WO2021060028A1 - 無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

大きな粒度分布を有する無機質粉体であっても、効率よく溶融・球状化することが可能な無機質球状化粒子製造用バーナを提供することを目的とし、本発明は原料粉体として無機質粉体を供給する原料粉体供給路と、第１燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給路（３Ａ）と、第１支燃性ガスを供給する第１支燃性ガス供給路（４Ａ）とを備え、原料粉体供給路が、バーナ（１）の軸方向に延在する第１供給路（２Ａ）と、第１供給路（２Ａ）の先端に位置する第１衝突壁（２Ｄ）と、第１供給路（２Ａ）の先端から分岐し、バーナ（１）の中心から半径方向に延在する複数の第２供給路（２Ｂ）と、第２供給路（２Ｂ）の先端に位置し、第２供給路よりも拡幅された空間を有する１以上の分散室（２Ｃ）と、分散室（２Ｃ）に連通する１以上の原料粉体噴出孔（２ａ）とを有する無機質球状化粒子製造用バーナ（１）を提供する。

Description

無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法

　本発明は、無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法に関する。

　従来から、無機質の粉体原料を火炎中に通すことにより、無機質球状化粒子（以下、単に「球状化粒子」ということがある）を製造する方法が知られている（特許文献１～３）。

　例えば、特許文献２に開示されている無機質球状化粒子製造装置においては、図１２に示すように、原料粉体が原料供給機（フィーダ）Ａから供給され、キャリアガス供給装置Ａ’から供給されるキャリアガスに同伴されてバーナＢに搬送される。このバーナＢには、酸素供給設備Ｃからの酸素と、ＬＰＧ供給設備Ｄからの燃料ガス（液化石油ガス：ＬＰＧ）とが供給される。そして、竪型炉Ｅ内の火炎中で球状化された粒子を含む排ガスは、経路Ｆから竪型炉Ｅの底部に導入された空気により冷却（温度希釈）され、後段のサイクロンＧ、バグフィルターＨで球状化粒子が捕集される。

　ここで、原料粉体をバーナで形成した火炎中で球状化する為には、高温の火炎が必要であることから、図１２中に示すバーナＢとして、通常は、燃料ガスと純酸素とを用いた酸素燃焼バーナ（以下、単に「酸素バーナ」ということがある）が用いられている。

　このような酸素バーナとして、例えば、特許文献１には、同心円状の二重管であって、その内管と外管との間に多数の小管を設けた構造の拡散型バーナが開示されている。

　また、特許文献２，３には、同心の四重管構造を有する拡散型の酸素バーナが開示されている。具体的には、特許文献２，３に開示された拡散型バーナは、バーナの中心軸を含む中央部付近から酸素ガス又は酸素富化ガスをキャリアガスとして原料粉体を燃焼室に供給し、その外周から燃料ガスを、更にその外周から１次酸素と２次酸素を供給するように形成されており、最外周には、バーナを冷却する冷却水通路が設けられている。

　このように、特許文献１～３に開示された酸素バーナでは、燃料ガスと支燃性ガス（酸素ガス）とを燃焼室で混合、燃焼させるため、高温の酸素燃焼火炎を得る事ができる。

特開昭５８－１４５６１３号公報 特許第３３３１４９１号公報 特許第３３１２２２８号公報

　ところで、原料粉体として無機質粉体をバーナ火炎中に投入し、効率よく球状粒子を得ようとする場合、投入した無機質粉体の融点以上の火炎温度を酸素バーナによって形成し、且つ十分な加熱時間を無機質粉体に与える必要がある。そのためには、バーナ火炎中に原料粉体が適切に分散し、且つバーナ火炎中において原料粉体に十分な滞留時間（加熱時間）を与える必要がある。

　一般に、原料となる粉体は、粒度分布を有している。例えば、平均粒径ｄ５０が２０μｍの粉体には、粒径がサブミクロンの粒子から、粒径が数十μｍ～１００μｍの粒子１００μｍの粒子まで含まれる場合がある。

　粒度分布を有する粉体を気流によって搬送する場合、粉体の物性や比重にも依存するが、粒径が数μｍ程度の粒子は、静電気による凝集が起きやすい。したがって、粒径が数μｍ程度の粒子を含む粉体をキャリアガスによって搬送し、バーナ火炎中に噴出する場合、キャリアガスの噴出速度を大きくし、キャリアガスのせん断力によってバーナ火炎中に粉体を分散させる。この場合、バーナ火炎中における粉体の滞留時間（加熱時間）は短くなるが、粒径が小さい粒子は十分に加熱・溶融される。

　これに対して、粒径が数十μｍ～１００μｍの粒子は、気流中で単分散しやすいため、キャリアガスの噴出速度を大きくする必要が無い。むしろ、キャリアガスの噴出速度を大きくすると、バーナ火炎中での滞留時間（加熱時間）を十分に確保する事が出来ず、粒径が大きい粒子を溶融するための充分な熱量を与える事が出来ない。

　上述した特許文献１～３に開示された、バーナの中央部付近から原料粉体をキャリアガスとともにバーナ火炎中に供給する、従来の拡散型バーナでは、粒径が数μｍ程度の粒子（微粒子）から数十μｍ～１００μｍの粒子（粗大粒子）を含むような大きな粒度分布を有する無機質粉体を効率よく溶融・球状化することが困難であった。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大きな粒度分布を有する無機質粉体であっても、効率よく溶融・球状化することが可能な無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法を提供することを課題とする。

　上記の課題を達成するために、本発明は以下のバーナを提供する。
［１］　燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた無機質球状化粒子製造用バーナであって、
　原料粉体である無機質粉体を搬送ガスとともに供給する原料粉体供給路と、
　第１燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給路と、
　第１支燃性ガスを供給する第１支燃性ガス供給路とを備え、
　前記原料粉体供給路が、
　前記バーナの中央に位置し、前記バーナの軸方向に延在する第１供給路と、
　前記第１供給路の先端に位置し、前記軸方向と交差する第１衝突壁と、
　前記第１供給路の先端から分岐し、前記バーナを断面視した際、前記バーナの中心から半径方向に延在する、複数の第２供給路と、
　前記第２供給路の先端に位置し、且つ前記第２供給路と連通し、前記第２供給路が延在する方向に対して垂直方向の断面積が前記第２供給路よりも大きい空間を有する、１以上の分散室と、
　前記分散室と連通し、前記軸方向に延在する、１以上の原料粉体噴出孔とを有する、無機質球状化粒子製造用バーナ。
［２］　前記第１衝突壁の壁面に位置し、前記原料粉体の搬送ベクトルの方向を、前記バーナの軸方向から半径方向に向けて１回以上変換する分散機構を有する、前項［１］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［３］　前記分散機構は、前記壁面に対して突出する１つの頂部を有する凸部である、前項［２］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［４］　前記頂部が、前記バーナの中心軸上に位置する、前項［３］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［５］　前記分散室が、前記第２供給路が延在する方向と交差する第２衝突壁を有する、前項［１］乃至［４］のいずれかに記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［６］　前記バーナを平面視した際、前記原料粉体噴出孔が、前記第２衝突壁よりも中心寄りに位置する、前項［５］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［７］　当該バーナの先端を平面視した際に、
　複数の前記原料粉体噴出孔の開口が、当該バーナの中心軸を中心とし、前記第１供給路の直径よりも大きな径を有する円の周上に配置される、前項［１］乃至［６］のいずれかに記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［８］　当該バーナの軸方向の先端寄りに位置し、前記第１燃料ガスと前記第１支燃性ガスとを混合する、複数の第１予混合室をさらに備え、
　前記第１燃料ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第１燃料供給支流路に分岐し、
　前記第１支燃性ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第１支燃性ガス供給支流路に分岐し、
　前記第１予混合室は、前記第１燃料供給支流路のいずれか一つ、及び前記第１支燃性ガス供給支流路のいずれか一つとそれぞれ連通する、前項［１］乃至［７］のいずれかに記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［９］　複数の前記第１予混合室は、当該バーナの軸方向の先端にそれぞれ開口を有する、前項［８］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［１０］　前記第１支燃性ガス供給支流路の内側に前記第１燃料供給支流路が位置する、前項［８］又は［９］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［１１］　前記第１燃料供給支流路の先端が、前記第１支燃性ガス供給支流路の内側に位置し、
　前記第１燃料供給支流路の先端から前記第１支燃性ガス供給支流路の先端までの空間が、前記第１予混合室であり、
　前記第１支燃性ガス供給支流路の先端の開口が、前記第１予混合室の開口である、前項［１０］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［１２］　当該バーナの先端を平面視した際に、
　円環状に配置された前記原料粉体噴出孔の開口の内側及び外側のいずれか一方又は両方に、複数の前記第１予混合室の開口が、当該バーナの中心軸を中心とする円環状に配置される、前項［１１］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［１３］　第２燃料ガスを供給する第２燃料ガス供給路と、
　第２支燃性ガスを供給する第２支燃性ガス供給路と、
　当該バーナの軸方向の先端寄りに位置し、前記第２燃料ガスと前記第２支燃性ガスとを混合する、複数の第２予混合室とをさらに備え、
　前記第２燃料ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第２燃料供給支流路に分岐し、
　前記第２支燃性ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第２支燃性ガス供給支流路に分岐し、
　前記第２燃料供給支流路の先端が、前記第２支燃性ガス供給支流路の内側に位置し、前記第２燃料供給支流路の先端から前記第２支燃性ガス供給支流路の先端までの空間が、前記第２予混合室であり、
　前記第２支燃性ガス供給支流路の先端の開口が、前記第２予混合室の開口である、前項［１１］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［１４］　当該バーナの先端を平面視した際に、
　円環状に配置された前記原料粉体噴出孔の開口の内側及び外側のいずれか一方に、複数の前記第１予混合室の開口が当該バーナの中心軸を中心とする円環状に配置され、他方に複数の前記第２予混合室の開口が当該バーナの中心軸を中心とする円環状に配置される、前項［１３］に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
［１５］　前項［１］乃至［１４］のいずれかに記載の無機質球状化粒子製造用バーナと、
　前記無機質球状化粒子製造用バーナを、炉頂部に垂直下向きに接続する竪型の球状化炉と、
　前記球状化炉の下流に設けられたサイクロン及びバグフィルターとを備える、無機質球状化粒子製造装置。
［１６］　燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により原料粉体である無機質粉体を溶融し、球状化する無機質球状化粒子の製造方法であって、
　搬送ガスとともに原料粉体を前記バーナ火炎に供給する際、前記原料粉体の搬送ベクトルの方向を当該バーナの軸方向から半径方向に１回以上変換する、無機質球状化粒子の製造方法。
［１７］　複数の予混合室に前記燃料ガスと前記支燃性ガスとを供給して予め混合した後に燃焼させて火炎を形成し、前記火炎中に前記原料粉体を投入する、前項［１６］に記載の無機質球状化粒子の製造方法。

　本発明の無機質球状化粒子製造用バーナは、大きな粒度分布を有する無機質粉体であっても、効率よく溶融・球状化できる。
　本発明の無機質球状化粒子製造装置は、上記無機質球状化粒子製造用バーナを備えるため、大きな粒度分布を有する無機質粉体であっても、効率よく溶融・球状化できる。
　本発明の無機質球状化粒子の製造方法は、大きな粒度分布を有する無機質粉体であっても、効率よく溶融・球状化できる。

本発明を適用した第１の実施形態であるバーナを示す平面図である。 図１中に示すＡ－Ａ’線に沿った断面図である。 図２に示すバーナの拡大断面図である。 図３中に示すＢ－Ｂ’線に沿った、原料粉体供給管の断面図である。 本発明を適用した第２の実施形態であるバーナを示す平面図である。 図５中に示すＣ－Ｃ’線に沿った断面図である。 図６に示すバーナの拡大断面図である。 本発明のバーナを構成する原料粉体供給路の変形例を示す断面図である。 本発明のバーナを構成する原料粉体供給路の変形例を示す断面図である。 本発明のバーナを構成する分散機構の変形例を示す断面図である。 本発明のバーナを構成する分散機構の変形例を示す断面図である。 従来の無機質球状化粒子の製造装置の構成を示す系統図である。

＜第１の実施形態＞
　以下、本発明を適用した第１の実施形態である無機質球状化粒子製造用バーナについて、これを用いた無機質球状化粒子の製造装置及び製造方法とともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（無機質球状化粒子製造用バーナ）
　先ず、第１の実施形態の無機質球状化粒子製造用バーナの構成について、説明する。　図１～図４は、本発明を適用した第１の実施形態である無機質球状化粒子製造用バーナ（以下、単にバーナと呼ぶことがある）を示している。図１は、バーナをその先端側から眺めた平面図である。図２は、図１中に示すバーナの中心軸Ｃを通るＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。図３は、バーナの先端側の拡大断面図である。図４は、図３中に示すＢ－Ｂ’線に沿った、原料粉体供給管の断面図である。

　図１～図３に示すように、本実施形態のバーナ１は、当該バーナ１の中心軸Ｃから周方向外側に向けて、原料粉体供給管２、第１燃料供給管３、第１支燃性ガス供給管４、及び水冷ジャケット５から構成される、同心の多重管構造を有している。また、本実施形態のバーナ１は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた酸素燃焼バーナである。

　原料粉体供給管２は、図２に示すように、バーナ１の同心多重管構造の最内側に、当該バーナ１の軸方向に沿って延在している。この原料粉体供給管２の内側の空間は、原料粉体供給路となっており、原料粉体として無機質粉体をキャリアガス（搬送ガス）との混合物として、バーナ火炎中に供給可能となっている。
　なお、原料粉体供給管２は、複数の部材の組み合わせによって分割可能に構成されていてもよいし、単一の部材によって構成されていてもよい。

　原料粉体供給路は、図２～４に示すように、第１供給路２Ａ、第２供給路２Ｂ、分散室２Ｃ、原料粉体噴出孔２ａ及び第１衝突壁２Ｄから構成される。

　第１供給路２Ａは、バーナ１の中央に位置し、バーナ１の基端から先端に向けて軸方向に延在する。第１供給路２Ａの基端は、原料粉体の供給源（図示略）及びキャリアガスの供給源（図示略）と接続されている。第１供給路２Ａの先端は、複数の第２供給路２Ｂに分岐している。

　第１衝突壁２Ｄは、第１供給路２Ａの先端に位置する。第１衝突壁２Ｄは、バーナ１の軸方向と垂直に交差する第１壁面２ｄを有する。第１壁面２ｄは、平坦面である。
　本実施形態のバーナ１では、第１供給路２Ａの先端に第１衝突壁２Ｄが位置するため、キャリアガスによって搬送される原料粉体が第１壁面２ｄと衝突する。これにより、原料粉体に含まれる、粒径が数μｍ程度の粒子（微粒子）が分散され、数十μｍ～１００μｍの粒子（粗大粒子）が減速される。

　第１衝突壁２Ｄの第１壁面２ｄには、原料粉体の搬送ベクトルの方向を、バーナ１の軸方向から半径方向に向けて１回以上変換する分散機構２Ｅが位置する。

　分散機構２Ｅは、第１壁面２ｄに対して突出する１つの頂部２ｅを有する凸部（凸体）である。
　分散機構２Ｅは、図２及び図３に示すように、頂部２ｅがバーナ１の中心軸Ｃ上に位置するように、第１壁面２ｄの中央に配置されている。

　分散機構２Ｅの大きさは、特に限定されるものでないが、分散機構２Ｅの基端側の面積が、第１供給路２Ａの断面積と同等以下であることが好ましい。これにより、第１供給路２Ａの先端において、キャリアガスによって搬送される原料粉体を分散機構２Ｅ及び第１壁面２ｄに確実に衝突させることができる。

　分散機構２Ｅの形状は、特に限定されないが、分散機構２Ｅあるいは第１壁面２ｄに衝突した後の原料粉体とキャリアガスとの混合物を、後述する複数の第２供給路２Ｂに均等に供給する観点から、頂部２ｅを有する円錐体や多角錐体が好ましく、円錐体がより好ましい。

　第１壁面２ｄに設けられる分散機構２Ｅの数は、１つのみである。
　分散機構２Ｅは、第１壁面２ｄと同一の部材として一体に形成されていてもよいし、第１壁面２ｄと別部材であってもよい。
　分散機構２Ｅの材質は、特に限定されないが、第１壁面２ｄと別部材の場合には、同一の材質であってもよいし、第１壁面２ｄと異なる材質であってもよい。

　第２供給路２Ｂは、図２～図４に示すように、第１供給路２Ａの先端から分岐する。第２供給路２Ｂは、図４に示すように、原料粉体供給管２をバーナ１の軸方向と垂直な方向に断面視した際、バーナ１の中心から半径方向に延在する。具体的には、本実施形態のバーナ１では、第１供給路２Ａの先端を周方向に８等分するように、８本の第２供給路２Ｂに分岐する。第２供給路２Ｂは、基端が第１供給路２Ａに連通しており、先端が分散室２Ｃに連通している。

　図２及び図３に示すように、バーナ１の軸方向と平行な方向に断面視した際、第１供給路２Ａが延在する方向と第２供給路２Ｂが延在する方向とが直交する。
　すなわち、本実施形態のバーナ１では、キャリアガスによって搬送される原料粉体の搬送ベクトルの方向が、第１供給路２Ａから第１衝突壁２Ｄに衝突した後、第２供給路２Ｂに移行する際、バーナ１の軸方向から垂直方向に変換される。
　また、第１衝突壁２Ｄに設けられた分散機構２Ｅにより、原料粉体の搬送ベクトルの方向がバーナ１の軸方向から半径方向に向けて１回変換されるため、原料粉体とキャリアガスとの混合物を、第２供給路２Ｂに円滑に搬送できる。

　分散室２Ｃは、図２～図４に示すように、第２供給路２Ｂの先端に位置し、第２供給路２Ｂと連通する。本実施形態のバーナ１では、図４に示すように、１つの第２供給路２Ｂに対して１つの分散室２Ｃが連通しており、第１供給路２Ａの外側に８個の分散室２Ｃを有する。したがって、原料粉体とキャリアガスとの混合物は、第２供給路２Ｂから分散室２Ｃ内へそれぞれ導入される。

　分散室２Ｃは、第２供給路２Ｂよりも拡幅された空間、すなわち、第２供給路２Ｂが延在する方向に対して垂直方向の断面積が、第２供給路２Ｂの当該方向の断面積よりも大きい空間を有する。したがって、原料粉体とキャリアガスとの混合物は、第２供給路２Ｂから分散室２Ｃ内へ導入される際、搬送速度が減速する。特に、原料粉体に含まれる、粒径が数十μｍ～１００μｍの粒子（粗大粒子）が大きく減速される。

　分散室２Ｃは、第２供給路２Ｂが延在する方向と交差する第２衝突壁２Ｆを有する。第２衝突壁２Ｆは、分散室２Ｃに面しており、第２供給路２Ｂが延在する方向と垂直に交差する第２壁面２ｆを有する。第２壁面２ｆは、椀曲面である。
　本実施形態のバーナ１では、第２供給路２Ｂが延在する方向の前方に、分散室２Ｃの第２衝突壁２Ｆが位置するため、第２供給路２Ｂから分散室２Ｃに導入される際に減速された原料粉体がさらに第２壁面２ｆと衝突する。これにより、分散室２Ｃ内において、原料粉体に含まれる、粒径が数μｍ程度の粒子（微粒子）がさらに分散され、数十μｍ～１００μｍの粒子（粗大粒子）がさらに減速される。すなわち、分散室２Ｃは、微粒子の分散部であり、粗大粒子の減速部である。

　原料粉体噴出孔２ａは、図２及び図３に示すように、バーナ１の軸方向に延在する。原料粉体噴出孔２ａの基端は、図２～図４に示すように、分散室２Ｃと連通する。原料粉体噴出孔２ａの先端は、図１～図３に示すように、バーナ１の先端に開口する。本実施形態のバーナ１では、図４に示すように、１つの分散室２Ｃに対して１つの原料粉体噴出孔２ａが連通しており、第２衝突壁２Ｆの内側に８個の原料粉体噴出孔２ａを有する。また、本実施形態のバーナ１では、原料粉体噴出孔２ａから噴出される原料粉体の搬送ベクトルの方向が、バーナ１の半径方向から軸方向に変換される。

　また、本実施形態のバーナ１では、当該バーナ１を断面視した際、原料粉体噴出孔２ａが第２衝突壁２Ｆよりも中心寄りに位置するため、第２壁面２ｆに衝突した直後ではなく、分散室２Ｃ内で適切な分散状態とされた原料粉体を、原料粉体噴出孔２ａから適切な噴出速度でバーナ火炎に供給できる。

　原料粉体噴出孔２ａの開口は、図１に示すように、バーナ１の先端を平面視した際に、当該バーナ１の中心軸Ｃを中心とし、第１供給路２Ａの直径よりも大きな径を有する円の周上に、等間隔に配置される。これにより、原料粉体供給孔２ａの内側あるいは外側に形成される火炎による熱を、効率よく原料粉体に受熱させることができる。

　原料粉体は、球状粒子を得たい化合物（無機質粉体）であれば、特に限定されるものではない。このような化合物としては、具体的には、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ又はＦｅ_２Ｏ_３等の無機酸化物が挙げられる。

　また、原料粉体の粒子形態は、特に限定されるものではなく、角を有する非球形の粒子であってもよいし、角を有さない球形の粒子であってもよい。

　また、原料粉体の粒子径としては、１～５００μｍの範囲であることが好ましく、１～１００μｍの範囲であることが好ましい。ここで、原料粉体の粒子径が１μｍ未満であると、粒子同士が静電気で凝集し、５００μｍを超えると、バーナ火炎中で十分に加熱する事が出来なくなるために好ましくない。これに対して、上記範囲内であると、火炎中で適切に分散されつつ、十分に加熱・球状化する事が可能となる為に好ましい。

　本実施形態のバーナ１では、原料粉体が大きな粒度分布を有していてもよい。具体的には、原料粉体は、粒径が数μｍ程度の粒子（微粒子）と、粒径が数十μｍ～１００μｍの粒子（粗大粒子）とを共に含んでいてもよい。また、原料粉体が微粒子のみを含んでいてもよいし、粗大粒子のみを含んでいてもよい。本実施形態のバーナ１によれば、原料粉体に含まれる粒径が小さい粒子群を適切な分散状態とし、原料粉体に含まれる粒径が大きい粒子群を減速させて適切な噴出速度とすることができる。

　キャリアガス（搬送ガス）は、原料粉体を搬送可能な気体であれば、特に限定されるものではない。キャリアガスとしては、具体的には、例えば、安全性を考慮する場合には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。一方、キャリアガスとして酸素もしくは酸素富化空気等を用いた場合には、原料粉体の支燃剤として用いることができる。この場合、後述する火炎を形成する際、より高温な火炎を形成できる。

　キャリアガスの流量は、特に限定されず、原料粉体噴出孔２ａから噴出される原料粉体の噴出速度が適切な範囲となるように、適宜調節することができる。

　第１燃料供給管３は、図２に示すように、原料粉体供給管２の外側を覆うように設けられている。第１燃料供給管３の中心軸と原料粉体供給管２中心軸とは一致しており、第１燃料供給管３は、原料粉体供給管２と同軸に設けられている。

　第１燃料供給管３と原料粉体供給管２との間に設けられた環状の空間は、第１燃料ガスを供給するための第１燃料ガス供給路３Ａである。換言すると、第１燃料ガス供給路３Ａは、第１粉体供給路２Ａの外周を覆うように設けられている。
　第１燃料ガス供給路３Ａの基端側は、第１燃料ガスの供給源（図示略）と接続されている。

　第１燃料ガスは、特に限定されず、炭素源を含む物質であってもよいし、炭素源を含まない物質であってもよい。
　炭素源を含む物質としては、例えば、メタン（ＣＨ_４）やプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）等の気体燃料が挙げられる。また、バーナ１が液体霧化機構を有する場合であれば、灯油、アルコール等の液体燃料を用いることもできる。
　炭素源を含まない物質としては、アンモニア（ＮＨ_３）、水素（Ｈ_２）等が挙げられる。
　第１燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスによって希釈されたものを用いてもよい。

　第１燃料ガス供給路３Ａの先端の位置は、バーナ１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも基端側となっている。したがって、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周には、第１燃料ガス供給路３Ａは設けられていない。

　第１燃料ガス供給路３Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して外径が大きくなっている。第１燃料ガス供給路３Ａの先端寄りの環状の空間の外径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも外側であることが好ましい。これにより、図１に示すように、バーナ１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも外側の位置に、火炎を形成するための第１燃料ガスを供給することができる。

　図２及び図３に示すように、バーナ１の中心軸Ｃから周方向に向かって拡径された第１燃料ガス供給路３Ａの先端部分には、バーナ１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１燃料ガス噴射ノズル（第１燃料供給支流路）３ａが接続されている。第１燃料ガス供給路３Ａと複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１燃料ガス供給路３Ａから複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに、燃料ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１燃料ガス供給路３Ａは、バーナ１の先端寄りの部分において複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに分岐している。

　第１支燃性ガス供給管４は、図２に示すように、第１燃料供給管３の外側を覆うように設けられている。第１支燃性ガス供給管４の中心軸と第１燃料供給管３中心軸とは一致しており、第１支燃性ガス供給管４は、第１燃料供給管３及び原料粉体供給管２と同軸に設けられている。

　第１支燃性ガス供給管４と第１燃料供給管３との間に設けられた環状の空間は、第１支燃性ガスを供給するための第１支燃性ガス供給路４Ａである。換言すると、第１支燃性ガス供給路４Ａは、第１燃料ガス供給路３Ａの先端及び外周を覆うように設けられている。
　第１支燃性ガス供給路４Ａの基端側は、第１支燃性ガスの供給源（図示略）と接続されている。

　第１支燃性ガスは、第１燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。第１支燃性ガスとしては、酸素、酸素富化空気等が挙げられる。

　第１支燃性ガス供給路４Ａの先端の位置は、バーナ１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも先端側となっている。したがって、第１支燃性ガス供給路４Ａは、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周を覆うように設けられている。

　第１支燃性ガス供給路４Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して内径が小さくなっている。第１支燃性ガス供給路４Ａの先端寄りの環状の空間の内径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも内側であることが好ましい。これにより、図１に示すように、バーナ１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも内側の位置に、火炎を形成するための第１支燃性ガスを供給することができる。

　図２及び図３に示すように、バーナ１の周方向から中心軸Ｃに向かって拡径された第１支燃性ガス供給路４Ａの先端部分には、バーナ１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１支燃性ガス供給孔（第１支燃性ガス供給支流路）４ａが接続されている。第１支燃性ガス供給路４Ａと複数の第１支燃性ガス供給孔４ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１支燃性ガス供給路４Ａから複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに、第１支燃性ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１支燃性ガス供給路４Ａは、バーナ１の先端寄りの部分において複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに分岐している。

　水冷ジャケット５は、図２に示すように、第１支燃性ガス供給管４の外側を覆うように設けられている。水冷ジャケット５には、冷却水の導入口５Ａと導出口５Ｂとが設けられている。これにより、導入口５Ａから水冷ジャケット５内の流路に供給された冷却水は、バーナ１の特に先端寄りの部分を冷却した後、導出口５Ｂから排出される。

　本実施形態のバーナ１は、図３に示すように、第１燃料ガス噴射ノズル３ａが第１支燃性ガス供給孔４ａの内側にそれぞれ位置する。また、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂは、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側にそれぞれ位置する。すなわち、第１燃料ガス噴射ノズル３ａは、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側で開口する。

　ここで、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂから第１支燃性ガス供給孔４ａの内側に第１燃料ガスを噴射し、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側に向けて第１支燃性ガス供給路４Ａから支燃性ガスを供給すると、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂよりも前方の、第１支燃性ガス供給孔４ａの内側において、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとが混合される。

　このように、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂから、第１支燃性ガス供給孔４ａの先端４ｂまでの空間は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを混合する第１予混合室６となる。また、第１支燃性ガス供給孔４ａの先端４ｂの開口が、第１予混合室６の開口６ａとなる。

　換言すると、本実施形態のバーナ１は、複数の第１予混合室６を備える。これらの第１予混合室６は、バーナ１の軸方向の先端寄りに位置する。第１予混合室６は、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの一つ、及び支燃性ガス供給孔４ａの一つとそれぞれ連通する。第１予混合室６は、バーナ１の軸方向の先端にそれぞれ開口する。

　第１予混合室６の容積ｖ１は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合することができ、且つ逆火の恐れがなければ、特に限定されない。
　このような容積ｖ１［ｍ^３］としては、例えば、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの合計流量Ｑ１を２５～５０［Ｎｍ^３／ｈ］とする場合には、３．０×１０^－５～１．０×１０^－３［ｍ^３］とすればよく、１．０×１０^－４～１．０×１０^－３［ｍ^３］がより好ましい。容積ｖ１を１．０×１０^－４～１．０×１０^－３［ｍ^３］の範囲とすれば、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合できる。

　また、第１燃料ガス噴射ノズル３ａの先端３ｂから、第１支燃性ガス供給孔４ａの先端４ｂまでのオフセット距離Ｌ１としては、１．０×１０^－３～１．０×１０^－１［ｍ］とすればよく、２×１０^－３～５×１０^－２［ｍ］がより好ましい。

　また、第１予混合室６の数量は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスの供給量や、原料粉体噴出孔２ａの数量やレイアウト（配置）に応じて適宜選択することができる。

　第１予混合室６では、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとをあらかじめ混合し、混合ガスとして開口６ａからバーナ１の軸方向と平行な方向に向けて噴射する。

　本実施形態のバーナ１は、小さな容積の第１予混合室６を複数備え、これらの第１予混合室６において第１燃料ガスと第１支燃性ガスとをあらかじめ混合する。これにより、第１燃料ガスとして炭素源を含まない物質を用いる場合であっても、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分に混合して燃焼効率をあげることができ、逆火のおそれもない。

　複数の第１予混合室６の開口６ａは、図１に示すように、バーナ１の先端を平面視した際に、バーナ１の中心軸Ｃを中心とする円環状に配設された原料粉体噴出孔２ａの内側及び外側に、同心円となるように等間隔にそれぞれ配設される。すなわち、原料粉体噴出孔２ａは、第１予混合室６の開口６ａによって内側および外側を囲まれる。

　本実施形態のバーナ１は、バーナ１の中心部（中央部）に、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第１火炎」ともいう）を形成するために、複数の第１予混合室６の開口６ａを円環状に配置し、第１火炎の外周を囲むように複数の原料粉体噴出孔２ａを円環状に配置する。さらに、複数の原料粉体噴出孔２ａの外側に、これらの原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第２火炎」ともいう）を形成するために、複数の第１予混合室６の開口６ａを円環状に配置する。これにより、原料粉体噴出孔２ａから噴出された原料粉体に対して火炎の熱を効率よく伝達でき、原料粉体を効率よく溶融できる。

　また、原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第２火炎を形成することで、バーナ１の周囲からの巻き込み空気もしくは炉内燃焼排ガスを遮断できるため、無機質粉体の溶融・球状化の効率を高めることができる。

（無機質球状化粒子の製造装置）
　次に、上述したバーナ１を用いた無機質球状化粒子の製造装置の構成の一例について、説明する。
　本発明を適用した無機質球状化粒子製造装置１０は、図１２に示す従来の無機質球状化粒子製造装置１００の構成のうち、バーナＢに代えて上述したバーナ１を用いるものである。

　図１２中の符号Ｅは、球状化炉を示す。この球状化炉Ｅは、円筒形の竪型炉であって、その天井部（炉頂部）には上述のバーナ１が、その先端側を炉内に臨ませるようにして垂直下向きに取り付けられている。
　球状化炉Ｅの底部付近には空気導入経路Ｆが接続されており、ここから冷却用空気を内部に導入し、排出される燃焼ガスの温度を下げることができるようになっている。

　球状化炉Ｅの底部付近から、生成した球状化粒子を燃焼ガスによって搬送し、サイクロンＧの入口に送られるようになっている。
　また、サイクロンＧの出口にはダクトが設けられており、このダクトはバグフィルターＨの入口に接続されている。

　原料粉体は、原料供給機（フィーダ）Ａから供給され、キャリアガス供給装置Ａ’から供給されるキャリアガスに同伴されてバーナ１に搬送される。このバーナ１には、第１支燃性ガス供給設備Ｃからの第１支燃性ガスと、第１燃料ガス供給設備Ｄからの第１燃料ガス（炭素源を含まない物質）とが供給される。そして、球状化炉Ｅ内の火炎中で球状化された粒子を含む排ガスは、空気導入経路Ｆから球状化炉Ｅの底部に導入された空気により冷却（温度希釈）され、後段のサイクロンＧ、バグフィルターＨで球状化粒子が捕集される。

（無機質球状化粒子の製造方法）
　次に、上述したバーナ１を備えた製造装置１０を用いた球状化粒子の製造方法について、説明する。本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により無機質粉体を溶融し、球状化する。

　図１～図４、及び図１２に示すように、先ず、原料供給機Ａから原料粉体を、キャリアガス供給装置Ａ’から供給されるキャリアガスを用いてバーナ１の原料粉体供給路２Ａにおくり、複数の原料粉体噴出孔２ａから球状化炉Ｅに向けて噴出する。

　同時に、バーナ１の第１燃料ガス供給路３Ａに所定量の第１燃料ガスを第１燃料ガス供給設備Ｄから送り込み、バーナ１の第１支燃性ガス供給路４Ａに所定量の第１支燃性ガスを第１支燃性ガス供給設備Ｃから送り込む。そして、バーナ１の複数の第１予混合室６の開口６ａから第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスを球状化炉Ｅに向けて噴出する。この際、第１予混合室６の開口６ａから噴出される混合ガスの燃焼によって形成される第１火炎及び第２火炎によって、原料粉体を包囲する。これにより、原料粉体である無機質粉体を溶融・球状化する。

　球状化した粒子は、バーナ１から生成した燃焼ガスと空気導入経路Ｆから導入される空気とのガスに浮遊して球状化炉Ｅの燃焼ガス排出口からサイクロンＧに送られる。燃焼ガスに空気を混合することでサイクロンＧに導入されるガスの温度が低下し、サイクロンＧでの粒子捕集に適した温度となる。

　サイクロンＧでは、ガス中に浮遊している球状化粒子のうち、粗粒の球状化粒子が捕集される。サイクロンＧから導出されたガスはバグフィルターＨに送られ、ここで球状化粒子のうち、細粒の球状化粒子が捕集される。

　ところで、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法では、バーナ１を用いて搬送ガスとともに原料粉体をバーナ火炎に供給する際、原料粉体の搬送ベクトルの方向を当該バーナ１の軸方向から半径方向に１回以上変換する。このバーナ１によれば、原料粉体が大きな粒度分布を有する場合であっても、原料粉体に含まれる粒径が小さい粒子群を適切な分散状態とし、原料粉体に含まれる粒径が大きい粒子群を減速させて適切な噴出速度とすることができるため、原料粉体である無機質粉体を効率よく溶融・球状化できる。

　以上説明したように、本実施形態のバーナ（無機質球状化粒子製造用バーナ）１は、原料粉体である無機質粉体を搬送ガスとともにバーナ火炎に供給する原料粉体供給路が、バーナ１の中央に位置し、バーナ１の軸方向に延在する第１供給路２Ａと、第１供給路２Ａの先端に位置し、バーナ１の軸方向と交差する第１衝突壁２Ｄと、第１供給路２Ａの先端から分岐し、バーナ１を断面視した際、バーナ１の中心から半径方向に延在する複数の第２供給路２Ｂと、第２供給路２Ｂの先端に位置し、且つ第２供給路２Ｂと連通し、第２供給路２Ｂが延在する方向に対して垂直方向の断面積が第２供給路２Ｂよりも大きい空間を有する複数の分散室２Ｃと、分散室２Ｃと連通し、バーナ１の軸方向に延在する複数の原料粉体噴出孔２ａとを有する。
　このバーナ１によれば、第１供給路２Ａの先端に位置する第１衝突壁２Ｄにおいて原料粉体を分散させた後、原料粉体の流路をバーナ１の軸方向から半径方向に延在する第２供給路２Ｂを変更し、分散室２Ｃ及び第２衝突壁２Ｆにおいて原料粉体を再度分散させた後に原料粉体噴出孔２ａに供給し、原料粉体の噴出方向をバーナ１の軸方向に変更する事で、適切な噴出速度と分散性を有する原料粉体を複数の原料粉体噴出孔２ａからバーナ火炎中に均等に噴出できる。
　したがって、原料粉体が大きな粒度分布を有する場合であっても、原料粉体に含まれる粒径が小さい粒子群を分散させて適切な分散状態とし、原料粉体に含まれる粒径が大きい粒子群を減速させて適切な噴出速度とすることができるため、原料粉体である無機質粉体をバーナ火炎中に適切に分散させて、効率よく溶融・球状化できる。

　また、本実施形態の無機質球状化粒子製造装置１０及び無機質球状化粒子の製造方法によれば、上述のバーナ１を用いるため、原料粉体である無機質粉体を効率よく溶融・球状化できる。

＜第２の実施形態＞
　次に、本発明を適用した第２の実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第１火炎と第２火炎とを形成するための燃料ガス及び支燃性ガスの供給経路が独立している点で、第１の実施形態のバーナ１とは異なる。このため、図４～図６を用いて本実施形態のバーナ２１について説明する。したがって、本実施形態のバーナ２１については、第１の実施形態と同一の構成部分については同じ符号を付すると共に説明を省略する。

（無機質球状化粒子製造用バーナ）
　図５～図７は、本発明を適用した第２の実施形態である無機質球状化粒子製造用バーナ（以下、単にバーナと呼ぶことがある）を示しており、図５はバーナをその先端側から眺めた平面図であり、図６は図５中に示すバーナの中心軸Ｃを通るＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図であり、図７はバーナの先端側の拡大断面図である。

　図５～図７に示すように、本実施形態のバーナ２１は、当該バーナ２１の中心軸Ｃから周方向外側に向けて、原料粉体供給管２、第１燃料供給管２３、第１支燃性ガス供給管２４、第２燃料供給管７、第２支燃性ガス供給管８、及び水冷ジャケット５から構成される、同心の多重管構造を有している。また、本実施形態のバーナ２１は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた酸素燃焼バーナである。

　第１燃料供給管２３は、図６に示すように、原料粉体供給管２の外側を覆うように設けられている。第１燃料供給管２３の中心軸と原料粉体供給管２中心軸とは一致しており、第１燃料供給管２３は、原料粉体供給管２と同軸に設けられている。

　第１燃料供給管２３と原料粉体供給管２との間に設けられた環状の空間は、第１燃料ガスを供給するための第１燃料ガス供給路２３Ａである。換言すると、第１燃料ガス供給路２３Ａは、第１粉体供給路２Ａの外周を覆うように設けられている。
　第１燃料ガス供給路２３Ａの基端側は、第１燃料ガスの供給源（図示略）と接続されている。

　第１燃料ガスは、第１実施形態と同様に、特に限定されず、炭素源を含む物質を用いてもよいし、炭素源を含まない物質を用いてもよい。
　第１燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスによって希釈されたものを用いてもよい。

　第１燃料ガス供給路２３Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも基端側となっている。したがって、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周には、第１燃料ガス供給路２３Ａは設けられていない。

　第１燃料ガス供給路２３Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して外径が同じか僅かに大きくなっている。第１燃料ガス供給路２３Ａの先端寄りの環状の空間の外径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも内側であることが好ましい。これにより、図５に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも内側に、火炎（第１火炎）を形成するための第１燃料ガスを供給することができる。

　図６及び図７に示すように、第１燃料ガス供給路２３Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１燃料ガス噴射ノズル（第１燃料供給支流路）３ａが接続されている。第１燃料ガス供給路２３Ａと複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１燃料ガス供給路２３Ａから複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに、燃料ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１燃料ガス供給路２３Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第１燃料ガス噴射ノズル３ａに分岐している。

　第１支燃性ガス供給管２４は、図６に示すように、第１燃料供給管２３の外側を覆うように設けられている。第１支燃性ガス供給管２４の中心軸と第１燃料供給管２３の中心軸とは一致しており、第１支燃性ガス供給管２４は、第１燃料供給管２３及び原料粉体供給管２と同軸に設けられている。

　第１支燃性ガス供給管２４と第１燃料供給管２３との間に設けられた環状の空間は、第１支燃性ガスを供給するための第１支燃性ガス供給路２４Ａである。換言すると、第１支燃性ガス供給路２４Ａは、第１燃料ガス供給路２３Ａの先端及び外周を覆うように設けられている。
　第１支燃性ガス供給路２４Ａの基端側は、第１支燃性ガスの供給源（図示略）と接続されている。

　第１支燃性ガスは、第１実施形態と同様に、第１燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。第１支燃性ガスとしては、酸素、酸素富化空気等が挙げられる。

　第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも先端側となっている。したがって、第１支燃性ガス供給路２４Ａは、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周を覆うように設けられている。

　第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して内径が小さくなっている。第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端寄りの環状の空間の内径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも内側であることが好ましい。これにより、図５に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも内側の位置に、第１火炎を形成するための第１支燃性ガスを供給することができる。

　図６及び図７に示すように、バーナ２１の周方向から中心軸Ｃに向かって拡径された第１支燃性ガス供給路２４Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第１支燃性ガス供給孔（第１支燃性ガス供給支流路）４ａが接続されている。第１支燃性ガス供給路２４Ａと複数の第１支燃性ガス供給孔４ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第１支燃性ガス供給路２４Ａから複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに、第１支燃性ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第１支燃性ガス供給路２４Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第１支燃性ガス供給孔４ａに分岐している。

　第２燃料供給管７は、図６に示すように、第１支燃性ガス供給管２４の外側を覆うように設けられている。第１燃料供給管２３の中心軸と第１支燃性ガス供給管２４の中心軸とは一致しており、第２燃料供給管７は、第１支燃性ガス供給管２４と同軸に設けられている。

　第２燃料供給管７と第１支燃性ガス供給管２４との間に設けられた環状の空間は、第２燃料ガスを供給するための第２燃料ガス供給路７Ａである。換言すると、第２燃料ガス供給路７Ａは、第１支燃性ガス供給路２４Ａの外周を覆うように設けられている。
　第２燃料ガス供給路７Ａの基端側は、第２燃料ガスの供給源（図示略）と接続されている。

　第２燃料ガスは、第１燃料ガスと同様のものを用いることができる。第２燃料ガスは、第１燃料ガスと同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。
　第２燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスによって希釈されたものを用いてもよい。

　第２燃料ガス供給路７Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、第１燃料ガス供給路２３Ａと同程度の位置となっている。したがって、第１粉体供給路２Ａの先端寄りの部分の外周には、第２燃料ガス供給路７Ａは設けられていない。

　第２燃料ガス供給路７Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して外径が同じか僅かに大きくなっている。第２燃料ガス供給路７Ａの先端寄りの環状の空間の外径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも外側であることが好ましい。これにより、図５に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも外側に、火炎（第２火炎）を形成するための第２燃料ガスを供給することができる。

　図６及び図７に示すように、第２燃料ガス供給路７Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第２燃料ガス噴射ノズル（第２燃料供給支流路）７ａが接続されている。第２燃料ガス供給路７Ａと複数の第２燃料ガス噴射ノズル７ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第２燃料ガス供給路７Ａから複数の第２燃料ガス噴射ノズル７ａに、第２燃料ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第２燃料ガス供給路７Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第２燃料ガス噴射ノズル７ａに分岐している。

　第２支燃性ガス供給管８は、図６に示すように、第２燃料供給管７の外側を覆うように設けられている。第２支燃性ガス供給管８の中心軸と第２燃料供給管７の中心軸とは一致しており、第２支燃性ガス供給管８は、第２燃料供給管７及び原料粉体供給管２と同軸に設けられている。

　第２支燃性ガス供給管８と第２燃料供給管７との間に設けられた環状の空間は、第２支燃性ガスを供給するための第２支燃性ガス供給路８Ａである。換言すると、第２支燃性ガス供給路８Ａは、第２燃料ガス供給路７Ａの先端及び外周を覆うように設けられている。
　第２支燃性ガス供給路８Ａの基端側は、第２支燃性ガスの供給源（図示略）と接続されている。

　第２支燃性ガスは、第１支燃性ガスと同様に、第２燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。第２支燃性ガスとしては、酸素、酸素富化空気等が挙げられる。第２支燃性ガスとしては、第１支燃性ガスと同一の成分であってもよいし、異なる成分であってもよい。

　第２支燃性ガス供給路８Ａの先端の位置は、バーナ２１の軸方向において、原料粉体供給路２Ａが複数の原料粉体供給支流路２Ｂに分岐する位置よりも先端側となっている。したがって、第２支燃性ガス供給路８Ａは、第１支燃性ガス供給路２４の先端寄りの部分の外周を覆うように設けられている。

　第２支燃性ガス供給路８Ａの先端寄りの環状の空間は、基端部分及び中央部分と比較して内径が小さくなっている。第２支燃性ガス供給路８Ａの先端寄りの環状の空間の内径の位置は、原料粉体噴出孔２ａの位置よりも外側であることが好ましい。これにより、図５に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、複数の原料粉体噴出孔２ａよりも外側の位置に、火炎（第２火炎）を形成するための第２支燃性ガスを供給することができる。

　図６及び図７に示すように、バーナ２１の周方向から中心軸Ｃに向かって拡径された第２支燃性ガス供給路８Ａの先端部分には、バーナ２１の軸方向と平行方向に延在する複数の第２支燃性ガス供給孔（第２支燃性ガス供給支流路）８ａが接続されている。第２支燃性ガス供給路８Ａと複数の第２支燃性ガス供給孔８ａの内側の空間とは、それぞれ連通されている。これにより、第２支燃性ガス供給路８Ａから複数の第２支燃性ガス供給孔８ａに、第２支燃性ガスをそれぞれ供給できる。換言すると、第２支燃性ガス供給路８Ａは、バーナ２１の先端寄りの部分において複数の第２支燃性ガス供給孔８ａに分岐している。

　本実施形態のバーナ２１は、図７に示すように、第２燃料ガス噴射ノズル７ａが第２支燃性ガス供給孔８ａの内側にそれぞれ位置する。また、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂは、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側にそれぞれ位置する。すなわち、第２燃料ガス噴射ノズル７ａは、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側で開口する。

　ここで、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂから第２支燃性ガス供給孔８ａの内側に第２燃料ガスを噴射すると、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側に向けて第２支燃性ガス供給路８Ａから第２支燃性ガスが供給される。そして、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂよりも前方の、第２支燃性ガス供給孔８ａの内側において、第２燃料ガスと第２支燃性ガスとが混合される。

　このように、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂから、第２支燃性ガス供給孔８ａの先端８ｂまでの空間は、第２燃料ガスと第２支燃性ガスとを混合する第２予混合室９となる。また、第２支燃性ガス供給孔８ａの先端８ｂの開口が、第２予混合室９の開口９ａとなる。

　換言すると、本実施形態のバーナ２１は、複数の第２予混合室９を備える。これらの第２予混合室９は、バーナ２１の軸方向の先端寄りに位置する。第２予混合室９は、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの一つ、及び第２支燃性ガス供給孔８ａの一つとそれぞれ連通する。第２予混合室９は、バーナ２１の軸方向の先端にそれぞれ開口する。

　第２予混合室９の容積ｖ２は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合することができ、逆火の恐れがなければ、特に限定されない。
　このような容積ｖ２［ｍ^３］としては、上述した第１予混合室６の容積ｖ１と同様とすることができる。すなわち、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの合計流量Ｑ１を２５～５０［Ｎｍ^３／ｈ］とする場合には、３．０×１０^－５～１．０×１０^－３［ｍ^３］とすればよく、１．０×１０^－４～１．０×１０^－３［ｍ^３］がより好ましい。容積ｖ２を１．０×１０^－４～１．０×１０^－３［ｍ^３］の範囲とすれば、第２予混合室９内で第１燃料ガスと第１支燃性ガスとを充分混合できる。

　また、第２燃料ガス噴射ノズル７ａの先端７ｂから、第２支燃性ガス供給孔８ａの先端８ｂまでのオフセット距離Ｌ２としては、上述したオフセット距離Ｌ１と同様に、１．０×１０^－３～１．０×１０^－４［ｍ］とすればよく、２．０×１０^－３～５．０×１０^－２［ｍ］がより好ましい。

　また、第２予混合室９の数量は、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスの供給量や、原料粉体噴出孔２ａの数量やレイアウト（配置）に応じて適宜選択することができる。

　第２予混合室９では、第２燃料ガスと第２支燃性ガスとをあらかじめ混合し、混合ガスとして開口９ａからバーナ２１の軸方向と平行な方向に向けて噴射する。

　本実施形態のバーナ２１は、小さな容積の第１予混合室６及び第２予混合室９を複数備え、第１予混合室６において第１燃料ガスと第１支燃性ガスとをあらかじめ混合し、第２予混合室９において第２燃料ガスと第２支燃性ガスとをあらかじめ混合する。これにより、第１及び第２燃料ガスとして炭素源を含まない物質を用いた場合であっても、燃料ガスと支燃性ガスとを充分に混合して燃焼効率をあげることができ、逆火のおそれもない。

　本実施形態のバーナ２１によれば、図５に示すように、バーナ２１の先端を平面視した際に、バーナ２１の中心軸Ｃを中心とする円環状に配設された原料粉体噴出孔２ａの内側に、同心円となるように、複数の第１予混合室６の開口６ａが等間隔に配設され、原料粉体噴出孔２ａの外側に、同心円となるように、複数の第２予混合室９の開口９ａが等間隔に配設される。すなわち、原料粉体噴出孔２ａは、第１予混合室６の開口６ａによって内側を、第２予混合室９の開口９ａによって外側をそれぞれ囲まれる。

　換言すると、本実施形態のバーナ２１は、バーナ２１の中心部（中央部）に、第１燃料ガスと第１支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第１火炎」ともいう）を形成するために、複数の第１予混合室６の開口６ａを円環状に配置し、第１火炎の外周を囲むように複数の原料粉体噴出孔２ａを円環状に配置する。さらに、複数の原料粉体噴出孔２ａの外側に、これらの原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第２燃料ガスと第２支燃性ガスとの混合ガスからなる火炎（以下、「第２火炎」ともいう）を形成するために、複数の第２予混合室９の開口９ａを円環状に配置する。これにより、原料粉体噴出孔２ａから噴出された原料粉体に対して火炎の熱を効率よく伝達でき、原料粉体を効率よく溶融できる。

　また、原料粉体噴出孔２ａの外周を囲むように第２火炎を形成することで、バーナ２１の周囲からの巻き込み空気もしくは炉内燃焼排ガスを遮断できるため、無機質粉体の溶融・球状化の効率を高めることができる。

　また、本実施形態のバーナ２１によれば、第１火炎を形成するための第１燃料ガスの流量と、第２火炎を形成するための第２燃料ガスの流量を各々独立に制御し、第１火炎を形成するための第１支燃性ガス流量と、第２火炎を形成するための第２支燃性ガスの流量を各々独立に制御することができる。これにより、バーナ２１の先端から噴射される原料粉体に対して、適切な燃焼状態を作り出す事が可能となる。

（無機質球状化粒子の製造装置）
　本発明を適用した無機質球状化粒子製造装置２０は、図１２に示す従来の無機質球状化粒子製造装置１００の構成のうち、バーナＢに代えて上述したバーナ２１を用いるものである。

（無機質球状化粒子の製造方法）
　次に、上述したバーナ２１を備えた製造装置２０を用いた球状化粒子の製造方法について説明する。
　本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により無機質粉体を溶融し、球状化する。

　本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法では、上述した第１実施形態と同様に、バーナ２１を用いて搬送ガスとともに原料粉体をバーナ火炎に供給する際、原料粉体の搬送ベクトルの方向を当該バーナ２１の軸方向から半径方向に１回以上変換する。このバーナ２１によれば、原料粉体が大きな粒度分布を有する場合であっても、原料粉体に含まれる粒径が小さい粒子群を適切な分散状態とし、原料粉体に含まれる粒径が大きい粒子群を減速させて適切な噴出速度とすることができるため、原料粉体である無機質粉体を効率よく溶融・球状化できる。

　また、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、バーナ２１の第１燃料ガス噴射ノズル３ａへの燃料ガスの供給と、第２燃料ガス噴射ノズル７ａへの燃料ガスの供給とが各々独立しているため、第１火炎を形成するための第１燃料ガス及び第１支燃性ガスの流量と、第２火炎を形成するための第２燃料ガス及び第２支燃性ガスの流量とを各々独立に制御することができる。これにより、バーナ２１の先端から噴射される原料粉体に対して、適切な燃焼状態を作り出す事が可能となる。

　また、本実施形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、バーナ２１の第１及び第２燃料ガス噴射ノズルへの燃料ガス及び支燃性ガスの供給が各々独立しているため、双方の燃焼ノズルにアンモニア（ＮＨ_３）や水素（Ｈ_２）等の炭素源を含まない物質を燃料ガスとして供給する事もできるし、何れか一方の燃料ガス噴射ノズルに炭素源を含まない物質を燃料として供給し、他方の燃料ガス噴射ノズルに炭素源を含む物質を助燃用燃料として供給する事もできる。

　ここで、助燃用燃料としては、例えば、メタン（ＣＨ_４）やプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）等の気体燃料を用いることができる。また、液体霧化機構を有する場合であれば、灯油、アルコール等の液体燃料を用いることもできる。

　特に、アンモニアは、従来の炭素源を含む気体燃料や水素と比較して燃焼性が低いため、燃料ガスとしてアンモニアを用いる場合は、第１燃料ガス噴射ノズル３ａもしくは第２燃料ガス噴射ノズル７ａに助燃用燃料を供給する事で、燃焼時に発生する二酸化炭素を削減しつつ、バーナの火炎温度を高く維持できるため、原料粉体を効率よく溶融できる。また、助燃用燃料の使用は、着火時のみとし、バーナ２１の燃焼が安定した後、助燃用燃料の供給を停止してもよい。

　なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した第１及び第２実施形態のバーナ１，２１では、図４に示すように、原料粉体供給路が、１本の第１供給路２Ａから８本の第２供給路２Ｂに分岐し、１本の第２供給路２Ｂの先端に分散室２Ｃ及び原料粉体噴出孔２ａを１個ずつ有する態様を一例として説明したが、これに限定されない。

　ここで、図８及び図９は、原料粉体供給路の変形例を示す断面図であり、図３中に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面図に対応する、原料粉体供給路の先端寄りの部分の断面図である。

　本発明のバーナは、図８に示す第１変形例のように、原料粉体供給路が、１本の第１供給路２Ａ、４本の第２供給路２２Ｂ、４個の分散室２２Ｃ、及び４個の原料粉体噴出孔２ａを有する構成であってもよい。
　具体的には、第１供給路２Ａは、原料粉体供給管２をバーナ１の軸方向と垂直な方向に断面視した際、バーナ１の中心から半径方向に延在し、第１供給路２Ａの先端を周方向に４等分するように、４本の第２供給路２２Ｂに分岐する。また、４本の第２供給路２２Ｂは、基端が第１供給路２Ａにそれぞれ連通し、先端が４個の分散室２２Ｃにそれぞれ連通する。さらに、分散室２２Ｃは、それぞれ１個の原料粉体噴出孔２ａと連通する。
　すなわち、本発明のバーナ１では、原料粉体供給路が第１供給路から複数の第２供給路に分岐する構成であればよく、第２供給路の本数（分岐数）は特に限定されない。

　また、本発明のバーナは、図９に示す第２変形例のように、原料粉体供給路が、１本の第１供給路２Ａ、４本の第２供給路３２Ｂ、１個の分散室２２Ｃ、及び２４個の原料粉体噴出孔２ａを有する構成であってもよい。
　具体的には、第１供給路２Ａは、第１の変形例と同様に、１本の第１供給路２Ａが４本の第２供給路３２Ｂに分岐する。また、４本の第２供給路３２Ｂは、基端が第１供給路２Ａにそれぞれ連通し、それぞれの先端が１個の分散室３２Ｃに連通する。
　なお、分散室３２Ｃは、バーナ１の軸方向と垂直な方向に断面視した際、第１供給路２Ａと同様にバーナ１の中心軸Ｃを中心とする円環形状であり、第１供給路２Ａの外側に位置する。分散室３２Ｃは、バーナ１の軸方向と垂直な方向に断面視した際、円筒状の第２衝突壁３２Ｆを有する。また、第２衝突壁３２Ｆの内周の壁面が、第２壁面３２ｆとなる。
　さらに、１個の分散室３２Ｃには、バーナ１の軸方向と垂直な方向に断面視した際、バーナ１の中心軸Ｃを中心とする円の周上に均等に配置された２４個の原料粉体噴出孔２ａとそれぞれ連通する。
　すなわち、本発明のバーナ１では、原料粉体供給路が１以上の分散室を有する構成であればよく、分散室に連通する第２供給路の本数や原料粉体噴出孔２ａの個数は特に限定されない。

　また、上述した第１及び第２実施形態のバーナ１，２１では、図２及び図３に示すように、第１衝突壁２Ｄの第１壁面２ｄに位置する分散機構２Ｅが円錐体である態様を一例として説明したが、これに限定されない。

　ここで、図１０及び図１１は、分散機構の変形例を示す断面図であり、図１中に示すＡ－Ａ’線に沿った断面図に対応する、原料粉体供給路の先端寄りの部分の断面図である。

　本発明のバーナは、図１０に示す第１変形例のように、分散機構２２Ｅが、第１壁面２ｄに対して突出する１つの頂部２２ｅを有する凸部（凸体）であって、頂部２２ｅから第１壁面２ｄへの側面が湾曲する構成であってもよい。このような構成の分散機構２２Ｅによれば、原料粉体の搬送ベクトルの方向を、バーナ１の軸方向から半径方向に向けて１回以上連続的に変換することができる。

　また、本発明のバーナは、図１１に示す第２変形例のように、分散機構３２Ｅが、第１壁面２ｄに対して突出する１つの頂部３２ｅを有する凸部（凸体）であって、頂部３２ｅから第１壁面２ｄへの側面が傾斜の異なる２つの斜面を有する構成であってもよい。このような構成の分散機構３２Ｅによれば、原料粉体の搬送ベクトルの方向を、バーナ１の軸方向から半径方向に向けて２回変換することができる。

　また、上述した第１及び第２実施形態のバーナ１，２１では、図２及び図３に示すように、第１衝突壁２Ｄは、バーナ１の軸方向と垂直に交差する第１壁面２ｄが平坦面である態様を一例として説明したが、これに限定されない。第１壁面２ｄは、椀曲面であってもよい。

　また、上述した第１及び第２実施形態のバーナ１，２１では、図２及び図３に示すように、バーナ１の軸方向と平行な方向に断面視した際、第１供給路２Ａが延在する方向と第２供給路２Ｂが延在する方向とが直交する態様を一例として説明したが、これに限定されない。第２供給路２Ｂは、キャリアガスによって搬送される原料粉体の搬送ベクトルの方向が、バーナ１を断面視した際、バーナ１の中心軸Ｃを中心とする円の半径方向に変換される態様であれば、第１供給路２Ａに対して垂直でなくともよい。

　また、上述した第１及び第２実施形態のバーナ１，２１では、図４に示すように、第２壁面２ｆが椀曲面である態様を一例として説明したが、これに限定されない。第２壁面２ｆは、平坦面であってもよい。

　また、上述した第２実施形態の無機質球状化粒子の製造方法では、燃料ガスとしてアンモニアを用いる際、バーナ２１の着火時に助燃用燃料を使用する場合を例示したが、第１実施形態に適用してもよい。

　第１実施形態のバーナ１及び第２実施形態のバーナ２１に助燃用燃料を供給するための態様は、特に限定されない。
　例えば、第１燃料ガス供給路３Ａ又は第２燃料ガス供給路７Ａが、図示略の助燃用燃料の供給源と接続されており、第１燃料ガス噴射ノズル３ａあるいは第２燃料ガス噴射ノズル７ａに対して助燃用燃料を供給可能であればよい。
　また、助燃用燃料が供給される第１予混合室６または第２予混合室９において、アンモニアと助燃用燃料との混合燃焼から、アンモニア１００％燃焼に切り替え可能とされていてもよい。

　本発明は、大きな粒度分布を有する無機質粉体であっても、効率よく溶融・球状化することが可能な無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置及び無機質球状化粒子の製造方法を提供できる。

１，２１・・・バーナ（無機質球状化粒子製造用バーナ）
２Ａ・・・第１供給路（原料粉体供給路）
２Ｂ，２２Ｂ，３２Ｂ・・・第２供給路（原料粉体供給路）
２Ｃ，２２Ｃ，３２Ｃ・・・分散室（原料粉体供給路）
２Ｄ・・・第１衝突壁
２Ｅ、２２Ｅ，３２Ｅ・・・分散機構
２Ｆ・・・第２衝突壁
２ａ・・・原料粉体噴出孔（原料粉体供給路）
２ｄ・・・第１壁面
２ｅ・・・頂部
２ｆ・・・第２壁面
３Ａ，２３Ａ・・・第１燃料ガス供給路
３ａ・・・第１燃料ガス噴射ノズル（第１燃料供給支流路）
３ｂ・・・第１燃料供給支流路の先端
４Ａ，２４Ａ・・・第１支燃性ガス供給路
４ａ・・・第１支燃性ガス供給孔（第１支燃性ガス供給支流路）
４ｂ・・・第１支燃性ガス供給支流路の先端
６・・・第１予混合室
６ａ・・・第１予混合室の開口
７・・・第２燃料ガス供給路
７ａ・・・第２燃料ガス噴射ノズル（第２燃料供給支流路）
７ｂ・・・第２燃料供給支流路の先端
８・・・第２支燃性ガス供給路
８ａ・・・第２支燃性ガス供給孔（第２支燃性ガス供給支流路）
８ｂ・・・第２支燃性ガス供給支流路の先端
９・・・第２予混合室
９ａ・・・第２予混合室の開口
１０，２０・・・無機質球状化粒子製造装置
Ｃ・・・バーナの中心軸
Ｅ・・・球状化炉
Ｇ・・・サイクロン
Ｈ・・・バグフィルター

Claims (17)

1. 　燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた酸素燃焼バーナであって、
   　原料粉体である無機質粉体を搬送ガスとともに供給する原料粉体供給路と、
   　第１燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給路と、
   　第１支燃性ガスを供給する第１支燃性ガス供給路とを備え、
   　前記原料粉体供給路が、
   　前記バーナの中央に位置し、前記バーナの軸方向に延在する第１供給路と、
   　前記第１供給路の先端に位置し、前記軸方向と交差する第１衝突壁と、
   　前記第１供給路の先端から分岐し、前記バーナを断面視した際、前記バーナの中心から半径方向に延在する、複数の第２供給路と、
   　前記第２供給路の先端に位置し、且つ前記第２供給路と連通し、前記第２供給路が延在する方向に対して垂直方向の断面積が前記第２供給路よりも大きい空間を有する、１以上の分散室と、
   　前記分散室と連通し、前記軸方向に延在する、１以上の原料粉体噴出孔とを有する、無機質球状化粒子製造用バーナ。
2. 　前記第１衝突壁の壁面に位置し、前記原料粉体の搬送ベクトルの方向を、前記バーナの軸方向から半径方向に向けて１回以上変換する分散機構を有する、請求項１に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
3. 　前記分散機構は、前記壁面に対して突出する１つの頂部を有する凸部である、請求項２に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
4. 　前記頂部が、前記バーナの中心軸上に位置する、請求項３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
5. 　前記分散室が、前記第２供給路が延在する方向と交差する第２衝突壁を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
6. 　前記バーナを平面視した際、前記原料粉体噴出孔が、前記第２衝突壁よりも中心寄りに位置する、請求項５に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
7. 　当該バーナの先端を平面視した際に、
   　複数の前記原料粉体噴出孔の開口が、当該バーナの中心軸を中心とし、前記第１供給路の直径よりも大きな径を有する円の周上に配置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
8. 　当該バーナの軸方向の先端寄りに位置し、前記第１燃料ガスと前記第１支燃性ガスとを混合する、複数の第１予混合室をさらに備え、
   　前記第１燃料ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第１燃料供給支流路に分岐し、
   　前記第１支燃性ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第１支燃性ガス供給支流路に分岐し、
   　前記第１予混合室は、前記第１燃料供給支流路のいずれか一つ、及び前記第１支燃性ガス供給支流路のいずれか一つとそれぞれ連通する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
9. 　複数の前記第１予混合室は、当該バーナの軸方向の先端にそれぞれ開口を有する、請求項８に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
10. 　前記第１支燃性ガス供給支流路の内側に前記第１燃料供給支流路が位置する、請求項８又は９に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
11. 　前記第１燃料供給支流路の先端が、前記第１支燃性ガス供給支流路の内側に位置し、前記第１燃料供給支流路の先端から前記第１支燃性ガス供給支流路の先端までの空間が、前記第１予混合室であり、
    　前記第１支燃性ガス供給支流路の先端の開口が、前記第１予混合室の開口である、請求項１０に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
12. 　当該バーナの先端を平面視した際に、
    　円環状に配置された前記原料粉体噴出孔の開口の内側及び外側のいずれか一方又は両方に、複数の前記第１予混合室の開口が、当該バーナの中心軸を中心とする円環状に配置される、請求項１１に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
13. 　第２燃料ガスを供給する第２燃料ガス供給路と、
    　第２支燃性ガスを供給する第２支燃性ガス供給路と、
    　当該バーナの軸方向の先端寄りに位置し、前記第２燃料ガスと前記第２支燃性ガスとを混合する、複数の第２予混合室とをさらに備え、
    　前記第２燃料ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第２燃料供給支流路に分岐し、
    　前記第２支燃性ガス供給路は、当該バーナの軸方向の先端寄りにおいて複数の第２支燃性ガス供給支流路に分岐し、
    　前記第２燃料供給支流路の先端が、前記第２支燃性ガス供給支流路の内側に位置し、前記第２燃料供給支流路の先端から前記第２支燃性ガス供給支流路の先端までの空間が、前記第２予混合室であり、
    　前記第２支燃性ガス供給支流路の先端の開口が、前記第２予混合室の開口である、請求項１１に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
14. 　当該バーナの先端を平面視した際に、
    　円環状に配置された前記原料粉体噴出孔の開口の内側及び外側のいずれか一方に、複数の前記第１予混合室の開口が当該バーナの中心軸を中心とする円環状に配置され、他方に複数の前記第２予混合室の開口が当該バーナの中心軸を中心とする円環状に配置される、請求項１３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
15. 　請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナと、
    　前記無機質球状化粒子製造用バーナを、炉頂部に垂直下向きに接続する竪型の球状化炉と、
    　前記球状化炉の下流に設けられたサイクロン及びバグフィルターとを備える、無機質球状化粒子製造装置。
16. 　燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとの燃焼により形成されたバーナ火炎により原料粉体である無機質粉体を溶融し、球状化する無機質球状化粒子の製造方法であって、
    　搬送ガスとともに原料粉体を前記バーナ火炎に供給する際、前記原料粉体の搬送ベクトルの方向を当該バーナの軸方向から半径方向に１回以上変換する、無機質球状化粒子の製造方法。
17. 　複数の予混合室に前記燃料ガスと前記支燃性ガスとを供給して予め混合した後に燃焼させて火炎を形成し、前記火炎中に前記原料粉体を投入する、請求項１６に記載の無機質球状化粒子の製造方法。

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