JPH0780593A - 廃珪砂からの人工砂の製造方法 - Google Patents
廃珪砂からの人工砂の製造方法Info
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- JPH0780593A JPH0780593A JP22753193A JP22753193A JPH0780593A JP H0780593 A JPH0780593 A JP H0780593A JP 22753193 A JP22753193 A JP 22753193A JP 22753193 A JP22753193 A JP 22753193A JP H0780593 A JPH0780593 A JP H0780593A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】鋳砂再生処理工程で発生する廃珪砂を用いて、
内部に気孔をもたない人工砂を製造する。 【構成】廃珪砂を所定の大きさに造粒して造粒物とする
造粒工程と、造粒物を減圧又は加圧雰囲気で１０００〜
１６００℃に加熱して焼結する焼結工程と、からなるこ
とを特徴とする。焼結工程で発生するガスが焼結粒内に
多量に残留するのが防止されるので、気孔が低減され強
度の高い人工砂を製造できる。
内部に気孔をもたない人工砂を製造する。 【構成】廃珪砂を所定の大きさに造粒して造粒物とする
造粒工程と、造粒物を減圧又は加圧雰囲気で１０００〜
１６００℃に加熱して焼結する焼結工程と、からなるこ
とを特徴とする。焼結工程で発生するガスが焼結粒内に
多量に残留するのが防止されるので、気孔が低減され強
度の高い人工砂を製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳物砂再生処理工程な
どにおいて発生する微細な廃珪砂を、鋳物砂に再利用可
能な人工砂とする方法に関する。
どにおいて発生する微細な廃珪砂を、鋳物砂に再利用可
能な人工砂とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造に用いられる鋳物砂は、一般に珪石
や天然珪砂を粉砕し整粒処理して製造されている。しか
しながら品質のばらつきにより歩留りが悪かったり、粒
子形状が球状となりにくく鋳造時に問題が生じやすいと
いう不具合があった。そこで特公平３−４７９４３号公
報には、アルミナ粉末及びシリカ粉末から造粒・焼結す
る人工砂の製造方法が開示されている。この方法によれ
ば、上記不具合が解消されるため、安定した鋳造を行う
ことができる。
や天然珪砂を粉砕し整粒処理して製造されている。しか
しながら品質のばらつきにより歩留りが悪かったり、粒
子形状が球状となりにくく鋳造時に問題が生じやすいと
いう不具合があった。そこで特公平３−４７９４３号公
報には、アルミナ粉末及びシリカ粉末から造粒・焼結す
る人工砂の製造方法が開示されている。この方法によれ
ば、上記不具合が解消されるため、安定した鋳造を行う
ことができる。
【０００３】ところで、鋳型として使用された鋳物砂
は、一般に再生処理後に再使用されている。この再生処
理としては、鋳物砂を空気移動方式などにより回転羽根
に衝突させる方法、流動焙焼炉により焙焼しロータリー
クレーマーなどで付着物を除去する方法などが知られて
いる。また特開昭５２−６８０２５号公報には、焼結後
に衝撃板に衝突させて研磨する方法が開示されている。
は、一般に再生処理後に再使用されている。この再生処
理としては、鋳物砂を空気移動方式などにより回転羽根
に衝突させる方法、流動焙焼炉により焙焼しロータリー
クレーマーなどで付着物を除去する方法などが知られて
いる。また特開昭５２−６８０２５号公報には、焼結後
に衝撃板に衝突させて研磨する方法が開示されている。
【０００４】このようにして処理された処理砂は、約１
５０μｍ以上の粒子径の大きなものだけが再使用されて
いる。ところが上記再生処理方法では、８０μｍ以下の
微細な廃珪砂が多量に発生するが、このような廃珪砂を
鋳物砂に再利用する方法は知られておらず、埋め立て材
料やコンクリートブロック材料などとして僅かに再利用
されているにすぎない。
５０μｍ以上の粒子径の大きなものだけが再使用されて
いる。ところが上記再生処理方法では、８０μｍ以下の
微細な廃珪砂が多量に発生するが、このような廃珪砂を
鋳物砂に再利用する方法は知られておらず、埋め立て材
料やコンクリートブロック材料などとして僅かに再利用
されているにすぎない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、特公平３−４
７９４３号公報に記載された方法を廃珪砂にも適用し、
造粒後焼結して人工砂を再生することが考えられる。と
ころが本発明者らの実験によれば、廃珪砂には主として
石炭粉からなる不純物が含まれているために、焼結時に
発生するガスにより内部に気孔が生じ、鋳物砂として必
要な強度が得られないことが明らかとなった。
７９４３号公報に記載された方法を廃珪砂にも適用し、
造粒後焼結して人工砂を再生することが考えられる。と
ころが本発明者らの実験によれば、廃珪砂には主として
石炭粉からなる不純物が含まれているために、焼結時に
発生するガスにより内部に気孔が生じ、鋳物砂として必
要な強度が得られないことが明らかとなった。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、廃珪砂を用いて内部に気孔をもたない人工
砂を製造することを目的とする。
ものであり、廃珪砂を用いて内部に気孔をもたない人工
砂を製造することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の人工砂の製造方法は、廃珪砂を所定の大きさに造
粒して造粒物とする造粒工程と、造粒物を減圧又は加圧
雰囲気で１０００〜１６００℃に加熱して焼結する焼結
工程と、からなることを特徴とする。所定の大きさと
は、鋳物砂として再使用可能な大きさであり、一般的に
は８０〜４００μｍの粒径をいう。減圧雰囲気とする場
合は、１Ｔｏｒｒ以下とすることが望ましい。１Ｔｏｒ
ｒより圧力が高くなると、焼結時に気孔が残存し易くな
る。また加圧雰囲気とする場合は、８〜１２気圧の圧力
とするのがよい。８気圧より低いと焼結時に気孔が残存
し易くなり、１２気圧より高くすることは設備上困難で
ある。
発明の人工砂の製造方法は、廃珪砂を所定の大きさに造
粒して造粒物とする造粒工程と、造粒物を減圧又は加圧
雰囲気で１０００〜１６００℃に加熱して焼結する焼結
工程と、からなることを特徴とする。所定の大きさと
は、鋳物砂として再使用可能な大きさであり、一般的に
は８０〜４００μｍの粒径をいう。減圧雰囲気とする場
合は、１Ｔｏｒｒ以下とすることが望ましい。１Ｔｏｒ
ｒより圧力が高くなると、焼結時に気孔が残存し易くな
る。また加圧雰囲気とする場合は、８〜１２気圧の圧力
とするのがよい。８気圧より低いと焼結時に気孔が残存
し易くなり、１２気圧より高くすることは設備上困難で
ある。
【０００８】焼結温度は１０００〜１６００℃である。
１０００℃より低くなると造粒物の焼結が困難となり、
１６００℃より高くなると造粒物が溶融する場合があ
る。また第２発明の人工砂の製造方法は、廃珪砂を所定
の大きさに造粒して造粒物とする造粒工程と、造粒物を
１０００〜１６００℃に加熱し焼結して焼結粒とする焼
結工程と、焼結粒を所定の大きさに粉砕する粉砕工程
と、からなることを特徴とする。
１０００℃より低くなると造粒物の焼結が困難となり、
１６００℃より高くなると造粒物が溶融する場合があ
る。また第２発明の人工砂の製造方法は、廃珪砂を所定
の大きさに造粒して造粒物とする造粒工程と、造粒物を
１０００〜１６００℃に加熱し焼結して焼結粒とする焼
結工程と、焼結粒を所定の大きさに粉砕する粉砕工程
と、からなることを特徴とする。
【０００９】第２発明にいう所定の大きさとは、鋳物砂
として再使用する大きさより大きな粒径をいい、例えば
粒径が１．５〜１５ｍｍとかなり大きな値である。焼結
時の温度範囲限定理由は第１発明と同様である。また焼
結時の圧力は特に限定されず常圧でもよいが、第１発明
と同様に減圧又は加圧雰囲気で行うことも好ましい。そ
して粉砕工程で、目的とする鋳物砂として再使用できる
大きさに粉砕されるところに特色を有している。
として再使用する大きさより大きな粒径をいい、例えば
粒径が１．５〜１５ｍｍとかなり大きな値である。焼結
時の温度範囲限定理由は第１発明と同様である。また焼
結時の圧力は特に限定されず常圧でもよいが、第１発明
と同様に減圧又は加圧雰囲気で行うことも好ましい。そ
して粉砕工程で、目的とする鋳物砂として再使用できる
大きさに粉砕されるところに特色を有している。
【００１０】さらに第３発明の人工砂の製造方法は、回
転可能な容器中に廃珪砂とボールを入れ、容器を回転さ
せることにより不純物の除去と焼結を同時に行うことを
特徴とする。
転可能な容器中に廃珪砂とボールを入れ、容器を回転さ
せることにより不純物の除去と焼結を同時に行うことを
特徴とする。
【００１１】
【作用】第１発明の製造方法において、焼結工程を減圧
雰囲気で行うことにより、不純物により発生するガスを
速やかに焼結粒外へ排出することができる。したがって
焼結粒内にガスが残留して気孔となるのが防止される。
また焼結工程を加圧雰囲気で行うことにより、発生した
ガスは内部に圧縮されて存在した状態で焼結が進行する
ため、気孔の容積を小さくすることができる。さらにガ
スのない空孔が存在する場合は、加圧により空孔をなく
すことができる。
雰囲気で行うことにより、不純物により発生するガスを
速やかに焼結粒外へ排出することができる。したがって
焼結粒内にガスが残留して気孔となるのが防止される。
また焼結工程を加圧雰囲気で行うことにより、発生した
ガスは内部に圧縮されて存在した状態で焼結が進行する
ため、気孔の容積を小さくすることができる。さらにガ
スのない空孔が存在する場合は、加圧により空孔をなく
すことができる。
【００１２】第２発明の製造方法において、粉砕工程に
おける焼結粒の破壊は強度の小さい気孔の存在部分など
から生じる。したがって粉砕により気孔が消滅し、人工
砂は密度の高い粒子のみから構成されることとなる。さ
らに、気孔は焼結時に発生するのであるから、これ以上
気孔が発生することもない。第３発明の製造方法では、
ボールとの衝突によって廃珪砂粒どうしの結合と破断と
が繰り返される。これにより廃珪砂粒から不純物が除去
されるとともに、所謂メカニカルアロイングにより気孔
のない焼結状態の人工砂が得られる。
おける焼結粒の破壊は強度の小さい気孔の存在部分など
から生じる。したがって粉砕により気孔が消滅し、人工
砂は密度の高い粒子のみから構成されることとなる。さ
らに、気孔は焼結時に発生するのであるから、これ以上
気孔が発生することもない。第３発明の製造方法では、
ボールとの衝突によって廃珪砂粒どうしの結合と破断と
が繰り返される。これにより廃珪砂粒から不純物が除去
されるとともに、所謂メカニカルアロイングにより気孔
のない焼結状態の人工砂が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）鋳造工場より発生し、平均粒径４０μｍで
表１に示す化学成分よりなる廃珪砂を水とともにボール
ミルに投入し、湿式粉砕して泥漿を得た。
表１に示す化学成分よりなる廃珪砂を水とともにボール
ミルに投入し、湿式粉砕して泥漿を得た。
【００１４】
【表１】 なおIgLossは、石炭粉などの加熱により燃焼してガスと
なる成分である。また、この化学成分組成が標準組成と
大きくずれている場合には、不足成分を新たに追加して
泥漿とすることが好ましいが、今回はこのままで行っ
た。
なる成分である。また、この化学成分組成が標準組成と
大きくずれている場合には、不足成分を新たに追加して
泥漿とすることが好ましいが、今回はこのままで行っ
た。
【００１５】次に、この泥漿をスプレードライヤーによ
って造粒し、平均粒径２００μｍの造粒物を得た。そし
て得られた造粒物を、８．５気圧の加圧雰囲気下で１５
５０℃に加熱し３０分間保持して焼結を行い、人工砂を
製造した。 （実施例２）実施例１と同様にして得られた造粒物を、
７気圧の加圧雰囲気下で１５５０℃に加熱し３０分間保
持して焼結を行い、人工砂を製造した。 （実施例３）実施例１と同様にして得られた造粒物を、
０．８Ｔｏｒｒの減圧雰囲気下で１２００℃に加熱し３
０分間保持して焼結を行い、人工砂を製造した。 （比較例）実施例１と同様にして得られた造粒物を、大
気圧雰囲気下で１４００℃に加熱し３０分間保持して焼
結を行い、人工砂を製造した。 （評価）上記で得られた４種類の人工砂について、内部
の気孔の状態を調査した。調査方法は、それぞれの人工
砂を黒色硬質樹脂の溶融物と混合して冷却固化させた。
それをサンドペーパで研磨し、断面を顕微鏡で観察して
気孔の面積率を算出した。その結果を表２に示す。
って造粒し、平均粒径２００μｍの造粒物を得た。そし
て得られた造粒物を、８．５気圧の加圧雰囲気下で１５
５０℃に加熱し３０分間保持して焼結を行い、人工砂を
製造した。 （実施例２）実施例１と同様にして得られた造粒物を、
７気圧の加圧雰囲気下で１５５０℃に加熱し３０分間保
持して焼結を行い、人工砂を製造した。 （実施例３）実施例１と同様にして得られた造粒物を、
０．８Ｔｏｒｒの減圧雰囲気下で１２００℃に加熱し３
０分間保持して焼結を行い、人工砂を製造した。 （比較例）実施例１と同様にして得られた造粒物を、大
気圧雰囲気下で１４００℃に加熱し３０分間保持して焼
結を行い、人工砂を製造した。 （評価）上記で得られた４種類の人工砂について、内部
の気孔の状態を調査した。調査方法は、それぞれの人工
砂を黒色硬質樹脂の溶融物と混合して冷却固化させた。
それをサンドペーパで研磨し、断面を顕微鏡で観察して
気孔の面積率を算出した。その結果を表２に示す。
【００１６】
【表２】 表２より、加圧雰囲気又は減圧雰囲気で焼結することに
より、大気圧雰囲気で焼結した場合に比べて気孔が少な
くなることが明らかである。また、加圧雰囲気下で焼結
する場合、７気圧では不足気味であるが８．５気圧とす
れば充分であることもわかる。 （実施例４）実施例１と同様の泥漿をスプレードライヤ
ーにより造粒し、粒径が１．５〜３ｍｍの造粒物を得
た。この造粒物を、大気圧中で１４００℃に加熱し３０
分間保持して焼結し、焼結粒を得た。
より、大気圧雰囲気で焼結した場合に比べて気孔が少な
くなることが明らかである。また、加圧雰囲気下で焼結
する場合、７気圧では不足気味であるが８．５気圧とす
れば充分であることもわかる。 （実施例４）実施例１と同様の泥漿をスプレードライヤ
ーにより造粒し、粒径が１．５〜３ｍｍの造粒物を得
た。この造粒物を、大気圧中で１４００℃に加熱し３０
分間保持して焼結し、焼結粒を得た。
【００１７】次に、得られた焼結粒をクラッシャーにて
粉砕し、篩いにて８０μｍ以上の粒径のものを選別し人
工砂とした。 （実施例５）実施例１と同様の廃珪砂を、アトライタ
（三井三池化工機（株）製）のポット中に直径２０φの
アルミナ製ボールとともに投入し、大気圧下、乾式法に
て、２００ｒｐｍで４０時間回転させた。得られた人工
砂の平均粒径は２００μｍであった。 （評価）これらの人工砂について、実施例１〜３及び比
較例と同様に内部の気孔の面積率を算出し、結果を表３
に示す。
粉砕し、篩いにて８０μｍ以上の粒径のものを選別し人
工砂とした。 （実施例５）実施例１と同様の廃珪砂を、アトライタ
（三井三池化工機（株）製）のポット中に直径２０φの
アルミナ製ボールとともに投入し、大気圧下、乾式法に
て、２００ｒｐｍで４０時間回転させた。得られた人工
砂の平均粒径は２００μｍであった。 （評価）これらの人工砂について、実施例１〜３及び比
較例と同様に内部の気孔の面積率を算出し、結果を表３
に示す。
【００１８】
【表３】 このように実施例４及び実施例５の方法によれば、きわ
めて気孔の少ない人工砂を製造できることが明らかであ
る。 （強度試験）上記で得られた６種類の人工砂について、
砂粒強度を評価するために耐破砕性試験を行った。耐破
砕性試験はＪＡＣＴ試験法（Ｓ−６：鋳物砂の破砕性試
験法）に準じて行った。試験条件を下記に示す。
めて気孔の少ない人工砂を製造できることが明らかであ
る。 （強度試験）上記で得られた６種類の人工砂について、
砂粒強度を評価するために耐破砕性試験を行った。耐破
砕性試験はＪＡＣＴ試験法（Ｓ−６：鋳物砂の破砕性試
験法）に準じて行った。試験条件を下記に示す。
【００１９】ポット材質：磁器 ポット径 ：外径２２０φ，内径１９０φ ポット容積：５リットル 回転数 ：１１０ｒｐｍ ボール ：アルミナ製，２０φ，４０個 曝熱条件 ：１３００℃×６０分 破砕時間 ：曝熱後直ちに冷却し、その後上記条件にて
２０分間破砕し、（破砕後の粒度指数（ＡＦＳによる）
／破砕前の粒度指数（ＡＦＳによる））×１００（ＡＦ
Ｓ＝アメリカ鋳物協会）より破砕率を求める。これを３
回繰り返し、それぞれの破砕率を求める。
２０分間破砕し、（破砕後の粒度指数（ＡＦＳによる）
／破砕前の粒度指数（ＡＦＳによる））×１００（ＡＦ
Ｓ＝アメリカ鋳物協会）より破砕率を求める。これを３
回繰り返し、それぞれの破砕率を求める。
【００２０】この試験結果を図１に示す。図１より、各
実施例で製造された人工砂は破砕率が小さく、鋳物砂と
して必要な砂粒強度を有しているのに対し、比較例で得
られた人工砂は破砕率が大きく砂粒強度に不足している
ことがわかる。また実施例２で得られた人工砂は実施例
１と比較例の中間の性能を示し、これらの結果から砂粒
強度は内部の気孔の面積率と負の相関関係にあることも
明らかである。
実施例で製造された人工砂は破砕率が小さく、鋳物砂と
して必要な砂粒強度を有しているのに対し、比較例で得
られた人工砂は破砕率が大きく砂粒強度に不足している
ことがわかる。また実施例２で得られた人工砂は実施例
１と比較例の中間の性能を示し、これらの結果から砂粒
強度は内部の気孔の面積率と負の相関関係にあることも
明らかである。
【００２１】
【発明の効果】すなわち本発明の廃珪砂からの人工砂の
製造方法によれば、気孔の少ない人工砂を容易に製造す
ることができ、廃珪砂を再使用することができる。そし
て得られた人工砂を用いて鋳型を製作すれば、高い強度
をもつ鋳型が得られる。
製造方法によれば、気孔の少ない人工砂を容易に製造す
ることができ、廃珪砂を再使用することができる。そし
て得られた人工砂を用いて鋳型を製作すれば、高い強度
をもつ鋳型が得られる。
【図１】実施例における耐破砕製試験の繰り返し回数と
破砕率の関係を示すグラフである。
破砕率の関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 廃珪砂を所定の大きさに造粒して造粒物
とする造粒工程と、該造粒物を減圧又は加圧雰囲気で１
０００〜１６００℃に加熱して焼結する焼結工程と、か
らなることを特徴とする廃珪砂からの人工砂の製造方
法。 - 【請求項２】 廃珪砂を所定の大きさに造粒して造粒物
とする造粒工程と、該造粒物を１０００〜１６００℃に
加熱し焼結して焼結粒とする焼結工程と、該焼結粒を所
定の大きさに粉砕する粉砕工程と、からなることを特徴
とする廃珪砂からの人工砂の製造方法。 - 【請求項３】 回転可能な容器中に廃珪砂とボールを入
れ、該容器を回転させることにより不純物の除去と焼結
を同時に行うことを特徴とする廃珪砂からの人工砂の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22753193A JPH0780593A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 廃珪砂からの人工砂の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22753193A JPH0780593A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 廃珪砂からの人工砂の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0780593A true JPH0780593A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=16862371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22753193A Pending JPH0780593A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 廃珪砂からの人工砂の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780593A (ja) |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP22753193A patent/JPH0780593A/ja active Pending
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