JPH04228460A - 軽量建築材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、軽量の建築材料を製造する方法
、詳しく言えば、建築材料で使用するための軽量の骨材
を製造する方法に関するが、これだけにとらわれるわけ
ではない。また本発明は、そのような骨材に関する。

【０００２】発明の背景 　　コンクリートのための、粘土を基礎材料とする軽量
骨材を製造するための公知の方法は多数ある。通常は、
膨潤粘土をペレット化及び熱処理することを必要とし、
粘土の熱膨脹又は膨潤は、粘土の本来の特性であるか、
あるいは種々の膨潤用化学薬品の添加により引き起こさ
れる。これらの特殊な粘土の鉱床は、れんがの製造で用
いられるもっと普通の粘土に比べてまれであり、そして
膨潤用化学薬品は高価である。膨潤粘土ペレットの製造
方法は比較的費用がかかり、且つかなりの資本の支出を
必要とする。

【０００３】建築材料のための粘土混合物において炭塵
を用いることは周知である。粘土れんがのために使用さ
れる粘土のうちの４〜６重量％はしばしば炭塵であり、
そしてこれは、石炭は燃焼して粘土中に一様に分散した
内部熱を発生させるので、粘土製品を焼成するのを助け
るために使われる。そうでなければ、粘土中に本来的に
存在している炭素質は障害になり、燃焼し尽さなくては
ならない。英国特許第１４９３３４７号明細書は、この
望まれない炭素質物質を焼き払う方法を開示する。

【０００４】粘土を焼く際にそれを予熱するため粘土に
炭素を添加することも、英国特許第１３５６４４３号明
細書に開示されており、この英国特許明細書は粘土を使
って軽量の建築用骨材を製造することを扱う。粘土はペ
レット化されそして焼成されるが、石炭は最終の軽量な
性質の骨材を作り出す働きをしない。この骨材は、気体
の放出を制限するため管理された雰囲気下で原料を液体
状態にし、次いでこの液体を分割して液滴にし、そして
これらの液滴を膨脹を引き起こす異なる組成の雰囲気へ
それらを導くことにより膨脹させて作られる。

【０００５】発明の目的 　　本発明の目的は、軽量の建築材料、詳しく言えば、
軽量骨材を製造する簡単で且つ効果的な方法を提供する
ことであるが、ここに言う建築材料は骨材だけではない
。

【０００６】発明の概要 　　１．本発明は、粘土粉末を、所望の気孔密度に相当
する石炭の領域を混合物内に作り出すのに十分な炭塵と
混合し、この混合物を成形し、それを焼成して炭塵を実
質的に焼き払い且つ粘土を硬化させ、そしてこの成形混
合物の残りの粘土内に焼き払われた分散された石炭の残
りである軽量気孔領域を形成させることを含む、軽量建
築材料の製造方法を提供する。

【０００７】２．焼成前に前記混合物をペレット化させ
るのが好ましい。

【０００８】３．当該ペレットの外表面のガラス化又は
融解を引き起こして当該ペレットの表面の気孔を閉じそ
して気孔率を低下させるのに十分な温度において当該ペ
レットを焼成する。

【０００９】４．前記粘土が６０％の二酸化珪素、２０
％の酸化アルミニウム及び１０％の酸化鉄を含有してい
る。

【００１０】５．全混合物中の炭塵の重量百分率が４０
％と７０％の間である。

【００１１】６．前記炭塵のうちの少なくとも６０％の
粒度が１５０μｍと１０００μｍの間にある。

【００１２】７．更に本発明は、ガス還元プロセスの供
給原料として用いられ、且つ、還元雰囲気で加熱されて
前記石炭から揮発性成分を放出させるペレットを提供す
る。

【００１３】８・前記ペレットを高温においてスチーム
で更に加熱して、当該ペレット中の残りの炭素を一酸化
炭素及び水素に転化させる。

【００１４】９．前記ペレット中の更に別の残留炭素を
管理された量の酸素と反応させて、残留粘土ペレットの
焼結温度に達するのに十分な熱を得る。

【００１５】１０．本発明は、上記１からに記載の方法
に従って製造された建築材料を提供する。

【００１６】以下、本発明の態様を添付の図面を参照し
て説明する。本発明を実施する一つの方法の第一の例を
示す。

【００１７】例　　１ 　　おおよそ６０％の二酸化珪素、２０％の酸化アルミ
ニウム及び１０％の酸化鉄を有する通常のれんが粘土を
、粒度の６０％が１５０〜１０００μｍである炭鉱から
の微細な炭塵と混ぜ合わせる。この混合物のうちの７０
重量％は石炭である。この混合物を湿らせ、そしてペレ
ット化して日光で乾燥させる。次いでこれらのペレット
をキルンで焼成し、この間にそれらを発火させて燃料と
して燃焼させる。この方法で得られた粘土ペレットは硬
くて且つ軽量であり、炭塵は実質上焼き払われていた。 これらのペレットの検査から、炭塵が混合物内に石炭の
小さな領域又はポケットを形成し、そしてそれが燃え尽
きて軽量な性質の空隙を残し、これらが排出された石炭
ガスか、空気か、あるいは燃焼した石炭に由来する灰で
、又はこれらの全部又は一部の組み合わせで満たされて
いることが示される。ペレットを更に焼成して、表面を
融解させそしてすっかりふさぐ表面のガラス化を引き起
こして、ペレットの気孔率を低下させた。セメント質混
合物に混ぜ入れて成形し、そして時間の経過により硬化
させたところ、良好な強度特性を示す軽量れんがが作ら
れた。最終のペレット化された混合物の密度はおよそ４
２０ｋｇ／ｍ３であった。とは言うものの、これらのペ
レットは、石炭含有量が多いため、石炭のガス化から生
成物を回収するための方法において原料として燃焼させ
ることもできる。

【００１８】ペレットをこのように用いることは、ペレ
ットを更に別の方法の副生物として燃焼させることを可
能にし、そしてこの態様は、図１を参照して更に説明さ
れる。

【００１９】図示されるように、当該製造法における第
一の工程は石炭及び粘土の両方をミル１粉砕して適当に
細かな粒度にすることである。石炭の粒度はペレットの
気孔の最終の大きさを決定する。典型的には、石炭粒径
の７０％は１０００μｍである。図中の１はミルである
。

【００２０】次に、細かく分割された石炭及び粘土をミ
キサー２で混合する。石炭と粘土との混合物に押出機３
を通過させる前に、この混合物を湿らせるため少量の水
を加える。押出成形されたペレットは、円筒形の形状を
しており、その直径は円筒の長さに等しい。これらのペ
レットは、ペレット製造機４でペレット製造する速度を
高めるためこのようにプレサイジングされる。

【００２１】粘土は、ペレット製造の際に石炭のための
結合剤として働く。ペレット製造機４では、円筒形の押
出物は転がされて球状のペレットにされる。直径が６ｍ
ｍから３０ｍｍまでの範囲にわたる様々な大きさのペレ
ットが製造される。

【００２２】任意的に、大気汚染を考慮すべき場合には
混合物へ石灰粉末を加える。腐食性の硫黄含有ガスの生
成は、この方法の後の段階において還元雰囲気でペレッ
トに高温が適用される際の石灰との化学反応のために抑
制される。石灰はまた、個々のペレット間の付着を減少
させる。

【００２３】石炭／粘土ペレットは、ペレット乾燥機５
で熱風（１００℃）乾燥される。これは、粘土の結合作
用のためにペレットを硬化させる。過剰の水はペレット
から除去される。これは、後の加工処理で適用されるよ
り高い温度においてペレット内に、ペレットの解体の原
因となるであろう水蒸気の発生を防止する。

【００２４】次いで、ペレットに一連のシャフトキルン
又はロータリーキルンと、そして流動床炉を通過させる
。

【００２５】これらのうちの第一のもの６ａ，６ｂでは
、ペレットは予熱を受け、そして温度は約６００℃に上
げられ、それによりペレット中の石炭のコークス化が起
こる。炭化水素の揮発が起こり、そしてガス状の炭化水
素は凝縮器１０を通り抜け、回収され、そして通常のや
り方に従って燃料又は化学反応物として使用される。 必要な熱エネルギーは、次のキルン（６ｃ）での炭素の
ガス化により生成される一酸化炭素及び水素を主とする
高温ガス（約１１００℃）によりもたらされる。

【００２６】二番目のキルン６ｃでは、コークス化され
たペレットがガス化処理を受ける。スチームと空気が導
入され、これらはペレットの炭素分の一部と反応して、
炭素からガス状の燃料を製造するための周知の方法であ
る水性ガス反応に従って水素と一酸化炭素の混合物を生
成する。この吸熱反応は、追加の熱エネルギーを必要と
し、そしてこの熱エネルギーは、ペレットの残りの炭素
分を、ペレットの温度を約１１００℃に上昇させる一方
で、粘土のガラス化又は融解温度に達せず且つそれを超
えないことを保証するように管理された、限られた量の
酸素と反応させることによってキルン内で作り出される
。

【００２７】本発明の方法のこの重要な段階で、ペレッ
ト中の炭素粒子は完全に燃焼してなくなり、残留する粘
土ペレットの全体にわたって一様に分散した、灰／空気
で満たされた空隙を残す。粘土中のこれらの空隙は、軽
量骨材として使用するための多孔質の粘土ペレットの低
下した嵩密度と適性のもとになる。到達した高温は、ペ
レットの粘土を焼結させることになり、そして粘土は非
常に硬くなる。

【００２８】次いで、多孔性のペレットは冷却して軽量
骨材として使用することができる。

【００２９】ある用途では、ペレットの多孔性が不利に
なることがあり、ペレットの外表面をふさぐことが望ま
しいかもしれない。粘土のガラス化又は融解を抑制しな
がら焼結温度を上昇させて、ペレットをなお更に硬化さ
せることもまた望ましいかもしれない。

【００３０】多孔性ペレットは流動床炉７又はロータリ
ーキルンへ進み、ここでは注意深く管理される温度が粘
土のガラス化温度より上へ上げられるが、ペレットはそ
れらの表面がガラス化するのに十分な間だけその温度に
とどまる。ペレット表面の粘土は融解して、ペレットの
表面の気孔をふさぐ。次いでペレットは、薄いガラス化
した外殻のためと包み込まれることのために非多孔性に
なる。

【００３１】表面がガラス化するにつれてペレットが付
着するのを防止するために、ペレットの表面を薄く被覆
する細かい石灰粉末を添加してもよい。

【００３２】流動床炉７又はロータリーキルンで必要と
される熱エネルギーは、シャフトキルンガス化装置６ｃ
で生成される高温ガス燃料、すなわち主として水素及び
一酸化炭素から得られる。

【００３３】ペレットはシャフトキルン８で冷却され、
そして放出された熱は、ペレット乾燥機５のための熱空
気を作るため及びガス化装置に必要とされるスチームを
発生させるために、熱交換器９により捕捉される。流動
床炉７又はロータリーキルンの高温の排ガスも熱交換器
を通過する。説明された全プロセスが自熱式（ａｕｔｏ
ｔｈｅｒｍａｌ）であるばかりでなく、他の外部の用途
のために用いられるべきスチーム又は高温ガスを送り出
すのに十分な余剰のエネルギーもある。

【００３４】事実上石炭燃焼の副生物である、石炭の燃
焼の生成物のこの効率的な利用は、軽量の粘土骨材の製
造費を低下させる。処分問題の付随する非常に無用な灰
の代りに、望ましい安価な軽量骨材が製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一態様を例示する工程図である
。

【符号の説明】

１…ミル ２…ミキサー ３…押出機 ４…ペレット製造機 ５…ペレット乾燥機 ６…キルン ７…流動床炉 ８…シャフトキルン ９…熱交換器 １０…凝縮器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粘土粉末を、所望の気孔密度に相当す
   る石炭の領域を混合物内に作り出すのに十分な炭塵と混
   合し、この混合物を成形し、それを焼成して炭塵を実質
   的に焼き払い且つ粘土を硬化させ、そしてこの成形混合
   物の残りの粘土内に焼き払われた分散された石炭の残り
   である軽量気孔領域を形成させることを含む、軽量建築
   材料の製造方法。
2. 【請求項２】　　焼成前に前記混合物をペレット化させ
   る、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　当該ペレットの外表面のガラス化又は
   融解を引き起こして当該ペレットの表面の気孔を閉じそ
   して気孔率を低下させるのに十分な温度において当該ペ
   レットを焼成する、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　前記粘土が６０％の二酸化珪素、２０
   ％の酸化アルミニウム及び１０％の酸化鉄を含有してい
   る、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】　　全混合物中の炭塵の重量百分率が４０
   ％と７０％の間である、請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】　　前記炭塵のうちの６０％の粒度が１５
   ０μｍと１０００μｍの間にある、請求項１記載の方法
   。
7. 【請求項７】　　前記ペレットがガス還元プロセスの供
   給原料として用いられ、且つ、還元雰囲気で加熱されて
   前記石炭から揮発性成分を放出させる、請求項３記載の
   方法。
8. 【請求項８】　　前記ペレットを高温においてスチーム
   で更に加熱して、当該ペレット中の残りの炭素を一酸化
   炭素及び水素に転化させる、請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】　　前記ペレット中の更に別の残留炭素を
   管理された量の酸素と反応させて、残留粘土ペレットの
   焼結温度に達するのに十分な熱を得ることを含む、請求
   項８記載の方法。
10. 【請求項１０】　　請求項１から９までのいずれか一つ
    に記載の方法に従って製造された建築材料。