JP2000263013A - アルミドロス残灰の利用方法及びアルミナスピネル質キャスタブル耐火物 - Google Patents

アルミドロス残灰の利用方法及びアルミナスピネル質キャスタブル耐火物

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JP2000263013A
JP2000263013A JP11072534A JP7253499A JP2000263013A JP 2000263013 A JP2000263013 A JP 2000263013A JP 11072534 A JP11072534 A JP 11072534A JP 7253499 A JP7253499 A JP 7253499A JP 2000263013 A JP2000263013 A JP 2000263013A
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aluminum dross
aluminum
residual ash
castable refractory
alumina
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JP11072534A
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Yuji Ochiai
勇司 落合
Kanji Tanigawa
完士 谷川
Tomonobu Nishimura
友伸 西村
Shinichi Oya
真一 大矢
Kokuho Shibata
告芳 柴田
Kenji Yamamoto
憲治 山本
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CERA TECHNO KK
Kobe Steel Ltd
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CERA TECHNO KK
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミドロスを産業廃棄物として処分するの
ではなく、積極的に産業に有効利用する方法の提供を第
1の課題とし、さらに、耐用性に問題がなく且つ経済性
に優れたアルミナスピネル質キャスタブル耐火物の提供
を第2の課題とする。 【解決手段】 上記第1の課題を解決した本発明方法と
は、アルミニウム精錬時に生成するアルミドロスから金
属アルミニウムを回収したアルミドロス残灰の利用方法
であって、上記アルミドロス残灰を焼成した後、アルミ
ナスピネル質キャスタブル耐火物の原料として用いる。
また前記第2の課題を解決した本発明のアルミナスピネ
ル質キャスタブル耐火物とは、アルミドロス残灰を焼成
して得た焼成アルミドロス残灰を用いてなるものであ
る。また、アルミドロス残灰にマグネシア生成用原料を
加え焼成して得た焼成アルミドロス残灰を用いてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミドロス残灰
の利用方法及びアルミナスピネル質キャスタブル耐火物
に関し、詳細には真空脱ガス炉,取鍋,タンディッシュ
等の製鋼炉の内張りや各種カバー等の耐熱保護部材、ま
たは溶鋼処理ランス等として使用可能なアルミナスピネ
ル質キャスタブル耐火物として、産業廃棄物であるアル
ミドロス残灰を有効利用する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミドロスとは、Al精錬時において
アルミニウム地金やスクラップなどを溶解する際に生成
する鋼滓であり、国内での年間発生量は、例えば平成1
0年度で約35万トンと推定されている。上記アルミド
ロスは産業廃棄物として取り扱われているが、昨今では
産業廃棄物の保存場所や廃棄場所が不足する傾向にあ
り、このような産業廃棄物を有効に利用する技術の開発
が要望されている。
【0003】ところで製鋼分野においては、真空脱ガス
法や取鍋精錬等の炉外精錬技術の向上から、高級鋼種が
精錬されるようになってきており、それに伴って処理条
件が過酷化してきている。そのため、これらの使用条件
に対応すべく高い耐食性が要求されるキャスタブル耐火
物としては、アルミナ・スピネル質やアルミナ・マグネ
シア質等の高品位材料を使用することが一般的になって
きている。
【0004】但し、これらの使用条件に対応すべく開発
されたアルミナスピネル質キャスタブル耐火物は価格的
に高くなるという難点がある。例えば、耐火性原料とし
てスピネルを使用したアルミナスピネル質キャスタブル
耐火物は、スラグ浸透抵抗性が大きく、熱膨張係数が小
さい為に容積安定性がよく、耐火性原料として優れた特
性を有するが、1800℃以上の高温下で高純度アルミ
ナと高純度マグネシアから合成されるため、通常の耐火
性原料に比較して製造コストが高くなる。
【0005】そこで、従来はその代替品としてバナジウ
ム滓の使用が試みられてきた。しかし、バナジウム滓を
使用した耐火物は使用中に異常膨張を起こす欠点があり
耐用性に問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、アルミドロスを産業廃棄
物として処分するのではなく、積極的に産業に有効利用
する方法の提供を第1の課題とし、さらに、耐用性に問
題がなく且つ経済性に優れたアルミナスピネル質キャス
タブル耐火物の提供を第2の課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の課題を解決し
た本発明とは、アルミニウム精錬時に生成するアルミド
ロスから金属アルミニウムを回収したアルミドロス残灰
の利用方法であって、上記アルミドロス残灰を焼成した
後、アルミナスピネル質キャスタブル耐火物の原料とし
て用いることを要旨とするものであり、或いは上記アル
ミドロス残灰にマグネシア生成用原料を加え焼成した
後、アルミナスピネル質キャスタブル耐火物の原料とし
て用いてもよい。
【0008】また前記第2の課題を解決した本発明のア
ルミナスピネル質キャスタブル耐火物とは、アルミドロ
ス残灰を焼成して得た焼成アルミドロス残灰を用いてな
ることを要旨とするものであり、或いは、アルミドロス
残灰にマグネシア生成用原料を加え焼成して得た焼成ア
ルミドロス残灰を用いてもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】アルミニウム精錬時に生成するア
ルミドロスから金属アルミニウムを回収したアルミドロ
ス残灰は、Al精錬時の条件によって、MgO,SiO
2,Fe23の含有量が多少異なるものの、その化学成
分はおおよそ下記の表1に示す通りである。
【0010】
【表1】
【0011】このようにアルミドロス残灰には相当量の
金属AlとAlNが含まれており、これらの物質は水と
反応して水素ガスやアンモニアガスを発生させる。従っ
て、使用にあたって水を添加して混練することが前提と
なっているキャスタブル耐火物材料としては、アルミド
ロス残灰をそのまま使用することはできない。アルミド
ロス残灰を焼成することにより金属AlとAlNを安定
なアルミナに改質して水との反応による問題を解消で
き、アルミナに代替する耐火物原料としてアルミドロス
を利用可能となる。しかも焼成したアルミドロス残灰
(アルミドロスクリンカー)はコランダムやスピネルを
含むものであり、アルミナスピネル質キャスタブル耐火
物として好適な材料となる。更に、焼成にあたりマグネ
シアを配合すれば焼成後のアルミドロス残灰には、アル
ミナスピネル質キャスタブル耐火物材料中におけるスピ
ネル含有量を増加させることができ、スピネル質耐火材
料として利用することも可能である。
【0012】アルミナスピネル質キャスタブル耐火物中
における焼成アルミドロス残灰の配合量は、少な過ぎる
と経済的効果が小さいので5%(重量%の意味、以下同
じ)以上とすることが望ましく、また強度及び施工性を
確保するためにはアルミナセメントやアルミナ超微粉な
どの結合材(バインダー)を所定量配合することが必要
であるので、焼成アルミドロス残灰の配合量は90%以
下とすることが好ましく、経済性及び強度の観点から好
ましい範囲は、10%以上80%以下である。
【0013】アルミナスピネル質キャスタブル耐火物中
におけるアルミナ質耐火材料としては、焼結アルミナ,
電融アルミナ,ブラウンアルミナ,ボーキサイト,バン
ド頁岩などの一般的に使用されるものを用いればよく、
化学成分でAl23が80%以上のものが好ましい。
尚、機械的強度を向上させる上で有効な超微粉アルミナ
として、平均中心粒径が0.1〜10μmの仮焼アルミ
ナを配合することが望ましい。アルミナ質耐火材料の含
有量は少な過ぎると施工に必要な流動特性が得られない
ので5%以上とすることが望ましく、10%以上がより
好ましい。一方、多過ぎると相対的に焼成アルミドロス
の配合割合が少なくなり経済的効果が得られないので、
85%以下とすることが望ましく、75%以下であれば
より望ましい。
【0014】アルミナスピネル質キャスタブル耐火物中
に含有させる結合材としてはアルミナセメントを使用す
ればよく、少な過ぎると施工後に十分な強度が得られな
いので2%以上とすることが望ましく、3%以上であれ
ばより望ましい。一方多過ぎると過焼結となるので30
%以下とすることが好ましく、20%以下とすればより
望ましい。
【0015】尚、例えば取鍋等の耐火物として用いる場
合であって、耐スラグ侵食性が要求される場合には、ス
ピネル質耐火材料を配合することが望ましく、一般に使
用されているMgOが5〜30%のスピネル質耐火材料
を配合することが推奨される。配合量はアルミナスピネ
ル質キャスタブル耐火物中のMgO量で3〜15%とな
る様に調整することが望ましい。
【0016】本発明で使用する焼成アルミドロス残灰の
MgO成分は、上記スピネル質耐火材料の代替品として
用いる場合であっても、MgO含有率が30%を超える
と、ペリクレーズの含有量が多くなり、アルミナ質耐火
材料との反応により必要以上にスピネルが生成して異常
膨張が発生し易くなるので30%以下とすることが好ま
しい。尚、スピネル質耐火材料の代替品とする場合は、
焼成アルミドロス残灰の3%以上をMgOとすることが
望ましく、MgO量を調整するにあたっては、焼成する
前にアルミドロス残灰に水酸化マグネシウム,マグネサ
イト,ブルーサイトなどのMgO源を添加すればよい。
【0017】更に、アルミナスピネル質キャスタブル耐
火物には、従来から使用されている添加剤(分散剤,硬
化剤,遅延剤,乾燥促進剤,金属ファイバーなど)を必
要に応じて添加してもよい。
【0018】ところで、後述する様に、本発明に係るア
ルミナスピネル質キャスタブル耐火物は気孔率が高いた
めに、溶鋼取鍋の側壁,敷,除滓口等に用いられている
従来のアルミナスピネル質キャスタブルと比較すると若
干耐食性に劣る。そこで取鍋の耐火材料として用いる場
合には、耐食性に関して支障が少ない除滓口用キャスタ
ブルとして用いることが推奨される。尚、高気孔性を利
用した用途としては、断熱煉瓦や断熱用キャスタブルが
あり、MgO無添加で焼成してアルミナ骨材の代替材料
としてもよい。
【0019】以上では、アルミドロス残灰を焼成するこ
とによりアルミドロスクリンカーを得る方法について述
べたが、製造コストよりも品質を優先したい場合には、
より緻密な耐火材料を得る観点からアルミドロス残灰を
電融してもよい。
【0020】尚、焼成または電融によって得られるアル
ミドロスクリンカーは、粉砕により30mmの粗粒から
微粉まで、任意の粒度とすることが可能である。
【0021】施工に関しては、従来の方法を採用すれば
よく、流し込み,振動鋳込み,圧送,圧入,吹付け及び
こて塗り等があり、例えば流し込みの場合、本発明に係
る不定形耐火材料に施工水分を添加し、混練後、型枠に
流し込み、養生、乾燥すればよい。
【0022】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の主旨に基づいて設計変更すること
はいずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものであ
る。
【0023】
【実施例】実施例1 焼成アルミドロス残灰を用いて、表2に示す配合率でア
ルミナスピネル質キャスタブル耐火材料とし、見掛け気
孔率,嵩比重,圧縮強さ,線変化率を測定すると共に、
下記の回転侵食テストによりスラグに対する耐食性(侵
食量及び浸透量)を調べた。結果は従来のアルミナスピ
ネル質キャスタブル耐火材料の特性と共に表2に併記す
る。
【0024】[回転侵食テスト]回転ドラム侵食試験に
おいて、CaO/SiO2モル比が8であり、Al23
含有量が5%、Fe23含有量が10%のスラグを用い
て耐火材料を溶損させた。試験用耐火材料を内張りした
ドラム内をプロパンバーナーで加熱し、前記スラグを投
入して、1700℃に1時間保持した後スラグを排出し
て、新しいスラグを投入するサイクルを6回繰り返した
後、試料片の溶損寸法(侵食量)を測定した。また上記
回転ドラム侵食試験を行った試料片のスラグ浸透層の厚
み(浸透量)を測定した。
【0025】
【表2】
【0026】本発明に係るキャスタブルNo.1及びN
o.2は、従来のアルミナスピネル質キャスタブルの微
粉のスピネル原料を焼成アルミドロス残灰で代替したも
のである。本発明キャスタブルNo.1は、乾燥後及び
加熱後の強度が低いが、アルミナセメントとアルミナ微
粉を増量したキャスタブルNo.2は乾燥後の強度及び
1000℃加熱後の強度が高い。尚、耐食性は従来のキ
ャスタブルに比較して20%程度劣る結果となったが、
十分に実用できるレベルである。
【0027】実施例2 表3の通り配合したアルミナスピネル質キャスタブル耐
火物材料に、夫々に応じた適量の施工水を添加し、混練
後、振動を付与して型枠に流し込み、養生、乾燥後、実
施例1と同様の条件で耐食性の評価試験を行った。結果
は、表3に併記する。
【0028】尚、焼成アルミドロスAはアルミドロス残
灰を単味で焼成して得たものであり、焼成アルミドロス
Bはアルミドロス残灰に水酸化マグネシウムを加えてM
gO含有量を25%に調整したものである。
【0029】
【表3】
【0030】本発明例は、いずれも従来例に比較する
と、耐食性は若干劣るものの、用途を選択すれば十分に
実用できるものである。
【0031】尚、本発明例No.3は従来例No.1に
比較して侵食量の増加は少ないが、本発明例No.3で
は侵食量が非常に大きくなっている。これは30〜10
mmの大きな粗粒では侵食量へ与える影響が少ないが5
mm以下の骨材では侵食量に大きく影響することを示し
ている。
【0032】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、アルミドロスを産業廃棄物として処分するのではな
く、積極的に産業に有効利用する方法の提供が可能とな
り、さらに、耐用性に問題がなく、且つ経済性に優れた
アルミナスピネル質キャスタブル耐火物が提供できるこ
ととなった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 完士 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 西村 友伸 兵庫県神戸市灘区岩屋中町4−2−15 島 分第3ビル株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者 大矢 真一 兵庫県神戸市灘区岩屋中町4−2−15 島 分第3ビル株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者 柴田 告芳 岡山県備前市穂浪2535番地の7 第一耐火 煉瓦株式会社内 (72)発明者 山本 憲治 岡山県備前市穂浪2535番地の7 第一耐火 煉瓦株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AA44 BA02 BA05 CA30 CC11 4G030 AA07 AA27 AA36 AA37 AA51 AA63 BA27 BA33 GA04 GA22 GA23 HA25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム精錬時に生成するアルミド
    ロスから金属アルミニウムを回収したアルミドロス残灰
    の利用方法であって、 上記アルミドロス残灰を焼成した後、アルミナスピネル
    質キャスタブル耐火物の原料として用いることを特徴と
    するアルミドロス残灰の利用方法。
  2. 【請求項2】 アルミニウム精錬時に生成するアルミド
    ロスから金属アルミニウムを回収したアルミドロス残灰
    の利用方法であって、 上記アルミドロス残灰にマグネシア生成用原料を加え焼
    成した後、アルミナスピネル質キャスタブル耐火物の原
    料として用いることを特徴とするアルミドロス残灰の利
    用方法。
  3. 【請求項3】 アルミドロス残灰を焼成して得た焼成ア
    ルミドロス残灰を用いてなることを特徴とするアルミナ
    スピネル質キャスタブル耐火物。
  4. 【請求項4】 アルミドロス残灰にマグネシア生成用原
    料を加え焼成して得た焼成アルミドロス残灰を用いてな
    ることを特徴とするアルミナスピネル質キャスタブル耐
    火物。
JP11072534A 1999-03-17 1999-03-17 アルミドロス残灰の利用方法及びアルミナスピネル質キャスタブル耐火物 Withdrawn JP2000263013A (ja)

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