JP3566825B2

JP3566825B2 - Heat-treated particles by thermal plasma and heat-treatment method

Info

Publication number: JP3566825B2
Application number: JP35665996A
Authority: JP
Inventors: 好明井上; 誠二横田; 章寺島; 一博川嵜; 正昭玉谷; 恵子アルベサール; 直寿松田; 美和奥村; 博文竹村
Original assignee: Neturen Co Ltd; Toshiba Corp
Current assignee: Neturen Co Ltd; Toshiba Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH10195501A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱プラズマにより粒体を加熱溶融して球状化処理したり、原料粒体の表面のみを加熱溶融してコーティングしたりする熱プラズマによる加熱処理粒体及び加熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波誘導熱プラズマ（以下高周波プラズマという）は、高温度が容易に得られ、電極を使用する熱プラズマに比してプラズマの汚染がない点で有利であり、粒体または粉末を高周波誘導熱プラズマにより加熱処理する方法などが近年多く発表されている（作田忠裕ほか：電気学会開閉保護研究会；１９９３、特開平６−２５７１７号公報、特開平８−１０９３７５号公報など）。例えば、焼結用の粒体を焼結密度を向上させるために球状化したり、あるいは粉末蛍光体の輝度を向上させるためには球状化したりすることが行われている。即ち、化学合成などにより製造された物質粒体は通常粗形であるので、この原料粒体をその融点直上で加熱して表面張力により球状化する球状化処理が行われている。高周波誘導熱プラズマ加熱による球状化処理として、「作田忠裕ほか：電気学会開閉保護研究会；１９９３」、特開平６−２５７１７号公報などがあり、また、出願人は先に、発光性能を向上するために原料粉を高周波誘導熱プラズマにより加熱溶融して球状化した蛍光体を開示した（特開平８−１０９３７５号公報）。
【０００３】
上記のように蛍光体などの原料粒体物質を加熱溶融して球状化する場合には、加熱温度が物質の融点より低いと溶解しないために球状化せず、温度が物質の沸点より高すぎると成分が蒸発して原料粒体と異なる構造または組成になってしまうという問題点がある。したがって、熱プラズマにより加熱処理する場合には熱プラズマの加熱部の温度を一定に保持する必要がある。とくに融点温度が高く融点と沸点の温度差が少ない物質の場合には、高温でかつ狭い温度範囲で管理することが要求される。
【０００４】
また、球状体の表面を保護するために、球状体を加熱して表面だけを溶融して表面に溶融固化したフィルムを形成させることもある。例えば、エレクトロルミネッセンス表示器などの蛍光体として使用されるＺｎＳ：Ｃｕ粉末は、そのままでは耐水性が低いため使用中に空気中の水分と反応して変質して蛍光性が失われる。そのため、従来はＺｎＳ：Ｃｕの粒子をフィルムに挟んで粒子が大気に触れないようにして使用されているが、コストが高いという問題点がある。そこで、本発明者はＺｎＳ：Ｃｕ粒子の表面が大気に直接触れないように被覆して使用すれば粒子の耐水性が向上してフィルムで挟まなくても使用できコストが低減できることに着目した。
【０００５】
このためには、図５（ａ）に示すように表面にＳｉＯ_２を付着させたＺｎＳ：Ｃｕ原料粒子を加熱し、表面のＳｉＯ_２を溶融固化してＳｉＯ_２のフィルムを作り、この溶融フイルムによりＺｎＳ：Ｃｕ原料粒子をコートするようにすれば個々の粒子に耐水性が与えられることを見出だした。この場合、ＳｉＯ_２は融点が１０００℃以上と高く、一方ＺｎＳ：Ｃｕは３００℃以上になるとダメージを受けるので、ＳｉＯ_２でコーティングするためには内部のＺｎＳ：Ｃｕは温度が上がらないで表面のＳｉＯ_２のみが溶融する高温に加熱する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に図示する高周波プラズマのプラズマフレーム１の渦流中心２の温度は１０，０００Ｋにも達し、フレーム先端部３の温度でも５，０００Ｋにもなり、かつ温度の均一範囲が極めて狭いという問題がある。
【０００７】
そのためプラズマトーチからでるプラズマフレームを直接被処理物質に当てて加熱球状化する従来の球状化処理方法では、単一組成の物質は球状化が容易であるが、融点の低い複合材料や金属間化合物では温度が高すぎて成分が蒸発したり分解したりして原料粒体と同じ特性が得られなくなるという問題点がある。また、低融点物質の球状化の場合にはプラズマの温度が高すぎて超微粒子が多量に発生し、所要の粒度の球状粒子の収率が低下するほか、超微粒子の分級を要しコスト増となるのみでなく分級が不可能な場合も生ずる。したがって、必要な処理温度を得るにはプラズマ先端の限られた部分で加熱するようにしなければならない。一方プラズマの渦流中心の温度を下げればプラズマフレーム中の所要温度範囲が広くなるがプラズマの温度を下げすぎると失火するなどプラズマフレームが不安定になるという問題点がある。このために、従来技術では高周波入力及びプラズマガスの種類と流量を適切に選択することにより高周波プラズマを安定させる方法が行われてきた（特開平８−１０９３７５号公報）。
【０００８】
また、前記の蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕの原料粒子をＳｉＯ_２の膜でコートする場合にも、従来の高周波プラズマによる直接加熱方式ではプラズマフレームが超高温で温度均一範囲が狭いために内部まで高温になりＺｎＳ：Ｃｕが変質して発光しない粒子が生ずるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、プラズマトーチの下流にプラズマフレーム炉を設けた熱プラズマによる加熱処理装置を使用することにより、プラズマトーチのプラズマフレームの温度を下げることなく、加熱部のプラズマフレームの温度が反応に必要な温度まで下げられて均一な温度領域が拡大されたプラズマフレームにより粒体を加熱処理する熱プラズマによる加熱処理粒体及び加熱処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の加熱処理粒体及び加熱処理方法は、熱プラズマを発生する熱プラズマトーチと、被処理材料を加熱反応させる反応塔と、前記被処理材料を前記反応塔内に供給する供給手段と、前記プラズマトーチにより発生した熱プラズマを加熱制御するプラズマフレーム炉とを備え、該プラズマフレーム炉は、前記プラズマトーチにより発生したプラズマフレームを通過させるプラズマ通路と、その通路の中間に設けられた前記プラズマフレームの流れを拡散する拡散手段とを備え、前記拡散手段は、前記プラズマ通路を拡径した拡散室と該拡散室内に設けられた前記プラズマフレームの流れ方向を変更する障害部材とを備える熱プラズマによる加熱処理装置を使用し、前記プラズマフレーム炉から前記反応塔内噴出される熱プラズマにより加熱して処理されたことを特徴とするものである。
【００１１】
即ち、従来技術の熱プラズマによる加熱処理は、被処理粒体をプラズマトーチにより発生したプラズマフレームにより直接加熱して処理したので、熱プラズマの温度が局部的に非常に高く、被処理粒体が所定温度より過温度に加熱されて成分が蒸発したりなどして原材料粒体と同一性能の粒体が得られない場合があった。
【００１２】
これに対し本発明の加熱処理は、プラズマトーチのプラズマフレームをさらにプラズマフレーム炉を通過させたのちに反応塔内に噴出させた温度が低く均一温度領域の広いプラズマフレームにより加熱して処理されるので、被処理粒体の過温度の加熱が防止されて、組成成分などの蒸発がなく均一な性能が得られやすい。
すなわち、プラズマトーチにより発生された熱プラズマは、プラズマフレーム炉のプラズマ通路を通過し、その通路の中間に設けられた拡散手段の拡散室と障害部材によって拡散され、温度が均一化されたプラズマフレームが前記プラズマフレーム炉から反応塔内噴出される。これによって上記効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の加熱処理による粒体の球状化は、原料粒体を前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより加熱して溶融球状化するものであり、とくに蛍光体材料の溶融球状化に望ましいものである。即ち、従来のプラズマトーチのプラズマフレームの直接加熱により蛍光体などを球状化する加熱処理では、熱プラズマの局部的な高温のため被処理粒体が過温度に加熱されて組成成分が蒸発し輝度などの性能において原材料粒体と同一性能の粒体が得られなかったり、微粒粉体が増加して球状粒体の収率が低下したり粒度の分級が不能になったりした。
【００１４】
本発明の熱プラズマ加熱による球状化処理は、前記反応塔内に噴出させた温度の低い均一温度領域の広いプラズマフレームにより溶融球状化させるので、被処理粒体の過温度の加熱が防止されて成分などの蒸発がなく均一な球形粒度の粒体が収率高く得られる。かかる加熱処理は蛍光体や金属間化合物の球状化に適し、蛍光体では輝度の向上を図ることができ、金属間化合物では焼結密度の向上を図ることができる。
【００１５】
また本発明の表面が溶融フィルムで覆われた粒体を製造する加熱処理は、原料粒体を前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより加熱して原料粒体の表面部のみを溶融して溶融固化したフィルムを形成させるものである。
【００１６】
さらに、本発明の粒体の表面が同質または異質の付着物質の溶融フィルムで覆われた状態にする加熱処理は、固体粒体の表面に同質または異質の物質を付着させた原料粒体を前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより表面物質のみが溶融するように加熱して形成させることが望ましく、また本発明のＳｉＯ_２溶融フィルムでコーティングするＺｎＳ：Ｃｕの蛍光体の加熱処理としては、ＺｎＳ：Ｃｕの固体粒体の表面にＳｉＯ_２を付着させた物質粒体を前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより表面のＳｉＯ_２のみが溶融するように加熱して形成させることが望ましい。
【００１７】
即ち、粒体の表面部を溶融して溶融固化したフィルムを形成させたり、粒体表面に物質を付着させて加熱しこの物質の溶融固化したフィルムを形成させたり、ＺｎＳ：Ｃｕの表面にＳｉＯ_２を付着させて加熱し、ＳｉＯ_２のコーティングをした蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕを製造する加熱処理において、前記の反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより加熱すれば従来の直接のプラズマトーチによる加熱よりも変質なく表面のみを溶融させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の熱プラズマにより加熱処理を行う加熱処理装置の断面図、図２は本発明の加熱処理装置のプラズマフレーム炉の詳細断面図、図３は図２のＸ−Ｘ断面図である（図１のプラズマフレーム炉は図３のＸ−Ｘ断面で示される）。
【００１９】
まず図１に基づき本発明の熱プラズマにより加熱処理を行う加熱処理装置の全体の構成について説明する。本発明の加熱処理装置はプラズマトーチ１１、プラズマフレーム炉２１、反応塔３１及び供給手段４１により構成されている。
【００２０】
プラズマトーチ１１は、水冷される二重管構造の石英管１２（図には一重に図示）の外周に高周波誘導コイル１７が巻かれ端子１７ａ及び１７ｂから高周波電流が付加されるようになっている。石英管１２の上部には第１ガス供給管１３、第２ガス供給管１４、第３ガス供給管１５が設けられ、主として第１，２，３ガス供給管１３，１４，１５からプラズマガスが供給され、目的に応じて適切な種類のガスが供給されるようになっている。これらの第１〜３供給管の周囲は簡易に図示されたトーチヘッド１６により水冷されるようになっている。石英管１２の下部は水冷ジャケット１８に固定され、水冷ジャケット１８にはクエンチングガス供給管１９が設けられている。
【００２１】
上記のように構成されたプラズマトーチ１１は第１、第２、第３ガス供給管１３、１４、１５からガスを流入しながら高周波誘導コイル１７に高周波電力を掛けると石英管１２内に図の斜線で示すプラズマ１が発生し石英管１２の下部側から噴出する。この様なプラズマトーチは公知のプラズマトーチと同様である。
【００２２】
プラズマトーチ１１のプラズマの噴出する下部側にプラズマフレーム炉２１が設けられている。プラズマフレーム炉２１は、詳細を図２及び３に示すように中空円筒の胴部２２の両端を栓２３で閉じた円筒箱型をなし、円筒面の中心対称位置にプラズマフレームの入口管２４と出口管２５がそれぞれねじ２４ａ，２５ａにより固定され、入口管２４と出口管２５がプラズマフレーム１を通過させるプラズマ通路を形成している。胴部２２の内部には内径同心に管形または棒状の障害部材２６が設けられ、その両端を栓２３により保持固定されている。この様に胴部２２の内部が拡散室を形成し障害部材２６と併せて拡散手段が構成されている。入口管２４、胴部２２、出口管２５のそれぞれの内径Ａ，Ｂ，Ｃ及び障害部材２６の外径Ｄはプラズマガスの種類、流速・流量、付加する高周波電力、被処理粒体の種類などにより経験的に定められる。入口管２４の上端をニップル２７により水冷ジャケット１８の下側に固定され、プラズマフレーム炉２１がプラズマトーチ１１の下部に固定されるようになっている。
【００２３】
上記構成により、プラズマトーチ１１の石英管１２内に発生したプラズマフレーム１は図１に示すように、プラズマフレーム炉２１の入口管２４から入り、胴部２２の内径と障害部材２６の外径の間の空間を回り出口管２５から反応塔３１内に噴出する。このときプラズマフレーム炉２１全体が通過するプラズマフレームにより加熱され、出口管２５から噴出するプラズマフレームは放熱により温度が低下すると共に渦流が拡散・攪拌されて温度の均一範囲が広くなる。
【００２４】
反応塔３１は底付きの円筒箱型をなし、円筒部３２の上フランジ３３に上蓋３４が取外し可能に固定されている。上蓋３４にプラズマトーチ１１の下部の水冷ジャケット１８が固定され、プラズマフレーム炉２１を下部に固定したプラズマトーチ１１が上蓋３４の上に搭載されるようになっている。
【００２５】
反応塔３１には供給手段である原料供給パイプ４１が設けられその先端がプラズマフレーム炉２１の出口管２５の下に開放されている。これにより、被処理粒体がガスにより吹き込まれ、出口管２５から噴出するプラズマフレームにより加熱処理されて反応塔３１内に落下するようになっている。
【００２６】
【実施例】
上記図１に示す構成の下記諸元の加熱処理装置を使用して以下の諸実験を行った。

【００２７】
【実施例１】
蛍光材料のＢａＦＣｌ：Ｅｕ原料粉末の球状化処理：
高周波誘導コイル入力条件：３ＭＨｚ，１５ｋＷ
ガス供給条件：
プラズマガス：第１ガス供給管１３から、Ａｒガス：３０ｌ／ｍｉｎ
第２ガス供給管１４から、Ａｒガス：４０ｌ／ｍｉｎ
キャリアガス：Ａｒガス：２０ｌ／ｍｉｎを用いて粒径１〜１０μｍの
ＢａＦＣｌ：Ｅｕ原料粉末を５ｇｒ／ｍｉｎを第１原料供給管４１から供給した。
【００２８】
その結果、１〜１０μｍの球状粉末が９８％の収率で得られ、６０％の收率しか得られなかった従来技術よりも微粉末の発生が少なく収率が向上した。このことは、従来技術よりも加熱温度が適正均一で高温過熱による蒸発損失量が少なく、微粉末の発生が少ないことを示すものである。また、輝度測定における発光特性の輝度は原料粉（１００）と同等の１００が得られた。これは、従来技術では原料粉の分解が生じ輝度の低下が生ずるものがあったが、本高周波プラズマによる加熱装置ではクリーンな熱源であるため不純物の汚染がなく、加熱温度が適正均一なため原料粉末の結晶構造が変わらないで球状化ができたことを示すものである。
【００２９】
【実施例２】
蛍光材料のＹ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂ原料粉末の球状化処理：
高周波誘導コイル入力条件：３ＭＨｚ，２０ｋＷ
ガス供給条件：
プラズマガス：第１ガス供給管１３から、Ａｒガス：４０ｌ／ｍｉｎ
第２ガス供給管１４から、Ａｒガス：４５ｌ／ｍｉｎ
キャリアガス：Ａｒガス：１５ｌ／ｍｉｎを用いて粒径１〜１０μｍの
Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂ原料粉末の５ｇｒ／ｍｉｎを第１原料供給管４１から供給した。
【００３０】
その結果、１〜１０μｍｍの球状粉末が９８％の収率で得られ、６０％の收率しか得られなかった従来技術よりも微粉末の発生が少なく収率が向上した。このことは、実施例１と同様に、従来技術に比し高温過熱による蒸発損失量が少なくかつ微粉末の発生が少ないことを示すものである。また、Ｘ線解析の結果、従来技術では異相（Ｙ_２Ｏ_３）のピークがみられるが、本発明技術によればほとんど異相（Ｙ_２Ｏ_３）のピークがみられず、原料粉末とほとんど同じパターンを示した。この結果は、従来技術では原料粉の結晶構造が変化して異相が発生するが、本発明の高周波プラズマによる加熱装置ではクリーンな熱源であるため不純物の汚染がなく、加熱温度が適正均一なため原料粉末の結晶構造が変わらないで球状化ができたことを示すものである。
【００３１】
【実施例３】
金属間化合物Ｎｂ_３Ａｌの球状化処理：
高周波誘導コイル入力条件：３ＭＨｚ，１５ｋＷ
ガス供給条件：
プラズマガス：第１ガス供給管１３から、Ａｒガス：３０ｌ／ｍｉｎ
第２ガス供給管１４から、Ａｒガス：４５ｌ／ｍｉｎ
キャリアガス：Ａｒガス：２０ｌ／ｍｉｎを用いて粒径１〜１０μｍの
Ｎｂ_３Ａｌ原料粉末５ｇｒ／ｍｉｎを原料供給管４１から供給した。
【００３２】
Ｎｂ_３Ａｌは融点は１９６０℃であるが、原料中の沸点（２４６７℃）が低いＡｌが蒸発するため、従来技術の球状化処理ではこのＡｌが蒸発してＵＦＰ化し、処理した球状粉の組成が原料粉と異なる場合があった。本発明の加熱装置では融点直上の球状化の所要温度以上に加熱温度が上がらないで相の分解が生じない状態で粒体が溶融球状化するので、組成変化が生ぜずｂｃｃ構造（Ａ２型）の
Ｎｂ_３Ａｌの１〜１００μｍの球状粉末が９８％の収率で得られた。この得られた球状粉末を焼結後室温圧延した結果は良好な展伸性を示した。また本処理装置では急冷が容易になるためにｂｃｃ構造（Ａ２型）の球状粒体が得られたものである。
【００３３】
【実施例４】
蛍光体ＺｎＳ：ＣｕのＳｉＯ_２コーティング処理：
高周波誘導コイル入力条件：４ＭＨｚ，１５ｋＷ
ガス供給条件：
プラズマガス：第１ガス供給管１３から、Ａｒガス：２０ｌ／ｍｉｎ
第２ガス供給管１４から、Ａｒガス：３０ｌ／ｍｉｎ
キャリアガス：Ａｒガス：２０ｌ／ｍｉｎを用いて図７に示すような表面にＳｉＯ_２を付着させた粒径２０μｍのＺｎＳ：Ｃｕ原料粉末５ｇｒ／ｍｉｎを原料供給管４１から供給した。
【００３４】
表１に本発明の加熱処理による結果を従来の直接高周波プラズマ加熱による結果と対比して示す。耐水性試験は処理粉末をＡｇＮＯ_３液に浸漬して変色状況により判定した。表から判るように、原料粉末はＡｇＮＯ_３液に浸漬直後茶色に変色して耐水性がないことが判る。一方、表面にＳｉＯ_２を溶融コーティングした本発明方法の処理、従来方法の処理ともに同様に１２時間浸漬後も変色がなかった。これは、原料粒子にＳｉＯ_２の溶融固化したフイルムのコーティングがされ耐水性が得られたことを示すものである。この様に耐水性は、従来方法でも同様に得られたが、従来の高周波プラズマで直接加熱したものはＺｎＳ：Ｃｕが高温に加熱されてダメージを受け、輝度試験結果では発光条件を変えても発光しなかった。これに対し、本発明の加熱処理では、輝度は原材料の１００に対し印加電圧１００Ｖ試験では７７％、印加電圧２００Ｖ試験では９８％が得られた。これは、本加熱処理装置によれば内部のＺｎＳ：Ｃｕの温度を上げないで表面のＳｉＯ_２だけを溶解してコーティングできることを示すものである。
【００３５】
【表１】

【００３６】
以上述べたように、本発明の実施形態の粒体の加熱処理方法によれば、プラズマトーチの下流設けられたプラズマフレーム炉を通過させて温度が所定温度まで低下した均一温度領域の広いプラズマフレームにより加熱処理するので、超高温の熱プラズマにより直接加熱する従来技術の方法に比し過温度の加熱が防止されて安定した加熱処理ができ、高性能の加熱処理粒体が得られる。
【００３７】
また、本発明の実施形態の粒体の加熱溶融による球状化処理及び表面を溶融固化したフィルムで覆うコーティング処理においては、前記プラズマフレーム炉を通過させて温度を低下させた均一温度領域の広いプラズマフレームにより加熱処理がされるので、被処理粒体の過温度の加熱が防止されて組成成分などの蒸発がなく均一な性能が得られやすく、また、球状化処理において微粒粉体が増加して球状粒体の収率が低下したり分級が困難になったりすることがない。さらにコーティング処理においては、変質などが少なく良好なコーティングした粒子が容易に得られる。
【００３８】
蛍光体のＺｎＳ：Ｃｕに本発明の加熱処理によりＳｉＯ_２溶融固化したフィルムでコーティングすれば、ＺｎＳ：Ｃｕの変質がなく輝度を損なわないで耐水性のある蛍光体粉末が得られる。これによりフイルムで挟まないで使用しても吸湿による劣化がない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱プラズマによる加熱処理粒体と加熱処理方法によれば、クリーンな熱源である熱プラズマを使用して、通常の熱プラズマフレームより温度が低く均一温度範囲の広いプラズマフレームにより加熱処理されるので、例えば加熱溶融による球状化処理においては構造や組成の変化なく清浄、均一な球状化粒体が収率良く得られ、表面に溶融フィルムを形成させて保護する粒体の加熱処理においては変質させないでコーティングした粒体が得られる。これにより、蛍光体粉末の耐水性を向上してコスト低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の熱プラズマにより加熱処理をする加熱処理装置の断面図である。
【図２】本発明実施形態の熱プラズマにより加熱処理をする加熱処理装置のプラズマフレーム炉の詳細断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】熱プラズマフレームの断面温度分布を示す図である。
【図５】ＺｎＳ：ＣｕをＳｉＯ_２コーティングした状態を説明する図である。
【符号の説明】
１プラズマフレーム
２プラズマフレームの渦流中心
３プラズマフレームの先端部
１１プラズマトーチ
１２石英管
１３第１ガス供給管
１４第２ガス供給管
１５第３ガス供給管
１６トーチヘッド
１７高周波誘導コイル
１８水冷ジャケット
１９クエンチングガス供給管
２１プラズマフレーム炉
２２胴部（拡散室）
２３栓
２４入口管
２５出口管
２６障害部材
２７ニップル
３１反応塔
３２円筒部
３３フランジ
３４上蓋
４１原料供給管（供給手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat-treated granule and a heat treatment method using thermal plasma, in which a granule is heated and melted by thermal plasma to perform spheroidizing treatment, or only the surface of a raw material granule is heated and melted to coat. .
[0002]
[Prior art]
High-frequency induction thermal plasma (hereinafter referred to as high-frequency plasma) is advantageous in that high temperatures can be easily obtained and there is no contamination of plasma as compared with thermal plasma using electrodes. In recent years, many heat treatment methods have been published (Tadahiro Sakuta et al .: IEEJ Opening and Closing Protection Study Group; 1993, JP-A-6-25717, JP-A-8-109375, etc.). For example, granules for sintering are spheroidized in order to improve the sintering density, or spheroidized in order to improve the brightness of the powdered phosphor. That is, since the material granules produced by chemical synthesis or the like are usually in a coarse shape, a spheroidizing treatment is performed in which the raw material granules are heated just above the melting point and spheroidized by surface tension. Examples of the spheroidizing treatment by high-frequency induction thermal plasma heating include “Tadahiro Sakuta et al .: IEEJ Opening and Closing Protection Study Group; 1993”, and JP-A-6-25717. For this reason, a phosphor which has been heated and melted by high-frequency induction thermal plasma to form a sphere has been disclosed (JP-A-8-109375).
[0003]
When a raw material such as a phosphor is heated and melted to form a spheroid as described above, the spheroid does not dissolve when the heating temperature is lower than the melting point of the substance, and the temperature is too high than the boiling point of the substance. In addition, there is a problem that the components evaporate to have a different structure or composition from the raw material particles. Therefore, when heat treatment is performed using thermal plasma, it is necessary to keep the temperature of the heating section of thermal plasma constant. In particular, in the case of a substance having a high melting point temperature and a small temperature difference between the melting point and the boiling point, it is required to control the temperature at a high temperature within a narrow temperature range.
[0004]
Further, in order to protect the surface of the spherical body, the spherical body may be heated to melt only the surface to form a melt-solidified film on the surface. For example, ZnS: Cu powder used as a phosphor of an electroluminescence display or the like has low water resistance as it is, and reacts with moisture in the air during use to deteriorate and lose fluorescence. For this reason, conventionally, ZnS: Cu particles are sandwiched between films so that the particles do not come into contact with the atmosphere, but there is a problem that the cost is high. Therefore, the present inventor has paid attention to the fact that if the surface of the ZnS: Cu particles is coated so as not to come into direct contact with the atmosphere, the water resistance of the particles is improved, and the particles can be used without being sandwiched by a film, and the cost can be reduced.
[0005]
For this purpose, as shown in FIG. 5 (a), ZnS: Cu raw material particles having SiO ₂ adhered to the surface are heated, and the SiO ₂ on the surface is melted and solidified to form an SiO ₂ film. It has been found that water resistance can be imparted to individual particles by coating ZnS: Cu raw material particles. In this case, SiO ₂ is as high as 1000 ° C. above the melting point, whereas ZnS: Since Cu is damaged becomes more than 300 ° C., the interior for coating with SiO ₂ ZnS: Cu is the surface not rise temperature It is necessary to heat to a high temperature at which only SiO ₂ melts.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the temperature of the vortex center 2 of the plasma frame 1 of the high-frequency plasma shown in FIG. 4 reaches 10,000 K, the temperature of the frame tip 3 also reaches 5,000 K, and the temperature uniformity range is extremely narrow. There's a problem.
[0007]
Therefore, in the conventional spheroidizing treatment method, in which a plasma flame from a plasma torch is directly applied to a substance to be treated and heated and spheroidized, a substance having a single composition is easily spheroidized, but a composite material or an intermetallic compound having a low melting point is used. In this case, there is a problem that the temperature is too high, and the components evaporate or decompose, so that the same characteristics as the raw material particles cannot be obtained. In addition, in the case of spheroidizing a low-melting substance, the plasma temperature is too high, and a large amount of ultrafine particles are generated, which reduces the yield of spherical particles of a required particle size, and requires classification of the ultrafine particles to increase costs. In some cases, classification is impossible. Therefore, in order to obtain a required processing temperature, it is necessary to heat at a limited portion of the plasma tip. On the other hand, if the temperature of the center of the plasma vortex is lowered, the required temperature range in the plasma frame is widened, but if the temperature of the plasma is lowered too much, there is a problem that the plasma flame becomes unstable such as misfire. For this reason, in the prior art, a method of stabilizing a high-frequency plasma by appropriately selecting a type and a flow rate of a high-frequency input and a plasma gas has been performed (Japanese Patent Laid-Open No. 8-109375).
[0008]
Also, when the above-mentioned phosphor ZnS: Cu raw material particles are coated with a SiO ₂ film, the direct heating method using the conventional high-frequency plasma has a very high temperature in the plasma frame and a narrow temperature uniformity range. However, there is a problem that ZnS: Cu is altered and particles that do not emit light are generated.
[0009]
According to the present invention, the temperature of the plasma flame of the heating unit is required for the reaction without lowering the temperature of the plasma flame of the plasma torch by using the heat treatment apparatus by the thermal plasma provided with the plasma flame furnace downstream of the plasma torch. It is an object of the present invention to provide a heat-treated granule and a heat treatment method using thermal plasma in which a granule is heat-treated by a plasma frame in which a uniform temperature region is expanded by lowering the temperature to a uniform temperature.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a heat-treated granule and a heat-treatment method of the present invention include a thermal plasma torch for generating thermal plasma, a reaction tower for heating and reacting a material to be treated, and the reaction tower And a plasma flame furnace for heating and controlling the thermal plasma generated by the plasma torch. The plasma flame furnace includes a plasma passage through which a plasma flame generated by the plasma torch passes, and a plasma passage. Diffusion means provided in the middle of the plasma frame for diffusing the flow of the plasma frame, wherein the diffusion means changes the flow direction of the plasma chamber provided in the diffusion chamber and the diffusion chamber having an enlarged diameter of the plasma passage. Using a heat treatment apparatus based on thermal plasma having an obstacle member to be blown, and ejecting the inside of the reaction tower from the plasma flame furnace. It is characterized in that it has been treated by heating by thermal plasma.
[0011]
That is, in the heat treatment using the thermal plasma of the prior art, since the particles to be processed are directly heated by the plasma flame generated by the plasma torch, the temperature of the thermal plasma is locally extremely high, and the particles to be processed are locally heated. In some cases, particles having the same performance as the raw material particles cannot be obtained due to, for example, the components being evaporated by being heated to a temperature higher than the predetermined temperature.
[0012]
On the other hand, in the heat treatment of the present invention, the plasma flame of the plasma torch is further heated and processed by a plasma flame having a low temperature and a wide uniform temperature range which is jetted into the reaction tower after further passing through the plasma flame furnace. As a result, overheating of the particles to be treated is prevented, and uniform performance is easily obtained without evaporation of the composition components.
That is, the thermal plasma generated by the plasma torch passes through the plasma passage of the plasma flame furnace, and is diffused by the diffusion chamber and the obstacle of the diffusion means provided in the middle of the passage, so that the temperature of the plasma flame becomes uniform. Is ejected from the plasma flame furnace into the reaction tower. As a result, the above effects can be obtained.
[0013]
Further, the spheroidization of the granules by the heat treatment of the present invention is to heat and granulate the raw material granules by a plasma flame ejected into the reaction tower, and particularly to the spheroidization of the phosphor material. It is desirable. That is, in a conventional heat treatment for spheroidizing a phosphor or the like by direct heating of a plasma frame of a plasma torch, a granular material to be processed is heated to an excessive temperature due to a local high temperature of a thermal plasma, and a composition component evaporates and luminance is increased. In such performances, granules having the same performance as the raw material granules could not be obtained, the amount of fine powder increased, the yield of spherical granules decreased, and the classification of particle sizes became impossible.
[0014]
In the spheroidizing treatment by the thermal plasma heating of the present invention, since the molten spheroidizing is performed by a wide plasma frame having a low uniform temperature region and jetted into the reaction tower, overheating of the particles to be processed is prevented. Granules having a uniform spherical particle size without evaporation of components and the like can be obtained at a high yield. Such a heat treatment is suitable for spheroidizing the phosphor and the intermetallic compound, and the phosphor can improve the luminance and the intermetallic compound can improve the sintering density.
[0015]
Further, in the heat treatment of the present invention for producing granules whose surface is covered with a molten film, the raw material granules are heated by a plasma flame jetted into the reaction tower to melt only the surface portions of the raw material granules. This is to form a melt-solidified film.
[0016]
Further, the heat treatment of the present invention in which the surface of the granules of the present invention is covered with a molten film of a homogenous or heterogeneous adhering substance, the raw granules having the homogenous or heterogeneous substances adhered to the surface of the solid granules, It is desirable to form the material by heating so that only the surface material is melted by the plasma flame jetted into the reaction tower. The heat treatment of the ZnS: Cu phosphor coated with the SiO ₂ molten film of the present invention includes: It is desirable to form a material particle in which SiO ₂ is adhered to the surface of a solid particle of ZnS: Cu by heating so that only the SiO _{2 on the} surface is melted by a plasma flame injected into the reaction tower.
[0017]
That is, the surface of the granules is melted to form a melt-solidified film, a substance is adhered to the surface of the granules and heated to form a melt-solidified film of the substance, or a SiOS is formed on the surface of ZnS: Cu. _In the heat treatment for producing the phosphor ZnS: Cu coated with SiO ₂ by heating by attaching ₂ and heating by a plasma flame injected into the above-mentioned reaction tower, heating by a conventional plasma torch is more effective. Also, only the surface can be melted without deterioration.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat treatment apparatus for performing heat treatment by thermal plasma of the present invention, FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a plasma frame furnace of the heat treatment apparatus of the present invention, and FIG. There is (the plasma flame furnace of FIG. 1 is shown by the XX section of FIG. 3).
[0019]
First, the overall configuration of a heat treatment apparatus for performing heat treatment by thermal plasma according to the present invention will be described with reference to FIG. The heat treatment apparatus of the present invention includes a plasma torch 11, a plasma flame furnace 21, a reaction tower 31, and a supply unit 41.
[0020]
In the plasma torch 11, a high-frequency induction coil 17 is wound around the outer periphery of a water-cooled double-tube quartz tube 12 (shown as a single layer in the figure), and a high-frequency current is applied from terminals 17a and 17b. . A first gas supply pipe 13, a second gas supply pipe 14, and a third gas supply pipe 15 are provided above the quartz tube 12, and plasma gas is mainly supplied from the first, second, and third

gas supply pipes

13, 14, and 15. The gas is supplied, and an appropriate type of gas is supplied according to the purpose. The periphery of these first to third supply pipes is water-cooled by a torch head 16 shown in a simplified manner. The lower portion of the quartz tube 12 is fixed to a water cooling jacket 18, and the water cooling jacket 18 is provided with a quenching gas supply pipe 19.
[0021]
The plasma torch 11 configured as described above applies high-frequency power to the high-frequency induction coil 17 while flowing gas from the first, second, and third

gas supply pipes

13, 14, and 15. Plasma 1 indicated by oblique lines is generated and is ejected from the lower side of the quartz tube 12. Such a plasma torch is the same as a known plasma torch.
[0022]
A plasma flame furnace 21 is provided on the lower side of the plasma torch 11 where the plasma is ejected. Plasma flame furnace 21 has a cylindrical box shape the ends of the hollow cylindrical body portion 22 is closed with a stopper 23 as shown in FIGS. 2 and 3 detail, the inlet pipe 24 of the plasma flame in the center symmetrical positions of the cylindrical surface The outlet pipe 25 is fixed by screws 24a and 25a, respectively, and the inlet pipe 24 and the outlet pipe 25 form a plasma passage through which the plasma frame 1 passes. A tubular or rod-shaped obstacle member 26 is provided inside the body 22 concentrically with the inside diameter, and both ends thereof are held and fixed by plugs 23. As described above, the inside of the body 22 forms a diffusion chamber, and the diffusion means is configured together with the obstacle member 26. The inner diameters A, B, and C of the inlet pipe 24, the body 22, and the outlet pipe 25 and the outer diameter D of the obstacle member 26 are the type of plasma gas, the flow rate and flow rate, the added high-frequency power, the type of granular material to be processed, and the like. Is determined empirically by The upper end of the inlet pipe 24 is fixed to the lower side of the water cooling jacket 18 by a nipple 27, and the plasma flame furnace 21 is fixed to the lower part of the plasma torch 11.
[0023]
With the above configuration, the plasma frame 1 generated in the quartz tube 12 of the plasma torch 11 enters through the inlet tube 24 of the plasma frame furnace 21 as shown in FIG. The gas flows around the space therebetween and is ejected from the outlet pipe 25 into the reaction tower 31. At this time, the entire plasma flame furnace 21 is heated by the plasma flame passing therethrough, and the temperature of the plasma flame ejected from the outlet pipe 25 is lowered by heat radiation, and the vortex is diffused and agitated, so that the uniform temperature range is widened.
[0024]
The reaction tower 31 has a cylindrical box shape with a bottom, and an upper lid 34 is detachably fixed to an upper flange 33 of the cylindrical portion 32. The water cooling jacket 18 below the plasma torch 11 is fixed to the upper lid 34, and the plasma torch 11 with the plasma frame furnace 21 fixed at the lower part is mounted on the upper lid 34.
[0025]
The reaction tower 31 is provided with a raw material supply pipe 41 serving as a supply means, and its tip is opened below the outlet pipe 25 of the plasma flame furnace 21. As a result, the particles to be treated are blown by the gas, are heated by the plasma flame ejected from the outlet pipe 25, and fall into the reaction tower 31.
[0026]
【Example】
The following experiments were conducted using the heat treatment apparatus having the following specifications shown in FIG.

[0027]
Embodiment 1
BaFCl of fluorescent material: Spheroidizing treatment of Eu raw material powder:
High frequency induction coil input condition: 3MHz, 15kW
Gas supply conditions:
Plasma gas: Ar gas: 30 l / min from the first gas supply pipe 13
Ar gas: 40 l / min from the second gas supply pipe 14
5 gr / min of BaFCl: Eu raw material powder having a particle size of 1 to 10 μm was supplied from the first raw material supply pipe 41 using a carrier gas: Ar gas: 20 l / min.
[0028]
As a result, spherical powders of 1 to 10 μm were obtained in a yield of 98%, and the generation of fine powder was smaller and the yield was improved as compared with the prior art in which only a yield of 60% was obtained. This indicates that the heating temperature is appropriate and uniform, the amount of evaporation loss due to high-temperature superheating is small, and the generation of fine powder is small as compared with the prior art. In addition, the luminance of the emission characteristics in the luminance measurement was 100, which was equivalent to that of the raw material powder (100). This is because, in the prior art, the raw material powder was decomposed and the luminance was reduced.However, the heating device using the high-frequency plasma is a clean heat source, so there is no contamination of impurities, and the heating temperature is appropriate and uniform. This indicates that spheroidization was achieved without changing the crystal structure of the powder.
[0029]
Embodiment 2
Spheroidizing treatment of Y ₂ SiO ₅ : Tb raw material powder of fluorescent material:
High frequency induction coil input condition: 3MHz, 20kW
Gas supply conditions:
Plasma gas: Ar gas: 40 l / min from the first gas supply pipe 13
Ar gas: 45 l / min from the second gas supply pipe 14
₅ gr / min of Y ₂ SiO ₅ : Tb raw material powder having a particle size of 1 to 10 μm was supplied from the first raw material supply pipe 41 using a carrier gas: Ar gas: 15 l / min.
[0030]
As a result, spherical powder having a diameter of 1 to 10 μm was obtained at a yield of 98%, and the generation of fine powder was reduced and the yield was improved as compared with the prior art in which only a yield of 60% was obtained. This indicates that, as in Example 1, the amount of evaporation loss due to high-temperature superheating is small and the generation of fine powder is small as compared with the prior art. As a result of X-ray analysis, a peak of a different phase (Y ₂ O ₃ ) is found in the conventional technique, but a peak of the different phase (Y ₂ O ₃ ) is hardly found according to the technique of the present invention, and almost the same as the raw material powder. Showed the same pattern. The result is that the crystal structure of the raw material powder changes in the prior art and a different phase is generated, but the heating device using the high-frequency plasma of the present invention is a clean heat source, so there is no contamination of impurities, and the heating temperature is appropriate and uniform. This indicates that spheroidization was achieved without changing the crystal structure of the raw material powder.
[0031]
Embodiment 3
Spheroidizing treatment of intermetallic compound Nb ₃ Al:
High frequency induction coil input condition: 3MHz, 15kW
Gas supply conditions:
Plasma gas: Ar gas: 30 l / min from the first gas supply pipe 13
Ar gas: 45 l / min from the second gas supply pipe 14
Using a carrier gas: Ar gas: 20 l / min, 5 gr / min of Nb ₃ Al raw material powder having a particle size of 1 to 10 μm was supplied from a raw material supply pipe 41.
[0032]
Nb ₃ Al has a melting point of 1960 ° C., but Al having a low boiling point (2467 ° C.) in the raw material evaporates. Therefore, in the conventional spheroidizing treatment, this Al evaporates to UFP, and the composition of the processed spherical powder is changed. Was sometimes different from the raw material powder. In the heating device of the present invention, the granules are melted and spheroidized in a state where the phase is not decomposed because the heating temperature does not rise above the required temperature for spheroidization immediately above the melting point, so that the composition does not change and the bcc structure (A2 type) Of Nb ₃ Al of 1 to 100 μm was obtained in a yield of 98%. As a result of rolling the obtained spherical powder at room temperature after sintering, it showed good spreadability. In this processing apparatus, spherical particles having a bcc structure (A2 type) were obtained because rapid cooling was facilitated.
[0033]
Embodiment 4
Phosphor ZnS: Cu SiO ₂ coating treatment:
High frequency induction coil input condition: 4MHz, 15kW
Gas supply conditions:
Plasma gas: Ar gas: 20 l / min from the first gas supply pipe 13
Ar gas: 30 l / min from the second gas supply pipe 14
Using a carrier gas: Ar gas: 20 l / min, 5 gr / min of ZnS: Cu raw powder having a particle diameter of 20 μm and having SiO ₂ adhered to the surface as shown in FIG.
[0034]
Table 1 shows the results of the heat treatment of the present invention in comparison with the results of conventional direct high-frequency plasma heating. In the water resistance test, the treated powder was immersed in an AgNO ₃ solution and evaluated based on the state of discoloration. As can be seen from the table, the raw material powder turns brown immediately after being immersed in the AgNO ₃ solution and has no water resistance. On the other hand, no discoloration was observed after the immersion for 12 hours in both the treatment of the method of the present invention in which the surface was melt-coated with SiO ₂ and the treatment of the conventional method. This indicates that the raw material particles were coated with a film of SiO ₂ melt-solidified, and water resistance was obtained. As described above, the water resistance was similarly obtained by the conventional method. However, in the case of direct heating by the conventional high-frequency plasma, ZnS: Cu was heated to a high temperature and was damaged. No light was emitted. On the other hand, in the heat treatment of the present invention, the luminance was 77% in the applied voltage 100V test and 98% in the applied voltage 200V test with respect to 100 of the raw material. This indicates that according to the present heat treatment apparatus, only the SiO ₂ on the surface can be dissolved and coated without increasing the temperature of the ZnS: Cu inside.
[0035]
[Table 1]

[0036]
As described above, according to the method for heat-treating granules according to the embodiment of the present invention, a plasma flame having a uniform temperature region and a wide temperature range in which the temperature is reduced to a predetermined temperature by passing through a plasma flame furnace provided downstream of the plasma torch. As compared with the prior art method in which heating is performed directly by ultra-high temperature thermal plasma, overheating is prevented and stable heat treatment can be performed, and high-performance heat-treated granules can be obtained.
[0037]
In addition, in the spheroidizing treatment by heating and melting the granules and the coating treatment of covering the surface with a film solidified by melting according to the embodiment of the present invention, the plasma is passed through the plasma flame furnace and the temperature is reduced. Since the heat treatment is performed by the frame, the overheating of the particles to be treated is prevented, and uniform performance is easily obtained without evaporation of the composition components, etc. There is no decrease in the yield of the spherical particles or difficulty in classification. Further, in the coating treatment, good coated particles with little deterioration are easily obtained.
[0038]
If ZnS: Cu of the phosphor is coated with a film obtained by fusing and solidifying SiO ₂ by the heat treatment of the present invention, a phosphor powder having no deterioration of ZnS: Cu and not deteriorating luminance and having water resistance can be obtained. Thus, there is no deterioration due to moisture absorption even when used without being sandwiched between films.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the heat treatment granules and the heat treatment method using the thermal plasma of the present invention, the temperature is lower than that of a normal thermal plasma flame and the uniform temperature range is wide using the thermal plasma that is a clean heat source. Because it is heat-treated by a plasma flame, for example, in spheroidizing treatment by heating and melting, it is possible to obtain clean, uniform spheroidized particles without change in structure and composition in good yield and to form a molten film on the surface to protect the particles. Heat treatment of the body gives coated granules without alteration. Thereby, the water resistance of the phosphor powder can be improved and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat treatment apparatus for performing heat treatment by thermal plasma according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a plasma flame furnace of a heat treatment apparatus for performing heat treatment by thermal plasma according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional temperature distribution of a thermal plasma frame.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which ZnS: Cu is coated with SiO ₂ .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma frame 2 Center of eddy current of plasma frame 3 Tip of plasma frame 11 Plasma torch 12 Quartz tube 13 First gas supply tube 14 Second gas supply tube 15 Third gas supply tube 16 Torch head 17 High frequency induction coil 18 Water cooling jacket 19 Quenching gas supply pipe 21 Plasma flame furnace 22 Body (diffusion chamber)
23 Stopper 24 Inlet pipe 25 Outlet pipe 26 Obstacle member 27 Nipple 31 Reaction tower 32 Cylindrical part 33 Flange 34 Top lid 41 Raw material supply pipe (supply means)

Claims

熱プラズマを発生する熱プラズマトーチと、被処理材料を加熱反応させる反応塔と、前記被処理材料を前記反応塔内に供給する供給手段と、前記プラズマトーチにより発生した熱プラズマを加熱制御するプラズマフレーム炉とを備え、該プラズマフレーム炉は、前記プラズマトーチにより発生したプラズマフレームを通過させるプラズマ通路と、その通路の中間に設けられた前記プラズマフレームの流れを拡散する拡散手段とを備え、前記拡散手段は、前記プラズマ通路を拡径した拡散室と該拡散室内に設けられた前記プラズマフレームの流れ方向を変更する障害部材とを備える熱プラズマによる加熱処理装置を使用し、前記プラズマフレーム炉から前記反応塔内噴出される熱プラズマにより加熱して処理されたことを特徴とする熱プラズマによる加熱処理粒体。 A thermal plasma torch that generates thermal plasma, a reaction tower that heats and reacts the material to be processed, a supply unit that supplies the material to be processed into the reaction tower, and a plasma that controls heating of the thermal plasma generated by the plasma torch A flame furnace, the plasma flame furnace includes a plasma passage that allows a plasma flame generated by the plasma torch to pass therethrough, and a diffusion unit that is provided in the middle of the passage and that diffuses the flow of the plasma flame, The diffusion means uses a heat treatment apparatus by thermal plasma including a diffusion chamber having an enlarged diameter of the plasma passage and an obstacle member for changing a flow direction of the plasma frame provided in the diffusion chamber. thermal plasma, characterized in that it has been treated by heating by thermal plasma ejected within the reaction column Heat-treated granules by.

原料粒体が前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより加熱処理されて溶融球状化されたことを特徴とする請求項１に記載の球状体の熱プラズマによる加熱処理粒体。2. The heat-treated particles of the spherical body according to claim 1, wherein the raw material particles are subjected to a heat treatment by a plasma flame injected into the reaction tower to be melted and spheroidized.

前記原料粒体は蛍光体材料であることを特徴とする請求項２に記載の球状体の熱プラズマによる加熱処理粒体。The heat-treated particles of a spherical body according to claim 2, wherein the raw material particles are a phosphor material.

前記原料粒体は金属間化合物であることを特徴とする請求項２に記載の球状体の熱プラズマによる加熱処理粒体。The heat-treated particles of a spherical body according to claim 2, wherein the raw material particles are an intermetallic compound.

原料粒体が前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより加熱されて前記原料粒体の表面部のみが溶融され、表面が溶融固化したフィルムで覆われたことを特徴とする請求項１に記載の熱プラズマによる加熱処理粒体。The raw material particles are heated by a plasma flame injected into the reaction tower, only the surface of the raw material particles is melted, and the surface is covered with a melt-solidified film. Heat-treated particles by thermal plasma.

固体粒体の表面に同質または異質の物質を付着させた原料粒体が前記反応塔内に噴出されたプラズマフレームにより加熱されて主として表面物質のみが溶融され、粒体の表面が前記付着物質の溶融固化したフィルムで覆われたことを特徴とする請求項１に記載の熱プラズマによる加熱処理粒体。The raw material particles having the same or different substances adhered to the surface of the solid particles are heated by the plasma flame jetted into the reaction tower, and mainly only the surface material is melted. 2. The heat-treated granules according to claim 1, wherein the granules are covered with a melt-solidified film.

前記固体粒体はＺｎＳ：Ｃｕからなり、前記固体粒体の表面に付着させた物質はＳｉＯ_２からなり、該ＳｉＯ_２の溶融固化したフィルムでコーティングされたことを特徴とするＺｎＳ：Ｃｕ蛍光体である請求項６に記載の熱プラズマによる加熱処理粒体。The solid granules are ZnS: consists Cu, the material attached to the surface of the solid granular material consists of SiO _2, characterized in that it is coated with a film obtained by melting and solidifying of the SiO ₂ ZnS: Cu phosphor The heat-treated particles by thermal plasma according to claim 6.

熱プラズマを発生する熱プラズマトーチと、被処理材料を加熱反応させる反応塔と、前記被処理材料を前記反応塔内に供給する供給手段と、前記プラズマトーチにより発生した熱プラズマを加熱制御するプラズマフレーム炉とを備え、該プラズマフレーム炉は、前記プラズマトーチにより発生したプラズマフレームを通過させるプラズマ通路と、その通路の中間に設けられた前記プラズマフレームの流れを拡散する拡散手段とを備え、前記拡散手段は、前記プラズマ通路を拡径した拡散室と該拡散室内に設けられた前記プラズマフレームの流れ方向を変更する障害部材とを備える熱プラズマによる加熱処理装置を使用し、前記プラズマフレーム炉から前記反応塔内噴出される熱プラズマにより加熱して処理されたことを特徴とする熱プラズマによる粒体の加熱処理方法。 A thermal plasma torch that generates thermal plasma, a reaction tower that heats and reacts the material to be processed, a supply unit that supplies the material to be processed into the reaction tower, and a plasma that controls heating of the thermal plasma generated by the plasma torch A flame furnace, the plasma flame furnace includes a plasma passage that allows a plasma flame generated by the plasma torch to pass therethrough, and a diffusion unit that is provided in the middle of the passage and that diffuses the flow of the plasma flame, The diffusion means uses a heat treatment apparatus by thermal plasma including a diffusion chamber having an enlarged diameter of the plasma passage and an obstacle member for changing a flow direction of the plasma frame provided in the diffusion chamber. thermal plasma, characterized in that it has been treated by heating by thermal plasma ejected within the reaction column Heat treatment method by the granules.

前記熱プラズマによる粒体の加熱処理は、原料粒体を加熱溶融状態にして球状化する球状化処理であることを特徴とする請求項８に記載の粒体を球状化する熱プラズマによる粒体の加熱処理方法。9. The granules according to claim 8, wherein the heat treatment of the granules by the thermal plasma is a spheroidization process of spheroidizing the raw material granules by heating and melting the granules. Heat treatment method.

前記熱プラズマによる粒体の加熱処理は、原料粒体を加熱してその表面部のみを溶融させ、表面を溶融固化したフィルムで覆う粒体のコーティング処理であることを特徴とする請求項８に記載の熱プラズマによる粒体の加熱処理方法。The method according to claim 8, wherein the heat treatment of the granules by the thermal plasma is a coating process of the granules that heats the raw material granules, melts only the surface thereof, and covers the surfaces with a film that has been melt-solidified. A method for heat-treating granules by the thermal plasma described in the above.

前記熱プラズマによる粒体の加熱処理は、固体粒体の表面に同質または異質の物質を付着させた原料粒体を表面物質のみが溶融するように加熱して、前記固体粒体の表面を付着物質の溶融固化したフィルムで覆うコーティング処理であることを特徴とする請求項８に記載の熱プラズマによる粒体の加熱処理方法。The heat treatment of the granules by the thermal plasma is performed by heating the raw material granules obtained by adhering the same or different materials to the surface of the solid granules so that only the surface material is melted, and adhering the surfaces of the solid granules. 9. The method according to claim 8, wherein the coating is performed by coating with a film obtained by melting and solidifying a substance.

前記固体粒体はＺｎＳ：Ｃｕからなり、前記固体粒体の表面に付着させた物質はＳｉＯ_２からなり、該ＳｉＯ_２の溶融固化したフィルムでＺｎＳ：Ｃｕ蛍光体をコーティングすることを特徴とするである請求項１１に記載の熱プラズマによる粒体の加熱処理方法。The solid particles are made of ZnS: Cu, and the substance attached to the surface of the solid particles is made of SiO ₂ , and the ZnS: Cu phosphor is coated with a film of the SiO ₂ melt-solidified. The method for heat-treating granules by thermal plasma according to claim 11.