JPH0223482B2 - - Google Patents

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JPH0223482B2
JPH0223482B2 JP11372184A JP11372184A JPH0223482B2 JP H0223482 B2 JPH0223482 B2 JP H0223482B2 JP 11372184 A JP11372184 A JP 11372184A JP 11372184 A JP11372184 A JP 11372184A JP H0223482 B2 JPH0223482 B2 JP H0223482B2
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Japan
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potassium
fibers
sand
mixture
melt
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JP11372184A
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Yoshinori Fujiki
Jun Watanabe
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KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
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KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐熱性材料、断熱性材料として優れた
チタニヤ繊維の製造法に関する。更に詳しくはチ
タン原料として天然産ルチルサンドまたはアナタ
ーゼサンドとイルミナイト鉱石から銑鉄を製造す
る際に生成するチタンスラグとを使用してチタニ
ヤ繊維を製造する方法に関する。
従来技術 従来チタニア繊維の製造法としては、 (1) フラツクス法で、初生相として四チタン酸カ
リウム(K2O・4TiO2)繊維を育生し、脱カリ
ウム処理によりカリウムの全部を抽出して、結
晶質チタン酸繊維となし、焼成処理してチタニ
ア繊維とする方法。
(2) 徐冷焼成法で、初生相として四チタン酸カリ
ウムと二チタン酸カリウムの混合相繊維を育成
し、以後前記(1)と同様にしてチタニア繊維を製
造する方法。
(3) メルト法で、二チタン酸カリウムの低融点溶
融液から二チタン酸カリウム繊維を育成し、以
後前記(1)と同様にしてチタニア繊維を製造する
方法。
が知られている。
しかし、これらのいずれの方法においても、チ
タン原料としては高純度の二酸化チタン、例えば
イルメナイト鉱石を硫酸法または塩素法で製造し
た99%以上の高純度の二酸化チタンが使用されて
おり、そのため原料コストが高くなつて、製品が
高価となり、その利用範囲も限定される問題点が
あつた。
本発明者はさきにその問題点を解決すべく、チ
タン原料として天然産のルチルサンドまたはアナ
ターゼサンドをそのまま使用して従来法の適応性
について検討した結果、 (1) フラツクス法及び徐冷焼成法においては、初
生相である四チタン酸カリウム繊維はいずれも
生成するが、チタン原料中に含まれる不純物の
影響で、るつぼの底に稠密な塊状物となり、繊
維の分離ができないことが分つた。
(2) これに対し、メルト法では、チタン原料中の
不純物の影響がなく、むしろ好影響を与え、短
時間に溶融し、容易にチタニア繊維が得られる
ことが分つた。
この知見に基いて、チタン成分原料としてチタ
ンスラグと天然産のルチルサンドまたはアナター
ゼサンドをそのまま使用してメルト法でチタニヤ
繊維を製造する方法を開発した。
すなわちさきに一般式(Ti、M)O2(ただし、
Mは含有不純物金属を表わす)で示される天然産
のルチルサンドまたはアナターゼサンドと、酸化
カリウムまたは加熱により酸化カリウムを生成す
るカリウム化合物あるいはこれらの混合物とを、
一般式K2O・n(Ti、M)O2(ただし、nは1.5〜
2.5、Mは前記と同じものを表わす)で示す割合
に混合し、該混合物を加熱溶融して溶融体を生成
し、該溶融体から二チタン酸カリウム(K2O・
2TiO2)と同じ層状構造の結晶体からなる繊維物
を形成させ、次いで酸類で処理して繊維物中のカ
リウム成分の全部を抽出して結晶質チタン酸繊維
となし、該繊維を500℃以上溶融温度より低い温
度で加熱してチタニヤ繊維を製造する方法を完成
した。
発明の目的 本発明はイルミナイト鉱石から銑鉄を製造する
際に生成するチタン金属原料であるチタンスラグ
をチタン成分の原料としてそのまま利用しその中
に含まれている不純物を有効成分として活用し優
れた特性を持つチタニヤ繊維を製造する方法を提
供せんとするものである。
発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく研究したとこ
ろ、前記チタンスラグの組成は約85%(%は重量
%を表わす。以下同じ)がTiO2であり、不純物
として、FeO、Fe2O3、Al2O3、Cr2O3、SiO2
Nb2O5、ZrO2、V2O5などが含まれ、それらの含
有量は、例えばFeをFe2O3とすれば約10%と最も
多く、その他は0.3〜0.7%程度である。このよう
に鉄の不純物が多く含まれているため、これを単
独でチタン原料として使用すると、結晶質チタン
酸繊維が得難い。しかし、これを天然産ルチルサ
ンドまたはアナターゼサンドと或範囲内において
混合し、これをチタン原料として使用すると結晶
質チタン酸繊維が製造し得られること、及びこの
結晶質チタン酸繊維を500℃以上溶融温度より低
い温度で加熱するとチタニヤ繊維が容易に得られ
ること及びチタン成分原料中に含まれる不純物金
属により機械的強度の強いものが得られることを
知見した。この知見に基いて本発明を完成したも
のである。
本発明の要旨は、 イルミナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生成
するチタンスラグ対天然産ルチルサンドまたはア
ナターゼサンドを重量比で3対1よりチタンスラ
グが少ない割合で混合した混合物を、一般式
(Ti、M)O2(ただし、Mは含有不純物金属を表
わす)で示すものとし、該混合物と酸化カリウム
または加熱により酸化カリウムを生成するカリウ
ム化合物あるいはこれらの混合物とを、一般式
K2O・n(Ti、M)O2(ただし、nは1.5〜2.5、M
は前記と同じ)で示す割合に混合した後、加熱し
て溶融体を生成し、該溶融体から二チタン酸カリ
ウム(K2Ti2O5)と同じ層状構造の結晶体からな
る繊維状物を冷却固化により形成させ、次いで酸
で処理してカリウム成分の全部を抽出して結晶質
チタン酸繊維となし、該繊維を500℃以上溶融温
度より低い温度で加熱処理することを特徴とする
チタニヤ繊維の製造法にある。
本発明において使用するイルミナイト鉱石
(FeTiO3)から銑鉄を作る際に生成するチタンス
ラグ(以下単にチタンスラグと言う)の組成は前
記した通りである。
また、天然産のルチルサンドは漂砂鉱床から砂
状として得られ、その組成は約95%のTiO2を含
み、不純物として、Fe2O3、Al2O3、Cr2O3
SiO2、Nb2O5、ZrO2、V2O5などが含まれ、その
含有量は例えばFe2O30.6%、Al2O30.4%、
Cr2O30.3%、SiO20.6、Nb2O50.3%、ZrO20.7%、
V2O50.7%である。天然産のアナターゼサンドも
ほぼ同様な組成である。しかし、資源的にルチル
サンドが豊富であるので、その使用が好ましい
(以下、代表してルチルサンドと言う)。そして粒
度が小さい程反応し易いので、粒度の小さいもの
が望ましい。
チタンスラグと天然産ルチルサンドまたはアナ
ターゼサンドの混合割合は、重量比でチタンスラ
グ対ルチルサンドまたはアナターゼサンドが3対
1よりチタンスラグが少ない割合であることが必
要である。その割合が3対1を超えてチタンスラ
グが多くなると、不純物金属が多くなり過ぎて二
チタン酸カリウムと同じ層状構造の結晶体からな
る繊維状物が得難い。
該チタン原料混合物に混合するカリウム成分と
しては、二酸化カリウムまたは加熱により二酸化
カリウムを生成する化合物例えばKOH、K2CO3
KHCO3などが挙げられる。
チタン原料混合物とカリウム成分とは、K2O・
n(Ti、M)O2(ただし、nは1.5〜2.5、Mは不純
物金属を表わす)を生成する割合で混合する。こ
の混合物は約1100℃で溶融して溶融体を生成す
る。溶融体を冷却固化すると、層状構造を有する
結晶性繊維状物が形成される。
しかし、前記混合物の混合割合がnが1.5より
小さくなると層状構造のものが得られず、またn
が2.5を超えると溶融点が高くなるばかりでなく、
K2Ti4O9組成のチタン酸カリウムが生成し、繊維
分離ができなくなる。従つて、nの範囲が1.5〜
2.5の範囲、好ましくはnが2であることが必要
である。
繊維形成方法としては、(1)、溶融紡糸法、例え
ばガラス繊維成形と同じ方法。(2)、溶融体を別容
器に流出させる方法、(3)、るつぼの底を急冷する
方法。(4)、蒸気吹付法によりプツシングから流出
する溶融体に高圧蒸気を吹付ける方法が挙げられ
る。
冷却固化により繊維状に成形すると、K2O・2
(Mi,M)O2組成のチタン酸カリウムとなり、結
晶学的に層状構造を有する結晶質のチタン酸カリ
ウムの繊維状物となる。これを水で繊維分離した
後、稀薄な酸水溶液で処理してカリウム成分のす
べてを抽出すると層状構造を保持した結晶質のチ
タン酸繊維となる。酸水溶液としては、どのよう
な酸水溶液でもよいが、塩酸水溶液が最も効果的
である。
実施例 1 イルミナイト鉱石(南アフリカ共和国産)から
銑鉄を製造した際、生成したチタンスラグ(組
成:TiO285%、主要不純物:Fe2O310%、SiO22
%、MnO21.5%、Nb2O50.2%)、及びルチルサン
ド(Associated Minerals Consoli−dated
LimitedのNS−grade)(組成、TiO295.6%、
Fe2O30.6%、ZrO20.7%、SiO20.6%、Cr2O30.3
%、V2O56.7%、Nb2O50.3%、Al2O30.4%)粒度
100〜60μmのものを使用した。
該チタンスラグ対ルチルサンドを重量比で1対
1の割合の混合物(この組成を(Ti、M)O2(た
だし、Mは不純物金属を表わす)6.4gとK2CO3
粉末をモル比で2対1(6.5g対5.5g)の割合、
すなわち、(Ti、M)O2:K2CO3=2:1に混合
した。この混合物約11.9gを30mlの白金るつぼに
入れ、1100℃で30分間加熱して溶融物を作つた。
このるつぼを120℃の鉄製ホツトプレート上で放
冷して固化させて繊維を形成させた。
るつぼを1の水中に2時間浸漬して繊維を分
離した。この繊維はK2O・2(Ti、M)O2(Mは
不純物を表わす)の組成の結晶体であつた。更に
1の水で洗浄した後、0.5Mの塩酸水溶液1
/日の浸漬処理を2回繰返し行いチタン酸繊維
とした。これを700〜1000℃で30分間加熱処理す
ることによりアナターゼ型チタニア繊維が得られ
た。得られた繊維は長さ2〜5mm、直径0.01〜
0.2mmの束状繊維であつた。X線粉末回折法で同
定したところ、結晶性のよいアナターゼ単独相で
あつた。
また、1100℃で30分間加熱処理するとルチル型
とアナターゼ型の混合したチタニア繊維が、1150
℃で30分間熱処理するとルチル型単独相のチタニ
ア繊維が得られた。
アナターゼ型のチタニア繊維は、チタン酸繊維
より若干灰色化するが、1000℃の高温まで安定で
ある。これをルチル型へ相転移させると、アナタ
ーゼ型の繊維よりも更に灰褐色になるが、繊維の
状態はそのままである。これに対し、従来の高純
度のTiO2を用いてメルト法で作つたチタン酸繊
維からアナターゼ型のチタニアを経由してルチル
型のチタニアへ相転移させると、繊維状態を保持
し得ず殆んど粉状化する。
実施例 2 実施例1と同じ原料を使用した。チタンスラグ
対ルチルサンドを重量比で1対3に混合した混合
物(この組成を(Ti、M)O2として表わす)と
K2CO3粉末をモル比で2対1の割合、すなわち
(Ti、M)O2:K2CO3=2:1に混合した。この
混合物11.9gを30mlの白金るつぼに入れ、1100℃
で30分加熱して溶融させた。以下実施例1と同様
な繊維化処理、繊維物分離処理、脱カリウム処理
及び加熱処理を行つた。
得られた繊維は長さ2〜5mm、直径0.01〜0.2
mmの束状物であつた。X線粉末回折の同定の結果
は実施例1と同じであつた。
実施例 3 実施例1と同じ原料を使用し、チタンスラグ対
ルチルサンドの混合比を重量比で3対1としたほ
かは実施例1と同様にして繊維を製造した。得ら
れた繊維は長さ2〜5mm、直径0.01〜0.2mmの束
状物であつた。X線粉末回折の同定結果は実施例
1と同様であつた。
発明の効果 本発明の方法によると、チタン成分の原料とし
てイルミナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生成
するチタンスラグ及び天然産ルチルサンドまたは
アナターゼを混合使用することができるので、従
来法に比べて原料コストが約1/12ですみ、安価
なチタニア繊維が得られる。更にまたチタン原料
に含まれる不純物により、機械的強度も高くな
り、アナターゼ繊維は勿論ルチル繊維も容易に得
られる優れた効果を奏し得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 イルミナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生
    成するチタンスラグ対天然産ルチルサンドまたは
    アナターゼサンドを重量比で3対1よりチタンス
    ラグが少ない割合で混合した混合物を、一般式
    (Ti、M)O2(ただし、Mは含有不純物金属を表
    わす)で示すものとし、該混合物と酸化カリウム
    または加熱により酸化カリウムを生成するカリウ
    ム化合物あるいはこれらの混合物とを、一般式
    K2O・n(Ti、M)O2(ただし、nは1.5〜2.5、M
    は前記と同じ)で示す割合に混合した後、加熱し
    て溶融体を生成し、該溶融体から二チタン酸カリ
    ウム(K2Ti2O5)と同じ層状構造の結晶体からな
    る繊維状物を冷却固化により形成させ、次いで酸
    で処理してカリウム成分の全部を抽出して結晶質
    チタン酸繊維となし、該繊維を500℃以上で溶融
    温度より低い温度で加熱処理することを特徴とす
    るチタニア繊維の製造法。
JP11372184A 1984-06-01 1984-06-01 チタニア繊維の製造法 Granted JPS60259625A (ja)

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