JP2000143307A - 人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材 - Google Patents
人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入手が容易で低価格な添加剤を少量添加する
ことにより、絶乾比重を小さくでき、比較的低温で高強
度を発現し、かつ高品質な人工軽量骨材を安価に製造す
る方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材を提
供する。 【解決手段】 石炭灰に、融点降下剤としての炭酸ナト
リウムまたは炭酸カリウムのうち少なくとも１種と、粘
結剤と、発泡剤とを混合して粉砕し、該粉砕物に水を添
加して混練・造粒した後乾燥し、該乾燥物の表面を研削
した後焼成することを特徴とし、また前記焼成を９５０
℃〜１３００℃の温度範囲で実施し、さらに前記発泡剤
が酸化鉄と、炭化珪素または炭材のうち少なくとも１種
とからなる人工軽量骨材の製造方法を特徴とし、また該
方法より得られた人工軽量骨材は０．５〜１．５の絶乾
比重を有する。
ことにより、絶乾比重を小さくでき、比較的低温で高強
度を発現し、かつ高品質な人工軽量骨材を安価に製造す
る方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材を提
供する。 【解決手段】 石炭灰に、融点降下剤としての炭酸ナト
リウムまたは炭酸カリウムのうち少なくとも１種と、粘
結剤と、発泡剤とを混合して粉砕し、該粉砕物に水を添
加して混練・造粒した後乾燥し、該乾燥物の表面を研削
した後焼成することを特徴とし、また前記焼成を９５０
℃〜１３００℃の温度範囲で実施し、さらに前記発泡剤
が酸化鉄と、炭化珪素または炭材のうち少なくとも１種
とからなる人工軽量骨材の製造方法を特徴とし、また該
方法より得られた人工軽量骨材は０．５〜１．５の絶乾
比重を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は人工軽量骨材に関
し、具体的には石炭火力発電所や石炭焚きボイラーなど
から発生する石炭灰を、特に土木・建築用などの人工軽
量骨材として再資源化して有効利用するための人工軽量
骨材の製造方法および該方法により得られた人工軽量骨
材に関するものである。
し、具体的には石炭火力発電所や石炭焚きボイラーなど
から発生する石炭灰を、特に土木・建築用などの人工軽
量骨材として再資源化して有効利用するための人工軽量
骨材の製造方法および該方法により得られた人工軽量骨
材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石炭は、石油に比べて資源が豊富で単位
発熱量当たりの価格も安価なことから、国内のエネルギ
ー政策により、特に発電用燃料として大幅な使用量の増
加が計画または実施されつつある。その結果、石炭火力
発電所や石炭焚きボイラーなどから発生する石炭灰が、
石炭使用量にほぼ比例して増加している。その結果急増
する石炭灰の有効利用法が大きな課題となっている。
発熱量当たりの価格も安価なことから、国内のエネルギ
ー政策により、特に発電用燃料として大幅な使用量の増
加が計画または実施されつつある。その結果、石炭火力
発電所や石炭焚きボイラーなどから発生する石炭灰が、
石炭使用量にほぼ比例して増加している。その結果急増
する石炭灰の有効利用法が大きな課題となっている。
【０００３】多量に発生する石炭灰を有効に利用するた
めには、人工軽量骨材としての利用がその需要量の大き
さから適している。
めには、人工軽量骨材としての利用がその需要量の大き
さから適している。
【０００４】しかしながら、石炭灰はシンターグレート
方式で一部が骨材化されているものの、人工骨材として
の利用は国内では極めて少ないのが現状である。その原
因は、石炭火力発電所や石炭焚きボイラーなどでは、ボ
イラーの水管やボイラー壁への灰の付着を軽減するため
に、高融点の灰を発生する石炭を選択して使用している
ところにある。
方式で一部が骨材化されているものの、人工骨材として
の利用は国内では極めて少ないのが現状である。その原
因は、石炭火力発電所や石炭焚きボイラーなどでは、ボ
イラーの水管やボイラー壁への灰の付着を軽減するため
に、高融点の灰を発生する石炭を選択して使用している
ところにある。
【０００５】すなわち石炭火力発電所や石炭焚きボイラ
ーなどから発生する石炭灰は、一般的には融点が高いた
め、軽量骨材化するには低融点の粘土や頁岩を多量に混
入して焼成しなければならない。しかし、これらの粘土
や頁岩を多量に確保するのが困難であること、これらの
粘土や頁岩を採掘・運搬・前処理・混合するのに多くの
費用を要する結果、人工軽量骨材の製造コストが高くな
っていること、また単位製品当たりの石炭灰の使用率が
低いことから石炭灰の有効利用上好ましくないこと、さ
らに石炭灰を使用して得られた人工軽量骨材の絶乾比重
が１．３〜１．４程度であって用途が制限されてしま
い、この絶乾比重がより小さな軽質の人工軽量骨材を製
造する技術が開発されていないことなどの問題から石炭
灰を人工軽量骨材として有効に再利用することがなされ
ていなかった。
ーなどから発生する石炭灰は、一般的には融点が高いた
め、軽量骨材化するには低融点の粘土や頁岩を多量に混
入して焼成しなければならない。しかし、これらの粘土
や頁岩を多量に確保するのが困難であること、これらの
粘土や頁岩を採掘・運搬・前処理・混合するのに多くの
費用を要する結果、人工軽量骨材の製造コストが高くな
っていること、また単位製品当たりの石炭灰の使用率が
低いことから石炭灰の有効利用上好ましくないこと、さ
らに石炭灰を使用して得られた人工軽量骨材の絶乾比重
が１．３〜１．４程度であって用途が制限されてしま
い、この絶乾比重がより小さな軽質の人工軽量骨材を製
造する技術が開発されていないことなどの問題から石炭
灰を人工軽量骨材として有効に再利用することがなされ
ていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記状況より
鑑みてなされたものであり、入手が容易で低価格な添加
剤を少量添加することにより、絶乾比重を小さくでき、
比較的低温で高強度を発現し、かつ高品質な人工軽量骨
材を安価に製造する方法およびこの方法により得られた
人工軽量骨材を提供することを目的とするものである。
鑑みてなされたものであり、入手が容易で低価格な添加
剤を少量添加することにより、絶乾比重を小さくでき、
比較的低温で高強度を発現し、かつ高品質な人工軽量骨
材を安価に製造する方法およびこの方法により得られた
人工軽量骨材を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、単位製品
当たりの石炭灰の使用率を増加してその有効利用率を高
め、かつ安価な製造方法について鋭意検討した結果、石
炭灰に、融点降下剤としての炭酸ナトリウムおよび／ま
たは炭酸カリウムと、粘結剤と、発泡剤とを混合した骨
材配合とすることにより上記問題点を解決できることを
見出し本発明を完成するに至った。
当たりの石炭灰の使用率を増加してその有効利用率を高
め、かつ安価な製造方法について鋭意検討した結果、石
炭灰に、融点降下剤としての炭酸ナトリウムおよび／ま
たは炭酸カリウムと、粘結剤と、発泡剤とを混合した骨
材配合とすることにより上記問題点を解決できることを
見出し本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち、上記目的を達成するための本発
明の第１の実施態様は、石炭灰に、融点降下剤としての
炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムのうち少なくとも１
種と、粘結剤と、発泡剤とを混合して粉砕し、該粉砕物
に水を添加して混練・造粒した後乾燥し、該乾燥物の表
面を研削した後焼成することを特徴とし、また前記焼成
を９５０℃〜１３００℃の温度範囲で実施し、さらに前
記発泡剤が酸化鉄と、炭化珪素または炭材のうち少なく
とも１種とからなる人工軽量骨材の製造方法を特徴とす
るものである。
明の第１の実施態様は、石炭灰に、融点降下剤としての
炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムのうち少なくとも１
種と、粘結剤と、発泡剤とを混合して粉砕し、該粉砕物
に水を添加して混練・造粒した後乾燥し、該乾燥物の表
面を研削した後焼成することを特徴とし、また前記焼成
を９５０℃〜１３００℃の温度範囲で実施し、さらに前
記発泡剤が酸化鉄と、炭化珪素または炭材のうち少なく
とも１種とからなる人工軽量骨材の製造方法を特徴とす
るものである。
【０００９】また本発明の第２の実施態様は、前記第１
の実施態様に係る製造方法より得られ、かつ０．５〜
１．５の絶乾比重を有する人工軽量骨材を特徴とするも
のである。
の実施態様に係る製造方法より得られ、かつ０．５〜
１．５の絶乾比重を有する人工軽量骨材を特徴とするも
のである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細およびその作
用についてさらに具体的に説明する。本発明は、石炭灰
に融点降下剤として炭酸ナトリウムおよび／または炭酸
カリウムを添加することにより、石炭灰の融点を９５０
℃〜１３００℃、好ましくは１０００℃〜１２５０℃の
工業的に焼成し易い温度に低下させ、かつ発泡剤として
平均粒度１０μｍ以下の酸化鉄と、炭化珪素および／ま
たは石炭やコークスなどの炭材とを添加することによっ
て絶乾比重が０．５〜１．５程度の強度が高い人工軽量
骨材を製造することができるということを特徴とするも
のである。ここで特に絶乾比重を１以下にするには、骨
材配合量の全体に対するＦｅ２Ｏ ３量を３重量％以上に
する必要がある。なお炭材は焼成時の造粒したペレット
内部の還元状態の調整にも機能する。
用についてさらに具体的に説明する。本発明は、石炭灰
に融点降下剤として炭酸ナトリウムおよび／または炭酸
カリウムを添加することにより、石炭灰の融点を９５０
℃〜１３００℃、好ましくは１０００℃〜１２５０℃の
工業的に焼成し易い温度に低下させ、かつ発泡剤として
平均粒度１０μｍ以下の酸化鉄と、炭化珪素および／ま
たは石炭やコークスなどの炭材とを添加することによっ
て絶乾比重が０．５〜１．５程度の強度が高い人工軽量
骨材を製造することができるということを特徴とするも
のである。ここで特に絶乾比重を１以下にするには、骨
材配合量の全体に対するＦｅ２Ｏ ３量を３重量％以上に
する必要がある。なお炭材は焼成時の造粒したペレット
内部の還元状態の調整にも機能する。
【００１１】つぎに石炭灰の融点を降下するための融点
降下剤について以下に説明する。石炭灰は、液相を生成
して焼結する温度が１４００℃〜１５００℃と極めて高
い場合が多く、人工軽量骨材を１４００℃〜１５００℃
で焼成するには、焼成設備の耐火度やエネルギーコスト
および発泡剤の選定が困難な点で実用的ではない。従来
このような高耐火度の原料を焼成する場合には、融点降
下剤としてアルカリ金属類を多く含む低耐火度の粘土や
頁岩などの天然鉱物や特開平９−７７５４０号公報に報
告されているようなビンガラスのなどの廃ガラスを多量
に加える方法が一般的であった。
降下剤について以下に説明する。石炭灰は、液相を生成
して焼結する温度が１４００℃〜１５００℃と極めて高
い場合が多く、人工軽量骨材を１４００℃〜１５００℃
で焼成するには、焼成設備の耐火度やエネルギーコスト
および発泡剤の選定が困難な点で実用的ではない。従来
このような高耐火度の原料を焼成する場合には、融点降
下剤としてアルカリ金属類を多く含む低耐火度の粘土や
頁岩などの天然鉱物や特開平９−７７５４０号公報に報
告されているようなビンガラスのなどの廃ガラスを多量
に加える方法が一般的であった。
【００１２】本発明者らは粘土、頁岩類の添加効果を種
々検討した結果、これらを構成する成分のうちでアルカ
リ金属類が少量でも液相温度を著しく低下させることを
確認した。さらにこのような液相温度の低下効果を発揮
する元素は、前記アルカリ金属類に限らず、低融点酸化
物を構成する元素、例えば硼素、鉛などのいずれのもの
でもその効果を発揮することを見出した。
々検討した結果、これらを構成する成分のうちでアルカ
リ金属類が少量でも液相温度を著しく低下させることを
確認した。さらにこのような液相温度の低下効果を発揮
する元素は、前記アルカリ金属類に限らず、低融点酸化
物を構成する元素、例えば硼素、鉛などのいずれのもの
でもその効果を発揮することを見出した。
【００１３】そこで、本発明者らは先に工業用のアルカ
リ金属化合物、例えば炭酸ナトリウムや炭酸カリウムな
どのアルカリ金属の化合物と、石炭灰とを混合して１０
００℃〜１２００℃で加熱溶融してガラス状としたもの
を冷却粉砕して石炭灰に添加した場合に、特にガラス状
にした融点降下剤を骨材配合量の全体に対して５重量％
以上となるように添加すると、焼成温度が９５０℃〜１
３００℃、好ましくは１０００℃〜１２５０℃におい
て、造粒したペレット内部から均一に発泡した高強度な
人工軽量骨材を焼成することができることを見出して、
この技術を前記特開平９−７７５４０号公報に開示した
が、工業薬品を使用できるとはいえコスト的に十分満足
できるものではなかった。
リ金属化合物、例えば炭酸ナトリウムや炭酸カリウムな
どのアルカリ金属の化合物と、石炭灰とを混合して１０
００℃〜１２００℃で加熱溶融してガラス状としたもの
を冷却粉砕して石炭灰に添加した場合に、特にガラス状
にした融点降下剤を骨材配合量の全体に対して５重量％
以上となるように添加すると、焼成温度が９５０℃〜１
３００℃、好ましくは１０００℃〜１２５０℃におい
て、造粒したペレット内部から均一に発泡した高強度な
人工軽量骨材を焼成することができることを見出して、
この技術を前記特開平９−７７５４０号公報に開示した
が、工業薬品を使用できるとはいえコスト的に十分満足
できるものではなかった。
【００１４】本発明者らは、さらに安価な融点降下剤を
用いた製造方法について検討した結果、炭酸ナトリウム
および／または炭酸カリウムは、骨材化した後で焼成す
る前に表面研削を施せば前記のようにガラス化せずにそ
のまま融点降下剤として骨材組成に添加可能であるとい
う知見を得、本発明でこれを用いた。本発明では融点降
下剤として、炭酸ナトリウムおよび／または炭酸カリウ
ムを用いたが、コストの点で炭酸ナトリウムが好まし
い。
用いた製造方法について検討した結果、炭酸ナトリウム
および／または炭酸カリウムは、骨材化した後で焼成す
る前に表面研削を施せば前記のようにガラス化せずにそ
のまま融点降下剤として骨材組成に添加可能であるとい
う知見を得、本発明でこれを用いた。本発明では融点降
下剤として、炭酸ナトリウムおよび／または炭酸カリウ
ムを用いたが、コストの点で炭酸ナトリウムが好まし
い。
【００１５】本発明の人工軽量骨材において、骨材配合
量の全体に対する炭酸ナトリウムおよび／または炭酸カ
リウムの好ましい添加量は、アルカリ金属酸化物換算で
２〜１２重量％である。これは、骨材の焼成特性と石炭
灰利用率の向上の観点から得られた範囲であり、２重量
％未満ではその効果が十分に発揮されず、一方１２重量
％を超えると骨材同士の融着がより顕著となるからであ
る。
量の全体に対する炭酸ナトリウムおよび／または炭酸カ
リウムの好ましい添加量は、アルカリ金属酸化物換算で
２〜１２重量％である。これは、骨材の焼成特性と石炭
灰利用率の向上の観点から得られた範囲であり、２重量
％未満ではその効果が十分に発揮されず、一方１２重量
％を超えると骨材同士の融着がより顕著となるからであ
る。
【００１６】つぎに粘結剤は、造粒物の成型性と強度を
付与するために添加するものである。そして粘結剤の種
類は特に限定されないが、例えばベントナイト、水ガラ
スなどの無機類、澱粉、糖蜜、リグニン、ポリビニルア
ルコール、メチルセルロース、天然ゴム、パルプ廃液な
どの有機類が挙げられる。またその添加量も特に限定さ
れないが、添加効果およびコストを考慮すると０．５重
量％〜１０重量％の範囲が好ましい。
付与するために添加するものである。そして粘結剤の種
類は特に限定されないが、例えばベントナイト、水ガラ
スなどの無機類、澱粉、糖蜜、リグニン、ポリビニルア
ルコール、メチルセルロース、天然ゴム、パルプ廃液な
どの有機類が挙げられる。またその添加量も特に限定さ
れないが、添加効果およびコストを考慮すると０．５重
量％〜１０重量％の範囲が好ましい。
【００１７】また発泡剤は、人工軽量骨材の絶乾比重を
０．５〜１．５程度に制御するために添加するものであ
るが、本発明では発泡剤として酸化鉄と、炭化珪素およ
び／または炭材とを使用することが好ましい。通常発泡
剤としては、前記効果を発揮するものであれば特に限定
されないが、例えば酸化鉄の中でも酸化度の高いへマタ
イトが好ましい。そして酸化鉄の粒度は特に限定されな
いが、焼成中の炭材による脱酸素反応を促進するために
１０μｍ以下とすることが好ましく、また骨材配合量の
全体に対する好ましいＦｅ２Ｏ ３添加量は１重量％〜１
０重量％であり、ｌ重量％未満では発泡剤としての効果
が少なく、人工軽量骨材の絶乾比重を０．５〜１．５程
度まで制御することができない。一方１０重量％を超え
て添加しても発泡による軽量化の効果はそれ以上増加し
ないからである。なお酸化鉄の比重は石炭灰と比較して
著しく大きく、発泡が促進されないと人工軽量骨材の比
重を増加させることになる。
０．５〜１．５程度に制御するために添加するものであ
るが、本発明では発泡剤として酸化鉄と、炭化珪素およ
び／または炭材とを使用することが好ましい。通常発泡
剤としては、前記効果を発揮するものであれば特に限定
されないが、例えば酸化鉄の中でも酸化度の高いへマタ
イトが好ましい。そして酸化鉄の粒度は特に限定されな
いが、焼成中の炭材による脱酸素反応を促進するために
１０μｍ以下とすることが好ましく、また骨材配合量の
全体に対する好ましいＦｅ２Ｏ ３添加量は１重量％〜１
０重量％であり、ｌ重量％未満では発泡剤としての効果
が少なく、人工軽量骨材の絶乾比重を０．５〜１．５程
度まで制御することができない。一方１０重量％を超え
て添加しても発泡による軽量化の効果はそれ以上増加し
ないからである。なお酸化鉄の比重は石炭灰と比較して
著しく大きく、発泡が促進されないと人工軽量骨材の比
重を増加させることになる。
【００１８】また炭化珪素は、造粒したぺレットが加熱
により多量の液相を生成するときに、酸化鉄と効率よく
反応して発生するＣＯ、ＣＯ２ガスを捕捉してペレット
の発泡膨潤を促進する。骨材配合量の全体に対する炭化
珪素の添加量は、０．１重量％〜１０重量％であること
が好ましく、０．１重量％未満では絶乾比重の軽量化に
対する効果が十分でなく、絶乾比重が１．０以下の骨材
が得られないからで、一方１０重量％を超えてもそれ以
上軽量効果は増大しないのである。
により多量の液相を生成するときに、酸化鉄と効率よく
反応して発生するＣＯ、ＣＯ２ガスを捕捉してペレット
の発泡膨潤を促進する。骨材配合量の全体に対する炭化
珪素の添加量は、０．１重量％〜１０重量％であること
が好ましく、０．１重量％未満では絶乾比重の軽量化に
対する効果が十分でなく、絶乾比重が１．０以下の骨材
が得られないからで、一方１０重量％を超えてもそれ以
上軽量効果は増大しないのである。
【００１９】さらに炭材は、前記した効果は小さいが酸
化鉄と反応して発泡作用という機能を発揮するために、
炭化珪素の一部を炭材に置き換えたり、あるいは炭化珪
素と併用することが可能である。なお炭材は焼成中のペ
レッ卜内部の還元度を調整する効果が大であるという副
次的な機能も有する。そして骨材配合量の全体に対する
炭材の添加量は、０．２重量％〜１０重量％であること
が好ましく、０．２重量％未満では発泡による軽量化の
効果が得られないからであり、また１０重量％を超えて
も発泡膨張による軽量化効果はそれ以上増加せず、逆に
未燃焼の炭素がペレット内部に残留して人工軽量骨材の
強度を低下させる可能性がある。
化鉄と反応して発泡作用という機能を発揮するために、
炭化珪素の一部を炭材に置き換えたり、あるいは炭化珪
素と併用することが可能である。なお炭材は焼成中のペ
レッ卜内部の還元度を調整する効果が大であるという副
次的な機能も有する。そして骨材配合量の全体に対する
炭材の添加量は、０．２重量％〜１０重量％であること
が好ましく、０．２重量％未満では発泡による軽量化の
効果が得られないからであり、また１０重量％を超えて
も発泡膨張による軽量化効果はそれ以上増加せず、逆に
未燃焼の炭素がペレット内部に残留して人工軽量骨材の
強度を低下させる可能性がある。
【００２０】本発明に用いる石炭灰は特に限定されるも
のでなく、例えばフライアッシュとシンダアッシュの混
合物である原粉、ＪＩＳ Ａ６２０１に適合するような
フライアッシュ、粗粉、クリンカアッシュを含む全ての
石炭灰を用いることができる。また前記石炭灰の粒度は
特に限定されるものではない。
のでなく、例えばフライアッシュとシンダアッシュの混
合物である原粉、ＪＩＳ Ａ６２０１に適合するような
フライアッシュ、粗粉、クリンカアッシュを含む全ての
石炭灰を用いることができる。また前記石炭灰の粒度は
特に限定されるものではない。
【００２１】さらに本発明に用いる粉砕方法は、混合し
た骨材配合原料が平均粒径２０μｍ以下、好ましくは１
５μｍ以下まで微粉砕できるものであればいずれの方法
でもよく、例えばポットミル、振動ミル、遊星ミルなど
のボールミル、衝突式のジェット粉砕機、ターボ粉砕機
などが挙げられる。
た骨材配合原料が平均粒径２０μｍ以下、好ましくは１
５μｍ以下まで微粉砕できるものであればいずれの方法
でもよく、例えばポットミル、振動ミル、遊星ミルなど
のボールミル、衝突式のジェット粉砕機、ターボ粉砕機
などが挙げられる。
【００２２】つぎに石炭灰、融点降下剤、粘結剤および
発泡剤との混合粉砕物は湿式混練するが、採用する混練
方法は特に限定されず公知の汎用の混練装置を用いるこ
とができる。
発泡剤との混合粉砕物は湿式混練するが、採用する混練
方法は特に限定されず公知の汎用の混練装置を用いるこ
とができる。
【００２３】また成型方法としては、所定の径になるよ
うに成型できるものであればよく、例えばパンペレタイ
ザーや押出成型機を用いると簡便である。また乾燥方法
も特に限定されるものではなく、さらに乾燥物の研削方
法についても特に限定されるものでなく前記したパンペ
レタイザーなどを用いて研削することができる。
うに成型できるものであればよく、例えばパンペレタイ
ザーや押出成型機を用いると簡便である。また乾燥方法
も特に限定されるものではなく、さらに乾燥物の研削方
法についても特に限定されるものでなく前記したパンペ
レタイザーなどを用いて研削することができる。
【００２４】そして焼成方法は特に限定されないが、例
えば連続操業や品質の均一性を勘案すればロータリーキ
ルンを用いることが好ましく、所望とする骨材特性に合
わせて雰囲気を任意に選択でき、また焼成は９５０℃〜
１３００℃、好ましくは１０００℃〜１２５０℃の温度
範囲で実施する。焼成温度が９５０℃未満では絶乾比重
が大きくなり過ぎ、得られた人工軽量骨材の強度が不足
して用途が極めて限定されてしまい、一方１３００℃を
超えると焼成に過大エネルギーを必要とし、製造コスト
が高くなってしまうからである。
えば連続操業や品質の均一性を勘案すればロータリーキ
ルンを用いることが好ましく、所望とする骨材特性に合
わせて雰囲気を任意に選択でき、また焼成は９５０℃〜
１３００℃、好ましくは１０００℃〜１２５０℃の温度
範囲で実施する。焼成温度が９５０℃未満では絶乾比重
が大きくなり過ぎ、得られた人工軽量骨材の強度が不足
して用途が極めて限定されてしまい、一方１３００℃を
超えると焼成に過大エネルギーを必要とし、製造コスト
が高くなってしまうからである。
【００２５】
【実施例】以下実施例および比較例により、本発明をさ
らに説明する。ただし本発明は下記実施例に限定される
ものでなく、また用いた石炭灰の主成分は、ＳｉＯ２：
６６．２５重量％、Ａｌ２Ｏ３：２５．３８重量％、Ｆ
ｅ２Ｏ ３：４．０７重量％、ＣａＯ：０．８４重量％、
ＭｇＯ：０．５０重量％、Ｎａ ２Ｏ：０．３１重量％、
Ｋ２Ｏ：０．８２重量％のものである。
らに説明する。ただし本発明は下記実施例に限定される
ものでなく、また用いた石炭灰の主成分は、ＳｉＯ２：
６６．２５重量％、Ａｌ２Ｏ３：２５．３８重量％、Ｆ
ｅ２Ｏ ３：４．０７重量％、ＣａＯ：０．８４重量％、
ＭｇＯ：０．５０重量％、Ｎａ ２Ｏ：０．３１重量％、
Ｋ２Ｏ：０．８２重量％のものである。
【００２６】［実施例１］石炭灰７７．５重量％、ベン
トナイト５重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素０．
５重量％、コークス２重量％および炭酸ナトリウム１０
重量％からなる骨材配合原料を、ボールミルにて混合粉
砕した。該粉砕物に前記骨材配合原料の全量に対して１
重量％相当の糖蜜を溶解した水を添加しながら混練・押
出成型して１０５℃で通風乾燥した。該乾燥物をパンペ
レタイザーに装入して１時間転動させて表面を研削し、
篩で研削粉を除去した後ロータリーキルン（煉瓦内径４
００ｍｍ×長さ６０００ｍｍ）に供給して、キルンの回
転数３ｒｐｍ、燃焼ガス中の酸素濃度６％、１１００℃
の条件下で焼成して、骨材ａを得た。得られた骨材ａ
（実施例１）を評価するためＪＩＳ Ａ １１１０に基
づいて絶乾比重を、また一軸圧縮破壊荷重により圧潰強
度を測定して、その結果を下記する表１に示す。なお圧
潰強度は、圧潰試験機によって直径１０ｍｍの各骨材に
ついて測定し、その平均値を求めた。
トナイト５重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素０．
５重量％、コークス２重量％および炭酸ナトリウム１０
重量％からなる骨材配合原料を、ボールミルにて混合粉
砕した。該粉砕物に前記骨材配合原料の全量に対して１
重量％相当の糖蜜を溶解した水を添加しながら混練・押
出成型して１０５℃で通風乾燥した。該乾燥物をパンペ
レタイザーに装入して１時間転動させて表面を研削し、
篩で研削粉を除去した後ロータリーキルン（煉瓦内径４
００ｍｍ×長さ６０００ｍｍ）に供給して、キルンの回
転数３ｒｐｍ、燃焼ガス中の酸素濃度６％、１１００℃
の条件下で焼成して、骨材ａを得た。得られた骨材ａ
（実施例１）を評価するためＪＩＳ Ａ １１１０に基
づいて絶乾比重を、また一軸圧縮破壊荷重により圧潰強
度を測定して、その結果を下記する表１に示す。なお圧
潰強度は、圧潰試験機によって直径１０ｍｍの各骨材に
ついて測定し、その平均値を求めた。
【００２７】表１から分かる通り、市販の人工軽量骨材
の絶乾比重が１．３〜１．４で圧潰強度が５０〜６０ｋ
ｇｆに比べ、実施例１の骨材ａは絶乾比重が１．２９
で、圧潰強度が７６ｋｇｆであった。
の絶乾比重が１．３〜１．４で圧潰強度が５０〜６０ｋ
ｇｆに比べ、実施例１の骨材ａは絶乾比重が１．２９
で、圧潰強度が７６ｋｇｆであった。
【００２８】［実施例２〜８および比較例１〜３］石炭
灰７９．５重量％、べントナイト５重量％、ヘマタイト
５重量％、炭化珪素０．５重量％および炭酸ナトリウム
１０重量％とした以外は実施例１と同様にして骨材ｂ
（実施例２）を、石炭灰８０．５重量％、ベントナイト
２重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素０．５重量
％、コークス２重量％および炭酸ナトリウム１０重量％
とした以外は実施例１と同様にして骨材ｃ（実施例３）
を、石炭灰８０．５重量％、べントナイト５重量％、へ
マタイト４重量％、炭化珪素０．５重量％および炭酸ナ
トリウム１０重量％とした以外は実施例１と同様にして
骨材ｄ（実施例４）を、石炭灰７９．５重量％、べント
ナイト７重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素０．５
重量％および炭酸ナトリウム８重量％とした以外は実施
例１と同様にして骨材ｅ（実施例５）を、炭酸ナトリウ
ムに代えて炭酸カリウムを用いた以外は実施例１と同様
にして骨材ｆ（実施例６）を、石炭灰８７．５重量％、
べントナイト５重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素
０．５重量％、コークス２重量％および炭酸ナトリウム
および／または炭酸カリウム０重量％とした以外は実施
例１と同様にして骨材ｇ（比較例１）を、石炭灰８２．
５重量％、べントナイト０重量％、へマタイト５重量
％、炭化珪素０．５重量％、コークス２重量％および炭
酸ナトリウム１０重量％とした以外は実施例１と同様に
して骨材ｈ（比較例２）を、ロータリーキルンによる焼
成温度を９３０℃、１１２０℃、１１５０℃とした以外
は実施例１と同様にして、ぞれぞれ骨材ｉ（比較例
３）、骨材ｊ（実施例７）、骨材ｋ（実施例８）を得
た。得られた骨材ｂ〜ｋについて実施例１と同様の測定
を行い、その結果を表１に併せて示す。
灰７９．５重量％、べントナイト５重量％、ヘマタイト
５重量％、炭化珪素０．５重量％および炭酸ナトリウム
１０重量％とした以外は実施例１と同様にして骨材ｂ
（実施例２）を、石炭灰８０．５重量％、ベントナイト
２重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素０．５重量
％、コークス２重量％および炭酸ナトリウム１０重量％
とした以外は実施例１と同様にして骨材ｃ（実施例３）
を、石炭灰８０．５重量％、べントナイト５重量％、へ
マタイト４重量％、炭化珪素０．５重量％および炭酸ナ
トリウム１０重量％とした以外は実施例１と同様にして
骨材ｄ（実施例４）を、石炭灰７９．５重量％、べント
ナイト７重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素０．５
重量％および炭酸ナトリウム８重量％とした以外は実施
例１と同様にして骨材ｅ（実施例５）を、炭酸ナトリウ
ムに代えて炭酸カリウムを用いた以外は実施例１と同様
にして骨材ｆ（実施例６）を、石炭灰８７．５重量％、
べントナイト５重量％、へマタイト５重量％、炭化珪素
０．５重量％、コークス２重量％および炭酸ナトリウム
および／または炭酸カリウム０重量％とした以外は実施
例１と同様にして骨材ｇ（比較例１）を、石炭灰８２．
５重量％、べントナイト０重量％、へマタイト５重量
％、炭化珪素０．５重量％、コークス２重量％および炭
酸ナトリウム１０重量％とした以外は実施例１と同様に
して骨材ｈ（比較例２）を、ロータリーキルンによる焼
成温度を９３０℃、１１２０℃、１１５０℃とした以外
は実施例１と同様にして、ぞれぞれ骨材ｉ（比較例
３）、骨材ｊ（実施例７）、骨材ｋ（実施例８）を得
た。得られた骨材ｂ〜ｋについて実施例１と同様の測定
を行い、その結果を表１に併せて示す。
【００２９】表１から分かる通り、実施例２〜８の骨材
ｂ〜ｆ、ｊ、ｋは絶乾比重が０．８１〜１．４３で圧潰
強度が４６ｋｇｆ以上の高強度であった。一方比較例１
の骨材ｇは高強度ではあるが、絶乾比重が１．６７と高
く、また粘結剤としてのベントナイトを添加しなかった
比較例２の骨材ｈは絶乾比重および圧潰強度とも測定不
能であり人工軽量骨材として用いることができず、さら
に焼成温度が低かった比較例３の骨材ｉは発泡が不十分
である結果、所望とする人工軽量骨材とはならなかっ
た。
ｂ〜ｆ、ｊ、ｋは絶乾比重が０．８１〜１．４３で圧潰
強度が４６ｋｇｆ以上の高強度であった。一方比較例１
の骨材ｇは高強度ではあるが、絶乾比重が１．６７と高
く、また粘結剤としてのベントナイトを添加しなかった
比較例２の骨材ｈは絶乾比重および圧潰強度とも測定不
能であり人工軽量骨材として用いることができず、さら
に焼成温度が低かった比較例３の骨材ｉは発泡が不十分
である結果、所望とする人工軽量骨材とはならなかっ
た。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、石炭火
力発電所や石炭焚きボイラーなどから発生する石炭灰を
原料として、極めて軽質で強度が高く、かつ高品質な人
工軽量骨材を低コストで効率的に生産することができ
る。したがて産業廃棄物を埋め立てて処理することな
く、特に軽量化を必要とする土木・建築材料などに再資
源化できることから、環境の保全とエネルギーの安定供
給に寄与するところ大である。
力発電所や石炭焚きボイラーなどから発生する石炭灰を
原料として、極めて軽質で強度が高く、かつ高品質な人
工軽量骨材を低コストで効率的に生産することができ
る。したがて産業廃棄物を埋め立てて処理することな
く、特に軽量化を必要とする土木・建築材料などに再資
源化できることから、環境の保全とエネルギーの安定供
給に寄与するところ大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 真悟 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者 川本 孝次 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 石炭灰に、融点降下剤としての炭酸ナト
リウムまたは炭酸カリウムのうち少なくとも１種と、粘
結剤と、発泡剤とを混合して粉砕し、該粉砕物に水を添
加して混練・造粒した後乾燥し、該乾燥物の表面を研削
した後焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方
法。 - 【請求項２】 前記焼成を９５０℃〜１３００℃の温度
範囲で実施することを特徴とする請求項１記載の人工軽
量骨材の製造方法。 - 【請求項３】 前記発泡剤が酸化鉄と、炭化珪素または
炭材のうち少なくとも１種とからなることを特徴とする
請求項１または２記載の人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の製造
方法により得られ、かつ０．５〜１．５の絶乾比重を有
することを特徴とする人工軽量骨材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32191898A JP2000143307A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32191898A JP2000143307A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000143307A true JP2000143307A (ja) | 2000-05-23 |
Family
ID=18137873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32191898A Pending JP2000143307A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 人工軽量骨材の製造方法およびこの方法により得られた人工軽量骨材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000143307A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1549427A1 (en) * | 2002-08-23 | 2005-07-06 | James Hardie International Finance B.V. | Synthetic hollow microspheres |
| WO2006056197A1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-06-01 | Danmarks Tekniske Universitet | A method of manufacturing building materials and use thereof |
| JP2009535288A (ja) * | 2006-04-28 | 2009-10-01 | セラグリーン カンパニー リミテッド | 底灰を含む人工軽量骨材の製造方法 |
| US7658794B2 (en) | 2000-03-14 | 2010-02-09 | James Hardie Technology Limited | Fiber cement building materials with low density additives |
| US7744689B2 (en) | 2005-02-24 | 2010-06-29 | James Hardie Technology Limited | Alkali resistant glass compositions |
| US7897534B2 (en) | 2003-10-29 | 2011-03-01 | James Hardie Technology Limited | Manufacture and use of engineered carbide and nitride composites |
| AU2004238392B2 (en) * | 2003-05-16 | 2011-04-07 | James Hardie Technology Limited | Methods for producing low density products |
| US7993570B2 (en) | 2002-10-07 | 2011-08-09 | James Hardie Technology Limited | Durable medium-density fibre cement composite |
| US7998571B2 (en) | 2004-07-09 | 2011-08-16 | James Hardie Technology Limited | Composite cement article incorporating a powder coating and methods of making same |
| US8209927B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-07-03 | James Hardie Technology Limited | Structural fiber cement building materials |
| US8609244B2 (en) | 2005-12-08 | 2013-12-17 | James Hardie Technology Limited | Engineered low-density heterogeneous microparticles and methods and formulations for producing the microparticles |
| US8993462B2 (en) | 2006-04-12 | 2015-03-31 | James Hardie Technology Limited | Surface sealed reinforced building element |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP32191898A patent/JP2000143307A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8182606B2 (en) | 2000-03-14 | 2012-05-22 | James Hardie Technology Limited | Fiber cement building materials with low density additives |
| US7658794B2 (en) | 2000-03-14 | 2010-02-09 | James Hardie Technology Limited | Fiber cement building materials with low density additives |
| US7727329B2 (en) | 2000-03-14 | 2010-06-01 | James Hardie Technology Limited | Fiber cement building materials with low density additives |
| US7878026B2 (en) | 2002-08-23 | 2011-02-01 | James Hardie Technology Limited | Synthetic microspheres and methods of making same |
| EP1549427A4 (en) * | 2002-08-23 | 2008-04-16 | James Hardie Int Finance Bv | SYNTHETIC MICROHOLE BALLS |
| US7651563B2 (en) | 2002-08-23 | 2010-01-26 | James Hardie Technology Limited | Synthetic microspheres and methods of making same |
| US7666505B2 (en) | 2002-08-23 | 2010-02-23 | James Hardie Technology Limited | Synthetic microspheres comprising aluminosilicate and methods of making same |
| EP1549427A1 (en) * | 2002-08-23 | 2005-07-06 | James Hardie International Finance B.V. | Synthetic hollow microspheres |
| US7993570B2 (en) | 2002-10-07 | 2011-08-09 | James Hardie Technology Limited | Durable medium-density fibre cement composite |
| AU2004238392B2 (en) * | 2003-05-16 | 2011-04-07 | James Hardie Technology Limited | Methods for producing low density products |
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| US7998571B2 (en) | 2004-07-09 | 2011-08-16 | James Hardie Technology Limited | Composite cement article incorporating a powder coating and methods of making same |
| WO2006056197A1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-06-01 | Danmarks Tekniske Universitet | A method of manufacturing building materials and use thereof |
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| US8993462B2 (en) | 2006-04-12 | 2015-03-31 | James Hardie Technology Limited | Surface sealed reinforced building element |
| JP2009535288A (ja) * | 2006-04-28 | 2009-10-01 | セラグリーン カンパニー リミテッド | 底灰を含む人工軽量骨材の製造方法 |
| US8209927B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-07-03 | James Hardie Technology Limited | Structural fiber cement building materials |
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