(57)【要約】【課題】得られたガラスビーズの粒度分布を広い範囲に亘って分散させずに、しかも、効率よくガラスビーズを得ることができ、また、得られたガラスビーズの表面にはひげ状物のないガラスビーズの製造方法を提供する。【解決手段】ガラス溶融炉から溶融したガラスを流下させ、軟化点以下にまで冷却してガラスロッドとし、前記ガラスロッドの先端部に１０００〜２０００℃の１次高温流体を吹き付けることにより、前記ガラスロッドを溶融するとともにガラス粒子として吹き飛ばし、前記吹き飛ばされたガラス粒子を冷却してガラスビーズを製造することを特徴とする。【選択図】  図１
2004224679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融炉から溶融したガラスを流下させ、軟化点以下にまで冷却してガラスロッドとし、前記ガラスロッドの先端部に１０００〜２０００℃の１次高温流体を吹き付けることにより、前記ガラスロッドを溶融するとともにガラス粒子として吹き飛ばし、前記吹き飛ばされたガラス粒子を冷却してガラスビーズを製造することを特徴とするガラスビーズの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス溶融炉から前記ガラスロッドを所定の速度で、前記１次高温流体中に送ることを特徴とする請求項１に記載のガラスビーズの製造方法。
【請求項３】
前記ガラス溶融炉から前記ガラスロッドを複数隣接させて引き出し、前記各ガラスロッドの引き出しの際に、前記ガラスロッドをその隣接方向及び前記１次高温流体の吹き付け方向に移動しないように規制することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスビーズの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス粒子が吹き飛ばされる際に８００〜１８００℃の２次高温流体を吹き付けるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガラスビーズの製造方法。
【請求項５】
前記１次高温流体を吹き付ける前に、前記ガラスロッドを２００〜６００℃に予熱することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガラスビーズの製造方法。
【請求項６】
前記溶融したガラスは、溶融炉の周辺の空気により冷却されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガラスビーズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスビーズの製造方法に関する。更に、詳細には、所定の容器に収容されて放射性廃液を処理するために使用されるガラスビーズ製造に好適なガラスビーズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガラスビーズの製造方法には、溶融ガラスに高温流体を吹き付けて、前記溶融ガラスを粒子状に分散させて、分散したガラス粒子をその表面張力によって球状化するものがある（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公４２−２０７１３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特公５０−１６９７９号公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガラスビーズの製造方法では、溶融ガラスをそのままでフィードローラーを介して高温流体を吹き付ける位置まで送るようにしていたため、高温流体を吹き付けるまでに溶融ガラスの形状が変化してしまい、得られたガラスビーズの粒度分布が広い範囲に亘って分散していた。また、得られたガラスビーズの形状は、粘度の高い溶融ガラスに高温流体を吹き付けてビーズ状に形成するためにガラスビーズの表面にひげ状物が残り、ガラスビーズを所定の空間に充填して使用する場合等には非常に充填効率が悪いものであった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、得られたガラスビーズの粒度分布を広い範囲に亘って分散させずに、しかも、効率よくガラスビーズを得ることができ、また、得られたガラスビーズの表面にはひげ状物のないガラスビーズの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭気検討の結果、溶融ガラスに直接高温流体を吹き付ける代わりに、溶融ガラスを空気等により軟化点以下にまで冷却して固形状のガラスロッドとしてから、前記ガラスロッドを連続的に高温流体へ供給し、ガラス粒子として吹き飛ばすことにより、ガラスビーズを粒度分布が広い範囲に亘って分散しないように製造できるという知見を得、上記課題を解決すること見出した。
即ち、本発明のガラスビーズの製造方法は、請求項１に記載の通り、ガラス溶融炉から溶融したガラスを流下させ、軟化点以下にまで冷却してガラスロッドとし、前記ガラスロッドの先端部に１０００〜２０００℃の１次高温流体を吹き付けることにより、前記ガラスロッドを溶融するとともにガラス粒子として吹き飛ばし、前記吹き飛ばされたガラス粒子を冷却してガラスビーズを製造することを特徴とする。
また、請求項２に記載のガラスビーズの製造方法は、請求項１に記載のガラスビーズの製造方法において、前記ガラス溶融炉から前記ガラスロッドを所定の速度で、前記１次高温流体中に送ることを特徴とする。
また、請求項３に記載のガラスビーズの製造方法は、請求項１又は２に記載のガラスビーズの製造方法において、前記ガラス溶融炉から前記ガラスロッドを複数隣接させて引き出し、前記各ガラスロッドの引き出しの際に、前記ガラスロッドをその隣接方向及び前記１次高温流体の吹き付け方向に移動しないように規制することを特徴とする。
また、請求項４に記載のガラスビーズの製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載のガラスビーズの製造方法において、前記ガラス粒子が吹き飛ばされる際に８００〜１８００℃の２次高温流体を吹き付けるようにしたことを特徴とする。
また、請求項５に記載のガラスビーズの製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載のガラスビーズの製造方法において、前記１次高温流体を吹き付ける前に、前記ガラスロッドを２００〜６００℃に予熱することを特徴とする。
また、請求項６に記載のガラスビーズの製造方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載のガラスビーズの製造方法において、前記溶融したガラスは、溶融炉の周辺の空気により冷却されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前記ガラスビーズの原料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＭｎＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなどの無機酸化物を使用することができる。
前記ガラスビーズの原料は、溶融炉において５００〜１１００℃に加熱して溶融させ、本発明では、この溶融したガラスを、溶融炉のノズルから流下させる等して、溶融炉の周辺の空気等により、ガラスの軟化点（６００℃）以下にまで冷却して固形状のガラスロッドとして使用する。
尚、前記ガラスロッドの形状をより安定なものとするには、溶融炉のノズル近傍において溶融炉から流下させたガラスをガラスの軟化点以下の温度を有する流体を吹き付けることが好ましい。その一例として、溶融炉周囲の空気を使用することができる。
前記ガラスロッドの先端部には、１０００〜２０００℃の１次高温流体が吹き付けられ、前記先端部を溶融するとともにガラスロッドからガラス粒子として吹き飛ばされる。そして、吹き飛ばされたガラス粒子は、浮遊状態において表面張力により球状化されるとともに冷却されてガラスビーズとなる。
尚、所望するガラスビーズの径に合わせて、前記ガラスロッドのロッド径を調整することで、所望の径付近で狭い範囲の粒度分布を有するガラスビーズが得られる。
また、前記１次高温流体は、ガラスロッドの先端部を溶融して、ガラス粒子として吹き飛ばされる程度の温度、即ち、１０００〜２０００℃の温度を有するものであればよい。その生成一例として、ガスバーナー等を使用することができる。
【０００８】
前記ガラスロッドを、溶融炉のノズルから隣接させて複数列引き出すようにした場合には、隣接するガラスロッドが互いに重なり合う等して干渉する場合がある。この状態で１次高温流体が吹き付けられると、製造されるガラスビーズの粒径が所望のものよりも大きくなってしまうことがある。このため、前記各ガラスロッドが、前記ガラスロッドの隣接方向及び前記１次高温流体の吹き付け方向に移動しないように規制することが好ましい。
【０００９】
また、前記ガラスロッドは、１次高温流体が吹き付けられるまでの間に、室温レベルまで冷却されてしまうおそれがある。その結果、１次高温流体を吹き付けてガラスロッドの先端部を溶融するために多くの時間を必要となる。これを解消するために、ガラスロッドは１次高温流体が吹き付けられる前にヒーター等により予熱されることが好ましい。この予熱の温度は、ガラスの軟化点以下であれば特に制限はないが、２００〜６００℃で予熱されることが好ましく、更に、好ましくは、４００〜５００℃で予熱されることが好ましい。
【００１０】
前記１次高温流体により、溶融されるとともに吹き飛ばされたガラス粒子は、空気中で冷却される際に表面張力により球状化するものである。しかしながら、ガラスロッドから吹き飛ばされる際にひげ状物が表面に形成されることがある。そこで、ガラス粒子が吹き飛ばされる際に再度表面のみが溶融する程度に２次高温流体を吹き付けることが好ましい。この場合の高温流体の温度は、ガラスビーズの表面に形成されようとするひげ状物を溶融できる温度であれば特に制限はない。尚、ガラスビーズの球状化のための冷却を妨げすぎると生産性に悪影響を与えるため、その温度は８００〜１８００℃にすることが好ましい。また、前記２次高温流体の吹き付け方向は、ガラス粒子が１次高温流体内になるべく長くとどまることができるように、ガラス粒子の移動方向と平行とすることが好ましい。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明のガラスビーズの製造方法の一実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のガラスビーズの製造方法に使用されるガラスビーズの製造装置１の一例の斜視図で、図２は同側面図である。
図中２はガラス溶融炉、３はフィードローラー、４はナイフエッジ、５は１次加熱ガスバーナーを示す。
前記装置を用いたガラスビーズの製造方法について以下に説明する。
まず、ガラス溶融炉１内にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ等の無機酸化物から構成されるガラスビーズの原料６を投入して、これを９３０℃の温度で溶融する。
前記ガラス溶融炉２において溶融したガラスは、溶融炉２の底面に等間隔で一列に２００個（４×５０列）配設されたノズル９から流下される。そして、装置周辺の空気により冷却されて表面温度が約５０℃の固形状のガラスロッド７（ロッド径０．８ｍｍ）となる。このガラスロッド７は、フィードローラー３により毎分０．３ｍの速度（引き出し量６ｋｇ／時）で、ノズル９の下方２００ｍｍまで送られる。ノズル９の下方にまで送られたガラスロッド７の先端部７ａには、ガラスロッド７の列に対して水平方向に２０ｍｍの間隔を存して設けられた１次加熱ガスバーナー５（バーナースリット幅３００ｍｍ）により、１次高温流体（１５００℃、ブタンガス量４．１ｍ３／時、エア量２４０ｍ３／時）が吹き付けられる。この１次高温流体の吹き付けにより溶融状態で吹き飛ばされたガラス粒子は、空中で表面張力により球状化され、装置周辺の空気により冷却されてガラスビーズ８となる。
上記装置を使用して、粒径範囲が１．０〜２．８ｍｍのガラスビーズ８が１時間当たり５．４ｋｇ得られるように目標を設定して製造した。その結果、得られたガラスビーズの平均粒径は２．５ｍｍ、最小粒径は１．７ｍｍ、最大粒径は３．４８ｍｍとなり、９０％の粒径が前記粒径範囲内に収まることとなった。
【００１２】
尚、上記装置においては、ガラスロッド７は１次加熱ガスバーナー５の下流側１０ｍｍの地点であって、ガラスロッド７の先端部７ａから１０ｍｍ上方にナイフエッジ４が配置されるようにした。このようにして、１次加熱ガスバーナー５からの１次高温流体によって、ガラスロッド７が１次高温流体の吹き付け方向の下流側に移動しないようにした。
このナイフエッジ４の、１次加熱ガスバーナー５側の表面に、図３に示すように、ガラスロッド７の送り方向に合わせた溝１１を設けるようにすれば、隣接するガラスロッド７が相互に干渉して粒径の大きなガラスビーズ８となることを防ぐことができる。尚、溝１１の断面形状については、図示したような断面三角形状に限定されるものではなく、ガラスロッド７のその隣接する方向及び１次高温流体の吹き付け方向への移動が規制できるものであれば、断面矩形状等任意の形状であってよい。尚、このナイフエッジ４は、ＳＵＳ製の板等の金属板により構成することができる。
【００１３】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図４は、図１のガラスビーズの製造装置１を変形したもので、ガラス溶融炉２のノズル９の近傍に冷却用のバーナー１０を設けたものである。
本実施例では、ガラス溶融炉２のノズル９近傍に冷却用のバーナー１０を設け、バーナー１０からガラス冷却用の空気（約２５℃）が吹出すようにしている。このようにノズル９近傍において、７００〜８００℃の溶融ガラスを、軟化点（６００℃）以下にまで素早く冷却することで、フィードローラー３に送られるまでのガラスロッド７の形状をより安定なものとすることができ、最終的に得られるガラスビーズ８の粒度分布は広い範囲に亘ってより分散しないことになる。
【００１４】
次に、本発明の更なる他の実施例について説明する。図５は、図１のガラスビーズの製造装置１を、ガラスロッド７をその水平方向から対面して挟むようにして、フィードローラー３とナイフエッジ４の間にヒーター１２設けたものである。
前記ヒーター１２は、セラミック抵抗器及び反射板により構成され、ガラスロッド７の表面温度を２００℃程度にまで上昇させることができる。
本実施例では、ガラスロッド７の先端部７ａを１次加熱ガスバーナー５で溶融する前に、前記ヒーター１２により予熱するものである。その結果、ガラスロッド７の先端部７ａをバーナー５により溶融させるのに時間を短縮することができる。従って、フィードローラー３の送り速度を速くすることができ、高速に大量のガラスビーズ８を製造することができることになる。
【００１５】
次に、本発明の更なる別の他の実施例について説明する。図６は、図１のガラスビーズの製造装置１を変形したもので、２次加熱ガスバーナー１３を、１次加熱バーナー５の下流側２００ｍｍの地点の１００ｍｍ上方に、その吹出し方向を、吹き飛ばされたガラス粒子の移動方向に対して４５度斜め下方となるようにして設け、吹き飛ばされたガラス粒子のそれぞれを加熱できるようにしたものである。
本実施例では、ガラスロッド７の先端部７ａから、溶融した状態のガラスがガラス粒子８’として吹き飛ばされる際に形成されるひげ状物を、２次加熱バーナー１３により形成される２次高温流体（１４００℃、ブタンガス量３．０ｍ３／時、エア量２００ｍ３／時）で、再度溶融するようにしたものである。その結果、ガラスビーズ８の表面にひげ状物が形成されるのを防ぐことができる。
尚、本実施例では、２次加熱バーナー１３を設ける位置については、１次加熱バーナー５により吹き飛ばされたガラス粒子８’の軌道に対して、逆方向でなければ、特に制限されるものではない。
尚、上述した他の実施例においては、１次加熱バーナー５により溶融され、吹き飛ばされたガラス粒子は、装置周辺の空気により冷却されるようにしたものであるが、この冷却については、必ずしも空気によってなされるものだけに限定されるものでなく、例えば、水を噴霧する等により冷却するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のガラスビーズの製造方法によれば、溶融したガラスを一度冷却してガラスロッドとしてから、再度溶融するとともにガラス粒子として吹き飛ばし、これを冷却することでガラスビーズを製造するようにしたため、ガラスビーズの粒度分布が広い範囲に亘って分散させずに歩留まりよくガラスビーズを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラスビーズの製造方法に使用されるガラスビーズの製造装置の斜視図
【図２】図１の装置を説明するための側面図
【図３】図１の装置のナイフエッジの変更例の説明図
【図４】図１の装置の変形例の説明図
【図５】図１の装置の変形例の説明図
【図６】図１の装置の変形例の説明図
【符号の説明】
１    ガラスビーズの製造装置
２    ガラス溶融炉
３    フィードローラー
４    ナイフエッジ
５    １次加熱バーナー
６    ガラス原料
７    ガラスロッド
８    ガラスビーズ
８’  吹き飛ばされたガラス粒子
９    ノズル
１０    冷却バーナー
１１    ナイフエッジ
１２    ヒーター
１３    ２次加熱バーナー
【図１】
2004224679.tif 000003
【図２】
2004224679.tif 000004
【図３】
2004224679.tif 000005
【図４】
2004224679.tif 000006
【図５】
2004224679.tif 000007
【図６】
2004224679.tif 000008