[发明专利]无机质球状化粒子制造用燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及在制造无机质球状化粒子时使用的燃烧器以及使用该燃烧器的无机质球状化粒子制造装置。

本申请基于2008年8月4日在日本申请的日本专利申请第2008-201301号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

无机质球状化粒子为在高温火焰中熔融粉碎了二氧化硅等的原料粉末，利用表面张力而球状化得到的粒子。

例如，使用硅石作为原料的高纯度的球状二氧化硅被广泛用作半导体元件的环氧密封材料用填充材料，通过球状化，可以得到填充材料的流动性的提高、高填充、耐磨损性提高等各种优点。

而且，在本说明书中，有时将无机质球状化粒子仅记载为球状化粒子。

对于无机质球状化粒子的制造，作为现有技术存在专利文献1～4中公开的方法。

为了原料粉末的球状化而需要高温火焰，所以通常使用氧气、气体燃烧方式的燃烧器。

这些燃烧器存在预混合型燃烧器和扩散型燃烧器。预混合型指的是预先使氧气与燃料气体混合并喷出到燃烧场所的情况，扩散型指的是分别喷出氧气和燃料气体，将它们在燃烧场所混合的情况。

专利文献2公开的方法中，使用预混合型燃烧器，专利文献1、3和4记载的方法中，使用扩散型燃烧器。

专利文献1的扩散型燃烧器为同心圆状的双层管，在其内管与外管之间设置有多个小管。将该燃烧器设置于立式炉中，使硅质原料由燃烧器的中心管(内管)自然流下或加压流下，向由来自小管的燃料气体和来自外管的氧气形成的火焰中投入原料粉末，制造熔融二氧化硅球状体。

专利文献2中记载的预混合型燃烧器中，在燃烧器内充分混合原料粉末、氧气、液化石油气(LPG)，向形成在燃烧器顶端的火焰中供给原料粉末。

专利文献3和4中记载的扩散型燃烧器为同心圆状的四层管结构，形成为由中心将氧气或富氧气体作为载气向燃烧室供给原料粉末，由其外周供给燃料气体，由其更外周供给一次氧气和二次氧气，在最外周设置有冷却燃烧器的冷却水通路。

此外，专利文献3和4中公开了使用这种扩散型燃烧器制造无机质球状化粒子的装置。

在专利文献4中公开的无机质球状化粒子制造装置中，如图6所示，将原料粉末由原料供给机A切出，与由载气供给装置A’供给的载气一起运送到燃烧器B中。向该燃烧器B中供给来自氧气供给设备C的氧气和来自LPG供给设备D的液化石油气(LPG)。

将在立式炉E内的火焰中包含球状化粒子的排出气体通过由路径F导入到立式炉E的底部的空气进行冷却，用后段的旋风分离器G、袋滤器H捕集球状化粒子。

专利文献1：日本特开昭58-145613号公报

专利文献2：日本特开昭62-241543号公报

专利文献3：日本专利第3331491号公报

专利文献4：日本专利第3312228号公报

专利文献2中公开的预混合型燃烧器在燃烧器内预先混合氧气等和LPG等燃料气体。这种燃烧器由于从喷嘴顶端喷出氧气和燃料气体的混合物，所以有可能会向燃烧器内回火。

另一方面，在专利文献1记载的扩散型燃烧器中，虽然不会回火，但由于原料喷出孔与燃料喷出孔邻接，原料粒子与氧气的混合不充分而喷出到温度低的燃料气体中。因此，不能通过火焰得到充分的加热，存在被称为熔融状态不充分、粒子的玻璃化率低的不良问题。认为球状化粒子的玻璃化率不到98％而将其用作半导体元件的密封材料用填充材料时，因热膨胀这点而不优选。

可是，原料粉末通过在火焰中、主要是通过来自火焰的强制对流传热而进行加热、熔融，利用表面张力而球状化。

专利文献3和4中记载的扩散型燃烧器结构中，设置了燃烧室，与专利文献1中记载的燃烧器相比，制造的无机质球状化粒子的凝聚状态得到改善。

但是，以相同的燃烧量对具有各种平均粒径的原料粉末进行球状化处理时，随着原料粉末的平均粒度减小，凝聚增强，存在可球状化处理的量减少的趋势。

此外存在火焰中处理后的球状粒子的平均粒度大于原料粉末的平均粒度的趋势。

因此，为了得到平均粒度更小的球状化粒子，专利文献3和4中记载的燃烧器是不充分的。

此外，在使用该燃烧器处理通过球磨粉碎而得到的那类粒度分布广的原料粉末时，由于在火焰中发生微粒之间或微粒与粗粒子的熔融，所以观察到投入的原料粉末的粒度分布与得到的球状化粒子制品的粒度分布不同的情况。

发明内容