JPH0639267A - 圧力スイング造粒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、球形で小さい粒径および高い嵩
密度を含めて種々の粒径、嵩密度の選択の容易な圧力ス
イング造粒装置。 【構成】 本発明の圧力スイング造粒装置は、金網又
は、多孔板を備えた造粒槽の上部及び下部に夫々圧力調
整機構およびタンクを有するガス供給路を接続し、上方
のガス供給路よりの圧縮とそれにより圧縮された粉体の
下方のガス供給路よりの金網又は多孔板を通しての破壊
により粒体を形成するもので、上、下の圧力の調整によ
り所望の粒径、嵩密度の粒体を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、球形で微小粒径を含ん
だ各径で高密度の粒体の造粒が可能な造粒装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、球形粒子の得られる造粒方法はい
くつか知られている。

【０００３】その一つとして、回転する円板上に原料粉
体投入し、バインダーを加えながら粉粒体を転動させて
造粒するものである。この造粒方法によれば球形の造粒
物は得られるが粒径は数ミリから数十ミリであって、数
ミリ以下の粒径のものを得ることはむずかしい。又粒径
の制御がむずかしく、粒径にばらつきがある点も問題で
ある。又水分のコントロールが面倒である。

【０００４】球形の造粒物が得られる他の造粒方法とし
て噴霧造粒方法が知られている。この造粒方法は、原料
粉体を液体にとかし更にバインダーを加えた上で噴霧す
る。これに熱風を送ることによって噴霧状物を瞬時に液
体を蒸発させることにより残された粉体が球形の造粒物
として得られる。

【０００５】この造粒方法によれば、数十ミクロンから
数百ミクロンの球形粒子が得られるが、そのほとんどが
中空のものである。又スラリーの調整が必要であり、装
置が大型であり、少量、多品種生産には向かない。

【０００６】以上のほかに流動層造粒方法、撹拌造粒方
法等各種の造粒方法が知られているが、球形粒子を得る
ことが難しい。

【０００７】また球形の造粒物を形成する方法として押
出造粒機によって円柱状の造粒物を形成し、これを球形
整粒機にかけることによっても球形粒子を得ることが出
来る。しかし微小粒径の造粒物が得られない等の転動造
粒と同様の問題点を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の造粒方法では、いずれの方法によっても粒径が０．
１ミリ〜１ミリの範囲の球形の造粒物は得られなかっ
た。しかも粒径のばらつきが多くほぼ一定の粒径の物を
造粒することが比較的困難であり、したがって粒径の揃
った粒子を得ようとする場合は、収率が低い等の問題点
を有していた。

【０００９】以上のような欠点を解消するために、本出
願人は、特開平３−１６１０４１号公報に記載したよう
な造粒方法を開発した。この造粒方法は、原料粉体に圧
力を加えることによって凝集エネルギーを与え、付着強
度の強い凝集物とし、例えば流動層法、撹拌流動法、振
動流動法を用いて球形で微小粒径の造粒物を形成するよ
うにしたものである。即ち流動層造粒方法等の従来の造
粒方法の基本に圧縮造粒方法をプラスした造粒方法で流
動圧縮造粒方法とも言うべきものである。

【００１０】この造粒方法によれば、ほぼ乾燥状態にて
の造粒が可能であって、例えば原材料が付着力を有する
ものの場合、乾燥状態において、圧縮を行なって凝集物
を形成し、流動層法等によって球形で圧密度の高い造粒
物を形成し得る。又付着力が弱いか又は付着力のない原
材料を用いる場合、かすかに湿気又は有機溶剤蒸気（例
えばアルコール蒸気）を与えた状態にて同様に造粒物を
形成し得る。

【００１１】この造粒方法は、例えば流動層装置内にお
いて層内のガス圧を上昇せしめて原材料に圧力を加えて
圧縮を行なうことによる凝集物の形成と所定時間後に気
流の方向を逆転せしめることにより流動化を行ない、球
形造粒物の形成を同一装置内にて同時に行うものであ
る。又この方法によって圧縮による凝集物の形成と流動
による造粒を繰り返し行なう場合にも便利である。

【００１２】次にこの造粒方法の原理、作用について更
に詳細に説明する。

【００１３】まず原理について理論的に説明する。

【００１４】自足造粒過程において、造粒物は、凝集エ
ネルギーと分散エネルギーがバランスした粒径に凝集と
分散を繰り返しながら形成されていく。

【００１５】ここでルンプの式を用いると次のように表
わせる。

【００１６】σ＝（１−ε）／π・Ｋ・Ｈ／ｄ² この式で、σは等球粒子をランダムに充填した粉体層の
引張応力、εは空隙率、Ｋは配位数、Ｈは接触点におけ
る平均付着力、ｄは原料の粒径である。分散力がσ以上
であれば凝集はこわれ、σ以下であればさらに凝集す
る。

【００１７】今、容器に原料粉体を投入し、下部より流
動化空気を供給すれば、周知のように流動層が形成され
る。この時適当な流動化状態を保つと流動転動作用によ
って付着力の大きい粉体の場合、造粒が行なわれる。こ
の造粒物（凝集物）は、収率が悪い。又造粒物の強度は
弱く崩れやすい。

【００１８】ここで逆圧をかけることによって、流動化
状態が停止し、凝集物に圧力が加わり、凝集物を圧密化
する。またこれによって層の均一化が行なわれる。

【００１９】即ち粉体原料の流動化によって分散エネル
ギー及び球形化エネルギーが与えられ、原料自身の付着
力又付着力のない原料の場合僅かに湿気又は有機溶剤蒸
気を与えることによる付着力によって球形の凝集物が形
成され、更に圧力を加えることにより凝集エネルギーが
付加されて圧密化された粒体が得られる。しかも従来の
造粒方法では得られなかった、０．１ミリから１ミリの
粒径のものを含めて広い範囲の粒径の造粒物が高い収率
で得られることを特徴とするものである。

【００２０】この流動圧縮造粒方法は、前述のように球
形で比較的粒径の小さい造粒物を得ることは可能である
が、十分に粒径や嵩密度を任意に選択して造粒すること
が難しかった。

【００２１】本発明は、球形で比較的粒径の小さい範囲
内の粒径の選択および嵩密度が高くしかも種々の密度の
選択を容易に行ない得る圧力スイング造粒装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の造粒装置は、造
粒槽内に金網又は多孔板を配置し、この造粒槽上部には
供給するガスの圧力を調整する機構およびタンクを設け
たガス供給路又造粒槽下部にもガスの圧力を調整する機
構およびタンクを設けたガス供給路を夫々接続したもの
である。そして金網又は多孔板上に原料である粉体を投
入した上で上部より一定圧力のガスを供給して粉体に上
部より圧力を加え、次に下部より一定圧力のガスを供給
して金網の網目又は多孔板の小孔を通して圧縮されてい
る粉体に一定圧力のガスを通過させ、さらに一定流量の
ガスにより流動化させることにより造粒を行うようにし
た。ここで上方よりのガスの圧力の大小により嵩密度を
変化させ又下方よりのガスの圧力の大小により造粒され
る粒子の粒径を変化させるものである。したがって上下
のガス供給路に夫々設けられた圧力調整機構により各供
給路よりのガス圧を個別に選定することにより各種粒、
各種嵩密度の造粒物を形成するようにしたものである。

【００２３】本発明の造粒装置は、前記の特開平３−１
６１０４１号公報の造粒方法にもとづき多くの実験を繰
り返した結果にもとづいてなされたものである。

【００２４】即ち、実験観察の結果、前記公報に記載し
た造粒方法によれば、加圧されたガスによる上方よりの
加圧によって原料粉体全体が圧縮凝集され、この圧縮凝
集された粉体に金網又は多孔板の下方より加圧されたガ
スを供給することにより細かい破砕を生じ、それによっ
て小さい径の粒体が形成されることがわかった。更に観
察を加えた結果、形成された粒体は、上方よりのガスの
圧力またはタンク容量が大で原料粉体全体の圧縮が強い
場合、その瞬間ガス流量に応じて嵩密度が大になり、又
下方よりのガスの圧力またはタンク容量が大であればそ
の瞬時流量に応じて粒径が小になることがわかった。

【００２５】

【実施例】本発明の圧縮造粒装置の実施例を示す。

【００２６】図１は、本発明の第１の実施例の構成を示
す図で、１は造粒槽、２は金網又は多孔板、３は圧力を
加えられた乾燥した空気の供給口、４，５，６はいずれ
も圧力調整機構、７は流量計、８，９は夫々第１，第２
のタンク、１０，１１は夫々第１，第２のバルブ、１２
はバックフィルターである。

【００２７】ここで造粒槽１内の金網２の上に原料の粉
体を投入し、加圧された空気の供給口３より供給された
エアーは、圧力調整機構４，５を通って第１のタンク８
に供給され、タンク８内の空気圧が一定値になる。同様
に圧力調整機構６を通って第２のタンク９に供給され
る。

【００２８】ここでまず、第１のバルブ１０を開き、第
２のバルブ１１を閉じて、粉体材料に対し上方より圧力
を加える。この圧力により金網２上に投入されている粉
体に圧力が加わり、全体的に圧縮される。次に下部の弁
１１を開き、上部の弁１０を閉じることによってタンク
９に封入されていた空気により下方から圧力が加わる。
この下方よりの圧力により金網の網目を通って上方へ抜
ける空気により全体として圧縮された粉体の塊が破砕さ
れて細かく分割され粒体が形成される。さらに一定流量
のガスにより流動化させると球形化が促進される。

【００２９】ここで前述のようにタンク容量が一定の場
合上方からの空気の圧力によって粉体の密度がほぼ決ま
る。つまり上方の第１のタンク８内の空気圧により粉体
の塊の密度が決定される。

【００３０】又、同様にタンク容量が一定の場合下方よ
りの空気の圧力つまり下方の第２のタンク９内の空気圧
により粒子の径がほぼ決定される。

【００３１】以上のように上方よりの空気の圧力によっ
て得られる粒体の嵩密度が決定され、又下方よりの空気
の圧力によって得られる粒体の粒径が決定される。

【００３２】更に本発明の装置を用いての上記の操作を
繰返し行なへば、球形でしかも粒子径や嵩密度の均一な
造粒物が得られ好ましい。

【００３３】尚上方からの空気の圧力がある程度以上に
なると下方よりの空気の圧力が大でないと破砕作用が生
じにくい。又上方又は下方からの供給は、空気でなくと
もよく、不活性ガス等の他のガスでもよく、さらに負圧
や正負圧共用でもよい。

【００３４】図２は、本発明の造粒装置の第２の実施例
を示す図である。この実施例では、下からのエアーの供
給を圧力調整用と流量調整用との２系統に分けた例であ
る。即ち圧力の調整は、圧力調整機構１３で調整した上
で第２のタンク９に入れる。又流量調整用の系統は、流
量計１４によりコントロールする。尚圧力調整機構１５
は流量計１４のメーターの測定精度を得るためのもので
ある。

【００３５】この第２の実施例では、バルブ１６，１１
とを開いた上でバルブ１７を開き瞬時に一定圧力のエア
ーを供給して上方よりの圧力により加圧されて圧縮され
た原料粉体を破壊し、続いて一定流量でのエアーの供給
によって球形化等の造粒作用が行なわれる。ここでバル
ブ１６は、次の操作のために第２のタンク９内にエアー
を溜める必要性から第２のタンク９よりの瞬時のエアー
の供給終了後に締めた方が良い。尚１６’，１７’はい
ずれも逆止弁である。

【００３６】図３は、正負圧共用にした本発明の装置の
第３の実施例を示すものである。この実施例では、バル
ブ１１に更に第３のタンク１８と真空ポンプ１９とを接
続したものである。又上方のバルブ１０にはバルブ２０
を介して第４のタンク２１と真空ポンプ２２とを接続
し、更にバルブ２３を介してブロアー２４を設けてい
る。尚２５はブロアー、２０’，２３’は逆止弁であ
る。又他は実施例２と実質上同じである。

【００３７】この第３の実施例では、負圧で操作する場
合、まず真空ポンプ１９より第３のタンク１８内のエア
ーを抜き、バルブ１１を開くことによって造粒槽内の圧
力を低下させこれによって上方からの加圧を行なうこと
になる。続いてバルブ１１を締め、バルブ２０，１０を
開き更にバルブ２３を開くことによって真空ポンプ２２
により圧力の低下した第４のタンク２１へのエアーの流
れにより造粒層１への下方よりの瞬時のエアーの供給及
びブロアー２４による一定流量のエアーの流れが生じ、
第１，第２の実施例と同じ作用をする。

【００３８】この実施例では、第１のタンクと第２のタ
ンクによる第２の実施例と全く同じ操作も可能である。
又この操作と前記の第３，第４のタンクを用いた操作と
を同時に行うことも出来、したがってより高圧での操作
が可能となるため、一層高い嵩密度で微小粒子径の造粒
物を得ることが可能である。

【００３９】次に上記実施例造粒装置（図１に示す構成
のもの）を用いて夫々のガスの圧力に対する形成される
造粒物の粒径等の実験例を示す。

【００４０】この実験は、原料として酸化亜鉛の粉体を
用い、下記の条件にて行なった。

【００４１】 （１） 投入量 ２００ｇ （２） 空気量 ３００ l/min （３） 流動化時間 １５秒 （４） 圧密時間 １秒 （５） サイクル数 ４５０回 （６） 第１のタンク容量 １３００ｍｌ （７） 第２のタンク容量 １００ｍｌ 又実験は一方のタンク圧力を一定にし他を変化させて行
なった。その結果は下記の通りである。

【００４２】実験 １ 第１のタンク圧力 ０．２５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 第２のタンク圧力 ５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 造粒物平均粒子径 ６０３μｍ 造粒物嵩密度 ０．９２ｇ／ｃｍ³ 実験 ２ 第１のタンク圧力 ０．５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 第２のタンク圧力 ５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 造粒物平均粒子径 ５７８μｍ 造粒物嵩密度 ０．９４ｇ／ｃｍ³ 実験 ３ 第１のタンク圧力 １．０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 第２のタンク圧力 ５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 造粒物平均粒子径 ４３２μｍ 造粒物嵩密度 １．０５ｇ／ｃｍ³ 実験 ４ 第１のタンク圧力 ０．２５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 第２のタンク圧力 ２Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 造粒物平均粒子径 ７１５μｍ 造粒物嵩密度 ０．８９ｇ／ｃｍ³ 実験 ５ 第１のタンク圧力 ０．５Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 第２のタンク圧力 ２Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 造粒物平均粒子径 ６９１μｍ 造粒物嵩密度 ０．９４ｇ／ｃｍ³ 上記の実験から明らかなように、流動層造粒等の通常の
造粒方法よりも粒子径の小さい又嵩密度の大きい造粒物
がバインダー等を用いることなく得られる。更に圧力調
整機構を備えることにより、実験１，２，３及び実験
４，５を夫々比較すればわかるように圧力の調整によっ
て各種の粒子径のものを得ることが出来ることがわか
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明の造粒装置によれば簡単な構造で
しかも圧力、流量の調整により球形で高い嵩密度、微小
粒子径の造粒物で、所望の各種嵩密度、粒子径のものを
容易に得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の構成を示す図

【図２】 本発明の第２の実施例の構成を示す図

【図３】 本発明の第３の実施例の構成を示す図

【符号の説明】

１ 造粒槽 ２ 金網又は多孔板 ４，５，６ 圧力調整機構 ７ 流量計 ８ 第１のタンク ９ 第２のタンク １４ 流量計 １５ 圧力調整機構 １８ 第３のタンク １９ 真空ポンプ ２１ 第４のタンク ２２ 真空ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金網又は、多孔板を有する造粒槽と、
   前記造粒槽上部に接続されている圧力調整機構およびタ
   ンクを有するガス供給路と、前記造粒槽の下部に接続さ
   れている圧力調整機構およびタンクを有するガス供給路
   とを備え、前記金網又は多孔板上に粉体原料を投入した
   上で上部より所定のタンク圧力のガスを供給して原料を
   圧縮した後に下方より所定タンク圧力のガスを供給して
   金網又は多孔板を通して圧縮された粉体を破壊して粒体
   とする装置で、各圧力調整機構により夫々上方および下
   方の圧力を調整することによって所望の密度で所望の粒
   径の粒体を形成することを特徴とする圧力スイング造粒
   装置。