JP3368166B2 - Method for producing hollow particles - Google Patents

Method for producing hollow particles

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JP3368166B2
JP3368166B2 JP02265897A JP2265897A JP3368166B2 JP 3368166 B2 JP3368166 B2 JP 3368166B2 JP 02265897 A JP02265897 A JP 02265897A JP 2265897 A JP2265897 A JP 2265897A JP 3368166 B2 JP3368166 B2 JP 3368166B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ焼却灰、
下水汚泥の焼却灰、石炭灰、転炉滓などの廃棄物を主体
とする原料を用いて軽量建材やフイルター材料などに用
いられる中空粒子を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for producing hollow particles used for lightweight building materials, filter materials, etc., using raw materials mainly composed of incinerated ash of sewage sludge, coal ash, converter slag and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】軽量建材などに用いられる中空粒子の代
表的な原料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H2 Oを主体とした火山性ガスを内蔵
した非晶質体であり、シラスを加熱すると、溶解してい
たH2 Oが発泡源となって中空粒子が製造されている。
この天然シラスでは、風化作用を受け、表層で高粘性、
内部で低粘性が達成されることによって球形に近い発泡
体を得ている。
2. Description of the Related Art Natural shirasu produced in Kyushu is a typical raw material for hollow particles used for lightweight construction materials.
This natural shirasu is an amorphous body containing volcanic gas mainly containing H2O, and when the shirasu is heated, the dissolved H2O serves as a foaming source to produce hollow particles.
This natural shirasu is weathered and highly viscous on the surface.
By achieving low viscosity inside, a foam close to a sphere is obtained.

【0003】他方、先に提案した特願平7−27545
2号では、Fe、Cu、Ti、Mnを最低0.8wt%
含むスラグを溶解する際、前述の陽イオンを低原子価数
状態にせしめて、粉砕後に酸化雰囲気で再加熱すること
によって、陽イオンを高価数にせしめ結晶核の作用をさ
せて、表層に高結晶化された殻状物質を形成させて中空
粒子を得ている。
On the other hand, the previously proposed Japanese Patent Application No. 7-27545.
In No. 2, Fe, Cu, Ti, and Mn are at least 0.8 wt%
When the slag containing it is dissolved, the cations are made to have a low valence number and reheated in an oxidizing atmosphere after crushing, making the cations an expensive number and causing them to act as crystal nuclei, and to make the surface layer high. Hollow particles are obtained by forming a crystallized shell material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】先に提案した特願平7
−275452号で見い出された陽イオンの限定は、結
晶化作用即ち殻形成に関する内容であり、スラグ組成に
ついて十分なものではない。即ち、特願平7−2754
52号では、還元雰囲気では、各種ガス、特にH2 やH
2 Oが多量に溶解するとしているが、本来、スラグ組成
によって、溶解するガス量が異なってくるのは当然のこ
とであり、各種組成のばらつきを有する廃棄物を出発物
質とした場合には、スラグ全体の組成をどのように選択
すれぱよいかの指針は皆無であった。
[Problems to be Solved by the Invention] Japanese Patent Application No. 7 proposed above
The cation limitation found in -275452 relates to crystallization or shell formation and is not sufficient for slag composition. That is, Japanese Patent Application No. 7-2754
In No. 52, in the reducing atmosphere, various gases, especially H2 and H
Although it is said that a large amount of 2 O is dissolved, it is natural that the amount of gas to be dissolved is originally different depending on the slag composition, and when waste having various composition variations is used as the starting material, There was no guidance on how to choose the composition of the whole slag.

【0005】そこで、本発明の目的は、溶解ガスを多く
含有することができ、しかも酸化雰囲気下で加熱した際
に殻を形成することをできる組成について提供すること
である。
Therefore, an object of the present invention is to provide a composition which can contain a large amount of dissolved gas and can form a shell when heated in an oxidizing atmosphere.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、廃
棄物を主体とする原料を非酸化性雰囲気下で溶融せしめ
溶融体とする溶融工程と、前記溶融体を冷却してFeを
2.3重量%以上8.0重量%以下含有した非晶質体と
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0.2〜3mm粒状体とする粉砕工程と、前記非晶質
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て、好ましくは0.3〜
5mmの中空粒子を製造する方法である。また、非晶質
体のCaO/SiO2 の重量比が0.2以上0.53以
下の組成を有するものである。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention relates to a melting step of melting a raw material mainly composed of a waste in a non-oxidizing atmosphere to form a melt, and cooling the melt to reduce Fe to 2. A cooling step to obtain an amorphous body containing 3% by weight or more and 8.0% by weight or less; a pulverization step to pulverize the amorphous body into a granular body preferably having a particle size of 0.2 to 3 mm; Heating the particulate body in an oxidizing atmosphere, reacting the atmospheric gas with the amorphous body to form a shell-like substance, and releasing the gas to perform the foaming treatment, preferably 0.3 to
This is a method for producing hollow particles of 5 mm. Further, it has a composition in which the weight ratio of CaO / SiO2 in the amorphous form is 0.2 or more and 0.53 or less.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
先ず、本発明で基本となるスラグ要件について述べる。
スラグには、3つの基本要件を満足しなくてはならな
い。即ち、第一に、スラグは工業的に安易な方法で製造
するために、低温で溶解できうる組成であること、第二
に、溶解スラグにガス成分が溶解し、冷却時に非晶質と
なること、第三に、再加熱時に結晶化してスラグからガ
スを放出し、殻を形成して表層に高粘性、内部に低粘性
の状態を作ることが基本の要件である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below.
First, the slag requirement that is the basis of the present invention will be described.
The slag must meet three basic requirements. That is, firstly, since the slag is manufactured by an industrially easy method, it has a composition that can be melted at a low temperature. Secondly, the gas component is dissolved in the molten slag and becomes amorphous when cooled. Thirdly, the basic requirement is to crystallize at the time of reheating and release gas from the slag to form a shell to create a highly viscous state in the surface layer and a low viscous state inside.

【0008】本発明では、第一及び第二の要件を満たす
ために、非晶質体のCaO/SiO2 の重量比を0.2
〜0.53とするのが実用的である。先ず、第一に、工
業的に安易な方法、即ち、1500℃以下、好ましく
は、1350℃以下の低温で、均一な融液が形成されな
くてはならない。Al2 O3 /SiO2 の量にもよる
が、Al2 O3 /SiO2 が0.2から0.5の範囲で
あれば、CaO/SiO2 を0.2以上にする必要があ
る。都市ゴミ焼却灰も石炭灰もAl2 O3 /SiO2 が
0.2〜0.5の範囲に入り、第一の工業的溶解の観点
からCaO/SiO2 を0.2以上を必要とする。
In the present invention, in order to satisfy the first and second requirements, the weight ratio of CaO / SiO2 of the amorphous body is 0.2.
It is practical to set to 0.53. First of all, a uniform melt must be formed by an industrially easy method, that is, at a low temperature of 1500 ° C. or lower, preferably 1350 ° C. or lower. Depending on the amount of Al2 O3 / SiO2, if Al2 O3 / SiO2 is in the range of 0.2 to 0.5, CaO / SiO2 must be 0.2 or more. Al2 O3 / SiO2 is in the range of 0.2 to 0.5 for both municipal waste incineration ash and coal ash, and CaO / SiO2 needs to be 0.2 or more from the first industrial melting point of view.

【0009】第二の要件は、還元雰囲気などの非酸化性
雰囲気でガスを多量に溶解したスラグをスラグ内に閉じ
込めた状態とすることが必要であり、具体的には冷却し
て非晶質スラグにする点である。各種スラグについて検
討した結果、冷却時に生成する主たる結晶相は、Gehlen
ite 相(2CaOSiO2 Al2 O3 )であり、結晶化
温度は、700℃〜1000℃である。このGehlenite
相が生成しないようなスラグ組成とすることが第二の要
件である。これは、発泡原理と密接に関係するので、先
ず、発泡原理について触れておく。
The second requirement is that the slag in which a large amount of gas is dissolved in a non-oxidizing atmosphere such as a reducing atmosphere is confined in the slag, and more specifically, it is cooled to be amorphous. It is a point to make slag. As a result of investigating various slags, the main crystalline phase generated during cooling is Gehlen.
It is an ite phase (2CaOSiO2 Al2 O3) and has a crystallization temperature of 700 ° C to 1000 ° C. This Gehlenite
The second requirement is to have a slag composition that does not form a phase. Since this is closely related to the foaming principle, the foaming principle will be mentioned first.

【0010】非晶質には、構造的に原子間にガス分子が
入り込める隙間が多く存在するが、結晶には、構造が密
でガス分子が入り込みことはできない。ガス分子が溶け
込んだ非晶質を結晶化させると、溶解していたガスは、
結晶化の進行とともに結晶化していない残部の非晶質相
に移動し、非晶質相のガス飽和溶解度を越えた時点で、
泡としてガラスから系外に放出される。一方、非晶質体
のガス溶解度は、一般的に還元雰囲気の方が酸化雰囲気
より大きく、前述したガス放出を一層効果的に進めるた
めには、非晶質体にガスを溶解させる時は還元雰囲気、
結晶化させる時は酸化雰囲気とすることが必要である。
Structurally, there are many gaps between atoms in which gas molecules can enter in an amorphous state, but in a crystal, gas molecules cannot enter due to their dense structure. When an amorphous material in which gas molecules are dissolved is crystallized, the dissolved gas becomes
As the crystallization progresses, it moves to the remaining non-crystallized amorphous phase, and when it exceeds the gas saturation solubility of the amorphous phase,
It is released from the glass as bubbles outside the system. On the other hand, the gas solubility of an amorphous material is generally larger in a reducing atmosphere than in an oxidizing atmosphere, and in order to more effectively promote the above-mentioned gas release, the gas should be reduced when the gas is dissolved in the amorphous material. atmosphere,
When crystallizing, it is necessary to use an oxidizing atmosphere.

【0011】即ち、冷却過程においてスラグが結晶化す
ることは、冷却時に溶融体に溶け込んだガス成分を失わ
せる結果となり、酸化雰囲気で再加熱しても発泡しない
ことになってしまう。従って、溶融体を冷却して非晶質
体とする冷却工程が重要となる。
That is, the crystallization of the slag in the cooling process results in the loss of the gas component dissolved in the melt during cooling, and the foaming does not occur even when reheated in an oxidizing atmosphere. Therefore, a cooling step of cooling the melt to an amorphous body is important.

【0012】溶融体を冷却した場合に、冷却速度が高け
れば非晶質体が得られ、低ければ結晶質になりやすいの
が一般的である。従って、非晶質体が得られる組成範囲
を限定するためには、冷却速度を決定しなければ意味の
無いこととなってしまう。工業的に溶融スラグを冷却す
る方法は、溶融スラグを耐熱製のパンに受け、そのまま
冷却する方法である。そこで、発明者らは、現実的な冷
却速度を見積るために、SiO2 が45重量%、Al2
O3 が18重量%、CaOが21重量%であるスラグを
1450℃で溶解させて、大きさ800×1200mm
の水冷の鉄製パンに厚さ300mm流し込み、表面から
約100mmの時点でのスラグの冷却速度を測定した。
この結果、1100℃から900℃までが13℃/mi
nの冷却速度で、900℃から700℃は、8℃/mi
nであった。前述した冷却速度で非晶質体を得ることが
できるスラグの組成範囲が、第二のスラグ要件である。
この冷却条件では、CaO/SiO2 が0.53を超え
ると冷却中にGehlenite 相が生成されてしまい、スラグ
が結晶化してしまう。
When the melt is cooled, an amorphous body is generally obtained when the cooling rate is high, and a crystalline body is apt to be formed when the cooling rate is low. Therefore, in order to limit the composition range in which the amorphous body is obtained, it is meaningless unless the cooling rate is determined. The industrially cooling method of the molten slag is a method of receiving the molten slag in a heat-resistant pan and cooling it as it is. Therefore, in order to estimate a realistic cooling rate, the inventors have found that SiO2 is 45% by weight and Al2 is
Slag containing 18% by weight of O3 and 21% by weight of CaO is melted at 1450 ° C to obtain a size of 800 x 1200 mm.
It was poured into a water-cooled iron pan having a thickness of 300 mm, and the cooling rate of the slag at about 100 mm from the surface was measured.
As a result, 13 ° C / mi from 1100 ° C to 900 ° C
n at a cooling rate of 900 ° C. to 700 ° C. is 8 ° C./mi
It was n. The second slag requirement is the composition range of the slag capable of obtaining the amorphous body at the cooling rate described above.
Under this cooling condition, if CaO / SiO2 exceeds 0.53, a Gehlenite phase will be generated during cooling and the slag will crystallize.

【0013】工業的には、溶融したスラグをスラグ畑で
放冷する場合がある。この場合、前述の場合に比べてか
なり徐冷することとなり、非晶質に対して不利となる。
この状態を模擬的に再現するために、断熱ボックス内で
スラグを冷却させた実験を行い、1100℃〜900℃
が、4℃/minで900℃〜700℃が2℃/min
の冷却速度を実現させた。この徐冷スラグでも、CaO
/SiO2 が0.47以下においては良好な非晶質体が
得られた。即ち、安価に冷却できうる速度であって非晶
質が安定的に得られるCaO/SiO2 の値は、0.4
7以下である。
Industrially, molten slag may be left to cool in a slag field. In this case, the cooling is considerably slower than in the case described above, which is disadvantageous to amorphous.
In order to reproduce this state in a simulated manner, we conducted an experiment in which the slag was cooled in an adiabatic box, and performed 1100 ° C to 900 ° C.
However, 900 ° C to 700 ° C is 2 ° C / min at 4 ° C / min
Realized the cooling rate of. Even with this slow cooling slag, CaO
When / SiO2 was 0.47 or less, a good amorphous material was obtained. That is, the value of CaO / SiO2 at which the amorphous silicon can be stably obtained at a rate that can be cooled at low cost is 0.4.
It is 7 or less.

【0014】このように、非晶質体が安定的に得られる
CaO/SiO2 の値は、冷却速度によって変動する
が、実用的には0.53以下である。勿論、冷却速度を
高めても何ら問題はない。
As described above, the value of CaO / SiO2 at which an amorphous material is stably obtained varies depending on the cooling rate, but is practically 0.53 or less. Of course, there is no problem even if the cooling rate is increased.

【0015】次に、前述の第三の要件、すなわち非晶質
体からガスが放出されて軽石状の粒子になってしまうの
を回避し、発泡ガスによって中空粒子を作製するために
は、ガスを担持できうる殻状物質を形成する必要があ
る。すなわち、結晶化に伴い、表層に高結晶化した高粘
性層、内部に低粘性層を有することが中空粒子を作製す
るうえに重要である。このために、本発明では、FeO
換算でFeを2.3wt%〜8wt%とする。
Next, the third requirement mentioned above, that is, in order to avoid the release of gas from an amorphous body to form pumice-like particles and to produce hollow particles by foaming gas, It is necessary to form a shell-like substance capable of supporting the. That is, it is important for producing hollow particles to have a highly crystallized high-viscosity layer on the surface layer and a low-viscosity layer inside thereof as the crystallization progresses. For this reason, in the present invention, FeO
Fe is 2.3 wt% to 8 wt% in terms of conversion.

【0016】この具体的な作用については、特願平7−
275452号と同じであるが、最も安価で廃棄物に多
く含まれるFeをFeO換算で2.3wt%以上含有す
ると殻形成にとって十分なものととなる。
Regarding this specific action, Japanese Patent Application No. 7-
Although it is the same as No. 275452, if the Fe content, which is the cheapest and is contained in a large amount in waste, is 2.3 wt% or more in terms of FeO, it becomes sufficient for shell formation.

【0017】スラグ中のFe原子は、還元雰囲気で溶解
させると通常Fe+2の形で存在する。酸化雰囲気で加熱
すると、Fe+2からFe+3に変化し、Fe+3が結晶核の
役割を果たして表層が高結晶化した高粘性層を形成する
のである。
The Fe atoms in the slag usually exist in the form of Fe +2 when dissolved in a reducing atmosphere. Upon heating in an oxidizing atmosphere, changes from Fe +2 to Fe +3, is to form a highly viscous layer surface is highly crystallized Fe +3 is a role of the crystal nuclei.

【0018】殻の厚みは、含有するFeO量によって変
化するが、FeOが1wt%含有するスラグで10〜3
0μmの殻を形成され、FeOが8wt%では、200
〜500μmの殻を形成する。FeOが2.3wt%未
満であると、殻の厚みが薄すぎて発泡処理中に容易に破
損して、内部の低粘度スラグを殻で保持出来なくなって
しまい殻の外に内部の低粘度スラグが流れ出してしまい
中空粒子を得ることができない。FeOが2.3wt%
含有するスラグで40〜70μmの殻を形成するために
0.2〜2mm程度のスラグを保持できうる十分な厚さ
を有することとなる。一方、FeOが8wt%を越える
と殻が厚くなりすぎて事実上発泡しなくなってしまう。
The thickness of the shell varies depending on the amount of FeO contained, but is 10 to 3 for slag containing 1 wt% FeO.
When a shell of 0 μm is formed and FeO is 8 wt%, it is 200
Form ˜500 μm shells. When FeO is less than 2.3 wt%, the shell is too thin and is easily damaged during the foaming process, so that the low viscosity slag inside cannot be held by the shell and the low viscosity slag inside the shell is not retained. However, hollow particles cannot be obtained. FeO is 2.3 wt%
In order to form a shell of 40 to 70 μm with the contained slag, the slag has a sufficient thickness to hold the slag of about 0.2 to 2 mm. On the other hand, if the FeO content exceeds 8 wt%, the shell becomes too thick and virtually no foaming occurs.

【0019】上記3要件を満足したスラグから中空粒子
を作製する方法について、以下に述べる。まず、廃棄物
としては、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥の焼却灰、石炭
灰、転炉滓などが広く利用できる。これら廃棄物を主体
とする原料を非酸化性雰囲気下で溶融せしめ溶融体とす
る溶融工程では、Fe+2価が安定に存在できうる酸素分
圧で溶解することが望ましい。Fe+2価は安定な酸素分
圧の範囲に制御することが困難な場合には、金属Feが
安定な酸素分圧で溶解し、金属のFeを共存させること
によって達成することができる。溶解時に雰囲気は、C
Oガス、H2 ガス、N2 ガス、H2 Oガスに富む雰囲気
で溶解し、ガスをスラグに溶解させる。雰囲気の制御が
極めて困難な場合には、原料に水ガラスを添加し、カー
ボンを共存させたN2 雰囲気で溶解することで、H2 O
ガスを多く溶解したスラグを作製することもできる。
A method for producing hollow particles from slag satisfying the above three requirements will be described below. First, as the waste, municipal waste incineration ash, sewage sludge incineration ash, coal ash, converter slag, etc. can be widely used. In the melting step of melting these raw materials mainly composed of waste materials in a non-oxidizing atmosphere to form a melt, it is desirable that the Fe +2 valence is dissolved at an oxygen partial pressure capable of stably existing. When it is difficult to control the Fe +2 valence within a range of stable oxygen partial pressure, metallic Fe can be dissolved by stable oxygen partial pressure and coexistent with metallic Fe. At the time of melting, the atmosphere is C
It is dissolved in an atmosphere rich in O gas, H2 gas, N2 gas, and H2 O gas, and the gas is dissolved in slag. If it is extremely difficult to control the atmosphere, add water glass to the raw material and melt it in an N2 atmosphere in which carbon coexists.
It is also possible to produce a slag in which a large amount of gas is dissolved.

【0020】前記溶融体を冷却して非晶質体とする冷却
工程では、1100℃〜900℃まで4℃/min、9
00℃〜700℃を2℃/min以上の冷却速度で冷却
し、非晶質体を作製するのがよい。この時のスラグ組成
は、上述のようにFeをFeO換算で2.3重量%以上
8.0重量%以下含有する必要があり、CaO/SiO
2 の重量%比が0.2以上0.53以下であることが好
ましい。
In the cooling step of cooling the melt to an amorphous body, 1100 ° C. to 900 ° C., 4 ° C./min, 9
It is preferable to cool from 00 ° C. to 700 ° C. at a cooling rate of 2 ° C./min or more to produce an amorphous body. The slag composition at this time must contain Fe in an amount of 2.3% by weight or more and 8.0% by weight or less in terms of FeO as described above.
The weight% ratio of 2 is preferably 0.2 or more and 0.53 or less.

【0021】前記非晶質体を粉砕して粒状体とする粉砕
工程では、0.2mm〜3mmに粉砕する。Fe量がF
eO換算で5〜8wt%の範囲では、1〜3mm、Fe
O換算で2.3〜5wt%では、0.2〜2mmに粉砕
するのが好ましい。非晶質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では、
Fe+3価が安定な雰囲気、大気雰囲気で焼成すること。
また、粒子同士が接触してくっつく場合には、適時粒径
50μm以上のアルミナのような粉体中に埋没させて発
泡処理を行い、発泡後にアルミナ粒子と発泡体を篩で分
離する。また、ロータリーキルンのように、スラグを回
転させながら発泡処理を行うことで回避することができ
る。なお、溶融体を多量の水で吹き飛ばす、即ち、水砕
によって、前述した冷却工程と粉砕工程を同時に行うこ
ともできる。
In the pulverization step of pulverizing the amorphous body into a granular body, it is pulverized to 0.2 mm to 3 mm. Fe amount is F
In the range of 5 to 8 wt% in terms of eO, 1 to 3 mm, Fe
When it is 2.3 to 5 wt% in terms of O, it is preferable to grind to 0.2 to 2 mm. Heating the amorphous body in an oxidizing atmosphere,
In the step of reacting the atmospheric gas and the amorphous body to form a shell-like substance and releasing the gas to perform the foaming treatment,
Baking in an atmosphere in which the Fe +3 value is stable and in the air.
When the particles come into contact with each other and stick to each other, the particles are appropriately immersed in a powder such as alumina having a particle size of 50 μm or more to perform a foaming treatment, and after foaming, the alumina particles and the foam are separated with a sieve. Further, it can be avoided by performing the foaming process while rotating the slag like a rotary kiln. It is also possible to blow off the melt with a large amount of water, that is, to perform the cooling step and the crushing step at the same time by water granulation.

【0022】[0022]

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 (実施例1)K市から発生した都市ゴミ焼却灰とCaO
を所定割合で配合し、炭素電極を用いた抵抗加熱式電気
炉で非酸化寡囲気(水蒸気15〜35%、残り気体中、
一酸化炭素40〜70vol%、水素10〜30vol
%、残り窒素)にて、金属Fe共存下で1450℃で溶
融し、大きさ800×1200mmの水冷の鉄製パンに
厚さ300mm流し込み冷却した。この時の冷却速度
は、1100℃から900℃までが約12〜18分、9
00℃から700℃は、25〜32分であった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. (Example 1) Urban waste incineration ash and CaO generated from K city
In a predetermined proportion, and in a resistance heating type electric furnace using a carbon electrode, non-oxidizing atmosphere (water vapor 15-35%, remaining gas,
Carbon monoxide 40-70vol%, hydrogen 10-30vol
%, The remaining nitrogen) was melted at 1450 ° C. in the presence of metallic Fe, and was poured into a water-cooled iron pan having a size of 800 × 1200 mm to a thickness of 300 mm to be cooled. At this time, the cooling rate from 1100 ° C to 900 ° C is about 12 to 18 minutes, 9
The temperature from 00 ° C to 700 ° C was 25 to 32 minutes.

【0023】得られたスラグ組成を表1に示す。このス
ラグを1〜2mmに粉砕して、100gを計り取り、2
00ccのメスシリンダーを用いて100回タップ密度
を求めた。スラグ1重量部に対して3重量部の粒径30
0μm以下のアルミナ粉を乾式混合し、酸化雰囲気で1
000℃、1050℃で30分間熱処理した。熱処理し
たスラグとアルミナ混合物を1mmの篩を用いて、篩上
の発抱スラグと篩下のアルミナに分離した。得られた発
泡スラグを100g計り取り、200ccのメスシリン
ダーを用いて100回タップ密度を求めた.熱処理前後
のタップ密度の比からスラグの発泡率を求めた。
The slag composition thus obtained is shown in Table 1. Grind this slag to 1-2 mm, weigh 100 g, and
The tap density was determined 100 times using a 00 cc graduated cylinder. 3 parts by weight of particle size 30 for 1 part by weight of slag
Dry mix alumina powder of 0 μm or less, and
Heat treatment was performed at 000 ° C. and 1050 ° C. for 30 minutes. The heat-treated slag / alumina mixture was separated into slag-bearing slag on the sieve and alumina under the sieve using a 1 mm sieve. 100 g of the obtained foamed slag was weighed and the tap density was determined 100 times using a 200 cc graduated cylinder. The foaming rate of the slag was obtained from the ratio of the tap density before and after the heat treatment.

【0024】図1には、K3、K4、K5、K6スラグ
のX線回折図形を示す。CaO/SiO2 の値が0.5
3までは非晶質体が得られるが、それ以上ではGehlenit
e 相が析出した。表2には、FeO含有量と塩基度、発
泡率を示した。FeO含有量2.3%以上、C/Sが
0.53以下のスラグは、発泡率150%を越えた。
FIG. 1 shows X-ray diffraction patterns of K3, K4, K5 and K6 slags. CaO / SiO2 value is 0.5
Amorphous products can be obtained up to 3, but above that Gehlenit
The e phase was precipitated. Table 2 shows the FeO content, basicity, and foaming rate. The slag having an FeO content of 2.3% or more and a C / S of 0.53 or less had a foaming ratio of more than 150%.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 (実施例2)Y市から発生した都市ゴミ焼却灰とCaO
を所定割合で配合し、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%、残り気体中、
一酸化炭素40〜70vol%、水素10〜30vol
%、残り窒素)にて、金属Fe共存下で1450℃で溶
融し、断熱ボックス内で冷却させて作製した。この場合
の冷却速度は、1100℃〜900℃が、45〜62分
で900℃〜700℃が82〜117分であった。
[Table 2] (Example 2) Urban waste incineration ash and CaO generated from Y city
In a predetermined proportion, and in a resistance heating type electric furnace using a carbon electrode in a non-oxidizing atmosphere (water vapor 15 to 35%, in the remaining gas,
Carbon monoxide 40-70vol%, hydrogen 10-30vol
%, Remaining nitrogen), melted at 1450 ° C. in the coexistence of metallic Fe, and cooled in an adiabatic box. In this case, the cooling rate was 1100 ° C to 900 ° C for 45 to 62 minutes, and 900 ° C to 700 ° C for 82 to 117 minutes.

【0027】得られたスラグ組成を表3に示す。実施例
1と同様の方法でスラグの発泡率を求めた。図2には、
種々の組成を有するスラグを1450℃で溶解、断熱ボ
ックス内で冷却させて作製したスラグのX線回折図形を
示す。CaO/SiO2 の値が0.517以上ではGehl
enite 相が析出した。表4には、FeO含有量と塩基
度、発泡率の結果を示した。CaO/SiO2(C/
S)が0.47以下では、発泡率150%を越える値と
なった。
The obtained slag composition is shown in Table 3. The foaming rate of the slag was obtained by the same method as in Example 1. In Figure 2,
The X-ray-diffraction pattern of the slag produced by melt | dissolving the slag which has various compositions at 1450 degreeC, and making it cool in a heat insulation box is shown. When the value of CaO / SiO2 is 0.517 or more, Gehl
The enite phase precipitated. Table 4 shows the results of FeO content, basicity, and foaming rate. CaO / SiO2 (C /
When S) was 0.47 or less, the foaming rate exceeded 150%.

【0028】[0028]

【表3】 [Table 3]

【0029】[0029]

【表4】 (実施例3)K市から発生した都市ゴミ焼却灰を、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%、残り気体中、一酸化炭素40〜70vo
l%、水素10〜30vol%、残り窒素)にて、金属
Fe共存下で1450℃で溶融し、空冷した。
[Table 4] (Example 3) Municipal refuse incineration ash generated from K city was heated in a resistance heating type electric furnace using a carbon electrode in a non-oxidizing atmosphere (water vapor 15-35%, residual gas, carbon monoxide 40-70 vo).
1% hydrogen, 10 to 30 vol% hydrogen, and remaining nitrogen), melted at 1450 ° C. in the presence of metallic Fe, and cooled in air.

【0030】得られたスラグ組成を表5に示す。スラグ
は、非晶質体であり、実施例1と同様の発泡試験を行っ
た結果、発泡率は1000℃で254%、1050℃で
347%であり、Fe含有量(FeO換算値)が3.5
%であり、発泡性良好であった。
The slag composition obtained is shown in Table 5. The slag was an amorphous material, and as a result of the same foaming test as in Example 1, the foaming rate was 254% at 1000 ° C. and 347% at 1050 ° C., and the Fe content (FeO conversion value) was 3. .5
%, And the foamability was good.

【0031】このスラグだけをカーボン坩堝に入れ、1
450℃窒素雰囲気下で1時間から24時間溶解するこ
とによって、スラグ中に含有するFeOを金属Feとし
て沈降させ、冷却後粉砕し磁選してFeO含有量を溶解
時間でコントロールされたスラグを作製した。
Put only this slag in a carbon crucible, 1
The FeO contained in the slag was precipitated as metallic Fe by melting in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 1 to 24 hours, crushed after cooling and magnetically separated to produce a slag whose FeO content was controlled by the melting time. .

【0032】この再溶解スラグを用いて実施例1と同様
の発泡試験を行った。得られたスラグのFeの含有量
(FeO換算)と発泡率の結果は表6に示すように、
2.3wt%以上で発泡率150%を越える値となっ
た。
A foaming test similar to that of Example 1 was conducted using this remelted slag. The results of the Fe content (FeO conversion) and the foaming rate of the obtained slag are as shown in Table 6,
When it was 2.3 wt% or more, the foaming rate exceeded 150%.

【0033】[0033]

【表5】 [Table 5]

【0034】[0034]

【表6】 [Table 6]

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、溶解ガスを多く含有す
ることができ、しかも酸化雰囲気下で加熱した際に殻を
形成することをでき、良好な中空粒子を製造することが
できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a large amount of dissolved gas can be contained, a shell can be formed when heated in an oxidizing atmosphere, and good hollow particles can be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で求めたK3、K4、K5、K6スラ
グのX線回折図形を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of K3, K4, K5, and K6 slags obtained in Example 1.

【図2】実施例2で求めた種々の組成を有するスラグを
1450℃で溶解、断熱ポックス内で冷却させて作製し
たスラグのX線回折図形を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing X-ray diffraction patterns of slags prepared by melting slags having various compositions obtained in Example 2 at 1450 ° C. and cooling them in an adiabatic pox.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 一雄 神奈川県横浜市鶴見区小野町61番1号 エヌケーケープラント建設株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 38/00 - 38/10 C04B 5/00 - 5/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Yamagishi 61-1 Ono-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa NK Plant Construction Co., Ltd. (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C04B 38 / 00-38/10 C04B 5/00-5/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 廃棄物を主体とする原料を非酸化性雰囲
気下で溶融せしめ溶融体とする溶融工程と、前記溶融体
を冷却してFeをFeO換算で2.3重量%以上8.0
重量%以下含有した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中
空粒子の製造方法。
1. A melting step of melting a raw material mainly composed of waste in a non-oxidizing atmosphere to form a melt, and cooling the melt to convert Fe into 2.3 wt% or more in terms of FeO and 8.0.
A cooling step to obtain an amorphous body containing less than or equal to wt%; a pulverizing step to pulverize the amorphous body into a granular body; And a step of reacting the particles to form a shell-like substance and releasing gas to perform a foaming treatment.
【請求項2】 前記非晶質体のCaO/SiO2 の重量
比が0.2以上0.53以下の組成を有することを特徴
とする請求項1に記載の中空粒子の製造方法。
2. The method for producing hollow particles according to claim 1, wherein the amorphous body has a CaO / SiO2 weight ratio of 0.2 or more and 0.53 or less.
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