JPH0774096B2 - ムライト系材料の製造方法 - Google Patents
ムライト系材料の製造方法Info
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- JPH0774096B2 JPH0774096B2 JP1091622A JP9162289A JPH0774096B2 JP H0774096 B2 JPH0774096 B2 JP H0774096B2 JP 1091622 A JP1091622 A JP 1091622A JP 9162289 A JP9162289 A JP 9162289A JP H0774096 B2 JPH0774096 B2 JP H0774096B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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。したが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。
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。したが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。
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。
人工ムライトの合成法としてこれまで第１にゾルーゲル
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、高純度であるが、非常に高価なムライト材
料となる。したが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。
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、高純度であるが、非常に高価なムライト材
料となる。したが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
（Fe2Ｏ2、MgO、CaO、アルカリ類等）が若干含入するた
め、若干機能が劣る。したがって用途は高温用磁器材
料、高温用耐火物、及び硬質磁器材料として用いられ
る。
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
（Fe2Ｏ2、MgO、CaO、アルカリ類等）が若干含入するた
め、若干機能が劣る。したがって用途は高温用磁器材
料、高温用耐火物、及び硬質磁器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ーゲル法、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では、１）
出発原料が高価である、２）合成法が複雑で手間がかか
り、また反応時間が長く生産性が悪い、等の問題があ
り、その結果これらの方法で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（18
00〜1850℃）で焼成し製品化している。この方法も高温
焼成のため燃料費が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の方法で生成されたムライトよ
りは若干安いがそれでも現在１トン10万円以上で販売さ
れている。
法、熱分解法、噴霧熱分解法又は水熱合成法では、１）
出発原料が高価である、２）合成法が複雑で手間がかか
り、また反応時間が長く生産性が悪い、等の問題があ
り、その結果これらの方法で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（18
00〜1850℃）で焼成し製品化している。この方法も高温
焼成のため燃料費が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の方法で生成されたムライトよ
りは若干安いがそれでも現在１トン10万円以上で販売さ
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、石炭灰は火力発電所
ボイラーの1500〜1600℃火炎中で生成され、鉱物組成と
しては石英が主鉱物であるが、ボイラー高温中に石炭灰
中のシリカとアルミナ成分が反応し、若干のムライトが
生成される。その含有量は数％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
生成が可能であることを見出した。
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、石炭灰は火力発電所
ボイラーの1500〜1600℃火炎中で生成され、鉱物組成と
しては石英が主鉱物であるが、ボイラー高温中に石炭灰
中のシリカとアルミナ成分が反応し、若干のムライトが
生成される。その含有量は数％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
生成が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。
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。
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SiO2 55wt％以上、Al2Ｏ3
20wt％以上を含有するものである。これは前処理によ
り、鉄分2wt％以下、炭素分0.5wt％以下とされる。
20wt％以上を含有するものである。これは前処理によ
り、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、MgO、
Ｋ2Ｏ、Na2Ｏ等を含有していてもよい。
Ｋ2Ｏ、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素、硫酸等で酸洗いし
て行う。脱炭素は石炭灰の残存炭素分（未然石灰分）を
減ずる目的で行い、脱鉄後800〜900℃で仮焼し脱炭素灰
にすることにより行われる。
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素、硫酸等で酸洗いし
て行う。脱炭素は石炭灰の残存炭素分（未然石灰分）を
減ずる目的で行い、脱鉄後800〜900℃で仮焼し脱炭素灰
にすることにより行われる。
以上の前処理が不十分では後行程で形成される成形体は
焼成中に発泡性が生じる。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。
焼成中に発泡性が生じる。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が
できる。アルミナのその粒径は特に制限はないが経済性
から数ミクオンから10μｍとするのが好ましい。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SiO2とAl2Ｏ3の成分wt％は、SiO2 28.2
wt％、Al2Ｏ3 71.8wt％である。従って石炭灰中のSiO2
の量に対し、理論配合比にするのが最も好ましいが、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。
ウム、γ型アルミナ又はα型アルミナ等を挙げることが
できる。アルミナのその粒径は特に制限はないが経済性
から数ミクオンから10μｍとするのが好ましい。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SiO2とAl2Ｏ3の成分wt％は、SiO2 28.2
wt％、Al2Ｏ3 71.8wt％である。従って石炭灰中のSiO2
の量に対し、理論配合比にするのが最も好ましいが、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SiO2 3
5.5wt％:Al2Ｏ3 64.6wt％となる）がよい。こうして得
られた混合物は微粉体ほど反応性はよいが、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が好
ましい。
5.5wt％:Al2Ｏ3 64.6wt％となる）がよい。こうして得
られた混合物は微粉体ほど反応性はよいが、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が好
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/cm2が好ましく、よ
り好ましくは１トン/cm2とする。成形体の焼成は焼成時
間８〜15時間が好ましいが、より好ましくは10時間であ
る。焼成温度は1300〜1600℃が好ましいが、より好まし
い温度は1400〜1500℃である。焼成保持時間は２〜５時
間が好ましいが通常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。
成形に必要な圧力は500〜1200トン/cm2が好ましく、よ
り好ましくは１トン/cm2とする。成形体の焼成は焼成時
間８〜15時間が好ましいが、より好ましくは10時間であ
る。焼成温度は1300〜1600℃が好ましいが、より好まし
い温度は1400〜1500℃である。焼成保持時間は２〜５時
間が好ましいが通常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
に本発明で使用する石炭灰Ａ種の組成を示す。この石炭
灰Ａ種を磁選機にかけ、磁力１万５千〜２万ガウスで脱
鉄した。次いで脱鉄灰を電気炉を用い、温度800℃、保
持時間２時間で脱炭素した。
に本発明で使用する石炭灰Ａ種の組成を示す。この石炭
灰Ａ種を磁選機にかけ、磁力１万５千〜２万ガウスで脱
鉄した。次いで脱鉄灰を電気炉を用い、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灰にした（平均粒径７〜８
ミクロン）。次に脱鉄−脱炭素−微粉砕した石炭灰100g
を用い、温水洗い（温水１、温度80℃で攪拌しなが
ら）さらに酸洗い（濃度２規定の塩酸１中で、温度80
℃、時間２時間攪拌しながら洗浄）、ろ過後、乾燥して
前処理は終了する。
ミクロン）。次に脱鉄−脱炭素−微粉砕した石炭灰100g
を用い、温水洗い（温水１、温度80℃で攪拌しなが
ら）さらに酸洗い（濃度２規定の塩酸１中で、温度80
℃、時間２時間攪拌しながら洗浄）、ろ過後、乾燥して
前処理は終了する。
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10wt％
を加えて、成形圧１トン/cm2の圧で直径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時間で焼成しムライトを生成した。
又はα型アルミナ50gを加えてよく混合し、水分10wt％
を加えて、成形圧１トン/cm2の圧で直径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時間で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線回析図を第１図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す。
す。またそれぞれのＸ線回析図を第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が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
−脱炭素−微粉砕したＢ灰50gにγ型アルミナ50g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。
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が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
−脱炭素−微粉砕したＢ灰50gにγ型アルミナ50g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。
上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
析図を示す。
と同様に第２表に示す。また第１図（ｄ）にそのＸ線回
析図を示す。
第２表の本発明ムライトと市販品ムライト（カオリン−
水酸化アルミニウム）の物性比較で示すように、ほとん
ど差がない。特に圧裂引張り強度では第２表で見られる
ように本発明品が市販品よりも優れている。
水酸化アルミニウム）の物性比較で示すように、ほとん
ど差がない。特に圧裂引張り強度では第２表で見られる
ように本発明品が市販品よりも優れている。
また第１図のＸ線回析図で示すように、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。
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できる。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−微粉砕−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。
イト質セラミックス原料を製造することができる。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−微粉砕−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。
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
線回析図、第１図（ｅ）は従来例のムライト質セラミッ
クス原料のＸ線回析図である。
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
線回析図、第１図（ｅ）は従来例のムライト質セラミッ
クス原料のＸ線回析図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 悌二 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院化学技術研究所内 (72)発明者 伊ケ崎 文和 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院化学技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−47009（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】SiO2 55wt％以上、Al2Ｏ3 20wt％以上含
有し、かつ鉄分2wt％以下、炭素分0.5wt％以下に脱鉄及
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091622A JPH0774096B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | ムライト系材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091622A JPH0774096B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | ムライト系材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275752A JPH02275752A (ja) | 1990-11-09 |
| JPH0774096B2 true JPH0774096B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=14031666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1091622A Expired - Lifetime JPH0774096B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | ムライト系材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774096B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5026703B2 (ja) * | 2006-01-13 | 2012-09-19 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | バラスト、及びバラスト道床 |
| JP7117199B2 (ja) * | 2018-09-06 | 2022-08-12 | 昭和電工株式会社 | 燃焼灰の処理方法および再使用方法 |
| CN114907097A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-08-16 | 内蒙古佳汇新材料科技有限公司 | 一种生产莫来石质惰性氧化铝瓷球的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5147009A (ja) * | 1974-10-19 | 1976-04-22 | Kogyo Gijutsuin |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1091622A patent/JPH0774096B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02275752A (ja) | 1990-11-09 |
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| JPH0463008B2 (ja) |
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