JP2010222212A - Method for producing super-lightweight material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土木、建築に使用される超軽量材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an ultralight material used for civil engineering and construction.
絶乾比重が1.0g/cm3以下である超軽量骨材等の超軽量材の焼成温度は、絶乾比重が1.2〜1.3g/cm3である通常の軽量材と比べて高くなる傾向にある。そして焼成温度が高い結果、焼成中に超軽量材の原料の粒子間または当該粒子と炉壁の間で融着が生じ易くなり、焼成運転を安定的に行うことが困難になるという問題があった。
当該問題の解決手段として、従来から原料よりも融点の高い無機粉末を融着防止材としてロータリーキルン等の焼成炉内に投入し、前記融着を防止することが行われてきた。
The firing temperature of an ultralight material such as an ultralight aggregate having an absolute dry specific gravity of 1.0 g / cm 3 or less is higher than that of a normal light material having an absolute dry specific gravity of 1.2 to 1.3 g / cm 3. It tends to be higher. As a result of the high firing temperature, fusion is likely to occur between the particles of the raw material of the ultralight material during firing or between the particles and the furnace wall, making it difficult to stably perform the firing operation. It was.
As a means for solving this problem, conventionally, an inorganic powder having a melting point higher than that of the raw material has been introduced into a firing kiln such as a rotary kiln as an anti-fusion material to prevent the fusion.
例えば、特許文献1には、粉末状の原料を一定形状に成形した塊状原料を、ロータリーキルンに供給して焼成発泡させるに当り、このロータリーキルンのキルン主体を予め原料供給側から順次、小径部、傾斜段部、大径部に構成して、小径部で予熱するとともに、この小径部で融着を助長する原料中の粉化物の除去ならびに融着防止剤の添加を行い、次いで大径部で高温により膨張発泡させて超軽量骨材を製造する方法が開示されている。しかし、この方法によれば原料中の微粉化物は除去できるとしても、キルンの転動に伴う発塵・飛散により融着防止剤の多くはキルン外に排出されるため、融着防止剤が不足する虞がある。
また、特許文献2には、水溶性結合剤を使用した造粒物を焼成し、膨張粒子とする際に、乾燥状態で造粒物に融着防止材を転動によりコーティングし、該コーティングに使用した融着防止材量の等量以下の融着防止材と共に焼成する膨張粒子の製造方法が開示されている。当該方法では、初めに原料の造粒物に融着防止材をコーティングして均一な被覆を形成し、次に焼成時の造粒物表面の膨張により新たに生じた被覆されていない表面に対しては、コーティング原料と同時に投入する融着防止材により再度被覆するものである。しかし、この方法では新たにコーティング工程が必要となってコストアップにつながり、また、キルンの転動に伴う発塵・飛散により融着防止材の多くはキルン外に排出されるため、融着防止材が過剰に必要となる。
また、特許文献3には、ロータリーキルン内の焼点部に、シリカ又はアルミナ含有量が90%以上であり且つ平均粒径が5〜60μmである融着防止材を供給しながら骨材原料を焼成する人工骨材の製造方法と、当該融着防止材の供給量が、骨材原料に対し外割で5〜100質量%である人工骨材の製造方法が開示されている。しかし、この方法では融着防止材の供給量が原料量に対して5〜100重量%と多量の融着防止材を必要としていることから、特許文献3に記載の製造方法では、発塵・飛散による融着防止材のロスは極めて大きい。
For example, in
Further, in
Further, in
従って、本発明は、絶乾比重1.0g/cm3以下の超軽量材を安定的かつ安価に製造できる方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of stably and inexpensively producing an ultralight material having an absolute dry specific gravity of 1.0 g / cm 3 or less.
本発明者らは、前記課題に鑑み鋭意研究したところ、融着防止材の使用量を低減できるとともに超軽量材を安定的かつ安価に製造できる方法を見出し本発明を完成した。 As a result of intensive research in view of the above problems, the present inventors have found a method capable of reducing the amount of anti-fusing material used and producing an ultralight material stably and inexpensively, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明は、膨張性原料の造粒物または膨張頁岩に融着防止材を添加しつつ、ロータリーキルンにより焼成する焼成工程において、ロータリーキルンの排ガスから回収された融着防止材を含む細粒分を、前記焼成工程に戻す超軽量材の製造方法である。 That is, the present invention provides a fine-grain fraction containing an anti-fusing material recovered from exhaust gas of a rotary kiln in a firing step of baking with a rotary kiln while adding an anti-fusing material to an expanded raw material granulated product or expanded shale. Is a method for producing an ultralight material that is returned to the firing step.
本発明の超軽量材の製造方法によれば、融着防止材の使用量を低減できるとともに超軽量材を安定的かつ安価に製造することができる。 According to the method for manufacturing an ultralight material of the present invention, it is possible to reduce the amount of the anti-fusing material used and to manufacture the ultralight material stably and inexpensively.
以下、本発明の超軽量材の製造方法について説明する。
本発明に使用する膨張性原料は、膨張頁岩、真珠岩、黒曜石、粘土、粘板岩、石炭灰および汚泥等が挙げられる。
また、前記膨張性原料に水やバインダー等の成形助剤を加えて混練した後、ペレタイザーまたは押し出し成形機等により所要の形状に成形する。当該形状としては、球状、ペレット状または円柱状等でよく、その寸法は2〜20mm程度が好適である。なお、珪質頁岩、真珠岩および黒曜石は、比較的強度が高いため必ずしも成形することを要しない。
Hereinafter, the manufacturing method of the super lightweight material of this invention is demonstrated.
Examples of the expandable raw material used in the present invention include expanded shale, nacre, obsidian, clay, slate, coal ash, and sludge.
Further, after adding a molding aid such as water or a binder to the expandable raw material and kneading, it is molded into a required shape by a pelletizer or an extrusion molding machine. The shape may be a spherical shape, a pellet shape, a cylindrical shape, or the like, and the size is preferably about 2 to 20 mm. Note that siliceous shale, pearlite, and obsidian do not necessarily need to be molded because of their relatively high strength.
本発明に使用する融着防止材は、原料の融着を有効に防止するために原料よりも融点が高いことが要求されるので、シリカまたはアルミナを主成分とする材がよく、珪石粉、アルミナ粉等が例示できる。また、融着防止材の平均粒径は5〜60μmが好ましい。融着防止材の平均粒径が5μm未満では、ロータリーキルンの炉壁に付着しやすく融着防止材のロスが大きくなり、また融着防止材の平均粒径が60μmを超えると、融着防止材が原料表面を均質に覆うことが困難になる場合がある。
融着防止材の添加量は、原料に対し外割で2〜10質量%が好ましい。融着防止材の添加量が2質量%未満では、融着防止効果が十分でなく、融着防止材の添加量が10質量%を超えても融着防止効果は飽和して寧ろコスト高になる。
Since the anti-fusing material used in the present invention is required to have a melting point higher than that of the raw material in order to effectively prevent the fusion of the raw material, a material mainly composed of silica or alumina is preferable. Alumina powder etc. can be illustrated. The average particle size of the anti-fusing material is preferably 5 to 60 μm. If the average particle size of the anti-fusing material is less than 5 μm, it tends to adhere to the furnace wall of the rotary kiln and the loss of the anti-fusing material increases, and if the average particle size of the anti-fusing material exceeds 60 μm, the anti-fusing material May be difficult to cover the surface of the raw material uniformly.
The addition amount of the anti-fusing material is preferably 2 to 10% by mass with respect to the raw material. If the addition amount of the anti-fusing material is less than 2% by mass, the anti-fusing effect is not sufficient, and even if the addition amount of the anti-fusing material exceeds 10% by mass, the anti-fusing effect is saturated and rather expensive. Become.
次に、本発明の製造方法の一形態を図1の製造装置を用いて説明する。
初めに、原料タンク1から原料を、融着防止材タンク2から融着防止材を、所定の配合割合になるようにそれぞれ好適な速度で、下部に設置したベルトコンベア3上に投下する。原料と融着防止材の混合物はベルトコンベア3により運ばれ、投入管4内を通ってロータリーキルン5の窯尻部6に投入される。なお、原料と融着防止材の混合を事前に十分に行うために、投入管4の入口部から出口部までのいずれかの位置に混合装置を設置してもよい。
原料と融着防止材の混合物は、ロータリーキルン5内を転動・混合しながらバーナー7から供給された燃料の燃焼熱により焼成され、窯前部8に到達するまでに原料の膨張は概ね終了し、超軽量材が得られる。
製造された超軽量材はクーラー9において冷却されて製造装置外に排出される。
ここで、融着防止材は、前記の投入管4を通じてロータリーキルン5内に投入する態様のほかに、投入管10を通じてロータリーキルン5内に投入する態様でもよい。両態様のいずれか一つまたは両態様を同時に実施することができる。投入管10を通じて融着防止材をロータリーキルン5内に投入する場合は、その投入位置は焼点付近が好ましい。
Next, an embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described using the manufacturing apparatus of FIG.
First, the raw material from the
The mixture of the raw material and the anti-fusing material is baked by the combustion heat of the fuel supplied from the
The manufactured ultralight material is cooled in the cooler 9 and discharged out of the manufacturing apparatus.
Here, the fusion preventing material may be charged into the
原料と融着防止材の混合物はロータリーキルン5内を転動する間に、その粉粒体が発塵・飛散しロータリーキルン5内のガス流に乗ってキルン排ガスの一部となる。
前記粉粒体を含むキルン排ガスはロータリーキルン5を通過した後、サイクロン11に至る。当該粉粒体中の、粒径が5μm以上の細粒分は、サイクロン11によりキルン排ガスから分離・回収される。回収された細粒分は、融着防止材を75〜90質量%と多量に含むため十分な融着防止効果を有する。
従って、当該回収された細粒分は、回収細粒分投入管12および/または投入管10を通じてロータリーキルン5内に戻すことにより、融着防止材の一部として再利用される。ここで細粒分を戻す位置は、回収細粒分投入管12を通じて戻す場合は、窯尻部を起点にしてロータリーキルン長さの約1/3の地点が好ましく、また、投入管10を通じて戻す場合は焼点付近が好ましい。
While the mixture of the raw material and the anti-fusing material rolls in the
The kiln exhaust gas containing the granular material reaches the cyclone 11 after passing through the
Therefore, the recovered fine particles are reused as a part of the anti-fusing material by returning them to the
次に、前記細粒分が除去された粉粒体を含むキルン排ガスは、電気集塵機13に至る。当該粉粒体中の、粒径が5μm未満の微粒分は、電気集塵機13によりキルン排ガスから分離・回収される。回収された微粒分は、融着防止材を5〜20質量%と少量しか含まないため融着防止効果は低く、ロータリーキルン5内には戻されない。
最後に、微粒分が除去されたキルン排ガスは、煙突14を通じて外部に排出される。
Next, the kiln exhaust gas containing the granular material from which the fine particles have been removed reaches the electrostatic precipitator 13. Fine particles having a particle size of less than 5 μm in the powder are separated and collected from the kiln exhaust gas by the electric dust collector 13. The recovered fine particles contain only 5 to 20% by mass of the anti-fusing material, so that the anti-fusing effect is low and is not returned to the
Finally, the kiln exhaust gas from which the fine particles have been removed is discharged to the outside through the
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
[使用材料]
1.原料
膨張頁岩:淡路島内田鉱山産の珪質頁岩
汚泥造粒物:建設汚泥100重量部に対し、水を20重量部を加えて混合し、パンペレタイザーを用いて粒径が5〜20mmの汚泥造粒物を調製した。
2.融着防止材
珪石粉:宇部サンド工業社製 平均粒径40μm
アルミナ粉:日本軽金属社製 平均粒径50μm
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to an Example.
[Materials used]
1. Raw material expanded shale: Silica shale sludge granulated material from Uchida mine, Awajishima: Mix 100 parts by weight of construction sludge with 20 parts by weight of water and mix with sludge having a particle size of 5 to 20 mm using a pan pelletizer Granules were prepared.
2. Anti-fusing material Silica stone powder: Ube Sand Industry Co., Ltd. average particle size 40μm
Alumina powder: Nippon Light Metal Co., Ltd. average particle size 50μm
[試験方法]
表1に示す原料をベルトコンベア3上に投下して、内径450mm×長さ8500mmのロータリーキルン5内に原料を100kg/hの割合で投入するとともに、表1に示す添加量の融着防止材を投入管4または投入管10を通じて、ロータリーキルン5内に投入し、表1に示す温度で焼成して超軽量材を得た。
また、回収細粒分を再利用する場合は、回収細粒分投入管12または投入管10を通じてロータリーキルン5内に戻した。なお、回収細粒分投入管12は窯尻部から約3mの、ロータリーキルン5の上部に設置した。
得られた超軽量材の絶乾密度および運転状況を表2に示した。
[Test method]
The raw materials shown in Table 1 are dropped on the
When the recovered fine particles are reused, they are returned to the
Table 2 shows the absolute dry density and operating conditions of the obtained ultralight material.
表2から分かるように、回収細粒分を再利用した実施例1〜3では、安定して製造装置を運転することができ、絶乾密度が0.85g/cm3以下の良質の超軽量材が得られた。一方、回収細粒分を再利用しない比較例1〜3では原料の融着が生じ、比較例1ではこの融着により運転を中止せざるを得なかった。 As can be seen from Table 2, in Examples 1 to 3 in which the recovered fine particles are reused, the production apparatus can be operated stably, and a super-light weight of high quality with an absolute dry density of 0.85 g / cm 3 or less. A material was obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 in which the recovered fine particles were not reused, the raw material was fused, and in Comparative Example 1, the operation had to be stopped by this fusion.
1 原料タンク
2、15 融着防止材タンク
3 ベルトコンベア
4、10 投入管
5 ロータリーキルン
6 窯尻部
7 バーナー
8 窯前部
9 クーラー
11 サイクロン
12 回収細粒分投入管
13 電気集塵機
14 煙突
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