(57)【要約】【課題】絶乾比重１．０ｇ／ｃｍ3以下の超軽量材を安定的かつ安価に製造することができる方法を提供する。【解決手段】膨張性原料の造粒物または膨張頁岩に融着防止材を添加しつつ、ロータリーキルンにより焼成する焼成工程において、平均粒径が５〜５０μｍの融着防止材をロータリーキルンのバーナーの火炎部に投入するとともに、ロータリーキルンの排ガスから回収された融着防止材を含む細粒分を、前記焼成工程に戻す超軽量材の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張性原料の造粒物または膨張頁岩に融着防止材を添加しつつ、ロータリーキルンにより焼成する焼成工程において、平均粒径が５〜５０μｍの融着防止材をロータリーキルンのバーナーの火炎部に投入するとともに、ロータリーキルンの排ガスから回収された融着防止材を含む細粒分を、前記焼成工程に戻すことを特徴とする超軽量材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木、建築に使用される超軽量材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶乾比重が１．０ｇ／ｃｍ3以下である超軽量骨材等の超軽量材の焼成温度は、絶乾比重が１．２〜１．３ｇ／ｃｍ3である通常の軽量材と比べて高くなる傾向にある。そして焼成温度が高い結果、焼成中に超軽量材の原料の粒子間または当該粒子と炉壁の間で融着が生じ易くなり、焼成運転を安定的に行うことが困難になるという問題があった。
当該問題の解決手段として、従来から原料よりも融点の高い無機粉末を融着防止材としてロータリーキルン等の焼成炉内に投入し、前記融着を防止することが行われてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粉末状の原料を一定形状に成形した塊状原料を、ロータリーキルンに供給して焼成発泡させるに当り、このロータリーキルンのキルン主体を予め原料供給側から順次、小径部、傾斜段部、大径部に構成して、小径部で予熱するとともに、この小径部で融着を助長する原料中の粉化物の除去ならびに融着防止剤の添加を行い、次いで大径部で高温により膨張発泡させて超軽量骨材を製造する方法が開示されている。しかし、この方法によれば原料中の微粉化物は除去できるとしても、キルンの転動に伴う発塵・飛散により融着防止剤の多くはキルン外に排出されるため、融着防止剤が不足する虞がある。
また、特許文献２には、水溶性結合剤を使用した造粒物を焼成し、膨張粒子とする際に、乾燥状態で造粒物に融着防止材を転動によりコーティングし、該コーティングに使用した融着防止材量の等量以下の融着防止材と共に焼成する膨張粒子の製造方法が開示されている。当該方法では、初めに原料の造粒物に融着防止材をコーティングして均一な被覆を形成し、次に焼成時の造粒物表面の膨張により新たに生じた被覆されていない表面に対しては、コーティング原料と同時に投入する融着防止材により再度被覆するものである。しかし、この方法では新たにコーティング工程が必要となってコストアップにつながり、また、キルンの転動に伴う発塵・飛散により融着防止材の多くはキルン外に排出されるため、融着防止材が過剰に必要となる。
また、特許文献３には、ロータリーキルン内の焼点部に、シリカ又はアルミナ含有量が９０％以上であり且つ平均粒径が５〜６０μｍである融着防止材を供給しながら骨材原料を焼成する人工骨材の製造方法と、当該融着防止材の供給量が、骨材原料に対し外割で５〜１００質量％である人工骨材の製造方法が開示されている。しかし、この方法では融着防止材の供給量が原料量に対して５〜１００重量％と多量の融着防止材を必要としていることから、特許文献３に記載の製造方法では、発塵・飛散による融着防止材のロスは極めて大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−７２０３５号公報
【特許文献２】特開２００３−２７１０号公報
【特許文献３】特開２００３−９５７１６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、絶乾比重１．０ｇ／ｃｍ3以下の超軽量材を安定的かつ安価に製造できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題に鑑み鋭意研究したところ、融着防止材の使用量を低減できるとともに超軽量材を安定的かつ安価に製造できる方法を見出し本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、膨張性原料の造粒物または膨張頁岩に融着防止材を添加しつつ、ロータリーキルンにより焼成する焼成工程において、平均粒径が５〜５０μｍの融着防止材をロータリーキルンのバーナーの火炎部に投入するとともに、ロータリーキルンの排ガスから回収された融着防止材を含む細粒分を、前記焼成工程に戻す超軽量材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超軽量材の製造方法によれば、融着防止材の使用量を低減できるとともに超軽量材を安定的かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の超軽量材の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の超軽量材の製造方法について説明する。
本発明に使用する膨張性原料は、膨張頁岩、真珠岩、黒曜石、粘土、粘板岩、石炭灰および汚泥等が挙げられる。
また、前記膨張性原料に水やバインダー等の成形助剤を加えて混練した後、ペレタイザーまたは押し出し成形機等により所要の形状に成形する。当該形状としては、球状、ペレット状または円柱状等でよく、その寸法は２〜２０ｍｍ程度が好適である。なお、珪質頁岩、真珠岩および黒曜石は、比較的強度が高いため必ずしも成形することを要しない。
【００１１】
本発明に使用する融着防止材は、原料の融着を有効に防止するために原料よりも融点が高いことが要求されるので、シリカまたはアルミナを主成分とする材がよく、珪石粉、アルミナ粉等が例示できる。
また、融着防止材はロータリーキルン内の火炎部に投入するのが好ましい。ロータリーキルンの火炎部の温度は１５００〜２０００℃と高く、融着防止材が火炎部内を移動する間に、融着防止材の表面が一部溶融して、より平滑な球状体になる。融着防止材が火炎部内に留まる時間を長くするために、融着防止材の平均粒径は５〜５０μｍが好ましい。融着防止材の平均粒径が５μｍ未満では、融着防止材が軽すぎてバーナー７の一次空気により遠方に吹き飛ばされて熱履歴が少なく、また、融着防止材の平均粒径が５０μｍを超えると、融着防止材が重すぎて火炎部内を単に落下するに過ぎず熱履歴が少なくなって、いずれの場合も平滑な球状体は得られ難くなる。球状化した融着防止材を原料に添加すると、融着防止材と原料の混合物の転動性（流動性）が高まり混合効率が向上するため、融着を効果的に防止して超軽量材を安定して製造することができる。
融着防止材の添加量は、原料に対し外割で２〜１０質量％が好ましい。融着防止材の添加量が２質量％未満では、融着防止効果が十分でなく、融着防止材の添加量が１０質量％を超えても融着防止効果は飽和して寧ろコスト高になる。
【００１２】
次に、本発明の製造方法の一形態を図１の製造装置を用いて説明する。
初めに、原料タンク１から原料を、下部に設置したベルトコンベア２上に投下する。原料はベルトコンベア２により運ばれ、投入管３内を通ってロータリーキルン４の窯尻部５に投入される。
他方、融着防止材タンク６内の融着防止材は投入管７を通じてバーナー８の先の火炎部９に投入される。火炎部を通過して球状化した融着防止材は原料と接触し、ロータリーキルン４内を転動・混合しながらバーナー８から供給された燃料の燃焼熱により焼成され、窯前部１０に到達するまでに原料の膨張は概ね終了し、超軽量材が得られる。
製造された超軽量材はクーラー１１において冷却されて製造装置外に排出される。
【００１３】
原料と融着防止材の混合物はロータリーキルン４内を転動する間に、その粉粒体が発塵・飛散しロータリーキルン４内のガス流に乗ってキルン排ガスの一部となる。
前記粉粒体を含むキルン排ガスはロータリーキルン４を通過した後、サイクロン１２に至る。当該粉粒体中の、粒径が５μｍ以上の細粒分は、サイクロン１２によりキルン排ガスから分離・回収される。回収された細粒分は、融着防止材を７５〜９０質量％と多量に含むため十分な融着防止効果を有する。
従って、当該回収された細粒分は、回収細粒分投入管１３および／または投入管７を通じてロータリーキルン４内に戻すことにより、融着防止材の一部として再利用される。ここで細粒分を戻す位置は、回収細粒分投入管１３を通じて戻す場合は、窯尻部を起点にしてロータリーキルン長さの約１／３の地点が好まい。
【００１４】
次に、前記細粒分が除去された粉粒体を含むキルン排ガスは、電気集塵機１４に至る。当該粉粒体中の、粒径が５μｍ未満の微粒分は、電気集塵機１４によりキルン排ガスから分離・回収される。回収された微粒分は、融着防止材を５〜２０質量％と少量しか含まないため融着防止効果は低く、ロータリーキルン４内には戻されない。
最後に、微粒分が除去されたキルン排ガスは、煙突１５を通じて外部に排出される。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
１．原料
膨張頁岩：淡路島内田鉱山産の珪質頁岩
２．融着防止材
珪石粉：宇部サンド工業社製
【００１６】
［試験方法］
膨張頁岩（原料）をベルトコンベア２上に投下して、内径４５０ｍｍ×長さ８５００ｍｍのロータリーキルン４内に膨張頁岩を１００ｋｇ／ｈの割合で投入するとともに、添加量が原料に対し外割りで５質量％の珪石粉（融着防止材）を投入管７を通じて、ロータリーキルン４内の火炎部９に投入し、表１に示す温度で焼成して超軽量材を得た。
また、回収細粒分を再利用する場合は、回収細粒分投入管１３を通じてロータリーキルン４内に戻した。なお、回収細粒分投入管１３は窯尻部５から約３ｍの、ロータリーキルン４の上部に設置した。
得られた超軽量材の絶乾密度および運転状況を表２に示した。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
表２から分かるように、平均粒子径が５〜５０μｍの実施例１〜４は、粒子間および粒子−炉壁間での融着はなく安定運転ができた。これに対し、平均粒子径がそれぞれ６４μｍおよび３μｍの比較例１および比較例２は、一部の粒子間において融着が発生し、運転状況は不安定であった。また、回収された細粒分を焼成工程に戻さない比較例３は、粒子間および粒子−炉壁間に融着が発生し、運転を中止せざるを得なかった。
【符号の説明】
【００２０】
１  原料タンク
２  ベルトコンベア
３、７  投入管
４  ロータリーキルン
５  窯尻部
６  融着防止材タンク
８  バーナー
９  火炎部
１０  窯前部
１１  クーラー
１２  サイクロン
１３  回収細粒分投入管
１４  電気集塵機
１５  煙突
【図１】
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