島根県産業技術センター研究報告資第50号(2014)

料

変質花崗岩中のハロイサイトの簡易定量方法
原田

１. 目

達也＊・江木俊雄＊＊

鉱物の定量について, 冨田ら６)は電気炉を用いる強熱減量的測定法を検討し, カオリナイトなどの２層鉱物とモンモリ

島根県西部地域で生産されている石州瓦は, 島根県西部ロナイトなどの３層鉱物の分別定量が可能であることを示

地域に分布している耐火度が高い都野津層中のカオリナイした. 強熱減量は汎用的な電気炉, 天秤, 磁製るつぼなど

トを多く含有する粘土と石英, 長石からなる原料粘土を用の一般的な実験器具があれば測定が可能であり, さらに測い, 1200℃以上で焼成して造られている. この焼成により定に特別な技術を必要としないことから, 各瓦製造工場で原料粘土中の長石が溶融し, カオリナイトからの生成物で容易に実施できると考えられる.

あるムライトと緻密な組織が形成される. その結果, 石州

上記の手法を参考にして, 既報２)において変質花崗岩配瓦は吸水率が低く, 凍害や塩害に強い特長を有すると考え合粘土 (変質花崗岩を瓦用坏土に配合した配合粘土) のハ１)

られる . この耐凍害性や耐塩害性を維持するためには,ロイサイトの含有量について, 強熱減量測定を用いて定量現在の瓦用坏土 (瓦製造工場で調製済みの配合粘土) の耐を行った. これに対し, 変質花崗岩中のハロイサイトの含２)火度を維持し, 現在と同様の温度で焼成する必要がある .

有量については定量の可能性をこれまで検討していない.

当センターでは, 瓦用坏土の耐火度を維持するために, 石変質花崗岩中のハロイサイトの含有量が把握できれば, 採

州瓦の原料の一部として島根県浜田市金城町一帯に分布す

掘時にハロイサイトの含有量の多い地点を選定する指標に

２)〜５). この変質花崗岩なりうる. さらに, 瓦製造工場において変質花崗岩からハ中には, 都野津層中のカオリナイトと同じカオリン鉱物にロイサイト粒子のみを分級することは難しく, 実用的には属する粘土鉱物であるハロイサイトが含有されることか変質花崗岩から粗粒を除去した状態あるいは変質花崗岩のる変質花崗岩の利用を検討している

２)

ら , ハロイサイトを含む変質花崗岩の配合により, 瓦用粉砕物の状態で配合することになると予想される. そのた

坏土の耐火度を上げることが期待できる.

め, 瓦用坏土の耐火度の変動を抑えるために変質花崗岩中

この変質花崗岩は天然の資源であることから採取地によっのハロイサイト含有量を一定に管理することが重要となる.てハロイサイトの含有量が異なるため, 定められた配合量以上のことから, 変質花崗岩中のハロイサイトの含有量にの変質花崗岩を配合すると瓦用坏土中のハロイサイトの含ついても瓦製造工場で容易に確認する手法が必要となる.

有量が変動し, 瓦用坏土の耐火度が変動する. そのため,そこで本研究では, 既報２)と同様に強熱減量測定の手法

変質花崗岩および瓦用坏土中のハロイサイトの含有量を把を用いて変質花崗岩中のハロイサイトの含有量の定量を試握することが重要になる. 粘土鉱物が微細な粒子であるこみた. さらに, 既報５)における変質花崗岩配合粘土中のハとを利用して, 粒径分布測定により粘土鉱物のおおよそのロイサイトの含有量の推定が誤っていることが判明したた含有量を求めている瓦製造工場があるが, 変質花崗岩にはめ, その修正について報告する.

ハロイサイト粒子が強く凝集し容易に分散しがたい塊状の２. 方ハロイサイトが存在していること, および瓦用坏土にはハロイサイトと同程度の大きさのカオリナイト等の粘土鉱物

2.1法

定量方法が存在していることにより, いずれも粒径分布測定ではハ瓦原料の一部として利用可能な変質花崗岩の主構成鉱物ロイサイトの含有量を推定することが困難である. それゆは石英, 長石, およびハロイサイトである２). このうち石え, 粒径分布測定以外の手法により瓦製造工場でハロイサ

英と長石はいずれも強熱減量を発生しないことから, 強熱イトの含有量を容易に推定する手法を確立する必要がある.

減量による定量においては, 長石を石英と同等に扱って差結晶相の定量分析にはX線回折測定が有効であるが, 粘し支え無い. また, 石英に比較して長石は少量であること

土鉱物は異方性を有しているため配向の影響が生じ, また,から, ここでは長石を石英と見なした. 本研究における変異なる粘土鉱物で回折ピークが重なることがある等の事情

質花崗岩中のハロイサイトの定量では, 変質花崗岩は石英により, この手法による定量分析を難しくしている. 粘土とハロイサイトで構成されると仮定してハロイサイトの含＊有量と強熱減量の関係を示す検量線を作成し, 変質花崗岩

材料技術科,＊＊無機材料・資源科― 24 ―

原田・江木：変質花崗岩中のハロイサイトの簡易定量方法
2.3中のハロイサイトの定量を試みた.

検量線用粘土の調製

また, 定量方法の妥当性については次のように行った.

変質花崗岩中のハロイサイトの定量に用いる検量線を作対象とする変質花崗岩の主構成鉱物は, ハロイサイトと石成するため, 2.2で調製した石英粉末と分級したハロイサ

英であり, このうちハロイサイトにはAl２O３成分と強熱減イトを110℃で乾燥させた後, 100 : 0, 80 : 20, 60 : 40, 40 :量成分が有るが, 石英には両成分ともに含まれない. した

60, 20 : 80, および 0 : 100の質量比で調合した.

がって, Al２O３分が強熱減量とともにハロイサイトの含有それぞれの調合物について, 2.2と同様に振動ミルを用量に相関する傾向を示すことから, 強熱減量と同様の手法

いて１分間粉砕・混合し, 検量線用粘土を得た.

でAl２O３分による検量線を作成して定量を行い, 強熱減量

2.4

およびAl２O３分のそれぞれから求めた変質花崗岩中のハロX線回折測定, 強熱減量測定および蛍光X線分析は, それぞれ既報２),７)に示すような, ごく一般的な手法により行っイサイトの含有量を比較することで確認した.
2.2

X線回折測定, 強熱減量測定および蛍光X線分析

使用原料と調製方法

た.
２)

ハロイサイトの含有量を評価するための試料は, 既報

３. 結で使用した島根県浜田市金城町産の変質花崗岩 (以下, 変質花崗岩Aと表記する.) を用いて２種類調製した. まず

3.1２)

果調製した石英粉末の鉱物組成の確認

変質花崗岩Aを既報 の方法により処理して, 分級した変図１に石英粉末のX線回折パターンを示す.この図より石質花崗岩Aを調製した. さらに, 内張が炭化タングステン

英粉末は, ほぼ石英で構成され, 随伴鉱物はごく微量の雲の容器に入れ振動ミル (シー・エム・ティ, TI-100型) に母のみであったことから, 石英粉末は検量線の標準試料とより１分間粉砕し, 変質花崗岩Aの粉砕物を調製した.

して利用できると判断した.

また, 検量線用粘土の標準試料として分級したハロイサ

3.2

イトと石英を調製した. 変質花崗岩A中の塊状のハロイサ
２)

変質花崗岩中のハロイサイトの定量

2.3で調製した石英粉末と分級したハロイサイトからな

イトを既報 の方法により選択的に収集することにより,る検量線用粘土について, 強熱減量と分級したハロイサイ分級したハロイサイトを調製した. また, 既報２)においてトの配合量の関係を図２に示す. これらの強熱減量と配合分級したハロイサイトの調製時に生じた75μm以上の粗粒量に強い正の相関 (相関係数＝0.99) が認められたことかから透明感を帯びた粒子のみを手選別により分離し, 同じら, 図２は検量線として適切であり強熱減量を用いたハロく振動ミルにより１分間粉砕して石英粉末を調製した.

イサイトの定量が可能であると考えられる. そこで, この図２を検量線として用いて, 2.2で調製した変質花崗岩Aの粉砕物, および既報２)における分級した変質花崗岩A中の

図１

石英粉末のX線回折パターン●：石英, ▲：雲母または雲母粘土鉱物

図３

石英粉末に対する分級したハロイサイトの配合量と蛍光X線分析によるAl2O3分含有量の関係

表１

図２

石英粉末に対する分級したハロイサイトの配合量と強熱減量の関係― 25 ―

図２,３を用いて求めた変質花崗岩中のハロイサイトの含有量

島根県産業技術センター研究報告

第50号

図５
図４

瓦用坏土に対する分級したハロイサイトの配合量と強熱減量の関係(2014)

図４における強熱減量の変化の詳細図
矢印A：検量線用粘土の強熱減量の変化
矢印B：検量線用粘土における瓦用坏土起
因の強熱減量の変化
矢印C：検量線用粘土における分級したハロイサイト起因の強熱減量の変化

ハロイサイトの含有量を求めると, 強熱減量がそれぞれ6.29mass％, 7.00mass％であり, これらの値から求めたハロイサイトの含有量はそれぞれ49.8mass％, 55.4mass％と3.3

既報５)における配合粘土中のハロイサイトの含有量の訂正なった.
次に, 上記手法の妥当性を確認するため, 2.3で調製し既報 (2012) ５)における坏：風＝70：30 (瓦用坏土に変た石英粉末と分級したハロイサイトからなる検量線用粘土質花崗岩を30mass％配合した粘土) は既報 (2013)２) の変について, 蛍光X線分析により求めたAl２O３分の含有量と質花崗岩配合粘土と同じ配合粘土であるが, ハロイサイト分級したハロイサイトの配合量の関係を図３に示す. 図よの含有量を既報 (2012) ５) では8.4mass ％としており, 既り, 分級したハロイサイトの配合量に対するAl２O３分の値

報 (2013) ２)とは異なる結果になっている. このことにつは, 図２の強熱減量と同様に強い正の相関 (相関係数＝いて, 瓦用坏土と分級したハロイサイトからなる検量線用0.99) を示したことから, 検量線として利用できると判断

粘土について, 配合粘土の強熱減量と分級したハロイサイできる. そこで, 図３を用いて, 変質花崗岩Aの粉砕物おトの配合割合の関係を図示すると図４となる. 瓦用坏土とよび分級した変質花崗岩AについてAl２O３分からハロイサ分級したハロイサイトはいずれも強熱減量が発生する原料イトの含有量を見積もると, それぞれ49.6mass％, 56.0maであることから図４における強熱減量の変化は図５のようss％となった. 図２,３を用いて求めた結果を表１に記しになる. すなわち, 既報 (2013) ２)で述べているように,た. 表１に示すように, 強熱減量とAl２O３分のそれぞれか

図５において分級したハロイサイトの配合割合の増加ととら見積もったハロイサイトの含有量は, 変質花崗岩Aの粉もに検量線用粘土の強熱減量は矢印Aの区間分増加するが,砕物では0.2mass％, 分級した変質花崗岩Aでは0.6mass％分級したハロイサイトの配合により瓦用坏土の配合割合がの違いであり, いずれの試料もほぼ同じ値になった. さら減少するため, 瓦用坏土起因の強熱減量は矢印Bの区間分に, 表１に示すように, 変質花崗岩Aの粉砕物に対する分減少することになる. よって, 検量線用粘土における分級級した変質花崗岩Aのハロイサイトの含有量が, 強熱減量したハロイサイト起因の強熱減量は矢印Cの区間に相当すとAl２ O３ 分から見積もったいずれの値も約６mass％多くることになるため, ハロイサイトの含有量に対する強熱減なっており, 変質花崗岩Aから石英の粗粒を除去して分級量の変化を表す検量線は, そのハロイサイト起因の強熱減した変質花崗岩Aを調製したことにより, 分級した変質花量を用いて作成する必要がある. しかし, 既報 (2012) ５)

崗岩A中のハロイサイトの含有量が相対的に高くなると予では変質花崗岩の配合による瓦用坏土起因の強熱減量の減想された傾向と一致する. このことは, 強熱減量測定結果少を考慮せず, 図５の矢印Aの区間をハロイサイトの配合に基づく推定値により, 試料によるハロイサイトの含有量による強熱減量の変化と見なして検量線を作成し, ハロイの違いを正しく把握できることを示している. よって, 強サイトの定量を行ったため, 実際よりもハロイサイトの含熱減量を用いて変質花崗岩中のハロイサイトの含有量を定有量を低く見積もっていた. よって, 既報 (2012) ５)にお量することは適切であると考えられる. 以上のことから,

け る 坏 ： 風 ＝70 ： 30 の ハ ロ イ サ イ ト の 含 有 量 は 既 報

強熱減量測定の手法を用いることにより, 瓦製造工場にお(2013) ２) で見積もった16.9mass％が正しい値となる. こいて, 専用の分析機器を使用することなく, 簡易かつ現場こに記して訂正する.

的な手法により変質花崗岩中のハロイサイトの含有量を容易に推定できることとなった.
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原田・江木：変質花崗岩中のハロイサイトの簡易定量方法

文技術の開発−低品位粘土を用いた瓦用坏土による石州瓦の試

献作−. 島根県産業技術センター研究報告. 2002, no. 39, p.75-１) 江木俊雄, 中島剛, 原田達也, 吉野勝美. 石州瓦と国内外の瓦の耐凍害性と耐塩害性. マテリアルインテグレーション.

78.
５) 原田達也, 江木俊雄. 風化花崗岩配合粘土の乾燥時における2012, vol. 25, no. 8,9, p. 90-97.

変形挙動. 島根県産業技術センター研究報告. 2012, no. 48,

２) 原田達也, 江木俊雄, 草野圭弘, 清水一郎, 高田潤. 圧密試
験による瓦用粘土成形体の乾燥変形要因の検討. 粘土科学.

p. 43-46.
６) 冨田武満, 田辺和康, 山本克巳. マッフル炉を用いた強熱減2013, vol. 51, no. 3, p. 95-105.

量法による粘土鉱物の定量. 土木学会論文集. 1992, no. 445

３) 塩村隆信, 川谷芳弘, 若槻和郎, 永島晴夫. 瓦用坏土を配合した金城地区風化花崗岩の焼成性状. 島根県立工業技術セン/Ⅲ-18, p. 55-63.
７) 塩村隆信, 川谷芳弘. 石州瓦坏土および瓦製品の品質調査

ター研究報告. 1994, no. 31, p. 14-21.

(平成２年度〜平成５年度). 島根県立工業技術センター研究４) 原田達也, 若槻和郎, 上野敏之, 川谷芳弘. 未利用粘土活用― 27 ―

報告. 1993, no. 30, p. 53-57.