JPH0274519A

JPH0274519A - マグネシア中空状殻体の製造方法

Info

Publication number: JPH0274519A
Application number: JP22569988A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ohinata; 大日向　義宏; Atsushi Nishiyama; 敦西山; Masaharu Yamada; 雅治山田; Hiroshi Sasaki; 博佐々木
Original assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-03-14

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］本発明はマグネシア中空状殻体の製造方法に係り、特に
その＠量性、断熱性、耐熱性、遮音性、高熱伝導性等の
特性を利用して各種構成材料の充填材等として極めて有
用なマグネシア中空状殻体を工業的に有利に製造するこ
とができる方法に関する。

［従来の技術］無機質素材と気泡から構成される無機質中空状殻体は、
その軽量性等を利用して泡ガラス、空洞ガラスブロック
、空洞セラミックブロック等の充填材として、また、そ
の断熱性、耐熱性、遮音性等を利用して各種材料の充填
材、フィラー等として利用される。

従来、無機質中空状殻体としては、シリカ、アルミナ、
ジルコニア、炭素などの単成分系のものから、スピネル
、ケイ酸カルシウム、ガラス等の多成分系、天然ガラス
、粘土質土石などの天然多成分系等のものが知られてい
る。

これらの中空状殻体の製造方法は、溶融法と焼成法とに
大別され、溶融法で作られた中空状殻体はバルブ、焼成
法で作られた中空状殻体はバルーンと一般的に呼称され
ている。

バルブを製造する溶融法は、素材原料を溶融した後、流
下させた融液に向はノズルから高圧力空気を吹き付けて
、融液の粘性と表面張力を利用して素材中に気泡を内蔵
させる方法であって、アルミナ、ジルコニア、マグネシ
ア、スピネル等に適用されている。

一方、バルーンを製造する焼成法には次の■〜■の方法
が知られている。

■　原料に含有される揮発性成分又は別途添加した揮発
性成分を焼成によりガス化させ、このガスを溶融又は軟
化状態にある素材中に内蔵させる方法。この方法は、ガ
ラス、パーライト、アルカリケイ酸塩等に適用されてい
る。

■　トウモロコシ粒、パーライト等を芯材として、素材
原料をバンベレタイザイー等の造粒機で被覆したのち、
焼成により芯材を焼失又は溶融除去させて素材中に気泡
を内蔵させる方法。

この方法は、シリカ等に適用される。

■　樹脂バルーンを不活性ガス雰囲気中で焼成炭化する
方法。この方法は炭素等に適用される。

［発明が解決しようとする課題］上記の如く、無機質中空状殻体及びその製造方法につい
ては種々提案がなされており、一部商品化されているが
、従来において、マグネシア中空状殻体、特にマグネシ
アバルーンは製造されていない。

本発明は、各種材料の充填材、フィラー等として有用な
、高純度で耐消化性に優れしかも高強度なマグネシア中
空状殻体を工業的に有利に製造することができる方法を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］請求項（１）のマグネシア中空状殻体の製造方法は、マ
グネシウム塩と塩化マグネシウム以外の塩化物とを混合
、溶融した後、冷却、粉砕して得られる溶融塩粉末を、
竪型炉の頭部より供給し、高温湿潤ガス流中にて焼成反
応させ、得られる焼成物を竪型炉の底部より回収し、次
いで該焼成物を水洗して未反応物を溶解させ反応生成物
を分離することを特徴とする請求項（２）のマグネシア中空状殻体の製造方法は、マグ
ネシウム塩と塩化マグネシウム以・外の塩化物とをマグ
ネシウム塩に対する塩化物のモル比が０．３〜１．５の
範囲内となるように混合して得られた調合原料を４００
〜９５０℃で溶融した後、冷却、粉砕して粒径１■以下
の溶融塩粉末を得、該溶融塩粉末を竪型炉の頭部より供
給し、ガス温度ａＯＯ〜１２００℃、水蒸気濃度０．２
〜３０％の高温湿潤ガス流中を自由落下ないし流動状態
で焼成反応させ、得られる焼成物を竪型炉の底部より回
収し、次いで該焼成物を水洗して未反応物を溶解し、反
応生成物を分離することを特徴とする。

本出願人は、先に特願昭６３−１４１１４８号、特願昭
６３−１４５４８８号及び特願昭６３−１４５４６９号
にて、マグネシアウィスカーの製造方法について提案し
た。本発明者らはこれら先願の発明に関して更に鋭意研
究を重ねた結果、マグネシウム塩と塩化物との混合溶融
塩粉末を特定条件の竪型炉にて焼成反応させることによ
り、マグネシア中空状殻体が効率的に得られることを見
出し、本発明を完成させた。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明においては、まず、マグネシウム塩と塩化マグネ
シウム以外の塩化物（以下、単に塩化物ということがあ
る。）とを混合、溶融した後、冷却、粉砕して溶融塩粉
末を製造する。

原料のマグネシウム塩としては、塩化マグネシウム、硫
酸マグネシウム、カーナライト等が挙げられ、それらの
１種又は２　ｊ’ｆｉ以上を併用することができる。ま
た、塩化マグネシウム以外の塩化物としては、カリウム
、ナトリウム、カルシウム、リチウム、バリウム等のア
ルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物等が挙げられ、
それらの１種又は２　ｆ！以上を併用することができる
。塩化物としては、特に塩化カリウム、塩化カルシウム
が有効である。

これらマグネシウム塩と塩化物との配合割合は、マグネ
シウム塩に対する塩化物のモル比で０．３〜１．５の範
囲が好適である。このモル比が０．３未満であっても、
１．５を超えても、良好なマグネシア中空状殻体を高収
率で得ることが難しい。

上記配合割合にてマグネシウム塩と塩化物とを混合して
得られた調合原料は、次いで４００〜９５０℃、好まし
くは６００〜８５０℃で２時間加熱溶融し、溶融塩を作
成した後、冷却し、公知の微粉砕機で好ましくは粒径１
ｍｍ以下に、より好ましくは粒径１００〜２５０μｍの
範囲となるように微粉砕する。

このようにして得られた溶融塩粉末を第１図に示す竪型
炉に供給して焼成反応させる。

第１図は本発明の実施に好適な竪型炉の概略的な断面図
である。第１図の竪型炉は、側面にヒータ１．２を備え
る円筒型の炉本体（炉芯管）３と、この炉本体３に供給
する高温湿潤ガスを発生させるための水蒸気発生器４と
から主にＪＮ成される。炉本体３は、その頭部（塔頂部
）に原料である溶融塩粉末５の供給用シュー°トロを備
える。また、底部には反応生成物の排出ロアを備える。

ｖ、、ｖ２はロータリバルブである。

水蒸気発生器４は本体８及びヒータ９を備えている。該
本体８にはキャリアガス（例えば空気）及び水を導入す
るための配管１１．１２並びに発生した水蒸気を炉本体
３に送給する配管１３が接続されている。水蒸気発生器
４より配管１３を経て炉本体３の下部に供給された高温
湿潤ガス（この場合は水蒸気を含む空気）は、炉本体３
の内部を上昇し、配管１４より排ガスとして排出される
。（なお、本発明の実施に用いられる竪型炉は、第１図
に示すものに何ら限定されるものではない。例えば、ヒ
ータ１．２を省略し、代わりに炉本体３の底部から高温
湿潤ガスを炉本体３内に導入しても良い。この場合、炉
本体に断熱材を装看するのが好適である。

第１図の竪型炉に溶融塩粉末を供給する場合、溶融塩粉
末の供給量は高温湿潤ガスの流量によって決定される。

即ち、炉本体３の下部から供給されて、炉本体３内を上
昇する高温湿潤ガス流と炉本体３０頭頂部から供給され
る溶融塩粉末５とが、炉本体内で交流接触して、溶融塩
粉末が適度な自由落下ないし流動状態を維持できるよう
な量となるように、適宜その供給量を調節する。

焼成反応温度は６００〜１２００℃、好ましくは８５０
〜１１５０℃とする。また、炉本体３内の水蒸気濃度は
０．２〜３０％、好ましくは５〜１５％とするのが好適
である。

竪型炉内における焼成反応により生成した反応生成物は
、炉本体３の底部排出ロアより取り出す。この反応生成
物はマグネシア中空状殻体と未反応物質とで主に形成さ
れるものである。

取り出された反応生成物は水洗浄することにより、未反
応物質を水に溶解して取り除く。これにより、マグネシ
ア中空状殻体が得られる。この中空状殻体は脱水、乾燥
して最終製品とされる。

このような本発明の方法により得られるマグネシア中空
状殻体は、実験の結果、通常の場合、単結晶になること
が認められた。そして、このように単結晶であるところ
から耐消化性が極めて良好である。また、このマグネシ
ア中空状殻体は真珠に近い形状であるため流動性も良好
である。

なお、本発明の方法に従って得られる中空状殻体の大き
さは、竪型炉に供給される原料、即ち、溶融塩粉末の大
きさによって決定され、通常、供給される粉末よりも粒
径が若干小さい中空状殻体が生成する。従って、供給原
料の粒径を選定することにより、得られるマグネシア中
空状殻体の大きさを自由に調製することが可能である。

［作　用］本発明で用いる原料組成物を静止状態で湿潤雰囲気で焼
成した場合にはマグネシアは針状結晶のウィスカーとし
て成長する。しかしながら、これを高温湿潤ガスの気流
中に供給すると、中空状殻体が得られる。このような気
流中における焼成反応で、中空状殻体が得られるメカニ
ズムの詳細は明らかではないが、溶融法と焼成法の作用
が同時に関与して、このような中空状殻体が出来るもの
と推察される。

［実施例］以下、実施例について具体的に説明する。

実施例１第１図に示す竪型炉を用いて、本発明に従ってマグネシ
ア中空状殻体を製造した。

原料として無水塩化マグネシウム　５．６ｇと塩化カリ
ウム４．４ｇ　（モル比１．０）とを混合し、８５０℃
で２時間焼成して溶融させた後、自然冷却して溶融塩を
作成した。次いで、得られた溶融塩を磁性ボットミルで
粉砕し、粒径１４９〜２５０μｍに整粒した粒状溶融塩
原料を作製した。

該原料を水蒸気濃度５％、炉内中心温度８５０℃、キャ
リヤガス流量Ｉ　Ｉｌ／　ｍ　ｉ　ｎの条件に調製した
竪型電気炉の炉本体（直径８０ｍｍ、長さ１０００１０
０Ｏの頭部より、５０ｇ／ｍｉｎの速度で供給した。

焼成反応により得られた生成物を炉底部の排出ロアより
取り出して、水洗浄、乾燥して、マグネシア中空状殻体
を得た。

得られたマグネシア中空状殻体の平均直径は１００μｍ
であり、みかけ比重は０．８であった。その電子顕微鏡
（５００倍）写真を第２図に示した。

なお、得られたマグネシア中空状殻体について、Ｘ線回
折分析、電子線回折分析を行なった結果、Ｘ線回折では
ＭｇＯのピークのみであり、また電子線回折では入射電
子線と幾何学的相関を有する回折写真が認められたこと
から、この中空状殻体の結晶はＭｇＯ単結晶であること
が確認された。

また、このマグネシア中空状殻体を１３０℃の飽和水蒸
気雰囲気中に放置し、１０％が水酸化マグネシウムにな
るまでの水和時間を測定したところ２０日であった。こ
れに対し、本実施例で得られたマグネシア中空状殻体と
同等粒度（平均粒径１００μｍ）の多結晶質の焼結マグ
ネシア粒子について同様にして全量が水酸化マグネシウ
ムになるまでの水和時間を測定したところ６時間であっ
た。この結果から、本発明により得られたマグネシア中
空状殻体は耐消化性に著しく優れることが詔められた。

本実施例で得られたマグネシア中空状殻体は硬質であり
、また圧迫力を加えても容易には損壊しない強度を有す
るものであることが認められた。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の方法によれば、マグネシア
よりなる中空状殻体が工業的有利に製造される。

本発明により得られる、マグネシア中空状殻体は高純度
で、耐消化性に優れまたその強度も著しく高い。従って
、各種構造材の充填材やフィラー等として極めて有用で
ある。しかも、高熱伝導性ではあるが中空構造であるた
め断熱性も備える。

更に耐火度も高く、各種炉材料、高温耐火材料、あるい
はその充填材、フィラー等としても有用である。その他
、触媒の担体や複合材料等としての利用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に好適な竪型炉の概略的な断面図
、第２図は実施例１で得られたマグネシア中空状殻体の
粒子構造を示す顕微鏡写真である。３・・・炉本体、　　４・・・水蒸気発生器、５・・・
原料。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マグネシウム塩と塩化マグネシウム以外の塩化物
とを混合、溶融した後、冷却、粉砕して得られる溶融塩
粉末を、竪型炉の頭部より供給し、高温湿潤ガス流中に
て焼成反応させ、得られる焼成物を竪型炉の底部より回
収し、次いで該焼成物を水洗して未反応物を溶解させ反
応生成物を分離することを特徴とするマグネシア中空状
殻体の製造方法。
（２）マグネシウム塩と塩化マグネシウム以外の塩化物
とをマグネシウム塩に対する塩化物のモル比が０．３〜
１．５の範囲内となるように混合して得られた調合原料
を４００〜９５０℃で溶融した後、冷却、粉砕して粒径
１ｍｍ以下の溶融塩粉末を得、該溶融塩粉末を竪型炉の
頭部より供給し、ガス温度６００〜１２００℃、水蒸気
濃度０．２〜３０％の高温湿潤ガス流中を自由落下ない
し流動状態で焼成反応させ、得られる焼成物を竪型炉の
底部より回収し、次いで該焼成物を水洗して未反応物を
溶解し、反応生成物を分離することを特徴とするマグネ
シア中空状殻体の製造方法。