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JP4335221B2 - Boron oxide manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP4335221B2
JP4335221B2 JP2006062600A JP2006062600A JP4335221B2 JP 4335221 B2 JP4335221 B2 JP 4335221B2 JP 2006062600 A JP2006062600 A JP 2006062600A JP 2006062600 A JP2006062600 A JP 2006062600A JP 4335221 B2 JP4335221 B2 JP 4335221B2
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boric acid
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大樹 畠山
晴彦 古川
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日本電工株式会社
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Description

本発明は、酸化ほう素(化学式:B)の製造装置及びその製造方法に係り、特にほう酸を加熱して脱水・溶融するプロセスにより高純度酸化ほう素を製造する装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing boron oxide (chemical formula: B 2 O 3 ) and a method for producing the same, and more particularly to an apparatus and a method for producing high-purity boron oxide by a process of heating and dehydrating and melting boric acid. .

酸化ほう素はガラス添加用、鉄鋼の合金剤、アモルファス合金、磁性材料の製造原料として広く利用されている。一般的に不純物が少なく、かつ安価に供給できることが要望されているが、用途によってその不純物等の許容範囲が異なる。その代表的な製造手段として、非特許文献1には、精製された粒状のほう酸をオイル焚き又はガス焚きのガラス炉で加熱溶融することにより高純度(99%B)の酸化ほう素を製造することが記載されている。 Boron oxide is widely used as a raw material for glass addition, steel alloying agents, amorphous alloys, and magnetic materials. In general, it is demanded that impurities can be supplied at low cost, but the allowable range of impurities and the like varies depending on applications. Non-patent document 1 discloses typical purified means of boron oxide of high purity (99% B 2 O 3 ) by heating and melting refined granular boric acid in an oil-fired or gas-fired glass furnace. Is described.

一方、特許文献1には、約85〜92%のBを含有する酸化ほう素製品の製造方法において、ほう酸を脱水させて、約85〜92%のBを含有する溶融ガラスを形成するために充分な期間、約220〜275℃の範囲内の温度においてほう酸を加熱し、前記溶融ガラスを冷却して、固体ガラス生成物を形成し、前記固体ガラスを粉砕する一連の工程からなり、約85〜92%のBを含有し、ナトリウムを本質的に含まない粒状非晶質酸化ほう素の製造方法が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 1, in a method for producing a boron oxide product containing about 85 to 92% B 2 O 3 , boric acid is dehydrated and melted containing about 85 to 92% B 2 O 3. A series of heating boric acid at a temperature in the range of about 220-275 ° C. for a period sufficient to form a glass, cooling the molten glass to form a solid glass product, and grinding the solid glass. A process for producing granular amorphous boron oxide comprising steps, containing about 85-92% B 2 O 3 and essentially free of sodium is disclosed.

この特許文献1に記載の方法は、前記非特許文献1に記載の方法の有する次の欠点を解決することを目的としている。
(1)溶融炉で700〜950℃に加熱して得た溶融ガラスを急冷粉砕するので、製品が高品質であるが、溶融炉を高温度に維持するためのエネルギー費用がかかること
(2)製品が微粉砕によって吸水性になること
The method described in Patent Document 1 aims to solve the following drawbacks of the method described in Non-Patent Document 1.
(1) Since the molten glass obtained by heating to 700-950 ° C. in the melting furnace is rapidly crushed, the product is of high quality, but energy costs are required to maintain the melting furnace at a high temperature (2) Product becomes water-absorbing by fine grinding

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、加熱温度が低いために酸化ほう素の純度が約85〜92%と低く、水分を多量に残している。そのため、使用者側で脱水のためのエネルギーを負担しなければならないという問題があり、さらに使用時に分解・発生する水分のため発泡する等の問題がある。   However, in the method described in Patent Document 1, since the heating temperature is low, the purity of boron oxide is as low as about 85 to 92%, and a large amount of moisture remains. Therefore, there is a problem that the user has to bear energy for dehydration, and further there is a problem such as foaming due to moisture decomposed and generated during use.

そのため、高純度(99%B)の酸化ほう素は、一般に非特許文献1に記載の方法により、ガラス溶融炉を用いて製造される。しかしながら、このガラス溶融炉は、原料であるほう酸に加熱のための燃焼ガスを直接接触させる形式のいわゆる直接加熱設備であるので、その操業に際して燃焼排ガスとほう酸の分解生成物である水蒸気が同一の排気口から混合排ガスとして排出される。この排ガスは高温であるので、上記混合排ガスの排熱を熱交換により熱源として再利用することが望ましいが、この排ガスは、ほう酸のダスト及び蒸気を含み、これが熱交換器の伝熱面にスケーリングするので、混合排ガスが高温であるにも拘らず熱源としての再利用が不可能であり、熱効率が著しく低くなる原因となっていた。 Therefore, high-purity (99% B 2 O 3 ) boron oxide is generally produced by a method described in Non-Patent Document 1 using a glass melting furnace. However, since this glass melting furnace is a so-called direct heating facility in which combustion gas for heating is brought into direct contact with boric acid as a raw material, the combustion exhaust gas and water vapor that is a decomposition product of boric acid are the same during operation. It is discharged from the exhaust port as mixed exhaust gas. Since this exhaust gas is hot, it is desirable to reuse the exhaust heat of the above mixed exhaust gas as a heat source by heat exchange, but this exhaust gas contains boric acid dust and steam, which scales to the heat transfer surface of the heat exchanger Therefore, although the mixed exhaust gas is at a high temperature, it cannot be reused as a heat source, which causes a significant decrease in thermal efficiency.

この対策として、特許出願人は、図6に示すように、断熱材80で囲われた加熱室本体81の下方に燃焼バーナ82を設置し、その上方に僅かの傾斜を付けた耐熱金属製の円筒のレトルト83を配置し、この円筒レトルト83の上方の装入口84から原料ほう酸の粉体及び/又は粒状体を供給して、原料ほう酸を高温燃焼ガスに接触させることなく間接加熱によって加熱して、その溶融を連続的に行う酸化ほう素製造装置を実用化している。この装置では、レトルト83の加熱用のガス、いい換えれば原料加熱用の燃焼ガスとほう酸の熱分解により生成したガスが完全に分離されているので、レトルト加熱用の燃焼ガスを熱交換器85に通して熱エネルギーを回収することができ、また、レトルトから発生するガスを排ガス処理装置86により処理してほう酸を回収することができる。   As a countermeasure, as shown in FIG. 6, the patent applicant installs a combustion burner 82 below the heating chamber main body 81 surrounded by the heat insulating material 80, and is made of a heat-resistant metal with a slight inclination above it. A cylindrical retort 83 is arranged, and raw material boric acid powder and / or granules are supplied from an inlet 84 above the cylindrical retort 83, and the raw boric acid is heated by indirect heating without being brought into contact with the high-temperature combustion gas. Thus, a boron oxide production apparatus that continuously performs the melting is put into practical use. In this apparatus, since the gas for heating the retort 83, in other words, the combustion gas for heating the raw material and the gas generated by pyrolysis of boric acid are completely separated, the combustion gas for retort heating is converted into the heat exchanger 85. The heat energy can be recovered through the gas and the gas generated from the retort can be processed by the exhaust gas processing device 86 to recover boric acid.

特開平7-257921号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-257921 Encyc1opedia of Chemical Technology第4版第4巻370頁Encyc1opedia of Chemical Technology 4th edition, volume 4, page 370

しかしながら、上記出願人の提案による酸化ほう素製造装置は、熱効率が高く、高純度の酸化ほう素を経済的・効率的に製造できるものであるが、耐熱金属製のレトルトが割れ易く、レトルトの寿命が比較的短いという問題があった。   However, the boron oxide production apparatus proposed by the above-mentioned applicant has high thermal efficiency and can produce high-purity boron oxide economically and efficiently. There was a problem that the lifetime was relatively short.

本発明は、上記従来技術の有する問題を解決し、熱効率が高く、水分を実質的に含有しない高純度の酸化ほう素を連続的に製造することができ、かつ、長期間安定して使用に耐える酸化ほう素製造装置及びそれによる酸化ほう素の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, can continuously produce high-purity boron oxide that has high thermal efficiency and substantially does not contain moisture, and can be used stably for a long period of time. An object of the present invention is to provide a tolerable boron oxide production apparatus and a method for producing boron oxide thereby.

本発明者は、蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブ(以下単に「ラジアントチューブ」という)の表面温度が著しく均一であり、これに原料ほう酸を直接接触させ、さらにはその放射熱により加熱することにより、ほう酸を脱水させ、さらに溶融させて極めて効率的に酸化ほう素を製造し得ることに着目し、本発明を完成するに至った。   The inventor of the present invention has a remarkably uniform surface temperature of a regenerative alternating combustion type radiant tube (hereinafter, simply referred to as “radiant tube”). Focusing on the fact that boron oxide can be produced very efficiently by dehydrating and further melting boric acid, the present invention has been completed.

本発明に係る酸化ほう素製造装置は、上部にほう酸供給部を、下部に溶融酸化ほう素排出部を備えた加熱室本体内に蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブを設置してなり、前記ほう酸供給部から前記加熱室本体内に供給されたほう酸を前記蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブにより加熱することにより溶融無水酸化ほう素となし、該溶融酸化ほう素を溶融酸化ほう素排出部から連続的に排出せしめるものである。   The boron oxide production apparatus according to the present invention comprises a regenerative alternating combustion type radiant tube installed in a heating chamber main body provided with a boric acid supply part at the upper part and a molten boron oxide discharge part at the lower part. The molten boric acid supplied into the heating chamber body from the heating section is heated by the regenerative alternating combustion type radiant tube to form molten anhydrous boron oxide, and the molten boron oxide is continuously supplied from the molten boron oxide discharge section. It will be discharged.

上記酸化ほう素製造装置において、加熱室本体を筐体又は筒体によって構成し、かつ該加熱室本体の底部を水平面に対して1〜5°傾斜した傾斜炉床となし、該傾斜炉床の端部に溶融酸化ほう素排出部を設けてなるものとすることができる。   In the boron oxide manufacturing apparatus, the heating chamber main body is constituted by a casing or a cylinder, and the bottom of the heating chamber main body is an inclined hearth inclined by 1 to 5 ° with respect to a horizontal plane. The end portion may be provided with a molten boron oxide discharging portion.

また、上記酸化ほう素製造装置において、加熱室本体には、ほう酸の脱水反応によって生成した排ガスを排出・処理する排ガス処理設備を備えることができる。   In the boron oxide production apparatus, the heating chamber main body can be provided with an exhaust gas treatment facility for discharging and treating exhaust gas generated by a dehydration reaction of boric acid.

さらに、上記酸化ほう素製造装置は、溶融酸化ほう素排出部には、溶融酸化ほう素の冷却・固化装置を備えているものとすることができる。   Further, the boron oxide production apparatus may include a molten boron oxide cooling / solidifying device in the molten boron oxide discharge section.

上記酸化ほう素製造装置は、ラジアントチューブが、加熱室本体の傾斜炉床に沿って設置されており、かつ溶融酸化ほう素排出部が加熱室の傾斜炉床の末端部に設けられているものとすることができる。   In the boron oxide production apparatus, the radiant tube is installed along the inclined hearth of the heating chamber body, and the molten boron oxide discharge part is provided at the end of the inclined hearth of the heating chamber. It can be.

また、上記酸化ほう素製造装置を、加熱室本体が円筒体又は多角筒体によって構成されたものとなすとともに、ラジアントチューブが該加熱室本体の側壁に沿って複数個設置されているものとすることができる。   Further, in the boron oxide manufacturing apparatus, the heating chamber main body is constituted by a cylindrical body or a polygonal cylinder, and a plurality of radiant tubes are installed along the side wall of the heating chamber main body. be able to.

上記いずれかの発明に記載した酸化ほう素製造装置を用い、該酸化ほう素製造装置の本体内に連続的に原料ほう酸を供給するとともに、該酸化ほう素製造装置の本体内に設置された蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブによって原料ほう酸を加熱して溶融酸化ほう素となし、生成した溶融酸化ほう素を前記溶融酸化ほう素排出部から連続的に流動排出せしめることことによって酸化ほう素を連続的に製造することが可能になる。   Using the boron oxide production apparatus described in any of the above inventions, supplying raw material boric acid continuously into the main body of the boron oxide production apparatus, and storing heat in the main body of the boron oxide production apparatus The raw boronic acid is heated to form molten boron oxide by a continuous combustion type radiant tube, and boron oxide is continuously discharged by continuously flowing and discharging the generated molten boron oxide from the molten boron oxide discharge section. Can be manufactured.

なお、上記各発明において、ラジアントチューブとは、例えば、工業加熱Vol.42,No.5第12頁左欄第10〜18行に開示されている形式のチューブの両端に蓄熱体を内蔵したバーナが設置され、30秒程度の短い周期で燃焼と蓄熱を交互に繰り返すラジアントチューブをいい、交番燃焼によるチューブ温度の均一化と高効率の熱交換による省エネルギー効果が得られるという特性がある。   In each of the above inventions, the radiant tube is, for example, a burner in which a heat accumulator is incorporated at both ends of a tube of the type disclosed in Industrial Heating Vol. 42, No. 5, page 12, left column, lines 10-18. Is a radiant tube that repeats combustion and heat storage alternately in a short cycle of about 30 seconds, and has the characteristics that the tube temperature is made uniform by alternating combustion and the energy saving effect is obtained by high-efficiency heat exchange.

本発明により、水分を実質的に含有しない高純度の酸化ほう素を、エネルギー効率よく、しかも長期間安定して製造することができる。   According to the present invention, high-purity boron oxide containing substantially no water can be produced efficiently and stably for a long period of time.

以下、本発明の実施形態を主な2つの実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on two main embodiments.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る酸化ほう素製造装置を模式的に示した断面図であり、図2は、そのA−A矢視断面図である。図1、図2に示すように、本発明の第1実施形態に係る酸化ほう素製造装置は、加熱室本体10、ほう酸供給部30、溶融酸化ほう素排出部15及びラジアントチューブ20から構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a boron oxide manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA. As shown in FIGS. 1 and 2, the boron oxide manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a heating chamber body 10, a boric acid supply unit 30, a molten boron oxide discharge unit 15, and a radiant tube 20. ing.

図1に示す第1実施形態では、加熱室本体10は、周囲が断熱材11で囲まれ、内部がたとえば、ステンレス鋼等のほう酸やその脱水生成物に冒されない材料でライニングされた筐体により構成されており、その上部には、原料ほう酸の装入口14及び反応副生物である水蒸気をダストとともに導く蒸気口16が開口している。また、その底部12は、生成した溶融酸化ほう素を連続的に排出せしめる溶融酸化ほう素排出部15に続いている。   In the first embodiment shown in FIG. 1, the heating chamber body 10 is surrounded by a case surrounded by a heat insulating material 11 and the inside is lined with a material not affected by boric acid such as stainless steel or its dehydrated product. In the upper part, a raw material boric acid inlet 14 and a steam port 16 for introducing water vapor as a reaction byproduct together with dust are opened. Further, the bottom portion 12 continues to a molten boron oxide discharge portion 15 that continuously discharges the generated molten boron oxide.

上記加熱室本体10の上部(天井側)の原料ほう酸装入口14には、これに接続してホッバー31とスクリューフィーダ32を有する原料ほう酸の供給装置30が取り付けられており、この原料ほう酸の供給装置30によりほう酸装入口14を通して加熱反応室13内に連続的に原料であるほう酸を供給できるようになっている。   The raw boric acid inlet 14 at the upper part (ceiling side) of the heating chamber body 10 is connected to a raw boric acid supply device 30 having a hobber 31 and a screw feeder 32, and this raw boric acid supply The apparatus 30 can continuously supply boric acid as a raw material into the heating reaction chamber 13 through the boric acid inlet 14.

また、加熱室本体10の底面12は、水平面に対して僅かに傾斜しており、その最下端部が溶融酸化ほう素排出部15となっており、その末端は堰17により仕切られている。底面12の水平面に対する傾斜は、生成した溶融生成物が自然流下して溶融酸化ほう素排出部15から流出することを可能にするためであるので、その角度は水平面に対して1〜5°とするのがよい。   The bottom surface 12 of the heating chamber body 10 is slightly inclined with respect to the horizontal plane, the lowermost end thereof is a molten boron oxide discharge portion 15, and the end thereof is partitioned by a weir 17. The inclination of the bottom surface 12 with respect to the horizontal plane is to allow the generated molten product to flow down naturally and to flow out of the molten boron oxide discharge part 15, so that the angle is 1-5 ° with respect to the horizontal plane. It is good to do.

このように構成された原料ほう酸装入口及び溶融酸化ほう素排出部15を有する加熱室本体10の内部には、その底部12にほぼ平行に、底部12から距離aだけ離間してU字型のラジアントチューブ20の加熱部24が位置するようになっている。上記ラジアントチューブの加熱部24の最下端部と底部12との離間距離aは、ラジアントチューブの加熱部24による加熱により脱水・溶融した溶融状態の酸化ほう素が底部12上を流下するに足る距離とする。この距離が大きすぎると、底部12に接している生成した酸化ほう素がラジアントチューブ20の加熱部24によって十分加熱されず、溶融・流動状態を維持できない場合が生じ、生成した酸化ほう素が底部12上に滞留し、スムースに系外に排出され難くなる。一般には、上記離間距離aは、ラジアントチューブの直径の0.5〜3倍程度とするのがよい。   Inside the heating chamber main body 10 having the raw material boric acid inlet and the molten boron oxide discharge portion 15 configured in this manner, the U-shaped portion is substantially parallel to the bottom portion 12 and separated from the bottom portion 12 by a distance a. The heating unit 24 of the radiant tube 20 is located. The distance a between the lowermost end of the heating portion 24 of the radiant tube and the bottom 12 is a distance sufficient for the molten boron oxide dehydrated and melted by heating by the heating portion 24 of the radiant tube to flow down on the bottom 12. And If this distance is too large, the generated boron oxide in contact with the bottom portion 12 may not be sufficiently heated by the heating unit 24 of the radiant tube 20, and the molten / fluid state may not be maintained. It stays on top of 12 and is difficult to be discharged out of the system smoothly. In general, the separation distance a is preferably about 0.5 to 3 times the diameter of the radiant tube.

さらに、図1に示す第1実施形態では、上記溶融酸化ほう素排出部15に続いて、溶融酸化ほう素の冷却固化破砕装置40が設けられている。この冷却固化破砕装置40は、溶融酸化ほう素を連続的に受ける水冷のWロール42と鬼歯ダブルロールクラッシャ44を有し、Wロール42と鬼歯ダブルロールクラッシャ44は垂直空冷ダクト43で連結されており、鬼歯ダブルロールクラッシャ44の下部は、蓋付き金属容器45が取付け・取外し自在に構成されている。なお、この実施形態では、溶融酸化ほう素排出部15からWロール42の上部周辺にカバー41を設置し、このカバー41には集じん管46を設け、発生する塵埃を吸引除去可能にしている。   Further, in the first embodiment shown in FIG. 1, a molten boron oxide cooling solidification crushing device 40 is provided following the molten boron oxide discharge section 15. This cooling and solidifying crushing apparatus 40 has a water-cooled W roll 42 and a demon tooth double roll crusher 44 that continuously receive molten boron oxide, and the W roll 42 and the demon tooth double roll crusher 44 are connected by a vertical air cooling duct 43. In addition, a metal container 45 with a lid is configured to be freely attached to and detached from the lower part of the demon tooth double roll crusher 44. In this embodiment, a cover 41 is installed around the upper portion of the W roll 42 from the molten boron oxide discharge part 15, and a dust collection pipe 46 is provided on the cover 41 so that generated dust can be sucked and removed. .

上記加熱室本体10の上部(天井側)の原料ほう酸装入口14から離れた位置に蒸気口16が設けられており、この蒸気口16は、排ガス導管51を介して排ガス処理手段50に接続されている。この排ガス処理手段50は、加熱室本体10から排出される水蒸気、ほう酸の蒸気及び粉じんを水洗してほう酸分をほう酸水として分離回収するとともに、清浄化された排ガスを排ガス放出管52から大気中に放出する機能を有する。なお、分離回収されたほう酸水は蒸発晶析缶(図示しない)に導かれるようになっている。   A steam port 16 is provided in the upper part (ceiling side) of the heating chamber body 10 at a position away from the raw material boric acid inlet 14, and this steam port 16 is connected to the exhaust gas treatment means 50 through an exhaust gas conduit 51. ing. This exhaust gas treatment means 50 washes water vapor, boric acid vapor and dust discharged from the heating chamber body 10 to separate and recover the boric acid content as boric acid water, and the purified exhaust gas from the exhaust gas discharge pipe 52 to the atmosphere. It has a function to release. The separated and recovered boric acid water is led to an evaporation crystallization can (not shown).

上記装置の操業は以下のとおりであり、それにより原料ほう酸から酸化ほう素を製造することができる。まず、準備段階として、ラジアントチューブ20の加熱部24が覆われるように原料ほう酸を充填し、ラジアントチューブ20の表面温度が設定値である800〜950℃になるように加熱状態におくとともに、加熱室反応室13内を十分に加熱状態におき、生成される酸化ほう素が溶融状態となって排出部15から流出できるようにする。ここにラジアントチューブ20の加熱部24とは、ラジアントチューブを構成するU字管のうち基部の蓄熱体収容部を除いた高温に加熱され、本発明において原料ほう酸や生成酸化ほう素を伝熱、又は放射熱により加熱する部分をいう。   The operation of the above apparatus is as follows, whereby boron oxide can be produced from raw boric acid. First, as a preparatory stage, the raw material boric acid is filled so that the heating part 24 of the radiant tube 20 is covered, and the surface temperature of the radiant tube 20 is set to a set value of 800 to 950 ° C. and heated. The inside of the chamber reaction chamber 13 is sufficiently heated so that the generated boron oxide is in a molten state and can flow out of the discharge section 15. Here, the heating part 24 of the radiant tube 20 is heated to a high temperature excluding the heat storage body housing part of the base part of the U-shaped tube constituting the radiant tube, and heats raw material boric acid and generated boron oxide in the present invention, Or the part heated by radiant heat.

上記の予熱作業が完了したことを確認した後、原料ほう酸の供給装置30を稼動し、原料ほう酸装入口14から原料ほう酸を加熱室本体10内に連続的に供給する。それにより原料ほう酸は、ラジアントチューブ20の加熱部24に直接接し、あるいは、一旦底面12に堆積後、ラジアントチューブ20の加熱部24からの加熱により250〜400℃に加熱されて、反応式
2HBO(s)→B(l)+3HO(g)−211kJ/molB
にしたがって脱水し、更に700℃以上に昇温することによって生成物が溶融するに至る。
After confirming that the preheating operation is completed, the raw boric acid supply device 30 is operated, and the raw boric acid is continuously supplied from the raw boric acid inlet 14 into the heating chamber body 10. As a result, the raw material boric acid is in direct contact with the heating section 24 of the radiant tube 20 or once deposited on the bottom surface 12 and then heated to 250 to 400 ° C. by heating from the heating section 24 of the radiant tube 20, reaction formula 2H 3 BO 3 (s) → B 2 O 3 (l) + 3H 2 O (g) −211 kJ / mol B 2 O 3
And the product is melted by raising the temperature to 700 ° C. or higher.

昇温・溶融の進行に従い生成した水(HO)は水蒸気として酸化ほう素から完全に分離して、溶融物は高純度な酸化ほう素となり、溶融酸化ほう素排出部15から溶融酸化ほう素の冷却固化破砕装置40に連続的に導かれ、冷却固化破砕装置40の水冷Wロール42によってシート状のガラスとされ、空冷垂直ダクト43で冷却された後、鬼歯ダブルロールクラッシャ44により破砕され、直接蓋付き金属容器45に収容され、それにより外気との接触が遮断され製造された酸化ほう素を微粉砕されたものであっても吸湿することが避けられる。 Water (H 2 O) generated as the temperature rises and melts is completely separated from boron oxide as water vapor, and the melt becomes high-purity boron oxide. It is continuously led to the cooling and solidifying crushing device 40, formed into a sheet-like glass by the water-cooled W roll 42 of the cooling and solidifying crushing device 40, cooled by the air-cooled vertical duct 43, and then crushed by the demon double roll crusher 44 Further, even if the boron oxide produced by being directly accommodated in the metal container 45 with a lid is cut off from contact with the outside air and finely pulverized, it is possible to avoid moisture absorption.

一方、上記脱水反応によって生成した水蒸気、原料ほう酸が加熱されることによって発生するほう酸蒸気及びほう酸を装入するとき不可避的に発生するほう酸粉じんは、ともに蒸気口16から排ガス導管51を介して排ガス処理手段50に導かれ、ここで水洗されてほう酸分はほう酸水として分離回収され、残りの清浄化された排ガスは排ガス放出管52から大気中に放出される。   On the other hand, water vapor generated by the dehydration reaction, boric acid vapor generated by heating the raw boric acid, and boric acid dust inevitably generated when boric acid is charged are exhaust gas from the steam port 16 through the exhaust gas conduit 51. It is guided to the processing means 50, where it is washed with water, and the boric acid content is separated and recovered as boric acid water, and the remaining cleaned exhaust gas is discharged from the exhaust gas discharge pipe 52 into the atmosphere.

上記操業において、原料であるほう酸は、図3に示すように、装入された当初は粉体又は粒状体であるが、加熱されて脱水分解反応が開始すると同時に焼結状態の大塊となり、その後さらに加熱されて、400℃に達して分解反応が終了し、さらに生成した水分が水蒸気として揮散し、流動状態となると推定される。そのため、本発明の酸化ほう素製造装置内での装入物の状態は、ラジアントチューブと接触しながら順調に溶融・下降することが理想であるが、ときとして定常的ではなく、ラジアントチューブ直上で棚吊現象を起こし、それが崩れて生じた焼結物が落下して底部炉床で溶融状態となるなど様々な非定常状態を取ることもありえる。   In the above operation, as shown in FIG. 3, boric acid as a raw material is initially a powder or a granular material, but is heated and becomes a massive mass in a sintered state at the same time as the dehydration decomposition reaction starts. After that, it is further heated and reaches 400 ° C. to complete the decomposition reaction. Further, it is presumed that the generated water is volatilized as water vapor and becomes a fluid state. Therefore, it is ideal that the state of the charged material in the boron oxide production apparatus of the present invention melts and descends smoothly while in contact with the radiant tube, but sometimes it is not steady and is directly above the radiant tube. Various unsteady states can be taken, such as a shelf hanging phenomenon that occurs when the sintered product falls and falls into a molten state in the bottom hearth.

このような非定常状態は、被処理物(原料ほう酸及びその脱水生成物)が、粉体(粒状体)から焼結状態、さらには溶融・流動状態とその状態が変化する過程で生じた焼結物が一時的に滞留して流れを阻害するために起こるものと推定されるが、このような非定常状態は極力回避し、定常状態に近づけることが好ましい。そのため、原料であるほう酸の装入速度を調整して、ほう酸が加熱、脱水、溶融する速度とのバランスが保たれるようにすることが重要である。たとえば、一時的にほう酸の装入速度がラジアントチューブからの加熱による脱水・溶融速度を上回ると、加熱反応室の上面にほう酸棚ができ、ラジアントチューブとの間に空洞ができることがあるが、そのような場合には、供給速度を一時的に減じて加熱を継続して、放射熱によりほう酸棚を次第に溶融させ、ほう酸棚を解消して正常な操業状態に戻すことなどの措置を講ずることが必要である。   Such an unsteady state is a phenomenon in which the object to be treated (raw material boric acid and its dehydrated product) is sintered from the powder (granular material), and in the process where the state changes from the molten / fluid state. It is presumed that this occurs because the deposits temporarily stay and hinder the flow. However, it is preferable to avoid such an unsteady state as much as possible and bring it close to the steady state. Therefore, it is important to adjust the charging speed of boric acid, which is a raw material, so that a balance with the speed at which boric acid is heated, dehydrated and melted is maintained. For example, if the boric acid charging rate temporarily exceeds the dehydration / melting rate by heating from the radiant tube, a boric acid shelf may be formed on the upper surface of the heating reaction chamber, and a cavity may be formed between the radiant tube. In such a case, it is possible to take measures such as temporarily reducing the supply rate and continuing heating, gradually melting the boric acid shelf by radiant heat, eliminating the boric acid shelf and returning to the normal operating state. is necessary.

そのような操業制御を行うためには、ラジアントチューブの表面温度を測定し、原料ほう酸に必要な入熱が与えられるように制御すべきである。このような制御は、ラジアントチューブの表面温度と炉の状態との関係を解析し、それによって得た経験に基づいて行うことができる。このような入熱の制御は、ラジアントチューブの供給するガス燃料の流量、燃焼時間、又はこれらの組合せによって行うことができる。   In order to perform such operation control, the surface temperature of the radiant tube should be measured and controlled so as to give the necessary heat input to the raw material boric acid. Such control can be performed based on the experience obtained by analyzing the relationship between the surface temperature of the radiant tube and the state of the furnace. Such heat input can be controlled by the flow rate of gas fuel supplied from the radiant tube, the combustion time, or a combination thereof.

なお、上記制御を行うに際し、ラジアントチューブの温度は、その最高使用温度、たとえば950℃以下に制御しなければならない。そのため、本発明においては、工業加熱Vol.42,No.5第12頁左欄第10〜18行等に示されている形式のチューブの両端に蓄熱体を内蔵したバーナが設置され、30秒程度の短い周期で燃焼と蓄熱を交互に繰り返すラジアントチューブをもちい、交番燃焼の周期をたとえば30S程度に短く取ってチューブ温度の均一化と高効率の熱交換による省エネルギー効果が得られるようにするのが好ましい。このような形式のラジアントチューブを利用すれば、その表面温度が極めて均一になるので、上記制御において、ラジアントチューブの表面温度の測定は1ヶ所行えば十分である。   In performing the above control, the temperature of the radiant tube must be controlled to the maximum use temperature, for example, 950 ° C. or less. Therefore, in the present invention, industrial heating Vol.42, No.5, page 12, left column, lines 10-18, etc., a burner with a built-in heat storage material is installed at both ends of the tube, 30 seconds By using a radiant tube that alternately repeats combustion and heat storage at a short cycle, the alternating combustion cycle is shortened to about 30S, for example, so that the tube temperature can be made uniform and energy-saving effects can be obtained by high-efficiency heat exchange. Is preferred. If such a type of radiant tube is used, the surface temperature thereof becomes extremely uniform. Therefore, it is sufficient to measure the surface temperature of the radiant tube in the above control.

本発明の第1実施形態は、上記のとおりであるが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、種々の変形例によって実施することができる。たとえば、溶融酸化ほう素の冷却固化破砕装置40を省略して、溶融酸化ほう素を受け容器に直接受けた後、そのまま冷却し、その後、別途の手段で破砕すること、ほう酸供給装置30のスクリューフィーダをバイブレーションフィーダに変更すること、溶融酸化ほう素排出部15から堰17を除くことなどが可能である。また、本例では、ラジアントチューブ20をU字形の加熱部24を有するものとし、そのU字形の加熱部24が箱型の加熱室本体10の反応加熱室13内にあり、蓄熱体を内蔵する両端部が加熱体本体10の外部にあるものとしているが、これを加熱室本体10内に位置せしめるようにすることもできる。   The first embodiment of the present invention is as described above, but various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. For example, the cooling and solidifying crushing device 40 for molten boron oxide is omitted, the molten boron oxide is directly received in the container, cooled as it is, and then crushed by a separate means, the screw of the boric acid supply device 30 It is possible to change the feeder to a vibration feeder and to remove the weir 17 from the molten boron oxide discharge part 15. Further, in this example, the radiant tube 20 has a U-shaped heating unit 24, and the U-shaped heating unit 24 is in the reaction heating chamber 13 of the box-shaped heating chamber body 10 and incorporates a heat storage body. Although both end portions are assumed to be outside the heating body main body 10, they may be positioned in the heating chamber main body 10.

また、上記実施形態では、底部12を水平に対して傾斜させているが、これを水平とすることも可能である。この場合においても、溶融・流動状態の酸化ほう素は、底部12に一定量滞留するが、堰17をオーバーフローさせて系外に排出することができる。また、堰17も必ずしも必要ではないが、その存在は、底部12の傾斜の有無にかかわらず、底部12上に溶融・流動状態の酸化ほう素を一定量堆積させ、操業を安定させる効果をもたらす。なお、この堰17は、たとえば、操業末期には取り除き、底部12上に滞留している酸化ほう素を極力排出することが好ましい。   Moreover, in the said embodiment, although the bottom part 12 is inclined with respect to horizontal, this can also be made horizontal. In this case as well, molten and fluidized boron oxide stays in a certain amount at the bottom 12, but can overflow the weir 17 and be discharged out of the system. In addition, the weir 17 is not necessarily required, but its presence has the effect of depositing a certain amount of molten and fluidized boron oxide on the bottom 12 regardless of whether the bottom 12 is inclined, thereby stabilizing the operation. . The weir 17 is preferably removed, for example, at the end of the operation, and boron oxide staying on the bottom 12 is preferably discharged as much as possible.

(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る酸化ほう素製造装置を模式的に示した断面図であり、図5は、そのB−B矢視断面図である。図4、図5に示すように、本発明の第2実施形態に係る酸化ほう素製造装置は、加熱室本体10、ほう酸供給部30、溶融酸化ほう素排出部15及び複数のラジアントチューブ20(20A〜20D)から構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a boron oxide manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB. As shown in FIGS. 4 and 5, the boron oxide production apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a heating chamber body 10, a boric acid supply unit 30, a molten boron oxide discharge unit 15, and a plurality of radiant tubes 20 ( 20A-20D).

この第2実施形態においては、加熱室本体10は、周囲が断熱材11で囲まれ、内部がステンレス鋼等のほう酸やその脱水生成物に冒されない材料でライニングされた円筒体又は多角筒体によって構成されており、複数のラジアントチューブ20A〜20Dが加熱室本体10の側壁18に沿って配置されている。上記筒体により構成された加熱室本体10の上部には、原料ほう酸の装入口14が開口しており、また反応副生物である水蒸気、ほう酸蒸気及びほう酸ダストとともに導く蒸気口16が開口している。また、その底部12は、本装置による脱水・溶融反応により生成した溶融酸化ほう素を連続的に排出せしめる溶融酸化ほう素排出部15に続いている。   In this second embodiment, the heating chamber body 10 is surrounded by a cylindrical body or a polygonal cylinder body surrounded by a heat insulating material 11 and lined with a material not affected by boric acid such as stainless steel or its dehydrated product. The radiant tubes 20 </ b> A to 20 </ b> D are arranged along the side wall 18 of the heating chamber body 10. In the upper part of the heating chamber body 10 constituted by the cylinder, a raw material boric acid inlet 14 is opened, and a steam port 16 leading with water vapor, boric acid vapor and boric acid dust as reaction by-products is opened. Yes. Further, the bottom portion 12 continues to a molten boron oxide discharge portion 15 that continuously discharges the molten boron oxide generated by the dehydration / melting reaction by the present apparatus.

上記加熱室本体10の上部(天井側)の原料ほう酸装入口14には、これに接続して原料ほう酸の供給装置30が取り付けられていることは、第1実施形態の場合と同様であり、それにより、ほう酸装入口14を通して加熱反応室13内に連続的に原料であるほう酸を供給できるようになっている。また、加熱室本体10の底面12が、水平面に対して僅かに傾斜していること、その最下端部が溶融酸化ほう素排出部15となっていることも第1実施形態の場合と同様である。   The raw material boric acid inlet 14 on the upper part (ceiling side) of the heating chamber body 10 is connected to the raw boric acid supply device 30 and attached thereto, as in the case of the first embodiment. Thus, boric acid as a raw material can be continuously supplied into the heating reaction chamber 13 through the boric acid inlet 14. Further, the bottom surface 12 of the heating chamber body 10 is slightly inclined with respect to the horizontal plane, and the lowermost end portion thereof is a molten boron oxide discharge portion 15 as in the case of the first embodiment. is there.

さらに、図4、5に示す第2実施形態においても、図示を省略したが、溶融酸化ほう素排出部15に続いて、第1実施形態に示したのと同様の構造の溶融酸化ほう素の冷却固化破砕装置が設けられ、また、加熱室本体10の上部に第1実施形態と同様の構成を有する排ガス処理装置が設けられる。これらの機能も第1実施形態の場合と変わるところがない。   Further, in the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, although not shown, the molten boron oxide having the same structure as that shown in the first embodiment is provided following the molten boron oxide discharge section 15. A cooling and solidifying crushing device is provided, and an exhaust gas processing device having the same configuration as that of the first embodiment is provided above the heating chamber body 10. These functions are not different from those in the first embodiment.

第2実施形態と第1実施形態の相違点は、加熱室本体10内におけるラジアントチューブ20の配置の仕方にある。第2実施形態の場合には、筒状体(円筒体及び多角筒体を含む)である加熱室本体10の側壁18にそってラジアントチューブ20が複数個設置される。すなわち、図4、図5に示すように、筒状体である加熱室本体10の側壁18に沿ってほぼ平行に、側壁18から所定距離bだけ離間してU字型のラジアントチューブ20の加熱部24が設置される。   The difference between the second embodiment and the first embodiment lies in the arrangement of the radiant tube 20 in the heating chamber body 10. In the case of the second embodiment, a plurality of radiant tubes 20 are installed along the side wall 18 of the heating chamber body 10 which is a cylindrical body (including a cylindrical body and a polygonal cylindrical body). That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the heating of the U-shaped radiant tube 20 is performed substantially in parallel with the side wall 18 of the heating chamber body 10 which is a cylindrical body, and is separated from the side wall 18 by a predetermined distance b. Part 24 is installed.

このラジアントチューブ20の加熱部24の外側面と加熱室本体10の側壁18との離間距離bは、装入された原料ほう酸が、ラジアントチューブ20A〜20Dにより囲まれた空間の内側と外側に等量に分かれて降下するように配置するのが好ましい。それにより、ラジアントチューブ20から原料ほう酸に与えられる熱量が一方に偏ることなく、均等に配分され、側壁18の近傍での棚吊や、内部空間での加熱不足部を生ずることなく、一様で効率的な加熱ができることになる。具体的には、図5に示す断面図において、ラジアントチューブ20A〜20Dの内側の面積とその外側の面積がほぼ等しくなるように設計すればよい。   The separation distance b between the outer surface of the heating section 24 of the radiant tube 20 and the side wall 18 of the heating chamber body 10 is equal to the inside and outside of the space where the charged raw material boric acid is surrounded by the radiant tubes 20A to 20D. It is preferable to arrange so as to fall in quantities. As a result, the amount of heat given to the raw material boric acid from the radiant tube 20 is evenly distributed without being biased to one side, and is uniform without causing a shelf hanging in the vicinity of the side wall 18 and an insufficient heating portion in the internal space. Efficient heating can be performed. Specifically, in the cross-sectional view shown in FIG. 5, the inner area of the radiant tubes 20A to 20D may be designed to be substantially equal to the outer area.

また、隣り合うラジアントチューブ間の距離、たとえば、ラジアントチューブ20Aと20Dとの間の距離cも設計上考慮しなければならない。図4に示すように、第2実施形態においては、原料ほう酸は、ラジアントチューブ20A〜20Dにより囲まれた空間の内側中心部から装入される。したがって、装入された原料ほう酸がラジアントチューブ間の間隙を通って、側壁18側にスムースに抜けるようにすることが重要になる。この間隔cが小さすぎるときには、上記ラジアントチューブの間隙間に生じた焼結物のために被処理物の上記移動が妨げられることになる。一方、上記間隔cが広すぎるときは、設備直径がいたずらに大きくなり、経済的でない。   Further, the distance between adjacent radiant tubes, for example, the distance c between the radiant tubes 20A and 20D must be taken into consideration in the design. As shown in FIG. 4, in 2nd Embodiment, raw material boric acid is inserted from the inner center part of the space enclosed by the radiant tubes 20A-20D. Therefore, it is important that the raw material boric acid charged smoothly passes through the gap between the radiant tubes and smoothly escapes to the side wall 18 side. When the distance c is too small, the movement of the object to be processed is hindered due to the sintered product generated in the gap between the radiant tubes. On the other hand, when the distance c is too wide, the equipment diameter becomes unnecessarily large, which is not economical.

一般には、上記離間距離bは、ラジアントチューブ20の直径の0.5〜3倍程度、ラジアントチューブ20の相互間の間隔cは、ラジアントチューブ20の直径の1.5〜3.5倍程度するのがよい。なお、ラジアントチューブ20の配置数は、酸化ほう素の製造能力等に依存して決めればよい。   In general, the separation distance b is preferably about 0.5 to 3 times the diameter of the radiant tube 20, and the distance c between the radiant tubes 20 is preferably about 1.5 to 3.5 times the diameter of the radiant tube 20. The number of the radiant tubes 20 may be determined depending on the production capacity of boron oxide and the like.

なお、加熱室本体10の上部空間には、ラジアントチューブ20の蓄熱体の設置部である
非加熱部25が位置するようにする。これにより、加熱室本体10内で発生する生成ガス(反応生成物である水蒸気、ほう酸蒸気及び原料装入時に発塵するほう酸粉塵の混合ガス)の温度を加熱室本体内において低下させることができ、排ガス処理設備にかかる負荷を軽減させることができる。
In the upper space of the heating chamber main body 10, a non-heating part 25, which is an installation part of the heat storage body of the radiant tube 20, is positioned. As a result, the temperature of the product gas generated in the heating chamber body 10 (mixed gas of reaction water vapor, boric acid vapor and boric acid dust generated when the raw material is charged) can be lowered in the heating chamber body. The load on the exhaust gas treatment facility can be reduced.

上記第2実施形態に係る装置の操業過程は以下のとおりであり、それにより原料ほう酸から酸化ほう素を製造することができる。まず、準備段階として、ラジアントチューブ20A〜20Dの加熱部24を覆うように原料ほう酸を装入する。次いで、ラジアントチューブ20A〜20Dの加熱部24の表面温度が設定値(800〜950℃)になるように加熱状態におき、加熱室本体10内を十分に昇温し、生成した酸化ほう素が流出できる状態とする。   The operation process of the apparatus according to the second embodiment is as follows, whereby boron oxide can be produced from the raw material boric acid. First, as a preparation stage, raw material boric acid is charged so as to cover the heating part 24 of the radiant tubes 20A to 20D. Next, the heating chamber 24 is heated so that the surface temperature of the heating unit 24 of the radiant tubes 20A to 20D becomes a set value (800 to 950 ° C.), the heating chamber body 10 is sufficiently heated, and the generated boron oxide is It is in a state where it can flow out.

上記の予熱作業が完了したことを確認した後、原料ほう酸の供給装置30を連続稼動状態とし、原料ほう酸装入口14から原料ほう酸を連続的に供給する。それにより、原料ほう酸はラジアントチューブ20の加熱部24によって加熱され、その近傍から粉体(粒状体)から焼結状態、さらには脱水・溶融状態となって加熱・昇温が進行し、終には溶融酸化ほう素となって底部12に滴下し、溶融酸化ほう素排出部15から流出するに至る。溶融酸化ほう素排出部15から流出後の処理については、すでに第1実施形態において説明したのと同様である。また、反応生成ガス等の処理についても第1実施形態において説明したのと同様である。   After confirming that the above preheating operation has been completed, the raw boric acid supply device 30 is continuously operated, and the raw boric acid is continuously supplied from the raw boric acid inlet 14. As a result, the raw boric acid is heated by the heating unit 24 of the radiant tube 20, and from its vicinity, the powder (granular body) becomes a sintered state, further dehydrated and melted, and the heating / temperature rise proceeds. Becomes molten boron oxide and drops onto the bottom portion 12 and flows out from the molten boron oxide discharge portion 15. The processing after flowing out from the molten boron oxide discharge unit 15 is the same as that already described in the first embodiment. Further, the processing of the reaction product gas and the like is the same as that described in the first embodiment.

上記第2実施形態においても、酸化ほう素製造装置内での装入物の状態は、ラジアントチューブ及び加熱室本体の側壁に接触しながら順調に溶融・下降するが、ときとして定常的ではなく、加熱室本体内で棚吊現象を起こし、それが崩れて生じた焼結物が落下して底部炉床で溶融状態となるなど様々な状態をとることがある。このような非定常状態は、被処理物が順調に降下する限り操業上の支障にはならない。しかしながら、非定常状態が進んで、棚吊状態となったときには、一時的にほう酸原料の供給を停止し、ラジアントチューブからの加熱のみを継続し、それによって棚吊を解消することが好ましい。これらの措置については、第1実施形態の場合と同様である。また、操業制御を行うためには、ラジアントチューブの表面温度を測定し、原料ほう酸に必要な入熱が与えられるように制御することも第1実施形態と同様に行い得る。   Also in the second embodiment, the state of the charge in the boron oxide production apparatus melts and descends smoothly while contacting the side wall of the radiant tube and the heating chamber body, but sometimes it is not steady, There may be various states such as a shelf hanging phenomenon occurs in the heating chamber body, and the sintered product that is collapsed falls to be molten in the bottom hearth. Such an unsteady state does not hinder the operation as long as the workpiece is lowered smoothly. However, when the unsteady state progresses and the shelf is suspended, it is preferable to temporarily stop the supply of the boric acid raw material and continue heating only from the radiant tube, thereby eliminating the shelf suspension. These measures are the same as those in the first embodiment. Further, in order to perform the operation control, the surface temperature of the radiant tube can be measured and controlled so that the necessary heat input is given to the raw material boric acid as in the first embodiment.

本発明の第2実施形態は、上記のとおりであるが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、種々の変形を行うことができる。たとえば、ラジアントチューブの配置数は、上記例では4本であるが、必要能力を考慮して、6〜8本にすることができる。また、第1実施形態について述べたように、溶融酸化ほう素の冷却固化破砕装置を省略して、溶融酸化ほう素を直接受け容器に収容して冷却後、別途破砕すること、原料装入手段をバイブレーションフィーダに変更すること、あるいは、溶融酸化ほう素排出部に堰を加えるなどの変更を行うことも可能である。さらに、加熱室本体10は、第1実施形態と同様に、周囲が断熱材11で囲まれ、内部がたとえば、ステンレス鋼等のほう酸やその脱水生成物に冒されない材料でライニングされた筐体により構成することもできるが、これに代えて内面も断熱材料とすることもできる。   The second embodiment of the present invention is as described above, but various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. For example, although the number of radiant tubes is four in the above example, it can be six to eight in consideration of the necessary capacity. Further, as described in the first embodiment, the cooling and solidification crushing apparatus for molten boron oxide is omitted, and the molten boron oxide is directly stored in a receiving container, cooled, and then separately crushed. It is also possible to change to a vibration feeder or to add a weir to the molten boron oxide discharge part. Further, as in the first embodiment, the heating chamber body 10 is surrounded by a casing 11 surrounded by a heat insulating material 11, and the inside is lined with a material not affected by boric acid such as stainless steel or its dehydrated product. Although it can be configured, the inner surface can also be a heat insulating material instead.

上記第2実施形態においては、ラジアントチューブが加熱室本体内に竪型に配置されるので、複数個の大型のラジアントチューブを、吊り下げ方式によって加熱室本体内に設置することができる。このことにより、第1実施形態に示したほぼ水平にラジアントチューブを設置する形式では、ラジアントチューブのサイズが大きくなると、それを支えるために加熱室本体内に支柱を設けなければならならず、そのため大型化が困難であるとの問題が解決され、生産性の大きな設備の建設が容易になるなどの効果が生ずる。   In the second embodiment, since the radiant tube is disposed in a bowl shape in the heating chamber body, a plurality of large-sized radiant tubes can be installed in the heating chamber body by a hanging method. As a result, in the type in which the radiant tube is installed almost horizontally as shown in the first embodiment, when the size of the radiant tube is increased, a support column must be provided in the heating chamber body to support it. The problem that it is difficult to increase the size is solved, and the construction of facilities with high productivity is facilitated.

(実施例1)
図1、図2に示す基本構造を有し、表1に示す諸元を有する酸化ほう素の製造装置を用いて酸化ほう素の製造を行った。その結果、原料ほう酸を22.4kg/hの割合で連続的に装入し製品酸化ほう素を12.1kg/hの割合で生産することができた。この操業における熱効率は65%であった。また、分解発生水量は9.6kg/hであり、排ガス処理装置として利用したベンチュリスクラバからほう酸を質量比で2%含有する排水を回収することができた。なお、操業過程において、ラジアントチューブの表面温度管理を行った結果、その温度は700〜850℃に維持された。
Example 1
Boron oxide was manufactured using a boron oxide manufacturing apparatus having the basic structure shown in FIGS. 1 and 2 and having the specifications shown in Table 1. As a result, the raw material boric acid was continuously charged at a rate of 22.4 kg / h, and the product boron oxide could be produced at a rate of 12.1 kg / h. The thermal efficiency in this operation was 65%. The amount of water generated by decomposition was 9.6 kg / h, and waste water containing 2% boric acid by mass was recovered from the venturi scrubber used as the exhaust gas treatment device. In addition, in the operation process, as a result of performing surface temperature control of the radiant tube, the temperature was maintained at 700-850 degreeC.

この操業ではプロパンを1.76kg/hの割合で燃焼させ、下記式に従う熱効率ηは65%であった。
η=(有効熱×100)/(プロパン消費量×真発熱量)
ここに、有効熱=原料の昇温熱+反応吸熱+生成酸化ほう素の加熱熱量
In this operation, propane was burned at a rate of 1.76 kg / h, and the thermal efficiency η according to the following formula was 65%.
η = (effective heat × 100) / (propane consumption × true calorific value)
Here, effective heat = heating temperature of raw material + reaction endotherm + heating amount of generated boron oxide

Figure 0004335221
Figure 0004335221

(実施例2)
図4、図5に示す基本構造を有し、表2に示す諸元を有する酸化ほう素の製造装置を用いて酸化ほう素の製造を行なう。本設備により原料ほう酸を666kg/hの割合で連続的に装入し、製品酸化ほうを360kg/hの割合で生産することができる。また、分解発生水量は285kg/hであり、排ガス処理装置として利用したベンチュリスクラバからほう酸を質量比で2%含有する排水を回収することができる。また、操業過程において、ラジアントチューブの表面温度管理を行うことにより、その表面温度をは700〜850℃に維持できる。この場合において、プロパンの燃焼割合は52・4kg/hであり、熱効率ηは65%である。熱効率の計算方法は実施例1と同様である。
(Example 2)
Boron oxide is manufactured using a boron oxide manufacturing apparatus having the basic structure shown in FIGS. 4 and 5 and the specifications shown in Table 2. With this facility, raw material boric acid can be continuously charged at a rate of 666 kg / h, and product oxidation borate can be produced at a rate of 360 kg / h. In addition, the amount of water generated by decomposition is 285 kg / h, and wastewater containing 2% by weight of boric acid can be recovered from the venturi scrubber used as the exhaust gas treatment device. Moreover, the surface temperature can be maintained at 700-850 degreeC by performing the surface temperature management of a radiant tube in an operation process. In this case, the combustion rate of propane is 52.4 kg / h, and the thermal efficiency η is 65%. The calculation method of the thermal efficiency is the same as that in the first embodiment.

Figure 0004335221
Figure 0004335221

本発明の第1実施形態に係る酸化ほう素製造装置を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the boron oxide manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示した本発明の第1実施形態に係る酸化ほう素製造装置A−A矢視断面図である。It is a boron oxide manufacturing apparatus AA arrow sectional drawing which concerns on 1st Embodiment of this invention shown in FIG. 本発明による原料ほう酸の状態変化を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the state change of the raw material boric acid by this invention. 本発明の第2実施形態に係る酸化ほう素製造装置を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the boron oxide manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図4に示した本発明の第2実施形態に係る酸化ほう素製造装置B−B矢視断面図である。It is a boron oxide manufacturing apparatus BB arrow sectional drawing which concerns on 2nd Embodiment of this invention shown in FIG. 出願人が実用化している酸化ほう素製造装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the boron oxide manufacturing apparatus which the applicant has put into practical use.

符号の説明Explanation of symbols

10:加熱室本体
11:断熱材
12:底部
13:反応加熱室
14:原料ほう酸装入口
15:溶融酸化ほう素排出部
16:蒸気口
18:側壁
20:ラジアントチューブ
24:加熱部
25:非加熱部
30:ほう酸供給装置
31:ホッパー
32:スクリューフィーダ
40:(溶融酸化ほう素の)冷却固化破砕装置
41:カバー
42:水冷Wロール
43:垂直空冷ダクト
44:鬼歯ダブルロールクラッシャ
45:蓋付金属容器
50:排ガス処理装置
51:排ガス導管
52:放散管
80:断熱材
81:加熱室本体
82:燃焼バーナ
83:円筒レトルト
84:装入口
85:熱交換器
86:排ガス処理装置
10: Heating chamber body
11: Insulation
12: Bottom
13: Reaction heating chamber
14: Raw material boric acid inlet
15: Molten boron oxide discharge section
16: Steam outlet
18: Side wall
20: Radiant tube
24: Heating part
25: Non-heated part
30: Boric acid feeder
31: Hopper
32: Screw feeder
40: Cooled solidification crusher (for molten boron oxide)
41: Cover
42: Water-cooled W roll
43: Vertical air cooling duct
44: Demon Double Roll Crusher
45: Metal container with lid
50: Exhaust gas treatment equipment
51: Exhaust gas conduit
52: Radiation tube
80: Insulation
81: Heating chamber body
82: Combustion burner
83: Cylindrical retort
84: Loading entrance
85: Heat exchanger
86: Exhaust gas treatment equipment

Claims (7)

上部にほう酸供給部を、下部に溶融酸化ほう素排出部を備えた加熱室本体内に蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブを設置してなり、前記ほう酸供給部から前記加熱室本体内に供給されたほう酸を前記蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブにより加熱することにより溶融無水酸化ほう素となし、該溶融酸化ほう素を溶融酸化ほう素排出部から連続的に排出せしめることを特徴とする酸化ほう素製造装置。   A regenerative alternating combustion type radiant tube is installed in the main body of the heating chamber provided with a boric acid supply unit at the top and a molten boron oxide discharge unit at the bottom, and supplied from the boric acid supply unit into the main body of the heating chamber. Boron oxide is produced by heating the boric acid with the regenerative alternating combustion type radiant tube to form molten anhydrous boron oxide, and the molten boron oxide is continuously discharged from the molten boron oxide discharge section. apparatus. 加熱室本体は筐体又は筒体によって構成されており、該加熱室本体の底部は、水平面に対して1〜5°傾斜した傾斜炉床であり、該傾斜炉床の端部に溶融酸化ほう素排出部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の酸化ほう素製造装置。   The heating chamber main body is constituted by a casing or a cylinder, and the bottom of the heating chamber main body is an inclined hearth that is inclined by 1 to 5 ° with respect to a horizontal plane. The boron oxide manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising an element discharge unit. 加熱室本体には、ほう酸の脱水反応によって生成した排ガスを排出・処理する排ガス処理設備が設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の酸化ほう素製造装置。   The boron oxide production apparatus according to claim 1 or 2, wherein the heating chamber main body is provided with an exhaust gas treatment facility for exhausting and treating exhaust gas generated by a dehydration reaction of boric acid. 溶融酸化ほう素排出部には、溶融酸化ほう素の冷却・固化装置が設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の酸化ほう素製造装置。   4. The boron oxide production apparatus according to claim 1, wherein the molten boron oxide discharge section is provided with a molten boron oxide cooling and solidifying device. 蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブが、加熱室本体の傾斜炉床にそって設置されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の酸化ほう素製造装置。   The apparatus for producing boron oxide according to any one of claims 2 to 4, wherein the regenerative alternating combustion type radiant tube is installed along the inclined hearth of the main body of the heating chamber. 加熱室本体が円筒体又は多角筒体によって構成されており、蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブが該加熱室本体の側壁に沿って複数個設置されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の酸化ほう素製造装置。   The heating chamber body is constituted by a cylindrical body or a polygonal cylinder, and a plurality of regenerative alternating combustion radiant tubes are installed along the side wall of the heating chamber body. The boron oxide manufacturing apparatus in any one. 請求項1〜6のいずれかに記載の酸化ほう素製造装置を用い、該酸化ほう素製造装置の本体内に連続的に原料ほう酸を供給するとともに、該酸化ほう素製造装置の本体内に設置された蓄熱式交互燃焼型ラジアントチューブによって原料ほう酸を加熱して溶融酸化ほう素となし、生成した溶融酸化ほう素を前記溶融酸化ほう素排出部から連続的に流動排出せしめることを特徴とする酸化ほう素製造方法。   Using the boron oxide production apparatus according to any one of claims 1 to 6, while continuously supplying raw material boric acid into the main body of the boron oxide production apparatus, it is installed in the main body of the boron oxide production apparatus. Oxidation characterized in that the raw boric acid is heated to form molten boron oxide by the regenerative heat storage type alternating combustion type radiant tube, and the generated molten boron oxide is continuously discharged from the molten boron oxide discharge section. Boron manufacturing method.
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