JPH0798658B2 - シリカヒュームの製造方法 - Google Patents
シリカヒュームの製造方法Info
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- JPH0798658B2 JPH0798658B2 JP1052815A JP5281589A JPH0798658B2 JP H0798658 B2 JPH0798658 B2 JP H0798658B2 JP 1052815 A JP1052815 A JP 1052815A JP 5281589 A JP5281589 A JP 5281589A JP H0798658 B2 JPH0798658 B2 JP H0798658B2
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
- C01B33/181—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンクリート，セメントの混和剤，吸着剤等
の素材として適用されるシリカヒュームの製造方法に関
する。
の素材として適用されるシリカヒュームの製造方法に関
する。
従来のシリカヒュームの製造方法では、フェロシリコン
やシリコンメタルの製造時発生する廃ガス中のSiOが、
空気中で酸化されてSiO2になったものを集塵機で補集し
ている。この方法においては、還元剤としてカーボンを
使用するため、回収シリカヒューム中に未燃カーボンが
含まれる。この未燃カーボンを除去するのには高温処理
することが必要であって、この目的に電気炉を使用する
ため多量のエネルギを要する。
やシリコンメタルの製造時発生する廃ガス中のSiOが、
空気中で酸化されてSiO2になったものを集塵機で補集し
ている。この方法においては、還元剤としてカーボンを
使用するため、回収シリカヒューム中に未燃カーボンが
含まれる。この未燃カーボンを除去するのには高温処理
することが必要であって、この目的に電気炉を使用する
ため多量のエネルギを要する。
上記従来のシリカヒュームの製造方法によるシリカヒュ
ームには、製品に適用する場合下記の問題点がある。
ームには、製品に適用する場合下記の問題点がある。
（１） 従来の製造方法によるシリカヒュールは、フェ
ロシリコン製造過程における副製品であって、炭素を含
むために製品適用時反応性が阻害される。
ロシリコン製造過程における副製品であって、炭素を含
むために製品適用時反応性が阻害される。
（２） 従来の製造方法によるシリカヒュームは、製造
温度が低く、これによって粒径が大きくブレーン値が低
いため製品適用時の反応性が劣る。
温度が低く、これによって粒径が大きくブレーン値が低
いため製品適用時の反応性が劣る。
（３） 従来の製造方法によるシリカヒュームは、製造
温度が低く、また冷却速度が低いため、結晶性シリカが
多く製品適用時の反応性が劣る。
温度が低く、また冷却速度が低いため、結晶性シリカが
多く製品適用時の反応性が劣る。
本発明は、以上の従来のシリカヒュームの製造方法の問
題点を解決することのできるシリカヒュームの製造方法
を提供しようとするものである。
題点を解決することのできるシリカヒュームの製造方法
を提供しようとするものである。
上記した課題を解決するため、本発明は、シリカヒュー
ムの製造方法として次の手段を採用した。
ムの製造方法として次の手段を採用した。
即ち、原料としてシリカヒュームの主成分であるSiO2を
含む鉱物質たとえば硅石，石英等を使用し、この鉱物質
をSiO2の沸点（2,230℃）以上の温度をもつ超高温場に
供給して、ここで蒸発・気化させ、SiO2を急冷却して凝
結させシリカヒュームとする。
含む鉱物質たとえば硅石，石英等を使用し、この鉱物質
をSiO2の沸点（2,230℃）以上の温度をもつ超高温場に
供給して、ここで蒸発・気化させ、SiO2を急冷却して凝
結させシリカヒュームとする。
本発明では、SiO2を含む鉱物質を、SiO2の沸点以上の温
度の高温場で処理することにより、SiO2を蒸気気化さ
せ、更にSiO2蒸気を急冷却し、SiO2蒸気を凝結させるこ
とにより、次の特性を有する超微粒子SiO2（シリカヒュ
ーム）が製造される。
度の高温場で処理することにより、SiO2を蒸気気化さ
せ、更にSiO2蒸気を急冷却し、SiO2蒸気を凝結させるこ
とにより、次の特性を有する超微粒子SiO2（シリカヒュ
ーム）が製造される。
（１） カーボン等の未燃分がなく粒径0.1μ以下の純
度の高い超微粒子が得られる。
度の高い超微粒子が得られる。
（２） 比表面積の大きいシリカヒュームが得られる。
（３） 製造温度が高く、かつ冷却速度が高いために、
得られたシリカヒュームは、非晶質性を有し、化学反応
活性が高い。
得られたシリカヒュームは、非晶質性を有し、化学反応
活性が高い。
本発明によって得られたシリカヒュームは、上記（１）
〜（３）の特性により、コンクリートの強度向上，水密
性，施工性向上等の目的に使用される混和剤および反応
表面積および活性を要求する吸着剤等として最適のもの
である。
〜（３）の特性により、コンクリートの強度向上，水密
性，施工性向上等の目的に使用される混和剤および反応
表面積および活性を要求する吸着剤等として最適のもの
である。
本発明の一実施例を第１図によって説明する。
冷却管２で構成さえた燃焼炉１へ燃料としてのプロパン
により、石炭灰ホッパ３の石炭灰を燃料供給管４よりガ
ス搬送供給し、酸素を酸素供給管５より供給した。これ
により燃焼炉１内で、プロパンが燃焼して2600〜2800℃
の高温燃焼が行なわれ、石炭灰中のSiO2は、蒸気気化さ
れ排ガス中にSiO2蒸気ともに排出される。一方、燃焼炉
１内の石炭灰中のAl2O3（沸点3,500℃）は沸点以下の温
度であるために蒸発・気化せず、溶融するのみで、燃焼
炉１下部より溶融スラグ10として下方の溶融スラグチャ
ンバ９へ流下排出される。
により、石炭灰ホッパ３の石炭灰を燃料供給管４よりガ
ス搬送供給し、酸素を酸素供給管５より供給した。これ
により燃焼炉１内で、プロパンが燃焼して2600〜2800℃
の高温燃焼が行なわれ、石炭灰中のSiO2は、蒸気気化さ
れ排ガス中にSiO2蒸気ともに排出される。一方、燃焼炉
１内の石炭灰中のAl2O3（沸点3,500℃）は沸点以下の温
度であるために蒸発・気化せず、溶融するのみで、燃焼
炉１下部より溶融スラグ10として下方の溶融スラグチャ
ンバ９へ流下排出される。
排ガスに含有されたSiO2蒸気は、空気を用いた冷却ガス
を冷却ガス供給管６により、燃焼炉１の上部に連設され
た高温ガス配管７において、排ガス温度とともに冷却，
凝結され、SiO2超微粒子が生成され、捕集装置８により
捕集されシリカヒューム11が製造される。SiO2超微粒子
が分離された排ガスは煙突へ排出される。
を冷却ガス供給管６により、燃焼炉１の上部に連設され
た高温ガス配管７において、排ガス温度とともに冷却，
凝結され、SiO2超微粒子が生成され、捕集装置８により
捕集されシリカヒューム11が製造される。SiO2超微粒子
が分離された排ガスは煙突へ排出される。
本実施例によって得られたシリカヒュームの性状を、従
来方法で生成したシリカヒュームの性状と比較して第１
表に示す。
来方法で生成したシリカヒュームの性状と比較して第１
表に示す。
本実施例によって得られたシリカヒュームは、第１表に
示す通り、下記の特徴をもっている。
示す通り、下記の特徴をもっている。
（１） 未燃カーボンが存在しない。
（２） 50％平均粒径が0.07μｍと従来方法によるもの
の半分以下である。
の半分以下である。
（３） 比表面積が103m2/gであり、従来方法によるも
のと比較して十分大きい。
のと比較して十分大きい。
（４） Ｘ線回折法で調査した結果非晶質であることが
判明した。
判明した。
なお、本実施例では原料として石炭灰を使用したが、Si
O2を多く含む硅石等を使用してもよく、また、燃料とし
てはプロパンに限らず他の気体燃料、石灰の固体燃料を
使用してもよい。
O2を多く含む硅石等を使用してもよく、また、燃料とし
てはプロパンに限らず他の気体燃料、石灰の固体燃料を
使用してもよい。
また、本実施例では、SiO2の蒸気をガスによって急冷し
ているが、SiO2蒸気を排ガスと共に断熱膨張させて急冷
する等他の急冷手段を採用することもできる。
ているが、SiO2蒸気を排ガスと共に断熱膨張させて急冷
する等他の急冷手段を採用することもできる。
また、冷却ガスを用いる場合、冷却ガスとしては空気の
外に、N2,水蒸気，その他の不活性ガスを使用すること
もできる。
外に、N2,水蒸気，その他の不活性ガスを使用すること
もできる。
また更に、本実施例では、高温場の温度を2600〜2800℃
としたが、実用可能な温度としては2400〜3000℃の範囲
を採用することができる。2400℃以下ではSiO2が蒸発気
化しにくく、また、3000℃以上ではSiO2以外の他の鉱物
質までが蒸発・気化してシリカヒュームの純度を低下さ
せる不具合がある。
としたが、実用可能な温度としては2400〜3000℃の範囲
を採用することができる。2400℃以下ではSiO2が蒸発気
化しにくく、また、3000℃以上ではSiO2以外の他の鉱物
質までが蒸発・気化してシリカヒュームの純度を低下さ
せる不具合がある。
以上説明したように、本発明はSiO2を含む鉱物質をSiO2
の沸点以上の高温物に供給してSiO2を蒸発・気化させ、
このSiO2蒸気を急冷するという簡単な工程によって、純
度が高く粒径が小さい超微粒状であり、比表面積が大き
く、かつ、化学反応活性の高い非晶質性のシリカヒュー
ムを得ることができる。
の沸点以上の高温物に供給してSiO2を蒸発・気化させ、
このSiO2蒸気を急冷するという簡単な工程によって、純
度が高く粒径が小さい超微粒状であり、比表面積が大き
く、かつ、化学反応活性の高い非晶質性のシリカヒュー
ムを得ることができる。
従って、本発明によって製造されたシリカヒュームは、
その性状からコンクリートの混和剤、あるいは吸着剤と
して適用した場合下記の効果を有し、産業上有用なもの
である。
その性状からコンクリートの混和剤、あるいは吸着剤と
して適用した場合下記の効果を有し、産業上有用なもの
である。
（１） 未燃分がないので、コンクリートの混和剤とし
て適用した場合、混和剤として併用する高性能減水剤の
吸着を少なくする傾向にあり、減水剤の性能低下を招か
ない。
て適用した場合、混和剤として併用する高性能減水剤の
吸着を少なくする傾向にあり、減水剤の性能低下を招か
ない。
（２） 平均粒径が小さく且つ比表面積が大きいので、
コンクリート混剤、又は吸着剤として使用する際の物理
的な反応面積を増すため結果として反応性が向上する。
コンクリート混剤、又は吸着剤として使用する際の物理
的な反応面積を増すため結果として反応性が向上する。
（３） 非晶質であるので、化学的反応活性が増す。
第１図は本発明の一実施例に使用される装置の系統図で
ある。 １……燃焼炉,2……冷却管,3……石炭灰ホッパ,4……燃
料供給管， ５……酸素供給管,6……冷却ガス供給管， ７……高温ガス配管,8……捕集装置， ９……溶融スラグチャンバ,10……溶融スラグ， 11……シリカヒューム。
ある。 １……燃焼炉,2……冷却管,3……石炭灰ホッパ,4……燃
料供給管， ５……酸素供給管,6……冷却ガス供給管， ７……高温ガス配管,8……捕集装置， ９……溶融スラグチャンバ,10……溶融スラグ， 11……シリカヒューム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 信之 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 大木 良典 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−199013（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】SiO2を含む鉱物質をSiO2の沸点以上の温度
をもつ高温場に供給し上記鉱物質に含まれるSiO2を蒸発
気化させ、このSiO2蒸気を冷却ガスにより急冷し凝結さ
せることを特徴とするシリカヒュームの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1052815A JPH0798658B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | シリカヒュームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1052815A JPH0798658B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | シリカヒュームの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233515A JPH02233515A (ja) | 1990-09-17 |
| JPH0798658B2 true JPH0798658B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=12925343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1052815A Expired - Fee Related JPH0798658B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | シリカヒュームの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798658B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3216875B2 (ja) * | 1997-08-11 | 2001-10-09 | チッソ株式会社 | シリカ及びシリカの製造方法 |
| US7572430B2 (en) | 2000-11-09 | 2009-08-11 | Cyprus Amax Minerals Company | Method for producing nano-particles |
| US6468497B1 (en) * | 2000-11-09 | 2002-10-22 | Cyprus Amax Minerals Company | Method for producing nano-particles of molybdenum oxide |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1052815A patent/JPH0798658B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02233515A (ja) | 1990-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |