(57)【要約】【課題】  上記事情に鑑みてなされたものであって、多様なガラス材質に対応することが可能であり、且つ低コストで供給できる長石質原料の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の長石質原料の製造方法は、同一鉱床の異なる箇所から得られる風化が進んだ部位と、その下部に位置する風化が進んでいない花崗岩を混合するものであり、具体的には長石分の含有量が５質量％以上異なる複数の花崗岩を混合することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一鉱床の異なる箇所から得られる、長石分の含有量が５質量％以上異なる花崗岩を混合することを特徴とする長石質原料の製造方法。
【請求項２】
長石分の含有量が５０質量％以上の花崗岩と、長石分の含有量が５０質量％未満の花崗岩を混合することを特徴とする請求項１に記載の長石質原料の製造方法。
【請求項３】
石英分の含有量が１０〜７０質量％、長石分の含有量が３０〜９０質量％である長石質原料となるように花崗岩を混合することを特徴とする請求項１又は２に記載の長石質原料の製造方法。
【請求項４】
構成化学組成が、ＳｉＯ２  ６５〜９０％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜２０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１１％、Ｋ２Ｏ  ０〜１６％、ＣａＯ  ０〜３％含有する長石質原料となるように花崗岩を混合することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の長石質原料の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの方法で製造された長石質原料を用いてガラスを製造することを特徴とするガラスの製造方法。
ができる。アルカリ土類源については、ドロマイトや化成品を使用すればよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス原料として使用される長石質原料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窓板ガラス、瓶、食器のみならず、プラズマディスプレイ基板、太陽電池基板、ブラウン管、医薬用途等、種々の分野でガラスが広く用いられている。これらのガラス製品を工業的に生産するには、一般にガラス原料を調合し、調合したガラス原料をガラス溶融炉に投入して、溶融、清澄を行った後、ガラス融液を各ガラス用途に応じた成形装置に供給し、フロート法、プレス法、ダンナー法等の方法でそれぞれ、板、管等所定の形状に成形することにより得ることができる。
【０００３】
何れの用途においても、要求特性を満足することの他に、バッチコストダウンや溶解コストダウン等製造コストをダウンすることが重要になってきている。例えば、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３主成分として含有し、Ｎａ２ＯやＫ２Ｏを含有するアルミノ珪酸塩ガラスの場合、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及び／又はＫ２Ｏ供給原料のコストダウンや、原料バッチの窯での溶解性を向上させるため、天然原料である長石質原料がしばしば使用される。（例えば特許文献１）
【特許文献１】特開２００９-４０６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでガラスの組成は多様であり、長石質原料も各ガラス材質に応じて、種々の組成の産地の異なる銘柄品を使用することが必要である。しかし銘柄によっては、供給やコストの点で問題のある場合も少なくない。当然、ガラスと組成が適合しない長石質原料を使用しても、多く使用することができないため、目的とするコストダウンを達成するのは困難である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、多様なガラス材質に対応することが可能であり、且つ低コストで供給できる長石質原料の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は種々の検討を行った結果、花崗岩由来の長石質原料は、同一鉱床であっても花崗岩の風化度合いによって石英分と長石分の割合が異なること、そして風化が進んだ部位と、その下部に位置する風化が進んでいない花崗岩を混合することにより、長石質原料の組成を調整できることを見いだし、本発明として提案するものである。
【０００７】
即ち、本発明の長石質原料の製造方法は、同一鉱床の異なる箇所から得られる、長石分の含有量が５質量％以上異なる複数の花崗岩を混合することを特徴とする。ここで「長石分」とは、花崗岩の構成鉱物であるカリ長石（Ｋ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２）、ソーダ長石（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２）、カルシウム長石（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）等の長石系鉱物全てを意味する。また３種以上の花崗岩を混合する場合、「長石分の含有量が５質量％以上異なる」とは、使用する花崗岩の中で、最も長石分の多い花崗岩と最も長石分の少ない花崗岩における長石分の含有量差が５質量％以上であることを意味する。
【０００８】
また本発明においては、長石分の含有量が５０質量％以上の花崗岩と、長石分が５０質量％未満の花崗岩を混合することが好ましい。
【０００９】
また本発明においては、石英分の含有量が１０〜７０質量％、長石分の含有量が３０〜９０質量％である長石質原料となるように花崗岩を混合することが好ましい。ここで「石英分」とは花崗岩の構成鉱物である石英を意味する。なお本発明においては、上記割合を満足する限り、石英及び長石以外の鉱物（例えば含鉄チタンマグネシウム鉱物の雲母、角閃石、ルチル、イルメナイト等）が含まれていても差し支えない。
【００１０】
また本発明においては、構成化学組成が、ＳｉＯ２  ６５〜９０％、Ａｌ２Ｏ３  ３〜２０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１１％、Ｋ２Ｏ  ０〜１６％、ＣａＯ  ０〜３％含有する長石質原料となるように花崗岩を混合することが好ましい。なお本発明においては、上記組成を満足する限り、上記成分以外の組成が含まれていても差し支えない。
【００１１】
本発明のガラスの製造方法は、上記方法で製造された長石質原料を用いてガラスを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の製造方法によれば、長石質原料中のＳｉＯ２含有量、Ａｌ２Ｏ３含有量及びアルカリ含有量を任意に調整することができる。よってＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリを含む種々のガラス材質に適合した長石質原料を製造することが可能となり、長石質原料を使用するメリット（バッチコストダウン及び溶解コストダウン）を十分に享受することが可能になる。つまり天然原料である安価な長石質原料を最大限に使用できることから、高価な珪砂、アルミナ、炭酸アルカリあるいは硝酸アルカリ原料の使用を極力抑えることができ、大幅なバッチコストダウンが可能となる。しかも単独ではそれぞれ難溶性である珪砂やアルミナの使用量を低減できることから窯での溶解性が向上し、ガラス品位の向上及び窯でのエネルギーコストダウンも可能となる。
【００１３】
また同一鉱床から採取した花崗岩同士を混合することから、長石質原料を作製する際に輸送コストが殆ど発生しないというメリットもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
花崗岩を産出する同一鉱床内には、通常、相対的に風化の進んだ部位と、その下部に位置する相対的に風化の進んでいない部位とが存在する。花崗岩は、石英、カリ長石、ソーダ長石、カルシウム長石及び含鉄チタンマグネシウム鉱物である雲母、角閃石、ルチル、イルメナイト等の鉱物からなるが、積年の風化作用が進むとカルシウム長石成分やソーダ長石成分が主に溶脱し、カリ長石成分も幾分溶脱する。つまり風化の進んでいない花崗岩と風化の進んだ花崗岩とは、石英分と長石分の割合が異なり、また長石分を構成するカリ長石、ソーダ長石、カルシウム長石の割合も変化する。よって花崗岩を適切に選択し、適切な割合で混合することにより、所望の組成の長石質原料を得ることが可能になる。
【００１５】
本発明においては、長石分の含有量が５質量％以上異なる複数の花崗岩を混合する。長石分の含有量の差は、１０質量％以上、２０質量％以上、３０質量％以上、特に４０質量％以上であることが望ましい。長石分の含有量の差が大きいほど、得られる長石質原料の組成の調整幅が大きくなる。なお長石分の含有量の差は、最大で５５質量％であることが好ましい。
【００１６】
また風化の進んだ花崗岩としては、長石分の含有量が５０質量％未満、４０質量％以下、３０質量％以下、特に２０質量％以下であることが好ましい。風化の進んでいない花崗岩としては、長石分の含有量が５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、特に８０質量％以上であることが好ましい。
【００１７】
次に本発明の方法を用いて製造される長石質原料の好ましい鉱物構成について説明する。
【００１８】
長石質原料を構成する石英分は、質量％で１０〜７０％、特に２０〜６０％であることが好ましい。石英分が１０％より少ない場合は、実際のアプライト質長石脈とほぼ一致してしまい、混合によってこれを製造することのメリットが小さくなる。一方、石英分が７０％より多い場合は、実際の風化残留部の構成とほぼ一致してしまい、混合によってこれを製造することのメリットが小さくなる。
【００１９】
長石質原料を構成する長石分は、質量％で３０〜９０％、特に４０〜８０％であることが好ましい。長石分が３０％より少ない場合は、実際の風化残留部の構成とほぼ一致してしまい、混合によってこれを製造することのメリットが小さくなる。一方、長石分が９０％より少ない場合は、実際のアプライト質長石脈とほぼ一致してしまい、混合によってこれを製造することのメリットが小さくなる。
【００２０】
さらに上記以外の鉱物として、雲母、角閃石、ルチル等の含鉄チタンマグネシウム鉱物が含まれうる。ただしこれらの鉱物は、磁力選鉱により大半が除去可能される。磁力選鉱後の含鉄チタンマグネシウム鉱物の残留量は、質量％で０．０５〜０．１５％程度である。
【００２１】
次に本発明の方法を用いて製造される長石質原料の好ましい化学組成について説明する。
【００２２】
ＳｉＯ２は、質量％で６５〜９０％、特に７０〜８５％であることが好ましい。花崗岩由来物質を混合した場合に、ＳｉＯ２の含有量が６５％より少なくなることは殆どない。一方、ＳｉＯ２の含有量が９０％より多い場合は、実際の風化残留部の組成とほぼ一致してしまい、混合によってこれを製造することのメリットが小さくなる。
【００２３】
Ａｌ２Ｏ３は、質量％で３〜２０％、特に５〜１８％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３％より少ない場合は、実際の風化残留部の組成とほぼ一致してしまい、混合によってこれを製造することのメリットが小さくなる。一方、花崗岩由来物質を混合した場合に、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％より多くなることは殆どない。
【００２４】
Ｎａ２Ｏは、質量％で０〜１１％、特に１〜５％であることが好ましい。花崗岩由来物質を混合した場合に、Ｎａ２Ｏの含有量が１１％より多くなることは殆どない。
【００２５】
Ｋ２Ｏは、質量％で０〜１６％、特に１〜１０％であることが好ましい。花崗岩由来物質を混合した場合に、Ｋ２Ｏの含有量が１１％より多くなることは殆どない。
【００２６】
ＣａＯは、質量％で０〜３％、特に０．１〜２％であることが好ましい。花崗岩由来物質を混合した場合に、ＣａＯの含有量が３％より多くなることは殆どない。
【００２７】
さらに上記以外の成分として、含鉄チタンマグネシウム鉱物に由来するＦｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の不純物成分が含まれ得る。ただしこれらの成分は、磁力選鉱により大半が除去される。磁力選鉱後のこれら不純物の総量は、質量％で０〜０．５％程度である。また総計で最大０.５％まで含みうる。また長石に由来するＢａＯやＳｒＯも総量で０〜０.２質量％程度含みうる。
（長石質原料の製造方法）
以下に、本発明の長石質原料の製造方法について具体的に説明する。
【００２８】
まず、同一の花崗岩鉱床の複数箇所から、風化度合いの異なる複数の花崗岩を採掘する。風化度合いの異なる花崗岩を採取する簡便な方法として、同一花崗岩体の上部位及び下部位の花崗岩をそれぞれ採取すればよい。
【００２９】
次に、採取した花崗岩について、組成を評価する。
【００３０】
その後、組成の評価結果に基に、所望の組成となるように各部位の花崗岩を混合して長石質原料を得る。このとき、相対的に風化の進んだ花崗岩の長石分含有量が、相対的に風化の進んでいない花崗岩のそれより５質量％以上少なくなるように、花崗岩を組み合わせることが重要である。
（ガラス製品の製造方法）
以下、本発明で製造された長石質原料を用いたガラスの製造方法について説明する。
【００３１】
まず、所望のガラス組成となるよう、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３源、硼酸源、アルカリ土類金属源、アルカリ金属源、鉛源、清澄剤等となるガラス原料を調合し、或いはさらにカレットを添加して、原料バッチを準備する。カレットとは、ガラスの製造の過程等で排出されるガラス屑である。ここで、ＳｉＯ２源、Ａｌ２Ｏ３源、アルカリ土類金属源、アルカリ金属源等として、本発明の方法で作製した長石質原料を使用する。本発明の方法で長石質原料を作製すれば、構成鉱物や化学組成を最適化できることから、長石質原料以外の原料の使用量を極力少なくすることができる。
【００３２】
なお長石質原料以外の原料には、ＳｉＯ２源として珪砂（化学組成  ＳｉＯ２）、珪石粉（化学組成  ＳｉＯ２）等を、Ａｌ２Ｏ３源としてアルミナ（化学組成  Ａｌ２Ｏ３）、水酸化アルミ（化学組成  Ａｌ（ＯＨ）３）等を、硼酸源として硼酸（化学組成  Ｈ３ＢＯ３）、無水硼酸（化学組成  Ｂ２Ｏ３）、無水硼砂（化学組成  Ｎａ２Ｏ・２Ｂ２Ｏ３）等を、アルカリ土類源として炭酸カルシウム（化学組成  ＣａＣＯ３）、酸化マグネシウム（化学組成  ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（化学組成  Ｍｇ（ＯＨ）２）、ドロマイト（化学組成  ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）、硝酸バリウム（化学組成  Ｂａ（ＮＯ３）２）、硝酸ストロンチウム（化学組成  Ｓｒ（ＮＯ３）２）、酸化亜鉛（化学組成  ＺｎＯ）等を、アルカリ金属源として炭酸ナトリウム（化学組成  Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（化学組成  Ｋ２ＣＯ３）、炭酸リチウム（化学組成  Ｌｉ２ＣＯ３）、硝酸ナトリウム（化学組成  ＮａＮＯ３）、硝酸カリウム（化学組成  ＫＮＯ３）等をそれぞれ用いることができる。また清澄剤として、ＳＯ３、ＳｎＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ、ＣｅＯ２等を用いることができる。
【００３３】
次に、原料バッチを溶融窯のガラス原料投入口から溶融窯内に連続的に投入し、例えば１４００〜１６００℃の温度で溶融し、ガラス融液とする。
【００３４】
その後、ガラス融液を各ガラス用途に応じた成形装置に供給し、フロート法、プレス法、ダンナー法等の公知の成形方法でそれぞれ、板、チューブ、管に成形することにより、ガラス製品を得る。
【００３５】
なお本発明の方法で製造可能なガラスは、特定の用途に限定されるものではない。例えば太陽電池基板、プラズマディスプレイ基板、医薬品保存容器等に供されるガラスの製造に適用できる。
【００３６】
太陽電池基板や大型プラズマディスプレイ基板としても用いられるガラスは、酸化物換算の質量％表示で、例えばＳｉＯ２を５０％以上、Ａｌ２Ｏ３を１〜５０％、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏのいずれか１種以上、及びＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯのいずれか１種以上を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量がＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏの多い組成である。
【００３７】
アンプル管等の溶液状医薬品保存容器に用いられるガラスは、酸化物換算の質量％表示で、例えばＳｉＯ２を６０％以上、Ａｌ２Ｏ３を１〜３０％、Ｂ２Ｏ３を５％以上、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＬｉ２Ｏのいずれか１種以上、及びＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯを合量で０.５％以上含む組成である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例に基づいて本発明を詳述する。
［実施例１］
表１は、本発明方法で作製する長石質原料（試料Ｎｏ．３、４）を示している。なお試料Ｎｏ．１は、本発明方法に使用する風化の進んだ花崗岩を、試料Ｎｏ．２は風化の進んでいない花崗岩を示している。また表中の「Ｋｆｓ」はカリ長石を、「Ｎｆｓ」はソーダ長石を、「Ｃｆｓ」はカルシウム長石をそれぞれ表している。
【００３９】
【表１】
2014073933.tif 000002
【００４０】
まず、同一花崗岩鉱床から、風化の進んだ花崗岩と、その下部に位置する風化の進んでいない花崗岩を採取、粉砕し、組成を分析する。具体的には以下の方法で実施する。
（１）鉱床上部の花崗岩をショベルカーで採掘する。
（２）鉱床下部の花崗岩もショベルカーにて採掘する。硬度が固めであるため、油圧式削岩機を併用する場合もある。
（３）上部位及び下部位の花崗岩をそれぞれクラッシャーにて粉砕し、例として粒径５〜２５ｍｍ部のみ、それぞれとも採取する。
（４）採取した各試料を、例えば２００ｔ単位で１ロットとし、蛍光Ｘ線等を用いて組成分析する。
【００４１】
次に、試料Ｎｏ．３、４の組成となるよう、試料Ｎｏ．１およびＮｏ．２の花崗岩を表に示す配合比率で混合し、長石質原料を作製する。具体的には以下の方法で実施する。
（５）組成分析結果を基に、粉砕済みの花崗岩を目標組成となるように秤量し、大型混合器で混合する。
（６）混合された花崗岩を、ミルを用いて湿式粉砕する。
（７）粗粒（例えば最大粒径が５００μｍ以上）を篩い分けして除去する。
（８）含鉄チタンマグネシウム鉱物である雲母、角閃石、ルチル等を磁力選鉱により除去する。
（９）脱水及び乾燥を行う。
（１０）用途に合わせた粒度に分級することで、長石質原料を得る。
【００４２】
表２から、風化度合いの異なる花崗岩を混合して使用することにより、種々の組成を有する長石質原料を製造できることが分かる。
［実施例２］
表２は、ガラス１、２の組成となるように原料バッチを調合するに当たり、表１に示す各長石質原料を使用した場合の最大使用可能量を示している。
【００４３】
ここでガラス１は、太陽電池基板や大型プラズマディスプレイ基板用途に用いられるガラスを、ガラス２は医薬品保存容器に用いられるガラスの組成例をそれぞれ示している。
【００４４】
【表２】
2014073933.tif 000003
【００４５】
表から明らかなように、ガラス１については試料Ｎｏ．３の長石質原料を、ガラス２については試料Ｎｏ．４の長石質原料を使用した場合に、未混合の長石質原料（試料Ｎｏ．１又は２）を使用する場合に比べて長石質原料の使用量を増やすことが可能となり、バッチコストダウンを達成することができる。
【００４６】
また難溶性のシリカやアルミナの使用を最小限にできることから、窯での溶解性が向上することが予想され、製造コストダウンも期待できる。
【００４７】
なお各ガラスにおいて、長石質原料使用で不足するＳｉＯ２分及びＡｌ２Ｏ３分については、珪砂及びアルミナを使用すればよい。またＮａ２Ｏ源、Ｋ２Ｏ源及びＣａＯ源についても、長石質原料使用で不足する分は化成品や炭酸カルシウム原料で補足することができる。アルカリ土類源については、ドロマイトや化成品を使用すればよい。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの方法で製造された長石質原料を用いてガラスを製造することを特徴とするガラスの製造方法。