JP6198272B2 - Method for producing silica sand granule - Google Patents

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Description

本発明は、新規な珪砂造粒体の製造方法に関する。詳しくは、金属シリコンを製造する際に原料として通常使用されている珪石同様の扱いができる性状を有し、金属シリコンの製造において、珪石と代替が可能な珪砂造粒体を、低温で製造する方法を提供するものである。   The present invention relates to a novel method for producing a quartz sand granule. Specifically, it has the properties that can be handled in the same way as silica, which is normally used as a raw material when producing metallic silicon, and produces quartz sand granulate that can replace silica in the production of metallic silicon at low temperature. A method is provided.

一般に金属シリコンは、原料にシリコン源である珪石および還元材として木炭、コークス、石炭、ウッドチップなどを使用し、これらの混合物をアーク炉内約2000℃で加熱することにより珪石を還元することによって得られる。上記珪石は、通常5mm〜200mmのサイズのものが用いられる。これは炉内の通気性を確保するためである。即ち、上記アーク炉においては、珪石の還元反応の過程で、気相として一酸化炭素(CO)ガスおよび一酸化珪素(SiO)ガスが発生するため、それらの全部または一部を、上記原料層を通して逃がす必要がある。   In general, metallic silicon uses silica as a raw material and charcoal, coke, coal, wood chips, etc. as a reducing material, and the mixture is heated at about 2000 ° C. in an arc furnace to reduce the silica. can get. As the silica stone, those having a size of 5 mm to 200 mm are usually used. This is to ensure air permeability in the furnace. That is, in the arc furnace, carbon monoxide (CO) gas and silicon monoxide (SiO) gas are generated as a gas phase in the process of the reduction reaction of the silica, so that all or a part of them is used as the raw material layer. Need to escape through.

上記珪石の主成分である二酸化珪素(SiO)の還元反応は、総括的には次の式(1)によって進行する。
SiO+2C → Si+2CO (1)
しかし、実際には反応は複雑であり以下のような各素反応に分解され、これらの素反応が併行して起こっているものと考えられる。
SiO+C → SiO+CO (2)
SiO+2C → SiC+CO (3)
SiO+3C → SiC+2CO (4)
SiO+SiC → 2Si+CO (5)
SiO+2SiC → 3Si+2CO (6)
SiO+C → Si+CO (7)
SiC+SiO → Si+SiO+CO (8)
Si+SiO → 2SiO (9)
このように、アーク炉内温度範囲での凝縮相はSiO、C、SiC、Siであり、気相はCO、SiOである。また、炉内電極先端付近の高温部から式(2)の反応によりSiOガスが発生する。そして、原料層の上部では、層の隙間を生成したSiOガスやCOガスが上昇し排出される際、その通路である隙間の壁面には次の反応で析出物が付着する。
3SiO+CO → 2SiO+SiC (10)
2SiO → Si+SiO (11)
一方、珪砂は珪石に比べて資源量が豊富であり、加えて採掘も容易であるので、金属シリコンの原料として珪石を代替できれば大きな利点となり得る。
The reduction reaction of silicon dioxide (SiO 2 ), which is the main component of the silica, generally proceeds according to the following formula (1).
SiO 2 + 2C → Si + 2CO (1)
However, in reality, the reaction is complicated and is decomposed into the following elementary reactions, and these elementary reactions are considered to occur in parallel.
SiO 2 + C → SiO + CO (2)
SiO + 2C → SiC + CO (3)
SiO 2 + 3C → SiC + 2CO (4)
SiO + SiC → 2Si + CO (5)
SiO 2 + 2SiC → 3Si + 2CO (6)
SiO + C → Si + CO (7)
SiC + SiO 2 → Si + SiO + CO (8)
Si + SiO 2 → 2SiO (9)
Thus, the condensed phase in the arc furnace temperature range is SiO 2 , C, SiC, Si, and the gas phase is CO, SiO. In addition, SiO gas is generated from the high temperature portion near the tip of the in-furnace electrode by the reaction of the formula (2). In the upper part of the raw material layer, when the SiO gas or CO gas that generated the gap between the layers rises and is discharged, precipitates adhere to the wall surface of the gap that is the passage by the following reaction.
3SiO + CO → 2SiO 2 + SiC (10)
2SiO → Si + SiO 2 (11)
On the other hand, quartz sand has abundant resources compared to quartz stone, and in addition, it is easy to mine, so it can be a great advantage if quartz stone can be substituted as a raw material for metallic silicon.

しかしながら、珪砂を原料にすると珪石に比べて空隙が少なくなり、前述の式(10)、(11)の反応により析出物が付着すると、上記珪石に比べて空隙の減少が著しく、アーク炉での反応において生成するCOやSiOのガス抜けを困難にすることが危惧される。   However, when silica sand is used as a raw material, the number of voids is smaller than that of silica stone, and when deposits are deposited due to the reactions of the above-described formulas (10) and (11), the voids are significantly reduced compared with the above-mentioned silica stone. It is feared that it is difficult to escape the gas of CO and SiO generated in the reaction.

また、式(2)〜(8)からわかるようにCOが滞留してしまうと反応の進行が阻害されることになる。それは、SiCが炉底に沈着固化して操業トラブルの原因にもなる。   Further, as can be seen from the formulas (2) to (8), if the CO stays, the progress of the reaction is hindered. That is, SiC is deposited on the bottom of the furnace and causes operational troubles.

従って、アーク炉に供給する金属シリコンの原料としては、珪石と同等の大きさ、強度を有する性状に珪砂を成形することが必要となる。   Therefore, it is necessary to form silica sand as a raw material for metal silicon to be supplied to the arc furnace to have a property and size equivalent to those of silica.

上記要求に対して、特許文献1には、珪砂を粉砕し、結合剤であるアルカリ土類金属化合物を混合して固め、これを加熱処理して高強度化する製造方法が記載されている。しかしながら、本発明者等が特許文献1の製造方法により製造した珪砂造粒体を金属シリコンの製造に用いたところ、加熱処理時の温度が1000℃以下の場合、金属シリコンの製造時に珪砂造粒体が崩壊する場合があり、珪砂造粒体の強度に改善の余地があることが分かった。金属シリコンの製造時に珪砂造粒体が崩壊しないようにするためには、加熱処理時に1000℃以上の高温に加熱する必要があり、珪砂造粒体の製造時に用いる電気または熱等のエネルギーが多量に必要となるという課題があった。   In response to the above requirements, Patent Document 1 describes a manufacturing method in which silica sand is pulverized, an alkaline earth metal compound as a binder is mixed and hardened, and this is heated to increase the strength. However, when the present inventors used the silica sand granule produced by the production method of Patent Document 1 for the production of metal silicon, when the temperature during the heat treatment is 1000 ° C. or less, the silica sand granule is produced during the production of metal silicon. It was found that the body could collapse and there was room for improvement in the strength of the silica sand granule. In order to prevent the silica sand granule from collapsing during the production of metallic silicon, it is necessary to heat to a high temperature of 1000 ° C. or higher during the heat treatment, and a large amount of energy such as electricity or heat is used during the production of the silica sand granule. There was a problem that was necessary.

国際公開第2012/060285号パンフレットInternational Publication No. 2012/060285 Pamphlet

本発明は、金属シリコンを製造する際に原料として通常使用されている珪石に代替可能な、高い強度を有する珪砂造粒体を低温で製造する方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the method of manufacturing the quartz sand granule which has high intensity | strength which can substitute for the quartzite normally used as a raw material when manufacturing a metallic silicon at low temperature.

本発明者らは、上記課題に対して鋭意研究を行った結果、珪砂にアルカリ土類金属化合物を結合剤としてとして添加すると共に、糖類を含有させることで、アルカリ土類金属化合物の分散性が向上し、アーク炉内で崩壊しない強度を有する珪砂造粒体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have added an alkaline earth metal compound as a binder to silica sand, and by containing a saccharide, the dispersibility of the alkaline earth metal compound is improved. It has been found that a silica sand granule having improved strength that does not collapse in an arc furnace can be obtained, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、珪砂100質量部に対して、糖類2〜6質量部、アルカリ土類金属化合物0.1〜10質量部及び水を含む混合物を造粒することを特徴とする珪砂造粒体の製造方法である。   That is, this invention granulates the mixture containing 2-6 mass parts of saccharides, 0.1-10 mass parts of alkaline-earth metal compounds, and water with respect to 100 mass parts of quartz sand, It is a manufacturing method of a body.

また、前記珪砂として、全粒子の粒径が1400μm以下であり、粒径75μm以下の相対粒子量(重量)が25〜85%、粒径150μm超、1400μm以下の範囲にある相対粒子量(重量)が0%〜50%である珪砂(ただし、1400μm以下の相対粒子量は100%である)を用いることが、得られる珪砂造粒体の強度を更に高めるために好ましい。   In addition, as the silica sand, the particle size of all particles is 1400 μm or less, the relative particle amount (weight) of particle size 75 μm or less is 25 to 85%, the particle size is more than 150 μm, and the relative particle amount (weight) is 1400 μm or less. ) Is preferably from 0% to 50% (however, the relative particle amount of 1400 μm or less is 100%) in order to further increase the strength of the resulting silica sand granule.

前記糖類は、単糖類及び少糖類から選択されることが好ましい。   The saccharide is preferably selected from monosaccharides and oligosaccharides.

また、上記水の混合量は、珪砂100重量部に対して、10〜20重量部の割合であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the mixing amount of the said water is a ratio of 10-20 weight part with respect to 100 weight part of silica sand.

更に、前記糖類は予め水に溶解させた状態で他の成分と混合することが、アルカリ土類金属化合物の分散性を向上させ、珪砂造粒体の強度を更に高めるために好ましい。   Furthermore, it is preferable to mix the saccharide with other components in a state of being previously dissolved in water in order to improve the dispersibility of the alkaline earth metal compound and further increase the strength of the silica sand granule.

本発明の製造方法によれば、珪砂にアルカリ土類金属化合物を結合剤として添加すると共に、分散剤として糖類を含有させることで、従来よりも低温で加熱処理しても、金属シリコンを製造する際に原料として通常使用されている珪石に代替可能な高い強度を有した珪砂造粒体が提供される。   According to the production method of the present invention, by adding an alkaline earth metal compound as a binder to silica sand and containing saccharides as a dispersant, metal silicon is produced even when heat treatment is performed at a temperature lower than conventional. In this case, a silica sand granule having a high strength that can be substituted for the silica usually used as a raw material is provided.

(珪砂造粒体の製造方法)
本発明において、珪砂造粒体は、珪砂、アルカリ土類金属化合物、糖類及び水を含む珪砂混合物を成形後、硬化、乾燥させることにより製造される。
(Manufacturing method of silica sand granule)
In the present invention, the quartz sand granule is produced by molding and drying a quartz sand mixture containing quartz sand, an alkaline earth metal compound, a saccharide and water.

(硅砂)
本発明に用いる硅砂は特に制限されるものではないが、得られる珪砂造粒体が金属シリコンの原料として用いられることを考慮すると、その純度は、SiO含有量が97重量%以上であることが好ましく、特に、98重量%以上が好ましく、99重量%以上がより好ましく、99.5重量%以上が特に好ましい。珪砂造粒体から金属シリコンを製造する場合、SiO成分以外の一部の不純物はアーク炉内で還元・溶融した金属シリコンが炉から排出されて凝固する際に分離されるものの、不純物含有量が増えると金属シリコン中に残存する量も増え、金属シリコンの品質低下を招く傾向にある。つまり、珪砂中の不純物が少ない、高純度の珪砂を使用することで、得られるシリコン中に残存する不純物含量を効果的に低減できる。また、アーク炉内での加熱により、蒸発した不純物が炉の周壁や配管の壁に付着し、堆積し易くなるという問題をも防止することができ、アーク炉を長時間安定して使用することができる。
(Cotton sand)
The cinnabar used in the present invention is not particularly limited, but considering that the resulting silica sand granule is used as a raw material for metallic silicon, the purity is such that the SiO 2 content is 97 wt% or more. In particular, it is preferably 98% by weight or more, more preferably 99% by weight or more, and particularly preferably 99.5% by weight or more. When metal silicon is produced from silica sand granules, some impurities other than SiO 2 components are separated when the metal silicon reduced and melted in the arc furnace is discharged from the furnace and solidifies, but the impurity content As the amount increases, the amount remaining in the metal silicon also increases, and the quality of the metal silicon tends to deteriorate. That is, the impurity content remaining in the obtained silicon can be effectively reduced by using high-purity silica sand with few impurities in the silica sand. In addition, it is possible to prevent the problem that the evaporated impurities adhere to the peripheral wall of the furnace and the wall of the piping due to heating in the arc furnace, and it is easy to deposit, and the arc furnace should be used stably for a long time. Can do.

特に、上記不純物としてアルカリ金属原子が含まれていると、比較的低温度において、クリストバライト化が進行し、密度差に起因する膨張によって造粒体自体が自己破壊し易い傾向になる。そのため、珪砂造粒体に含まれるSi原子に対するアルカリ金属原子の比(M1/Si)は0.01未満であることが好ましい。   In particular, when an alkali metal atom is contained as the impurity, cristobalite progresses at a relatively low temperature, and the granulated body tends to be self-destructed due to expansion due to the density difference. Therefore, the ratio (M1 / Si) of alkali metal atoms to Si atoms contained in the silica sand granule is preferably less than 0.01.

本発明に用いる珪砂は、珪砂造粒体の強度をより向上させるために、全粒子の粒径が1400μm以下であり、粒径75μm以下の相対粒子量(以下、「微細粒子量」ともいう。)が25%〜85%、好ましくは、40%〜60%、粒径150μm超、1400μm以下の範囲にある相対粒子量(以下、「粗大粒子量」ともいう。)が0%〜50%、好ましくは、20%〜35%である珪砂(ただし、1400μm以下の相対粒子量は100%である。)を使用することが好ましい。   In order to further improve the strength of the silica sand granule, the silica sand used in the present invention has a total particle size of 1400 μm or less and a relative particle amount (hereinafter also referred to as “fine particle amount”) having a particle size of 75 μm or less. ) Is 25% to 85%, preferably 40% to 60%, and the relative particle amount (hereinafter also referred to as “coarse particle amount”) in the range of particle diameters greater than 150 μm and 1400 μm or less is 0% to 50%. Preferably, it is preferable to use silica sand of 20% to 35% (however, the relative particle amount of 1400 μm or less is 100%).

尚、本発明において、珪砂の平均粒径は、レーザー回折・散乱式粒度分析測定により体積基準で求めた粒度分布の平均粒径である。また、上記珪砂の相対粒子量及び粒度分布の値は、実施例に示すように、篩いにより求めた。   In the present invention, the average particle size of the silica sand is the average particle size of the particle size distribution obtained on a volume basis by laser diffraction / scattering particle size analysis measurement. Moreover, the relative particle amount and particle size distribution of the silica sand were determined by sieving as shown in the examples.

上記粒度分布を有する珪砂を使用する場合、微細粒子量と粗大粒子量との合計が、60%以上、特に70%以上であることが、得られる珪砂造粒体の強度発現により効果的であり、また、微細粒子量/粗大粒子量の比が2〜1.2となるように粒度分布を調整することがより好ましい。   When using the silica sand having the above particle size distribution, the total of the fine particle amount and the coarse particle amount is 60% or more, particularly 70% or more, which is more effective in expressing the strength of the resulting silica sand granule. Moreover, it is more preferable to adjust the particle size distribution so that the ratio of fine particle amount / coarse particle amount is 2 to 1.2.

本発明において、珪砂として前記特定の粒度分布を有する珪砂を得るためには、全粒子の粒径が1400μm以下であり、粒径75μm以下の珪砂を含む珪砂と、粒径150μm超、1400μm以下の珪砂を含む珪砂とを、前記範囲となるように混合する方法が最も好ましい。   In the present invention, in order to obtain silica sand having the specific particle size distribution as silica sand, the particle size of all particles is 1400 μm or less, silica sand containing silica sand having a particle size of 75 μm or less, and a particle size of more than 150 μm and 1400 μm or less. A method of mixing silica sand containing silica sand so as to be in the above range is most preferable.

また、上記それぞれの粒度分布を有する珪砂、特に、粒径75μm以下の珪砂を含む珪砂は、珪砂を粉砕して得るのが一般的である。上記珪砂の粉砕は、公知の粉砕機を用いて実施することができる。この粉砕機としては、例えば、粉体工学便覧(粉体工学会編、昭和61年2月28日発行、日刊工業新聞社)503〜505頁の表1・10に記載されている、スクリューミル;スタンプミル等の粉体層打槌式粉砕機;ディスクミル、ピンミル、スクリーンミル、ハンマミル、遠心分級型ミル等の高速回転式衝撃粉砕機;ローラミル等のロール転動型粉砕機;ボールミル、振動ボールミル、遊星型粉砕機等のボール媒体ミル;塔式粉砕機、攪拌槽型粉砕機、流通管型粉砕機、アニュラ型粉砕機等の媒体攪拌式粉砕機;およびジェット粉砕機などが挙げられる。上記粉砕機の中でも、粉砕に要するエネルギーがより少なく、粉砕時に混入する不純物がより少ない粉砕機が好ましい。このような粉砕機としては、媒体撹拌式粉砕機、振動ボールミル、回転型ボールミル、遊星型粉砕機等のボール媒体ミルおよびローラミル等のロール転動型粉砕機などが挙げられる。上記ボール媒体ミルは、微粉砕可能で、且つ、大量処理に適しており、ロール転動型粉砕機は、汚染が少なく、且つ、処理能力が大きい。従って、目的とする粉砕物に合わせて、それぞれの粉砕機を使用すればよい。   Further, the silica sand having the above respective particle size distributions, particularly the silica sand containing silica sand having a particle size of 75 μm or less, is generally obtained by pulverizing the silica sand. The pulverization of the silica sand can be carried out using a known pulverizer. Examples of the pulverizer include a screw mill described in Tables 1 and 10 on pages 503 to 505 of the powder engineering manual (edited by the Powder Engineering Society, published on February 28, 1986, Nikkan Kogyo Shimbun). Powder layer striking crushers such as stamp mills, high speed rotary impact crushers such as disc mills, pin mills, screen mills, hammer mills, centrifugal classification mills, roll rolling crushers such as roller mills, ball mills, vibrations Ball mills such as ball mills and planetary pulverizers; tower pulverizers, stirred tank pulverizers, flow-tube pulverizers, annular pulverizers and other medium agitation pulverizers, and jet pulverizers. Among the above pulverizers, a pulverizer that requires less energy for pulverization and contains fewer impurities during pulverization is preferable. Examples of such a pulverizer include a medium agitating pulverizer, a ball ball mill such as a vibration ball mill, a rotary ball mill, and a planetary pulverizer, and a roll rolling pulverizer such as a roller mill. The ball medium mill can be finely pulverized and is suitable for mass processing, and the roll-rolling pulverizer has little contamination and a large processing capacity. Therefore, each pulverizer may be used in accordance with the intended pulverized product.

尚、可能であれば、前記のように、粒度分布の異なる珪砂を混合することなく、粉砕により、前記微細粒子量と粗大粒子量とが調整された粒度分布を有する珪砂を得てもよい。   In addition, if possible, you may obtain the silica sand which has the particle size distribution in which the said fine particle amount and the coarse particle amount were adjusted by grinding | pulverization, without mixing the silica sand from which a particle size distribution differs as mentioned above.

(アルカリ土類金属化合物)
本発明において、珪砂の結合剤として作用するアルカリ土類金属化合物には、公知のものを特に制限なく使用することができる。例えば、カルシウム化合物またはマグネシウム化合物などが挙げられる。
(Alkaline earth metal compounds)
In the present invention, known alkaline earth metal compounds that act as a binder for silica sand can be used without particular limitation. For example, a calcium compound or a magnesium compound is mentioned.

上記カルシウム化合物としては、例えば、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウムおよびそれらの混合物が挙げられる。中でも、水酸化カルシウム、酸化カルシウムまたはそれらの混合物が好適に使用される。これらは、水との接触でアルカリ性を呈しSiOとの反応性が大きくなって、造粒体の高強度化により寄与する。 Examples of the calcium compound include calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium oxide, calcium sulfate, and mixtures thereof. Among these, calcium hydroxide, calcium oxide or a mixture thereof is preferably used. These exhibit alkalinity upon contact with water, increase the reactivity with SiO 2, and contribute to increasing the strength of the granulated body.

マグネシウム化合物としては、例えば、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよびそれらの混合物が挙げられる。中でも、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムまたはそれらの混合物が好適に使用される。これらは、水との接触でアルカリ性を呈しSiOとの反応性が大きくなって、造粒体の高強度化により寄与する。 Examples of the magnesium compound include magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium sulfate, and a mixture thereof. Among these, magnesium hydroxide, magnesium oxide or a mixture thereof is preferably used. These exhibit alkalinity upon contact with water, increase the reactivity with SiO 2, and contribute to increasing the strength of the granulated body.

前記アルカリ土類金属化合物の中でも、上記特性を有し、また、工業的に使用することを考慮すると、水酸化カルシウムや酸化カルシウムが好適に使用される。   Among the alkaline earth metal compounds, calcium hydroxide and calcium oxide are preferably used in consideration of the above characteristics and industrial use.

本発明において、前記珪砂の製造に使用するアルカリ土類金属化合物の粒径は、好ましくは0.001μm〜40μm、より好ましくは0.001μm〜10μmである。   In the present invention, the particle size of the alkaline earth metal compound used for the production of the silica sand is preferably 0.001 μm to 40 μm, more preferably 0.001 μm to 10 μm.

珪砂に対するアルカリ土類金属化合物の添加割合は、珪砂100重量部に対して0.1重量部〜10重量部であることが、得られる珪砂造粒体の強度を高強度化し、かつ珪砂造粒体から製造される金属シリコンを高純度とする点から好ましい。更に好ましくは0.3重量部〜3重量部である。最も好ましくは0.5重量部〜1.5重量部である。即ち、アルカリ土類金属化合物は、珪砂表面を覆うだけの量を添加すれば十分であり、それ以上の量の使用は、不純物量の増大を招く虞がある。   The addition ratio of the alkaline earth metal compound to the silica sand is 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silica sand, and the strength of the resulting silica sand granule is increased and the silica sand granulation is performed. It is preferable from the point which makes the metal silicon manufactured from a body highly purified. More preferably, it is 0.3 to 3 parts by weight. Most preferably, it is 0.5 to 1.5 parts by weight. That is, it is sufficient that the alkaline earth metal compound is added in an amount sufficient to cover the surface of the silica sand, and use of an amount larger than that may cause an increase in the amount of impurities.

(糖類)
本発明の製造方法で得られた珪砂造粒体は、珪砂の結合剤として作用するアルカリ土類金属の分散性を高める働きをする糖類を含有させることにより、極めて高い強度を有する珪砂造粒体を構成することができる。
(Sugar)
The silica sand granule obtained by the production method of the present invention contains a saccharide that functions to enhance the dispersibility of an alkaline earth metal that acts as a binder for silica sand, thereby providing an extremely high strength silica sand granule. Can be configured.

本発明の製造方法で得られた珪砂造粒体において、アルカリ土類金属化合物の分散剤として作用する糖類には、公知のものを特に制限なく使用することができる。好適に用いられる糖類を例示するならば、単糖類、少糖類または糖アルコールなどが挙げられる。具体的には、ブドウ糖、果糖等の単糖類、ショ糖、麦芽糖、乳糖等の少糖類、グリセリン、マンニトール等の糖アルコール等が挙げられる。アルカリ土類金属化合物は、単糖類及び少糖類の水溶液に溶解しやすいため、糖類は単糖類及び少糖類であることがより好ましい。中でも、工業的に使用することを考慮すると、安価で取扱い易いショ糖が特に好適に使用される。これらは、アルカリ土類金属化合物の分散性を向上させ、アルカリ土類金属化合物とSiOとの反応性がより大きくなって、造粒体の高強度化に著しく寄与する。 In the silica sand granule obtained by the production method of the present invention, any known saccharide that acts as a dispersant for an alkaline earth metal compound can be used without particular limitation. Examples of saccharides that can be suitably used include monosaccharides, oligosaccharides, and sugar alcohols. Specific examples include monosaccharides such as glucose and fructose, oligosaccharides such as sucrose, maltose and lactose, and sugar alcohols such as glycerin and mannitol. Since alkaline earth metal compounds are easily dissolved in an aqueous solution of monosaccharides and oligosaccharides, the saccharides are more preferably monosaccharides and oligosaccharides. Among these, in consideration of industrial use, sucrose that is inexpensive and easy to handle is particularly preferably used. These improve the dispersibility of the alkaline earth metal compound, increase the reactivity between the alkaline earth metal compound and SiO 2, and contribute significantly to increasing the strength of the granulated body.

また、糖類の含有量は2重量部以上、好ましくは、4重量部以上とすることが重要である。即ち、糖類が、2重量部より小さい場合、結合剤としてのアルカリ土類金属化合物の分散性が低下し、高い強度を有する珪砂造粒体を得ることが困難となる。また、珪砂造粒体を高強度化するために、糖類の含有量は6重量部以下が好ましい。6重量部を超える糖類の含有は粘性が増加し、造粒不良に繋がり、金属シリコンの原料とするには不適当であることが多いからである。かかる糖類の好適な量は、成形方法によっても多少異なるが、一般に、珪砂100重量部に対して、2〜6重量部である。上記割合は、成形のし易さにより決定されるが、アルカリ土類金属化合物の分散に必要な量を十分満足するものである。   Further, it is important that the saccharide content is 2 parts by weight or more, preferably 4 parts by weight or more. That is, when saccharides are smaller than 2 weight part, the dispersibility of the alkaline-earth metal compound as a binder falls, and it becomes difficult to obtain the quartz sand granule which has high intensity | strength. In order to increase the strength of the silica sand granule, the content of saccharide is preferably 6 parts by weight or less. This is because the content of saccharides exceeding 6 parts by weight increases viscosity, leads to poor granulation, and is often unsuitable for use as a raw material for metallic silicon. A suitable amount of such saccharides varies slightly depending on the molding method, but is generally 2 to 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silica sand. The above ratio is determined by ease of molding, but sufficiently satisfies the amount necessary for dispersing the alkaline earth metal compound.

(水)
また、水の量は、アルカリ土類金属化合物の硬化に必要な量であり、また、後述する成形方法における成形性を考慮して適宜決定される。かかる水の好適な量は、成形方法によっても多少異なるが、一般に、珪砂100重量部に対して、10〜20重量部である。上記割合は、成形のし易さにより決定される。水の量が10重量部以上であれば、硬化に十分であり、20重量部以下であれば、硅砂、糖類、アルカリ土類金属化合物及び水を含む混合物を成形する際に、混合物の流動性を抑え、金型からの漏れを防止することができる。
(water)
The amount of water is an amount necessary for curing the alkaline earth metal compound, and is appropriately determined in consideration of moldability in the molding method described later. A suitable amount of water varies depending on the molding method, but is generally 10 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silica sand. The said ratio is determined by the ease of shaping | molding. If the amount of water is 10 parts by weight or more, it is sufficient for curing, and if it is 20 parts by weight or less, the fluidity of the mixture when molding a mixture containing cinnabar, saccharides, alkaline earth metal compound and water. Can be suppressed and leakage from the mold can be prevented.

(混合方法)
本発明の珪砂造粒体の製造方法において、珪砂、アルカリ土類金属化合物、糖類、水の混合方法は、それぞれが均一に混合される方法であれば、混合順序、混合方法等は特に制限されないが、糖類を予め水に溶解させた状態で、他の成分と混合することがより好ましい。糖類が溶けた水を使用することでアルカリ土類金属化合物の分散性はより著しく向上し、より一層、高強度化した珪砂造粒体を得ることが可能となる。一般的な混合順序を例示すれば、珪砂とアルカリ土類金属化合物とを混合後、得られる混合物に噴霧や滴下などの方法により糖類が溶けた水を添加する方法、アルカリ土類金属化合物と糖類が溶けた水とを混合したスラリーと珪砂とを混合する方法、珪砂とアルカリ土類金属化合物と糖類が溶けた水の3成分を同時に混合する方法等が挙げられる。
(Mixing method)
In the method for producing a silica sand granule according to the present invention, the mixing order of the silica sand, alkaline earth metal compound, saccharide, and water is not particularly limited as long as they are uniformly mixed. However, it is more preferable to mix with other components in a state in which the saccharide is previously dissolved in water. By using water in which saccharides are dissolved, the dispersibility of the alkaline earth metal compound is remarkably improved, and it becomes possible to obtain a silica sand granule having a higher strength. Examples of a general mixing order are: a method in which silica sand and an alkaline earth metal compound are mixed, and then water in which the saccharide is dissolved by a method such as spraying or dripping is added to the resulting mixture; an alkaline earth metal compound and a saccharide Examples include a method of mixing slurry in which water dissolved in water and silica sand, a method in which three components of water in which silica sand, an alkaline earth metal compound, and saccharide are dissolved are mixed at the same time.

また、混合方法は、公知の混合装置、例えば、粉体工学便覧(粉体工学会編、昭和61年2月28日発行、日刊工業新聞社)610頁の図9.1に示されている、水平円筒型混合機(内設羽根付)V型混合機(攪拌羽根付)、二重円錐型混合機などの容器回転型混合機;リボン混合機、円錐型スクリュー混合機、高速流動型混合機、回転円盤型混合機、気流攪拌型混合機、無攪拌型混合機などの容器固定型混合機;攪拌型混合機(加振機付)などの複合型混合機が挙げられる。また、水を添加して湿潤状態での混合となった場合には、混錬機、例えば粉体工学便覧(粉体工学会編、昭和61年2月28日発行、日刊工業新聞社)644頁の表13.6に挙げられている各種混錬機も使用できる。   The mixing method is shown in FIG. 9.1 on page 610 of a known mixing apparatus, for example, Powder Engineering Handbook (Edited by the Powder Engineering Society, published on February 28, 1986, Nikkan Kogyo Shimbun). , Horizontal cylindrical mixer (with internal blades) V-type mixer (with stirring blades), double-conical mixer, and other container rotating mixers; ribbon mixer, conical screw mixer, high-speed fluid mixing Examples thereof include a container-fixed type mixer such as a mixing machine, a rotating disk type mixer, an airflow stirring type mixer, and a non-stirring type mixer; Further, when water is added and mixing is performed in a wet state, a kneading machine such as a powder engineering manual (edited by the Powder Engineering Society, published on February 28, 1986, Nikkan Kogyo Shimbun) 644 Various kneaders listed in Table 13.6 on page can also be used.

(有機バインダー)
また、珪砂とアルカリ土類金属化合物と糖類が溶けた水の混合物には、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、成形性を向上させるため有機バインダーを添加することもできる。有機バインダーには、例えば、造粒便覧(日本粉体工業協会編、昭和50年5月30日発行、オーム社)の表1、3、4に記載される、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、デキストローズ、コーンシロップなどが挙げられる。また、上記以外に使用可能な有機物からなるバインダーとしては、デキストリン、コーンスターチ等のでん粉類;にかわ、カゼイン、大豆たん白等のたん白類;アラビアゴム等の天然ゴム類;ピッチ、加工タール、舗装タール等のタール類:ストレートアスファルト、ブローンアスファルト等のアスファルト類;アクリル系重合体、ポリアミド、ポリエチレン、その他セルロース等の熱可塑性レジン;ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステル、熱硬化性ポリウレタン等の熱硬化性レジン;ネオブレン、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム等のエラストマーなどが挙げられる。
(Organic binder)
In addition, an organic binder can be added to the mixture of water in which the silica sand, the alkaline earth metal compound, and the saccharide are dissolved in order to improve the moldability within a range that does not significantly impair the effects of the present invention. Examples of the organic binder include carboxymethyl cellulose (CMC) and polyvinyl alcohol described in Tables 1, 3, and 4 of the granulation manual (edited by Japan Powder Industry Association, published on May 30, 1975, Ohmsha). (PVA), dextrose, corn syrup and the like. In addition to the above, binders made of organic materials that can be used include starches such as dextrin and corn starch; proteins such as glue, casein and soybean protein; natural rubbers such as gum arabic; Tars such as tar: Asphalts such as straight asphalt and blown asphalt; Thermoplastic resins such as acrylic polymer, polyamide, polyethylene, and other cellulose; Urea resin, melamine resin, phenol resin, furan resin, epoxy resin, thermosetting And thermosetting resins such as curable polyester and thermosetting polyurethane; and elastomers such as neoprene, nitrile rubber, styrene butadiene rubber, butyl rubber, and silicone rubber.

(成形)
本発明の珪砂造粒体の製造方法において、上記珪砂、アルカリ土類金属化合物、糖類、及び水を含む混合物の成形方法は特に制限されず、公知の造粒方法を制限なく採用することができる。例えば、造粒便覧(日本粉体工業協会編、昭和50年5月30日発行、オーム社)の1編、1・4節で分類されている方法の内、圧縮成形型、転動型、押出成形型の一般的な方法が好適に採用できる。
(Molding)
In the method for producing a silica sand granule according to the present invention, the molding method of the mixture containing the silica sand, alkaline earth metal compound, saccharide, and water is not particularly limited, and a known granulation method can be employed without limitation. . For example, among the methods classified in Part 1 and Sections 1 and 4 of Granulation Handbook (Edited by Japan Powder Industry Association, published on May 30, 1975, Ohmsha), compression mold, rolling mold, A general method of an extrusion mold can be suitably employed.

また、成形により得られる造粒体の形状は特に制限されないが、球状より円柱、多角体、多角柱体の方が転がり難く作業の面で有利である。また、アーク炉で生成するCOやSiOガスの逃げ道の確保も多角体の不定形の方が球状より良い。   Further, the shape of the granulated body obtained by molding is not particularly limited, but a cylinder, a polygon, and a polygonal column are more difficult to roll than a spherical shape, and are advantageous in terms of work. Also, in order to secure escape routes for CO and SiO gas generated in the arc furnace, the indefinite shape of the polygon is better than the spherical shape.

(硬化)
本発明の珪砂造粒体の製造方法において、珪砂、アルカリ土類金属化合物、糖類、及び水を含む混合物の成形体は、水の存在下に珪砂とアルカリ土類金属化合物とが反応して硬化することによって、珪砂造粒体を得ることができる。
(Curing)
In the method for producing a silica sand granule according to the present invention, a molded body of a mixture containing silica sand, an alkaline earth metal compound, a saccharide, and water is cured by reacting the silica sand and the alkaline earth metal compound in the presence of water. By doing so, a silica sand granule can be obtained.

上記硬化において、硬化温度は、水が存在し得る温度であることが好ましい。また、硬化時間は、アルカリ土類金属化合物の種類、硬化温度によって多少異なり、一概には決定できないため、予め実験を行い、決定することが好ましい。例えば、水酸化カルシウムの場合、硬化時間を数分〜7日程度とすることが好適であり、より高強度な珪砂造粒体を得るためには数時間〜4日程度がより好ましい。また、硬化においては、珪砂造粒体に含まれる水分量を必要以上に失われないように維持することによって、より高強度化が図れることから、湿潤雰囲気中で硬化を行うことや密閉雰囲気中で硬化を行うことも好ましい態様として挙げられる。   In the curing, the curing temperature is preferably a temperature at which water can exist. In addition, the curing time varies somewhat depending on the type of alkaline earth metal compound and the curing temperature, and cannot be determined in general. For example, in the case of calcium hydroxide, it is preferable that the curing time be about several minutes to 7 days, and about several hours to 4 days is more preferable in order to obtain a stronger silica sand granule. Moreover, in curing, since the strength can be increased by maintaining the moisture content contained in the silica sand granule so as not to be lost more than necessary, curing in a humid atmosphere or in a sealed atmosphere It is also mentioned as a preferred embodiment that the curing is performed.

(乾燥)
上記アルカリ土類金属化合物の硬化により得られる珪砂造粒体は、乾燥処理により、含有する水分を可及的に除去することが、アーク炉等で、高温雰囲気に晒された際の、水の急激な膨張による崩壊を防止することができ好ましい。具体的には、1300℃で強熱減量が0.1重量%〜3重量%、特に、0.1重量%〜1重量%となるまで上記乾燥を行なうことが好ましい。
(Dry)
The silica sand granule obtained by curing the alkaline earth metal compound is capable of removing water contained as much as possible by a drying process. It is preferable because collapse due to rapid expansion can be prevented. Specifically, it is preferable to perform the drying at 1300 ° C. until the loss on ignition becomes 0.1 wt% to 3 wt%, particularly 0.1 wt% to 1 wt%.

上記乾燥処理は、温度70℃以上、特に、100℃以上で行うことが好ましく、また、加熱処理における温度の上限は、アルカリ土類金属化合物硬化体の強度を著しく劣化させない範囲の温度が好適である。一般には、300℃以下、特に、200℃以下となるように実施することが好ましい。   The drying treatment is preferably performed at a temperature of 70 ° C. or more, particularly 100 ° C. or more, and the upper limit of the temperature in the heat treatment is preferably a temperature in a range that does not significantly deteriorate the strength of the alkaline earth metal compound cured body. is there. In general, it is preferable to carry out so as to be 300 ° C. or lower, particularly 200 ° C. or lower.

尚、上記乾燥処理は、アルカリ土類金属化合物の硬化のために必要な水が確保できる状態であれば、かかる硬化反応を同時に行うことも可能である。そして、上記乾燥処理を前記加熱下に行う際に水が存在する場合、前記アルカリ土類金属化合物による硬化反応が促進され、得られる造粒体の強度の一層の向上を図ることもできる。   In addition, the said drying process can also perform this hardening reaction simultaneously, if the water required for hardening of an alkaline-earth metal compound can be ensured. And when water exists when performing the said drying process under the said heating, the hardening reaction by the said alkaline-earth metal compound is accelerated | stimulated, and the further improvement of the intensity | strength of the obtained granulated body can also be aimed at.

(硅砂造粒体)
本発明の製造方法で得られた珪砂造粒体は、かかる珪砂造粒体を金属シリコン製造用の原料、例えば、アーク炉による金属シリコンの原料として使用する場合、円柱、多角体(長方形)が好ましく、一番長い辺が5mm〜200mmのものが好適である。即ち、前記アーク炉での使用において、珪砂造粒体の一辺が5mm未満の場合、上記アーク炉内原料層をガスが通過するための十分な空隙を確保できないし、一方、200mmを超える造粒体を製造するのはコスト・生産性の点で不利になる。上記は、好ましくは5mm〜150mm、より好ましくは30mm〜150mm、更に好ましくは50mm〜150mmである。
(Cotton sand granule)
When the silica sand granule obtained by the production method of the present invention is used as a raw material for metal silicon production, for example, as a raw material for metal silicon in an arc furnace, a cylinder or a polygon (rectangle) is used. Preferably, the longest side is 5 mm to 200 mm. That is, in use in the arc furnace, when one side of the quartz sand granule is less than 5 mm, a sufficient gap for gas to pass through the raw material layer in the arc furnace cannot be ensured, while granulation exceeding 200 mm. Manufacturing the body is disadvantageous in terms of cost and productivity. The above is preferably 5 mm to 150 mm, more preferably 30 mm to 150 mm, and still more preferably 50 mm to 150 mm.

また、珪砂造粒体は、珪砂の結合剤として作用するアルカリ土類金属との硬化反応において、アルカリ土類金属の分散性を高める働きをする糖類を含有させることにより、極めて高い珪砂造粒体を構成される。硅砂造粒体の圧壊荷重は、2000N以上が好ましく、3000N以上がより好ましい。2000N以上の強度があれば、前記アーク炉での使用において、珪石の代替として十分使用することができる。   In addition, the silica sand granule is an extremely high silica sand granule by containing a saccharide that functions to enhance the dispersibility of the alkaline earth metal in the curing reaction with the alkaline earth metal that acts as a binder for the silica sand. Configured. The crushing load of the cinnabar granule is preferably 2000 N or more, and more preferably 3000 N or more. If it has a strength of 2000 N or more, it can be sufficiently used as a substitute for silica stone in the arc furnace.

(金属シリコン等の製造)
本発明の製造方法で得られた珪砂造粒体は、金属シリコン、フェロシリコン・シリコマンガン等のシリコン合金、および炭化珪素等の製造に使用することができ、特にアーク炉による金属シリコンの製造に好適に用いられる。
(Manufacture of metal silicon, etc.)
The silica sand granule obtained by the production method of the present invention can be used for the production of silicon alloys such as metal silicon, ferrosilicon and silicomanganese, and silicon carbide, particularly for the production of metal silicon by an arc furnace. Preferably used.

金属シリコンの製造には、例えばシリコン源である珪砂造粒体を単独あるいは珪石と併用して使用し、これに還元材として木炭、コークス、石炭、ウッドチップなどを混合して、アーク炉内で還元・溶融する方法が挙げられる。アーク炉内へはシリコン源及び還元材が偏析のないよう十分に混合されて、必要量投入される。炉内では電極先端部付近がアーク放電により最も高温となり、その到達温度が1900℃〜2000℃となるように通電することによってシリコン源が還元され、金属シリコン融液が炉の底部に溜る。アーク炉底部に溜まった金属シリコン融液は、流し口をアーク放電などで開孔し、取鍋に抽出される。そして金属シリコン融液中に酸素ガスをバブリングすることでカルシウム化合物などの不純物がスラグ(酸化物)として比重差によって分離される。そして、スラグの全部または一部を取り除くことで、金属シリコン塊が得られる。   In the production of metallic silicon, for example, a silica sand granule, which is a silicon source, is used alone or in combination with silica stone, and charcoal, coke, coal, wood chips, etc. are mixed as a reducing material in an arc furnace. A method of reducing and melting is mentioned. In the arc furnace, the silicon source and the reducing material are sufficiently mixed so as not to segregate, and the necessary amount is charged. In the furnace, the vicinity of the tip of the electrode becomes the highest temperature due to arc discharge, and the silicon source is reduced by energizing so that the reached temperature is 1900 ° C. to 2000 ° C., and the metal silicon melt is collected at the bottom of the furnace. The metal silicon melt collected at the bottom of the arc furnace is extracted into a ladle by opening the spout by arc discharge or the like. By bubbling oxygen gas into the metal silicon melt, impurities such as calcium compounds are separated as slag (oxide) by the difference in specific gravity. Then, by removing all or part of the slag, a metallic silicon lump can be obtained.

上記アーク炉は、例えばシリコン原料調査研究成果報告書(昭和58年3月、(社)日本電子工業振興協会)の47〜55頁に記載されているような公知の構造、材質を有するものが特に制限なく使用される。   The arc furnace has a known structure and material as described in, for example, pages 47 to 55 of the silicon raw material research report (March 1983, Japan Electronics Industry Promotion Association). Used without any particular restrictions.

なお、上記金属シリコンの製造方法としては、珪砂を成形して平均粒径が5mm〜200mmである珪砂造粒体を作製する工程、およびその珪砂造粒体を、シリコン源の少なくとも一部としてアーク炉へ供給して還元反応を行なう工程をオンサイトで行う態様も好ましい。   In addition, as a manufacturing method of the said metallic silicon, the process which shape | molds silica sand and produces the silica sand granule whose average particle diameter is 5 mm-200 mm, and the siliceous sand granule are made into an arc as at least one part of a silicon source. An embodiment in which the step of supplying to the furnace and performing the reduction reaction is performed on site is also preferable.

他方、フェロシリコン・シリコマンガン等のシリコン合金や炭化珪素の製造の場合には、シリコン合金ではシリコン以外の金属原を所望の組成となるように別に所定量加える必要があり、また、炭化珪素では還元材かつ原料となる炭素の量を適宜調整し、原料の投入方法及び反応温度を炭化珪素の製造に適した条件に適宜調整すれば良い。   On the other hand, in the production of silicon alloys such as ferrosilicon and silicomanganese and silicon carbide, it is necessary to add a predetermined amount of a metal source other than silicon in the silicon alloy so as to have a desired composition. What is necessary is just to adjust suitably the quantity of carbon used as a reducing material and raw material, and to adjust suitably the injection | throwing-in method and reaction temperature of the raw material to the conditions suitable for manufacture of silicon carbide.

以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。尚、実施例および比較例における数値は次に示す方法により測定した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to these Examples. In addition, the numerical value in an Example and a comparative example was measured by the method shown next.

(1)硅砂造粒体の強度
後述の各実施例及び比較例の方法により得られた円柱状の硅砂造粒体の中から、高さが1.9cm〜2.3cmであるサンプルを抜き取り、オートグラフ(島津製精密万能試験機AG−Xplus50kN)にて圧壊荷重(N)を測定した。圧縮機上に円柱状造粒体を縦に配置し、鉛直方向に載荷した。荷重は1分間に0.2mm降下する速度とした。
(1) Strength of cinnabar granule From a columnar cinnabar granule obtained by the methods of Examples and Comparative Examples described later, a sample having a height of 1.9 cm to 2.3 cm is extracted. The crushing load (N) was measured with an autograph (Shimadzu precision universal testing machine AG-Xplus 50 kN). Cylindrical granules were placed vertically on the compressor and loaded in the vertical direction. The load was set to a speed of dropping 0.2 mm per minute.

更に、得られた硅砂造粒体を金属シリコンの製造に用いる際、アーク炉内で加熱されることを想定し、各実施例及び比較例の方法により得られた造粒体の一部を、電気炉で加熱し、加熱後に上記した方法で圧壊荷重(N)を測定した。加熱は空気中で行い、加熱温度は300℃又は800℃とした。   Furthermore, when using the obtained cinnabar granule for the production of metal silicon, assuming that it is heated in an arc furnace, a part of the granule obtained by the method of each Example and Comparative Example, It heated with the electric furnace and the crushing load (N) was measured by the above-mentioned method after a heating. Heating was performed in air and the heating temperature was 300 ° C or 800 ° C.

(2)硅砂造粒体の見掛け密度
ノギスにて計測した円柱状硅砂造粒体の高さh(cm)と直径2r(cm)、および電子天秤にて秤量した円柱状硅砂造粒体の重量m(g)から、次式にて見掛け密度ρを計算した。
ρ=m/(π・r・h)
(3)珪砂の平均粒径
HORIBA社製レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA−950V2により10nm〜3000μmの範囲で粒度分布(体積基準分布)を測定し、珪砂の平均粒径を算出した。
(2) Apparent density of cinnabar granule The height h (cm) and diameter 2r (cm) of the cylindrical cinnabar granule measured with calipers, and the weight of the cylindrical cinnabar granule weighed with an electronic balance The apparent density ρ was calculated from m (g) by the following formula.
ρ = m / (π · r 2 · h)
(3) Average particle size of silica sand The particle size distribution (volume reference distribution) was measured in the range of 10 nm to 3000 μm with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus LA-950V2 manufactured by HORIBA, and the average particle size of silica sand was calculated. .

(4)珪砂のSiO含有量及びNaO含有量
珪砂を測定治具に装着し、蛍光X線(リガク社製蛍光X線分析装置ZSX PrimusII)にて元素分析し、SiO及びNaO含有量を算出した。
(4) SiO 2 content and Na 2 O content of silica sand Silica sand is mounted on a measurement jig, and elemental analysis is performed with fluorescent X-rays (fluorescence X-ray analyzer ZSX Primus II manufactured by Rigaku Corporation) to obtain SiO 2 and Na 2. The O content was calculated.

(5)珪砂の相対粒子量
ISO 3301−1に準拠した、目開き75μmの飾、目開き150μm、及び目開き1400μmの飾を用い、100gの珪砂の相対粒子量を求めた。相対粒子量は、1400μmの飾を全通過することを確認した後、目開き75μmの節を通過した粒子の重量と、目開き150μmの節を通り目開き75μmの飾を通過しない粒子の重量、目開き150μmの飾を通過しない粒子の重量を測定し、全体を100重量%としたときの割合(重量%)として計測した。
(5) Relative Particle Amount of Silica Sand Using a decoration with an opening of 75 μm, an opening of 150 μm, and an opening of 1400 μm based on ISO 3301-1, the relative particle amount of 100 g of silica sand was determined. After confirming that the relative particle amount completely passes through the decoration of 1400 μm, the weight of the particles that passed through the 75 μm opening, and the weight of the particles that passed through the 150 μm opening and did not pass through the 75 μm opening, The weight of the particles that do not pass through the decoration having an opening of 150 μm was measured, and the weight was measured as a ratio (% by weight) when the whole was 100% by weight.

実施例1
珪砂(平均粒径250μm、SiO含有量99.4重量%、NaO含有量0.0重量%)を遊星型ボールミルにて平均粒径30μmまで粉砕した。粉砕した珪砂(平均粒径30μm)と未粉砕の珪砂(平均粒径250μm)を重量比で6対4の割合で混ぜた。得られた硅砂の相対粒子量は、表1に示す通りであった。この粒度を制御した珪砂100重量部に対し、水酸化カルシウム1.0重量部、水11.7重量部、ショ糖5.0重量部を乳鉢で良く混合した。混合の順序は、最初にショ糖と水のショ糖水溶液を作り、次に水酸化カルシウムをショ糖水溶液に添加、最後に硅砂を添加という順序で行った。この硅砂、水酸化カルシウム、ショ糖、及び水の混合物をおよそ15g秤量し、内径20mmの金型へ入れ、圧力約6MPaにて加圧成形した。成形後の高さは20mm±2mmであった。金型から取出した円柱状の硅砂成形体を湿潤状態に保ち、室温20℃で1日間ほど放置した。その後、送風乾燥器を用い150℃で2時間乾燥処理を施した。得られた円柱状の硅砂造粒体の重量を秤量し、また直径および高さを計測した。そして、これらの値から見掛け密度を計算した。さらに、圧壊荷重を測定した。また、300℃、及び800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表2にまとめた。
Example 1
Silica sand (average particle size 250 μm, SiO 2 content 99.4 wt%, Na 2 O content 0.0 wt%) was pulverized to an average particle size of 30 μm with a planetary ball mill. The crushed silica sand (average particle size 30 μm) and the unground crushed silica sand (average particle size 250 μm) were mixed in a weight ratio of 6: 4. The relative particle amount of the obtained cinnabar was as shown in Table 1. 1.0 part by weight of calcium hydroxide, 11.7 parts by weight of water, and 5.0 parts by weight of sucrose were mixed well in a mortar with 100 parts by weight of the silica sand whose particle size was controlled. The mixing was performed in the order of first preparing a sucrose aqueous solution of sucrose and water, then adding calcium hydroxide to the sucrose aqueous solution, and finally adding cinnabar sand. About 15 g of this mixture of cinnabar sand, calcium hydroxide, sucrose and water was weighed, put into a mold having an inner diameter of 20 mm, and pressure-molded at a pressure of about 6 MPa. The height after molding was 20 mm ± 2 mm. The cylindrical cinnabar molded body taken out from the mold was kept in a wet state and left at room temperature of 20 ° C. for about 1 day. Then, the drying process was performed for 2 hours at 150 degreeC using the ventilation dryer. The weight of the cylindrical cinnabar granule obtained was weighed, and the diameter and height were measured. Then, the apparent density was calculated from these values. Furthermore, the crushing load was measured. Moreover, after performing heat processing at 300 degreeC and 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are summarized in Table 2.

Figure 0006198272
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実施例2
ショ糖の添加量を2.5重量部、水の添加量を14.2重量部とした以外は実施例1と同様の方法で硅砂造粒体を作製した。得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を表2に示す。
Example 2
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of sucrose added was 2.5 parts by weight and the amount of water added was 14.2 parts by weight. The apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule are shown in Table 2.

実施例3
ショ糖の添加量を3.3重量部、水の添加量を13.3重量部とした以外は実施例1と同様の方法で硅砂造粒体を作製した。得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を表2に示す。
Example 3
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of sucrose added was 3.3 parts by weight and the amount of water added was 13.3 parts by weight. The apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule are shown in Table 2.

比較例1
実施例1と同様の方法で、表1に記載の相対粒子量を有する硅砂を得た。この粒度を制御した硅砂100重量部に対して、水酸化カルシウム1.0重量部、水16.7重量部を乳鉢で良く混合した。混合の順序は、最初に水酸化カルシウムと硅砂を混合し、次に水を添加という順序で行った。この硅砂、水酸化カルシウム、水の混合物をおよそ15g秤量し、内径20mmの金型へ入れ、圧力約6MPaにて加圧成形した。成形後の高さは20mm±2mmであった。金型から取出した円柱状の硅砂成形体を湿潤状態に保ち、室温20℃で1日間ほど放置した。その後、送風乾燥器を用い150℃で2時間乾燥処理を施した。得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、300℃、及び800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表2に示す。
Comparative Example 1
By the same method as in Example 1, cinnabar sand having the relative particle amounts shown in Table 1 was obtained. 1.0 part by weight of calcium hydroxide and 16.7 parts by weight of water were mixed well in a mortar with 100 parts by weight of the silica sand whose particle size was controlled. The mixing order was such that calcium hydroxide and cinnabar sand were first mixed and then water was added. About 15 g of this mixture of cinnabar sand, calcium hydroxide and water was weighed, put into a mold having an inner diameter of 20 mm, and pressure-molded at a pressure of about 6 MPa. The height after molding was 20 mm ± 2 mm. The cylindrical cinnabar molded body taken out from the mold was kept in a wet state and left at room temperature of 20 ° C. for about 1 day. Then, the drying process was performed for 2 hours at 150 degreeC using the ventilation dryer. The apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 300 degreeC and 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 2.

なお、比較例1はショ糖を添加していない。   In Comparative Example 1, sucrose is not added.

糖類としてショ糖を添加した実施例1及び実施例2は、糖類を添加しなかった比較例に比べ高い強度を示し、その圧壊荷重は、硅石の代替に十分可能な2000N以上であった。また、ショ糖を添加した場合、300℃や800℃の高温で加熱しても、圧壊荷重は2000N以上であり、硅石の代替に十分可能であることが確認できた。   Example 1 and Example 2 in which sucrose was added as a saccharide showed higher strength than the comparative example in which no saccharide was added, and the crushing load was 2000 N or more, which is sufficient for substitution for meteorite. Moreover, when sucrose was added, even if it heated at high temperature of 300 degreeC or 800 degreeC, the crushing load was 2000 N or more, and it has confirmed that it was possible enough for substitution of a meteorite.

Figure 0006198272
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実施例4
実施例1と同様の方法で、表1に記載の相対粒子量を有する硅砂を得た。この粒度を制御した硅砂100重量部に対して、水酸化カルシウム1.0重量部、水14.2重量部、ブドウ糖2.5重量部を乳鉢で良く混合した。混合の順序は、最初にブドウ糖と水のブドウ糖水溶液を作り、次に水酸化カルシウムを添加、最後に硅砂を添加という順序で行った。この硅砂、水酸化カルシウム、ブドウ糖、及び水の混合物をおよそ15g秤量し、内径20mmの金型へ入れ、圧力約6MPaにて加圧成形した。成形後の高さは20mm±2mmであった。金型から取出した円柱状造粒体を湿潤状態に保ち、室温20℃で1日間ほど放置した。その後、送風乾燥器を用い150℃で2時間乾燥処理を施し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 4
By the same method as in Example 1, cinnabar sand having the relative particle amounts shown in Table 1 was obtained. 1.0 part by weight of calcium hydroxide, 14.2 parts by weight of water, and 2.5 parts by weight of glucose were mixed well in a mortar with 100 parts by weight of cinnabar with controlled particle size. The mixing order was as follows: first, an aqueous glucose solution of glucose and water was prepared, then calcium hydroxide was added, and finally, cinnabar was added. About 15 g of this mixture of cinnabar sand, calcium hydroxide, glucose and water was weighed, put into a mold having an inner diameter of 20 mm, and pressure-molded at a pressure of about 6 MPa. The height after molding was 20 mm ± 2 mm. The columnar granule taken out from the mold was kept in a wet state and left at room temperature of 20 ° C. for about 1 day. Then, the drying process was performed for 2 hours at 150 degreeC using the ventilation dryer, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例5
ブドウ糖の添加量を5.0重量部、水の添加量を11.7重量部とした以外は実施例4と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 5
A cinnabar granule was prepared in the same manner as in Example 4 except that the amount of glucose added was 5.0 parts by weight and the amount of water added was 11.7 parts by weight. Density and crush load were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例6
糖類を果糖にした以外は実施例4と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 6
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 4 except that the saccharide was changed to fructose, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例7
糖類を果糖にした以外は実施例5と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 7
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 5 except that the saccharide was fructose, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例8
糖類を麦芽糖にした以外は実施例4と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 8
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 4 except that the saccharide was maltose, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例9
糖類を麦芽糖にした以外は実施例5と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 9
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 5 except that the saccharide was changed to maltose, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例10
糖類を乳糖にした以外は実施例4と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 10
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 4 except that the saccharide was changed to lactose, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例11
糖類を乳糖にした以外は実施例5と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 11
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 5 except that the saccharide was changed to lactose, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例12
糖類をグリセリンにした以外は実施例4と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 12
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 4 except that the saccharide was changed to glycerin, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例13
糖類をグリセリンにした以外は実施例5と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 13
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 5 except that the saccharide was changed to glycerin, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例14
糖類をマンニトールにした以外は実施例4と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 14
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 4 except that the saccharide was changed to mannitol, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

実施例15
糖類をマンニトールにした以外は実施例5と同様の方法で硅砂造粒体を作製し、得られた硅砂造粒体の見かけ密度、圧壊荷重を測定した。また、800℃で加熱処理を行った後、同様に見かけ密度及び圧壊荷重を測定した。結果を表3に示す。
Example 15
A cinnabar granule was produced in the same manner as in Example 5 except that the saccharide was changed to mannitol, and the apparent density and crushing load of the obtained cinnabar granule were measured. Moreover, after performing heat processing at 800 degreeC, the apparent density and the crushing load were measured similarly. The results are shown in Table 3.

Figure 0006198272
Figure 0006198272

本発明の珪砂造粒体は、珪石の代替として、金属シリコンの製造や、フェロシリコン・シリコマンガン等のシリコン合金や炭化珪素の製造に有効に利用できる。   The silica sand granule of the present invention can be effectively used for the production of metal silicon, silicon alloys such as ferrosilicon and silicomanganese, and silicon carbide as an alternative to silica.

Claims (4)

珪砂100質量部に対して、糖類2〜6質量部、アルカリ土類金属化合物0.1〜10質量部及び水10〜20重量部を含む混合物を造粒することを特徴とする珪砂造粒体の製造方法。   Silica sand granule characterized by granulating a mixture containing 2-6 parts by weight of saccharide, 0.1-10 parts by weight of alkaline earth metal compound and 10-20 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of silica sand Manufacturing method. 前記珪砂として、全粒子の粒径が1400μm以下であり、粒径75μm以下の相対粒子量(重量)が25〜85%、粒径150μm超、1400μm以下の範囲にある相対粒子量(重量)が0%〜50%である珪砂(ただし、1400μm以下の相対粒子量は100%である)を用いる請求項1記載の珪砂造粒体の製造方法。   As the silica sand, the particle size of all particles is 1400 μm or less, the relative particle amount (weight) having a particle size of 75 μm or less is 25 to 85%, the particle size is over 150 μm, and the relative particle amount (weight) is in the range of 1400 μm or less. The method for producing a quartz sand granule according to claim 1, wherein the silica sand is 0% to 50% (however, the relative particle amount of 1400 µm or less is 100%). 糖類が単糖類及び少糖類から選択される、請求項1又は2に記載の珪砂造粒体の製造方法。   The method for producing a quartz sand granule according to claim 1 or 2, wherein the saccharide is selected from monosaccharides and oligosaccharides. 糖類を予め水に溶解させた状態で他の成分と混合することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の珪砂造粒体の製造方法。   The method for producing a quartz sand granule according to any one of claims 1 to 3, wherein the saccharide is mixed in advance with other components in a state of being dissolved in water.
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