JPH0764586B2 - フライアッシュの固化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、火力発電所等から発生するフライアッシュを
固化する方法に関するもので、特にこのフライアッシュ
の表層部にガラスを加えることによって、高価値形態の
ものに固化する方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、フライアッシュは、付加価値を与えるべく、水酸
化ナトリウム溶液を加えて水熱固化法（高温、高圧下で
アルカリを利用する固化法）で岩石化することが知られ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記のフライアッシュ固化体は、建築材（例
えばタイル等の外装材）として使用するには、吸収性や
光沢等の表面物性上の問題があった。

すなわち、上記の従来法で得られる固化体は、外装材と
して好ましくない吸収性があり、しかも外装材として好
ましい光沢はなかった。

本発明は、このような吸収性と光沢についての問題を解
決し、フライアッシュを高価値形態の固化体とする方法
を提案することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を、水熱反応容器に、固化体の表面
部分を形成する部分にガラス70〜100重量％、リン酸カ
ルシウム０〜20重量％及び水０〜10重量％からなる混合
物を充填し、内層部分を形成する部分にフライアッシュ
と苛性ソーダを含む混合物を充填し、温度200℃以上、
圧力100Kg/cm²以上の条件で水熱反応を行わせ、表面部
分にガラス層を有する固化体とすることを特徴とするフ
ライアッシュの固化法により達成するものである。

［作用］ 本発明において、水熱反応条件下になると、固化体の内
層部分となる混合物中の成分であるNaOHが反応容器全体
に充満し、表面部分となる混合物中のガラス成分のSiO₂
と次の式に基づいて反応する。この結果、表面部分がガ
ラス化すなわち岩石化するのである。

4NaOH＋2SiO₂→2Na₂SiO₃＋2H₂O なお、このような作用は、SiO₂の他にB₂O₃，GeO₂，As₂O
₃，As₂O₅，Sb₂O₃，BeF₂，BeS₂，As₂S₃等にもある。従っ
て、フライアッシュやガラス成分中にこれらの化合物が
含まれていれば、上記のSiO₂と同様に反応して、固化体
の表面部分の岩石化に寄与する。

本発明において、表面部分となる混合物中のガラスの含
有量を70〜100重量％とするのは、70重量％未満である
と、表面部分の岩石化が充分でなく、所期の目的、すな
わち吸収性がないこと、滑沢性を帯び光沢があることを
達成することができないからである。

ところで、SiO₂が上記のような反応においてガラス化
（岩石化）するのは、溶融体が冷却に際して大きな網目
構造を形成して粘性を増し、結晶化が起こらないまま固
体化するからと言われている。このとき本発明における
表面部分となる混合物中のリン酸カルシウムは、SiO₂の
代わりに網目構造を形成する作用をなし、固体化を充分
に進行させ、強固な固化体を生成するのである。

なお、リン酸カルシウムを使用するものでは、生成され
た固化体は一軸圧縮強さが1000Kg/cm²を満足し、水中に
浸漬しても膨潤せず、しかも反応前の混合物は粉状に近
く取扱いが容易である。

このような作用をなすリン酸カルシウムの含有量を０〜
20重量％とするのは、リン酸カルシウムがなくてもSiO₂
が網目構造を形成するからであり、また20重量％より多
いと固化体を反応容器から抜出し難く、抜出し時に固化
体にひびが生じることがあるからである。

また、表面部分となる混合物中の水の含有量を０〜10重
量％とするのは、10重量％を越えるとこの混合物が湿状
になり、取扱いが非常に困難になるからである。

本発明において、内層部分となる混合物は、フライアッ
シュと苛性ソーダを含むが、この外に、ガラス、水等を
含んでいても良い。但し、ガラスは材料費を低く抑える
ために20重量％を上限とし、苛性ソーダは吸水率を最小
とすべく10重量％を上限とし、水は余り多いと混合物が
団子状となり、取扱いが困難になるため15重量％を上限
とすることが好ましい。

更に、本発明における水熱反応条件は、上記の水熱反応
が生じ、ガラス（岩石）化する条件であれば良く、この
条件は温度200℃以上、圧力100Kg/cm²以上である。

このとき、室温〜300℃間の昇・降温速度は0.5〜５℃/m
in.とし、（反応容器からの）固化体の抜出しは温度100
℃以下で行うことが好ましい。

なお、本発明において、ガラスとしては、ソーダ石灰け
い酸ガラス、ほうけい酸ガラス、アルミノけい酸ガラス
等の混合した廃ガラスが使用できる。表１に本発明で使
用できる廃ガラスの組成を示す。

［実施例］ フライアッシュとして、表２の分析値を有するものを使
用した（表中、％は重量％）。

表２ Igloss:1.99％ 水分:0.19％ pH at23℃10g/100ml:12.3 SiO₂:56.8％ Al₂O₃:23.3％ Fe₂O₃:6.11％ TiO₂:1.23％ V₂O₅:0.07％ CaO:4.97％ MgO:1.08％ Na₂O:2.02％ K₂O:1.08％ Li₂O:0.03％ P₂O₅:0.24％ SO₃:0.71％ C:1.43％ 比重:2.29 粉末度:3120cm²/g 単位水量比:96.3 また、ガラスとしては、表３の組成のものを使用した
（表中、％は重量％）。

表３ SiO₂:53.5％ Na₂O:0.4％ CaO:17.5％ MgO:4.5％ B₂O₃:8.5％ Al₂O₃:15.5％ 水熱反応容器（内径50mmφ）に、先ず、表面部分となる
混合物（上表のガラス：リン酸カルシウム：水＝73:20:
7重量％）5gを均一に充填する。次いで、内層部分とな
る混合物（上表のフライアッシュ：上表のガラス:5N Na
OH:水＝59:20:8:13重量％）50gを均一に充填し、圧力30
0Kg/cm²をかける。この上に、上記の表面部分となる混
合物を再度5g充填する。

しかる後、圧力300Kg/cm²で300℃×30分の水熱反応を行
う。このとき、室温〜300℃までの反応容器の昇温速度
は0.5℃/min.とし、水熱反応後の冷却は降温速度0.5℃/
min.で行い、反応容器温度が95℃になった時に固化体の
抜出しを行った。

この固化体は、概略第１図（Ａ）に示すような縦断面構
造のものであった。同図中、１は表面部分、２は内層部
分である。

この固化体の表面部分１の表面粗さを測定した結果を第
２図（Ａ）に示す。また、比較のために従来のフライア
ッシュと苛性ソーダのみの固化体の表面粗さを第２図
（Ｂ）に示す。

第２図（Ａ），（Ｂ）から明らかなように、本発明によ
る固化体表面部分１の表面粗さは２〜４μｍであるのに
対し、従来の固化体の表面粗さは10〜20μｍであり、本
発明による固化体の表面が滑沢性を帯び光沢があること
が解る。

また、この固化体の表面部分１の水分吸収性は殆どない
ことを確認した。

上記と同じ要領で、水熱反応容器に先ず内層部分となる
混合物を充填し、この上に表面部分となる混合物を充填
して、水熱反応を行い、第１図（Ｂ）に示す概略縦断面
構造の固化体を製造した。表面部分１の表面粗さ及び水
分吸収性は上記の第１図（Ａ）に示すものと略同様であ
った。

また、側面と上面のみに上記の表面部分となる混合物を
充填させ、内部と底部に上記の内層部分となる混合物を
充填させて、上記と同じ要領で水熱反応を行い、第１図
（Ｃ）に示す概略縦断面構造の固化体を製造した。表面
部分１の表面粗さ及び水分吸収性は上記第１図（Ａ）に
示すものと略同様であった。

更に、側面と上・下（底）面に上記の表面部分となる混
合物を充填させ、内部に上記の内層部分となる混合物を
充填させて、上記と同じ要領で水熱反応を行い、第１図
（Ｄ）に示す概略縦断面構造の固化体を製造した。表面
部分１の表面粗さ及び水分吸収性は上記第１図（Ａ）に
示すものと略同様であった。

［発明の効果］ 本発明方法によれば、表面部分のガラス層が滑沢性を帯
びた光沢を生じ、外観の美麗な固化体を得ることができ
る。

また、このガラス層のために、表面部分の吸水性もなく
なり、建築材料、特に外装材としての価値を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明で得られるフラシュ固化
体の例を示す縦断面図、第２図（Ａ），（Ｂ）は本発明
の実施例で得られたフライアッシュ固化体（Ａ）と従来
のフライアッシュ固化体（Ｂ）の表面粗さを示す図であ
る。 １……フライアッシュ固化体の表面部分 ２……フライアッシュ固化体の内層部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水熱反応容器に、固化体の表面部分を形成
   する部分にガラス70〜100重量％、リン酸カルシウム０
   〜20重量％及び水０〜10重量％からなる混合物を充填
   し、内層部分を形成する部分にフライアッシュと苛性ソ
   ーダを含む混合物を充填し、温度200℃以上、圧力100Kg
   /cm²以上の条件で水熱反応を行わせ、表面部分にガラス
   層を有する固化体とすることを特徴とするフライアッシ
   ュの固化法。