專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置以及無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法。
背景技術(shù)：
無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子通常采用如下方法進(jìn)行制造即讓原料粉體(在本說(shuō)明書(shū)中與無(wú)機(jī)質(zhì)粉體具有相同的含義)在由燃燒裝置(氣體燃燒器)產(chǎn)生的、溫度為該原料粉體的熔融溫度或以上的燃燒火焰(燃燒氣體)中通過(guò)，利用粉體熔融爐將該原料粉體熔融或軟化，從而使其球狀化。目前正在進(jìn)行的研究旨在有效地實(shí)現(xiàn)由這樣的熔融或軟化所產(chǎn)生的球狀化，且獲得穩(wěn)定的高球狀化率。
日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-166161號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其將粉體熔融爐中火焰形成區(qū)的氣氛(燃燒氣體)溫度維持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)，從而制造出無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。
日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-346318號(hào)公報(bào)公開(kāi)了在原料粉體供給管的短的尖端部分(the short tip portion)內(nèi)設(shè)置特定的火焰穩(wěn)定板和特定形狀的擴(kuò)散手段的球狀粒子用燃燒器。

發(fā)明內(nèi)容
也就是說(shuō)，本發(fā)明所涉及的要點(diǎn)如下(1)一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其將無(wú)機(jī)質(zhì)粉體從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路供給到粉體熔融爐中的燃燒火焰中，經(jīng)由熔融或軟化而使無(wú)機(jī)質(zhì)粉體球狀化，其中在上述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中安裝著粉體分散板；以及(2)一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法，其中使用了上述(1)所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置。


圖1是表示本發(fā)明的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
圖2表示一個(gè)實(shí)例，左圖為安裝著本發(fā)明的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置所使用的2片粉體分散板的氣體噴嘴的剖面圖，以及右圖為從粉體熔融爐側(cè)觀察到的該氣體噴嘴的圖面。
圖3是更詳細(xì)地橫向表示圖1所示的燃燒裝置3的一個(gè)例子的示意圖。
圖4表示的是本發(fā)明的粉體分散板的一個(gè)例子，(I)網(wǎng)狀，(II)蓮藕狀，(III)蜂窩狀，或者(IV)開(kāi)孔形狀為不定形。
符號(hào)說(shuō)明1原料粉體送料器 2原料輸送用氣體供給通路3燃燒裝置(氣體燃燒器)4原料粉體供給通路5燃料氣體供給通路6燃燒用氣體供給通路7燃料氣體供給通路8燃燒用氣體供給管9燃燒火焰10、A、B粉體分散板11氣體噴嘴 12粉體熔融爐13燃燒裝置外筒具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置以及無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法，其中當(dāng)原料粉體為大粒徑粒子時(shí)，也可以有效地制造球狀化率較高且優(yōu)良的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其中當(dāng)原料粉體為大粒徑粒子時(shí)，該裝置也可以適于使用；根據(jù)這樣的制造裝置，當(dāng)原料粉體為大粒徑粒子時(shí)，也可以有效地制造球狀化率較高且優(yōu)良的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。
通過(guò)下述說(shuō)明，可以清楚地了解本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)以及其它優(yōu)點(diǎn)。
在經(jīng)由熔融或軟化而得以球狀化的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方面，以前為了追求高效率并獲得穩(wěn)定的高球狀化率而進(jìn)行研究的裝置，例如日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-166161號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的裝置，因?yàn)闇囟日{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)成為必須的構(gòu)成，因而不得不使裝置的構(gòu)成變得復(fù)雜一些。日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-346318號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的裝置在向火焰中噴射原料粉體時(shí)，因原料粉體的滯留狀態(tài)不穩(wěn)定而使球狀化率的穩(wěn)定性存在限制，特別是在原料粉體的平均粒徑為50μm或以上的大粒徑粒子的情況下，高球狀化率的穩(wěn)定是不夠充分的。
在此，所謂無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子是指以無(wú)機(jī)質(zhì)粉體為原料而制造的球狀化粒子，其中所述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體含有用下式(1)表示的成分。
xAmOn·yBpOq(1)(式中A以及B為任意的金屬原子，x≥1；y≥0；m、n、p以及q≥1)作為用式(1)表示的成分，例如可以列舉出Al2O3、SiO2、MgO、TiO2、3Al2O3·2SiO2、MgO·Al2O3、MgO·SiO2、2MgO·SiO2、ZrO2·SiO2等。
本發(fā)明的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置的較大的特征之一在于在燃燒裝置中的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路上安裝著預(yù)定的粉體分散板。原料粉體分散在原料輸送用氣體中，而且在這樣的狀態(tài)下，通過(guò)燃燒裝置的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路而供給至粉體熔融爐，此時(shí)，如果原料粉體的分散性差，則在球狀化過(guò)程中，粒子彼此之間產(chǎn)生熱粘接，導(dǎo)致形狀變壞，同時(shí)引起粒徑增加。另外，當(dāng)原料粉體的投入速度較大且原料粉體在粉體熔融爐中的滯留時(shí)間較短時(shí)，則原料粉體不會(huì)充分球狀化，從而不能得到優(yōu)質(zhì)的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。這種傾向在原料粉體為大粒徑粒子時(shí)尤其顯著。在本發(fā)明的制造裝置中，原料粉體通過(guò)安裝在燃燒裝置中的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路上的預(yù)定的粉體分散板進(jìn)入粉體熔融爐，由此可以推測(cè)本發(fā)明的制造裝置能夠以良好的分散狀態(tài)將原料粉體供給至燃燒火焰中，而且原料粉體通過(guò)與粉體分散板的碰撞，導(dǎo)致向粉體熔融爐的投入速度降低，從而能夠以適度的滯留時(shí)間將原料粉體維持在燃燒火焰中。因此，根據(jù)本發(fā)明的制造裝置，即使在原料粉體為大粒徑粒子的情況下，也能夠有效地制造由單一分散體構(gòu)成的、球狀化率高而良好的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。本發(fā)明的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法使用這樣的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置，根據(jù)該方法，能夠有效地制造如上所述的良好的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。
此外，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂“球狀化率”是指球形度為0.98或以上的粒子在無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子中的重量比(％)。球形度可以采用下述方法來(lái)求出首先，利用光學(xué)顯微鏡或數(shù)字式示波器(例如，KEYENCE公司制、VH-8000型)獲得該粒子的圖像(照片)，并將得到的圖像進(jìn)行圖像解析，由此求出該粒子的粒子投影斷面的面積以及該斷面的周長(zhǎng)；其次，計(jì)算[面積與粒子投影斷面的面積(mm2)相同的真圓的圓周長(zhǎng)(mm)]/[粒子投影斷面的周長(zhǎng)(mm)]，并對(duì)任意的50個(gè)無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子，將各自得到的值進(jìn)行平均，其平均值即為球形度。
所謂“由單一分散體構(gòu)成的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子”，是指原料粉體粒子彼此之間實(shí)質(zhì)上沒(méi)有產(chǎn)生熱粘接而與各個(gè)原料粉體相對(duì)應(yīng)所得到的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子是否處于這樣的狀態(tài)，利用光學(xué)顯微鏡或數(shù)字式示波器(例如，KEYENCE公司制、VH-8000型)觀察該粒子的圖像，這樣便可以很容易地進(jìn)行判斷。
在本說(shuō)明書(shū)中，“平均粒徑”按以下的方法求出。也就是說(shuō)，從無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的粒子投影斷面看，球形度＝1時(shí)測(cè)定直徑(mm)，另一方面，當(dāng)球形度＜1時(shí)，測(cè)定隨機(jī)取向的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的長(zhǎng)軸徑(mm)和短軸徑(mm)，并求出(長(zhǎng)軸徑+短軸徑)/2的值，對(duì)于任意的100個(gè)無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子，將各自得到的值進(jìn)行平均，該平均值便設(shè)定為平均粒徑(mm)。長(zhǎng)軸徑和短軸徑的定義如下所述使粒子在平面上處于穩(wěn)定，用2根平行線夾住所述粒子在平面上的投影像時(shí)，該平行線的間隔變?yōu)樽钚〉牧Ｗ拥膶挾确Q(chēng)為短軸徑，另一方面，用該平行線的垂直方向上的2根平行線夾住粒子時(shí)的距離稱(chēng)為長(zhǎng)軸徑。無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的長(zhǎng)軸徑和短軸徑可以采用下述的方法求出即獲取該粒子的圖像(照片)，然后將得到的圖像進(jìn)行圖像解析。此外，在原料粉體的情況下，也同樣地求出“平均粒徑”。
具體地說(shuō)，所謂本發(fā)明的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置是這樣一種裝置，其將無(wú)機(jī)質(zhì)粉體從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路供給到粉體熔融爐中，然后在該熔融爐內(nèi)使該粉體通過(guò)燃燒火焰，經(jīng)由熔融或軟化后，使無(wú)機(jī)質(zhì)粉體得以球狀化，另外，在所述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中安裝著粉體分散板。此外，本發(fā)明的裝置能夠以從前的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造。
下面舉出合適的具體例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的裝置以及制造方法并不限于以下的具體例。
本發(fā)明的制造裝置具有燃燒裝置和粉體熔融爐。燃燒裝置例如由多重管結(jié)構(gòu)構(gòu)成，優(yōu)選由同心多重管結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中多重管結(jié)構(gòu)從中心起依次具有無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路，配置在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的外周的燃料氣體供給通路，以及配置在燃料氣體供給通路的外周的燃燒用氣體供給通路；另外，在上述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中安裝著粉體分散板。燃燒裝置與粉體熔融爐通常通過(guò)燃燒裝置的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路、燃料氣體供給通路以及燃燒用氣體供給通路各自的噴出口進(jìn)行連接。
無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中的粉體分散板的安裝位置以及安裝片數(shù)并沒(méi)有特別的限制，從以更好的分散狀態(tài)將原料粉體供給至燃燒火焰中、以更為適度的滯留時(shí)間將原料粉體維持在燃燒火焰中的角度考慮，優(yōu)選在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中粉體熔融爐側(cè)的一端附近安裝至少1片粉體分散板。
此外，所謂“無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中粉體熔融爐側(cè)的一端附近”是指這樣的一個(gè)位置，它位于該供給通路側(cè)，且沿著該供給通路的長(zhǎng)度方向，從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)的一端的、與該供給通路的長(zhǎng)度方向垂直的斷面的中心起算，其間的直線距離相當(dāng)于超過(guò)該供給通路全長(zhǎng)的0％但不高于20％的長(zhǎng)度，優(yōu)選為相當(dāng)于1～10％的長(zhǎng)度。
無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的構(gòu)成通常是在圓管的頂端部分安裝氣體噴嘴。該氣體噴嘴位于無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)，氣體噴嘴的粉體熔融爐側(cè)的一端相當(dāng)于無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)的一端。因此，作為在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)的一端附近安裝至少1片粉體分散板的具體方案，可以列舉出在該氣體噴嘴內(nèi)安裝至少1片粉體分散板的方案。從原料粉體的分散性和在火焰中的滯留狀態(tài)變得更加穩(wěn)定的角度考慮，優(yōu)選在氣體噴嘴內(nèi)安裝1片粉體分散板，更為優(yōu)選的是安裝2片。此外，在安裝2片或以上的粉體分散板的情況下，優(yōu)選以各粉體分散板不相接觸的方式進(jìn)行安裝。
圖1是表示本發(fā)明的制造裝置的一個(gè)例子的示意圖，其中在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)的一端附近安裝有1片粉體分散板。在該圖中，粉體分散板10安裝在氣體噴嘴11內(nèi)。在圖1中，從原料粉體送料器1中每次排出一定量的原料粉體，使用由原料輸送用氣體供給通路2導(dǎo)入的原料輸送用氣體(氧氣或富氧的空氣，圖中為氧氣)進(jìn)行輸送，以供給至燃燒裝置3內(nèi)的原料粉體供給通路4。用管將原料粉體送料器1與原料粉體供給通路4連接起來(lái)，在該管的途中，也可以任意地安裝至少1片與本發(fā)明的粉體分散板同樣的粉體分散板。在圖1中，燃燒裝置3通過(guò)其剖面示意地表示出來(lái)。燃料氣體(丙烷、丁烷、甲烷、LPG等)以及燃燒用氣體(氧氣或富氧的空氣)分別由供給源導(dǎo)入到燃料氣體供給通路7和燃燒用氣體供給管8，然后分別供給至燃燒裝置3內(nèi)的燃料氣體供給通路5和燃燒用氣體供給通路6。燃燒裝置3與粉體熔融爐12連接，在粉體熔融爐12內(nèi)形成燃燒火焰9。原料粉體被供給至燃燒裝置3內(nèi)的原料粉體供給通路4，并通過(guò)安裝在原料粉體供給通路4中的粉體分散板10，利用原料輸送用氣體向燃燒火焰9內(nèi)噴射，經(jīng)由熔融或軟化，在表面張力的作用下，最終使原料粉體實(shí)現(xiàn)球狀化。
另外，圖2表示一個(gè)實(shí)例，左圖為安裝著本發(fā)明的制造裝置所使用的2片粉體分散板的氣體噴嘴的剖面圖，以及右圖為從粉體熔融爐側(cè)觀察到的該氣體噴嘴的圖面。在該圖中，氣體噴嘴11內(nèi)安裝的2片粉體分散板A和B以相隔最遠(yuǎn)的狀態(tài)而存在。當(dāng)在氣體噴嘴內(nèi)安裝2片粉體分散板時(shí)，這樣的安裝是特別優(yōu)選的。
圖3是更詳細(xì)地橫向表示圖1所示的燃燒裝置3的一個(gè)例子的示意圖(虛線部分，略)。在該圖中，左側(cè)是無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路(原料粉體供給通路4)的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)，右側(cè)是無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路(原料粉體供給通路4)的粉體熔融爐側(cè)。箭頭分別表示通過(guò)原料粉體供給通路4內(nèi)的原料粉體的方向、通過(guò)燃料氣體供給通路5內(nèi)的燃料氣體的方向、以及通過(guò)燃燒用氣體供給通路6內(nèi)的燃燒用氣體的方向。另外，覆蓋燃燒用氣體供給通路6外側(cè)的燃燒裝置外筒用13表示。氣體噴嘴通常安裝在圖中虛線橢圓所示的位置。
再者，也可以在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)的一端附近安裝至少1片粉體分散板。在這種情況下，粉體分散板安裝在構(gòu)成無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的圓管中。此外，所謂“無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)的一端附近”是指這樣的一個(gè)位置，它位于該供給通路側(cè)，且沿著該供給通路的長(zhǎng)度方向，從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)的一端的、與該供給通路的長(zhǎng)度方向垂直的斷面的中心起算，其間的直線距離相當(dāng)于超過(guò)該供給通路全長(zhǎng)的0％但不高于20％的長(zhǎng)度，優(yōu)選為相當(dāng)于1～10％的長(zhǎng)度。當(dāng)在圓管中安裝粉體分散板時(shí)，從原料粉體的分散性和在火焰中的滯留狀態(tài)變得更加穩(wěn)定的角度考慮，優(yōu)選在圓管中安裝1片粉體分散板，更優(yōu)選的是安裝2片。
因此，作為本發(fā)明的制造裝置，也可以在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)的一端附近、以及在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)的一端附近，分別安裝至少1片粉體分散板。
粉體分散板的安裝狀態(tài)沒(méi)有特別的限制，但是從原料粉體的分散性以及在火焰中的滯留狀態(tài)變得更加穩(wěn)定的角度考慮，優(yōu)選的安裝狀態(tài)是，與無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的長(zhǎng)度方向大致垂直，且與安裝位置的、和無(wú)機(jī)質(zhì)供給通路的長(zhǎng)度方向垂直的斷面形狀相匹配。
從原料粉體的分散性以及在火焰中的滯留狀態(tài)變得更加穩(wěn)定的角度考慮，下面就粉體分散板優(yōu)選的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。粉體分散板的開(kāi)孔率優(yōu)選為25～95％，更優(yōu)選為40～90％，進(jìn)一步優(yōu)選為50～85％。另外，作為平均孔徑，以換算圓直徑(指具有相同孔面積的圓直徑)計(jì)，優(yōu)選為0.1～5mm，更優(yōu)選為0.2～4mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5～3mm。粉體分散板的最大開(kāi)孔直徑以換算圓直徑計(jì)，優(yōu)選為1～30mm，更優(yōu)選為2～20mm。粉體分散板的厚度當(dāng)以相對(duì)于粉體分散板的換算圓直徑的比例(厚度/換算圓直徑)表示時(shí)，優(yōu)選為5～50％，更優(yōu)選為10～40％。
在此，所謂粉體分散板的開(kāi)孔率被定義為開(kāi)孔部的整個(gè)正交投影的面積在粉體分散板的整個(gè)正交投影的面積中所占的比例(開(kāi)孔部的整個(gè)正交投影的面積/粉體分散板的整個(gè)正交投影的面積)。所謂平均孔徑被定義為所有開(kāi)孔部的換算圓直徑的平均值。所謂粉體分散板的換算圓的最大開(kāi)孔直徑被定義為整個(gè)開(kāi)孔部中最大的換算圓直徑。所謂粉體分散板的開(kāi)孔部的換算圓直徑被定義為面積與開(kāi)孔部的正交投影面積相同的圓直徑。
作為粉體分散板的形狀，例如可以列舉出網(wǎng)狀、開(kāi)孔的形狀為圓形或橢圓形的蓮藕狀、蜂窩狀、以及開(kāi)孔的形狀為異形以及不定形等。雖然并沒(méi)有特別的限制，但從便于制造的角度考慮，優(yōu)選的是選自網(wǎng)狀、蓮藕狀以及蜂窩狀之中的至少1種。在原料粉體為大粒徑粒子的情況下，從獲得球狀化率高、且優(yōu)良的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的角度考慮，更優(yōu)選為蓮藕狀和/或蜂窩狀，進(jìn)一步優(yōu)選為蓮藕狀。在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路上安裝2片或以上的粉體分散板的情況下，可以任意地使用具有同一形狀或不同形狀的粉體分散板，但優(yōu)選的粉體分散板的組合是，在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)的粉體分散板的平均孔徑大一些，而在粉體熔融爐側(cè)的粉體分散板的平均孔徑小一些。
圖4表示的是本發(fā)明的粉體分散板的一個(gè)例子，(I)網(wǎng)狀，(II)蓮藕狀，(III)蜂窩狀，或者(IV)開(kāi)孔形狀為不定形。
本發(fā)明的制造裝置的操作可以按照以前的方法進(jìn)行。另外，原料輸送用氣體的流速等優(yōu)選滿足以下的條件。
作為本發(fā)明所說(shuō)的原料粉體，只要是作為無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的原料使用，就沒(méi)有什么特別的限制，例如可以列舉出Al2O3、SiO2、莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)、TiO2、尖晶石(MgO·Al2O3)等氧化物、復(fù)合氧化物等。另外，原料粉體在供給本發(fā)明的制造裝置時(shí)的形態(tài)也沒(méi)有特別的限制。
原料粉體伴隨著原料輸送用氣體而供給至燃燒裝置，從而到達(dá)無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體分散板。作為此時(shí)的原料輸送用氣體的流速，優(yōu)選為2～20m/秒，更優(yōu)選為5～10m/秒。如果原料輸送用氣體的流速在這樣的范圍，則原料粉體在碰撞粉體分散板時(shí)可以得到足夠的分散性，而且可適度減速，從而使粉體熔融爐中的滯留時(shí)間恰倒好處。作為減速的程度，并沒(méi)有特別的限制，但當(dāng)將通過(guò)粉體分散板前的原料粉體的粒子速度設(shè)定為I0、通過(guò)粉體分散板后的原料粉體的粒子速度設(shè)定為I時(shí)，則優(yōu)選它們的比例I/I0(％)滿足I/I0≤50％。此外，I/I0通過(guò)測(cè)定原料粉體通過(guò)粉體分散板前后的通過(guò)速度來(lái)計(jì)算。通過(guò)速度例如可以通過(guò)光學(xué)方法(例如高速攝像等)求出。作為原料輸送用氣體中的原料粉體濃度，從確保原料粉體充分的分散性的角度考慮，優(yōu)選為0.1～10kg/Nm3，更優(yōu)選為0.5～5kg/Nm3。所謂在粉體熔融爐中的滯留時(shí)間，是指原料粉體從到達(dá)粉體熔融爐開(kāi)始至球狀化熔融粒子向燃燒火焰區(qū)域外飛散為止的時(shí)間，滯留時(shí)間隨原料粉體粒徑的不同而不同，但優(yōu)選的是0.001～5秒鐘左右。此外，作為燃燒火焰的溫度并沒(méi)有特別的限制，通常優(yōu)選為1500～3000℃左右。
根據(jù)本發(fā)明的制造裝置，例如能夠有效地制造由單一分散體構(gòu)成的、球狀化率高而良好的、平均粒徑為1～500μm左右的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。此外，所使用的原料粉體經(jīng)過(guò)該制造裝置，其平均粒徑實(shí)質(zhì)上不會(huì)發(fā)生變化，從而原料粉體的平均粒徑與獲得的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的平均粒徑實(shí)質(zhì)上是相同的。
下面就使用本發(fā)明的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的制造方法可以按照以前的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置的操作方法，優(yōu)選在諸如上述原料輸送用氣體的流速之類(lèi)的合適條件下，通過(guò)使用本發(fā)明的制造裝置制造無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的方式來(lái)加以實(shí)施。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可以有效地制造例如日本專(zhuān)利特開(kāi)2004-202577號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的、流動(dòng)性優(yōu)良的、高強(qiáng)度且表面平滑以及適于制造鑄造用鑄型的球狀型砂。此外，有關(guān)制造條件等的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參照該公報(bào)。
這樣獲得的球狀型砂具有非常優(yōu)良的流動(dòng)性，既能夠單獨(dú)使用，也能夠以含有預(yù)定比例的該型砂的方式，適當(dāng)混合公知的型砂而加以使用。當(dāng)在鑄型的制造中使用該型砂時(shí)，因?yàn)榭梢詼p少粘合劑的使用量，所以這些型砂可以有效地再生成為型砂。這樣的球狀型砂可以適用于鑄鋼、鑄鐵、鋁、銅以及它們的合金等的鑄型用途，而且也能夠作為金屬、塑料等的填充材料加以使用。
實(shí)施例下面通過(guò)實(shí)施例更進(jìn)一步說(shuō)明和公開(kāi)本發(fā)明的方案。該實(shí)施例只是本發(fā)明的例示，并不意味著對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限定。
實(shí)施例1～10以及比較例1～5粉體分散板的安裝片數(shù)、安裝位置以及性狀如以下的表1所示，無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置的型號(hào)與圖1所示的裝置相同，首先制造這樣的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置，然后使用該裝置進(jìn)行無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造。
此外，在表1中，粉體分散板的安裝位置由括號(hào)內(nèi)的A或B表示。該符號(hào)表示的位置與圖2所示的氣體噴嘴內(nèi)的粉體分散板A或者B的位置相當(dāng)。氣體噴嘴位于無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路側(cè)，且沿著該供給通路的長(zhǎng)度方向，從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給側(cè)的一端的、與該供給通路的長(zhǎng)度方向垂直的斷面的中心起算，其間的直線距離相當(dāng)于該供給通路全長(zhǎng)的10％以內(nèi)。
作為原料粉體，使用的是莫來(lái)石粉末(柴田陶瓷公司制造，合成莫來(lái)石粉末)，其含有Al2O3和SiO2的總量為97重量％，Al2O3/SiO2的重量比為1.7，含水率為0重量％。此外，使用的原料粉體的平均粒徑如表1所示。關(guān)于含水率，通過(guò)10g粉末粒子在800℃加熱1小時(shí)前后的重量減少量而求出。
使用氧氣作為原料輸送用氣體，將原料粉體投入到由對(duì)氧的比例(容積比)為1.1的LPG(丙烷氣體)燃燒而形成的火焰(約2000℃)中，便得到單一分散的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子。制造無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子時(shí)的I/I0、以及得到的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的球狀化率一并表示在表1中。
表1

比較表1的實(shí)施例與比較例的結(jié)果可知通過(guò)使用本發(fā)明的制造裝置，可以獲得球狀化率較高、從小粒徑到大粒徑的優(yōu)良的球狀型砂。特別是使用形狀為蓮藕狀或蜂窩狀的粉體分散板，適于得到大粒徑的球狀型砂。另外，實(shí)施例得到的任何一種球狀型砂都表現(xiàn)出良好的單一分散性。
根據(jù)本發(fā)明，在原料粉體為大粒徑粒子的情況下，也可以提供能夠使球狀化率較高且優(yōu)良的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子得以有效制造的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子制造裝置、以及無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法。
以上所述的本發(fā)明，明顯存在許多可以進(jìn)行等同置換的范圍，這種多樣性不能看作是背離了本發(fā)明的意圖和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚了解的所有這些改變，均包含在所附的權(quán)利要求書(shū)所記載的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其將無(wú)機(jī)質(zhì)粉體從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路供給到粉體熔融爐中的燃燒火焰中，經(jīng)由熔融或軟化而使所述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體球狀化，其中在所述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中安裝著粉體分散板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其中在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的粉體熔融爐側(cè)的一端附近安裝著至少1片粉體分散板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其中所述粉體分散板的開(kāi)孔率為25～95％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其中所述粉體分散板的形狀為選自網(wǎng)狀、蓮藕狀以及蜂窩狀之中的至少1種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其中通過(guò)粉體分散板前的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體的粒子速度I0以及通過(guò)粉體分散板后的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體的粒子速度I的比例I/I0(％)為I/I0≤50％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其具有燃燒裝置和粉體熔融爐，其中所述粉體熔融爐與所述燃燒裝置相連接，所述燃燒裝置由多重管結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述多重管結(jié)構(gòu)從中心起依次具有無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路，配置在無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路的外周的燃料氣體供給通路，以及配置在燃料氣體供給通路的外周的燃燒用氣體供給通路；而且所述燃燒裝置與所述粉體熔融爐通過(guò)燃燒裝置的無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路、燃料氣體供給通路以及燃燒用氣體供給通路各自的噴出口進(jìn)行連接。
7.一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法，其使用了權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置，其將無(wú)機(jī)質(zhì)粉體從無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路供給到粉體熔融爐中的燃燒火焰中，經(jīng)由熔融或軟化而使所述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體球狀化，其中在所述無(wú)機(jī)質(zhì)粉體供給通路中安裝著粉體分散板；以及涉及一種無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造方法，其使用了上述的無(wú)機(jī)質(zhì)球狀化粒子的制造裝置。
文檔編號(hào)F23D14/48GK1781593SQ20051012538
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者阪口美喜夫, 藤井邦夫, 友澤健一 申請(qǐng)人:花王株式會(huì)社