JPH11514626A - 少なくとも部分的に融解された粒子および火炎融解によるそれらの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本開示は、略楕円状固体粒子を含む粒子材料を大量に生成する方法を説明する。容量基準で平均粒度が２５ミクロンまでの不規則な形状に形成された供給粒子は、力、および／または流動剤を適用することによって可燃性混合物の少なくとも一部に分散される。浮遊状態の粒子とこの可燃性混合物は、次にこれらの粒子の凝集、または再凝集を制御しながら、少なくとも１つの炎の前線に送られる。そこで、混合物および浮遊粒子は、炎の前線の表面全体に均一に送られ、混合物内で高濃度になった粒子とともに炎の前線内に通過させられる。この炎の前線および浮遊粒子を有する結果として得られた火炎は、少なくとも１つの「壁のない」領域に配置される。このような領域では、火炎は、膨張するが、加熱エネルギーを制御しつつ、効率的に適用することによって粒子は分散した状態に維持され、且つ加熱される。少なくとも部分的な融解が粒子の少なくとも表面で高熱効率で起こり、しかも融解中の粒子の凝集は抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】 少なくとも部分的に融解された粒子および火炎融解によるそれらの製法 技術分野 本発明は、実質的にガラス質であるものを含む少なくとも部分的に融解された 粒子製品、およびそれらを製造するための改良した火炎融解法に関する。本発明 の好適実施例は、経済的に可能な処理速度で供給粒子の少なくとも部分的直接融 解によって略楕円状粒子を製造するとともに、凝集化した供給粒子から望ましく ない拡大した生成粒子の形成を制御するエネルギー効率の高い方法を含む。 引用文献 本発明者の、それぞれが Compositions Comprising Fused Particulates and Methods of Making Them の名称で１９９４年４月２５日にファイルされた米国 特許出願第０８／２３１，９３７号、１９９５年５月３１日にファイルされた米 国特許出願第０８／４５１，１７９号、１９９５年９月２１日にファイルされた 米国特許出願第０８／５２６，７７３号、および両方とも Methods of Making F used Particulates by Flame Fusion の名称で１９９５年１１月１日にファイル された米国特許出願第６０／００７，１９５号および１９９５年１１月２日にフ ァイルされた米国特許出願第０８／５５２，１３８号の図面、記述された開示、 および請求の範囲の主題は、引用によりここに含める。 背景技術 制御した条件下で小さな供給粒子を溶融、または軟化させて略楕円状粒子製品 を製造する技術が知られている。例では、微粒化、火炎洗浄、および直接融解を 含む。 微粒化は、無数の供給粒子を溶融して大量液体ガラスに転換させることを含む 。そのようなガラスの細流は、破壊的エアージェットと接触して微粒化される。 それは細流を細滴に分割する。これらは、冷却して凝固するまで互いに、および 他の物体と離して置かれる。次に、それらは、実質的にバラバラとなった、略楕 円状ガラス質のアモルファス粒子として回収される。 火炎洗浄では、不規則形状のガラス質固体粒子は、軟化または溶融状態に加熱 されると共に、高温ガス状媒体内で分散、浮遊させられる。表面張力は、これら の粒子を楕円形状にする。それらの凝固温度に達するまで冷気内で浮遊させると 、これらの粒子は、固体のバラバラのガラス質略楕円体として回収される。 ガラスの微粒化および火炎洗浄は、間接的な方法として説明されても良い。そ れらの供給材料は、楕円体形成ステップに入る前に大量の液体に溶融され、均一 化されたガラス製造原材料から配合された。 若干火炎洗浄と同じ直接融解は、ガラス質でないか、または少なくとも完全な ガラス質ではない不規則な形状の供給粒子を使用する。高温ガス状媒体内で浮遊 および分散されている状態で加熱されると、これらの供給粒子は、軟化または溶 融され、溶融した略楕円形状に形成された後、冷却、凝固され、少なくとも部分 的ではあるが、より完全なガラス質の状態で回収される。 直接融解では、各楕円状製品粒子は、バラバラの供給粒子の融解、または数個 の相互付着性供給粒子の群の融解のいずれにかによって形成されても良い。付着 性粒子の群は、しばしばクラスタまたは凝 集塊と呼ばれ、ここでは凝集化として説明される。直接融解によって得られる生 成粒子は、それぞれ、一般にバラバラの粒子の様々な化学組成物、および／また は凝集化粒子群の平均化学組成物を示し、それから、高温揮発を通じて構成要素 が失われることを除いて、楕円体が形成される。故に、直接融解製品は、微粒化 、または火炎洗浄によって製造される粒子に関して予期されるようなより均一な 、同様の粒子対粒子構成に必ずしもなる必要がない。 直接融解と異なり、火炎洗浄は、典型的に、比較的高度な、または完全なガラ ス質、またはアモルファス状態にある固体供給粒子を採用する。それらの履歴の ある時点において、それらは、大量の液体状態で存在した。直接融解では、完全 なガラス質、またはアモルファス形態ではなく、しばしば非ガラス質鉱物である 供給粒子は、大量の液体形態への事前転換なしに、楕円体形成ステップにおいて 、ガラス質状態、または少なくともよりガラス質およびアモルファスに近い状態 への直接転換をうける。 ここで採用された場合の火炎融解は、固体供給粒子の直接融解、または火炎洗 浄による少なくとも部分的に融解された、実質的にガラス質の粒子製品の形成を 含む。融解領域に供給されるときには、そのような供給粒子は、完全な結晶質か ら完全なガラス質およびアモルファスまでの範囲の物理的状態を有しても良い。 供給粒子の取扱いおよび融解法の異なる形態だけでなく、様々な形態の設備が 周知の火炎融解プロセスで採用されている。例えば、１９３５年には、形の良い 球晶製品を生成するために、供給粒子は、融解領域を加熱するバーナーに供給さ れる燃料および／または酸素を含有する気体内で分散されるべきであり、これが バーナーの上流で行われることが、ギルバート（Gilbert）の米国特許第１，９ ９５．８０３号の１頁、１欄、３１〜３２行、および２欄、３３〜４ １行で教示された。ギルバートは、２頁、１欄、１〜８行で、その後のこれらの 気体の加熱および膨張が追加的分散効果を与えることをも教示している。この特 許は、ギルバートの燃焼室の外形を開示していない。但し、彼の後の米国特許第 ２，０４４，６８０号の３頁、１欄、２行目および５行目で、彼の燃焼室を、「 閉じ込める」表面を有するとして二度記載している。 他の例として、米国特許第４，７７８，５０２号の２欄、４１〜４５行でガル ニエ（Garnier）は、粒子供給材料からの中空微小球の製造を議論する。少なく とも９０重量パーセントの供給粒子は、２０ミクロン未満の、好ましくは１０ミ クロン未満の粒度を有する。小寸法の微小球の製造を困難にすると考えれらてい る供給材料の凝集を抑えるために、この発明は、その粒子表面上に少量の「流動 剤」好ましくはアルカノールアミンを分布させることによって供給材料を予備処 理することを提案する。２欄の４６〜５８行を参照。そのような流動剤と共にボ ールミルで粉砕された供給材料は、６欄の１９〜３５行、および４欄の５０〜５ ５行で教示されるように、気体内で分散され、次に２種類のバーナーのいずれか によって融解される。４欄の６４行目から５欄の４３行目まで、および第１およ び２図に示されるようにこれらのそれぞれは、下流の広がった閉鎖容器に対して 断面を制限した燃焼室を有する。燃料ポート２０および吸気ポート２３、２４を 含む燃焼室は、耐火材２５（第１図）、または液冷金属壁２７（第２図）で表面 を覆って等しく制限した断面の延長部を有する。第１図のバーナーでは、供給材 料の分散体は、１つ以上の半径方向に向けて配置された噴射ポート３０、３１を 通して燃焼室の前端、または出口から出て行く燃焼ガス内に放出される。第２図 のバーナーでは、供給分散体は、バーナーの後部端における軸方向パイプを通し て燃焼室内に放出される。 英国特許第２，１７８，０２４号の５頁、３３行目から、６頁、４行目までに は、モウリニュ（Mouligneau）その外は、可燃ガス内で分散された供給物ウエル を使用するのが最も望ましいと述べている。これらは、燃焼室に通じる通路を通 って浮遊した供給物と共にガス流を推進し、通路壁内のオリフィスを通って第１ のガス流内に横方向から第２のガス流を強制的に送って、初期混合物を促進させ ると言われる力を発生させることを教示する。２頁の６〜８行では、これらの特 許権者は、供給粒子が融解室壁に集塊および／または付着する傾向を説明する。 彼らは、この問題の原因が融解中における供給物の過度な加熱にあるとした。解 消策として、彼らは、２頁の１５〜２０行目において、流動ガス状スリーブを提 供すること提案した。それは分散させた供給粒子を含む燃えている可燃ガス流を 包囲した。このスリーブは、供給粒子を炎の中に完全に包み込んだ状態にし、供 給物の急速加熱を促進し、供給物と生成粒子とを分散させたまま、それらに運動 エネルギーを与え、融解室からの生成粒子の高速排出を促進し、融解室を冷却し 、故に集塊および付着傾向を低減することによって高品質のビーズの収率を改善 すると言われた。２頁の２２〜３１行を参照。 １９９０年２月２８日公開の日本公開特許出願第平２（１９９０）５９４１６ 号のモリシタその外は、１０ミクロン未満の粒度を有するシリカの直接融解を開 示する。融解中の炎内での供給材料の凝集、および融解炉壁への粒子の付着など の幾つかの問題が記述される。彼らは、凝集が、プラズマ誘導を用いて通常の融 解炉の温度を超える温度で処理することによって防止されることを示唆している 。但し、彼らは、この方法は、大量生産には適しておらず、エネルギー効率が劣 ると説明している。モリシタ、その外は、１０ミクロン未満までジェットミルに よって粉砕された供給粉体を用い、次 に酸素可燃ガス（例えば、酸素／プロパン）の炎を用いて融解炉内で直接融解を 行うことによってこれらの問題を解消することを提案した。供給物は、中央に粉 体放出ポートを、中心軸にガス炎用の開口部を具備したバーナーに供給される。 バーナーの熱負荷、および融解炉の単位容積当たりの熱負荷は、それぞれ１００ ，０００〜２００，０００ｋｃａｌ／Ｈの範囲内、および２，０００，０００ｋ ｃａｌ／ｍ³Ｈ未満であった。熱負荷がより高くなれば、供給物が凝集すると言 われ、バーナーの熱負荷がより低くなれば、製品が低品質となると言われた。 彼らの上記研究にさらに注釈を加えて、１９９９年８月７日に公開された日本 公開特許出願第平２（１９９０）１９９０１３号で、上記発明者および他の一人 は、熱負荷を制御して微細シリカの直接粉砕によって高収率で微細球状シリカを 製造することは彼らにとって困難であったこと認めている。但し、彼らは、この 問題は炎生成部分への冷却ガスの供給と、その部分の調整とによって克服される ことを示唆する。再度酸素／可燃ガスと、キャリヤガス内に分散され、炎の中心 に送られる１０ミクロン未満の供給物とで融解炉を作動させると、彼らは、炎と 直角をなすようにして冷却ガスを送風する、またはリングを通してそれを導入す る。これはバーナーの下流の選択された位置で行われ、炎の発生を効果的に排除 する、すなわち消火すると言われる。冷却／急冷ガスの導入位置および他の態様 を変えることによって、炎内でのシリカの滞留時間を調整し、炎内での凝集によ る粗粒の成長を防ぎ、小粒子の高収率を獲得できると言われる。 １９９２年５月２１日公開のトヤマその外による日本公開特許出願第平４（１ ９９２）−１４７９２３号「Manufacturing Method of Spherical Microparticl es,」では、発明者は、明らかに、非常に 小さな製品を回収するには、原材料を０．１〜１ミクロンの範囲内の粒度まで摩 砕することを示唆している。但し、採用された融解手順は、融解または軟化粒子 のかなりの凝集が起こるようである。 本技術の前の研究者によってなされた進歩にも関わらず、非常に細かい略楕円 状粒子を製造することを目標とした火炎融解プロセスの収率およびエネルギー効 率のさらなる改善策への必要性、および提供する機会があるようである。これは 、容量で、約２５ミクロンまで、約２０ミクロンまで、約１５ミクロンまで、お よび約１０ミクロンまでの第５０番目の百分位数、または約６０ミクロンまで、 約４０ミクロンまで、約３０ミクロンまで、または約２５ミクロンまでの第９０ 番目の百分位数粒度範囲の供給物からの、製品の大量生産の場合には特に本当で あるようである。これらの製品の製造では、製造速度を増すと、融解中に凝集が 生成して、次に粒度の成長が起こりがちとなったが、凝集はエネルギー効率を犠 牲にすれば回避された。 本発明は、上記要請を充足しようとするものである。この目的は、以下で開示 された製品の開発と方法によって、少なくとも部分的に充足された。 発明の開示 本発明の開示を要約したものは、添付の請求の範囲を参照のこと。 利点 本発明は、その様々な実施例のどれが採用されるかにより、次の段落で詳述さ れた１つ以上の利点を提供するものと予想される。故に、本発明は、以下で説明 される利点の全てよりも少ない実施例も含むことは理解されよう。 多種多様な供給材料が、特別な包囲炉壁、または火炎消火プロセスもなく「解 放」炎内で効率的に溶融されて、平均粒度が数ミクロンしかない略楕円状粒子を 提供できることも本発明の利点である。 粒子は１５ミクロン未満の平均直径のものが使用できるので、燃焼ガスから粒 子への熱伝達が急速で、粒子溶融、または融解点が、炉壁による追加的な包囲も なく、解放炎の燃焼領域内で達することができる。 炎内での微細鉱物粒子の分散は、炎内の熱が不十分であるために炎を消火しが ちであると教示されているが、本発明の方法は、さほど難なく使用できる。 小さな非凝集供給物を生成するために２，５００℃のを超える温度を採用した 幾つかの従来の方法と比べると、比較的低い、例えば約２，５００℃まで、より 好ましくは約２，３００℃まで、さらに好ましくは約２，０００℃までのエネル ギー保存温度が、本発明の方法でうまく使用できる。一般に、これらの方法は、 少なくとも約５００℃、より典型的には少なくとも約７００℃、および必要、ま たは望まれれば、少なくとも約９００℃の温度を採用する。 粒子組成は、最下位融点で、好ましくは例えば、水、または硫黄酸化物などの 結合、または溶解された揮発性物質「不安定」融剤で使用できる。燃焼プロセス が、結合、または溶解された揮発性物質を含有する幾つかの物質を含む広範な分 類の鉱物材料に適用されることが従来技術で示唆されている。但し、これらのプ ロセスは、一般に、加熱中の揮発性物質の膨張および解放のために、比較的大き なボイド空間を有する大きなサイズの楕円状粒子を製造する。本発明は、結合、 または溶解された揮発性物質との粒子供給材料組成物で、約２５ミクロンまでの 粒度範囲のものを使用して、供給材料として、重量基準で、同粒度分布の略楕円 状粒子の生成を教示する。 生成粒子の一部は、総計、例えば、１〜２０容量パーセント以上になるボイドを 有するが、本発明は、後に詳述されるように、理論上比重未満の粒子を含むボイ ドなしの製品を製造するために使用されても良い。 結合、または溶解された揮発性物質が供給組成物内に存在する場合、それらは 、融解プロセスを促進する。揮発性物質が存在すると、影響を受けなかったであ ろう組成物も、空気および天然ガスの化学量混合物の使用を通じて得られる比較 的低炎温度で融解できる。この揮発性物質は、明らかに融解プロセス中の融点お よび粘度を低下させ、次に蒸発して固体楕円体を生成させる。通常入手可能な粉 体から小径の楕円体を製造するためのそのような低温エネルギー効率手段につい ての報告は何も発見されていない。同様の小径球体は、プロパンガスおよび酸素 を燃焼させることによって発生された高温炎を用いてのみ製造されるようである 。 不規則形状粒子が、発火前に燃焼ガス内で慎重に分散され、均一に浮遊されて 運ばれ、解放、または自由な炎が「炉壁」なしに使用されるとき、急速輻射冷却 が促進され、必要な場合には、続いて冷却ガス（空気、または水）が徐々に導入 できる。 本発明の他の利点は、望ましくない凝集を最小限に抑えつつ、略楕円状粒子の 大量生産を可能にすることである。少なくともその一定の態様では、本発明の方 法は、溶融粒子のスラグ生成、乱れ、衝突、融解凝集の生成、および付帯収率損 を回避する。 上記方法は、普通の比較的低溶融ガラスに適用される場合、小径楕円状粒子の 製造が非常に高収率となる。実際、揮発性成分を霧散させた後の収率は、１００ パーセントに近く、ほとんど溶融状態でのスラグ生成、または粒子間衝突も発生 しないで、製品の粒度分布も、開始材料のものに匹敵する、またはそれよりも小 さくさえする ことができる。 以前は、小径球体は、市販ガラスから大径球体を製造する副産物として費用を かけて製造されてきた。これは、産業的利用性をかなり制限してきた。意外にも 、本発明で製造される小径楕円体は、大径のものを製造するよりも効率的であり 、それらは本質的により高い溶融組成物から製造できる。これは従来技術と異な る。 酸素濃縮や燃焼ガスの予備加熱などの通常の生産性強化策が採用される場合、 小径製品は、周知の最高微小球生産効率で製造される。１ポンド以上の製品が２ ，０００B.T.U.のエネルギーから得ることができる。上記方法が、ここで説明さ れたを球体形成組成物に適用される場合、独特の高溶融楕円状粒子が高効率で形 成できる。 １つ以上のその態様で、本発明は、非常に小径で、実質的に非中空の白くて透 明度の高い略楕円状粒子を製造するための現在知られている最高の原価効率的手 段であると考えられる。 さらに、これらの方法を実行するための装置や処理条件は、他の研究者によっ て前に説明されたものよりもかなり簡単である。 製品は、本発明に従って多種多様な用途に対して製造できる。例えば、そのよ うな製品は、シリコーンやフッ素重合体などの熱硬化性および熱可塑性樹脂で、 高機能プラスチックで、洗浄剤やクリームで、例えば成形された製品、または特 にウエブやラミネートを含む単層、または多層製品など任意の物理的形態の複合 物、紙、および他の材料での添加剤として有用である。それらは、フィルム粘着 防止剤として、凝結防止剤として、および並外れた「滑り」または滑らかさを有 する粉末化粧品としても有用となる。 例えば、組成物の固体含有物の総容量に基づいて約３０容量％以上、および１ ００容量％までの特定量の略楕円状粒子を特徴とする形態で製造される場合、こ れらの製品が、比較的高濃度であっても 使用されて、液状の比較的低粘度の混合物、または溶融プラスチックを形成する 。略楕円状粒子が豊富な製品は、低摩耗性と組み合わさった高レベルの硬度を持 たせることができる。 大いに楕円状の製品は、比較的低表面積を特徴とし、それらが様々な最終の使 用用途で配合される他の材料と比較的表面相互作用を持たずに係合する形態で製 造できる。但し、略楕円状粒子の平均粒度分布が極端に小さく、特に５ミクロン 未満になる場合、粒子の表面相互作用は、これらの粒子が使用される配合につい ての流動的に重要な因子となる。 かなりの表面粗さを有する若干の粒子を含有する製品は、例えば、ある程度の 摩耗性が求められるような場合の組成物に役立つように採用されても良い。本発 明に従って行われた融解動作は、容易に制御されて、粒子製品内に実質的にガラ ス質および粗い不規則結晶質との両方の粒子を所定の割合で生成し、それによっ て最終使用用途における所定の摩耗度を与えるように使用することができる。そ のような製品は、楕円状粒子への部分的な転換しか必要とされないところでは、 単位燃料消費当たりより高い製造速度が得られるので特に省エネ的である。 図面の簡単な説明 後述される本発明の非限定実施例が、添付の図と共に示される。 第１図は、大部分が少なくとも部分的に融解され、実質的にガラス質の略楕円 状で、バラバラな粒子を特徴とする粒子製品に不規則形状の固体供給粒子を転換 するための装置の概略全体図である。 第２図は、可燃ガス流内への供給粒子の分散を促進するための混合装置を開示 する第１図の装置の拡大図である。 発明の実施するための最良の形態 一般に、固体供給粒子は、略楕円状製品に可融性であり、好ましくは加工装置 をひどく損なう、またはしばしば使用不能にすることなく、および最終製品をそ の意図した目的に適さないものにすることなく、加工装置を通過する任意の材料 を含めても良い。故に、これらの粒子は、この加工時に維持される条件下で可融 性でない１つ以上の材料を含めても良い。但し、本発明によれば、これらの固体 供給粒子は、少なくとも１つの供給材料である不規則形状粒子を約６０〜約１０ ０重量％含み、これはガス粒子が浮遊しているガス混合物の燃焼によって発生さ れた高温ガス内で浮遊状態で流動中にこの材料を加熱することによって略楕円状 粒子に少なくとも部分的に転換可能である。 原則として、火炎洗浄や直接融解法に影響されやすい全ての材料がこの方法で 利用されても良い。使用されても良い天然に現存する幾つかの例、および少なく とも部分的に合成の材料には、組成（ＳｉＯ₃）ｎの結合されたＳｉＯ₄の四面体 の含有鎖に帰することができる繊維構造である、ウォラストナイト、例えばウォ ラストナイト（「ウォラストナイトそれ自体」）、疑似ウォラストナイト、およ びパラウォラストナイトを含む、珪酸カルシウム類、およびキソノトライト（xo notlite）（５ＣａＯ．５ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏ）、フォシャジャイト（foshagite）（ ４ＣａＯ．３ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏ）、トバモライト（tobermorite）（４ＣａＯ．５ ＳｉＯ₂．５Ｈ₂Ｏ）、ジャイロライズ（girolythe）（２ＣａＯ．３ＳｉＯ₂．２ Ｈ₂Ｏ）フリントの水和物（ＣａＯ．ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏ）、コンドロダイト(chondr odite)（５ＣａＯ．２ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏ）、（アフウィライト（afwillite）（３ ＣａＯ．２ＳｉＯ₂．３Ｈ₂Ｏ）、オケナイト（okenite）（ＣａＯ．２ＳｉＯ₂． ２Ｈ₂Ｏ）、およびヒレブランダイト （hillebrandite）（２ＣａＯ．ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏ）を含む水和した珪酸カルシウ ム類の任意の既知種；それらの全てが結晶構造体および互いに固溶体のかすみ石 それ自体(ＮＡ₃（Ｎａ，Ｋ）[Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₆])、およびカルシライト（kalsili te）(Ｋ[ＡｌＳｉＯ₄])を含む、かすみ石族の任意のもの、またはそれらの組み 合わせを指すかすみ石類（nephelines）；カリ長石（ＫＡＬＳｉ₃Ｏ₈）単独、ま たは曹長石（ＮａＡｌＳｉ₃Ｏ₈）との様々な比率での組み合わせを含む長石類、 およびこれらは様々な量の、但し通常は少量のカルシウム長石（ＣａＡｌ₂Ｓｉ₂ Ｏ₈）を含有しても良い、アルカリ長石類；カルシウム長石（ＣａＡｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₈ ）単独、または曹長石（ＮａＡｌＳｉ₃Ｏ₈）との任意の比率での組み合わせを含 む一連の材料、およびこれらは様々な量の、但し通常は少量の、例えば約２０重 量％以下のカリ長石（ＫＡＬＳｉ₃Ｏ₈）を含有しても良い、斜長石類；火山灰の 全種；パーライトの全種；ガーネットの全種；シリケートガラスの全種；天然に 現存するシリカの全種；珪酸アトリウム溶液から沈殿させたシリカおよびシリケ ート生成物の全種；シリカおよびシリケートゾルおよびゲルからの沈殿物の全種 ；カオリン（Ａｌ₂Ｏ₃ＳｉＯ₂Ｈ₂Ｏ）、カオリナイト、およびハロイサイトなど の粘土の全種；親水性および疎水性のタルク類（Ｍｇ₃Ｓｉ₄Ｈ₂Ｏ₁₂）；ギブサ イト（Ａｌ₂Ｏ₃・３Ｈ₂Ｏ）、ベーマイト（Ａｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ）、ダイアスポア（ Ａｌ２Ｏ３・Ｈ₂Ｏ）、および水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）₃）だけでなく ボーキサイト鉱物の全種などの酸化アルミニウムの水和物；および鉄、亜鉛、ホ ウ素、ジルコニウム、および／または任意の他の金属間、遷移金属、メタロイド 、または非金属原子などの他の金属の含水酸化物を含む。上記で列挙した物質は 、単独で、または他の列挙した、および／または列挙されていない物質と混合し て使用されても良い。 結合された、または溶解された揮発性材料を有する供給材料は、供給材料のそ れぞれの溶融温度を低下させるそれらの性質により有用となる。シリカおよびシ リケートは、化学的、または物理的に吸収、溶解されたそれらの組成の一部とし ての水、またはそれらの組成の一部として残留硫酸塩、塩化物、または金属イオ ンだけでなく水和物の水の形態で珪酸ナトリウム溶液から酸性沈殿によって広く 準備される。 一般にそれぞれの溶融温度を低下させ、ボイドを形成させることができる結合 、または溶解された揮発性材料を有する供給材料の例には、例えばパーライトな どの、珪酸カルシウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、および珪酸リチウムを 含む水和したシリケート；メタ珪酸塩；結合、または溶解した揮発性材料を有す る他のシリケートおよびシリカ；上記粘土；アルミニウム酸化物およびボーキサ イト鉱物の水和物；および上記金属、金属間、遷移金属、メタロイド、および非 金属酸化物を含む。上記供給材料と結合、またはその中に溶解されても良く、一 般に溶融温度を下げる揮発性材料の例には、水、二酸化炭素、窒素、窒素酸化物 、アンモニア、他の窒素含有揮発物、酸化硫黄、二酸化硫黄、三酸化硫黄、他の 硫黄含有揮発物、および様々な火山成分を含む。 引用によりここに含める揮発成分を含有する他の適切な供給材料の例は、Indu strial Minerals and Rocks,第５版、ルフォンド（Lefond）、スタンレー（Stan ley）J.、その外、Society of Mining Engineers of the American Institute o f Mining，Metallurgical，and Petroleum Engineers，Inc.，ニューヨーク、１ ９８３年；Handbook of Glass Properties,バンサル（Bansal）、ナロッタム（N arottam）P.，ドリーマス（Doremus），R.H.、ハーコート ブレース ヤボノビ ッチ（Harcourt Brace Javonovich）、１９８６； Sol-Gel Science，The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing，ブリン カー（Brinker）、Ｃ．ジェフリー（Jefferey）、シャラー（Scherer）、ジョー ジ（George）W.,、ハーコート ブレース ヤボノビッチ、ボストン１９９０年 を参照すること。例えば、これらの研究の中で、溶解、または結合された水との 組み合わせにて、例えば、１〜２５重量％で存在できるシリケート組成物、これ らはここでは「水和したシリケート」と呼ばれるものの開示を見ることができよ う。これらは、通常は結晶性鉱物であるが、必ずしもそうであるわけではない。 本発明の一実施例によれば、供給材料は、周期表内の、元素の、または元素の 任意の組み合わせの酸化物の内から選択されても良く、それは粉末化された固体 の形で得られ；少なくとも約２００℃の溶融温度を有し；本方法の融解プロセス の条件下で揮発性となる少なくとも約０．５重量％の関連物質を有する。この実 施例のために、ここで採用される用語「融解」および単語「融解する」の他の派 生語は、さほど融解していない状態から、一部分のみに、好ましくは小さく、よ り好ましくは少しだけ蒸発および／または再凝結を含むより完全に融解された状 熊に材料の高温で起こる最初の物理的転換を指すが、供給材料および／または関 連揮発物内の酸化状態の変化を含んでも良い。上述のような供給材料は、融解ス テップの手段によって炎の燃焼領域内で加工されて本発明の略楕円状粒子製品お よび室温で液状またはガス状である副産物を生成することができる。故に、約２ ００℃およびそれよりも高い、例えば約２００〜約５００℃の平均溶融温度を有 する供給材料では、供給材料、例えば約５００℃およびそれよりも高い温度で溶 融、すなわち融解する製品よりも高い平均融点を有する略楕円状粒子製品を製造 することが可能である。 １種類以上の揮発成分を含有する材料は、共に、そのような材料の少なくとも 約０．５重量パーセント、少なくとも約１重量パーセント、または少なくとも約 ２重量パーセントを表し、そのような材料の約７重量パーセントまで、約１０重 量パーセントまで、約２５重量パーセントまで、約５０重量パーセントまで、ま たは約８０重量パーセントまで、本発明の供給材料として有用である。 「パーライト」は、水和したシリケートであり、天然に現存する水和した火山 ガラスと、粉砕され、分粒された後ガラスの膨張によって製造される軽量結合体 との両方を包含する。岩石学的に、それは、真珠のように光沢のある同心のタマ ネギ外皮状分割面を有するガラス質流紋岩として定義される。パーライトの性質 および鉱業についてのさらなる議論は、Industrial Minerals and Rocks,第５版 、２巻、９９７〜１０１０頁、American Institute of Mining,Metallurgical， and Petroleum Engineers，Inc.,ニューヨーク、１９８３年、フレディレック Ｌ．カディ（Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｌ．Ｋａｄｅｙ）ｊｒ．の「パーライト」を参 照、これは引用によりここに含める。 その天然に現存する形では、パーライトは、約２〜約７重量パーセントの水を 含有する流紋岩ガラスであり、上昇温度で加熱されると、そのような水を放出し て低比重の比較的大きな中空粒子内で鉱物を膨張させる。パーライトは、安山岩 、または石英安山岩ガラスとしても現存するが、これらの形態はあまり工業的に 重要ではない。典型的な天然に産するパーライト組成物には、７０〜７５％Ｓｉ Ｏ₂、１２〜１４％Ａｌ₂Ｏ₃、３〜５％Ｎａ₂Ｏ、３〜５％Ｋ₂Ｏ、２〜７％Ｈ₂Ｏ 、およびそれぞれ１％未満のＦｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＣａＯ、およびＭｇＯを含む 。 パーライトは燃焼プロセス前に低含水となるように乾燥されて燃 焼時により小さく、稠密で、高強度な楕円状粒子を製造することができることは 従来技術で知られている。この乾燥プロセスは、パーライト粒子１単位当たりよ り高いエネルギーコストがかかることとなる。本発明では、パーライト供給の粒 度を約２５ミクロン以下である粒度、好ましくは約１５ミクロン、またはより好 ましくは約１０ミクロンの平均粒度まで単に低減することによって、より強度が あり、さらに小さく、より稠密な略楕円状粒子が形成されることが分かっている 。 アルカリおよび斜長石の一部は、三成分系ＮａＡｌＳｉ₃Ｏ₈−−ＫＡｌＳｉ₃ −−ＣａＡｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₈の層員である。故に、用語アルカリ長石および斜長石に は、採掘できる鉱石内に存在するこれらの３つの成分の全ての固溶体を含む。こ れらの中には同量、またはほぼ同量のナトリウム長石およびカルシウム長石、例 えば曹長石や、ある形態の曹微斜長石、と共に、主として固溶体のナトリウム長 石を含有する長石類を含む。 本発明で採用される供給材料の比較的純粋、または濃縮された形の含有物は、 それらのそれぞれの純粋組成物、または化学配合物と同じように対応する必要は ない。このような偏りを起こす幾つかの要因には、配合における原子の比率と、 これらの原子が鉱物材料を形成する際に実際に互いに結合する比率との間の僅差 、結晶質格子内に主に、または元から存在する比較的少量の若干数の原子が、そ の配合物内に包含されていない少量の他の原子と置き換えられる、すなわちそれ に取って換えられるプロセスである、置換；特定の鉱物と共に固溶体の１つ以上 の他の鉱物が存在；「発火」とも呼ばれる強力な加熱で放出、または失われる少 量の材料の存在；供給材料の溶融温度を低減し、融解を促進、または製造プロセ スに都合良く影響を及ぼす、または生成物を改質させるなどのために、供給材料 への少量の化学物質の添加を含む。 故に、この開示が供給材料を名前で、または名目上の化学式で指す場合、その ような引用は、それらの材料を本発明での使用に不適にしない天然産の逸脱物や 合成改質物を含めるものである。これから、本開示が供給材料の当業界で周知の 術語を利用するところでは、術語はここで説明されるように意味において若干の 調整を受けることは明白であろう。化学式も、説明を目的としてここで示された ものであり、本発明を制限するものではない。 供給材料の識別および分類は、例えば、Ｃ．Ｓ．ハッチンソン（Hutchison） 、John wiley & Sons，Inc.，１９７４年、Laboratory Handbook of Petrograph ic Techniques,のような標準記載岩石学分析技術を用いて決定できる。そのよう な技術を用いて、１つ以上の次の方法：Ｘ線回折パターン；化学組成の決定；顕 微鏡観察；屈折率、密度、比重の測定；ニグリ分子ノルム（Niggle Molecular N orm）（カタノルム(Catanorm)）の計算；示差溶解度および示差汚染度技術；に より指定された相の存在を判定することができる。American Mineralogy,Ｅ．Ｓ ．ラーセン（Larsen）およびＦ．Ｓ．ミラー(Miller)の「The Rosiwal Method a nd the modal determination of rock」、２０巻、２６０頁、１９３５年をも参 照のこと。多くの他の受け入れられている技術および改良点が当業者には知られ ている。 供給材料の準備には、次のステップの全て、または任意の部分、および使用さ れる開始材料の性質によって他の予想されるステップを含めても良い。乾燥、粗 摩砕、磁気分離、泡沫浮遊選鉱、仕上げ摩砕、表面処理、および分類などがある 。 比較的高濃度で発見される鉱床から採掘されても、ある供給材料は、その鉱物 から実質的に構成される供給材料を製造するためにし ばしばある程度の精製が必要となろう。このような準備処理によって排除される 成分の内には、過剰な類質鉱物や、鉱石に色を与える材料がある。摩砕は、粒度 を調整するだけでなく、存在し得る望ましくない類質鉱物および／または他の鉱 石成分を遊離させるために使用されても良い。摩砕に続いて、遊離した類質鉱物 および／または他の構成物を除去するために磁気分離および／または泡沫浮遊選 鉱が行われても良い。 ある供給材料は、本発明により十分に白く、無色の、または鮮やかな略楕円状 粒子に転換可能な十分に「白く」、「無色」、または「鮮やかな」形で得られる 。乾燥して容器に詰められた粉末状の供給および生成粒子の明度は、４５７ナノ メートルで、HunterLab Color Quest spectrocolorimeter System，Model ＣＱ Ｓ−９４００、または同等の手段で測定されても良い。 本発明で使用される供給材料は、例えば少なくとも約６０、より好ましくは少 なくとも約７０、さらに好ましくは少なくとも約８０の Color Quest ４５７ナ ノメートル明度を有する。一般に、低色調の白色および／または透明の製品を製 造するために使用される好適鉱物材料は、非常に少量の、例えば約０．１％未満 の、およびＦｅＯについては約１％未満の、Ｆｅ₂Ｏ₃、またはＦｅ₃Ｏ₄、を含有 する。但し、指定された鉱物の着色したものを使用することや、着色した製品を 製造することも、予期される。 本発明で利用される供給材料は、正確な、または名目上の組成同一性を有する 鉱物、または他の可融物質を必ずしも含有するとは限らないが、それらは、これ らの物質の少なくとも１つ「から実質的に構成される」。故に、本発明で使用さ れ得る供給材料は、１つ以上の特定された物質の、約６０〜約１００重量％、よ り特定的に約７５〜約１００重量％、さらに特定的に約９０〜約１００重量％を 包含しても良い。これらの範囲は、一般に、それらの名目上の化学式からの予期 される供給物質の上記偏りを引き起こすこれらの材料を包含する。これらの内に は：そのような化学式内に含まれる１つ以上の過剰な原子；原子の置換、すなわ ちそのような式内に含まれず、包含された原子と置換されている原子；固溶体； および合成改質剤を制限しないことを含む、それらを本発明で使用するのに不適 としない供給材料のそのような他の成分、それへの添加剤、または改質剤である 。但し、通常は、天然の供給材料内に、またはそれらが準備される原材料内に少 なくとも存在するが、発火材料の減量は、供給材料の部として計算されず、上記 重量百分率比を適応する基準内にも包含されない。 表現「から実質的に構成される」および直前の重量範囲は、供給材料が「残留 」材料の約４０重量％まで、より特定的に約２５重量％まで、さらに特定的に約 １０重量％まで相応じて、それぞれ含有しても良いことを示そうとする。残留材 料は、例えば、ここで開示された１つ以上の最終使用用途、または他の最終用途 で有用となるように、少なくとも部分的に融解された略楕円状粒子の少なくとも 約１５重量％、好ましくは少なくとも約３０重量％を含む生成物を製造するのに 不適当となることなく供給材料内に存在しうる類質鉱物、上記流動剤および任意 の他の材料を含有しても良い。 鉱物など、正確、または名目である特定の組成を有する物質を含有する供給材 料を採用する場合、主要部分からそのような粒子の実質的に全てまでそれぞれ、 粒子が構成される約６０〜約１００重量％の少なくとも１つの物質を含む。故に 、例えば、約５０〜約１００重量％、より好ましくは約７５〜約１００重量％、 さらに好ましくは約９０〜約１００重量％の供給粒子が、約６０〜約１００重量 ％のそのような物質をそれぞれ含む。故に、例えば、５０重量％ 以上の供給粒子が６０重量％未満の物質を含有するが、供給粒子の重みつき平均 組成は約６０〜約１００％のそのような物質を反映する供給材料を含み、６０重 量％より上と下との物質をそれぞれ含有する粒子がある供給材料を配合すること ができることが予期される。相応じて、粒子が４０重量％より上と下との残留材 料をそれぞれ含有するが、供給粒子の重みつき平均組成は約４０重量％までの残 留材料を反映する供給材料を配合できる。 本発明によれば、少なくとも部分的に融解された粒子材料は、上述のように、 または他の適切な方法で準備されても良い供給粒子から準備される。用語粒子は 、関連した粒子鉱物の任意の細かく分割された形を含み、これは、例えば粗粒、 結晶、結晶の混合物、混合された結晶、クラスタ、凝集物、および繊維片を含め ても良いという一般的な意味でここでは使用される。 これらの材料は、小さな粒度で加工の融解ステップに供給される。容量基準で の、平均粒度は、約２５ミクロンまで、約２０ミクロンまで、約１５ミクロンま で、または約１０ミクロンまでであるか、または第９０番目の百分位数は、容量 で、約６０まで、約４０まで、約３０まで、または約２５までである。本発明の 供給材料および製品の好適粒度によって例示されるように、容量基準が意味する ことを説明するために、約５ミクロンの平均粒度は、粒度が５ミクロン未満の全 粒子の凝集容量が、粒度が５ミクロンより大きな全粒子の凝集容量に等しいこと を意味する。 ある従来技術のプロセスは、供給材料を０．１〜１ミクロンの範囲に摩砕する ことを含む。供給材料を準備するこの方法は、必要な場合には本発明を実施する ために使用されても良いが、比較的難しく、高価となる。但し、タルク、水酸化 アルミニウム、または沈殿させたシリカなどの一定の適当な揮発物含有材料は、 軟質であるの で、容易に小さな粒度に摩砕される。本発明の製品の他の所望最終用途には、０ ．１〜１ミクロンの粒度範囲に制限されるバラバラの生成粒子は小さすぎること となるが、この範囲の粒子が一定量集まると、本発明の製品の多くの最終使用で 望まれない場合、確かに許容されよう。故に、本発明の一定の好適実施例では、 供給粒子は、容量で少なくとも約１ミクロン、少なくとも約２ミクロン、または 少なくとも約３ミクロンの平均粒度を有する。 大抵の供給材料が予期されていない場合の多くは、化学的性質の力価、最終粒 子の粒度、温度および湿度などの周囲条件、材料が摩砕、取り扱い、および保管 される方法、およびそれらが製造設備を通過して運ばれる方法などにより、特に 粒子の群が静止および移動時に圧縮力を受けた場合に凝集し、多数の粒子から構 成される塊を形成する傾向を有する。長い導管装置を通して粒子を運ぶだけの簡 単な作業は、特にこれらがコイル、Ｌ字状および他の曲部を有する場合、曲部の 周辺に沿う遠心力、または重力によって粒子流を集中させ、これらの粒子をより 密着させ、接着を促進させる傾向となる。接着は、粒子が大量で静止している場 合にも起こり得る。接着は、隣接粒子の間にかかるファンデルワールス力、およ び他の原子間および分子間引力によって促進され得る。 様々な条件下での様々な供給材料の間で起こる様々な凝集傾向を考慮して、こ こで与えられる粒度は、最終粒子の凝集物が可能な限り粉砕された後に決定され 、示される粒度である。故に、例えば、供給材料の粒度は、サンプルが、分散剤 を使用して水、またはアルコールなどの液体内に浮遊中に、強力な超音波エネル ギーの適用によって徹底的に撹拌されて、製造制御工程の状況において可能な限 り凝集物をバラバラにした後に決定されても良い。この粒度決定は、次に、レー ザー回折および／または電子顕微鏡写真の視覚による分 析などの任意の適当な技術によってなされるので、可能な限り、粒度測定は、サ ンプル内の最終粒子の粒度に基づく。供給粒子が、上述のような、最終粒子の凝 集塊を形成する傾向がほとんどない場合は、示される粒度決定は、液体の事前撹 拌なしに行われても良い。 供給材料内の粒子が凝集する傾向をかなり、または異常に有する場合、それは 示される粒度範囲内で僅かな供給粒子でもあれば多くの場合となり、供給粒子を 効果的に分散させて融解中に粒子のバラバラな状態の維持を促進するために通常 は特別の予防処置をする必要がある。本発明は、キャリヤガス内での固体粒子の 分散を含む。上述のように、火炎融解技術における先の研究者は、供給粒子の十 分な分散の重要性に留意していた。但し、十分な分散のために先に実施されたも のが、本発明のある態様、または実施例を遂行するためにはひどく不十分であっ たと考えられる。 分散のために２つの試みが、単独、互いに組み合わせて、および／または他の 分散技術と組み合わせて採用されても良い。一方のそのような技術は、摩砕を伴 う、または伴わない、流動剤の適用である。他方は、ガスまたは固体部材によっ て凝集塊および／または非凝集塊粒子に力を適用して、そのようなものが存在す る場合、凝集塊をバラバラにし、好ましくは可燃ガス混合物、または少なくとも その成分であるキャリヤガス内に粒子を均一に分配することを含む。 本発明の目的を達成するために、流動剤は、供給材料の粒子の表面上に広がる 際に、たとえどのような凝集傾向をそれらの粒子が持っていても、かなり有用な 程度までその傾向を低減する任意の添加剤である。流動剤としてある表面活性剤 を使用することは、ガルニエその外の米国特許第４，７７８，５０２号の教示を 通じて当業者には知られている。故に、ガルニエその外は、ガラスに対して良好 な親和力を有する材料として流動剤を説明した。本発明で採用され た供給材料がガラスではない、例えば結晶性鉱物材料などの場合、この流動剤は 、その鉱物に対して良好な親和力を持つべきであった。ガルニエその外によって 説明された流動剤は、例えば、ヒドロキシるまたはアミノラジカルからなる、極 性部分を備えた分子を有する物質から構成される。そのような化合物は、流動剤 で処理された粒子の独立性を促進する無極性部分をも有する。ガルニエその外は 、ポリ アルカノール アミン、モノ−プロポリエングリコール、および同等化 合物の使用を開示した。これらは本発明で使用されても良い。但し、本発明の実 験で、ステアリン酸亜鉛およびヘキサメチルジシラザンがより効果的な流動剤と なることが分かった。トリエタノールアミンが使用されても良い。追加例に関し ては、本発明で使用できる追加的アニオン、カチオン、ノニオン処理を説明する コパッツ（Kopatz）およびプリューイン（Pruyne）の米国特許第４，７１５，８ ７８号参照のこと。任意の他の効果的な表面活性剤、または他の流動剤が使用さ れても良い。 典型的に、本発明で採用された流動剤は、それで処理された供給材料の重量に 基づく約１重量％まで、より好ましくは約０．５重量％まで、さらに好ましくは 約０．３重量％までの量で使用される際の凝集を十分に防ぐのに効果的なもので ある。但し、より小さな供給粒子、例えば５ミクロン未満のものは、同重量のよ り大きな粒子、例えば１５ミクロン粒子よりも遙かに大きな凝集表面を有する。 故に、非常に微細な粒子に対して、および／または頑強に凝集する傾向があるこ れらの粒子に対しては、大量の流動剤が必要となっても良い。 これらの流動剤は、供給材料粒子に、好ましくは流動剤と接触させて供給材料 、または固体供給材料の全質量を粉砕する従来技術を含む、任意の効果的な方法 で固体供給粒子の全質量に適用されても 良い。流動剤は、ボールミル摩砕中に、供給材料に、好ましくは使用されるべき 固体供給粒子の全量に加えられ、好ましくはその摩砕中に数回に分けて添加され ることが推奨される。このような添加は、粒子の準備における最終粒度低減ステ ップの一部として行うことができる。粒子表面上の完全な分散は、例えば粒子の 総重量に基づき、約０．５重量％の表面活性剤と共に約１時間これらの粒子をボ ール微粉砕することによって達成された。但し、粒子がもうすでに所望粒度であ る場合、流動剤は適当な室、または領域でその流動剤と粒子とを一緒に単に撹拌 することによって適用させることができる。 凝集した粒子を解凝集するのに十分な力が必要な場合を含む適正な分散力は、 任意の有効な方法で適用されても良い。ガスジェットおよびベンチュリを含む適 切な例は、以下で説明される。一般に、供給材料、他の固体供給粒子、またはそ の両方の凝集塊をバラバラにするのに有効である任意の設備で発生された任意の 力を採用しても良い。故に、例えば、凝集した粒子を互いに、または比較的高エ ネルギーガス流と、および／または移動、または静止した固体対象物と衝突させ る方法および装置を採用しても良い。 故に、例えば、これらの粒子は、壁または目標などの静止表面に強制的に発射 されるか、またはタービンを含む、羽のブレードに通して、粒子と羽ブレードと の間で衝突および連続衝撃を与えるようにしても良い。ディスクミル、ジェット ミル、およびハンマーミルは、解凝集を含む、粒子分散のための十分な衝撃およ び剪断力を与えるために適切に適応され得る装置の他の例である。衝撃は、凝集 物に剪断力および／または回転力を与えるものなど、直接衝撃およびスキップ接 触を含む。 ある場合では、粒子の性質や、それらが扱われ、分散動作の下流に運ばれる方 法により、流動剤を単独で使用、または分散力を単独 で使用するだけで、供給材料を完全に分散させるのに十分となり得る。但し、本 発明の一定の実施例を実行する場合、幾つかの先の分散作業で適用された分散努 力だけでは不十分となり得る。故に、しつこい凝集傾向を有する固体供給粒子で 、または分散された供給粒子に加わる圧縮力を最小限に抑えない下流処理装置で 、または以下で説明される高処理量のレベルで、本発明を実行する場合、新規の 分散努力が必要となる。故に、これまで不必要と、または好ましくないとさえ考 えられていたレベルで流動剤を適用すること、および／または以前から必要と見 なされていたこと以上のレベルで分散力およびエネルギーを適用することが必要 となり得る。 どれくらいの量の流動剤および／または力が供給粒子に適用されると、それら を解凝集し、分散するのに十分となるかを決定するために、次の試験が使用され ても良い。これらの試験は、分散行程の上流にある供給粒子の第１のサンプルを 収集し、水またはアルコール、および分散剤内での超音波撹拌後にレーザー回折 法によってそのサンプルの粒度を測定することを含む。そのような撹拌は、比較 するための解凝集された粒度分布を判定するのには十分である。この測定は、「 一次」粒度分布と呼ばれるものを確立する。 平らな表面上に薄く分散された第２のサンプルは、分散行程の下流でのプロセ スの任意の適当な位置で収集される。例えば、表面に「粘着性」物質の薄膜を塗 ったガラス板が準備されても良い。次に供給粒子をバーナーへ運ぶダクトなどの 、分散動作からの粒子を受けるダクトからそれた流れの中にガラス板を高速で通 過させても良い。このサンプルは、例えば従来の顕微鏡法によって測定されて「 二次」粒度分布を確立し、凝集の存在を判定する。 一次サンプルと二次サンプルとで観察され、示される粒度の差は、分散処理が 有効であった程度を示す。比較的小さな差は有効分散処 理を示すが、大きな差はあまり有効でない分散処理を示す。第９０番目の百分位 数におけるこの差は、一次分布に基づき、重量または容量基準で、好ましくは約 ２０％まで、より好ましくは約１０％までの範囲内にある。つまり、５０ミクロ ン未満の一次分布が９０％の供給粒子に対して、分散されたサンプルは６０ミク ロン未満の、または好ましくは５５ミクロン未満の９０パーセントを有すること となる。 代わりの手順が使用されても良い。固体粒子のサンプルは、分散ステップの上 流で収集され、従前通り水またはアルコール内に分散された状態で測定されても 良い。分散ステップの下流では、サンプルは、迂回させられ、レーザー検出装置 を経て空気で運ばれ、分散された粒度分布が先の段落で説明されたように比較さ れても良い。レーザー回折技術は、それらが分散操作の上流および下流における 分散および未分散させた供給粒子の主流から迂回した側流にリアルタイムで適用 されるという利点を有する。 他の代わりになるべきものは、分散ステップの効率は、水またはアルコール内 に分散されたときの供給粒子の一次流度分布を、これも水またはアルコール内に 分散されたときの、火炎融解された略楕円状粒子の流度分布と比較することによ って決定できる。適切な補正は、生成粒子内に存在する場合にはボイドの存在に 対して行われなければならない。流動剤と力との両方が粒子を分散させるために 適用される場合、流動剤を最初に、次に力を適用することが最も好都合であるこ とを証明することになろう。但し、逆の操作も可能である。それにも関わらず、 究極の目的はキャリヤガス内に供給粒子を分散することであり、この操作の直後 に、所望キャリヤガスが存在する中で供給粒子に力を適用するので、流動剤の適 用から始めるのが好ましい。 このキャリヤガスは燃焼支持ガスであっても、なかっても良い。実際は不活性 ガスであるが、その場合には使用量は慎重に制限されなければならない。キャリ ヤガスが、燃料および／または酸素含有ガスを含む燃焼に必要な１つまたは両方 の成分を含む燃焼支持ガスであれば特に好ましい。 適切な燃料ガスには、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、およびより 重質の炭化水素燃料の蒸気および／または一酸化炭素などの炭素室ガスを含む、 他のガスである。このより重質の炭化水素燃料には、周囲条件（２０℃、大気圧 ）では液体または半固体であるが、それらが供給粒子と混合される条件下では実 質的に蒸気で存在できるものを含む。好ましくは、炭化水素燃料は、例えばアセ チレンを含む、周囲条件で気体であるもの、特に水素／炭素モル比が約２．５以 上である炭化水素燃料である。これには、例えばブタン、プロパン、エタン、お よびメタンを、例えば天然ガスの状態で、含む。 酸素含有ガスとしては、実質的に純酸素、酸素濃縮空気、または周囲から得ら れる無濃縮空気を使用しても良く、約５０〜約８０モルパーセントの範囲の窒素 含有物を有し、その残りは主に酸素である適切な酸素含有ガスが使用されること が本発明の利点である。 燃焼支持ガスは、好ましくは、灰および炭素粒子を含む、灰の源から実質的に 離れている。但し、炭素および固体炭素燃料の非常に微細で、完全に燃焼した粒 子の存在は許容される。 燃料、空気、酸素濃縮空気、および供給粒子を予備加熱すると、一般に生産性 を増し、少なくとも部分的に粒子を融解するのに必要とされる供給粒子と燃焼ガ スとの間の接触時間を低減する。供給粒子の予備加熱は、表面水分、または静電 電荷を除去することによって材料を「調整」し易くし、それによって燃焼ガス内 への改善され た分散を提供することができる。 燃料または酸素含有ガスのいずれが、「可燃ガス混合物の少なくとも一部」と して説明されても良い。前の表現は、プロセスの後に燃焼される最終燃焼ガス混 合物および／または燃焼領域内で熱を発生するバーナーに供給されるガス混合物 内に包含されても良い任意の他のガス、これらの成分のいずれかを含むことは理 解されよう。故に、この可燃混合物は、供給粒子の分散前または後に形成されて も良く、少量のガス混合物内での供給粒子の分散は、バーナーに供給されるべき 全混合物内の分散、または混合物の任意の部分がその後も最終可燃混合物の残留 成分と混合される場合に分散が維持されるならば、そのような部分での分散も包 括的に含めようとするものである。 ある場合では、供給粒子は、一部の可燃混合物内でのみ分散され、その部分と 共にバーナーに運ばれ、そこで残留する可燃混合物の部との混合が起こる。他の 場合では、可燃混合物の全ガス状（蒸気を含む）成分は、分散位置の上流で形成 されても良く、いずれの場合でも分散動作は全可燃混合物内に供給粒子を分散す る。様々な中間の選択が可能であり、そこでは供給材料が最初に任意の部の可燃 混合物の部分で分散され、続いてバーナー内の炎の前線においてまたはその前に 残留している部の可燃混合物と混合させる。但し、本発明のこのプロセスを実行 する場合、全可燃混合物が形成され、浮遊させた供給粒子の全量が、炎の前線に 、それが入るときではあまり好ましくなく、その上流で、混合物内に完全に分散 されることが最も好ましい。 この炎の前線は、混合物が発火される仮想「表面」である。表面の形状および 数は、使用されるバーナーの形状および設計による。 バーナー内で混合物の分散および燃焼の全てまたは少なくとも最 後の段階を、すなわち一体で且つ同装置で実行する可能性は、予期されている。 但し、大抵の用途では、分散装置とバーナー内の炎の前線とは互いに少し遠くに 離して配置され、浮遊させた供給粒子は故にこれらの２つの場所間を運ばれなけ ればならないことが予期される。分散位置から炎の前線まで分散された供給粒子 を運ぶことが必要なところでは、かなりの注意がはらわれなければならない。 分散操作で巧く分散された供給粒子は、移動中に解凝集され得る。Ｌ字状、コ イル状体などの形でいっぱいに集中した湾曲部を有する長いダクト内を通っての 輸送は、導管装置の断面の一部で、例えば遠心力または重力によって粒子の集中 が起きる。これらの力およびその結果起こる粒子の集中は、分散した粒子を凝集 または解凝集することができる圧縮力となる。故に、最良の実行は、分散位置と 炎の前線との間の全距離を制限し、流量を毎秒少なくとも約５、好ましくは少な くとも約２０メートルに維持することである。 浮遊物が分散位置から炎の前線までダクトまたは導管を移動しなければならな い場合、導管装置は、圧縮力を最小限に抑えるように設計されるべきである。こ の目的は、導管の断面の一部に粒子流を集中させる傾向があった類の遠心力およ び／または重力の作用を最小限に抑える構成によって通常は巧く達成される。故 に、最良の結果を得るためには、短径の曲部または急なコーナーを備えた導管構 成を避けることと、長く水平に伸びる配管を避けるべきであると考えられる。比 較的まっすぐに伸びる垂直配管の方が好ましく、多数の曲げが必要であれば、長 い滑らかな曲部、特に導管またはダクトの断面または直径寸法の５倍に等しい、 またはより好ましくは１０倍以上の半径を有するものを採用するのが好ましい。 特に好ましい構成は、この出願書の図面および次のテキストで説明される。この 構成では、浮遊物は、非常に短い輸送管を通って上の 方からバー内に供給される、ここで任意の合流管の間では鋭角をなし、輸送管と バーナーとは垂直に、または少なくとも実質的に垂直方向（垂直線から約２０° 以内）に配置される。このバーナーは、少なくとも実質的に垂直方向に配置され たスロートと実質的に水平な出口とを備えた略軸状流パターンを有する。故に、 浮遊物は、大きく方向が変わることなく、好ましくは始めは軸方向および半径方 向である成分の運動と共に垂直供給管から、バーナーに移動するときガス流の横 方向への広がりに付随し得るそのような方向変化を除いて、方向の変化が最小ま たは全くないようにバーナーを真っ直ぐ貫通することができる。 適当なバーナーの特定実施例は、以下および添付の図面で説明される。但し、 様々なバーナーが、飛沫同伴した供給粒子を含有する可燃ガス混合物を発火する ために使用できる。その例は、リチャードＪ．リード（Richard J．Reed）編集 の North American Combustion Handbook,第２版、North American Manufacturi ng Company，クリーブランド、オハイオ、Ｕ．Ｓ．Ａ.、１９７８年、に見られ 、その内容は引用によりここに含める。両方共に As UKR Thermo-Phys.Steklopl astic Prodn．Assoc.に譲渡されたノザック（Nosach）その外のソ連特許第１， ６５４，２７２号および１，６５４，２７３号をも参照のこと。本開示の恩恵に より当業者は、飛沫同伴した供給粒子を含有する可燃ガス混合物の受け入れおよ び移動を容易にすることが必要な場合にそのようなバーナーを選択または適応し て、必要なときに通路やオリフィスのサイズを調整してそのような粒子を分散状 態に保ち、バーナーの詰まりを防ぐ。 他の形態のバーナーが採用されても良い。但し、好適バーナーは、粒子に圧縮 力を加えず、それらを解凝集するものである。さらに、好適バーナーは、多数の 従来技術のプロセスで行われたように、炎 の前線の下流の領域、または炎の側面または中心に突き出されるのではなく、炎 の前線の上流に形成されている可燃混合物内の供給粒子の浮遊物と、非常に均一 に炎の前線を均一に横切り、貫通して分布した分散状態での粒子の炎の前線への 分配と一致している。 これらの留意点を観察することは、炎の前線に供給された可燃混合物内の異常 に高濃度供給粒子を扱う本発明の幾つかの態様を実施する場合に特に重要となる 。より厳密に言えば、可燃ガス混合物内の供給粒子の濃度は、例えば混合物内の ガス１lb.当たり（キログラム当たり）少なくとも約０．０５（０．０５）、ま たは好ましくは約０．１（０．１）、さらに好ましくは少なくとも約０．２（． ２）lb．（キログラム）であっても良い。混合物内のガス１lb.当たり（キログ ラム当たり）約１まで、または約１．５まで、または約２（２）lb．（キログラ ム）までの濃度が予期されている。 小さな粒度の供給粒子が本発明で採用された場合、そのような濃度は、そのよ うな高い濃度で採用されたそのような小さな粒子の凝集表面積がバーナーから放 出する炎を消火するであろうと予測できるほど十分な高さである。このように危 惧は、特に、後述される本発明の一態様による、熱の使用を制限したレベルでの 操作に対して非常に大きなものとなった。予想に反して、粒子がバーナーの下流 の室内で軟化、または部分的に溶融し、それら自身が変形すると、炎を消さず、 粒子同士および室壁との粒子の望ましくない凝集もなく、これらの高濃度でも巧 く動作させることも可能である。 本発明の少なくとも一態様によれば、炎の前線および結果として得られる炎の 少なくとも実質的な部分は、炎の前線の下流に延在する壁のない領域内に維持さ れると共に、浮遊させた供給材料を前記領域内で分散状態に維持する。壁のない 領域の性質および重要性とその概略的な特定例とは、以下のテキストおよび添付 の図面で説明 される。壁のない領域の形状および寸法は、バーナー、領域、および搬送装置の 表面との溶融粒子の接触を実質的に防止、好ましくはそのような接触を無視でき るほどの程度にまで制限することができるようになっている。 本方法の幾つかの特徴は、この壁のない領域内で行われる。分散した供給粒子 は、可燃混合物の燃焼によってそれに伝達された熱で加熱される。不規則形状粒 子の少なくとも表面内に少なくとも部分的融解がある。燃焼ガスは膨張するよう にされ、供給粒子は融解するようにされて、略楕円状のバラバラの生成粒子を含 む少なくとも部分的に融解したバラの粒子製品を製造する。 好ましくは、製造されたバラバラの略楕円状粒子の少なくとも約１５容量％、 または好ましくは少なくとも約３０容量％となるように十分な燃焼ガスの膨張と 供給粒子の融解とがある。好適実施例は、バラバラの略楕円状粒子の約９０％ま で、より好ましくは約９９％まで製造する。燃焼ガス流の膨張は、粒子が軟化、 または半固体、または完全溶融状態にある間、それらを互いに引き離された状態 に保ち、粒子の衝突や凝集の機会を低減する。凝集はバラバラの粒子数を減少さ せ、結果の凝集した粒子が供給粒子よりも大きな粒度を持たせることとなる。 十分な量の膨張、および解放された熱に対する供給粒子の十分な比率は、次の 試験を利用して確立され、監視できる。供給粒子の示される粒度に対して、生成 粒子の示される粒度の過剰分がある場合に、判定される。この判定は、供給粒子 の場合、流動剤および／または分散力の適用前のこれらの粒子の状態に基づく。 粒度指示のそれぞれは、水、アルコール、または他の適当な液体内で、上述のよ うに、撹拌されたサンプルに基づく。 粒度の指示は、レーザー回折技術によって、またはサンプルの走 査電子顕微鏡画像の写真を解析することによってなど、任意の適当な方法で得ら れても良い。製品のサンプルについて示される第９０番目の百分位数粒度から、 その製品を提供する供給粒子のサンプルについての第９０番目の百分位数一次粒 度を引いた際に、過剰量が有れば、重量基準で、または生成粒子内に存在し得る 若干のボイドに対する適当な補正がなされた後には、容量基準で、一次粒度の約 ３０％まで、より好ましくは約２０％まで、さらに好ましくは約１０％までの範 囲内にある。 ボイドに対する補正は、ボイドが、ボイドがなかった場合の時よりも製品を大 きく見せ、故に実際には起こらなかった凝集があったかのように誤解させるので 、行われる。この補正は、粒子比重測定法と光学法とを利用することによって行 うことができる。 本発明の一態様によれば、使用された総熱量は、製造された略楕円状粒子の１ ポンド（キログラム）当たり約５００（２７８）〜約２５，０００（１３，８８ ９）B.T.U.s（キロカロリー）の範囲内にある。この総熱量には、粒子、他の可 燃混合物、および可燃混合物それ自体の加熱用と、ある場合には、予備加熱用と に使用された熱を含む。その総熱量には、適用できるところでは、膨張や、冷却 ガスの使用に伴う熱損失で奪われた熱をも含む。一般に本発明の方法の動作を制 御する場合、特に供給材料が揮発材料をより多く、例えば約７重量パーセントよ りも多く、約１０重量パーセントよりも多く、または約２５重量パーセントより も多く含む場合、供給材料から揮発物を除去する際に消費される熱を上記熱の割 合の計算から除外することが好ましい。例えば、水酸化アルミニウムで動作する 際に、供給材料の１ポンド（キログラム）当たり約５４０（３００）、またはよ り多くの B.T.U.s（キロカロリー）がその割合の計算から除外される、これは水 和の結合水を排除および揮発するのに必要な 熱量であるからである。 熱利用は、パーライトなどの容易に融解される粒子ではより低く、シリカなど の融解が難しい粒子ではより高くなる。供給材料は、１〜７のペンフィールドの 「材料可融指数」によって等級づけることができる。本発明を使用し、異なる耐 融解性の材料の識別指標としてこの指数を使用すると、主張された方法が、Kcal /Kgramで、３，８８９＋（１６６７×（材料可融指数）／７）、好ましくは、２ ，７７８＋（１１９１×（材料可融指数）／７）に等しい約７，０００＋（３， ０００×（材料可融指数）／７）未満、または約５，０００＋（３，０００×（ 材料可融指数）／７）未満の、製品の１ポンド当たり B.T.U.s で、熱消費量を 有する製品を提供することができることが分かる。注意：BTU/lb.×.55556=Kcal /Kgram。本発明を実施する場合、特に供給材料が大量の揮発材料を、例えば約７ 重量パーセントよりも多く、約１０重量パーセントよりも多く、または約２５重 量パーセントよりも多く含むこれらの実施例を実行する場合、好適動作条件は、 供給材料から揮発物を除去するのに消費されるその熱が製品の１ポンド（キログ ラム）当たりの予測熱消費量まで加えられる際に上記熱消費量となるものである 。 異なる供給材料の溶融または軟化温度間の差、および略楕円状粒子への供給材 料の転換程度は、供給流量および／または熱入力の適切な調整が必要である。一 方の供給粒子の粒度、溶融または軟化点、および供給流量と、他方の可燃ガス混 合物、および流量との間の適切な平衡は、本開示により、過度な実験もしないで 当業者によって容易に達成されよう。 これらの粒子は、融解が所望程度まで進んだ後に急速に冷却されるのが好まし い。例えば、毎秒約１００℃を上回る、より好ましくは約２００℃を上回る、ま たはさらに好ましくは約３００℃を上回 る冷却速度が好ましい。粒子の輻射および対流冷却は、乱流を最小限に抑えなが ら、融解された粒子と接触した冷却空気によって都合良く促進される。これは、 未だ溶融または軟化状態の粒子が互いに、または製造装置の表面と衝突すること から１つに固まる可能性を最小限に抑える。 全融解操作は、不規則形状の結晶質供給粒子の略楕円状への少なくとも部分的 な転換で、１度で実行されても良い。故に、例えば、本発明の組成物の固体含有 物の約１５〜約１００容量％、よりも好ましくは約５０〜約１００容量％、およ びさらに好ましくは約７５〜約１００容量％は、略楕円状粒子の形となる。製品 内に見られる不規則形状粒子の量を最小限に抑えることが重要である一定の用途 では、略楕円状粒子の割合は、組成物の固体含有物に基づき約９０〜約１００％ の範囲内となる。 先に溶融された固体供給粒子、例えば任意の種類のすりガラスが使用される場 合、本方法は、従来の洗浄技術の限られた範囲まで共に利用する。但し、本発明 を利用する好適方法は、直接融解法としてであり、そこでは供給材料、または少 なくともその大部分が、大量溶融体として存在していなかった。故に、用語直接 融解は、１つ以上の指定材料から実質的に構成された不規則形状固体供給粒子が 、高温ガス内および表面張力の影響下で、分散および浮遊した状態に維持される と共に、それらが略楕円状粒子に転換する程度まで十分に分散、加熱、および溶 融または軟化される方法を指すのに使用される。形成のこの方法は、構成粒子が 化学組成において粒子対粒子変異体、およびある場合には、間接方法によって製 造された粒子内には発見されなかった種類の残留結晶性を有し得る粉末を作る。 これらの粒子は任意の適当な方法で予備加熱されても良いが、融解ステップで は、熱が、これらの粒子が分散される火炎燃焼ガスと の接触を通じて供給粒子に伝達される。厳密には、本方法は、流動可燃ガス内で 供給粒子を予備混合および飛沫同伴させ、粒子が存在するガスを発火すると共に 、火炎ガス内、およびおそらく火炎の下流から離れた距離のところでも粒子を分 散した状態に維持することによってそれらを溶融温度まで加熱することを含む。 火炎内にそれらが存在している間、および火炎外の高温燃焼ガスと継続して接 触している間、これらの粒子は、結果として融解された、または部分的に融解さ れた粒子、または滴内の表面張力が許容量の供給粒子を略楕円状に転換させるの に十分となる程度までそれらを軟化または溶融するのに十分な温度でしばらく維 持される。粒子がそれらの元の未融解状態から少なくとも部分的に融解された状 態に進むときの粒子流は、任意の適当な方向、例えば水平および／または垂直方 向であっても良いが、垂直下方流が望ましい。 上記のように動作する場合、容量で、平均粒度は、約２５ミクロンまで、約２ ０ミクロンまで、約１５ミクロンまで、または約１０ミクロンまでとなり、また は第９０番目の百分位数は、これも容量で、約６０ミクロンまで、約４０ミクロ ンまで、約３０ミクロンまで、または約２５ミクロンまでとなる部分的に融解し た大量の粒子製品を得ることが可能である。それよりもさらに小さな粒度の製品 を得ることは、非常に貴重である。本発明では、約８ミクロンまで、または好ま しくは、約６ミクロンまでの、容量基準で、平均粒度を有するガラス質流紋岩、 シリカをベースにした、およびシリケートをベースにした製品を得ることも可能 になる。 おそらく、少なくとも一部、供給粒子が十分な揮発材料を含有するかどうかに より、両方とも上述されている燃焼ガス混合物内での高濃度の供給材料および熱 利用の効率的な制御による運転は、製品に１つ以上の有用な効果を与える傾向が ある。これらは、ボイド容 積の発達、および／または生成粒子内の低比重の組成相、および／または生成粒 子の内の若干数の不規則供給粒子の存在、またはこれらの効果の２つ以上の組み 合わせを含む。本発明のこれらの実施例では、製品の比重は、典型的に、Lange' s Handbook of Chemistry などの技術誌で報告されているように対応組成の比重 よりも低い。 比重の減少は、一部には、製品内に閉じ込められたボイドを有する幾つかの中 空粒子の存在の結果であるか、または結晶性の欠落や、より低い「ガラス質」相 への転換に関連した減少の結果であり得る。説明がどうであれ、これらの減少は 、結果として得られる粉末の製造および用途に都合が良い。容積の増加および密 度の低下は、一般に製品の好適特性であり、たとえ容積が少し増しても、大量製 造工程と比べて、同容積の販売に適した製品をかなりの低燃費で提供することが できる。故に、本発明の略楕円状製品の比重は、供給材料の比重よりも、低く、 約１〜約１５％、より好ましくは約１〜約１０％の範囲内であっても良い。 代わりになり、おそらく好ましいものは、比重の減少は、製品サンプルで実行 される「前および後」試験によって測定されても良い。この試験は、さらに製造 後の溶融および凝固の後のこれらの製品によって示された比重と、製造プロセス から回収されたときの、固体製品の比重を比較する。回収された製品のサンプル の比重を測定した後、このサンプルは、例えばるつぼ内で、製品を溶融させ、含 有ボイド（ある場合には）を消失させ、結晶性（可能な場合には）発達させる、 または稠密相に転換させ、それにより冷却および凝固時に、測定される比重が増 加した組成を持たせるのに十分な温度でしばらく再加熱される。比重のいかなる 観察される変化も、比重測定「前および後」の時間での試験サンプルの温度差（ ある場合には） に帰することができる観察された変化の任意の部分を偏らすために調整が必要で ある。サンプルの再加熱された部分の比重は、一般に同じ組成の対応する物質に 対して技術誌で報告された値と一致する。一般に、本発明の回収時の略楕円状製 品の比重は、さらなる溶融および凝固後の製品によって示される比重よりも、低 くても良く、例えば少なくとも約１％、または少なくとも約５％、または少なく とも約１０％、または少なくとも約１５％低い。さらに、回収時の製品の低比重 は、溶融および凝固後の製品によって示される増加した比重よりも、例えば約１ ０％まで低い、または好ましくは約１５％まで低く、さらに好ましくは約５０％ まで低い。 約１〜約３パーセント、または約１〜約２パーセントの量など、必然的に生成 される量よりも上に若干数の検出可能なボイドを製品内に維持できるように、燃 料、空気混合物、および供給材料量、または他の加工材料、または条件を調整ま たは維持することによって火炎内に解放される熱エネルギー量を制御すると、燃 焼エネルギーの有効利用となり、そのインジケーターとしても利用できる。故に 、加工条件が制御されて、製品の容量に基づき、少なくとも約１％のボイド容量 で部分的に融解した大量の粒子製品を製造することが好ましい。但し、製品のボ イド容量の量は、少なくとも約３、または少なくとも約５パーセントである。他 方、ボイド容量は、約１２パーセントまで、または約１５パーセントまで、また は約２０パーセントまでであっても良い。例えば、約１〜約１５重量パーセント 、または約１〜約１０重量パーセントの範囲のボイド容量が、予期されている。 上記高供給濃度および制御した熱利用は、かなりの量のボイドが発生されよう となかろうと、若干数の不規則供給粒子を製品内に存在させ得る。この方法での 操作は、エネルギー利用の観点からも有 利であり、例えば対応する量の不規則生成粒子が存在する状態で、実質的にガラ ス質である融解された略楕円状のバラバラの粒子の約９９容量％まで、より好ま しくは約９５容量％まで、さらに好ましくは９０容量％まで含有する製品の製造 を含む。本発明による物質の組成物内では、固体粒子の炭素含有が制限されるこ とが好ましい。固体粒子の表面に適用された有機材料の形で存在する炭素以外、 炭素含有物は、固体粒子の総重量に基づき、約０．２重量％まで、より好ましく は約０．１５重量％まで、またはさらに好ましくは約０．１重量％までに制限さ れるのが好ましい。本発明による好適製品は、赤鉄鉱、金剛砂、磁鉄鉱、または 他の大いに着色した鉄含有鉱物をほとんど、または事実上全く有さない。それら は、例えばＦｅ２Ｏ３および／またはＦｅ３Ｏ４の約０．２重量％まで、より好 ましくは約０．１重量％まで、さらに好ましくは０．０５重量％まで含有しても 良い。同様の制限は、マンガン、例えばＭｎＯや、その酸化物または化合物が製 品を着色する傾向がある他の金属にも適用する。それほど強く着色されない酸化 第一鉄、ＦｅＯの場合では、好適製品は、約５重量％まで、より好ましくは約２ 重量％まで、さらに好ましくは約１重量％まで含有しても良い。 燃料内の炭素の種類および量と、供給材料内の炭素および他の顔料の種類およ び量とについて制御を行いながら本発明を実施する場合、その幾つかが後述され る様々な最終用途に製品を特に適するようにする明度レベルを有する固定粒子製 品を製造することができる。例えば、少なくとも約６０、好ましくは少なくとも 約８０の明度レベルを有する製品が予期されている。 本発明の製品は、１つ以上の材料、およびその混合物をも含む化学組成に実質 的に対応する化学組成を有することを特徴とする。この術語「に実質的に対応す る」は、材料の少なくとも１つから実質 的に構成された供給材料の少なくとも部分的融解から得られたであろう化学組成 に類似した組成を等しいものとする。但し、言葉「に実質的に対応する」は、異 なる製造技術が採用できること、および供給材料の化学組成と結果の生成物のも のとの間に差があることの可能性を包含するように選ばれている。例えば、供給 材料と生成化学組成との間の差は、発火材料における消失と、高温揮発による、 通常は供給材料の約５重量％までの範囲内である鉱物の他の部分の量変化とが起 こる結果である。 供給材料、または固体供給粒子の他の部分が結晶性物質を含む場合、少なくと も部分的融解のプロセスは、それらの結晶性の少なくとも一部を破壊する。これ ら起こるメカニズムは、証明されていないが、それぞれの粒子の少なくとも部分 は結晶性物質の溶解温度より上の温度まで上昇されると理論づけられる。それぞ れの粒子内の結晶構造の少なくとも一部、および通常は大部分が破壊されよう。 減少した結晶度を有するが、結果として得られる粒子は、必ずしも全ての場合 で完全なアモルファスと正式に説明されるものではない。このため、粒子製品は 、ここでは「実質的にガラス質」と呼ばれる。この用語は、略楕円状生成粒子が 、その滑らかさに関してガラスに似た略楕円状表面を有し、その生成粒子の少な くとも表面部分の性質がアモルファスである形に転換される間に、それらの元の 結晶度の幾分かを含むが全てではないという可能性を含めようとするものである 。 但し、結晶質供給材料から生成された略楕円状粒子の結晶含有量の大部分が減 少されるべきではないと言うような理由は原則として何もない。故に、これらの 粒子では、これらの粒子内に元から存在する結晶構造の全てではないほとんどが 融解工程中に破壊されることが予期され、おそらく好ましくさえある。 特定の化学組成の粒子をそれぞれ含む略楕円状の実質的にガラス質の粒子を含 む本発明による製品は、実質的にガラス質の性質のものであるまたは無い、同じ または他の組成の粒子含むことも、勿論予期される。実質的にガラス質のもので はない、融解領域を通過したそのような粒子は、融解を受ける、または受けなく 、後者の場合には、それらが元から持っていた任意の結晶度および／または表面 粗さの全てではないほとんどを保持しても良い。かなりの量の結晶度と実質的ガ ラス質粒子との両方を含むこれらの融解製品は、「クリストモルフィック」と呼 ばれる。 本発明により製造された製品の結晶度は「単独で」試験されても良く、これは 、２種類の異なる製品内に存在する結晶度の量を測定することなく融解および事 実上融解されていない両方の粒子を含むサンプルの結晶度を測定するためにＸ線 回折が使用できることを意味する。そのように測定される結晶度は、サンプルの 総重量に基づき、重量パーセントで表現されても良い。この測定法に基づき、結 晶度の約９０％まで、より好ましくは約０．１〜約７５％、さらに好ましくは約 ５〜約６０％を含む製品が予期される。ある状況では、略楕円状製品へのほとん ど完全な転換が、結晶度の、かなりの高残留レベル、例えば２０％で起こり得る 。分かるほどに、非結晶質供給材料から生成された製品は事実上アモルファスま たはガラス質のままとなる。 本発明の方法を用いる本発明の製品を製造するために採用され、以下で詳述さ れる例を実施するのにも使用された装置の好適形態を、図を参照して説明する。 このような装置の開示は、説明のみを目的としたものであり、本発明が、説明さ れた特定装置により、またはそれに限定されるものではないことは理解されよう 。 第１図および第２図に示された例示的装置には、酸素含有ガスお よび燃料の分離供給源１、２を含み、これは酸素含有ガスおよび／または燃料の 予備加熱用の設備を包含しても、またはしなくても良い。故に、例えば、濾過し た酸素含有ガスは、その供給源１から適当な圧縮装置またはブロアー（図示せず ）、弁装置（図示せず）、および流量測定装置（図示せず）を経て、酸素含有ガ ス管３内に導かれて、そのような酸素含有ガスの調整可能な安定した流れを提供 する。その供給源２からそれ自体の独立した弁装置（図示せず）、流量測定装置 （図示せず）、および分配管４経て通過した後の燃料ガスは、吸入によって、安 定した流量で調整的に管合流点５の管３に吸い込まれる。そこに、必要な、また は望まれる場合、流量制御オリフィスが提供されて通常はより大きな容積の酸素 含有ガスに対して燃料の容積を正しく一致させる。例えば、酸素含有ガスが空気 で、燃料が天然ガスであるところでは、約１０：１の容積比が採用されても良い 。 燃料を発火する前の結果として得られた燃焼支持ガス混合物の供給材料との予 備混合は、共に結合して、下部排出レグ９内に送る上部交差ガスおよび供給材料 投入レグ７、８を有する略「Ｙ」状混合接続部であるＹ６で実行されても良い。 ガス投入レグ７は、酸素含有ガス管３の垂直方向に向けられた延長部である。供 給材料投入レグ８も、上方に延在するが、垂直線から傾けられており、ガス投入 レグ７と、例えば約１０〜約４５°をなす鋭角で交差する。 供給材料投入レグ８内への供給材料の均一な流量は、振動放出ファネル１３か ら振動コンベアー１４上へと、およびそのコンベアから供給材料投入レグの入口 １５内へと、適度な湿度と温度、例えば室温で供給材料を送ることによって果た される。機械的に撹拌されるホッパーを備えたロスインウエィトスクリューフィ ーダーと振動フィーダーは、非常に細かい粉体を供給するのに有用である。供給 管１６は、空気などの、故に燃焼されるべき少量の燃焼支持ガスであっても良い 分散ガスの供給を提供する。第１図の拡大した部分断面の第２図に詳細に示され るように、供給管１６から放出された分散ガスは、ジェットノズル１７を経て供 給材料投入レグ８に至り、入り口１５からレグ８内に供給材料を吸入し、ベンチ ュリ１８を経て供給粒子の分散を支援する。分散ガス内で予備分散された供給粒 子は、供給材料投入レグ８の斜めに削がれた端部１９を経てＹ６の合流点に分配 され、そこでガス投入レグ７を経て機械的に下方に通過する燃焼ガスと混合され 、さらに分散される。 燃焼ガス内での供給材料の分散は、Ｙで混合される供給材料に対するガスの比 率と、Ｙ６の出口レグ９内へのガス投入レグ７の延長によって提供されるガス管 の単位断面積当たりのガスの容積流量との選択によって達成および促進できる。 ここで説明された装置で行われた実験では、燃料／空気混合物の１，０００ft.³ （１５℃での立方フィート）当たりの供給量が約０．９〜約９ポンドの範囲内の 流量が使用された。燃焼ガス処理量は、例えば約１平方インチの断面積を有する ガス管を通して４００ft.³/時間であった。当業者には、流量および速度のこれ らの範囲が他の種類の装置でも有効であろうこと、およびそのような他の装置で 最も好都合に作用するであろうこれらの範囲が、単に与えられた値と異なること 、そのような当業者がこの開示を利用して、過度な実験を繰り返さずに容易に行 うことができる試験を通じて発見できることとが理解されよう。高エネルギージ ェットによって供給粒子内に放出される燃焼支持ガスの量を最大にして、供給流 を加速し、剪断および衝撃力によって凝集塊をバラバラにすることは特に重要で ある。高速で微細粉体を十分に分散させるために、粒子および燃焼空気は、単独 分散手段、または流動剤および／または開示されたエアージェットを用いて分 散される供給粒子の上流予備処理として機能する、ハンマーミル、ディスクミル 、または他の解凝集装置にそれらを通過させることによって分散できる。 この好適実施例では、第１図に示されるように、バーナー２０は、内部パイロ ットが供給粒子から自由な状態で別々の空気およびガス流が供給されるように形 成された１．７５インチ径のフレーム保持ノズル２２を備えた下方に放出する「 スティックタイト」ガスバーナーである。そのようなバーナーは、上記のリード （Reed）の研究の４３１頁で説明される。本実施例では、このバーナーは、Ｙ６ の出口レグ９から受けた粒子および燃焼支持ガス用の共通入口２１をその頂部に 有する。 バーナー２０のノズル２２は、燃焼室２７の上部水平壁２６を貫通している。 ノズル２２の外部周囲表面を取り巻く壁２６の管状開口部は、冷却空気用の入口 ポート２８を占める。ノズル２２の底部における、このポートの下の短い間隔は 、燃焼室２７内への燃焼ガスおよび飛沫同伴した供給材料の放出用の略水平バー ナー口２９である。燃焼は粒子／可燃ガス混合物として起こり、バーナー口２９ を出て、燃焼室２７内下方に続く。 Ｙ内の上記ガスチャネルと、バーナーの内部断面を広く変更することが可能で あるが、これらの寸法間の一定の平衡は維持されなければならない。これらの寸 法の選択で満たされるべき目標は、結果として得られる火炎内に供給粒子を分散 させた状態にすると共に、ガスと供給材料との有効容積比の場合、バーナー２０ の内部への炎の戻り「バックファイヤ」を防止する、または効果的に妨げるのに バーナー口２９を通る流れを十分な流速に保つことである。当業者には理解され るように、これらの目標を達成できる他の様々なバーナー設計も利用することが できる。 「壁のない」環境でバーナーから炎を発生させることが役に立つと考えられる 。これによって、燃焼室２７の側壁３２はバーナー口２９から放出する炎の通路 から横切る、すなわち横方向の所定距離に位置決めされる。火炎が自由に横切る 、すなわち横方向に膨張するのに十分な程度の余裕を持って炎の周囲から壁３２ までの横切る、すなわち横方向に十分な距離があるべきである。代わりに、この 距離は、火炎内で少なくとも部分的に融解されている溶融、または軟質、および 未凝固粒子が側壁３２と接触およびそれに接着することを実質的に禁止、または 実質的に防止するのに十分であるべきである。好ましくは、この距離は、上述の ように、自由に膨張できる余裕がることと、粒子の接着を禁止することの両方に 対して十分であるべきである。本バーナー実施例では、バーナー口２９は、バー ナーの延長軸３３に位置し、その軸に沿って火炎に、一般にその軸が延在する方 向に突出する。故に、この場合、これらの側壁３２は、その軸から所定の横断、 すなわち横方向の距離に配置されて、上記の自由および／または禁止を提供する 。これらの側壁３２は、任意の適当な構造のものであっても良いが、軸３３と垂 直な面から見ると、本実施例では円筒状であり、約３フィートの直径を有する。 従来技術は、火炎通路と垂直をなし、おそらくバーナーから僅かな距離だけ下 流の、燃焼域に冷却ガスを導入することを提案する。これらの教示によれば、炎 は、冷却ガスと接触するところで消えるので、この技術は、供給粒子が融解温度 に保持される間の時間量を制御するために使用できる。このシステムは、本発明 と共に随意に使用されても良い。ただし、本発明は、後述されるように、異なる 、有利な冷却技術をも提供し、好ましくは採用する。 本発明に関連して、溶融、または軟化粒子を燃焼側壁３２、ある場合には上部 壁２６から隔絶させのを支援するものが、上記ポート を通して導入される空気など、冷却ガスの流れから得ることができる。この流れ は、例えば、好ましくは、火炎と１つ以上のそのような壁との間に火炎の側面に 沿って緩やかに共に流れて通過させても良い。ここで使用される場合の、用語「 緩やかに」は、冷却ガスの流れの方向および／または流量が火炎と共に流れると いうことを意味し、燃焼ガスを横方向に膨張させることができる。この共流の流 れは、少なくとも、火炎が高温燃焼ガス内に存在する領域長の見える部分に沿っ て、おそらくその領域のかなり下流の距離でも起こる。 高温燃焼ガスが横方向に膨張でき、燃焼ガスが横方向に膨張し続ける間、冷却 ガスがそれらのガスと共にかなりの距離下流に共流して流れることができるよう に冷却ガスの方向が設定、または制御されることが推奨される。この目標を達成 するのに、冷却ガス線形流量が制御される、または十分に制限されて、冷却ガス が近接高温燃焼ガスの中心軸、または芯の中で乱流を発生するのを実質的に禁止 、または実質的に防止することが推奨される。 但し、高温燃焼ガスに近接する冷却ガスの単なる存在、特に燃焼ガスよりも実 質的に低温および／または実質的に緩やかに動く場合は、燃焼ガスの外側、また は周囲部分に若干の渦流の形成を促進することが理解されるべきである。故に、 冷却ガスに加えられる前述の制限、または制御の目標は、冷却ガスが火炎の即包 括的破壊を引き起こす任意の傾向や、好ましくは火炎が存在する領域から下流に 流れ続ける燃焼ガスの流れに対する実質的な禁止、または実質的な防止である。 本実施例では、燃焼室上部壁２６内のバーナーノズル２２を包囲する空気入口ポ ート２８は実質的に管状であり、冷却空気は、バーナーおよび下流収集装置によ って生成されたドラフトによって誘導され、粒子分散、凝集禁止、および上述の 他の冷却ガス機能を実行しながら火炎を実質的に包囲する移動カーテンの形で燃 焼室内に受け入れられる。随意に、追加的空気、水、または他の適当な希釈ガス がバーナーの燃焼室下流に受け入れることができる。いずれの場合でも、十分な 冷却は、高温ガスが収集装置への搬送用ダクトに入る前に約８００〜約１，２０ ０℃より低くするように導入されるのが好ましい。 任意の適当な手段および方法が、少なくとも部分的に融解された粒子製品を収 集するために使用されても良い。当業者には適当な装置が知られている。本実施 例では、燃焼室２７は、製品が重力によって落下し、および／または下流収集装 置によって生成されたドラフトによってその中に引き込まれる円錐状、または直 立漏斗状底部分３７を備えた一体型ホッパー部分３６を有する。ホッパー３６の 底部の出口３８は、導管３９を経て、それぞれガスと粒子製品とのための頂部お よび底部出口４１、４２を有するサイクロン形のものであっても良い気体／固体 分離器４０などの、収集装置と接続される。出口４１は、必要な場合には、バッ グフィルタ（図示せず）、およびブロアー（図示せず）に接続されて収集装置を 通過するドラフトを提供する。 上記方法による供給粒子の融解において、十分な熱が、分散中に、粒子に伝達 されて、それぞれの粒子内で十分に軟化、または溶融させるので、表面張力はそ れらのかなりの部分をそれらの元の不規則形状から実質的により多くの規則的形 状に転換することができ、しかもそれらを滑らかな表面にする。次に、それらの 粒子は、冷却されて非粘着状態となるまで、互いに、および他の表面と接触しな いように保たれる。 それぞれ個々の粒子が、空気流による、他の粒子による、または融解装置構成 要素による妨害もなく、粒子組成異質性もなく、適当な粘度で十分な時間があっ て、さらに均一な急速冷却で、融解を経 て、表面張力の効果を経ることが可能で有れば、その結果として得られる粒子は 、完全な球状となろう。但し、実際には、ある程度の妨害、異質性、および滞留 時間および粘度の変動が起こる。故に、ある程度の、完全球状より少し劣る生成 粒子となる。 完全な球状粒子よりも少し劣るこれらの幾つかは、形状が不規則であっても良 く、ある場合には、不規則粒子のかなりのパーセントが結果として得られる製品 内に意図的に保持される。尚、本発明の目的は、不規則供給粒子のかなりの部分 が、後述されるように拡大して見たときに少なくとも略楕円状に見える形に転換 されるときと、最初に生成されたとき、または梱包されたとき、または任意の適 当な最終用途のための他の材料と組み合わされたときなど、その結果得られた製 品が略楕円状粒子の約１５〜約９９容量％、または約５０〜約９９容量％、また は約７５〜約９９容量％、または約９０〜約９９容量％を含むときとに達成され る。 本発明の特に好適な実施例によれば、これらの製品は、これらの容量パーセン ト範囲の少なくとも１つの範囲内の量の球状粒子を実質的に含む。厳密には、生 成粒子のバラバラな性質は重要と思われるこれら最終用途に対しては、本発明に よる物質の組成内に、略楕円状粒子を約１５〜約１００容量％を占める結果とし て得られる製品の上記識別された部分が、それ自体、実質的にバラバラな粒子の 約５０〜約９９容量％、より好ましくは約７０〜約９９容量％、さらに好ましく は約９０〜約９９容量％を含むことが好ましい。 「略楕円状」粒子は、それらの拡大した２次元イメージが、それらが本当に、 または実質的に円形、楕円形、球形、または任意の他の丸い形状を有すように見 えるかどうかではなく、略曲線的で、鋭い角、または端部もないように見えるよ うなものである。 「実質的に球状な」粒子は、それらの拡大２次元イメージが少な くとも実質的に円形に見えるものである。粒子は、その輪郭が、大きい方の輪郭 の直径の約１０％までの範囲で互いに直径が異なる２つの同心の真円の輪郭との 間に介在する空間内に納まる場合には実質的に球形と見なされる。 一般に、所与粒子は、そのイメージの輪郭が所与粒子の拡大図内に見ることが できる任意の他の粒子の、およびそのような他の粒子の輪郭と触れない、または 重ならない場合、「実質的にバラバラの状態」と見なされる。但し、所与粒子は 、そのイメージが１つ以上の他の粒子の輪郭と触れる、または重なる場合でも、 そのような他の粒子の全ての最大可視寸法がそれぞれ所与粒子の最大可視寸法の 約１０％までの範囲内に有れば、実質的にバラバラと見なされる。 供給材料および生成粒子の鮮明なバラバラな性質および粒度は、一般に、ここ では第３図および第４図に示されるように、１，０００倍の拡大率でそれらの２ 次元写真イメージを見ることによって判断されても良い。そのようなイメージは 、光学または走査電子顕微鏡によって、または同じ、すなわち同等の拡大率の適 当な代わりの拡大装置によって提供されても良い。検査するイメージ内で完全に 見ることができる粒子のみが、上記定義を適用でき、存在する粒子の量を決定で きるものと見なされる。このような分析に使用されるサンプルは、第３図および ４図と異なり、バラバラな粒子の粒子対粒子のオーバーラップを最小限に抑える ために拡大図内に粒子を十分に散乱させるようにして準備されるべきである。サ ンプル内の特定の種類の粒子の容量パーセントを決定するために計数される粒子 数は、例えば約９５％程度の、許容レベルの信頼に足るものでなければならない 。 上述の略楕円状、実質的に球状、および実質的にバラバラなどの定義は、たと え問題の粒子がより高いレベルの拡大率で見た場合に これらの定義に適合しなかったとしても、示された拡大率で見たときの上記イメ ージを基礎として適用される。故に、例えば、このレベルの拡大率でそれらの輪 郭が丸くて、それらの表面がほとんどまたは実質的に完全に平滑に見える粒子は 、それらがより高いレベルの拡大率であまり丸くなく、および／またはあまり平 滑でないように見えたとしても略楕円状と見なされるべきである。 異なる大きさと、略楕円状、実質的に球状、または不規則であるかどうかの形 状との粒子に対する粒度、バラバラな性質、および容量パーセントの決定は、Ａ ．Ｆ．タガート（Taggart）の Handbook of Mineral Dressing，John Wiley & S ons，Inc.，ニューヨーク、１９４５年、１９章１１８〜１２０頁に記述された 手順に基づいても良い。この基本的方法の多くの改良は、当業者には良く知られ ている。例えば、Leitz Ortholux 顕微鏡、または走査されたＳＥＭ（走査電子 顕微鏡）顕微鏡写真からのデータを入力するソースと共にLeica Q570 画像解析 システムを使用して適切に準備されたサンプルの拡大した２次元イメージを分析 しても良い。 そのような自動化した画像解析システムは、粒子面積、外周、およびアスペク ト比の直接測定を行い、形状に関係なく、観察された全ての粒子の２次元イメー ジに対して同等の円形直径値を決定することができる。そのようのシステムは、 選択された粒度種類内の粒子に対して同等の円形直径値を容易に決定する。 適切に定義された「識別係数」がオペレーターによって供給されると、このよ うなシステムは、実質的に楕円状、または実質的に球状である粒子をそうではな い粒子と区別でき、これらの部類の範囲内および外の粒子の凝集面積に実質的に 対応する面積値を決定できる。略楕円状粒子をそうではない粒子と区別するため の明らかに許容できる結果を伴って使用された識別係数は、さらに改良されても されなくても良く、次の通りである。 ＣＳＦ÷ＡＲ＞０．５５ ここで システムにより得られるとき、ＣＳＦ＝円形係数（４π×粒子面積÷粒子外周² ）および システムにより得られるとき、ＡＲ＝アスペクト比（最大粒子寸法または直径÷ 最小粒子寸法または直径）である。 それらのイメージが略楕円状、または実質的に球状部類の範囲内にある場合およ び無い場合の粒子に対するそれぞれの凝集イメージ面積は、次に当業者には周知 の公式によって容量パーセントに転換されても良い。 上記種類の自動化画像解析システムは、オペレーターが分析中の粒子を画面上 で見ることができるディスプレーを用いても利用できる。そのようなディスプレ ーは、オペレーターが、例えば、前に定義されたように、略楕円状、実質的に球 状、または実質的にバラバラになっているかなど、選択された部類に入る粒子と 、入らない粒子とを視覚的に区別できるようにする。そのように識別された粒子 は、それらの凝集面積が次に自動的に決定され、上述のように続いてこれらの面 積が容量パーセントに転換される粒子のグループに包含するために選択される。 第１図および２図に示された装置で行われた次の例は、説明を目的としたもの で、本発明の範囲を制限するものではない。 例１ ８００グラムの Kansas 火山灰（７２．８％ＳｉＯ₂；１４．６％Ａｌ₂Ｏ₃； ５．８％Ｋ₂Ｏ；３．９％Ｎａ₂Ｏ；０．７５％Ｆｅ₂ Ｏ₃；０．２８％ＣａＯ；２％Ｈ₂Ｏ）は、２０グラムのヘキサメチルジシラザン と１，５００グラムの１／４’アルミナ玉石と共にジャーミル内に入れられる。 １０時間運転後、火山灰は、１０ミクロン未満の直径と２．５ｇ／ccの密度を有 する９０パーセントの幾分板状の、不規則形状粒子を含む自由流動粉体として回 収される。 第１図および２図の装置では、空気は、約２７０ft.³/hr（２０℃で単位時間 当たりの立方フィート）で酸素含有ガス管３に計量供給される。１，０００ B.T .U./ft.³/hrの熱値を有する天然ガスは、合流点５で約３５ ft.³/hrで別々に計 量され、燃料分配管４から管３に吸入される。８０ft.³/hr の追加空気は、供給 管１６とノズル１７からベンチュリ１８を経てＹ６の供給材料投入レグ８に注入 される。 約６．６分間以上、上述の空気および天然ガスの化学式通りの混合物と共に吸 入され、飛沫同伴された１００グラムの火山灰は、第１図および２図の装置内で 毎時５０，０００btu の下方に向けられた火炎に供給される。高温ガスおよび飛 沫同伴された楕円状粒子の混合物は、室温空気と共に混合することによって冷却 される。 サイクロンを用いて、固体粒子はガスから分離される。粉体化された製品は、 ２．１g/cc の密度および４．５ミクロンの平均粒度を有する。９０パーセント よりも多くの火山灰楕円状粒子が、顕微鏡観察で見ることができるボイドを含み 、これらの「泡」が、開始火山灰と比較して平均粒子密度が減少した説明となる 。 例２ 合成沈殿シリカ製品：「ＦＫ３２０」、「ＦＫ１６」、［ＳＩＰＥＲＮＡＴ２ ２」、［ＳＩＰＥＲＮＡＴ Ｄ１７」、および「ＥＸＴＲＵＳＩＬ」、および合 成アルミノシリケート、「ＳＩＰＥＲＮＡＴ４ ４」は、Degussa Corporation 社から得られる。３〜２２パーセントの水を含有 するこれらの粉体のそれぞれは、上記方法で空気と天然ガスの化学式通りの火炎 内に分散されて、平均粒子径が数ミクロンの大量の球状粒子を有する粉体を生成 する。再度、ボイドは若干数の球状粒子内に見られる。 例３ 第１図および２図の装置では、空気は、約４２０ft.³/hr（２０℃で毎時立 方フィート）で酸素含有ガス管３に計量供給された。１，０００ B.T.U./ ft.³/ hr の熱値を有する天然ガスは、合流点５で約６４ft.³/hr で別々に計量され、 燃料分配管４から管３に吸入された。８０ft.³/hr の追加空気は、供給管１６と ノズル１７からベンチュリ１８を経てＹ６の供給材料投入レグ８に注入された。 約２８ft.³/hr の酸素ガスが燃焼空気供給ラインに計量供給された。この例で使 用された材料は、ＡＬＣＯＡ ＯＣ−１０００：６５％Ａｌ₂Ｏ₃；０．２％Ｎａ₂ Ｏ；３４．７％Ｈ₂Ｏの組成の水酸化アルミニウムであった。水酸化アルミニウ ムは、０．２５％のヘキサメチルジシラザンで処理された後、９時間ボールミル で摩砕され、その粒度分布は、粒子の９０％、５０％、および１０％がそれぞれ １４．９１ミクロン、６．９９ミクロン、および３．０３ミクロン未満の径を有 した。自由流動粉体は、１グラム当たり１８．８ｍ²の B.E.T.表面積および１立 方センチメートル当たり２．４２グラムの比重を有した。７５５グラムのサンプ ルは、毎時１．８lb．の流量で、入口１５を経てベンチュリ１８内に吸入され、 発火されたバーナー２９内に分散された。ポート２８を経て燃焼室２７内に引き 込まれた追加空気での飛沫同伴および希釈後、これらの粒子は、次に約１３ ０℃でホッパー３６から排出された。触れると滑りやすいこの自由流動白色粉体 製品は、Premier のリバースパルスＦＩＬＴＥＲ ＲＥＣＥＩＶＥＲ「バッグハ ウス」を用いて収集された。 顕微鏡観察によって、製品内の粒子の９０％が略楕円状であった。酸化アルミ ニウム生成物は、２．２１ｍ²／ｇの B.E.T．表面積；粒子の９０％、５０％、 および１０％がそれぞれ１３．０９ミクロン、４．９４ミクロン、および２．５ ２ミクロン未満の直径を有する流度分布；および２．９５ｇ／ｃｃの比重を有す る。Lange's Handbook of Chemistry で報告された比較用の酸化アルミニウムは ４．００ｇ／ｃｃの比重を有する。 産業上の利用 本発明による製品は、他の形状の粒子を含んでも含まなくても、略楕円状粒子 を含む、固体粒子から実質的に構成される物質の組成として産業に供給されるこ とが期待される。但し、粒子製品の多様な実用的使用のために、添付の請求の範 囲で示される本発明の物質の組成は、様々な異なる、変形した形態をとるであろ うことが予期される。数例が以下で示される。 ここで説明された固体粒子を含む物質の組成は、例えばプラスチックとして一 般に知られる全ての材料を含む、例えば熱可塑性および熱硬化性樹脂、エラスト マ、および他の形態など、全ての種類の重合体材料と共に、略楕円状粒子を含む そのような固体粒子の混合物の形を取っても良い。そのような混合物では、その ような粒子および重合体材料の総容量に基づく、固体粒子の容量は、約０．５％ （例えば、少量の粒子が粘着防止剤としてフィルム内に存在する場合）から約９ ９，９％（例えば、少量の重合体が粒子状の表面処理剤として存在する場合）ま での範囲を通じて変化できる。 カッツ（Katz）およびミレウスキー（Milewski）は、上記３１１〜３１５頁で 、重合体材料内でのガラスビーズの使用について議論している。本発明の製品は 、特に、本発明が平均直径で約１５ミクロンまでの範囲の略楕円状粒子の経済的 ソースを提供するので、これらの多くの用途で有用となろう。同様に、少しの配 合調整のみで、略楕円状粒子は、添加剤または滑らかな粉体として使用される融 解されたシリカ、球状アルミナ、シリカ、長石、炭酸カルシウム、かすみ石サイ ヤナイト（nepheline syenite）、酸化アルミニウム三水和物、および他の粒子 の文献で説明された用途の全てではなくてもほとんどの用途で有用となろう。本 発明の製品は、所与用途または配合で使用され、または含まれた粒子添加物の容 量を少なくとも部分的に、多くの場合には完全に置き換えることができる。重要 な所望の粘度、特質、または他の性質を得るために少しの追加的な調整しか、必 要がない。 約１５ミクロン以下の平均直径の粒度範囲の粒子は、摩耗や汚れに対する高い 耐性を有する滑らかな表面を備えた、成形製品やラミネートを含む、複合物を製 造するのに重要である。故に、これらの粒子は、建築および土木産業用のカウン タートップ、装飾品、および他の用途のための積層配合物、ラミネート、および 他の品目を準備するだけでなく、電気交通産業および他の産業用の多種多様な成 形コンパウンドや成形部材を準備するために使用されるアミノ重合体樹脂、フェ ノール樹脂、エポキシ樹脂、および他の樹脂において特に有用となる。これらの 目的に対して、、本発明の固体粒子は、重合体材料とのそれらの様々な混合物内 に、全組成の容量に基づき、約５〜約６５容量％の量が好ましくは存在する。 他の貴重な最終用途は、前記固体粒子を含む任意の種類の重合体フィルムにあ る。例えば、十分な量が重合体フィルム内に組み込ま れると、その粒子製品は、前記フィルムに不粘着性を与える。説明すると、これ らの製品の約．０５〜約．５容量％をポリエチレンおよび／または他のフィルム に均一に混合すると、これらのフィルムが、典型的な倉庫条件下で、例えば約４ ５℃までのフィルム温度で、フィルム層が互いに「粘着」または融着することも なく、層状（巻状を含む）に保管されるようにすることができる。これらの不粘 着用途に対する好適製品では、粒子の９０〜約１００容量％は約２５ミクロンま での直径を有し、粒子の約８０〜約１００容量％は略楕円状である。 本発明の製品は、塗料、全ての種類のコーティング、コーキング、シーラント 、全ての種類のプラスチック材料、化粧品、インクなどの配合の粘度、揺変性、 または他の流動性を調整するための添加剤として有用である。これらの用途には 、比較的小径で高表面積を有する略楕円状球体が最も適切である。好適製品は、 約２ミクロンまで、好ましくはそれよりも小さい平均径を有し、２０〜３０パー セント以上の不規則非楕円状粒子を都合により含んでも良い。塗料用の増量剤は 、他の貴重な用途である。丸い粒子内に大量にある小粒度の低色の製品の経済的 利用度は、これらの製品を、液体コーティング組成の総容量の約５〜約５０％の 範囲の添加量で、充填剤として液体コーティング組成物に添加することを可能に する。非常に小さな粒度と、大量の実質的球状粒子を有する粒子製品では、比較 的適度な粘度が増しただけ、例えば典型的な不規則形状粒子の形の充填剤を利用 したときに予期されていた粘度増加の半分に満たないことが、経験される。その ような用途で有用な粒子製品の好適例は、少なくとも約６０、より好ましくは少 なくとも約７０、さらに好ましくは少なくとも約８０の Color Quest 457ナノメ ートル明度を有し、約２５ミクロンまでの範囲内の直径を有する粒子の約９０〜 約 １００容量％で、略楕円状、または実質的に球状である粒子の約７５〜約１００ 容量％のものである。 本発明の組成物には、建築用塗料、工業コーティング、木材用ステイン、およ び他のコーティングを含む、固体装飾コーティングまたは保護コーティングに硬 化可能である液体コーティング組成物を含む。これらの組成物には、粒子材料が 、必要な場合、溶剤など、高価または環境的に問題のある他の含有物と交換する ために使用されても良い。大幅な配分の、例えば略楕円状粒子の約７０〜約１０ ０容量％を含む丸くした粒子に構成される製品も、コーティング剤に組み入れら れ、改良された耐久性とすることができる。 本発明の製品は、それらに制御した表面特質を与え、それにより改良された汚 れや摩耗に対する耐性と組み合わせて光沢低減および「つや消し」効果を提供す るのに十分な量のコーティングにも使用できる。粒子の約９０〜約１００容量％ が約２５ミクロンまでの直径を有し、略楕円状粒子を約６０〜約１００容量％含 む製品は、これらの用途に好ましい。 ガラスビードの融点よりも高い温度で容易に製造できる本発明の固体粒子は、 前記固体粒子が分散される金属材料の母材を含むこの種の形状加工された金属部 材に、例えば耐久性または硬度を改善するための添加剤として、非常に有用とな る。そのような金属材料は、例えば亜鉛、アルミニウム、少なくとも前記金属材 料の１つを含む合金から選択されても良い。そのような組成物で、本発明の製品 は、重量とコストとの両面で潜在的な節約となる。 不活性で耐摩耗性の略楕円状充填材は、それらがそのような組成物に与えるそ の滑らかな特質のため、石鹸や化粧品組成物に有用である。故に、人間または動 物の皮膚または他の身体の部分に塗るための薬理学的に容認できる媒体内に分散 された本発明の固体粒子か ら成る滑らかな特質を持った流動性、または塗布性材料の形で組成物を提供する ことが可能となる。重金属や他の有害物質を含まない粒子製品は、これらの用途 の全てではないにしても多く用途で望まれよう。これらの用途で好ましい製品で は、固体粒子の約９０〜約１００容量％は、１０ミクロンまでの範囲の直径を有 し、粒子の約９０〜約１００容量％は略楕円状、または実質的に球状であろう。 製紙産業は、あらゆる種類の特殊充填材に対する多大な要請があり、本発明は 高度な表面平滑性および耐久性を有する紙を配合する機会を提供する。故に、本 発明は、ウエブが重合体材料を含んでも含まなくても、添加剤として前記ウエブ 内に存在する本発明の固体粒子で、前記ウエブの主な構造要素として織布または 不織布繊維から成る円滑表面に加工した前記ウエブの形で物質の予期される組成 物を製造する。これらの用途に対して、約１０ミクロンまでの範囲の平均粒度を 有する製品が好ましい。 本発明による固体粒子は、多くのコーキング剤、有機および無機セメント、お よび他の組成物を提供するのに有用である。これらの内には、前記固体粒子をそ の内部に分散させた平滑な特質に加工された流動性または塗布性の接着剤の形の 物質の組成がある。丸みのある粒子が豊富にあり、好ましくは略楕円状、または 実質的に球状粒子を約５０〜約１００容量％含み、約１０ミクロンまでの範囲の 平均粒度を有するものである本発明の製品は、粘着性、伸縮性、延伸性およびお そらく以前には有効ではなかった他の性質との組み合わせにて、接着剤の性質を 改質するための添加剤として有用となろうことが予期される。他の有用な組成に は、前記固体粒子と混合した少なくとも無機セメント形成成分から成る粉体を含 む。本発明のホワイトグレードの製品は、見かけが重要な特徴である組成物に有 用となる。例えば、少なくとも約８０の Color Quest 457 ナノメ ートル明度、および約１０ミクロンまでの範囲の平均粒度を有する透明製品は、 歯科用組成物の使用に好ましい。 カッツ（Katz）およびミレウスキー（Milewski）は、上記４章で、大小の直径 を有する粒子の混合物の使用して、高「充填」係数または高嵩密度との組み合わ せを提供することについて説明する。そのような組み合わせは、略楕円状粒子が 非常に高容量パーセントの固体粒子を内部に有するので、他の含有物を最小限に 抑える複合物の配合に重要である。航空宇宙空間や他の用途で使用されるなど、 上昇した温度で高性能を示す複合物は、そのような配合技術によっておそらく製 造される。本発明は、これらの混合物に必要とされる小さな粒度範囲内の粒子が 豊富にあるような製品を容易に利用できるようにする。 それら自体または他の材料との組み合わせのいずれかによって、例えば他の種 類の固体または多孔性粒子を含む、本発明の略楕円状粒子は、不流動性多孔質構 造を形成するのに使用できる。そのような構造の粒子は、高温焼結によって、ま たは接着剤またはセメントの少量の添加物を用いるなどして、粒子を大量に一緒 に接合することによって互いに一時的、または永久的に接着されても良い。これ らの製品は、軽量構造材料として役立つようにブロック、スラブ、または他の形 状の形態で有用となる。粒度および接合剤のレベルの適切な選択によって、これ らの材料の多孔性は、制御されて、ガスおよび／または液体用などのフィルター としての用途を提供する。本発明による粒子は、一般に硬化性液体および固体重 合体組成物に有用である。但し、少なくともそれらの幾つかは、他の充填材と比 べて、それらの比較的高ＵＶ透過性のために、ＵＶ硬化性組成物で特に有用とな る。 丸みのある粒子形状のために、本発明の製品の滑らか、または粉 体状の形態は、触れると異常なほど滑らかさまたは滑り易さを有する。この性質 は、自由流動性略楕円状粒子内に豊富にある本発明の実施例を、様々な摩擦制御 用途のための潤滑剤、皮膚保護用のパウダー、フィルムと紙層との間のスリップ 剤、一般に表面の粘着性、または接着性を制御するためのエージェントなどの広 範囲な用途で有用なものにする。 シラン結合剤、有機チタネート、表面活性剤、湿潤剤、エッチング剤（酸性ま たは塩基性）、または他のエージェントでの表面処理の任意の方式、および表面 改質の任意の方法は、任意の用途での略楕円状粒子の性能を強化するのに使用さ れても良い。プルーデマン（Plueddemann），E.P.，の SilaneCoupling Agents ，第２版、Prenum Press，１９９１年、を参照。重合体材料との接合を改良する ための、有機チタネートおよびシラン結合剤に関する追加的情報は、グリロ（Gr illo）の米国特許第３，８３４，９２４号、イアニッチェリ（Iannicelli）の第 ３，２９０，１６５号および第３，５６７，６８０号、およびクリンガマン（Kl ingaman）およびアウレンレイヒ（Ehrenreich）の第４，２６８，３２０号およ び第４，２９４，７５０号を参照のこと。 上述される本発明の製品の最終用途は、現在最も魅力的に見えるものである。 本発明の実施例およびその最終用途の先の開示は、単に説明を目的としたもので あり、本発明を限定するものではない。故に、本発明は、次の請求の範囲内にあ る全ての実施例およびその均等なものを包含すると解釈されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ＰＣＴ／ＵＳ９６／１５１４８ (32)優先日 1996年９月18日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固体の略楕円状生成粒子を含む粒子材料を、大量に、製造する方法であっ て、 Ａ．容量で約２５ミクロンまでの平均粒度を有し、 供給材料を可燃ガス混合物の燃焼によって生成された高温ガス内に浮遊状態で 流動中に加熱することによって少なくとも部分的に略楕円状粒子に転換可能であ る、 少なくとも１つの前記供給材料である不規則形状粒子を約６０〜約１００重量％ 含む固体供給粒子を、前記可燃ガス混合物の少なくとも１部に、気相浮遊状態で 分散させるステップと、 Ｂ．前記可燃混合物内での供給粒子の濃度が混合物１ポンド当たり約０．０５ 〜約２ポンドの範囲内にある前記混合物が発火される炎の前線に前記混合物と浮 遊させた供給粒子とを送るステップと、 Ｃ．前記炎の前線から下流に延在する壁がない状態の領域内に前記炎の前線と 結果として得られた炎の少なくとも実質的な部分とを維持すると共に、前記領域 内に前記浮遊させた供給粒子を分散状態に維持するステップと、 Ｄ．前記可燃混合物の燃焼によって伝達された熱で前記壁のない領域内の前記 分散させた供給粒子を加熱するステップと、 Ｅ．前記領域内で前記不規則形状粒子の少なくとも部分的融解を少なくともそ れらの表面で起こさせるステップと、 Ｆ．融解した大量の粒子製品の約１５〜約１００容量％が略楕円状のバラバラ の生成粒子である少なくとも部分的に融解された大量の粒子製品を製造するのに 十分な量の前記燃焼ガスを前記領域内で膨張させ、前記供給粒子の融解を起こさ せるステップと、 Ｇ．粒子の融解と、粒子、その他の可燃性混合物成分及び前記可 燃性混合物自体の加熱および必要な場合にこれらの予熱並びに膨張および熱損失 のために使用される総熱量を、製造された略楕円状生成粒子の１ポンド当たり約 ５００〜約２５，０００ B.T.U.s の範囲内の量に制限するステップと、からな る方法。 ２．固体の略楕円状生成粒子を含む粒子材料を、大量に、製造する方法であっ て、 Ａ．容量で約２５ミクロンまでの平均粒度を有し、 粒子群が静止時および／または移動時に圧縮力を受ける場合に凝集し、凝集塊 を形成する傾向を有し、 供給材料を可燃ガス混合物の燃焼によって生成された高温ガス内で浮遊状態で 流動中に加熱することによって少なくとも部分的に略楕円状粒子に転換可能であ る、 少なくとも１つの前記供給材料である不規則形状粒子を約６０〜約１００重量％ 含む固体供給粒子を、前記可燃ガス混合物の少なくとも１部に、気相浮遊状態で 分散させるステップと、 Ｂ．分散前後に抽出された一次および二次サンプルで観察され、示される第９ ０番目の百分位数粒度の差が、一次分布の重量、または容量基準で、約２０％ま での範囲内となるように前記ガス混合物内、またはその一部に前記供給粒子を分 散させるのに十分な量の流動剤および／または力を前記供給粒子に加えるステッ プと、 Ｃ．浮遊させた供給粒子の凝集および／または再凝集を抑制し、浮遊物内に存 在する粒子を炎の前線全体に実質的に均一に分布させると共に、前記混合物が発 火される前記炎の前線に前記可燃混合物と浮遊させた供給粒子とを送るステップ と、 Ｄ．前記炎の前線から下流に延在する壁のない領域内に前記炎の前線と結果と して得られた炎の少なくとも実質的な部分とを維持すると共に、前記浮遊させた 供給粒子を分散状態に維持するステップ と、 Ｅ．前記可燃混合物の燃焼によって伝達された熱で前記壁のない領域内の前記 分散させた供給粒子を加熱するステップと、 Ｆ．前記不規則形状粒子の少なくとも部分的融解を少なくともそれらの表面で 起こさせるステップと、 Ｇ．融解された大量の粒子製品の約１５〜約１００容量％が略楕円状のバラバ ラの生成粒子であり、 前記製品のサンプルについて示される第９０番目の百分位数粒度から、前記製 品を提供する供給物のサンプルについて示される第９０番目の百分位数一次粒度 を引いて、超過があれば、重量基準で、または生成粒子内に存在し得る任意のボ イドに対して適当な補正がなされた後には、容量基準で、前記一次粒度の約３０ ％までの範囲内にあり、 少なくとも部分的に融解された大量の粒子製品を製造するのに十分な量の前記燃 焼ガスを前記領域内で膨張させ、前記領域内で放出された単位熱当たりの供給粒 子の重量比を確立するステップと、からなる方法。 ３．固体の略楕円状生成粒子を含む粒子材料を、大量に、製造する方法であっ て、 Ａ．容量で約２５ミクロンまでの平均粒度を有し、 粒子群が静止時および／または移動時に圧縮力を受ける場合に凝集し、凝集塊 を形成する傾向を有し、 供給材料を可燃ガス混合物の燃焼によって生成された高温ガス内に浮遊状態で 流動中に加熱することによって少なくとも部分的に略楕円状粒子に転換可能であ る、 少なくとも１つの前記供給材料である不規則形状粒子を約６０〜約１００重量％ 含む固体供給粒子を、少なくとも１部の前記可燃ガス 混合物内に、気相浮遊状態で分散させるステップと、 Ｂ．分散前後に抽出された一次および二次サンプルで観察され、示される第９ ０番目の百分位数粒度の差が、一次分布の重量、または容量基準で、約２０％ま での範囲内となるように前記ガス混合物内、またはその一部に前記供給粒子を分 散させるのに十分な量の流動剤および／または衝撃力、剪断力、またはその他の 力を前記供給粒子に加えるステップと、 Ｃ．前記ガス混合物内、またはその一部に前記供給粒子を分散させた後、浮遊 させた供給粒子の凝集および／または再凝集を抑制し、浮遊物内に存在する粒子 を炎の前線全体に実質的に均一に分布させると共に、供給粒子の濃度が混合物１ ポンド当たり約０．０５〜約２ポンドの範囲内である前記混合物が発火される前 記炎の前線に前記可燃混合物と浮遊させた供給粒子とを送るステップと、 Ｄ．前記炎の前線から下流に延在する壁のない領域内に前記炎の前線と結果と して得られた炎の少なくとも実質的な部分とを維持すると共に、前記領域内に前 記浮遊させた供給粒子を分散状態に維持するステップと、 Ｅ．約５００〜約２，５００℃の範囲の溶融温度で前記可燃混合物を、前記粒 子を浮遊させた状態で、燃焼させることによって伝達された熱で前記壁のない領 域内の前記分散させた供給粒子を加熱するステップと、 Ｆ．融解された大量の粒子製品の約１５〜約１００容量％が略楕円状のバラバ ラの生成粒子である少なくとも部分的に融解された大量の粒子製品を製造するの に十分な量の前記燃焼ガスを前記領域内で膨張させ、前記供給粒子の融解を起こ させるステップと、 Ｇ．粒子の融解と、粒子、その他の可燃性混合物成分及び前記可燃性混合物自 体の加熱および必要な場合にこれらの予熱並びに膨張 および熱損失のために使用される総熱量を、製造された略楕円状生成粒子の１ポ ンド当たり約５００〜約２５，０００ B.T.U.s の範囲内の量に制限するステッ プと、からなる方法。 ４．前記供給材料は、容量で約２０ミクロンまで、または約１５ミクロンまで 、または約１０ミクロンまで、または約５ミクロンまでの平均粒度を有する、請 求の範囲第１項に記載の粒子材料を製造する方法。 ５．前記粒子は、約２，０００℃まで、または約２，３００℃まで、または約 ２，５００℃までの溶融温度で燃焼ガス内で融解される、請求の範囲第１項に記 載の粒子を製造する方法。 ６．前記粒子は、少なくとも約５００℃、または少なくとも約７００℃、また は少なくとも約９００℃の溶融温度で燃焼ガス内で融解される、請求の範囲第１ 項に記載の粒子を製造する方法。 ７．実質的に楕円状の前記粒子は、前記供給材料を燃焼ガス内に１回通過させ ることによって回収される、請求の範囲第１項に記載の粒子を製造する方法。 ８．Ａ．１．粒子の第１の部分に含まれる粒子の塊の少なくとも外部部分の溶 融と、 ２．前記第１の部分に含まれる不規則形状粒子の外部表面を平滑外部表面を 有する実質的に楕円形状に転換させるべく溶融された外部部分の再分布とを、粒 子の第１の部分で起こさせるために前記供給材料に燃焼ガスから十分な熱を伝達 すると共に、前記粒子の第２の部分の不規則形状を維持するステップと、 Ｂ．不規則形状の粒子と、回収製品の少なくとも１５容量％を占める実質的に 楕円状の粒子を含む規則形状の粒子との両粒子を含む製品を回収するステップと 、からなる請求の範囲第１項に記載の粒子を製造する方法。 ９．前記供給材料は、水和したおよび水和していないシリカおよびシリケート の内から選択された少なくとも１つの材料から実質的に構成される、請求の範囲 第１項に記載の粒子を製造する方法。 １０．前記供給材料は、珪灰石、アルカリ長石、斜長石、かすみ石の内から選 択された少なくとも１つの材料から実質的に構成される、請求の範囲第１項に記 載の粒子を製造する方法。 １１．前記供給材料は実質的に粉砕したガラスから構成される、請求の範囲第 １項に記載の粒子を製造する方法。 １２．前記供給粒子は、少なくとも約６０、または少なくとも約７０、または 少なくとも８０の Color Quest 457 ナノメートル明度を有する、請求の範囲第 １項に記載の粒子を製造する方法。 １３．固体の略楕円状粒子を含む粒子材料を、大量に製造する方法であって、 Ａ．供給材料を可燃ガス混合物の燃焼によって生成された高温ガス内に浮遊状 態で流動中に加熱することによって少なくとも部分的に略楕円状粒子に転換可能 であり、 容量で約１５ミクロンまでの範囲内の平均粒度を有し、 融解された生成粒子の少なくとも一部にボイドを生成するのに十分な揮発性物 質を含む、 任意のシリカ、アルミナ、シリケート、または他の金属酸化物から成るグループ から選択された少なくとも１つの供給材料を含む不規則形状供給粒子を分散した 状態にするステップと、 Ｂ．容量で約１５ミクロンまでの範囲内の平均粒度を有し、 実質的にガラス質である融解された略楕円状のバラバラの粒子の約１５〜約１ ００容量％を含み、 生成粒子の容量に基づき、少なくとも約１％のボイド容量を含む、少なくとも 部分的に融解された大量の粒子製品を製造するのに、前 記供給粒子を分散した状態に維持すると共に、前記供給粒子を十分に加熱するス テップと、からなる方法。 １４．前記ボイド容量は少なくとも約３パーセント、または少なくとも約５パ ーセントである、請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５．前記ボイド容量は約１２パーセントまで、または約１５パーセントまで 、または約２０パーセントまでである、請求の範囲第１３項に記載の方法。 １６．前記ボイド容量は約１〜約３パーセントの範囲内にある、請求の範囲第 １３項に記載の方法。 １７．前記ボイド容量は約１〜約２パーセントの範囲内にある、請求の範囲第 １３項に記載の方法。 １８．前記ボイド容量は約１〜約１５重量パーセントの範囲内にある、請求の 範囲第１３項に記載の方法。 １９．前記ボイド容量は約１〜約１０重量パーセントの範囲内にある、請求の 範囲第１３項に記載の方法。 ２０．前記供給材料内の揮発性物質の量は、少なくとも約１重量パーセント、 または少なくとも約２重量パーセントである、請求の範囲第１３項に記載の方法 。 ２１．前記供給材料内の揮発性物質の量は、約７重量パーセントまで、約１０ 重量パーセントまで、または約２５重量パーセントまでである、請求の範囲第１ ３項に記載の方法。 ２２．前記供給材料内の揮発性物質の量は、約１〜約２５重量パーセントの範 囲内にある、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ２３．前記供給材料内の揮発性物質の量は、約２〜約１０重量パーセントの範 囲内にある、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ２４．前記供給材料内の前記揮発性物質は結合水を含む、請求の範囲第１３項 に記載の方法。 ２５．前記供給材料内の前記揮発性物質は硫黄含有ガスを含む、請求の範囲第 １３項に記載の方法。 ２６．前記供給粒子は少なくとも１つのシリカを含む、請求の範囲第１３項に 記載の方法。 ２７．前記供給粒子は少なくとも１つの水和したガラス質流紋岩を含む、請求 の範囲第１３項に記載の方法。 ２８．前記供給粒子は少なくとも１つの火山灰を含む、請求の範囲第１３項に 記載の方法。 ２９．前記供給粒子は、少なくとも１つのシリカから実質的に構成された供給 材料の約６０〜約１００容量パーセントを含む、請求の範囲第１３項に記載の方 法。 ３０．前記供給粒子は、少なくとも１つの水和したガラス質流紋岩から実質的 に構成された供給材料の約６０〜約１００容量パーセントを含む、請求の範囲第 １３項に記載の方法。 ３１．前記供給粒子は、少なくとも１つの火山灰から実質的に構成された供給 材料を約６０〜約１００容量パーセント含む、請求の範囲第１３項に記載の方法 。 ３２．前記供給粒子は、容量で約１０ミクロンまで、または約８ミクロンまで 、または約６ミクロンまでの範囲の平均粒度を有する、請求の範囲第１３項に記 載の方法。 ３３．前記大量の粒子製品は、鉱油で判定されたとき、少なくとも１．８の平 均真粒子密度を有する、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ３４．前記大量の粒子製品は、鉱油で判定されたとき、約２．１までの平均真 粒子密度を有する、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ３５．前記供給粒子は少なくとも１つの水和したガラス質流紋岩、または火山 灰を含み、少なくとも部分的に融解した大量の粒子製品 の粒子は、鉱油で判定されたとき、少なくとも約１．８の真粒子密度を有する、 請求の範囲第１３項に記載の方法。 ３６．前記供給粒子は少なくとも１つのシリカを含み、少なくとも部分的に融 解した大量の粒子製品の粒子は、鉱油で判定されたとき、約２．１までの真粒子 密度を有する、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ３７．製品１ポンド当たりの B.T.U.s での熱利用は、ペンフィールドの材料 可融性指数に基づき、約７，０００＋（３，０００×（材料可融性指数）／７） 未満、または約５，０００＋（３，０００×（材料可融性指数）／７）未満であ る、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３８．可燃性ガス混合物内の供給粒子の濃度は、前記可燃性ガス混合物のガス １lb.当たり少なくとも約０．０５lb.、または少なくとも約０．１lb.、または 少なくとも約０．２lb.である、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３９．可燃性ガス混合物内の供給粒子の濃度は、前記可燃性ガス混合物のガス １lb.当たり約１lb.まで、または約１．５lb.まで、または約２lb.までである、 請求の範囲第１項に記載の方法。 ４０．固体粒子を含む組成物であって、 Ａ．前記固体粒子の少なくとも一部が、実質的にガラス質である略楕円状粒子 であり、 Ｂ．前記固体粒子の少なくとも一部が、前記可燃ガス混合物の燃焼によって生 成された高温ガス内で浮遊状態で流動中に加熱することによって少なくとも部分 的に略楕円状粒子に転換可能であるシリカ、シリケート、アルミナの水和物、ま たはタルクのうちの少なくとも１つの化学組成に実質的に対応する化学組成をそ れぞれ有し、 Ｃ．容量で約２５ミクロンまでの範囲の平均粒度を有し、 前記生成粒子の容量に基づき、ボイド容量の少なくとも約１％を含み、 前記組成内に存在する固体粒子の総容量に基づき、前記化学組成を有する前記 略楕円状粒子を約１５〜約１００容量％含む組成物。 ４１．前記ボイド容量は少なくとも約３パーセント、または少なくとも約５パ ーセントである、請求の範囲第４０項に記載の組成物。 ４２．前記ボイド容量は約１２パーセントまで、または約１５パーセントまで 、または約２０パーセントまでである、請求の範囲第４０項に記載の組成物。 ４３．前記固体粒子の前記少なくとも一部は、実質的にゾノトライト（xonotl ite）、トバモライト（tobermorite）、シリカ、または流紋岩のものに対応する 化学組成を有する、請求の範囲第４０項に記載の組成物。 ４４．前記固体粒子のうち少なくとも約６０〜約１００容量パーセントは、実 質的にシリカのものに対応する化学組成を有する、請求の範囲第４０項に記載の 組成物。 ４５．容量で約１０ミクロンまで、または約８ミクロンまで、または約６ミク ロンまでの範囲の平均粒度を有する、請求の範囲第４０項に記載の組成物。 ４６．前記略楕円状粒子を約１５〜約９９容量％含む、請求の範囲第４０項に 記載の組成物。 ４７．前記固体粒子の表面に適用された有機材料の形態で存在する炭素以外に 、前記製品の炭素含有物は、前記固体粒子の総重量に基づき、約０．２重量％ま で、約０．１５重量％まで、または０．１重量％までに制限される、請求の範囲 第４０項に記載の組成物。 ４８．前記生成粒子は、少なくとも約６０、または少なくとも約７０、または 少なくとも約８０の Color Quest ４５７ナノメート ル明度を有する、請求の範囲第４０項に記載の組成物。 ４９．前記供給材料は実質的にボーキサイト、ベーマイト、またはギブサイト から構成される、請求の範囲第１項に記載の粒子材料を製造する方法。 ５０．前記供給材料は実質的にタルクから構成される、請求の範囲第１項に記 載の粒子材料を製造する方法。 ５１．前記供給材料内の揮発性物質の量は、約１〜約８０重量パーセントの範 囲内にある、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ５２．前記供給材料内の揮発性物質の量は、約２〜約５０重量パーセントの範 囲内にある、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ５３．前記供給粒子は少なくとも１つの水和した酸化アルミニウムを含む、請 求の範囲第１３項に記載の方法。 ５４．前記供給粒子は少なくとも１つのタルクを含む、請求の範囲第１３項に 記載の方法。 ５５．前記供給粒子は少なくとも１つの酸化鉄を含む、請求の範囲第１３項に 記載の方法。 ５６．前記供給粒子は少なくとも１つの粘土を含む、請求の範囲第１３項に記 載の方法。 ５７．前記供給粒子は、少なくとも１つの水和した酸化アルミニウムから実質 的に構成された供給材料を約６０〜約１００容量パーセント含む、請求の範囲第 １３項に記載の方法。 ５８．前記供給粒子は、少なくとも１つのタルクから実質的に構成された供給 材料を約６０〜約１００容量パーセント含む、請求の範囲第１３項に記載の方法 。 ５９．前記供給粒子は、少なくとも１つの粘土から実質的に構成された供給材 料を約６０〜約１００容量パーセント含む、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ６０．前記供給粒子は、少なくとも１つの酸化鉄から実質的に構成された供給 材料を約６０〜約１００容量パーセント含む、請求の範囲第１３項に記載の方法 。 ６１．前記大量の粒子製品は、製造後溶融および凝固の後の前記大量の粒子製 品の平均密度よりも少なくとも５％且つ５０％未満低い平均真粒子密度を有する 、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ６２．前記大量の粒子製品は、製造後溶融および凝固の後の前記大量の粒子製 品の平均密度よりも少なくとも５％且つ２５％未満低い平均真粒子密度を有する 、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ６３．前記供給粒子は少なくとも１つの酸化アルミニウムの水和物を含み、前 記少なくとも部分的に融解した大量の粒子製品の粒子は、製造後溶融および凝固 の後の前記大量の粒子製品の平均密度よりも少なくとも５％且つ５０％未満低い 平均真粒子密度を有する、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ６４．前記供給粒子は少なくとも１つのタルクを含み、前記少なくとも部分的 に融解した大量の粒子製品の粒子は、製造後溶融および凝固の後の前記大量の粒 子製品の平均密度よりも少なくとも５％且つ５０％未満低い真粒子密度を有する 、請求の範囲第１３項に記載の方法。 ６５．前記固体粒子のそれぞれの少なくとも一部分は、少なくとも１つのシリ カの化学組成に実質的に対応する組成を有する、請求の範囲第４０項に記載の組 成物。 ６６．前記固体粒子のそれぞれの少なくとも一部分は、少なくとも１つのシリ ケートの化学組成に実質的に対応する組成を有する、請求の範囲第４０項に記載 の組成物。 ６７．前記固体粒子のそれぞれの少なくとも一部分は、少なくとも１つのアル ミナの水和物の化学組成に実質的に対応する組成を有 する、請求の範囲第４０項に記載の組成物。 ６８．前記固体粒子のそれぞれの少なくとも一部分は、少なくとも１つのタル クの化学組成に実質的に対応する組成を有する、請求の範囲第４０項に記載の組 成物。