JPS6369710A - 複合粉末の製造方法およびその装置 - 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、貴金属および卑金属塩から成る水溶液を高温
の反応炉の中に噴射して貴金属および卑金属酸化物の複
合粉末を製造する方法とその装置に関する。

〔従来の技術〕

ドイツ連邦共和国特許第２９２９６３０号公報において
、電気接点用の組成Ａ　ｇ／Ｃｄ　Ｏの銀粉末が銀・カ
ドミウム塩の水溶液を高温炉の中に噴霧することによっ
て作られ、相応した粉末粒子が反応雰囲気と反応した後
で遠心分離機で高温ガス流から分離されて集められるよ
うな銀粉末の製造方法が知られている。

この場合卑金属酸化物を僅かに含有する貴金属粉末にお
いて、粉末粒子と遠心分離機の壁との間の大きな相対速
度によって壁に固く粘着する内張り層が形成される大き
な傾向を有するという欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、粉末を含む流れにおける大きなガス流
速を避け、これによって集合室の壁における望ましくな
い内張り層を防止することにある。

〔問題点の解決手段〕

本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第１項記載
の方法および第６項記載の装置によって達成される。

〔作用効果〕

水溶液を噴霧に対して、一方では液滴表面と容積との十
分な関係について溶媒の蒸発並びに続く反応雰囲気との
反応が十分迅速に進行するようにするために、細かい液
滴スペクトルか生ずることが重要である。他方では一連
の塩が高い温度において例えば加水分解によって溶解性
が悪くなり、濃縮した液体が生ずるので、噴霧ノズル内
およびその供給管内における溶液が許容できない程加熱
されないようにしなければならない。特に溶液の沸騰は
、その際に生ずる二相流体がノズルを実質的に閉塞する
ので避けねばならない。これは、ノズルからの流れの最
大流出速度（音速）が二相流体に対してはそれらの各相
の流体に対するよりも小さいこと、および二相流体のガ
ス状容積流によって表される質量流量が同じ大きさの液
状容積流の質量流量の３分の１程度であることに起因し
ている。更に噴霧部分における別の重要な条件は、反応
雰囲気と接触するすべての面か露点以上の温度に維持さ
れる（これはノズルの表面に対しても当てはまる）こと
、および特に噴霧によって得られた全ての面が、生じた
液滴がライデンフロスト現象（液体と高温の基礎面との
間に湿し作用を妨げる蒸気層が形成される現象）により
直くにその面からはじき飛ばされるような高い温度を有
することにある。

溶液を噴霧するための噴霧ノズルとして、単一成分ノズ
ル並びに二成分ノズルが使用できる。単一成分ノズルは
、駆動媒体（一般には空気）なしで反応管内における流
速が高められ、これによって高温領域における粉末粒子
の滞在時間が短くなるという利点を有する。更に駆動媒
体を省略する場合、ガス洗浄器におけるガス組成および
ガス速度の条件に関する問題は生じない。二成分ノズル
は細かな噴霧ができ、これによって粒子形成の運動に積
極的な効果を与えるという利点を有する。

卑金属酸化物を僅かに含有する貴金属粉末に対する典型
的な特性は、既に述べたように壁に固く付着する内張り
層を形成する傾向が強いことにある。この欠点は、小さ
な流速および粉末を含む流れの不必要な方向変化の減少
によって避けられる。

この条件を貴金属粒子（微粒子）を反応雰囲気から分離
する範囲において実現することが重要である。上述した
一般的な遠心分離機は、コンパクトな構造および良好な
分離率により、大きなガス流速および大きな遠心力で運
転する。これは高温の貴金属粉末の場合において不可避
の閉塞問題を生ずる。

この欠点は、粒子の大部分に対してストークス沈降速度
以下の速度においてガス流が下から」二に向けて転向さ
れる沈降室で粉末を分離することによって避けられ、貴
金属粒子の残留物は多数のフィルタ要素で捕捉される。

この場合フィルタ要素として特に良く焼結された金属フ
ェルトが信頼でき、セラミックスのフィルタは貴金属を
その破片によって汚してしまう傾向がある。金属フェル
トは非常に大きな粉末負荷においても圧力損失が小さく
、非常に簡単に圧縮空気パルスによって自動的にフィル
タ要素における圧力損失に応じて浄化させられる。簡単
な浄化はここで選択された金属製の反応室において特に
重要である。浄化用圧縮空気パルスの小さなガス容積は
反応室における圧力をほとんど変化させず、これによっ
て反応室を薄肉に作れる。

粉末分離を行う場所のそばの特色的な領域において反応
室の壁が、粉末の堆積ないし成長によって害される。こ
の領域はノズルの噴霧コーンが壁に突き当たる場所にあ
る。粉末粒子の壁に向かう運動は噴射部分における高い
熱流に基づく対流によって強められる。この個所におけ
る反応炉壁の付着物は機械的な浄化装置によって除去で
きる。

かかる装置はシェーバ−などであり、単純にはアンバラ
ンスモータあるいは電気空気圧式のノツカーである。最
良の作用は反応管の軸方向に作動するノツカーによって
達せられる。

薄い板金から成る反応室の実施例の場合、どんな事情が
あっても反応室内圧と大気圧との間に差圧が生ずること
を避けねばならない。というのは約１０００℃の必要な
高い温度における金属材料の小さな強度により、小さな
差圧において既に反応室の変形が生じてしまうからであ
る。かかる差圧は例えば、所定の噴射出力においてガス
発生率が一定していて、一方でフィルタユニットにおい
て変化する流れ抵抗に基づいて吸引率が変化する場合に
生ずる。特に配管の閉塞に基づく溶液搬送の瞬間的な停
止や最大許容搬送圧力の超過も問題であり、これは瞬間
的な圧力変動を生じ、差圧発生器の搬送出力の制御によ
って補償することは難かしい。ガスの洗浄効果が低下し
ないようにするために、圧力バランスは大気圧によって
直接行うまでもないか、圧力バランス用配管をほぼ大気
圧であるが異ガスのない容積に接続しなければならない
。その容積として、圧力損失の小さなガス洗浄器が選択
された場合、差圧発生器の後ろでガス洗浄器の前の容積
がこの条件を満足する。

廃ガスを浄化するために、所定の条件のもとでガス洗浄
器が適用される。貴金属成分として銀を使用する場合、
実際には常に、Ａｇイオンの特性に基づいて完全に無塩
である硝酸銀の溶液から出発している。これによってガ
ス洗浄器はクロム・ニッケル鋼で作られる。

公知のように硝酸塩の熱分解の際にＮｏ（−酸化窒素）
が生じ、これはその水への悪い溶解性のために十分に洗
浄できない。この問題は本発明の場合、溶液および溶解
した塩の分解が完全に密閉された反応炉において行われ
ることによって解決される。その反応炉内において、硝
酸塩の崩壊によって化学量論量で生ずるＮＯｘおよび０
２（酸素）が低温において再び水溶性のＮ０２（二酸化
窒素）に再結合される。廃ガスの中には上述したガスの
ほかに、凝縮によって簡単に除去できる水蒸気もある。

従ってガス洗浄器の入口を通ってＮｏとＮＯ２および僅
かな水蒸気だけか入る。このガスの量は非常に僅かであ
り、従ってガス洗浄器内において大きな滞在時間を有す
る。この滞在時間中においてＮＯｘが洗浄液に吸収され
る。その場合３モルのＮｏ　　から２モルのｎ　Ｎ　Ｏ
３（硝酸）および１モルのＮｏが生じ、即ち容積流およ
びこれによって流速が各吸収段階において著しく減少す
る。これによって続＜Ｎｏと残りの０２との反応に対す
る吸収段階に、非常に長い時間が州立てられる。限界値
として廃ガスの流速はほぼ完全な吸収の場合に零になる
。即ちガス洗浄器の出口からもはや廃ガスは流出しない
。そこになお存在するＮｏの痕跡に対して滞在時間は無
限となるので、この痕跡は酸化および吸収に対して重要
なことは、Ｎｏと０２との酸化反応が二次的にＮ。

濃度に関係し、これによって異ガスの存在のもとで洗浄
の経過における濃度減少に基づいて非常に遅くなること
である。実験においてＮｏの濃度は、硝酸塩の分解生成
物が排他的に存在する場合に変化せず、従ってＮｏが完
全に酸化するまで変換率は一定したままであった。

例えば二成分ノズルの使用のような技術的条件に基づい
て、フィルタキャンドルの浄化のために必要な多量の空
気あるいは溶液調製用の助剤から生ずるＣ　Ｏ２（二酸
化炭素）のような非凝縮性ガスが、Ｎｏの十分な除去に
対する滞在時間が足らない程多量のガスをガス洗浄器に
排出するような場合、ガスの浄化は別の方法で行われる
。このガス浄化の要点はＮ　Ｏ２の添加あるいは例えば
水溶性でＮｏとの急速なガス反応においてＨＮＯ２（硝
酸塩）に再反応するガス状のＨＮＯ３のような化合物の
添加にある。例えばＨ２０２（過酸化水素）のような酸
化剤の存在においてＨＮＯ３への反応が迅速に進み、こ
れはそのようにして高い濃度で捕集され、一部は廃ガス
の酸化率に応じて最適な量のＮ　Ｏ２で廃ガス流を豊富
化するために採用され、大部分は例えば噴霧すべき化合
物（金属あるいは酸化物）を溶解するために利用される
。

この場合捕集される硝酸塩（ＨＮＯ３）の量は溶液調製
のために丁度必要な大きさであることが有利である。こ
れによって複合粉末を製造する際の排出（Ｅｎｔｓｏｒ
ｇｕｎｇ）に関する問題は生じない。

〔実施例〕

以ド反応炉の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図面は、図示してないフレームの中に配置された気密反
応室５，６を持った反応炉を示している。

反応室５，６は」二側か蓋１７で外側に気密に閉じられ
ている。蓋１７の中央には噴霧ノズル３が配置されてお
り、この噴霧ノズル３は、貴金属塩および卑金属塩から
成る水溶液が入っている容器１に、配管１８を通してポ
ンプ２を介して接続されている。蓋１７には電磁式のノ
ツカー１４が配置されている。このノツカー１４はその
作動の際に反応室５．６の壁および蓋１７に分離された
粉末粒子をノッキングパルスによって離して除去する。

反応室５，６はその蓋１７と共に耐熱性の合金で構成さ
れ、外側面に電熱器４を備えている。冷却のために噴霧
ノズル３のまわりに水が流される（矢印参照）。反応室
５．６と大気圧との間に万−生ずる差圧をバランスする
ために、圧力調整用あるいは逆仕用のフラッパ形弁］３
が設けられている。

反応室５，６には下側に高温ガスフィルタ７がフランジ
接続されており、このフィルタ７のｒ４ａ（こは沈降室
１５およびフィルタキャンドル８が配置されている。そ
こにフランジ接続された円錐状の集合部分１つに、横側
ノツカー１４および粉末粒子を収容するために設けられ
た捕集容器９か配置されている。集合部分１９に設けら
れた環状の出口１６を通ってフィルタキャンドル１８に
流れる廃ガスは、フラッパ形逆止弁１３および水ジエ、
ソトボンプ１０を備えた配管２０を介してガス洗浄器１
−２に送られ、浄化後に排気管１１を通して排出される
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に基づく方法を実施するために使用する反
応炉の概略構成図である。 ３・・噴霧ノズル、５・・・反応室、６・・反応室、７
・・・高温ガスフィルタ、８・・・フィルタキャンドル
、１０・・・水ジェットポンプ、１２・・・ガス洗浄器
、１３・・・逆止弁、１４・・・ノツカー、１５・・沈
降室、］６・・・出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、貴金属塩および卑金属塩から成る水溶液を高温の反
   応炉の中に噴霧して、良好な消弧性、小さな溶着性およ
   び小さな燃焼性を持った電気接点に利用する貴金属およ
   び卑金属酸化物の複合粉末を製造する方法において、噴
   霧（３）が異ガスなしに行われ、反応雰囲気を搬送する
   ために必要な反応炉内圧と大気圧との差圧が、水ジェッ
   トポンプ（１０）によって発生され、生成した複合粉末
   の分離が、高温フィルタ（７）で廃ガスの露点以上の温
   度で行われ、廃ガスの浄化が水蒸気の凝縮後にガス洗浄
   器（１２）で行われることを特徴とする複合粉末の製造
   方法。 ２、溶液が噴射ノズル（３）によって平均直径が約４０
   μｍの液滴に噴射されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ３、溶液を噴霧するための圧力が、振動容積形ポンプ（
   ２）および脈動形ダンパによって発生されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、溶液を噴霧するための圧力が、溶液貯蔵槽の液面を
   加圧するガスクッションによって発生されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ５、溶液が二成分ノズル（３）によって噴霧されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れか１つに記載の方法。 ６、噴霧（３）が異ガスなしに行われ、反応雰囲気を搬
   送するために必要な反応炉内圧と大気圧との差圧が、水
   ジェットポンプ（１０）によって発生され、生成した複
   合粉末の分離が、高温フィルタ（７）で廃ガスの露点以
   上の温度で行われ、廃ガスの浄化が水蒸気の凝縮後にガ
   ス洗浄器（１２）で行われるようにして貴金属および卑
   金属酸化物の複合粉末を製造するための装置であって、
   配管を介して差圧発生器およびガス洗浄器に接続されて
   いる耐熱性の合金から成る気密反応炉によって構成され
   ている装置において、 反応室（５、６）が、生成した粉末が自重で直接補集容
   器（９）の中に送られるように高温ガスフィルタ（７）
   の上にフランジ接続され、反応室（５、６）が逆止弁（
   １３）を介してガス洗浄器（１２）に接続されているこ
   とを特徴とする複合粉末の製造装置。 ７、反応室（５、６）の上端および高温ガスフィルタ（
   ７）の下端に、少なくとも一つの電気空気作動形のノッ
   カー（１４）が配置されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載の装置。 ８、逆止弁（１３）が反応室（５、６）における圧力と
   大気圧との差を＋１０ｍｂａｒに制限することを特徴と
   する特許請求の範囲第７項に記載のの装置。 ９、高温ガスフィルタ（７）内に配置された沈降室（１
   ５）の壁温が１００℃〜４００℃の間に維持され、その
   場合反応室（５、６）からのガス流が、転向なしに上か
   ら沈降室（１５）に導かれ、そこから１８０°転向した
   後で環状出口（１６）を通して高温ガスフィルタ（７）
   のフィルタ要素（８）に導かれることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項ないし第８項のいずれか１つに記載の
   装置。 １０、高温ガスフィルタ（７）のフィルタ要素（８）が
   沈降室（１５）の環状出口（１６）内に配置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項ないし第９項の
   いずれか１つに記載の装置。 １１、フィルタ要素（８）として、金属フェルト、焼結
   金属あるいは多孔質のセラミックスから成るフィルタキ
   ャンドルあるいはフィルタソケットが使用されることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項ないし第１０項のいず
   れ１つに記載の装置。 １２、フィルタ要素（８）が純ガス側からの圧縮空気パ
   ルスによって浄化され、その浄化が必要に応じてフィル
   タ抵抗に関係して制御されることを特徴とする特許請求
   の範囲第６項ないし第１１項のいずれか１つに記載の装
   置。 １３、差圧の発生が、耐熱性の送風機、圧縮機によって
   、あるいは露点以上の湿った廃ガス流の回路あるいは水
   蒸気の凝縮後の回路に接続された水ジェットポンプ（１
   ０）によって、あるいはガス洗浄器（１２）の後ろの圧
   縮空気作動形エゼクターによって、あるいは蒸発領域（
   ５）における噴霧溶液の蒸発の際に発生される過圧によ
   って行われることを特徴とする特許請求の範囲第６項な
   いし第１２項のいずれか１つに記載の装置。 １４、ガス洗浄器（１２）が小さな圧力損失で作動する
   水が循環される噴霧タワーであることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項ないし第１３項のいずれか１つに記載
   の装置。