(57)【要約】【課題】保管中や搬送中に圧潰され難い程度の強度を有し、従来のフォーミング抑制剤に比べ、投入後、瞬発的に多量のガスを発生させることが可能であり、優れた気泡排出作用を発揮するフォーミング抑制用成形体を提供する。【解決手段】人工大理石を破砕して得られた人工大理石の粉粒体１と、製紙工場から排出される製紙スラッジ２とを混合装置３において混合し、この後、人工大理石の粉粒体１と製紙スラッジ２との混合物を成型装置４に投入して成型し、ペレット状のフォーミング抑制用成形体５とする。フォーミング抑制用成形体のサイズ、形状は限定されないが、フォーミング抑制用成形体５は外径が１０ｍｍ程度で、長さが２０ｍｍ程度の略円柱形状のペレットである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成されるフォーミング抑制用成形体であって、
前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子と前記繊維集合体の合計重量を１００重量％としたときに、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物（換算）の含有率が１０重量％以上４０重量％以下であることを特徴とするフォーミング抑制用成形体。
【請求項２】
可燃性繊維が結合した繊維集合体が、製紙スラッジである請求項１記載のフォーミング抑制用成形体。
【請求項３】
前記金属水酸化物を含む粒子に含まれる金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムから選択される１以上である請求項１または２記載のフォーミング抑制用成形体。
【請求項４】
前記金属水酸化物を含む粒子が、前記金属水酸化物を含む合成樹脂材の粉砕粒子である請求項１から３のいずれかに記載のフォーミング抑制用成形体。
【請求項５】
前記金属水酸化物を含む粒子を含む合成樹脂材が、人工大理石、電気機器を形成する難燃性プラスチック若しくは電線の難燃性被覆材から選択される１以上である請求項４記載のフォーミング抑制用成形体。
【請求項６】
前記金属水酸化物を含む粒子が、硫酸バンドやＰＡＣなどの無機凝集剤の製造工程で排出される金属水酸化物を含むスラッジである請求項１から３のいずれかに記載のフォーミング抑制用成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の精錬工程で生じるスラグの泡立ち（フォーミング現象）を抑制するためのフォーミング抑制用成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の精錬過程で発生するフォーミング現象とは、溶湯中のＣとＦｅＯの還元反応（ＦｅＯ+Ｃ→Ｆｅ+ＣＯ）時に発生するＣＯによりスラグ中に無数の気泡が発生し、スラグが膨張する現象である。フォーミング現象が生じると、溶けた鉄やスラグが溢れる危険性が高まるので、これを回避するため、フォーミング抑制剤が使用されている。
【０００３】
フォーミング抑制剤については、従来、様々な種類が提案されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１に記載された「フォーミング抑制剤」あるいは特許文献２に記載された「スラグ泡立防止剤」などがある。
【０００４】
特許文献１に記載された「フォーミング抑制剤」は、少なくとも水酸化アルミニウム及び炭酸カルシウムを含む合成樹脂（人工大理石をチップ状に破砕したもの）で形成されている。
【０００５】
特許文献２に記載された「スラグ泡立防止剤」は、軽金属を含有する無機質物質と、炭素質物質及び金属水酸化物と、水と、を互いに独立して存在させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６００５３１０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１３７１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、転炉においては、製鋼工程で発生する一酸化炭素などのガスを回収するため強力な吸引作用を有する排気手段が設けられているので、粉体状や粒子状のフォーミング抑制剤を使用すると、排気手段によってフォーミング抑制剤が吸引されてしまい、フォーミング抑制すべき箇所に到達できないという問題が生じる。また、粉体状のフォーミング抑制剤は当該フォーミング抑制剤の貯蔵タンク（バンカー）の開閉機構を詰まらせることがあるので、設備的に使い難い面がある。
【０００８】
一方、粒子状のフォーミング抑制剤、あるいは、成形体であっても圧縮強度が低く、搬送中や保管中に圧潰して崩れ易いフォーミング抑制剤は、圧潰によって粉状化するので、前述と同様、当該フォーミング抑制剤の貯蔵タンク（バンカー）の開閉機構を詰まらせるので、設備的に使い難い面がある。また、粉状化したフォーミング抑制剤は、排気手段によって吸引され、フォーミング抑制すべき箇所に到達できないという問題もある。
【０００９】
前記特許文献１に記載された「フォーミング抑制剤」は人工大理石製であるが、人工大理石は、水酸化アルミニウムおよび炭酸カルシウムをその構成成分として含む合成樹脂であり、緻密でほとんど気孔を含まない性状であるため、フォーミング抑制剤として炉内に投入した場合、初期の反応は表面のみに限られ、ガス発生に寄与する比表面積が小さく、十分な反応速度が得られていない。
【００１０】
また、人工大理石の構成成分の４０％以上を占める成分である水酸化アルミニウム及び炭酸カルシウムの脱水反応や脱ＣＯ2反応は、吸熱カロリーや吸熱エネルギーが高いので、人工大理石の表面温度の低下を引き起こし、樹脂の燃焼の進行を遅延させ、投入直後のＣＯガスの瞬発的な発生効果が得られないという問題がある。
【００１１】
さらに、この「フォーミング抑制剤」は水酸化アルミニウムの含有量が多いので、脱水反応によって多量のアルミナ（酸化アルミニウム）に変化し、炉壁構成素材のマグネシアと反応することにより、炉壁を損耗することがある。
【００１２】
前記特許文献２に記載された「スラグ泡立防止剤」は、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物を含むものであるが、これらの金属水酸化物の脱水反応も吸熱反応であるため、脱水反応の進行に伴って、温度が低下し、脱水反応の進行が遅滞し、必要とするスラグ泡立防止効果が発揮されないという問題がある。また、この「スラグ泡立防止剤」は、軽金属を含有する無機質物質、若しくは、炭素質物質及び金属水酸化物及び水の混合物の少なくとも一方を袋詰めにして炉内へ投入しなければならないので、投入前における「スラグ泡立防止剤」の準備作業に多大な手間を要するという問題もある。
【００１３】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、保管中や搬送中に圧潰され難い程度の強度を有し、従来のフォーミング抑制剤に比べ、投入後、瞬発的に多量のガスを発生させることが可能で、優れた気泡排出作用を発揮するフォーミング抑制用成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。即ち、本発明は、以下の発明に係るものである。
【００１５】
（１）可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成されるフォーミング抑制用成形体であって、
前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子と前記繊維集合体の合計重量を１００重量％としたときに、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物（換算）の含有率が１０重量％以上４０重量％以下であることを特徴とするフォーミング抑制用成形体。
【００１６】
（２）可燃性繊維が結合した繊維集合体が、製紙スラッジである前記（１）に記載のフォーミング抑制用成形体。
【００１７】
（３）前記金属水酸化物を含む粒子に含まれる金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムから選択される１以上である前記（１）または（２）に記載のフォーミング抑制用成形体。
【００１８】
（４）前記金属水酸化物を含む粒子が、前記金属水酸化物を含む合成樹脂材の粉砕粒子である前記（１）から（３）のいずれかに記載のフォーミング抑制用成形体。
【００１９】
（５）前記金属水酸化物を含む粒子を含む合成樹脂材が、人工大理石、電気機器を形成する難燃性プラスチック若しくは電線の難燃性被覆材から選択される１以上である前記（４）に記載のフォーミング抑制用成形体。
【００２０】
（６）前記金属水酸化物を含む粒子が、硫酸バンドやＰＡＣなどの無機凝集剤の製造工程で排出される金属水酸化物を含むスラッジである前記（１）から（３）のいずれかに記載のフォーミング抑制用成形体。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、従来のフォーミング抑制剤に比べ、保管中や搬送中に圧潰され難い程度の強度を有し、投入後、瞬発的に多量のガスを発生させることが可能であり、優れた気泡排出作用を発揮するフォーミング抑制用成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】製紙スラッジ並びに人工大理石の熱分析結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例であるフォーミング抑制用成形体の製造工程を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例であるフォーミング抑制用成形体の性能を確認するための試験設備を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す試験設備を用いて試料を試験したときに発生するガス中のＣＯ濃度と、人工大理石粒子の混合率（製紙スラッジ混合率）と、の関係を示すグラフである。
【図５】図３に示す試験設備を用いて試料を試験したときに発生するガス中のＮＯ濃度と、人工大理石粒子の混合率（製紙スラッジ混合率）と、の関係を示すグラフである。
【図６】図３に示す試験設備を用いて試料を試験したときに発生するガス中のＣＯ濃度と、人工大理石粒子の粒径と、の関係を示すグラフである。
【図７】人工大理石粒子の粒径別の混合率と、試料の圧縮強度と、の関係を示すグラフである。
【図８】試料中に含まれる細孔直径と細孔容積との関係を示すグラフである。
【図９】人工大理石に含まれる細孔直径と細孔容積との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明について例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の例示物などに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。
【００２４】
本発明のフォーミング抑制用成形体は、可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成されるフォーミング抑制用成形体であって、
前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子と前記繊維集合体の合計重量を１００重量％としたときに、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物（換算）の含有率が１０重量％以上４０重量％以下である。
【００２５】
なお、「前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下」であることは、前記繊維集合体がベントナイトを含まない場合に好適な数値範囲であり、前記繊維集合体に粘結材としてのベントナイトを含む場合は前記繊維集合体の割合が５０重量％以上９５重量％以下であることが望ましい。
【００２６】
本発明のフォーミング抑制用成形体は、可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成され、金属水酸化物を含む粒子の粒径が特定の範囲であり、かつ、これらの混合比を特定の範囲とすることにより、繊維集合体の燃焼熱の供給により、金属水酸化物を含む粒子の吸熱脱水反応に起因する温度低下を回避することができる。
【００２７】
また、本発明のフォーミング抑制用成形体においては、高温のスラグや当該成形体の表面で発生した高温のガスが成形体の空隙から当該成形体の内部へ侵入し、成形体の内部においても熱分解、燃焼反応が進行する。さらに、成形体に含まれる金属水酸化物（及び金属水酸化物を含む粒子）を含む廃棄物は微細粒子化しているため、比表面積が大きく、ガス化燃焼、吸熱分解が急速に進行し、瞬間的なガス発生量が増大する。このとき、金属水酸化物の脱水吸熱反応に伴う温度低下は、繊維集合体の燃焼熱により抑制されるので、繊維集合体の燃焼の遅延は回避することができる。よって、これらの２重の反応の加速効果により、投入後、爆発的に、スラグの撹拌力、フォーミングの泡に対する破泡力を高めることができる。
【００２８】
従って、本発明のフォーミング抑制用成形体は、保管中や搬送中に圧潰され難い程度の十分な強度を有し、従来のフォーミング抑制剤に比べ、投入後、瞬発的に多量のガスを発生させることが可能であり、優れた気泡排出作用を発揮することができる。
【００２９】
「可燃性繊維が結合した繊維集合体」は、繊維同士が互いに結合していれば良く、粘土質は必須ではない。繊維集合体は、繊維間に空隙や空間を有する「多孔質体」であり、木質繊維、竹質繊維等の可燃性繊維を好適に使用することができる。木質繊維に含まれるリグニンは繊維同士を結合する結着作用を有しているため有効である。「金属水酸化物を含む粒子」は、金属水酸化物単独であってもよく、樹脂は任意成分である。
【００３０】
前記フォーミング抑制用成形体において、前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であれば、反応性が良好である。また、金属水酸化物を含む粒子が、気孔の多い繊維集合体に分散して固定されているので、反応性に優れており、金属水酸化物を含む粒子が排気手段によって吸引されてしまい、フォーミング抑制すべき箇所に到達できないという問題を回避することができる。
【００３１】
また、フォーミング抑制用成形体において、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物（換算）の含有率が１０重量％以上４０重量％以下であることにより、当該フォーミング抑制用成形体は所定の強度を確保することができるので、当該フォーミング抑制用成形体を保管したり、搬送したりしているときなどに圧潰が発生しない。
【００３２】
前記フォーミング抑制用成形体において、可燃性繊維が結合した繊維集合体は製紙スラッジであることが望ましい。ここで、製紙スラッジとは、製紙工程（木材チップ、パルプ、古紙から紙を製造する工程）において、紙を形成することができずに、排水中に流失した短繊維や無機物を濃縮し、脱水して得られる産業廃棄物であり、主成分はセルロースを含む繊維と粘土質である。
【００３３】
ここで、前記フォーミング抑制用成形体においては、前記金属水酸化物を含む粒子に含まれる金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムから選択される１以上とすることができる。
【００３４】
この場合、前記金属水酸化物を含む粒子は、前記金属水酸化物を含む合成樹脂材の粉砕粒子とすることができる。
【００３５】
また、前記金属水酸化物を含む粒子を含む合成樹脂材として、人工大理石、電気機器を形成する難燃性プラスチック若しくは電線の難燃性被覆材から選択される１以上を用いることができる。ここで、人工大理石とは、アクリル樹脂やポリエステル樹脂を主成分とした人工素材であり、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムなどを含んでいる。人工大理石は、天然大理石の代用品として、キッチンの流しや洗面台、風呂などに広く使用されている材料である。
【００３６】
一方、前記フォーミング抑制用成形体においては、前記金属水酸化物を含む粒子として、硫酸バンドやＰＡＣなどの無機凝集剤の製造工程で排出される金属水酸化物を含むスラッジを用いることもできる。
【実施例】
【００３７】
以下、図１〜図６を参照しながら、本発明の実施例であるフォーミング抑制用成形体について説明する。なお、フォーミング抑制用成形体の原料となる廃棄物の種類、あるいは、原料に含有される金属水酸化物によって、数値は異なるので、本実施例はあくまでも傾向を示す一例である。即ち、本実施例に係るフォーミング抑制剤は、本発明のフォーミング抑制用成形体を例示するものであり、本発明のフォーミング抑制用成形体は本実施例に限定されない。
【００３８】
図１は、製紙スラッジと、金属水酸化物を多く含む産業廃棄物の１つである人工大理石の熱重量・示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）結果を示すグラフである。なお、熱重量・示差熱分析は、雰囲気の温度を一定速度で上昇させていったときに、試料の重量（質量）及び試料の温度が、どのように変化するかを測定し、リファレンスに対する温度差により、発熱反応であるか、吸熱反応であるかを分析する方法である。
【００３９】
図１を見ると、製紙スラッジは３００℃付近からの発熱反応が支配的な特性を示しており、リファレンスに比べ高い温度を示す。人工大理石は２５０℃付近から３５０℃付近において吸熱脱水反応が支配的な特性を示し、３５０℃以上の樹脂部のガス化燃焼では発熱反応に転じるが、この吸熱量が大きいので、製紙スラッジと比較してリファレンスとの温度差が小さくなっている。
また、図１に示すグラフから、人工大理石は２００℃から６００℃の領域において大きな重量変化が生じる場合に、リファレンスと比べて、温度が大幅に低下した後、急激に温度が上昇しており、吸熱反応が終了してから発熱反応となることが分かる。これに対し、製紙スラッジは、この領域（２００℃から６００℃の領域）では温度の低下はごくわずかであり、発熱反応が支配的であることを示している。製紙スラッジは、炭酸カルシウムも含有しているため、９００℃付近で炭酸カルシウムの脱ガス反応（吸熱反応）が生じている。最終的には、人工大理石、製紙スラッジの双方とも６０重量％前後の重量減少となっている。
【００４０】
金属水酸化物を多量に含む人工大理石のガス発生総量は、計算値によれば、製紙スラッジの約２倍であるが、温度低下による反応の自己抑制によりピーク値は抑えられる。一方、製紙スラッジは、それ自体のガス発生とともに発熱により人工大理石の吸熱脱水を促進させる効果があると考えている。また、これらの混合物は、どこかの混合比で発生ガスのピーク値は最大となるはずである。そこで、混合比を変えたフォーミング抑制用成形体の試料を作り、燃焼の状態を数値化することにより、この最大となる混合比、及び、混合により単体で使用するより効果が上がっている領域を特定する試験を行った。
【００４１】
ここで、図２に基づいて、フォーミング抑制用成形体の製造工程について説明する。図２に示すように、人工大理石を破砕して得られた人工大理石の粉粒体１と、製紙工場から排出される製紙スラッジ２とを混合装置３において混合する。
【００４２】
この後、人工大理石の粉粒体１と製紙スラッジ２との混合物を成形装置４に投入して成形すると、ペレット状のフォーミング抑制用成形体５が得られる。フォーミング抑制用成形体５のサイズ、形状は限定しないが、一般的には、外径が１０ｍｍ程度で、長さが２０ｍｍ程度の略円柱形状のペレットから、外径が５０ｍｍ〜６０ｍｍで、長さが５０ｍｍ〜６０ｍｍの多角柱体（あるいは軸心方向の貫通孔を有する多角形体）であることが多い。
【００４３】
［試験方法］
図２に示す製造工程を経て得られたフォーミング抑制用成形体５を試料Ｓとして、図３に示すような試験設備１０を使用して試験を行った。具体的には、スラグの代わりにスラグに似た特性を有するガラスを収容した坩堝１２を１４５０℃の縦型筒状の電気炉１１に入れて加熱することによってガラスを溶融させ、この坩堝１２内に試料Ｓを投入したときに発生するガスをガス吸引ノズル１４で吸引し、ガス中に含まれるＣＯ濃度をガス分析器１３で測定した。ガスの採取は、すべて同じノズル位置、同じ時間計測を行った。準備した試料は次の通りである。試料２〜５で使用した人工大理石の粉末は、人工大理石を粉砕し、これを０．５ｍｍの篩で篩分し、前記篩を通過した十分に小さいものである。また、試料Ｓは、図２に示すペレット状のフォーミング抑制用成形体５と同様、全て１粒の成形体に形成されている。なお、人工大理石粉末の混合割合を５０重量％とすると、試料である成形体の強度が低くなったので、下記の試料においては、混合上限値を４０重量％としている。
【００４４】
試料１  製紙スラッジ１００重量％
試料２  製紙スラッジ９０重量％  人工大理石粒子１０重量％
試料３  製紙スラッジ８０重量％  人工大理石粒子２０重量％
試料４  製紙スラッジ７０重量％  人工大理石粒子３０重量％
試料５  製紙スラッジ６０重量％  人工大理石粒子４０重量％
試料６  人工大理石粒子１００重量％
測定ガス  ＣＯ，ＮＯ
【００４５】
試料中の樹脂及び繊維集合体の燃焼ガスの評価は、ガス分析器１３で測定したＣＯ量で評価した。また、人工大理石粒子中に含まれる水酸化アルミニウムが脱水反応を起こす際の温度低下を、製紙スラッジを配合することによって抑制することができたか否かを調べる手段として、ガラス温度を直接測定することはできないため、排ガス中のＮＯ量を調べた。ＮＯは、燃焼温度が高温であるほど多く発生するため、排ガス中のＮＯ量を調べることにより、燃焼温度の推定・比較が可能である。
【００４６】
［試験結果］
前記試験によって得られた測定値の平均値をグラフにすると、図４並びに図５に示すような結果となる。図４に示す、ＣＯ濃度と、人工大理石粒子混合率（製紙スラッジ混合率）と、の関係を示すグラフを見ると、混合したものは、人工大理石粒子混合率の増加に応じて右肩上がりの傾向を示し、人工大理石の何倍もの高い燃焼性を持つ物質を混合したように、その傾きは大きい。ただし、人工大理石粒子の混合率が３０重量％並びに４０重量％の場合はほぼ同じ結果となっている。
【００４７】
図４に示すグラフから分ることは以下（１）〜（４）に示す通りである。
（１）人工大理石粒子の方が製紙スラッジよりＣＯ発生量が多い。
（２）製紙スラッジに人工大理石の破砕粒子を混合した試料は製紙スラッジよりＣＯ発生量は多く、人工大理石粒子の混合率が大であるほど、発生するＣＯ濃度も高い。
（３）試料のＣＯ濃度／人工大理石粒子混合率（分布近似直線の傾き）によれば、混合率１００重量％のＣＯ濃度は、混合していない人工大理石のＣＯ濃度より大幅に大きい。
（４）人工大理石粒子の混合率は１０重量％以上４０重量％の範囲が好適である。
【００４８】
また、図５に示す、ＮＯ濃度と、人工大理石粒子混合率（製紙スラッジ混合率）との関係を示すグラフを見ると、人工大理石１００重量％のときのＮＯの数値が最も低く、製紙スラッジ１００重量％のときの数値の方が高くなっているのが分かる。混合品は、図５に示すグラフにおいて、製紙スラッジの混合率１００重量％の点（●）と、人工大理石粒子混合率１００重量％の点（■）と、を結ぶ仮想直線付近に分布しており、混合率に応じた反応温度となり、人工大理石粒子よりも大幅な温度上昇が実現できていることが分かる。この結果は、製紙スラッジの燃焼に基づく熱供給により、金属水酸化物を含む粒子の吸熱脱水反応に起因する温度低下を回避することができたことを裏付けるものである。
【００４９】
なお、有機物を含まない硫酸バンドやＰＡＣ等の凝集剤のスラッジを繊維集合体（例えば、製紙スラッジ）と混合する場合は、後述する実施例で使用した人工大理石中の金属水酸化物の含有率が約６０重量％であるのに対し、前記凝集剤のスラッジは金属水酸化物の含有率がほぼ１００重量％であるため、４０重量％×０．６＝２４重量％までの範囲にて前述と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
しかしながら、前記凝集剤のスラッジを使用した場合、前述した、人工大理石粒子を混合した場合における樹脂の燃焼による温度の増加はないため、頭打ちする混合比は低くなる。なお、前記凝集剤のスラッジを頭打ちする量以上に入れた場合、ピークは同じ程度に抑えられるが、反応が抑制される分、持続性は向上する。
【００５１】
次に、フォーミング抑制用成形体の空隙構造、細粒による表面積増大効果を確認する試験を行った。本実施例は金属水酸化物を多く含む人工大理石の砕片を粒子、粉末にして製紙スラッジに混入して成型したものである。
【００５２】
一般的に、ガス化反応、燃焼反応及び熱の授受は粒子や粉末の表面で行われるために、反応を早くしようとすると、粒子や粉末の表面積を増やしてやればよい。このため粒子の粒度によっても、その反応の速さは変わるはずである。
【００５３】
但し、人工大理石成型体における金属水酸化物のように樹脂中に練り込んでしまうと、その塊の表面積のみとなり、練り込まれた粒子の粒径の差異による表面積の差はなくなってしまう。従って、この効果を確認することは、粒子全体あるいは多くの部分で反応が進んでいることの確認にもなる。
【００５４】
そこで、製紙スラッジを利用することによる構造上の利点と、微細粒であるほど反応が速やかに行われることを確認することを目的として試験を行った。
【００５５】
［試験方法］
試験設備及び測定内容は、前述したＣＯやＮＯの測定実験の場合と同じである。ただし、試料として、以下のものを使用した。試料の混合比は製紙スラッジ７０重量％、人工大理石粒子３０重量％である。混合する人工大理石の粒子の大きさ（粒径）については、篩によって仕分け、以下のような３段階とした。
【００５６】
試料１  ３ｍｍの目開きの篩を通り２ｍｍの篩で残ったもの
試料２  ２ｍｍの目開きの篩を通り０．８３ｍｍの篩で残ったもの
試料３  ０．５ｍｍの目開きの篩を通ったもの
【００５７】
［試験結果］
図６に示すグラフを見ると、人工大理石粒子の粒径が大きいほど、右肩下がりのほぼ直線状になっているのが分かる。このグラフから人工大理石の量が同じであれば、その粒子の粒径が小さい方が、より急激な反応が発生していること、人工大理石粒子の粒径が小さいほど激しく燃えることを示している。即ち、人工大理石は塊状の物より、細粒状の方が反応性が良いということを示している。
【００５８】
人工大理石粒子の混合率はいずれの試料も同じ３０重量％であることから考えると、粒径０．５ｍｍと粒径２．５ｍｍとの間において、それほど大きな差は出ないはずである。しかし、前記試験によれば、明らかに粒径の小さい方がＣＯ濃度が高くなるという結果が得られた。このことは、試料の内部でも反応が進行し、散在している人工大理石の粒子の多くが反応することにより、反応の表面積の差が広がり、粒径による違いがこれほど大きくなることを示していると考えられる。
【００５９】
以上のことより、人工大理石粒子と、製紙スラッジとを混合し、成型して得られるフォーミング抑制用成形体については、
人工大理石の粒子の粒径が１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
人工大理石の粒子と製紙スラッジの合計重量を１００重量％としたときに、製紙スラッジの割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、金属水酸化物（換算）の含有率が、１０重量％以上４０重量％以下であるものが、従来のフォーミング抑制剤に比べ、投入後、瞬発的に多量のガスを発生させることが可能であり、優れた気泡排出作用を発揮することが分かる。また、前述した構成を有するフォーミング抑制用成形体は、保管中や搬送中に圧潰され難い程度の強度を有している。
【００６０】
次に、人工大理石粒径別の混合率と、試料の圧縮強度（試料長さ１ｍｍあたり圧縮破壊強度）と、の関係を調べると図７に示すグラフが得られた。図７を見ると、人工大理石粒子の粒径の大小による明確な差は生じなかったが、人工大理石粒子の混合率が大きくなると、圧縮強度は右肩下がりに低くなることが分かる。また、図７に示すグラフ中の測定点のデータより求めた近似直線によれば、人工大理石粒子の混合率が５０重量％以上になると、図７のグラフ中の横方向の破線で示す必要強度ラインを下回る可能性があることが分かった。
【００６１】
次に、試料中に含まれる細孔直径と細孔容積との関係を調べると、図８に示すようなグラフが得られた。また、人工大理石に含まれる細孔直径と細孔容積との関係を調べると、図９に示すようなグラフが得られた。なお、前記試料に含まれる人工大理石粒子の粒径は、破砕後、２ｍｍのメッシュを通過したもの（粒径分布はブロード）であり、人工大理石粒子の混合率は３０重量％であり、製紙スラッジの混合率は５０重量％である。
【００６２】
図８，図９に示すグラフをみると、前記試料は明らかに多孔質であり、人工大理石粒子は緻密な構造であることが分かる。また、前記試料が多孔質構造であることにより、燃焼ガスなどの高温ガスが内部へ入り込むことが容易となり、前記試料の内部においても反応が進行する結果、投入後の瞬発的な反応が可能になっていると考えられる。
【００６３】
なお、前述したフォーミング抑制用成形体は、本発明に係るフォーミング抑制用成形体を例示するものであり、本発明に係るフォーミング抑制用成形体は前述したフォーミング抑制用成形体に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るフォーミング抑制用成形体は、金属の精錬工程で生じるスラグのフォーミング現象の抑制手段として、金属精錬業などの各種産業分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  人工大理石粒子
２  製紙スラッジ
３  混合装置
４  成形装置
５  フォーミング抑制用成形体
１０  試験装置
１１  電気炉
１２  坩堝
１３  ガス分析器
１４  ガス吸引ノズル
Ｓ  試料
【図１】
2018172730.tif 000003
【図２】
2018172730.tif 000004
【図３】
2018172730.tif 000005
【図４】
2018172730.tif 000006
【図５】
2018172730.tif 000007
【図６】
2018172730.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月1日(2017.12.1)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成されるフォーミング抑制用成形体であって、
前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子と前記繊維集合体の合計重量を１００重量％としたときに、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物を含む粒子の含有率が１０重量％以上４０重量％以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子が、人工大理石の粉砕粒子または無機凝集剤の製造工程で排出される金属水酸化物を含むスラッジであり、
当該フォーミング抑制用成形体の形状が、円柱形状のペレット状、多角柱体または軸心方向の貫通孔を有する多角形体であることを特徴とするフォーミング抑制用成形体。
【請求項２】
可燃性繊維が結合した繊維集合体が、製紙スラッジである請求項１記載のフォーミング抑制用成形体。
【請求項３】
前記金属水酸化物を含む粒子に含まれる金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウムから選択される１以上である請求項１または２記載のフォーミング抑制用成形体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（１）可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成されるフォーミング抑制用成形体であって、
前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子と前記繊維集合体の合計重量を１００重量％としたときに、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物を含む粒子の含有率が１０重量％以上４０重量％以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子が、人工大理石の粉砕粒子または無機凝集剤の製造工程で排出される金属水酸化物を含むスラッジであり、
当該フォーミング抑制用成形体の形状が、円柱形状のペレット状、多角柱体または軸心方向の貫通孔を有する多角形体であることを特徴とするフォーミング抑制用成形体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明のフォーミング抑制剤は、可燃性繊維が結合した繊維集合体と、当該繊維集合体に分散した金属水酸化物を含む粒子とから構成されるフォーミング抑制用成形体であって、
前記金属水酸化物を含む粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子と前記繊維集合体の合計重量を１００重量％としたときに、前記繊維集合体の割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、前記金属水酸化物を含む粒子の含有率が１０重量％以上４０重量％以下であり、
前記金属水酸化物を含む粒子が、人工大理石の粉砕粒子または無機凝集剤の製造工程で排出される金属水酸化物を含むスラッジであり、
当該フォーミング抑制用成形体の形状が、円柱形状のペレット状、多角柱体または軸心方向の貫通孔を有する多角形体である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
以上のことより、人工大理石粒子と、製紙スラッジとを混合し、成型して得られるフォーミング抑制用成形体については、
人工大理石の粒子の粒径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
人工大理石の粒子と製紙スラッジの合計重量を１００重量％としたときに、製紙スラッジの割合が４５重量％以上９０重量％以下であり、且つ、
当該フォーミング抑制用成形体における、金属水酸化物を含む粒子の含有率が、１０重量％以上４０重量％以下であるものが、従来のフォーミング抑制剤に比べ、投入後、瞬発的に多量のガスを発生させることが可能であり、優れた気泡排出作用を発揮することが分かる。また、前述した構成を有するフォーミング抑制用成形体は、保管中や搬送中に圧潰され難い程度の強度を有している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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