(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱ガスを焼成炉下部から流通させることにより粉末を焼成するにあたり、粉末を流動化によって外部へ流出させることなく、均一に加熱できる焼成炉を提供する。【解決手段】焼成炉１は、炉体２の内壁面２１を加熱する加熱器３が備えられていることを特徴とする。この加熱器は、炉体の外側に設けられたジャケット部３であり、このジャケット部にジャケット加熱ガスＤを供給することにより内壁面を加熱するとともに、加熱ガスＣを下から流通し被焼成物Ｂを流動化させることなく加熱して、粉末状の焼成物Ａを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内に、粉末状の被焼成物粉末を収納し、下から被焼成物加熱ガスを流通させて、前記被焼成物を流動化させることなく前記被焼成物加熱ガスにより加熱し、焼成する焼成炉であり、炉体の内壁面を加熱する加熱器が備えられていることを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記加熱器は、前記炉体の外側に設けられたジャケット部であり、該ジャケット部にジャケット加熱ガスを供給することにより前記内壁面を加熱するものである請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
粉末状の被焼成物粉末を炉体内に収納し、流動化させることなく、炉体の下から流通する被焼成物加熱ガスにより加熱して焼成し、粉末状の焼成物を製造する方法であり、
前記炉体の内壁面を加熱器により加熱しながら、前記被焼成物を前記被焼成物加熱ガスにより加熱することを特徴とする粉末状の焼成物の製造方法。
【請求項４】
前記加熱器は、前記炉体の外側に設けられたジャケット部であり、該ジャケット部にジャケット加熱ガスを供給することにより前記内壁面を加熱する、請求項３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼成炉に関し、詳しくは、炉体内に収納した粉末状の被焼成物を流動化させることなく、下から流通させた被焼成物加熱ガスにより加熱し、焼成する炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末状の被焼成物(B)を被焼成物加熱ガス(C)により加熱し、焼成して粉末状の焼成物(A)を得るための焼成炉(1')として、図２に示すように、炉体(2)内に粉末状の被焼成物(B)を収納し、下から被焼成物加熱ガス(C)を流通させて、この被焼成物加熱ガス(C)により被焼成物(B)を加熱し、焼成する焼成炉(1')が知られている（特許文献１：特開２００３−１０７００号公報）。かかる焼成炉(1')において、被焼成物(B)が流動化してしまうと、被焼成物加熱ガス(C)に同伴されて外部に流出し易くなるため、被焼成物(B)を流動化させることなく加熱することが好ましい。このため、被焼成物加熱ガス(C)の流通量は、被焼成物(B)を流動化させない程度の少ない量に制限される。
【０００３】
しかし、被焼成物加熱ガス(C)の流通量が少ないと、被焼成物(B)の均一な加熱が困難になり易いという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０７００号公報
【特許文献２】特開２００３−４８７６８号公報
【特許文献３】特開２００３−６３８５４号公報
【特許文献４】特開２０００−２２９２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明者は、被焼成物(B)を流動化させることなく、均一に加熱し得る焼成炉(1)を開発するべく鋭意検討した結果、炉体の内壁面(21)からの放熱が大きいために、その付近の被焼成物(B)が加熱されにくいことを見出すと共に、この内壁面(21)を加熱する加熱器(3)を備えた構成にすることにより、被焼成物(B)を均一に加熱し得ることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、炉体(2)内に、粉末状の被焼成物粉末(B)を収納し、下から被焼成物加熱ガス(C)を流通させて、前記被焼成物(B)を流動化させることなく前記被焼成物加熱ガス(C)により加熱し、焼成する焼成炉(1)であり、
炉体(2)の内壁面(21)を加熱する加熱器(3)が備えられていることを特徴とする焼成炉(1)を提供するものである。図１に本発明の焼成炉(1)の一例を模式的に示す。
【０００７】
本発明の焼成炉(1)によれば、粉末状の被焼成物粉末(B)を炉体(2)に収納し、流動化させることなく、炉体(2)の下から流通する被焼成物加熱ガス(C)により加熱して焼成し、粉末状の焼成物(A)を製造することができ、このとき、炉体(2)の内壁面(21)を加熱器(3)により加熱しながら、被焼成物(B)を被焼成物加熱ガス(C)により加熱する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の焼成炉によれば、粉末状の被焼成物(B)を均一に加熱して、焼成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１を用いて本発明の焼成炉(1)について説明する。
図１に示す焼成炉(1)では、炉体(2)は、竪型の筒状であり、その内径は通常０．２ｍ〜２ｍ程度、高さは通常０．５ｍ〜５ｍ程度である。
【００１０】
図１に示す焼成炉(1)では、炉体(2)の外側が、更に竪型の外筒(22)で覆われていて、この外筒(22)と炉体(2)との間にジャケット部(3)が構成されている。外筒(22)の材質としては、炉体において上記したと同様の金属材料が用いられ、炉体と同一の材料が用いられていてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。
【００１１】
かかる炉体(2)および外筒(22)を構成する材料としては、耐熱性、剛性、被焼成物加熱ガス(C)などに対する耐食性などの点で、通常はハステロイ、インコネルを始めとするニッケル合金、ステンレス鋼、炭素鋼などの金属材料が用いられ、特に被焼成物(B)から副生物が生成する場合、被焼成物(B)と接する炉体(2)は、この副生物に対しても耐食性のある材料が選択されて用いられる。
【００１２】
本発明の焼成炉(1)では、炉体(2)内に被焼成物(B)が収納される。被焼成物(B)は、粉末状のものであり、被焼成物の形状は特に限定されるものではなく、例えば球状、円柱状、円筒状であってもよい。また破砕したのちの破砕物のような不定形であってもよい。被焼成物の大きさは通常１０μｍ〜１ｃｍ程度である。
【００１３】
被焼成物(B)としては、例えば特許文献２〔特開２００３−４８７６８号公報〕、特許文献３〔特開２００３−６３８５４号公報〕に記載されるようなアルミナを得るためのアルミナ前駆体、酸化チタンを得るための酸化チタン前駆体、酸化ジルコニウムを得るための酸化ジルコニウム前駆体などが挙げられる。また、特許文献４〔特開２０００−２２９２３９号公報〕に記載されるような、粉末状の触媒体を得るための触媒体前駆体なども挙げられる。
【００１４】
図１に示す焼成炉(1)は、被焼成物(B)を炉体(2)の上部から被焼成物供給管(4)を通じて供給し、収納する。本発明の焼成炉(1)は、被焼成物(B)を断続的に繰り返して、または連続的に供給しながら、炉体(2)から焼成後の焼成物(A)を抜き出すことにより、被焼成物(B)に炉体(2)内を移動させながら、加熱、焼成する連続層型焼成炉であってもよい。また、回分操作により、被焼成物(B)を収納したのち、炉体(2)内を移動させることなく、固定された状態で被焼成物加熱ガス(C)により加熱し、焼成する固定層型焼成炉であってもよい。本発明の焼成炉(1)は、被焼成物(B)を流動化させないので、連続層型焼成炉であることが被焼成物(B)の滞留時間を均一化できて、好ましい。
【００１５】
被焼成物加熱ガス(C)は、被焼成物(B)を加熱するためのガスであって、例えば酸素、窒素、空気などのほか、被焼成物(B)と反応させながら加熱するための水蒸気、塩化水素、水素、窒素酸化物、硫黄酸化物なども挙げられる。被焼成物加熱ガス(C)は、例えば電熱ヒーター、燃焼炉などの加熱装置(図示せず)により加熱されたのちに供給される。被焼成物加熱ガス(C)は、一つのガス供給管(5)から供給されてもよいし、２以上のガス供給管(5)から供給されてもよい。被焼成物加熱ガス(C)の温度は通常、焼成温度か、これ以上の温度であり、例えば１００℃〜１５００℃、好ましくは５００℃以上である。被焼成物加熱ガス(C)の供給量は、十分に加熱し得る程度、即ち通常は線速度０．０１Ｎｍ／秒以上であり、被焼成物を流動化させない程度、即ち、被焼成物(B)の形状、粒子径、嵩密度などにもよるが、通常は線速度１０Ｎｍ／秒以下である。
【００１６】
被焼成物加熱ガス(C)は、ガス供給管(5)を通じて炉体(2)の下から供給され、炉体(2)を通過して上方に抜け、ガス排出管(6)を通って排出される。被焼成物加熱ガス(C)が被焼成物(B)を通過する間に、被焼成物(B)は、この被焼成物加熱ガス(C)と接触して加熱され、焼成される。
【００１７】
炉体(2)で被焼成物(B)を加熱し、焼成することにより粉末状の焼成物(A)が得られるが、かかる焼成物(A)は、炉体(2)の下方に備えられたダンパー(7)を開けることで、外部に取り出される。図１に示す焼成炉(1)では、通常の焼成炉と同様に、ダンパー(7)が２重に設けられていて、これらのダンパー(7)を交互に開閉することで、被焼成物加熱ガス(C)の外部への吹き抜けを防止しつつ、焼成物(A)を外部に取り出している。
【００１８】
本発明の焼成炉(1)は、炉体(2)の内壁面(21)を加熱する加熱器(3)が備えられている。加熱器(3)は、例えば炉体(2)に取り付けられた電気ヒーター、塩浴、スチームなどの熱媒体により加熱するヒーターなどであってもよいが、図１に示す焼成炉(1)では、かかる加熱器(3)が、炉体(2)の外側に設けられたジャケット部(3)であり、このジャケット部(3)にジャケット加熱ガス(D)を供給することにより内壁面(21)を加熱するものである。
【００１９】
内壁面(21)の加熱温度は通常、焼成温度か、これ以上の温度、例えば１００℃〜１５００℃、好ましくは５００℃以上であり、この温度に加熱されたジャケット加熱ガス(D)を用いて加熱すればよい。ジャケット加熱ガス(D)は、例えば電熱ヒーター、燃焼炉などの加熱装置(図示せず)により加熱されたのちに供給される。ジャケット加熱ガス(D)の供給量は、ジャケット部(3)を十分に加熱し得る点で、通常は線速度０．０１Ｎｍ／秒以上であり、実用性の点で、通常は２０Ｎｍ／秒以下である。
【００２０】
ジャケット加熱ガス(D)は、被焼成物(B)を加熱するために炉体(2)に供給される被焼成物加熱ガス(C)の一部を分岐したものであってもよい。このように分岐したガスを用いることにより、被焼成物加熱ガス(C)と同程度の温度で内壁面(21)を加熱する結果、被焼成物(B)をより均一に加熱して焼成することができ、好ましい。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はかかる実施例により限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
図１に示すように、内径４００ｍｍφ、高さ２３００ｍｍの円筒形状のＳＵＳ３０４製炉体(2)の外側に、２０ｍｍの間隔を空けて円筒形状のＳＵＳ３０４製外筒(22)が備えられて、ジャケット部(3)が形成された焼成炉(1)に、炉体(2)の上部の被焼成物供給管(4)から、直径１．５ｍｍφ、長さ３．０ｍｍの円柱状のアルミナ製被焼成物〔真密度４０００ｋｇ／ｍ3、かさ密度１３３０ｋｇ／ｍ3、空隙率０．３７７、熱容量０．８１ｋＪ／Ｋ／ｋｇ〕(B)１５０ｋｇを充填し、炉体(2)内に固定した状態で、下から８００℃の空気(C)を５０Ｎｍ3／ｈの流量で供給しつつ、ジャケット部(3)に８００℃の空気(D)を５０Ｎｍ3／ｈの流量で供給したときの、ジャケット部(3)下部のガス供給管(5)の近傍における炉体(2)内の水平方向の温度分布をコンピューターシミュレーションにより求めた。結果を図３に示す。なお、シミュレーションには、米国Ｆｌｕｅｎｔ社製の「ＦＬＵＥＮＴ  Ｖｅｒ．６．０」を用い、乱流条件、標準ｋ−ε、対称面モデルにて行った。
【００２３】
比較例１
ジャケット部(3)への空気の供給を止めた以外は実施例１と同様にして温度分布を求めた。結果を図３に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の焼成炉の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】従来の焼成炉の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図３】炉体内における被焼成物の温度分布のシミュレーション結果を示す図であり、横軸は炉体中心軸(Ｌ)からの距離（ｍ）を、縦軸は温度（℃）をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００２５】
１：焼成炉          1'：焼成炉
２：炉体            21：内壁面          22：外筒
３：ジャケット部    ４：被焼成物供給管  ５：ガス供給管
６：ガス排出管      ７：ダンパー        Ｌ：中心軸
Ａ：焼成物          Ｂ：被焼成物        Ｃ：被焼成物加熱ガス
Ｄ：ジャケット加熱ガス
【図１】
2006057975.tif 000003
【図２】
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【図３】
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