JP2003192428A - アルミナ−クロム質れんが - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性を損なうことなく、耐熱スポール性
を向上させることができ、特に都市塵および産業廃棄物
の溶融炉に適した内張りれんがを提供することにある。 【解決手段】 アルミナ−クロム質れんがにおいて、
粒径が０．３ｍｍ以上のアルミナジルコニア、ジルコニ
アムライト、ムライトのうち１種または２種以上を３〜
３０重量％を配合するもので、特に粒径を０．３〜３．
０ｍｍの範囲とするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、耐火物分野におけ
る耐熱スポール性、耐食性に優れ、都市塵、建築廃材、
産業廃棄物および焼却灰等の溶融処理炉の内張用アルミ
ナ−クロム質れんがに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市塵、建築廃材および産業廃棄
物等の埋め立て処理が埋め立て地の不足から困難とな
り、また焼却処理された後の焼却灰の減量化も求められ
ている。さらに、焼却処理時のダイオキシンの発生を抑
えるとともに焼却灰の発生を抑制するために、塵および
廃材を直接に溶融処理する動きが高まっている。

【０００３】従来の焼却炉では、燃焼物に対する高耐食
性を目的に高アルミナ質れんがあるいは高耐食性、難付
看性を目指し、炭化珪素質れんがが使用されてきた。

【０００４】これに対して溶融処理炉では、焼却炉に比
べて処理温度が高いために処理条件が過酷化し、上記の
従来材質、すなわちアルミナ成分が９０重量％以上の高
アルミナ質れんがや炭化珪素質れんがでは十分な耐食性
を得ることができず、さらに処理温度の上昇に伴う耐熱
スポール性の不足も顕在化している。

【０００５】そこで、内張用れんがの高耐用化を目的と
して高アルミナ質れんがの耐食性を強化するために、高
融点を持つクロム成分を添加したアルミナ−クロム質れ
んがが開発された。しかし、耐食性が強化された半面、
耐熱スポール性については、未だ間題がある。そこで、
アルミナ−クロム質れんがの耐熱スポール性向上を目指
した材質改良が検討されている。

【０００６】例えば、特開平６−３２１６２８号公報に
開示されたアルミナ−クロム−ジルコン質れんがについ
て、耐熱スポール性を付与するためにクロム粗角を使用
している。これにより目的とする耐熱スポール性は上が
るが、クロムの均一分散の面で不十分となり、その結
果、材質自体が持つ本来の優れた耐食性が十分に発揮さ
れにくい間題がある。

【０００７】特開平１１−１８９４６０公報では、アル
ミナ−クロム系耐火物において前もってクロム、チタニ
ア、シリカ成分をそれぞれ含有する焼結クロム粒を用意
し、酸化クロムと共に添加することが特徴として挙げら
れる。しかしながら、焼結クロム粒は、焼結過程を経る
ために原料粒子に比べて多孔質化するために耐熱スポー
ル性は向上するが、耐食性が低下し、さらに焼結クロム
粒を前もって作製する工程が入るために経済性の面で不
利となる。

【０００８】以上のように溶融処理炉用アルミナ−クロ
ム質れんがにおいて、主な具備条件として耐食性と耐熱
スポール性の両方を同時に満足する必要がある。耐食性
を上げる手段としてアルミナ−クロム質れんが中のクロ
ム成分を増量することがより効果的であるが、クロム成
分は主に酸化クロムに求める場合が一般的である。この
場合、酸化クロムは、微粉末であるためにれんがの耐食
性の向上を求めた場合、酸化クロムが増えるために逆に
耐熱スポール性が損なわれてしまい、結果的に十分な耐
用性を発揮することができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、耐食性に優れたアルミナ−クロム質れんが
においてその耐食性を損なうことなく、耐熱スポール性
を向上させることにあって、特に都市塵、建築廃材およ
び産業廃棄物の溶融処理炉に適した内張りれんがを得る
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような点
に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、アルミ
ナ−クロム質れんがにおいて、アルミナ系原料にクロム
成分として酸化クロム微粉末を粗角化、造粒化すること
なく、従来と同様にそのまま添加することによって耐食
性を碓保し、同時に耐熱スポール性を向上させる手段を
提供することにあり、粒径が０．３ｍｍ以上のアルミナ
ジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのうち１種
または２種以上を３〜３０重量％を配合することを特徴
とするアルミナ−クロム質れんがを提供するものであ
る。

【００１１】

【発明の実施態様】本発明のアルミナ−クロム質れんが
において、その耐食性を向上させるには酸化クロムの添
加が必要であり、この酸化クロムは微粉末であるために
酸化クロムを増量していくと、必然的にれんが中の粒度
構成が微細化するためにれんが組織が級密化し、れんが
自体の耐熱スポールが低下する。したがって、酸化クロ
ムの増量に対して耐熱スポール性の低下を回避する手
段、すなわち緻密化を抑制する手段が必要である。

【００１２】本発明は、アルミナ−クロム質れんがに粒
径が０．３ｍｍ以上のアルミナジルコニア、ジルコニア
ムライト、ムライトを添加することによって、耐熱スポ
ール性を付与することであり、その考え方としてこれら
の材料の熱膨張率が特にアルミナ−クロムれんがの骨材
を構成するアルミナの熱膨張率に比べて小さいことを見
い出して行われたものである。

【００１３】アルミナジルコニア、ジルコニアムライト
およびムライトは、いずれもアルミナに対して熱膨張が
異なり、しかも熱膨張率が小さいためにれんが使用時の
加熱によりこれらの材料の周囲には微細な空隙が生じ、
仮に熱スポーリングにより亀裂が発生しても空隙の存在
により亀裂の伸長が抑制され、割れもしくはれんが組織
の剥離につながることが抑制される。

【００１４】アルミナ、アルミナジルコニア、ジルコニ
アムライトおよびムライトの熱膨張係数は、それぞれ６
〜９×１０^-6／℃、４〜５×１０^-6／℃、３〜４×１０
^-6／℃、４〜５×ｌ０^-6／℃であり、アルミナジルコニ
ア、ジルコニアムラィトおよびムライトはアルミナより
小さいことは明らかである。

【００１５】ここで添加するアルミナジルコニア、ジル
コニアムライトおよびムライトの粒径を０．３ｍｍ以上
とした理由は、先に述べたように加熱時に生じる空隙を
利用するため、当該材料の粒径が比較的大きいことが必
要である。

【００１６】逆に粒径が小さく、０．３ｍｍ以下の場合
発生亀裂を抑制するのに十分な空隙を碓保できないばか
りか、かえって焼結を促進することから耐熱スポール性
の向上が見込めないか、むしろ低下させることが考えら
れる。

【００１７】また、これら材料のトップサイズは３ｍｍ
程度が好ましく、これより大きくなると空隙が大きくな
り、亀裂抑制効果は失われず、目的とする耐熱スポール
性向上に問題はないが、その一方で耐食性、機械的強度
が低下する傾向にあり、好ましくない。

【００１８】次に、アルミナジルコニア、ジルコニアム
ライトおよびムライトの添加量を３〜３０重量％に限定
したのは、３重量％未満の場合空隙の絶対量が少なく、
添加効果が十分に表れず、逆に３０重量％を越えるとれ
んが中の空隙が過多となるため耐食性、機械的強度低下
が避けられず、好ましくない。また、ジルコニアムライ
トおよびムライトの場合、シリカ量の増大にもつなが
り、耐食性を低下させる可能性があり、好ましくない。

【００１９】本発明によるアルミナ−クロム質れんがの
混合物についての成形は、金型、ＣＩＰ、鋳込み等のい
ずれの選択もでき、成形数量、形状等においてもっとも
有利な方法を採用すれぱよい。さらに、本発明のれんが
の焼成温度は１３５０〜１７５０℃が好ましく、焼成温
度が１３５℃より低いと焼結性が不足し、耐食性が低下
する。一方、焼成温度が１７５０℃より高いと焼結性過
剰となり、さらに骨材を構成するアルミナが粒成長する
ため耐熱スポール性が低下する。

【００２０】

【実施例】次に、次ページの表１に示した実施例によっ
て、本発明の具体的な実施状況を説明する。表１に示す
ように本実施例のものをアルミナ−クロム質材に対して
粒径が０．３〜３．０ｍｍのムライト等を３〜３０重量
％の範囲で配合してそれぞれ混練し、油圧プレスによっ
て成形圧１．０ｔ／ｃｍ² で２３０×ｌｌ４×６５ｍｍ
の並型形状に成形し、乾燥後に１６５０℃で５時間焼成
した。

【００２１】一般物性値のほかに、耐食性はプロパン一
酸素によるバーナー加熱による回転侵食試験により侵食
量の多少で評価した。なお、侵食剤として塵焼却灰にア
ルカリと酸化鉄を添加したものを用い、加熱温度は１５
００℃×４ｈの条件で、ｌｈ毎に侵食剤を入れ換えて実
施した。

【００２２】耐熱スポール性は、供試れんがから３０×
３０×１５０ｍｍの試片を切り出し、これを１５００℃
に設定した電気炉に入れ、３０分間保持した後に電気炉
から取り出し、大気中にて放冷した。評価は、加熱前後
のヤング率をそれぞれ測定し、急熱急冷によるヤング率
の低下率（加熱前のヤング率一加熱後のヤング率／加熱
前のヤング率×１００）の大小で行った。ヤング率低下
率が小さい程、耐熱スポール性に優れる。

【００２３】これらの結果、表１から明らかなように本
発明による実施例のものは、同時に製造した比較例のも
のに比べて耐食性はほぼ同程度であるが、耐熱スポール
性は優れることが判る。特に、ムライト等を３〜１０重
量％の範囲が耐久性が高くて好ましい。

【００２４】表１ 本発明の実施例と比較例の比較表

【表１】

【００２５】なお、上記では、れんがについて説明した
が、不定形耐火物の流し込み材についても転用すること
ができ、所要の溶融処理炉を流し込み成形したり、損傷
部を補修するものにも適用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、アルミナ−クロ
ム質れんがにおいて、粒径が０．３ｍｍ以上のアルミナ
ジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのうち１種
または２種以上を３〜３０重量％を配合することによっ
て、耐食性に優れたアルミナ−クロム質れんがの耐食性
を損なうことなく、耐熱スポール性を向上させることが
でき、特に都市塵および産業廃棄物の溶融炉に適した内
張りれんがを得ることができる。

【００２７】特に、粒径が０．３〜３．０ｍｍの範囲と
することによって、発生亀裂を抑制するのに十分な空隙
を碓保できて、耐熱スポール性の向上が見込め、耐食
性、機械的強度を低下しなく強度を保持するようにでき
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA17 AA22 AA36 AA37 BA23 BA25 BA33 CA04 GA11 GA22 GA27 HA04 HA25 4K051 DA11 DA17 DA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミナ−クロム質れんがにおいて、粒
   径が０．３ｍｍ以上のアルミナジルコニア、ジルコニア
   ムライト、ムライトのうち１種または２種以上を３〜３
   ０重量％を配合することを特徴とするアルミナ─クロム
   質れんが。
2. 【請求項２】 粒径が０．３〜３．０ｍｍの範囲である
   請求項１に記載のアルミナ−クロム質れんが。