专利名称：人工矿石及其制造方法
技术领域：
本发明涉及人工矿石及其制造方法。
背景技术：
一直以来，陶瓷作为耐热性优异、硬度高的材料被广泛应用。这 种陶瓷通过将氧化铝等原材料混合成型后进行烧制而制造，由于成型 时能够形成各式各样的形态，因此得到广泛利用。
作为代表性陶瓷的氧化铝的热物性为，耐热性约为1600°C，热传 导系数是36.0 (W/m/K)，热扩散系数是0.0119X103 (m2/s)(均为 300K时的值)。
可是，虽然上述现有的陶瓷由于耐热性、耐磨蚀性、易加工性等 理由被广泛利用，然而，仍希望开发出耐热性等热物性进一步提高的 人工材料。
而且，上述现有的陶瓷必须将原材料混合成型后进行烧制，制造 上需要花费时间和劳力，因此希望开发出制造简单的人工材料。
在此，本发明者使硅化合物、电气石和陶瓷中的任一种熔融，然 后添加铁、铝和钙，然后进行冷却，接着在高温下再次熔融并冷却， 由此发明了块状的人工矿石(例如，参照专利文献l)。
这种人工矿石与陶瓷相比，热传导系数、热扩散系数和耐火温度 等热物性值都非常好，并且，人工矿石具有通过放出波动使流体中的 分子微细化的能力，进一步，具有能够防止带有静电的能力，同时具 有能够防止电磁波和放射线透过的能力等，是非常有益的新型材料。
专利文献l:专利第3766385号说明书
发明内容
可是，该人工矿石通过再次熔融后进行冷却形成块状时，有时出 现铁或铝等金属成分的局部凝聚；使人工矿石粉末化时，有时硅化合物或钙的配合比率极低，生成大部分为铁或大部分为钙的粉末。在使 用该人工矿石的粉末时，有可能无法得到所需要的特性。
在此，本发明的人工矿石的制造方法包括三个工序第一工序， 将硅化合物、电气石和陶瓷中的任一种作为主材，使规定量的主材在 减压状态下熔融，然后添加铁、铝、钙，使其自然冷却，由此生成第 一固化体；第二工序，使该第一固化体在减压状态下再熔融，然后使 其自然冷却，生成第二固化体；和第三工序，使该第二固化体在常压
状态下熔融，并投入与第一工序中熔融的主材等量的主材，使其熔融 后进行自然冷却，生成第三固化体。由上述第三固化体构成人工矿石。
并且，在上述第二工序中，使上述第一固化体再熔融时，添加锗、 木炭、二氧化钛中的至少任一种。
此外，在本发明的人工矿石中，使硅化合物、电气石和陶瓷中的 任一种构成的主材在减压状态下熔解，添加铁、铝、钙，使生成的第 一固化体在减压状态下再熔融，使其自然冷却，使生成的第二固化体 在常压状态下再熔融，并加入与上述主材等量的主材，使其熔解并自 然冷却，由生成的第三固化体构成人工矿石。
并且，向上述第二固体中添加锗、木炭、二氧化钛中的至少任一种。
发明效果
根据本发明，将人工矿石的主材分两次进行熔解，由此抑制铁或 铝等金属成分的局部凝聚，能够生成均质化的人工矿石。
因此，将该人工矿石粉碎形成粉末时，能够得到组成均匀的粉末， 在用作净水器用筒或发动机箱的原料，或者载持在发动机箱表面时， 能够充分地发挥人工矿石特有的效果。
具体实施例方式
本发明的人工矿石及其制造方法中，通过将人工矿石的主材分两 次进行熔解，能够抑制添加在主材中的铁或铝等金属成分的局部凝聚。
据推测，向主材中添加铁、铝和钙等并进行加热，在生成它们的 熔解物时，在减压状态下使其熔解，容易除去残存在主材和铁、铝、
钙中的微量夹杂物，进行纯化，可是这样反而容易产生铁或铝等金属 成分的局部凝聚。
因此，通过在形成人工矿石的最终阶段再次加入主材，由于主材 中残存的夹杂物能够抑制铁或铝的凝聚，能够实现人工矿石的均质化。
其中，主材是硅化合物、电气石和陶瓷中的任一种。
采用如此形成的人工矿石，与陶瓷相比，具有非常良好的热传导 系数、热扩散系数和耐火温度等热物性值，而且，人工矿石具有通过 放出波动使流体中的分子微细化的能力，进一步，具有能够防止带有 静电的能力，同时具有能够防止电磁波和放射线透过的能力。
所以，在常温下将冰载置于人工矿石上部的情况下，能够使冰在 很短时间内溶化。因此，能够在极短时间内进行冷冻的肉类或鱼类等 食品的解冻处理。另一方面，在对人工矿石的局部进行加热的情况下， 被加热的部位的温度不会急剧升高，人工矿石整体基本上得到均匀加 热。因此，人工矿石具有吸收与人工矿石接触的物体的温度的能力， 能够用作蓄热材料。
此外，人工矿石能够放出波动，利用该波动能够使液体中的簇状 物断裂，并使其离子化。因此，例如能够使自来水中的水簇微细化， 能够抑制漂白粉味，使水有良好的味道。并且，能够防止水的腐败， 能够抑制烹炸用油等油的氧化，实现使用期限的延长。
此外，在将上述人工矿石作为项链、腕带和握球等装饰品的情况 下，通过配戴该饰品，能够促进血液循环，能够防止肩部酸痛等。
进一步，在将上述人工矿石粉碎成颗粒状或粉末状埋入土壤中的 情况下，能够实现土壤的改良。并且，在不与人工矿石直接接触的情 况下，即不使水与人工矿石接触而在容器的外部安装人工矿石的情况 下，也能够发挥这种波动能力。
并且，在人工矿石中添加木炭时，能够确认其除臭作用；在人工 矿石中添加二氧化钛时，能够确认其抗菌、除菌作用，同时能够延长 使用期限。此外，在人工矿石中添加锗时，能够增强人工矿石的波动 能力。
通过将这种人工矿石粉碎成粉末状，可以应用于各种用途，特别 是本发明中通过将人工矿石均质化，能够提供上述有效性差别少的粉末状人工矿石。
可以采用利用等离子体的喷镀将经过粉末化后的人工矿石喷镀在 物体表面。
这样，通过在物体表面涂布或喷镀人工矿石，能够很容易地将人 工矿石载持在汽油发动机或柴油发动机等内燃机的气化器、发动机本 体、散热器和排气筒等表面，因此，能够提高燃烧效率，几乎实现完全燃烧，由此能够使排气中的HC和CO的浓度几乎降低到0。本发明 人认为，这是由于根据人工矿石的热物性，有效地排出发动机本体或 散热器等产生的热量，降低了发动机本体或散热器等的温度上升。此 外，本发明人认为也与由于人工矿石的波动的物性使燃料或空气的分 子结构被微细化有关。
特别是在将人工矿石载持在冷却风扇的叶片表面的情况下，能够 降低通过叶片表面的气体的温度，能够增大冷却风扇的冷却效率。事 实上，可以确认在空气的情况下能够降低约3。C。
此外，在将人工矿石载持在瓦或镀锌薄铁板等表面的情况下，能 够产生融雪作用。
作为将经过粉末化的人工矿石载持于物体上的方法，不仅是等离 子体喷镀，还可以将被粉末化的人工矿石配合在适当的涂料中，利用 该涂料的涂布达到载持。
特别是在如油漆中的稀释剂等具有臭气的涂料中配合被粉末化的 人工矿石的情况下，通过在人工矿石中添加木炭，能够抑制臭气。
而且，在将配合有人工矿石的适当的涂料涂布在电脑等的回路基 板表面的情况下，人工矿石吸收回路基板上的热量，能够将因温度上 升而引起的电子部件的破损防于未然。
而且，在将配合有人工矿石的适当的涂料涂布在浴缸、锅或陶瓷 器皿表面的情况下，容易进行人工矿石的载持，同时能够防止储存于 其内部的水的腐败。
而且，在将配合有人工矿石的适当的涂料涂布在服装上的情况下， 容易进行人工矿石的载持，同时能够防止带有静电和电磁波的侵入。
或者在将配合有人工矿石的适当的涂料涂布在床单上的情况下， 容易进行人工矿石的载持，同时能够使躺在床单上的人大致保持一定
的温度。此外，在将该床单铺在手术台上使用的情况下，能够防止手 术中患者体温的上升，并且在铺在棺材内使用的情况下，能够防止尸 体的温度上升并可抑制腐败的促进。
此外，将经过粉末化的人工矿石配合在塑料材料中，可以成型为 规定形状，例如，使用配合有经过粉末化的人工矿石的塑料材料，制 造厨余垃圾处理机的处理槽时，能够促进厨余垃圾处理过程中的酶分 解；使用配合有经过粉末化的人工矿石的塑料材料制造净水器筒时， 利用人工矿石放射的波动，使水簇微细化，从而实现水的优质化；在 用于电子仪器的筐体上时，能够遮蔽电磁波，同时提高放热特性。
而且，人工矿石不仅在粉末状态才能使用，例如，在使用人工矿 石制造带式传送机用的传送带的情况下，能够实现用该人工矿石制成 的传送带搬送的食品的优质化。并且，在传送带表面涂布配合有经过 粉末化的人工矿石的涂料，也能够得到同样的效果。
而且，在使用人工矿石构成变电所或电话局等放出电磁波的建筑 物的墙壁材料或围墙材料等建材的情况下，利用人工矿石产生的电磁 波和放射线的遮蔽作用，能够防止电磁波和放射线向建筑物外部放出 或漏泄。并且，在建材表面涂布配合有经过粉末化的人工矿石的涂料， 也能够得到同样的效果。
而且，在使用人工矿石制造用于内燃机的排气筒的情况下，由于 人工矿石的分子分解作用，能够防止有害物质的排出。
而且，在通过将人工矿石暂时粉碎加压成型，制造块状的耐火块 的情况下，能够使耐火温度达到1600度以上，能够用作熔融炉或炉床 烟囱的内衬。
特别是在使用该耐火块形成焚烧炉的情况下，能够使炉内温度达 到1200度以上进行焚烧处理，由于能够以二噁英的热分解温度以上的 温度进行焚烧处理，因此能够构成不产生二噁英的焚烧炉。进而，使 用该耐火块，能够构成二噁英的分解炉。
下面，对于本发明的实施例进行具体说明。
(实施例1) 按照下述顺序制造人工矿石。
(1)将低于大气压的减压状态下的真空熔融炉加热到165(TC 1680°C，投入40重量％的粉末状硅砂(二氧化硅)，使其熔解。
(2) 在装有被熔解的硅的真空熔融炉内，以3 5分钟的间隔， 依次投入5重量％的粉末状铁、5重量％的粉末状铝和5重量％的钙， 生成第一熔融物。
(3) 从真空熔融炉中取出第一熔融物，在常温下进行自然冷却， 由此生成第一固化体。
(4) 将低于大气压的减压状态下的真空熔融炉加热到1750℃ 1800℃，投入第一固化体，使其熔解，由此生成第二熔融物。
(5) 从真空熔融炉中取出第二熔融物，在常温下进行自然冷却， 由此生成第二固化体。
(6) 在常压状态下将熔融炉加热到2000℃ 2050℃，投入第二固 化体，使其熔解，投入40重量％的粉末状硅砂，并使其熔解，生成第 三熔融物。
(7) 从熔融炉中取出第三熔融物，在常温下进行自然冷却，由此 生成第三固化体。
如此形成的由第三固化体构成的人工矿石，与最初在真空熔融炉 中投入80重量％的粉末状硅形成的人工矿石相比，热扩散系数、热容 量、密度和热传导系数几乎相同，在特性上看不出问题。即，该人工 矿石与现有的氧化铝陶瓷相比，热传导系数为3.5倍，而且，热扩散系 数为80倍。进行耐热性试验可知，耐火温度在1600℃以上。
用粉碎机粉碎该人工矿石，进行粉末化。
(实施例2)
按照下述顺序制造人工矿石。
(1)将低于大气压的减压状态下的真空熔融炉加热到800°C 1000℃，投入40重量％的电气石，使其熔解。
(2) 在装有被熔解的硅的真空熔融炉内，以3 5分钟的间隔， 依次投入5重量％的粉末状铁、5重量％的粉末状铝和5重量％的钙， 生成第一熔融物。
(3) 从真空熔融炉中取出第一熔融物，在常温下进行自然冷却， 由此生成第一固化体。
(4) 将低于大气压的减压状态下的真空熔融炉加热到1100°C 1200°C，投入第一固化体，使其熔解，由此生成第二熔融物。
(5) 从真空熔融炉中取出第二熔融物，在常温下进行自然冷却，
由此生成第二固化体。
(6) 在常压状态下将熔融炉加热到120(TC 130(TC,投入第二固 化体，使其熔解，投入40重量％的粉末状电气石，并使其熔解，生成 第三熔融物。
(7) 从熔融炉中取出第三熔融物，在常温下进行自然冷却，由此 生成第三固化体。
(8) 用球磨机将第三固化体粉末化。
(实施例3)
按照下述顺序制造人工矿石。
(1) 将低于大气压的减压状态下的真空熔融炉加热到2000°C 2100°C，投入40重量％粉末状的氧化铝陶瓷，使其熔解。
(2) 在装有被熔解的硅的真空熔融炉内，以3 5分钟的间隔， 依次投入5重量％的粉末状铁、5重量％的粉末状铝和5重量％的钙， 生成第一熔融物。
(3) 从真空熔融炉中取出第一熔融物，在常温下进行自然冷却， 由此生成第一固化体。
(4) 将低于大气压的减压状态下的真空熔融炉加热到2100°C 220(TC，投入第一固化体，使其熔解，由此生成第二熔融物。
(5) 从真空熔融炉中取出第二熔融物，在常温下进行自然冷却， 由此生成第二固化体。
(6) 在常压状态下将熔融炉加热到2200。C 230(rC，投入第二固 化体，使其熔解，投入40重量％的粉末状氧化铝陶瓷，并使其熔解， 生成第三熔融物。
(7) 从熔融炉中取出第三熔融物，在常温下进行自然冷却，由此 生成第三固化体。
(8) 用球磨机将第三固化体粉末化。
(实施例4)
在生成实施例1的第二熔融物时，添加2重量°/。的粉末状木炭。可 以确认这样添加有木炭的人工矿石具有除臭作用。并且，在使用电气石或氧化铝陶瓷取代硅化合物硅砂作为主材的情况下，也同样具有除 臭作用。
(实施例5)
在生成实施例1的第二熔融物时，添加2重量％的粉末状木炭。这 样添加有二氧化钛的人工矿石，能够具有抗菌、除菌作用，同时还能 够防止人工矿石的氧化，达到使用期限的延长。并且，在使用电气石 或氧化铝陶瓷取代硅化合物硅砂作为主材的情况下，也同样具有抗菌、 除菌作用。
(实施例6)
在生成实施例1的第二熔融物时，添加2重量％的粉末状锗。这样
添加有锗的人工矿石，能够实现波动能力的提高。并且，在使用电气 石或氧化铝陶瓷取代硅化合物硅砂作为主材的情况下，波动能力也同 样会提高。
用上述方法制造的人工矿石在1650℃ 2000℃下加热熔融，注入 规定形状的金属模具中进行冷却，冷却后脱模，可以制造出各种形状 的成型品。其中，成型时可以在人工矿石中适当添加骨材和填充剂。
在作为成型品制造净水器筒的情况下，可以确认能够实现水的优 质化。本发明人认为，这是因为人工矿石能够放出波动，利用该波动 使水簇断裂，同时还可以使其离子化，得到负离子。
此外，在作为成型品制造用于将发动机内部产生的废气排出到外 部的排气筒的情况下，可以确认其能够防止有害物质的排出。本发明 人认为，这是因为人工矿石能够放出波动，利用该波动促进排出气体 中的HC和CO的分解。
采用上述方法制造的人工矿石，利用等离子体喷镀将通过粉碎被 粉末化的人工矿石喷镀在各种成品的表面，或者将其配合在适当的涂 料中涂布在各种成品的表面，能够使人工矿石载持在各种成品的表面。 特别是采用上述方法制造的人工矿石利用球磨机进行粉碎时，粒径的 差别减小。本发明人认为，这是因为人工矿石中的铁或铝等金属成分 不会发生凝聚，能够使人工矿石均质化。
在将人工矿石载持在浴缸、锅或陶瓷器皿表面的情况下，可以确
认能够防止储存于其内部的水或油等液体的劣化。本发明人认为，这 是因为人工矿石能够放出波动，利用该波动使水或油等活化。
此外，通过将人工矿石载持在便携式电话、电视、收音机、计算 机、微波炉等电器制品的筐体表面，可以确认能够防止带有静电，并 能够防止电磁波的侵入和漏出。本发明人认为，这是因为人工矿石具 有能够防止电磁波透过的能力。
并且，在将人工矿石载持在服装表面的情况下，可以确认能够防 止带有静电和电磁波的侵入。本发明人认为，这是因为人工矿石具有 能够防止带有静电和电磁波透过的能力。
此外，在将人工矿石载持在扩音器等音响设备表面的情况下，可 以确认能够防止发生来自音响设备的杂音(噪音)。本发明人认为，这 是因为人工矿石具有能够防止带有静电和电磁波透过的能力。
此外，在将上述人工矿石载持在项链、腕带和握球等装饰品表面 的情况下，可以确认通过配戴该饰品，能够促进血液循环，能够防止 肩部酸痛等。本发明人认为，这是因为人工矿石放出波动，利用该波 动促进血液循环。
并且，在将人工矿石载持在发动机箱表面的情况下，可以确认能 够防止发动机内部温度的上升。本发明人认为，这是因为人工矿石的 热传导系数、热扩散系数等热物性值非常好，并且冷却效果也很好。
此外，在将人工矿石载持在汽车或摩托车等的制动片表面的情况 下，可以确认能够将因温度的上升引起的制动作用的减低防于未然。 本发明人认为，这也是因为人工矿石的热传导系数、热扩散系数等热 物性值非常好，并且冷却效果也很好。
并且，在将人工矿石载持在用于将发动机内部产生的废气排出到 外部的排气筒表面的情况下，可以确认其能够防止有害物质的排出。 本发明人认为，这是因为人工矿石能够放出波动，利用该波动促进排出气体中的HC和CO的分解。
并且，在将人工矿石载持在建筑物的墙壁材料或围墙材料等建材 表面的情况下，可以确认能够防止从变电所或电话局等放出电磁波的 建筑物向外部放出电磁波。本发明人认为，这是因为人工矿石具有能 够防止带有静电和电磁波透过的能力。
此外，在将人工矿石载持在皮带传送机用的传送带表面的情况下， 可以确认能够实现用该传送带搬送的食品的优质化。本发明人认为， 这是因为人工矿石能够放出波动，利用该波动实现食品的成熟化等。
用球磨机粉碎采用上述方法制造的人工矿石，经过粉末化后的人 工矿石在大致真空状态下一边施加振动， 一边用1500吨压力机加压成
型为规定的形状，然后经过4小时左右的养护，在160(TC 165(TC的 温度经过大约一昼夜进行烧制，由此能够形成耐火块。可以确认该耐 火块的耐火温度在1600度以上。
产业上的可利用性
根据发明，能够制造热物性值明显优于陶瓷等的人工矿物，特别 是在经过粉末化后，能够制造均质的粉末状的人工矿物。因此，可以 应用于广泛范围的领域。
权利要求
1.一种人工矿石的制造方法，其特征在于，包括第一工序，将硅化合物、电气石和陶瓷中的任一种作为主材，使规定量的主材在减压状态下熔融，然后添加铁、铝、钙，使其自然冷却，由此生成第一固化体；第二工序，使该第一固化体在减压状态下再熔融，然后使其自然冷却，生成第二固化体；和第三工序，使该第二固化体在常压状态下熔融，并投入与第一工序中熔融的主材等量的主材，使其熔融后进行自然冷却，生成第三固化体，所述人工矿石由所述第三固化体构成。
2. 如权利要求1所述的人工矿石的制造方法，其特征在于，在所 述第二工序中，使所述第一固化体再熔融时，添加锗、木炭、二氧化 钛中的至少任一种。
3. —种人工矿石，其特征在于，由第三固化体构成，其中，通过 使硅化合物、电气石和陶瓷中的任一种构成的主材在减压状态下熔解， 然后添加铁、铝、钙，使生成的第一固化体在减压状态下再熔融，使 其自然冷却，使生成的第二固化体在常压状态下再熔融，并加入与所 述主材等量的主材，使其熔解并自然冷却而生成第三固化体。
4. 如权利要求3所述的人工矿石，其特征在于，向所述第二固体 中添加锗、木炭、二氧化钛中的至少任一种。
5. 如权利要求3或4所述的人工矿石，其特征在于，将所述第三 固化体粉碎，成为粉末状。
全文摘要
本发明能够提供一种在特性上没有差别的粉末状的人工矿石。其包括三个工序第一工序，将硅化合物、电气石和陶瓷中的任一种作为主材，使规定量的主材在减压状态下熔融，然后添加铁、铝、钙，使其自然冷却，由此生成第一固化体；第二工序，使该第一固化体在减压状态下再熔融，然后使其自然冷却，生成第二固化体；和第三工序，使该第二固化体在常压状态下熔融，并投入与第一工序中熔融的主材等量的主材，使其熔融后进行自然冷却，生成第三固化体。得到由上述第三固化体构成的人工矿石。
文档编号C04B35/653GK101346308SQ20078000096
公开日2009年1月14日 申请日期2007年1月30日 优先权日2007年1月30日
发明者松本初一 申请人:松本初一