JPH0646977Y2 - 金属酸化物粉末の製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、金属粉末を燃焼して、たとえば、セラミック
ス粉末の原料となる高純度の金属酸化物粉末を製造する
装置に関する。

［従来の技術］ 従来金属粉末を燃焼させて金属酸化物粉末を製造するに
は、酸化性ガスと金属粉末とにより燃焼火炎を形成し、
金属粉末を蒸散燃焼させて燃焼排ガスより金属酸化物粉
末を捕集していた。この方法に使用される装置は、燃焼
火炎の放出する燃焼熱が高温度であるため耐熱性の材
料、たとえばアルミナレンガで反応室の内壁が構成され
ている（特開昭63−79712号公報）。しかしながら前記
の耐熱性の材料であっても高温の熱履歴を受けていると
内壁に亀裂が生じたり、内壁材料中の不純物が析出した
りして、内壁からの不純物が金属酸化物粉末中に混入し
てくることがある。また長時間連続して使用すると反応
室の側壁の温度が上昇し生成物が側壁に融着燃結して反
応室内を閉塞しやすくなり容易に除去できない問題点を
有うする。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案は、前記の反応室の内壁が燃焼火災の放出する高
熱により熱劣化するのを防ぐとともに、側壁に生成物が
融着して反応室内の空間を狭くしたり閉塞したりするの
を防止することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案の金属酸化物粉末の製造装置は、略筒状の反応室
と、該反応室の一端に設けられ該反応室に開口する粉末
開口をもち該反応室内へ金属粉末を供給する粉末供給路
と、該粉末供給路と同軸的に設けられ該粉末開口と同心
的に開口するガス開口をもち該反応室内へ燃焼ガスを供
給するガス供給路と、該反応室の他端側に開口し生成物
および燃焼排気ガスを該反応室より捕集する捕集部とよ
りなる金属酸化物粉末の製造装置において、 前記反応室の前記一端側には前記反応室の全周に前記反
応室の内周面に沿って前記他端側へむかって冷却ガスを
供給するリング状開口をもち、該リング状開口より吹出
すガス流により前記反応室の内周壁面を冷却するととも
に遮蔽層を形成して、該内周壁面と燃焼火炎とを遮蔽す
るように構成されたことを特徴とする。

反応室は略筒状に耐熱性の内壁で囲まれている。この内
壁は耐熱性のレンガもしくは冷却水で裏側より冷却され
るステンレス板等の金属板で形成することができる。

粉末供給路は金属粉末を反応室内に供給する通路であ
り、金属粉末はホッパなどの供給源よりこの粉末供給路
を通じて反応室内へ供給される。この金属粉末は通常キ
ャリヤガスにより粉末供給路内を搬送される。キャリヤ
ガスとしては窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス
が一般的であるが、空気、酸素ガスなどの酸化性ガスを
利用すりば反応室内での酸化反応を一層効率的におこな
うことができる。

金属粉末としてはアルミニウム、マグネシウム、珪素な
どその種類はとくに制限されない。これらの金属粉末を
単独で用いて単独の金属酸化物を製造してもよいし、ま
た複数の金属粉末を同時に反応室内に供給して複合酸化
物を製造することもできる。さらに金属酸化物粉末また
は複合酸化物粉末と金属粉末とを同時に反応室内に供給
して、金属酸化物または複合酸化物を核として粗大化し
た粒径の酸化物を製造することもできる。

ガス供給路は燃焼ガスおよび着火用ガスを反応室に供給
する通路である。燃焼ガスは酸素ガス、空気などで金属
粉末を酸化して酸化物とする成分である。着火用ガスは
反応室内で着火されて火炎を形成し、粉末供給路から供
給される金属粉末に酸化反応を起こさせる機能をもつ。
着火用ガスとしてはメタンガス、プロパンガス、ブタン
ガス、LNG（液化天然ガス）などが利用できる。このガ
ス供給路はこれらの着火用ガスのみを供給するものであ
ってもよいが、キャリアガスとしてこの燃焼ガスを使用
しない時は空気、酸素ガスなどの燃焼ガスを供給する燃
焼ガス供給路を同時に付設する構成とすることが望まし
い。この場合着火用ガスと燃焼ガスとを混合して供給し
てもよいし、また別々の供給路から供給することもでき
る。

粉末供給路とガス供給路とは同軸的に設けられ、それぞ
れの供給路の開口は同心状となっている。金属粉末と粉
末供給路との接触面積を極力小さくするため粉末開口を
内側とし、粉末開口の外側にガス開口を形成するのが好
ましい。

捕集部は反応室の一端側に設けられ、生成した金属酸化
物粉末を燃焼排ガスとともに反応室外に取出す開口と、
該開口に接続する捕集管と、生成物と排気ガスとを吸引
する排風機および生成物の分離機とからなる。そして排
風機により反応室内で生成する金属酸化物粉末とガス類
の吸引をおこない、充分な燃焼と導入されるガスおよび
排出されるガスとの圧力調整をおこなっている。吸引さ
れた燃焼排ガスおよび導入ガスと生成物とが分離機で分
離され金属酸化物粉末が捕集される。

本考案の最大の特徴は、反応室の一端側の全周に内周面
に沿って他側端へむかって冷却ガスを供給するリング状
開口を設けたことにある。このリング状開口より吹出す
ガス流により反応室の内周壁面を冷却するとともに遮蔽
層を形成する。このガス流が内周壁面と燃焼火炎との間
に遮蔽層を形成して燃焼火炎からの熱の影響を少なくす
るとともに、飛来する生成物を流下させ内周壁面の付着
物となるのを阻止する。

このリング状開口より吹き出すガス流は、リング状開口
外部から反応室内に強制的に供給してもよいし、また捕
集部の吸引による負圧により供給することもできる。

このリング状開口の位置は、反応室内で燃焼の激しい内
壁面部分に充分な冷却ガス流を形成できる位置に設ける
ことが好ましい。すなわち、燃焼火炎の燃焼の激しい部
分では生成物の飛散が激しく内周壁面に付着しやすくか
つ高温となる、そのため内周壁面に付着した生成物は燃
結状態となり容易に除去できない。このため内周壁面の
燃焼火炎の激しい部分には充分なガス流による遮蔽層が
設けてあることが好ましい。

このガス流による遮蔽層は、ガスの量を多くしてガス流
層の厚みを増すよりも、ガスの流速を速める方が内周壁
面を冷却するのに好ましい。したがって、リング状開口
は、開口径をできるだけ小さくすることが好ましい。

このリング状開口より吹き出すガスは、空気または不活
性ガスが用いられ、不純物を反応室内に導入しないよう
に反応室内に導入される前にフィルターで濾過されるこ
とが好ましい。

［作用］ 本考案の金属酸化物粉末の製造装置においては、反応室
の一端側に反応室の全周に反応室の内周面に沿って前記
他端側へむかって冷却ガスを供給するリング状開口をも
ち、該リング状開口より吹き出すガス流により前記反応
室の内周壁面を冷却するとともに遮蔽層を形成して、該
内周壁面と燃焼火炎とを遮蔽するように構成されてい
る。

この冷却ガス流による遮蔽層が燃焼火炎の熱を遮断する
とともに、内周壁面を冷却して内壁の劣化を防止する。
また遮蔽層のガス流が飛来する生成物を捕集部に搬送し
内周壁面に付着物を形成して反応室を閉塞するのを防ぐ
ことができる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

第１図に本考案の一実施例の金属酸化物粉末製造装置の
概略構成説明図を、第２図に第１図の要部拡大説明断面
図を示す。

この製造装置は、第１反応室15aと第２反応室15bとから
なり、第１反応室15aの上壁に開口した粉末開口８をも
ち、反応室15a内へアルミニウム粉末２をキャリアガス
の酸素ガス12により供給する粉末供給路３と、粉末供給
路３と同軸的に設けられ反応室15aに開口したガス開口
をもち反応室15a内へ着火用ガス13を供給するガス供給
路４が設けられている。第２反応室15bには生成物およ
びガス類を反応室15bより吸引捕集する捕集口11aと捕集
口11aに接続する捕集管11と生成物とガスを分離する分
離機６とを有し、第１反応室15aと第２反応室15bとをス
ペーサ（図示せず）を介して接合することによりリング
状開口14を形成する構成となっている。

反応室15a、15bは内周壁５が耐火レンガで筒状に囲まれ
ている。

リング状開口14は、第１反応室15aの下端部にリング状
開口14の一端部を構成するＬ字状の平板18が固定されて
おり、第２反応室15bの端部にはリング状開口14の他面
を構成する平板17をもち、図示しないスペーサを介して
第１反応室15aと第２反応室15bとが接合繋止され冷却ガ
ス流20を形成するガスの供給通路16を形成している。そ
して平板17とＬ字状の平板18により反応室15bの内周壁
面５に沿って冷却ガスを吹き出すリング状開口14を形成
している。

リング状開口14の反応室外部の全周には、平板17、18に
係止されたフランジ21をもちその内側にはフイルタ部22
をもつ。このフイルタ部22はフイルタ23の一面を支持す
る金網24と他面を支持固定するコ字形の固定具25をパン
チ錠26により蓋部27で係止されている。蓋部27には空気
流入口28を持ち開口度合を調整される蓋（図示せず）に
より外部より流入する空気29量を調整する。この空気流
入口28は複数個設けてあり吹き出すガス量が調節され
る。

空気流入口28より導入された空気29は、フイルタ23を通
り供給通路16からリング状開口14より吹き出し、反応室
15bの内周壁面５に沿って冷却ガス流20の遮蔽層を形成
して捕集部の開口11aより捕集される。

この冷却ガス流20による遮蔽層は燃焼火炎９に影響を与
えることはない。

前記のように構成された本実施例の製造装置を用いて酸
化アルミニウム粉末を製造する方法を説明する。

まず、粒径20〜30μのアルミニウム末２をホッパ１内に
投入する。

次にバルブをひらいて粉末供給路３から酸素ガス12を８
m³N/Hrの流量で反応室内に供給するとともに、ガス供給
路４からプロパンガス13を0.4m³N/Hrの流量で供給し図
示しない着火手段により着火して種火を形成する。

そしてホッパ１からアルミニウム粉末２を2.2Kg/Hrの流
量で粉末供給路３から粉末開口８を経て反応室15内に供
給する。反応室15内に供給されたアルミニウム粉末２
は、種火と接触することにより燃焼して燃焼火炎９が形
成される。この燃焼火炎９の周囲をリング状開口14より
流量を調整して空気25が導入される。このリング状開口
14より吹き出された冷却ガス流20は排風機６の捕集口11
aより吸引されるガス量により反応室15b内のガス流量が
バランスされている。

この内壁５全周囲の開口19より導入される空気29の量を
空気流入口28で開口の度合を調節して、反応室15内での
生成物の付着状況および反応室15の側壁５の温度を調整
した。

生成物粉末の付着はリング状開口14付近では、ほとんど
付着せずまた付着した場合でも最大の厚みは3mm程度で
あった。また燃焼の激しくおこる部分の内周壁面５の温
度は冷却ガス流20層の形成により最高で320℃であり連
続使用に充分耐えられる温度であった。

また、この反応室15の内周壁面５を耐火レンガでなく耐
熱性の低い金属板のステンレス製の板を用いその裏面側
の周囲を水冷チャンバーを設けた内周壁面５とすること
ができる。この場合はリング状開口14より導入される冷
却ガス流20と内周壁面５内の水による冷却との相互作用
により内周壁面５が冷却されて金属板でも充分な耐久性
を示し内周壁として使用が可能となる。この場合は耐火
材と異なり壁面より不純物の析出はない利点がある。

この製造装置で得られた酸化アルミニウム粉末には特に
不純物は含まれていなかった。

［効果］ 本考案の酸化物製造装置は、反応室の内壁面に設けたリ
ング状開口より冷却ガスを吹き出して内壁面にそって他
端部に向かって流れる遮蔽層が形成される。このガス流
の遮蔽層が内周壁面全体を覆うため燃焼火炎と内壁との
間に熱の遮断面ができる。そのため燃焼火炎の熱により
内周壁面を冷却することができ壁面の昇温が防げる。さ
らに冷却ガス流層の存在により生成物粉末が直接側壁に
付着して固着することを防ぐとともに冷却ガス流により
生成物を捕集口に運搬することもできる。

したがって反応室内の内周壁の劣化が防げ、かつ生成物
の付着による閉塞が起きないため、より長期間の連続使
用を可能にすることができる。また内周壁の熱劣化によ
り亀裂の発生または内周壁材料の不純物が熱劣化により
析出して生成物に混入することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の製造装置の概略構成説明図であり、
第２図はリング状開口部分の構成説明図である。 ２…アルミニウム粉末、３…粉末供給路 ４…ガス供給路、５…内周壁面 ９…燃焼火炎、11a…捕集口 14…リング状開口 15a、15b…反応室 20…冷却ガス流 23…フイルタ、29…空気

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】略筒状の反応室と、該反応室の一端に設け
   られ該反応室に開口する粉末開口をもち該反応室内へ金
   属粉末を供給する粉末供給路と、該粉末供給路と同軸的
   に設けられ該粉末開口と同心的に開口するガス開口をも
   ち該反応室内へ燃焼ガスを供給するガス供給路と、該反
   応室の他端側に開口し生成物および燃焼排気ガスを該反
   応室より捕集する捕集部とよりなる金属酸化物粉末の製
   造装置において、 前記反応室の前記一端側には前記反応室の全周に前記反
   応室の内周面に沿って前記他端側へむかって冷却ガスを
   供給するリング状開口をもち、該リング状開口より吹出
   すガス流により前記反応室の内周壁面を冷却するととも
   に遮蔽層を形成して、該内周壁面と燃焼火炎とを遮蔽す
   るように構成されたことを特徴とする金属酸化物粉末の
   製造装置。