(57)【要約】【課題】アスベストを分解するとともに、分解後の生成物を利用できる、ケイ酸塩鉱物の分解方法を提供する。【解決手段】ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化物と、金属酸化物とを含む第２の混合物を分解生成物とすることを含む。ケイ酸塩鉱物としては、アスベストを用いることができる。この場合、上記反応は、下記の反応を含む。ｍ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｍ１２Ｂ２Ｏ３＋ｍ１３Ｍｇ→ｍ１８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ１４ＭｇＢ２＋ｍ１５ＳｉＢ６＋ｍ１６ＭｇＯ                                                          ＋ｍ１７Ｈ２Ｏ【選択図】図１
2008271997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化物と、金属酸化物とを含む第２の混合物を分解生成物とすることを含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の混合物は、前記金属の酸化物を含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
【請求項３】
請求項１において、前記金属は、Ａｌ、Ｚｎ、ＭｇおよびＣａのうちの少なくとも１つから選ばれる、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
【請求項４】
請求項１において、前記ホウ化物は、ホウ化金属、ホウ化ケイ素および複ホウ化物の少なくともいずれかを含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
【請求項５】
請求項１において、前記ケイ酸塩鉱物は、アスベストを含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
【請求項６】
請求項１において、前記反応は、下記の式の反応を含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
ｍ１ＸａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｍ２Ｂ２Ｏ３＋ｍ３Ｍ
→ｍ８（Ｘ１，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ４Ｘ２ｅＢｆ＋ｍ５ＳｉｇＢｈ＋ｍ６ＭｉＯｊ
＋ｍ７Ｈ２Ｏ
ただし、式中、Ｘは、少なくとも１種類の金属であり、Ｘ１およびＸ２は、それぞれ前記Ｘに含まれる少なくとも１種類の金属であり、ｍ１〜ｍ８は、それぞれ係数であり、Ｍは、金属であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、αは、それぞれ正の数である。
【請求項７】
請求項１において、前記ケイ酸塩鉱物は、クリソタイルを含み、前記金属は、マグネシウムを含み、前記反応は、下記の式の反応を含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
ｍ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｍ１２Ｂ２Ｏ３＋ｍ１３Ｍｇ
→ｍ１８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ１４ＭｇＢ２＋ｍ１５ＳｉＢ６＋ｍ１６ＭｇＯ
＋ｍ１７Ｈ２Ｏ
ただし、式中、ｍ１１〜ｍ１８は、それぞれ係数であり、αは、正の数である。
【請求項８】
請求項１において、前記第１の混合物を５００〜１２００℃に加熱し、粒状または粉状の前記第２の混合物を得る、ケイ酸塩鉱物の分解方法。
【請求項９】
ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化金属を含む生成物を生成することを含む、ホウ化金属の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記第１の混合物は、さらに、第１の金属酸化物を含み、
前記ホウ化金属を含む生成物は、第１のホウ化金属と、第２のホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、第２の金属酸化物とを含む、ホウ化金属の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、前記ケイ酸塩鉱物は、アスベストを含む、ホウ化金属の製造方法。
【請求項１２】
請求項９において、前記第１の混合物は、さらに、第１の金属酸化物を含み、前記反応は、下記の式の反応を含む、ホウ化金属の製造方法。
ｎ１ＸａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｎ２Ｍ１ｋＯｍ＋ｎ３Ｂ２Ｏ３＋ｎ４Ｍ２
→ｎ１０（Ｘ１，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ５Ｘ２ｅＢｆ＋ｎ６ＳｉｇＢｈ＋ｎ７Ｍ１ｎＢｐ
＋ｎ８Ｍ２ｑＯｒ＋ｎ９Ｈ２Ｏ
ただし、式中、Ｘは、少なくとも１種類の金属であり、Ｘ１およびＸ２は、それぞれ前記Ｘに含まれる少なくとも１種類の金属であり、ｎ１〜ｎ１０は、それぞれ係数であり、Ｍ１およびＭ２は、それぞれ金属であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒ、αは、それぞれ正の数である。
【請求項１３】
請求項１０において、前記ケイ酸塩鉱物は、クリソタイルを含み、前記金属は、マグネシウムを含み、前記第１の金属酸化物は、酸化チタンを含み、前記反応は、下記の式の反応を含む、ホウ化金属の製造方法。
ｎ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｎ１２ＴｉＯ２＋ｎ１３Ｂ２Ｏ３＋ｎ１４Ｍｇ
→ｎ１０（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ１５ＭｇＢ２＋ｎ１６ＳｉＢ６＋ｎ１７ＴｉＢ２
＋ｎ１８ＭｇＯ＋ｎ１９Ｈ２Ｏ
ただし、式中、ｎ１０〜ｎ１９は、それぞれ係数であり、αは、正の数である。
【請求項１４】
ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化ケイ素を含む生成物を生成することを含む、ホウ化ケイ素の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記ケイ酸塩鉱物は、アスベストを含む、ホウ化ケイ素の製造方法。
【請求項１６】
ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を、前記金属による金属還元反応を用いて反応させ、ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む生成物を生成することと、
前記生成物を焼結してセラミックにすることとを含む、セラミックの製造方法。
【請求項１７】
加熱炉と、
ケイ酸塩鉱物と酸化ホウ素と金属とを含む第１の混合物を搭載し、前記加熱炉を通過する搬送手段と、
加熱により生成された、ホウ化金属とホウ化ケイ素と金属酸化物とを含む第２の混合物を前記搬送手段から排出する手段とを有する、ケイ酸塩鉱物分解システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスベストなどのケイ酸塩鉱物を分解する際に好適な方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、アスベスト問題は最大の環境問題のひとつとして緊急性の高い課題である。アスベストは天然の繊維状ケイ酸塩鉱物で、日本では、石綿（いしわた・せきめん）とも呼ばれている。アスベストは、蛇紋石類のクリソタイル（白石綿）、角閃石系のクロシドライト（青石綿）、アモサイト（茶石綿）、アンソフィライト、トレモライト、アクチノライトに分類される。
【０００３】
日本で使用されるアスベストは、カナダ、南アフリカ、ジンバブエ、ロシア、ブラジルなどからの輸入に頼ってきた。日本国内では、とくに輸入の途絶えた第二次世界大戦中に、北海道、九州など各地で鉱床開発が行われたが、年間１万トンを超えることはなく、１９４６年頃にはほとんどの鉱山が閉鎖された。
【０００４】
アスベストの輸入量は１９６０年代から増加し、とりわけ７０年代から８０年代にかけての増加が著しく、１９７４年に３５．２万トンというピークに達した。減少傾向を示すのは９０年代以降だが、日本は、世界有数のアスベスト使用大国であった。１９３０年以降の累積輸入量は、約１千万トンにものぼる。日本の業界では、１９７８年にはクロシドライトを、１９９３年にはアモサイトを使用中止したとされており、輸入量のほとんどはクリソタイルであった。
【０００５】
わが国のアスベスト規制は、当初は、労働者の塵肺予防という観点からのものだけだったが、１９７５年に特定化学物質など障害予防規則が改正され、発がん物質としても規制されることとなり、吹き付け作業が原則として禁止された。
【０００６】
アスベストの特性は、繊維状で紡織性を有すること、耐熱性に優れていること、曲げや引っ張りに強いこと、耐薬品性に優れること、熱・電気絶縁性を有していることなどが挙げられる。これらの特性を生かして、実に多種多様に使用され、最盛期には３千種類以上の用途があった。建材製品に９３％、工業製品に５．６％、摩擦材関係３．９％、その他１．７％となっている。使用分野でみても、建造物材料が９２％、自動車が３．６％となっている。
【０００７】
アスベストが起こす健康障害には、主に６種類がある。６種類とは、悪性中皮腫、肺がん、アスベスト肺、胸膜肥厚斑、良性石綿胸水、および糜爛性胸膜肥厚である。６つの病気に共通した特徴は、初めてアスベストを吸入してから、平均数十年前後の潜伏期があることである。吸入してから２０〜３０年の間は、症状も病気も全くない人が多く、この時期に心配で検査を行っても所見はない。以上は平均で、２０歳に初曝露で３０歳になって発症したケースや、２６歳初曝露で８６歳に発症したケースも報告されている。今後は治る病気となる可能性が高いが、現状では極めて治りにくい病気が多いのも特徴である。アスベスト肺は、職業で１０年以上アスベストを高濃度に吸入した場合に起こるのがほとんどである。その他の５疾患は、より低濃度や短期間でも生じることがある。アスベスト作業は工場の端であったが、自分には関係ないと思っている人が吸入していたという場合もある。現在では、６疾患すべてが労災保険により補償が受けられるようになった。
【０００８】
アスベストは、そこにあること自体が直ちに問題なのではなく、飛び散ること、吸い込むことが問題となるため、労働安全衛生法や大気汚染防止法、廃棄物の処理及び清掃に関する法律などで予防や飛散防止等が図られている。中でも吹付けアスベストは飛散しやすく、人体に悪影響を与えるものとして認められている。それに伴い２００５年７月、日本はアスベストの除去を指針に掲げた。
【０００９】
特許文献１には、アスベストの無害化方法が開示されている。この方法では、繊維状アスベストと酸化カルシウム成分を含有するセメントを有する複合材を、塩化カルシウムを含有する反応液に浸漬した後、６００℃〜８００℃に加熱して、アスベスト化合物中のＭｇとＳｉの化学結合を切断している。これにより、繊維状アスベストは、粒状または粉状に分解される。
【特許文献１】特許第３７４７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願では、先に述べた状況を鑑み、アスベストおよびそれを含むケイ酸塩鉱物を分解するとともに、分解後の生成物を再利用できる、ケイ酸塩鉱物の分解方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化物と、金属酸化物とを含む第２の混合物を分解生成物とすることを含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法である。
【００１２】
この方法において、第１の混合物は、上記金属の酸化物を含んでいてもよい。反応を穏やかにできる可能性がある。
【００１３】
この方法では、上記金属は、Ａｌ、Ｚｎ、ＭｇおよびＣａのうちの少なくとも１つから選ばれることが好ましい。
【００１４】
この方法において、ホウ化物は、たとえば、ホウ化金属、ホウ化ケイ素、複ホウ化物などを含む。
【００１５】
この方法において、ケイ酸塩は、アスベストやカオリナイトなどを含む。アスベストは、蛇紋石類のクリソタイル（白石綿）と、角閃石系のクロシドライト（青石綿）と、アモサイト（茶石綿）と、アンソフィライトと、トレモライトと、アクチノライトとを含み、ケイ酸塩鉱物に含まれる。
【００１６】
この方法は、ケイ酸塩鉱物を、下記（０）式のように分解することを含む。
ｍ１ＸａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｍ２Ｂ２Ｏ３＋ｍ３Ｍ
→ｍ８（Ｘ１，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ４Ｘ２ｅＢｆ＋ｍ５ＳｉｇＢｈ＋ｍ６ＭｉＯｊ
＋ｍ７Ｈ２Ｏ・・・（０）
式（０）中、Ｘは、少なくとも１種類の金属であり、Ｘ１およびＸ２は、それぞれＸに含まれる少なくとも１種類の金属（金属組成、金属原子）であり、ｍ１〜ｍ８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍは、金属（金属組成、金属原子）であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、αは、それぞれ正の数である。
【００１７】
この方法において、上記反応は、下記（１）式の反応を含む。
ｍ１ＭｇａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｍ２Ｂ２Ｏ３＋ｍ３Ｍ
→ｍ８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ４ＭｇｅＢｆ＋ｍ５ＳｉｇＢｈ＋ｍ６ＭｉＯｊ
＋ｍ７Ｈ２Ｏ・・・（１）
式（１）中、ｍ１〜ｍ８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍは、金属であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、αは、それぞれ正の数である。
【００１８】
ケイ酸塩鉱物は、アスベストの一種であるクリソタイルを含む。上記金属は、少なくともマグネシウムを含む。この場合、上記反応は、下記（２）式の反応を含む。下記（２）式は、上記（１）式の一例である。
ｍ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｍ１２Ｂ２Ｏ３＋ｍ１３Ｍｇ
→ｍ１８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ１４ＭｇＢ２＋ｍ１５ＳｉＢ６＋ｍ１６ＭｇＯ
＋ｍ１７Ｈ２Ｏ・・・（２）
式（２）中、ｍ１１〜ｍ１８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、αは、正の数である。
【００１９】
また、この方法では、第１の混合物を比較的低温の５００〜１２００℃程度、例えば７００℃前後に加熱することにより、粒状または粉状の第２の混合物を得ることが可能である。
【００２０】
本発明の他の態様は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化金属を含む生成物を生成することを含む、ホウ化金属の製造方法である。この方法では、ケイ酸塩鉱物は、アスベストを含むものであってもよい。
【００２１】
また、この方法では、第１の混合物が、さらに、第１の金属酸化物を含む場合、ホウ化金属を含む生成物は、第１のホウ化金属と、第２のホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、第２の金属酸化物とを含むようになる。
【００２２】
ケイ酸塩鉱物は、アスベストを含む。第１の混合物が、さらに、第１の金属酸化物を含む場合、上記反応は、下記（３）式を含む。
ｎ１ＸａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｎ２Ｍ１ｋＯｍ＋ｎ３Ｂ２Ｏ３＋ｎ４Ｍ２
→ｎ１０（Ｘ１，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ５Ｘ２ｅＢｆ＋ｎ６ＳｉｇＢｈ＋ｎ７Ｍ１ｎＢｐ
＋ｎ８Ｍ２ｑＯｒ＋ｎ９Ｈ２Ｏ・・・（３）
式（３）中、Ｘは、少なくとも１種類の金属（金属組成、金属原子）であり、Ｘ１およびＸ２は、それぞれＸに含まれる少なくとも１種類の金属（金属組成、金属原子）であり、ｎ１〜ｎ１０は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍ１およびＭ２は、それぞれ金属（金属組成、金属原子）であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒ、αは、それぞれ正の数である。
【００２３】
上記（３）式は、下記（４）式の反応を含む。
ｎ１ＭｇａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｎ２Ｍ１ｋＯｍ＋ｎ３Ｂ２Ｏ３＋ｎ４Ｍ２
→ｎ１０（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ５ＭｇｅＢｆ＋ｎ６ＳｉｇＢｈ＋ｎ７Ｍ１ｎＢｐ
＋ｎ８Ｍ２ｑＯｒ＋ｎ９Ｈ２Ｏ・・・（４）
式（４）中、ｎ１〜ｎ１０は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍ１およびＭ２は、それぞれ金属（金属組成、金属原子）であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒ、αは、それぞれ正の数である。
【００２４】
なお、第１の金属酸化物としては、Ｍ１ｋＯｍと置換して、Ｍ３ｋＭ４ｌＯｍ（ただし、Ｍ３およびＭ４は、それぞれ金属（金属組成、金属原子）であり、ｋ、ｌ、ｍは、それぞれ正の数である）を用いてもよい。
【００２５】
この方法において、ケイ酸塩鉱物が、クリソタイルを含み、上記金属が、マグネシウムを含み、第１の酸化物が、酸化チタンを含む場合、上記反応は、下記（５）式の反応を含む。
ｎ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｎ１２ＴｉＯ２＋ｎ１３Ｂ２Ｏ３＋ｎ１４Ｍｇ
→ｎ１０（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ１５ＭｇＢ２＋ｎ１６ＳｉＢ６＋ｎ１７ＴｉＢ２
＋ｎ１８ＭｇＯ＋ｎ１９Ｈ２Ｏ・・・（５）
ただし、式（５）中、ｎ１０〜ｎ１９は、それぞれ係数（０または正の数）であり、αは、正の数である。
【００２６】
本発明のさらに他の態様は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化ケイ素を含む生成物を生成することを含む、ホウ化ケイ素の製造方法である。この方法では、ケイ酸塩鉱物は、アスベストを含むものであってもよい。
【００２７】
本発明のさらに他の態様は、セラミックの製造方法である。この製造方法は、以下の工程を含む。
（ｉ）ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を、上記金属による金属還元反応（式（３）から（５）を含む）を用いて反応させ、ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む生成物を生成する工程
（ｉｉ）生成物を焼結してセラミックにする工程
【００２８】
本発明のさらに他の態様は、加熱炉と、ケイ酸塩鉱物と酸化ホウ素と金属とを含む第１の混合物を搭載し、加熱炉を通過する搬送手段と、加熱により生成された、ホウ化金属とホウ化ケイ素と金属酸化物とを含む第２の混合物を搬送手段から排出する手段とを有する、ケイ酸塩鉱物分解システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
第１の実施形態は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む第２の混合物を分解生成物とすることを含む、ケイ酸塩鉱物の分解方法である。
【００３０】
この方法は、ケイ酸塩鉱物を、下記（０）式のように分解することを含む。
ｍ１ＸａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｍ２Ｂ２Ｏ３＋ｍ３Ｍ
→ｍ８（Ｘ１，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ４Ｘ２ｅＢｆ＋ｍ５ＳｉｇＢｈ＋ｍ６ＭｉＯｊ
＋ｍ７Ｈ２Ｏ・・・（０）
式（０）中、Ｘは、少なくとも１種類の金属であり、Ｘ１およびＸ２は、それぞれＸに含まれる少なくとも１種類の金属（金属組成、金属原子）であり、ｍ１〜ｍ８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍは、金属（金属組成、金属原子）であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、αは、それぞれ正の数である。
【００３１】
この方法によれば、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を、反応させることにより、ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む第２の混合物とすることができる。金属還元反応およびその一種であるテルミット反応、さらにはメタロサーミックリダクション法と称されるものはある。しかしながら、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させることにより、ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む第２の混合物とすること、特に、以下に説明するようにアスベストを分解し、生成物を工業的に利用可能にすることは知られていない。テルミット反応では、金属の反応が爆発的になってしまう場合がある。その際には、用いる金属の酸化物を反応前の試料に混合することにより、反応を穏やかにすることができる。本反応においても、用いる金属の酸化物を反応前の試料（第１の混合物）に適量を含めることにより、反応速度を制御できる。また、本反応において、用いる金属の酸化物を反応前の試料（第１の混合物）に適量を含め、反応を穏やか（マイルド）にした場合、温度が急激に上昇しないため、粒子の微細な生成物（第２の混合物中の組成物、分解生成物）を得ることができる。また、反応が穏やかであるため、安全性も向上する。
【００３２】
この方法において、金属は、還元剤あるいは触媒のような働きをする。このため、第１の混合物を、比較的低温である５００〜８００℃に加熱することにより、ケイ酸塩鉱物が分解され、粒状または粉状の第２の混合物となる。この際、ケイ酸塩鉱物もまた、粒状または粉状となるため、ケイ酸塩鉱物が繊維状である場合、これが粒状または粉状になって、無害化される。
【００３３】
上記反応に用いられる金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）のうちの少なくとも１つから選ばれるものを用いることができる。なお、上記反応に用いられる金属には、上記に限定されず、比較的低温で酸化還元反応に寄与する金属を含めることができる。
【００３４】
この方法は、ケイ酸塩鉱物から製造された繊維状のアスベストの分解に好適である。アスベストは以下のものを含み上記式（０）により分解できる。
クリソタイル：Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８
クロシドライト：Ｎａ（Ｆｅ，Ｍｇ）３Ｆｅ２Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ，Ｆ）２
アモサイト：（Ｆｅ，Ｍｇ）７Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２
アンソフィライト：（Ｍｇ，Ｆｅ）７Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２
トレモライト：Ｃａ２Ｍｇ５Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２
アクチノライト：Ｃａ２（Ｍｇ，Ｆｅ）５Ｓｉ８Ｏ２２（ＯＨ）２
【００３５】
また、アスベストとして最も広く用いられていた、蛇紋石類のクリソタイルを分解する場合、上記反応は、下記（１）式を含むようになる。
ｍ１ＭｇａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｍ２Ｂ２Ｏ３＋ｍ３Ｍ
→ｍ８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ４ＭｇｅＢｆ＋ｍ５ＳｉｇＢｈ＋ｍ６ＭｉＯｊ
＋ｍ７Ｈ２Ｏ・・・（１）
式（１）中、ｍ１〜ｍ８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍは、金属（金属組成、金属原子）であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、αは、それぞれ正の数である。
【００３６】
上記反応の一例は、下記（２）式である。
ｍ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｍ１２Ｂ２Ｏ３＋ｍ１３Ｍｇ
→ｍ１８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ１４ＭｇＢ２＋ｍ１５ＳｉＢ６＋ｍ１６ＭｇＯ
＋ｍ１７Ｈ２Ｏ・・・（２）
式（２）中、ｍ１１〜ｍ１８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、αは、正の数である。
【００３７】
金属としてＭｇまたはＣａを用いると、低温（〜６００℃）での反応が期待される。なお、上記（２）式では、金属としてＭｇを用いているが、金属はＭｇに限定されるものではない。また、金属としてＭｇを用いた還元反応は、マグネシウム還元法とも言われている。なお、マグネシウムの反応が爆発的になってしまう場合がある。その際には、Ｍｇの酸化物であるＭｇＯを反応前の試料（第１の混合物）に混合することにより、反応を穏やかにすることができる。また、ＭｇＯを反応前の試料（第１の混合物）に混合し、反応を穏やか（マイルド）にした場合、温度が急激に上昇しないため、微細な粉末（第２の混合物中の組成物、分解生成物）を得ることができる。また、反応が穏やかであるため、安全性も向上する。
【００３８】
また、上述の反応により得られるホウ化マグネシウムは、ＭｇＢ６だけでなく、ＭｇＢ４やＭｇＢ２、あるいは、これらの混合物となる場合もある。ホウ化ケイ素もまた、ＳｉＢ３だけでなく、ＳｉＢ６、あるいはこれらの混合物となる場合もある（図５参照）。さらに、（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂαや（Ｍｇ，Ｓｉ）ｓＢｔのような構造（複ホウ化物）を含む場合もある。
【００３９】
この方法は、ケイ酸塩鉱物の分解に一般に用いることもできる。たとえば、この方法は、蛇紋石類を含むカオリン−蛇紋石群のフィロケイ酸塩鉱物の分解にも好適である。
【００４０】
カオリン−蛇紋石群のフィロケイ酸塩鉱物の一種であるカオリナイトを分解する場合、上記の反応は、下記（６）式を含むようになる。
ｍ２１Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４＋ｍ２２Ｂ２Ｏ３＋ｍ２３Ｍｇ
→ｍ２８（Ａｌ，Ｓｉ）Ｂβ＋ｍ２４ＡｌＢ２＋ｍ２５ＳｉＢ６＋ｍ２６ＭｇＯ
＋ｍ２７Ｈ２Ｏ・・・（６）
ただし、式（６）中、ｍ２１〜ｍ２８は、それぞれ係数（０または正の数）であり、βは、正の数である。
【００４１】
なお、上記（６）式では、金属としてＭｇを用いているが、金属はＭｇに限定されるものではなく、また、複数種類の金属を含んでいても良い。ただし、金属としてＭｇまたはＣａを用いると、低温（〜６００℃）での反応が期待される。また、ホウ化アルミニウムは、ＡｌＢ２だけでなく、ＡｌＢ６やＡｌＢ１２、あるいは、これらの混合物となる場合もある。ホウ化ケイ素もまた、ＳｉＢ３だけでなく、ＳｉＢ６、あるいはこれらの混合物となる場合もある（図５参照）。さらに、（Ａｌ，Ｓｉ）Ｂβや（Ａｌ，Ｓｉ）ｕＢｖのような構造（複ホウ化物）を含む場合もある。第２の混合物に酸化アルミニウムが混ざる可能性もある。また、第２の混合物にホウ化マグネシウムが混ざる可能性もある。
【００４２】
第２の実施形態は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化金属を含む生成物を生成することを含む、ホウ化金属の製造方法である。
【００４３】
この方法によれば、上記反応式（０）を含む反応により、アスベストなどを含むケイ酸塩鉱物を分解し、ケイ酸塩鉱物に起因するホウ化金属を生成することができる。ホウ化金属は、ハイテクセラミックであり、たとえば、耐熱性のセラミックを形成するための材料、超伝導体（超電導体）用の材料などとしての用途がある。例えば、アスベストを分解する際に生じるＭｇＢ２は、耐熱性のセラミックを形成するための材料だけでなく、超伝導体の材料としても注目されている。
【００４４】
また、この方法によれば、第１の混合物に、さらに、第１の金属酸化物をまぜることにより、ケイ酸塩鉱物に起因する第１のホウ化金属と、第１の金属酸化物に起因する第２のホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、第２の金属酸化物とを含む生成物を得ることができる。これは、所望のホウ化金属を得るために、第１の混合物に、その金属の酸化物を混入させればよいことを示している。この方法によれば、ケイ酸塩鉱物を分解する際に、ケイ酸塩鉱物に起因する第１のホウ化金属だけでなく、第１の金属酸化物に起因する第２のホウ化金属（図５に記載されているようなホウ化物あるいはホウ素を含むセラミック）を同時に、しかも、比較的低温で得ることができる。例えば、ホウ化カルシウム（ＣａＢ６）、ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）、ホウ化チタン（ＴｉＢ２）は、冶金、耐火物、工業用セラミック複合材、電極などの様々な分野で使用され、また、使用が検討されている材料である。
【００４５】
この方法においても、ケイ酸塩鉱物として、アスベストを含むものを用いることができる。ケイ酸塩鉱物としてアスベストを用いることにより、アスベストを無害化して、さらに、生成物を利用することができる。
【００４６】
ケイ酸塩鉱物が、アスベストなどの鉱物の場合であって、第１の混合物が、さらに、第１の金属酸化物を含む場合、上記反応は、下記（３）式の反応を含むようになる。
ｎ１ＸａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｎ２Ｍ１ｋＯｍ＋ｎ３Ｂ２Ｏ３＋ｎ４Ｍ２
→ｎ１０（Ｘ１，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ５Ｘ２ｅＢｆ＋ｎ６ＳｉｇＢｈ＋ｎ７Ｍ１ｎＢｐ
＋ｎ８Ｍ２ｑＯｒ＋ｎ９Ｈ２Ｏ・・・（３）
式（３）中、Ｘは、少なくとも１種類の金属（金属組成、金属原子）であり、Ｘ１およびＸ２は、それぞれＸに含まれる少なくとも１種類の金属（金属組成、金属原子）であり、ｎ１〜ｎ１０は、それぞれ係数（０または正の数）であり、Ｍ１およびＭ２は、それぞれ金属（金属組成、金属原子）であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒ、αは、それぞれ正の数である。
【００４７】
上記（３）式の反応は、下記（４）式の反応を含む。
ｎ１ＭｇａＳｉｂＯｃ（ＯＨ）ｄ＋ｎ２Ｍ１ｋＯｍ＋ｎ３Ｂ２Ｏ３＋ｎ４Ｍ２
→ｎ１０（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ５ＭｇｅＢｆ＋ｎ６ＳｉｇＢｈ＋ｎ７Ｍ１ｎＢｐ
＋ｎ８Ｍ２ｑＯｒ＋ｎ９Ｈ２Ｏ・・・（４）
【００４８】
ホウ化金属として有用なものとしては、たとえば、ホウ化チタン（二ホウ化チタン、ＳｉＢ２）を挙げることができる。ホウ化チタンは、下記（７）式で示される、いわゆる直接反応法により形成することもできる。
Ｔｉ＋２Ｂ→ＴｉＢ２・・・（７）
【００４９】
しかしながら、直接反応法では、２０００℃近くの高温が必要であり、しかも、これによって得られたＴｉＢ２は、粒子径が大きい（６〜１２μｍ）。ＴｉＢ２は、硬度が非常に高いので、粉砕によっても微細化することが難しい。
【００５０】
ケイ酸塩鉱物が、クリソタイルを含み、上記金属が、マグネシウムを含み、第１の酸化物が、酸化チタンを含む場合、上記反応は、下記（５）式の反応を含む。
ｎ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｎ１２ＴｉＯ２＋ｎ１３Ｂ２Ｏ３＋ｎ１４Ｍｇ
→ｎ１０（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｎ１５ＭｇＢ２＋ｎ１６ＳｉＢ６＋ｎ１７ＴｉＢ２
＋ｎ１８ＭｇＯ＋ｎ１９Ｈ２Ｏ・・・（５）
ただし、式（５）中、ｎ１０〜ｎ１９は、それぞれ係数（０または正の数）であり、αは、正の数である。
【００５１】
このようにすることにより、直接反応法を用いなくとも、比較的低温で酸化チタンを原料として、ホウ化チタンを得ることができる。また、比較的低温で反応を進めることにより、微細化されたホウ化チタンを生成できる可能性がある。生成物中のホウ化チタンは、幾つかの方法、例えば、比重差などにより分離することが可能である。また、複合材として、複数の適当な組成を含んだ生成物として使用することも可能である。
【００５２】
本発明の第３の実施形態は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を反応させ、ホウ化ケイ素を含む生成物を生成することを含む、ホウ化ケイ素の製造方法である。
【００５３】
この方法によれば、アスベストなどのケイ酸塩鉱物を分解し、ケイ酸塩鉱物と酸化ホウ素とに起因するホウ化ケイ素を生成することができる。ホウ化ケイ素は、ハイテクセラミックであり、たとえば、高耐熱性のセラミックを形成するための材料などとして注目されている。
【００５４】
この方法においても、ケイ酸塩鉱物として、アスベストを含むものを用いることができる。ケイ酸塩鉱物としてアスベストを用いることにより、アスベストを無害化して、さらに、生成物を利用することができる。
【００５５】
本発明の第４の実施形態は、ケイ酸塩鉱物と、酸化ホウ素と、金属とを含む第１の混合物を、金属による金属還元反応を用いて反応させ、ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む生成物を生成することと、生成物を焼結してセラミックにすることとを含む、セラミックの製造方法である。
【００５６】
ホウ化金属と、ホウ化ケイ素と、金属酸化物とを含む生成物は、分離も可能であるが、分離することなく、これらを焼結することにより、耐熱性の高いセラミックを得ることができる。これらのセラミックは、耐熱性のレンガや耐熱タイルなどとしても用いることができる。
【００５７】
本発明の第５の実施形態は、加熱炉と、搬送手段と、排出する手段とを有するケイ酸塩鉱物分解システムである。搬送手段は、ケイ酸塩鉱物と酸化ホウ素と金属とを含む第１の混合物を搭載し、加熱炉を通過する。排出する手段は、加熱により生成された、ホウ化金属とホウ化ケイ素と金属酸化物とを含む第２の混合物を搬送手段から排出する。このシステムによれば、ケイ酸塩鉱物を大量に分解処理することができ、オートメーション化も可能である。また、分解による生成物を生産する場合も安定した品質の生成物を量産することが可能となる。
【００５８】
（実施例）
クリソタイルの分解を例にとって説明する。この例は、同時に、ホウ化金属の製造方法、ホウ化ケイ素の製造方法でもある。本例では、クリソタイル（Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８）と、酸化ホウ素と、マグネシウム金属（第１の混合物）を反応させ、ホウ化マグネシウムと、ホウ化ケイ素と、酸化マグネシウム（第２の混合物）に分解生成することを試みた。
ｍ１１Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８＋ｍ１２Ｂ２Ｏ３＋ｍ１３Ｍｇ
→ｍ１８（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂα＋ｍ１４ＭｇＢ２＋ｍ１５ＳｉＢ６＋ｍ１６ＭｇＯ
＋ｍ１７Ｈ２Ｏ・・・（２）
【００５９】
図１に、温度と自由エネルギーとの関係を示している。図１に示すように、温度を上げれば、上記（２）式の反応が進むことがわかる。
【００６０】
この反応は、たとえば、以下のようなケイ酸塩鉱物分解システムにおいて行うことができる。図２に、ケイ酸塩鉱物分解システム１ａの一例を示している。この分解システム１ａは、上述したホウ化金属を含む生成物および／またはホウ化ケイ素を含む生成物を製造するシステムとしても使用できる。
【００６１】
ケイ酸塩鉱物分解システム１ａは、チェンバ１１と、チェンバ１１の外側に設けられた加熱炉１２と、第１の混合物１００を搭載し、加熱炉１２を通過するベルトコンベア１３と、加熱により生成された第２の混合物２００をベルトコンベア１３から排出する排出部１４とを有している。チェンバ１１の内部はアルゴンガス（Ａｒ）雰囲気になっている。ベルトコンベア１３は、エアーロック式の入口チェンバ１５を介してアルゴン雰囲気のチェンバ１１の内部に入り、エアーロック式の出口チェンバ１６を介してチェンバ１１から出る。
【００６２】
ベルトコンベア１３には、複数のカーボンボート１７が載せられている。チェンバ１１の外には、第１の混合物１００を溜めておく貯留部１８が設けられている。貯留部１８とチェンバ１１とは、供給部１９によって気密に連結されている。これにより、貯留部１８から一定量の第１の混合物１００が、供給部１９を介して、チェンバ１１内のカーボンボート１７に供給される。チェンバ１１には、加熱炉１２を抜けた位置に、クーリングパイプ２０が設けられており、第２の混合物２００が冷やされるようになっている。排出部１４は、クーリングパイプを抜けた位置であって、チェンバ１１の外に設けられている。なお、図２中符号２１は、熱電対を示している。
【００６３】
図３（ａ）および（ｂ）に、第２の混合物（分解生成物）の５３００倍の電子顕微鏡写真を示している。本願発明者の実験によれば、Ｍｇ６Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）８、Ｂ２Ｏ３およびＭｇは、約７００℃の反応温度で、（Ｍｇ，Ｓｉ）Ｂ２、ＭｇＢ２、ＳｉＢ６およびＭｇＯとなった。また、針状のアスベスト（クリソタイル）は、反応により、微細な粒状あるいは粉状に変化することが認められた。
【００６４】
分解生成された第２の混合物２００、すなわち、二ホウ化マグネシウム、三ホウ化ケイ素および酸化マグネシウムの混合物は、そのまま焼結させることにより、耐熱性のレンガなどのセラミック製品となる。なお、水は、上記（２）式の過程あるいは焼結の過程において蒸発する。
【００６５】
二ホウ化マグネシウム、三ホウ化ケイ素および酸化マグネシウムは、分離することも可能である。まず、二ホウ化マグネシウム、三ホウ化ケイ素および酸化マグネシウムの混合物を塩化アンモニウムに入れる。これにより、酸化マグネシウムが溶解する。二ホウ化マグネシウムおよび三ホウ化ケイ素は、比重が異なるため、比重で選別することができる。
【００６６】
図４に、ケイ酸塩鉱物分解システム（ロータリーキルン装置）１ｂの一例を示している。重複する説明は、図に同符号を付して省略する。アスベストを大量に処理する場合には、このようなロータリーキルン装置が好適である。
【００６７】
なお、本例は、上述した例に限定されるものではない。本発明では、ケイ酸塩鉱物は、アスベストに限定されない。また、反応に用いられる金属は、マグネシウムに限定されない。さらに、本発明では、所望のホウ化金属を得るために、第１の混合物に、その金属の酸化物を混入させれば、ケイ酸塩鉱物（たとえば、アスベスト）を分解する際に、ケイ酸塩鉱物に起因する第１のホウ化金属だけでなく、第１の金属酸化物に起因する第２のホウ化金属（図５に記載されているようなホウ化物あるいはホウ素を含むセラミック）を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】温度と自由エネルギーとの関係を示す図。
【図２】ケイ酸塩鉱物分解システムの一例を示す図。
【図３】（ａ）（ｂ）は、第２の混合物（分解生成物）の５３００倍の電子顕微鏡写真。
【図４】ケイ酸塩鉱物分解システムの他の例（ロータリーキルン装置）を示す図。
【図５】ホウ化物およびホウ素を含むセラミックを示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１２    加熱炉、  １３    ベルトコンベア（搬送手段）
１４    排出部（排出する手段）
１００    第１の混合物、  ２００    第２の混合物
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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