JP6221182B2 - 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 - Google Patents

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。

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。)。

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。

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。

特開２００５−２８８３９９号公報 特開２００７−１５８８４号公報 特許第４２１４０７４号公報 特許第５３３６３７４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。

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