JPS58130155A - パ−ライト粒状物の加熱膨張方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は粒状物質、特に加熱により膨張する鉱物質の
加熱手段に関する。

この発明は物に粒状ノぐ一２イトを膨張するのにＭ用な
ものである。

ノ臂−ライトはけい素約６５電量−１結合水２〜５電を
−１その旧アルミニウム、ナトリウム、カリウムを含む
火山岩質のけいＸ貿物質でろる。

又、パーライトは野天掘シで採鉱することができ、採鉱
された岩石は粉砕され、ついで８７０〜１１５０℃の温
度に加熱される。このように加熱されたノ９−ライトは
軟化し、内部の水の１１１張にともなって急隊に膨張し
て軽い多孔質の粒体となる。この多孔質粒体は比較的強
雇が大きく、不活性で、１ｉｌＩｔ筒熱性を有する。そ
のため、フィルター助剤、隔絶縁材、シラスター又はコ
ンクリートのための不活性充填材、その池、軸重で不活
性な粒状物の特性が要求される多くの用途に供される。

これら用途の多くの場合、膨張パーライトは嵩の大きい
製品として多重に用いられる。しかし、その膨張工程に
おいて比較的多蓋のエネルギーを賛するため、この膨張
を効果的におこなうだめの実用的手段の開発が問題とな
りていた。

なお、パーライトに限らず、粒状物質の加熱は多くの工
業分野において必要である。たとえば、パーミキーライ
ト、ある種の粘土、置台、無曜石等の他の鉱物も乾燥又
は加熱により膨張させることができる。その他穀物も鉱
物の場合と温度条件は異なるが加熱処理によって膨張さ
せることができる。

従来、粒状物質、特に／４’　−２イト鉱物を膨張させ
る方法および装置が多く提案されている。

たとえば、米国％杵４２，６３９，１３２には粒状ツタ
−ライト鉱物を多量の加熱空気および炎に満されたカラ
ム状炉の底部に供給し、パーライトが炉内を上昇するに
つれてパーライトを膨張させるようにした方法が開示さ
れている。また、パーライトの膨張を回転炉内にておこ
なうようにした方法も米国特許ム２．６０２．７８２に
開示されている。

これらの方法はノｆ−ライト粒の膨張に対し有効である
が、回転炉方式のものはエネルギーコストが＾くなシ、
効率もらま）艮〈ない０＃１ｆｆｉ炉内で炎および加熱
空気とともにノぐ一ライトを上昇させる方式のものは熱
効率が愚く、膨張が不均質なものとなる◇ 又、米国特許Ａ　３．６２７．２８５の如く、カラム伏
炉の頂部からｆ＆膨張粒子を導入する方法も知られてい
る。この場合、炉頂部から導入された［１張粒子が落下
する間、壁面に設けられた多数のバーナによって加熱膨
張するようにしたものである。米国特許＆２５０，８７
７：ム２，６２５，５１２；Ａ２５２，１９０にもＩＷ
１様に被膨張粒子を炉頂部から導入し、これを炉中心に
沿って下向きに噴射する炎によって加熱、膨張する方法
が開示されている。しかし、これらの方法も熱効率、膨
張の均質化の点で満足なものではなかった◇ 本発明は上記＃に情に鑑みてなされたものであって、大
量の粒子を熱効率良く加熱することができ、時に梓伏パ
ーライトを高速で熱効率良く加熱膨張させることのでき
る方法および装置を提供するもので６る＠ すなわち、この発明に係わる装置は上下部からなる垂直
筒状炉を有し、該炉上部にバーナを有し、炉の軸芯に沿
りて下向きに炎が向けられるようになっている。炉の上
部にはさらに複数の位置から炉内に粒状原料を導入する
ための手段が設けられている。この粒状原料を導入する
手段は上にバーナを囲繞する複数の分配へ、ドを具備し
ている。各分配へ、ドは粒状原料の流れを炉の軸芯に向
けて下向に導入する導管部を有し、これにより粒状原料
を炎中に供給するようになっている。この粒状原料を導
入する導管Ｓは入口導管部とこれに連通する配向導管部
とからなることが好ましい。との配向導管部は垂直方向
に対し３０〜４５°の角度を以って設けられることが好
ましい。

さらにこの発明に係わる粒状パーライトの膨張方法は垂
ｌに設けられた筒状炉の軸芯に沿って下向きに炎を噴射
させ、炉の頂部に上記炎を放射状に囲むように配置され
た複数の位置から）９−ライト原料を炉内の軸芯に向け
て下向きに導入し、その降下の間に炎によって加熱する
ものである。なお、パーライト鉱石の炉頂部における導
入個所は４ケ所以上であることが好ましい０さらにこの
パーライトは垂直に対して３０〜４５００角度を以って
炉内に導入することが好ましい。

以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図に示す粒状加熱装置ｌｘｏは炉上部１４および炉
下部１６とからなる垂直筒状炉１２を具備している。さ
らに第２図に示すようにこの炉１２は内側壁ｓ１８と外
ｌＩｌ慰ｓ２０とを有し、これらの間に断熱材２２が挿
入されている。この断熱材は装置の使用温度において十
分耐え得るものとする必要がめシ、たとえば繊維状の絶
縁材が用いられる。内側壁部は耐熱性および機械強度の
十分なステンレス鋼で形成することが好ましい。大きさ
はたとえば外径が約４フイートで内径が２．５フイート
のものである。この全体の大きさについて籍に制限はな
いが、上記大きさのもので１時間当９５〜６トンの割合
でパーライト！＃張を連続的におこなうことができる。

この発明において、バーナが炉上部に設けられていて、
炉Ｏ軸芯に沿って下向きに炎を向は得るようになってい
る。すなわち、第２．３図に示すように炉１２の上部１
４に開口部２４が設けられていて、これにバーナが設け
られておシ、上述の如く炎を噴射させるようになってい
る。このバーナの種類について特に制限はないが、たと
えば６〜８インチ径のノズルを有するＭａｘｏｎフレー
ムリテンシ、ンパーナを適用スルことができる。又、バ
ーナは自然ガスＯほかＬＰＧ　、！ロノダン、１タン等
を用いてもよい０さらに軽油を用いるバーナであっても
よい。

本発明によれば、炉上部に粒体原料を導入するための手
段が複数個設けられる◇すなわち、第２図に示すように
、バーナの周シに４１ａ個の分配ヘッド２Ｇが設けられ
、各へ、ド２６は粒状原料流を炉１２０軸芯の炎に向け
て下方に配向させるようにして設けられた導管部２８を
有するＯ この分配へ、ド２６は上記導管部を囲む断熱材３０付設
金Ｉｆ４壁部（シェル）２８を呵している。この断熱材
としては通常の注入性マグネサイトの如き注入屋耐火物
質が好ましい。導管部は入口導管部３２と、これに連通
する配向導管部３４とを有するものが好ましい。粒状原
料を炉の軸芯に向けて下向きに導入するため配向導管３
４は垂直に対して３０〜４５°の角度を以って設けるこ
とが好ましい。第２図の丙においては配向導管３４は約
４５０の角度を以って設けられている。内径２．５フイ
ートの炉の場合、配向導管の内側先端が炉の軸芯から１
４インチの所にあるようにすることが好ましい。

配向導管３４は第２．４図に明示されているように炉内
に四角形開口ｓ３５を形成している。

粒状原料を炉内に配向して導入する他の方法としてはデ
フレクタ（図示しない）又は第４図以外の形をした一口
を有する配向導管を用いてもよい。

＃４２図に示すように入口導管３２は画直に配置されて
いて８伏原料源および予熱器３６と連通しているＯこの
入口導管に関連して炉内に粒状原料を導入する量を調節
する手段が設けられている。すなわち、第２図に示す如
く、予熱器３６の底部に複数の調節可能な開口部３８が
設けられていて、入口導管３２への粒状原料流を調節し
得るようになっている。

配向導管３４中にも粒状原料流を調節する手段を設ける
ことが好ましい。たとえば第２，３図に示すように、配
向導管３４中に圧縮空気を噴射させる手段を設ける。す
なわち、配向導管３４と共通する空気噴射管４０を設け
る。この空気噴射管４０は炉頂部を囲む空気噴射ヘッダ
４２と連通している。各空気噴射管４０に対して共通的
に空気を送るようにしてもよいが、各空気噴射ノズルに
それぞれ独立した調整装置を設けて各配向導管を通過す
る粒状物質の流量を調節するようにしてもよい。粒状原
料が炉内に導入され、炎で加熱されると、後述の如く膨
長し、その重力および下向きのバーナの炎に降下し第１
図に示す如くホｙ　／＃　　４４で受は止められる。好
ましくは、とのホッパー４４に空気を通過させ、炉１６
の下端から排出する膨張粒子を冷却させる。この加熱さ
れた空気は上方に向けられ予熱管４６に導入され予熱器
３６を介して粒状原料を予熱するのに利用される。上記
ホッパー４４の下流には別の熱交換器、すなわち第一次
熱回収装置４８が設けられている。空気はこの第１次熱
回収装置４８に導入され、ここで予熱された空気は熱回
収管５０を通過し、炉頂部のバーナの燃焼のために用い
られる◇また、第２次熱回収装［５２を設け、膨張粒体
から熱を回収するために利用するようにしてもよい。

本発明の鉄ｌｌ１ｔは一般的な物質の加熱装置として使
用し得るものでおるが、臀にパーライトの如き鉱物の膨
張に適しておシ、事実、ノダー２イトのｌｌ張速度、エ
ネルギ消費の点で従来の装置よりも可成シ改讐し得るこ
とがＳ認された０本発明に係わるパーライト鉱の膨張方
法は最初に炎を垂直筒状炉の軸芯に沿って下向きに噴射
する工程を含む。この炎を形成させるためのバーナとし
ては通常の構造のものでよく、好ましくは天然ガスと予
熱空気を８：ｌ〜１１：ｌ（空気対ガス）の割合で用い
る・又、この空気対ガス比は好ましくは９．５〜１０．
５：１の範囲より好ましく１０：１である。炎の温度は
２８００〜３４００’Ｆとし、この炎の範囲は２〜１２
フイート（軸芯において）とすることが好ましい。よシ
好しい炎の範囲で４〜８フイートでお夛、６フイートと
したとき最良の結果が得られる。バーナに導入される空
気は前述の如く予熱されていることが好ましく、たとえ
ば６００〜９００７の範囲で予熱されていることが好ま
しい。

本発明において、パーライト等の粒状原料は炉頂部で炎
の周りに放射状に配置された複数の個所（たとえば４ケ
所以上）から導入することが好ましい。第１〜４図にお
いてはパーライトいる。しかし、パーライトの供給速度
に応じて、その導入側ＰＪｒを増減させてもよい。

本発明の方法において、パーライト等の粒状原料は炉の
軸芯を下向きにして導入されるが、好ましくは垂直に対
し３０〜４５００角置で上記軸芯に向けて導入する。こ
のような複数個所からの導入の仕方によシ粒体ＪＩＫ′
ＩＰｉＦと炎との効果的な接触が得られ、該原料の十分
な加熱、膨張がなされる。

ノ！−２イ）ｄは重力によって炉内に導入することが好
ましいが、炉内への導入位置くおいて・臂−ライトの流
速を制御する手段を設けてもよい。たとえば図示の如く
圧縮空気ｔ−専管内に導入し、パーライトを炉内へ導く
ようにしてもよい。

また、ノ４−ライト鉱は炉内へ導入する前に予熱するこ
とが好まし、く、かつ、この予熱を膨張工程後の膨張／
４’−ライトから回収された熱を利用しておこなうこと
が好ましい。これにょシ・譬−２イト膨張のためのエネ
ルギー消費が節減される。このパーライト絋の予熱は２
００〜２５０？の範囲とすることが好ましい◇また、本
発明の方法で膨張したパーライトからの回収熱はバーナ
で使用される空気の予熱にも利用される。ノ９−ライト
鉱と炎との接触効率ならびにこのＮｅ帳プロセスにおけ
る熱の効率的利用との組合せによシ、本発明によればパ
ーライト鉱１トン当り約２５？−ム以下のエネルギー消
費で足りる◇ノ臂−ライト鉱の膨張において、トン当り
４０サーム以下のエネルギー消費で済むということは従
来法と比軟して着るしい改良であり、これはその処理量
が膨大であることに照らしても容易に理解し得るであろ
う。

炉内の炎との熱伝導が良好なため、本発明の方法によれ
ば１時間当ｆｉ６００／ンド以上の割合でのパーライト
鉱の膨張が可能であシ、さらに処理されるパーライト鉱
の種類にもよるが、１時間当り９．０００〜１２．００
０／ンドの／ヤーライトＯ＃張処理が可能である。

空気流と炎との作用によシ炉内を上方にツヤ−ライトを
通過させる従来の方法では、ｉ＋−９イトの膨張グロセ
スは３〜４秒費していたが、本発明の方法によれば炉内
でのｊ４　９イ）Ｏ１’ｌｉ留時間は１秒以下、すなわ
ち通常ＩＡ〜７７１０秒の範囲である。

本発明の方法は予熱空気を大量に炉内に通過させるもの
でなく、少量の予熱空気を用いて／ｆ−２イト鉱の炉内
への流れを制御するものである。これに対し、従来の方
法では大量の予熱空気を用いて装置内を上昇させるもの
である。本発明の方法は約１／２〜２インチ（水）の僅
かな負圧を用いて操作される。

上述の如く、本発明の装置は炉側壁に断熱材を設けるも
のでおるから、これと、炉頂部における／４’−２イト
絋の独特な導入方式によるノ４？　−ライト／炎間のｖ
ｆ！接な接触、さらに膨張グロセスの熱を利用する原料
の予熱等の相乗効果によシ従米法よシ＝Ｊ成シ高速でし
かも可成シ少ないエネルギーで大量のツヤ−２イト絋ｔ
Ｗ張させることができる・ 以下、第１〜４図に示す装置と同様のものを柑いてノイ
ーライト鉱の膨張をおこなった例について述べる。

実施列　１ １２個の分配へ、ドを介してパーライト鉱を３６３トン
／時間（７２６０／ンド／時間）の１１１１合で炉装置
内に導入した。その結果、１１９，１００立方フイート
の天然ガス、空気／ガス比：１０．２：１を用いて１３
時間４４分で５１．５８トンの＠Ａｎｔｏｎｉｔｏ”パ
ーライト鉱を膨張させることができた。又、パー２イト
、１トン当り２．４（白−万ＢＴＵ　）の熱量を使用し
た。又、膨張した／？−ライトは密度が３．５〜４，６
／ンド／立方フイートであった。

実施ガ　２ 実施列１と同様の装置を用い、密度４．６〜５．９Ｉン
ド／立方フイートの膨張ノ譬−ライトを３．５６）７７
時間（７１１４ボンド／時間）の速度で製造することが
できた。この際１４時間（空気／ガス比＝１０．２：１
）を消費した。

”　Ａｎｔｏｎｉｔｏ　”ノ９−ライト５１．５８）ン
を熱量２．１１（巨万ＢＴＵ　）　／パーライト１トン
の割合で製造することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる垂直炉とこれに関連する機構を
綜合的に示す１Ｉｌ１面図；第２図は炉への粒状原料導
入手段を説明する炉上部の一部断面図；第３図１−ｔ、
第２図の３−３Ｍ４Ｃ沿うＩｆ１面図であって、炉頂部
へ粒状原料を導入する手段を示す図；第４図は炉内部へ
の開口形状を説明する分配ヘッドの導管の一個を取り出
して示す図である。 図中、１０・・・粒体加熱装置、１２・・・垂直筒状炉
、１４・・・炉上部、１６・・・炉下部、１８・・・内
側壁部、２０・・・外１１１１壁部、２２・・・断熱材
、２４・・・関口部、２６・・・分配へ、ド、２８・・
・シェル、３２・・・入口尋曾部、３４・・・配向導管
部、３６・・・予熱器、３８・・・開口部、４０・・・
噴射管・４２・−・へ、ダ、４４・・・ホ、ノ々−１４
６・・・予熱管、４８・・・第１次熱回収ｆ？、置０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｘ）（ａ）　　垂直筒状ＦＣ）軸芯に沿って下向きに
   炎ｅｔａ射させる工程と； （ｂ）　　上記炉上部にて上記炎の周シに放射状に配置
   された複数個所から粒状物を炉内へ導入する工程と； （ｅ）　　上記粒状−を炉Ｏ軸芯に向けて下方に導き、
   これにより該粒状物の降下の間、上記炎内を通過させる
   工程と； ｔｘ備してなることを特徴とする粒状物の加熱ｗ張力法
   ◎ （２）炎が２〜１２フイートの長さに亘っている％許請
   求の範囲第１項記載の方法。 （３）炎が４〜８フイー）Ｏ長さに亘っている粉ｔｆ＃
   ＃求のＩＩ！囲第２項記載の方法。 （４）上記粒状物の炉上部からの導入個所が４ケ所以上
   である特許請求の範囲１ｇ１項記載の方法。 （５）上記粒状物ｔ−垂直に対し３０〜４５００角Ｉｆ
   を以って炉内に４人する特ｌＷ−請求の範囲第４項記載
   の方法。 （６）　　上記粒状物を上記炎の周夛の１２ケ所から導
   入する％１ｆｆ−請求の範囲第５項記載の方法＠（７）
   粒状物の炉内通過が１秒以下である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 （８）粒状物の炉内への導入を重力の作用によっておこ
   なう特許請求の範囲第１項記載の方法。 （９）粒状物の各導入個所における８伏物流速を圧縮空
   気を用いて調節するようにした％Ｉ？’Ｆ請求の範囲第
   ８項記載の方法。 （ト）　粒状物が／９−２イト鉱でおる特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 αυ　パー２イト絋を６０００ポンド／時間以上の速度
   でｊ１１張させる特許請求の範囲第１００項記載方法〇 （２）　バーライ　ト鉱を９０００〜１２．０００／ン
   ド／時間の速度で膨張させる特許請求の範囲第１１項記
   載の方法。　　− （至）膨張した粒状物から熱を回収して原料粒状物の予
   熱をおこなう特許請求の範囲第１項記載の方法。 α◆　上記炎が２８００〜３４００″Ｆの温度である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 （ト）炎を形成させる空気を、膨張粒状物から回収した
   熱を利用して予熱する特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 （２）　パーライト鉱１トン当、９４０サーム以下のエ
   ネルギーを用いてパーライトを膨張させる籍ｒＲｉｉ１
   １求の範囲第１項記載の方法。 （財）（凰）温度２８００〜３４００？の炎を垂直筒状
   炉の軸芯に沿って４〜８フイートの長さに亘って下向き
   に噴射させる工程と； （ｅ）　　炉の熱損失を減少させるため炉壁に断熱層を
   設け； （ｃ）　　上記炉の頂部にて上記炎の周シの放射状に配
   置された複数の位置からパーライトを６０００ポンド／
   時間以上の速度で炉内に導入する工程と； （ｄ）　　上記・９−ライトを炉の軸芯に沿って下向に
   導き、降下する該ノ々−ライトを炎と接触させ、その間
   １秒以内で膨張させ、そのときの加熱エネルギーが４０
   サーム／パー２イ）１）ン以下であるパーライト粒状物
   の加熱ｗ張力法０ＣＪ４（ａ）　　炉上部および炉下部
   を有する垂直藺粒炉と； （ｂ）　　炉上部に設けられ炉軸芯に沿って下向きに炎
   を向けるバーナと； （Ｃ）　　炉上部の複数個所に設けられた粒状物の炉内
   への導入手段であって、粒状物を炎と接触すべく炉軸芯
   に向けて下方に導くための導管部をそれぞれ有する複数
   個の分配へ、ドｆ眞備するものと； ｔ−具備してなることを％黴とする粒状物の加熱膨張装
   ［１１ｃ （至）　分配ヘッドが上記導管部を囲む＃熱材を有する
   特許請求の範囲第１８項記載の装置。 （ホ）導管部が入口導管部と、これに連通ずる配向導管
   部とを有し、との配向導管Ｓは垂直に対し３０〜４５０
   の角度を以って配置されている等許請求の範囲第１９項
   記載の装置。 （２１）導管部がこれに圧縮空気を噴射させる手段を含
   む特許請求の範囲第２０項記載の装置。 （２２）この空気噴射手段が配向導管と同一直線上に向
   けて配置されている％＃４Ｆ請求の範囲第２１項記載の
   装置。 （２３）入口導管が実質的に垂直である％許精求の範囲
   第２０項記載の装置。 （２４）炉の内径が３フイートであって、粒状物を炉軸
   芯に向って下向きに導入させる導管部を有する１２個の
   分配へ、ドが炉上部に設けられていて、かつ該導管ｓＦ
   ｉ垂直に対し４５°の角Ｉｆを以って配置され、その導
   管部の内側先端が炉軸芯から１４インチの所にある時許
   詳求の範囲第１８項記載の装置。