JP5194202B2 - 高強度ガラス質バルーンの製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、8MPaで1分間の静水加圧後の静水圧浮揚率(%)とは、VSI研究会発行「新時代を築く火山噴出物」のVSI研究会規格に記載されているシラスバルーンの耐圧強度を示すファクターであって、シラスバルーンの耐圧強度を表わす実用化されている規格として唯一のものである。以下の方法により測定されるものである。
次いで、耐圧容器を密閉し、1分間以上かけて、その内部圧力を8MPaまで昇圧し、そのまま1分間以上保持したのち、耐圧容器を開放し、試料容器を取り出す。次に試料容器の内容物すべてを浮沈分離器に移し、浮揚物と沈降物が完全に分離した後、浮揚物を、るつぼ形ガラスろ過器に流し入れ、吸引ろ過する。次いで、このるつぼ形ガラスろ過器を105±2℃で8時間以上乾燥する。この操作を2回繰り返す。それぞれについて次の式に従って、静水圧浮揚率H(質量%)を求め、2回の測定値を平均して8MPaで1分間の静水加圧後の静水圧浮揚率とする。
H=[(m1−m0)/S]×100
ただし、m1は、ガラスろ過器及び水中浮揚試料の全質量(g)、m0は空のガラスろ過器の質量(g)、Sは試料の質量である。
この高温乾燥は、電気炉、熱風乾燥炉などを用い、350〜500℃という比較的高温に加熱することによって行われる。この高温乾燥は、乾燥物の高温含水量が0.8〜1.8質量%、好ましくは1.0〜1.7質量%になるまで所定の保持時間で行う必要がある。
そして、低温含水量は、発泡源としてほとんど寄与せず、蒸発熱を奪うだけで、発泡効率を低減させるものであるのに対し、高温含水量は、発泡源としての役割を果たすものである。
この高温含水量を低減させるための高温乾燥での保持時間は、加熱温度が高いほど短時間で済み、原料鉱物の粒径が小さいほど短時間で済むので、粉砕処理後に高温乾燥することが望ましい。
このようにして得たガラス質バルーン原料を、例えばふるい分け、空気分別などの手段で分級し、平均粒径10〜110μm、好ましくは15〜100μmの画分を捕集し、後続の焼成工程に供給する。
この焼成は、例えば内燃式媒体流動床炉を用いて行うのが好ましい。
なお、高温含水量が1.8質量%よりも多い原料鉱物粉体の場合は、1090℃よりも低い温度においても既に過発泡を生じ、高強度ガラス質バルーンを得ることができない。
図1は、内燃式媒体流動床炉を用いて焼成を行う場合の略解説明図であり、高温乾燥された原料鉱物粉末は、導入口1より供給され、流動床炉2より排出管3を通って排出される排ガスと混合され、管路4、逆サイクロン5及び大容量サイクロン6を経由してスクリューフィーダ7に送られる。次いで、スクリューフィーダ7により原料供給管8に供給された原料鉱物粉末は、コンプレッサ9から送られる空気と原料供給管8に設けられた燃料ガス導入口10から導入される燃料ガスと混合され、流動床炉2の下部に圧入される。この際、大容量サイクロン6で分離された細粒画分は、排ガスと共に吸引ブロア11により吸引され、管路12を経て小容量サイクロン13により分離回収される。
一般に多泡構造のガラス質バルーンは、強度が低いと考えられているが、本発明方法により得られるガラス質バルーンは、多泡構造であるにもかかわらず、8MPaで1分間の静水加圧後の静水圧浮揚率50%以上に相当する高い耐圧強度を示す。
また、ガラス質バルーンの製造に際しては、高強度、高真球度の製品を得ようとすれば、収率が著しく低下するのを免れないが、本発明方法によると8MPaで1分間の静水加圧後の静水圧浮揚率が50%以上、真球度が0.85以上という高強度、高真球度の製品を原料鉱物粉末の質量に基づき、60%以上という高い収率で得ることができる。
中華人民共和国産真珠岩(低温含水量0.93質量%、高温含水量4.07質量%)をローラーミルで粉砕し、電気炉を用い、400℃で異なった処理時間で高温乾燥することにより、高温含水量0.88質量%ないし2.96質量%の4種の原料粉末サンプル(平均粒径23〜27μm)を調製した。
次に、これらのサンプルを熱媒体として粒径1.7〜2.8mmのムライト破砕物3.2kgを熱媒体として用い、熱媒体の静止層高164mm、原料供給量8.3kg/時、ガス流量50Nm3/時の条件下で焼成温度を1130℃において30分間焼成し、ガラス質バルーンを製造した。
このようにして得たガラス質バルーンの8MPaで1分間の静水加圧後の静水圧浮揚率(%)を測定し、原料粉末の高温含水量(%)と静水圧浮揚率(%)との関係をグラフとして図2に示す。
この図より分かるように、高温含水量0.8〜1.8%の範囲内で静水圧浮揚率50%以上の高強度ガラス質バルーンが得られる。
参考例1における原料粉末サンプル中の高温含水量1.11質量%のものを用い、焼成温度を1050〜1150℃の範囲で変えるほかは、参考例1と同じ条件下で焼成することによりガラス質バルーンを製造した。
得られたガラス質バルーンの焼成温度(℃)と8MPaで1分間の静水加圧後における静水圧浮揚率(%)との関係をグラフとして図3に示す。
この図より分かるように、焼成温度1090〜1145℃の範囲内で静水圧浮揚率50%以上の高強度ガラス質バルーンが得られる。
2 流動床炉
3 排出管
4,12 管路
5 逆サイクロン
6 大容量サイクロン
7 スクリューフィーダ
8 原料供給管
9 コンプレッサ
10 燃料ガス導入口
11 吸引ブロア
13 小容量サイクロン
14 縦長円筒体
15 分散板
16 中空球分離用サイクロン
Claims (4)
- 真珠岩、黒曜石及び松脂岩から選ばれた原料鉱物を粉砕し、350〜500℃において高温乾燥して、高温含水量0.8〜1.8質量%、平均粒径15〜100μmの粉末を調製したのち、これを、内燃式媒体流動床炉を用いて、流動床の静止層高を50〜300mm、ガス流量30〜80Nm 3 /時の条件下で、かつ原料鉱物粉末の供給量5〜40kg/hr、1090〜1145℃の範囲内の温度において焼成することを特徴とする、8MPaで1分間の静水加圧後の静水圧浮揚率50%以上に相当する耐圧強度を有する高強度ガラス質バルーンの製造方法。
- 原料鉱物が真珠岩である請求項1記載の高強度ガラス質バルーンの製造方法。
- 得られる高強度ガラス質バルーンの90質量%以上が多泡状バルーンである請求項1又は2記載の高強度ガラス質バルーンの製造方法。
- 得られる高強度ガラス質バルーンが真球度0.85以上、平均粒径が20〜150μmである請求項1、2又は3記載の高強度ガラス質バルーンの製造方法。
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