JP3254986B2 - 無機質中空粒子の製造方法 - Google Patents
無機質中空粒子の製造方法Info
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- JP3254986B2 JP3254986B2 JP27545295A JP27545295A JP3254986B2 JP 3254986 B2 JP3254986 B2 JP 3254986B2 JP 27545295 A JP27545295 A JP 27545295A JP 27545295 A JP27545295 A JP 27545295A JP 3254986 B2 JP3254986 B2 JP 3254986B2
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- shell
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B32/00—Artificial stone not provided for in other groups of this subclass
- C04B32/005—Artificial stone obtained by melting at least part of the composition, e.g. metal
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量建材などに用
いられる無機質中空粒子の製造方法に関する。
いられる無機質中空粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量建材などに用いられる無機質中空粒
子の代表的な原料として主として九州を産地とする天然
シラスがある。この天然シラスは地中下に高温高圧状態
でＨ2Ｏが溶解しているＳｉＯ2 を主成分とする火山性
ガラス状物質であり、自然の風化作用によってシラス表
層でガラス成分中のＮａ分が溶出して、内部と組成的な
差が生じている。従って、シラスを常圧下で加熱する
と、表層の粘性が高く、内部の粘性が低くなり、溶解し
ていたＨ2 Ｏ等の発生ガスにより、高粘性表層が殻とな
って球形に発泡し、無機質中空粒子が製造される。この
天然シラスの特徴は、表層部に存在するＮａ溶出部が、
内部から発生するガスを保持しうる殻状物質を形成する
ことである。
子の代表的な原料として主として九州を産地とする天然
シラスがある。この天然シラスは地中下に高温高圧状態
でＨ2Ｏが溶解しているＳｉＯ2 を主成分とする火山性
ガラス状物質であり、自然の風化作用によってシラス表
層でガラス成分中のＮａ分が溶出して、内部と組成的な
差が生じている。従って、シラスを常圧下で加熱する
と、表層の粘性が高く、内部の粘性が低くなり、溶解し
ていたＨ2 Ｏ等の発生ガスにより、高粘性表層が殻とな
って球形に発泡し、無機質中空粒子が製造される。この
天然シラスの特徴は、表層部に存在するＮａ溶出部が、
内部から発生するガスを保持しうる殻状物質を形成する
ことである。
【０００３】他方、特開平６−８７６７７号公報には、
都市ゴミ、下水汚泥等の廃棄物を溶融処理したガラス状
物質にはＮ，Ｃ，ＣＯ，Ｓ，Ｈ2 Ｏ等が溶存し、加熱処
理によりＳＯ2 等のガスや水蒸気を放出して発泡するこ
とが開示されている。しかし、ガラス状物質はガス放出
能力を有するもののガスを保持できる殻状物質がないた
め、この公報に記載の方法ではガラス状物質表面に粘土
等の被覆材を被覆してガスを保持して発泡体を得てい
る。
都市ゴミ、下水汚泥等の廃棄物を溶融処理したガラス状
物質にはＮ，Ｃ，ＣＯ，Ｓ，Ｈ2 Ｏ等が溶存し、加熱処
理によりＳＯ2 等のガスや水蒸気を放出して発泡するこ
とが開示されている。しかし、ガラス状物質はガス放出
能力を有するもののガスを保持できる殻状物質がないた
め、この公報に記載の方法ではガラス状物質表面に粘土
等の被覆材を被覆してガスを保持して発泡体を得てい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、ガス発生
能力のある都市ゴミ、下水汚泥等の廃棄物溶融ガラス粉
砕品を出発原料に用いて発泡体を得るには、天然原料の
ように表層と内部で異なる組成を形成したり、表面に粘
土等の被覆材を被覆しなければならない。
能力のある都市ゴミ、下水汚泥等の廃棄物溶融ガラス粉
砕品を出発原料に用いて発泡体を得るには、天然原料の
ように表層と内部で異なる組成を形成したり、表面に粘
土等の被覆材を被覆しなければならない。
【０００５】前者の方法は、表層に殻状物質を形成でき
るものの、その形成には酸中で長時間保持してＮａ+や
Ｋ+を溶出させなければならず、処理コストが高価なも
のとなってしまう。後者の方法では、被覆材を粒全表面
に均一にコートするのが極めて困難であり、その結果発
泡不良を招く。一方、被覆材を多くすれば処理コストが
高くなってしまう。
るものの、その形成には酸中で長時間保持してＮａ+や
Ｋ+を溶出させなければならず、処理コストが高価なも
のとなってしまう。後者の方法では、被覆材を粒全表面
に均一にコートするのが極めて困難であり、その結果発
泡不良を招く。一方、被覆材を多くすれば処理コストが
高くなってしまう。
【０００６】そこで本発明は、都市ゴミ、下水汚泥等の
廃棄物を出発原料として発泡体を作成する際、Ｎａ溶出
層や被覆材を用いることなく殻状物質を形成できる方法
を確立することによって、天然原料で作られたものと同
程度の性能を有し、しかも安価かつリサイクル可能に無
機質中空粒子を製造することができる方法を提供するこ
とを目的とする。
廃棄物を出発原料として発泡体を作成する際、Ｎａ溶出
層や被覆材を用いることなく殻状物質を形成できる方法
を確立することによって、天然原料で作られたものと同
程度の性能を有し、しかも安価かつリサイクル可能に無
機質中空粒子を製造することができる方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、Ｆ
ｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいずれか１種以上を少
なくとも０．８重量％含有する廃棄物の焼却灰を主体と
する原料を用意する工程と、この廃棄物の焼却灰を主体
とする原料を非酸化性雰囲気下、特に還元雰囲気下で溶
融せしめて溶融体とする溶融工程と、前記溶融体を冷却
して非晶質体とする冷却工程と、前記非晶質体を粉砕し
て好ましくは粒度が０．２〜３ｍｍ程度の粒状体とする
粉砕工程と、前記非晶質体を粉砕して粒状体とする粉砕
工程と、前記非晶質体の粒状体を酸化雰囲気下、例えば
大気雰囲気下で加熱し、雰囲気ガスと非晶質体を反応せ
しめて殻状物質を形成させるとともにガスを放出させて
発泡処理する工程とを備えて、好ましくは粒度が０．３
〜５ｍｍ程度の無機質中空粒子を製造する方法である。
ｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいずれか１種以上を少
なくとも０．８重量％含有する廃棄物の焼却灰を主体と
する原料を用意する工程と、この廃棄物の焼却灰を主体
とする原料を非酸化性雰囲気下、特に還元雰囲気下で溶
融せしめて溶融体とする溶融工程と、前記溶融体を冷却
して非晶質体とする冷却工程と、前記非晶質体を粉砕し
て好ましくは粒度が０．２〜３ｍｍ程度の粒状体とする
粉砕工程と、前記非晶質体を粉砕して粒状体とする粉砕
工程と、前記非晶質体の粒状体を酸化雰囲気下、例えば
大気雰囲気下で加熱し、雰囲気ガスと非晶質体を反応せ
しめて殻状物質を形成させるとともにガスを放出させて
発泡処理する工程とを備えて、好ましくは粒度が０．３
〜５ｍｍ程度の無機質中空粒子を製造する方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明方法を詳細に説明す
る。まず、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいずれか
１種以上を少なくとも０．８重量％含有する廃棄物の焼
却灰を主体とする原料を用意する。廃棄物の焼却灰は、
産業廃棄物や一般廃棄物の焼却灰で、具体的には都市ゴ
ミ焼却灰、下水汚泥の焼却灰、石炭灰、これらの混合物
などが挙げられる。原料となる焼却灰は、Ｆｅ，Ｃｕ，
Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいずれか１種以上を少なくとも
０．８重量％含有していれば、これをそのまま使用でき
るが、０．８重量％未満であれば、これら金属成分を含
む材料を添加して、０．８重量％以上とする。０．８重
量％未満では、発泡工程において、無機質中空粒子に適
切な殻を形成することができないためである（発泡工程
における殻の形成メカニズムについては後述する）。こ
れら殻形成金属元素は、金属の形態として含有されるも
のに限らず、酸化物、塩化物、硫化物等の形態で含有さ
れていても構わない。前記殻形成金属元素は非酸化牲雰
囲気と実質的に平衡して低価数イオン状態で非晶質中に
存在するものであればよい。殻形成金属元素を含む添加
物の具体例を挙げれば、ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3，Ｆｅ3 Ｏ4
などである。なお、原料中に、ＳｉＣ，Ｂ4 Ｃ，Ｂ
Ｎ，ＺｒＯ2 などの不溶融体があると、無機質中空粒子
の特性上問題が生じるが、１０％程度までは許容でき
る。
る。まず、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいずれか
１種以上を少なくとも０．８重量％含有する廃棄物の焼
却灰を主体とする原料を用意する。廃棄物の焼却灰は、
産業廃棄物や一般廃棄物の焼却灰で、具体的には都市ゴ
ミ焼却灰、下水汚泥の焼却灰、石炭灰、これらの混合物
などが挙げられる。原料となる焼却灰は、Ｆｅ，Ｃｕ，
Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいずれか１種以上を少なくとも
０．８重量％含有していれば、これをそのまま使用でき
るが、０．８重量％未満であれば、これら金属成分を含
む材料を添加して、０．８重量％以上とする。０．８重
量％未満では、発泡工程において、無機質中空粒子に適
切な殻を形成することができないためである（発泡工程
における殻の形成メカニズムについては後述する）。こ
れら殻形成金属元素は、金属の形態として含有されるも
のに限らず、酸化物、塩化物、硫化物等の形態で含有さ
れていても構わない。前記殻形成金属元素は非酸化牲雰
囲気と実質的に平衡して低価数イオン状態で非晶質中に
存在するものであればよい。殻形成金属元素を含む添加
物の具体例を挙げれば、ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3，Ｆｅ3 Ｏ4
などである。なお、原料中に、ＳｉＣ，Ｂ4 Ｃ，Ｂ
Ｎ，ＺｒＯ2 などの不溶融体があると、無機質中空粒子
の特性上問題が生じるが、１０％程度までは許容でき
る。
【０００９】次に、この廃棄物の焼却灰を主体とする原
料を非酸化性雰囲気下、特に還元雰囲気下（例えば、Ｃ
Ｏ／ＣＯ2 雰囲気やＨ2 ／Ｈ2 Ｏ雰囲気）で溶融すると
ともに、殻形成金属元素（例えば金属Ｆｅ）を低価数イ
オン状態とする。原料を溶融することにより、各種ガ
ス、特に、Ｈ2 やＨ2 Ｏなどが多量に溶解する。ここ
で、非酸化性雰囲気で原料を溶解するのは、上記のよう
に殻形成金属元素を低価数イオン状態とすること及び酸
化雰囲気よりガスの溶解度が大きいためである。溶融温
度は、焼却灰を主体とする原料に依存するが、通常１２
００〜１５００℃である。
料を非酸化性雰囲気下、特に還元雰囲気下（例えば、Ｃ
Ｏ／ＣＯ2 雰囲気やＨ2 ／Ｈ2 Ｏ雰囲気）で溶融すると
ともに、殻形成金属元素（例えば金属Ｆｅ）を低価数イ
オン状態とする。原料を溶融することにより、各種ガ
ス、特に、Ｈ2 やＨ2 Ｏなどが多量に溶解する。ここ
で、非酸化性雰囲気で原料を溶解するのは、上記のよう
に殻形成金属元素を低価数イオン状態とすること及び酸
化雰囲気よりガスの溶解度が大きいためである。溶融温
度は、焼却灰を主体とする原料に依存するが、通常１２
００〜１５００℃である。
【００１０】次に溶融体を冷却して非晶質体とする。理
論的には冷却雰囲気は還元雰囲気等の非酸化性雰囲気が
よいが、実用的には大気雰囲気で行うことができる。す
なわち、冷却雰囲気が酸化雰囲気であると、殻形成金属
元素が高価数の酸化物に酸化されるため、加熱による発
泡処理時に発泡性が不良となる傾向にある。しかし、冷
却工程で酸化されるのは溶融体の表面のみであるから、
粉砕工程で作られる粒状体の表面は大部分が酸化されて
おらず、従って、大気雰囲気で冷却しても実用上問題が
ない。溶融体は、冷却速度が遅いと結晶質となるので、
１０℃／ｈｒ、特に好ましくは１００℃／ｈｒ程度以上
の冷却速度とするのがよい。得られた非晶質体は、主と
してＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｎａ2 Ｏ
−Ｋ2 Ｏで構成されている。
論的には冷却雰囲気は還元雰囲気等の非酸化性雰囲気が
よいが、実用的には大気雰囲気で行うことができる。す
なわち、冷却雰囲気が酸化雰囲気であると、殻形成金属
元素が高価数の酸化物に酸化されるため、加熱による発
泡処理時に発泡性が不良となる傾向にある。しかし、冷
却工程で酸化されるのは溶融体の表面のみであるから、
粉砕工程で作られる粒状体の表面は大部分が酸化されて
おらず、従って、大気雰囲気で冷却しても実用上問題が
ない。溶融体は、冷却速度が遅いと結晶質となるので、
１０℃／ｈｒ、特に好ましくは１００℃／ｈｒ程度以上
の冷却速度とするのがよい。得られた非晶質体は、主と
してＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｎａ2 Ｏ
−Ｋ2 Ｏで構成されている。
【００１１】次に冷却して得られた非晶質体を粉砕して
粒状体とする。粉砕は、粒状体が０．２〜３ｍｍ程度の
粒度となるようにするのが好ましい。０．２ｍｍ未満で
は発泡工程において粒状体が殻のみとなり、発泡しにく
くなる。３ｍｍを越える場合、殻内部の半溶融物が吹き
出しし易くなるため全体の殻厚さを厚くしなければなら
ない傾向にあるが、殻の厚さを厚くすると内部の発泡部
分が相対的に少なくなり、所望の性能の中空粒子を得る
ことが困難となる。
粒状体とする。粉砕は、粒状体が０．２〜３ｍｍ程度の
粒度となるようにするのが好ましい。０．２ｍｍ未満で
は発泡工程において粒状体が殻のみとなり、発泡しにく
くなる。３ｍｍを越える場合、殻内部の半溶融物が吹き
出しし易くなるため全体の殻厚さを厚くしなければなら
ない傾向にあるが、殻の厚さを厚くすると内部の発泡部
分が相対的に少なくなり、所望の性能の中空粒子を得る
ことが困難となる。
【００１２】そして、粒状体を酸化雰囲気、好ましくは
大気雰囲気で加熱処理して、粒状体表面に粘性の高い領
域（殻）を形成する。これは、粒状体に含まれるＦｅ，
Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎなどによるが、ここでは、その
一例としてＦｅが存在していた場合の挙動について詳し
く述べる。Ｆｅを含有する非晶質体の粘性は、Ｆｅの価
数により粘性が異なり、Ｆｅ+3の形態で存在した方がＦ
ｅ+2の形態で存在するより粘性が高くなる。Ｆｅ+2を含
有する非晶質体の粒状体を酸化雰囲気で加熱すると、非
晶質の粒状体内に存在していたＦｅ+2のうち、表面のＦ
ｅ+2が酸化雰囲気の酸素に触れてＦｅ+3に変化する。一
方において、この反応には酸素が必要なので、粒状体内
部のＦｅ+2はＦｅ+3に変化しない。従って、表面ではＦ
ｅ+3が存在するために粘性が向上して殻を形成し、内部
ではＦｅ+2が存在するために粘性が低くなる。
大気雰囲気で加熱処理して、粒状体表面に粘性の高い領
域（殻）を形成する。これは、粒状体に含まれるＦｅ，
Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｎなどによるが、ここでは、その
一例としてＦｅが存在していた場合の挙動について詳し
く述べる。Ｆｅを含有する非晶質体の粘性は、Ｆｅの価
数により粘性が異なり、Ｆｅ+3の形態で存在した方がＦ
ｅ+2の形態で存在するより粘性が高くなる。Ｆｅ+2を含
有する非晶質体の粒状体を酸化雰囲気で加熱すると、非
晶質の粒状体内に存在していたＦｅ+2のうち、表面のＦ
ｅ+2が酸化雰囲気の酸素に触れてＦｅ+3に変化する。一
方において、この反応には酸素が必要なので、粒状体内
部のＦｅ+2はＦｅ+3に変化しない。従って、表面ではＦ
ｅ+3が存在するために粘性が向上して殻を形成し、内部
ではＦｅ+2が存在するために粘性が低くなる。
【００１３】この状態が達成された後に非晶質体を結晶
体とする。結晶体のガス溶解度が非晶質体よりも極端に
低いことから、結晶体となる過程でガスが放出される。
結晶質化によるガス発生を生じさせると、表面に固い殻
が存在している状態で内部から膨らんで、球形に近い、
流動性に富んだ発泡性の無機質中空粒子を製造すること
ができる。例えば、０．２〜３ｍｍ程度の粒度の粒状体
は、０．３〜５ｍｍ程度の粒度の中空粒子となる。
体とする。結晶体のガス溶解度が非晶質体よりも極端に
低いことから、結晶体となる過程でガスが放出される。
結晶質化によるガス発生を生じさせると、表面に固い殻
が存在している状態で内部から膨らんで、球形に近い、
流動性に富んだ発泡性の無機質中空粒子を製造すること
ができる。例えば、０．２〜３ｍｍ程度の粒度の粒状体
は、０．３〜５ｍｍ程度の粒度の中空粒子となる。
【００１４】ここで、非晶質体を結晶体とするには以下
のように昇温するのがよい。すなわち、非晶質体を核生
成温度域に所定時間保持して結晶核を十分生成せしめた
後、核成長温度域に所定時間保持して結晶成長をはかる
ようにする。核生成温度域をあまりに急速に通過してし
まうような急速昇温をするか、核成長温度域における保
持時間が短すぎるといずれにおいても結晶体とすること
が困難である。これらの温度は焼却灰の種類に依存する
が、例えば、都市ゴミ焼却灰の場合、核生成温度は８５
０℃±１００℃、核成長温度は１０００℃±１００℃で
あり、核生成温度域および核成長温度域の保持時間は５
分以上であることが好ましい。
のように昇温するのがよい。すなわち、非晶質体を核生
成温度域に所定時間保持して結晶核を十分生成せしめた
後、核成長温度域に所定時間保持して結晶成長をはかる
ようにする。核生成温度域をあまりに急速に通過してし
まうような急速昇温をするか、核成長温度域における保
持時間が短すぎるといずれにおいても結晶体とすること
が困難である。これらの温度は焼却灰の種類に依存する
が、例えば、都市ゴミ焼却灰の場合、核生成温度は８５
０℃±１００℃、核成長温度は１０００℃±１００℃で
あり、核生成温度域および核成長温度域の保持時間は５
分以上であることが好ましい。
【００１５】なお、再加熱時に殻が形成されることなく
無機質中空粒子が製造された場合、軽石状の発泡体とな
る。この発泡体は、軽量コンクリートの充填材や、触媒
担体などへの利用分野がある。これに対し、再加熱時に
殻を形成する本発明製造方法によれば、球形に近い無機
質中空粒子を得ることができ、その結果、断熱性や流動
性を付与することができる。
無機質中空粒子が製造された場合、軽石状の発泡体とな
る。この発泡体は、軽量コンクリートの充填材や、触媒
担体などへの利用分野がある。これに対し、再加熱時に
殻を形成する本発明製造方法によれば、球形に近い無機
質中空粒子を得ることができ、その結果、断熱性や流動
性を付与することができる。
【００１６】
（実施例１）Ａ市から発生した都市ごみ焼却灰を炭素電
極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲気（水蒸気１
５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４０〜７０容量
％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）にて、金属Ｆｅ
共存下で１４００℃で溶融し、窒素雰囲気冷却により、
雰囲気ガスを溶解した非晶質体を製造した。表１、Ｎｏ
１に、この非晶質体の化学分析値を示した。この非晶質
体を粉砕して１〜２ｍｍの粒状体を作り、この粒状体を
加熱して発泡処理を行った。発泡処理は、流動床を用い
て行い、多量の大気を送り込んだ状態で９００〜１００
０℃、３０分での熱処理した。この結果、球形の中空粒
子が得られ、Ｘ線回折による相同定の結果、結晶相とし
て、イノ珪酸塩とテトラ珪酸塩が認められた。
極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲気（水蒸気１
５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４０〜７０容量
％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）にて、金属Ｆｅ
共存下で１４００℃で溶融し、窒素雰囲気冷却により、
雰囲気ガスを溶解した非晶質体を製造した。表１、Ｎｏ
１に、この非晶質体の化学分析値を示した。この非晶質
体を粉砕して１〜２ｍｍの粒状体を作り、この粒状体を
加熱して発泡処理を行った。発泡処理は、流動床を用い
て行い、多量の大気を送り込んだ状態で９００〜１００
０℃、３０分での熱処理した。この結果、球形の中空粒
子が得られ、Ｘ線回折による相同定の結果、結晶相とし
て、イノ珪酸塩とテトラ珪酸塩が認められた。
【００１７】次に、製造された中空粒子２０ｇを秤量
し、これを水に入れた５００ｃｃのビーカーに投入して
１０分間放置した後、浮いている粒子を集めて１０５℃
乾燥後の重量を測定して、供試重量２０ｇに対する重量
％（以下、“発泡率”と称する）を算出した。その結
果、発泡率が９２％であった。
し、これを水に入れた５００ｃｃのビーカーに投入して
１０分間放置した後、浮いている粒子を集めて１０５℃
乾燥後の重量を測定して、供試重量２０ｇに対する重量
％（以下、“発泡率”と称する）を算出した。その結
果、発泡率が９２％であった。
【００１８】（比較例１）Ａ市から発生した都市ごみ焼
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、断熱ボック
スに移して徐冷した。この状態で既に、Ｘ線回折による
相同定の結果、結晶相として、イノ珪酸塩とテトラ珪酸
塩が認められた。これを実施例１と同じ方法で粉砕し
て、流動床による熱処理を実施したが、表面の色は、黒
色から茶色に変化したものの、発泡現象は認められなか
った。また、実施例１と同様に発泡率を測定した結果、
７％であった。
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、断熱ボック
スに移して徐冷した。この状態で既に、Ｘ線回折による
相同定の結果、結晶相として、イノ珪酸塩とテトラ珪酸
塩が認められた。これを実施例１と同じ方法で粉砕し
て、流動床による熱処理を実施したが、表面の色は、黒
色から茶色に変化したものの、発泡現象は認められなか
った。また、実施例１と同様に発泡率を測定した結果、
７％であった。
【００１９】（比較例２）Ａ市から発生した都市ごみ焼
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、空気冷却に
より、雰囲気ガスを溶解した非晶質体を製造し、次いで
粉砕して１〜２ｍｍの粒状物質を得、しかる後発泡処理
を行った。発泡処理は、大気雰囲気下１２００℃で行っ
た。この結果、粒子同士が強固に付着して発泡した様子
は認められなかった。そして、Ｘ線回折による相同定の
結果、結晶相が存在せずに非晶質であった。また、実施
例１と同様に水を入れたビーカに投入したところ、全体
が水に沈んだ。
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、空気冷却に
より、雰囲気ガスを溶解した非晶質体を製造し、次いで
粉砕して１〜２ｍｍの粒状物質を得、しかる後発泡処理
を行った。発泡処理は、大気雰囲気下１２００℃で行っ
た。この結果、粒子同士が強固に付着して発泡した様子
は認められなかった。そして、Ｘ線回折による相同定の
結果、結晶相が存在せずに非晶質であった。また、実施
例１と同様に水を入れたビーカに投入したところ、全体
が水に沈んだ。
【００２０】（実施例２）Ｂ市から発生した都市ごみ焼
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、空気冷却に
より、雰囲気ガスを溶解した結果、Ｇehleniteと思われ
る結晶相が析出した。そこで、Ｂ市の焼却灰８０重量部
に対して２０重量部の珪石を添加して再度溶解した。こ
の結果、黒色の非晶質体が得られた。この非晶質体の化
学組成は、表１、Ｎｏ２に示す。この非晶質体を大気雰
囲気下で約１０００℃、１時間の昇温速度で加熱し、１
０００℃で２時間保持した。この結果、発泡粒子同士が
付着した断熱材が得られた。これを、Ｘ線回折による相
同定の結果、結晶相として、イノ珪酸塩（Ｆassaite
相）とテトラ珪酸塩（Ｌabradorite相）が認められた。
この粒子を実施例１と同様に水を入れたビーカに投入し
たところ、全体が水に浮いた。
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、空気冷却に
より、雰囲気ガスを溶解した結果、Ｇehleniteと思われ
る結晶相が析出した。そこで、Ｂ市の焼却灰８０重量部
に対して２０重量部の珪石を添加して再度溶解した。こ
の結果、黒色の非晶質体が得られた。この非晶質体の化
学組成は、表１、Ｎｏ２に示す。この非晶質体を大気雰
囲気下で約１０００℃、１時間の昇温速度で加熱し、１
０００℃で２時間保持した。この結果、発泡粒子同士が
付着した断熱材が得られた。これを、Ｘ線回折による相
同定の結果、結晶相として、イノ珪酸塩（Ｆassaite
相）とテトラ珪酸塩（Ｌabradorite相）が認められた。
この粒子を実施例１と同様に水を入れたビーカに投入し
たところ、全体が水に浮いた。
【００２１】（比較例３）Ｂ市から発生した都市ごみ焼
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、空気冷却に
より、雰囲気ガスを溶解した結果、Ｇehleniteと思われ
る結晶相が析出した。これを大気雰囲気下で約１０００
℃１時間の昇温速度で加熱し、１０００℃で２時間保持
した。この結果、粒子同士が付着したが、粒自体には膨
らんだ形跡がなかった。実施例１と同様に水を入れたビ
ーカに投入したところ、全体が水に沈んだ。
却灰を炭素電極を用いた抵抗加熱式電気炉で非酸化雰囲
気（水蒸気１５〜３５容量％，残気体中，一酸化炭素４
０〜７０容量％，水素１０〜３０容量％，残り窒素）に
て、金属Ｆｅ共存下で１４００℃で溶融し、空気冷却に
より、雰囲気ガスを溶解した結果、Ｇehleniteと思われ
る結晶相が析出した。これを大気雰囲気下で約１０００
℃１時間の昇温速度で加熱し、１０００℃で２時間保持
した。この結果、粒子同士が付着したが、粒自体には膨
らんだ形跡がなかった。実施例１と同様に水を入れたビ
ーカに投入したところ、全体が水に沈んだ。
【００２２】（実施例３）Ａ市から発生した都市ごみ焼
却灰を窒素雰囲気にて、１４００℃で溶融し、急冷して
非晶質体を作製した。これを大気雰囲気下で約１０００
℃１時間の昇温速度で加熱し、１０００℃で２時間保持
した。この結果、発泡体が得られたが、実施例１に示し
たものより、膨らみが悪かった。なお、この発泡体には
イノ珪酸塩とテトラ珪酸塩が認められた。この粒子を実
施例１と同様に水をいれたビーカに投入したところ、全
体が水に浮いた。
却灰を窒素雰囲気にて、１４００℃で溶融し、急冷して
非晶質体を作製した。これを大気雰囲気下で約１０００
℃１時間の昇温速度で加熱し、１０００℃で２時間保持
した。この結果、発泡体が得られたが、実施例１に示し
たものより、膨らみが悪かった。なお、この発泡体には
イノ珪酸塩とテトラ珪酸塩が認められた。この粒子を実
施例１と同様に水をいれたビーカに投入したところ、全
体が水に浮いた。
【００２３】（比較例４）Ａ市から発生した都市ごみ焼
却灰を大気雰囲気にて、１４００℃で溶融し、急冷して
非晶質体を作製した。これを大気雰囲気下で約１０００
℃１時間の昇温速度で加熱し、１０００℃で２時間保持
した。この結果、結晶化しものの発泡体が得られなかっ
た。また、実施例１と同様に水を入れたビーカに投入し
たところ、全体が水に沈んだ。
却灰を大気雰囲気にて、１４００℃で溶融し、急冷して
非晶質体を作製した。これを大気雰囲気下で約１０００
℃１時間の昇温速度で加熱し、１０００℃で２時間保持
した。この結果、結晶化しものの発泡体が得られなかっ
た。また、実施例１と同様に水を入れたビーカに投入し
たところ、全体が水に沈んだ。
【００２４】
【表１】 なお、本発明は、焼却灰に限らず転炉滓に適用すること
も可能である。
も可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非晶質から結晶質に変化する際に溶解度の変化に起因し
てガスを放出する現象と、酸化されて低価数イオン状態
から高価数イオン状態に変化するとその粘性が高くなる
という現象を利用して、廃棄物の焼却灰から無機質中空
粒子（発泡体）を製造することができる。したがって、
本発明によれば、原料が廃棄物なので発泡体を安価に製
造することができ、またリサイクル可能である。さら
に、ガス溶解度を高めるために圧力をかける必要がない
ので、簡単に製造することができる。
非晶質から結晶質に変化する際に溶解度の変化に起因し
てガスを放出する現象と、酸化されて低価数イオン状態
から高価数イオン状態に変化するとその粘性が高くなる
という現象を利用して、廃棄物の焼却灰から無機質中空
粒子（発泡体）を製造することができる。したがって、
本発明によれば、原料が廃棄物なので発泡体を安価に製
造することができ、またリサイクル可能である。さら
に、ガス溶解度を高めるために圧力をかける必要がない
ので、簡単に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−87677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−164667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−164668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−37448（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 5/00 - 5/06 C04B 18/00 - 18/30 C04B 38/00 - 38/10 C03B 19/08
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆｅ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ及びＺｎのいず
れか１種以上を少なくとも０．８重量％含有する廃棄物
の焼却灰を主体とする原料を用意する工程と、この廃棄
物の焼却灰を主体とする原料を非酸化性雰囲気下で溶融
せしめて溶融体とする溶融工程と、前記溶融体を冷却し
て非晶質体とする冷却工程と、前記非晶質体を粉砕して
粒状体とする粉砕工程と、前記非晶質体の粒状体を酸化
雰囲気下で加熱し、雰囲気ガスと非晶質体を反応せしめ
て殻状物質を形成させるとともにガスを放出させて発泡
処理する工程と、を備えたことを特徴とする無機質中空
粒子の製造方法。 - 【請求項２】 前記非酸化性雰囲気を還元雰囲気とし、
前記酸化雰囲気を大気雰囲気とすることを特徴とする請
求項１記載の無機質中空粒子の製造方法。 - 【請求項３】 前記粒状体の粒度を０．２〜３ｍｍとす
ることを特徴とする請求項１または２に記載の無機質中
空粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27545295A JP3254986B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 無機質中空粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27545295A JP3254986B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 無機質中空粒子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110483A JPH09110483A (ja) | 1997-04-28 |
| JP3254986B2 true JP3254986B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=17555729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27545295A Expired - Fee Related JP3254986B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 無機質中空粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254986B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5367280B2 (ja) * | 2008-03-04 | 2013-12-11 | 一般財団法人電力中央研究所 | 発泡体材料の製造システム及び製造方法 |
-
1995
- 1995-10-24 JP JP27545295A patent/JP3254986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09110483A (ja) | 1997-04-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |