[發明專利]無機質球狀化粒子制造用燃燒器

有效

• 申請號: 200980130260.8
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN102112217A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 萩原義之;山本康之
• 申請（專利權）人: 大陽日酸株式會社
• 主分類號: B01J2/16
• 分類號: B01J2/16;B01J19/00;C01B33/18;C03B19/10;F23D14/22
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 陳萬青;王珍仙

技術領域

本發明涉及在制造無機質球狀化粒子時使用的燃燒器以及使用該燃燒器的無機質球狀化粒子制造裝置。

本申請基于2008年8月4日在日本申請的日本專利申請第2008-201301號主張優先權，在此引用其內容。

背景技術

無機質球狀化粒子為在高溫火焰中熔融粉碎了二氧化硅等的原料粉末，利用表面張力而球狀化得到的粒子。

例如，使用硅石作為原料的高純度的球狀二氧化硅被廣泛用作半導體元件的環氧密封材料用填充材料，通過球狀化，可以得到填充材料的流動性的提高、高填充、耐磨損性提高等各種優點。

而且，在本說明書中，有時將無機質球狀化粒子僅記載為球狀化粒子。

對于無機質球狀化粒子的制造，作為現有技術存在專利文獻1～4中公開的方法。

為了原料粉末的球狀化而需要高溫火焰，所以通常使用氧氣、氣體燃燒方式的燃燒器。

這些燃燒器存在預混合型燃燒器和擴散型燃燒器。預混合型指的是預先使氧氣與燃料氣體混合并噴出到燃燒場所的情況，擴散型指的是分別噴出氧氣和燃料氣體，將它們在燃燒場所混合的情況。

專利文獻2公開的方法中，使用預混合型燃燒器，專利文獻1、3和4記載的方法中，使用擴散型燃燒器。

專利文獻1的擴散型燃燒器為同心圓狀的雙層管，在其內管與外管之間設置有多個小管。將該燃燒器設置于立式爐中，使硅質原料由燃燒器的中心管(內管)自然流下或加壓流下，向由來自小管的燃料氣體和來自外管的氧氣形成的火焰中投入原料粉末，制造熔融二氧化硅球狀體。

專利文獻2中記載的預混合型燃燒器中，在燃燒器內充分混合原料粉末、氧氣、液化石油氣(LPG)，向形成在燃燒器頂端的火焰中供給原料粉末。

專利文獻3和4中記載的擴散型燃燒器為同心圓狀的四層管結構，形成為由中心將氧氣或富氧氣體作為載氣向燃燒室供給原料粉末，由其外周供給燃料氣體，由其更外周供給一次氧氣和二次氧氣，在最外周設置有冷卻燃燒器的冷卻水通路。

此外，專利文獻3和4中公開了使用這種擴散型燃燒器制造無機質球狀化粒子的裝置。

在專利文獻4中公開的無機質球狀化粒子制造裝置中，如圖6所示，將原料粉末由原料供給機A切出，與由載氣供給裝置A’供給的載氣一起運送到燃燒器B中。向該燃燒器B中供給來自氧氣供給設備C的氧氣和來自LPG供給設備D的液化石油氣(LPG)。

將在立式爐E內的火焰中包含球狀化粒子的排出氣體通過由路徑F導入到立式爐E的底部的空氣進行冷卻，用后段的旋風分離器G、袋濾器H捕集球狀化粒子。

專利文獻1：日本特開昭58-145613號公報

專利文獻2：日本特開昭62-241543號公報

專利文獻3：日本專利第3331491號公報

專利文獻4：日本專利第3312228號公報

專利文獻2中公開的預混合型燃燒器在燃燒器內預先混合氧氣等和LPG等燃料氣體。這種燃燒器由于從噴嘴頂端噴出氧氣和燃料氣體的混合物，所以有可能會向燃燒器內回火。

另一方面，在專利文獻1記載的擴散型燃燒器中，雖然不會回火，但由于原料噴出孔與燃料噴出孔鄰接，原料粒子與氧氣的混合不充分而噴出到溫度低的燃料氣體中。因此，不能通過火焰得到充分的加熱，存在被稱為熔融狀態不充分、粒子的玻璃化率低的不良問題。認為球狀化粒子的玻璃化率不到98％而將其用作半導體元件的密封材料用填充材料時，因熱膨脹這點而不優選。

可是，原料粉末通過在火焰中、主要是通過來自火焰的強制對流傳熱而進行加熱、熔融，利用表面張力而球狀化。

專利文獻3和4中記載的擴散型燃燒器結構中，設置了燃燒室，與專利文獻1中記載的燃燒器相比，制造的無機質球狀化粒子的凝聚狀態得到改善。

但是，以相同的燃燒量對具有各種平均粒徑的原料粉末進行球狀化處理時，隨著原料粉末的平均粒度減小，凝聚增強，存在可球狀化處理的量減少的趨勢。

此外存在火焰中處理后的球狀粒子的平均粒度大于原料粉末的平均粒度的趨勢。

因此，為了得到平均粒度更小的球狀化粒子，專利文獻3和4中記載的燃燒器是不充分的。

此外，在使用該燃燒器處理通過球磨粉碎而得到的那類粒度分布廣的原料粉末時，由于在火焰中發生微粒之間或微粒與粗粒子的熔融，所以觀察到投入的原料粉末的粒度分布與得到的球狀化粒子制品的粒度分布不同的情況。

發明內容