JPH09124361A - Production of cristobalite - Google Patents

Production of cristobalite

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JPH09124361A
JPH09124361A JP30388095A JP30388095A JPH09124361A JP H09124361 A JPH09124361 A JP H09124361A JP 30388095 A JP30388095 A JP 30388095A JP 30388095 A JP30388095 A JP 30388095A JP H09124361 A JPH09124361 A JP H09124361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cristobalite
diatomaceous earth
formed article
temperature
molded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30388095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Yamaguchi
雅人 山口
Yoshiyuki Kawamura
祥之 河村
Takeshi Shimura
剛 志村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YOSHINO SEKKO KK
Yoshino Gypsum Co Ltd
Original Assignee
YOSHINO SEKKO KK
Yoshino Gypsum Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YOSHINO SEKKO KK, Yoshino Gypsum Co Ltd filed Critical YOSHINO SEKKO KK
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Publication of JPH09124361A publication Critical patent/JPH09124361A/en
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain cristobalite capable of carrying out phase transition of silica at a relatively low temperature without using a phase transition temperature-lowering agent by baking powdery and/or bulky diatomaceous earth at a high temperature. SOLUTION: Diatomaceous earth containing >=85%, especially >=90% silica component is preferably used as diatomaceous earth. The particle size can selected according to uses of cristobalite. When the resultant formed article is used as a template, average particle diameter of the particle is 5-50μm and when the resultant formed article is used as a filter, average particle diameter of the particle is 2-30μm. A method for forming a kneaded material of diatomaceous earth with water is selected by physical properties required for the formed article. An amount of water added is controlled so that the kneaded material has 5-30cP viscosity in casting and 20-50cP viscosity in extrusion molding. The pressure is controlled by physical properties of the objective formed article in compression molding. The pressure is preferably usually 15-30kg/cm<2> . The baking temperature is preferably 80-1100 deg.C, especially preferably 900-1050 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、クリストバライト
及びクリストバライト成形体の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cristobalite and a method for producing a cristobalite molded body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からロストワックス法による歯科
用、工業用の鋳造・装飾等の型材やレンガ及びその他の
耐火材の優れた素材として、クリストバライトが汎用さ
れている。このクリストバライトは、珪石又は珪砂など
を原料とし、そのシリカSiO2相をクリストバライト
相に変化させることにより製造する。しかし、この相転
移を起こすには、シリカを含む原料を1470℃以上の
高温で焼成しなければならず、また相転移温度を下げる
ために炭酸リチウムを添加しても相転移を起こすには1
210℃という高温が必要である。このためクリストバ
ライトの製造設備は、高温焼成に耐える炉材及び機材を
必要とし、高価であり、かつ生産時には多量の熱エネル
ギーを必要とするため、運転コストが高い。また、相転
移温度降下剤として炭酸リチウムを用いると、焼成物が
アルカリ性になるので、多量の洗浄水を使用してアルカ
リ成分を除去したり、中和剤の添加が必要になり純度が
低下するなどの弊害が起こる。また、クリストバライト
の成形体を製造するには、固化バインダーとして焼石
膏、リン酸アンモニュウム、ポリビニルアルコール、澱
粉などの添加が必須であり、用途に応じて選択したバイ
ンダーをクリストバライトに添加し、水と混練した後、
型枠内で成形又は圧縮成形し、次いで硬化、乾燥しなけ
ればならなかった。このためクリストバライトの成形体
を型材、耐火材などとして使用するときには、その性能
は使用したバインダーが耐えられる温度により制限され
ていた。例えば、バインダーとして焼石膏を使用した場
合、その硬化体が分解する800〜1000℃よりも低
い温度でしか使用することはできなかった。
2. Description of the Related Art Cristobalite has been widely used as an excellent raw material for castings, decorations and the like for dental and industrial purposes by the lost wax method, bricks and other refractory materials. This cristobalite is produced by using silica stone or silica sand as a raw material and changing its silica SiO 2 phase to a cristobalite phase. However, in order to cause this phase transition, the raw material containing silica must be fired at a high temperature of 1470 ° C. or higher, and even if lithium carbonate is added in order to lower the phase transition temperature, it takes 1
A high temperature of 210 ° C is required. Therefore, the cristobalite manufacturing equipment requires furnace materials and equipment that can withstand high temperature firing, is expensive, and requires a large amount of thermal energy during production, resulting in high operating costs. Further, when lithium carbonate is used as the phase transition temperature lowering agent, the calcined product becomes alkaline, so that a large amount of washing water must be used to remove the alkaline component or a neutralizing agent must be added, resulting in a decrease in purity. Such a harmful effect occurs. Further, in order to produce a molded product of cristobalite, it is essential to add calcined gypsum, ammonium phosphate, polyvinyl alcohol, starch, etc. as a solidified binder, and the binder selected according to the application is added to cristobalite and kneaded with water. After doing
It had to be molded or compression molded in a mold, then cured and dried. Therefore, when the cristobalite molded body is used as a mold material, a refractory material, or the like, its performance is limited by the temperature at which the binder used can withstand. For example, when calcined gypsum was used as a binder, it could be used only at a temperature lower than 800 to 1000 ° C. at which the cured product decomposes.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のクリ
ストバライト製造に伴う問題を解決するため、相転移温
度降下剤を用いることなく、比較的低い温度でシリカを
相転移させるクリストバライトの製造方法、及びバイン
ダーを使用しないクリストバライト成形体の製造方法を
提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention, in order to solve the problems associated with the conventional production of cristobalite, does not use a phase transition temperature lowering agent, and a method for producing cristobalite in which silica undergoes a phase transition at a relatively low temperature, And a method for producing a cristobalite molded body that does not use a binder.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らが前記課題を
解決するために研究を行った結果、雰囲気温度800℃
以上で焼成することにより、珪藻土に含まれるシリカが
クリストバライト相に転移するという知見を得た。した
がって、本発明は、粉状及び/又は塊状の珪藻土を、高
温域、例えば800〜1100℃の雰囲気温度で焼成す
ることを特徴とするクリストバライトの製造方法を提供
する。また、本発明は、粉状の珪藻土と水とを混練した
後、成形し、高温域の雰囲気温度で焼成することを特徴
とするクリストバライト成形体の製造方法を提供する。
次に本発明を詳細に説明する。本発明で用いる珪藻土
は、シリカ成分SiO2 を85%以上含むものであっ
て、特に90%以上のものが好ましい。また、この珪藻
土の粒度は、クリストバライトの用途に応じて種々選択
できる。クリストバライトの成形体を鋳型として用いる
ときは、成形体の面に適当な平滑性、通気性などを付与
するため、平均粒径5〜50μmとするのが好ましく、
フィルターとして用いるときは吸着性を保持するために
2〜30μmとするのが好ましい。
Means for Solving the Problems As a result of the inventors of the present invention conducting research to solve the above problems, the ambient temperature is 800 ° C.
It was found that the silica contained in the diatomaceous earth is transformed into the cristobalite phase by firing as described above. Therefore, the present invention provides a method for producing cristobalite, which comprises firing diatomaceous earth in the form of powder and / or lumps in a high temperature range, for example, at an ambient temperature of 800 to 1100 ° C. The present invention also provides a method for producing a cristobalite compact, which comprises kneading powdery diatomaceous earth and water, shaping the mixture, and firing the mixture at an ambient temperature in a high temperature range.
Next, the present invention will be described in detail. The diatomaceous earth used in the present invention contains 85% or more of silica component SiO 2 , and particularly preferably 90% or more. Further, the particle size of the diatomaceous earth can be variously selected according to the use of cristobalite. When the molded product of cristobalite is used as a mold, the average particle size is preferably 5 to 50 μm in order to impart appropriate smoothness and air permeability to the surface of the molded product,
When used as a filter, the thickness is preferably 2 to 30 μm in order to maintain the adsorptivity.

【0005】クリストバライトの形成体の製造におい
て、珪藻土と水との混練物の成形方法は、流し込み成
形、押出し成形及び圧縮成形のいずれでもよく、成形体
に要求される物性により適宜選択できる。なお、珪藻土
に加える水の量を調節して、混練物に各成形法に応じた
適当な粘度を付与する。流し込み成形のときは粘度5〜
30cp,押出し成形のときは粘度20〜50cp,圧縮成
形のときは粘度30〜100cpとするのが好ましい。ま
た、圧縮成形では、目的とする成形体の物性(特に強
度)に応じて圧力を調節するが、通常は15〜30kg/c
m2が適当である。15kg/cm2未満では、鋳型用として十
分な強度が得難く、また30kg/cm2以上では十分な通気
性を得にくいからである。特に20〜25kg/cm2で圧縮
成形して製造したクリストバライト成形体は、珪藻が有
する管状又はひだ状の比表面積の大きい結晶が観察さ
れ、通気性や強度を要求される鋳型材料、また、吸着性
の高い濾過材として最適である。なお、珪藻土と水との
混練物の初期粘着性を高め成形しやすくするために、少
量のエチレンビニルアルコール、ポリビニルアルコー
ル、メチルセルロース、澱粉などのバインダーを加えて
もよい。この場合、焼成後の成形体中に残存しないよう
にバインダーの種類及び量を選択するのが好ましい。ま
た、前記成形体は、鉄骨の被覆材として使用することが
でき、火災時には高温の1710℃までは形状を保つの
で耐火被覆材として最適である。また、成形体の形状を
板状や曲面状として耐火性建材として使用することがで
きる。本発明の焼成温度は、800〜1100℃、特に
900〜1050℃とするのが好ましい。800℃未満
では珪藻土中のシリカが完全にクリストバライトに相転
移しない可能性があるからである。なお、高硬度のクリ
ストバライトを得るには900℃以上で焼成するのが好
ましい。
In the production of a cristobalite molded body, the kneaded material of diatomaceous earth and water may be molded by any of casting molding, extrusion molding and compression molding, and can be appropriately selected depending on the physical properties required for the molded body. The amount of water added to the diatomaceous earth is adjusted to give the kneaded product an appropriate viscosity according to each molding method. When cast, the viscosity is 5
The viscosity is preferably 30 cp for extrusion molding and 20 to 50 cp for extrusion molding, and 30 to 100 cp for compression molding. In compression molding, the pressure is adjusted according to the physical properties (especially strength) of the target molded product, but usually 15 to 30 kg / c
m 2 is appropriate. If it is less than 15 kg / cm 2, it is difficult to obtain sufficient strength for a mold, and if it is 30 kg / cm 2 or more, it is difficult to obtain sufficient air permeability. In particular, the cristobalite molded product produced by compression molding at 20 to 25 kg / cm 2 has a tubular or pleated crystal having a large specific surface area, and has a large specific surface area. Most suitable as a highly filtering material. A small amount of a binder such as ethylene vinyl alcohol, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, starch or the like may be added in order to increase the initial tackiness of the kneaded product of diatomaceous earth and water and to facilitate the molding. In this case, it is preferable to select the type and amount of the binder so that the binder does not remain in the molded body after firing. Further, the above-mentioned molded body can be used as a covering material for steel frames, and since it retains its shape up to a high temperature of 1710 ° C. in the event of a fire, it is optimal as a fireproof covering material. In addition, the molded body can be used as a fire-resistant building material with a plate shape or a curved surface shape. The firing temperature of the present invention is preferably 800 to 1100 ° C, particularly 900 to 1050 ° C. This is because if the temperature is lower than 800 ° C., the silica in the diatomaceous earth may not be completely transformed into cristobalite. In order to obtain high hardness cristobalite, it is preferable to calcine at 900 ° C. or higher.

【0006】[0006]

【発明の効果】本発明では、原料を珪藻土とすることに
より、相転移温度降下剤を用いなくとも低い焼成温度で
クリストバライトを製造できるので、耐熱温度が低い炉
材で構成した焼成炉を使用できるので、設備費が低廉と
なり、また熱エネルギーにかかるコストを下げることが
できる。また、相転移温度降下剤を使用する必要がない
ので、該降下剤の費用、管理及び煩雑な後処理が不要に
なる。さらに、本発明の製造方法により、従来と比べ安
価にクリストバライトの成形体を製造することができ、
かつ従来の方法で製造した成形体を比べ、得られた成形
体は、耐火性、強度及びその他の物性等遜色がない。ま
た、本発明の方法で製造された成形体は、バインダーを
含まないので、その性能はバインダーの耐熱性により制
限されない。したがって、本発明の方法で製造された成
形体は、バインダーの性能による制約がなく、種々の型
材、板状や曲面用の耐火性建材、鉄骨等の耐火被覆材及
びその他の耐火材として広範囲に用いることができる。
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, by using diatomaceous earth as a raw material, cristobalite can be produced at a low firing temperature without using a phase transition temperature lowering agent, so that a firing furnace composed of a furnace material having a low heat resistant temperature can be used. Therefore, the facility cost can be reduced, and the cost for thermal energy can be reduced. Further, since it is not necessary to use a phase transition temperature lowering agent, cost, management and complicated post-treatment of the lowering agent are unnecessary. Furthermore, by the production method of the present invention, it is possible to produce a molded body of cristobalite at a lower cost than conventional ones,
Moreover, compared with the molded products produced by the conventional method, the obtained molded products are comparable with respect to fire resistance, strength and other physical properties. Moreover, since the molded product produced by the method of the present invention does not contain a binder, its performance is not limited by the heat resistance of the binder. Therefore, the molded product produced by the method of the present invention is not limited by the performance of the binder, and is widely used as various mold materials, plate-shaped or curved fire-resistant building materials, fire-resistant coating materials such as steel frames, and other fire-resistant materials. Can be used.
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.

【0007】[0007]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕SiO2 含有量85%以上、平均粒径10
μmの珪藻土(図1、X線回折図でその構造を示し
た。)を、電気炉に入れて、1000℃で1時間焼成し
た後、徐冷して焼成体を得た。この焼成体の一部をX線
回折で分析したところ、図2に示すように、完全にクリ
ストバライトに変態していることが確認された。すなわ
ち、X線回折で定性分析を行なった結果、図1に示され
ているように、原料の珪藻土では明瞭な結晶性が確認で
きないが、図2ではクリストバライトの結晶の存在を示
す回折ピークのみが高い強度で得られた。尚、図2では
シリカ及び中間生成物であるトリジマイトのピークも確
認されないので、完全にクリストバライトに変態してい
ることが判る。
[Example 1] SiO 2 content of 85% or more, average particle size 10
A diatomaceous earth (FIG. 1, the structure of which was shown in the X-ray diffraction pattern) of μm was put in an electric furnace, fired at 1000 ° C. for 1 hour, and then slowly cooled to obtain a fired body. When a part of this fired body was analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that it was completely transformed into cristobalite as shown in FIG. That is, as a result of qualitative analysis by X-ray diffraction, as shown in FIG. 1, clear crystallinity cannot be confirmed in the raw material diatomaceous earth, but in FIG. 2, only diffraction peaks showing the presence of cristobalite crystals are found. Obtained with high strength. In addition, since no peaks of silica and tridymite as an intermediate product are confirmed in FIG. 2, it can be seen that the crystals are completely transformed into cristobalite.

【0008】〔実施例2〕SiO2 含有量85%以上、
平均粒径10μmの珪藻土100部に対し、水170部
を加えて混練し、粘度10cpのペーストを調製し、該
ペーストを型に入れ、25kg/cm2の加圧を行なって余剰
水分を除去し、直径50mm、高さ10mmのテスト部
材を成形した。次いで、このテスト部材を電気炉内で、
1000℃で1時間焼成した後、徐冷して焼成体を得
た。焼成体の一部をX線回折で分析したところ、図3に
示すように完全にクリストバライトに変態していること
が確認された。また、焼成体の破断面の電子顕微鏡写真
(図4)に示されているように、珪藻の遺骸である管状
あるいはひだ状の比表面積が大きい結晶が観察された。
したがって、当該実施例により通気性がある鋳型材料が
得られたことが判る。また、フィルターとして使用する
と高い吸着能を示した。なお、上記焼成温度を800℃
にした場合もクリストバライトへの変態が確認された。
その表面硬度は1000℃の焼成体より少し劣るもので
あった。
[Example 2] SiO 2 content of 85% or more,
170 parts of water was added to 100 parts of diatomaceous earth having an average particle size of 10 μm and kneaded to prepare a paste having a viscosity of 10 cp, the paste was put into a mold, and a pressure of 25 kg / cm 2 was applied to remove excess water. A test member having a diameter of 50 mm and a height of 10 mm was molded. Then, this test member in an electric furnace,
After firing at 1000 ° C. for 1 hour, the body was gradually cooled to obtain a fired body. When a part of the fired body was analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that it was completely transformed into cristobalite as shown in FIG. Further, as shown in the electron micrograph (FIG. 4) of the fractured surface of the fired body, a tubular or pleated crystal having a large specific surface area, which is the remains of diatom, was observed.
Therefore, it can be seen that a breathable mold material was obtained by the example. In addition, when used as a filter, it showed a high adsorption capacity. The firing temperature is 800 ° C.
When it was turned on, the transformation to cristobalite was also confirmed.
The surface hardness was slightly inferior to that of the fired body at 1000 ° C.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で使用した珪藻土のX線回折を示す。1 shows the X-ray diffraction of the diatomaceous earth used in Example 1. FIG.

【図2】実施例1で製造した焼成体のX線回折を示す。2 shows X-ray diffraction of the fired body produced in Example 1. FIG.

【図3】実施例2で製造した焼成体のX線回折を示す。FIG. 3 shows X-ray diffraction of the fired body produced in Example 2.

【図4】実施例2で製造した焼成体の破断面の電子顕微
鏡撮影を示す。
FIG. 4 shows an electron micrograph of a fractured surface of the fired body produced in Example 2.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉状及び/又は塊状の珪藻土を高温の雰
囲気温度で焼成することを特徴とするクリストバライト
の製造方法。
1. A method for producing cristobalite, which comprises firing powdery and / or lumpy diatomaceous earth at a high ambient temperature.
【請求項2】 雰囲気温度が800〜1100℃である
請求項1に記載の製造方法。
2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the ambient temperature is 800 to 1100 ° C.
【請求項3】 粉状の珪藻土と水とを混練後、成形し、
高温の雰囲気温度で焼成することを特徴とするクリスト
バライト成形体の製造方法。
3. Kneading powdery diatomaceous earth and water and molding the mixture,
A method for producing a cristobalite molded body, which comprises firing at a high ambient temperature.
【請求項4】 雰囲気温度が800〜1100℃である
請求項3に記載の製造方法。
4. The manufacturing method according to claim 3, wherein the ambient temperature is 800 to 1100 ° C.
【請求項5】 粉状の珪藻土と水とを混練した後、圧縮
成形することを特徴とする請求項3又は4に記載のクリ
ストバライト成形体の製造方法。
5. The method for producing a cristobalite molded article according to claim 3, wherein the powdery diatomaceous earth and water are kneaded and then compression molded.
【請求項6】 圧縮成形時の圧力が15〜30kg/cm2
ある請求項5に記載のクリストバライト成形体の製造方
法。
6. The method for producing a cristobalite molded article according to claim 5, wherein the pressure during compression molding is 15 to 30 kg / cm 2 .
JP30388095A 1995-10-27 1995-10-27 Production of cristobalite Pending JPH09124361A (en)

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