JPH0214888A - フライアッシュを主原料とする多孔質材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石炭燃焼の際に副生ずるフライアッシュを原
料として多孔質材料を製造する方法に関し、特に、石炭
燃焼の際に副生するフライアッシュ及び排煙脱硫石膏を
原料として多孔質材料を製造する方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来より、石炭燃焼の際に副生ずる石炭灰は集塵器によ
りフライアッシュとして回収され、その一部はポル１−
ランドセメン１〜に混合使用されているが、その廃棄場
所等については重大な環境問題に発展しつつある。

近年、フライアッシュを有効利用する研究がいろいろと
行われている。例えば、フライアッシュと石灰分とを強
アルカリ溶液中で高温高圧の水蒸気雰囲気で反応を行わ
せてフライアッシュ粒を多孔化すると共にフライアッシ
ュ粒に１−モバライトの針状結晶（Ｃａ、　（ＳｌｃＯ
□ａＨｚ）’４ＨｚＯ）を生成させたり（特公昭　−２
８８５８号参照）、或は、アルカリ溶液中でのフライア
ッシュと石灰との反応において、石膏を共存させてエト
リンガイト結晶（Ｃａ、　Ａ　Ｑ　２（ＯＨ）ｔ　ｚ　
（５０４）３・２６Ｈ，Ｏ）を生成させ、フライアッシ
ュを活性化させてセメントに混入する方法（特公昭５８
−３０２６２号公報参照）があるが、これらの方法は何
れも高温高圧の水蒸気雰囲気という反応条件のため製造
過程が複雑であり、厄介な装置を必要とした。

また、フライアッシュや発泡粘土を造粒し、キルンを用
いて高湿焼成することにより軽斌骨材を作り、ポルトラ
ンドセメントで発泡粘土粒子を固着して多孔質材料を製
造する方法が知られている８しかし、この方法は、粘土
等を発泡させるために１２００℃という高温を必要とす
る等の欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者は、上記のような複雑な製造工程や厄介な装置
を必要とすることなく、フライアッシュを簡単な方法で
有効に利用できるように種々検討した結果、本発明を完
成するに至ったもので、本発明の目的は、極めて簡単な
手段によりフライアッシュを原料として多孔質材料を製
造する方法を提供するにある。

（課題を解決するための手段） すなわち１本発明はフライアッシュ１９〜８６重量部、
石膏１０〜５０重量部及び石灰４〜４３重量部の割合で
混合し、この混合物に水を添加してスラリー状とした後
、型枠に流し込み５〜３０分間保持して凝固せしめた後
、型枠より取り出し前駆体とし、この前駆体を温度１０
〜１００℃、相対湿度５０〜１００％の条件のもとて蒸
気養生を行うことを特徴とするフライアッシュを主原料
とする多孔質材料の製造方法である。

本発明では、フライアッシュ、石膏及び石灰を上記の特
定の割合で混合し、これを常圧下、微温にて蒸気養生す
ることによって、養生後の硬化体中に水和物を生成せし
めるのである。フライアッシュの表面では石膏、石灰及
び水とが反応してエトリンガイト結晶、モノサルフェー
ト水和物結晶及びＣ−３−Ｈがフライアッシュの表面お
よびその周囲に生成し、これによって高強度の多孔質材
料が得られるのである。添加した石膏および石灰は全部
反応せず、一部未反応のまま残留するのが普通である。

本発明について、更に詳細に説明する。

本発明で使用するプライアッシュは、その原料炭によっ
て組成は多少異なるが、大体法のようなものである。

Ｓｊ、０．　　４０−７５　　　　Ｃａ０　　０．３−
１７Ａ　Ｑ　、０．　１０〜３６　　　　Ｍｇ０　　１
〜４Ｆｅ、０．　１−１８　　　５０．　　１０以下Ｔ
ｏｔａｌ　　１００ そして、本発明では、このもののうち、サイクロンによ
って粗粒のものは取り除き、３０ミクロン以下の微粒状
のものを使用することが好ましく、あまり大きい粒子の
ものを使用すると反応性が悪く、硬化体表面積が粗にな
リザラつき不安定となる。得られる多孔質材料のかさ密
度は、主としてフライアッシュの密かさ密度に依存する
ので、軽量材料を得るためには、なるべく密かさ密度の
低いフライアッシュが好ましく、特に約０．９７ｇ／ａ
ｌ？程度のものがよい。

石膏としては、通常ＣａＳＯ４・２Ｈ，０として表わさ
れるように２分子の水を結晶水として有するが、本発明
で使用する場合には、予め２００℃前後の温度で脱水を
行い、　ＩＩ型Ｃａ５Ｏ，状態のものを使用すると、逆
反応の水和が速やかにおこり、スラリーが短時間に硬化
するので好ましい。また、石膏や石灰として半水石膏や
炭酸カルシウムも使用できるが、この場合も、これらを
そのまま使用することは稀で、一般に、脱水、脱炭を行
って使用する。

更に、石炭中には灰の源となる粘土性分の外、硫化鉱物
が含まれており、これが燃焼により生じた亜硫酸ガスを
石灰処理により排煙脱硫石膏として回収されるが、この
量はフライアッシュの量よりやや多く、これを石膏源と
して利用することによって１石炭燃焼の際に副生ずるフ
ライアッシュと排煙脱硫石膏との両者を利用できるとい
う利点を有する。

使用する石膏の粒子としては、１００メツシユ全通とし
た。

石灰としては、消石灰を使用するが、生石灰も使用でき
る。粒度としては、６０メツシュ全通どする。

これら王者の混合割合は次のようにして決定した。石膏
／石灰モル比（ＣａＳ０４・２Ｈ２０／　Ｃａ　（ＯＨ
）２　）を０．１〜１．０の範囲について、０．１毎に
変化させ、その比に対して石膏量（ＣａＳＯ４・２１１
２０として計算）を１０−５０重量２まで１０％毎に変
化させる。全混合重量１００とすると、石膏量子石灰量
（ＣａＳＯ４＊　２Ｈ２０＋　Ｃａ　（ＯＨ）、）を１
００より差し引いた重量がフライアッシュ量となる。そ
して、所定の混合割合を有する三原料混合物に本発明の
手段を適用して得られた軽量材料又は多孔質材料の性質
を調べた結果、第１表の通りであった。

以下余白 この表からみて、本発明では、フライアッシュ１９〜８
６重量部、石膏１０〜５０重量部及び石灰４〜４３重量
部の割合で使用するものであって、特に、フライアッシ
ュ２０−６０重量で石膏／石灰モル比が０．３〜０．４
及び０．７〜０．９程度のものが好ましい。

三原料混合物に、先づ、水を添加して均一に分散させて
スラリー状とする。しかして、このスラリー状態のもの
は■型無水石膏による水和反応によって固化する。添加
する水量としては、特に規定がないが、混合物に対して
あまりに水が多量であると同化に長時間要したり、或は
固化せず、また少量では均一な分散が得にくいので１通
常は水／固化重量比０．６０前後の値が好ましく、この
程度の水量では約２分以内で水を均一に分散させること
ができる。

スラリー状態にあるときに、型枠に流し込んで固化させ
る６固化が充分に進み、離型するのに充分な強度になっ
てから型枠より前駆体として取り出す、この凝固に要す
る時間は約５〜３０全稈度である。

次に、型枠より取り出した前駆体に蒸気養生を行うので
あるが、前駆体が蒸気養生を行うのに充分な強度を有さ
ない場合には前養生を行うことが好ましい。この前養生
とは、室温に置いて１０〜２０分程度放全稈て行うこと
で、これにより強度が増加する。尤も、最初より充分な
強度を有する場合にはその必要がなく、又、場合によっ
ては、１０−２０分以上、更に長時間を要する場合もあ
る。

なお、蒸気養生しなくても多孔質材料は得られる。すな
わち、単に乾燥するのみで多孔質材料になるが、耐水性
が劣る製品しか得られない。

蒸気養生の条件としては、常圧下、温度５０〜１００℃
、相対湿度８０〜１００％であって、温度５０℃以下、
相対湿度８０ｚ以下の場合には、蒸気養生時間が長時間
となり、好ましくない、また、温度１００℃以上、相対
湿度１００％の場合はオートクレーブが必要で実用的で
ない。好適には温度８０℃近傍、相対湿度９０％以上の
条件で行うのが好ましい。そして、これに要する所要時
間は２０時間前後で、好ましくは、注水から蒸気養生終
了まで２４時間程度でよい。

蒸気養生の結果、得られる多孔質体ばかさ比重０．９７
〜１．１７．、／ｆｆｌと軽く耐水性があり、機械加工
が可能である。又、機械的性質としては曲げ強度０．５
−３ＭＰａ、圧縮強度１．２−９ＭＰａを有する。

なお、本発明において、前駆体は、蒸気養生を行なわな
くても多孔質材料となるが、耐水性が蒸気養生を行った
場合に比して劣る。

次に、実施例をもって更に本発明の詳細な説明する。

実施例１ 密度が０．９７ｇ／ｃｉのフライアッシュはサイクロン
により粗粒のものを取り除き３０ミクロン以下の微粒を
用いた。石膏としては、排煙脱硫石膏を使用し、これを
５０℃で１６時間乾燥したあと１００メツシユ全通とし
、その後２００℃で１６時間加熱し１■型無水石膏とし
た。石灰は試薬１級品の消石灰を用い６０メツシュ全通
とした。

以上のように調整した原料を混合使用した。混合割合と
しては、フライアッシュ５１重量部、石膏２０屯量部及
び石灰２９重量部（ＣａＳ０４・２１１□Ｏ／Ｃａ　（
叶）２モル比０．３）とし、混合し、これに水を添加し
てスラリー状とした。水の添加量としては、水分／固形
分重量比を０．６とし、これを２　Ｘ　２　Ｘ　８ｃｍ
の型枠に流し込み、凝固させる。離型までに要する時間
は１０〜２０分で、その後注水から起算して３０分間は
前駆体を室温に放置した。それを８０℃、Ｒ，＋１．９
０％の条件で２３時間３０分蒸気養生を行ない多孔質体
を得た。　得られた多孔質体の比重は１．０９ｇ／ａ＋
？、曲げ強度は２．９ＭＰａ、圧縮強度は８．５ＭＰａ
で、耐水性を有し、機械加工が容易である。

（効　果） 以上述べたように、本発明に係る方法は、次のような効
果を奏するのである。

■原料として、石炭燃焼の際に副生ずるフライアッシュ
を使用し、更に、石膏として、特に石炭燃焼の際に副生
ずる排煙脱硫石膏を使用することにより、環境問題の解
決の一助となる。

■製造条件が、常圧下で１０〜１００°Ｃ１相対湿度５
０〜１．００％、特に、８０６Ｃ，Ｒ，８，９０％とい
う極めて穏やかな条件のため、従来のような複離な製造
過程や、厄介な装置を必要としない。

■本発明の方法で得られる多孔質材料は機械的強度にお
いても、従来のものに比して遊色がなく、建築材料等に
利用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　フライアッシュ１９〜８６重量部、石膏１０〜５０
   重量部及び石灰４〜４３重量部の割合で混合し、この混
   合物に水を添加してスラリー状とした後、型枠に流し込
   み５〜３０分間保持して凝固せしめた後、型枠より取り
   出し前駆体とし、この前駆体を温度１０〜１００℃、相
   対湿度５０〜１００％の条件のもとで蒸気養生を行うこ
   とを特徴とするフライアッシュを主原料とする多孔質材
   料の製造方法。 ２　石膏がIII型無水石膏である請求項第１項記載のフ
   ライアッシュを主原料とする多孔質材料の製造方法。