JPS5918116A - 微粒三酸化アンチモンの製造方法および製造装置 - 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】 本願発明は調節された粒子の大きさおよび表面積を有す
る微粒三酸化アンチモンの乾式製造方法およびその工業
的生産における経済的かつ生産性の高い製造装置に関す
るものである。

従来、三酸化６１ンチモンの製造は転炉５反射炉、揺動
炉などが用いられているが、これらの装置で生産される
三酸化アンチモンの平均粒度（柴田化学器械工業株式会
社製５Ａ−１０００形迅速表面積測定装置による測定層
で以下平均粒度は同装置による測定値で示す。〕は０．
３μ以上が多く、０．１μ以下の微粒を製造することは
きわめて困難とされている。三酸化アンチモンは合成樹
脂の難燃助剤として広く用いられているが、上記装置で
生産される製品は隠ぺい力が大きく、樹脂の透明性を阻
害すると共に、白色以外の色に着色する場合には乳白色
となるため、高価な着色剤を多量に使用しなければなら
ず、色合せが繁雑になるという欠点がある。

既に公知の如く、顔料の粒度が”Ｔ視光線の波長の大き
さよりも小さくなる程顔料の隠ぺい力は小さくなるとさ
れている。従って二酸化アンチモンの粒子を微小にすれ
ば、前記問題は解決することが期待される。

微粒三酸化アンチモンの製造について、乾式法では空気
気流中でアンチモン金属極と炭素電極間でアーク放電さ
せる方法、ｔｌ［１式法ではアンチモン（１）を含む酸
またはアルカリ溶液を加水分解させる際に有機溶媒を用
いて粒子成長を抑制する方法等が知られている。しかし
前者の方法で得られる三酸化アンチモンは相当量の大粒
を含み、これを微粒と分離することは容易ではなく、ま
た粒子の大きさの制御方法は明示されていない。後者の
方法は高価な化学品を多量に使用しなければならず、湿
式法であるので乾燥粉末とするには特殊な方法を用いね
ばならず、経済的に余り好ましいものとはいえない。更
に後者の製品はｓｂ　、、ｏ　、・２Ｈ２０という含水
化合物である。

従って本発明者はこのような観点から、原料から直ちに
所望の平均粒度を有する微粒三酸化アンチモンを低コス
トで製造する新規方法を開発するために鋭意研究を重ね
た結果、液滴状ないしはガス状三酸化アンチモンの濃度
を調節した後多量の冷却ガスにより急冷凝結するという
方式で微粒三酸化アンチモンの製造に成功した。本発明
はこれらの知見に基づいてなされたものである。

本願の第一の発明は、主たる成分がアンチモンである原
料を加熱溶融し、この溶融物に酸化ガスを作用させる三
酸化アンチモン製造法において、液滴状ないしはガス状
二酸化アンチモン濃度を２段階で調節することを大きな
特徴としている。まず第１段階として三酸化アンチモン
生成量を酸化ガス風量によって調節し、生成した三酸化
アンチモンを気流移送中で６５６℃以上に加熱して、三
酸化アン升モンを液滴化ないしはガス化する。第２段階
として６５６℃以上の温度を有する高温希釈ガスによ（
］、液滴状ないしはガス状三酸化アンプーモン濃度を２
ｍｙ／ｉ〜２００η／！に希釈調節した後、６５６℃以
上から多量の冷却ガスにより、瞬時にして急冷凝結する
ことによって、平均粒度０．０５μ以下の微粒三酸化ア
ンチモンを経済的に製造する方法である。

本願の第二の発明は上記本発明方法の実施に直接用いら
れるものであり、酸化炉とその上方の転換炉からなる密
閉型製造炉であり、転換炉にはガス冷却部に接続する蒸
気導出管と鎖管にほぼ対向する高温希釈ガス導入口を有
し、ガス冷却部は冷却ガス導入ロスリットの間隔が調節
でき、冷却ガス流がほぼ一点に収」ｔんする構造を有し
、ガス冷却部における冷却ガスの蒸気導出管への逆流を
高温ガスにより防止する構造を有することを特徴とする
微粒子三酸化アンチモンの製造装置である。

以下本発明装置の実施例たる図面により両発明の詳細な
説明する。第１図は本発明装置の主要部の概略立断面図
、第２図はそのガス冷却部付近の拡大図である。

本発明装置は酸化炉ｌとその上方の転換炉２からなり、
これらはおのおの独立して温度制御される。酸化炉１と
転換炉２の炉内に、下端を月じ上端は炉蓋５により密閉
し得る耐熱鋼製あるいは磁製の炉芯管３を貫通させ、炉
芯管底にはるっぽ４を設ける。炉芯管３は転換炉２のほ
ぼ中央部に液滴状ないしはガス状三酸化アンチモンを導
圧Ｔる蒸気導出管６とその反対側に、温度および風量を
調節できる熱風発生炉１ｏに接続される高温希釈ガス導
入ロアを有する。蒸気導出管６は転換炉２を出た直後に
約４５度の角度で管径を縮小する縮小管１４となりガス
冷却部８を構成した後、ダクトにより、コットレル、バ
ッグフィルター等の適当な製品捕集設備９に接続される
。ガス冷却部８は製品捕集設（１＃９のファンにより外
部力ら冷却ガス導入口１３を通じて冷却ガスを導入し、
これを縮小管１４とダクトの炉側端Ｉ５の間隔、すなわ
ち環状スυットよりほぼ一点に収れんする形で噴流する
構造であり、またダクトの炉側端１５を伸縮可能にして
環状スリットを調節できる構造である。

なお、図面の装置は酸化炉と転換炉を縦に配列した縦型
であるが、これは横型にしても支障はなく、また、２炉
に代え、ｌ炉をもって酸化部および転換部として機能さ
せてもよい。

本発明方法は、まず、るつぼ４に原料を装入しこれを溶
融した後、炉蓋５を通じてバイブ１１で酸化ガスを酸化
炉１に送り原料溶融物１２に作用させ、酸化ガス風量に
よって三酸化アンチモン生成社を調節する。生成した三
酸化アンチモンは余剰の酸化ガス上昇気流および製品捕
集設備９のファンにより転換炉２に導く。転換炉２では
三酸化アンチモンを液滴化ないしはガス化させるため、
少なくとも６５６°Ｃにする必要がある。これを高温希
釈ガス導入ロアからの高温希釈ガスにより、最終的に液
適状ないしはガス状三酸化アンチモン濃度ヲ２ｍＹ／Ｉ
！−２００１ｎ９／Ｉ！、に調節した後、蒸気導出管６
を通じてガス冷却部８に移送し、ここで液滴状ないしは
ガス状三酸化アンチモンは冷却ガスとの急速な接触混合
により、瞬時に凝結し微粒三酸化アンチモンを形成し、
以後製品捕集設備９によって回収される。

本発明方法に使用される酸化ガスは空気あるいは酸素で
良く、高温希釈ガスおよび冷却ガスは窒素あるいは空気
で良い。また冷却方法としてここに示したようなファン
による冷却ガスの吸引でも良いし、ブロアによる冷却ガ
ス押込みでも可能である。

三酸化アンチモンを液滴化ないしはガス化することは、
微粒子を形成させる上で不可決な因子であり、ガス冷却
部で急冷する以前に凝結させてはその目的は達せられな
いことは明らかである。従って転換炉、蒸気導出管およ
び高温希釈ガスの温度は、いずれも６５６℃以」−でな
ければならない。

液滴状ないしはガス状三酸化アンチモン濃度は急冷過程
と共に極めて重要な因子であり、濃度が高過ぎては急冷
過程における粒子の接触頻度が高くなって好ましくなく
、逆に濃度が低過ぎても固体核の発生と急冷ポイントの
関係から好ましくない。従って、微粒子を形成させるに
は最適な濃度が存在するものであり、その濃度は製品回
収ｌから２ｍ？／ｉ〜２００　ｍ９／Ａであった。

急冷過程は高温σ−液適状−ｊ、ｉ−）、、　Ｌ／はガ
ス状三酸ｆヒアンチモンを瞬時に固体にしなければなら
ないから、ガス冷却部の性能は重大であり、冷却ガスと
液滴状ないしはガス状三酸化アンチモンとの混合、液滴
状ないしはガス状三酸化アンチモンが固体三酸化アンチ
モンになる凝結速度、粒子間の接触頻度を減少せしめる
冷却ガス量が重要になる。ここに、本発明装置のガス冷
却部は環状スリットの調節によ０冷却ガス風用および噴
流速度が調節され、更に冷却ガス流か全周よりは頃一点
に収れんするので極めて急速な混合冷却が行なわれ、液
滴法ないしはガス状三酸化アンチモン濃度調節と相まっ
て、粒子の大きさを調節することがｉｉＪ能となる。ま
た多量の冷却ガスが導入されるためその逆流により蒸気
導出管６の温度が低下し、蒸気導出管６で固体を生成す
る恐れがある。これは冷却が緩慢になるので好ましくな
く、高温希釈ガスは濃度調節の希釈ガスとして作用する
と共に、上記逆流を防止する作用も東上÷いるので、高
温希釈ガス導入ロアは蒸気導出管６と対向させることが
好ましい。

このように本発明方法は三酸化アンチモンを液滴化ない
しはガス化することおよびその濃度を調節することが重
要であるので、フリーエアーの流入は好ましくなく、炉
は密閉型とする必要があるが本発明装置は酸化炉と転換
炉を一体化しているので熱効率が良く、また三酸化アン
チモンの粒子の大きさを調節する主要因子が明確である
ので、０．０１μから０．０５μと幅広く平均粒度の調
節ができ、微粒三酸化アンチモンの製造に好適である。

上記したように、従来の装置では平均粒度０．１μ以下
の三酸化アンチモンを製造−ｆることは困難であったが
、本発明によれば平均粒度０．０５μ以下の極めて微粒
な三酸化アンチモンを効率よく製造することがｉｉｆ能
であり、更に所望の平均粒度を有する製品が得られるよ
うに粒子の大きさをＪ調節することが可能である。

本発明方法の微粒三酸化アンチモンは白色性に富み、Ｘ
線回折分析によりほとんど等軸晶の微結晶からなってお
り、また従来製品と較べて小さな隠ぺい力を有するので
、その結果合成樹脂に添加した場合樹脂の透明性改晩お
よび着色剤添加量の低減に優れた効果を示し、更に大き
な表面積により優オした難・燃効果を示した。

なお、本発明方法に用いる原料は従来の装置で用いる金
属アンチモンおよび硫化アンチモン鉱石であるので、原
料面の制約を受けず用途に適した品質の製品製造が＝Ｉ
能である。

次に本発明方法を実施例によ警）説明゛する。

実施例１ 実施に際しては図面で示す如く、高さ６７０調、直径１
６０　ａの耐熱鋼製の炉芯管の下部３７０Ｍを酸化炉、
上部３００ｍを転換炉となるように設置し、転換炉の中
央部に直径２２Ｍの高温希釈ガス導入口と直径６０ＭＲ
の蒸気導出管を設け、り転換炉に近接させて設置した。

酸化炉および転換炉の温度をそれぞれ７００℃、９００
℃とし、原料として金属アンチモン（Ｓｂ９９．１）の
５　Ｋｙを酸化炉内のるつぼに装入し、これを溶融した
後、酸化ガスとして常温の空気を毎分１０！の割合で溶
融物に作用させ、三酸化アンチモンを生成させた。希釈
ガスとして８００℃の窒素を毎分１００！の割合で転換
炉に導入し、液滴状ないしガス状三酸化アンデモン濃度
を約３５１ｋに調節した。冷却ガスは２．０　ｍの環状
スリットから、常温の空気を毎分２．９ｍ３導入したと
ころ、約７５０℃から約９０℃までに瞬時にして急冷さ
れた。こうして６０分間の操業後に、７８−＋？／７の
比表面積と００１５μの平均粒度を有する製品が２１０
７回収され、これをＸ線回折により分析したところ、等
軸品系三酸化アンチモンの回折図形を示し、また化学分
析の結果９９．４２　％の純度であった。

実施例２ 実施例１において、窒素に替えて空気を高温希釈ガスと
して用いたところ１２０分間の操業後に、平均粒度０．
ＯＬ６μの製品が４５０２得られた。

実施例３ 実施例２において、酸化ガスおよび高温希釈ガスとして
用いる空気風量をおのおの第１表に示すように組み合わ
せて実施したところ、第１表（二示す平均粒度を有する
製品が表中に示す割合で回収された。このように、酸化
ガス風量および希釈ガス風量で三酸化アンチモンの粒子
の大きさの調節ができた。

第３表 実施例６ 本例は原料として硫化アンチモン鉱石（Ｓ　ｂ　６２．
２％）４Ｋｐを用い、酸化炉温度を６００℃に設定し、
他の条件は実施例２と同一にして実施した。

１２０分間の操業後に、６８ｍ／９の比表面積と００１
７μの平均粒度を有する製品が３６０７回収され、これ
をＸ線回折により分析したところ、等軸晶系三酸化アン
チモンの回折図形を示し、また化学分析の結果９９．ｏ
６％の純度であった。

本発明方法による製品と従来製品のうち最も粒度の小さ
い製品との比較試験結果を第４表に示す。表中、「透明
性」は塩化ビニル樹脂１００部、 第４表 ＩＸ）Ｐ２Ｏ部、安定剤３部、三酸化アンチモン１０部
を配合して、厚さ１．０．Ｗのシートを作成しその白色
度Ｗ（Ｌａｂ）により評価した。従って数値の大きいも
のほど透明性は不良となる。また「着色剤添加量」は前
記「透明性」配合に更にカーボンブラックを添加し、従
来製品への添加量を１０とした時これと同程度の色調と
するに要するカーボンブラックの添加量をもって評価し
た。「酸素指数」は塩化ビニル樹脂１００部、ＤＯＰ　
５０部、安定剤３部、三酸化アンチモン４部を配合し、
以下ＪＩＳＫ７２０１（酸素指数法による高分子材料の
燃焼性試験方法）により難燃性を評価した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の主要部の概略立断面図、第２図は
そのガス冷却部付近の拡大図である。 １・・・酸化炉、２・・・転換炉、３・・・炉芯管、４
・・・るつぼ、５・・・炉蓋、６・・・蒸気導圧管、７
・・・高温希釈ガス導入口、８・・・ガス冷却部。 ９・・・製品捕集設備、１０・・・熱風発生炉、１１・
・・酸化ガスパイプ、１２・・・原料溶融物、１３・・
・冷却ガス導入口、１４・・・縮小管、１５・・・ダク
ト炉側端、 特許出願人　日本精鉱株式会社 代理人　弁理士　神　　戸　　　清 第１図 手続補正書 昭和５８年６月２２日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第１２５０４６号２、発明の名
称　微粒三酸化アンチモンの製造方法および製造装置３
、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代　理　人〒１６０　　電話３５５−４１７６６、
　補正により増加する発明の数　０（１１年３頁第晰目
の「測装置」を「測定値」と補正する。 （２）第９頁第１２行目の「不可決」を「不可欠」と補
正する。 （３）第１５頁第１表を次のように補正する。 １酸イ （ 高ｔ （ 「・

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主たる成分がアンチモンである原料を加熱溶融し
   、この溶融物に酸化ガスを作用せしめる三酸化アンチモ
   ンの製造方法におり）て、（イ）三酸化アンチモンの生
   成量を酸化ガス風暇で調節すること （ロ）生成した三酸化アンチモンを気流移送中で６５６
   °Ｃ以上に加熱して、三酸化アンチモンを液滴化ないし
   はガス化すること （ハ）液滴状ないしはガス状三酸化アンチモン濃度を２
   η／！〜２００η／！ζ二調節すること（ニ）濃度調節
   しだ液滴状ないしはガス状三酸化アンチモンを、６５６
   ℃以上から急冷することを特徴とする微粒三酸化アンチ
   モンノ製造方法。
2. （２）　　主たる成分がアンチモンである原料な加熱溶
   融し、この溶融物に酸化ガスを作用せしめる三酸化アン
   チモンの製造装置において（イ）酸化炉とその上方の転
   換炉からなる密閉型製造炉であること （ロ）転換炉にはガス冷却部に接続する蒸気導出管と抜
   管にほぼ対向する高温希釈ガス導入口を有すること い）ガス冷却部は冷却ガス導入ロスリットの間隔が調節
   でき、冷却ガス流がほぼ一点に収れんする構造を有する
   こと （ニ）　ガス冷却部における冷却ガスの蒸気導出管への
   逆流を高温ガスにより防止する構造を有すること を特徴とする微粒三酸化アンチモンの製造装置。
3. （３）酸化炉と転換炉を横に組み合わせた特許請求の範
   囲第２項記載の製造装置。