JPH03199152A

JPH03199152A - 人工軽量骨材の製造方法

Info

Publication number: JPH03199152A
Application number: JP1338229A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 孝中村; Satoru Fujii; 悟藤井; Tadashi Sueoka; 忠士末岡
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-08-30

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）この発明は人工軽量骨材の製造方法に関し、特に石炭灰
を主原料として用いた人工軽量骨材の製造方法に関する
ものである。

（従来の技術）石炭灰を原料とし、これを造粒して発泡させた人工軽量
骨材はすでに公知である。なお、本明細書でいう「発泡
」とは、骨材製造時、化学反応によって生じたガスで内
部が多孔質化することをいうものとする。また、人工軽
量骨材の製法にはこれまで各種の提案がなされている。

しかしながら、これらの人工軽量骨材は、これを工業的
に大規模に製造する段となると、焼成時に粒子の融着、
崩壊などを起すなど各種の問題点が指摘され、いまだ実
用化されていないのが現実である。即ち、石炭灰を原料
として発泡タイプの人工軽量骨材を製造しようとすると
、原料の発泡温度と溶融温度が近いため、実験室的には
問題なく製造できても、工業的規模のロータリーキルン
では、温度コントロールが難しく、いまだ実用化がなさ
れていない実情にある。

もっとも、石炭灰を原料とする人工軽量骨材でも、グレ
ート方式で製造されたものは一部で市販はされているが
、これはけつ岩から製造された人工軽量骨材と比較した
場合、カサ比重が大きく、吸水率が高いなどの欠点を有
し、満足すべきものではない。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、石炭灰から低カサ比重、低吸水率の高品質
の人工軽量骨材を、工業的にしかも安価に製造しようと
するものである。

（課題を解決するための手段）この発明は、粒径８０．以下の石炭灰とこの石炭灰１０
０重量％に対して２〜１０重量％の水硬性材料とからな
る粉末原料を、水とともに造粒し、この造粒物を１，１
５０〜１．３００℃で焼成することを特徴とする人工軽
量骨材の製造方法（請求項１）、粒径８０μ以下の石炭
灰からなる粉末原料を、尿素、硝酸、燐酸又は燐酸塩を
溶解した水溶液とともに造粒し、この造粒物を１，１５
０〜１．３００℃で焼成することを特徴とする人工軽量
骨材の製造方法（請求項２）、粉末原料として、粒径８
０ｍ以下の石炭灰９０〜９７重量％と、粒径２００ｇ１
１以上の石炭灰、水滓、人工軽量骨材の一種以上の１０
〜３％との混合物を使用することを特徴とする請求項（
１）又は（２）記載の人工軽量骨材の製造方法（請求項
３）および焼成に際して、造粒物にシリカ粉、アルミナ
粉およびアルミナ灰の中の少なくとも１種からなる高融
点物質を振りかけることを特徴とする請求項（１）ない
しく３）のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法（
請求項４）である。以下に、これらの発明をさらに説明
する。

まず、請求項１の発明を説明すると、主原料の石炭灰は
、粒径８０Ｉ！Ｍ以下のフライアッシュで、８０、ｎフ
ルイ全通のものである。このフライア・ノシュを用いて
造粒する際は、望ましくは造粒の種として、粒径２００
μ以上のクリンカーア・ンシュ、フライアッシュ等の石
炭灰、水滓又は本願発明になどによって得られた人工軽
量骨材の１種以上を併せて使用する。

本発明において、主原料のフライアッシュを８０μ以下
に特定したことは、この発明における大きな特徴である
。本願発明は、これと他の要件との組み合わせによって
、焼成によって発泡した人工軽量骨材の工業的な製造を
可能にしたものである。

以下に実験例をあげて説明する。

（実験例）石炭灰の原料は、最大粒子径１５０ｕで、１２５μ以上
の範囲のものが５％、８０ｘ以上のものが１５％のもの
を使用した。その他のプライアッシュは、各カット径フ
ルイ全通のものを使用した。

原料としては、他に造粒用の種として、径２００〜５０
０ｔｔｔａのクリンカーアッシュを内削で５％使用した
。バインダーは、普通ポルトランドセメントを４割で３
．３％添加し、水分１５％でパン型造粒機で、径５〜１
５ｍ＋＊に造粒した。養生は室温で行い、２日養生後の
圧潰強度は平均で４．５ｋｇｆであった。この造粒物の
加熱焼成は電気炉で行った。この実験での原料粒度と発
泡温度との関係は第１図に示す通りであった。なお、こ
こでは発泡を焼成品のカサ比重が１．３以下になる状態
とし、この状態となるまでの温度を発泡温度とした。

以上の実験例が示すように、粒径８０μ以下のフライア
ッシュを主原料として骨材用の粒状物を形成すると、こ
れをその後焼成した場合、発泡は低温で確実に行われ、
良好な軽量発泡骨材が得られることになる。

よって、本発明は、骨材主原料として粒径８０−以下の
フライアッシュを使用するが、他方、原料の造粒性を向
上する観点からすると、請求項３の発明のように、粒径
２００ｇ１１以上、さらに好ましくは３００〜５００．
ｎのクリンカーアッシュ等をこれに少量混合することが
望ましい。

粒径２００μ以上のクリンカーアッシュを使用した場合
でいうと、粒径８０μ以下のフライアッシュの使用量は
内削で９０〜９７％とする。これが９０％未満であると
大粒径のクリンカーアッシュが多くなって発泡が不十分
となるばかりでなく、吸水率も高くなる。反対に、フラ
イアッシュが９７％を超えると残部として加える２００
−以上のクリンカーアッシュの比率が少なくなって、造
粒をスムースに行うことが出来なくなる。

上記の原料に、バインダーとして水硬性材料を、フライ
アッシュ又はフライアッシュと造粒性向上用として加え
たクリンカーアッシュなどの含量１００重量％に対して
２〜１０重量％の割合で添加、混合し、これを適量の水
とともに造粒する。ここに使用する水硬性材料としては
、所定の強度が出てしかも安価なものがよく、例えば普
通ポルトランドセメント、早強セメント、超早強セメン
トなどが好ましい。また、その添加量は、下限を２％、
上限を１０％とする。２％未満であると養生時間が長く
かかるとともに、造粒物の強度が低く焼成時のハンドリ
ング中に崩壊する恐れがある。上限の１０％については
、この使用量で造粒物の強度が十分であるとともに、こ
れを超えると発泡温度が高くなる。水硬性組成物の添加
量のさらに好ましい範囲は２〜５％である。造粒に際し
ての使用水の量は、造粒の仕方にもよるが、通常は、使
用全原料に対して、重量比で１５〜１８％である。

造粒は、公知な方法がいずれも使用できる。例えば、パ
ン型造粒機、ドラム型造粒機が利用できる。

ここで得られた造粒物は、その後に行われる焼成前に養
生し、圧潰強度を１．　　Ｏｋｇｒ以上好ましくは２．
　０　　ｋｇｆ’とする。ここにおける養生は、例えば
２〜３日自然養生する。

なお、請求項２の発明は、造粒に使用する水に代えて、
尿素、燐酸、硝酸又は燐酸塩の水溶液を使用するもので
ある。これら水溶液の濃度は、５〜２０％であることが
好ましい。かかる水溶液を使用した場合は、水硬性材料
を使用しなくとも、また造粒後に必要に応じてわずかな
養生をするだけで、ただちに焼成しても造粒物が製造中
に圧潰することがない。

上記のごとくして所定の造粒物が形成されたら、次にこ
れを焼成する。なお、焼成に当たって、請求項４の発明
のように、炉内に融着防止剤を振りかけると、ペレット
同士が融着して団子状になることがさらに一層防止でき
る。この場合、融着防止剤は、ベレットの焼点より少し
奥の位置で、原料造粒物に対して外削で３〜５重量％振
りかけることが好ましい。この融着防止剤は、例えばシ
リカ粉、アルミナ粉、アルミナ灰などの高融点物質であ
る。

焼成は、例えばロータリーキルンなとで行うのが経済的
であるが、焼成温度は１．１５０〜１゜３００℃の範囲
で、この種のものとしては低温焼成を行う。焼成温度が
１．１５０℃未満であると発泡が不十分となって骨材の
軽量化が十分に図れない。また、上限の１．３００℃を
超えると粒子同士が融着して団子状となり、良好な骨材
が得られない。なお、焼成に際しては、原料の窯内滞留
量と窯内の酸素濃度の関係は必要な調整を行うことが好
ましい。−数的にいえば、窯内の原料の滞留量が少ない
場合は、窯内の酸素濃度を少なくし、反対に、窯内の原
料の滞留量が多い場合は、窯内の酸素濃度を高くする。

本願発明における焼成の機構を多くの実験から推測する
と、粒状物は粒径８０μ以下のフライアッシュを主原料
としているために、１，１５０以上という比較的低温で
も発泡が可能となると考えられる。

即ち、かかる微粉を主原料とする骨材用造粒物は、焼成
に際してまず粒子の表面が加熱されて溶融され、ここに
通気を妨げる作用のある通気遮蔽層が形成されることが
考えられる。さらに加熱していくと、次に造粒物の内部
が加熱されて発泡されるが、表面には前記の通気を妨げ
る通気遮蔽層が形成されているので、内部で発生した気
泡は外部に逸散するまでには至らず、造粒物の内部に無
数の独立気泡を生じて造粒物のカサ比重を増大させるこ
とになる。一方、造粒物の表面は溶融しているものの、
比較的低温での焼成ということもあって、ベレット同士
の融着はかなり回避することができる。しかしながら、
これらのペレット同士の融着をより確実に防止するには
、前記如く例えばシリカ粉、アルミナ粉、アルミナ灰な
どの高融点物質を、ペレットの焼点付近の位置で、原料
造粒物に対して４割りで３〜５％、これらに振りかける
ことが好ましい。

以上によって、よく発泡して軽量化した人工骨材が粒子
同士の融着を生じることなく、安定して工業的に得るこ
とが可能となる。

さらに、この発明の詳細な説明する。

実施例１゜８０μフルイ全通のフライアッシュを９２重量部、普通
ポルトランドセメント３重量部、排脱用炭酸カルシウム
５重量部を混合し、これを定量供給しながら、３００〜
５００μのクリンカアッシュを４割で６％、及び水を４
割で１７％加え、パン型造粒機で５〜２０ｍｍに造粒し
た後３日間自然養生した。このものの圧潰強度を測定し
たところ４．５ｋｇｆ’テあった。これを１６５ｍｍφ
Ｘ２，０ＤＣ）＋＋ｓＮのロータリーキルンに、５ｋｇ
／ｈで供給した。焼成温度１，２２０〜１．２８０’Ｃ
１窯回転数５０回／ｈ、窯の勾装置／１００．窯尻酸素
濃度０．１％の条件で焼成し、窯の落ち口側から焼点付
近にかけて、アルミ灰を０．１５ｋｇ／ｈ振りかけて、
軽量骨材を１２時間製造した。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１８１６〜１．１５、吸水率は４．８〜５．２％、
Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．１〜０．２であった。

実施例２゜６５、フルイ全通のフライアッシュを９７重量部、普通
ポルトランドセメント３重量部、３ｏ。

〜５００Ｍのクリンカアッシュを４割で６％添加し、こ
れに水を４割で１８％加え、パン型造粒機で５〜２０　
ｔａｙａに造粒した後２日間自然養生した。

このものの圧潰強度を測定したところ５．４ｋｇｆであ
った。これを１６５ｍ＋ｍφＸ２，０００ｍｍＩＩのロ
ータリーキルンに、３ｋｇ／ｈで供給した。焼成温度１
２４０〜１２５０℃、窓向転数８０回／ｈ。

窯の勾装置／１００．窯尻酸素濃度０．１％、窯内滞留
時間４５分の条件で焼威し、窯の落ち口側から焼点付近
にかけて、シリカ粉を０．１）ｃｇ／ｈ振りかけて、軽
量骨材を１０時間製造した。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．１５〜１．１７、吸水率は２．５〜３．１％、
Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．１％であった。

比較のため、粒径８０．以上１５％を有するフライアッ
シュを原料として使用し上記と同様に人工軽量骨材を製
造しようとしたところ、カサ比重は１．６で、軽量化は
できなかった。

実施例３゜８０μフルイ全通のフライアッシュ９２重量部、粒径０
．２〜０．５ｍｍのクリンカーアッシュ５重量部の含量
１００重量部に対し、普通ポルトランドセメント３重量
部を加えて原料とし、この原料１００重量部に水を４割
で１８％加え、パン型造粒機で５〜１５ｍ＋ｉに造粒し
た後２日間自然養生した。このものの圧潰強度を測定し
たところ３．　９ｋｇｆ’であった。これを１６５ｍｍ
φＸ２，０００ｍｍｐのロータリーキルンに、６　ｋｇ
／ｈで供給した。

焼成温度１．２６０〜１．２８０℃、窯口転数６０回／
ｈ、窯の勾装置／１００、窯尻酸素濃度０゜５％、窯内
滞留時間６０分の条件で焼成し、窯の落ち口側から焼点
付近にかけて、シリカ粉を０゜２ｋｇ／ｈ振りかけて、
軽量骨材を８時間製造した。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．２０〜１．２５、吸水率は２．　０〜３．５％
、Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０−０．３％であった。

実施例４゜８０、フルイ全通のフライアッシュを９７重量部、普通
ポルトランドセメント３重量部とし、この原料に水を４
割で１８％加え、パン型造粒機で５〜２０關に造粒した
後４日間自然養生した。このものの圧潰強度を測定した
ところ６．５ｋｇｆであった。これを４５０　ａｍφＸ
７，２８０ｍｍ、Ｑの口−タリーキルンに、２００ｋｇ
／ｈで供給した。焼成温度１，２３０〜１，２５０℃、
窯口転数３０回／ｈ、窯の勾装置／１００、窯尻酸素濃
度３゜５％、窯内滞留時間９０分の条件で焼成し、窯の
落ち口側から焼点付近にかけて、アルミナ粉を４゜０　
ｋｇ　／　ｈ振りかけて、軽量骨材を１２時間製造した
。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．１８〜１．３１、吸水率は０．　９〜４．５％
、Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．１であった。

実施例５゜８０、フルイ全通のフライアッシュを９７重量部、普通
ポルトランドセメント３重量部とし、この原料に水を内
削で１８％加え、パン型造粒機で５〜１５１１１ｍに造
粒した後７日間自然養生した。このものの圧潰強度を測
定したところ８．Ｏｋｇｆであった。これを４５０　ｍ
ｍφＸ７，２８０１１１１．１＞のロータリーキルンに
、２００ｋｇ／ｈで供給した。焼成温度１１９０〜１２
３０℃、窯口転数７０回／ｈ１窯の勾装置／１００、窯
尻酸素濃度１．５％、窯内滞留時間６０分の条件で焼成
し、窯の落ち口側から焼点付近にかけて、シリカ粉を６
．０ｋｇ／ｈ振りかけて、軽量骨材を１２時間製造した
。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．１２〜１．３２、吸水率は０．　６〜３．４％
、Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．２％であった。

実施例６゜８０ｇ１１フルイ全通のフライアッシュを９７重量部、
普通ポルトランドセメント３重量部とし、この原料に水
を内削で１８％加え、パン型造粒機で５〜２０ｍｍ１こ
造粒した後７日間自然養生した。このものの圧潰強度を
測定したところ８．Ｏｋｇｆであった。これを１，５０
０＋ａ＋ｗφＸ２０，０００！＋ｍρのロータリーキル
ンに、２．０００ｋｇ／ｈで供給した。焼成温度１，２
８０〜１．３１０℃、窓向転数１１０回／ｈ、窯の勾装
置／１００．窯尻酸素濃度２．０％、窯内滞留時間１２
０分の条件で焼成し、窯の落ち口側から焼点付近にかけ
て、シリカ粉を８０ｋｇ／ｈ振かけて、軽量骨材を１６
時間製造した。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．０９〜１．２０、吸水率は１，３〜４６３％、
ｒｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．１％であった。

実施例７゜８０−フルイ全通の石炭灰を１０００φの皿型造粒機中
に定量供給し、１０％濃度の硝酸水溶液を噴霧しなから
造粒を行ったところ、造粒水は１４．０％であって、造
粒物の造粒直後の圧潰強度は２　　ｋｇｆ’であった。

このペレットを養生することなく、１６５ｍ１ｌφＸ２
０，０００＋ｏｍｉ）のロータリーキルンに、３　ｋｇ
　／　ｈで供給した。焼成温度１゜１５０〜１，２００
℃、窯口転数８０回／ｈ、窯の勾装置／１００、窯尻酸
素濃度０．１％、窯内滞留時間４５分の条件で焼成し、
窯の落ち口側から焼点付近にかけて、シリカ粉を０．１
ｋｇ／ｈ振かけて、軽量骨材を１０時間製造しか、窯内
でペレットの破球はみられなかった。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．１２〜１．２０、吸水率は１．３〜３．５％、
Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．１％であった。

実施例８゜８０μフルイ全通の石炭灰を１０００φの皿型造粒機中
に定量供給し、１０％濃度の尿素水溶液を噴霧しなから
造粒を行ったところ、造粒水は１６．５％であって、造
粒物の造粒直後の圧潰強度は０．　３　　ｋｇｆ’であ
った。このペレットを１００℃で１時間乾燥後、１６５
ｍｍφＸ２０，００Ｃ１＋＋ｅｊｌのロータリーキルン
に、３ｋｇ／ｈで供給した。焼成温度１，２５０〜１．
２８０℃、窓向転数６０回／ｈ、窯の勾装置／１００、
窯尻酸素濃度０゜１％、窯内滞留時間６０分の条件で焼
成し、窯の落ち口側から焼点付近にかけて、シリカ粉を
０゜１　ｋｇ　／　ｈ振りかけて、軽量骨材を１０時間
製造しか、窯内でペレットの破球はみられなかった。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．１８〜１．２８、吸水率は２．３〜３．９％、
Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．２％であった。

実施例９゜８０μフルイ全通の石炭灰を１０００φの皿型造粒機中
に定量供給し、１０％濃度の燐酸水溶液を噴霧しなから
造粒を行ったところ、造粒水は１５．５％であって、造
粒直後の圧潰強度は１．６ｋｇｆであった。このペレッ
トを養生することなく、１６５關φＸ２０．０００ｍ＋
＊１）のロータリーキルンに、３ｋｇ／ｈで供給した。

焼成温度１，１５０〜１，２００℃、窓向転数８０回／
ｈ、窯の勾装置／１００．窯尻酸素濃度０．１％、窯内
滞留時間４５分の条件で焼成し、窯の落ち口側から焼点
付近にかけて、シリカ粉を０．１ｋｇ／ｈ振りかけて、
軽量骨材を１０時間製造しか、窯内でペレットの破球は
みられなかった。

ここに得られた軽量骨材の特性を調べたところ、カサ比
重は１．１３〜１．２つ、吸水率は２，３〜４．１％、
Ｉｇ、Ｌｏｓｓは０．０〜０．２％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は軽量骨材用の粒状物の粒径と発泡温度との関係
を示す線図。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒径８０μｍ以下の石炭灰とこの石炭灰１００重
量％に対して２〜１０重量％の水硬性材料とからなる粉
末原料を、水とともに造粒し、この造粒物を１，１５０
〜１，３００℃で焼成することを特徴とする人工軽量骨
材の製造方法。
（２）粒径８０μｍ以下の石炭灰からなる粉末原料を、
尿素、硝酸、燐酸又は燐酸塩を溶解した水溶液とともに
造粒し、この造粒物を１，１５０〜１，３００℃で焼成
することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。
（３）粉末原料として、粒径８０μｍ以下の石炭灰９０
〜９７重量％と、粒径２００μｍ以上の石炭灰、水滓、
人工軽量骨材の一種以上の１０〜３％との混合物を使用
することを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の人
工軽量骨材の製造方法。
（４）焼成に際して、造粒物にシリカ粉、アルミナ粉お
よびアルミナ灰の中の少なくとも１種からなる高融点物
質を振りかけることを特徴とする請求項（１）ないし（
３）のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。