JPH1179801A - アルミニウム残灰よりアルミナセメントを製造する方法 - Google Patents

アルミニウム残灰よりアルミナセメントを製造する方法

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JPH1179801A
JPH1179801A JP25763897A JP25763897A JPH1179801A JP H1179801 A JPH1179801 A JP H1179801A JP 25763897 A JP25763897 A JP 25763897A JP 25763897 A JP25763897 A JP 25763897A JP H1179801 A JPH1179801 A JP H1179801A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、現状では廃棄する
しかないアルミニウム二次合金メーカーで副産するアル
ミ分が20%以上40%未満のアルミニウム残灰を、ア
ルミナセメント原料として有効利用できるようにする事
にある。 【解決手段】 20〜40%のアルミニウム分を含
有するアルミニウム残灰と石灰質原料を混合し、この混
合物の焼成または溶融工程において発生する塊状未反応
物を粉砕しつつテルミット反応を促進させてアルミナセ
メントを製造する事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理の困難な20〜4
0%のアルミニウム分を含有するアルミニウム残灰を利
用して有用なアルミナセメントを製造する画期的な方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウム合金メーカーにて副
産されてきたアルミニウム残灰は、一部は鉄鋼用の保温
剤、造滓剤などに使われているが、その使用量は鉄鋼メ
ーカーの生産の状況に依存している。又、鉄鋼メーカー
向けのアルミニウム残灰は、その使用目的から比較的ア
ルミ分が多いものが好まれ、引き取り条件の中にアルミ
分が規定されており、アルミ分40%未満の残灰はその
ままでは上記の需要が少ないのが現状である。
【0003】さて、アルミニウム二次合金メーカーでは
溶解するスクラップ中の不純物(特に鉄)の融け出しを
極力抑えるため、アルミニウムの溶解温度を低くおさえ
て操業する。そのため、溶解炉からの掻き上げドロスか
らアルミニウム溶湯を回収する工程(灰搾り工程)で
は、ドロスの温度が低いためドロス中のアルミニウムを
操業のサイクルタイムに合わせ、短時間に収率よく回収
することは難しく、30〜60%程度のアルミニウム分
を含む残灰が主に発生する。
【0004】二次合金メーカーでは、灰搾り工程を経て
生じた前記アルミニウム残灰のアルミ分を分析し、アル
ミニウム分が規定値を満足する物については、鉄鋼メー
カーへ販売し、規定に満たないアルミニウム残灰につい
ては廃棄処分しているが、アルミニウム残灰中には相当
量の窒化アルミニウムやアルミニウム炭化物が含まれる
ため、水分に接触するとアンモニアガス、炭化水素ガス
を発生し、臭気を発するのでその管理には注意が要求さ
れる。また、処分場についても最近減少しており、再利
用への取り組みが急務となって来ている。
【0005】そこでアルミニウム残灰の組成に着目し、
アルミニウム残灰と石灰質原料を混合し、回転窯にて焼
成又は溶融する事により、窒化アルミニウムを分解し、
カルシウムアルミネートを主成分とするアルミナセメン
トを作成する方法が提案されている。アルミニウム残灰
と石灰質原料からこの種のセメントを作成する方法につ
いては、特開昭52−152928号,特開昭54−6
5726号,特開昭63−28893号,特開平7−5
3244号,特開平7−53246号の各公報に記載さ
れているようにすでに研究がなされている。しかし、こ
れらの研究で用いられているアルミニウム残灰は、上記
したアルミ二次合金メーカーで発生する種類のものでな
く、ドロス再生業者(=灰搾りによりドロスからアルミ
ニウムを再生させる専門業者)やアルミ純度の高いスク
ラップを溶解する炉から発生するアルミニウム残灰を対
象とした物で、アルミニウム分がすべて20%以下のも
のを使用しているが、これは下記の理由によるものと考
えられる。ちなみに、ドロス再生業者から出るアルミニ
ウム残灰の場合は、一般的に再生アルミニウム中への不
純物の溶け出しを考慮せず、高温で灰搾りを行うため、
アルミニウム分が5〜20%という低アルミ分の残灰と
なる。
【0006】アルミニウム分が高いアルミニウム残灰を
石灰質原料と混合し、セメントキルンなどの回転窯で焼
成すると、金属アルミニウムが酸化する過程で発熱を伴
って進行するテルミット反応が急激に進行し、焼成物が
塊状となり、その表面は高温で反応するものの塊の内部
は未反応となり、そのまま残る。また、前記その塊の表
面は溶融状態で炉壁に付着しやすく、炉壁に付着して成
長すると操業の継続を阻害する。従って、これらの問題
点に鑑み、前出の研究ではアルミ分の少ないアルミニウ
ム残灰を使用しているものと考えられる。
【0007】また、アルミニウム残灰を焼成し、アルミ
ニウム残灰中の窒化アルミニウムを分解するためには、
炉内温度を700℃以上に維持する必要があり、一般的
には反応速度を速めるため1100℃以上で操業する。
しかし、アルミニウム分の少ないアルミニウム残灰を使
用し、前記のような高温を維持して焼成するには多くの
燃料を要し、更に焼成された物をセメント状の微粉体に
粉砕するコストなどを合わせると、商品として経済的に
製造する事は困難である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム二次合金
メーカーで副産するアルミ分が20%以上40%未満の
アルミニウム残灰は、前記理由によりアルミナセメント
原料としても扱いが困難であり、現状では廃棄するしか
ない。一方、アルミニウム分が少ないアルミニウム残灰
を単独で使用してカルシウムアルミネートを主成分とす
るアルミナセメントを経済的に製造する事は経済的に困
難である。このような事実を背景に、本発明の解決課題
はアルミ分が20%以上40%未満で焼成が困難であっ
たアルミニウム残灰を使用する事により、焼成工程にお
ける燃料費を節約し、経済ベースに乗るアルミナセメン
トの製造方法を開発する事にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明方法は請求項1に
記載したように『20〜40%のアルミニウム分を含有
するアルミニウム残灰と石灰質原料を混合し、この混合
物の焼成または溶融工程において発生する塊状未反応物
を粉砕しつつテルミット反応を促進させてアルミナセメ
ントを製造する』事を特徴とする。
【0010】これによれば、20〜40%とアルミニウ
ム分の多いアルミニウム残灰を原料とし、焼成途中で塊
状となった原料を粉砕しながら焼成し、焼成が促進され
るようにすると共に前記アルミニウム分の多いアルミニ
ウム残灰を使用することにより、テルミット反応で発生
する熱を効率的に利用して焼成を進め、これにより燃料
費の節約を図る事ができる。
【0011】ここで用いられるアルミニウム残灰は、ア
ルミニウム合金メーカーの各種アルミスクラップの溶解
工程から副産する、アルミニウム分が20%以上40%
未満のアルミニウム残灰であるが、アルミニウム分が2
0%以下の低アルミニウム含有残灰を使用する場合は、
アルミニウム切り粉などの高アルミ分物質を添加し、全
体のアルミニウム含有量が20%以上40%未満となっ
ていれば足る。また、アルミニウム切り粉などの高アル
ミ分物質の代わりにアルミニウム分が40%を越える高
アルミニウム含有残灰を用いても差し支えないし、逆に
高アルミニウム含有残灰に低アルミニウム含有残灰を加
えて全体のアルミニウム含有量が20%以上40%未満
となるようにしてもよい。
【0012】また、添加される石灰質原料としては、石
灰石〔CaCO〕消石灰〔Ca(OH)〕,生石灰
〔CaO〕が挙げられる。石灰質原料の添加割合につい
ては、厳密にはアルミニウム残灰(主成分はAl,Al
23,Si,SiO2,Mg,MgO)中のSi,Si
2,Mg,MgO含有率により変化するが、一般的に
は以下のような方法で配合される。即ち、アルミニウム
残灰および石灰質原料が焼成されると酸化物(Al
23、CaO、SiO2、MgOなど)を生じる。そし
てこれら酸化物の一部が反応して2CaO・Al23
SiO2やMgO・Al23が形成され、且つその残分
でCaO・Al23の各種結合物が形成される。そし
て、アルミニウム残灰に対する石灰質原料の前記添加割
合の一例を挙げると、前記CaO・Al23の各種結合
物が3CaO・Al23,12CaO・7Al23,C
aO・Al23,CaO・2Al23を形成するように
配合される。
【0013】配合されるアルミニウム残灰と石灰質原料
は、焼成過程での反応を助ける目的で、ボールミルなど
で均一に粉砕されて混合される。この混合物を回転窯に
て1100〜1500℃程度で焼成又は溶融することに
より、セメント質のクリンカーを得る。この際、焼成途
中で塊状となった原料を粉砕する目的で、SiC,Si
Nなどを原料とする耐熱衝撃性の高いセラミックスボー
ルや耐火煉瓦を炉内に挿入し、原料とともに回転させ
る。得られたクリンカーを粉砕することによりカルシウ
ムアルミネートを主体とした水硬性材料をえる。
【0014】
【実施例】以下、本発明について詳述する。表1に示す
アルミメタル分(=Met−Alで表示)を含有したア
ルミニウム残灰(A),(B)に対し、石灰質原料として炭酸
カルシウム粉末を表2に示す重量比率で添加し、ボール
ミル中で混合粉砕した後、回転窯中で炉内滞留時間2時
間として、表2に示す焼成条件で焼成した。各焼成条件
にて操業した場合の焼成の状況を表3に示す。
【0015】発明例−1と比較例−1の比較から明らか
なように、アルミニウム分の低いアルミニウム残灰を使
用して焼成した比較例−1に比べ、発明例−1は同程度
の燃費で、高い炉内温度を実現している。従って、炉内
温度を同じにすれば、その分だけ燃料費の節約が可能と
なる。また、発明例−2と比較例−2の比較から明らか
なように、アルミニウム分の高いアルミニウム残灰を使
用して焼成した際に生じる炉壁への付着は、粉砕ボール
を投入することによりなくなっている。
【0016】発明例−2で得られた焼成物をボールミル
にて、200メッシュ篩残分(74μm以上)が5%未
満になるよう粉砕した。この粉砕物100重量部に対
し、水60重量部を添加し、混練し、直径3cm,高さ
5cmの型に入れ硬化させた後、脱型し成形体を得た。
この成形体を混練後1週間のちに、圧縮強度試験に供し
た。比較のため、市販のアルミナセメント1号について
も同様の成形体を作成し、圧縮試験を実施した。圧縮試
験結果を表4に示す。圧縮試験の結果、市販のアルミナ
セメントと同等のの強度が得られた。
【0017】 《表1 試験に供したアルミニウム残灰のアルミニウム分(wt%)》 Met−Al 残灰−A 19.2 残灰−B 29.9
【0018】 《表2 配合および焼成条件》 使用アルミ 配合重 粉砕ボール 混合物投入速度 ニウム残灰 量比率 投入有り無し (kg/hr) 比較例−1 A 無し 28 比較例−2 アルミニウム残灰:6 無し 46 発明例−1 B 炭酸カルシウム :4 有り 39 発明例−2 有り 50
【0019】 《表3 焼成の状況》 炉内最高到達温度(℃) 重油使用量(L/kg) 炉壁への付着 比較例−1 1328 2.00 なし 比較例−2 1440 1.02 あり 発明例−1 1436 1.95 なし 発明例−2 1447 0.96 なし
【0020】 《表4 圧縮試験結果(kgf/cm2)》 発明例−2 135 アルミナセメント1号 137 なお、発明例−2の分析値は、下記の通りであった。 《発明例−2の分析値 wt/%》 CaO Al23 SiO2 Fe23 MgO その他 23.6 58.5 8.2 2.9 6.1 0.7
【0021】
【発明の効果】本発明によると、従来廃棄するしかなか
ったアルミニウム分を20〜40%含有するアルミニウ
ム残灰を、経済性,作業性を損なうことなく耐火物、土
木建築材料などに使われるアルミナセメントに再利用で
きるようになった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 20〜40%のアルミニウム分を含有す
    るアルミニウム残灰と石灰質原料を混合し、この混合物
    の焼成または溶融工程において発生する塊状未反応物を
    粉砕しつつテルミット反応を促進させてアルミナセメン
    トを製造する事を特徴とするアルミニウム残灰よりアル
    ミナセメントを製造する方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114538489A (zh) * 2022-03-18 2022-05-27 四川轻化工大学 一种利用铝灰制备高效粉状速凝剂的方法和系统

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