(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状分散媒充填帯域上に処理すべき微粉体を供給し、該充填帯域の下方より送入される脈動空気流に担送させて、１０〜１００ｃｍ／秒の速度で上昇させながら、加熱処理する方法において、微粉体を分割された経路により上昇させるとともに、これらの分割された経路を集束して、少なくとも３個のユニットを形成させ、各ユニットを側方より噴射される加熱ガス流により均一に加熱することを特徴とする微粉体加熱方法。
【請求項２】
粒状分散媒充填層を内蔵し、かつ該充填層上方において開口する微粉体供給口を備えた分散室と、分散室上部に気密的に連結した直立円筒型加熱炉と該加熱炉の加熱手段とから構成された微粉体加熱装置において、該直立円筒型加熱炉中に複数本の細管を集束した直立集束管、少なくとも３個を並列的に配置するとともに、該加熱炉壁面の適所に複数個の噴射式燃焼バーナーを偏心放射状に、ほぼ等間隔で取り付けて加熱手段としたことを特徴とする微粉体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉体、特に粒径７５μｍ以下の微粉体を大量かつ均一に加熱処理するための方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
比較的大きいサイズの粉体の加熱には、大量かつ連続的な処理が可能なことから、一般にロータリーキルンが用いられている。しかしながら、粒径７５μｍ以下というような微粉体にこれを用いると、粒子の移動が円滑に行われないため、均一に加熱することができない上に、粉塵が発生し、取り扱いにくいなど工業的に実施するには、解決すべき多くの問題がある。
【０００３】
したがって、このような微粉体の加熱には、主に砂を分散媒体とした流動炉が用いられている。例えば、火山ガラス質堆積物微粉体を加熱処理して微細中空ガラス球状体を製造する方法として、ガラス中実球とケイ砂とを充填した分散部の下方から脈動空気流を送入し、分散部上方に供給された微粉体を１０〜１００ｃｍ／秒の速度で搬送上昇させ、９００〜１１００℃に加熱した発泡部で発泡させる方法が知られている（特開平８−７３２３２号公報）。
【０００４】
図４は、従来方法に用いられていた装置を説明するための断面図であり、図５はその分散層の構造を示す断面図である。この装置は、多孔板７の上にガラス中実球９とケイ砂８とを充填してなる分散層Ｃを内蔵し、その分散層Ｃ上方に開口する原料供給口２を備えた分散室Ａと、その上部に連結した直立円筒型加熱炉Ｂから構成され、かつ加熱炉Ｂを３〜２０本の細管を集束した集束管構造３としたものである。
【０００５】
従来方法によると、微粉体Ｄは、ホッパー１からスクリューフィーダーにより搬送され、原料供給口２から分散室Ａへ供給され、分散層Ｃの下方の脈動空気流導入口５から送られる脈動空気流により分散層Ｃで分散され、分散層Ｃの上方の加熱炉Ｂに配置された集束管３で周囲から加熱され、発泡したのち、粉体排出口４から取り出される。この際、必要に応じ加熱炉Ｂの側壁又は上部に設けられた空気取入口６から空気を導入し、回収を容易にすることができる。
しかしながら、このような装置を用いる方法では、処理量が限られ、スケールアップも不可能なため、大量に処理する必要がある工業的方法として不適当である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、微粉体、特に粒径７５μｍ以下の微粉体を加熱処理するに際し、大量に処理することができ、かつ個々の粒子の温度履歴を均一にすることができ、等品質の製品が得られる方法及び装置を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、微粉体を均一かつ大量に加熱処理する方法及び装置について種々研究を重ねた結果、図１及び図２に示された装置を用いる方法において、加熱炉中に少なくとも３個の集束管を配設し、これら集束管中を上昇する個々の微粉体が均一に加熱されるように燃焼バーナーを配置することにより、均質な加熱が行われ、大量処理が可能になることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、粒状分散媒充填帯域上に処理すべき微粉体を供給し、該充填帯域の下方より送入される脈動空気流に担送させて、１０〜１００ｃｍ／秒の速度で上昇させながら、加熱処理する方法において、微粉体を分割された経路により上昇させるとともに、これらの分割された経路を集束して、少なくとも３個のユニットを形成させ、各ユニットを側方より噴射される加熱ガス流により均一に加熱することを特徴とする微粉体加熱方法、及び粒状分散媒充填層を内蔵し、かつ該充填層上方において開口する微粉体供給口２を備えた分散室Ａと、分散室Ａ上部に気密的に連結した直立円筒型加熱炉Ｂと該加熱炉Ｂの加熱手段とから構成された微粉体加熱装置において、該直立円筒型加熱炉Ｂ中に複数本の細管を集束した直立集束管３、少なくとも３個を並列的に配置するとともに、該加熱炉壁面の適所に複数個の噴射式燃焼バーナー１１を偏心放射状に、ほぼ等間隔で取り付けて加熱手段としたことを特徴とする微粉体加熱装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に添付図面に従って本発明方法及び本発明装置を詳細に説明する。
図１は、本発明装置の１例を示す略解縦断面図、図２はそのＸ−Ｘ線に沿った横断面図であり、原料微粉体Ｄはホッパー１からスクリューフィーダーにより分散室Ａの上部に設けられた供給口２を介して分散室Ａに供給され、分散室Ａから加熱炉Ｂ中に配置されている複数の直立集束管３，…の中を上昇して、粉体排出口４から取り出される。
【００１０】
分散室Ａは、従来の装置と同様の構造を有し、多孔板７の上部に粒状分散媒８，９、例えばケイ砂やガラス中実球を充填して分散層Ｃが形成され、この分散層Ｃの下方には脈動空気流導入口５が設けられている。
【００１１】
加熱炉Ｂは、直立円筒状本体Ｂ′と円錐状頂部Ｂ″から構成され、円錐状頂部Ｂ″の最上部は開口して、排気口１０が設けられている。
加熱炉の直立円筒状本体Ｂ′の中段部壁面には複数個の噴射式燃焼バーナー１１，…が偏心放射状に、ほぼ等間隔で取り付けられている。
ここで偏心放射状とは、図２の一点鎖線で示すように、各燃焼バーナー１１，…の噴射方向を加熱炉本体の断面の円の直径よりも小さい直径を有する同心円ａの接線に一致させて取り付けられている状態をいう。
【００１２】
このように燃焼バーナー１１，…を配設することにより、加熱炉Ｂ内に並列的に配置されている各直立集束管３，…の中を上昇する微粉体Ｄは、均一に加熱される。この各直立集束管３，…の中における微粉体Ｄの上昇速度は１０〜１００ｃｍ／秒の範囲内で選ばれる。また、この微粉体Ｄの加熱温度は、処理の目的によって左右されるが、通常５００〜１３００℃、好ましくは９００〜１１００℃の範囲である。
【００１３】
各直立集束管３，…は、図３に示すようにそれぞれ複数の管体１２，…の集束管体からなり、この集束管が加熱炉内に少なくとも３本、好ましくは１０〜２０本並列的に立設されて内蔵されている。上記の管体１２，…は、それぞれ内径１０〜２０ｍｍの細長管からなり、これが１０〜３０本束ねられて構成されている。
このような構造の加熱炉Ｂで加熱処理された微粉体Ｄは、各集束体の上部出口から排出管１３，…を経て集められ、排出口４から取り出され、回収される。
【００１４】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１５】
実施例１
この例においては原料粉末として、火山ガラス質堆積物（福島市飯坂町産出、通称福島白土）を解砕し、１０μｍ及び３０μｍで分級された１０〜３０μｍの粉末を使用した。この原料粉末中に含まれる３０μｍを越える粒子の割合は、１５重量％以下であり、また粒径１０μｍ未満の粒子の割合は、１５重量％以下であった。
【００１６】
原料粉末を図１に示す加熱装置に供給した。この加熱装置は、加熱炉中央上部に排気口１０を有し、ガスバーナー１１，…により、熱風の流れが回転するように設置された円筒縦型炉内に、１８本の集束管３，…が分離して設置されている。
【００１７】
まず、原料粉末をホッパー１に入れ、多孔板７の上部に、粒度約２００μｍに整粒されたケイ砂４７５ｇを充填した断面積４７５ｃｍ2の分散層Ｃにスクリューフィーダーにより１時間当り１０ｋｇの割合で供給し、分散層下部より、脈動数が３０回／秒の脈動空気を１分間当り０．８５５ｍ3の割合で送入した。このようにして分散させた粒子を、垂直に設置した１８本の集束管を通って上昇させた。なお、個々の集束管は、個々の内径が１３．３ｍｍの細長管を１９本束ねて構成した。この集束管内部の最高温度は、ガスバーナー１１，…を調整し、１０００℃に保った。
【００１８】
加熱空気並びに発泡体の冷却と、発泡体回収部内の水分の凝縮を抑えるために、加熱炉上部の空気導入口６から空気を導入した。導入量の調整は、発泡体回収部に直結した吸引ブロワーの流量の調整により行った。
生成した発泡体を回収し、その密度及び強度を測定した。その結果、かさ密度０．５０ｇ／ｃｍ3、粒子密度０．８５ｇ／ｃｍ3、粗粒含有率１．５重量％、強度９０．６重量％の火山ガラス質発泡体が得られた。なお、この強度は、８ＭＰａの静水圧下に１分間保持した後の非破壊粒子の含有割合を表わしたものである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によると、７５μｍ以下の微粉体を大量かつ均一に加熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の１例の略解縦断面図。
【図２】  図１のＸ−Ｘ線に沿った横断面図。
【図３】  本発明の集束管の断面図。
【図４】  従来例の略解縦断面図。
【図５】  従来例における分散層の断面図。
【符号の説明】
１  ホッパー
２  原料供給口
３  直立集束管
４  粉体排出口
５  脈動空気流導入口
６  空気取入口
７  多孔板
８，９  粒状分散媒
１０  排気口
１１  燃焼バーナー
１２  管体
１３  排出管
Ａ  分散室
Ｂ  直立円筒型加熱炉
Ｃ  分散層
Ｄ  微粉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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