JPH09110549A - 発泡セラミック材及びその原料となるスラグの製造方法 - Google Patents
発泡セラミック材及びその原料となるスラグの製造方法Info
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- JPH09110549A JPH09110549A JP26304795A JP26304795A JPH09110549A JP H09110549 A JPH09110549 A JP H09110549A JP 26304795 A JP26304795 A JP 26304795A JP 26304795 A JP26304795 A JP 26304795A JP H09110549 A JPH09110549 A JP H09110549A
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- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
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- C04B38/0635—Compounding ingredients
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ガス発生源となる物質が緻密且つ均一に分散さ
れたスラグを製造方法、及び気孔が均一に形成され、吸
音特性や断熱特性の優れた発泡セラミックス材の製造方
法を提供する。 【解決手段】ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又は
２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種又
は２種と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種以
上とを含有する材料を非酸化性雰囲気下で溶融して発泡
セラミック材原料用スラグを製造する。このスラグを粉
砕して粘土類を混合し、この混合物を加圧成形した後酸
化性雰囲気下で焼成して発泡セラミック材を製造する。
れたスラグを製造方法、及び気孔が均一に形成され、吸
音特性や断熱特性の優れた発泡セラミックス材の製造方
法を提供する。 【解決手段】ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又は
２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種又
は２種と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種以
上とを含有する材料を非酸化性雰囲気下で溶融して発泡
セラミック材原料用スラグを製造する。このスラグを粉
砕して粘土類を混合し、この混合物を加圧成形した後酸
化性雰囲気下で焼成して発泡セラミック材を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸音材や断熱材な
どの用途に供することができる発泡セラミックス材の製
造方法およびその原料となるスラグの製造方法に関す
る。
どの用途に供することができる発泡セラミックス材の製
造方法およびその原料となるスラグの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物を焼成した際に発
生する焼却灰を溶融固化して、減容化し、その中に含ま
れる有害物を不溶化および無害化させる技術が開発され
ている。さらに、その固化物であるセラミックスを、例
えば多孔質材（発泡セラミックス材）として吸音材や断
熱材などの用途に有効利用する技術についても開発が進
められている。
生する焼却灰を溶融固化して、減容化し、その中に含ま
れる有害物を不溶化および無害化させる技術が開発され
ている。さらに、その固化物であるセラミックスを、例
えば多孔質材（発泡セラミックス材）として吸音材や断
熱材などの用途に有効利用する技術についても開発が進
められている。
【０００３】発泡セラミックス材の製造技術として、例
えば、特開平３−３７１６７号公報には、高炉スラグを
含有するセラミックス原料に、発泡材（加熱すると酸素
と反応して気体を発生する化合物）を添加混合し、この
混合物を加熱して発泡材から気体を発生させて発泡セラ
ミックス材を製造する方法が開示されている。
えば、特開平３−３７１６７号公報には、高炉スラグを
含有するセラミックス原料に、発泡材（加熱すると酸素
と反応して気体を発生する化合物）を添加混合し、この
混合物を加熱して発泡材から気体を発生させて発泡セラ
ミックス材を製造する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来方法では、気
体発生源となる発泡材が単に粉末化されて混合されてい
るだけなので、緻密に分散されてはおらず、また、必ず
しも均一に分布してない。このため、得られる発泡セラ
ミックス材は、気孔の大きさや分布のバラツキが大き
い。このため、このような発泡セラミックス材は、吸音
特性や断熱特性が劣り、吸音材や断熱材の用途に供する
ことはできない。
体発生源となる発泡材が単に粉末化されて混合されてい
るだけなので、緻密に分散されてはおらず、また、必ず
しも均一に分布してない。このため、得られる発泡セラ
ミックス材は、気孔の大きさや分布のバラツキが大き
い。このため、このような発泡セラミックス材は、吸音
特性や断熱特性が劣り、吸音材や断熱材の用途に供する
ことはできない。
【０００５】本発明は、上記の問題を解決し、気孔を均
一に形成して、吸音特性や断熱特性の優れた発泡セラミ
ックス材の製造方法およびその原料となるスラグの製造
方法を提供することを目的とする。
一に形成して、吸音特性や断熱特性の優れた発泡セラミ
ックス材の製造方法およびその原料となるスラグの製造
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発泡セラミックス材の製造方法
は、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又は２種以上
と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ２Ｏ及びＫ２ Ｏの１種又は２種
と、気体成分とを含有するスラグを粉砕して粘土類を混
合し、この混合物を加圧成形した後酸化性雰囲気下で焼
成する。
めに、請求項１に係る発泡セラミックス材の製造方法
は、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又は２種以上
と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ２Ｏ及びＫ２ Ｏの１種又は２種
と、気体成分とを含有するスラグを粉砕して粘土類を混
合し、この混合物を加圧成形した後酸化性雰囲気下で焼
成する。
【０００７】請求項２に係る発泡セラミックス材の製造
方法は、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2Ｏ3 の１種又は２種
以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種又は２
種と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種以上と
を含有する材料を非酸化性雰囲気下で溶融してスラグを
製造し、得られたスラグを粉砕して粘土類に混合し、こ
の混合物を加圧成形した後酸化性雰囲気下で焼成する。
方法は、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2Ｏ3 の１種又は２種
以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種又は２
種と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種以上と
を含有する材料を非酸化性雰囲気下で溶融してスラグを
製造し、得られたスラグを粉砕して粘土類に混合し、こ
の混合物を加圧成形した後酸化性雰囲気下で焼成する。
【０００８】上記発泡セラミックス材の製造方法におい
ては、スラグの組成が、モル比で，（ＣａＯ＋１．７Ｍ
ｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 ＝０．７〜１．５であ
り、Ｎａ2 ＯとＫ2 Ｏの合計含有率が５．５〜１０重量
％であることが望ましい。
ては、スラグの組成が、モル比で，（ＣａＯ＋１．７Ｍ
ｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 ＝０．７〜１．５であ
り、Ｎａ2 ＯとＫ2 Ｏの合計含有率が５．５〜１０重量
％であることが望ましい。
【０００９】そして、発泡セラミックス材の原料となる
スラグの製造方法においては、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2
Ｏ3 、ＳｉＯ2 、およびＮａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏを含むと共
に、炭素分、有機質分、および水分のうち少なくとも１
種以上を含有する原料を非酸化性雰囲気下で溶融する。
この原料を挙げれば、１種類のまたは２種類以上の廃棄
物焼却灰を混合したもの、或いは、１種類の廃棄物焼却
灰または２種類以上の廃棄物焼却灰を混合したものに、
炭素分を含有する物質、有機質分を含有する物質、およ
び水分のうち、少なくとも１種以上を添加したのもので
ある。
スラグの製造方法においては、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2
Ｏ3 、ＳｉＯ2 、およびＮａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏを含むと共
に、炭素分、有機質分、および水分のうち少なくとも１
種以上を含有する原料を非酸化性雰囲気下で溶融する。
この原料を挙げれば、１種類のまたは２種類以上の廃棄
物焼却灰を混合したもの、或いは、１種類の廃棄物焼却
灰または２種類以上の廃棄物焼却灰を混合したものに、
炭素分を含有する物質、有機質分を含有する物質、およ
び水分のうち、少なくとも１種以上を添加したのもので
ある。
【００１０】以下、本発明方法を製造工程順に詳細に説
明する。まず、スラグの原料として、ＣａＯ、ＭｇＯ及
びＡｌ2 Ｏ3 の１種又は２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ
2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種又は２種と、炭素分、有機質分及
び水分の１種又は２種以上とを含有する材料を使用す
る。
明する。まず、スラグの原料として、ＣａＯ、ＭｇＯ及
びＡｌ2 Ｏ3 の１種又は２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ
2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種又は２種と、炭素分、有機質分及
び水分の１種又は２種以上とを含有する材料を使用す
る。
【００１１】この原料としては、限定されるものではな
いが、一般に廃棄物焼却灰を主に用いる。１種類の廃棄
物焼却灰が所望の成分を所定の含有量含んでいれば、そ
れを用いることができるが、１種の廃棄物焼却灰が本発
明の成分を全て含んでいない場合、或いは成分が本発明
の範囲に含まれていない場合などには、２種以上の廃棄
物焼却灰の混合物、さらにはこれらに所定のガス発生源
（炭素分を含有する物質、有機質分を含有する物質、水
分）などを混合したものを使用して、その成分、含有量
等を調整する。
いが、一般に廃棄物焼却灰を主に用いる。１種類の廃棄
物焼却灰が所望の成分を所定の含有量含んでいれば、そ
れを用いることができるが、１種の廃棄物焼却灰が本発
明の成分を全て含んでいない場合、或いは成分が本発明
の範囲に含まれていない場合などには、２種以上の廃棄
物焼却灰の混合物、さらにはこれらに所定のガス発生源
（炭素分を含有する物質、有機質分を含有する物質、水
分）などを混合したものを使用して、その成分、含有量
等を調整する。
【００１２】ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 成
分の含有量の調整は、スラグの融点，溶融したスラグの
粘度を考慮しておこなう。すなわち、後工程でおこなう
スラグの発泡処理は、スラグを加熱して溶融させて行う
ものであるので、その熱処理を効率的に行うためにはス
ラグの融点、粘度を適切な範囲（好適な粘度：１０9〜
１０13ポイズ，好適な融点：１０００〜１２００℃）に
調整しておく必要がある。本発明に係る発泡セラミック
ス材の製造方法においては、原料スラグ中に含まれるＣ
ａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 の比率（モル比）
を（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 ＝
０．７〜１．５程度にするのが適当である。上記モル比
が０．７よりも小さいと、溶融させたスラグの粘度が小
さくなり過ぎるので、好ましくない。また、原料スラグ
の上記モル比が１．５よりも大きいと、スラグの融点が
高く、発泡処理を高温で行わなければならない上、溶融
させたスラグの粘度が大きくなるので好ましくない。
分の含有量の調整は、スラグの融点，溶融したスラグの
粘度を考慮しておこなう。すなわち、後工程でおこなう
スラグの発泡処理は、スラグを加熱して溶融させて行う
ものであるので、その熱処理を効率的に行うためにはス
ラグの融点、粘度を適切な範囲（好適な粘度：１０9〜
１０13ポイズ，好適な融点：１０００〜１２００℃）に
調整しておく必要がある。本発明に係る発泡セラミック
ス材の製造方法においては、原料スラグ中に含まれるＣ
ａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 の比率（モル比）
を（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 ＝
０．７〜１．５程度にするのが適当である。上記モル比
が０．７よりも小さいと、溶融させたスラグの粘度が小
さくなり過ぎるので、好ましくない。また、原料スラグ
の上記モル比が１．５よりも大きいと、スラグの融点が
高く、発泡処理を高温で行わなければならない上、溶融
させたスラグの粘度が大きくなるので好ましくない。
【００１３】スラグ組成のモル比が上記範囲から外れて
いる場合には、上述のように不足成分を含有する物質を
添加し、その不足分を補う。このモル比の調整はこのス
ラグ製造の段階で行うのが望ましいが，後の工程でも行
うことができる。既に述べたように、１種類の廃棄物焼
却灰が上記範囲に含まれていない場合の調整は、２種類
以上の廃棄物焼却灰を適切な配合量で混合することによ
り行われる。
いる場合には、上述のように不足成分を含有する物質を
添加し、その不足分を補う。このモル比の調整はこのス
ラグ製造の段階で行うのが望ましいが，後の工程でも行
うことができる。既に述べたように、１種類の廃棄物焼
却灰が上記範囲に含まれていない場合の調整は、２種類
以上の廃棄物焼却灰を適切な配合量で混合することによ
り行われる。
【００１４】つぎにこの原料には、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏが
粘度調整剤として含有されている。すなわち，スラグの
発泡処理に際しては、発泡状態を良好にするために、熱
処理時に溶融したスラグが適度の粘性を有するようにす
る必要がある。溶融したスラグの粘度が小さ過ぎると、
発生ガスによって形成された微細な気泡が集合してしま
って大きくなり過ぎたり、気泡がスラグから抜け出して
しまったりして、閉鎖された気泡孔が形成されず、発泡
状態が不良になる。また、熱処理して溶融させたスラグ
の粘度が大き過ぎると、スラグが発泡しにくくなり、発
泡状態が不良になる。このため、本発明による発泡セラ
ミックス材の製造においては、原料として、適当量のＮ
ａ2 ＯやＫ2 Ｏが含まれているスラグを使用し、熱処理
した際のスラグの粘度が適度の範囲になるようにしてい
る。Ｎａ2 ＯやＫ2 Ｏの好ましい含有率は、スラグの成
分比が（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ
2＝０．７〜１．５の範囲である場合、（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2
Ｏ）の合計値として５．５〜１０重量％程度である。
スラグ中のＮａ2 ＯやＫ2 Ｏの含有率が上記範囲から外
れている場合には、粘度調整材としてＮａ2 ＯやＫ2 Ｏ
を含有する物質を添加し、その不足分を補う必要があ
る。（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）含有率の調整はこのスラグ製
造の段階で行われるのが望ましいが，後工程で行うこと
も可能である。ここで，（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）の含有率
が５．５重量％よりも小さいと、粘度が大きくなり、上
述のような不具合が生じるので、好ましくない。また、
１０重量％よりも大きいと、粘度が小さくなり、上述の
ような不具合が生じるので、好ましくない。
粘度調整剤として含有されている。すなわち，スラグの
発泡処理に際しては、発泡状態を良好にするために、熱
処理時に溶融したスラグが適度の粘性を有するようにす
る必要がある。溶融したスラグの粘度が小さ過ぎると、
発生ガスによって形成された微細な気泡が集合してしま
って大きくなり過ぎたり、気泡がスラグから抜け出して
しまったりして、閉鎖された気泡孔が形成されず、発泡
状態が不良になる。また、熱処理して溶融させたスラグ
の粘度が大き過ぎると、スラグが発泡しにくくなり、発
泡状態が不良になる。このため、本発明による発泡セラ
ミックス材の製造においては、原料として、適当量のＮ
ａ2 ＯやＫ2 Ｏが含まれているスラグを使用し、熱処理
した際のスラグの粘度が適度の範囲になるようにしてい
る。Ｎａ2 ＯやＫ2 Ｏの好ましい含有率は、スラグの成
分比が（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ
2＝０．７〜１．５の範囲である場合、（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2
Ｏ）の合計値として５．５〜１０重量％程度である。
スラグ中のＮａ2 ＯやＫ2 Ｏの含有率が上記範囲から外
れている場合には、粘度調整材としてＮａ2 ＯやＫ2 Ｏ
を含有する物質を添加し、その不足分を補う必要があ
る。（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）含有率の調整はこのスラグ製
造の段階で行われるのが望ましいが，後工程で行うこと
も可能である。ここで，（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）の含有率
が５．５重量％よりも小さいと、粘度が大きくなり、上
述のような不具合が生じるので、好ましくない。また、
１０重量％よりも大きいと、粘度が小さくなり、上述の
ような不具合が生じるので、好ましくない。
【００１５】さらに、この原料には所定のガス発生源
（炭素分を含有する物質、有機質分を含有する物質、水
分）が含まれている。ガス発生源は、後述する焼成（発
泡）処理により、気体を発生して気孔を生成するもので
ある。得られるスラグ中に含まれる気体発生源は、１〜
５重量％程度になるように調整するのが適当である。１
重量％未満では，後の焼成工程で十分な量の気孔を生成
することができない。５重量％を越えると，気孔が多く
なりすぎ、吸音特性が悪くなる等の不都合を生じる。
（炭素分を含有する物質、有機質分を含有する物質、水
分）が含まれている。ガス発生源は、後述する焼成（発
泡）処理により、気体を発生して気孔を生成するもので
ある。得られるスラグ中に含まれる気体発生源は、１〜
５重量％程度になるように調整するのが適当である。１
重量％未満では，後の焼成工程で十分な量の気孔を生成
することができない。５重量％を越えると，気孔が多く
なりすぎ、吸音特性が悪くなる等の不都合を生じる。
【００１６】次に、この原料を非酸化性雰囲気で溶融処
理して、スラグを製造する。この明細書において非酸化
性雰囲気とは、還元性雰囲気または実質的に酸素が存在
しない雰囲気をいう。典型的な非酸化性雰囲気の溶融処
理は、密閉された電気抵抗式溶融炉などによる溶融処理
である。焼却灰などのスラグ原料を非酸化性雰囲気で溶
融処理すると、スラグ原料中に含まれているガス発生
源、例えば炭素分は燃焼することなく、そのままスラグ
中に残留する。スラグ中の炭素分は、スラグが溶融して
いる状態で分散したものであるので、均一に分布してい
る。この炭素分が残留しているスラグを熱処理すると、
炭素分がスラグ中に存在している酸化鉄などの酸化物と
反応して一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスとなって、細
かな気泡を形成し、スラグを均一に発泡させる。
理して、スラグを製造する。この明細書において非酸化
性雰囲気とは、還元性雰囲気または実質的に酸素が存在
しない雰囲気をいう。典型的な非酸化性雰囲気の溶融処
理は、密閉された電気抵抗式溶融炉などによる溶融処理
である。焼却灰などのスラグ原料を非酸化性雰囲気で溶
融処理すると、スラグ原料中に含まれているガス発生
源、例えば炭素分は燃焼することなく、そのままスラグ
中に残留する。スラグ中の炭素分は、スラグが溶融して
いる状態で分散したものであるので、均一に分布してい
る。この炭素分が残留しているスラグを熱処理すると、
炭素分がスラグ中に存在している酸化鉄などの酸化物と
反応して一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスとなって、細
かな気泡を形成し、スラグを均一に発泡させる。
【００１７】また、有機質分や水分を含む原料を非酸化
性雰囲気で溶融処理してスラグを製造した場合、有機質
分が熱分解したり、水分が他の成分と反応したりして、
一酸化炭素、二酸化炭素、水素などの気体が生成する。
そして、この一酸化炭素や水素および雰囲気中の窒素な
どの気体成分がスラグ中に溶け込み、そのまま残留す
る。従って、これらは発泡セラミック材を製造する際の
ガス発生源となる。
性雰囲気で溶融処理してスラグを製造した場合、有機質
分が熱分解したり、水分が他の成分と反応したりして、
一酸化炭素、二酸化炭素、水素などの気体が生成する。
そして、この一酸化炭素や水素および雰囲気中の窒素な
どの気体成分がスラグ中に溶け込み、そのまま残留す
る。従って、これらは発泡セラミック材を製造する際の
ガス発生源となる。
【００１８】なお、スラグを製造する際の溶融雰囲気を
非酸化性雰囲気にするのは、本発明者の知見に基づくも
のである。すなわち、本発明者が行った試験結果によれ
ば、気体成分がスラグ中に溶け込む度合いは、溶融時の
雰囲気によって異なり、酸化性雰囲気で溶融した場合よ
りも、非酸化性雰囲気で溶融した場合の方が遥かに大き
くなることが認められている。原料の溶融処理温度は特
に限定しないが、一般的には、１０００〜１２００℃で
ある。このことにより、ガス発生源となる物質が緻密か
つ、均一に含有したスラグが得られる。
非酸化性雰囲気にするのは、本発明者の知見に基づくも
のである。すなわち、本発明者が行った試験結果によれ
ば、気体成分がスラグ中に溶け込む度合いは、溶融時の
雰囲気によって異なり、酸化性雰囲気で溶融した場合よ
りも、非酸化性雰囲気で溶融した場合の方が遥かに大き
くなることが認められている。原料の溶融処理温度は特
に限定しないが、一般的には、１０００〜１２００℃で
ある。このことにより、ガス発生源となる物質が緻密か
つ、均一に含有したスラグが得られる。
【００１９】このようにして得られたスラグを粉砕す
る。粉砕は、通常スラグ粒が３２メッシュ篩上から９．
２メッシュ篩下（メッシュはＪＩＳ規格による）程度と
なるように行うのが好ましい。
る。粉砕は、通常スラグ粒が３２メッシュ篩上から９．
２メッシュ篩下（メッシュはＪＩＳ規格による）程度と
なるように行うのが好ましい。
【００２０】次に、粉砕されたスラグに粘土類を添加混
合する。その好ましい添加割合はスラグ１００重量部に
対して１０〜３０重量部程度である。粘土類の添加割合
が１０重量部未満であると成形が困難になる上、製品の
強度が小さくなるので好ましくない。また、３０重量部
を超えると、吸音率が低下し、吸音率０．９５以上
（１．０ｋＨｚ）の製品が得られなくなるので好ましく
ない。粉砕と混合は同時に行ってもよいし、粉砕後混合
してもよい。好適な粘土類としては、カオリン、木節粘
土，蛙目粘土，頁岩質粘土，陶石、ろう石、雲母質粘土
及びベントナイトが挙げられる。
合する。その好ましい添加割合はスラグ１００重量部に
対して１０〜３０重量部程度である。粘土類の添加割合
が１０重量部未満であると成形が困難になる上、製品の
強度が小さくなるので好ましくない。また、３０重量部
を超えると、吸音率が低下し、吸音率０．９５以上
（１．０ｋＨｚ）の製品が得られなくなるので好ましく
ない。粉砕と混合は同時に行ってもよいし、粉砕後混合
してもよい。好適な粘土類としては、カオリン、木節粘
土，蛙目粘土，頁岩質粘土，陶石、ろう石、雲母質粘土
及びベントナイトが挙げられる。
【００２１】次にこの混合物を加圧成形して所定形状，
寸法に成形する。加圧は通常１０ｋｇ／ｃｍ2 〜５０ｋ
ｇ／ｃｍ2 程度の圧力で行う。そして，所定形状，寸法
に成形されたスラグ成形体を酸化性雰囲気中で熱処理
（焼成）する。好適な焼成温度は９００〜１１００℃程
度がよい。すなわち、上記組成のスラグを加熱した場
合、９００〜１０００℃の間で結晶構造が変化し、固溶
した気体成分を放出して気泡を発生するので、焼成温度
は、少なくとも上記温度範囲にすべきである。次に、焼
成した際のスラグの粘度についてみると、９００℃より
も低い温度では、溶融したスラグの粘度が大き過ぎて、
発泡が十分に行われない。また、１１００℃よりも高い
温度にすると、溶融されたスラグの粘度が小さ過ぎ、発
生したガスが抜けてしまうので、気孔の形成が不充分に
なる。したがって９００〜１１００℃程度が好適な焼成
温度である。この温度で焼成することにより，スラグの
結晶構造が変化して非晶質から結晶質になり、気体成分
の溶解度が低下するので、固溶していた気体成分がガス
化して微細な気泡となる。このため、スラグが均一に発
泡する。
寸法に成形する。加圧は通常１０ｋｇ／ｃｍ2 〜５０ｋ
ｇ／ｃｍ2 程度の圧力で行う。そして，所定形状，寸法
に成形されたスラグ成形体を酸化性雰囲気中で熱処理
（焼成）する。好適な焼成温度は９００〜１１００℃程
度がよい。すなわち、上記組成のスラグを加熱した場
合、９００〜１０００℃の間で結晶構造が変化し、固溶
した気体成分を放出して気泡を発生するので、焼成温度
は、少なくとも上記温度範囲にすべきである。次に、焼
成した際のスラグの粘度についてみると、９００℃より
も低い温度では、溶融したスラグの粘度が大き過ぎて、
発泡が十分に行われない。また、１１００℃よりも高い
温度にすると、溶融されたスラグの粘度が小さ過ぎ、発
生したガスが抜けてしまうので、気孔の形成が不充分に
なる。したがって９００〜１１００℃程度が好適な焼成
温度である。この温度で焼成することにより，スラグの
結晶構造が変化して非晶質から結晶質になり、気体成分
の溶解度が低下するので、固溶していた気体成分がガス
化して微細な気泡となる。このため、スラグが均一に発
泡する。
【００２２】このようにして製造された発泡セラミック
材は、気孔が均一に形成され、吸音特性や断熱特性に優
れている。例えば、吸音率は９５〜１００程度であり、
断熱性は熱伝導率で０．０５〜０．１０ｋｃａｌ／ｍｈ
℃程度と優れたものとなる。
材は、気孔が均一に形成され、吸音特性や断熱特性に優
れている。例えば、吸音率は９５〜１００程度であり、
断熱性は熱伝導率で０．０５〜０．１０ｋｃａｌ／ｍｈ
℃程度と優れたものとなる。
【００２３】すなわち、発泡セラミックス材に形成され
る気孔の状態は、発泡処理する際の条件によって大きく
左右されるが、その条件の一つは、原料中にあるガス発
生源となる物質の分散状態である。本発明では、発泡セ
ラミックス材の原料であるスラグは、ガス発生源となる
物質が緻密に、かつ均一に分散されている。このスラグ
を熱処理（発泡処理）することによって気体を発生し、
気孔が均一に形成された発泡セラミックス材を得ること
ができる。
る気孔の状態は、発泡処理する際の条件によって大きく
左右されるが、その条件の一つは、原料中にあるガス発
生源となる物質の分散状態である。本発明では、発泡セ
ラミックス材の原料であるスラグは、ガス発生源となる
物質が緻密に、かつ均一に分散されている。このスラグ
を熱処理（発泡処理）することによって気体を発生し、
気孔が均一に形成された発泡セラミックス材を得ること
ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を説明す
る。まず、表１のＡ欄に記す組成の都市ごみ焼却灰を、
炭素電極を備えた電気抵抗式溶融炉（密閉炉）に装入
し、非酸化性雰囲気で溶融した。この溶融物を空気冷却
によって固化させ、発泡セラミックス製造用の原料とな
るスラグを得た。このスラグの組成は表２のＡ欄に記
す。この際の炉内雰囲気の組成は、ＣＯが４０〜７０容
量％、Ｈ2 が１０〜３０容量％、残りがＮ2 で、水分が
約３５重量％であった。
る。まず、表１のＡ欄に記す組成の都市ごみ焼却灰を、
炭素電極を備えた電気抵抗式溶融炉（密閉炉）に装入
し、非酸化性雰囲気で溶融した。この溶融物を空気冷却
によって固化させ、発泡セラミックス製造用の原料とな
るスラグを得た。このスラグの組成は表２のＡ欄に記
す。この際の炉内雰囲気の組成は、ＣＯが４０〜７０容
量％、Ｈ2 が１０〜３０容量％、残りがＮ2 で、水分が
約３５重量％であった。
【００２５】上記のようにして得られたスラグの組成
は、表２のＡ欄に示すように、（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ
＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 のモル比が０．９１で、（Ｎ
ａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）の合計が８．８６重量％、炭素分が
０．０３重量％であった。また、表２には記載されてい
ないが、気体成分（ＣＯおよびＨ2 ）が０．０２重量％
程度含まれていた。
は、表２のＡ欄に示すように、（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ
＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 のモル比が０．９１で、（Ｎ
ａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）の合計が８．８６重量％、炭素分が
０．０３重量％であった。また、表２には記載されてい
ないが、気体成分（ＣＯおよびＨ2 ）が０．０２重量％
程度含まれていた。
【００２６】そして、上記スラグを３ｍｍ以下に粉砕
し、この粉砕されたスラグに粘土を３０重量部（スラグ
１００重量部に対する割合）を混合し、水を加えて混練
した後、加圧成形し、３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍ
ｍの成形体にした。次いで、この成形体を１１００℃
で、１時間焼成し、発泡セラミックス材を製造した。
し、この粉砕されたスラグに粘土を３０重量部（スラグ
１００重量部に対する割合）を混合し、水を加えて混練
した後、加圧成形し、３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍ
ｍの成形体にした。次いで、この成形体を１１００℃
で、１時間焼成し、発泡セラミックス材を製造した。
【００２７】この発泡セラミックス材には気孔が均一形
成されており、その性状は、表３に示すように、比重が
０．６、曲げ強度が５０ｋｇ／ｃｍ2 であり、また、吸
音率は０．９５以上（１．０ｋＨｚ）であった。これら
の値を従来の発泡材料の一つである発泡コンクリートの
値と比較してみると、吸音特性については、発泡コンク
リートの値と比べても遜色ない上に、強度については、
発泡コンクリートの値（３ｋｇ／ｃｍ2 程度）より遥か
に大きかった。また，断熱性は，熱伝導率で０．０８ｋ
ｃａｌ／ｍｈ℃であった。
成されており、その性状は、表３に示すように、比重が
０．６、曲げ強度が５０ｋｇ／ｃｍ2 であり、また、吸
音率は０．９５以上（１．０ｋＨｚ）であった。これら
の値を従来の発泡材料の一つである発泡コンクリートの
値と比較してみると、吸音特性については、発泡コンク
リートの値と比べても遜色ない上に、強度については、
発泡コンクリートの値（３ｋｇ／ｃｍ2 程度）より遥か
に大きかった。また，断熱性は，熱伝導率で０．０８ｋ
ｃａｌ／ｍｈ℃であった。
【００２８】従って、本実施例で製造された発泡セラミ
ックス材は、単に、吸音材や断熱材として使用できるば
かりでなく、建築材料の一種としての用途にも向けられ
るものであった。
ックス材は、単に、吸音材や断熱材として使用できるば
かりでなく、建築材料の一種としての用途にも向けられ
るものであった。
【００２９】次に、（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ
3 ）／ＳｉＯ2 のモル比および（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）の
含有率を変えたスラグを多種類製造し、これらのスラグ
を成形した後、この成形体を加熱して発泡させ、それぞ
れのスラグの発泡状態を調べた。なお、上記スラグの製
造およびスラグを加熱して発泡させる処理操作は上記実
施例の場合と同様に行った。
3 ）／ＳｉＯ2 のモル比および（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）の
含有率を変えたスラグを多種類製造し、これらのスラグ
を成形した後、この成形体を加熱して発泡させ、それぞ
れのスラグの発泡状態を調べた。なお、上記スラグの製
造およびスラグを加熱して発泡させる処理操作は上記実
施例の場合と同様に行った。
【００３０】発泡状態の良否については、焼成後の成形
体の寸法を測って、その膨張の度合いを求め、この値に
基づいて判定した。これらの結果は図１に示す。この図
はスラグの成分と発泡性の関係を示すものであり、図１
によれば、図中、点線で囲われた矩形内の組成を有する
スラグを使用した場合の結果の判定はすべて非常に良ま
たは良になっている。すなわち、発泡状態を良好にする
ためには、（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／Ｓ
ｉＯ2 ＝０．７〜１．５で、かつ（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）
＝５．５〜１０重量％の組成を有するスラグを使用する
ことが望ましいことがわかる。
体の寸法を測って、その膨張の度合いを求め、この値に
基づいて判定した。これらの結果は図１に示す。この図
はスラグの成分と発泡性の関係を示すものであり、図１
によれば、図中、点線で囲われた矩形内の組成を有する
スラグを使用した場合の結果の判定はすべて非常に良ま
たは良になっている。すなわち、発泡状態を良好にする
ためには、（ＣａＯ＋１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／Ｓ
ｉＯ2 ＝０．７〜１．５で、かつ（Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）
＝５．５〜１０重量％の組成を有するスラグを使用する
ことが望ましいことがわかる。
【００３１】なお、図中、上記矩形内にある組成（非常
に良）のうち、Ａ点は表２のＡ欄に記載されている組成
のスラグを発泡させた場合の結果であり、同様に、Ｂ点
は表２Ｂ欄のスラグを発泡させた結果、Ｃ点は表２Ｃ欄
のスラグを発泡させた結果である。
に良）のうち、Ａ点は表２のＡ欄に記載されている組成
のスラグを発泡させた場合の結果であり、同様に、Ｂ点
は表２Ｂ欄のスラグを発泡させた結果、Ｃ点は表２Ｃ欄
のスラグを発泡させた結果である。
【００３２】なお、上記例においては、本発明に係る発
泡セラミックス材の製造方法の一例およびその原料とな
るスラグの製造方法の一例を具体的に説明したが、本発
明における発泡セラミックス材の製造条件およびその原
料となるスラグの製造条件は、上記例に記載されている
事項に限定されるものではない。
泡セラミックス材の製造方法の一例およびその原料とな
るスラグの製造方法の一例を具体的に説明したが、本発
明における発泡セラミックス材の製造条件およびその原
料となるスラグの製造条件は、上記例に記載されている
事項に限定されるものではない。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば，ガス発生源となる物質
が緻密且つ均一に分散されたスラグを製造することがで
き、また、このスラグを用いて、気孔が均一に形成さ
れ、吸音特性や断熱特性の優れた発泡セラミックス材を
製造することができる。
が緻密且つ均一に分散されたスラグを製造することがで
き、また、このスラグを用いて、気孔が均一に形成さ
れ、吸音特性や断熱特性の優れた発泡セラミックス材を
製造することができる。
【図１】スラグの成分と発泡性との関係を示す図。
Claims (6)
- 【請求項１】 ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又
は２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種
又は２種と、気体成分とを含有するスラグを粉砕して粘
土類を混合し、この混合物を加圧成形した後酸化性雰囲
気下で焼成することを特徴とする発泡セラミック材の製
造方法。 - 【請求項２】 ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又
は２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種
又は２種と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種
以上とを含有する材料を非酸化性雰囲気下で溶融してス
ラグを製造し、得られたスラグを粉砕して粘土類に混合
し、この混合物を加圧成形した後酸化性雰囲気下で焼成
することを特徴とする発泡セラミック材の製造方法。 - 【請求項３】 スラグの組成が、モル比で、（ＣａＯ＋
１．７ＭｇＯ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）／ＳｉＯ2 ＝０．７〜１．
５で、Ｎａ2 ＯとＫ2 Ｏの合計含有量が５．５〜１０重
量％である請求項１又は２に記載の発泡セラミック材の
製造方法。 - 【請求項４】 ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 の１種又
は２種以上と、ＳｉＯ2 と、Ｎａ2 Ｏ及びＫ2 Ｏの１種
又は２種と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種
以上とを含有する材料を非酸化性雰囲気下で溶融するこ
とを特徴とする発泡セラミック材原料用スラグの製造方
法。 - 【請求項５】 非酸化性雰囲気下で溶融する材料は、１
種類の廃棄物焼却灰又は２種類以上の廃棄物焼却灰の混
合物である請求項４に記載の発泡セラミック材原料用ス
ラグの製造方法。 - 【請求項６】 非酸化性雰囲気下で溶融する材料は、１
種類の廃棄物焼却灰又は２種類以上の廃棄物焼却灰の混
合物と、炭素分、有機質分及び水分の１種又は２種以上
である請求項４に記載の発泡セラミック材原料用スラグ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26304795A JPH09110549A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 発泡セラミック材及びその原料となるスラグの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26304795A JPH09110549A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 発泡セラミック材及びその原料となるスラグの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110549A true JPH09110549A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17384130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26304795A Pending JPH09110549A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 発泡セラミック材及びその原料となるスラグの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09110549A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500185B1 (ko) * | 2002-03-07 | 2005-07-12 | 정병태 | 고령토를 이용한 개량된 세라믹 발포체 및 그 제조방법 |
| US9376344B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-06-28 | Earthstone International, Llc | Foamed glass ceramic composite materials and a method for producing the same |
| US9382671B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-07-05 | Andrew Ungerleider | Foamed glass composite material and a method for using the same |
| JP2017060949A (ja) * | 2007-11-15 | 2017-03-30 | ラトガーズ， ザ ステイト ユニバーシティ オブ ニュー ジャージー | ガス及びこれから得られる組成物の回収隔離システム及び方法 |
| US10435177B2 (en) | 2006-02-17 | 2019-10-08 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite arrestor beds having predetermined failure modes |
| CN113896563A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-07 | 东北大学 | 一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料 |
| US11970288B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-04-30 | Earthstone International Llc | Method for slowing an aircraft using a foamed glass composite runway |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP26304795A patent/JPH09110549A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500185B1 (ko) * | 2002-03-07 | 2005-07-12 | 정병태 | 고령토를 이용한 개량된 세라믹 발포체 및 그 제조방법 |
| US9376344B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-06-28 | Earthstone International, Llc | Foamed glass ceramic composite materials and a method for producing the same |
| US9382671B2 (en) | 2006-02-17 | 2016-07-05 | Andrew Ungerleider | Foamed glass composite material and a method for using the same |
| US10435177B2 (en) | 2006-02-17 | 2019-10-08 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite arrestor beds having predetermined failure modes |
| US11858657B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-01-02 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite material and a method for producing the same |
| US11970288B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-04-30 | Earthstone International Llc | Method for slowing an aircraft using a foamed glass composite runway |
| US12043413B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-07-23 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite material |
| US12071259B2 (en) | 2006-02-17 | 2024-08-27 | Earthstone International Llc | Foamed glass composite material and a method using the same |
| JP2017060949A (ja) * | 2007-11-15 | 2017-03-30 | ラトガーズ， ザ ステイト ユニバーシティ オブ ニュー ジャージー | ガス及びこれから得られる組成物の回収隔離システム及び方法 |
| US12065264B2 (en) | 2014-06-11 | 2024-08-20 | Earthstone International Llc | Method for using a foamed glass composite material |
| CN113896563A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-01-07 | 东北大学 | 一种利用硼泥制备高强度发泡陶瓷材料的方法及发泡陶瓷材料 |
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