JPH02275752A - ムライト系材料の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス用ムライト系材料の製造方法に関
する。

（従来の技術） 各種の燃焼炉から排出される石炭灰は、現在その４０％
がセメント原料、ケイ酸カリ肥料、軽量骨材等に有効利
用されている。しかし残りは有効利用することなくただ
埋立地に廃棄されているのが実情である。しかし廃棄は
年々埋立地もなくなり、公害等が発生し社会問題となっ
ている。したかって石炭灰の有効利用率を高めることが
重要な課題になっている。

一方、ファインセラミックス原料として近年ムライトが
注目されて来ている。ムライトは高温圧縮強度、クリー
プ強度ともアルミナよりはるかに大きく、炭化ケイ素に
匹敵する材料であり酸化物系の高温構造材料として注目
されている。しかしムライトは、天然にはまれな鉱物で
ある。

大エムライＩ・の合成法としてこれまで第１にゾル−ゲ
ル法、共沈法、加水分解法、熱分解法、噴霧熱分解法、
水熱合成法などが知られている。これらの方法で生成し
たムライトは、高純度であるか、非常に高価なムライト
材料となる。したかってファインセラミックス材料とし
て使われる。すなわち、エレクトロニクスセラミックス
材料及び高温構造材料として使われる。

また第２に天然のカオリンとアルミナとの固体反応によ
るムライトが製造市販されている。この方法で生成した
ムライトは第１の方法で生成したムライトよりは不純物
（Ｆｅ２０ｊ、ＭｇＯ１ＣａＯ、アルカリ類等）か若干
含入するため、若干機能か劣る。したかって用途は高温
用磁気材料、高温用耐火物、及び硬質磁気材料として用
いられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記のゾル−ゲル法、共沈法、加水分解法
、熱分解法、噴霧熱分解法又は水熱合成法ては、■）出
発原料が高価である、２）合成法が複雑て手間かかかり
、また反応時間か長く生産性が悪い、等の問題かあり、
その結果これらの方法て生成したムライトは非常に高価
なものになっていた。またカオリンとアルミナとの固体
反応によるムライトは、反応性が悪いので高温（１８０
０〜１８５０℃）て焼成し製品化している。この方法も
高温焼成のため燃料費かかさみ高価なムライトとなって
いた。また、粘土鉱物原料中で最も高価な原料であるカ
オリンを使用するので第１の方法て生成されたムライト
よりは若干安いかそれでも現在１トンｌＯ万円以上で販
売されている。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはこのような従来の人工ムライトの製造方法
、特に固体反応によるムライトの製造方法の欠点を克服
するため鋭意研究を重ねた結果、石炭灰は火力発Ｔｉ所
ボイラーの１５００〜１６００℃火炎中で生成され、鉱
物組成としては石英か主鉱物であるか、ボーｒラー高温
中に石炭灰中のシリカとアルミナ成分か反応し、若干の
ムライトが生成される。その含有♀−は数％である。ま
た石炭灰中には非晶質のシリカの存在が認められること
、したがって石炭灰にアルミナを加えて混合−焼成すれ
ば、非晶質のシリカとアルミナの固体反応による新たな
ムライト質の生成か可能であることを見出した。

そして、この際石炭灰中に含まれるアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属がムライト生成促進剤（焼結補助剤）と
して寄与することから、従来の焼成温度よりも３００〜
５００℃も低い温度（１３００〜１５００℃）でムライ
トを製造できることを見出し、これらの知見に基づいて
本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、脱鉄及び脱炭素した石炭灰にアルミ
ナを加えこの混合物を生成、焼成することを特徴とする
ムライト系材料の製造方法を提供するものである。

本発明に用いられる石炭灰は好ましくは、５ｉ０２　５
５ｗｔ％以上、Ａ文２０３　２０ｗｊ％以−１−を含有
するものである。これは前処理により、好ましくは鉄分
２ｗｔ％以下、炭素分０．５ｗｔ％以下とされる。

本発明に使用する石炭灰は、所定量のＴｉＯ２、ＣａＯ
ｌＭｇＯ，に２０、Ｎａ２Ｏ等を含有していてもよい。

本発明において前処理としては脱鉄、脱炭素。

酸処理及び微粉砕等が挙げられる。脱鉄処理はまず磁選
機による脱鉄の後、必要に応じてさらに塩酸、硫酸等で
酸洗いして行う。脱炭素は石炭灰の残存炭素分（未然石
炭分）を減する目的で行い、脱鉄後８００〜９００″Ｃ
で仮焼し脱炭素灰にすることにより行われる。

以ｊ−のボｊ処理か不十分では後工程で形成される成形
体は焼成中に発泡性か生じる。また残存鉄分の為、有色
（赤褐色）を呈し、商品価値が劣るものしか得られない
。

また本発明に使用するアルミナとしては水酸化アルミニ
ウム、γ型アルミナ又はα型アルミナ等を挙げることか
てきる。アルミナのその粒径は特に制限はないか経済性
から数ミクロンからｌ１０７ｔとするのか好ましい。こ
のアルミナの石炭灰への配合比は特に限定するものでは
ないが、ムライトの５ｉＯｚとＡ１２０：ｌの成分ｗｔ
％は、Ｓ　ｉ　０２　２８　、２ｗＬ％、Ａ文、０．　
７１．８ｗｔ％である。従って石炭灰中の５ｉｎ２の量
に対し、理論配合比にするのが最も好ましいか、アルミ
ナが高価な原料である故、経済性を考慮に入れ、２：１
〜１：１の範囲の配合比が好ましい。

より好ましくは、１：１（炭種Ａの前処理灰の場合Ｓ　
１０２　３５　、５ｗｔ％：ＡｌｔＯ：ｓ６４．６ｗｔ
％となる）かよい。こうして得られた混合物は微粉体は
ど反応性はよいか、経済性の点から数ミクロンから１０
ミクロン程度に微粉砕するのか好ましい。

この混合物微粉体の成形は形、大きさ等は制限はないが
成形に必要な圧力は５００〜１２００トン／ｃｍ”か好
ましく、より好ましくは１トン／ｃｒｎ’とする。成形
体の焼成は焼成時間８〜１５時間が好ましいか、より好
ましくは１０時間である。焼成温度は１３００〜１６０
０℃が好ましいか、より好ましい温度は１４００〜１５
００℃である。焼成保持時間は２〜５時間か好ましいか
通常２時間で十分である。焼成体冷却後は、粗砕あるい
は微粉砕にしてムライト系材料とする。

（実施例） 以下実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 第１表に後述する実施例２に使用する石炭灰Ｂ種ととも
に本発明て使用する石炭灰Ａ種の組成を示す。この石炭
灰Ａ種を厳選機にかけ、磁力１万５千〜２万ガウスて脱
鉄した。次いで脱鉄法を電気炉を用い、温度８００℃、
保持時間２時間で脱炭素した。

脱炭素灰は微粉砕機で微粉末法にした（平均粒径７〜８
ミクロン）。次に脱鉄−説炭素一微粉砕した石炭灰１０
０ｇを用い、温水洗い（温水１文、温度８０°Ｃ″′ｃ
Ｗｌ拌しながら）さらに酸洗い（ｅ度２規定の塩酸ｌ２
中で、温度８０°Ｃ，時間２時間攪拌しながら洗浄）、
ろ過後、乾燥して＋ｆｉｊ処理は終了する。

次に前処理灰５０ｇに水酸化アルミニウム、γ型アルミ
ナ又はα型アルミナ５０ｇを加えてよく混合し、水分１
０ｗｔ％を加えて、成形圧１トン／ｃｍ’の圧で直１１
１６ｍｍ、長さ１４〜１６ｍｍの円柱状の成形体を成形
した。この成形体を電気炉を用いて昇温速度１５０℃／
時間、焼成温度１５００℃、保持時間２時間て焼成しム
ライトを生成した。

上記方法により得られたムライトの性状を第２表に示す
。またそれぞれのＸ線回折図を第１図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）及び（ｄ）に示す。

実施例２ 第１表に示す石炭灰Ｂ種を磁選機にかけ実施例１と同様
に脱鉄、脱炭素し、微粉砕した。石炭灰Ｂ種は同表に示
すように元から鉄分か少ない灰であるので、石炭灰Ａ種
のように温水洗い、酸洗いはしなくてもよい。磁選脱鉄
−説炭素一徹粉砕１ノたＢ灰５０ｇにγ型アルミナ５０
ｇを加え、よく混合した後実施例１と同様に成形−焼成
し、ムライトを生成した。

Ｉ；記方法により得られたムライトの性状を前記実施例
１と同様に第２表に示す。また第１図（ｄ）にそのＸ線
回折図を示す。

第２表の本発明ムライトと市販品ムライｌ−（カオリン
−水酸化アルミニウム）の物性比較で示すように、はと
んど差がない。特に圧装引張り強度ては第２表て見られ
るように本発明品か市販品よりも優れている。

また第１図のＸ線回折図で示すように、ムライト結晶の
生成は市販品第１図（ｅ）（カオリン−水酸化アルミニ
ウム）と同格である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明方法によれば低コストでムラ
イト質セラミックス原料を製造することがてきる。すな
わち、従来の固体反応方法により得られた市販品ムライ
トよりも、石炭灰の磁選−仮焼一微粉砕一酸洗いの前処
理を含めても２０〜３０％は安く製造できる。また、鉄
分の少ない石炭灰を原料とした場合は酸洗いは必要とし
ないのでさらに安く、１／２程度で製造できる。従って
本発明は固体反応方法に比べて、非常に経済性に富む。

さらに生成したムライトの性状も従来品と同等かもしく
はそれ以上である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は第１表及び
第２表に示す実施例のムライト質セラミックス原料のＸ
線回折図、第１図（ｅ）は従来例のムライト質セラミッ
クス原料のＸ線回折図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　脱鉄及び脱炭素した石炭灰にアルミナを加え、この混
   合物を成形、焼成することを特徴とするムライト系材料
   の製造方法。