JPH1160327A - 無機質粒状成形物の製造方法 - Google Patents
無機質粒状成形物の製造方法Info
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- JPH1160327A JPH1160327A JP21624397A JP21624397A JPH1160327A JP H1160327 A JPH1160327 A JP H1160327A JP 21624397 A JP21624397 A JP 21624397A JP 21624397 A JP21624397 A JP 21624397A JP H1160327 A JPH1160327 A JP H1160327A
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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
- C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
-
- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭灰を利用した耐熱性、機械的性質に優れ
た無機質粒状成形物の製造方法。 【解決手段】 石炭灰、アルカリ金属珪酸塩及び所定量
の水分を混合して得られる無機質原料組成物を、粒状に
成形した後、焼成することからなる無機質粒状成形物の
製造方法。
た無機質粒状成形物の製造方法。 【解決手段】 石炭灰、アルカリ金属珪酸塩及び所定量
の水分を混合して得られる無機質原料組成物を、粒状に
成形した後、焼成することからなる無機質粒状成形物の
製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰を主たる原
料とする無機質粒状成形物の製造方法に関するものであ
り、さらに詳細には、産業廃棄物として大量に排出され
る石炭灰を有効活用出来、かつ耐熱性、機械的性質等に
おいて優れた無機質粒状成形物を低コストで製造する方
法に関するものである。本発明方法で得られる無機質粒
状成形物は、高強度かつ軽量であり、例えば骨材として
利用することが出来る等、土木・建築材料分野において
有用な材料を提供する。
料とする無機質粒状成形物の製造方法に関するものであ
り、さらに詳細には、産業廃棄物として大量に排出され
る石炭灰を有効活用出来、かつ耐熱性、機械的性質等に
おいて優れた無機質粒状成形物を低コストで製造する方
法に関するものである。本発明方法で得られる無機質粒
状成形物は、高強度かつ軽量であり、例えば骨材として
利用することが出来る等、土木・建築材料分野において
有用な材料を提供する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電用エネルギー源として、石炭が
大量に使用されており、その焼成材である石炭灰も大量
に排出されている。
大量に使用されており、その焼成材である石炭灰も大量
に排出されている。
【０００３】石炭灰の中で、特に微細なフライアッシュ
がある。フライアッシュは火力発電所等で微粉炭を焼成
させた際に生じた石炭灰が溶融しそれが高温燃焼ガスと
共に煙道へ運ばれる途中で急激に冷却され、表面張力に
よってガラス質の球状の微細粒子となったものである。
これが、自己水和作用を有することから、一部のフライ
アッシュはフライアッシュセメントとして利用されてい
る。
がある。フライアッシュは火力発電所等で微粉炭を焼成
させた際に生じた石炭灰が溶融しそれが高温燃焼ガスと
共に煙道へ運ばれる途中で急激に冷却され、表面張力に
よってガラス質の球状の微細粒子となったものである。
これが、自己水和作用を有することから、一部のフライ
アッシュはフライアッシュセメントとして利用されてい
る。
【０００４】フライアッシュセメントは、ポルトランド
セメントと同じように、水和反応によって凝結する性質
がある。しかしながら、５００℃以上に加熱すると、セ
メント凝結物中の結晶水が離脱することから、機械的強
度は著しく低下してしまう。
セメントと同じように、水和反応によって凝結する性質
がある。しかしながら、５００℃以上に加熱すると、セ
メント凝結物中の結晶水が離脱することから、機械的強
度は著しく低下してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、石炭灰をポルト
ランドセメントや水ガラス等の無機バインダーやポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）やカルボキシメチルセルロー
ス（ＣＭＣ）等のような有機バインダーと混合した後、
高温で処理してセラミックス状の成形物を得ることも知
られているが、これらの方法では多量の水を添加する必
要があり、また非常に高い焼成温度を必要とするため、
エネルギーコスト面での不利は免れない。
ランドセメントや水ガラス等の無機バインダーやポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）やカルボキシメチルセルロー
ス（ＣＭＣ）等のような有機バインダーと混合した後、
高温で処理してセラミックス状の成形物を得ることも知
られているが、これらの方法では多量の水を添加する必
要があり、また非常に高い焼成温度を必要とするため、
エネルギーコスト面での不利は免れない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の課題
を解決すべく鋭意研究の結果、フライアッシュ等の石炭
灰に、水ガラスから水分を除いた粉末状の珪酸ナトリウ
ムを無機バインダーとして配合し、これに所定量の水を
添加、混合して得られる実質的に粉体状の無機質原料組
成物を用いて、所定の形状に成形し、比較的低温で焼成
することによって、添加すべき水分の使用量を抑え、簡
便かつ安価に、機械的特性の優れた無機質成形物を得る
ことを見出し、先に提案した。
を解決すべく鋭意研究の結果、フライアッシュ等の石炭
灰に、水ガラスから水分を除いた粉末状の珪酸ナトリウ
ムを無機バインダーとして配合し、これに所定量の水を
添加、混合して得られる実質的に粉体状の無機質原料組
成物を用いて、所定の形状に成形し、比較的低温で焼成
することによって、添加すべき水分の使用量を抑え、簡
便かつ安価に、機械的特性の優れた無機質成形物を得る
ことを見出し、先に提案した。
【０００７】さらに、上記無機質原料組成物を用いて、
粒状に成形し、焼成することによって、上記と同様に機
械特性の優れた無機質粒状成形物を得ることを見出し、
本発明に到達した。
粒状に成形し、焼成することによって、上記と同様に機
械特性の優れた無機質粒状成形物を得ることを見出し、
本発明に到達した。
【０００８】すなわち、本発明は、石炭灰とアルカリ金
属珪酸塩、あるいは石炭灰、アルカリ金属珪酸塩と硬化
調節剤とからなる無機質原料組成物に、組成物中１０〜
３０重量％に相当する水分を添加、混合して得られる実
質的に粉体状の組成物を、粒状に成形した後、３００〜
６００℃という低い温度で焼成することを特徴とする無
機質粒状成形物の製造方法に関するものである。
属珪酸塩、あるいは石炭灰、アルカリ金属珪酸塩と硬化
調節剤とからなる無機質原料組成物に、組成物中１０〜
３０重量％に相当する水分を添加、混合して得られる実
質的に粉体状の組成物を、粒状に成形した後、３００〜
６００℃という低い温度で焼成することを特徴とする無
機質粒状成形物の製造方法に関するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明方法において使用する石炭
灰は、火力発電所その他の工場から排出される石炭灰が
使用される。これら石炭灰の中でも「フライアッシュ」
と呼ばれる均一で微細な石炭灰が好適に使用される。こ
のフライアッシュは火力発電所等で微粉炭を焼成した際
に生じた石炭灰が溶融し、それが高温焼成ガスと共に煙
道へ運ばれる途中で急激に冷却され、表面張力によって
ガラス質の球状の軽量、微細粒子となったものである。
灰は、火力発電所その他の工場から排出される石炭灰が
使用される。これら石炭灰の中でも「フライアッシュ」
と呼ばれる均一で微細な石炭灰が好適に使用される。こ
のフライアッシュは火力発電所等で微粉炭を焼成した際
に生じた石炭灰が溶融し、それが高温焼成ガスと共に煙
道へ運ばれる途中で急激に冷却され、表面張力によって
ガラス質の球状の軽量、微細粒子となったものである。
【００１０】この石炭灰は高温焼成による完全焼成灰で
も良く、また比較的低い温度での焼成で成形するフリー
の炭素成分を含むものでも良く、例えば、炭素含有率が
１５重量％以下のフライアッシュが好適に使用される。
も良く、また比較的低い温度での焼成で成形するフリー
の炭素成分を含むものでも良く、例えば、炭素含有率が
１５重量％以下のフライアッシュが好適に使用される。
【００１１】本発明方法では、この石炭灰に、無機バイ
ンダー、更に必要に応じて硬化調節剤を加え、無機質原
料組成物を調製する。
ンダー、更に必要に応じて硬化調節剤を加え、無機質原
料組成物を調製する。
【００１２】本発明において無機バインダーとして使用
するアルカリ金属珪酸塩は、一般式として Ｍ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ・ｎＨ2 Ｏ …（１） （式中、Ｍ：Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、ｎ、ｍ：アル
カリ金属酸化物に対するモル比）で表され、上記式
（１）中のｎ（アルカリ金属酸化物に対する二酸化珪素
のモル比）が１．５〜３．５（好ましくは２．０〜３．
０）の範囲にあることが好ましい。
するアルカリ金属珪酸塩は、一般式として Ｍ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ・ｎＨ2 Ｏ …（１） （式中、Ｍ：Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、ｎ、ｍ：アル
カリ金属酸化物に対するモル比）で表され、上記式
（１）中のｎ（アルカリ金属酸化物に対する二酸化珪素
のモル比）が１．５〜３．５（好ましくは２．０〜３．
０）の範囲にあることが好ましい。
【００１３】上記アルカリ金属珪酸塩の具体的な例とし
ては、二珪酸ナトリウムや三珪酸ナトリウムとよばれる
珪酸ナトリウムや、ＪＩＳ―号粉末、ＪＩＳ―２号粉末
として規格化されている珪酸ソーダ（粉末）等をあげら
れる。
ては、二珪酸ナトリウムや三珪酸ナトリウムとよばれる
珪酸ナトリウムや、ＪＩＳ―号粉末、ＪＩＳ―２号粉末
として規格化されている珪酸ソーダ（粉末）等をあげら
れる。
【００１４】上記アルカリ金属珪酸塩の使用量は、石炭
灰１００重量部に対して２０〜１００重量部が好まし
く、さらに好ましい範囲は、３０〜６０重量部である。
上記使用量が２０重量部に満たない場合は、混合、成形
後の焼成によって得られる成形物の固化が不完全で、脆
くなる傾向が出てくるので好ましくない。また、１００
重量部を越えて使用する場合は、石炭灰との相互反応を
していない過剰のアルカリ金属珪酸塩が混在することと
なり、焼成にも拘らず温水浸漬に弱い等の欠点を持つ可
能性があり、好ましくない。
灰１００重量部に対して２０〜１００重量部が好まし
く、さらに好ましい範囲は、３０〜６０重量部である。
上記使用量が２０重量部に満たない場合は、混合、成形
後の焼成によって得られる成形物の固化が不完全で、脆
くなる傾向が出てくるので好ましくない。また、１００
重量部を越えて使用する場合は、石炭灰との相互反応を
していない過剰のアルカリ金属珪酸塩が混在することと
なり、焼成にも拘らず温水浸漬に弱い等の欠点を持つ可
能性があり、好ましくない。
【００１５】上記アルカリ金属珪酸塩の一般式中、ｍは
結晶水として含有する水分の相対量を表しており、例え
ば試薬級として入手可能な２珪酸ナトリウム粉末（キシ
ダ化学製品）のような通常の粉末状のものでも、ｍ＝
２．５〜３（該珪酸塩の約２０重量％の水分率に相当）
の水分を含有しているが、本発明の構成としては粉体状
無機バインダーである。すなわち、組成物作成の段階で
も粉体状の無機バインダーを使用し、下に述べる制御さ
れた量の水分の添加にも拘らず、原料組成物自身は実質
的に粉体状物として取り扱うことが可能であって、操作
上、装置上の簡便さが実現出来る。
結晶水として含有する水分の相対量を表しており、例え
ば試薬級として入手可能な２珪酸ナトリウム粉末（キシ
ダ化学製品）のような通常の粉末状のものでも、ｍ＝
２．５〜３（該珪酸塩の約２０重量％の水分率に相当）
の水分を含有しているが、本発明の構成としては粉体状
無機バインダーである。すなわち、組成物作成の段階で
も粉体状の無機バインダーを使用し、下に述べる制御さ
れた量の水分の添加にも拘らず、原料組成物自身は実質
的に粉体状物として取り扱うことが可能であって、操作
上、装置上の簡便さが実現出来る。
【００１６】本発明において良好な無機質粒状成形物を
得るための最も重要な要因の一つは、無機質原料組成物
中の水分添加量（水分率）の調整である。すなわち、石
炭灰とアルカリ金属珪酸塩、あるいは石炭灰、アルカリ
金属珪酸塩及び硬化調節剤からなる組成物に、水分率１
０〜３０重量％に相当する量の水分を添加、混合するこ
とが、本発明において極めて重要である。水分率が５重
量％未満の場合は原料組成物を押出し方式あるいは回転
デュスク方式により粒状に成形しても、形状保持性が不
足し、引き続いて行なう焼成に際しても強固な固化を起
こすことが出来ない。一方、水分率として３０重量％を
越えた多量の水分を添加、混合すると、粒状への成形に
際して過剰の水分に起因する表面への水分の滲出があ
り、粒状物相互の粘着等のため、所定の形状への成形が
困難になる上に、焼成に先立っての予備乾燥に極めて長
時間を要する等の問題を生じ、好ましくない。上記水分
率は、目的とする粒状成形物の粒径にもよるが、上記無
機質原料組成物中、１５〜２５重量％の範囲にすること
が好ましい。
得るための最も重要な要因の一つは、無機質原料組成物
中の水分添加量（水分率）の調整である。すなわち、石
炭灰とアルカリ金属珪酸塩、あるいは石炭灰、アルカリ
金属珪酸塩及び硬化調節剤からなる組成物に、水分率１
０〜３０重量％に相当する量の水分を添加、混合するこ
とが、本発明において極めて重要である。水分率が５重
量％未満の場合は原料組成物を押出し方式あるいは回転
デュスク方式により粒状に成形しても、形状保持性が不
足し、引き続いて行なう焼成に際しても強固な固化を起
こすことが出来ない。一方、水分率として３０重量％を
越えた多量の水分を添加、混合すると、粒状への成形に
際して過剰の水分に起因する表面への水分の滲出があ
り、粒状物相互の粘着等のため、所定の形状への成形が
困難になる上に、焼成に先立っての予備乾燥に極めて長
時間を要する等の問題を生じ、好ましくない。上記水分
率は、目的とする粒状成形物の粒径にもよるが、上記無
機質原料組成物中、１５〜２５重量％の範囲にすること
が好ましい。
【００１７】本発明方法では、硬化調節剤を添加するこ
とも出来る。この硬化調節剤は、石炭灰と無機バインダ
ー及び所定量の水分を混合した原料組成物から無機質粒
状成形物を得るに際し、石炭灰と無機バインダーとの硬
化反応を促進する作用を持つものであり、アルミニウ
ム、マグネシウム、亜鉛、ホウ素及びカルシウムから選
ばれた少なくとも１種の金属の酸化物または水酸化物が
好ましく使用される。特に好ましくは硬化調節剤の例と
しては、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛等を
あげることが出来る。
とも出来る。この硬化調節剤は、石炭灰と無機バインダ
ー及び所定量の水分を混合した原料組成物から無機質粒
状成形物を得るに際し、石炭灰と無機バインダーとの硬
化反応を促進する作用を持つものであり、アルミニウ
ム、マグネシウム、亜鉛、ホウ素及びカルシウムから選
ばれた少なくとも１種の金属の酸化物または水酸化物が
好ましく使用される。特に好ましくは硬化調節剤の例と
しては、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛等を
あげることが出来る。
【００１８】上記硬化調節剤の使用量は、石炭灰１００
重量部に対して１〜３０重量部（特に５〜２０重量部）
が好ましい。硬化調節剤の量が過大になると成形物の生
産コストが上昇するので好ましくない。
重量部に対して１〜３０重量部（特に５〜２０重量部）
が好ましい。硬化調節剤の量が過大になると成形物の生
産コストが上昇するので好ましくない。
【００１９】上述のように、本発明方法で用いる無機質
原料組成物は、石炭灰、無機バインダーを主要成分と
し、これに必要に応じて硬化調節剤を含むが、さらに必
要に応じて、軽量化のための微細な無機中空粒子、補強
用の短繊維やウイスカー等を混合することも出来る。
原料組成物は、石炭灰、無機バインダーを主要成分と
し、これに必要に応じて硬化調節剤を含むが、さらに必
要に応じて、軽量化のための微細な無機中空粒子、補強
用の短繊維やウイスカー等を混合することも出来る。
【００２０】上記の無機中空粒子は、平均粒径０．０１
〜２ｍｍ（特に好ましくは０．１〜０．５ｍｍ）、見掛
け比重０．０５〜０．８（特に好ましくは０．１〜０．
７）の中空粒子、具体例としては、ガラスバルーン、シ
ラスバルーン、シリカバルーン等と称されている微細な
無機中空粒子をあげることが出来る。ガラスバルーンの
具体例としては、住友スリーエム社製のグラスバブル
ス：Ｋ−１（見掛け比重０．１２５；５０％粒径６８μ
ｍ）、Ｋ−３７（見掛け比重０．３７；５０％粒径５０
μｍ）、旭硝子社製のセルスターＺ２８（見掛け比重
０．２８；平均粒径５５μｍ）、巴工業社製のガラスバ
ルーンＨＧＳ−１６（見掛け比重０．１７〜０．１８；
平均粒径１１０μｍ）等があげられる。また、シラスバ
ルーンの具体例としては、旭硝子社製Ｑセル３００（見
掛け比重０．２１；平均粒径６５μｍ）や三機工業社製
サンキライトＹ０２（見掛け比重０．２３〜０．２６；
粒径４４〜７５μｍ）等があげられる。更に、シリカバ
ルーンの具体例としては、日本フィライト社製フィライ
ト５２／７ＦＧ（比重０．７；粒径３０〜１００μｍ）
等があげられる。
〜２ｍｍ（特に好ましくは０．１〜０．５ｍｍ）、見掛
け比重０．０５〜０．８（特に好ましくは０．１〜０．
７）の中空粒子、具体例としては、ガラスバルーン、シ
ラスバルーン、シリカバルーン等と称されている微細な
無機中空粒子をあげることが出来る。ガラスバルーンの
具体例としては、住友スリーエム社製のグラスバブル
ス：Ｋ−１（見掛け比重０．１２５；５０％粒径６８μ
ｍ）、Ｋ−３７（見掛け比重０．３７；５０％粒径５０
μｍ）、旭硝子社製のセルスターＺ２８（見掛け比重
０．２８；平均粒径５５μｍ）、巴工業社製のガラスバ
ルーンＨＧＳ−１６（見掛け比重０．１７〜０．１８；
平均粒径１１０μｍ）等があげられる。また、シラスバ
ルーンの具体例としては、旭硝子社製Ｑセル３００（見
掛け比重０．２１；平均粒径６５μｍ）や三機工業社製
サンキライトＹ０２（見掛け比重０．２３〜０．２６；
粒径４４〜７５μｍ）等があげられる。更に、シリカバ
ルーンの具体例としては、日本フィライト社製フィライ
ト５２／７ＦＧ（比重０．７；粒径３０〜１００μｍ）
等があげられる。
【００２１】補強用としての繊維としては、ガラス繊
維、炭素繊維、炭化珪素繊維等が使用され、ミルドファ
イバーのような繊維長／繊維径皮の極めて小さい短繊維
が特に好ましい。
維、炭素繊維、炭化珪素繊維等が使用され、ミルドファ
イバーのような繊維長／繊維径皮の極めて小さい短繊維
が特に好ましい。
【００２２】本発明方法における石炭灰、無機バインダ
ー、硬化調節剤、所定量の水分及び各種添加剤等の原料
組成物の混合は、実質的に粉体混合の状態であり、単純
な機械混合で十分であるが、一般にニーダーあるいはブ
レンダーと称されている混合装置を使用するのが好まし
い。
ー、硬化調節剤、所定量の水分及び各種添加剤等の原料
組成物の混合は、実質的に粉体混合の状態であり、単純
な機械混合で十分であるが、一般にニーダーあるいはブ
レンダーと称されている混合装置を使用するのが好まし
い。
【００２３】上記混合操作によって得られる原料組成物
を、粒状に成形する手段としては、例えば上記原料組成
物を回転ディスク方式の造粒装置に入れてディスクを回
転させながら望みの粒径まで成長させる方法、あるいは
望みの粒サイズに対応する小孔を有するダイスを通して
押出して得られる棒状物をカットして粒状にする方法等
をあげることが出来る。
を、粒状に成形する手段としては、例えば上記原料組成
物を回転ディスク方式の造粒装置に入れてディスクを回
転させながら望みの粒径まで成長させる方法、あるいは
望みの粒サイズに対応する小孔を有するダイスを通して
押出して得られる棒状物をカットして粒状にする方法等
をあげることが出来る。
【００２４】本発明方法における焼成は、空気等の酸素
含有雰囲気下あるいは酸素ガス等の不活性ガス雰囲気し
たさらには燃焼ガス等の雰囲気下で、通常３００℃ない
し６００℃に昇温・加熱することによって実施される。
３００℃未満の温度での焼成では、固化ないし硬化はす
るが、使用する無機バインダーの一部が十分に反応に関
与し得ず、十分な強度を有する無機質成形物が得られ難
く、好ましくない。また、６００℃を越えた高温、例え
ば通常のセラミックスの焼成の際に採用されている１０
００〜１３００℃のような高温雰囲気での焼成では、同
様な強度特性の成形物が得られるものの、高温を得るた
めのエネルギー費用が高価につくため、製造コスト的に
好ましいとは言い難い。
含有雰囲気下あるいは酸素ガス等の不活性ガス雰囲気し
たさらには燃焼ガス等の雰囲気下で、通常３００℃ない
し６００℃に昇温・加熱することによって実施される。
３００℃未満の温度での焼成では、固化ないし硬化はす
るが、使用する無機バインダーの一部が十分に反応に関
与し得ず、十分な強度を有する無機質成形物が得られ難
く、好ましくない。また、６００℃を越えた高温、例え
ば通常のセラミックスの焼成の際に採用されている１０
００〜１３００℃のような高温雰囲気での焼成では、同
様な強度特性の成形物が得られるものの、高温を得るた
めのエネルギー費用が高価につくため、製造コスト的に
好ましいとは言い難い。
【００２５】焼成に際しての昇温及び降温は、急激な温
度変化を避けることが好ましく、例えば５０〜１００℃
／１時間のようなゆっくりとした昇温、降温が特に好ま
しい。
度変化を避けることが好ましく、例えば５０〜１００℃
／１時間のようなゆっくりとした昇温、降温が特に好ま
しい。
【００２６】また、上記焼成に先立って、各種の成形法
法によって得られた粒状固化物を予備乾燥することが望
ましい。本発明方法において使用する水分の量は、上述
のように、比較的少ない量であるが、それでも焼成前の
段階では、水分の添加量や成形方法にもよるが、例えば
１０〜２０重量％に相当するフリーの水分を含んでい
る。
法によって得られた粒状固化物を予備乾燥することが望
ましい。本発明方法において使用する水分の量は、上述
のように、比較的少ない量であるが、それでも焼成前の
段階では、水分の添加量や成形方法にもよるが、例えば
１０〜２０重量％に相当するフリーの水分を含んでい
る。
【００２７】したがって、そのまま急激な加熱処理を行
なうと粒状成形物の膨れや亀裂を発生することがあるの
で、焼成に先立って予備乾燥を行なうことが望ましいわ
けである。予備乾燥の温度としては、水の常圧での沸点
である１００℃前後で実施するのが好ましい。
なうと粒状成形物の膨れや亀裂を発生することがあるの
で、焼成に先立って予備乾燥を行なうことが望ましいわ
けである。予備乾燥の温度としては、水の常圧での沸点
である１００℃前後で実施するのが好ましい。
【００２８】かくして、本発明の方法により、石炭灰、
無機バインダーとしてのアルカリ金属珪酸塩、硬化調節
剤及び水分で構成される原料組成物から、強度等機械的
特性の良好な無機質粒状成形物を得ることが出来る。こ
うして得られた粒状成形物は、基本的に不燃性であり、
高強度かつ低比重の無機質粒状材料となり、例えば軽量
骨材として、土木・建材用途分野で有用な材料を提供す
ることが出来る。
無機バインダーとしてのアルカリ金属珪酸塩、硬化調節
剤及び水分で構成される原料組成物から、強度等機械的
特性の良好な無機質粒状成形物を得ることが出来る。こ
うして得られた粒状成形物は、基本的に不燃性であり、
高強度かつ低比重の無機質粒状材料となり、例えば軽量
骨材として、土木・建材用途分野で有用な材料を提供す
ることが出来る。
【００２９】
【実施例】次に、本発明方法の詳細を、実施例及び比較
例により説明するが、これらは本発明の理解をたすける
ためのものであって、これら実施例によって本発明の範
囲が限定されるものではない。なお、実施例及び比較例
中に「部」は特に断らない限り、重量部を意味する。
例により説明するが、これらは本発明の理解をたすける
ためのものであって、これら実施例によって本発明の範
囲が限定されるものではない。なお、実施例及び比較例
中に「部」は特に断らない限り、重量部を意味する。
【００３０】［実施例１］火力発電所の石炭灰として得
られるフライアッシュ１００部（炭素含有量１０重量
％）に、無機バインダーとして珪酸ナトリウム（キシダ
化学製試薬「二珪酸ナトリウム粉末」；二酸化珪素／酸
化ナトリウムのモル比＝２．０）５０部及び硬化調節剤
としてのアルミナ粉末１０部からなる粉体組成物を、ニ
ーダー中で混合し、さらに４４部の水（全組成物中に占
める水分率２１．６重量％に相当する）を少しづつ添加
しながら混合を続けて、実質的に粉体状の原料組成物を
得た。
られるフライアッシュ１００部（炭素含有量１０重量
％）に、無機バインダーとして珪酸ナトリウム（キシダ
化学製試薬「二珪酸ナトリウム粉末」；二酸化珪素／酸
化ナトリウムのモル比＝２．０）５０部及び硬化調節剤
としてのアルミナ粉末１０部からなる粉体組成物を、ニ
ーダー中で混合し、さらに４４部の水（全組成物中に占
める水分率２１．６重量％に相当する）を少しづつ添加
しながら混合を続けて、実質的に粉体状の原料組成物を
得た。
【００３１】上記原料組成物を、傾斜角度４５°に設定
した回転ディスクシキ造粒装置に入れ、６０ｒｐｍで回
転させながら造粒した。得られた粒径約５ｍｍの粒状体
を約１００℃に設定した乾燥機中に移して予備乾燥を行
なった。ついで、この乾燥した粒状体を、焼成炉にセッ
トし、常温から３００℃まで３時間かけて昇温し、さら
に３００℃に２時間維持した後、焼成炉の中で自然冷却
を行なった。得られた粒状成形物の見掛け比重は１．３
０であり、圧壊強力は２０〜３０Ｋｇｆと、良好な機械
特性を有することが確認された。
した回転ディスクシキ造粒装置に入れ、６０ｒｐｍで回
転させながら造粒した。得られた粒径約５ｍｍの粒状体
を約１００℃に設定した乾燥機中に移して予備乾燥を行
なった。ついで、この乾燥した粒状体を、焼成炉にセッ
トし、常温から３００℃まで３時間かけて昇温し、さら
に３００℃に２時間維持した後、焼成炉の中で自然冷却
を行なった。得られた粒状成形物の見掛け比重は１．３
０であり、圧壊強力は２０〜３０Ｋｇｆと、良好な機械
特性を有することが確認された。
【００３２】上記粒状成形物の６０部を骨材として、ポ
ルトランドセメント４０部及び水２０部と混合し、４ｃ
ｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの棒状金型に流し込み、常温で２
日間自然養生して骨材強化のブロックを調製した。得ら
れたブロックの見掛け比重は１．６であり、圧縮強度は
２６３Ｋｇｆ／ｃｍ2 、圧縮弾性率は２８，０００Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 と良好であった。また、各特性を比重で除し
た比圧縮強度、比圧縮弾性率はそれぞれ１６３Ｋｇｆ／
ｃｍ2 、１７，０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
ルトランドセメント４０部及び水２０部と混合し、４ｃ
ｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの棒状金型に流し込み、常温で２
日間自然養生して骨材強化のブロックを調製した。得ら
れたブロックの見掛け比重は１．６であり、圧縮強度は
２６３Ｋｇｆ／ｃｍ2 、圧縮弾性率は２８，０００Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 と良好であった。また、各特性を比重で除し
た比圧縮強度、比圧縮弾性率はそれぞれ１６３Ｋｇｆ／
ｃｍ2 、１７，０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
【００３３】比較のため、本件発明の粒状成形物の代わ
りに海砂を骨材としたモルタル成形物を調製したとこ
ろ、見掛け比重は２．０、圧縮強度２４３Ｋｇｆ／ｃｍ
2 、圧縮弾性率は３５，０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 、さらに
比圧縮強度１２２Ｋｇｆ／ｃｍ2 、比圧縮弾性率１８，
０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 となり、本発明方法による粒状成
形物の配合が軽い上に良好な骨材としての配合効果を示
すことが認められた。
りに海砂を骨材としたモルタル成形物を調製したとこ
ろ、見掛け比重は２．０、圧縮強度２４３Ｋｇｆ／ｃｍ
2 、圧縮弾性率は３５，０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 、さらに
比圧縮強度１２２Ｋｇｆ／ｃｍ2 、比圧縮弾性率１８，
０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 となり、本発明方法による粒状成
形物の配合が軽い上に良好な骨材としての配合効果を示
すことが認められた。
【００３４】［比較例１］実施例１の原料組成物におけ
る水分の添加量を８部（原料組成物中の水分率として
４．８％に相当）に減少したところ、原料組成物の均一
混合は良好であったが、回転ディスク方式による造粒装
置を用いても、粉体表面の粘着性がなく、粒状に成形す
ることが出来なかった。
る水分の添加量を８部（原料組成物中の水分率として
４．８％に相当）に減少したところ、原料組成物の均一
混合は良好であったが、回転ディスク方式による造粒装
置を用いても、粉体表面の粘着性がなく、粒状に成形す
ることが出来なかった。
【００３５】一方、上記実施例１の原料組成物における
水分の添加量を１６０部（原料組成物中の水分率として
５０重量％に相当）に増加したところ、原料組成物の混
合の段階ですでに粉体状を維持することが出来ず、所望
の粒状成形物を得ることは出来なかった。すなわち、本
発明方法における原料組成物中の水分率を所定の範囲に
制御することが重要なポイントであることが確認出来
た。
水分の添加量を１６０部（原料組成物中の水分率として
５０重量％に相当）に増加したところ、原料組成物の混
合の段階ですでに粉体状を維持することが出来ず、所望
の粒状成形物を得ることは出来なかった。すなわち、本
発明方法における原料組成物中の水分率を所定の範囲に
制御することが重要なポイントであることが確認出来
た。
【００３６】［実施例２］実施例１と同じフライアッシ
ュ１００部に、無機バインダーとして珪酸ソーダＪＩＳ
―１号粉末（富士化学社製；二酸化珪素／酸化ナトリウ
ムのモル比＝２．１９）４０部、粉末状ガラス繊維（日
東紡績社製ＰＦ Ａ１０１）５部及び水４０部（原料組
成物中、２１．６重量％に相当）を混合して原料組成物
とし、これを実施例１と同様にして回転ディスク方式の
造粒装置を用いて、粒径が５〜８ｍｍの粒状化物を得
た。この粒状化物を予備乾燥の後、電気炉に入れて常温
から３５０℃まで昇温、加熱し、さらに同温度に１時間
保持して、粒状成形物を得た。自然冷却後、得られた粒
状成形物の見掛け比重は１．５４、圧壊強力は８０〜１
００ｋｇｆと極めて良好であった。上記粒状成形物は、
セメントモルタルの骨材成分として使用することが可能
であり、人工軽量骨材として有用であることが認められ
た。
ュ１００部に、無機バインダーとして珪酸ソーダＪＩＳ
―１号粉末（富士化学社製；二酸化珪素／酸化ナトリウ
ムのモル比＝２．１９）４０部、粉末状ガラス繊維（日
東紡績社製ＰＦ Ａ１０１）５部及び水４０部（原料組
成物中、２１．６重量％に相当）を混合して原料組成物
とし、これを実施例１と同様にして回転ディスク方式の
造粒装置を用いて、粒径が５〜８ｍｍの粒状化物を得
た。この粒状化物を予備乾燥の後、電気炉に入れて常温
から３５０℃まで昇温、加熱し、さらに同温度に１時間
保持して、粒状成形物を得た。自然冷却後、得られた粒
状成形物の見掛け比重は１．５４、圧壊強力は８０〜１
００ｋｇｆと極めて良好であった。上記粒状成形物は、
セメントモルタルの骨材成分として使用することが可能
であり、人工軽量骨材として有用であることが認められ
た。
【００３７】［実施例３］実施例１と同じフライアッシ
ュ１００部に、無機バインダーとして珪酸ソーダＪＩＳ
―１号粉末（日本化学社製；二酸化珪素／酸化ナトリウ
ムのモル比＝２．１９）５０部及び硬化調節剤としての
アルミナ粉末１０部をニーダーを用いて混合し、さらに
水３０部（原料組成物中、１４．９重量％に相当）をす
こしづつ添加、混合して、原料組成物を得た。次いで、
この原料組成物を、直径２ｍｍの多数の小孔を持つキャ
ップ面を有する押出し装置に供給し、スクリューを回転
することによって短いロッド状物を調製した。これを約
１００℃の乾燥機で乾燥させた後、回転式クラッシャー
（例えば、不二パウダル社製整粒機「フラッシュミ
ル」）を用いて円柱型粒状形状に加工した。こうして得
られた粒状物を、実施例１と同様にして電気炉に入れ、
４００℃まで昇温して焼成を行なった。得られた粒状成
形物は、見掛け比重１．３０、圧壊強力４０〜５０Ｋｇ
ｆであり、骨材として有用であることが認められた。
ュ１００部に、無機バインダーとして珪酸ソーダＪＩＳ
―１号粉末（日本化学社製；二酸化珪素／酸化ナトリウ
ムのモル比＝２．１９）５０部及び硬化調節剤としての
アルミナ粉末１０部をニーダーを用いて混合し、さらに
水３０部（原料組成物中、１４．９重量％に相当）をす
こしづつ添加、混合して、原料組成物を得た。次いで、
この原料組成物を、直径２ｍｍの多数の小孔を持つキャ
ップ面を有する押出し装置に供給し、スクリューを回転
することによって短いロッド状物を調製した。これを約
１００℃の乾燥機で乾燥させた後、回転式クラッシャー
（例えば、不二パウダル社製整粒機「フラッシュミ
ル」）を用いて円柱型粒状形状に加工した。こうして得
られた粒状物を、実施例１と同様にして電気炉に入れ、
４００℃まで昇温して焼成を行なった。得られた粒状成
形物は、見掛け比重１．３０、圧壊強力４０〜５０Ｋｇ
ｆであり、骨材として有用であることが認められた。
【００３８】［実施例４］実施例１と同じフライアッシ
ュ１００部に対し、無機バインダーとしてＪＩＳ―１号
珪酸ソーダ粉末（富士化学社製：実施例２で使用したも
の）２５部及びＪＩＳ―２号珪酸ソーダ粉末（富士化学
社製；二酸化珪素／酸化ナトリウムの比＝２．５２）２
５部、硬化促進剤としてのアルミナ粉末１０部、形状保
持用添加剤としてのポリビニルアルコール２部及び水３
６部（原料組成物中、水分率１８．２重量％に相当）を
添加して、原料混合物とした。次いで、この混合物を、
実施例１と同じ回転ディスク方式の造粒装置を用いて造
粒し、粒径２〜５ｍｍの粒状体を得た。この粒状体を、
１００℃の乾燥機中で予備乾燥した後、３００℃の電気
炉に入れて３時間焼成することによって、粒状成形物を
得た。
ュ１００部に対し、無機バインダーとしてＪＩＳ―１号
珪酸ソーダ粉末（富士化学社製：実施例２で使用したも
の）２５部及びＪＩＳ―２号珪酸ソーダ粉末（富士化学
社製；二酸化珪素／酸化ナトリウムの比＝２．５２）２
５部、硬化促進剤としてのアルミナ粉末１０部、形状保
持用添加剤としてのポリビニルアルコール２部及び水３
６部（原料組成物中、水分率１８．２重量％に相当）を
添加して、原料混合物とした。次いで、この混合物を、
実施例１と同じ回転ディスク方式の造粒装置を用いて造
粒し、粒径２〜５ｍｍの粒状体を得た。この粒状体を、
１００℃の乾燥機中で予備乾燥した後、３００℃の電気
炉に入れて３時間焼成することによって、粒状成形物を
得た。
【００３９】
【発明の効果】以上のごとき本発明方法によれば、軽量
かつ強靭で耐熱性の優れた無機質粒状成形物を得ること
が出来る。特に原料組成物中の水分率を所定の範囲に制
御することによって、望みのサイズ及び形状の、機械特
性の優れた軽量、無機質粒状成形物を得ることが出来
る。したがって、本発明方法による無機質粒状成形物
は、土木・建築用材料の骨材として、あるいは各種触媒
や農薬・肥料等の担持体として、さらには充填用材料と
して、広範な用途に有効に活用することが出来る。
かつ強靭で耐熱性の優れた無機質粒状成形物を得ること
が出来る。特に原料組成物中の水分率を所定の範囲に制
御することによって、望みのサイズ及び形状の、機械特
性の優れた軽量、無機質粒状成形物を得ることが出来
る。したがって、本発明方法による無機質粒状成形物
は、土木・建築用材料の骨材として、あるいは各種触媒
や農薬・肥料等の担持体として、さらには充填用材料と
して、広範な用途に有効に活用することが出来る。
Claims (10)
- 【請求項１】 石炭灰、アルカリ金属珪酸塩及び組成物
中１０〜３０重量％に相当する水分とを混合して得られ
る無機質原料組成物を、粒状に成形した後、焼成するこ
とを特徴とする無機質粒状成形物の製造方法。 - 【請求項２】 石炭灰、アルカリ金属珪酸塩、硬化調節
剤及び組成物中１０〜３０重量％に相当する水分とを混
合して得られる無機質原料組成物を、粒状に成形した
後、焼成することを特徴とする無機質粒状成形物の製造
方法。 - 【請求項３】 石炭灰１００重量部に対し、２０〜１０
０重量部のアルカリ金属珪酸塩及び、組成物中１０〜３
０重量％に相当する水分を混合して得られる無機系組成
物を、粒状に成形した後、焼成することを特徴とする無
機質粒状成形物の製造方法。 - 【請求項４】 該アルカリ金属珪酸塩が、硅酸ナトリウ
ムであることを特徴とする請求項１、請求項２または請
求項３記載の無機質粒状成形物の製造方法。 - 【請求項５】 該アルカリ金属珪酸塩が珪酸ナトリウム
であり、かつ実質的にフリーの水分を含まない粉末状で
あることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のい
ずれかの無機質粒状成形物の製造方法。 - 【請求項６】 該アルカリ金属珪酸塩が珪酸ナトリウム
であり、かつ酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）に対する二酸
化珪素（ＳｉＯ2 ）のモル比が１．５〜３．５の範囲に
あることを特徴とする請求項１ないし請求項５記載のい
ずれかの無機質粒状成形物の製造方法。 - 【請求項７】 該硬化調節剤が、アルミニウム、マグネ
シウム、亜鉛、ホウ素及びカルシウムから選ばれた少な
くとも１種の金属の酸化物または水酸化物であることを
特徴とする請求項２記載の無機質粒状成形物の製造方
法。 - 【請求項８】 該硬化調節剤の添加量が、石炭灰１００
重量部に対し、５〜３０重量部であることを特徴とする
請求項２記載の無機質粒状成形物の製造方法。 - 【請求項９】 焼成を３００〜６００℃の酸素含有雰囲
気または不活性ガス雰囲気中で行なうことを特徴とする
請求項１ないし請求項８記載のいずれかの無機質粒状成
形物の製造方法。 - 【請求項１０】 粒状に成形する際に、押出し機方式ま
たは回転ディスク方式を使用することを特徴とする請求
項１ないし請求項９記載のいずれかの無機質粒状成形物
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21624397A JPH1160327A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 無機質粒状成形物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21624397A JPH1160327A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 無機質粒状成形物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160327A true JPH1160327A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16685527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21624397A Pending JPH1160327A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 無機質粒状成形物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1160327A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0667667A3 (en) * | 1988-11-11 | 1996-01-10 | Sanyo Electric Co | Battery charger. |
| JP2007186910A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Japan Fine Ceramics Center | セラミックス系焼結体、バラスト、及びバラスト道床 |
| JP2015067526A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 太平洋セメント株式会社 | 石炭灰の処理方法及びその処理産物の石炭灰残渣硬化物 |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP21624397A patent/JPH1160327A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0667667A3 (en) * | 1988-11-11 | 1996-01-10 | Sanyo Electric Co | Battery charger. |
| JP2007186910A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Japan Fine Ceramics Center | セラミックス系焼結体、バラスト、及びバラスト道床 |
| JP2015067526A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 太平洋セメント株式会社 | 石炭灰の処理方法及びその処理産物の石炭灰残渣硬化物 |
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