JP5416486B2 - Method for producing zeolite-containing cured body - Google Patents

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Description

本発明は、ゼオライト含有硬化体の製造方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、レンガ及びプレキャストコンクリートの代替品や建築材料としての使用に好適なゼオライト含有硬化体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a zeolite-containing cured body. More specifically, the present invention relates to a method for producing a zeolite-containing cured body suitable for use as a substitute for brick and precast concrete or as a building material.

コンクリート製品の代替品として利用可能なブロック状や柱状のゼオライト含有硬化体を製造する技術が各種提案されている。   Various techniques for producing block- and column-shaped zeolite-containing hardened bodies that can be used as substitutes for concrete products have been proposed.

例えば、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体をアルカリ処理後脱水し、加圧成形後に水熱処理を施すことによりゼオライトを含有する硬化体を製造する方法が提案されている(特許文献1)。具体的には、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、廃材である石炭灰、ロックウールまたは鉱滓スラグ等を使用し、この粉粒体を水酸化アルカリ水溶液に一定時間浸漬し(アルカリ処理)、アルカリ処理された粉粒体を脱水プレス処理して過剰な水酸化アルカリ水溶液を除去し、加圧形成した後にオートクレーブを用いて水熱処理(蒸気養生)を施すことにより、ブロック状や柱状のゼオライト含有硬化体を製造するものである。また、アルカリ処理の際に浸漬液として使用する水酸化アルカリ水溶液には、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウム等のカルシウム化合物が添加される。   For example, there has been proposed a method for producing a cured product containing zeolite by subjecting a granular material of an amorphous material containing silica and alumina to dehydration after alkali treatment and hydrothermal treatment after pressure molding (Patent Document). 1). Specifically, as a granular material of amorphous material containing silica and alumina, coal ash, rock wool or slag slag, etc., which is a waste material, is used, and this granular material is immersed in an aqueous alkali hydroxide solution for a certain period of time. (Alkaline treatment), dehydrated press treatment of the alkali-treated powder particles to remove excess alkali hydroxide aqueous solution, press forming and then hydrothermal treatment (steam curing) using an autoclave to form a block A columnar zeolite-containing cured body is produced. In addition, a calcium compound such as calcium hydroxide, calcium oxide, or calcium chloride is added to the aqueous alkali hydroxide solution used as the immersion liquid during the alkali treatment.

上記製造方法において、水酸化アルカリ水溶液へのカルシウム化合物の添加は、以下の目的で行われる。即ち、浸漬液として使用する水酸化アルカリ水溶液の濃度の増加や粉粒体の浸漬液への浸漬時間の増加に伴い、浸漬液の粘度が上昇してしまう。このことに起因して脱水プレス処理時に濾水抵抗が増加し、脱水プレス処理により十分に脱水できなくなる。十分な脱水を行わないと、加圧成形体に過剰の水が残存し、ゼオライト含有硬化体の空隙量が増加し、その結果としてゼオライト含有硬化体の強度が低下してしまう。そこで、上記製造方法においては、浸漬液の粘度上昇を抑えて、ゼオライト含有硬化体の強度を確保する目的で、カルシウム化合物が水酸化アルカリ水溶液に添加されている。   In the above production method, the calcium compound is added to the aqueous alkali hydroxide solution for the following purposes. That is, the viscosity of the immersion liquid increases with an increase in the concentration of the aqueous alkali hydroxide solution used as the immersion liquid and an increase in the immersion time of the granular material in the immersion liquid. Due to this, drainage resistance increases during the dehydrating press process, and the dehydrating press process cannot sufficiently dehydrate. If sufficient dehydration is not performed, excess water remains in the pressure-molded body, the amount of voids in the zeolite-containing cured body increases, and as a result, the strength of the zeolite-containing cured body decreases. Therefore, in the above production method, a calcium compound is added to the aqueous alkali hydroxide solution for the purpose of suppressing the increase in viscosity of the immersion liquid and ensuring the strength of the zeolite-containing cured body.

また、廃碍子の粉砕物をアルカリ処理後脱水し、加圧成形後に水熱処理を施すことによりゼオライト含有硬化体を製造する方法が提案されている(特許文献2)。具体的には、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、廃碍子という特定の廃材の粉砕物を用いることによって、アルカリ処理の際に浸漬液として使用する水酸化アルカリ水溶液にカルシウム化合物を添加せずとも、浸漬液の粘度上昇を抑えることができ、特許文献1に記載の製造方法のように、カルシウム化合物を添加することなく、ゼオライト含有硬化体の強度を確保することができるものである。   In addition, a method for producing a zeolite-containing cured body by subjecting a waste pulverized product to an alkali treatment and then dehydrating and subjecting it to hydrothermal treatment after pressure molding has been proposed (Patent Document 2). Specifically, as a granular material of amorphous material containing silica and alumina, by using a pulverized product of a specific waste material called waste insulator, calcium hydroxide is used as an aqueous solution for immersion in an alkaline treatment. Without adding a compound, the viscosity increase of the immersion liquid can be suppressed, and the strength of the zeolite-containing cured body can be ensured without adding a calcium compound as in the production method described in Patent Document 1. Is.

特開平9−124315JP-A-9-124315 特開2001−172015JP2001-172015

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の製造方法で得られるゼオライト含有硬化体の強度は、最も優れたものでも、圧縮強度が30〜35MPaで且つ曲げ強度が約6〜7MPaに留まる。したがって、特許文献1及び特許文献2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法では、コンクリート製品の代替材料として上記よりも高強度のゼオライト含有硬化体が要求される場合に対応できないという問題があった。   However, even if the strength of the zeolite-containing cured product obtained by the production methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is the best, the compressive strength is 30 to 35 MPa and the bending strength is only about 6 to 7 MPa. Therefore, the method for producing a zeolite-containing cured body described in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a problem that it cannot cope with a case where a zeolite-containing cured body having a higher strength than the above is required as an alternative material for a concrete product. .

また、特許文献1及び2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法では、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体や廃碍子を水酸化アルカリ水溶液に浸漬してアルカリ処理を行うことから、大量の水酸化アルカリ水溶液を必要とし、製造コストが嵩む問題があった。さらに、脱水プレス処理により過剰な水酸化アルカリ水溶液を除去していることから、製造初期に投入した水酸化アルカリ水溶液の全量を有効利用することができず、無駄が多いという問題もあった。また、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体や廃碍子を水酸化アルカリ水溶液で浸漬処理したものに対し、脱水プレスと加圧成型を行う程度では、成型体自体の強度が十分なものとは言えず、水熱処理を施すとひび割れ等が発生してゼオライト含有硬化体に欠陥を含むことが懸念されていた。   Moreover, in the manufacturing method of the zeolite containing hardened | cured material of patent document 1 and 2, since the granular material and waste insulator of the amorphous material containing a silica and an alumina are immersed in aqueous alkali hydroxide solution, an alkali treatment is performed. There is a problem that a large amount of an aqueous alkali hydroxide solution is required and the production cost increases. Furthermore, since the excess alkali hydroxide aqueous solution is removed by the dehydration press treatment, the entire amount of the alkali hydroxide aqueous solution charged at the initial stage of production cannot be used effectively, and there is a problem in that it is wasteful. Moreover, the strength of the molded body itself is sufficient to the extent that the dehydration press and pressure molding are performed on the amorphous material containing silica and alumina and the waste insulators immersed in an alkali hydroxide aqueous solution. However, it was feared that when the hydrothermal treatment was applied, cracks and the like were generated, and the zeolite-containing cured product contained defects.

さらに、特許文献1に記載の製造方法では、ゼオライト含有硬化体の強度を確保する上で、カルシウム化合物の添加が必要であり、製造コストがさらに嵩んでしまうという問題があった。   Furthermore, in the manufacturing method described in Patent Document 1, it is necessary to add a calcium compound in order to secure the strength of the zeolite-containing cured body, and there is a problem that the manufacturing cost is further increased.

また、特許文献2に記載の製造方法では、カルシウム化合物の添加を必要としないことから製造コストの低減を図ることはできるものの、原料として使用できる粉粒体が廃碍子の粉砕物という特定のものに限定されてしまい、火力発電所から多量に排出されるフライアッシュのように、産業副産物の利用促進ならびに処分地の制約等の観点から、有効利用の割合を積極的に増やすことが望まれている廃棄物を使用することができないという問題があった。   In addition, the manufacturing method described in Patent Document 2 does not require the addition of a calcium compound, so that the manufacturing cost can be reduced. From the viewpoint of promoting the use of industrial by-products and restricting the disposal site, such as fly ash discharged in large quantities from thermal power plants, it is desirable to actively increase the proportion of effective use. There was a problem that the waste that cannot be used.

そこで、本発明は、従来の製造方法で製造されるゼオライト含有硬化体よりも高強度のゼオライト含有硬化体を製造することを可能とする方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the method which makes it possible to manufacture a zeolite containing hardened | cured material higher intensity | strength than the zeolite containing hardened | cured material manufactured with the conventional manufacturing method.

また、本発明は、従来の製造方法よりも製造コストを抑えることを可能とするゼオライト含有硬化体の製造方法を提供することを目的とする。   Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the zeolite containing hardening body which makes it possible to hold down manufacturing cost rather than the conventional manufacturing method.

さらに、本発明は、従来の製造方法よりも製造コストを抑えながらも、有効利用の割合を積極的に増やすことが望まれている廃棄物であるフライアッシュを原料とすることを可能とするゼオライト含有硬化体の製造方法を提供することを目的とする。   Furthermore, the present invention provides a zeolite that can use fly ash as a raw material, which is a waste for which it is desired to actively increase the proportion of effective use, while suppressing the production cost as compared with the conventional production method. It aims at providing the manufacturing method of a containing hardening body.

かかる課題を解決するため、本願発明者等は鋭意研究し、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法とは全く異なる新規な製造方法を開発した。即ち、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムと水とを混練し、これらを混練材料として一体化させた後、混練材料の水分及び形状を維持しながら混練材料を静置して固め、この固められた混練材料に水蒸気を直接接触させるという新たなゼオライト含有硬化体の製造方法を開発した。そして、この新規な製造方法によりゼオライト含有硬化体を製造した場合、圧縮強度が63.7MPaで且つ曲げ強度が8.8MPaという、従来の製造方法により製造されるゼオライト含有硬化体の強度と比較して飛躍的に高い強度を有するゼオライト含有硬化体を製造し得ることを知見し、本願発明に至った。 In order to solve such a problem, the inventors of the present application have intensively studied and developed a novel manufacturing method that is completely different from the conventional manufacturing method of zeolite-containing cured bodies. That is, after kneading the amorphous material granular material containing silica and alumina, sodium hydroxide or potassium hydroxide and water, and integrating them as a kneaded material, the moisture and shape of the kneaded material are maintained. A new method for producing a zeolite-containing cured body has been developed, in which the kneaded material is allowed to stand and hardened, and water vapor is brought into direct contact with the hardened kneaded material. And when a zeolite containing hardened | cured material is manufactured with this novel manufacturing method, it compares with the intensity | strength of the zeolite containing hardened | cured material manufactured with the conventional manufacturing method that a compressive strength is 63.7 MPa and a bending strength is 8.8 MPa. Thus, the inventors have found that a zeolite-containing cured body having a remarkably high strength can be produced, leading to the present invention.

即ち、本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法は、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して脱水プレス処理を行うことなく固練りスラリ状の一塊の混練材料を得る第一工程と、混練材料の水分及び形状を維持しながら混練材料を静置して固める第二工程と、固められた混練材料に水蒸気を直接接触させる第三工程とを含み、水酸化アルカリが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している。 That is, the method for producing a zeolite-containing cured product according to the present invention comprises a powdered amorphous material containing silica and alumina, an alkali hydroxide and water, kneaded into a slurry without performing a dehydration press treatment. A first step for obtaining a lump of kneaded material, a second step for allowing the kneaded material to stand and solidify while maintaining the moisture and shape of the kneaded material, and a third step for bringing water vapor into direct contact with the solidified kneaded material seen including, it is characterized in that the alkali hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide.

シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して一体化させた混練材料を、混練材料の水分及び形状を維持しながら静置して固めることで、その強度を水蒸気による形状破壊が起こらなくなる程度に向上させることができる。したがって、第三工程において、水蒸気による混練材料の形状破壊を起こすことなく、ゼオライト生成反応を進行させることができる。   By kneading and integrating a kneaded material obtained by kneading an amorphous material granular material containing silica and alumina, alkali hydroxide and water, while maintaining the moisture and shape of the kneaded material, The strength can be improved to such an extent that shape destruction due to water vapor does not occur. Therefore, in the third step, the zeolite production reaction can proceed without causing the shape of the kneaded material to be destroyed by water vapor.

ここで、第二工程は混練材料に物理的な拘束圧力が付与されながら行われることが好ましい。粉粒体を構成しているシリカ及びアルミナを含む非晶質材料が水酸化アルカリと接触すると、非晶質相が浸食される。この浸食反応を水の存在下で生じさせると、非晶質相からシリコンやアルミニウム等のイオンの溶出が促進され、溶出されたイオンが再配列する過程で規則性を有するようになり、ゼオライト系鉱物が生成され易くなる。シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、物理的な拘束圧力を付与することにより、この物理的な拘束圧力がゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させるように作用して、ゼオライト含有硬化体の強度が高められる。   Here, the second step is preferably performed while a physical restraining pressure is applied to the kneaded material. When the amorphous material containing silica and alumina constituting the granular material comes into contact with the alkali hydroxide, the amorphous phase is eroded. When this erosion reaction occurs in the presence of water, elution of ions such as silicon and aluminum from the amorphous phase is promoted, and regularity is obtained in the process of rearranging the eluted ions. Minerals are easily generated. By applying a physical restraining pressure to a kneaded material obtained by kneading an amorphous material granular material containing silica and alumina, an alkali hydroxide, and water, the physical restraining pressure is reduced to a zeolite type. The strength of the zeolite-containing hardened body is increased by acting to reduce the distance between crystals in the process of mineral formation.

また、第三工程は飽和蒸気圧下での水熱処理とすることが好ましい。上記の通り、第二工程において、水蒸気による形状破壊が起こらなくなる程度に混練材料の強度を向上させているので、混練材料に飽和蒸気圧下の水熱処理を施してもその形状が破壊されることがない。したがって、ゼオライト生成反応を促進させて、ゼオライト含有硬化体の製造にかかる期間を短縮することができる。   The third step is preferably a hydrothermal treatment under saturated vapor pressure. As described above, in the second step, the strength of the kneaded material is improved to such an extent that shape destruction due to water vapor does not occur. Therefore, even if the kneaded material is subjected to hydrothermal treatment under saturated vapor pressure, the shape may be destroyed. Absent. Therefore, it is possible to accelerate the zeolite production reaction and shorten the period of production of the zeolite-containing cured body.

さらに、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュを用いることが好ましい。フライアッシュの粒子は、1〜200μmの粒度分布を有していることから、フライアッシュの粒子間において多くの接着点を確保することができる。したがって、ゼオライト含有硬化体の強度を確実に高めることができる。   Furthermore, it is preferable to use fly ash as the granular material of amorphous material containing silica and alumina. Since the fly ash particles have a particle size distribution of 1 to 200 μm, many adhesion points can be secured between the fly ash particles. Therefore, the strength of the zeolite-containing cured body can be reliably increased.

請求項1に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法のように、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体を浸漬するために水酸化アルカリ水溶液を大量に使用する必要がなく、脱水プレス処理を行う必要もない。また、浸漬液の粘度上昇を抑えるためにカルシウム化合物の添加を行う必要もない。したがって、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法と比較して製造コストを大幅に低減することが可能となる。しかも、従来の製造方法と比較して高強度のゼオライト含有硬化体を製造することが可能となる。   According to the method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 1, as in the conventional method for producing a zeolite-containing cured body, hydroxylation is performed to immerse the amorphous material granular material containing silica and alumina. There is no need to use a large amount of an alkaline aqueous solution, and there is no need to perform a dehydration press treatment. Further, it is not necessary to add a calcium compound in order to suppress an increase in the viscosity of the immersion liquid. Therefore, it is possible to greatly reduce the manufacturing cost as compared with the conventional method for producing a zeolite-containing cured body. In addition, it is possible to produce a high-strength zeolite-containing cured product as compared with conventional production methods.

また、請求項2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、第二工程において混練材料に付与される物理的な拘束圧力が、ゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させるように作用するので、ゼオライト含有硬化体の強度を高めることができる。   Further, according to the method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 2, the physical restraint pressure applied to the kneaded material in the second step reduces the distance between crystals in the process of producing the zeolitic mineral. Thus, the strength of the zeolite-containing cured body can be increased.

さらに、請求項3に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、第三工程において飽和蒸気圧下の水熱処理を混練材料に施すようにしているので、ゼオライト生成反応を促進させてゼオライト含有硬化体の製造にかかる期間を短縮することが可能となる。   Furthermore, according to the method for producing a zeolite-containing cured product according to claim 3, since the hydrothermal treatment under saturated vapor pressure is performed on the kneaded material in the third step, the zeolite formation reaction is promoted to accelerate the zeolite-containing curing. It becomes possible to shorten the period for manufacturing the body.

また、請求項4に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュを用いるようにしているので、フライアッシュの粒子間において多くの接着点を確保することができ、ゼオライト含有硬化体の強度を確実に高めることができる。また、フライアッシュを原料として使用することができるので、火力発電所から多量に排出されるフライアッシュの利用促進を図ることが可能となる。したがって、フライアッシュに対する産業上の利用促進の要請に寄与することが可能となる。   In addition, according to the method for producing a zeolite-containing cured product according to claim 4, fly ash is used as the powder of amorphous material containing silica and alumina. Many adhesion points can be secured, and the strength of the zeolite-containing cured body can be reliably increased. Moreover, since fly ash can be used as a raw material, it becomes possible to promote the use of fly ash discharged in large quantities from a thermal power plant. Therefore, it becomes possible to contribute to the demand for industrial use promotion of fly ash.

アルカリを水酸化ナトリウムとした場合のXRDによる鉱物種同定結果を示す図である。It is a figure which shows the mineral species identification result by XRD when an alkali is sodium hydroxide. アルカリを水酸化カリウムとした場合のXRDによる鉱物種同定結果を示す図である。It is a figure which shows the mineral species identification result by XRD at the time of using alkali as potassium hydroxide. 水酸化アルカリの種類が細孔径分布に及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the kind of alkali hydroxide has on pore diameter distribution. 本実施形態における物理的な拘束圧力を付与する装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus which provides the physical restraint pressure in this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法は、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して混練材料を得る第一工程と、混練材料の水分及び形状を維持しながら混練材料を静置して固める第二工程と、固められた混練材料に水蒸気を直接接触させる第三工程とを含むようにしている。   The method for producing a zeolite-containing cured body of the present invention comprises a first step of kneading an amorphous material-containing granular material containing silica and alumina, an alkali hydroxide and water to obtain a kneaded material, A second step of allowing the kneaded material to stand and solidify while maintaining the shape and a third step of directly bringing water vapor into contact with the hardened kneaded material are included.

まず、第一工程では、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して混練材料を得る。   First, in the first step, a kneaded material is obtained by kneading an amorphous material granular material containing silica and alumina, an alkali hydroxide and water.

本発明で使用するシリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体(以下、単に粉粒体と呼ぶこともある)としては、例えば石炭火力発電所から発生するクリンカーアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュ等の石炭灰を用いることができる。また、ロックウール、製鉄所から発生する高炉スラグや転炉スラグ等の鉱滓スラグ、廃碍子等を粉粒体に加工したものを用いることができる。但し、本発明で使用するシリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体は、これらに限定されるものではなく、シリカ及びアルミナを含み且つ実質的に非晶質である材料の粉粒体であれば用いることができる。即ち、ゼオライト含有硬化体の製造を阻害しない範囲での結晶の含有も許容される。   As the granular material of amorphous material containing silica and alumina used in the present invention (hereinafter also referred to simply as granular material), for example, clinker ash, cinder ash, fly ash generated from a coal-fired power plant Coal ash such as can be used. In addition, rock wool, blast furnace slag generated from steelworks, ore slag such as converter slag, and waste iron or the like processed into powder can be used. However, the granular material of the amorphous material containing silica and alumina used in the present invention is not limited to these, and the granular material of the material containing silica and alumina and being substantially amorphous. Can be used. That is, the inclusion of crystals in a range that does not hinder the production of the zeolite-containing cured product is also allowed.

ここで、本発明で使用するシリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュの使用が特に好ましい。フライアッシュは、1〜200μmの粒度分布を有していることから、フライアッシュの粉粒体間において多くの接着点を確保することができる。したがって、ゼオライト含有硬化体の強度を高めやすい。また、アルカリに対するフライアッシュの反応性を高めることで、ゼオライト含有硬化体において非晶質相が多くなってこの非晶質相が接着剤のような役割を果たす結果として、ゼオライト含有硬化体の強度を向上させる効果が得られるものと考えられる。アルカリに対するフライアッシュの反応性は、フライアッシュの粉末度を高めることで向上させることができる。尚、フライアッシュ以外の石炭灰、ロックウール、鉱滓スラグ、廃碍子等を、1〜200μmの粒度分布を有する粉粒体に加工することで、フライアッシュを用いた場合と同程度の強度を有するゼオライト含有硬化体を得られるものと推定される。   Here, it is particularly preferable to use fly ash as the amorphous material containing silica and alumina used in the present invention. Since fly ash has a particle size distribution of 1 to 200 μm, many adhesion points can be secured between the fly ash particles. Therefore, it is easy to increase the strength of the zeolite-containing cured body. In addition, by increasing the reactivity of fly ash to alkali, the amorphous phase increases in the zeolite-containing cured body, and as a result of this amorphous phase acting like an adhesive, the strength of the zeolite-containing cured body It is thought that the effect which improves is obtained. The reactivity of fly ash to alkali can be improved by increasing the fineness of fly ash. In addition, by processing coal ash other than fly ash, rock wool, slag slag, waste slag, etc. into a granular material having a particle size distribution of 1 to 200 μm, it has the same strength as when fly ash is used. It is estimated that a zeolite-containing cured product can be obtained.

本発明で使用する水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが挙げられる。水酸化ナトリウムを使用した場合には、例えばグメリン沸石(Gmelinite-Na)、方沸石(Analcime-C)、ゼオライトP1を含有するゼオライト含有硬化体を製造することができる。また、水酸化カリウムを使用した場合には、例えばメルリーノ沸石(Merlinoite)、フィリップサイト(philipsite-K)、菱沸石(Chabazite-Ca)を含有するゼオライト含有硬化体を製造することができる。尚、本発明において使用する水酸化アルカリ試薬は高純度品には限定されず、工業用の安価な試薬を用いることができる。   Examples of the alkali hydroxide used in the present invention include sodium hydroxide and potassium hydroxide. When sodium hydroxide is used, a zeolite-containing hardened body containing, for example, gmelinite-Na, calcite (Analcime-C), and zeolite P1 can be produced. In addition, when potassium hydroxide is used, a zeolite-containing hardened body containing, for example, merlinite, philipsite-K, chabazite-Ca can be produced. In addition, the alkali hydroxide reagent used in the present invention is not limited to a high-purity product, and an industrially inexpensive reagent can be used.

本発明において、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水との混練は、水酸化アルカリと水とを混練材料に均一に分散させて、混練材料内でゼオライト生成反応を均一に生じさせ、均質なゼオライト含有硬化体を製造するために行われる。尚、粉粒体と水酸化アルカリと水とを別個に添加してから混練するようにしてもよいが、水酸化アルカリを予め水に溶解させて水酸化アルカリ水溶液とし、水酸化アルカリ水溶液と粉粒体とを混練して混練材料を得ることが好適である。水酸化アルカリを水に溶解してから粉粒体と混練することによって、水酸化アルカリと水とを混練材料に均一に分散させ易くなり、混練時間を短縮することができる。   In the present invention, the amorphous material powder containing silica and alumina, the alkali hydroxide and water are kneaded by uniformly dispersing the alkali hydroxide and water in the kneaded material to produce zeolite in the kneaded material. The reaction is carried out uniformly to produce a homogeneous zeolite-containing cured product. It is noted that the powder, alkali hydroxide and water may be added separately and kneaded, but the alkali hydroxide is dissolved in water in advance to obtain an alkali hydroxide aqueous solution, and the alkali hydroxide aqueous solution and the powder are added. It is preferable to knead the granules to obtain a kneaded material. When the alkali hydroxide is dissolved in water and then kneaded with the granular material, the alkali hydroxide and water can be easily dispersed uniformly in the kneaded material, and the kneading time can be shortened.

粉粒体に対する水の混合量については、混練材料を一塊とでき且つ混練材料が流動性を有することのない粘度となる量とすればよい。例えば、粉粒体1000gに対して200g〜300gとすることが好適であり、250g程度とすることがより好適である。水の混合量が少なすぎると、粉粒体を混練して一塊とすることができなくなる。また、多すぎると、ゼオライト含有硬化体の空隙の発生量が多くなって、ゼオライト含有硬化体の強度を確保できなくなる。尚、本発明の製造方法においては、粉粒体に対する水の量が少ないことから、混練の際には撹拌力の強い強制練り型ミキサーを用いて混練することが好ましい。例えば、AICOH社製MTシリーズを使用することができるが、これに限定されるものではない。この混練工程により、所謂固練りスラリ状の混練材料が得られる。   The amount of water mixed with the granular material may be an amount that allows the kneaded material to be a lump and has a viscosity that does not have fluidity. For example, it is preferable to set it as 200g-300g with respect to 1000g of granular materials, and it is more preferable to set it as about 250g. If the amount of water mixed is too small, it will not be possible to knead the powder particles into one lump. On the other hand, when the amount is too large, the amount of voids generated in the zeolite-containing cured body increases, and the strength of the zeolite-containing cured body cannot be secured. In the production method of the present invention, since the amount of water with respect to the granular material is small, it is preferable to knead using a forced kneading type mixer with strong stirring power. For example, the MT series manufactured by AICOH can be used, but is not limited thereto. By this kneading step, a so-called kneaded slurry kneaded material is obtained.

尚、本明細書における「ゼオライト含有硬化体の強度の確保」とは、ゼオライト含有硬化体コンクリート部材の代替材料として使用する場合や建築材料として要求される強度を確保することを意味している。例えば、本願発明によれば圧縮強度が29.6MPa(29.6N/mm)以上で且つ曲げ強度が4MPa(4N/mm)以上のゼオライト含有硬化体を得ることができる。 In the present specification, “ensuring the strength of the zeolite-containing hardened body” means securing the strength required as an alternative material for the zeolite-containing hardened concrete member or as a building material. For example, according to the present invention, a zeolite-containing cured body having a compressive strength of 29.6 MPa (29.6 N / mm 2 ) or more and a bending strength of 4 MPa (4 N / mm 2 ) or more can be obtained.

粉粒体に対する水酸化アルカリの混合量については、ゼオライト生成反応を促進させてゼオライト系鉱物の生成量を高めるためには多ければ多いほどよいが、本発明の製造方法では、水酸化アルカリを混練材料に均一に分散させているので、粉粒体に対する水酸化アルカリの混合量が少量であってもゼオライト生成反応を進行させることが十分に可能である。本願発明者の実験によれば、水酸化アルカリとして水酸化ナトリウムを使用した場合には、粉粒体1000gに対し、水酸化ナトリウムの混合量を47gとしてもゼオライト生成反応が十分に進行することが確認されている。また、水酸化アルカリとして水酸化カリウムを使用した場合には、粉粒体1000gに対し、水酸化カリウムの混合量を44gとしてもゼオライト生成反応が十分に進行することが確認されている。   The amount of alkali hydroxide mixed with the granular material is preferably as much as possible in order to accelerate the zeolite formation reaction and increase the amount of zeolitic mineral produced. In the production method of the present invention, the alkali hydroxide is kneaded. Since it is uniformly dispersed in the material, the zeolite formation reaction can sufficiently proceed even if the amount of alkali hydroxide mixed with the powder is small. According to the experiment of the present inventor, when sodium hydroxide is used as the alkali hydroxide, the zeolite formation reaction can proceed sufficiently even if the amount of sodium hydroxide mixed is 47 g with respect to 1000 g of the granular material. It has been confirmed. In addition, when potassium hydroxide is used as the alkali hydroxide, it has been confirmed that the zeolite formation reaction proceeds sufficiently even when the amount of potassium hydroxide mixed is 44 g with respect to 1000 g of the granular material.

次に、第二工程では、混練材料の水分及び形状を維持しながら混練材料を静置して固めるようにしている。この処理により、混練材料の強度を、水蒸気による形状破壊が起こらない程度に向上させることができる。   Next, in the second step, the kneaded material is allowed to stand and harden while maintaining the moisture and shape of the kneaded material. By this treatment, the strength of the kneaded material can be improved to such an extent that shape destruction due to water vapor does not occur.

混練材料の水分及び形状の維持は、具体的には、混練材料に含まれる水が蒸発しないか、あるいは蒸発したとしてもその蒸発分に相当する量の水蒸気が混練材料の形状を破壊することなく混練材料に補給され得る条件下で行われる。より具体的には、温度については、例えば0℃超〜80℃、好適には10℃〜30℃、より好適には20℃〜25℃である。湿度については、例えば20%〜90%、好適には40%〜70%、より好適には50%〜60%である。また、処理時間については、温度と湿度条件により適宜決定される。即ち、温度と湿度を高くすれば、ゼオライト生成反応は進行し易くなるので、混練材料を固めるのに要する期間は短くなる。逆に、温度と湿度を低くすれば、ゼオライト生成反応は進行し難くなるので、混練材料を固めるのに要する期間は長くなる。具体的には、温度20℃、湿度60%の条件下で混練材料を静置した場合、10〜14日程度で混練材料を指で押しても形状変化が起こらなくなり、水蒸気による形状破壊が起こらなくなることが本願発明者の実験により確認されている。   Specifically, the maintenance of the moisture and shape of the kneaded material does not cause the water contained in the kneaded material to evaporate or the amount of water vapor corresponding to the evaporated amount does not destroy the shape of the kneaded material. The conditions are such that the kneaded material can be replenished. More specifically, the temperature is, for example, more than 0 ° C to 80 ° C, preferably 10 ° C to 30 ° C, more preferably 20 ° C to 25 ° C. The humidity is, for example, 20% to 90%, preferably 40% to 70%, and more preferably 50% to 60%. The processing time is appropriately determined depending on the temperature and humidity conditions. That is, if the temperature and humidity are increased, the zeolite production reaction is likely to proceed, so the period required to harden the kneaded material is shortened. On the other hand, if the temperature and humidity are lowered, the zeolite production reaction becomes difficult to proceed, so that the period required for solidifying the kneaded material becomes longer. Specifically, when the kneaded material is allowed to stand under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, the shape does not change even if the kneaded material is pushed with a finger in about 10 to 14 days, and the shape is not destroyed by water vapor. This has been confirmed by experiments of the present inventors.

ここで、第二工程において、混練材料に物理的な拘束圧力を付与しながら混練材料を固めることが好適である。尚、ここで言う物理的な拘束圧力とは、100℃以上の養生温度で蒸気養生を行う際の飽和蒸気圧由来の圧力や、100℃未満の養生温度で蒸気養生を行う際に導入される蒸気由来の圧力とは別に、混練材料に付与される圧力を意味している。   Here, in the second step, it is preferable to harden the kneaded material while applying a physical restraining pressure to the kneaded material. In addition, the physical restraint pressure said here is introduce | transduced when performing steam curing at the pressure derived from the saturated steam pressure at the time of performing steam curing at the curing temperature of 100 degreeC or more, and the curing temperature of less than 100 degreeC. In addition to the pressure derived from steam, it means the pressure applied to the kneaded material.

粉粒体を構成しているシリカ及びアルミナを含む非晶質材料が水酸化アルカリと接触すると、非晶質相が浸食される。この浸食反応を水の存在下で生じさせると、非晶質相からシリコンやアルミニウム等のイオンの溶出が促進され、溶出されたイオンが再配列する過程で規則性を有するようになり、ゼオライト系鉱物が生成され易くなる。シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、物理的な拘束圧力を付与することにより、この物理的な拘束圧力がゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させるように作用して、ゼオライト含有硬化体の強度が高められる。   When the amorphous material containing silica and alumina constituting the granular material comes into contact with the alkali hydroxide, the amorphous phase is eroded. When this erosion reaction occurs in the presence of water, elution of ions such as silicon and aluminum from the amorphous phase is promoted, and regularity is obtained in the process of rearranging the eluted ions. Minerals are easily generated. By applying a physical restraining pressure to a kneaded material obtained by kneading an amorphous material granular material containing silica and alumina, an alkali hydroxide, and water, the physical restraining pressure is reduced to a zeolite type. The strength of the zeolite-containing hardened body is increased by acting to reduce the distance between crystals in the process of mineral formation.

物理的な拘束圧力は、例えば図4に示す拘束圧力付与装置1により付与することができる。この装置は、大まかには、混練材料6を収容する型枠2と、型枠2の開口部に蓋をする上蓋5と、混練材料6と上蓋5との間に収納される中蓋3から構成される。尚、混練材料6は、型枠2に収容して中蓋3をした後に脱泡及び締固め処理する。   The physical restraint pressure can be applied by, for example, the restraint pressure applying device 1 shown in FIG. This apparatus is roughly divided into a mold 2 that contains the kneaded material 6, an upper lid 5 that covers the opening of the mold 2, and an inner lid 3 that is accommodated between the kneaded material 6 and the upper lid 5. Composed. The kneaded material 6 is defoamed and compacted after it is accommodated in the mold 2 and the inner lid 3 is closed.

型枠2と中蓋3と上蓋5の材質は、例えばステンレス鋼であるが、耐アルカリ性を有する材質であればこれに限定されるものではない。   The material of the mold 2, the inner lid 3, and the upper lid 5 is, for example, stainless steel, but is not limited thereto as long as the material has alkali resistance.

物理的な拘束圧力の制御は例えば以下のようにして行う。即ち、中蓋3にはばね4が備えられており、ばね4の無負荷時の位置(ばね4に力が与えられていない状態における位置)は、中蓋3の高さよりも高くしておく。そして、上蓋5を型枠2に固定したときに、上蓋5によってばね4を収縮できるようにしておく。このように構成することで、ばね4自体のばね定数と、中蓋3の底面積(混練材料と中蓋3の接地面の面積)と、ばね4の無負荷時の位置からのずれにより、混練材料6に付与される物理的な拘束圧力を制御できる。   The physical restraint pressure is controlled as follows, for example. That is, the inner lid 3 is provided with a spring 4, and the unloaded position of the spring 4 (position in a state where no force is applied to the spring 4) is set higher than the height of the inner lid 3. . Then, when the upper lid 5 is fixed to the mold 2, the spring 4 can be contracted by the upper lid 5. By configuring in this manner, the spring constant of the spring 4 itself, the bottom area of the inner lid 3 (the area of the kneaded material and the grounding surface of the inner lid 3), and the deviation of the spring 4 from the unloaded position, The physical restraining pressure applied to the kneaded material 6 can be controlled.

また、ばね4の無負荷時の位置からのずれは、上記の方法以外の方法によっても制御することが可能であり、上記の方法により物理的な拘束圧力を付与することには限定されない。例えば、本実施形態では、中蓋3の底面にばね4を固定し、中蓋3の上面を開口面としてこの開口面からばね4を突出させた状態としているが、中蓋3の上面を開口面とせず、上面にばね4を固定するようにしてもよい。この場合には、本実施形態の場合よりもばね4を収縮させることができるので、ばね4の無負荷時の位置からのずれを本実施形態の場合よりも大きくすることができ、より強い物理的拘束圧力を付与することができる。つまり、同じばね定数のばねを使用する場合には、ばね4の無負荷時の位置からのずれを大きくすることで物理的な拘束圧力を高めることができ、逆に、ばね4の無負荷時の位置からのずれを小さくすることで物理的な拘束圧力を小さくすることができる。   Further, the deviation of the spring 4 from the unloaded position can be controlled by a method other than the above method, and is not limited to applying a physical restraining pressure by the above method. For example, in this embodiment, the spring 4 is fixed to the bottom surface of the inner lid 3, and the upper surface of the inner lid 3 is used as an opening surface, and the spring 4 is projected from the opening surface. The spring 4 may be fixed to the upper surface instead of the surface. In this case, since the spring 4 can be contracted compared to the case of the present embodiment, the displacement of the spring 4 from the unloaded position can be made larger than in the case of the present embodiment, and the stronger physical A constraining pressure can be applied. That is, when springs having the same spring constant are used, the physical restraint pressure can be increased by increasing the displacement of the spring 4 from the unloaded position, and conversely, when the spring 4 is unloaded. By reducing the deviation from the position, the physical restraining pressure can be reduced.

また、上記のようなばねを使った物理的拘束圧力の付与方法には限定されない。例えば、容器に混練材料を収容し、混練材料を蓋で押しつけた状態でこの蓋を容器に固定することによって物理的拘束圧力を付与するようにしてもよい。尚、上蓋5を型枠2に固定する方法は、例えばねじ締めであるが、この方法に限定されるものではなく、バンド式の固定具を利用して上蓋5を型枠2で固定するようにしてもよい。   Moreover, it is not limited to the application method of the physical restraint pressure using the above springs. For example, the kneading material may be accommodated in a container, and a physical restraining pressure may be applied by fixing the kneading material to the container in a state where the kneading material is pressed with the lid. The method of fixing the upper lid 5 to the mold 2 is, for example, screw tightening. However, the method is not limited to this method, and the upper lid 5 is fixed to the mold 2 using a band-type fixture. It may be.

また、型枠2の形状は、図4に示す直方体の形状に限定されるものではなく、例えば、円柱形状等としてもよい。   Further, the shape of the mold 2 is not limited to the shape of the rectangular parallelepiped shown in FIG. 4 and may be, for example, a cylindrical shape.

物理的な拘束圧力の値については、混練材料中において、ゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させるように作用する値であれば特に限定されるものではないが、例えば、0.02〜0.3MPaとすることが好適である。拘束圧力を大きくしすぎても、ゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させる作用が飽和してしまうと考えられるので、あまり大きな物理的拘束圧力を付与しても無駄になる。   The value of the physical restraining pressure is not particularly limited as long as it is a value that acts to reduce the distance between crystals in the production process of the zeolitic mineral in the kneaded material. The pressure is preferably set to 02 to 0.3 MPa. Even if the restraining pressure is increased too much, the action of reducing the distance between crystals in the process of producing the zeolitic mineral is considered to be saturated.

ここで、図4に示す拘束圧力付与装置1によって、混練材料に物理的な拘束圧力を付与しながら混練材料を固める場合、混練材料の水分及び形状は、装置1の内部において維持されることになる。即ち、混練材料6の完全密封状態での収容が達成可能な場合には、混練材料6に含まれる水が装置1の外に漏れ出ることもないし、その形状が破壊されるほど多量の水蒸気に混練材料6が晒されることもない。また、図4に示す拘束圧力付与装置1が略密閉状態であったとしても、混練材料6に含まれる水が装置1の外に漏れ出て混練材料6が乾燥する虞も殆どなく、その形状が破壊されるほど多量の水蒸気に混練材料6が晒されることもない。つまり、図4に示す拘束圧力付与装置1によって、ゼオライト含有硬化体の強度を高めやすくするのみならず、混練材料からの水分の放出が抑えられる。したがって、上記した温度範囲である0℃超〜80℃に加えて、80℃よりも高温で加熱(例えば80〜100℃)することも可能となり、混練材料を固めるために必要な期間を短期間とすることができるという利点も発生する。例えば、装置1を80℃で加熱した場合、1〜2日程度で混練材料が十分に固まるので、温度を上げてさらに混練材料を固めるために必要な時間を短縮することもできる。尚、ここでいう略密封状態における隙間とは、混練材料に過剰の水分が供給されてその形状が破壊されない程度の隙間、具体的には、混練材料を収容する容器とその容器の蓋の周囲との間の数ミリの隙間、または混練材料を収容する容器とその容器の蓋の隅部(例えば容器が直方体の場合には蓋の四隅)との間の数ミリの隙間を意味している。   Here, when the kneaded material is hardened while applying a physical restraint pressure to the kneaded material by the restraint pressure applying device 1 shown in FIG. 4, the moisture and the shape of the kneaded material are maintained inside the device 1. Become. That is, in the case where accommodation of the kneaded material 6 in a completely sealed state is achievable, water contained in the kneaded material 6 does not leak out of the apparatus 1, and the amount of water vapor is so large that the shape is destroyed. The kneaded material 6 is not exposed. Further, even when the restraint pressure applying device 1 shown in FIG. 4 is in a substantially sealed state, there is almost no possibility that water contained in the kneading material 6 leaks out of the device 1 and the kneading material 6 is dried, and its shape As a result, the kneaded material 6 is not exposed to a large amount of water vapor so as to be destroyed. That is, the restraint pressure applying device 1 shown in FIG. 4 not only facilitates increasing the strength of the zeolite-containing cured body, but also suppresses the release of moisture from the kneaded material. Therefore, in addition to the above temperature range of more than 0 ° C. to 80 ° C., it is also possible to heat at a temperature higher than 80 ° C. (for example, 80 to 100 ° C.). There is also an advantage that it can be. For example, when the apparatus 1 is heated at 80 ° C., the kneaded material is sufficiently hardened in about 1 to 2 days. Therefore, it is possible to shorten the time necessary for further solidifying the kneaded material by raising the temperature. Here, the gap in the substantially sealed state is a gap where excessive moisture is supplied to the kneaded material and the shape thereof is not destroyed, specifically, the container containing the kneaded material and the periphery of the lid of the container Or a gap of several millimeters between the container containing the kneaded material and the corners of the lid of the container (for example, the four corners of the lid when the container is a rectangular parallelepiped). .

混練材料は、図4に示す拘束圧力付与装置1によって物理的な拘束圧力を付与されながら固められた後、装置1から取り出して第三工程に供される。   The kneaded material is hardened while being applied with a physical restraining pressure by the restraining pressure applying device 1 shown in FIG. 4, and then taken out from the device 1 and used for the third step.

第三工程では、混練材料を水蒸気と直接接触させるようにしている。   In the third step, the kneaded material is brought into direct contact with water vapor.

第二工程において固められた混練材料は水蒸気によりその形状が破壊されることがない。したがって、飽和蒸気圧下に晒しても形状が破壊されることがなく、ゼオライト生成反応を促進するのに好適な飽和蒸気圧下の水熱処理を例えば水蒸気オートクレーブ装置を用いて行い、ゼオライト含有硬化体を短期間に製造することが可能となる。但し、第三工程は飽和蒸気圧下の水熱処理には限定されない。即ち、第二工程と同様の条件で長期間静置しておけば、ゼオライト含有硬化体を製造することが可能であることから、第二工程と同様の条件、即ち、混練材料の水分及び形状を維持しうる条件下での水蒸気、例えば大気中に存在する水蒸気と混練材料とを接触させるようにしてもよい。例えば、温度20℃、湿度60%の環境下に2〜3ヶ月程度静置しておけば、ゼオライト含有硬化体の製造は十分に可能である。したがって、ゼオライト含有硬化体を短期間に製造したい場合には、飽和蒸気圧下の水熱処理、あるいはそれに近い条件で第三工程を行うようにすればよいし、ゼオライト含有硬化体の製造にかかる期間を長期間としても特に問題はなく、むしろ製造コストを低減することに重点を置きたい場合には、ゼオライト生成反応が進行しうる穏和な条件(例えば温度20℃、湿度60%)で、例えば第二工程の条件をそのまま維持するような条件で、第三工程を行うようにしてもよい。   The shape of the kneaded material hardened in the second step is not destroyed by water vapor. Therefore, even when exposed to saturated vapor pressure, the shape is not destroyed, and hydrothermal treatment under saturated vapor pressure suitable for accelerating the zeolite formation reaction is performed using, for example, a steam autoclave apparatus, and the zeolite-containing cured product is converted into a short-term. It becomes possible to manufacture in between. However, the third step is not limited to hydrothermal treatment under saturated vapor pressure. That is, if it is allowed to stand for a long period of time under the same conditions as in the second step, it is possible to produce a zeolite-containing cured body, so the same conditions as in the second step, that is, the moisture and shape of the kneaded material. The kneaded material may be brought into contact with water vapor under a condition that can maintain the heat resistance, for example, water vapor present in the atmosphere. For example, if it is allowed to stand for 2 to 3 months in an environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, it is possible to produce a zeolite-containing cured product. Therefore, when it is desired to produce a zeolite-containing cured product in a short period of time, the third step may be performed under hydrothermal treatment under saturated vapor pressure or a condition close thereto, and the period required for production of the zeolite-containing cured product may be increased. If there is no particular problem even if it is a long period of time, and it is desired to focus on reducing the production cost, it is preferable that the zeolite formation reaction proceeds under mild conditions (for example, temperature 20 ° C., humidity 60%). You may make it perform a 3rd process on the conditions which maintain the conditions of a process as it is.

尚、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、図4に示す物理的拘束圧力付与装置1により混練材料に物理的な拘束圧力を付与しながら第二工程を実施する場合を例に挙げて説明したが、図4に示す物理的拘束圧力付与装置1により混練材料を単に収容して、混練材料に物理的な拘束圧力を付与することなく第二工程を実施するようにしてもよい。この場合にも、装置1内において、混練材料の水分及び形状が維持されることになり、0℃超〜80℃に加えて、80℃よりも高温で加熱(例えば80〜100℃)で加熱しても混練材料の水分が維持される。したがって、混練材料を固めるために必要な期間を短期間とすることができるという利点による恩恵を得ることができる。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the second step is performed while applying the physical restraint pressure to the kneaded material by the physical restraint pressure applying device 1 illustrated in FIG. 4 has been described as an example. The kneaded material may simply be accommodated by the physical restraint pressure applying device 1 shown in FIG. 5 and the second step may be performed without applying a physical restraint pressure to the kneaded material. Also in this case, the moisture and shape of the kneaded material are maintained in the apparatus 1, and in addition to over 0 ° C. to 80 ° C., heating is performed at a temperature higher than 80 ° C. (for example, 80 to 100 ° C.). Even so, the moisture of the kneaded material is maintained. Therefore, it is possible to obtain a benefit due to the advantage that the period necessary for solidifying the kneaded material can be shortened.

また、混練材料には、混練材料のゼオライト生成の進行を妨げることのない範囲で補強繊維をさらに混練するようにしてもよい。この場合には、ゼオライト含有硬化体の圧縮強度と曲げ強度の双方と高めることができ、特に、曲げ強度を顕著に向上させる効果がある。補強繊維としては、鋼繊維やポリプロピレン製繊維等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、粉粒体に対する補強繊維の混合量は、ゼオライト含有硬化体の製造を阻害しない範囲内であれば特に限定されないが、例えば粉粒体1000gに対して補強繊維30gを混合すれば、ゼオライト含有硬化体の強度を高める効果が十分に発揮される。   The kneaded material may be further kneaded with reinforcing fibers as long as the progress of zeolite production of the kneaded material is not hindered. In this case, both the compressive strength and bending strength of the zeolite-containing cured body can be increased, and in particular, there is an effect of remarkably improving the bending strength. As the reinforcing fiber, steel fiber, polypropylene fiber, or the like can be used, but is not limited thereto. Further, the amount of the reinforcing fiber mixed with the granular material is not particularly limited as long as it does not impede the production of the zeolite-containing cured body. For example, if 30 g of the reinforcing fiber is mixed with 1000 g of the granular material, The effect of increasing the strength of the cured body is sufficiently exhibited.

本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法の実施例を以下に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the method for producing a zeolite-containing cured body of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(1)粉体材料と水酸化アルカリと練混ぜ水の配合条件
粉粒体としてJIS A 6201でII種に相当するフライアッシュを用いた。このフライアッシュの強熱減量は2.9重量%であった。また、SiO含有量は53.9重量%であり、CaO含有量は7.2重量%であった。水酸化アルカリとして水酸化ナトリウム(和光純薬製)または水酸化カリウム(和光純薬製)を使用した。練混ぜ水として水道水を使用した。水酸化アルカリは水に溶解させて水酸化アルカリ溶液としてから使用した。
(1) Blending conditions of powder material, alkali hydroxide, and mixed water Fly ash corresponding to type II in JIS A 6201 was used as a powder particle. The loss on ignition of this fly ash was 2.9% by weight. The SiO 2 content was 53.9% by weight, and the CaO content was 7.2% by weight. Sodium hydroxide (Wako Pure Chemical) or potassium hydroxide (Wako Pure Chemical) was used as the alkali hydroxide. Tap water was used as mixing water. The alkali hydroxide was dissolved in water and used as an alkali hydroxide solution.

本実施例では、表1に示す配合1〜6と、表2に示す配合7〜13とをゼオライト含有硬化体製造原料の配合条件として設定した。尚、表1に示す配合では水酸化アルカリとして水酸化ナトリウムを用い、表2に示す配合では水酸化アルカリとして水酸化カリウムを用いた。また、表1及び表2における単位は全て「g」であり、NaOH添加率とKOH添加率はフライアッシュに対する水酸化アルカリの質量比を%表記したものである。   In the present Example, the compounding 1-6 shown in Table 1 and the compounding 7-13 shown in Table 2 were set as the compounding conditions of a zeolite containing hardening body manufacturing raw material. In the formulation shown in Table 1, sodium hydroxide was used as the alkali hydroxide, and in the formulation shown in Table 2, potassium hydroxide was used as the alkali hydroxide. The units in Tables 1 and 2 are all “g”, and the NaOH addition rate and the KOH addition rate are expressed as a mass ratio of alkali hydroxide to fly ash in%.

(2)ゼオライト含有硬化体の製造条件
表1及び表2に示す配合に従い、フライアッシュを1400gとして各材料を計量し、フライアッシュに水酸化アルカリ水溶液を添加して攪拌力の強い強制練り型ミキサー(AICOH社製MTシリーズ)で均質に混練し、混練材料を得た。尚、このミキサーは遊星運動をする2本の攪拌子を有しており、約5分間練混ぜを行うことで、均質な混練材料を得ることができた。
(2) Manufacturing conditions for zeolite-containing cured body According to the formulation shown in Tables 1 and 2, each material was weighed with 1400 g of fly ash, and an aqueous alkali hydroxide solution was added to the fly ash to produce a forced kneading mixer with strong stirring power. Kneaded homogeneously (MT series manufactured by AICOH) to obtain a kneaded material. This mixer has two stirrers that move in a planetary motion, and by mixing for about 5 minutes, a homogeneous kneaded material could be obtained.

次に、この混練材料を蓋のない一般的な型枠(一本あたり4×4×16cm、モルタル試験用三連型枠)に打設し、室内(温度20℃、湿度60℃)に2週間静置し、指で押しても形状が変化しない程度まで固めた(圧縮強度3N/mm2)。尚、この処理を行うことなく混練材料を直接水蒸気オートクレーブ装置に入れて処理したところ、その過程で混練材料が蒸気に流され、その形状を維持することができなかった。 Next, this kneaded material is placed in a general mold without a lid (4 × 4 × 16 cm per piece, triple mold for mortar test) and placed in a room (temperature 20 ° C., humidity 60 ° C.). It was allowed to stand for a week and hardened to such an extent that its shape did not change when pressed with a finger (compressive strength 3N / mm 2 ). In addition, when this kneaded material was directly put into a steam autoclave apparatus and processed without performing this treatment, the kneaded material was flowed into the vapor in the process, and its shape could not be maintained.

2週間静置して固めた混練材料は、水蒸気オートクレーブ装置に入れ、汎用的な養生条件(220℃、24時間、2.3MPaの飽和条件下)で水熱処理した。   The kneaded material that had been allowed to stand for 2 weeks was placed in a steam autoclave and hydrothermally treated under general curing conditions (220 ° C., 24 hours, 2.3 MPa saturated condition).

(3)ゼオライト含有硬化体の特性評価項目
上記により製造したゼオライト含有硬化体は、圧縮強度測定、曲げ強度測定、合成鉱物相の同定、細孔径分布測定に供し、その特性を評価した。
(3) Characteristic evaluation item of zeolite-containing hardened body The zeolite-containing hardened body produced as described above was subjected to compressive strength measurement, bending strength measurement, synthetic mineral phase identification, and pore size distribution measurement, and its characteristics were evaluated.

圧縮強度測定は、製造したゼオライト含有硬化体(4×4×16cm)をJIS R 5201に示されるモルタル試験法に準じて行った。   The compressive strength measurement was performed on the produced zeolite-containing cured body (4 × 4 × 16 cm) according to the mortar test method described in JIS R 5201.

曲げ強度測定は、製造したゼオライト含有硬化体(4×4×16cm)をJIS R 5201に示されるモルタル試験法に準じて行った。   The bending strength was measured in accordance with the mortar test method shown in JIS R 5201 for the produced zeolite-containing cured product (4 × 4 × 16 cm).

合成鉱物相の同定は粉末X線回折法(XRD)により行い、この同定結果に基づいてゼオライト含有硬化体を構成する主要な鉱物種の特定を行った。   The identification of the synthetic mineral phase was performed by powder X-ray diffraction (XRD), and the main mineral species constituting the zeolite-containing hardened body were identified based on the identification result.

細孔径分布測定は、水銀圧入式細孔径分布測定装置により行った。   The pore size distribution was measured with a mercury intrusion pore size distribution measuring device.

(4)実験結果
(4−1)水酸化ナトリウム配合量の影響
水酸化ナトリウムの配合量がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、水酸化ナトリウムの配合量が異なる表1の配合1〜配合6の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、これらのゼオライト含有硬化体の特性について比較検討した。結果を表3に示す。尚、表3における圧縮強度と曲げ強度の単位は、N/mmである。
(4) Experimental results (4-1) Effect of sodium hydroxide compounding amount In order to clarify the effect of sodium hydroxide compounding amount on the properties of the zeolite-containing cured product, the sodium hydroxide compounding amount is different in Table 1. Zeolite-containing cured bodies were produced under the conditions of Formulation 1 to Formulation 6, and the characteristics of these zeolite-containing cured bodies were compared and examined. The results are shown in Table 3. The unit of compressive strength and bending strength in Table 3 is N / mm 2 .

表3に示されるように、いずれの配合条件においても、圧縮強度と曲げ強度の良好なゼオライト含有硬化体が得られることが明らかとなった。特に、配合3を適用した場合には、圧縮強度は63.7N/mmで曲げ強度は8.8N/mmとなり、極めて良好な圧縮強度と曲げ強度とを有するゼオライト含有硬化体を製造できることが明らかとなった。また、配合3を境界として、水酸化ナトリウム添加量を多くすればするほど、また少なくすればするほど、圧縮強度が徐々に低下する傾向が見られた。 As shown in Table 3, it became clear that a zeolite-containing cured product having good compressive strength and bending strength can be obtained under any blending conditions. In particular, when Formulation 3 is applied, the compressive strength is 63.7 N / mm 2 and the bending strength is 8.8 N / mm 2 , and a zeolite-containing cured body having extremely good compressive strength and bending strength can be manufactured. Became clear. Moreover, the tendency which the compressive strength declines gradually was shown, so that the amount of sodium hydroxide addition was increased and it was decreased with the mixing | blending 3 as a boundary.

次に、ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物をXRDにより分析した結果を図1に示す。NaOH添加率7.8%以上の場合には、ゼオライト系鉱物であるグメリン沸石(Gmelinite-Na)及び方沸石(Analcime-C)の生成が確認された。また、グメリン沸石(Gmelinite-Na)及び方沸石(Analcime-C)の生成量は、NaOH添加率が高まる程、増加することが明らかとなった。さらに、配合1〜6の全ての場合において、ゼオライト系鉱物であるゼオライトP1の生成が確認された。また、ゼオライトP1の生成量は、NaOH添加率が4.7〜9.4%の場合に特に増加することが明らかとなった。   Next, the result of having analyzed the main component mineral contained in a zeolite containing hardening body by XRD is shown in FIG. When the NaOH addition rate was 7.8% or more, formation of zeolitic minerals gmelinite-Na and calcite (Analcime-C) was confirmed. Moreover, it became clear that the production amounts of gmelinite-Na and calcite (Analcime-C) increase as the NaOH addition rate increases. Furthermore, in all cases of Formulations 1 to 6, formation of zeolite P1, which is a zeolitic mineral, was confirmed. Moreover, it became clear that the production amount of zeolite P1 increases particularly when the NaOH addition rate is 4.7 to 9.4%.

また、表3に示される圧縮強度と曲げ強度に関する実験結果と図1に示されるゼオライト系鉱物種の同定結果とを総合的に判断すると、グメリン沸石(Gmelinite-Na)、方沸石(Analcime-C)及びゼオライトP1の3種類のゼオライト系鉱物を多く含むNaOH添加率9.4%の場合に最も優れた圧縮強度及び曲げ強度が得られることが明らかとなった。   Moreover, when the experimental results on compressive strength and bending strength shown in Table 3 and the identification results of the zeolitic mineral species shown in FIG. 1 are comprehensively judged, gmelinite-Na, calcite (Analcime-C) It was revealed that the most excellent compressive strength and flexural strength can be obtained when the NaOH addition rate is 9.4%, which contains a large amount of the three types of zeolite minerals Z) and zeolite P1.

以上の結果から、水酸化アルカリとして水酸化ナトリウムを用いた場合、グメリン沸石(Gmelinite-Na)と方沸石(Analcime-C)とを含有させるためには、粉粒体に対する水酸化アルカリ添加率を7.8%以上とすることが好ましく、水酸化アルカリ添加率をこの範囲で高める程、その含有量を増加できることがわかった。また、ゼオライトP1については、水酸化アルカリ添加率を9.4%以下、好適には4.7〜9.4%とすることで特にその含有量を増加できることがわかった。尚、圧縮強度と曲げ強度は、ゼオライト含有量が高まる程増加する傾向が見られ、グメリン沸石(Gmelinite-Na)、方沸石(Analcime-C)、ゼオライトP1が共存する範囲の水酸化アルカリ添加率した場合に、特に高められることが明らかとなった。   From the above results, when sodium hydroxide is used as the alkali hydroxide, in order to contain gmelinite-Na and calcite (Analcime-C), the alkali hydroxide addition rate to the granular material is 7.8% or more is preferable, and it has been found that the content can be increased as the alkali hydroxide addition ratio is increased in this range. Moreover, about the zeolite P1, it turned out that the content can be increased especially by setting the alkali hydroxide addition rate to 9.4% or less, preferably 4.7 to 9.4%. The compressive strength and flexural strength tend to increase as the zeolite content increases. Alkali hydroxide addition rate in the range where gmelinite-Na, calcite (Analcime-C), and zeolite P1 coexist. In particular, it has become clear that this can be enhanced.

(4−2)水酸化カリウム配合量の影響
水酸化カリウムの配合量がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、水酸化カリウムの配合量が異なる表2の配合7〜配合13の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、これらのゼオライト含有硬化体の特性について比較検討した。結果を表4に示す。尚、表4における圧縮強度と曲げ強度の単位は、N/mmである。
(4-2) Effect of potassium hydroxide content In order to clarify the effect of the amount of potassium hydroxide on the properties of the zeolite-containing cured body, the content of potassium hydroxide is different from Formulation 7 to Formulation 13 in Table 2. The zeolite-containing cured bodies were produced under the conditions described above, and the characteristics of these zeolite-containing cured bodies were compared and examined. The results are shown in Table 4. The unit of compressive strength and bending strength in Table 4 is N / mm 2 .

表4に示されるように、いずれの配合条件においても、圧縮強度と曲げ強度の良好なゼオライト含有硬化体が得られることが明らかとなった。特に、配合10を適用した場合には、圧縮強度は56.1N/mmで曲げ強度は10.2N/mmとなり、極めて良好な圧縮強度と曲げ強度とを有するゼオライト含有硬化体を製造できることが明らかとなった。 As shown in Table 4, it became clear that a zeolite-containing cured body having good compressive strength and bending strength can be obtained under any blending conditions. In particular, when Formulation 10 is applied, the compressive strength is 56.1 N / mm 2 and the flexural strength is 10.2 N / mm 2 , and a zeolite-containing cured body having extremely good compressive strength and flexural strength can be manufactured. Became clear.

次に、ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物をXRDにより分析した結果を図2に示す。KOH添加率6.6%以上の場合には、ゼオライト系鉱物であるメルリーノ沸石(Merlinoite)及びフィリップサイト(philipsite-K)の生成が確認された。また、KOH添加率が高まる程、メルリーノ沸石(Merlinoite)及びフィリップサイト(philipsite-K)の生成量が増加することが明らかとなった。さらに、KOH添加率8.8%以下の場合には、ゼオライト系鉱物である菱沸石(Chabazite-Ca)の生成が確認され、KOH添加率が6.6%の場合に菱沸石(Chabazite-Ca)の生成量が最も高まることが明らかとなった。   Next, the result of having analyzed the main constituent mineral contained in a zeolite containing hardening body by XRD is shown in FIG. When the KOH addition rate was 6.6% or more, the formation of zeolitic minerals Merlinoite and philipsite-K was confirmed. Moreover, it became clear that the production amount of merlinolite (Merlinoite) and philipite (philipsite-K) increases as the KOH addition rate increases. Furthermore, when the KOH addition rate is 8.8% or less, the formation of the zeolite mineral chabazite-Ca is confirmed, and when the KOH addition rate is 6.6%, the chabazite-Ca is generated. ) Was found to increase the most.

また、表4に示される結果と図2に示される実験結果とを総合的に判断すると、菱沸石(Chabazite-Ca)が生成しない境界域となるKOH添加率11.0%で最も優れた圧縮強度及び曲げ強度が得られることがわかった。   In addition, when the results shown in Table 4 and the experimental results shown in FIG. 2 are comprehensively judged, the most excellent compression is achieved at a KOH addition rate of 11.0% which is a boundary region where chabazite-Ca is not generated. It was found that strength and bending strength can be obtained.

以上の結果から、水酸化アルカリとして水酸化カリウムを用いた場合、メルリーノ沸石(Merlinoite) 及びフィリップサイト(philipsite-K)を含有させるためには、粉粒体に対する水酸化アルカリ添加率を6.6%以上とすることが好ましく、水酸化アルカリ添加率をこの範囲で高める程、その含有量を増加できることがわかった。また、菱沸石(Chabazite-Ca)を含有させるためには、水酸化アルカリ添加率を8.8%以下とすることが好ましく、4.4%〜8.8%とすることがより好ましく、6.6%とすることで、菱沸石(Chabazite-Ca)の含有量を最も高めることができることがわかった。尚、圧縮強度と曲げ強度は、ゼオライト含有量が高まる程増加する傾向が見られ、メルリーノ沸石(Merlinoite) 及びフィリップサイト(philipsite-K)と菱沸石(Chabazite-Ca)とが共存する範囲の水酸化アルカリ添加率とすることで、特に高められることが明らかとなった。   From the above results, when potassium hydroxide is used as the alkali hydroxide, in order to contain merlinite and philipsite-K, the alkali hydroxide addition ratio to the granular material is 6.6. It was found that the content can be increased as the alkali hydroxide addition ratio is increased in this range. In order to contain chabazite-Ca, the alkali hydroxide addition rate is preferably 8.8% or less, more preferably 4.4% to 8.8%, more preferably 6 It was found that the content of chabazite-Ca can be increased most by setting the content to 6%. Compressive strength and flexural strength tend to increase as the zeolite content increases, and water in the range where merlinite (Merlinoite) and phillipsite (K) and chabazite-Ca coexist. It has been clarified that the alkali oxide addition rate can be particularly increased by setting the alkali oxide addition rate.

(4−3)配合するアルカリ種の影響
配合するアルカリ種がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、アルカリ種の異なる配合1と配合7の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、これらゼオライト含有硬化体の細孔径分布について比較検討した。結果を図3に示す。また、配合1と配合7の細孔特性を比較した結果を表5に示す
(4-3) Influence of blended alkali species In order to clarify the effect of blended alkali species on the properties of the zeolite-containing cured body, a zeolite-containing cured body was produced under the conditions of blending 1 and blending 7 with different alkali species. The pore size distribution of these zeolite-containing cured bodies was compared and examined. The results are shown in FIG. Table 5 shows the results of comparing the pore characteristics of Formulation 1 and Formulation 7.

図3に示されるように、水酸化アルカリを水酸化カリウムとした場合の方が、総細孔容積率は高まるが、最大頻度径が小さくなる。最大頻度径が小さいほど強度特性に有利であると考えられるため、水酸化アルカリを水酸化ナトリウムとした場合よりも優れていることが分かった。   As shown in FIG. 3, when the alkali hydroxide is potassium hydroxide, the total pore volume ratio increases, but the maximum frequency diameter decreases. It is considered that the smaller the maximum frequency diameter is, the more advantageous the strength characteristics are. Therefore, it has been found that it is superior to the case where the alkali hydroxide is sodium hydroxide.

(4−4)物理的拘束圧の有無による影響
第二工程における物理的拘束圧の有無がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、配合7の条件で混練材料を2つ作製し、一方は上記(2)と同様の条件で第二工程を実施し、もう一方は物理的拘束圧を付与しながら第二工程を実施した。2週間静置して固めた混練材料は、水蒸気オートクレーブ装置に入れ、汎用的な養生条件(220℃、24時間、2.3MPaの飽和条件下)で水熱処理した。尚、この実験においては、上記(2)とはロットの異なるフライアッシュを用いた。
(4-4) Effect of presence or absence of physical restraint pressure In order to clarify the influence of the presence or absence of physical restraint pressure in the second step on the properties of the zeolite-containing cured body, two kneaded materials were prepared under the conditions of Formulation 7. On the other hand, the second step was carried out under the same conditions as in (2) above, and the other was carried out while applying a physical restraint pressure. The kneaded material that had been allowed to stand for 2 weeks was placed in a steam autoclave and hydrothermally treated under general curing conditions (220 ° C., 24 hours, 2.3 MPa saturated condition). In this experiment, fly ash having a lot different from that in (2) was used.

物理的拘束圧は、以下のようにして付与した。図4に示す拘束圧力付与装置1の型枠2の中(内寸法:20cm×20cm断面、高さ35cm)に混練材料を収容した。型枠2の内面には、蒸気養生終了後のゼオライト含有硬化体の取り出しを容易なものとするため、PEEK製の剥離板(不図示)を設置した。また、収容した混練材料の高さは15cmとなった。型枠2の中に混練材料を収容した後、中蓋3を載置した型枠2を振動テーブル(エクセン社製TVシリーズ)上に設置し、振動数2500Hz、振幅1.5mmの振動を混練材料に4分間付与して脱泡及び締固めを行った。次に、上蓋5を枠型2にねじ締めして固定した。そして、中蓋3に収容されているばね4の平衡位置からのずれ(上蓋5をねじ止めする前後でのばね4の長さの差)とばね4自体のばね定数と中蓋3の底面積とから、混練材料に付与される物理的な拘束圧力の大きさを計算したところ、0.13MPaであった。そして、混練材料に拘束圧力を付与した状態で2週間静置した。尚、型枠2と中蓋3と上蓋5の材質はステンレス鋼とした。圧縮強度測定は、製造したゼオライト含有硬化体を直径35mm×高さ70mmの円柱状に切り出した試験体を使用して、JIS R 5201に準じて行った。   The physical restraint pressure was applied as follows. The kneaded material was accommodated in the mold 2 of the restraint pressure applying apparatus 1 shown in FIG. 4 (inner dimensions: 20 cm × 20 cm cross section, height 35 cm). A PEEK release plate (not shown) was installed on the inner surface of the mold 2 in order to facilitate removal of the zeolite-containing cured body after completion of steam curing. Moreover, the height of the kneaded material accommodated was 15 cm. After the kneaded material is stored in the mold 2, the mold 2 on which the inner lid 3 is placed is placed on a vibration table (TV series manufactured by EXEN), and vibrations with a frequency of 2500 Hz and an amplitude of 1.5 mm are kneaded. The material was defoamed and compacted for 4 minutes. Next, the upper lid 5 was fixed to the frame mold 2 by screwing. Then, the displacement of the spring 4 accommodated in the inner lid 3 from the equilibrium position (the difference in length of the spring 4 before and after the upper lid 5 is screwed), the spring constant of the spring 4 itself, and the bottom area of the inner lid 3 From this, the magnitude of the physical restraining pressure applied to the kneaded material was calculated to be 0.13 MPa. Then, the kneaded material was allowed to stand for 2 weeks in a state where a restraining pressure was applied. The material of the mold 2, the inner lid 3 and the upper lid 5 was stainless steel. The compressive strength measurement was performed according to JIS R 5201 using a test body obtained by cutting the produced zeolite-containing cured body into a cylindrical shape having a diameter of 35 mm and a height of 70 mm.

得られたゼオライト含有硬化体の圧縮強度を測定した結果、物理的拘束圧を付与しない場合には81N/mmであったのに対し、物理的拘束圧を付与した場合には92N/mmであり、物理的拘束圧を付与することで強度が高められることが明らかとなった。尚、XRD分析を行った結果、物理的拘束圧の有無による生成鉱物種の違いは見られなかった。 Results of compressive strength of the resulting zeolite-containing cured product was measured, whereas when not impart physical restraint pressure was 81N / mm 2, when provided with physical confining pressure is 92N / mm 2 Thus, it was clarified that the strength can be increased by applying a physical restraining pressure. As a result of XRD analysis, there was no difference in the type of generated mineral depending on the presence or absence of physical restraint pressure.

ここで、表4に示されるように、上記(4−2)の実験においては、配合7の条件で混練材料を作製した際の圧縮強度が48.2N/mmであったのに対し、この実験では81N/mmとなり、圧縮強度が大きく向上した。上記(4−2)の実験条件とこの実験の条件はフライアッシュのロットの違い以外は全て同一であったことから、フライアッシュの何らかのパラメータが、圧縮強度の大きさに影響している可能性が示唆された。そこで、フライアッシュのロットの違いについて検討した結果、この実験で用いたフライアッシュは、上記(4−2)で用いたフライアッシュと比較し、粉末度が高く(この実験で用いたフライアッシュの平均粒径は12μmであったのに対し、上記(4−2)で用いたフライアッシュの平均粒径は16μmであった)、定性的な評価結果から非晶質量が多いことが確認された。尚、生成鉱物種に差は見られなかったが、この実験で得られたゼオライト含有硬化体の方がゼオライト生成量は少なかった。 Here, as shown in Table 4, in the experiment of (4-2) above, the compression strength when the kneaded material was produced under the condition of Formulation 7 was 48.2 N / mm 2 , In this experiment, it was 81 N / mm 2 and the compressive strength was greatly improved. Since the experimental condition (4-2) and the experimental condition were all the same except for the difference in the fly ash lot, there was a possibility that some parameters of fly ash affected the magnitude of the compressive strength. Was suggested. Therefore, as a result of examining the difference in the fly ash lot, the fly ash used in this experiment has a higher degree of fineness than the fly ash used in (4-2) above (the fly ash used in this experiment). (The average particle size was 12 μm, whereas the average particle size of the fly ash used in (4-2) above was 16 μm). From the qualitative evaluation results, it was confirmed that the amorphous amount was large. . In addition, although the difference was not seen in the produced | generated mineral seed | species, the amount of zeolite production was less with the zeolite containing hardening body obtained by this experiment.

これらの結果から、ゼオライト含有硬化体の圧縮強度が向上する要因は以下のように考えられた。即ち、また、粉末度が高く、非晶質量の多い、反応性の高いフライアッシュを用いると、ゼオライトが生成する前に多量の非晶質相がゼオライト含有硬化体中に生成し、ゼオライト生成量が少なくなる一方で非晶質相量が多く生成され、非晶質相がゼオライト含有硬化体中において接着剤のような役割を果たす結果として、圧縮強度が高まるものと考えられた。   From these results, the factors that improve the compressive strength of the zeolite-containing cured body were considered as follows. In other words, when fly ash having a high degree of fineness, a large amount of amorphous material, and a high reactivity is used, a large amount of amorphous phase is formed in the zeolite-containing cured body before the zeolite is formed, As a result, the amount of the amorphous phase is increased, and the amorphous phase plays a role like an adhesive in the zeolite-containing cured body. As a result, it is considered that the compressive strength is increased.

本発明の製造方法により得られるゼオライト含有硬化体は、超長期間の安定使用が望まれるコンクリート部材の代替材料、レンガ等のブロック材料として利用できる。また、ゼオライトは除臭・吸湿・調湿・放湿機能を有することから、これらの機能を有する建築材料として利用することも可能である。具体的な例としては、シックハウス症候群の原因物質である有機分子を吸着する機能を有する建築材料として利用することが可能である。さらに、固体吸着材や、イオン交換材、触媒等としても利用することが可能である。また、温室効果ガスである二酸化炭素の吸着材として利用することもできる。   The zeolite-containing cured product obtained by the production method of the present invention can be used as a substitute material for a concrete member that is desired to be used stably for a very long period of time, and as a block material such as brick. Moreover, since zeolite has a deodorizing, moisture absorption, humidity control, and moisture releasing function, it can also be used as a building material having these functions. As a specific example, it can be used as a building material having a function of adsorbing organic molecules that cause sick house syndrome. Further, it can be used as a solid adsorbent, an ion exchange material, a catalyst, and the like. It can also be used as an adsorbent for carbon dioxide, which is a greenhouse gas.

Claims (4)

シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して脱水プレス処理を行うことなく固練りスラリ状の一塊の混練材料を得る第一工程と、前記混練材料の水分及び形状を維持しながら前記混練材料を静置して固める第二工程と、前記固められた混練材料に水蒸気を直接接触させる第三工程とを含み、前記水酸化アルカリが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ゼオライト含有硬化体の製造方法。 A first step of kneading an amorphous material-containing granular material containing silica and alumina, an alkali hydroxide, and water to obtain a solid kneaded lump of kneaded material without performing dehydration press treatment, and the kneaded material a second step and, seen including a third step of contacting the water vapor directly into the mixing materials that are hardened, the sodium alkali hydroxide hydroxide to harden by the standing water and the kneaded material while maintaining the shape Or the manufacturing method of the zeolite containing hardening body characterized by being potassium hydroxide . 前記第二工程は前記混練材料に物理的な拘束圧力が付与されながら行われる請求項1に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。 The method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 1, wherein the second step is performed while a physical restraining pressure is applied to the kneaded material. 前記第三工程は飽和蒸気圧下での水熱処理である請求項1または2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。 The method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 1 or 2 , wherein the third step is a hydrothermal treatment under saturated vapor pressure. 前記シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体としてフライアッシュを用いる請求項1〜3のいずれか1項に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。 The method for producing a zeolite-containing cured body according to any one of claims 1 to 3, wherein fly ash is used as the powder of amorphous material containing silica and alumina.
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