(57)【要約】【課題】平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として用いて流動層を形成する方法を提供する。【解決手段】平均粒径１μｍ以下の微粒子と水溶媒とを混合しスラリーとした後に、濾過等の方法によりスラリーから水溶媒を分離し乾燥して、前記微粒子が凝集し粗大化した２次粒子を形成させる。次に、得られた２次粒子を篩いにかけ、２次粒子の粒径を均一化するとともに、平均粒径を２０μｍ以上２００μｍ以下とする。こうして得られた粉粒体１ｋｇに対して、流動化ガスを５０〜７０倍量の流量（Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）で吹き込めば、チャネリングが起きることなく気相流動化が起こる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として用いて流動層を形成するに際して、前記微粒子と水溶媒とを混合しスラリーとした後に、前記スラリーから前記水溶媒を分離し乾燥して、前記微粒子が凝集した２次粒子を形成させ、該２次粒子を篩過して得られた平均粒径２０μｍ以上２００μｍ以下の篩下物１ｋｇに対して、流動化ガスを５０〜７０倍量の流量（Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）で吹き込んで流動化させることを特徴とする気相流動化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として用いて流動層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気相流動化は、均一な粒径分布を有する粒径３０〜６０μｍの粒子に対して適用されてきた。これに対して、粒径１μｍ以下の粒子は、粒径１μｍ超過の粒子に比べて粒子表面の物理的特性や化学的特性の影響を強く受けて、付着性が強いため、気相流動化が困難であった。
【０００３】
すなわち、流動媒体である粒子に流動化ガスを吹き込むと、粒子層の一部に不規則な溝状の部分が発生して流動化ガスがその部分を吹き抜けてしまう現象（以下、この現象を「チャネリング」と記す）が起きる場合があるが、粒子の付着性が強いほどチャネリングが起きやすいため、粒径１μｍ以下の粒子はチャネリングが起きやすく気相流動化が困難とされていた。
特許文献１には、粒径１μｍ以下の粒子を気相中で篩過することにより凝集させて、気相流動化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６１８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、凝集粒子の粒子径が不均一になりやすいので、正常に気相流動化が起こらない場合があった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として用いて流動層を形成する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の態様は、次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係る気相流動化方法は、平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として用いて流動層を形成するに際して、前記微粒子と水溶媒とを混合しスラリーとした後に、前記スラリーから前記水溶媒を分離し乾燥して、前記微粒子が凝集した２次粒子を形成させ、該２次粒子を篩過して得られた平均粒径２０μｍ以上２００μｍ以下の篩下物１ｋｇに対して、流動化ガスを５０〜７０倍量の流量（Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）で吹き込んで流動化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る気相流動化方法は、平均粒径１μｍ以下の微粒子に対して前処理を施して、粗大化した２次粒子を形成するとともに、該２次粒子の粒子径を均一化するので、平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として用いて流動層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の粉粒体の粒径分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る気相流動化方法の実施の形態を、以下に詳細に説明する。
前述したように、粒径１μｍ以下の粒子は、付着性が強いためチャネリングが起きやすく、気相流動化が困難であった。そのため、流動媒体としては不適であった。本発明者らは鋭意検討の結果、平均粒径１μｍ以下の微粒子に対して前処理を施すことにより気相流動化を可能とする方法を見出し、本発明を完成するに至った。以下に、この前処理について説明する。
【００１０】
まず、平均粒径１μｍ以下の微粒子と水溶媒とを混合し、スラリーとする。平均粒径１μｍ以下の微粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば、マグネタイト、チタニアなどがあげられる。なお、１種の微粒子を単独で用いてもよいし、２種以上の微粒子を混合して用いてもよい。
また、水溶媒の種類は特に限定されるものではないが、例えば、水、メタノールなどがあげられる。なお、本発明の目的が達成される範囲の量であれば、水溶媒にメタノールなどの有機溶媒を混合してもよい。さらに、水溶媒の使用量は特に限定されるものではなく、微粒子と混合してスラリーとなるような量であればよい。
【００１１】
さらに、微粒子と水溶媒との混合方法は特に限定されるものではなく、スラリー化できる混合方法であれば、慣用の方法を用いることができる。さらに、混合時の温度や圧力は特に限定されるものではなく、例えば常温、常圧で混合してもよい。
次に、スラリーから水溶媒を分離する。分離方法は特に限定されるものではなく、濾過、遠心分離等の慣用の方法を用いることができる。濾過の種類も特に限定されるものではなく、自然濾過、減圧濾過（真空濾過）、加圧濾過等があげられる。
【００１２】
濾過等の方法により水溶媒を分離した微粒子は未だ水溶媒を含んでいるので、乾燥により水溶媒を完全に除去する。乾燥方法は特に限定されるものではなく、自然乾燥、減圧乾燥（真空乾燥）、加熱乾燥、送風乾燥、乾燥剤による乾燥等の慣用の方法を用いることができる。あるいは、これらの乾燥方法のうち複数の方法を組み合わせてもよい。
以上のようなスラリー化、分離、及び乾燥により、前記微粒子が凝集し粗大化した２次粒子が得られる。次に、得られた２次粒子を篩いにかけ、２次粒子の粒径を均一化するとともに、平均粒径を２０μｍ以上２００μｍ以下とする。すなわち、所定の目開きの篩い（例えば、篩目開きが１〜４ｍｍ）を用いて２次粒子を篩過することにより、粒径が均一であり、平均粒径が２０μｍ以上２００μｍ以下である篩下物（以下「粉粒体」と記すこともある）を得る。
【００１３】
このような前処理を施すことにより、粒径が均一であり、平均粒径が２０μｍ以上２００μｍ以下である粉粒体が得られるので、この粉粒体に流動化ガスを吹き込めば、チャネリングが起きることなく正常に気相流動化が起き、流動層が形成される。流動化ガスの種類は特に限定されるものではなく、一般的に流動化ガスとして用いられるガスを用いることができ、例えば空気、窒素があげられる。
【００１４】
流動層の温度は特に限定されるものではなく、高温、常温、低温いずれでもさしつかえない。温度を高温として、流動層中で加熱処理や反応を行うこともできるし、温度を低温として、流動層中で冷却処理を行うこともできる。あるいは、温度を高温として、流動媒体である粉粒体自身に加熱処理を施したり、粉粒体自身を反応させたりすることもできる。例えば、平均粒径１μｍ以下の微粒子としてマグネタイト微粒子を用いるとともに、流動化ガスとして空気（又は酸素）を用い、例えば４００℃以上の高温下で気相流動化させれば、マグネタイトの酸化処理を行うことができる。
【００１５】
このように、気相流動化が困難である平均粒径１μｍ以下の微粒子に対して前記前処理を施せば、微粒子が凝集して粗大化するため気相流動化が可能となる。高温酸化処理等により粉粒体を酸化させれば、熱によって粉粒体がさらに凝集することが抑制されるので、流動層の温度を高温としても粉粒体の粒径がそれ以上大きくなることはない。よって、微細な粉粒体を用いた流動層を長期間にわたって維持することができる。粉粒体が凝集しないので、凝集した粒子を粉砕して微細な粉粒体に戻す手間やコストを省くことができる。高温酸化処理等の粉粒体の酸化は、例えば、静置したパレット上で熱処理することによって行うことができるが、粉粒体が凝集する可能性が高い。これに比べて、流動層中に高温下で空気（又は酸素）を供給して酸化処理を施せば、粉粒体の凝集を抑制することができる。
【００１６】
ただし、上記のような前処理により平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動化に適した粉粒体とすることができるが、チャネリングを起こさないように流動層を形成させるためには、適切な流動化条件を設定することが好ましい。すなわち、流動媒体として使用する粉粒体の質量や、流動媒体に吹き込まれる流動化ガスの流量を適切に設定して流動化を行う。すなわち、流動媒体として使用する粉粒体の質量１ｋｇに対して、流動化ガスを５０〜７０倍量の流量（Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）で吹き込む。具体的な数値としては、粉粒体の質量が２ｋｇ以上４ｋｇ以下である場合は、流動化ガスの流量は１００Ｌ／ｍｉｎ以上２８０Ｌ／ｍｉｎ以下が好ましい。
【実施例】
【００１７】
以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。平均粒径１μｍ以下の微粒子を流動媒体として流動層装置に投入し、流動化ガスを吹き込んで流動層を形成させた。
この流動層装置は、円筒管状の本体容器と、本体容器内の底部に設置された分散板と、を備えている。本体容器内の分散板の上側部分に粉粒体を充填し、粉粒体の下方から分散板を通して粉粒体に流動化ガスを吹き込むと、流動層が形成される。なお、分散板は、複数の開口を有する多孔板又は多孔質体からなる多孔質板である。また、本体容器は塩化ビニル製であり、その寸法は内径３０ｍｍ、高さ１２００ｍｍである。  
【００１８】
（実施例１）
平均粒径１μｍ以下の微粒子として、平均粒径０．５μｍのマグネタイト微粒子を用いた。そして、このマグネタイト微粒子に対して前述と同様の前処理を施した。具体的には、マグネタイト微粒子３．０ｋｇをイオン交換水３Ｌに浸漬し、マグネタイト微粒子全体を湿潤させスラリー化した。このスラリーを真空濾過し、濾取したマグネタイト微粒子のウェットケーキを１８０℃で１２時間加熱して乾燥させた。そして、得られた乾燥粉を、目開き２ｍｍの篩いを用いて篩過した。この篩下物は、粒径が均一であり、平均粒径が１１０μｍの粉粒体であった。なお、この粉粒体の粒径分布を測定した結果を、図１のグラフに示す。
【００１９】
この粉粒体３．０ｋｇを流動層装置の本体容器内の分散板の上側部分に充填し、常温の窒素ガスを流量（本体容器のガス導入口における流量）２００Ｌ／ｍｉｎ（６６．７Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）で吹き込んだところ、流動層が形成された。流動層は２ｈ経過してもその状態に変化はなく、この間の粉粒体の時間当たりの平均飛散量は５０ｇ／ｈであった。
【００２０】
（実施例２）
マグネタイト微粒子の使用量が３．８ｋｇである点以外は実施例１と同様にして窒素ガスを吹き込んだところ（５２．６Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）、流動層が形成された。流動層は２ｈ経過してもその状態に変化はなかった。
（実施例３）
窒素ガスの流量が１６０Ｌ／ｍｉｎである点以外は実施例１と同様にして窒素ガスを吹き込んだところ（５３．３Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）、流動層が形成された。流動層は２ｈ経過してもその状態に変化はなかった。
【００２１】
（実施例４）
マグネタイト微粒子の使用量が２．５ｋｇ、窒素ガスの流量が１５０Ｌ／ｍｉｎである点以外は実施例１と同様にして窒素ガスを吹き込んだところ（６０．０Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）、流動層が形成された。流動層は２ｈ経過してもその状態に変化はなかった。
【００２２】
（比較例１）
マグネタイト微粒子のスラリー化、濾過、及び乾燥を行わない点以外は実施例１と同様にして気相流動化を行った。その結果、流動層は一部分しか形成されずチャネリングが発生した。なお、篩下物の平均粒径は１．０μｍであった。
（比較例２）
窒素ガスの流量が１００Ｌ／ｍｉｎである点以外は実施例１と同様にして気相流動化を行った（３３．３Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）。その結果、流動層は一部分しか形成されずチャネリングが発生した。
【００２３】
（比較例３）
窒素ガスの流量が３００Ｌ／ｍｉｎである点以外は実施例１と同様にして気相流動化を行った（１００Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）。その結果、流動層は一部分しか形成されずチャネリングが発生した。
（比較例４）
マグネタイト微粒子の使用量が１．５ｋｇである点以外は実施例１と同様にして気相流動化を行った（１３３Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）。その結果、流動層は一部分しか形成されずチャネリングが発生した。
【００２４】
（比較例５）
マグネタイト微粒子の使用量が５．０ｋｇである点以外は実施例１と同様にして気相流動化を行った（４０．０Ｌ／ｍｉｎ／ｋｇ）。その結果、流動層は一部分しか形成されずチャネリングが発生した。
【図１】
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