JP2000327436A - 不定形耐火物およびそれを使用した廃棄物溶融炉 - Google Patents
不定形耐火物およびそれを使用した廃棄物溶融炉Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】クロム公害に対応した廃棄物溶融炉用に最適な
耐食性、耐熱衝撃性に優れたホウ化ジルコニウム−炭化
ケイ素質の不定形耐火物を提供する。 【解決手段】ホウ化ジルコニウム粒子３〜９５重量％と
炭化ケイ素粒子５〜９７重量％を主体とする耐火性粒子
９０〜９９重量％と、アルミナセメントを３０〜１００
重量％含有する結合材１〜１０重量％と、を含む不定形
耐火物。
耐食性、耐熱衝撃性に優れたホウ化ジルコニウム−炭化
ケイ素質の不定形耐火物を提供する。 【解決手段】ホウ化ジルコニウム粒子３〜９５重量％と
炭化ケイ素粒子５〜９７重量％を主体とする耐火性粒子
９０〜９９重量％と、アルミナセメントを３０〜１００
重量％含有する結合材１〜１０重量％と、を含む不定形
耐火物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物溶融処理
炉、焼却炉用に適し、環境問題に対応したクロムを含ま
ない不定形耐火物に関する。
炉、焼却炉用に適し、環境問題に対応したクロムを含ま
ない不定形耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、廃棄物の発生量は増加の一途をた
どり、その処理は大きな社会問題となっている。例え
ば、膨大な量の廃棄物を処理するためには、埋立処分地
を確保する必要がある。また、廃棄物の焼却により発生
する焼却灰や飛灰、および下水汚泥等は処理方法や投棄
場所によっては、二次的公害汚染の誘因ともなる。
どり、その処理は大きな社会問題となっている。例え
ば、膨大な量の廃棄物を処理するためには、埋立処分地
を確保する必要がある。また、廃棄物の焼却により発生
する焼却灰や飛灰、および下水汚泥等は処理方法や投棄
場所によっては、二次的公害汚染の誘因ともなる。
【０００３】この対策として、廃棄物の減容化、無害化
または再資源化が望まれており、一つの方策として溶融
法が注目されている。溶融法は、廃棄物中の無機物を溶
融スラグとして取り出し、廃棄物を大幅に減容化する方
法である。廃棄物の溶融法としては、固形廃棄物（生ご
み等）を直接熱分解し溶融処理する方法と、焼却炉で廃
棄物を一次焼却し、生じた焼却灰、飛灰、下水汚泥を二
次溶融する方法とがある。
または再資源化が望まれており、一つの方策として溶融
法が注目されている。溶融法は、廃棄物中の無機物を溶
融スラグとして取り出し、廃棄物を大幅に減容化する方
法である。廃棄物の溶融法としては、固形廃棄物（生ご
み等）を直接熱分解し溶融処理する方法と、焼却炉で廃
棄物を一次焼却し、生じた焼却灰、飛灰、下水汚泥を二
次溶融する方法とがある。
【０００４】焼却灰、飛灰および下水汚泥等の化学組成
は、一般にＳｉＯ2：１５〜４５重量％、Ａｌ2Ｏ3：１
０〜２０重量％、ＣａＯ：５〜４５重量％、Ｎａ2Ｏ：
１〜１５重量％である。この他、焼却灰や飛灰には、Ｃ
ｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ等の有害な金
属も多く含まれている。下水汚泥中には、金属は少ない
がＰ2Ｏ5が５〜１５重量％含まれている。さらに揮発成
分としてＳやＣｌを含む化合物等が多く含まれている。
は、一般にＳｉＯ2：１５〜４５重量％、Ａｌ2Ｏ3：１
０〜２０重量％、ＣａＯ：５〜４５重量％、Ｎａ2Ｏ：
１〜１５重量％である。この他、焼却灰や飛灰には、Ｃ
ｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ等の有害な金
属も多く含まれている。下水汚泥中には、金属は少ない
がＰ2Ｏ5が５〜１５重量％含まれている。さらに揮発成
分としてＳやＣｌを含む化合物等が多く含まれている。
【０００５】溶融炉に使用される耐火物の侵食の程度
は、主として炉内に投入される焼却灰、飛灰および下水
汚泥等の溶融スラグの成分、および溶融温度に大きく左
右される。溶融スラグの成分は廃棄物の種類などにより
変動するが、一般にはＣａＯとＳｉＯ2の重量比が、Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ2＝０．１〜１．５程度である。一方、溶
融処理炉の炉内温度は、１４００〜１６５０℃の高温に
する必要がある。
は、主として炉内に投入される焼却灰、飛灰および下水
汚泥等の溶融スラグの成分、および溶融温度に大きく左
右される。溶融スラグの成分は廃棄物の種類などにより
変動するが、一般にはＣａＯとＳｉＯ2の重量比が、Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ2＝０．１〜１．５程度である。一方、溶
融処理炉の炉内温度は、１４００〜１６５０℃の高温に
する必要がある。
【０００６】このような処理条件に耐える耐火物とし
て、アルミナ質、マグネシア質、シリカ−アルミナ質な
どの耐火材が知られているが、これらは溶融スラグ成分
と反応しやすく、侵食が進行しやすい。また、カーボン
を含有する耐火物は、溶融スラグ成分との反応性は低い
が、高温域で使用した場合、酸化されて消耗しやすい。
て、アルミナ質、マグネシア質、シリカ−アルミナ質な
どの耐火材が知られているが、これらは溶融スラグ成分
と反応しやすく、侵食が進行しやすい。また、カーボン
を含有する耐火物は、溶融スラグ成分との反応性は低い
が、高温域で使用した場合、酸化されて消耗しやすい。
【０００７】このため高耐食性を示す耐火物として、現
在は酸化クロムを含む耐火物が多く用いられており、例
えば、特開昭６３−３０３６３、特開平６−３２１６２
８、特開平８−４８５７４、特開平１０−８１５７２等
に提案されている。これらの酸化クロム含有耐火物は、
酸化クロムの含有量が多いほど耐食性がよいが、高温、
かつ、アルカリ等の雰囲気条件下で使用されると、耐火
物中の酸化クロムが有害な六価クロムに変化するため、
環境汚染問題を生ずるおそれがある。
在は酸化クロムを含む耐火物が多く用いられており、例
えば、特開昭６３−３０３６３、特開平６−３２１６２
８、特開平８−４８５７４、特開平１０−８１５７２等
に提案されている。これらの酸化クロム含有耐火物は、
酸化クロムの含有量が多いほど耐食性がよいが、高温、
かつ、アルカリ等の雰囲気条件下で使用されると、耐火
物中の酸化クロムが有害な六価クロムに変化するため、
環境汚染問題を生ずるおそれがある。
【０００８】また、耐食性の向上を目的とした酸化クロ
ムを含まない耐火物として、特開平７−２９３８５１に
電融ジルコニアを主成分とし炭化ケイ素を配合した耐火
物が、特開平７−２５６２２９にスピネル質不定形耐火
物が、特許第２８０８２９３号にＳｉＣが９０重量％以
上で残部がＡｌ、ＳｉおよびＦｅの酸化物である耐火材
が、それぞれ提案されている。しかし、これら提案され
ている耐火物では、耐食性が充分でない、コストが高
い、施工しにくい、などの問題がある。
ムを含まない耐火物として、特開平７−２９３８５１に
電融ジルコニアを主成分とし炭化ケイ素を配合した耐火
物が、特開平７−２５６２２９にスピネル質不定形耐火
物が、特許第２８０８２９３号にＳｉＣが９０重量％以
上で残部がＡｌ、ＳｉおよびＦｅの酸化物である耐火材
が、それぞれ提案されている。しかし、これら提案され
ている耐火物では、耐食性が充分でない、コストが高
い、施工しにくい、などの問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、廃棄物の溶
融炉において使用できる耐食性に優れる耐火物であり、
かつ、低コストで施工しやすい不定形耐火物を提供する
とともに、有害な六価クロムによる環境汚染の問題を排
除することを目的とする。
融炉において使用できる耐食性に優れる耐火物であり、
かつ、低コストで施工しやすい不定形耐火物を提供する
とともに、有害な六価クロムによる環境汚染の問題を排
除することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ホウ化ジルコ
ニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを主体とする耐火性粒子
９０〜９９重量％と、アルミナセメントを含有する結合
材１〜１０重量％とを含む不定形耐火物であって、結合
材中のアルミナセメントの含有量が３０〜１００重量％
であり、かつ、耐火性粒子中のホウ化ジルコニウム粒子
の含有量が３〜９５重量％、炭化ケイ素粒子の含有量が
５〜９７重量％であることを特徴とする不定形耐火物を
提供する。さらに、本発明は、これらの不定形耐火物か
ら形成された不定形耐火物施工体を炉壁の少なくとも一
部に使用した廃棄物溶融炉を提供する。
ニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを主体とする耐火性粒子
９０〜９９重量％と、アルミナセメントを含有する結合
材１〜１０重量％とを含む不定形耐火物であって、結合
材中のアルミナセメントの含有量が３０〜１００重量％
であり、かつ、耐火性粒子中のホウ化ジルコニウム粒子
の含有量が３〜９５重量％、炭化ケイ素粒子の含有量が
５〜９７重量％であることを特徴とする不定形耐火物を
提供する。さらに、本発明は、これらの不定形耐火物か
ら形成された不定形耐火物施工体を炉壁の少なくとも一
部に使用した廃棄物溶融炉を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本明細書で、不定形耐火物とは水
を添加する前の粉体全体をいい、その不定形耐火物から
形成される施工体を不定形耐火物施工体という。本発明
の不定形耐火物（以下、本不定形耐火物という）は、ホ
ウ化ジルコニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを主体とする
耐火性粒子を９０〜９９重量％含有する。
を添加する前の粉体全体をいい、その不定形耐火物から
形成される施工体を不定形耐火物施工体という。本発明
の不定形耐火物（以下、本不定形耐火物という）は、ホ
ウ化ジルコニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを主体とする
耐火性粒子を９０〜９９重量％含有する。
【００１２】本不定形耐火物において、ホウ化ジルコニ
ウム粒子および炭化ケイ素粒子は、主として骨材部を構
成し、耐火物としての性質を特徴づける。よって、でき
るだけこれら粒子の配合量が多いことが好ましい。具体
的には、耐火性粒子中、ホウ化ジルコニウム粒子と炭化
ケイ素粒子との合量が８５重量％以上とするのが好まし
い。
ウム粒子および炭化ケイ素粒子は、主として骨材部を構
成し、耐火物としての性質を特徴づける。よって、でき
るだけこれら粒子の配合量が多いことが好ましい。具体
的には、耐火性粒子中、ホウ化ジルコニウム粒子と炭化
ケイ素粒子との合量が８５重量％以上とするのが好まし
い。
【００１３】また、耐火性粒子中における、ホウ化ジル
コニウム粒子の含有量は３〜９５重量％であり、炭化ケ
イ素粒子の含有量は５〜９７重量％である。ホウ化ジル
コニウム粒子が３重量％より少ないとホウ化ジルコニウ
ムの特徴である耐食性が充分に発揮されないからであ
り、また９５重量％を超えると、酸素の多い雰囲気下で
の使用において耐酸化性が若干低下したり高コスト化等
となるからである。
コニウム粒子の含有量は３〜９５重量％であり、炭化ケ
イ素粒子の含有量は５〜９７重量％である。ホウ化ジル
コニウム粒子が３重量％より少ないとホウ化ジルコニウ
ムの特徴である耐食性が充分に発揮されないからであ
り、また９５重量％を超えると、酸素の多い雰囲気下で
の使用において耐酸化性が若干低下したり高コスト化等
となるからである。
【００１４】本発明において、ホウ化ジルコニウム粒子
とは、その全部または大部分がＺｒＢ2からなるもので
あってもよいし、他の成分をＺｒＢ2の性質を損なわな
い範囲で含むものであってもよい。ホウ化ジルコニウム
粒子は次のようにして得られる。ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3と炭
素を混合し電気溶融（以下、電融という）法にてホウ化
ジルコニウムを合成し、冷却した塊を粉砕して所定の粒
度に調製する。このようにして得られたホウ化ジルコニ
ウム粒子の代表的な化学組成は、ＺｒＢ2：９９重量
％、Ｃ：０．５重量％、その他：０．５重量％である。
また、電融法で得られたホウ化ジルコニウムと他の成
分、例えば少量のＺｒＯ2、ＺｒＣ等の混合物であって
もよい。
とは、その全部または大部分がＺｒＢ2からなるもので
あってもよいし、他の成分をＺｒＢ2の性質を損なわな
い範囲で含むものであってもよい。ホウ化ジルコニウム
粒子は次のようにして得られる。ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3と炭
素を混合し電気溶融（以下、電融という）法にてホウ化
ジルコニウムを合成し、冷却した塊を粉砕して所定の粒
度に調製する。このようにして得られたホウ化ジルコニ
ウム粒子の代表的な化学組成は、ＺｒＢ2：９９重量
％、Ｃ：０．５重量％、その他：０．５重量％である。
また、電融法で得られたホウ化ジルコニウムと他の成
分、例えば少量のＺｒＯ2、ＺｒＣ等の混合物であって
もよい。
【００１５】次に、炭化ケイ素粒子としては、通常よく
知られているものが使用でき、一般にはケイ石と炭素原
料とを混合し、電気抵抗炉にて炭化ケイ素を合成したも
のを粉砕した後、耐火性粒子として調製したものを使用
できる。
知られているものが使用でき、一般にはケイ石と炭素原
料とを混合し、電気抵抗炉にて炭化ケイ素を合成したも
のを粉砕した後、耐火性粒子として調製したものを使用
できる。
【００１６】本発明で耐火性粒子は、主成分として予め
全部または大部分は不定形耐火物としての骨材部を構成
するものであって、通常種々の粒度のものが使用できる
が、一般的には、１０μｍ〜２０ｍｍの範囲内で適切な
粒度の配合を選択するのが好ましい。
全部または大部分は不定形耐火物としての骨材部を構成
するものであって、通常種々の粒度のものが使用できる
が、一般的には、１０μｍ〜２０ｍｍの範囲内で適切な
粒度の配合を選択するのが好ましい。
【００１７】本不定形耐火物は、耐火性粒子中、粒径
０．１０５ｍｍ以下のホウ化ジルコニウム粒子をホウ化
ジルコニウム粒子と炭化ケイ素粒子の合量中３〜４０重
量％含有するのが好ましい。その理由は、ホウ化ジルコ
ニウム粒子が３重量％未満であると、不定形耐火物施工
体の結合部に充分な耐食性が得られなくなり、一方４０
重量％を超えると、施工時の流動性に乏しく、また不定
形耐火物施工体の耐熱衝撃性が損なわれるからである。
ホウ化ジルコニウム粒子の望ましい含有量は３〜３５重
量％である。
０．１０５ｍｍ以下のホウ化ジルコニウム粒子をホウ化
ジルコニウム粒子と炭化ケイ素粒子の合量中３〜４０重
量％含有するのが好ましい。その理由は、ホウ化ジルコ
ニウム粒子が３重量％未満であると、不定形耐火物施工
体の結合部に充分な耐食性が得られなくなり、一方４０
重量％を超えると、施工時の流動性に乏しく、また不定
形耐火物施工体の耐熱衝撃性が損なわれるからである。
ホウ化ジルコニウム粒子の望ましい含有量は３〜３５重
量％である。
【００１８】結合材としては、アルミナセメントを３０
〜１００重量％含有するものを使用する。これにより、
不定形耐火物施工体が、充分な乾燥強度および高温強度
を維持できる。アルミナセメントとしては、一般にカル
シウムアルミネートを主成分とする種々のアルミナセメ
ントが使用できる。
〜１００重量％含有するものを使用する。これにより、
不定形耐火物施工体が、充分な乾燥強度および高温強度
を維持できる。アルミナセメントとしては、一般にカル
シウムアルミネートを主成分とする種々のアルミナセメ
ントが使用できる。
【００１９】また、結合材としては、アルミナセメント
とともに粒径１０μｍ以下の酸化物粒子（アルミナセメ
ントを除く、以下同じ）を用いるのが好ましい。アルミ
ナセメントの一部を酸化物粒子で置き換えることにより
不定形耐火物施工体を緻密化し熱間強度、耐食性をより
向上できる。酸化物粒子としては、例えば、シリカ粒子
またはアルミナ粒子からなるものが挙げられる。酸化物
粒子の粒径は、１０μｍ以下、特には５μｍ以下のもの
が好ましい。
とともに粒径１０μｍ以下の酸化物粒子（アルミナセメ
ントを除く、以下同じ）を用いるのが好ましい。アルミ
ナセメントの一部を酸化物粒子で置き換えることにより
不定形耐火物施工体を緻密化し熱間強度、耐食性をより
向上できる。酸化物粒子としては、例えば、シリカ粒子
またはアルミナ粒子からなるものが挙げられる。酸化物
粒子の粒径は、１０μｍ以下、特には５μｍ以下のもの
が好ましい。
【００２０】本不定形耐火物において、耐火性粒子が９
０〜９９重量％含まれるのに対し、結合材は１〜１０重
量％含まれる。特には、耐火性粒子を９２〜９７重量
％、結合材を３〜８重量％を含むものが好ましい。
０〜９９重量％含まれるのに対し、結合材は１〜１０重
量％含まれる。特には、耐火性粒子を９２〜９７重量
％、結合材を３〜８重量％を含むものが好ましい。
【００２１】本不定形耐火物は、施工に際して所定量の
水を加えて使用するが、耐火性粒子の機能をより有効に
発揮させるためには、酸化防止材、分散剤または硬化調
節剤を用いるのが好ましい。
水を加えて使用するが、耐火性粒子の機能をより有効に
発揮させるためには、酸化防止材、分散剤または硬化調
節剤を用いるのが好ましい。
【００２２】酸化防止材は、不定形耐火物全体中に０．
１〜２重量％含まれるのが好ましい。この酸化防止材
は、炭化ケイ素とホウ化ジルコニウムが酸化するのを防
止する作用がある。酸化防止材の含有量が０．１重量％
未満では炭化ケイ素粒子とホウ化ジルコニウム粒子の酸
化防止効果が小さく、２重量％を超えるとガラス質が低
温から形成されるので、耐火物自体の耐食性が低下す
る。酸化防止材としては、炭化ホウ素が好ましく、特に
は粒径が５０μｍ以下の炭化ホウ素の粒子が好ましく用
いられる。
１〜２重量％含まれるのが好ましい。この酸化防止材
は、炭化ケイ素とホウ化ジルコニウムが酸化するのを防
止する作用がある。酸化防止材の含有量が０．１重量％
未満では炭化ケイ素粒子とホウ化ジルコニウム粒子の酸
化防止効果が小さく、２重量％を超えるとガラス質が低
温から形成されるので、耐火物自体の耐食性が低下す
る。酸化防止材としては、炭化ホウ素が好ましく、特に
は粒径が５０μｍ以下の炭化ホウ素の粒子が好ましく用
いられる。
【００２３】なお、結合材として添加されるシリカやア
ルミナセメントは、結合材としての特性を発揮するとと
もに、ホウ化ジルコニウムや炭化ケイ素粒子の高温での
酸化防止にも効果を発揮する。
ルミナセメントは、結合材としての特性を発揮するとと
もに、ホウ化ジルコニウムや炭化ケイ素粒子の高温での
酸化防止にも効果を発揮する。
【００２４】分散剤や硬化調節剤は、不定形耐火物の作
業性を改善、安定させるために添加するものであり、任
意のものが使用できる。本発明においては、分散剤とし
て、トリポリリン酸ナトリウム、β−ナフタレンスルホ
ン酸塩等が好ましく使用できる。分散剤は、不定形耐火
物全体中に０．０２〜０．２重量％含まれるのが好まし
い。
業性を改善、安定させるために添加するものであり、任
意のものが使用できる。本発明においては、分散剤とし
て、トリポリリン酸ナトリウム、β−ナフタレンスルホ
ン酸塩等が好ましく使用できる。分散剤は、不定形耐火
物全体中に０．０２〜０．２重量％含まれるのが好まし
い。
【００２５】また、硬化調節剤としては、硬化促進剤と
硬化遅延剤とがあり、硬化促進剤としては生石灰、炭酸
リチウムが好ましく使用でき、硬化遅延剤としてはシュ
ウ酸、ホウ酸等が好ましく使用できる。なお、１５℃未
満の低温ではアルミナセメントの硬化が遅く、３０℃を
超えると硬化が早くなるため、硬化調節剤の添加量は施
工時の気温によって調整する必要がある。一般的には、
硬化調節剤は、不定形耐火物全体中に０．０５〜０．２
重量％の範囲で含まれるのが好ましい。なお、分散剤や
硬化調節剤は、耐火性粒子と結合材の混合物にあらかじ
め混ぜておくか、または混練時に加える水に溶解または
懸濁させて添加すればよい。
硬化遅延剤とがあり、硬化促進剤としては生石灰、炭酸
リチウムが好ましく使用でき、硬化遅延剤としてはシュ
ウ酸、ホウ酸等が好ましく使用できる。なお、１５℃未
満の低温ではアルミナセメントの硬化が遅く、３０℃を
超えると硬化が早くなるため、硬化調節剤の添加量は施
工時の気温によって調整する必要がある。一般的には、
硬化調節剤は、不定形耐火物全体中に０．０５〜０．２
重量％の範囲で含まれるのが好ましい。なお、分散剤や
硬化調節剤は、耐火性粒子と結合材の混合物にあらかじ
め混ぜておくか、または混練時に加える水に溶解または
懸濁させて添加すればよい。
【００２６】本不定形耐火物から形成された不定形耐火
物施工体を廃棄物溶融炉壁の少なくとも一部、さらに好
ましくは焼却灰や飛灰の溶融スラグと接触する部分に用
いた場合、焼却灰や飛灰の溶融スラグに含まれるＳｉＯ
2、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ等の成分は、
不定形耐火物中のホウ化ジルコニウムおよび炭化ケイ素
と反応するものの、その反応生成物は高融点物質となる
ため、耐食性は低下しにくいと考えられる。また、炭化
ケイ素粒子は、高温下では、炭化ケイ素粒子の表面にＳ
ｉＯ2相が形成されて高い粘性を示すので、溶融スラグ
が浸透するのを抑制できる。したがって、本不定形耐火
物は、溶融スラグ等に対する耐浸透性に優れ、結果とし
て優れた耐食性および耐熱衝撃性を発揮する。
物施工体を廃棄物溶融炉壁の少なくとも一部、さらに好
ましくは焼却灰や飛灰の溶融スラグと接触する部分に用
いた場合、焼却灰や飛灰の溶融スラグに含まれるＳｉＯ
2、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ等の成分は、
不定形耐火物中のホウ化ジルコニウムおよび炭化ケイ素
と反応するものの、その反応生成物は高融点物質となる
ため、耐食性は低下しにくいと考えられる。また、炭化
ケイ素粒子は、高温下では、炭化ケイ素粒子の表面にＳ
ｉＯ2相が形成されて高い粘性を示すので、溶融スラグ
が浸透するのを抑制できる。したがって、本不定形耐火
物は、溶融スラグ等に対する耐浸透性に優れ、結果とし
て優れた耐食性および耐熱衝撃性を発揮する。
【００２７】
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を説明す
る。なお、例１〜例９は本発明の実施例であり、例１０
〜例１４は比較例である。例１２は、ホウ化ジルコニウ
ム粒子を含まない炭化ケイ素質不定形耐火物の場合であ
る。また、例１３は、アルミナ質不定形耐火物（Ａｌ2
Ｏ3：９６重量％、その他：４重量％）の場合であり、
例１４は、アルミナ−酸化クロム系（Ａｌ2Ｏ3：８９重
量％、Ｃｒ2Ｏ3：１０重量％、その他：１重量％）不定
形耐火物の場合である。
る。なお、例１〜例９は本発明の実施例であり、例１０
〜例１４は比較例である。例１２は、ホウ化ジルコニウ
ム粒子を含まない炭化ケイ素質不定形耐火物の場合であ
る。また、例１３は、アルミナ質不定形耐火物（Ａｌ2
Ｏ3：９６重量％、その他：４重量％）の場合であり、
例１４は、アルミナ−酸化クロム系（Ａｌ2Ｏ3：８９重
量％、Ｃｒ2Ｏ3：１０重量％、その他：１重量％）不定
形耐火物の場合である。
【００２８】表１、表２に示した配合割合となるよう
に、各原料を秤量し万能ミキサで混合しながら水を添加
し混練物を得た。これを４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍ
ｍの型にバイブレータで振動をかけながら鋳込み、所定
時間養生し脱型後、１１０℃にて２４時間乾燥して供試
体を得た。原料の配合割合、および得られた供試体の評
価結果を表１および表２に示す。
に、各原料を秤量し万能ミキサで混合しながら水を添加
し混練物を得た。これを４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍ
ｍの型にバイブレータで振動をかけながら鋳込み、所定
時間養生し脱型後、１１０℃にて２４時間乾燥して供試
体を得た。原料の配合割合、および得られた供試体の評
価結果を表１および表２に示す。
【００２９】［原料］表１および表２において、耐火性
粒子である、ホウ化ジルコニウム粒子は、ＺｒＯ2、Ｂ2
Ｏ3と炭素を混合し電融後、合成した塊を粉砕し所定の
粒度に調製した。化学組成はＺｒＢ2：９９重量％、
Ｃ：０．５重量％、その他：０．５重量％であった。ホ
ウ化ジルコニウム粒子の粒度範囲は、粗粒：１．１９〜
５ｍｍ、中粒：０．１０５〜１．１９ｍｍ、微粒：０．
１０５ｍｍ以下である。ホウ化ジルコニウムは耐食性に
優れているので微粒を主体とした粒度配合である。
粒子である、ホウ化ジルコニウム粒子は、ＺｒＯ2、Ｂ2
Ｏ3と炭素を混合し電融後、合成した塊を粉砕し所定の
粒度に調製した。化学組成はＺｒＢ2：９９重量％、
Ｃ：０．５重量％、その他：０．５重量％であった。ホ
ウ化ジルコニウム粒子の粒度範囲は、粗粒：１．１９〜
５ｍｍ、中粒：０．１０５〜１．１９ｍｍ、微粒：０．
１０５ｍｍ以下である。ホウ化ジルコニウムは耐食性に
優れているので微粒を主体とした粒度配合である。
【００３０】炭化ケイ素は、ケイ石と炭素原料を混合し
抵抗加熱炉で合成され粉砕されたもので、ＳｉＣ含有量
が９７重量％であった。炭化ケイ素粒子の粒度範囲は、
粗粒：１〜５ｍｍ、中粒：０．１０５〜１ｍｍ、微粒：
０．１０５ｍｍ以下である。炭化ケイ素は酸化すると著
しく耐食性が低下するので、中粒を主体とした粒度配合
である。
抵抗加熱炉で合成され粉砕されたもので、ＳｉＣ含有量
が９７重量％であった。炭化ケイ素粒子の粒度範囲は、
粗粒：１〜５ｍｍ、中粒：０．１０５〜１ｍｍ、微粒：
０．１０５ｍｍ以下である。炭化ケイ素は酸化すると著
しく耐食性が低下するので、中粒を主体とした粒度配合
である。
【００３１】結合材中のアルミナセメントはＣａＯ、Ａ
ｌ2Ｏ3を主成分とするもので、Ａｌ 2Ｏ3含有量７５重量
％、比表面積６０００ｃｍ2／ｇのものを使用した。ま
たアルミナセメントと、粒径５μｍ以下であるアルミナ
粒子、粒径５μｍ以下であるシリカ粒子を用いた。分散
剤としてトリポリリン酸ナトリウムを、また酸化防止剤
として粒径１０μｍ以下の炭化ホウ素をそれぞれ使用し
た。
ｌ2Ｏ3を主成分とするもので、Ａｌ 2Ｏ3含有量７５重量
％、比表面積６０００ｃｍ2／ｇのものを使用した。ま
たアルミナセメントと、粒径５μｍ以下であるアルミナ
粒子、粒径５μｍ以下であるシリカ粒子を用いた。分散
剤としてトリポリリン酸ナトリウムを、また酸化防止剤
として粒径１０μｍ以下の炭化ホウ素をそれぞれ使用し
た。
【００３２】[評価方法]例１〜例１４で得られた供試体
を使用し、表１および表２に示した物性および特性を評
価した。表中の原料の添加量は、全て重量部表示であ
る。また試験項目、測定法は以下のとおりである。
を使用し、表１および表２に示した物性および特性を評
価した。表中の原料の添加量は、全て重量部表示であ
る。また試験項目、測定法は以下のとおりである。
【００３３】嵩比重は通常の耐火物試験法（ＪＩＳ Ｒ
２２０５準拠）により測定した。曲げ強度Ａは、１１０
℃にて２４時間熱処理した後の３点曲げ強度であり、曲
げ強度Ｂは、１５００℃にて３時間、電気炉で焼成した
後の３点曲げ強度である。耐熱衝撃性は、１３００℃に
て３時間焼成した供試体の焼成品を、１３００℃の電気
炉中で１５分間保持した後、室温まで急冷するサイクル
を繰り返し行い、剥離にいたるまでの回数を測定した。
上記サイクルの回数は２５回を限度として行った。耐熱
衝撃性は剥離にいたるまでの回数が多い方が良好であ
る。なお、２５回反復した時点で剥離がないものは２５
＋と表した。
２２０５準拠）により測定した。曲げ強度Ａは、１１０
℃にて２４時間熱処理した後の３点曲げ強度であり、曲
げ強度Ｂは、１５００℃にて３時間、電気炉で焼成した
後の３点曲げ強度である。耐熱衝撃性は、１３００℃に
て３時間焼成した供試体の焼成品を、１３００℃の電気
炉中で１５分間保持した後、室温まで急冷するサイクル
を繰り返し行い、剥離にいたるまでの回数を測定した。
上記サイクルの回数は２５回を限度として行った。耐熱
衝撃性は剥離にいたるまでの回数が多い方が良好であ
る。なお、２５回反復した時点で剥離がないものは２５
＋と表した。
【００３４】耐食性の試験は以下の方法で行った。供試
体から複数の台形柱状のテストピースを切り出し、研磨
して所定の寸法にし、これを回転ドラム内に内張りし
た。次いで、ドラムを回転させながらドラムの軸線方向
に酸素プロパン炎を吹込み、１６００℃に加熱した。１
６００℃に保持した状態で、侵食材として、焼却灰およ
び飛灰の合成スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ2（重量比）＝
１．０、化学組成は重量比で、Ａｌ2Ｏ3：１６％、Ｃａ
Ｏ：３２％、ＳｉＯ2：３２％、Ｆｅ2Ｏ3：８％、Ｋ
2Ｏ：２％、Ｎａ2Ｏ：２％、ＭｇＯ：２％、Ｐ2Ｏ5：６
％）をドラム内に投入し、６時間回転させた。スラグ
は、３０分毎に新しく投入して試験を行った。
体から複数の台形柱状のテストピースを切り出し、研磨
して所定の寸法にし、これを回転ドラム内に内張りし
た。次いで、ドラムを回転させながらドラムの軸線方向
に酸素プロパン炎を吹込み、１６００℃に加熱した。１
６００℃に保持した状態で、侵食材として、焼却灰およ
び飛灰の合成スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ2（重量比）＝
１．０、化学組成は重量比で、Ａｌ2Ｏ3：１６％、Ｃａ
Ｏ：３２％、ＳｉＯ2：３２％、Ｆｅ2Ｏ3：８％、Ｋ
2Ｏ：２％、Ｎａ2Ｏ：２％、ＭｇＯ：２％、Ｐ2Ｏ5：６
％）をドラム内に投入し、６時間回転させた。スラグ
は、３０分毎に新しく投入して試験を行った。
【００３５】ドラムを冷却後、テストピースを取り出し
て切断し、溶損量（ｍｍ）、スラグ浸透深さ（ｍｍ）を
テストピースの各部で測定し平均値を求めた。なお、例
１７の溶損量を１００とした場合の各実施例の溶損量の
比を耐食性指数として算出した。耐食性指数は、小さい
ものが耐食性が良好であることを示す。
て切断し、溶損量（ｍｍ）、スラグ浸透深さ（ｍｍ）を
テストピースの各部で測定し平均値を求めた。なお、例
１７の溶損量を１００とした場合の各実施例の溶損量の
比を耐食性指数として算出した。耐食性指数は、小さい
ものが耐食性が良好であることを示す。
【００３６】耐酸化性は、４０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍ
ｍの供試体を１５００℃にて３時間、電気炉中で酸化さ
せた後、半分に切断し、表面からの酸化層の厚み（ｍ
ｍ）を測定した値である。
ｍの供試体を１５００℃にて３時間、電気炉中で酸化さ
せた後、半分に切断し、表面からの酸化層の厚み（ｍ
ｍ）を測定した値である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【発明の効果】本不定形耐火物は、ホウ化ジルコニウム
粒子と炭化ケイ素粒子とを所定割合で含有するもので、
低コストで施工しやすく、しかも不定形耐火物施工体
が、溶融金属、溶融スラグ、ガラス等に対して優れた耐
食性、耐浸透性、耐熱衝撃性を有する。さらに、酸化ク
ロムを含まないため、有害な六価クロムが発生すること
がない。
粒子と炭化ケイ素粒子とを所定割合で含有するもので、
低コストで施工しやすく、しかも不定形耐火物施工体
が、溶融金属、溶融スラグ、ガラス等に対して優れた耐
食性、耐浸透性、耐熱衝撃性を有する。さらに、酸化ク
ロムを含まないため、有害な六価クロムが発生すること
がない。
【００４０】よって、本不定形耐火物は、廃棄物の焼成
炉や溶融処理炉、鉄鋼、セメント、非鉄等の工業炉に現
在使用されているジルコニア−酸化クロム系、アルミナ
−酸化クロム系、マグネシア−酸化クロム系耐火物と置
き換えることができ、工業的価値は多大である。
炉や溶融処理炉、鉄鋼、セメント、非鉄等の工業炉に現
在使用されているジルコニア−酸化クロム系、アルミナ
−酸化クロム系、マグネシア−酸化クロム系耐火物と置
き換えることができ、工業的価値は多大である。
Claims (9)
- 【請求項１】ホウ化ジルコニウム粒子と炭化ケイ素粒子
とを主体とする耐火性粒子９０〜９９重量％と、アルミ
ナセメントを含有する結合材１〜１０重量％とを含む不
定形耐火物であって、結合材中のアルミナセメントの含
有量が３０〜１００重量％であり、かつ、耐火性粒子中
のホウ化ジルコニウム粒子の含有量が３〜９５重量％、
炭化ケイ素粒子の含有量が５〜９７重量％であることを
特徴とする不定形耐火物。 - 【請求項２】耐火性粒子中、粒径０．１０５ｍｍ以下の
ホウ化ジルコニウム粒子をホウ化ジルコニウム粒子と炭
化ケイ素粒子の合量中３〜４０重量％含有する請求項１
に記載の不定形耐火物。 - 【請求項３】耐火性粒子中、ホウ化ジルコニウム粒子と
炭化ケイ素粒子との合量が８５重量％以上である請求項
１または２に記載の不定形耐火物。 - 【請求項４】結合材として、粒径１０μｍ以下の酸化物
粒子を含む請求項１、２または３に記載の不定形耐火
物。 - 【請求項５】酸化防止材を不定形耐火物全体中に０．１
〜２重量％含む請求項１、２、３または４に記載の不定
形耐火物。 - 【請求項６】酸化防止材が、粒径５０μｍ以下の炭化ホ
ウ素である請求項５に記載の不定形耐火物。 - 【請求項７】分散剤を不定形耐火物全体中に０．０２〜
０．２重量％含む請求項１〜６のいずれかに記載の不定
形耐火物。 - 【請求項８】分散剤がトリポリリン酸ナトリウムおよび
／またはβ−ナフタレンスルホン酸塩である請求項７に
記載の不定形耐火物。 - 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の不定形耐
火物から形成された不定形耐火物施工体を炉壁の少なく
とも一部に使用した廃棄物溶融炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130526A JP2000327436A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 不定形耐火物およびそれを使用した廃棄物溶融炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130526A JP2000327436A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 不定形耐火物およびそれを使用した廃棄物溶融炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000327436A true JP2000327436A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15036416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11130526A Withdrawn JP2000327436A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 不定形耐火物およびそれを使用した廃棄物溶融炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000327436A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300357A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 廃棄物溶融炉の耐火物構造 |
| WO2007049822A1 (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Nippon Steel Corporation | 不定形耐火物 |
| CN112010617A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 常州坚鹏建材有限公司 | 耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土及其制备方法 |
| JP2022077378A (ja) * | 2020-11-11 | 2022-05-23 | 黒崎播磨株式会社 | 焼成炉用の乾式吹付材 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11130526A patent/JP2000327436A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300357A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 廃棄物溶融炉の耐火物構造 |
| JP4723893B2 (ja) * | 2005-04-15 | 2011-07-13 | 新日鉄エンジニアリング株式会社 | 廃棄物溶融炉の炭化珪素質キャスタブル耐火物の炉内稼働面の酸化防止方法 |
| WO2007049822A1 (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Nippon Steel Corporation | 不定形耐火物 |
| US8076255B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-12-13 | Nippon Steel Corporation | Castable refractory |
| TWI393696B (zh) * | 2005-10-27 | 2013-04-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 耐火物 |
| CN112010617A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 常州坚鹏建材有限公司 | 耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土及其制备方法 |
| JP2022077378A (ja) * | 2020-11-11 | 2022-05-23 | 黒崎播磨株式会社 | 焼成炉用の乾式吹付材 |
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|
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