JPH02204350A - 無機質発泡体の製造法 - Google Patents

無機質発泡体の製造法

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JPH02204350A
JPH02204350A JP1023694A JP2369489A JPH02204350A JP H02204350 A JPH02204350 A JP H02204350A JP 1023694 A JP1023694 A JP 1023694A JP 2369489 A JP2369489 A JP 2369489A JP H02204350 A JPH02204350 A JP H02204350A
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益村 宜雄
Kazukimi Iwata
和公 岩田
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松本 篤浩
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    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/065Residues from coal gasification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、無機質発泡体の製造法の改良に関するもので
ある。
[発明の背景] 建築物などの構造物は、省エネルギー、省資源および耐
震性向上のため、軽量化、高強度化および断熱化が進め
られており、これに必要な軽量コンクリート用骨材とし
て優れた品質の!!機質発泡体を安価に製造する方法が
課題となっている。
特に、品質は高強度性の面から微細で連続粒度を持ち、
しかも軽口で低吸水性の無機質発泡体が要望されている
[従来技術および課題] 従来、石炭の部分酸化により得られた非晶性副生スラグ
を主原料にして無機質発泡体を製造する方法に関して、
例えば特開昭61−197479号公報および特開昭6
1−251551号公報に提案がなされている。
これらの方法は、その特許請求の範囲の記載から、前者
は[石炭の部分酸化により得られた非品性残滓を600
℃以上の温度で加熱処理して膨張させることを特徴とす
る形成成分中の8102の含有率が60重量%以上、八
ρ203の含有率が20重盪%以上、かつCaOの含有
率が5型筒%以上である無機質発泡体の製造法」であり
、後者は「石炭の部分酸化により得られた非品性残滓の
粒子の内粒子径2.57117J以下の粒子を600℃
以上の温度で加熱処理して膨張させることを特徴とする
、5IOzの含有率が60重」%以下、AI! 203
の含有率が20重量%以上であり、単位容積重量が0.
6Kg/j!より上であって1.2句/j以下である無
機質発泡体の製造法Jである。
しかしながら、粒子径0.311#I以下の粒子が90
重量%以上である非晶性副生スラグを原料とする無機質
発泡体の製造は企業化されていないのが現状である。そ
の主な理由は、これら公知方法を用いて製造した無機質
発泡体は、非常に融着しやすいために低温焼成をしいら
れ充分に発泡していない粒子が含有したり、ざらには低
温焼成であるために加熱処理時間を長(する必要があり
、それによって無機質発泡体が互いに融着して大きな塊
状物となったり、加熱処理装置に融着して該装置の円滑
な運転が阻害されたりするという問題があるためである
[発明の目的] 本発明は、微細で連続粒度を持ち、しかも軽口で低吸水
性の高強度無機質発泡体の製造方法を提供することを主
な目的とする。
更に詳しくは、本発明は石炭の部分酸化により得られた
非晶性副生スラグの内、粒子径0.3s以下の粒子の有
効利用および高品質の無機質発泡体の需要の増大の二つ
の課題を同時に解決する安価で高品質、かつ省資源に役
立つ無機質発泡体の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
[発明の要旨] 本発明は、本出願人が既に出願した特開昭61−197
479@公報および特開昭61−251551号公報を
改良した無機質発泡体の製造法に関するものであり、従
来、焼成困難であった粒子径0.3mm以下の粒子が9
0重」5以上である非晶性副生スラグを昇温速度500
〜1000℃/minの範囲で、800〜1000℃の
温度範囲で加熱膨張させて微細な無機質発泡体を製造す
る方法である。ざらに第2の発明は、フライアッシュお
よび/または微粉炭を添加し還元雰囲気で焼成すること
により、微細で連続粒度を持つ低吸水性の高強度無機質
発泡体をより有利に製造する方法である。
[発明の効果] 本発明の無機質発泡体の製造法は、従来無機質発泡体と
して企業化されなかった粒子径0.3#!II!以下の
粒子が90重量%以上である非晶性副生スラグを用いて
製造することができる。ざらに、フライアッシュおよび
/または微粉炭を添加することにより短時間に発泡・膨
張するので無機質発泡体の製造コストを低減することが
できる。
また、本発明の製造法による無機質発泡体は、微細で連
続粒度を持ち、軽量で吸水率が低く、かつ強度が高い。
ざらに、耐火性にすぐれ、熱伝導率が低いので良好な断
熱性も有している。したがって、これまでのfi機貿発
泡体より非常に用途が広い。
[発明の詳細な記述] 従来の無機質発泡体の製造技術は、石炭の部分酸化によ
り得られた非晶性副生スラグをボールミルで粉砕・篩分
けし、得られた粒子径0.3〜5.0IIur1の原料
をロータリーキルン(φ1,3×31.5m)で焼成し
ている。しかしながら、上記の原料粒径に調製する際に
大量に発生する非晶性副生スラグの粒子径0.3s以下
の粒子あるいは粒子径0.3s以下の粒子が90重置%
以上である非晶性副生スラグ(以下、粒子径0.3%以
下の粒子と称すこともある。)は、いまだに発泡性が劣
るために無機質発泡体として使われずにセメント原料へ
の代替あるいは埋立てなどへ処理され、付加価値が高め
られていない。
本発明者らは、無機質発泡体の製造技術において非晶性
副生スラグの粒子径0.3s以下の粒子を原料として用
いた場合に良質な無機質発泡体が得られない原因を先ず
究明した。
その結果、非晶性副生スラグの粒子径0.3〜5#の原
料については、昇温速度が150℃/lllin以下で
あっても粒径による影響はほとんどなく、良質な無機質
発泡体が得られた。しかし、非晶性副生スラグの粒子径
0.3M以下の粒子の原料を昇温速度150°C,’m
in以下で行なうと粒子同志が融着しやすいために加熱
処理温度が800℃未満に制限され、単位容積重量o:
o1〜0.80ffg/lの無機質発泡体を得ることは
困難であった。
そこで、非晶性副生スラグの粒子径0.3s以下の粒子
の物性を把握し、原料に適する焼成方法を検討した。
その結果、昇温速度を500〜b の範囲で、かつ加熱温度を800〜1000℃の温度範
囲で加熱処理すれば、粒子径0.3#I以下の粒子を原
料としても良質な無機質発泡体が得られることが判明し
た。
昇温速度500℃/l1lin未満では、前述した様に
加熱処理温度が800℃未満と制限された焼成となるた
めに有効に膨張せず、無機質発泡体中に未膨張粒子が混
入している。逆に、昇温速度を1000℃/minを越
えると急激な高温焼成となり、1qられた無機質発泡体
が互いに!!!看して大きな塊状物となったり、加熱処
理装置に融着して該装置の円滑な運転が阻害されたりす
ることがある。
また、加熱処理温度は800〜1000℃の範囲が好適
でおる。800℃未満だと非晶性副生スラグの粒子径0
.3#以下の粒子が有効に膨張せず、無機質発泡体中に
未膨張粒子の混入となり、1000℃を越えると得られ
れた無機質発泡体が互いに融着して大きな塊状物となっ
たり、加熱処理装置にl看して該装置の円滑な運転が阻
害されたりすることがある。
次に、粉砕した非晶性副生スラグの粒子径0.3s以下
の粒子と未粉砕の非晶性副生スラグの粒子径0.3#l
f以下の粒子を比べた結果、次の様に物性が異なってい
ることが判明した。つまり、粉砕品は■化学成分はほと
んど差がなかったものの未焼成炭素分がほとんど消滅し
ていた。■粒子形状が歪となり、実積率が増したために
単位容積重量も高くなっている。および■粒子内部の細
孔量が減少している。このことを考慮して加熱処理方法
を更に検討した。
粉砕した非晶性副生スラグの粒子径0.3171#1以
下の粒子は、未焼成炭素分が少ないために酸化雰囲気焼
成となるので発泡性が劣り、ざらに高温焼成となるため
に無機質発泡体が互いに融着しやすく、品質がばらつき
やすいので還元性雰囲気で焼成する必要があることが判
明した。
還元雰囲気焼成を行うための還元作用物質としてフライ
アッシュ、微粉炭および酸化鉄などの無機質のものとC
OおよびH2などのガス状物質、ざらには重油などの液
状物質があげられるが、経済性、作業性および製品の品
質の面から見て無機質であるフライアッシュおよび/ま
たは微粉炭を用いるのが好適である。
さらに、フライアッシュや微粉炭燃焼灰は、無機質発泡
体に混入してもほとんど弊害がなく、逆に微粉末フィラ
ーとして有効に作用する。
なお、フライアッシュの添加量は、無機質発泡体の粒度
構成から判断して20重四%以下が好ましく、フライア
ッシュの未燃焼炭素分は4〜10重量%が好ましい。ま
た、微粉炭の添加量が10重母%を越えると、低温で自
己燃焼をおこし、炉内が急激な温度上昇となり、加熱処
理温度コントロールが離しくなり品質がばらつくので、
10重量%以下が好ましい。 フライアッシュの粒子径
はブレーン比表面積で2500〜b 微粉炭の粒子径はフルイ88μm残分5〜12重量%の
ものが使用できる。
非晶性副生スラグ粒子径0.3#以下の粒子にフライア
ッシュを20重量%以下および/または微粉炭を10@
量%以下を添加して、昇温速度を5QO〜1000℃/
m i n(7)範囲ニテ、加熱9n理温度を800〜
1000℃で加熱処理を行うことにより、さらに良質な
無機質発泡体が得られるようになった。
すなわち、石炭の部分酸化により得られた非晶性副生ス
ラグの粒子径0.381以下の粒子を加熱処理温度80
0〜1ooo℃、昇温速度500〜1000℃/min
ざらに、還元物質を添加して還元雰囲気にて加熱処理す
ることによってより有効に発泡・膨張させるとができ、
加熱処理装置の運転が尚−層容易であり、同時に製造の
際の製品歩留りも高くなる。
従来の無機質発泡体の製造方法は、徐々に発泡・膨張さ
せるのに対して本発明の無機質発泡体の製造方法は急速
に発泡・膨張させるため加熱処理温度での保持時間が短
くなり、製造が容易でおる。
なお、本発明の製造方法においては0.3#より大きな
粒子が10ffii%以下の範囲内で混入してもなんら
影響をうけることもなく、良質な無機質発泡体を製造す
ることができる。
本発明の製造法により、粒子径0.3s以下の粒子が9
5重甜%以上の非品性副生スラグを原料として使用した
場合に得られた無機質発泡体は、一般に粒子径が600
μm以下で平均粒子径が250μm以下、ざらに添加材
としてフライアッシュおよび/または微粉炭を使用した
場合の平均粒子径は200μm以下、通常は、平均粒子
径が150μTrL〜200μmの範囲にある微細な無
機質発泡体である。
また、この微細な無機質発泡体は、軽口であり、通常そ
の単位容積重量は0.4〜0.8Kg/、i!の範囲に
ある。なお、見掛比重で表記すると0.8〜1.6の範
囲にある。
ざらに、本発明の無機質発泡体は、圧縮変位10mの時
の圧縮荷重が250.!ryfであるのに対し、従来の
無機質発泡体の50Kyfであり、約5倍の強度を示し
た。
したがって、本発明の製造方法による無機質発泡体は、
軽量で高強度であるので、たとえば構造・非構造用軽量
部材などとして使用することができる。
本発明の製造法による無機質発泡体は、その粒子中に気
泡を有している。気泡は、独立気泡からなっているため
24時間吸水率が5型組%以下と極めて低く、たとえば
軽み骨材としてセメントと混練する際に使用する混線水
量を少なくすることが可能であり、ざらにそのセメント
混練物の硬化体は、高い強度を示すと共に凍結融解など
に対する耐久性にも優れている。また、気泡を多数含有
するので熱伝導率が低く、通常0.05Kcal/m・
h・°C程度であり、良好な断熱性を有しており断熱材
料として使用することができる。
本発明の製造法は、従来有効な用途が開発されていなか
った石炭の部分酸化の際に生成する非晶性副生スラグの
粒子径0.3m以下の粒子を用いることができるので非
常に安価に良質の無機質発泡体を製造することができる
また、本発明の製造法により得られた無機質発泡体は、
発泡体であることを利用した他の用途、例えば断熱材、
軽量骨材、肥料、洗剤あるいは塗料などの増量材、土壌
改良材などとしても使用することができるのは勿論でお
る。
次に本発明の実施例を示す。
[実施例1コ 原料としては、テキサコ法を利用した石炭ガス化炉から
排出された非晶性副生スラグを篩で粒子径0.3an以
下の粒子が95重量%以上であるものを使用した。使用
した副生スラグの化学組成を第1表、粒度分布を第2表
に示す。
なあ、この副生スラグはX線回折の結果、非晶質である
ことが確認された。
得られた粒子径0.3s以下の粒子が95重量%以上で
ある副生スラグを小型外熱式回転電気炉(φ60X10
00馴)により昇温速度を900’C/m i nで加
熱処理最高温度950℃上昇させ、無機質発泡体を製造
した。
得られた無機質発泡体の単位容積重量が0.63Kg/
L24時間吸水率が3.8重量%であった。得られた無
機質発泡体の化学組成を第1表に、そして粒度分布を第
2表に示す。
なお、上記の測定は、下記の方法および装置を用いて行
なった。
[測定方法] 単位容積重■ 100dのメスシリンダーまたは2gマスを用意して測
定対象の粒子をこのメスシリンダーまたはマスに取り、
この粒子の型口を測定した。
比重および吸水量 JIS  A  1134に準じて測定した。
校1旦血 JIS  A  1102に準じて測定した。
を更皿滅 JIS  M  8852に準じて分析した。
工遺望厘 B、5812に準じて簡易法により粒子5重量%破壊の
荷重を測定した。
【実施例2.3および比較例1.2] 加熱処理温度を500″C(比較例1)、875℃(実
施例2>、1000℃(実施例3)および1200℃(
比較例2)に変えた以外は、実施例1と同様にして加熱
処理実験を行なった。
得られた無機質発泡体の物性を第3表に示す。
[実施例4および比較例3] 昇温速度20℃/min (比較例3)および500”
C/min (実施例4)に変えて、それら加熱処理可
能な最高温度にて加熱処理実験を行なった以外は実施例
1と同様。
得られた無機質発泡体の物性を第3表に示す。
[実施例5] 原料としては、テキサコ法を利用した石炭ガス化炉から
排出された副生スラグの粒子径0.37111I!以上
の粒子をボールミルで粉砕して粒子径0.3M以下の粒
子が95重量%以上であるものを使用した。使用した副
生スラグの化学組成を第1表、粒度分布を第2表に示す
粉砕されて得られた粒子径0.3mm以下の粒子が95
5重量以上である副生スラグを使用した以外、は、実施
例1と同様にして加熱処理実験を行なった。
得られた無機質発泡体の化学組成及び粒度分布を第1表
および第2表に、そして物性を第3表に示す。
[実施例6〜8] 実施例5に用いた原料に添加材としてフライアッシュを
15重量%(実施例6)、微粉炭を5重量%(実施例7
)添加したもの。ざらに、フライアッシュを10重量%
と微粉炭5重量%(実施例8)を添加した以外は実施例
1と同様に加熱処理実験を行なった。
得られた無機質発泡体の物性を第3表に示す。
[比較例4] 実施例5に用いた原料に添加材として微粉炭15重量%
添加した以外は実施例1と同様に加熱処理実験を行なっ
た。
得られた無機質発泡体の物性を第3表に示す。
[実施例9.10コ 実施例1および実施例6の原料および燃焼条件にて有効
内径φ1.3×長さ3.5mのロータリーキルンを用い
て加熱処理実験を行なった。
得られた無機質発泡体の物性を第4表に示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)石炭の部分酸化により得られた粒子径0.3mm
    以下の粒子が90重量%以上である非晶性副生スラグを
    昇温速度500〜1000℃/minの範囲にて800
    〜1000℃の温度範囲で加熱処理して膨張させること
    を特徴とする無機質発泡体の製造法。
  2. (2)上記スラグに対してフライアッシュが20重量%
    以下および/または微粉炭が10重量%以下になるよう
    にフライアッシュまたは微粉炭を添加して還元雰囲気内
    で焼成することを特徴とする請求項(1)項記載の無機
    質発泡体の製造法。
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JP2016077261A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 株式会社大林組 防草材料及びその施工方法
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