JPH0749100B2 - 無機質球状粒子の製造方法 - Google Patents
無機質球状粒子の製造方法Info
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- JPH0749100B2 JPH0749100B2 JP63259042A JP25904288A JPH0749100B2 JP H0749100 B2 JPH0749100 B2 JP H0749100B2 JP 63259042 A JP63259042 A JP 63259042A JP 25904288 A JP25904288 A JP 25904288A JP H0749100 B2 JPH0749100 B2 JP H0749100B2
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- cooling
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
- C01B13/34—Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation or hydrolysis of sprayed or atomised solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
- C01B33/181—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Glanulating (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無機質粉末原料から球状化粒子を製造する方
法と装置に関し、品質の安定した状態で球状粒子を経済
的に増減産できる方法に関する。
法と装置に関し、品質の安定した状態で球状粒子を経済
的に増減産できる方法に関する。
従来、例えば封止剤として用いられる溶融シリカ等の無
機質粒子の製造技術として、例えば特開昭62−241541号
公報、及び特開昭62−241542号公報により無機質粉末を
燃料ガス／酸素バーナーへ供給し、その燃焼域で溶融粒
子とした後、連接する冷却域で冷却気体（例えば空気）
を吹き込み急速冷却し、粒子の融着を防止する技術が提
案されている。
機質粒子の製造技術として、例えば特開昭62−241541号
公報、及び特開昭62−241542号公報により無機質粉末を
燃料ガス／酸素バーナーへ供給し、その燃焼域で溶融粒
子とした後、連接する冷却域で冷却気体（例えば空気）
を吹き込み急速冷却し、粒子の融着を防止する技術が提
案されている。
従来技術において、基準操業に対し増産又は減産の要請
があった場合、品質を高位に保ちつつこれに対処するこ
とは、バーナー負荷の変更可能な狭い範囲内でしかでき
なかった。即ち、これらに使用される燃料ガス／酸素バ
ーナーは、その燃焼速度が大きく、バーナーノズル部流
速が燃焼速度を下回ると逆火現象を生じ、一瞬にしてバ
ーナー溶損トラブルを発生する。このため、燃焼負荷の
変更可能範囲は、約75〜100％と見られている。
があった場合、品質を高位に保ちつつこれに対処するこ
とは、バーナー負荷の変更可能な狭い範囲内でしかでき
なかった。即ち、これらに使用される燃料ガス／酸素バ
ーナーは、その燃焼速度が大きく、バーナーノズル部流
速が燃焼速度を下回ると逆火現象を生じ、一瞬にしてバ
ーナー溶損トラブルを発生する。このため、燃焼負荷の
変更可能範囲は、約75〜100％と見られている。
バーナーへ供給される無機質粉末原料は、容易に増減量
（増減産）できるが、燃焼負荷に対して過度に供給され
ると火炎温度の低下により球状化率が低下し、品質の良
い球状粒子が得られない。
（増減産）できるが、燃焼負荷に対して過度に供給され
ると火炎温度の低下により球状化率が低下し、品質の良
い球状粒子が得られない。
一方、減産の場合、燃焼負荷の低下に比例して粉末原料
の供給量を減量していくが、バーナーの下限値により限
界となる。下限燃料負荷の状態でさらに粉末原料の供給
量を減少させていくと粉末が高温火炎中に長時間滞留す
ることとなり、溶融物同士の融着により粗大化し粗粒比
率が増大する。
の供給量を減量していくが、バーナーの下限値により限
界となる。下限燃料負荷の状態でさらに粉末原料の供給
量を減少させていくと粉末が高温火炎中に長時間滞留す
ることとなり、溶融物同士の融着により粗大化し粗粒比
率が増大する。
本発明者等の検討によれば、この冷却室内に供給された
冷却気体は球状固化後冷却室下方より後続の系内へ排出
されるが、一部の冷却気体は上方の球状化室へ上昇して
いく。
冷却気体は球状固化後冷却室下方より後続の系内へ排出
されるが、一部の冷却気体は上方の球状化室へ上昇して
いく。
そしてこの上昇した冷却気体は、燃料ガス／酸素バーナ
ーにより形成される燃焼火炎に巻き込まれてその火炎温
度を低下させ、無機質粉末原料の溶融効果を下げている
ことが判明した。
ーにより形成される燃焼火炎に巻き込まれてその火炎温
度を低下させ、無機質粉末原料の溶融効果を下げている
ことが判明した。
本発明は、上記の現象から冷却気体の供給量をコントロ
ールするならば、球状化室の火炎温度を自在にコントロ
ールできることに着目し、この冷却気体供給量のコント
ロールによる火炎温度の制御による球状化粒子の増減産
を容易に可能としたものである。
ールするならば、球状化室の火炎温度を自在にコントロ
ールできることに着目し、この冷却気体供給量のコント
ロールによる火炎温度の制御による球状化粒子の増減産
を容易に可能としたものである。
本発明は、 （１）球状化室と冷却室を有する竪形炉の球状化室で高
温火炎と無機質粉末原料とを接触させて球状化処理した
後、冷却室内で冷却気体を供給して冷却する無機質球状
粒子の製造方法において、無機質粉末原料の供給量に応
じて冷却用気体の供給量を調整し、高温火炎温度を制御
することを特徴とする無機質球状粒子の製造方法であ
る。
温火炎と無機質粉末原料とを接触させて球状化処理した
後、冷却室内で冷却気体を供給して冷却する無機質球状
粒子の製造方法において、無機質粉末原料の供給量に応
じて冷却用気体の供給量を調整し、高温火炎温度を制御
することを特徴とする無機質球状粒子の製造方法であ
る。
以下にシリカの球状粒子製造設備を例にとり、本発明を
説明する。
説明する。
球状化率を簡易的に表現する指数として、ガラス化率が
採用されているが、これはガラスの真比重（2.21）と、
石英の真比重（2.65）に着目し製品の真比重（Ａ）より
次式で推算している。
採用されているが、これはガラスの真比重（2.21）と、
石英の真比重（2.65）に着目し製品の真比重（Ａ）より
次式で推算している。
ガラス比率（％）＝（13.3/A−5.02）×100 第１図に、火炎温度と噴射された粒子の温度上昇に関す
る計算結果を示すが、火炎温度はバーナー口より通ざか
るに従いシリカへの伝熱，熱損失や周辺ガスの巻き込み
によって、低下していく。
る計算結果を示すが、火炎温度はバーナー口より通ざか
るに従いシリカへの伝熱，熱損失や周辺ガスの巻き込み
によって、低下していく。
今、第１図に示すような温度分布の火炎（ａ）の場合、
溶融化のためには粉体噴射量が200kg/Hの場合適当であ
るが、120kg/Hでは高すぎる、即ち、融点以上に加熱さ
れ粒子同士の合体によって粗粒化を起こす。一方280kg/
Hでは温度が低すぎ融点に達しないことからガラス化率
の低い製品となる。噴射量120kg/Hの場合の理想的な火
炎温度分布としては第１図点線で示す火炎温度ｂであ
り、溶融が完了する距離で火炎温度が融点まで低下して
きていることが望ましい。
溶融化のためには粉体噴射量が200kg/Hの場合適当であ
るが、120kg/Hでは高すぎる、即ち、融点以上に加熱さ
れ粒子同士の合体によって粗粒化を起こす。一方280kg/
Hでは温度が低すぎ融点に達しないことからガラス化率
の低い製品となる。噴射量120kg/Hの場合の理想的な火
炎温度分布としては第１図点線で示す火炎温度ｂであ
り、溶融が完了する距離で火炎温度が融点まで低下して
きていることが望ましい。
溶射バーナーの火炎は、周辺ガスを巻き込みながら拡散
していくが、バーナーより1m地点でおよそ燃焼ガス量の
１〜５倍の周辺ガスを巻き込んでいる事が、調査の結果
判明した。バーナーより1m地点で周辺ガスを燃焼ガス量
の1.5倍巻き込んでいる場合、火炎の熱損失を無視して1
m地点の火炎温度を推定すると、周辺温度が800℃のとき
は火炎温度は1480℃、周辺温度が1200℃のときは火炎温
度は1720℃となり、周辺ガス温度を変化させることによ
って火炎温度を調節できることが判る。周辺ガス温度を
変化させる手段として、冷却室に吹きこむ冷却気体（こ
こでは清浄空気を使用）の量を増減することを検討した
ところ第２図に示す如き結果を得た。
していくが、バーナーより1m地点でおよそ燃焼ガス量の
１〜５倍の周辺ガスを巻き込んでいる事が、調査の結果
判明した。バーナーより1m地点で周辺ガスを燃焼ガス量
の1.5倍巻き込んでいる場合、火炎の熱損失を無視して1
m地点の火炎温度を推定すると、周辺温度が800℃のとき
は火炎温度は1480℃、周辺温度が1200℃のときは火炎温
度は1720℃となり、周辺ガス温度を変化させることによ
って火炎温度を調節できることが判る。周辺ガス温度を
変化させる手段として、冷却室に吹きこむ冷却気体（こ
こでは清浄空気を使用）の量を増減することを検討した
ところ第２図に示す如き結果を得た。
この結果を活用すれば、無機質粉末の噴射量の少ない時
には粒子が高温となり合体してえ粗粒化するので、これ
を防ぐために冷却空気流量の増大により火炎温度を下
げ、粉体の噴射量を増大する時には、冷却空気流量を減
少させ火炎温度を上げる事によって品質の安定を図るこ
とができる。
には粒子が高温となり合体してえ粗粒化するので、これ
を防ぐために冷却空気流量の増大により火炎温度を下
げ、粉体の噴射量を増大する時には、冷却空気流量を減
少させ火炎温度を上げる事によって品質の安定を図るこ
とができる。
しかしながら、冷却室出口排出ガス量や温度が変動する
と後工程の球状粒子分離設備やガス処理設備の操業が不
安定となる。そこで本発明装置では、別途冷却気体の増
減分に見合った量の気体を冷却室出口配管部へ補給する
ことによってプロセス全体の熱，ガス量バランスをとる
ものである。
と後工程の球状粒子分離設備やガス処理設備の操業が不
安定となる。そこで本発明装置では、別途冷却気体の増
減分に見合った量の気体を冷却室出口配管部へ補給する
ことによってプロセス全体の熱，ガス量バランスをとる
ものである。
第３図に示す本発明の実施態様を示す装置例において、
球状化室１の天井部に設けられた溶射バーナー３より無
機質粉末原料，燃料ガス，酸素が球状化室１へ噴射され
る。球状化室下方に連接せる冷却室２には、冷却気体が
同調節弁６を経て吹き込まれ、球状化室１よりの高温火
炎と溶融粒子を冷却している。球状粒子と燃焼排ガス
は、冷却室２下部より気送管10を通して粒子，ガスの処
理工程へ送られる。この冷却室２の下部には粗粒子の排
出弁8,9が設けられ無機質溶融物や、脱落した耐火物等
を定期的に排出している。
球状化室１の天井部に設けられた溶射バーナー３より無
機質粉末原料，燃料ガス，酸素が球状化室１へ噴射され
る。球状化室下方に連接せる冷却室２には、冷却気体が
同調節弁６を経て吹き込まれ、球状化室１よりの高温火
炎と溶融粒子を冷却している。球状粒子と燃焼排ガス
は、冷却室２下部より気送管10を通して粒子，ガスの処
理工程へ送られる。この冷却室２の下部には粗粒子の排
出弁8,9が設けられ無機質溶融物や、脱落した耐火物等
を定期的に排出している。
ここでは、冷却気体として空気が用いられ、ファン４よ
りの空気はフィルターにてダスト除去された後、冷却気
体として調節弁６を経て冷却室２へ吹き込まれる。本発
明装置では、この冷却空気を分岐し、冷却室出口気送管
10と球状粒子が１次分離されるサイクロン11の上流側に
調節弁７を介して供給できるように配管した。冷却空気
流量は、球状化室１を上昇するガス温度を検知する温度
計13によって調節され、無機質粉末原料の噴射量が多い
時には、冷却空気の減量により球状化室温度が高温とさ
れ、逆に粉末原料の噴射量が少ない時には、冷却空気が
増量され球状化室温度が下げられる。
りの空気はフィルターにてダスト除去された後、冷却気
体として調節弁６を経て冷却室２へ吹き込まれる。本発
明装置では、この冷却空気を分岐し、冷却室出口気送管
10と球状粒子が１次分離されるサイクロン11の上流側に
調節弁７を介して供給できるように配管した。冷却空気
流量は、球状化室１を上昇するガス温度を検知する温度
計13によって調節され、無機質粉末原料の噴射量が多い
時には、冷却空気の減量により球状化室温度が高温とさ
れ、逆に粉末原料の噴射量が少ない時には、冷却空気が
増量され球状化室温度が下げられる。
このようにして粉末原料の融着による粗粒化を防止しな
がら、高ガラス化率の球状製品を安定して得ることがで
きるが、冷却室から排出されるガス量と温度が変動する
ことによって、サイクロンの如き遠心分離装置では、そ
の分離粒子径分布が異なって来ることから本実施例で
は、サイクロン11の入口側へ冷却空気を補給できるよう
にし、調節弁７により冷却空気流量を調節して、サイク
ロン11より分離されてくる粒子径を制御すると共に下工
程における粒子分離やガス処理を容易にした。次に、上
記装置による操業の実施例を示す。
がら、高ガラス化率の球状製品を安定して得ることがで
きるが、冷却室から排出されるガス量と温度が変動する
ことによって、サイクロンの如き遠心分離装置では、そ
の分離粒子径分布が異なって来ることから本実施例で
は、サイクロン11の入口側へ冷却空気を補給できるよう
にし、調節弁７により冷却空気流量を調節して、サイク
ロン11より分離されてくる粒子径を制御すると共に下工
程における粒子分離やガス処理を容易にした。次に、上
記装置による操業の実施例を示す。
基準操業として、溶射バーナー３へ燃料ガスとしてLNG4
0Nm3/Hと酸素200Nm3/Hが供給され、その高温火炎へ無機
質粉末原料としてのシリカ200kg/Hが溶射された。この
時球状化室温度は、850〜950℃を示しており、冷却室２
に吹きこまれた3000Nm3/Hの冷却空気により溶融化した
シリカの冷却がおこなわれ、球状化したシリカは、気送
管10を通して排出された。
0Nm3/Hと酸素200Nm3/Hが供給され、その高温火炎へ無機
質粉末原料としてのシリカ200kg/Hが溶射された。この
時球状化室温度は、850〜950℃を示しており、冷却室２
に吹きこまれた3000Nm3/Hの冷却空気により溶融化した
シリカの冷却がおこなわれ、球状化したシリカは、気送
管10を通して排出された。
例−１ 上記基準操業において、シリカ溶射量を200kg/Hより280
kg/Hへ増加させた場合、ガラス化率82〜87％へ低下して
しまい封止剤として不十分なものとなった。そこで冷却
室２へ吹き込まれる冷却空気を3000Nm3/Hから900Nm3/H
まで減少させ、球状化室温度13を850〜900℃より1050〜
1100℃へ上昇させたところ、同一燃焼条件下で製品のガ
ラス化率94〜96％を維持しつつ、シリカ溶射量を240kg/
Hまで増大させる事ができた。
kg/Hへ増加させた場合、ガラス化率82〜87％へ低下して
しまい封止剤として不十分なものとなった。そこで冷却
室２へ吹き込まれる冷却空気を3000Nm3/Hから900Nm3/H
まで減少させ、球状化室温度13を850〜900℃より1050〜
1100℃へ上昇させたところ、同一燃焼条件下で製品のガ
ラス化率94〜96％を維持しつつ、シリカ溶射量を240kg/
Hまで増大させる事ができた。
これは、従来の燃料LPG1Nm3当たりシリカ溶射量5kgを6k
gへ増大できた事となる。しかし、冷却室２出口ガス量
が減少し、出口ガス温度が350℃より800℃と高温となっ
たので、粒子分離処理の安定運転を継続するためサイク
ロン11の上流側に1500〜2000Nm3/Hの冷却空気を調節弁
７より補給した。
gへ増大できた事となる。しかし、冷却室２出口ガス量
が減少し、出口ガス温度が350℃より800℃と高温となっ
たので、粒子分離処理の安定運転を継続するためサイク
ロン11の上流側に1500〜2000Nm3/Hの冷却空気を調節弁
７より補給した。
例−２ 一方、シリカの溶射量を200kg/Hより120kg/Hへ40％減量
する場合、次の操業を行った第１段階：まずバーナー
への燃料ガス量の低減がおこなわれ、先に述べた安定操
業の限界燃焼負荷（75％）まで減量された。（この時の
LPGは40Nm3/Hより30Nm3/Hへ、酸素200Nm3/Hより150Nm3/
Hへ減少）、一方冷却空気は3000Nm3/Hより2200Nm3/Hへ
減量され、溶射量は200kg/Hより150kg/Hとなった。第
２段階：シリカの粗粒化を防止しつつさらに溶射量を12
0kg/Hまで減量するため、冷却室２への冷却空気量を220
0Nm3/Hより3100〜3300Nm3/Hした。その結果、球状化室
温度13は600〜700℃となり、製品の粗粒化比率を増大さ
せることなくガラス化率94〜97％の品質を維持すること
ができた。
する場合、次の操業を行った第１段階：まずバーナー
への燃料ガス量の低減がおこなわれ、先に述べた安定操
業の限界燃焼負荷（75％）まで減量された。（この時の
LPGは40Nm3/Hより30Nm3/Hへ、酸素200Nm3/Hより150Nm3/
Hへ減少）、一方冷却空気は3000Nm3/Hより2200Nm3/Hへ
減量され、溶射量は200kg/Hより150kg/Hとなった。第
２段階：シリカの粗粒化を防止しつつさらに溶射量を12
0kg/Hまで減量するため、冷却室２への冷却空気量を220
0Nm3/Hより3100〜3300Nm3/Hした。その結果、球状化室
温度13は600〜700℃となり、製品の粗粒化比率を増大さ
せることなくガラス化率94〜97％の品質を維持すること
ができた。
以上の如く本発明によれば、品質の安定した球状粒子を
経済的に増減産できるものである。
経済的に増減産できるものである。
第１図は、バーナーよりの距離と火炎温度及び球状化粒
子温度の関係を示す図、第２図は冷却空気流量と球状化
室周辺ガス温度及び冷却室出口ガス温度の関係を示す
図、第３図は、本発明の実施態様を示す装置例の説明図
である。 １……球状化室、２……冷却室 ３……溶射バーナー、４……冷却空気ファン ５……ダストフィルター、６……冷却空気調節弁 ７……サイクロン入口空気調節弁 8,9……粗粒子排出弁、10……気送管 11……サイクロン 12……粒子分離及びガス処理を行う下工程 13……球状化室温度計
子温度の関係を示す図、第２図は冷却空気流量と球状化
室周辺ガス温度及び冷却室出口ガス温度の関係を示す
図、第３図は、本発明の実施態様を示す装置例の説明図
である。 １……球状化室、２……冷却室 ３……溶射バーナー、４……冷却空気ファン ５……ダストフィルター、６……冷却空気調節弁 ７……サイクロン入口空気調節弁 8,9……粗粒子排出弁、10……気送管 11……サイクロン 12……粒子分離及びガス処理を行う下工程 13……球状化室温度計
Claims (1)
- 【請求項１】球状化室と冷却室を有する竪形炉の球状化
室で高温火炎と無機質粉末原料とを接触させて球状化処
理した後、冷却室内で冷却気体を供給して冷却する無機
質球状粒子の製造方法において、無機質粉末原料の供給
量に応じて冷却用気体の供給量を調整し、高温火炎温度
を制御することを特徴とする無機質球状粒子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259042A JPH0749100B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 無機質球状粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259042A JPH0749100B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 無機質球状粒子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02107516A JPH02107516A (ja) | 1990-04-19 |
| JPH0749100B2 true JPH0749100B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=17328528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63259042A Expired - Lifetime JPH0749100B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 無機質球状粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749100B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007034551A1 (ja) * | 2005-09-22 | 2007-03-29 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | 球状化装置およびその運転方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5308085B2 (ja) * | 2008-07-08 | 2013-10-09 | 電気化学工業株式会社 | 球状金属酸化物粉末の製造方法 |
| JP5469938B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2014-04-16 | 大陽日酸株式会社 | 無機質球状化粒子の製造装置および製造方法 |
| JP6221182B2 (ja) * | 2014-10-27 | 2017-11-01 | 大陽日酸株式会社 | 無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62241541A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-10-22 | Nippon Steel Corp | 無機質球状化粒子の製造処理装置 |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63259042A patent/JPH0749100B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007034551A1 (ja) * | 2005-09-22 | 2007-03-29 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | 球状化装置およびその運転方法 |
| JP4806681B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2011-11-02 | 大陽日酸株式会社 | 球状化装置およびその運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02107516A (ja) | 1990-04-19 |
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