JP5308085B2 - 球状金属酸化物粉末の製造方法 - Google Patents
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(1)金属酸化物粉末及び金属水酸化物粉末からなる群より選ばれる1種以上の原料粉末を、バーナーを用いて火炎中で球状化する球状金属酸化物粒子の製造方法において、バーナーは燃料ガス供給手段、助燃ガス供給手段及び原料粉末供給手段を備えた複数本で1群を構成し、且つバーナーを複数群設置することを特徴とする球状金属酸化物粉末の製造方法。
(2)バーナーの複数群が2群から6群であり、隣り合う各バーナー群の最近接バーナーの中心間の設置距離が、原料の平均粒径が3〜15μmの場合、バーナー半径の2.5倍〜5.6倍、原料の平均粒径が15μmを超え50μm以下の場合、バーナー半径の2.5倍〜3.7倍であることを特徴とする前記(1)に記載の球状金属酸化物粉末の製造方法。
(3)原料粉末をバーナー1群当たり100〜300kg/時で火炎中に噴射することを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の球状金属酸化物粉末の製造方法。
(4)火炎中に噴射する原料粉末供給量に対する燃料比が0.175(Nm3/kg)未満であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の球状金属酸化物粉末の製造方法。
(5)前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の球状金属酸化物粉末の平均球形度が0.80以上、溶融率が98.0%以上であることを特徴とする球状金属酸化物粉末の製造方法。
複数群のバーナーを用いて、球状金属酸化物粉末を製造する場合、複数群のバーナーで形成された火炎同士が互いに干渉しあい、高温火炎の領域は拡張される。しかしながら、1群のバーナー本数が多くなると中心部に配置されたバーナーと外周部に配置されたバーナーで製造される球状金属酸化物粉末の球形度、溶融率が不均一となる。本発明においては、1群のバーナーの本数と火炎干渉度を考慮した位置に複数群のバーナーを設置することにより、高溶融率かつ高球形度の球状金属酸化物粉末を高効率で製造することができる。
バーナー群同士の火炎干渉度を調整することにより、粗粉原料から微粉原料まで同一形式の溶融炉で製造が可能となる。
溶融率(%)=(1−結晶シリカ混在率)×100
平均球形度の計算式={(対象粒子の投影面積)*4π)}2/(対象粒子の投影周囲長)2
バーナー24本を1群で構成し、シリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。バーナー24本を1群のみで構成したため、溶融率、球形度共に低い結果となった。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。1群のみでバーナーを構成した、比較例1に比べ溶融率、球形度共に優っており高効率で製造できた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×2.5の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。比較例1に比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。実施例1に比べると若干融着があるため、球形度は低かった。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×5.6の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。比較例1に比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。実施例1に比べるとバーナー群の設置距離が遠いため、溶融率が若干低い結果となった。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末16.7kg/時・本、合計400kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。実施例1に比べるとバーナー1群当たりの原料粉末の噴射量が少ないため、若干球形度の低いシリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末50kg/時・本、合計1200kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。実施例1に比べるとバーナー1群当たりの噴射量が多いため、溶融率、球形度共に若干低いシリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを8本で2群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計400kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。比較例1に比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で6群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にシリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計450kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。比較例1に比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。
原料粉末の平均粒径を15μmにした以外の条件は実施例1と同様の条件で噴射した結果を表1に示す。実施例1と同様に、溶融率、球形度が共に優れた球状シリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×6.0の距離に設置したバーナー7群にシリカ微粉原料粉末25kg/時・本、合計1050kg/時で噴射した条件での結果を表1に示す。バーナーが7群の構成の場合、設置距離が遠いため、溶融率、球形度共に実施例1よりはやや低いシリカ粉末が得られた。
バーナー12本を1群で構成し、シリカ粗粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。バーナー12本を1群のみで構成したため、溶融率、球形度共に低い結果となった。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。1群のみでバーナーを構成した、比較例Aに比べ溶融率、球形度共に優っており高効率で製造できた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×2.5の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。比較例Aに比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。実施例1に比べると若干融着があるため、球形度は低かった。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.7の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。比較例Aに比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。実施例1に比べるとバーナー群の設置距離が遠いため、溶融率が若干低い結果となった。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末33.3kg/時・本、合計400kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。実施例Aに比べるとバーナー1群当たりの原料粉末の噴射量が少ないため、若干球形度の低いシリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末100kg/時・本、合計1200kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。実施例Aに比べるとバーナー1群当たりの噴射量が多いため、溶融率、球形度共に若干低いシリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを8本で2群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計800kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。比較例Aに比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で6群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にシリカ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計900kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。比較例Aに比べ溶融率、球形度共に優った球状シリカ粉末が得られた。
原料粉末の平均粒径を16μmにした以外の条件は実施例1と同様の条件で噴射した結果を表2に示す。実施例Aと同様に、溶融率、球形度が共に優れた球状シリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×4.1の距離に設置したバーナー7群にシリカ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計1050kg/時で噴射した条件での結果を表2に示す。バーナーが7群の構成の場合、設置距離が遠いため、溶融率、球形度共に実施例Aよりはやや低いシリカ粉末が得られた。
バーナー24本を1群で構成し、アルミナ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。バーナー24本を1群のみで構成したため、球形度は低い結果となった。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にアルミナ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。1群のみでバーナーを構成した、比較例2に比べ球形度は優っており高効率で製造できた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×2.5の距離に設置したバーナー群にアルミナ微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。比較例2に比べ球形度に優った球状アルミナ粉末が得られた。実施例11に比べると若干融着があるため、球形度は低かった。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にアルミナ微粉原料粉末16.7kg/時・本、合計400kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。実施例11に比べるとバーナー1群当たりの原料粉末の噴射量が少ないため、若干球形度の低いアルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にアルミナ微粉原料粉末50kg/時・本、合計1200kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。実施例11に比べるとバーナー1群当たりの噴射量が多いため、球形度の若干低いアルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを8本で2群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にアルミナ微粉原料粉末25kg/時・本、合計400kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。比較例2に比べ球形度に優った球状シリカ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で6群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群にアルミナ微粉原料粉末25kg/時・本、合計450kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。比較例2に比べ、球形度に優った球状アルミナ粉末が得られた。
原料粉末の平均粒径を15μmにした以外の条件は実施例1と同様の条件で噴射した結果を表3に示す。実施例11と同様に、球形度に優れた球状アルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.9の距離に設置したバーナー群に水酸化アルミニューム微粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。実施例11と同等の球形度となっており、水酸化アルミニューム原料でも高効率で製造できた。
1群のバーナーを6本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×6.0の距離に設置したバーナー7群にアルミナ微粉原料粉末25kg/時・本、合計1050kg/時で噴射した条件での結果を表3に示す。バーナーが7群の構成の場合、設置距離が遠いため、実施例11よりは低い球形度の若干低いアルミナ粉末が得られた。
バーナー12本を1群で構成し、アルミナ粗粉原料粉末25kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。バーナー12本を1群のみで構成したため、球形度が低い結果となった。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にアルミナ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。1群のみでバーナーを構成した、比較例Bに比べ球形度が優っており高効率で製造できた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×2.5の距離に設置したバーナー群にアルミナ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。比較例Bに比べ球形度に優った球状アルミナ粉末が得られた。実施例Jに比べると若干融着があるため、球形度は低かった。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にアルミナ粗粉原料粉末33.3kg/時・本、合計400kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。実施例Jに比べるとバーナー1群当たりの原料粉末の噴射量が少ないため、若干球形度の低いアルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にアルミナ粗粉原料粉末100kg/時・本、合計1200kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。実施例Jに比べるとバーナー1群当たりの噴射量が多いため、球形度の若干低いアルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを8本で2群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にアルミナ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計800kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。比較例Bに比べ球形度に優った球状アルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で6群構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群にアルミナ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計900kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。比較例Bに比べ球形度に優った球状アルミナ粉末が得られた。
原料粉末の平均粒径を16μmにした以外の条件は実施例Aと同様の条件で噴射した結果を表4に示す。実施例Jと同様に、球形度に優れた球状アルミナ粉末が得られた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×3.1の距離に設置したバーナー群に水酸化アルミニューム粗粉原料粉末50kg/時・本、合計600kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。実施例Jと同等の球形度となっており、水酸化アルミニューム原料でも高効率で製造できた。
1群のバーナーを3本で構成し、隣り合うバーナー群の設置距離をr×4.1の距離に設置したバーナー7群にアルミナ粗粉原料粉末50kg/時・本、合計1050kg/時で噴射した条件での結果を表4に示す。バーナーが7群の構成の場合、設置距離が遠いため、実施例Jよりは低い球形度の低いアルミナ粉末が得られた。
2 燃料ガス供給管
3 助燃ガス供給管
4 原料粉末供給管
5 複数群バーナー
6 サイクロン
7 バッグフィルター
8 ブロワー
A〜D 1群バーナー
Claims (4)
- 金属酸化物粉末及び金属水酸化物粉末からなる群より選ばれる1種以上の原料粉末を、バーナーを用いて火炎中で球状化する球状金属酸化物粒子の製造方法において、バーナーは燃料ガス供給手段、助燃ガス供給手段及び原料粉末供給手段を備えた3〜8本で1群を構成し、複数群で構成されるバーナー全体の中心から同心円状に群内のバーナーを均等に配置し、バーナーの複数群が2群から6群であり、バーナーの全体の本数が12〜24本であり、隣り合う各バーナー群の最近接バーナーの中心間の設置距離が、原料の平均粒径が3〜15μmの場合、バーナー半径の2.5倍〜5.6倍、原料の平均粒径が15μmを超え50μm以下の場合、バーナー半径の2.5倍〜3.7倍であることを特徴とする球状金属酸化物粉末の製造方法。
- 原料粉末をバーナー1群当たり100〜300kg/時で火炎中に噴射することを特徴とする請求項1に記載の球状金属酸化物粉末の製造方法。
- 火炎中に噴射する原料粉末供給量に対する燃料比が0.175(Nm3/kg)未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の球状金属酸化物粉末の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の球状金属酸化物粉末の平均球形度が0.80以上、溶融率が98.0%以上であることを特徴とする球状金属酸化物粉末の製造方法。
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