1. 適用範囲

生型砂のシリカプログラム試験方法について定める。

2. 用語の意味

シリカプログラムとは、以下の一連の方法で測定される、生型砂の化学分析方法である。
なお、本試験方法は、けい砂を基礎砂とした生型砂に適用する。
備考：ジルコン、クロマイト、オリビンのような特殊砂は、ふっ化水素酸に急激に溶解するので、 本試験方法を適用できない。

3. 試薬、器具および装置

3-1. 試薬

1. メチレンブルー溶液・・・ TJFS-205(生型砂の活性粘土分試験方法)に定める溶液を用いる。
2. 2%ピロリン酸ナトリウム溶液・・・ TJFS-205(生型砂の活性粘土分試験方法)に定める溶液を用いる。
3. 50%塩酸・・・ 一級濃塩酸(HCl)を同量の純水に希釈する。
4. 30%ふっ化水素酸溶液・・・ 含有率47%ふっ化水素酸溶液100 に対し、56 の割合の純水にて希釈する。
   備考：ふっ化水素酸は通常、溶液として市販されており、含有率47%のものを購入するとよい。なお。ふっ化水素酸は毒物であり、取り扱いには細心の注意を払うこと。作業する際は、保護具として、眼鏡、ふっ化水素酸吸着剤入りマスク、ゴム手袋、前掛けなどを着用し、作業後は、手を流水でよく洗う。また、非常用として、重曹およびマグネシア乳剤(グリセリンと酸化マグネシウムを混ぜた乳剤)を備え付けておき、もしも、ふっ化水素酸が肌に付着したなら重曹を付けてから水でよく洗い、マグネシア乳剤を塗布して、医者に駆けつける。

3-2. 器具

1. 円錐ビーカ・・・200ml のコニカルビーカを用いる。
2. 自動ビュレット・・・50ml 定量用を用いる。
3. フロン攪拌子・・・直径5mm、長さ25～30mm のものを用いる。
4. ビーカ1・・・300ml のものを用いる。
5. ビーカ2・・・100ml のテフロン製のものを用いる。
6. 磁性るつぼ1 ・・・50ml のものを用いる。
7. 磁性るつぼ2・・・30ml のものを用いる。
8. 時計皿 ・・・直径100mｍのものを用いる。
9. ふるい1・・・ 呼び寸法22μm のものを用いる。
10. ふるい2・・・ 呼び寸法53μm のものを用いる。
11. 攪拌棒・・・ 直径5mm、長さ200mm のテフロン製のものを用いる。
12. コマゴメピペット・・・ 15ml のポリエチレン製のものを用いる。
13. pH 試験紙・・・ 市販のpH 試験紙のうち、pH5～7 が測定できるものを用いる。

3.3 装置

1. はかり1・・・ 感度0.01g のものを用いる。指定のある場合以外はこれを用いる。
2. はかり2・・・ 感度0.0001g の化学天秤を用いる。
3. 超音波分散機・・・ 周波数25～30kHZ、出力150～200W のものを用いる。
4. マグネチックスターラ・・・ ビーカ容量500ml のものを用いる。

3-4. 検査

この方法に使用する装置および器具の精度を保持するため、適宜所定の精度の有無を検査する。

4. 試験方法

4-1. 活性粘土分の定量

TJFS-205(生型砂の活性粘土分試験方法)に基づき、活性粘土分を測定する。

4-2. 強熱減量の定量

4.2.1 試料砂の強熱減量の測定

1. 生型砂を105±5℃で恒量になるまで乾燥した後、デシケータ中に入れ、放冷したものを試料とし、約3gを乳鉢ですりつぶす。
2. 質量既知の30ml の磁性るつぼに、はかり2を用いて、すりつぶした試料1gを計り取り、1000℃の電気炉中で1時間焼成する。
3. デシケータ内で放冷した後、はかり2を用いて、質量を計る。
4. 次式により、試料の強熱減量を算出する。
   
   ここに
   L.O.I.：強熱減量(%)
   W1：焼成前の試料とるつぼの質量(g)
   W2：焼成後の試料とるつぼの質量(g)
   W3：W1－るつぼの質量(g)
   

4.2.2 けい砂の強熱減量の測定

試料砂に使用されているけい砂の強熱減量を、同様に測定する。

4.2.3 ベントナイトの強熱減量の測定

試料砂に使用されているベントナイトの強熱減量を、同様に測定する。
備考：強熱減量の測定方法は、TJFS-206(生型砂の強熱減量試験方法)とは異なる。

4-3. 炭素質分の定量炭素質分

次式により算出する

ここに
C ：炭素質分(%)
L.O.I. ：強熱減量(%)
AC ：活性粘土分(%)
B.L.O.I.：ベントナイトの強熱減量(%)
S.L.O.I ：けい砂の強熱減量(%)

備考：炭素質分の算出方法は、TJFS-209(生型砂の固定炭素量算出方法)とは異なる。

4-4. 全粘土分の定量

次のいずれかの方法により、全粘土分を測定する。

• 4-4-1. TJFS-204(生型砂の全粘土分試験方法)に基づき、全粘土分を測定する。

4-4-2. ふるい分けによる方法

1. 生型砂を105±5℃で恒量になるまで乾燥した後、デシケータ中に入れ、放冷したものを試料とし、25g を300ml ビーカに計り取る。
2. 2%ピロリン酸ナトリウム溶液250ml を加え、ガラス棒で時々攪拌しながら、超音波分散機に10 分間かける。また、4.4.1 の煮沸による分散方法でもよい。
3. 分散した試料を呼び寸法22μm のふるい上に移し、適宜、流量を調整した流水で、水が透明になるまで洗浄する。
4. ふるい上に残留した試料がビーカを移し、試料が沈降するまで静置した後、試料がこぼれないように、静かにビーカを傾斜して、上澄み液を排出する。
5. 試料を105±5℃で恒量になるまで乾燥した後、デシケータ中に入れ、放冷した後、質量を計る。
6. 全粘土分は、次式により算出する。
   
   ここに
   TC：圧全粘土分(%)
   W. ：残留した試料質量(g)
   備考：その他の項目は、4.4.1 に準じる

4-5. 金属分の定量

1. 全粘土分測定後の試料を質量既知の50ml の磁性るつぼに移し、1000℃の電気炉中で2時間焼成した後、デシケータ中に入れ、放冷した後、質量を計る。
2. 焼成した試料を、300ml ビーカに移し、50%塩酸175ml を加える。次に、時計皿で蓋をして、ドラフト内で、サンドバスにて2 時間煮沸する。
   備考：サンドバスとは、深さ20～30mm の鉄製容器(できれば、ステンレス製がよい)にけい砂を入れ、電熱器に乗せたものである。
3. 煮沸後、放冷して、時計皿に付着している試料をビーカ内に洗い込む、次に水を注意深く加えて塩酸を薄め、試料が沈降するまで静置する。
4. 試料が沈降したら、試料がこぼれないように、静かに傾斜して、上澄み液を排出する。さらに水を加えて、この操作を4 回繰り返して塩酸を薄める。
5. 試料の呼び寸法53μm のふるい上に移し、4.4.2(全粘土分の定量・ふるい分けによる方法)と同様に操作を行って、ふるい上に残留した試料の質量を計る。
6. 金属分は、次式により算出する。
   
   ここに
   M ：金属分(%)
   W1：焼成後の試料質量(g)
   W2：残留した試料質量(g)

4-6. 不活性微粉の定量

不活性微粉は、次式により算出する。

ここに
DC ：不活性微粉(%)
W ：4.5(金属分の定量)における、塩酸処理後の試料質量(g)
AC ：活性粘土分(%)
C ：炭素質分(%)
M ：金属分(%)

4-7. オーリティックの定量

1. 塩酸洗浄後の試料5g を、100ml テフロン製ビーカに計り取る。
2. ポリエチレン製コマゴメピペットを用いて、30%ふっ化水素酸溶液30ml を加え、直ちに、テフロン製攪拌棒にて1 分間攪拌する。次に1 分間静置した後、さらに1 分間の攪拌を行う。
   備考：ふっ化水素酸溶液は微量ながら、けい砂をも溶解する。しかし、この試験方法で定めた処理時間であれば溶解量は無視し得る。従って、処理時間は正確に守られなければならない。
3. 水 60～70ml を加え、2 分間静置した後、試料がこぼれないように、静かに傾斜して上澄み液を捨てる。さらに、水60～70ml を加え、1 分間静置した後、同様に上澄み液を捨てる。 この操作を2 回繰り返す。
4. pH 試験紙を用いて、上澄み液のpH を測定する。pH が6 未満の場合は、6 以上になるまで再度、3)の水洗処理を繰り返す。
5. pH が6 以上であれば水洗処理を終了し、ビーカに残留した試料を105±5℃で恒量になるまで乾燥した後、デシケータ中に入れ、放冷した後、質量を計る。
6. オーリティックは、次式により算出する
   
   ここに
   O ：オーリティック(%)
   HW ：4.5(金属分の定量)における、塩酸処理後の試料質量(g)
   FW ：ふっ化水素酸処理後の試料質量(g)

4.7 クォーツ分の定量

クォーツ分は、次式により算出する。

ここに
Q ：クォーツ分(%)
HW ：4.5(金属分の定量)における、塩酸処理後の試料質量(g)
FW ：ふっ化水素酸処理後の試料質量(g)

解説

本試験方法は、従来行われてきた方法から大幅に改定している点があるので、以下に解説する。

1. 全粘土分測定方法について

測定操作の簡略化を図るため、ふるい分けによる分離方法を追加した。この方法は、TJFS-204(生型砂の全粘土分試験方法)よりも操作は簡単で、迅速に行うことができる。しかし、ふるい分けによる方法は、粒子の比重などには影響されず、粒子の直径のみによって分離されるので、TJFS-204(生型砂の全粘土分試験方法)による測定結果とは若干の差異が生じる。 N=30 の試料による比較試験を行った結果、ふるい分けによる方法は、TJFS-204(生型砂の全粘土分試験方法)による測定結果に比して、平均値で0.51%小さな値となった(max0.9%、min0.0%)。全粘土分は、通常10%を超える数値であり、この程度の差異は許されるものと判断し、採用した。

2. オーリティックの定量における、処理酸の変更について

オーリティック分の測定には、通常、りん酸による処理が行われている。しかし、りん酸処理によるオーリティックの溶解には20 時間以上を要し、通常、規定されている処理時間では、十分に溶解されていない場合が多い。そこで、処理時間の短縮と、より正確な測定方法の確立を目指して検討を行った。その結果、欧州で採用されているふっ化水素酸に着目し、種々の実験を行って、その処理方法を確立した。
N=30 の試料による比較試験を行った結果、ふっ化水素酸処理によるものは、りん酸処理による測定結果に比して、クォーツ分が平均値で約6%小さな値となった(max 14.9、min -4.5%¹⁾)。

• 注意¹⁾
  3点だけ、クォーツ分が多いものがあった。しかし、X 線回折によってクォーツ量を判定した結果では、全ての試料について、さらに低いクォーツ量を示しており、りん酸処理では、長石などの非クォーツ分が十分に除去されていないことが判明した。よって、ふっ化水素酸処理による測定法は、より正確な値が得られるものと判断し、本試験方法に採用した。