JPH09309752A - 軽量骨材の製造方法 - Google Patents
軽量骨材の製造方法Info
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- JPH09309752A JPH09309752A JP12996596A JP12996596A JPH09309752A JP H09309752 A JPH09309752 A JP H09309752A JP 12996596 A JP12996596 A JP 12996596A JP 12996596 A JP12996596 A JP 12996596A JP H09309752 A JPH09309752 A JP H09309752A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/023—Fired or melted materials
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、石炭灰を原料として、０．５g／cm3
以下の嵩密度を有する軽量骨材を安定的に製造する方法
の提供を目的とする。 【解決手段】Ａｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比を調整した原料系にＳｉＣを発
泡剤として添加、混合した後、焼成・発泡させる。
以下の嵩密度を有する軽量骨材を安定的に製造する方法
の提供を目的とする。 【解決手段】Ａｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比を調整した原料系にＳｉＣを発
泡剤として添加、混合した後、焼成・発泡させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰を主原料と
する、嵩比重が０．５ｇ/cm3以下の発泡型軽量骨材の製
造方法に関する。
する、嵩比重が０．５ｇ/cm3以下の発泡型軽量骨材の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発泡型の軽量骨材を製造する方法として
は、発泡の駆動力を自ら有する頁岩、粘土、火山ガラス
等を単独で焼成する方法と、ガラス質粉末に発泡剤を添
加して焼成する方法がある。後者の、発泡剤を添加する
方法では、ガラス質粉末の焼結により閉気孔が形成さ
れ、この閉気孔中で発泡剤からガスが発生することによ
り発泡体が得られる。従って、閉気孔が形成される温度
まで発泡剤が反応せずに残存していることが必要であ
る。例えば、低融点のガラスを利用した場合には、９０
０℃より低い分解温度を有する炭酸カルシウムが利用で
きるが、９００℃以上の高温で閉気孔を形成するような
材料を原料にする場合には利用できない。これに対し
て、９００℃以上の高温でのみ酸素源と反応してガスを
発生する炭化珪素は、高温で閉気孔を形成する材料の発
泡源に利用できることが知られている。例えば、特開昭
４９−７３４０９号公報には、高融点ガラス粉末に炭化
珪素を添加した後、９５０℃以上に加熱して発泡ガラス
を製造する方法が開示されている。
は、発泡の駆動力を自ら有する頁岩、粘土、火山ガラス
等を単独で焼成する方法と、ガラス質粉末に発泡剤を添
加して焼成する方法がある。後者の、発泡剤を添加する
方法では、ガラス質粉末の焼結により閉気孔が形成さ
れ、この閉気孔中で発泡剤からガスが発生することによ
り発泡体が得られる。従って、閉気孔が形成される温度
まで発泡剤が反応せずに残存していることが必要であ
る。例えば、低融点のガラスを利用した場合には、９０
０℃より低い分解温度を有する炭酸カルシウムが利用で
きるが、９００℃以上の高温で閉気孔を形成するような
材料を原料にする場合には利用できない。これに対し
て、９００℃以上の高温でのみ酸素源と反応してガスを
発生する炭化珪素は、高温で閉気孔を形成する材料の発
泡源に利用できることが知られている。例えば、特開昭
４９−７３４０９号公報には、高融点ガラス粉末に炭化
珪素を添加した後、９５０℃以上に加熱して発泡ガラス
を製造する方法が開示されている。
【０００３】発泡剤を添加して嵩密度が１ｇ/cm3以下の
軽量骨材を製造するには、発泡温度における粘度がガラ
ス成形粘度域（１０3〜１０7Ｐ）にあることが望まし
い。ところが結晶は、固体の定義域の下限である１０
14.6Ｐで融解するが、融液の粘度は温度と共に急激に低
下するので、結晶質の材料を用いて発泡型の軽量骨材を
製造することは困難である。従って、炭化珪素により発
泡させる軽量骨材の原料に用いられる材料は、火山ガラ
ス（シラス、抗火石）および加熱によりガラス化する頁
岩が主体である（例えば、特開昭５８−１４０３６５、
特開昭６０−１４５９４１、特開平７−１８７７３７号
公報等）。しかし、頁岩は、環境保護上その採掘が制限
されつつある。
軽量骨材を製造するには、発泡温度における粘度がガラ
ス成形粘度域（１０3〜１０7Ｐ）にあることが望まし
い。ところが結晶は、固体の定義域の下限である１０
14.6Ｐで融解するが、融液の粘度は温度と共に急激に低
下するので、結晶質の材料を用いて発泡型の軽量骨材を
製造することは困難である。従って、炭化珪素により発
泡させる軽量骨材の原料に用いられる材料は、火山ガラ
ス（シラス、抗火石）および加熱によりガラス化する頁
岩が主体である（例えば、特開昭５８−１４０３６５、
特開昭６０−１４５９４１、特開平７−１８７７３７号
公報等）。しかし、頁岩は、環境保護上その採掘が制限
されつつある。
【０００４】近年、頁岩等の天然資源に代わるものとし
て、石炭火力発電所や各種工場の燃焼炉から大量に排出
される石炭灰を主原料とする人工軽量骨材製造法が注目
されている。ところが、石炭灰はムライト、石英などの
結晶鉱物とガラス質からなり、結晶質材料とガラス質材
料との中間的な性質を有しているため、石炭灰単独では
炭化珪素による発泡の制御が難しく、軟化点の低いガラ
スを添加する方法が行われている。例えば、特開平７−
４１３４３号公報には、石炭灰に６００℃付近で軟化す
るガラスおよび炭化珪素を添加して軽量骨材を製造する
方法が示されている。しかし、この方法ではガラスの添
加量が３０〜３３重量部と多くなるだけでなく、焼成温
度が１１７５℃と低いため発泡が十分でなく、嵩密度は
０．６８ｇ/cm3に留まっている。
て、石炭火力発電所や各種工場の燃焼炉から大量に排出
される石炭灰を主原料とする人工軽量骨材製造法が注目
されている。ところが、石炭灰はムライト、石英などの
結晶鉱物とガラス質からなり、結晶質材料とガラス質材
料との中間的な性質を有しているため、石炭灰単独では
炭化珪素による発泡の制御が難しく、軟化点の低いガラ
スを添加する方法が行われている。例えば、特開平７−
４１３４３号公報には、石炭灰に６００℃付近で軟化す
るガラスおよび炭化珪素を添加して軽量骨材を製造する
方法が示されている。しかし、この方法ではガラスの添
加量が３０〜３３重量部と多くなるだけでなく、焼成温
度が１１７５℃と低いため発泡が十分でなく、嵩密度は
０．６８ｇ/cm3に留まっている。
【０００５】また、石炭灰は燃焼に用いた石炭の種類に
より組成、軟化点、融点が異なるため、石炭灰を用いて
一定の品質の軽量骨材を製造することが困難である。す
なわち、石炭灰の種類によってその組成は、ＳｉＯ2が
４０〜７５重量％、Ａｌ2Ｏ3が１４〜３５重量％、Ｆｅ
2Ｏ3が２〜１５重量％、ＣａＯが０．１〜１１重量％
、ＭｇＯが０．２〜５重量％、Ｎａ2Ｏが０．２〜３
重量％、Ｋ2Ｏが０．２〜３重量％の範囲で変動し、そ
れに伴って、石炭灰の軟化温度にも１１００〜１６５０
℃の幅が生じる。このため、石炭灰に炭化珪素を添加し
て発泡させる場合の焼成温度も、石炭灰種によって著し
い差が生じ、得られる軽量骨材の嵩密度にも大きな差が
生じる問題がある。
より組成、軟化点、融点が異なるため、石炭灰を用いて
一定の品質の軽量骨材を製造することが困難である。す
なわち、石炭灰の種類によってその組成は、ＳｉＯ2が
４０〜７５重量％、Ａｌ2Ｏ3が１４〜３５重量％、Ｆｅ
2Ｏ3が２〜１５重量％、ＣａＯが０．１〜１１重量％
、ＭｇＯが０．２〜５重量％、Ｎａ2Ｏが０．２〜３
重量％、Ｋ2Ｏが０．２〜３重量％の範囲で変動し、そ
れに伴って、石炭灰の軟化温度にも１１００〜１６５０
℃の幅が生じる。このため、石炭灰に炭化珪素を添加し
て発泡させる場合の焼成温度も、石炭灰種によって著し
い差が生じ、得られる軽量骨材の嵩密度にも大きな差が
生じる問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、石炭灰を主
原料として炭化珪素により発泡させた、軽量骨材の製造
方法を提供することを目的とする。更に詳しくは、嵩密
度が０．５ｇ/cm3以下の軽量骨材を、石炭灰の組成によ
らず安定的に製造する方法の提供を目的としている。
原料として炭化珪素により発泡させた、軽量骨材の製造
方法を提供することを目的とする。更に詳しくは、嵩密
度が０．５ｇ/cm3以下の軽量骨材を、石炭灰の組成によ
らず安定的に製造する方法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ａｌ2Ｏ3／
［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比
が０．８〜２．５の範囲にある石炭灰、あるいは石炭灰
と無機物質からなる混合物に、炭化珪素を ０．１〜５
重量％添加して混合、造粒した後、焼成して発泡させる
ことを特徴とする、軽量骨材の製造方法に関する。
［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比
が０．８〜２．５の範囲にある石炭灰、あるいは石炭灰
と無機物質からなる混合物に、炭化珪素を ０．１〜５
重量％添加して混合、造粒した後、焼成して発泡させる
ことを特徴とする、軽量骨材の製造方法に関する。
【０００８】また、ＳｉＯ2の含有量が５８重量％以上
で、且つＡｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ
2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比が１．０〜１．８の範囲にある石炭
灰、あるいは石炭灰と無機物質からなる混合物に炭化珪
素を０．１〜２重量％添加して混合、造粒した後、焼成
して発泡させることを特徴とする、軽量骨材の製造方法
に関する。
で、且つＡｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ
2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比が１．０〜１．８の範囲にある石炭
灰、あるいは石炭灰と無機物質からなる混合物に炭化珪
素を０．１〜２重量％添加して混合、造粒した後、焼成
して発泡させることを特徴とする、軽量骨材の製造方法
に関する。
【０００９】ここで、Ａｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋
ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比は、石炭灰、あるいは
石炭灰と無機物質からなる混合物中に含まれるＡｌ，Ｆ
ｅ，Ｃａ，Ｍｇ，ＮａおよびＫが、それぞれＡｌ2Ｏ3,
Ｆｅ2Ｏ3, ＣａＯ, ＭｇＯ, Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの状態
で存在するとして計算したものであり、以下、アルミナ
／融剤比と称す。
ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比は、石炭灰、あるいは
石炭灰と無機物質からなる混合物中に含まれるＡｌ，Ｆ
ｅ，Ｃａ，Ｍｇ，ＮａおよびＫが、それぞれＡｌ2Ｏ3,
Ｆｅ2Ｏ3, ＣａＯ, ＭｇＯ, Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの状態
で存在するとして計算したものであり、以下、アルミナ
／融剤比と称す。
【００１０】前述の様に、石炭灰の主成分はＳｉＯ2と
Ａｌ2Ｏ3であり、融剤成分としてＦｅ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｍ
ｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどが含まれ、その常温における
構成相はガラス相と石英、ムライトなどの結晶相であ
る。従って、石炭灰は常温では非平衡状態にある固体で
あるが、発泡に重要な、加熱により軟化する、または融
液を生成する温度領域では、ＳｉＯ2 −Ａｌ2Ｏ3−融剤
系の平衡状態に準じた状態になると考えられる。
Ａｌ2Ｏ3であり、融剤成分としてＦｅ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｍ
ｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどが含まれ、その常温における
構成相はガラス相と石英、ムライトなどの結晶相であ
る。従って、石炭灰は常温では非平衡状態にある固体で
あるが、発泡に重要な、加熱により軟化する、または融
液を生成する温度領域では、ＳｉＯ2 −Ａｌ2Ｏ3−融剤
系の平衡状態に準じた状態になると考えられる。
【００１１】平衡状態にある系の、組成と液相形成温度
間の関係は状態図で調べることができる。ＳｉＯ2−Ａ
ｌ2Ｏ3−金属酸化物よりなる系の状態図(ここで、金属
酸化物は、Ｆｅ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｋ中の何れか一つ
の金属の酸化物）は、この系における液相生成開始温度
が、金属の種類が何であっても、Ａｌ2Ｏ3と金属酸化物
のモル比が大きくなると共に高くなることを示してい
る。また、ＳｉＯ2の含有量の影響が、４０〜７５重量
％の範囲では、小さいことも示している。本発明におい
ては、このことを手掛かりに、石炭灰の軟化点および融
点と石炭灰のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3／融剤比間の関係を調
べることから始めた。
間の関係は状態図で調べることができる。ＳｉＯ2−Ａ
ｌ2Ｏ3−金属酸化物よりなる系の状態図(ここで、金属
酸化物は、Ｆｅ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｋ中の何れか一つ
の金属の酸化物）は、この系における液相生成開始温度
が、金属の種類が何であっても、Ａｌ2Ｏ3と金属酸化物
のモル比が大きくなると共に高くなることを示してい
る。また、ＳｉＯ2の含有量の影響が、４０〜７５重量
％の範囲では、小さいことも示している。本発明におい
ては、このことを手掛かりに、石炭灰の軟化点および融
点と石炭灰のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3／融剤比間の関係を調
べることから始めた。
【００１２】その結果、石炭灰中の一般的なＳｉＯ2 含
有量である４０〜７５重量％の範囲では、軟化点、融点
に対するＳｉＯ2 含有量の影響は小さいが、アルミナ／
融剤比とその軟化点および融点間には極めて強い相関が
あり、軟化点および融点は、アルミナ／融剤比が大きく
なると共に高くなることを見出した。
有量である４０〜７５重量％の範囲では、軟化点、融点
に対するＳｉＯ2 含有量の影響は小さいが、アルミナ／
融剤比とその軟化点および融点間には極めて強い相関が
あり、軟化点および融点は、アルミナ／融剤比が大きく
なると共に高くなることを見出した。
【００１３】また、石炭灰中のガラス相が発泡に最適な
粘度となり発泡体の嵩密度が最少となる温度すなわち、
最適焼成温度は、石炭灰の軟化点付近にあることも見出
した。さらに、石炭灰のアルミナ／融剤比が０．８以上
であると、嵩密度が０．５g／cm3以下という極めて小さ
い発泡体が得られることも見出した。この組成範囲を有
する石炭灰に発泡剤である炭化珪素を添加、混合した
後、アルミナ／融剤比に応じた軟化点付近の温度で、焼
成、発泡させることにより、嵩密度が０．５g／cm3以下
の軽量骨材を安定的に製造することができる。
粘度となり発泡体の嵩密度が最少となる温度すなわち、
最適焼成温度は、石炭灰の軟化点付近にあることも見出
した。さらに、石炭灰のアルミナ／融剤比が０．８以上
であると、嵩密度が０．５g／cm3以下という極めて小さ
い発泡体が得られることも見出した。この組成範囲を有
する石炭灰に発泡剤である炭化珪素を添加、混合した
後、アルミナ／融剤比に応じた軟化点付近の温度で、焼
成、発泡させることにより、嵩密度が０．５g／cm3以下
の軽量骨材を安定的に製造することができる。
【００１４】アルミナ／融剤比が０．８未満の領域であ
ると、石炭灰は１１５０℃で軟化し始めるが、最適焼成
温度における液相量が多く、炭化珪素で発泡させるのに
適した粘度のガラス相が形成されない。このため、この
組成の石炭灰を使用して嵩密度０．５g／cm3以下の軽量
骨材を製造することは困難となる。一方、アルミナ／融
剤比が２．５を越えると、主な結晶相がムライト(３Ａ
ｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)になり、発泡に適した粘度のガラス
相が形成される温度が著しく高くなり、好ましくない。
これらのことから、本発明で使用する石炭灰のアルミナ
／融剤比は０．８〜２．５、好ましくは１．０〜１．８
の範囲である。焼成温度はアルミナ／融剤比に依存する
が、１２００〜１６００℃の範囲である。
ると、石炭灰は１１５０℃で軟化し始めるが、最適焼成
温度における液相量が多く、炭化珪素で発泡させるのに
適した粘度のガラス相が形成されない。このため、この
組成の石炭灰を使用して嵩密度０．５g／cm3以下の軽量
骨材を製造することは困難となる。一方、アルミナ／融
剤比が２．５を越えると、主な結晶相がムライト(３Ａ
ｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2)になり、発泡に適した粘度のガラス
相が形成される温度が著しく高くなり、好ましくない。
これらのことから、本発明で使用する石炭灰のアルミナ
／融剤比は０．８〜２．５、好ましくは１．０〜１．８
の範囲である。焼成温度はアルミナ／融剤比に依存する
が、１２００〜１６００℃の範囲である。
【００１５】本発明において、石炭灰のアルミナ／融剤
比が２．５を越える場合には焼成に先立って、融剤とし
て働く無機物質を添加、混合して発泡に適した組成に調
整する。ここで、添加する無機物質は、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏから選ばれる一種以上の成
分を含有している必要があり、例えば、鉄精鉱、製鋼炉
ダスト、石灰石、ドロマイト、高炉スラグ、ガス化スラ
グ、珪酸ソーダ、アルカリ含有量の多い粘土、火山ガラ
スが好適に使用できる。さらに、アルミナ／融剤比が
２．５以下、好ましくは１．５以下の他種石炭灰を混合
して、石炭灰組成を調整することもできる。
比が２．５を越える場合には焼成に先立って、融剤とし
て働く無機物質を添加、混合して発泡に適した組成に調
整する。ここで、添加する無機物質は、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏから選ばれる一種以上の成
分を含有している必要があり、例えば、鉄精鉱、製鋼炉
ダスト、石灰石、ドロマイト、高炉スラグ、ガス化スラ
グ、珪酸ソーダ、アルカリ含有量の多い粘土、火山ガラ
スが好適に使用できる。さらに、アルミナ／融剤比が
２．５以下、好ましくは１．５以下の他種石炭灰を混合
して、石炭灰組成を調整することもできる。
【００１６】一方、石炭灰のアルミナ／融剤比が０．８
未満の場合、Ａｌ2Ｏ3を含有する無機物質を添加、混合
して組成を調整する。ここで、使用できる無機物質は、
アルミナ、ムライト、酸性白土、およびアルミナ／融剤
比が０．８以上、好ましくは１．５以上の石炭灰などで
ある。
未満の場合、Ａｌ2Ｏ3を含有する無機物質を添加、混合
して組成を調整する。ここで、使用できる無機物質は、
アルミナ、ムライト、酸性白土、およびアルミナ／融剤
比が０．８以上、好ましくは１．５以上の石炭灰などで
ある。
【００１７】吸水率の低い発泡体を得るには、発泡時に
おける泡の殻の破裂を防止して、開気孔の生成を抑制す
る必要がある。そのためには、粘りのあるガラス相を発
泡時に存在させることが重要である。ガラスの粘度は、
Ａｌ2Ｏ3が網目形成酸化物として存在すれば高くなる。
結晶相を持たない通常のガラスでは Ａｌ2Ｏ3／Ｒ2Ｏ
（Ｒはアルカリ金属）が１付近でＡｌ2Ｏ3が網目形成酸
化物となり、ガラスの粘度が最も高くなる。ところが、
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳiＯ2）等の結晶相内に取り
込まれているＡｌ2Ｏ3を有する石炭灰、あるいは石炭灰
と無機物質からなる混合物では、アルミナ／融剤比が
１．０〜１．８の範囲において、ガラス相の粘度が最も
高くなる。この場合には、所謂中間酸化物と呼ばれるＡ
ｌ2Ｏ3が、網目形成酸化物として働いていることが考え
られる。
おける泡の殻の破裂を防止して、開気孔の生成を抑制す
る必要がある。そのためには、粘りのあるガラス相を発
泡時に存在させることが重要である。ガラスの粘度は、
Ａｌ2Ｏ3が網目形成酸化物として存在すれば高くなる。
結晶相を持たない通常のガラスでは Ａｌ2Ｏ3／Ｒ2Ｏ
（Ｒはアルカリ金属）が１付近でＡｌ2Ｏ3が網目形成酸
化物となり、ガラスの粘度が最も高くなる。ところが、
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳiＯ2）等の結晶相内に取り
込まれているＡｌ2Ｏ3を有する石炭灰、あるいは石炭灰
と無機物質からなる混合物では、アルミナ／融剤比が
１．０〜１．８の範囲において、ガラス相の粘度が最も
高くなる。この場合には、所謂中間酸化物と呼ばれるＡ
ｌ2Ｏ3が、網目形成酸化物として働いていることが考え
られる。
【００１８】また、ガラスの粘度はＳｉＯ2の含有量に
も依存し、ＳｉＯ2が多くなると粘度は高くなる。本発
明においては、アルミナ／融剤比が１．０〜１．８の範
囲にあり、且つＳｉＯ2 含有量が５８重量％以上である
原料系に炭化珪素を添加、混合し、１２００〜１６００
℃で焼成することにより、嵩密度が０．５ｇ/cm3以下で
あるだけでなく、且つ吸水率も１０％以下の軽量骨材を
得ることが出来る。
も依存し、ＳｉＯ2が多くなると粘度は高くなる。本発
明においては、アルミナ／融剤比が１．０〜１．８の範
囲にあり、且つＳｉＯ2 含有量が５８重量％以上である
原料系に炭化珪素を添加、混合し、１２００〜１６００
℃で焼成することにより、嵩密度が０．５ｇ/cm3以下で
あるだけでなく、且つ吸水率も１０％以下の軽量骨材を
得ることが出来る。
【００１９】石炭灰のアルミナ／融剤比が１．８を越え
る場合には焼成に先立って、融剤として働く無機物質を
添加、混合して発泡に適した組成に調整する。ここで、
添加する無機物質は、Ｆｅ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
2Ｏ、Ｋ2Ｏから選ばれる一種以上の成分を含有している
必要があり、例えば、鉄精鉱、製鋼炉ダスト、石灰石、
ドロマイト、高炉スラグ、ガス化スラグ、珪酸ソーダ、
アルカリ含有量の多い粘土、火山ガラスが好適に使用で
きる。さらに、アルミナ／融剤比が１．８以下、好まし
くは１．５以下の他種石炭灰を混合して、石炭灰組成を
調整することもできる。
る場合には焼成に先立って、融剤として働く無機物質を
添加、混合して発泡に適した組成に調整する。ここで、
添加する無機物質は、Ｆｅ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
2Ｏ、Ｋ2Ｏから選ばれる一種以上の成分を含有している
必要があり、例えば、鉄精鉱、製鋼炉ダスト、石灰石、
ドロマイト、高炉スラグ、ガス化スラグ、珪酸ソーダ、
アルカリ含有量の多い粘土、火山ガラスが好適に使用で
きる。さらに、アルミナ／融剤比が１．８以下、好まし
くは１．５以下の他種石炭灰を混合して、石炭灰組成を
調整することもできる。
【００２０】一方、石炭灰のアルミナ／融剤比が１．０
未満の場合、Ａｌ2Ｏ3を含有する無機物質を添加、混合
して組成を調整する。ここで、使用できる無機物質は、
アルミナ、ムライト、酸性白土、およびアルミナ／融剤
比が１．０以上、好ましくは１．５以上の石炭灰などで
ある。
未満の場合、Ａｌ2Ｏ3を含有する無機物質を添加、混合
して組成を調整する。ここで、使用できる無機物質は、
アルミナ、ムライト、酸性白土、およびアルミナ／融剤
比が１．０以上、好ましくは１．５以上の石炭灰などで
ある。
【００２１】石炭灰のＳｉＯ2含有量は普通４０〜７５
重量％の範囲にあるが、ＳｉＯ2含有量が５８重量％未
満であれば、焼成に先立ってＳｉＯ2 を含有する無機物
質を添加、混合してＳｉＯ2 含有量を調整する。ここ
で、使用できる無機物質は、シリカ、ガラス粉、ムライ
ト、酸性白土、およびＳｉＯ2 含有量が５８重量％以
上、好ましくは６５重量％以上の他種石炭灰などであ
る。
重量％の範囲にあるが、ＳｉＯ2含有量が５８重量％未
満であれば、焼成に先立ってＳｉＯ2 を含有する無機物
質を添加、混合してＳｉＯ2 含有量を調整する。ここ
で、使用できる無機物質は、シリカ、ガラス粉、ムライ
ト、酸性白土、およびＳｉＯ2 含有量が５８重量％以
上、好ましくは６５重量％以上の他種石炭灰などであ
る。
【００２２】本発明において発泡剤として添加する炭化
珪素の量は、０．１〜５重量％とする。添加量が０．１
重量％未満であると、発泡の駆動力となるガスの発生が
少なく嵩密度０．５kg／cm3以下の軽量骨材を得ること
は出来ない。一方、炭化珪素の添加量が５重量％を越え
ると異常発泡が生じるので好ましくない。また、吸水率
が１０％以下の軽量骨材の製造を目的とする場合には、
泡の殻が破裂しないように炭化珪素の添加量は２重量％
以下に留める必要がある。
珪素の量は、０．１〜５重量％とする。添加量が０．１
重量％未満であると、発泡の駆動力となるガスの発生が
少なく嵩密度０．５kg／cm3以下の軽量骨材を得ること
は出来ない。一方、炭化珪素の添加量が５重量％を越え
ると異常発泡が生じるので好ましくない。また、吸水率
が１０％以下の軽量骨材の製造を目的とする場合には、
泡の殻が破裂しないように炭化珪素の添加量は２重量％
以下に留める必要がある。
【００２３】炭化珪素は、石炭灰に含まれる酸化第二鉄
（Ｆｅ2Ｏ3）などの遷移金属酸化物と反応してＣＯまた
はＣＯ2 を発生することにより発泡剤として働く。従っ
て、閉気孔が形成され炭化珪素が焼成炉内の雰囲気と遮
断されるまでは、焼成炉内の雰囲気は酸化雰囲気に保つ
ことが好ましい。酸化第二鉄などの遷移金属酸化物は、
還元性の雰囲気中で焼成されると還元されて、炭化珪素
との反応が生じ難くなるからである。なお、焼成炉内の
雰囲気が還元性雰囲気の場合は、炭化珪素の代わりに窒
化珪素を使用すれば良い。窒化珪素は炉内雰囲気に関係
なく、高温で窒素ガスを発生する。
（Ｆｅ2Ｏ3）などの遷移金属酸化物と反応してＣＯまた
はＣＯ2 を発生することにより発泡剤として働く。従っ
て、閉気孔が形成され炭化珪素が焼成炉内の雰囲気と遮
断されるまでは、焼成炉内の雰囲気は酸化雰囲気に保つ
ことが好ましい。酸化第二鉄などの遷移金属酸化物は、
還元性の雰囲気中で焼成されると還元されて、炭化珪素
との反応が生じ難くなるからである。なお、焼成炉内の
雰囲気が還元性雰囲気の場合は、炭化珪素の代わりに窒
化珪素を使用すれば良い。窒化珪素は炉内雰囲気に関係
なく、高温で窒素ガスを発生する。
【００２４】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。使用した３種の石炭灰化学組成を表１に、
石炭灰のアルミナ／融剤比の調整に使用したドロマイト
の化学組成を表２にそれぞれ示す。
に説明する。使用した３種の石炭灰化学組成を表１に、
石炭灰のアルミナ／融剤比の調整に使用したドロマイト
の化学組成を表２にそれぞれ示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】得られた発泡体の嵩密度、２４時間吸水率
は次の方法で測定した。嵩密度：ＪＩＳ Ａ １１３５
に準拠して測定
は次の方法で測定した。嵩密度：ＪＩＳ Ａ １１３５
に準拠して測定
【００２８】２４時間吸水率：ＪＩＳ Ａ １１３５に
準拠して測定
準拠して測定
【００２９】実施例１ アルミナ／融剤比が３．４の石炭灰Ａ：９３．３重量部
に、表２に示す組成のドロマイトを６．７重量部を添
加、混合して、アルミナ／融剤比が１．５になるように
調整した。さらに炭化珪素粉末を０．５重量部添加、混
合した後に、直径１０mmの造粒体を作製し、大気中１３
００℃で１０分間焼成した。得られた焼成体の嵩密度
は、０．５g／cm3以下であった（表３）。
に、表２に示す組成のドロマイトを６．７重量部を添
加、混合して、アルミナ／融剤比が１．５になるように
調整した。さらに炭化珪素粉末を０．５重量部添加、混
合した後に、直径１０mmの造粒体を作製し、大気中１３
００℃で１０分間焼成した。得られた焼成体の嵩密度
は、０．５g／cm3以下であった（表３）。
【００３０】比較例１ ここでは、石炭灰Ａを用いたが原料系のアルミナ／融剤
比を調整しなかった場合の例を示す。石炭灰Ａ：１００
重量部に炭化珪素粉末０．５重量部を添加、混合した後
に、直径１０mmの造粒体を作製し、大気中１３５０℃で
１０分間焼成した。得られた焼成体の嵩密度は０．５g
／cm3より大であった（表３）。
比を調整しなかった場合の例を示す。石炭灰Ａ：１００
重量部に炭化珪素粉末０．５重量部を添加、混合した後
に、直径１０mmの造粒体を作製し、大気中１３５０℃で
１０分間焼成した。得られた焼成体の嵩密度は０．５g
／cm3より大であった（表３）。
【００３１】実施例２ 石炭灰Ａ：８８．８重量部にドロマイト６．４重量部と
酸化第二鉄４．８重量部を添加、混合して、原料系のア
ルミナ／融剤比が１．３になるように調整した。さらに
炭化珪素粉末を０．５重量部添加し、混合した後に、直
径１０mmの造粒体を作製し、大気中１３００℃で１０分
間焼成した。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以
下であった（表３）。
酸化第二鉄４．８重量部を添加、混合して、原料系のア
ルミナ／融剤比が１．３になるように調整した。さらに
炭化珪素粉末を０．５重量部添加し、混合した後に、直
径１０mmの造粒体を作製し、大気中１３００℃で１０分
間焼成した。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以
下であった（表３）。
【００３２】実施例３ 焼成温度を１２５０℃に変えた他は実施例２と同じ方法
で焼成体を得た。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／c
m3以下であった（表３）。
で焼成体を得た。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／c
m3以下であった（表３）。
【００３３】
【表３】
【００３４】実施例４ ＳｉＯ2 含有量が６４．６重量％でアルミナ／融剤比が
１．５の石炭灰Ｂ：１００重量部に炭化珪素粉末０．５
重量部を添加、混合した後に、直径１０mmの造粒体を作
製し、大気中１３２５℃で１０分間焼成した。得られた
焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以下であり、且つ吸水率
も１０％以下であった（表４）。
１．５の石炭灰Ｂ：１００重量部に炭化珪素粉末０．５
重量部を添加、混合した後に、直径１０mmの造粒体を作
製し、大気中１３２５℃で１０分間焼成した。得られた
焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以下であり、且つ吸水率
も１０％以下であった（表４）。
【００３５】実施例５ 石炭灰Ｂ：９６．８重量部にドロマイト３．２重量部を
添加、混合し、原料系のＳｉＯ2 含有量を６２．７重量
％、アルミナ／融剤比を１．１に調整した。更に、炭化
珪素粉末を０．５重量部添加、混合した後に、直径１０
mmの造粒体を作製し、大気中１２７５℃で１０分間焼成
した。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以下であ
り、且つ吸水率も１０％以下であった（表４）。
添加、混合し、原料系のＳｉＯ2 含有量を６２．７重量
％、アルミナ／融剤比を１．１に調整した。更に、炭化
珪素粉末を０．５重量部添加、混合した後に、直径１０
mmの造粒体を作製し、大気中１２７５℃で１０分間焼成
した。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以下であ
り、且つ吸水率も１０％以下であった（表４）。
【００３６】実施例６ 焼成温度を１２２５℃にした以外は実施例５と同じ方法
で焼成体を得た。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／c
m3以下であり、且つ吸水率も１０％以下であった（表
４）。
で焼成体を得た。得られた焼成体の嵩密度は０．５g／c
m3以下であり、且つ吸水率も１０％以下であった（表
４）。
【００３７】比較例２ 石炭灰Ｂ：８６．６重量部にドロマイト１３．５重量部
を添加し、ＳｉＯ2含有量を５６．９重量％、アルミナ
／融剤比を０．５に調整した。さらに炭化珪素粉末を
０．５重量部添加、混合した後に、直径１０mmの造粒体
を作製し、大気中１２２５℃で１０分間焼成した。得ら
れた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3より大であった（表
４）。
を添加し、ＳｉＯ2含有量を５６．９重量％、アルミナ
／融剤比を０．５に調整した。さらに炭化珪素粉末を
０．５重量部添加、混合した後に、直径１０mmの造粒体
を作製し、大気中１２２５℃で１０分間焼成した。得ら
れた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3より大であった（表
４）。
【００３８】実施例７ 石炭灰Ａ：５０重量部と石炭灰Ｃ：５０重量部を混合
し、ＳｉＯ2 含有量を５８．４重量％、アルミナ融剤比
が１．１になるように調整した。さらに炭化珪素粉末を
０．５重量部添加、混合した後に、直径１０mmの造粒体
を作製し、大気中１３００℃で１０分間焼成した。得ら
れた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以下であり、且つ吸
水率も１０％以下であった（表４）。
し、ＳｉＯ2 含有量を５８．４重量％、アルミナ融剤比
が１．１になるように調整した。さらに炭化珪素粉末を
０．５重量部添加、混合した後に、直径１０mmの造粒体
を作製し、大気中１３００℃で１０分間焼成した。得ら
れた焼成体の嵩密度は０．５g／cm3以下であり、且つ吸
水率も１０％以下であった（表４）。
【００３９】比較例３ アルミナ／融剤比が０．４の石炭灰Ｃ：１００重量部に
炭化珪素粉末０．５重量部を添加、混合した後に、直径
１０mmの造粒体を作製し、大気中１２００℃で１０分間
焼成した。得られた焼成体の吸水率は１０％以下である
が、嵩密度は０．５g／cm3より大であった（表４）。
炭化珪素粉末０．５重量部を添加、混合した後に、直径
１０mmの造粒体を作製し、大気中１２００℃で１０分間
焼成した。得られた焼成体の吸水率は１０％以下である
が、嵩密度は０．５g／cm3より大であった（表４）。
【００４０】
【表４】
【００４１】
【発明の効果】従来、石炭灰は石炭の種類や燃焼方式が
異なるとその組成、軟化点、融点に違いが生じるため、
一定の品質の軽量骨材を製造することが困難であった。
このため、石炭灰を用いて製品を製造するには石炭の種
類および発生個所が決まった石炭灰を使用しなければな
らなかった。ところが本発明では、組成、軟化点、融点
の異なる石炭灰でも、アルミナ／融剤比Ａｌ2Ｏ3／［Ｆ
ｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比を
０．８〜２．５の範囲に調整することにより、発泡にと
って良好な粘度のガラス相を形成させることができた。
このことにより、石炭の種類や発生個所の異なる石炭灰
を使用しても、嵩密度が０．５g／cm3以下の軽量骨材を
製造することが可能になった。
異なるとその組成、軟化点、融点に違いが生じるため、
一定の品質の軽量骨材を製造することが困難であった。
このため、石炭灰を用いて製品を製造するには石炭の種
類および発生個所が決まった石炭灰を使用しなければな
らなかった。ところが本発明では、組成、軟化点、融点
の異なる石炭灰でも、アルミナ／融剤比Ａｌ2Ｏ3／［Ｆ
ｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比を
０．８〜２．５の範囲に調整することにより、発泡にと
って良好な粘度のガラス相を形成させることができた。
このことにより、石炭の種類や発生個所の異なる石炭灰
を使用しても、嵩密度が０．５g／cm3以下の軽量骨材を
製造することが可能になった。
Claims (2)
- 【請求項１】Ａｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ］モル比が０．８〜２．５の範囲にある
石炭灰、あるいは石炭灰と無機物質からなる混合物に、
炭化珪素を０．１〜５重量％添加して混合、造粒した
後、焼成して発泡させることを特徴とする、軽量骨材の
製造方法。 - 【請求項２】ＳｉＯ2 の含有量が５８重量％以上で、且
つＡｌ2Ｏ3／［Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ2Ｏ＋
Ｋ2Ｏ］モル比が１．０〜１．８の範囲にある石炭灰、
あるいは石炭灰と無機物質からなる混合物に、炭化珪素
を０．１〜２重量％添加して混合、造粒した後、焼成し
て発泡させることを特徴とする、軽量骨材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12996596A JPH09309752A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 軽量骨材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12996596A JPH09309752A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 軽量骨材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09309752A true JPH09309752A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=15022814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12996596A Pending JPH09309752A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 軽量骨材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09309752A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005126282A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Hiromitsu Habaguchi | 焼却灰の焼成焼結方法と該方法で得られる焼結物 |
| WO2007026728A1 (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-08 | National University Corporation Okayama University | セラミック固相発泡体及びその製造方法 |
| CN113896563A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-07 | 东北大学 | 一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP12996596A patent/JPH09309752A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005126282A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Hiromitsu Habaguchi | 焼却灰の焼成焼結方法と該方法で得られる焼結物 |
| WO2007026728A1 (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-08 | National University Corporation Okayama University | セラミック固相発泡体及びその製造方法 |
| JP5352809B2 (ja) * | 2005-08-30 | 2013-11-27 | 国立大学法人 岡山大学 | セラミック固相発泡体及びその製造方法 |
| CN113896563A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-07 | 东北大学 | 一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料 |
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