JP6221182B2 - Inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus and inorganic spheroidized particle manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、無機質原料粉体を用いて無機質球状化粒子を製造する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に関する。 The present invention relates to an inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus and an inorganic spheroidized particle manufacturing method for manufacturing inorganic spheroidized particles using an inorganic raw material powder.
無機質原料粉体を用いて無機質球状化粒子を製造する方法としては、生産性や経済性の観点から、工業的には火炎法が広く採用されている。
この火炎法は、燃料及び支燃性ガスをバーナから噴出させることで形成した火炎中に、原料となる無機酸化物粉末（無機質原料粉体）を投入し、火炎の高温雰囲気内で無機質原料粉体を溶融させて、表面張力により粉末表面を球状化させることで、無機質球状化粒子を製造する方法である(例えば、特許文献１，２参照。)。
As a method for producing inorganic spheroidized particles using an inorganic raw material powder, a flame method is widely adopted industrially from the viewpoint of productivity and economy.
In this flame method, an inorganic oxide powder (inorganic raw material powder) as a raw material is introduced into a flame formed by jetting fuel and combustion-supporting gas from a burner, and the inorganic raw material powder is heated in a high-temperature atmosphere of the flame. This is a method for producing inorganic spheroidized particles by melting the body and spheroidizing the powder surface by surface tension (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
球状シリカを製造する場合、火炎法で用いられる原料としては、例えば、天然の珪石や珪砂を所定の粒度にまで粉砕したものを用いる。原料となるシリカには、天然由来のＮａ＋、Ｐ＋、Ｋ＋が含まれている。
球状アルミナを製造する場合には、バイヤー法により、ボーキサイトを水酸化ナトリウムの熱溶液で洗浄する工程を踏まえて作られたアルミナが原料として用いられる。また、原料となるアルミナには、製法由来のＮａ＋が含まれている。
When producing spherical silica, as a raw material used in the flame method, for example, natural silica stone or silica sand pulverized to a predetermined particle size is used. Silica used as a raw material contains naturally derived Na + , P + , and K + .
In the case of producing spherical alumina, alumina produced based on the process of washing bauxite with a hot solution of sodium hydroxide by the Bayer method is used as a raw material. Moreover, the alumina used as a raw material contains Na + derived from the production method.
上記原料に含まれるＮａ＋、Ｐ＋、Ｋ＋、及びＮａ＋（以下、「イオン性不純物」という）、球状化処理後において、無機質球状化粒子の表面に付着・残留してしまう。このため、無機質球状化粒子を電子材料向けのフィラーとして用いる場合、耐湿信頼性を著しく損なうため好ましくない。
このような問題を解決可能な技術として、特許文献３，４がある。
特許文献３，４には、球状化アルミナ粒子を水洗する水洗工程を行うことで、イオン性不純物を除去することが開示されている。
Na + , P + , K + , and Na + (hereinafter referred to as “ionic impurities”) contained in the raw material adhere to and remain on the surface of the inorganic spheroidized particles after the spheroidization treatment. For this reason, when inorganic spheroidized particles are used as a filler for electronic materials, the moisture resistance reliability is remarkably impaired, which is not preferable.
As technologies that can solve such problems, there are Patent Documents 3 and 4.
Patent Documents 3 and 4 disclose that ionic impurities are removed by performing a water washing step of washing the spheroidized alumina particles with water.
しかしながら、特許文献３，４に開示された水洗工程を行う場合、水洗工程において生じる廃水を適切に処理しなければならないという問題があった。
また、水洗工程後の球状化粒子を電子材料向けのフィラーとして用いる場合、水分を十分に除去する必要があるため、乾燥工程を行う必要があった。
つまり、従来の手法では、水洗工程及び乾燥工程を行う必要があるため、煩雑であった。
However, when performing the water washing process disclosed in Patent Documents 3 and 4, there is a problem that waste water generated in the water washing process must be appropriately treated.
In addition, when the spheroidized particles after the water washing step are used as a filler for electronic materials, it is necessary to sufficiently remove moisture, and thus it is necessary to perform a drying step.
That is, the conventional method is complicated because it is necessary to perform a water washing step and a drying step.
そこで、本発明は、水洗工程及び乾燥工程を行うことなく、簡便な手法により、イオン性不純物が低減された無機質球状化粒子を得ることの可能な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を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides an inorganic spheroidized particle production apparatus and an inorganic spheroidized particle capable of obtaining inorganic spheroidized particles with reduced ionic impurities by a simple method without performing a water washing step and a drying step. It is an object to provide a manufacturing method.
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、燃料と支燃性ガスとで形成された火炎中に無機質原料粉体を供給し、該無機質原料粉体を溶融・球状化させることで、無機質球状化粒子を製造する無機質球状化粒子製造装置であって、球状化炉と、前記球状化炉の頂部に配置され、先端に前記火炎を形成するバーナと、前記球状化炉の後段に配置され、配管を介して該球状化炉から供給された前記無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、前記バグフィルターの後段に配置され、該バグフィルターと接続された真空ポンプと、前記バグフィルター内の圧力を測定する圧力計と、前記圧力計及び前記真空ポンプと電気的に接続され、前記圧力計が測定する前記圧力に基づいて、前記真空ポンプの動作を制御する圧力制御部と、を有し、前記圧力制御部は、前記無機質球状化粒子の製造時におけるバグフィルター内の圧力が−５０〜−２０ｋＰａの範囲となるように、前記真空ポンプを制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the invention according to claim 1, the inorganic raw material powder is supplied into the flame formed of the fuel and the combustion-supporting gas, and the inorganic raw material powder is melted and spheroidized. An apparatus for producing inorganic spheroidized particles for producing inorganic spheroidized particles, comprising a spheroidizing furnace, a burner disposed at the top of the spheroidizing furnace and forming the flame at the tip, and the spheroidizing furnace A bag filter that is disposed in a subsequent stage and collects the inorganic spheroidized particles supplied from the spheroidizing furnace via a pipe, and a vacuum pump that is disposed in a subsequent stage of the bag filter and connected to the bag filter; A pressure gauge that measures the pressure in the bag filter, and a pressure control unit that is electrically connected to the pressure gauge and the vacuum pump and controls the operation of the vacuum pump based on the pressure measured by the pressure gauge. and, the And, wherein the pressure control unit, so that the pressure in the bag filter is in the range of -50 to-20 kPa at the time of manufacturing of the inorganic spheroidized particles, inorganic spheroidized particles, characterized by controlling the vacuum pump A manufacturing apparatus is provided.
また、請求項２に係る発明によれば、燃料と支燃性ガスとで形成された火炎中に無機質原料粉体を供給し、該無機質原料粉体を溶融・球状化させることで、無機質球状化粒子を製造する無機質球状化粒子製造装置であって、球状化炉と、前記球状化炉の頂部に配置され、先端に前記火炎を形成するバーナと、前記球状化炉の後段に配置され、配管を介して該球状化炉から供給された前記無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、前記バグフィルターの後段に配置され、該バグフィルターと接続された真空ポンプと、前記バグフィルター内の圧力を測定する圧力計と、前記配管に設けられた圧力調節弁と、前記圧力計及び前記圧力調節弁と電気的に接続され、前記圧力計が測定する前記圧力に基づいて、前記圧力調節弁を制御する圧力制御部と、を有し、前記圧力制御部は、前記無機質球状化粒子の製造時におけるバグフィルター内の圧力が−５０〜−２０ｋＰａの範囲となるように、前記圧力調節弁を制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置が提供される。 Further, according to the invention of claim 2 , the inorganic material powder is supplied into the flame formed by the fuel and the combustion-supporting gas, and the inorganic material powder is melted and spheroidized to form the inorganic sphere. An apparatus for producing inorganic spheroidized particles for producing spheroidized particles, a spheronizing furnace, a burner disposed at the top of the spheronizing furnace, forming the flame at the tip, and disposed after the spheroidizing furnace, A bag filter for collecting the inorganic spheroidized particles supplied from the spheroidizing furnace via a pipe, a vacuum pump disposed downstream of the bag filter and connected to the bag filter; A pressure gauge for measuring pressure, a pressure control valve provided in the pipe, and the pressure control valve electrically connected to the pressure gauge and the pressure control valve based on the pressure measured by the pressure gauge; Pressure control Possess a part, wherein the pressure control unit, so that the pressure in the bag filter is in the range of -50 to-20 kPa at the time of manufacturing of the inorganic spheroidized particles, wherein the controller controls the pressure regulating valve It shall be the non-machine quality spheroidized particle production apparatus is provided.
また、請求項３に係る発明によれば、前記配管のうち、前記圧力調節弁と前記バグフィルターとの間に位置する部分に、前記無機質球状化粒子を冷却するための外気を導入する外気導入部を有することを特徴とする請求項２記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。 According to the invention of claim 3 , outside air introduction for introducing outside air for cooling the inorganic spheroidized particles into a portion of the pipe located between the pressure control valve and the bag filter. The apparatus for producing inorganic spheroidized particles according to claim 2, comprising a portion.
また、請求項４に係る発明によれば、前記外気導入部は、一端が前記配管と接続された外気導入ラインと、前記外気導入ラインに設けられたフィルターと、前記フィルターと前記外気導入ラインの一端との間に設けられ、外気の風量を調節する風量調節弁と、を有することを特徴とする請求項３記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。 Moreover, according to the invention which concerns on Claim 4 , the said external air introduction part is an external air introduction line with one end connected to the said piping, the filter provided in the said external air introduction line, the said filter, and the said external air introduction line. The apparatus for producing inorganic spheroidized particles according to claim 3 , further comprising an air volume control valve provided between the first end and the air volume control valve for adjusting the air volume of the outside air.
また、請求項５に係る発明によれば、前記バグフィルター内の温度を測定する温度計と、前記温度計及び前記風量調節弁と電気的に接続され、前記温度計が測定する温度に基づいて、前記風量調節弁を制御する温度制御部と、を有することを特徴とする請求項４記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。 Moreover, according to the invention which concerns on Claim 5 , based on the temperature which the thermometer which measures the temperature in the said bag filter, and the said thermometer and the said air volume control valve are electrically connected, and the said thermometer measures And a temperature control unit that controls the air volume control valve. 5. An inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus according to claim 4 is provided.
また、請求項６に係る発明によれば、前記配管のうち、前記圧力調節弁と前記球状化炉との間に位置する部分に、前記無機質球状化粒子を捕集するサイクロンを設けたことを特徴とする請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。 Moreover, according to the invention which concerns on Claim 6 , provided in the part located between the said pressure control valve and the said spheroidization furnace among the said piping was provided the cyclone which collects the said inorganic spheroidization particle | grains. The apparatus for producing inorganic spheroidized particles according to any one of claims 2 to 4 is provided.
また、請求項７に係る発明によれば、燃料と支燃性ガスとで形成された火炎中に無機質原料粉体を供給し、該無機質原料粉体を溶融・球状化させることで、イオン性不純物を含む無機質球状化粒子を生成する工程と、前記イオン性不純物を含む無機質球状化粒子を、圧力が−５０〜−２０ｋＰａの範囲の減圧状態とされた空間内に置くことで、該イオン性不純物を気化させて、前記イオン性不純物を含む無機質球状化粒子から該イオン性不純物を分離させるイオン性不純物分離工程と、を含むことを特徴とする無機質球状化粒子製造方法が提供される。 Further, according to the invention of claim 7 , by supplying the inorganic raw material powder into the flame formed by the fuel and the combustion-supporting gas, and melting and spheroidizing the inorganic raw material powder, A step of generating inorganic spheroidized particles containing impurities, and placing the inorganic spheroidized particles containing ionic impurities in a reduced-pressure space having a pressure in the range of −50 to −20 kPa . There is provided an inorganic spheroidized particle manufacturing method comprising: an ionic impurity separation step of vaporizing impurities to separate the ionic impurities from the inorganic spheroidized particles containing the ionic impurities.
また、請求項８に係る発明によれば、前記減圧状態とされた空間は、バグフィルター内に形成し、前記イオン性不純物分離工程では、前記バグフィルターの上端部から気化したイオン性不純物を該バグフィルターの外部に排気させるとともに、前記バグフィルターの下端から前記イオン性不純物が分離された無機質球状化粒子を回収することを特徴とする請求項７記載の無機質球状化粒子製造方法が提供される。 According to the invention according to claim 8 , the reduced-pressure space is formed in the bag filter, and in the ionic impurity separation step, the ionic impurities vaporized from the upper end of the bag filter are added to the bag filter. 8. The method for producing inorganic spheroidized particles according to claim 7 , wherein the inorganic spheroidized particles from which the ionic impurities are separated from the lower end of the bag filter are recovered while being exhausted to the outside of the bag filter. .
本発明によれば、水洗工程及び乾燥工程を行うことなく、簡便な手法により、イオン性不純物が低減された無機質球状化粒子を得ることができる。 According to the present invention, inorganic spheroidized particles with reduced ionic impurities can be obtained by a simple method without performing a washing step and a drying step.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の無機質球状化粒子製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. The drawings used in the following description are for explaining the configuration of the embodiment of the present invention, and the size, thickness, dimensions, etc. of the respective parts shown in the drawings are the dimensional relationships of the actual inorganic spheroidized particle production apparatus. May be different.
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図である。図１において、Ｚ方向は、鉛直方向（言い換えれば、バーナ２５の延在方向）を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z direction indicates the vertical direction (in other words, the extending direction of the burner 25).
図１を参照するに、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０は、キャリアガス供給源１１と、キャリアガス供給ライン１２と、バルブ１３，１８，２３と、原料フィーダー１４と、支燃性ガス供給源１６と、支燃性ガス供給ライン１７と、燃料ガス供給源２１と、燃料ガス供給ライン２２と、バーナ２５と、球状化炉２８と、配管３１と、バグフィルター３３と、圧力計３５と、温度計３６と、製品回収用ライン３８と、ダンパー３９−１，３９−２と、製品回収容器４１と、排気ライン４３と、真空ポンプ４５と、圧力制御部４７と、を有する。
Referring to FIG. 1, an inorganic spheroidized
キャリアガス供給ライン１２は、一端がキャリアガス供給源１１と接続され、他端がバーナ２５と接続されている。キャリアガス供給ライン１２には、バルブ１３、及び原料フィーダー１４が設けられている。
原料フィーダー１４から供給された無機質原料粉体は、キャリアガス供給源１１から供給されるキャリアスによりバーナ２５に供給される。無機質原料粉体としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）の無機粉末や、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）等の金属粉末が挙げられる。
上記無機質原料粉体の表面には、例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｐ＋等のイオン性不純物が付着或いは残留している。これらのイオン性不純物は、それぞれ固有の蒸気圧を有しており、ある一定の温度、ある圧力下においては、ガス状態で存在する。
The carrier
The inorganic raw material powder supplied from the
For example, ionic impurities such as Na + , K + , and P + are attached or remain on the surface of the inorganic raw material powder. Each of these ionic impurities has an inherent vapor pressure, and exists in a gas state at a certain temperature and a certain pressure.
支燃性ガス供給ライン１７は、その一端が支燃性ガス供給源１６と接続され、他端がバーナ２５と接続されている。支燃性ガス供給源１６から供給される支燃性ガスは、バルブ１８及び支燃性ガス供給ライン１７を介して、バーナ２５に供給される。
燃料ガス供給ライン２２は、その一端が燃料ガス供給源２１と接続され、他端がバーナ２５と接続されている。燃料ガス供給源２１から供給される燃料ガスは、バルブ２３及び燃料ガス供給ライン２２を介して、バーナ２５に供給される。
The combustion-supporting
The fuel
バーナ２５は、球状化炉２８の頂部に配置されている。バーナ２５は、その先端２５Ａが下方を向くように配置されている。バーナ２５は、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとが供給された際、その先端２５Ａに無機酸化物粉体を溶融・球状化させる火炎２６を形成する。
球状化炉２８は、Ｚ方向に延在する筒状の炉であり、その内部に火炎２６が配置される。配管３１は、球状化炉２８の下端部とバグフィルター３３の上端部とを接続している。
The
The spheroidizing
バグフィルター３３は、球状化炉２８の後段に配置され、配管３１を介して球状化炉２８から供給された無機質球状化粒子（無機質原料粉体が溶融・球状化された粒子）を捕集する。
圧力計３５は、バグフィルター３３内の圧力を測定可能な状態で配置されている。圧力計３５は、圧力制御部４７と電気的に接続されており、圧力制御部４７にバグフィルター３３内の圧力に関するデータを送信する。
温度計３６は、バグフィルター３３内の温度を測定可能な状態で配置されている。
The
The
The
製品回収用ライン３８は、その一端がバグフィルター３３の下端と接続され、他端が製品回収容器４１と接続されている。ダンパー３９−１は、バグフィルター３３側に位置する製品回収用ライン３８に設けられている。
ダンパー３９−２は、ダンパー３９−１と製品回収容器４１との間に位置する製品回収用ライン３８に設けられている。
製品回収容器４１は、製品回収用ライン３８及びダンパー３９−１、３９−２を介して、製品である無機質球状化粒子を回収する。
本装置において無機質球状化粒子製造時は、装置内が減圧されているため、製品回収容器４１を取り外す事が出来ない。
そこで、製品回収容器４１を取り外す際に、外気が導入されることを防止する観点から、ダンパー３９−１，３９−２を設けている。
また、ダンパー３９−１とダンパー３９−２とを交互に開閉させることで、製品回収容器４１内の圧力が大気圧であっても、製品を回収する事が可能となる。
One end of the
The damper 39-2 is provided in a
The
In this apparatus, when the inorganic spheroidized particles are manufactured, the
Therefore, dampers 39-1 and 39-2 are provided from the viewpoint of preventing outside air from being introduced when the
Further, by alternately opening and closing the damper 39-1 and the damper 39-2, the product can be recovered even if the pressure in the
排気ライン４３は、バグフィルター３３の後段に設けられており、その一端がバグフィルター３３の上端部と接続されている。真空ポンプ４５は、排気ライン４３に設けられており、排気ライン４３を介して、バグフィルター３３内を減圧状態にする。
圧力制御部４７は、真空ポンプ４５と電気的に接続されている。無機質球状化粒子製造時において、圧力制御部４７は、圧力計３５が測定する圧力に関するデータに基づいて、真空ポンプを動作させる。圧力制御部４７は、無機質球状化粒子製造時におけるバグフィルター３３内の圧力が、所定の範囲内（例えば、−５０〜−２０ｋＰａ）となるように、真空ポンプ４５を制御する。
圧力制御部４７としては、例えば、圧力指示調節計とインバータとを組み合わせた構成とされた圧力制御部を用いることができる。
The
The
As the
第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置によれば、上述した圧力計３５、排気ライン４３、真空ポンプ４５、及び圧力制御部４７を有することで、バグフィルター３３内を減圧して、無機質原料粉体（製品）の表面に付着・残留したイオン性不純物の気化を促進させることが可能となる。
これにより、無機質原料粉体（製品）の表面に付着・残留したイオン性不純物が無機質球状化粒子の表面から分離するため、無機質球状化粒子の表面におけるイオン性不純物濃度を低減することができる。
According to the inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus of the first embodiment, the
Thereby, since the ionic impurities adhering and remaining on the surface of the inorganic raw material powder (product) are separated from the surface of the inorganic spheroidized particles, the ionic impurity concentration on the surface of the inorganic spheroidized particles can be reduced.
また、無機質球状化粒子の表面から分離され、かつ気化したイオン性不純物は、排気ライン４３、及び真空ポンプ４５を介して、無機質球状化粒子製造装置１０の系外に排出される。
これにより、水洗工程及び乾燥工程を行うことなく、簡便な手法により、イオン性不純物の少ない、高品質の無機質球状化粒子を製造することができる。
Further, the ionic impurities separated and vaporized from the surface of the inorganic spheroidized particles are discharged out of the system of the inorganic spheroidized
Thereby, a high quality inorganic spheroidized particle with few ionic impurities can be manufactured with a simple method, without performing a washing process and a drying process.
次に、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０を用いた第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造方法について簡単に説明する。
始めに、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとで形成された火炎２６中に無機質原料粉体（図示せず）を供給し、該無機質原料粉体を溶融・球状化させることで、イオン性不純物を含む無機質球状化粒子を生成する。
次いで、イオン性不純物を含む無機質球状化粒子を、減圧状態とされたバグフィルター３３内（空間内）に供給することで、イオン性不純物を気化させて、無機質球状化粒子の表からイオン性不純物を分離させる（イオン性不純物分離工程）。
Next, the inorganic spheroidized particle manufacturing method according to the first embodiment using the inorganic spheroidized
First, an inorganic raw material powder (not shown) is supplied into a
Next, by supplying inorganic spheroidized particles containing ionic impurities into the bag filter 33 (in the space) in a reduced pressure state, the ionic impurities are vaporized, and the ionic impurities are determined from the surface of the inorganic spheroidized particles. Are separated (ionic impurity separation step).
イオン性不純物分離工程では、バグフィルター３３の上端部から気化したイオン性不純物を該バグフィルター３３の外部に排気させるとともに、バグフィルター３３の下端からイオン性不純物が分離された無機質球状化粒子を回収する。
これにより、水洗工程及び乾燥工程を行うことなく、簡便な手法により、イオン性不純物の少ない、高品質の無機質球状化粒子を製造することができる
In the ionic impurity separation step, the ionic impurities vaporized from the upper end of the
Thereby, it is possible to produce high-quality inorganic spheroidized particles with few ionic impurities by a simple method without performing a water washing step and a drying step.
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図である。図２において、図１に示す第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those of the inorganic spheroidized
図２を参照するに、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置５０は、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０に設けられた圧力制御部４７を構成要素から除くとともに、圧力調節弁５１、圧力制御部５２、外気導入部５３、及び温度制御部５５を有すること以外は、無機質球状化粒子製造装置１０と同様に構成される。
Referring to FIG. 2, the inorganic spheroidized
圧力調節弁５１は、配管３１に設けられている。圧力制御部５２は、圧力計３５及び圧力調節弁５１と電気的に接続されており、圧力計３５が測定する圧力に基づいて、圧力調節弁５１の開度を制御する。具体的には、圧力計３５が測定する圧力が指示値よりも大きくなったときには、圧力調節弁５１の開度を小さくし、圧力計３５が測定する圧力が指示値よりも小さくなったときには、圧力調節弁５１の開度を大きくする。
なお、ここでの指示値とは、無機質球状化粒子製造装置５０を運転するにあたって設定する値のことをいう。
圧力制御部５２としては、例えば、圧力指示調節器を用いることができる。
The
The indicated value here refers to a value set when operating the inorganic spheroidized
As the
外気導入部５３は、配管３１内に無機質球状化粒子を冷却するための外気を導入するための機構であり、外気導入ライン５６と、フィルター５７と、風量調節弁５８と、を有する。
外気導入ライン５６は、一端が配管３１と接続されている。フィルター５７は、外気導入ライン５６に設けられており、外気に含まれるゴミを除去する。
風量調節弁５８は、フィルター５７と外気導入ライン５６の一端との間に設けられ、外気の風量を調節する。
温度制御部５５は、温度計３６及び風量調節弁５８と電気的に接続され、温度計３６が測定する温度に基づいて、風量調節弁５８の開度を制御する。具体的には、温度計３６が測定する温度が設定値よりも高くなったときには、風量調節弁５８の開度を大きくし、温度計３６の温度が設定値よりも低くなったときには、風量調節弁５８の開度を小さくする。
The outside air introduction unit 53 is a mechanism for introducing outside air for cooling the inorganic spheroidized particles into the
One end of the outside
The air volume adjusting valve 58 is provided between the
The
第２の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置によれば、上述した圧力調節弁５１、圧力制御部５２、外気導入部５３、及び温度制御部５５を有することで、球状化炉２８内の圧力を高く（例えば、−５ｋＰａ以上の圧力）し、バーナ２５が形成する火炎２６の温度を維持させることで、無機質原料粒子を効率良く球状化させることができる。
また、上記構成とすることで、圧力調節弁５１の二次側で急激な減圧状態を形成することが可能となるので、バグフィルター３３において、無機質球状化粒子の表面に存在するイオン性不純物の気化を促進させることができる。
According to the inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus according to the second embodiment, the inside of the
Moreover, since it becomes possible to form an abrupt decompression state on the secondary side of the
一方、圧力調節弁５１の後段から、冷却の為の外気を導入する事で、バグフィルター３３のフィルター５７に対する熱負荷を下げることができる。
その結果、バグフィルター３３では、無機質球状化粒子のみが捕集され、気化したイオン性不純物が、バグフィルター３３を通過して、真空ポンプ４５を介して系外に排出される。
On the other hand, the heat load on the
As a result, only the inorganic spheroidized particles are collected in the
上記構成とされた無機質球状化粒子製造装置５０を用いた第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法は、バグフィルター３３内の圧力に基づいて圧力調節弁５１を制御する工程、及びバグフィルター３３内の温度に基づいて風量調節弁５８を制御する工程を有すること以外は、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法と同様な手法により行うことができる。
第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法によれば、水洗工程及び乾燥工程を行うことなく、簡便な手法により、無機質原料粒子を効率良く球状化させた上で、イオン性不純物の少ない、高品質の無機質球状化粒子を製造することができる。
The inorganic spheroidized particle manufacturing method of the second embodiment using the inorganic spheroidized
According to the method for producing inorganic spheroidized particles of the second embodiment, the inorganic raw material particles are efficiently spheroidized by a simple method without performing the water washing step and the drying step, and the amount of ionic impurities is small. High quality inorganic spheroidized particles can be produced.
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図である。
図３において、図２に示す第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置５０と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the same components as those in the inorganic spheroidized
図３を参照するに、第３の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置６０は、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置５０の構成に、さらに、サイクロン６１、製品回収用ライン６２、ダンパー６３、及び製品回収容器６４を有すること以外は、無機質球状化粒子製造装置５０と同様に構成される。
Referring to FIG. 3, an inorganic spheroidized
サイクロン６１は、配管３１のうち、圧力調節弁５１と球状化炉２８との間に位置する部分に設けられている。サイクロン６１は、無機質球状化粒子のうち粒径の大きな粒子を捕集する。粒径の小さい粒子は、バグフィルター３３で捕集する。
The
製品回収用ライン６２は、その一端がバグフィルター３３の下端と接続され、他端が製品回収容器６４と接続されている。ダンパー６３は、製品回収用ライン６２に２つ設けられている。
製品回収容器６４は、製品回収用ライン６２及びダンパー６３を介して、製品である無機質球状化粒子のうち、粒径の大きな粒子を回収する。
One end of the
The
第３の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置によれば、サイクロン６１、製品回収用ライン６２、ダンパー６３、及び製品回収容器６４を有することで、球状化炉２８の後段において、無機質球状化粒子が比較的高温な状態で、比表面積が小さく、かつイオン性不純物の付着の少ない粒径の大きい無機質球状化粒子を回収することが可能となる。
これにより、イオン性不純物が少なく、かつ粒径が大きく、高品質の無機質球状化粒子を製造することができる。
According to the inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus of the third embodiment, the inorganic spheroidization is performed in the subsequent stage of the
Thereby, it is possible to produce high quality inorganic spheroidized particles with less ionic impurities and a large particle size.
また、粒径の小さい無機質球状化粒子は、サイクロン６１を通過し、圧力調節用弁５１を通ってバグフィルター３３へと導入される。上述したように、真空ポンプ４５による減圧により、バグフィルター３３内では、粒径の小さい無機質球状化粒子の表面に付着したイオン性不純物の気化が促進されている。
このため、バグフィルター３３には、イオン性不純物が分離され、粒径の小さい無機質球状化粒子を製造することできる。
The inorganic spheroidized particles having a small particle diameter pass through the
For this reason, the ionic impurities are separated from the
上記構成とされた無機質球状化粒子製造装置６０を用いた第３の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法は、粒径の大きい無機質球状化粒子を回収する工程を有すること以外は、先に説明した第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法と同様な手法により行うことができ、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法と同様な効果を得ることができる。
The inorganic spheroidized particle manufacturing method of the third embodiment using the inorganic spheroidized
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.
以下、実施例、及び比較例について説明するが、本発明は、下記実施例に限定されない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are explained, the present invention is not limited to the following example.
（実施例）
実施例１では、図３に示す第３の実施形態に係る無機質球状化粒子製造装置６０を用いて、球状アルミナ粒子を製造した。このときの無機質球状化粒子製造装置６０の条件を表１に示す。
(Example)
In Example 1, spherical alumina particles were manufactured using the inorganic spheroidized
燃料ガスとしては、ＬＰガスを使用した。また、支燃性ガスとしては、酸素を用いた。
球状化アルミナの原料となるアルミナ粒子は、住友化学製の低ソーダアルミナであるＡｌ−Ｍ４３(平均粒径が３μｍ)を使用した。
原料は、気流搬送式の原料フィーダーから、キャリアガスとして酸素を用いてバーナ２５まで搬送させた。
フィルター５７として、日本無機製のＨＥＰＡフィルターを用いた。
LP gas was used as the fuel gas. Moreover, oxygen was used as the combustion-supporting gas.
As the alumina particles used as the raw material for the spheroidized alumina, Al-M43 (average particle size: 3 μm), which is low soda alumina manufactured by Sumitomo Chemical, was used.
The raw material was conveyed to the
As the
また、圧力計３５が測定する圧力を圧力調節弁５１にフィードバックし、バグフィルター内の圧力が−５０ｋＰａ以下になるように調整した。なお、−５０ｋＰａ以下という圧力は、バグフィルター３３の入口のガス温度を２００〜４００℃の範囲内とし、この温度で不純物の揮発が促進される圧力として設定した。
また、温度計３６が測定した温度を風量調節弁５８にフィードバックすることで、バグフィルター３３の入口のガス温度が、フィルター５７の耐熱温度以下（具体的には、２００℃以下）となるように調節した。球状化アルミナの回収は、サイクロン６１及びバグフィルター３３で行った。
In addition, the pressure measured by the
Further, by feeding back the temperature measured by the
このとき、島津製作所製の粒度分析計（ＳＡＬＤ−７１００）を用いて、サイクロン６１が捕集した球状化アルミナの５０％平均粒径（μｍ）、及びバグフィルター３３が捕集した球状化アルミナの５０％平均粒径（μｍ）を測定した。この結果を表２に示す。
また、東京光電製の炎光光度計（ＡＮＡ−１３５）を用いて、サイクロン６１が捕集した球状化アルミナの表面におけるＮａ＋の濃度（ｐｐｍ）、及びバグフィルター３３が捕集した球状化アルミナの表面におけるＮａ＋の濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を表２に示す。
なお、原料の低ソーダアルミナの表面に含まれるＮａ＋の濃度は、８０ｐｐｍであった。
At this time, using a particle size analyzer (SALD-7100) manufactured by Shimadzu Corporation, the 50% average particle size (μm) of the spheroidized alumina collected by the
Further, using a flame photometer (ANA-135) manufactured by Tokyo Kodeni Co., Ltd., the concentration (ppm) of Na + on the surface of the spheroidized alumina collected by the
The concentration of Na + contained in the surface of the raw material low soda alumina was 80 ppm.
（比較例）
図４は、比較例で使用した無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図である。図４において、図３に示す無機質球状化粒子製造装置６０と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Comparative example)
FIG. 4 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the inorganic spheroidized particle producing apparatus used in the comparative example. In FIG. 4, the same components as those in the inorganic spheroidized
比較例では、無機質球状化粒子製造装置６０を構成する真空ポンプ４５に替えてブロワー１０１を有し、かつ圧力計３５、ダンパー３９−２、圧力調節弁５１、圧力制御部５２、及び１つのダンパー６３を構成要素から除いたこと以外は、無機質球状化粒子製造装置６０と同様な構成とされた無機質球状化粒子製造装置１００を用いた。
比較例では、先に説明した表１と同様な条件で試験を行い、実施例１と同様な評価を行った。この結果を表２に示す。
In the comparative example, the
In the comparative example, the test was performed under the same conditions as in Table 1 described above, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 2.
（実施例及び比較例の評価結果のまとめ）
表２を参照するに、比較例及び実施例において、サイクロン６１及びバグフィルター３３で捕集した球状化アルミナの５０％平均粒径にほとんど差はなかった。
また、比較例及び実施例において、サイクロン６１で捕集した球状化アルミナの表面に含まれるＮａ＋の濃度に差はなかった。
(Summary of evaluation results of Examples and Comparative Examples)
Referring to Table 2 , in the comparative example and the example, there was almost no difference in the 50% average particle diameter of the spheroidized alumina collected by the
Moreover, in the comparative example and the Example, there was no difference in the concentration of Na + contained in the surface of the spheroidized alumina collected by the
しかしながら、比較例のバグフィルター３３で捕集した球状化アルミナの表面に含まれるＮａ＋の濃度は、実施例のバグフィルター３３で捕集した球状化アルミナの表面に含まれるＮａ＋の濃度の６．４倍程度高い結果となった。
この結果から、実施例では、Ｎａ＋の濃度の低い、高品質の無機質球状化粒子を製造できることが確認できた。
However, the concentration of Na + contained in the surface of the spheroidized alumina collected by the
From this result, it was confirmed in the Examples that high-quality inorganic spheroidized particles having a low Na + concentration can be produced.
本発明は、無機質原料粉体を用いて無機質球状化粒子を製造する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に適用可能である。 The present invention is applicable to an inorganic spheroidized particle production apparatus and an inorganic spheroidized particle production method for producing inorganic spheroidized particles using an inorganic raw material powder.
１０，５０，６０…無機質球状化粒子製造装置、１１…キャリアガス供給源、１２…キャリアガス供給ライン、１３，１８，２３…バルブ、１４…原料フィーダー、１６…支燃性ガス供給源、１７…支燃性ガス供給ライン、２１…燃料ガス供給源、２２…燃料ガス供給ライン、２５…バーナ、２５Ａ…先端、２６…火炎、２８…球状化炉、３１…配管、３３…バグフィルター、３５…圧力計、３６…温度計、３８，６２…製品回収用ライン、３９−１，３９−２，６３…ダンパー、４１，６４…製品回収容器、４３…排気ライン、４５…真空ポンプ、４７…圧力制御部、５１…圧力調節弁、５２…圧力制御部、５３…外気導入部、５５…温度制御部、５６…外気導入ライン、５７…フィルター、５８…風量調節弁、６１…サイクロン、６２…製品回収用ライン、６４…製品回収容器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
球状化炉と、
前記球状化炉の頂部に配置され、先端に前記火炎を形成するバーナと、
前記球状化炉の後段に配置され、配管を介して該球状化炉から供給された前記無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、
前記バグフィルターの後段に配置され、該バグフィルターと接続された真空ポンプと、
前記バグフィルター内の圧力を測定する圧力計と、
前記圧力計及び前記真空ポンプと電気的に接続され、前記圧力計が測定する前記圧力に基づいて、前記真空ポンプの動作を制御する圧力制御部と、を有し、
前記圧力制御部は、前記無機質球状化粒子の製造時におけるバグフィルター内の圧力が−５０〜−２０ｋＰａの範囲となるように、前記真空ポンプを制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置。 An inorganic spheroidized particle production apparatus for producing inorganic spheroidized particles by supplying inorganic raw material powder into a flame formed of fuel and combustion-supporting gas, and melting and spheronizing the inorganic raw material powder. There,
A spheronization furnace,
A burner disposed at the top of the spheronization furnace and forming the flame at the tip;
A bag filter that is disposed downstream of the spheroidizing furnace and collects the inorganic spheroidized particles supplied from the spheronizing furnace via a pipe;
A vacuum pump disposed downstream of the bag filter and connected to the bag filter;
A pressure gauge for measuring the pressure in the bag filter;
The pressure gauge and connected the vacuum pump and electrically, on the basis of the pressure of the pressure gauge measures, have a, a pressure control unit for controlling the operation of the vacuum pump,
The said pressure control part controls the said vacuum pump so that the pressure in a bag filter at the time of manufacture of the said inorganic spheroidized particle may be in the range of -50 to -20 kPa, The inorganic spheroidized particle manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned .
球状化炉と、
前記球状化炉の頂部に配置され、先端に前記火炎を形成するバーナと、
前記球状化炉の後段に配置され、配管を介して該球状化炉から供給された前記無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、
前記バグフィルターの後段に配置され、該バグフィルターと接続された真空ポンプと、
前記バグフィルター内の圧力を測定する圧力計と、
前記配管に設けられた圧力調節弁と、
前記圧力計及び前記圧力調節弁と電気的に接続され、前記圧力計が測定する前記圧力に基づいて、前記圧力調節弁を制御する圧力制御部と、を有し、
前記圧力制御部は、前記無機質球状化粒子の製造時におけるバグフィルター内の圧力が−５０〜−２０ｋＰａの範囲となるように、前記圧力調節弁を制御することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置。 An inorganic spheroidized particle production apparatus for producing inorganic spheroidized particles by supplying inorganic raw material powder into a flame formed of fuel and combustion-supporting gas, and melting and spheronizing the inorganic raw material powder. There,
A spheronization furnace,
A burner disposed at the top of the spheronization furnace and forming the flame at the tip;
A bag filter that is disposed downstream of the spheroidizing furnace and collects the inorganic spheroidized particles supplied from the spheronizing furnace via a pipe;
A vacuum pump disposed downstream of the bag filter and connected to the bag filter;
A pressure gauge for measuring the pressure in the bag filter;
A pressure control valve provided in the pipe;
Said pressure gauge and said the pressure regulating valve and electrically connected, on the basis of the pressure of the pressure gauge measures, have a, a pressure control unit for controlling the pressure regulating valve,
The pressure control unit, the so that the pressure within the bag filter at the time of manufacture of the inorganic spheroidized particles is in the range of -50 to-20 kPa, no machine quality spherical you and controls the pressure regulating valve Particle production equipment.
前記外気導入ラインに設けられたフィルターと、
前記フィルターと前記外気導入ラインの一端との間に設けられ、外気の風量を調節する風量調節弁と、
を有することを特徴とする請求項３記載の無機質球状化粒子製造装置。 The outside air introduction part has an outside air introduction line with one end connected to the pipe,
A filter provided in the outside air introduction line;
An air volume control valve that is provided between the filter and one end of the outside air introduction line and adjusts the air volume of the outside air;
The apparatus for producing inorganic spheroidized particles according to claim 3, wherein:
前記温度計及び前記風量調節弁と電気的に接続され、前記温度計が測定する温度に基づいて、前記風量調節弁を制御する温度制御部と、
を有することを特徴とする請求項４記載の無機質球状化粒子製造装置。 A thermometer for measuring the temperature in the bag filter;
A temperature control unit that is electrically connected to the thermometer and the air flow control valve and controls the air flow control valve based on a temperature measured by the thermometer;
The apparatus for producing inorganic spheroidized particles according to claim 4, wherein:
前記イオン性不純物を含む無機質球状化粒子を、圧力が−５０〜−２０ｋＰａの範囲の減圧状態とされた空間内に置くことで、該イオン性不純物を気化させて、前記イオン性不純物を含む無機質球状化粒子から該イオン性不純物を分離させるイオン性不純物分離工程と、
を含むことを特徴とする無機質球状化粒子製造方法。 Supplying inorganic raw material powder into a flame formed of fuel and combustion-supporting gas, and melting and spheronizing the inorganic raw material powder to produce inorganic spheroidized particles containing ionic impurities; ,
The inorganic spheroidized particles containing the ionic impurities are placed in a reduced-pressure space having a pressure in the range of −50 to −20 kPa to vaporize the ionic impurities, and the inorganic spheroids containing the ionic impurities An ionic impurity separation step of separating the ionic impurities from the spheroidized particles;
A method for producing inorganic spheroidized particles, comprising:
前記イオン性不純物分離工程では、前記バグフィルターの上端部から気化したイオン性不純物を該バグフィルターの外部に排気させるとともに、前記バグフィルターの下端から前記イオン性不純物が分離された無機質球状化粒子を回収することを特徴とする請求項７記載の無機質球状化粒子製造方法。 The decompressed space is formed in the bag filter,
In the ionic impurity separation step, the ionic impurities vaporized from the upper end of the bag filter are exhausted to the outside of the bag filter, and the inorganic spheroidized particles from which the ionic impurities are separated from the lower end of the bag filter The method for producing inorganic spheroidized particles according to claim 7 , wherein the inorganic spheroidized particles are collected.
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