JPH11246278A - 無機質発泡体の製造方法 - Google Patents
無機質発泡体の製造方法Info
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Abstract
質スラグを原料とし、低吸水性且つ低単位容積質量の無
機質発泡体を、高い歩留まりで安定的に与える製造方法
の提供を目的とする。 【解決手段】本発明は、石炭の部分酸化プロセスで副生
する非晶質スラグを、未燃焼炭素の含有率が1重量%以
下となるように前処理した後、焼成して膨張・発泡させ
ることを特徴とする、低吸水性、低単位容積質量の無機
発泡体の製造方法に関する。
Description
て水素を得る石炭ガス化プロセスで発生する副生非晶質
スラグから、低吸水性の無機質発泡体を製造する方法に
関するものである。本発明の方法で製造される無機質発
泡体は、その特性である軽量性と低吸水性を活かして、
軽量コンクリート又はモルタル用骨材として、主に建材
用途として好適に使用される。
省資源及び耐震性向上のため、軽量化、高強度化及び断
熱化が進められており、それを具現化する方法の一つと
して骨材の軽量化が検討されている。従来、人工軽量骨
材は、真珠岩、松脂岩等の天然ガラス質岩石を出発原料
として製造されていたが、資源の枯渇に伴い、石炭燃焼
灰、石炭ガス化に伴って副生する非晶質スラグ等のガラ
ス質成分を含む産業廃棄物を出発原料とする方法が検討
されている。
グを原料とする無機質発泡体の製造方法については、既
に、本出願人により幾つかの技術が開示されている。例
えば、特開昭61−251551号及び特開昭61−1
97479号公報には、非晶質スラグに含まれるSiO
2 、Al2 O3 、CaO量を規定する技術が開示され、
特開昭62−12646号公報には、非晶質残滓中の硫
化物硫黄と未燃焼炭素の合量及び粒子径を規定した、微
少無機質発泡体の製造方法が開示されている。また、特
開平1−23694号公報には、非晶質残滓の粒子径を
規定し、且つ還元雰囲気下で焼成する方法が開示されて
いる。
には、単に粒界に物理的に存在する自由水が十数重量%
含まれていることから、ロータリーキルンにおいて20
0〜300℃で加熱する乾燥前処理を施してこの水分を
除去しているが、ここで採用されている温度範囲では、
水分は除去されるものの炭素分は除去されないため、膨
張・発泡させる焼成段階では炭素含有量の多いものが焼
成されることになり、それに付随して種々の問題が発生
する。先ず、未燃焼炭素がキルン内で自燃すると急激な
温度上昇を引き起こし、特性的に優れた発泡体を得るの
に必要とされる適正な焼成温度を維持することが困難に
なる。また、自燃に伴う燃焼熱で粒子同士の融着が始ま
り、一旦融着が始まると塊は雪だるま式に成長して終に
は大塊に成長するのである。生成した大塊中では、熱が
均等に行き渡らないため、発泡の進み過ぎた過発泡粒子
と発泡が十分でない不完全発泡粒子が混在するのが避け
られない。過発泡粒子は吸水性が大であり、一方、不完
全発泡粒子は単位容積質量が大であり、何れも特性的に
欠陥品である。生成塊状物を欠陥品として除去すれば、
製品歩留まりの大幅な低下に繋がるのである。すなわ
ち、石炭ガス化に伴って副生する非晶質スラグは、本質
的に、優れた低吸水性無機質発泡体を与えるものである
が、大量に存在する未燃焼炭素は、装置の安定運転及び
製品歩留まり向上を図る上での障害となっており、この
面での改良が要求されていたのである。
れていた、石炭ガス化プロセスの副生非晶質スラグを原
料とする無機質発泡体製造技術が有していた上記問題の
解決を目的とする。すなわち、本発明は、石炭ガス化プ
ロセスで副生する非晶質スラグを原料とし、低吸水性且
つ低単位容積質量の無機質発泡体を、高い歩留まりで安
定的に与える製造方法の提供を目的とする。
させる焼成時に存在する未燃焼炭素量を低減することに
より、無機質発泡体が100%近い高い歩留まりで安定
的に得られる事を見出し、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、石炭の部分酸化プロセスで副生する非晶
質スラグを、未燃焼炭素の含有率が1重量%以下となる
ように前処理した後、焼成して膨張・発泡させることを
特徴とする、低吸水性、低単位容積質量の無機質発泡体
の製造方法に関する。
す石炭ガス化プロセスに於ては、副生する非晶質スラグ
中にかなりの量の未燃焼炭素が残留するのは避けられな
い。未燃焼炭素の含有量は、非晶質スラグ二次粒子の粒
子径に依存して変化する。例えば、表1には非晶質スラ
グを分級した後、各粒分中に含まれる未燃焼炭素濃度を
測定した例を示すが、未燃焼炭素は、全体の60重量%
以上を占める、粒子径が1.19mmより大である粒分
には殆ど含まれておらず、粒子径の小さい方に偏在して
いることが分かる。このことは、粒子径の小さな非晶質
スラグ二次粒子には、非晶質スラグ全体としての平均未
燃焼炭素濃度よりも濃度が高いものが存在することを意
味する。発泡温度を、粒子融着の起こらない適切な値に
設定しても、この未燃焼炭素が急激に燃焼すれば、局所
的に温度が高い部分が発生し、二次粒子間の融着が生起
するのである。
が同時に生起することを防止し、発泡温度を融着に至ら
ない適切な値に維持すれば、粒子間の融着が抑制され、
結果として、目標特性を有する無機質発泡体の、高歩留
まり且つ安定的な製造が可能となることが推定される。
また、その具体的手段として、未燃焼炭素の大半を除去
する前処理を行ない、焼成・発泡時には未燃焼炭素が殆
ど存在しないようにする方法が有効であると考えられ
る。
重量%以下とした非晶質スラグにおいて、無機質発泡体
を高歩留まり且つ安定的に製造できることを実際に確か
め、た。
1重量%以下に低減する方法は色々考えられるが、最も
容易で且つ現実的なものは、その燃焼性を利用して燃焼
させて低減することである。この方法では、炭素以外の
成分の損失は殆ど起こらず、その点からも理想的な方法
である。
水分除去のための加熱前処理が施されていた。しかし、
炭素の燃焼開始温度は550℃程度であり、この処理に
おいて採用されていた200〜300℃の温度域では、
非晶質スラグ中の未燃焼炭素量は減少しない。燃焼によ
り未燃焼炭素量を低減する方法においては、前処理温度
を、炭素の燃焼開始温度とされている550℃より高い
温度に設定する必要がある。しかし、余り高い温度で
は、炭素は燃焼して未燃焼炭素量は確かに減少するが、
発熱のコントロールが非常に困難であり、前処理段階で
既に粒子の融着を引き起こし、前処理は逆効果になる。
従って、燃焼により未燃焼炭素量低減する方法に於て
は、加熱前処理温度を550〜650℃に設定する必要
がある。この温度域で加熱前処理を行なうことにより、
水が除去されると共に未燃焼炭素が穏やかに燃焼し、粒
子融着を引き起こすこと無しにその量を低減することが
可能となる。
する加熱炉、非晶質スラグ中の炭素量等に依存して適宜
選択することになるが、最も一般的な、ロータリキルン
を使用する場合、設定最高温度帯での滞留時間を10〜
60分の範囲で設定することができる。
にあり、且つ、酸素が存在する雰囲気であれば問題なく
行ない得るが、空気中で行なうのが最も現実的な方法で
ある。
は向流式ロータリーキルン、気流焼成炉、流動層焼成炉
等、通常使用されている公知の焼成装置を使用すること
が出来るが、生産性が高いこと及び品質のばらつきを低
減できることから、ロータリーキルンの使用が最も好ま
しい。
燃焼炭素量を低減した非晶質残滓は、酸素含有ガス雰囲
気下、800〜950℃で焼成して膨張・発泡させて、
目的とする無機質発泡体を得ることが出来る。焼成・発
泡温度が低すぎると、発泡が不十分で単位容積質量の十
分低いものが得られず、焼成・発泡温度が高低すぎる
と、発泡が行き過ぎて開気孔が形成され、吸水性の十分
低いものが得られない。被焼成原料中には未燃焼炭素が
ほとんど存在しないため、最適焼成温度の維持が容易に
行なえるだけでなく、キルン内での融着物発生も抑制さ
れることから、単位容積質量が低く且つ低吸水性の無機
質発泡体を、高い歩留まりで安定的に製造することがで
きる。
に詳しく説明する。 (1)非晶質スラグ テキサコ法を利用した石炭ガス化炉から排出された非晶
質スラグを分級し、1.19〜0.149mmの粒度範
囲のものを加熱・発泡用原料として使用した。表1に示
すように、未燃焼炭素は、1.19〜0.149mmの
粒度範囲に高濃度で含まれるからである。尚、スラグ中
の未燃焼炭素量の測定は、堀場製の炭素・イオウ分析計
を使用して行なった。 (2)無機質発泡体特性 ・単位容積質量:100mlのメスシリンダに取って所
定回振動させた試料100mlの質量を測定して求め
た。 ・24時間吸水率:JIS A 1135に準じて測定
した (3)製品歩留り 生成無機質発泡体を目開き2.38mmの篩でふるった
後、次式で求めた。[粒径2.5mm以下の発泡体重量
/送入原料重量]×100
流式ロータリキルン(管径0.6m×長さ6m)で、最
高部温度600℃、滞留時間20分の条件で加熱前処理
を行なった。前処理後の非晶質スラグに含まれる炭素量
は1重量%以下であった。前処理後の非晶質スラグは、
同じく並流式のロータリキルン(管径0.45m×長さ
12m)で、最高部温度875℃、滞留時間40分の条
件で焼成して無機質発泡体を得た。得られた無機質発泡
体の単位容積質量、24時間吸水率、及び、製品歩留ま
りを表2に示す。
0℃とした以外は実施例1と同様の条件で非晶質スラグ
の前処理を行なった。前処理後の非晶質スラグ中に含ま
れる炭素量は28%であり、前処理前後で殆ど変化がな
かった。前処理後の非晶質スラグは、実施例1と同様の
方法で焼成して無機質発泡体を得た。得られた、無機質
発泡体の単位容積質量、24時間吸水率及び製品歩留ま
りを表2に示す。
泡体は、従来法で製造されたものに比べて、製品歩留ま
りが著しく改善されているだけでなく、単位容積質量お
よび吸水率共に優れていることが分かる。
ら大量に排出され、未利用資源の一つである、非晶質残
滓を原料とし、低吸水性無機発泡体を、高歩留まりで安
定的に製造することを可能にした。生成した低吸水性無
機発泡体は、軽量骨材として建設資材用途に好適に使用
出来ることから、蓄積が問題となる産業廃棄物の有効利
用、その不足が懸念される骨材資源供給安定化の両面か
ら意義は大きい。
Claims (3)
- 【請求項1】石炭の部分酸化プロセスで副生する非晶質
スラグを、未燃焼炭素の含有率が1重量%以下となるよ
うに前処理した後、焼成して膨張・発泡させることを特
徴とする、無機質発泡体の製造方法。 - 【請求項2】請求項1における前処理が、酸素含有雰囲
気下において550〜650℃の温度範囲で加熱するこ
とである、無機質発泡体の製造方法。 - 【請求項3】膨張・発泡させる焼成温度が800〜95
0℃である、請求項1または2の何れかに記載の、無機
質発泡体の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5094198A JP3633266B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 無機質発泡体の製造方法 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002060281A (ja) * | 2000-08-17 | 2002-02-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 人工軽量発泡体とその骨材 |
JP2009269760A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 石炭ガス化スラグ発泡体の製造方法及び製造システム |
JP2011212597A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | スラグ発泡体の製造方法 |
JP2012180272A (ja) * | 2012-04-23 | 2012-09-20 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 石炭ガス化スラグ発泡体の製造方法及び製造システム |
CN107857496A (zh) * | 2017-03-15 | 2018-03-30 | 吉林大学 | 一种煤气化细渣的综合利用方法 |
CN107857499A (zh) * | 2017-03-15 | 2018-03-30 | 吉林大学 | 制备水泥掺合料的方法、水泥掺合料及水泥组合物 |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP5094198A patent/JP3633266B2/ja not_active Expired - Fee Related
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