JPS60156541A - 無機質溶融球状体の製造用溶融炉 - 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】 本発明は無機質溶融球状体（以下球状体という）の製造
用溶融炉に関し、さらに詳しく説明すると炉上部より原
料を可燃ガス及び酸素含有ガスと共に噴射して球状体を
製造するための竪型溶融炉に関する。

従米球状体の製造用溶融炉としては寸胴型の竪型溶融炉
が知られている（％開昭５８−１４５６１３号公報）。

しかし、該溶融炉で球状体を製造する場合、溶融率〔溶
融原料型ｆ（ＫＰ）／ｍｍ型重量ｔ）〕が低いこと、ま
た溶融率を上げようとすると、製品当りの可燃ガスの原
単位〔可燃ガス量（Ｎｌｌ′３）／ｌ１ｌｉ品重量（ｔ
）〕が大きくなること、供給された原料や生成した球状
体の一部（以下球状体等という）が上昇気流とそのもの
自体の重量とのバランスによって、溶融又は半溶融の状
態で内壁面付近を浮遊して、内壁面を摩耗すること、又
内壁面に付着又は溶着（以下付着という）すること、そ
して、それがどんどん堆積してガスの流れを乱したり、
開基現象を起し連続操業を困難にすること、さらにこの
堆積物の剥離によって溶融炉内壁（以下内壁という）の
内張材の消耗が激しくなること、またその剥離したもの
が、不純物として製品中に混入したりして回収率〔製品
重量（ＫＰ）／溶融原料型ｆ（＋’＆））が悪化するこ
となどの欠点があった。

め これを解決するた’４　Ｋ　ｅＥ状体等が付着する場所
に冷却板（内部は冷却溶媒使用）を直接内張材として使
用したり、外部から冷却装置で内張材を冷却したりする
ことが考えられた。これによると内壁面が低温のため、
球状体等が付近し難いが、熱効率〔溶融熱量（ＫａａＪ
）　／可燃ガス熱ｆ　（ＫＯａｌ）　］が５０％以下と
なり、回収率もまだ低Ｕへと（・う欠声かあった。

父、冷却帯の直径を溶融帯の−もσ）より太き（する方
法も考えられた。これによると、球状体等の浮遊時間が
長くなり、内壁面へ到着するまでに冷本発明名らは更に
棟々検削した結果、内壁面−球状体等が付着しないよう
に遮断ガスを吹込むことにより、上記欠廣が解決される
ことｔｆ仰見して本発明に到った。

即ち、本発明は溶融帯と冷却帯とからなる竪型溶融炉に
おいて、内壁面の温度が原料σ）＃ｌ廣付近である箇所
に趣断用ガス導入口を設けることを特徴とする蕪機質溶
融球状体の製造用溶融炉である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明による溶融炉を用いて環状体を製造するには、最
大粒径６００μ以下の原料を可燃ガス及び酸素含有ガス
と共に炉上部より、７マーナー１を介して溶融帯に噴射
する。噴射された原料をよ、浴融い球状化する。このよ
うに製造された球状体は冷却帯で冷却され、自重及びｆ
＋融炉の外にあるガス輸送装置による吸引作用によって
沈降し補集され、排ガスはガス輸譲装置によって炉外へ
排気される。

加重としては、シリコン、アルミニウド、ジルコニウム
、チタニウム等の無機物質及びそれらｆ）解機化合物が
挙げられる。

原料の粒径は用途によって異なるか、最大粒径３００μ
以下が、通常最大粒径１００μ以下で平均粒径１０〜５
０μ程度が好ましい０ 粒径分布が広いと、原料そのものが締−１’ｌ易くなり
、貯楢内で架橋演象を起こし流動性が悪くなるため、又
製品粒径も不均一となるためシャープであることが好呼
しい。

可燃ガスとしては、水素、−酸化炭素をはじめ、例えば
メタン、エタン等の炭化水素系のガス等の気体燃料等か
使用される。

酸素含有ガスとしては酸素ガスの他、空気等酸素ガスを
含有しているガスが使用される。

遮断用ガスは、球状体等と内壁面とな遮断するガスで炉
内温度を下げな（１低地熱、高黒度、高熱伝導率のガス
、例え＆ｆ穿気や不活性ガス等７！］玉使用される。

次に本発明を図面によりさらにＨＲ明する。

＠１図は本発明、による竪型溶融炉ｒ　ｔｆ＞　＊断面
図で、ある。

原料、可燃ガス及び酸素含有ガスを噴射する／４−址１
は炉ｆ）上部にあり、溶融帯に生ずる炎３によりｊ見料
を浴融球状イヒする。

＃融帯の長さ！、は、択３の長さＬ３σ）最大と同程度
で、浴融帯σ）有効長Ｌ工より犬である。

即ち、炎３の長さＬ３＆よ、可燃ガス及び酸素含有ガス
の流量によって変イヒする力１、溶融帯力・ら＆ｉすれ
ることはな（１゜又、溶融帯σ）有効長Ｌ１に主原料が
球状体となるのに必要な距１１ｉｉＥで、扱σ）長さＬ
’　−ｐまり溶融ゾーンσ）出来る位置により変イし３
　＼ し、Ｌ３の０．５〜１倍、好ましく（１０，５〜０．８
倍である。

又、浴融帯の有効径ｐｌｖ’！烏科カー球状体となるの
に必要な直径で、バーナー１の径ｄの１．５〜５倍、好
ましくは２〜６倍である。

冷却帯は溶融帯の直下に位置し、その長さ１２は排出口
６で取扱いが充分可能な温度になるまで製品が冷却され
るような長さ、Ｒ１」ち、冷河」帯の有効長Ｌ２とほぼ
一致した大きさで、溶融帯の有効長Ｌ□以上である。

又冷却帯の有効径Ｄ２は溶融帯の有効径Ｄｌの１〜４倍
、好ましくは１．５〜２．５倍である。

球状体等の付着を防止するため、原料の融点付近の温度
となる溶融帯及び／又は冷却帯の内壁面の適切な箇所に
、遮断用ガス導入口２を設ける。

設置にあたっては連断用ガスが溶融炉の内壁付近、を旋
回するように、例えば第２図のように溶融炉の徽疎方向
忙設ける。

透析用ガス導入口２の位置は、球状体等が内壁面に付着
しないように決めるものであり、透析用ガス導入速度、
該導入口の直径及び形状、付増しやすい位置などＫよっ
て影響される。例えは高さ方向としては、通常、バーナ
ー１に最も近い逍断用ガス導入口２の位置が炎の先端よ
り下、即ち、？頂よりＬ３以上の距離が好ましく、又２
段目以下の位置は隣のものとＤ□のｌ／；〜ｌ／２の間
隔が好寸しい。又平面的には、内壁の周囲をカバーでき
れはいくつでもよ＜、鋤断用ガスの導入速度にもよるが
、例えは第２図のように対称的に４箇所、設置すること
ができる。

遮断用ガス導入口２の設置方向は、極々考えられる。水
平方向では下向きの旋回流が出来にくく、水平面に対し
て４５°以上の角度では下向きの旋回流は出Ｘるものの
、辷断用ガスが流れない部分が生じやすい。必要最低限
のガス量で最大の効果を得るためには、０°より大きく
４５°より小さい角度、好ましくは５〜１０ｃ′の角度
がよい。

遮断用ガス導入口２の形状は内壁面に沿った一様な流れ
が形成されるように矩形又は楕円形状が好ましい。

遮断用ガス導入口２０面積は遮断用ガス速度が少なくと
も３　ｍ　／　ｓｅｃ以上となる様な面積であれはよい
。これは、球状体等の内壁面方向への運動エネルギーに
打ち勝つだけのものを遮断用ガスが持てばよいからであ
る。即ち、球状体等の粒子１個１個を考えた場合、１童
としては微搦゛であり、それよりも速度の項がエネルギ
ー量に大きな影響を与えるからである。又大気中におけ
る球状体の終末速度は、粒径によって変化し、例えば比
重６の最大粒径１００μのものは６５嬬／　ｓｅ、ｃ　
、　３［ＩＱμのものは２．５　ｍ　／　ｓｅｃであり
、環状体同志の相互干渉を考えても３　ｍ　／　ｓｅｃ
以上の遮断ガス速度があれば内壁面から遮断できるから
である。

又、遮断ガスを導入した場合の炉内壁の温度降下は、対
流伝熱よりも輻射伝熱の方が圧倒的に太きいために、φ
さく、溶融雰囲気を抽うことはない。

以上、説明した様に構成されているために、本発明によ
る溶融炉は、渦巻き状の下降気流のカーテ、が出来、球
状体等は炉壁に近寄れず、逆に炉芯方向へ押し返された
り、内壁面付近の球状体等は吹き飛ばされ、内壁の摩耗
や内壁面への付着及びそれに続く堆積な防ぐことができ
る。そのため、連続操業が可能となり、回収率も向上し
、内壁の消耗を錠減させることができた。

次に本発明を実施例にてさらに説ＢＡ−）−る。

＄施例１ 第１図に示すような竪型溶融炉（内容積３　ｍ３、Ｄ２
／　Ｄｌ　＝　２、ｊｌｚｉ　ｉ１＝　２、ｉ１／　Ｄ
Ｉ　−１，５）の、退部に設けたバーナー１より平均粒
径３０μの二酸化珪素（Ｓｉｎ２）粉末を水素ガス及び
酸素ガスと共に溶融炉内に１０ｍ／ｓθＣの速度で噴射
し、温度２５００〜６５００℃の酸水素の炎３で溶融球
状化した。

鋤断用ガス導入口２は、炉頂よりＬ３の距離、更に垂直
距附でＤｌのｌ／２の間隔で２箇所計３錦所、平面的忙
は第２図のように対称に４箇所、合計１２徊所設けた。

又水平面九対し１０°の角度で下向きにかつ内壁面に沿
って接線方向に遮断用ガスが流れるように設置した。

遮断用ガス導入口２の径は、溶融帯の有効径Ｄ工のｌ／
３ｏで、その断面積は１ｘ１０″−４ｍ″とし、その形
状は強度が強く、内壁面の形状と似ている楕円形とした
。

さらに１球状体等と内壁面を遮断したい範囲で最低３　
ｍ　／　ｓｅａのガス速度が得られるように空気を１０
ｍ／ｓｅｃの速度で導入した。

その結果球状体等による内壁の埠粍や内壁面への付着及
び堆積が皆無となり、回収率か１００％となった。

又、溶融状態を観察するために、溶融帯と冷却帯との境
界面にサンプル採取装瓢な挿入し、サンプルを採取して
調べた所１００％溶融していることを確認した。

比較例 遮断用ガスを流さない従来炉で実施例１と同様に８１０
２の溶融球状化を実施した。その結果炉頂よりＬ３の距
離より下側の内壁面に８１０２が付着していた。

実施例２ 冷却帯の有効径Ｄ２を２倍とし、熱の放散面積・を増力
１させ、内壁材も熱伝導率の高いレンガな使用して実施
例１と同様に実施した。その結果、比較例では排出口６
でも１２００〜１４００℃程度の温度であったが、実施
ｆＩ島は６００〜ｓ　ｏ　ｏ　’ｃ程度まで降温し、製
品７のＪｔＩ／扱−いが容易となった。

示す。

又、第２図は第１図のＡ−Ａ’断面図である。

符号 １：バーナー　２：連断用ガス導入ロ ３：淡　４：連断用ガスの流れ ５：炉壁　６：排出口 γ：製品 ｄ：バーナーの径　Ｄｌ：溶融帯の有効径Ｄ２：冷却帯
の有効径Ｌ３：炎の長さ ｉｌ：溶融帯の長さ　ノ２：冷却帯の長さ％許出細人　
電気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融帯と冷却帯とからなる竪型溶融炉において、内壁面
   の温度が原料の融点付近である箇所に迦断用ガス導入口
   を設けることを特徴とする無機質溶融球状体の製造用溶
   融炉。