JPH0397643A

JPH0397643A - 超軽量骨材を製造する方法および装置

Info

Publication number: JPH0397643A
Application number: JP23229889A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Otake; 大竹　武
Original assignee: UCHIYAMA CONCRETE KOGYO KK
Current assignee: UCHIYAMA CONCRETE KOGYO KK
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-04-23
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH0672035B2

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】（技術分野）本発明は建築，土木工事に使用される超軽量骨材製造す
る方法および装置に関するものである。

（従来技術及びその問題点）近年、住環境の悪化及び住宅事情の変化から集合住宅が
増加する傾向にある。この様な建築物における構造材料
としては、熱伝導率が低く、防露性能に優れ、かつ遮音
性能の高い材料が望まれ、超軽量コンクリートが広く用
いられている。

超軽量コンクリート用骨材原料には，バーライト、ヒル
石がある．いずれも加熱，焼成し，発泡させて超軽量骨
材とすることはできるが、これらの材料は圧縮強度が弱
く、超軽量コンクリート用骨材としてはあまり好適なも
のとは言えない。

発泡性頁岩，粘土，粘板岩、石炭灰等はこれを高温加熱
すると、発泡して、軽量化し、普通の軽量骨材（見掛比
重１．２〜１．３）にはなるが、見掛比重０．８以下の
超軽量骨材にすることは難しく、大量生産は出来ない。

その理由は，それら原料を超軽量骨材化させるのに必要
な高い発泡温度で焼戊すると、その焼成中に粒子同志あ
るいは炉壁に対する粒子の融着現象が起こるため、その
超軽量化発泡温度より低い温度で焼威しなければならな
いことによる，従来、比重が１以下の軽量骨材を製造するために、発泡
性頁岩，粘土，石炭灰、粘板岩等の原料に炭素、酸化鉄
，あるいは炭化珪素等の発泡助材を添加して、ロータリ
ーキルン、あるいは流動焼キルン等で焼成発泡させて．
研究テスト規模で製造することは知られている，しかし
、この従来法においても、焼成中における原料粒子同志
の融着及び原料粒子の炉壁への融着が起りやすいために
、焼成温度を余り高くすることができず，得られる軽量
骨材の見掛比重はせいぜい０．９〜１．０であり、それ
より低い見掛比重の軽量骨材を得ることは困難である．（発明の課題）本発明は、見掛比重が０．８以下の超軽量骨材を工業的
に有利に製造し得る方法及びその製造装置を提供するこ
とをその課題とする。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、粉末状の原料を一定形状に
成形した塊状原料を，ロータリーキルンに供給して焼成
発泡させるに当り、このロータリーキルンのキルン主体
を予め原料供給側から順次、小径部、傾斜段部、大径部
に構或して、小径部で予熱するとともに，この小径部で
原料中の粉化物の除去ならびに融着防止剤の添加を行い
、次いで大径部で高温により膨張発泡させることを特徴
とする超軽量骨材を製造する方法が提供される。

また、本発明によれば、粉末状の頁岩、粘土、石炭灰等
を収容した原料タンクと，バインダー等の或形助剤を収
容した結合材タンクと，これらを混合して一定形状の塊
状原料に固める装置と、この塊状原料を焼成発泡させる
ロータリーキルンからなり、上記ロータリーキルンは、
キルン主体が予め原料供給側から順次小径部、傾斜段部
，大径部とする径違いに形成され，その大径部に先端を
位置して燃焼バーナー、また小径部には原料供給側から
順次供給原料中の粉末を除去する装置ならびに融着防止
剤投入装置がそれぞれキルン主体の回転に応じて小径部
周面の連通路を開成する機構を付加して配設され，かつ
キルン土体内部は常に外気と遮断されるように構或され
ている超軽量骨材製造装置が提供される．本発明において用いる塊状原料は、高温加熱により発泡
を生じる発泡性無機塊状成形物からなるものである．塊
状原料である発泡性無機物としては，軽量骨材製造用原
料として従来一般に用いられているものであればよい．
このようなものとしては、例えば、頁岩、粘土、石炭灰
、粘抜岩等が挙げられる．原料無機物から塊状原料を得
るには，粉末状の原料無機物にバインダーや水等の成形
助剤を加え，ペレタイザー、押し出し成形機等の成形機
を用いて所要の形状に成形すればよい．塊状原料の形状
は、球状、ペレット状，円柱状等であることができ，そ
の寸法は，通常２．０〜２０ｍｍａ度である。

本発明により超軽量骨材を製造するには．原料側から順
次、小径部，傾斜段部及び大径部に構或したロータリー
キルンを用い、塊状原料をその小径部の予熱帯域へ導入
し、６００℃以上で発泡を生じない温度範囲、通常６０
０〜９００℃の温度に予熱し，得られた予熱物からそれ
に含まれる無機粉末を除去する．塊状原料を前記小径部
に導入して加熱する場合、塊状原料相互の摩擦力等によ
り無機粉末が生じる．本発明者らの研究によれば、この無機粉末は，塊状原料
をその発泡温度に加熱する時に，塊状原料発泡物の相互
の融着及び炉壁への融着を促進させることか見出された
。従って、本発明では，この小径部の予熱物中に含まれ
る無機粉末は、これを大径部へ導入する以前に除去する
。

無機粉末の除去された予熱物は、これに融着防止剤を添
加して大径部の発泡加熱帯域へ導入し、ここで塊状原料
を発泡温度まで加熱し、発泡物とする．発泡加熱帯域に
おける加熱温度は、ｉｏｏｏ’ｃ以上の温度である．発
泡温度の上限は、発泡物が相互に融着を生じない温度で
あり、その具体的温度は．Ｍ料の種類や、融着防止剤の
種類及び添加量等によって異なり、一義的に定められな
いが、通常、１１００〜１２００℃程度である６融着防
止剤としては、発泡加熱温度で融着しない、耐火性の強
い無機粉末が用いられる．このようなものとしては、例
えば、耐火粘土粉、粘土シャモット粉，ケイ石粉，アル
ミナ粉等が挙げられる．その添加量は、通常、原料骨材
１００重量部に対し，２〜１０重量部の割合である。

本発明で用いるロータリーキルン内の雰囲気は、予熱帯
域及び発泡帯域とともに、酸素濃度が５ｖｏｌｌｚ以下
、好ましくはＯ〜３ｖｏＱ％の還元性ないし低酸化性雰
囲気にするのがよい。加熱＃囲気をこのような還元性な
いし低酸化性雰囲気に保持することにより、原料の酸化
を防止し、原料骨材の発泡を促進させることができる。

本発明における装置の実施例を図面について説明すると
，第１図の全体図において，１は原料タンクであって、
前記したように粉末状の頁岩，粘土，石炭灰等が収容さ
れている。２は結合材タンクであってバインダー等の成
形助剤が収容されている６これらは、スクリューコンベ
ヤ３を介して混合搬送され、混線機４で加水一湿潤粉に
したのち、造粒機５で成形し，乾燥機６で乾燥され振動
篩７で粉末分が除去されたのち、所要の原料としてロー
タリーキルンに送られる．ロータリーキルンのキルン主体８は，原料供給側から焼
威物排出側に向って．小径部ａ、傾斜段部ｂ，大径部Ｃ
に形成され、原料供給側先端を炉尻フード９，焼成物排
出側を炉前フードｌＯに各封止して受支ローラーに支持
され低速度で回転される．そして炉前フード１０には先
端を大径部Ｃ内に位置させて燃焼バーナー１ｌが設けら
れ、焼成物は炉前フード１０下端から取り出され二重式
ダンバー付き冷却器２７で冷却される。また燃焼煙は炉
尻フード９から抜き出され、前記乾燥機６を加熱したの
ちバッグフィルター１３で粉塵を除去され、排気筒（ｆ
ｉ突）１４から放流される。

さらに、本発明におけるロータリーキルンは，前記キル
ン主体８を小径部ａ、大径部Ｃの径違い形状とするとと
もに、この小径部の周面に封入原料中の粉末を取り除く
ための粉末除去装置１５および融着防止剤投入装置１６
を取りつけて、これら粉末の除去や融着防止剤の供給が
小径部ａ内で直接行われるようになっている。

すなわち、上記各装置を各付設したキルン主体８の内部
構造を第２図について説明すると、まず粉末除去装置１
５は，その目的は塊状原料のキルン投入時及びキルン内
移動時における粉化した粉末（高温帯で融着増進剤とな
る）を除去するものであって、この装置は炉内温度６０
０〜７００℃の位置に設置されている．この装置は第３
図（＾）（Ｂ）に明らかなように、キルン主体８の周面
の一部を金網１７によるふるい面に形成し、回転により
この金網１７を介して粉末がキルン主体８内から排出さ
れるとともに、キルン主体８外面にはこの部分を覆って
摺接する輪状のカバー１８をその一部を取出し口１９と
して基台に固定してある。この取出し口１９には水冷管
２０を設け、かつロータリーバルブ２ｌを介して外気が
極力入らぬようになっている。なお、上記金ｙｉ１７は
、キルンａ部の内径が４０ｃｍ（キルンａ部の長さ１，
２５６耐の場合，ＩＩＩｉ３０ｃｍ、長さ４０ｃｍ程度
の耐熱製の金属金網であり，また除去粉受口とカバーは
耐熱性材料からなる帯で空気侵入を防止する（回転時に
は受口の石綿帯とカバー石綿帯がすり合うようにする）
．耐熱性材料としては、アルミナ繊維やアスベスト繊維
等の無機繊維が用いられる。

キルン主体８内は正圧であるため、実際上は外気の浸入
は殆どない。

次に、融着防止剤投入装置１６は，第４図（Ａ）　（Ｂ
）に明らかなように．キルン主体８の外周面に半円状の
曲管２２を固設するとともにこの曲管２２は一方が出口
２３、一方が投入口２４に形威され、キルンの回転によ
って、投入口上部時に融着防止剤を投入する．融着防止
剤は回転と共に管中を落下し、管の出口が上部時にキル
ン内の塊状原料粒子の上に散布される。これによって原
料粒子は融着防止剤にまぶされ、融着は起こらない。そ
して、この曲管２２には外部から炉内に空気が入らない
ように，管の入口に開閉自在ダンパー２５を設けられ、
この自在ダンパーは融着防止剤の投入時，また炉内散布
時には開く様にする。またキルン回転中の管入口に融着
防止剤を投入するには、融着防止剤投入位置上部に定量
フィーダー２６を設置し（第１図参照），キルン外壁に
取り付けた接触捧が回転時にフィーダー２６のリミット
スイッチに接触することにより、定量フィーダー２６が
作動し、融着防止剤を管の投入口２４にフィードする．
融着防止剤投入装置は、炉内温度８００〜９００℃の位
置に設置する．なお，融着防止剤としては前記したよう
に、通常、耐火粘土粉，粘土シャモット粉、ケイ石粉、
アルミナ粉等を使用する．次に、２７は二重ダンパ付冷却器（第１、２図参照）を
示す．この冷却機は炉前フードｌＯの下端に設けられ、
焼成品の取出しは、炉内に外気の浸入を防止するため上
下ダンパー２８．２９により行われる。

即ち冷却タンク２７が焼成品で満ちたら上部ダンバー２
８を閉め，下部ダンバー２９を開き、炉外に焼成品を排
出する．排出が終了すれば下部ダンバー２９を閉め，上
部ダンパー２８を開く。この装置は電動式にし、タイマ
ーによって作動させる。また、焼成品は高温状態にある
ので冷却タンク内、外から水冷式管状タイプの冷却装置
を設け、焼成物を冷却する．（発明の効果）以上のように、本発明のロータリーキルンでは、キルン
主体８が小径部ａ、大径部Ｃに形戊されているから、原
料は，小径部ａにおいて急速に予熱され，次の大径部Ｃ
における高温の加熱時には加熱発泡させることができる
．また，焼成バーナーの火炎にふれないようにして、粒
子相互の融着が防止されるとともに、粉末除去装１ｆｌ
５を設けて粉化物が積極的に排除される．なお，キルン
主体８の長さは炉前（焼成物排出口）の内径が１に対し
，　１０〜１２でよい．キルン主体において，小径部ａ
の内径が１ｍの場合，その長さは７ｍ〜８ｍであり、大
径部Ｃの内径は１．５ｍで，長さは３〜４ｍでよい。

さらに本発明のロータリーキルンにおいては融着防止剤
の投入が直接，キルン主体８内で行われるので効率的で
ある．つまり従来法の融着防止粉のキルン内投入法は、
■炉尻から塊状原料と一諸に投入する、■炉前から投入
する方法が知られているが、これらの方法では、■の場
合、塊状原料の摩耗粉と混合粉となり融着防止効果が低
く、大量の融着防止剤の使用が必要となる。■の場合、
燃焼バーナのガス流速にとばされ、この方法も効果が低
い。本発明の方法によれば，最適のキルン温度位置に投
入することができる。更にキルン内への投入を塊状原料
にふれるぐらいの位置で行うことにより、融着防止剤が
ガス流速にとばされることを防止することができる。

次に，各種焼戒条件で焼成した焼成品の見掛比重を表−
１に示す．表−１条件（実験Ｎα１〜４）原料：膨張頁岩、成形：ペレタイザー、粒径：９〜１０
ｍ／ｍ、融着防止剤＝粘土シャモット３Ｌ焼成時間：４
０分、処理量：４０ｋｇ／ｈ、キルン：小径部；内径４
０ｃｍ、長さ４ｍ、大径部：内径６０ｃｍ＋．長さ２ｌ
＋。

表−１に示す様に、実験Ｎα２では絶乾見掛比重０．５
の超軽量骨材を得ることが出来た。

なお、同じ成形物を凡用キルン（除粉、融着防止、酸化
防止の各装置なし、ストレート径キルン）で、焼成した
焼成品の見掛比重は１．２〜１．３であった．最高焼成温度は各々の条件で粒同志の融着現象が発生し
ないかぎりの最高温度である。即ち、この温度以上では
融着が起こり、焼成操業ができない。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明における装置の一例を示し、第１図は
全体系統図、第２図はロータリーキルンの側面断面図、
第３図（Ａ）（Ｂ）は粉末除去装置の正面断面図および
側面断面図、第４図（Ａ）（Ｂ）は融着防止剤投入装置
の正面断面図および側面断面図である。１・・・原料タンク、２・・・結合材タンク、４・・・
混練機、５・・・造粒機，６・・・乾燥機、８・・・キ
ルン主体、ａ・・・小怪部、ｂ・・・傾斜段部、Ｃ・・
・大径部，９・・・炉尻フード、１０・・・炉前フード
，１１・・・燃焼バーナー、１５・・・粉末除去装置、
ｌ６・・・融着防止剤投入装置、１７・・・金網、１８
・・・カバー、２２・・・曲管．

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉末状の原料を一定形状に成形した塊状原料を、
ロータリーキルンに供給して焼成発泡させるに当り、こ
のロータリーキルンのキルン主体を予め原料供給側から
順次、小径部、傾斜段部、大径部に構成して、小径部で
予熱するとともに、この小径部で原料中の粉化物の除去
ならびに融着防止剤の添加を行い、次いで大径部で高温
により膨張発泡させることを特徴とする超軽量骨材を製
造する方法。
（２）粉末状の頁岩、粘土、石炭灰等を収容した原料タ
ンクと、バインダー等の成形助剤を収容した結合材タン
クと、これらを混合して一定形状の塊状原料に固める装
置と、この塊状原料を焼成発泡させるロータリーキルン
からなり、上記ロータリーキルンは、キルン主体が予め
原料供給側から順次小径部、傾斜段部、大径部とする径
違いに形成され、その大径部に先端を位置して燃焼バー
ナー、また小径部には原料供給側から順次供給原料中の
粉末を除去する装置ならびに融着防止剤投入装置がそれ
ぞれキルン主体の回転に応じて小径部周面の連通路を開
成する機構を付加して配設され、かつキルン主体内部は
常に外気と遮断されるように構成されている超軽量骨材
製造装置。