加熱
装置７で加熱された熱風がブロアー８によって吹き込ま
れるものとなっている。また、乾燥容器２内には、スク
リーン６上に乾燥媒体粒子１が収容されており、この乾
燥媒体粒子にほぼ埋没して、モーター９によって回転さ
れる撹拌翼３が設けられている。

【００２９】前述のように、湿潤粉体はこの乾燥容器２
へ供給されるものであるが、その供給位置は、供給に伴
う乾燥媒体粒子１の凝集を防止しやすくするため及び湿
潤粉体が乾燥媒体粒子１全体へ均一に付着しやすくする
ために、図示されるように、乾燥媒体粒子１の堆積高さ
の範囲内であることが好ましく、特に乾燥媒体粒子１の
堆積高さのほぼ中央付近が好ましい。

【００３０】乾燥媒体粒子１は、できるだけ球形に近い
ことが好ましく、その直径は、材質にもよるが、２〜２
０ｍｍであることが好ましい。径が小さ過ぎるとこの乾
燥媒体粒子１全体が熱風の吹き込みで流動化しやすく、
逆に大き過ぎると撹拌翼３による撹拌がしにくくなる。

【００３１】乾燥媒体粒子１の材質は、乾燥対象である
湿潤粉体の性質や吹き込む熱風の温度等によって選択さ
れるが、例えばアルミナ、シリカ、ムライト等のセラミ
ックスや、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド
等の合成樹脂等を用いることができる。

【００３２】乾燥媒体粒子１の乾燥容器２への投入量
は、乾燥容器２の大きさ等にもよるが、乾燥容器２の底
部である逆円錐形部分を丁度埋める程度の量であること
が好ましい。乾燥媒体粒子１の量が少な過ぎると、乾燥
効率が悪いと共に、乾燥媒体粒子１全体が流動化しやす
く、逆に乾燥媒体粒子１の量が多過ぎると、撹拌翼３に
よる撹拌が困難になる。

【００３３】乾燥容器２への熱風の吹き込みは、前述の
ように、乾燥媒体粒子１の流動化開始速度以上であっ
て、収容されている乾燥媒体粒子１の上部は流動化させ
ない吹き込み速度で行う必要がある。この吹き込み速度
が低過ぎると、乾燥効率が悪くなり、逆に吹き込み速度
が高すぎると、乾燥媒体粒子１全体が流動化し、粒子径
の大きな粉体が排出されやすくなる。

【００３４】乾燥容器２における熱風の吹き込み口であ
るスクリーン６部分の直径は、小さ過ぎると十分な量の
熱風を吹き込みにくく、逆に大き過ぎると乾燥媒体粒子
１全体の流動化を生じやすくなるので、これらを調和さ
せるよう、定めることが好ましい。また、上記乾燥媒体
粒子１の投入量と、スクリーン６部分の直径等の調和点
から、乾燥容器２底部の逆円錐形部分の頂角は、２０〜
１００度であることが好ましい。

【００３５】図示される乾燥容器２では、２段で１段当
り２枚の撹拌翼３が設けられているが、収容されている
乾燥媒体粒子１にほぼ埋没する位置であれば、撹拌翼３
の段及び枚数はこれに限定されるものではない。また、
撹拌翼３は、全体が完全に乾燥媒体粒子１に埋没してい
なくともよく、その主要部が乾燥媒体粒子１内に埋没し
ていれば部分的に露出していても差し支えない。

【００３６】撹拌翼３は、モーター９によって回転して
乾燥媒体粒子１を撹拌するもので、その作動は、毎分１
０〜１００回転であることが好ましい。回転数が多過ぎ
ると、乾燥媒体粒子１や乾燥容器２の内壁が損傷しやす
く、またその回転に要するエネルギーが増大する。逆に
回転数が少な過ぎると、湿潤粉体の供給時に乾燥媒体粒
子１の凝集が生じやすくなったり、乾燥効率の低下が生
じやすくなる。この撹拌翼３の回転は、通常一定方向に
行われるが、一定時間毎に反転させることもできる。

【００３７】スクリーン６は、乾燥媒体粒子１を保持で
きる程度の目の粗さのメッシュ状のものが使用でき、そ
の目の粗さは使用する乾燥媒体粒子１の径に応じて選択
されるものである。また、このスクリーン６からの乾燥
粉体の脱落は、熱風の供給によって防止されるものであ
る。

【００３８】乾燥容器２に供給された熱風は、乾燥媒体
粒子１の表面に付着した湿潤粉体を乾燥させ、乾燥して
乾燥媒体粒子１から剥離粉砕された粉体と共に乾燥容器
２の上部から取り出される。

【００３９】乾燥容器２の上部から取り出される排気流
は、乾燥した粉体を伴うもので、この随伴する粉体は、
例えばバグフィルター等の捕集装置１０で捕集され、貯
槽１１に堆積されるものである。

【００４０】

【実施例】

実施例１ 上部が内径１ｍ、高さ１ｍの円筒形で、底部が頂角６０
度の逆円錐形をなすステンレススチール製の容器の底部
に直径４０ｃｍのステンレススチール製の網状スクリー
ン６を取り付けて乾燥容器２とした。また、この乾燥容
器２には、図１に示されるように、両端が上方に屈曲し
たステンレススチール製の撹拌翼３を、底部の逆円錐形
部分内に２本設けた。

【００４１】乾燥媒体粒子１としては、直径６ｍｍの球
状のアルミナ（密度：３９００ｋｇ／ｍ³ ）を使用し、
これを１５０ｋｇ上記乾燥容器２内に投入した。この乾
燥媒体粒子１の投入によって、撹拌翼３は、上側の翼の
上方に屈曲した両端を除いて乾燥媒体粒子１内に埋没し
た状態となった。

【００４２】乾燥媒体粒子１を投入後、スクリーン６を
介して、１３０℃に加熱した熱風を３０００ｍ³ ／ｈｒ
で吹き込んだ。

【００４３】前記式１から計算される流動化開始速度は
３．３ｍ／ｓｅｃであり、本実施例での熱風の吹き込み
速度は、熱風の流量とスクリーン６部分の乾燥容器２の
断面積から７．６５ｍ／ｓｅｃであり、流動化開始速度
を越えていたが、乾燥媒体粒子１の上部では流動化は認
められなかった。

【００４４】更に撹拌翼３を３０ｒｐｍで回転させなが
ら、湿潤粉体を１００ｋｇ／ｈｒの流量で連続的に乾燥
容器２に供給した。この撹拌翼３の回転は、出力１．５
ＫＷのモーターで減速機を介して行った。

【００４５】湿潤粉体は、１０重量部の固形分と９０重
量部の水とからなる、一次粒子径が約１μｍの水酸化コ
バルトスラリーで、乾燥媒体粒子１の堆積高さのほぼ中
央部分に供給した。

【００４６】熱風を、乾燥容器２の上面から取り出し、
随伴する粉体を、捕集装置１０としてバグフィルターを
用いて捕集したところ、含水率０．３重量％の水酸化コ
バルトの粉体が１０ｋｇ／ｈｒの速度で得られた。得ら
れた粉体の粒子径をマイクロトラック粒度分析計（日機
装社製）で測定したところ、平均粒子径は約１．６μｍ
であった。

【００４７】実施例２ 実施例１と同じ設備を使用し、乾燥対象を、２０重量部
の固形分と８０重量部の水とからなる、一次粒子径が約
１μｍの水酸化コバルトスラリーとした以外は実施例１
と同様にして乾燥処理を行った。

【００４８】その結果、含水率０．４重量％の水酸化コ
バルトの粉体が２０ｋｇ／ｈｒの速度で得られ、その平
均粒子径は約２．５μｍであった。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りのものであ
り、次の効果を奏するものである。

【００５０】（１）一次粒子径に近い二次粒子径の、利
用価値の高い粉体が得られ、また二次粒子径の制御も容
易である。

【００５１】（２）乾燥媒体粒子１全体を流動化させる
強い熱風の吹き込みが不要であるので、熱風の吹き込み
に要するエネルギーが少なくて済む。

【００５２】（３）乾燥容器２及び乾燥媒体粒子１の損
傷がなく、これらの寿命が長い。

【００５３】（４）撹拌翼３による撹拌に要するエネル
ギーが少なくて済む。

【００５４】（５）連続的に湿潤粉体を供給する連続運
転時の制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の説明図である。

【符号の説明】

１ 乾燥媒体粒子 ２ 乾燥容器 ３ 撹拌翼 ４ 原料タンク ５ ポンプ ６ スクリーン ７ 加熱装置 ８ ブロアー ９ モーター １０ 捕集装置 １１ 貯槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥媒体粒子が収容された逆円錐形の底
   部を有する乾燥容器に湿潤粉体を供給し、収容された乾
   燥媒体粒子にほぼ埋没した撹拌翼によって乾燥媒体粒子
   を撹拌すると共に、乾燥容器の底部中央部から、乾燥媒
   体粒子の流動化開始速度以上でかつ収容された乾燥媒体
   粒子の少なくとも上部は流動化させない吹き込み速度で
   熱風を吹き込み、乾燥容器の上部から、排気流と共に乾
   燥粉体を取り出すことを特徴とする湿潤粉体の乾燥方
   法。