JP2006051731A - Solidified body obtained by using inorganic powder, and its manufacturing method - Google Patents

Solidified body obtained by using inorganic powder, and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for manufacturing a solidified body superior in physical property by using inorganic powder. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the solidified body by using the inorganic powder is characterised by containing a step for obtaining a mixture by mixing the inorganic powder composed of a crushed matter of fly ash or a refractory and 35-100 mass% of an alkali hydroxide water solution of a concentration of 0.6-3.5 mol/liter to the mass of the inorganic powder; a step for casting the mixture into a formwork; and a step for irradiating the mixture cast into the formwork with a microwave to dry it. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、フライアッシュや耐火物の粉砕によって得られる粉末などの無機粉末から、高強度固化体を製造する技術に関する。無機粉末から製造された固化体は、例えば、断熱材として用いられる。   The present invention relates to a technique for producing a high-strength solidified body from an inorganic powder such as a powder obtained by pulverizing fly ash or refractory. The solidified body manufactured from the inorganic powder is used as a heat insulating material, for example.

種々の産業施設からは多量の廃棄物が生じるが、近年、地球環境保護や資源の有効利用の観点から、廃棄物のリサイクルが強く求められている。廃棄物としては、有機化合物、無機化合物、高分子、金属など種々の化合物が生成する。   A large amount of waste is generated from various industrial facilities, but in recent years, recycling of waste is strongly demanded from the viewpoint of protecting the global environment and effectively using resources. As waste, various compounds such as organic compounds, inorganic compounds, polymers, and metals are generated.

無機化合物の一つとして、無機粉末が挙げられる。無機粉末としては、各地に点在する火力発電所などにおいて発生するフライアッシュ;混銑車用アルミナ−炭化ケイ素−炭素質耐火物(ASC)、ランス用耐火物(Mランス)、タンディッシュ用耐火物(TD)などの耐火物の粉砕によって得られる粉末(以下、「耐火物粉末」とも記載する)などが挙げられる。フライアッシュおよび耐火物粉末の生成量は多量であるため、これらをリサイクルすることができれば、地球環境保護や資源の有効利用に対して大きな貢献となる。   One example of the inorganic compound is inorganic powder. As inorganic powders, fly ash generated at thermal power plants scattered in various places; alumina-silicon carbide-carbon refractories (ASC) for chaotic vehicles, refractories for lances (M lance), refractories for tundish Examples thereof include powder obtained by pulverization of a refractory such as (TD) (hereinafter also referred to as “refractory powder”). Since the amount of fly ash and refractory powder produced is large, if they can be recycled, this will greatly contribute to global environmental protection and effective use of resources.

無機粉末をリサイクルする手法としては、フライアッシュを固化させて、形成された固化体を断熱材や建材として再利用する手法が提案されている。例えば、特許文献1には、フライアッシュと脱硫スラッジとの混合物に、特定量のポルトランドセメント、鉄鋼スラグ、または流動床灰を添加して成形硬化させる方法が開示されている。特許文献2には、フライアッシュに対し、有機バインダー及び粒状フライアッシュ焼結体を配合し、水を加えて混練したのち、混練物を加圧成形および焼成する方法が開示されている。また、特許文献3には、フライアッシュにセメントおよび水を加えて混合し、さらに、沈降防止剤、増粘剤、界面活性剤、発泡剤、水などを添加してスラリーを調製し、スラリーを鋳型に流し込んで成形することにより、断熱材を製造する方法が開示されている。
特開平5−301749号公報 特開平5−330898号公報 特開2001−270760号公報
As a method of recycling inorganic powder, a method of solidifying fly ash and reusing the formed solidified body as a heat insulating material or a building material has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method in which a specific amount of Portland cement, steel slag, or fluidized bed ash is added to a mixture of fly ash and desulfurized sludge to form and harden. Patent Document 2 discloses a method of blending an organic binder and a granular fly ash sintered body with fly ash, adding water and kneading, and then pressure-molding and firing the kneaded product. In Patent Document 3, cement and water are added to fly ash and mixed. Further, an anti-settling agent, a thickener, a surfactant, a foaming agent, water and the like are added to prepare a slurry. A method of manufacturing a heat insulating material by casting in a mold and molding is disclosed.
JP-A-5-301749 JP-A-5-330898 JP 2001-270760 A

無機粉末をリサイクルする手法として、無機粉末を固化させて得られる固化体が提案されているが、無機粉末のリサイクルを促進させて、地球環境保護や資源の有効利用に寄与するには、固化体の物性をよりいっそう改善することが好ましい。例えば、固化体の強度や断熱性を高めることができれば、固化体の用途拡大や利便性向上によって、無機粉末のリサイクルに対するモチベーションを高めることができると考えられる。   As a method for recycling inorganic powders, solidified bodies obtained by solidifying inorganic powders have been proposed. In order to promote recycling of inorganic powders and contribute to global environmental protection and effective use of resources, solidified bodies have been proposed. It is preferable to further improve the physical properties. For example, if the strength and heat insulating property of the solidified body can be increased, it is considered that the motivation for recycling inorganic powder can be increased by expanding the use of the solidified body and improving convenience.

そこで、本発明の目的は、無機粉末を用いて、物性に優れる固化体を製造する手段を提供することである。また本発明の目的は、無機粉末を用いて製造された、物性に優れる固化体を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide means for producing a solidified body having excellent physical properties using inorganic powder. Moreover, the objective of this invention is providing the solidified body excellent in the physical property manufactured using the inorganic powder.

本発明は、
(1)フライアッシュまたは耐火物の粉砕物からなる無機粉末と、前記無機粉末の質量に対して35〜100質量%の0.6〜3.5mol/リットルの濃度の水酸化アルカリ水溶液とを混合して、混合物を得る段階と、前記混合物を型枠に流し込む段階と、前記型枠に流し込まれた混合物にマイクロ波を照射し、前記混合物を乾燥する段階とを含むことを特徴とする、無機粉末を用いた固化体の製造方法、
(2)前記水酸化アルカリは、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムであることを特徴とする、(1)に記載の製造方法、
(3)前記混合物には、前記混合物の質量1トンあたり4〜40kWのマイクロ波が照射されることを特徴とする、(1)または(2)、
(4)前記混合物の乾燥によって得られた固化体を水中で煮沸する段階と、煮沸された前記固化体を乾燥する段階とをさらに含むことを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法、
(5)フライアッシュまたは耐火物の粉砕物からなる無機粉末と、前記無機粉末の質量に対して35〜100質量%の0.6〜3.5mol/リットルの濃度の水酸化アルカリ水溶液とを混合して、混合物を得て、前記混合物を型枠に流し込み、前記型枠に流し込まれた混合物にマイクロ波を照射し、前記混合物を乾燥することによって得られる固化体、
である。
The present invention
(1) Mixing inorganic powder made of pulverized product of fly ash or refractory with an aqueous alkali hydroxide solution having a concentration of 0.6 to 3.5 mol / liter of 35 to 100% by mass relative to the mass of the inorganic powder. And a step of pouring the mixture into a mold, and a step of irradiating the mixture poured into the mold with microwaves and drying the mixture. A method for producing a solidified body using powder,
(2) The production method according to (1), wherein the alkali hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide,
(3) The mixture is irradiated with 4 to 40 kW of microwaves per ton of the mixture, (1) or (2),
(4) Any one of (1) to (3), further comprising a step of boiling the solidified body obtained by drying the mixture in water and a step of drying the boiled solidified body. Production method according to
(5) Mixing inorganic powder composed of pulverized product of fly ash or refractory and alkali hydroxide aqueous solution having a concentration of 0.6 to 3.5 mol / liter of 35 to 100% by mass with respect to the mass of the inorganic powder. Then, obtaining a mixture, pouring the mixture into a mold, irradiating the mixture poured into the mold with microwaves, and drying the mixture,
It is.

本発明によって製造された固化体は、強度や断熱性能などの物性に優れ、各種用途に有用である。また、本発明の製造方法は比較的簡便であり、物性に優れる固化体を、比較的容易に得ることが可能である。   The solidified body produced by the present invention is excellent in physical properties such as strength and heat insulation performance, and is useful for various applications. Further, the production method of the present invention is relatively simple, and a solidified body having excellent physical properties can be obtained relatively easily.

本発明の第1は、無機粉末を用いた固化体の製造方法に関する。本発明者らは、無機粉末のリサイクルについて検討し、無機粉末と水酸化アルカリとを混合し、混合物にマイクロ波を照射して乾燥することによって、強度が高く、気孔率が高く断熱性に優れる固化体を短時間で製造できることを見出した。無機粉末と水酸化アルカリとを混合して、マイクロ波を照射することによって、固化体の物性が向上するメカニズムは今のところ定かではない。メカニズムとしては、以下のメカニズムが推測されるが、これらは単なる推測であり、本発明の技術的範囲が以下のメカニズムに限定されるわけではない。(1)無機粉末中に含まれるSiOと水酸化アルカリとがマイクロ波加熱場で反応して形成される水ガラスボンドによって、固化体の強度が向上するメカニズム。例えば、水酸化アルカリとしてNaOHが用いられる場合には、NaO・SiOが形成される。(2)無機粉末中に含まれるSiO、AlまたはCaOと、NaOHとがポゾラン反応をする際に、マイクロ波の作用によって、より強力な結合が無機粉末間に形成され、固化体の強度が向上するメカニズム。 The first of the present invention relates to a method for producing a solidified body using inorganic powder. The present inventors have examined recycling of inorganic powder, mixed inorganic powder and alkali hydroxide, irradiated the microwave to the mixture and dried, resulting in high strength, high porosity and excellent heat insulation. It has been found that a solidified body can be produced in a short time. The mechanism by which the physical properties of the solidified body are improved by mixing inorganic powder and alkali hydroxide and irradiating with microwaves is not clear so far. As the mechanism, the following mechanism is presumed, but these are merely presumptions, and the technical scope of the present invention is not limited to the following mechanism. (1) A mechanism in which the strength of a solidified body is improved by a water glass bond formed by reacting SiO 2 and alkali hydroxide contained in an inorganic powder in a microwave heating field. For example, when NaOH is used as the alkali hydroxide, Na 2 O · SiO 2 is formed. (2) When SiO 2 , Al 2 O 3 or CaO contained in the inorganic powder and NaOH undergo a pozzolanic reaction, a stronger bond is formed between the inorganic powders by the action of microwaves, and the solidified body Mechanism to improve the strength of the.

以下、本発明の製造方法について、工程順に詳細に説明する。   Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail in the order of steps.

まず、無機粉末を準備する。無機粉末は、フライアッシュまたは耐火物の粉砕物からなる。フライアッシュおよび耐火物の粉砕物の双方を含んでいてもよい。無機粉末の平均粒径は、通常は、75μm以下であるが、特に限定されない。場合によっては、フライアッシュおよび耐火物の粉砕物以外の材料が含まれていてもよい。   First, an inorganic powder is prepared. The inorganic powder is made of fly ash or pulverized refractory. Both fly ash and ground refractory may be included. The average particle size of the inorganic powder is usually 75 μm or less, but is not particularly limited. In some cases, materials other than fly ash and pulverized refractory may be included.

フライアッシュは、火力発電所において多量に発生するが、特に火力発電所に限定されず、他の設備で発生したフライアッシュが用いられてもよい。耐火物の粉砕物としては、ASC、Mランス、TDなどの各種耐火物を粉砕して得られた粉末が挙げられる。フライアッシュや使用後耐火物を再利用することによって、資源が有効利用される。   Fly ash is generated in large quantities in a thermal power plant, but is not particularly limited to thermal power plants, and fly ash generated in other facilities may be used. Examples of the refractory pulverized material include powders obtained by pulverizing various refractory materials such as ASC, M lance, and TD. By reusing fly ash and refractories after use, resources are effectively used.

無機粉末と、0.6〜3.5mol/リットルの濃度の水酸化アルカリ水溶液とが混合される。混合される水酸化アルカリ水溶液の量は、無機粉末の質量に対して35〜100質量%である。水酸化アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ化合物を水に溶解させて得られる水溶液が挙げられる。材料コストを考慮すると、水酸化アルカリ水溶液は、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液が好ましい。場合によっては、2種以上の水酸化アルカリが併用されてもよい。   The inorganic powder and an aqueous alkali hydroxide solution having a concentration of 0.6 to 3.5 mol / liter are mixed. The amount of the alkali hydroxide aqueous solution to be mixed is 35 to 100% by mass with respect to the mass of the inorganic powder. Examples of the alkali hydroxide aqueous solution include an aqueous solution obtained by dissolving an alkali compound such as a sodium hydroxide aqueous solution and a potassium hydroxide aqueous solution in water. Considering material costs, the aqueous alkali hydroxide solution is preferably an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution. In some cases, two or more alkali hydroxides may be used in combination.

無機粉末と混合される水酸化アルカリ水溶液の濃度は、0.6〜3.5mol/リットル、好ましくは1〜3mol/リットルである。水酸化アルカリの濃度が低すぎると、乾燥固化体の強度が得られない虞がある。また、形成された固化体を水に浸漬すると、固化体を形成している粒子が脱落し、スラリー状になってしまう虞がある。一方、水酸化アルカリの濃度が高すぎると、乾燥固化終了時の固化体表面に、NaOHと推定される白色析出物が析出し、固化体の取り扱いが問題となる虞がある。また、固化体を水に浸漬すると、固化体を形成している粒子が脱落し、固化体が脆弱化する虞がある。なお、2種以上の水酸化アルカリが併用される場合には、水酸化アルカリ水溶液における水酸化アルカリの総濃度が0.6〜3.5mol/リットルとなるように制御される。   The concentration of the aqueous alkali hydroxide solution mixed with the inorganic powder is 0.6 to 3.5 mol / liter, preferably 1 to 3 mol / liter. If the alkali hydroxide concentration is too low, the strength of the dried solidified product may not be obtained. Moreover, when the formed solidified body is immersed in water, the particles forming the solidified body may fall off and become a slurry. On the other hand, if the concentration of the alkali hydroxide is too high, white precipitates presumed to be NaOH are deposited on the solidified surface at the end of drying and solidification, which may cause a problem in handling the solidified product. Moreover, when the solidified body is immersed in water, the particles forming the solidified body may fall off and the solidified body may become brittle. In addition, when 2 or more types of alkali hydroxides are used together, it is controlled so that the total concentration of alkali hydroxides in the alkali hydroxide aqueous solution is 0.6 to 3.5 mol / liter.

水酸化アルカリの濃度は、無機粉末と混合される全水酸化アルカリ水溶液および全水分量を基準として算出される。無機粉末と混合される水酸化アルカリ水溶液が1種類である場合には、その水酸化アルカリ水溶液の濃度が、無機粉末と混合される水酸化アルカリ水溶液の濃度に相当する。2種以上の水酸化アルカリ水溶液が併用される場合や他の経路で水が無機粉末に加えられる場合には、水酸化アルカリの量および水の全体積から水酸化アルカリの濃度が算出される。ただし、高濃度の水酸化アルカリ水溶液と無機粉末とを混合して、その後に水分を混合物に添加する態様においては、高濃度の水酸化アルカリ水溶液周辺において局所的な弊害が生じる虞があるため、予め前述の濃度に調製した水酸化アルカリ水溶液を用いることが好ましい。   The concentration of the alkali hydroxide is calculated on the basis of the total aqueous alkali hydroxide solution mixed with the inorganic powder and the total water content. When the alkali hydroxide aqueous solution mixed with the inorganic powder is one type, the concentration of the alkali hydroxide aqueous solution corresponds to the concentration of the alkali hydroxide aqueous solution mixed with the inorganic powder. When two or more kinds of alkali hydroxide aqueous solutions are used in combination or when water is added to the inorganic powder by another route, the concentration of alkali hydroxide is calculated from the amount of alkali hydroxide and the total volume of water. However, in a mode in which a high-concentration alkali hydroxide aqueous solution and inorganic powder are mixed and then water is added to the mixture, there is a possibility that local adverse effects may occur around the high-concentration alkali hydroxide aqueous solution. It is preferable to use an alkali hydroxide aqueous solution prepared in advance to the above concentration.

無機粉末と混合される水酸化アルカリ水溶液の量は、無機粉末の質量に対して35〜100質量%、好ましくは40〜80質量%である。水酸化アルカリ水溶液の量が少なすぎると、充分に粉体を濡らすことができず、団子状になり固化体が得られない虞がある。水酸化アルカリ水溶液の量が多すぎると、混合物を成形する段階で、混合物表面に水溶液が浮き、乾燥に要する時間が長くなる虞がある。   The amount of the aqueous alkali hydroxide solution mixed with the inorganic powder is 35 to 100% by mass, preferably 40 to 80% by mass, based on the mass of the inorganic powder. If the amount of the aqueous alkali hydroxide solution is too small, the powder cannot be sufficiently wetted, and there is a possibility that it becomes a dumpling and a solidified product cannot be obtained. If the amount of the aqueous alkali hydroxide solution is too large, the aqueous solution may float on the surface of the mixture at the stage of forming the mixture, which may increase the time required for drying.

無機粉末および水酸化アルカリ水溶液の混合物が得られたら、混合物を型枠に流し込む。型枠の形状は固化体の用途に応じて決定されればよい。例えば、円筒状の固化体を製造したい場合には、円筒状の型枠を用いればよい。固化体を製造後に切断や切削などによって所望の形状に加工する場合には、直方体などの形状に一時的に加工してもよい。   When a mixture of inorganic powder and aqueous alkali hydroxide is obtained, the mixture is poured into a mold. The shape of the mold may be determined according to the use of the solidified body. For example, when it is desired to produce a cylindrical solid body, a cylindrical formwork may be used. When the solidified body is processed into a desired shape by cutting or cutting after manufacturing, the solidified body may be temporarily processed into a shape such as a rectangular parallelepiped.

混合物が供給された型枠には、マイクロ波が照射され、混合物が乾燥される。マイクロ波の照射量は、特に限定されないが、マイクロ波設備の巨大化に伴う設備費の上昇を抑える観点からは、前記混合物の質量1トンあたり、好ましくは4〜40kW、より好ましくは6〜20kWのマイクロ波が照射される。   The formwork supplied with the mixture is irradiated with microwaves, and the mixture is dried. The amount of microwave irradiation is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing an increase in equipment costs associated with an increase in the size of microwave equipment, it is preferably 4 to 40 kW, more preferably 6 to 20 kW per ton of mass of the mixture. Of microwaves.

マイクロ波照射による混合物を乾燥する際の乾燥温度は、特に限定されないが、好ましくは150℃以上にまで混合物の温度を昇温させる。この程度の温度にまで混合物の温度を上昇させることによって、強度や断熱性などの物性に優れる固化体が得られる。乾燥温度の上限は特に限定されないが、温度を上昇させすぎると、熱効率が低下する虞があるため、実際的には250℃以下とするとよい。   Although the drying temperature at the time of drying the mixture by microwave irradiation is not specifically limited, Preferably the temperature of a mixture is heated up to 150 degreeC or more. By raising the temperature of the mixture to such a temperature, a solidified body having excellent physical properties such as strength and heat insulating properties can be obtained. The upper limit of the drying temperature is not particularly limited. However, if the temperature is raised excessively, the thermal efficiency may be lowered, so that it is actually preferable to set the drying temperature to 250 ° C. or lower.

混合物の加熱時間は、マイクロ波照射によって固化体が製造されるのであれば、特に限定されない。通常は、12〜48時間程度マイクロ波照射することによって固化体を得る。   The heating time of the mixture is not particularly limited as long as the solidified body is produced by microwave irradiation. Usually, a solidified body is obtained by microwave irradiation for about 12 to 48 hours.

マイクロ波照射による混合物の温度上昇速度は、加熱される無機粉末の種類によっても影響される。例えば、無機粉末としてフライアッシュを用いる場合には、フライアッシュ中に含まれるトータルカーボン(total−C)が多いほど、マイクロ波による昇温が大きくなる傾向がある。   The temperature rise rate of the mixture by microwave irradiation is also affected by the type of inorganic powder to be heated. For example, when fly ash is used as the inorganic powder, the higher the total carbon (total-C) contained in the fly ash, the higher the temperature rise by the microwave.

マイクロ波の照射は、公知のマイクロ波照射装置を用いて行うことも可能であるし、新たに開発されたマイクロ波照射を用いてもよい。マイクロ波としては、例えば、マグネトロンを発振管とする0.915GHzの周波数のマイクロ波、電子レンジなどで採用されている2.45GHzの周波数のマイクロ波、ジャイラトロンを発振管とする28GHzのマイクロ波など、種々の周波数のマイクロ波が用いられうる。マイクロ波を所望の部位に誘導する、マイクロ波用光導波管が用いられてもよい。   Microwave irradiation can be performed using a known microwave irradiation apparatus, or newly developed microwave irradiation may be used. As the microwave, for example, a microwave having a frequency of 0.915 GHz using a magnetron as an oscillation tube, a microwave having a frequency of 2.45 GHz employed in a microwave oven, or a microwave of 28 GHz using a gyratorron as an oscillation tube For example, microwaves having various frequencies can be used. A microwave optical waveguide that guides the microwave to a desired site may be used.

マイクロ波照射装置は、マイクロ波照射による加熱を補助する加熱手段を備えていてもよい。例えば、マイクロ波の照射と共に、熱風が供給されてもよい。   The microwave irradiation apparatus may include a heating unit that assists heating by microwave irradiation. For example, hot air may be supplied together with microwave irradiation.

マイクロ波を用いて加熱することによって、物性に優れる固化体が得られる。本発明を用いれば、強度に優れ、断熱性に優れる固化体を得ることが可能である。本発明の製造方法は、マイクロ波を照射する設備は必要とするものの、無機粉末と水酸化アルカリ水溶液とを混合して、マイクロ波を照射するという比較的簡便な作業によって、物性に優れる固化体を製造することができる。   By heating using microwaves, a solidified body having excellent physical properties can be obtained. If this invention is used, it is possible to obtain the solidified body which is excellent in intensity | strength and excellent in heat insulation. The production method of the present invention requires a facility for irradiating microwaves, but is a solidified product having excellent physical properties by a relatively simple operation of mixing an inorganic powder and an aqueous alkali hydroxide solution and irradiating microwaves. Can be manufactured.

無機粉末および水酸化アルカリとの混合物を乾燥して固化体を得た後、固化体を水中で煮沸してもよい。本発明の製造方法においては、水酸化アルカリが用いられるため、固化体中に含まれる水酸化アルカリによって固化体の物性が低下する虞がある。特に固化体が600℃以上などの高温環境下において用いられる場合には、水酸化アルカリが除去されることが好ましい。また、用途によっては水酸化アルカリの固化体からの溶出を避けることが好ましい場合もある。固化体を水中で煮沸させて、固化体から水酸化アルカリを除去することによって、固化体中の水酸化アルカリに起因する問題点を防止することが可能である。固化体を煮沸した後は、固化体を再度乾燥させる。乾燥にあたっては、熱風供給器や真空容器など強制的な乾燥手段が用いられてもよいし、特に問題がなければ自然乾燥が採用されてもよい。   After drying a mixture of inorganic powder and alkali hydroxide to obtain a solidified body, the solidified body may be boiled in water. In the production method of the present invention, since alkali hydroxide is used, the physical properties of the solidified body may be reduced by the alkali hydroxide contained in the solidified body. In particular, when the solidified body is used in a high temperature environment such as 600 ° C. or higher, it is preferable to remove the alkali hydroxide. In some applications, it may be preferable to avoid elution from the alkali hydroxide solidified product. By boiling the solidified body in water and removing the alkali hydroxide from the solidified body, it is possible to prevent problems caused by the alkali hydroxide in the solidified body. After boiling the solidified body, the solidified body is dried again. For drying, forcible drying means such as a hot air supply device or a vacuum vessel may be used, and natural drying may be employed if there is no particular problem.

煮沸の条件は特に限定されないが、好ましくは固化体が十分に水没した状態で煮沸される。煮沸時間は特に限定されないが、通常は、2〜20分程度、固化体が煮沸される。   The boiling conditions are not particularly limited, but the boiling is preferably performed in a state where the solidified body is sufficiently submerged. The boiling time is not particularly limited, but usually the solidified body is boiled for about 2 to 20 minutes.

固化体の水中での煮沸は、好ましくは2回以上行われる。図1は、固化体を水中で煮沸した場合の煮沸処理回数と煮沸処理液のpH推移との関係を示すグラフである。図1に示すように、2回煮沸処理を行うと、1回の煮沸時と比べてpHが大きく低下する。なお、煮沸処理前後で試料の質量変化を測定したところ、有意な質量減少は確認されず、強固な固化体が形成されていることが確認された。   The boiling of the solidified body in water is preferably performed twice or more. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of boiling treatments and the pH transition of the boiling treatment liquid when the solidified body is boiled in water. As shown in FIG. 1, when the boiling process is performed twice, the pH is greatly reduced as compared to the time of one boiling. In addition, when the mass change of the sample was measured before and after the boiling treatment, no significant mass decrease was confirmed, and it was confirmed that a solidified body was formed.

本発明の第2は、無機粉末を原料として製造される固化体に関する。具体的には、本発明の第2は、フライアッシュまたは耐火物の粉砕物からなる無機粉末と、前記無機粉末の質量に対して35〜100質量%の0.6〜3.5mol/リットルの濃度の水酸化アルカリ水溶液とを混合して、混合物を得て、前記混合物を型枠に流し込み、前記型枠に流し込まれた混合物にマイクロ波を照射し、前記混合物を乾燥することによって得られる固化体である。   2nd of this invention is related with the solidified body manufactured by using inorganic powder as a raw material. Specifically, the second of the present invention is an inorganic powder composed of fly ash or refractory pulverized material, and 0.6 to 3.5 mol / liter of 35 to 100% by mass with respect to the mass of the inorganic powder. Solidified solution obtained by mixing with an aqueous alkali hydroxide solution of a concentration to obtain a mixture, pouring the mixture into a mold, irradiating the mixture poured into the mold with microwaves, and drying the mixture Is the body.

本発明の第2は、本発明の第1によって得られる固化体に関する。製造方法の詳細については、本発明の第1において説明したため、ここでは説明を省略する。   2nd of this invention is related with the solidified body obtained by 1st of this invention. Since the details of the manufacturing method have been described in the first aspect of the present invention, the description thereof is omitted here.

本発明の固化体は、気孔率が高く、耐熱性に優れる。本発明の固化体の気孔率は、見かけ気孔率として評価され得る。本発明の固化体の見かけ気孔率は、好ましくは35%以上であり、より好ましくは40%以上である。見かけ気孔率は、アルキメデス法に基づくJIS R2205に記載されている方法によって測定されうる。   The solidified body of the present invention has a high porosity and excellent heat resistance. The porosity of the solidified body of the present invention can be evaluated as an apparent porosity. The apparent porosity of the solidified body of the present invention is preferably 35% or more, more preferably 40% or more. Apparent porosity can be measured by the method described in JIS R2205 based on the Archimedes method.

本発明の固化体は、優れた強度を有する。本発明の固化体の圧縮強度は、好ましくは16MPa以上、より好ましくは18MPa以上、さらに好ましくは20MPa以上の圧縮強度を有する。圧縮強度は、JIS R2206に準拠して測定されうる。   The solidified body of the present invention has excellent strength. The compression strength of the solidified body of the present invention is preferably 16 MPa or more, more preferably 18 MPa or more, and further preferably 20 MPa or more. The compressive strength can be measured according to JIS R2206.

<実施例1>
無機粉末であるフライアッシュ(19kg)と、濃度が3.5mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液(9.5kg)とを混合した。フライアッシュの組成は、total−Fe(2.46質量%)、CaO(0.43質量%)、SiO(58.85質量%)、Al(26.53質量%)、total−C(3.69質量%)、NaO(0.32質量%)、KO(1.29質量%)、およびTiO(1.33質量%)であった。フライアッシュの50%径は12.765μm、比表面積は8.32m/gであった。混合は、ケーキミキサーを用いて3分間行った。
<Example 1>
Fly ash (19 kg), which is an inorganic powder, and a sodium hydroxide aqueous solution (9.5 kg) having a concentration of 3.5 mol / liter were mixed. The composition of the fly ash, total-Fe (2.46 wt%), CaO (0.43 wt%), SiO 2 (58.85 wt%), Al 2 O 3 ( 26.53 wt%), total- C (3.69 wt%), Na 2 O (0.32 wt%), K 2 O (1.29 wt%), and was TiO 2 (1.33 wt%). The fly ash had a 50% diameter of 12.765 μm and a specific surface area of 8.32 m 2 / g. Mixing was performed for 3 minutes using a cake mixer.

混合後、フライアッシュおよび水酸化ナトリウム水溶液からなる混合物を、SUS製の型枠に振動を加えずに流し込んだ。型のサイズは、200×200×200mmとした。温度変化を観察する目的で、型枠内の最下部に熱電対を3本設置した。容器をマイクロ波の照射が可能なアプリケーター内に入れ、マイクロ波を照射した。マイクロ波の出力は、スラリー状の混合物の質量1トンにあたり8kwに設定した(実出力0.3kW,反射0.1kW)。混合物には、マイクロ波照射と併せて、150℃の熱風を供給した。マイクロ波の照射時間は40時間とした。   After mixing, a mixture consisting of fly ash and an aqueous sodium hydroxide solution was poured into a SUS mold without vibration. The size of the mold was 200 × 200 × 200 mm. Three thermocouples were installed at the bottom of the mold for the purpose of observing temperature changes. The container was placed in an applicator capable of microwave irradiation and irradiated with microwaves. The microwave output was set to 8 kW per ton of the slurry-like mixture (actual output 0.3 kW, reflection 0.1 kW). The mixture was supplied with hot air at 150 ° C. together with microwave irradiation. The microwave irradiation time was 40 hours.

混合物の乾燥によって得られた固化体から、ランダムにサンプルを切り出し、圧縮強度を測定した。5つのサンプルについて圧縮強度を測定したところ、24MPa、17MPa、20MPa、24MPa、18MPaといった高い圧縮強度を有していた(平均21MPa)。固化体の見かけ気孔率を評価したところ、50.8%であった。   A sample was randomly cut out from the solidified product obtained by drying the mixture, and the compression strength was measured. When compressive strength was measured about five samples, it had high compressive strengths, such as 24MPa, 17MPa, 20MPa, 24MPa, and 18MPa (average 21MPa). When the apparent porosity of the solidified body was evaluated, it was 50.8%.

<実施例2>
無機粉末として、フライアッシュの代わりに使用後ASCを粉砕して得られた粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして固化体を製造した。固化体の圧縮強度は22MPaであった。固化体の見かけ気孔率を評価したところ、59.3%であった。
<Example 2>
A solidified body was produced in the same manner as in Example 1 except that as the inorganic powder, a powder obtained by pulverizing ASC after use was used instead of fly ash. The compressive strength of the solidified body was 22 MPa. When the apparent porosity of the solidified body was evaluated, it was 59.3%.

<実施例3>
無機粉末として、フライアッシュの代わりに使用後Mランスを粉砕して得られた粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして固化体を製造した。固化体の圧縮強度は26MPaであった。固化体の見かけ気孔率を評価したところ、60.3%であった。
<Example 3>
A solidified body was produced in the same manner as in Example 1, except that the powder obtained by pulverizing the M lance after use was used as the inorganic powder instead of fly ash. The compressive strength of the solidified body was 26 MPa. When the apparent porosity of the solidified body was evaluated, it was 60.3%.

<実施例4>
無機粉末として、フライアッシュの代わりに使用後TDを粉砕して得られた粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして固化体を製造した。固化体の圧縮強度は31MPaであった。固化体の見かけ気孔率を評価したところ、54.7%であった。
<Example 4>
A solidified body was produced in the same manner as in Example 1 except that as the inorganic powder, a powder obtained by pulverizing TD after use was used instead of fly ash. The compressive strength of the solidified body was 31 MPa. When the apparent porosity of the solidified body was evaluated, it was 54.7%.

<比較例1>
実施例1で用いたフライアッシュ(19kg)と、濃度が0.5mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液(9.5kg)とを混合した。混合は、ケーキミキサーを用いて3分間行った。
<Comparative Example 1>
The fly ash (19 kg) used in Example 1 was mixed with a sodium hydroxide aqueous solution (9.5 kg) having a concentration of 0.5 mol / liter. Mixing was performed for 3 minutes using a cake mixer.

混合後、フライアッシュおよび水酸化ナトリウム水溶液からなる混合物を、SUS製の型枠に振動を与えずに流し込んだ。型のサイズは、200×200×200mmとした。容器をマイクロ波の照射が可能なアプリケーター内に入れ、マイクロ波を照射した。マイクロ波の出力は、スラリー状の混合物の質量1トン当たり16kWに設定した(実出力0.6kW,反射0.1kW)。混合物には、マイクロ波照射と併せて、150℃の熱風も供給した。マイクロ波の照射時間は30時間とした。   After mixing, a mixture consisting of fly ash and an aqueous sodium hydroxide solution was poured into a SUS mold without vibration. The size of the mold was 200 × 200 × 200 mm. The container was placed in an applicator capable of microwave irradiation and irradiated with microwaves. The output of the microwave was set to 16 kW per ton of mass of the slurry mixture (actual output 0.6 kW, reflection 0.1 kW). The mixture was also supplied with hot air at 150 ° C. along with microwave irradiation. The microwave irradiation time was 30 hours.

混合物の乾燥によって得られた固化体からサンプルを切り出し、圧縮強度を測定したところ、固化体の圧縮強度は2MPaと低かった。気孔率を測定するため、水中煮沸を行ったところ、水中に固化体から粉体が溶け出し、再度混合スラリー状態になった。   When a sample was cut out from the solidified body obtained by drying the mixture and the compression strength was measured, the compression strength of the solidified body was as low as 2 MPa. In order to measure the porosity, boiling in water was performed. As a result, the powder was dissolved from the solidified body in water, and again became a mixed slurry state.

<比較例2>
実施例1で用いたフライアッシュ(19kg)と、濃度が5.0mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液(9.5kg)とを混合した。混合は、ケーキミキサーを用いて3分間行った。
<Comparative example 2>
The fly ash (19 kg) used in Example 1 was mixed with a sodium hydroxide aqueous solution (9.5 kg) having a concentration of 5.0 mol / liter. Mixing was performed for 3 minutes using a cake mixer.

混合後、フライアッシュおよび水酸化ナトリウム水溶液からなる混合物を、SUS製の型枠に振動を与えずに流し込んだ。型のサイズは、200×200×200mmとした。容器をマイクロ波の照射が可能なアプリケーター内に入れ、マイクロ波を照射した。マイクロ波の出力は、スラリー状の混合物の質量1トン当たり16kWに設定した(実出力0.6kW,反射0.1kW)。混合物には、マイクロ波照射と併せて、150℃の熱風も供給した。マイクロ波の照射時間は30時間とした。   After mixing, a mixture consisting of fly ash and an aqueous sodium hydroxide solution was poured into a SUS mold without vibration. The size of the mold was 200 × 200 × 200 mm. The container was placed in an applicator capable of microwave irradiation and irradiated with microwaves. The output of the microwave was set to 16 kW per ton of mass of the slurry mixture (actual output 0.6 kW, reflection 0.1 kW). The mixture was also supplied with hot air at 150 ° C. along with microwave irradiation. The microwave irradiation time was 30 hours.

混合物の乾燥によって得られた固化体表面には白色の析出物が付着していた。固化体の圧縮強度を測定したところ、固化体の圧縮強度は24MPaと大きな値を示した。気孔率を測定するため、水中煮沸を行ったところ、固化体から粉末粒子がこぼれ落ちてしまい、気孔率の測定には至らなかった。   White precipitates adhered to the surface of the solidified body obtained by drying the mixture. When the compressive strength of the solidified body was measured, the compressive strength of the solidified body showed a large value of 24 MPa. When boiling in water to measure the porosity, powder particles spilled from the solidified body, and the porosity could not be measured.

Figure 2006051731
Figure 2006051731

表1に示すように、本発明の固化体は、高い圧縮強度を有する。また、気孔率が高いため、断熱性能にも優れると推測される。   As shown in Table 1, the solidified body of the present invention has a high compressive strength. Moreover, since the porosity is high, it is estimated that it is excellent also in heat insulation performance.

本発明によって、無機粉末の有効利用が図れる。無機粉末から製造された固化体は、例えば、断熱材、遮音材、タイル、外装材、内装材に用いられる。   According to the present invention, the inorganic powder can be effectively used. The solidified body manufactured from the inorganic powder is used for, for example, a heat insulating material, a sound insulating material, a tile, an exterior material, and an interior material.

固化体を水中で煮沸した場合の煮沸処理回数と煮沸処理液のpH推移との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency | count of a boiling process at the time of boiling a solidified body in water, and pH transition of a boiling process liquid.

Claims (5)

フライアッシュまたは耐火物の粉砕物からなる無機粉末と、前記無機粉末の質量に対して35〜100質量%の0.6〜3.5mol/リットルの濃度の水酸化アルカリ水溶液とを混合して、混合物を得る段階と、
前記混合物を型枠に流し込む段階と、
前記型枠に流し込まれた混合物にマイクロ波を照射し、前記混合物を乾燥する段階と、
を含むことを特徴とする、無機粉末を用いた固化体の製造方法。
Mixing inorganic powder consisting of fly ash or pulverized refractory with an alkali hydroxide aqueous solution having a concentration of 0.6 to 3.5 mol / liter of 35 to 100% by mass with respect to the mass of the inorganic powder, Obtaining a mixture;
Pouring the mixture into a mold;
Irradiating the mixture poured into the mold with microwaves and drying the mixture;
The manufacturing method of the solidified body using inorganic powder characterized by including these.
前記水酸化アルカリは、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムであることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。   The method according to claim 1, wherein the alkali hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide. 前記混合物には、前記混合物の質量1トンあたり4〜40kWのマイクロ波が照射されることを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the mixture is irradiated with 4 to 40 kW of microwave per ton of mass of the mixture. 前記混合物の乾燥によって得られた固化体を水中で煮沸する段階と、
煮沸された前記固化体を乾燥する段階と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
Boiling the solidified product obtained by drying the mixture in water;
Drying the boiled solidified body,
The manufacturing method according to claim 1, further comprising:
フライアッシュまたは耐火物の粉砕物からなる無機粉末と、前記無機粉末の質量に対して35〜100質量%の0.6〜3.5mol/リットルの濃度の水酸化アルカリ水溶液とを混合して、混合物を得て、前記混合物を型枠に流し込み、前記型枠に流し込まれた混合物にマイクロ波を照射し、前記混合物を乾燥することによって得られる固化体。   Mixing inorganic powder consisting of fly ash or pulverized refractory with an alkali hydroxide aqueous solution having a concentration of 0.6 to 3.5 mol / liter of 35 to 100% by mass with respect to the mass of the inorganic powder, A solidified body obtained by obtaining a mixture, pouring the mixture into a mold, irradiating the mixture poured into the mold with microwaves, and drying the mixture.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102132972B1 (en) * 2020-01-13 2020-07-13 유한회사 신성종합개발 vortex killer manufacturing method

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