JP2001002442A - 珪酸アルカリカレット破砕片の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】珪酸アルカリカレットを所定の大きさ破砕する
際の過度な割れ微粉化を防止し、その歩留まりを向上せ
しめると共に、該微粉による粉塵の発生率を効果的に抑
えることを目的とした珪酸アルカリカレット破砕片の製
造方法を提供する。 【解決手段】タンク炉より搬送ベルト上に取り出される
珪酸アルカリカレットの帯状体を３７０〜５００℃の温
度で破砕した後、直ちに堆積せしめ、該堆積層内に下方
から表層に向けてガスを通過せしめて、珪酸アルカリカ
レット破砕片と熱交換させると共に、該堆積層の表面を
熱交換により加熱されたガスで覆うことにより、珪酸ア
ルカリカレット破砕片の初期温度降下速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、珪酸アルカリカレ
ット破砕片の新規な製造方法に関する。詳しくは、珪酸
アルカリカレットを所定の大きさに破砕する際の過度な
割れや微粉化を防止し、その歩留まりを向上せしめると
共に、該微粉による粉塵の発生率を効果的に抑えること
を目的とした珪酸アルカリカレット破砕片の製造方法で
ある。

【０００２】

【従来の技術】珪酸アルカリカレットは、土木用として
土壌安定剤やセメント急結剤、シリカゲル、ゼオライ
ト、ホワイトカーボン等の化学工業品の原料、紙パルプ
の漂白や原料古紙の脱墨、合成洗剤や鋳物、接着剤等の
広い用途に使用されている珪酸アルカリ水溶液の原料と
して用いられている。

【０００３】上記珪酸アルカリカレットは、シリカ源の
珪砂とアルカリ源の炭酸アルカリや水酸化アルカリとを
混合し、タンク炉内で１３００℃程度に加熱・溶融して
生成され、その後、該タンク炉より取り出されて所定の
サイズの固体として製造される。即ち、上記タンク炉よ
り取り出された溶融状態の該珪酸アルカリカレットは、
搬送ベルト上に連続的に落とされて帯状体となって搬送
され、そのまま固化するが、前記用途における扱い易さ
を向上するため、これを一定の大きさに破砕した破砕片
として製品化される。

【０００４】従来、上記珪酸アルカリカレット破砕片
は、該珪酸アルカリカレットの帯状体が未固化の状態
で、所定のサイズの破砕片に割れ易いように、該帯状体
の中間深さまで切れ込み（ノッチ）を入れる処理を実施
した後、固化した珪酸アルカリカレット帯状体を搬送ベ
ルト下流端から落下し、かかる落下による衝撃により破
砕し、そのまま堆積して自然放冷することによって製造
されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、搬送ベ
ルトから落下されて堆積した珪酸アルカリカレット破砕
片には、所定のサイズ以上に破砕された細片や更に破砕
が進んだ微粉が多量に存在し、製品の歩留まりの低下を
招くという問題を有する。

【０００６】特に、微粉は、積載した珪酸アルカリカレ
ットを別の場所に移送する場合に粉塵の発生原因とな
り、作業環境を悪化させることもある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の問題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、上記細片及び微粉
の発生の原因が、珪酸アルカリカレット帯状体の破砕時
の温度と、破砕後の温度降下速度にあるという知見を得
た。かかる知見に基づき、更に検討を重ねた結果、珪酸
アルカリカレット帯状体の破砕時の温度を特定の温度に
制御すると共に、破砕直後における珪酸アルカリカレッ
ト破砕片の急冷を防止することにより、該破砕片の過度
の割れを極めて効果的に防止し得ることを見い出し、本
発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明は、タンク炉より搬送ベルト
上に取り出される珪酸アルカリカレットの帯状体を３７
０〜５００℃の温度範囲内で破砕した後、直ちに堆積せ
しめ、該堆積層内に下方から表面に向けてガスを通過せ
しめて、珪酸アルカリカレット破砕片と熱交換させると
共に、該堆積層の表面を熱交換により加熱されたガスで
覆うことにより、珪酸アルカリカレット破砕片の初期温
度降下速度を制御することを特徴とする珪酸アルカリカ
レット破砕片の製造方法である。

【０００９】尚、本明細書において、珪酸アルカリカレ
ットの温度はその表面温度をいい、かかる温度は、放射
温度計、熱電対等の公知の方法によって測定することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、珪酸アルカリカ
レットは、一般式、 Ｍ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂ （但し、Ｍは、Ｎａ又はＫであり、ｎは２以上の数であ
る。）で示される組成を有するものである。

【００１１】上記一般式において、ｎの数は、２以上で
あれば特に制限されないが、２〜３．５が一般的であ
り、Ｍについては、Ｎａが一般的である。珪酸アルカリ
カレットは、タンク炉を使用した公知の製造方法によっ
て製造することができる。具体的には、シリカ源とアル
カリ源とをタンク炉内で加熱溶融せしめることによって
製造される。

【００１２】上記シリカ源としては珪砂が好適であり、
一般には、嵩比重が１．２〜１．４ｇ／ｃｃ、平均粒径
が１５０〜４２０μｍのものが使用される。そのうち、
アルカリ源として後記の炭酸ソーダを使用する場合は、
混合性の面で、平均粒径が１５０〜３００μｍのものが
好適である。

【００１３】一方、アルカリ源としては、炭酸ソーダ等
の炭酸アルカリ、苛性ソーダ等の苛性アルカリなどが一
般に使用される。該炭酸ソーダは粉状で供給されるが、
嵩比重が０．５〜１．４ｇ／ｃｃ、平均粒径が５０〜５
００μｍのものが好適に使用される。

【００１４】また、苛性アルカリは、前記シリカ源とし
て使用する珪砂に液状で塗布しても良いし、フレーク
状、粒状等の固体のものを独立して使用しても良い。

【００１５】上記シリカ源及びアルカリ源としての原料
は、前記一般式における所定のｎの値に応じてその混合
比が決定される。また、タンク炉への供給は、これらの
原料を予め混合しておくことが好ましい。該原料混合物
はタンク炉内にて、１２００〜１４００℃で溶融され、
珪酸アルカリカレットを生成した後、溶融状態で連続的
に搬送ベルト上に取り出される。該搬送ベルト状に取り
出された珪酸アルカリカレットは自己の流動性によりそ
の形状は帯状体となり、搬送ベルト上を移動する。

【００１６】本発明において、珪酸アルカリカレットの
帯状体は、未だ固化しない間に、ノッチを任意の間隔で
碁盤目状に形成することが形状、大きさの揃った破砕片
を得るために好ましい。通常、破砕片の形状は正方形の
板状体であり、その大きさは、一辺の長さ３〜１０ｃｍ
程度である。

【００１７】上記薄肉部分を形成する態様としては、搬
送ベルト上に存在する半溶融状態の珪酸アルカリカレッ
トの帯状体にローラーによって型押しすることによって
形成する態様、搬送ベルト自体を薄肉部分が形成された
受け皿状の流し型とし、これに溶融状態の珪酸アルカリ
カレットを流し込んで固化し、成形する態様等が挙げら
れる。

【００１８】珪酸アルカリカレットの破砕は、搬送ベル
トから帯状体を落下せしめ、落下時の衝撃によって行う
のが一般的である。勿論、該帯状体に衝撃を与える他の
方法、例えば、ハンマーによる破砕方法等によって破砕
することも可能である。

【００１９】本発明において、タンク炉より搬送ベルト
上に取り出される珪酸アルカリカレットの帯状体は、３
７０〜５００℃、好ましくは４００〜４５０℃の温度で
破砕することが重要である。即ち、破砕時の温度が５０
０℃より高い場合は、破砕において割れ難かったり、帯
状体が搬送ベルトから剥離せず、該搬送ベルトに付き廻
りを起こす場合がある。また、破砕時の温度が３７０℃
よりも低い場合は、破砕による過度の割れが著しく、本
発明の他の構成要件である、破砕片についての初期の温
度降下速度を制御したとしても、本発明の目的を達成す
ることができない。

【００２０】尚、珪酸アルカリカレットは高温であるた
め、該搬送ベルトと同じ耐熱性のある材質、例えば、
鉄、ステンレス、Ｎｉ、Ｃｒ系耐熱鋼等の金属やアルミ
ナ、ジルコニア等の耐熱成性セラミックスなどを使用す
ることが好ましい。また、搬送ベルトは、高温から保護
するため、一般に水冷され、その結果、該搬送ベルト上
の珪酸アルカリカレットの冷却も行われる。

【００２１】珪酸アルカリカレットの帯状体の温度を上
記温度に制御する方法は、特に制限されるものではな
い。好適には、冷却時間をより短縮するために強制的に
冷却される。具体的には、上記搬送ベルトを冷却する方
法の他、該搬送ベルト上を移動する珪酸アルカリカレッ
トの帯状体表面に冷却用空気を流すことによって冷却す
ることが好ましい。

【００２２】上記珪酸アルカリカレット表面に流す冷却
用空気は、搬送ベルトと接触している該珪酸アルカリカ
レット裏面の温度と該珪酸アルカリカレットの表面温度
差が、少なくとも５０℃以内になるように風量を調整す
ることが好ましい。

【００２３】また、上記珪酸アルカリカレットの強制冷
却において、冷却速度があまり大きいと割れが生じ易く
なるため、冷却用空気は搬送ベルトの流れの下流側から
上流側へ流すことが特に好ましい。

【００２４】このようにして得られる珪酸アルカリカレ
ット帯状体と接触後の冷却用空気は、これを回収して他
の工程、例えば、タンク炉の燃焼用空気又は原料の加熱
用熱源として再利用でき、特に珪酸アルカリカレット製
造の熱原単位の削減に寄与できる。

【００２５】本発明において、上記方法によって得られ
た珪酸アルカリカレット破砕片は、破砕後直ちに堆積せ
しめ、該堆積層内に下方から表層に向けてガスを通過せ
しめて、珪酸アルカリカレット破砕片と熱交換させると
共に、該堆積層の表層を熱交換により加熱されたガスで
覆うことにより、珪酸アルカリカレット破砕片の初期温
度降下速度を制御することを特徴とする。

【００２６】尚、上記「粉砕後直ちに」とは、珪酸アル
カリカレット破砕片が外気と接触して急冷される時間を
可及的に短くする意味であり、前記温度で珪酸アルカリ
カレット帯状体を破砕後、数秒〜十数秒であることが好
ましい。

【００２７】また、上記堆積層での熱交換により加熱さ
れ、該堆積層の表面に存在するガスの温度は特に制限さ
れないが、できるだけ前記破砕温度に近いことが好まし
い。具体的には、上記堆積層の表面における該ガスの温
度は、３００℃以上、好ましくは、３７０℃以上となる
ように調整することが好ましい。かかる調整は、堆積層
の下部から供給するガスの温度、量、珪酸アルカリカレ
ット破砕片の取出速度等によって調整することができ
る。

【００２８】尚、本発明を実施するに当たり、運転開始
から堆積層が十分な厚みで形成されるまで、該堆積層の
表面を覆うガスの温度を十分に挙げることができず、堆
積した珪酸アルカリカレット破砕片に多少の割れが発生
する場合がある。しかし、堆積層の面積にもよるが、こ
のような状態で製造される珪酸アルカリカレット破砕片
は極僅かであり、かかる珪酸アルカリカレット破砕片
は、回収してタンク炉にリサイクルするか、篩で細片を
除去することが望ましい。

【００２９】また、運転開始時には、貯槽内を公知の手
段で加熱し、堆積された珪酸アルカリカレット破砕片の
急冷を防止することによって対応することもできる。

【００３０】本発明において、堆積層内における珪酸ア
ルカリカレット破砕片の冷却速度は特に制限されるもの
ではないが、少なくとも３００℃までの温度降下速度が
０．０５〜０．１５℃／秒、好ましくは０．０８〜０．
１２℃／秒となるように冷却することが本発明の効果を
一層向上することができ、望ましい。

【００３１】本発明の方法は、珪酸アルカリカレット破
砕片の初期温度降下速度を前記特定の方法により制御す
ることにより、破砕後の珪酸アルカリカレット破砕片を
自然放冷していた従来の方法に比して、珪酸アルカリカ
レット破砕片の堆積後における新たな割れを極めて効果
的に防止でき、前記破砕時の温度制御と相まって、珪酸
アルカリカレット破砕片の歩留まりを著しく向上するこ
とができる。

【００３２】また、本発明の方法は、珪酸アルカリカレ
ット破砕片の堆積層にガスを強制的に供給して該破砕片
を冷却できるため、出荷可能な温度、一般には７０℃以
下に達する間での時間を大幅に短縮することができると
いうメリットをも有する。

【００３３】上記本発明の方法を好適に実施するための
一態様を例示すれば、下部に珪酸アルカリカレットの取
出装置及び冷却用のガス吹込口を有する貯槽に珪酸アル
カリカレットの破砕片を連続的に堆積せしめ、ガス吹込
口より空気等のガスを供給して該ガスと珪酸アルカリカ
レット破砕片とを向流接触させ、該向流接触により加熱
されたガスにより上記堆積層の表面を覆うと共に、冷却
された珪酸アルカリカレットの破砕片を下方に設けた前
記取出装置により順次取り出す手段が好適である。

【００３４】一方、上記堆積層の表面を覆う加熱された
ガスは、下方から供給されるガスによって逐次置換され
て貯槽外に排出されるが、該ガスの温度は、熱損失等が
なければ、向流接触であるため貯槽に入る直前の珪酸ア
ルカリカレットとほぼ同じ温度であるが、通常、破砕後
の珪酸アルカリカレットの温度が４００〜５００℃であ
る場合、３００〜４００℃の温度の熱ガスとして回収可
能である。

【００３５】該熱ガスはそのまま放出するのではなく、
例えば、空気の場合、タンク炉の燃焼用空気又は原料の
加熱用熱源などとして再利用でき、特に珪酸アルカリカ
レット製造の熱原単位の削減に寄与できる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明によれば、珪酸アルカリカレット破砕片の過度の割れ
による細片や微粉の発生を極めて効果的に防止し、該微
粉による粉塵の問題を有効に解決できると共に、品質の
安定化を図ることが可能となった。また、前記したよう
に、出荷可能な温度まで冷却する時間も大幅に短縮する
ことが可能である。

【００３７】また、珪酸アルカリカレット破砕片との熱
交換により加熱されたガスが空気の場合、該ガスをタン
ク炉の燃焼空気等に利用することにより、大幅な熱原単
位の削減をも可能である。

【００３８】

【実施例】実施例１ 図１に示す工程に従って珪酸ソーダカレット破砕片を製
造した。

【００３９】原料供給口９より珪砂１００重量部に対し
て炭酸ソーダ５５重量部との混合粉をタンク炉１内に供
給し、バーナー１０により約１３００℃で溶融せしめ
た。

【００４０】次いで、タンク炉１より溶融状態の珪酸ソ
ーダカレットを搬送ベルト２上に連続的に流し出して珪
酸ソーダカレット帯状体３とし、半溶融状態のうちに該
帯状体にノッチ付与ローラ１１により碁盤目状のノッチ
４を形成した後、冷却用ガス５としての空気の流量と冷
却水（図示せず）の流量を調整して冷却した。該搬送ベ
ルト下流端での珪酸ソーダカレット帯状体の温度は４３
０℃であった。

【００４１】搬送ベルト２の下流端より突出した珪酸ソ
ーダカレットの帯状体は自重により上記ノッチ部分で折
れ、搬送ベルトより下方へ位置する貯槽６に落下し、そ
の衝撃により該ノッチ部分で破砕された。

【００４２】上記珪酸ソーダカレット破砕片を堆積し、
該貯槽６内の珪酸ソーダカレット破砕物の堆積層に、冷
却用ガス供給口７より常温の空気を連続的に供給した。

【００４３】定常状態に達したとき、該堆積層の表面
は、熱交換により加熱された温度３５２℃の熱空気で覆
われていた。この時の珪酸ソーダカレットの温度は４０
５℃であった。

【００４４】かかる定常状態においては、貯層内に堆積
された珪酸ソーダカレット破砕物について、３００℃ま
での温度降下速度が０．１２℃／秒となるよう、貯槽下
部に設けられた珪酸ソーダカレット破砕物の取出口８か
らの珪酸ソーダカレット破砕物の取出量、冷却用空気の
供給量を調整した。

【００４５】一方、珪酸ソーダカレット破砕物の取出口
８から取り出された珪酸アルカリカレット破砕物の温度
は４６℃であった。また、該珪酸ソーダカレット破砕物
の貯槽内での滞留時間はおよそ４８分であった。

【００４６】定常状態中、得られた珪酸ソーダカレット
破砕物のうち、ノッチによって規定サイズの大きさで得
られたものの存在割合は全体の９５％であり、細片化或
いは微粉化された珪酸ソーダカレット破砕物が極めて少
ないことが理解される。

【００４７】比較例１ 実施例１において、搬送ベルト２の下部に貯槽を設け
ず、珪酸ソーダカレット帯状体が落下により破砕されて
得られる珪酸ソーダカレット破砕片をそのまま山積みし
て自然放冷した。

【００４８】上記方法によって、６０℃まで冷却して得
られた珪酸ソーダカレット破砕物のうち、ノッチによっ
て規定サイズの大きさで得られたものの存在割合は全体
の６０％であり、細片化或いは微粉化された珪酸ソーダ
カレット破砕物が極めて多いことが理解される。

【００４９】また、自然放冷によって珪酸アルカリカレ
ット破砕片を６０℃まで冷却するための時間は、約２週
間を要した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法を実施するための代表的な態様
を示す概略図

【符号の説明】

１ タンク炉 ２ 搬送ベルト ３ 珪酸ソーダカレット帯状体 ４ ノッチ ５ 冷却用空気 ６ 貯槽 ７ 冷却用ガス供給口 ８ 珪酸ソーダカレット破砕物の取出口 ９ 原料供給口 １０ バーナー １１ ノッチ付与ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク炉より搬送ベルト上に取り出され
   る珪酸アルカリカレットの帯状体を３７０〜５００℃の
   温度範囲内で破砕した後、直ちに堆積せしめ、該堆積層
   内に下方から表面に向けてガスを通過せしめて、珪酸ア
   ルカリカレット破砕片と熱交換させると共に、該堆積層
   の表面を熱交換により加熱されたガスで覆うことによ
   り、珪酸アルカリカレット破砕片の初期温度降下速度を
   制御することを特徴とする珪酸アルカリカレット破砕片
   の製造方法。
2. 【請求項２】 堆積層を通過後のガスを回収して熱源と
   して使用する、請求項１記載の珪酸アルカリカレット破
   砕片の製造方法。
3. 【請求項３】 珪酸アルカリカレット帯状体の表面にそ
   の流れ方向に対してガスを向流接触せしめて該珪酸アル
   カリカレット帯状体を冷却し、接触後のガスを回収して
   熱源として使用する、請求項１記載の珪酸アルカリカレ
   ット破砕片の製造方法。