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JP2006045042A - Method of manufacturing granular glass - Google Patents

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JP2006045042A JP2004245962A JP2004245962A JP2006045042A JP 2006045042 A JP2006045042 A JP 2006045042A JP 2004245962 A JP2004245962 A JP 2004245962A JP 2004245962 A JP2004245962 A JP 2004245962A JP 2006045042 A JP2006045042 A JP 2006045042A
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aqueous solution
zeolite
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JP2004245962A
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Inventor
Takayuki Shimamune
孝之 島宗
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CS GIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
CS GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of easily and inexpensively manufacturing a zeolite substance to be easily used in consideration that zeolite used for the purification of soil, water treatment or an ammonium treatment of fish farm water is hard to be handled and does not come into wide use by the economical reason though the usefulness is well known. <P>SOLUTION: The porous fine granular body having the surface formed into zeolite is manufactured by allowing a silica raw material heated to a high temperature to react with an aluminum salt aqueous solution directly in the atmosphere. As the silica raw material, waste soda-lime glass, steel making slag or granulated slag is used and heated to the high temperature and an aqueous solution of deficient components as zeolite is added thereinto. The mixture is sprayed to be rapidly cooled and allowed to react with each other to make the raw material small-sized to increase the surface area and the surface is partially formed into zeolite. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は主として廃ガラスや鉄鋼スラグの有効利用に関し海底覆砂や水処理あるいは土壌改良材などに有効に使用される表面をゼオライト化した粒状体物質の製造方法に関するものである。The present invention mainly relates to a method for producing a granular material obtained by zeolitizing the surface, which is effectively used for seabed covering sand, water treatment, soil improvement materials, etc., for the effective use of waste glass and steel slag.

土壌の浄化、海底覆砂用、水処理、あるいは養魚場水のアンモニウム処理などに、近年、廃ガラス瓶などを原料として加工した発泡ガラスを使用し、該発泡ガラスが有する大表面積とある程度の陽イオン吸着作用を利用することが行われるようになっている。この発泡ガラスは廃ガラス瓶などの廃ガラスを主原料として、発泡剤と共に熱処理することによって得られ、金属の溶出の問題もないことから、又極めて軽量でありさらにその比重は製造条件によってある程度制御出来ること、保水性も良好なことから斜面緑化、土壌埋め戻し、海岸の処理剤等として使用される様になっているものである。またガラス粒径が数mm以下の砂状ガラスは廃ガラス瓶などの粉砕物であり、発泡ガラスほどではないが、大きな表面積を有しガラス破断面は活性であり、発泡ガラスと同様のイオン吸着能を有するので比重の比較的大きいことを要する海水処理や養魚場水処理などに使用されている。このような砂状ガラスや発泡ガラスはその用途の拡大に伴って、その特徴を保持しながら、より選択吸着が可能で、あるいは保水性が良好となり、たとえば土壌浄化、肥料のよりよい保持、など要望がより高くなってきている。 又養魚場などでは水中に含まれるアンモニウムイオン等の富栄養化分の処理などのより高度な処理の要望が高まってきている。これらに対する方法としてこのような発泡ガラスあるいは砂状ガラスに天然ゼオライトを加えたり、比較的安価な人工ゼオライトを加えたりして処理に使用することが行われている。しかしながらガラスのみでは不足であり、またゼオライトとガラス体とはその形状が全く異なる為に一括した取り扱いは不便であり、どうしても偏りやすく、水中では粒が極めて小さいゼオライトが流されてしまうなどという問題点があり、均一にするにはゼオライト分を造粒する等の手間が必要であった。またゼオライトは一般に高価である為に多量の使用では経済性が問題となる傾向にあった。In recent years, foamed glass processed from waste glass bottles or the like as raw materials has been used for soil purification, seabed sand cover, water treatment, or fish farm water ammonium treatment, and the foam glass has a large surface area and a certain amount of cations. Utilization of an adsorption action is performed. This foam glass is obtained by heat treatment with a foaming agent using waste glass such as a waste glass bottle as a main raw material, and since there is no problem of metal elution, it is extremely lightweight and its specific gravity can be controlled to some extent by manufacturing conditions. In addition, because it has good water retention, it is used for slope greening, soil backfilling, beach treatment, and the like. Sandy glass with a glass particle size of several millimeters or less is a pulverized product such as a waste glass bottle, which is not as large as foam glass, but has a large surface area and active glass fracture surface, and has the same ion adsorption capacity as foam glass. Therefore, it is used for seawater treatment and fish farm water treatment that require a relatively large specific gravity. Such sandy glass and foamed glass can be more selectively adsorbed while maintaining their characteristics as the use expands, or water retention is improved, for example, soil purification, better retention of fertilizer, etc. Requests are getting higher. In fish farms and the like, there is an increasing demand for more advanced treatment such as treatment of eutrophication such as ammonium ions contained in water. In order to cope with these problems, natural zeolite is added to such foamed glass or sandy glass, or a relatively inexpensive artificial zeolite is added for use in processing. However, glass alone is insufficient, and the zeolite and glass body are completely different in shape, so it is inconvenient to handle in a lump, inevitably tends to be biased, and zeolite with extremely small particles flows in water. In order to make it uniform, it took time and effort to granulate the zeolite. Further, since zeolite is generally expensive, there is a tendency that economical efficiency becomes a problem when it is used in a large amount.

ゼオライトの製造は従来からアルミニウム、珪素、及びナトリウムなどのアルカリ成分を液状としておき、そこから水熱法で行われている。又いわゆる人工ゼオライトの製造方法として固体物質をゼオライト化することが示されているが、それらは石炭灰や焼却灰からであり、いずれもアルミノ珪酸塩からであり、あらかじめアルミニウム成分と珪酸成分が結合を持っており、それに反応しやすいアルカリ成分を反応させることによって得ているものである。又これらはいずれも全体をバルクの状態のゼオライトとするものである。従ってこれらは結果において微粉体状となってしまい、上記したようにその取り扱いの作業性は必ずしも良いとは言えず、そのままで海水や養魚場の処理用として、あるいは土壌埋設用としては必ずしも取り扱いの容易なものではなかった。Zeolite is conventionally produced by a hydrothermal method in which alkaline components such as aluminum, silicon, and sodium are made liquid. In addition, it has been shown that as a so-called artificial zeolite production method, zeolitic solid materials are produced, but they are from coal ash and incinerated ash, both from aluminosilicate, and the aluminum component and silicate component are combined in advance. It is obtained by reacting an alkali component that is easy to react with it. These are all made into a zeolite in a bulk state. Therefore, they are in the form of fine powder in the result, and as described above, the handling workability is not necessarily good, and it is not always handled as it is for treatment of seawater and fish farms or for soil burial. It was not easy.

つまり以下に示す特許文献に過去の代表的な事例が示されるが、いずれもアルミニウム、珪素、アルカリの溶液からの合成、あるいはアルミノ珪酸塩とアルカリの反応に依ってバルクのゼオライトを得るものであった。
瓶ガラスに代表されるソーダガラス、あるいはソーダ石灰ガラスには元々アルミニウム成分が非常に少なく、ゼオライトの構成要素であるアルミニウムの導入が必要となるが、アルミニウム化合物と珪素化合物を結合することが困難であったためか、短時間に結合してゼオライトを作る技術は全く知られていなかった。
特開2001−213619並びに特開2001−240409にはいわゆる合成ゼオライトの製造方法が述べられている。つまりアルミニウム原料としてアルミン酸塩を液状水溶液とし、これに同じく実質的に液体として取り扱える水ガラスを珪素分として加え、アルカリ液中で加熱あるいは加圧してゼオライトを得る技術が示されている。ここでは全部の構成成分を液状として混合し、液体から結晶を生成させる方法である。
In other words, typical examples of the past are shown in the following patent documents, all of which are obtained from synthesis of a solution of aluminum, silicon and alkali, or to obtain a bulk zeolite by reaction of aluminosilicate and alkali. It was.
Soda glass typified by bottle glass or soda lime glass originally has very few aluminum components, and it is necessary to introduce aluminum, which is a constituent element of zeolite, but it is difficult to bond aluminum compounds and silicon compounds. Because of this, the technology for producing zeolite by binding in a short time was not known at all.
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-213619 and 2001-240409 describe so-called synthetic zeolite production methods. That is, a technique has been shown in which aluminate is used as an aluminum raw material in a liquid aqueous solution, and water glass, which can also be handled as a liquid, is added as a silicon component, and heated or pressurized in an alkaline solution to obtain zeolite. In this method, all the constituent components are mixed as a liquid and crystals are generated from the liquid.

一方特開平10−324518はいわゆる人工ゼオライトの製造方法であり焼却灰や石炭灰などのアルミノ珪酸塩を原料としてこれにアルカリを作用させるとともに、100から120℃、空気圧1から2kg/cm2Gの水熱条件下で連続循環流動層を使用して処理を行いゼオライトを製造する方法が述べられている。これによりアルミノ珪酸塩をゼオライトに変えているのである。
特開平6−321525、及び特開平6−321526ではアルミノ珪酸塩からなる石炭灰にアルカリを作用させてスラリー化し、水熱条件90から100℃で処理することによってゼオライト化する方法並びにその装置が示されている。
特願平11−225320(特許第3090657号公報)では、焼却灰やアルミノ珪酸塩を原料として、熱源として300MHzから30GHzの電磁波を当てることによって連続的にゼオライトを製造しそれを使用するということが行われている。
これらはいずれもバルクのゼオライトを製造するプロセスが示されているがこれらによって生成するゼオライトはいずれも微粉末であり、陽イオン交換能などの特性は優れているが製造プロセスが複雑であり、また使用に際しては造粒を必要とするあるいは他の媒体の表面に被覆するなどの余分の手間が必要になると共に、取り扱いはかならずしも容易ではないという問題点があった。またどうしても高価になるという問題があった。
特開2001−213619 特開2001−240409 特開平10−324518 特開平6−321525 特開平6−321526 特願平11−225320(特許第3090657号公報)
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 10-324518 is a method for producing a so-called artificial zeolite, which uses an aluminosilicate such as incinerated ash or coal ash as a raw material, and acts on alkali, and is heated at 100 to 120 ° C. and air pressure of 1 to 2 kg / cm 2 G. A process is described in which a zeolite is produced by treatment using a continuous circulating fluidized bed under conditions. This changes aluminosilicate into zeolite.
JP-A-6-321525 and JP-A-6-321526 show a method and an apparatus for zeolitization by applying an alkali to a coal ash made of aluminosilicate to form a slurry and treating it at a hydrothermal condition of 90 to 100 ° C. Has been.
In Japanese Patent Application No. 11-225320 (Patent No. 3090657), it is said that incineration ash or aluminosilicate is used as a raw material, and a zeolite is continuously produced by applying an electromagnetic wave of 300 MHz to 30 GHz as a heat source. Has been done.
All of these show a process for producing bulk zeolites, but the zeolites produced by these are all fine powders and have excellent properties such as cation exchange capacity, but the production process is complicated. In use, there is a problem that granulation is required or extra work such as coating on the surface of another medium is required, and handling is not always easy. There was also a problem that it was inevitably expensive.
JP 2001-213619 A JP 2001-240409 A JP-A-10-324518 JP-A-6-321525 JP-A-6-321526 Japanese Patent Application No. 11-225320 (Japanese Patent No. 3090657)

解決しようとする問題点は土壌の浄化、水処理、あるいは養魚場水のアンモニウム処理などに使用するゼオライトはその取り扱いが容易でなく、また高価な為にその有用性がわかっていても経済的に普及出来ないのが現実であったが、それらを考慮して、より容易に、しかも使いやすい形として、且つ低廉にゼオライト物質を生産する製造法の確立を課題とした。The problem to be solved is that zeolite used for soil purification, water treatment, or ammonium treatment of fish farm water is not easy to handle, and it is expensive, so even if its usefulness is known economically In reality, it was not possible to spread the materials, but taking these into consideration, it was an object to establish a manufacturing method for producing a zeolite material in an easy-to-use form and at a low cost.

本発明は、高温に加熱したシリカ原料とアルミニウム含有塩の水溶液を直接大気中で接触し反応させることによる、表面をゼオライト化した多孔質で微細な粒状体の製造方法、であって、シリカ原料としてその処理が問題となっている廃ソーダ石灰ガラス、鉄鋼スラグや水砕スラグなど安価で、時としては逆有償物質として入手可能品を使用し、加熱高温状態にして、これにゼオライト成分として不足する成分を水溶液の形で噴霧等により接触反応すると共に急冷する事によって、熱収縮による微細化で表面積大きくすると共に、微細化による粒状体の表面をゼオライト化することによって本目的を達成出来るようになった。The present invention relates to a method for producing a porous fine particle having a zeolitic surface by contacting a silica raw material heated to a high temperature with an aqueous solution of an aluminum-containing salt directly in the atmosphere, and comprising the silica raw material As waste treatment soda lime glass, steel slag and granulated slag are cheap, sometimes using products available as a reverse charged material, heated to a high temperature state, there is insufficient as a zeolite component In order to achieve this object, the surface area of the granular material is increased by zeoliticization by refining by heat shrinkage, and by subjecting the component to be contacted by spraying in the form of an aqueous solution and quenching, to rapidly increase the surface area. became.

原料である廃ソーダ石灰ガラスは建築廃ガラス、ガラス廃瓶や電球ガラスなどであり、ガラスリサイクルルの意味でも重要である。また原料である鉄鋼スラグは鉄鋼の製造と共に必然的に出てくるものであり、シリカ成分を主体とし、カルシア、アルミナなどソーダ分を除いてはソーダ石灰ガラスによく似た成分を持つもので、その融点はソーダ分が入らないだけ高いという特徴を持ち、現在は路盤補修剤としてまたセメント添加剤として一部が使用されているがその高付加価値化が望まれているものである。水砕スラグは鉄鋼スラグの一つであり、水分による急冷により微細多孔化をしたものであり、海洋覆砂用などとして使用されているがその用途は十分ではないとされるものである。これらを原料として微細粒化すると共に、ゼオライトとしての不足成分を水溶液の形で足して表面をゼオライト化し、各種用途に使用出来るようにする。なおゼオライト化した場合その特性の一つである、陽イオン交換能はそこに含まれるSi/Al比が大きな役割をすると言われており、ここでは原料の主体がシリカ分であるのでアルミニウムを加えると共に、アルカリ分を加えて、原料表面を溶融してアルミニウム並びにアルカリと反応させ、水蒸気成分と共に実質的な高温、低圧での水熱条件とすることが出来、それによって、表面のゼオライト化が達成できる。なおここでのゼオライト化はバルク体を目指しているわけではなく、粒状体表面のゼオライト化を目指しているので合目的である。Waste soda-lime glass, which is a raw material, is architectural waste glass, glass waste bottles, bulb glass, and the like, and is also important in terms of glass recycle. In addition, steel slag, which is a raw material, will inevitably come out with the production of steel, mainly composed of silica components, with components similar to soda lime glass except for soda such as calcia and alumina, Its melting point is high enough not to contain soda. Currently, some of it is used as a roadbed repairing agent and cement additive, but its high added value is desired. Granulated slag is one of steel slag, which has been made microporous by rapid cooling with moisture, and is used for marine sand cover, but its use is not sufficient. These are used as raw materials to be finely granulated, and the insufficient component as zeolite is added in the form of an aqueous solution to make the surface zeolitic so that it can be used for various applications. In addition, it is said that the cation exchange capacity, which is one of the characteristics when zeoliticized, plays a major role in the Si / Al ratio contained therein. Here, the main component of the raw material is silica, so aluminum is added. At the same time, by adding alkali, the raw material surface can be melted and reacted with aluminum and alkali to achieve hydrothermal conditions at substantially high temperature and low pressure together with the water vapor component, thereby achieving surface zeolitization. it can. Note that the zeolitization here is not aimed at the bulk body, but is aimed at zeolitization on the surface of the granular body, which is a suitable purpose.

このような水溶液を表面から噴霧することで、バルクであるガラスやスラグは表面と内面とでの熱膨張(収縮)差から表面からゼオライト化しながら細粒化していき、全体が粉砕されると共に表面がゼオライト化する。なおガラスを原料とした場合はいわゆる石英のα−β転移温度である573℃以上に加熱しておき、その温度域で急速に冷却することによって熱膨張、収縮ばかりでなく、実質的な転移による微細化が合わせて起こるので、有効に表面を壊してより大きな表面を有するガラスとすることが出来る。By spraying such an aqueous solution from the surface, bulk glass and slag are finely granulated while zeolitizing from the surface due to the difference in thermal expansion (shrinkage) between the surface and the inner surface. Becomes zeolitic. When glass is used as a raw material, it is heated to 573 ° C. or higher, which is the so-called α-β transition temperature of quartz, and rapidly cooled in that temperature range, thereby not only thermal expansion and contraction but also substantial transition. Since miniaturization occurs at the same time, the surface can be effectively broken to obtain a glass having a larger surface.

原料として水砕スラグを使用した場合はそれが実質的にガラスであることからガラスとほぼ同じ特性を示す。但し部分的に結晶があり元々が微細で大きな表面積を有するのでそのままでも良いが、更に微細化と大表面積化を狙った表面ゼオライト化水砕スラグを生成させるために加熱温度は1000℃以上とすることが望ましい。加熱した水砕スラグ表面にやはりアルミン酸ナトリウムなどのアルミニウム、水酸化ナトリウム、あるいは水酸化ナトリウム液にアルミニウム、水酸化アルミニウムを溶解した水溶液を噴霧あるいはシャワーして接触させ反応させながら微細化して表面のゼオライト化を進める。またこの場合は、表面の結晶が邪魔をして表面全体にわたってゼオライト化させることが困難な場合もあるので、このようなときは珪酸ソーダとアルミン酸ソーダとの混合液など、シリカアルミナ及びアルカリ分を合わせた水溶液を加熱した水砕スラグ上に噴霧することによってゼオライトを形成することも出来る。なお噴霧はどのようにしても良いが、ある程度の急冷で十分な蒸気と共に反応させることが必要であり、そのためには空気を遮断するような微細な水溶液の噴霧よりシャワーに近い方がよい。When granulated slag is used as a raw material, since it is substantially glass, it exhibits almost the same characteristics as glass. However, it may be left as it is because it is partially fine and originally has a large surface area, but the heating temperature is set to 1000 ° C. or higher in order to produce surface-zeolitic granulated slag aimed at further miniaturization and large surface area. It is desirable. The surface of the heated granulated slag is also refined by spraying or showering it with aluminum hydroxide such as sodium aluminate, sodium hydroxide, or an aqueous solution in which aluminum or aluminum hydroxide is dissolved in a sodium hydroxide solution. Promote zeoliticization. In this case, since the surface crystals may interfere with the entire surface, it may be difficult to zeolitize the entire surface. In such a case, silica alumina and alkali components such as a mixed solution of sodium silicate and sodium aluminate may be used. Zeolite can also be formed by spraying a combined aqueous solution onto heated granulated slag. The spraying may be done in any way, but it is necessary to react with a sufficient amount of steam with a certain degree of quenching. For this purpose, it is better to be closer to the shower than spraying a fine aqueous solution that blocks air.

水砕スラグの先駆物質である鉄鋼スラグについては融体のまま取り出して、水砕スラグ製造とほぼ同じ条件で水の代わりにアルカリとアルミニウムを含む水溶液を噴霧することによって直接表面が微細化し多孔体となると共にその冷却過程において実質的に水熱条件が形成されることによってゼオライトとなる。The steel slag, which is the precursor of granulated slag, is taken out as a melt, and the surface is refined directly by spraying an aqueous solution containing alkali and aluminum instead of water under the same conditions as granulated slag production. At the same time, a hydrothermal condition is formed in the cooling process to form zeolite.

本発明により、比較的簡単な操作により、原料が容易に得られる廃瓶などの廃ソーダ石灰ガラスや、安価な水砕スラグ、あるいは製鋼時の溶融鉄鋼スラグなどの原料から微細な粒状の表面がゼオライト化された多孔質粒状品を得ることが出来る。このゼオライトはバルクゼオライトと異なり、再造粒その他の作業が不要でありそのまま使用出来ること、また製造コストが非常に低いので、従来の一部の水処理用などの応用の他に、地盤埋設様としての土壌改良、海岸覆砂用として海域の改良、富栄養化防止処理、等極めて広い応用範囲が期待される。更に、従来行われていた砂入れ替え、土壌入れ替えなどによる植栽用途などにも肥料保持材としての意味合いをも含めて広く応用し、所期の目的効果を発揮出来る。According to the present invention, by a relatively simple operation, a fine granular surface can be obtained from raw materials such as waste soda lime glass such as a waste bottle from which raw materials can be obtained easily, inexpensive granulated slag, or molten steel slag at the time of steelmaking. A zeolitic porous granular product can be obtained. Unlike bulk zeolite, this zeolite does not require re-granulation and other operations and can be used as it is, and the manufacturing cost is very low. In addition to some conventional applications such as water treatment, It is expected to have a very wide range of applications, such as soil improvement, seaside improvement for shore cover sand, and eutrophication prevention treatment. Furthermore, it can be widely applied to planting applications such as sand replacement and soil replacement, which have been conventionally performed, including the meaning as a fertilizer retaining material, and can exhibit the intended effect.

シリカ原料によって製造条件は若干異なるが、ソーダ石灰ガラスについては600℃程度から融体化する800℃程度でアルミニウム含有塩水溶液を吹きかけて、あるいは噴霧して急冷し微細化しながらアルミニウム、ガラス中のソーダ並びに珪素分を反応させることによって微細で多孔化し、その表面にゼオライトを形成した微細粒状体を得ることが出来る。また水砕スラグを使用した場合は既に微細多孔化しているので、必ずしも融体化する必要はなく、800から1000℃程度出来れば1000℃以上に加熱しておき、そこにアルカリ分とアルミニウム成分をたとえば苛性ソーダを過剰にしたアルミン酸ソーダ水溶液、これは苛性ソーダにアルミニウムあるいは水酸化アルミを溶解したものでも良いが、その濃度をアルミン酸ソーダとして5から20%程度にして、直接噴霧する。これによりアルカリが表面を溶解しアルミニウムと珪素分とを加えしかも水蒸気雰囲気で、ゼオライト化すると共に更に微細化していくと考えられ、表面がゼオライト化した粒状体が生成する。一方、鉄鋼スラグについては冷却したスラグそれ自身を融体にすることはあまり得策ではなく、融解スラグから水砕スラグを製造するプロセスにおいて水の代わりにアルカリとアルミニウム分を含む水溶液を噴霧することにより、水蒸気雰囲気を作ると共に表面で珪素、アルミニウム、アルカリ分を反応してしまい、また冷却固化しながら微細化することによって、水砕スラグと同様の形状で且つ表面がゼオライト化した粒状体を容易に得られる様になる。これらによって得られる粒状体はいずれも嵩比重は1から1.5g/ml程度であり、陽イオン交換能は成分珪素/アルミニウム比によるが、30から100meq/100gである。The production conditions differ slightly depending on the silica raw material. For soda lime glass, soda in aluminum and glass is melted by spraying or spraying an aluminum-containing salt solution at about 800 ° C., which is melted from about 600 ° C. In addition, by reacting the silicon component, it is possible to obtain a fine granular material that is fine and porous and has zeolite formed on the surface thereof. Also, when granulated slag is used, it is already microporous, so it is not always necessary to melt it. If it can be about 800 to 1000 ° C, it is heated to 1000 ° C or higher, and the alkali and aluminum components are added to it. For example, sodium aluminate aqueous solution containing excess caustic soda, which may be obtained by dissolving aluminum or aluminum hydroxide in caustic soda, is directly sprayed at a concentration of about 5 to 20% as sodium aluminate. As a result, it is considered that the alkali dissolves the surface, adds aluminum and silicon content, and is further zeoliticized and further refined in a water vapor atmosphere, so that a granulated body whose surface is zeoliticized is generated. On the other hand, for steel slag, it is not very good to melt the cooled slag itself, and in the process of producing granulated slag from molten slag, an aqueous solution containing alkali and aluminum is sprayed instead of water. By creating a water vapor atmosphere and reacting silicon, aluminum, and alkali components on the surface, and making it finer while cooling and solidifying, it is easy to form granules with the same shape as granulated slag and the surface is zeoliteized It will be obtained. All of the granular materials obtained by these have a bulk specific gravity of about 1 to 1.5 g / ml, and the cation exchange capacity is 30 to 100 meq / 100 g, depending on the component silicon / aluminum ratio.

廃ガラス瓶の粉砕物を800℃まで加温して融体化したものを坩堝に入れ上部を囲い上からアルミン酸ソーダの5%水溶液を加圧しシャワー状として噴霧した。囲いの中は湯気と水蒸気で満たされた状態でガラスは冷却すると共に固化し、更に微細粒子化していき、約15分かけて冷却した。このものを取り出したところ見かけ粒径0.5から2mm程度の白色粒状体が得られた。このものについて陽イオン交換能(CEC値)を計測したところ、65meq/100gであった。またエックス線回折法により表面の結晶を同定したところ、微量であリハッキリしなかったが、A型ゼオライトに相当する回折線が認められた。A waste glass bottle pulverized product heated to 800 ° C. and melted was placed in a crucible, and a 5% aqueous solution of sodium aluminate was pressurized from above and sprayed as a shower. The glass was cooled and solidified in a state filled with steam and water vapor in the enclosure, and further solidified and cooled for about 15 minutes. When this product was taken out, a white granular material having an apparent particle size of about 0.5 to 2 mm was obtained. The cation exchange capacity (CEC value) of this product was measured and found to be 65 meq / 100 g. Further, when the surface crystal was identified by the X-ray diffraction method, it was not remarkably traced, but a diffraction line corresponding to A-type zeolite was observed.

市販の水砕スラグ粒状体を軽くたたいて粒状とし、それを坩堝に入れて1100℃に加熱した。十分に温度が均一になった段階で実施例1と同じ様に遮蔽体で周囲を覆って、10%苛性ソーダ水溶液にアルミニウム箔を苛性ソーダの1/2当量となるまで溶解したものをアルミニウム、アルカリ水溶液として使用し、これを上部からシャワー状にかけて反応させた。容器内は水蒸気となり、約30分で60℃まで温度は低下した。これを水洗した後乾燥した。表面が白色の粒状体が出来た。このものについて陽イオン交換能(CEC値)を計測したところ50〜55meq/100gであった。なおこの処理を行わなかった水砕スラグのCEC値は10meq/100g以下であった。A commercially available granulated granulated slag was tapped to form a granule, which was put in a crucible and heated to 1100 ° C. When the temperature is sufficiently uniform, the surroundings are covered with a shield in the same manner as in Example 1, and an aluminum or alkaline aqueous solution is prepared by dissolving an aluminum foil in a 10% aqueous caustic soda solution to ½ equivalent of caustic soda. This was used as a shower from the top and reacted. The inside of the container became water vapor, and the temperature dropped to 60 ° C. in about 30 minutes. This was washed with water and dried. Granules with a white surface were produced. It was 50-55 meq / 100g when the cation exchange capacity (CEC value) was measured about this thing. In addition, the CEC value of the granulated slag which did not perform this process was 10 meq / 100g or less.

アルミン酸ソーダと珪酸ソーダをモル比1:1とし、ソーダ分で1モル/lとなるように溶解した水溶液を処理液とした。鉄鋼スラグの模擬用としてCaO:45.SiO2:40,Al2O3:15モル%となるように混合した粉末に融剤として苛性カリを2%加えて混練し、1600℃まで加熱し、融体化した後温度を100℃下げたものを原料として使用し、これに上記水溶液を10cm−aqの圧力をかけながら高温の溶融しているスラグ表面から吹きかけた。これを30分ほど継続して全体の温度が60℃程度になったので、内容物を取り出し、これを水道水で更に冷却した。このようにして外観的には水砕スラグと同じ様な粒状体外観を示し、表面が白色になった粒を得ることが出来た。 この試料についてエックス線回折測定を行ったところ、A型ゼオライトに似たパターンを示した。また陽イオン交換能を計測したところ45から50meq/100gであり表面がゼオライト化した水砕スラグとほぼ同等であることがわかった。An aqueous solution obtained by dissolving sodium aluminate and sodium silicate in a molar ratio of 1: 1 so that the soda content was 1 mol / l was used as a treatment solution. For simulation of steel slag, CaO: 45. SiO2: 40, Al2O3: Powder mixed to 15 mol%, 2% caustic potash is added as a flux, kneaded, heated to 1600 ° C, melted, and then the temperature is lowered by 100 ° C as a raw material The aqueous solution was sprayed from the molten slag surface at a high temperature while applying a pressure of 10 cm-aq. This was continued for about 30 minutes, and the entire temperature reached about 60 ° C., so the contents were taken out and further cooled with tap water. In this way, the appearance of a granular material similar to that of granulated slag was obtained, and particles having a white surface could be obtained. When this sample was subjected to X-ray diffraction measurement, it showed a pattern similar to A-type zeolite. Further, when the cation exchange capacity was measured, it was found to be 45 to 50 meq / 100 g, which was almost the same as the granulated slag whose surface was zeoliticized.

この様にして処理作成した表面をゼオライト化した粒状体は土壌改良材として、水分と肥料分の保持性が良く、また部分的に残るアルカリ分のせいか、土壌の酸性化防止に有効に働くと共に、植物の生育等に有効に働く。また嵩比重が1g/mlより大きいので海底覆砂用として有効に使える。またこれによって海水中の富栄養化成分の除去が出来るようになると共に、バクテリアの保持がなされる結果継続的な海水処理がなされるようになり、それによって水質保持我より有効に行えるようになる。更に活魚用の生け簀に入れた場合もアンモニウムイオンの分解が促進されるので活魚の死亡率が低下すると言うことから水、土壌両者の処理用として有効に働くことが期待出来る。The granulated material that has been zeoliticized in this way as a soil improver has good retention of moisture and fertilizer, and works effectively to prevent soil acidification due to partially remaining alkali. At the same time, it works effectively for plant growth. Moreover, since the bulk specific gravity is larger than 1 g / ml, it can be used effectively for seabed sand. In addition, this makes it possible to remove eutrophication components from seawater, and as a result of the retention of bacteria, continuous seawater treatment can be carried out, so that water quality can be maintained more effectively. . Furthermore, when it is put in a live fish cage, it can be expected to work effectively for treating both water and soil because the mortality of live fish is reduced because the decomposition of ammonium ions is promoted.

Claims (8)

高温に加熱したシリカ原料とアルミニウム含有塩水溶液を直接大気中で接触し反応させることによる、表面がゼオライト化した多孔質で微細な粒状体物質の製造方法。A method for producing a porous and fine granular material whose surface is zeoliticized by allowing a silica raw material heated to a high temperature and an aqueous solution containing an aluminum salt to directly contact and react in the air. 高温に加熱したシリカ原料が、ソーダ石灰ガラスであり、ガラス軟化点以上に加熱したものであることを特徴とする請求項1の粒状物質の製造方法。2. The method for producing a granular material according to claim 1, wherein the silica raw material heated to a high temperature is soda-lime glass and is heated to a glass softening point or higher. シリカ原料が鉄鋼スラグであり、アルミニウム含有塩水溶液がアルカリ分とアルミニウム塩含有水溶液であり、溶融鉄鋼スラグに該アルミニウム含有塩水溶液を噴霧し、反応しながら冷却することを特徴とする請求項1の粒状体物質の製造方法。The silica raw material is steel slag, the aluminum-containing salt aqueous solution is an alkali component and an aluminum salt-containing aqueous solution, and the molten steel slag is sprayed with the aluminum-containing salt aqueous solution and cooled while reacting. A method for producing a particulate material. シリカ原料が、水砕スラグであり、アルミニウム含有塩水溶液がアルカリ分とアルミニウム塩含有水溶液であり、半溶融状態まで加熱した該水砕スラグに該アルミニウム含有塩水溶液を噴霧し反応しながら冷却することを特徴とする請求項1の粒状体物質の製造方法。The silica raw material is granulated slag, the aluminum-containing salt aqueous solution is an alkali component and an aluminum salt-containing aqueous solution, and the aluminum-containing salt aqueous solution is sprayed on the granulated slag heated to a semi-molten state and cooled while reacting. The method for producing a granular material according to claim 1. 噴霧がシャワーであり、容器内で水蒸気が充満するようにした雰囲気中で反応しながら冷却することを特徴とする請求項1から4の表面がゼオライト化した粒状体物質の製造方法。5. The method for producing a granular material having a zeolitic surface as claimed in claim 1, wherein the spraying is a shower and the reaction is carried out in an atmosphere filled with water vapor in the container. アルミニウム含有塩水溶液がアルミン酸ソーダ水溶液であることを特徴とする請求項1から6の粒状体物質の製造方法。7. The method for producing a granular material according to claim 1, wherein the aluminum-containing salt aqueous solution is a sodium aluminate aqueous solution. アルミニウム含有塩水溶液が苛性ソーダ水溶液にアルミニウム及び/または水酸化アルミニウムを溶解した水溶液であることを特徴とする請求項1から6の粒状体物質の製造方法。7. The method for producing a granular material according to claim 1, wherein the aqueous salt solution containing aluminum is an aqueous solution in which aluminum and / or aluminum hydroxide is dissolved in an aqueous caustic soda solution. アルミニウム塩水溶液がアルミニウム、珪素並びに苛性ソーダを含む水溶液であることを特徴とする請求項1から5の粒状体物質の製造方法。6. The method for producing a granular material according to claim 1, wherein the aqueous aluminum salt solution is an aqueous solution containing aluminum, silicon and caustic soda.
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CN118497978A (en) * 2024-07-19 2024-08-16 江苏青昀新材料有限公司 Flash evaporation non-woven fabric-metal composite sheet and preparation method thereof

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