JPH1053411A - Production of calcium aluminate - Google Patents

Production of calcium aluminate

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JPH1053411A
JPH1053411A JP8209761A JP20976196A JPH1053411A JP H1053411 A JPH1053411 A JP H1053411A JP 8209761 A JP8209761 A JP 8209761A JP 20976196 A JP20976196 A JP 20976196A JP H1053411 A JPH1053411 A JP H1053411A
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JP
Japan
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aluminum
reaction
calcium aluminate
residual ash
firing furnace
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JP8209761A
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Japanese (ja)
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Yasuo Arai
康夫 荒井
Kunio Amino
郡雄 網野
Sadao Sugiyama
貞男 杉山
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ARUTETSUKU AMINO KK
Original Assignee
ARUTETSUKU AMINO KK
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/32Aluminous cements

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain calcium aluminate high in curing rate, by exothermic oxidation between aluminum residual ash and a calcareous stock in a kiln in an oxidative atmosphere while keeping the system at high temperatures. SOLUTION: First, aluminum residual ash containing about >=20wt.% of metallic aluminum and 40-70wt.% of Al2 O3 and a calcareous stock such as limestone powder >=80wt.% of which is passable through a 200-mesh sieve are mixed together under agitation, and the mixture is charged into a rotary kiln, subsequently, the kiln is forcedly fed with air followed by heating while rotating the kiln to initiate the reaction. The exothermic oxidation of metallic aluminum then proceeds and the system reaches a temperature of as high as about 1,600-1,800 deg.C. By the reaction between the Al2 O3 and CaO, a high-viscosity reaction product in a semi-molten state is formed. Thereafter, the system is air-cooled to bring the in-kiln temperature to about 1.000 deg.C and the reaction product is taken out as dumpling-like lumps each about 2-100mm in size followed by forced cooling an then crushing the product, thus obtaining the objective calcium aluminate fine granules composed of >=70wt.% of 12CaO.7Al2 O3 ingredient and the rest of Al2 O3 , MgO, SiO2 and others.

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、カルシウムアルミ
ネートの製造方法、詳しくはアルミニウム残灰と石灰質
原料から硬化速度が著しく速い超急硬性セメントの原料
となり得るカルシウムアルミネートの製造方法に関す
る。
[0001] The present invention relates to a method for producing calcium aluminate, and more particularly to a method for producing calcium aluminate which can be used as a raw material for ultra-rapid hardening cement having a remarkably fast setting speed from aluminum ash and calcareous raw materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム及び又はアルミニウム合金
の溶解精錬時には、酸化アルミニウムを主体とする溶解
滓が発生する。該溶解滓には金属アルミニウムが40〜
70重量%程度含有されているため、該溶解滓を灰搾機
にかけ金属アルミニウムを回収することが行われてい
る。しかしながら、金属アルミニウムを回収した残りの
滓の中には、なお30〜40重量%程度の金属アルミニ
ウムが含有されているので、再溶解して金属アルミニウ
ムの回収がさらに行われる。このような工程を経て残っ
た滓を一般的にアルミニウム残灰と称している。このア
ルミニウム残灰中には、なお回収しきれない金属アルミ
ニウムが残存含有されている。またさらにアルミニウム
残灰中に酸化アルミニウムも相当含有されている。
2. Description of the Related Art During the smelting and refining of aluminum and / or aluminum alloy, molten slag mainly composed of aluminum oxide is generated. The molten slag contains 40 to 50 metallic aluminum.
Since it is contained in an amount of about 70% by weight, the molten slag is subjected to an ashes machine to recover metallic aluminum. However, the remaining slag from which the metallic aluminum has been recovered still contains about 30 to 40% by weight of metallic aluminum, so that it is redissolved and the metallic aluminum is further recovered. The slag remaining after such a process is generally called aluminum residual ash. This aluminum residue ash still contains metallic aluminum that cannot be recovered. Further, aluminum oxide is considerably contained in aluminum residual ash.

【0003】従って、アルミニウム残灰中の金属アルミ
ニウム又は酸化アルミニウムを有効に活用することも行
われている。鉄鋼分野では金属アルミニウムの酸化発熱
反応を利用した保温材、昇温材として使用され、又、残
灰の組成によってはセメントの原料の一部として使用さ
れている。何れにしても相当のコストをかけて提供され
ているが、なお大部分は産業廃棄物として処理されてい
るのが現状である。
[0003] Accordingly, it has been practiced to effectively utilize metallic aluminum or aluminum oxide in aluminum residual ash. In the field of iron and steel, it is used as a heat insulating material or a heating material utilizing the oxidative exothermic reaction of metallic aluminum, and as a part of a raw material for cement depending on the composition of residual ash. In any case, it is provided at a considerable cost, but at present, most of it is treated as industrial waste.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、大部
分が産業廃棄物として処理されているアルミニウム残灰
を原料として用い、有用なカルシウムアルミネートを製
造する方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing useful calcium aluminate using aluminum residual ash, which is mostly treated as industrial waste, as a raw material.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミニ
ウム残灰と、例えば石灰石粉の如き石灰質原料とを混合
し、上記アルミニウム残灰中に含有される金属アルミニ
ウムを利用し、金属アルミニウムに急激な酸化反応を起
こして発熱させて、高温で上記アルミニウム残灰と石灰
質原料とを反応させると、カルシウムアルミネートが効
率よく生成し、得られるカルシウムアルミネートを含有
する反応生成物は、硬化速度が著しく速い超急硬性セメ
ントの原料として好適であることを知見して、本発明を
完成するに到った。
Means for Solving the Problems The present inventors have mixed aluminum residual ash with a calcareous material such as limestone powder, and made use of the metallic aluminum contained in the aluminum residual ash to form metallic aluminum. When a rapid oxidation reaction is caused to generate heat to cause the above-mentioned aluminum residual ash to react with the calcareous raw material at a high temperature, calcium aluminate is efficiently produced, and the resulting reaction product containing calcium aluminate has a curing rate. The present invention has been found to be suitable as a raw material for ultra-rapid hardening cement, which has a remarkably high speed.

【0006】すなわち、本発明によれば、 アルミニウ
ム残灰と石灰質原料とを、(イ)反応系を酸化雰囲気に
して、(ロ)該アルミニウム残灰に含有されている金属
アルミニウムの発熱酸化反応を生起させることにより、
(ハ)該反応系を高温に維持して、反応させることを特
徴とするカルシウムアルミネートの製造方法が提供さ
れ、本発明の上記目的が達成される。
That is, according to the present invention, the aluminum residual ash and the calcareous raw material are subjected to (a) a reaction system in an oxidizing atmosphere, and (b) an exothermic oxidation reaction of metallic aluminum contained in the aluminum residual ash. By raising it,
(C) A method for producing calcium aluminate, characterized in that the reaction is carried out while maintaining the reaction system at a high temperature, the above object of the present invention is achieved.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明のカルシウムアルミ
ネートの製造方法について説明する。 本発明の製造方
法において原料として用いられるアルミニウム残灰の組
成は、アルミニウムを溶解精錬したときのアルミニウム
残灰かあるいはアルミニウム合金を溶解精錬したときの
アルミニウム残灰かによって変化する。またアルミニウ
ム合金の種類によってもアルミニウム残灰の組成は変化
する。最も多い成分は酸化アルミニウムであり、約40
〜70重量%を占める。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for producing a calcium aluminate of the present invention will be described. The composition of aluminum residual ash used as a raw material in the production method of the present invention changes depending on whether aluminum residual ash is obtained by melting and refining aluminum or aluminum residual ash is obtained by melting and refining an aluminum alloy. The composition of the aluminum ash also changes depending on the type of the aluminum alloy. The most abundant component is aluminum oxide, about 40%.
Accounts for ~ 70% by weight.

【0008】本発明の製造方法においては、金属アルミ
ニウムが存在するアルミニウム残灰を用いる。金属アル
ミニウムがアルミニウム残灰中に存在する割合は、20
重量%以上であることが好ましい。金属アルミニウムの
存在量が少ないと、反応系を高温に維持できない。ま
た、アルミニウム残灰中に金属アルミニウムは、通常最
大30重量%程度である。
In the production method of the present invention, aluminum residual ash in which metallic aluminum is present is used. The proportion of metallic aluminum present in aluminum ash is 20%
It is preferred that the content be at least 10% by weight. If the amount of metallic aluminum is small, the reaction system cannot be maintained at a high temperature. The amount of metallic aluminum in the residual aluminum ash is usually at most about 30% by weight.

【0009】アルミニウム残灰は、上記酸化アルミニウ
ム及び金属アルミニウム以外に、酸化ケイ素、酸化マグ
ネシウム、窒化アルミニウム等を含有する。アルミニウ
ム残灰の組成の代表例を下記表1に示す。
The aluminum residue ash contains silicon oxide, magnesium oxide, aluminum nitride and the like in addition to the above-mentioned aluminum oxide and metallic aluminum. Table 1 below shows a typical example of the composition of aluminum residual ash.

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】本発明の製造方法において用いられるもう
一つの原料である石灰質原料は、酸化カルシウム及び本
発明の製造方法の反応温度条件下に酸化カルシウムに変
化し得る化合物である。石灰質原料として具体的に、酸
化カルシウム粉、水酸化カルシウム粉、石灰石粉等を挙
げることができる。なかでも、石灰石粉の使用が好まし
い。なお、該石灰石粉は、通常80%以上が200メッ
シュをパスする。
The calcareous raw material which is another raw material used in the production method of the present invention is calcium oxide and a compound which can be converted to calcium oxide under the reaction temperature conditions of the production method of the present invention. Specific examples of the calcareous raw material include calcium oxide powder, calcium hydroxide powder, limestone powder, and the like. Of these, use of limestone powder is preferred. In addition, 80% or more of the limestone powder usually passes 200 mesh.

【0012】本発明の製造方法では、上記アルミニウム
残灰に含有される金属アルミニウムの下記式(1)で示
される急激な酸化反応による発熱により、反応系を高温
に維持しつつアルミニウム残灰と石灰質原料とを反応さ
せる。そして該酸化反応が継続されるように、反応系を
酸化雰囲気とする。
In the production method of the present invention, the aluminum residual ash and the calcareous material are maintained while maintaining the reaction system at a high temperature due to the heat generated by the rapid oxidation reaction of the metallic aluminum contained in the aluminum residual ash represented by the following formula (1). React with raw materials. Then, the reaction system is set to an oxidizing atmosphere so that the oxidation reaction is continued.

【0013】[0013]

【化1】 Embedded image

【0014】上記式(1)で示される金属アルミニウム
の発熱酸化反応及び後記する酸化アルミニウムと酸化カ
ルシウムとの焼結反応によるカルシウムアルミネートの
生成が反応系内で均一に生じるようにする目的で、予め
アルミニウム残灰と石灰質原料を均一に混合してから焼
成炉に装入することが好ましい。
In order to uniformly generate calcium aluminate in the reaction system by the exothermic oxidation reaction of metallic aluminum represented by the above formula (1) and the sintering reaction of aluminum oxide and calcium oxide described below, It is preferable that aluminum residual ash and calcareous raw material are uniformly mixed in advance and then charged into a firing furnace.

【0015】上記式(1)で示される金属アルミニウム
の発熱酸化反応の開始は、アルミニウム残灰の組成、特
に金属アルミニウムの割合、アルミニウム残灰と石灰質
原料との使用割合等に依存するが、通常400〜600
℃の温度範囲で開始する。従って、上記の酸化反応を開
始させる目的で、上記温度に達するまで反応系外から加
熱することが行われる。そして、上記酸化反応が安定的
に継続するのを確認してから反応系外からの加熱を停止
するのが好ましい。
The initiation of the exothermic oxidation reaction of metallic aluminum represented by the above formula (1) depends on the composition of aluminum residual ash, particularly the ratio of metallic aluminum, the ratio of aluminum residual ash to calcareous raw material, and the like. 400-600
Start with a temperature range of ° C. Therefore, for the purpose of starting the oxidation reaction, heating is performed from outside the reaction system until the temperature reaches the above-mentioned temperature. It is preferable to stop heating from outside the reaction system after confirming that the oxidation reaction continues stably.

【0016】本発明の製造方法では、上記式(1)で示
されるアルミニウムの発熱酸化反応を進行させて反応系
を高温に維持する目的で、反応系を酸化雰囲気下とす
る。具体的には、反応装置内に酸素含有ガスを、例えば
空気を強制的に供給することによって反応系を酸素雰囲
気下とすることができる。
In the production method of the present invention, the reaction system is placed in an oxidizing atmosphere for the purpose of promoting the exothermic oxidation reaction of aluminum represented by the above formula (1) to maintain the reaction system at a high temperature. Specifically, the reaction system can be brought into an oxygen atmosphere by forcibly supplying an oxygen-containing gas, for example, air into the reactor.

【0017】金属アルミニウムの急激な酸化反応によ
り、反応系の温度は、例えば1600〜1800℃の高
温に達する。その結果、下記の素反応(i)及び(ii)
が生じる。
The temperature of the reaction system reaches a high temperature of, for example, 1600 to 1800 ° C. due to a rapid oxidation reaction of metallic aluminum. As a result, the following elementary reactions (i) and (ii)
Occurs.

【0018】[0018]

【化2】 Embedded image

【0019】勿論、上記素反応(i)は、石灰質原料が
酸化カルシウムの場合は無い。石灰質原料が炭酸カルシ
ウムの場合には、上記素反応(i)は脱二酸化炭素反応
である。素反応(ii)により、アルミニウム残灰中に元
来存在していた酸化アルミニウムと金属アルミニウムの
酸化反応によって生じた酸化アルミニウムとが関与して
カルシウムアルミネートが生成する。この素反応(ii)
は焼結反応である。
Of course, in the elementary reaction (i), the calcareous raw material is not calcium oxide. When the calcareous material is calcium carbonate, the elementary reaction (i) is a decarbonation reaction. By the elementary reaction (ii), calcium aluminate is produced by the involvement of the aluminum oxide originally present in the aluminum ash and the aluminum oxide produced by the oxidation reaction of the metallic aluminum. This elementary reaction (ii)
Is a sintering reaction.

【0020】なお、カルシウムアルミネートは、上記組
成すなわち、12CaO・7Al23 の組成のものが
代表的であるが、他の組成のもの、例えば、3CaO・
Al 2 3 、CaO・Al2 3 で示されるものもカル
シウムアルミネートの概念に包含される。本発明の製造
方法で製造されたカルシウムアルミネートは、12Ca
O・7Al2 3 の組成のカルシウムアルミネートを含
有することが、硬化速度の速いセメント原料を与え得る
点から好ましい。そして、12CaO・7Al 2 3
組成のカルシウムアルミネートが、本発明の製造方法で
製造されるカルシウムアルミネート中に70重量%以上
占めることが好ましい結果を与える。
Note that calcium aluminate is
That is, 12CaO.7AlTwoOThreeOf the composition
Typical, but of other composition, for example 3CaO.
Al TwoOThree, CaO.AlTwoOThreeThe one indicated by
Included in the concept of sium aluminate Production of the present invention
The calcium aluminate produced by the method has 12Ca
O ・ 7AlTwoOThreeContaining calcium aluminate
Having can provide a fast setting cement material
Preferred from the point. And 12CaO.7Al TwoOThreeof
The calcium aluminate of the composition is produced by the production method of the present invention.
70% by weight or more in the calcium aluminate produced
Occupation gives a favorable result.

【0021】製造されたカルシウムアルミネート中に1
2CaO・7Al2 3 の組成のカルシウムアルミネー
トが上記の割合で存在するようにする目的で、石灰質原
料の使用量は、CaO/Al2 3 (モル比)=0.5
〜1.0を充足するように用いるのが好ましい。上記式
で、CaOは、石灰質原料をCaOに換算したときの量
であり、Al2 3 はアルミニウム残灰中のAl2 3
の量(モル)である。
In the prepared calcium aluminate,
In order that calcium aluminate having a composition of 2CaO · 7Al 2 O 3 be present at the above ratio, the amount of calcareous raw material used is CaO / Al 2 O 3 (molar ratio) = 0.5.
It is preferable to use so as to satisfy 1.0. In the above formulas, CaO is the amount of time obtained by converting the calcareous material to CaO, Al 2 O 3 is Al 2 O 3 in the aluminum residual ash
(Mol).

【0022】金属アルミニウムの発熱酸化反応によって
例えば1600〜1800℃の高温となった反応系で
は、前記した素反応(i)及び(ii)に従ってカルシウ
ムアルミネートが生成する。組成が12CaO・7Al
2 3 のカルシウムアルミネートは、酸化アルミニウム
の融点(2050℃)よりも低融点(1360℃)であ
り、上記温度範囲では溶融している。一方、組成が上記
のものでないカルシウムアルミネートはより高融点であ
る。
In a reaction system heated to a high temperature of, for example, 1600 to 1800 ° C. by the exothermic oxidation reaction of metallic aluminum, calcium aluminate is formed according to the elementary reactions (i) and (ii) described above. The composition is 12CaO.7Al
Calcium aluminate of 2 O 3 has a lower melting point (1360 ° C.) than the melting point of aluminum oxide (2050 ° C.), and is molten in the above temperature range. On the other hand, calcium aluminate whose composition is not as described above has a higher melting point.

【0023】従って、反応系内には酸化アルミニウム、
酸化ケイ素、高融点カルシウムアルミネートなどの如き
高融点物が固相状態で存在し、組成が12CaO・7A
23 のカルシウムアルミネートが溶融状態で存在し
ている。従って、反応系は高粘度の半溶融状態にある。
Therefore, aluminum oxide,
High melting point substances such as silicon oxide and high melting point calcium aluminate are present in a solid state and have a composition of 12CaO.7A.
l 2 O 3 calcium aluminate is present in the molten state. Therefore, the reaction system is in a semi-molten state with high viscosity.

【0024】このような半溶融状態にある反応系の反応
を均一に進行させるには、後記する回転式焼成炉を反応
装置として用い、少なくとも反応時に該炉を回転させる
方法を採用することが好ましい。
In order to allow the reaction of the reaction system in the semi-molten state to proceed uniformly, it is preferable to employ a method in which a rotary baking furnace described later is used as a reaction apparatus and the furnace is rotated at least during the reaction. .

【0025】酸化すべき金属アルミニウムが実質的に存
在しなくなった時点で、酸化による発熱がなくなる。実
際的には、焼成炉内の温度が下がり始めた処でカルシウ
ムアルミネートの生成反応が停止したものとして、反応
生成物を取り扱いやすい塊として反応装置から取得する
ために、例えば、上記焼成炉の回転数を反応時の2〜4
倍と上げて、空冷により急冷することがカルシウムアル
ミネートを安定して取得する上で好ましい。1500℃
以下まで冷却された反応生成物は、径が2〜100mm
程度の所謂団子状の塊(クリンカー)となる。なお、回
転数の上昇時期はそれ程厳密ではなく、反応生成物が半
溶融状態にある時であればいつでもよい。
When the metallic aluminum to be oxidized substantially disappears, the heat generated by the oxidation disappears. In practice, assuming that the calcium aluminate generation reaction has stopped at the place where the temperature in the firing furnace has started to fall, in order to obtain the reaction product from the reaction apparatus as an easy-to-handle lump, for example, The number of rotations was 2-4 at the time of reaction.
It is preferable to rapidly increase the temperature by twice and rapidly cool by air cooling in order to stably obtain calcium aluminate. 1500 ° C
The reaction product cooled to below has a diameter of 2 to 100 mm
It becomes a so-called dumpling-like mass (clinker). It should be noted that the rise time of the rotation speed is not so strict, and may be any time when the reaction product is in a semi-molten state.

【0026】高温の上記塊状の生成物は、クーラーに投
入されて強制冷却すると共に、破砕して細粒状の製品と
する。得られた塊状物(主成分はカルシウムアルミネー
トである)は、通常12CaO・7Al2 3 の組成の
カルシウムアルミネートを70重量%以上含有し、残部
としてAl2 3 、MgO、SiO2 等を含有する。
The high-temperature lump product is put into a cooler and forcibly cooled, and crushed into a fine-grained product. The resulting clot (the main component is calcium aluminate) is normally calcium aluminate composition of 12CaO · 7Al 2 O 3 containing 70 wt% or more, Al 2 O 3 as the remainder, MgO, SiO 2, etc. It contains.

【0027】本発明の製造方法で、使用し得る好ましい
反応装置は、反応時の高温に耐えられるように、高アル
ミナ質耐火物(SK40以上)で内張りされている回転
式焼成炉である。このような炉は、バッチ操業用の回転
炉あるいは連続操業用の回転炉(ロータリーキルン)と
して知られており使用できる。回転式焼成炉を用い、反
応時に回転させることにより、発熱部の均一化及びカル
シウムアルミネートの生成反応の均一化が達成される。
また放熱時に回転させることにより、生成物が取扱いが
容易な団子状の塊りとすることができる。
A preferred reactor that can be used in the production method of the present invention is a rotary firing furnace lined with a high alumina refractory (SK40 or more) so as to withstand high temperatures during the reaction. Such a furnace is known and can be used as a rotary furnace for batch operation or a rotary furnace (rotary kiln) for continuous operation. By using a rotary baking furnace and rotating during the reaction, the uniformity of the heat generating portion and the uniformity of the calcium aluminate generation reaction are achieved.
In addition, by rotating at the time of heat release, the product can be formed into a dumpling-like lump that is easy to handle.

【0028】[0028]

【実施例】以下 本発明の製造方法を実施例を以て、具
体的に説明するが、本発明は実施例によって制限される
ことはない。 〔実施例1〕本実施例で使用した焼成炉は、本願出願人
による特許出願(特願平8−34921号)に開示され
ている回転可能な横型円筒状燃焼炉(バッチ操業用回転
炉)を用いた。但し、高温に耐えられるように炉内は、
高アルミナ質耐火物(SK40)で内張りされている。
EXAMPLES Hereinafter, the production method of the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. [Example 1] The firing furnace used in this example is a rotatable horizontal cylindrical combustion furnace (a rotary furnace for batch operation) disclosed in a patent application (Japanese Patent Application No. 8-34921) filed by the present applicant. Was used. However, in order to withstand high temperatures,
Lined with high alumina refractory (SK40).

【0029】金属アルミニウムを20.2重量%含有す
るアルミニウム残灰310kg、石灰石粉240kgを
計量し、攪拌混合し、焼成炉に装入した。ここで、石灰
石粉240kgはCaOに換算して134.4kgに相
当し、これはアルミニウム残灰に対して30.1重量%
の量である。またCaO/Al2 3 (モル比)は、約
0.62である(ここでCaOは石灰石粉をCaOに換
算したときの量(モル)、Al2 3 はアルミニウム残
灰中のAl2 3 の量(モル)である)。焼成炉に装入
後、空気を炉内に強制供給しつつ、炉を回転させながら
(1rpm)オイルバーナーにて装入物を加熱した。バ
ーナー点火9分後に金属アルミニウムの酸化が開始し、
激しい発熱反応が観察された。酸化反応開始後17分で
金属アルミニウムの発熱反応は終結した。この時点で炉
内観察をした処、反応生成物は粘度の高い半溶融状態で
あり、その表面温度は1600℃程度の高温であった。
炉の回転数を2.5rpmとして64分間空冷し、炉内
温度が約1000℃となったときに、生成物を径が約2
〜100mm程度の団子状の塊として取り出し、引き続
きこの塊状生成物をクーラーにより強制冷却し、引き続
き破砕して径約2〜20mmの細粒とした。
310 kg of aluminum residual ash and 240 kg of limestone powder containing 20.2% by weight of metallic aluminum were weighed, mixed by stirring, and charged into a firing furnace. Here, 240 kg of limestone powder is equivalent to 134.4 kg in terms of CaO, which is 30.1% by weight based on aluminum residual ash.
Is the amount of The CaO / Al 2 O 3 (molar ratio), the amount of time is about 0.62 (where CaO is obtained by converting the limestone powder CaO (mol), Al 2 O 3 is Al 2 in the aluminum residual ash the amount of O 3 is (moles)). After charging into the firing furnace, the charge was heated with an oil burner while rotating the furnace (1 rpm) while forcing air into the furnace. 9 minutes after the burner ignition, oxidation of metallic aluminum started,
A violent exothermic reaction was observed. The exothermic reaction of metallic aluminum was terminated 17 minutes after the start of the oxidation reaction. At this point, an observation in the furnace revealed that the reaction product was in a semi-molten state having a high viscosity, and its surface temperature was as high as about 1600 ° C.
The furnace was air-cooled for 64 minutes at a rotation speed of 2.5 rpm.
It was taken out as a lumpy mass of about 100 mm, and the mass product was subsequently forcibly cooled by a cooler, and subsequently crushed into fine granules having a diameter of about 2 to 20 mm.

【0030】得られた細粒の外観および破面の観察か
ら、生成物は、焼結、半溶融および固化の過程を経たも
のであることが明らかであった。また上記細粒につい
て、X線回折(Cu−Kα線)による測定を行った処、
図2および図3に示されるスペクトルが得られ、下記表
2に示される位置に明確な回折ピークが認められた。
From the observation of the appearance and fracture surface of the obtained fine particles, it was clear that the product had undergone the process of sintering, semi-melting and solidification. Further, the fine particles were measured by X-ray diffraction (Cu-Kα ray).
The spectra shown in FIGS. 2 and 3 were obtained, and clear diffraction peaks were observed at the positions shown in Table 2 below.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】上記の回折ピークは、12CaO・7Al
2 3 に特有なピークであり、生成物中に上記組成のカ
ルシウムアルミネートが主成分として存在していること
が確認された。またX線回折による定量分析の結果、生
成物中に上記組成のカルシウムアルミネートが約70重
量%存在していることが確認された。
The above diffraction peak is 12CaO · 7Al
This peak was characteristic of 2 O 3 , and it was confirmed that calcium aluminate having the above composition was present as a main component in the product. As a result of quantitative analysis by X-ray diffraction, it was confirmed that about 70% by weight of calcium aluminate having the above composition was present in the product.

【0033】次に、JIS R5201(セメントの物
理試験方法)に従って、得られた細粒を試料としてその
凝結試験を行い、硬化速度を測定した。このとき、W/
C比を0.4としてセメントペーストを調製した(ここ
で、Wは水の重量であり、Cは試料の重量である)。そ
の結果を、図1に示した。図1で、底面からの距離は、
上記JIS試験法で用いられるビカー(Vicat)針
装置の針の先端と底板の距離であり、セメントペースト
が硬化するに従いその値は大きくなる。
Next, in accordance with JIS R5201 (physical test method for cement), a setting test was performed using the obtained fine particles as a sample, and the curing speed was measured. At this time, W /
A cement paste was prepared with a C ratio of 0.4 (where W is the weight of water and C is the weight of the sample). The result is shown in FIG. In FIG. 1, the distance from the bottom is
This is the distance between the tip of the needle and the bottom plate of the Vicat needle device used in the above JIS test method, and the value increases as the cement paste hardens.

【0034】図1から、試料へ注水した後、3分後には
硬化が始まり、50分後には硬化が完了していることが
わかる。このことは、本実施例で製造されたカルシウム
アルミネートの硬化速度が著しく速く、超急硬性セメン
トの原料として好適であることを意味している。
From FIG. 1, it can be seen that curing started 3 minutes after water injection into the sample, and was completed 50 minutes later. This means that the curing rate of the calcium aluminate produced in this example is extremely high, and it is suitable as a raw material for ultra-hard cement.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、従来産業廃
棄物として取り扱われていたアルミニウム残灰を原料と
して、硬化速度が著しく速いカルシウムアルミネートが
得られる。従って、上記カルシウムアルミネートは、超
急硬性セメントの原料として用いることができる。さら
に上記カルシウムアルミネートは、低融点のため鉄鋼分
野での造滓剤としても好適に用いられる。
According to the production method of the present invention, calcium aluminate having a remarkably high curing rate can be obtained from aluminum residual ash which has been conventionally treated as industrial waste. Therefore, the above-mentioned calcium aluminate can be used as a raw material of ultra-hard cement. Further, the above-mentioned calcium aluminate is suitably used as a slag-making agent in the field of steel because of its low melting point.

【0036】[0036]

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

【図1】実施例1で製造したカルシウムアルミネートの
硬化速度を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the curing rate of calcium aluminate produced in Example 1.

【図2】実施例1で製造したカルシウムアルミネートの
X線回折スペクトルである。
FIG. 2 is an X-ray diffraction spectrum of the calcium aluminate produced in Example 1.

【図3】実施例1で製造したカルシウムアルミネートの
X線回折スペクトルである。
FIG. 3 is an X-ray diffraction spectrum of the calcium aluminate produced in Example 1.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム残灰と石灰質原料とを、 (イ)反応系を酸化雰囲気にして、 (ロ)該アルミニウム残灰に含有されている金属アルミ
ニウムの発熱酸化反応を生起させることにより、 (ハ)該反応系を高温に維持して、反応させることを特
徴とするカルシウムアルミネートの製造方法。
1. An aluminum exothermic ash and a calcareous raw material are converted into: (a) a reaction system in an oxidizing atmosphere, and (b) an exothermic oxidation reaction of metallic aluminum contained in the aluminum residual ash. C) A method for producing calcium aluminate, wherein the reaction is carried out while maintaining the reaction system at a high temperature.
【請求項2】 上記石灰質原料が石灰石粉である、請求
項1に記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the calcareous material is limestone powder.
【請求項3】 カルシウムアルミネート中に12CaO
・7Al2 3 の組成のカルシウムアルミネートが占め
る割合が70重量%以上である、請求項1又は2に記載
の製造方法。
3. The method according to claim 3, wherein the calcium aluminate contains 12CaO.
· 7Al calcium proportion of aluminate composition 2 O 3 is 70 wt% or more, the production method according to claim 1 or 2.
【請求項4】 アルミニウム残灰と石灰質原料との反応
を、回転可能な焼成炉を使用して行う、請求項1〜3の
いずれかに記載の製造方法。
4. The production method according to claim 1, wherein the reaction between the aluminum residual ash and the calcareous raw material is performed using a rotatable firing furnace.
【請求項5】 (1)回転可能な焼成炉にアルミニウム
残灰と石灰質原料との混合物を装入し、 (2)空気の強制供給下に該焼成炉を回転し、かつ該焼
成炉を、該アルミニウム残灰に含有されている金属アル
ミニウムの発熱酸化反応が開始して、該発熱酸化反応が
安定して継続するまで加熱し、 (3)該発熱酸化反応で発生する熱により反応系内の温
度を上昇させると共に、該アルミニウム残灰と該石灰質
原料とを反応させ、かつ該焼成炉の回転により半溶融状
態となった反応系内を均一となし、 (4)該発熱酸化反応が終了後、該焼成炉を回転しつ
つ、反応生成物を冷却固化して反応生成物を分塊とな
し、 (5)上記分塊をさらに粉砕して細粒状のカルシウムア
ルミネートとして取得する、 ことを特徴とするカルシウムアルミネートの製造方法。
5. A (1) rotatable firing furnace is charged with a mixture of aluminum residual ash and calcareous raw material. (2) The firing furnace is rotated under forced air supply, and the firing furnace is The exothermic oxidation reaction of the metallic aluminum contained in the aluminum residual ash starts, and heating is performed until the exothermic oxidation reaction stably continues. (3) The heat generated in the exothermic oxidation reaction causes While raising the temperature, the aluminum residual ash reacts with the calcareous raw material, and the inside of the reaction system which is in a semi-molten state by the rotation of the firing furnace is made uniform. (4) After the end of the exothermic oxidation reaction While rotating the firing furnace, the reaction product is cooled and solidified to form a reaction product into a lump, and (5) the lump is further pulverized to obtain fine-grained calcium aluminate. Made of calcium aluminate Method.
【請求項6】 請求項1〜5に記載されるいずれかの方
法で製造されたカルシウムアルミネートを含有すること
を特徴とする超急硬性セメント。
6. An ultra-hard cement containing calcium aluminate produced by the method according to claim 1. Description:
【請求項7】 請求項1〜5に記載されるいずれかの方
法で製造されたカルシウムアルミネートを含有すること
を特徴とする製鉄用造滓剤。
7. A slag-making agent for iron-making, comprising calcium aluminate produced by the method according to any one of claims 1 to 5.
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