JPH11257615A

JPH11257615A - 球状粒子製造用バーナ

Info

Publication number: JPH11257615A
Application number: JP10058602A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Ishibashi; 義信石橋; Itsuo Tanaka; 逸雄田中; Yoshiki Shimizu; 芳樹清水; Kazutoshi Kajiwara; 一敏梶原
Original assignee: DAIOO KK; UNION CORP
Current assignee: DAIOO KK; UNION CORP
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質の球状粒子を、効率よく連続的に製造す
ることのできる、優れたバーナを提供する。【解決手段】無機質粉体原料，燃料ガスおよび支燃ガス
の噴出孔１２，１３，１４を形成する環状隔壁１５の先
端部に、上記環状隔壁の延びる方向に対し４５°以下の
角度で傾斜する傾斜面１６が形成されて、各環状隔壁１
５の先端縁が尖鋭化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機質粉体原料か
ら球状粒子を得る際に用いられる球状粒子製造用バーナ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、無機物質からなる粉体粒子は
樹脂用フィラー等として汎用されているが、用途によっ
ては、充填率の向上、流動性の改良、成形品の高強度化
等を目的として、不純物の混入のない、できるだけ真球
に近い球状粒子が強く望まれている。そこで、ガラス、
セラミックス等の無機物質からなる粉体粒子から球状粒
子を得る方法の一つとして、無機質粉体原料を可燃性ガ
スの燃焼フレーム中に分散通過させ、通過時に上記無機
質粉体原料を溶融あるいは軟化させることにより、物質
自身の表面張力で球状粒子としたのち、冷却固化して採
取する方法（いわゆる「火炎法」）が提案され、すでに
実用化されている（特開昭５８−１４５６１３号公報
等）。

【０００３】上記火炎法による代表的な無機質球状粒子
製造装置の一例を図５に示す。この装置によれば、定量
供給装置１を備えたホッパー２から、無機質粉体原料３
が一定量ずつ排出され、原料搬送用ガス供給配管４から
供給される原料搬送用ガス（酸素，ＬＰＧ等）によって
バーナ５に搬送供給されるようになっている。上記バー
ナ５の先端は、球状化炉６内に設置されており、配管
７，８から導入される燃料ガス（ＬＰＧ等）と支燃ガス
（酸素等）を受けて、球状化炉６内に燃焼フレームが形
成されるようになっている。そして、上記燃焼フレーム
内に前記無機質粉体原料３が噴出され、燃焼フレームの
熱で溶融あるいは軟化して、それ自身の表面張力によっ
て球状粒子９となる。そして、球状化炉６の下部におい
て冷却固化した球状粒子９は、サイクロン１０およびバ
グフィルタ１１により捕集されるようになっている。

【０００４】上記バーナ５の先端は、例えば図６に示す
ように、同心円的に配置された、大、中、小、三つの環
状隔壁１５を有している。そして、その最も内側に、無
機質粉体原料３を原料搬送用ガスとともに噴出するため
の原料噴出孔１２が形成されており、その外側に、燃料
ガス噴出孔１３が形成され、さらにその外側に、支燃ガ
ス噴出孔１４が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置を用いて球状粒子９を製造すると、完全な球状品の得
られる割合が低く、球状になっていない粒子や、球状で
あっても未燃焼のカーボンが不純物として含まれたもの
が混在することが多く、問題となっている。これは、燃
焼フレームを形成するバーナ５の先端部に、無機質粉体
原料や、その溶融物、半溶融物、あるいは燃料ガスの不
完全燃焼に起因する未燃焼のカーボン等が付着し、その
付着物が、時間の経過とともにバーナ５の先端部から脱
落して、炉内の球状粒子９と混合されるからである。ま
た、場合によっては、上記バーナ５の先端部において、
これらの付着物が脱落せずに成長して溶融し、上記原料
噴出孔１２、燃料ガス噴出孔１３および支燃ガス噴出孔
１４を半閉塞、あるいは完全に閉塞させることがあり、
正常な燃焼フレームの形成に支障が生じることがある。
さらに極端な場合は、燃焼フレームが失火して、操業を
停止せざるを得ないことがある。このように、従来の装
置では、安定した品質の球状粒子を長期にわたって連続
的に製造することができず、その改良が強く望まれてい
る。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、高品質の球状粒子を、効率よく連続的に製造す
ることのできる、優れたバーナの提供をその目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、無機質粉体原料を燃料ガスおよび支燃ガ
スとともに噴出させ、上記無機質粉体原料をガス燃焼フ
レーム中で溶融もしくは軟化させて表面張力により球状
化する際に用いられるバーナであって、上記無機質粉体
原料，燃料ガスおよび支燃ガスの噴出孔を形成する隔壁
先端部の少なくとも片面が、上記隔壁の延びる方向に対
し４５°以下の角度で傾斜し、隔壁先端縁が尖鋭化され
ている球状粒子製造用バーナを第１の要旨とする。

【０００８】また、上記球状粒子製造用バーナのなかで
も、特に、上記尖鋭化された隔壁先端縁に丸みが付与さ
れている球状粒子製造用バーナを第２の要旨とする。

【０００９】すなわち、本発明者らは、従来の無機質球
状粒子製造装置において、前述のような問題が発生する
原因について研究を重ねた結果、各噴出孔からのガス流
が、噴出孔から噴出した瞬間に乱流を形成し、この乱流
によって、無機質粉体原料，その溶融物，未燃焼カーボ
ン等が、バーナ先端部に付着することを突き止めた。そ
して、上記乱流の発生は、バーナの噴出孔を形成する隔
壁の先端面が平面になっているからではないかと想起
し、バーナ噴出孔の隔壁先端形状について、さらに研究
を重ねた。その結果、上記隔壁先端部の少なくとも片面
を、隔壁の延びる方向に対し４５°以下の角度で傾斜さ
せて隔壁先端縁を尖鋭化することにより、所期の目的を
達成することを見いだし、本発明に到達した。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を説
明する。

【００１１】図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の球状
粒子製造用バーナの一実施の形態を示している。このバ
ーナ２０は、基本的には、図６に示す従来のバーナ５と
同一であり、同一部分に同一番号を付している。ただ
し、このバーナ２０は、原料噴出孔１２と燃料ガス噴出
孔１３と支燃ガス噴出孔１４を形成するために同心円的
に配置される、大、中、小、三つの環状隔壁１５の先端
縁が、いずれも鋭角的に尖鋭化されている、という特徴
を有する。

【００１２】より詳しく説明すると、上記バーナ２０の
３つの環状隔壁１５の先端部は、いずれも、その外周面
が、内側に向かって、環状隔壁１５の延びる方向Ｘ（図
２〔ａ〕参照）に対する角度θが３０°となる傾斜面１
６に形成されている。

【００１３】上記バーナ２０を従来の無機質球状粒子製
造装置（例えば図５に示す装置）に組み込んで、球状粒
子を製造すると、各噴出孔１２，１３，１４から噴出す
る無機質粉体原料、燃料ガス、支燃ガスが、いずれもそ
の噴出開口近傍において乱流を発生することなく噴出す
るため、噴出孔１２，１３，１４の周囲に、無機質粉体
原料や、その溶融物、未燃焼カーボン等が付着すること
がない。したがって、上記バーナ２０を用いることによ
り、純度の高い、高品質の球状粒子を、長期にわたって
連続的に製造することができる。

【００１４】なお、上記の例において、環状隔壁１５の
先端部に形成された傾斜面１６の傾斜角度θは、３０°
に限らず、４５°以下の任意の角度に設定することがで
きるが、なかでも３０°以下に設定することが好適であ
る。すなわち、上記角度θが小さければ小さいほど、噴
出孔１２，１３，１４からの噴出流における乱流発生防
止効果が高い。ただし、４５°を超えると実用的な効果
が得られない。

【００１５】また、上記の例では、各環状隔壁１５の外
周面のみが、内側に向かって傾斜して傾斜面１６を形成
しているが、内周面を、外側に向かって傾斜させること
により傾斜面を形成するようにしてもよい。あるいは、
図２（ｂ）に示すように、環状隔壁１５の外周面から内
側に向かう傾斜面１６ａと、内周面から外側に向かう傾
斜面１６ｂとを形成するようにしてもよい。この場合
も、各傾斜面１６ａ，１６ｂが環状隔壁１５の延びる方
向Ｘとなす角度θ₁とθ₂は、ともに４５°以下に設定
することが必要で、なかでも、ともに３０°以下に設定
することが好適である。ただし、両傾斜面１６ａ，１６
ｂの傾斜角度θ₁、θ₂は必ずしも同一角度である必要
はなく、互いに異なっていてもよい。

【００１６】なお、環状隔壁１５の先端部に片面傾斜を
形成する場合であっても、両面傾斜を形成する場合であ
っても、その先端縁に、図３（ａ）および（ｂ）に示す
ように、丸みを付与することができる。したがって、本
発明において「尖鋭化されている」状態とは、その先端
縁に丸みが付与された状態のものも含む趣旨である。た
だし、丸みの形成によって先端縁が平坦面に近くなる
と、本発明の効果である、乱気流発生防止効果が薄れる
ため、その丸みは、環状隔壁１５の厚みにもよるが、通
常、曲率半径Ｒが、２ｍｍ以下となるよう設定すること
が好ましい。

【００１７】また、各噴出孔１２，１３，１４を環状隔
壁１５で形成するのではなく、図４に示すように、中心
に、原料噴出孔１２となるパイプ２２を配し、その周囲
に、細い燃料ガス供給パイプ２３を環状に配して燃料ガ
ス噴出孔１３を形成し、さらにその周囲に、細い支燃ガ
ス供給パイプ２４を環状に配して支燃ガス噴出孔１４を
形成したバーナ２１を用いることも考えられる。このバ
ーナ２１によれば、噴出孔１２，１３，１４の周囲の、
環状隔壁１５に相当する部分の肉厚を薄くすることで
（例えば肉厚１〜３ｍｍ）、前述のような、傾斜面１６
（１６ａ，１６ｂ）を形成しなくても、ある程度噴出流
において乱流が発生するのを防止することができ、バー
ナ２１先端面に対する無機質粉体原料等の付着を低減す
ることができる。しかし、パイプ２２，２３，２４の側
壁部に付着が発生し、これが成長して一部溶融し脱落し
て製品形状不良化の原因となる。また、各パイプ２２，
２３，２４の側壁が肉薄のため、長時間運転すると熱損
傷が発生しやすい、という問題がある。そこで、本発明
の効果を得るためには、上記のような構造のバーナ２１
を用いるにしても、ある程度パイプ側壁を厚くして（例
えば肉厚３ｍｍ以上）、前述のように、各パイプ２２，
２３，２４の先端縁に傾斜面１６（１６ａ，１６ｂ）を
形成することが必要である。

【００１８】なお、本発明のバーナは、図１および図４
に示す例に限らず、どのようなタイプのものであっても
差し支えはなく、無機質粉体原料、燃料ガス、支燃ガス
がどのような流路で導入され噴出されるようになってい
てもよい。

【００１９】また、上記バーナを用いて無機質粉体原料
を球状化するに際し、用いる無機質粉体原料について
も、特に限定するものではなく、ガラス，セラミックス
等で総称される金属酸化物の混合融解物、あるいは単
体、混合物があげられる。具体的には、ソーダライムガ
ラス，ほう珪酸ガラス，シリカ，アルミナ，ジルコニ
ア，ジルコン，マグネシア等や、これらの混合焼結体が
あげられる。

【００２０】そして、バーナに供給される燃料ガス、支
燃ガスについても、従来から用いられるどのようなもの
であってもよい。燃料ガスとしては、通常、プロパン，
ブタン等の液化石油ガス（ＬＰＧ）が用いられる。ま
た、支燃ガスとしては、通常、酸素が用いられるが、無
機質粉体原料の融点，軟化点によっては酸素富化した空
気も使用される。なお、無機質粉体原料を搬送して原料
噴出孔１２から噴出させるためのガスも、通常、上記支
燃ガスが用いられる。

【００２１】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２２】

【実施例１〜５、比較例１〜３】図５に示す無機質球状
粒子製造装置に、後記の表１および表２に示すように、
先端形状の異なる８種類のバーナを組み込んで、実際に
無機質粉体原料から球状粒子を製造した。無機質粉体原
料として平均粒径が２０μｍで粒径分布が５〜１２０μ
ｍの結晶シリカ粉砕品を用いた。また、燃料ガスとして
市販プロパンを用い、支燃ガスおよび無機質粉体原料搬
送用の支燃ガスとして酸素ガスを用いた。

【００２３】そして、バーナを燃焼して無機質粉体原料
の球状化を１時間行った後、バーナの原料噴出孔と燃料
ガス噴出孔の間の隔壁先端部（Ａ）と、燃料ガス噴出孔
と支燃ガス噴出孔の間の隔壁先端部（Ｂ）と、支燃ガス
噴出孔の外側を形成する隔壁先端部（Ｃ）に、無機質粉
体原料、その溶融物、未燃焼のカーボンが付着していな
いかどうかを肉眼で観察し、下記のとおり評価した。

【００２４】 ○…全く付着がない △…わずかに付着している ×…かなり付着している

【００２５】また、バーナ先端を清浄にして、今度は６
時間連続して無機質粉体原料の球状化を行った後、上記
と同様にして観察および評価を行った。これらの結果
を、下記の表１および表２に併せて示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】＊１：各パイプの肉厚は３ｍｍ＊２：各パイプの肉厚は２ｍｍ

【００２８】上記の結果から、実施例品は、いずれも無
機質粉体原料、その溶融物、未燃焼カーボンの付着が発
生せず、高品質の球状粒子が得られることがわかる。こ
れに対し、隔壁先端形状が緩慢な傾斜角度（θ＝６０
°）である比較例１品では付着が発生し、全くの平面で
ある比較例３品は付着がかなり多く発生した。また、図
４に示す、肉薄パイプで噴出孔を形成しただけの比較例
２品は、部分的に付着が発生した。そして、このものは
パイプ先端部の一部が熔損した。一方、同様の構成であ
っても、パイプを比較的厚くし、かつその先端縁に３０
°の傾斜面を形成した実施例５品は、付着および熔損が
発生せず、良好な結果が得られた。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の球状粒子製造用
バーナは、無機質粉体原料，燃料ガスおよび支燃ガスの
噴出孔を形成する隔壁先端部に傾斜面を形成して、隔壁
先端縁を尖鋭化したものであるため、噴出孔から噴出す
る噴出流において乱流が発生せず、その結果、噴出孔の
周囲に、無機質粉体原料やその溶融物、未燃焼カーボン
等が付着しない、という効果を奏する。したがって、本
発明のバーナを用いて球状粒子の製造を行うと、従来か
ら問題となっていた、付着不純物の炉内への脱落による
不純物の混入や、粒子の不定形状化を防止することがで
き、高品質の球状粒子を、長期にわたって連続的に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例の構成を示す部分的
な斜視図、（ｂ）はその縦断面図である。

【図２】（ａ）は上記実施例の特徴を説明する説明図、
（ｂ）は他の実施例の説明図である。

【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれさらに他の実施例の
説明図である。

【図４】本発明を適用しうる他の構成のバーナを示す部
分的な斜視図である。

【図５】無機質球状粒子製造装置の一般的な例を示す構
成図である。

【図６】上記無機質球状粒子製造装置に用いるバーナの
一般的な例を示す部分的な縦断面図である。

【符号の説明】

１２原料噴出孔１３燃料ガス噴出孔１４支燃ガス噴出孔１５環状隔壁１６傾斜面２０バーナ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｋ 7/18 Ｃ０８Ｋ 7/18 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 (72)発明者清水芳樹大阪府枚方市大峰南町10番１号株式会社ユニオン内 (72)発明者梶原一敏大阪府枚方市大峰南町10番１号株式会社ユニオン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機質粉体原料を燃料ガスおよび支燃ガ
スとともに噴出させ、上記無機質粉体原料をガス燃焼フ
レーム中で溶融もしくは軟化させて表面張力により球状
化する際に用いられるバーナであって、上記無機質粉体
原料，燃料ガスおよび支燃ガスの噴出孔を形成する隔壁
先端部の少なくとも片面が、上記隔壁の延びる方向に対
し４５°以下の角度で傾斜し、隔壁先端縁が尖鋭化され
ていることを特徴とする球状粒子製造用バーナ。
【請求項２】上記尖鋭化された隔壁先端縁に丸みが付
与されている請求項１記載の球状粒子製造用バーナ。