JP2003261363A

JP2003261363A - 石灰焼成装置のコーチング防止運転方法及びコーチング防止剤

Info

Publication number: JP2003261363A
Application number: JP2002062949A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hanaoka; 祐二花岡; Takafumi Nakayama; 崇文中山; Yoshikazu Morita; 吉一森田; Yoshimi Imoto; 良美井元; Osamu Nemoto; 修根本; Nobuo Tanaka; 信夫田中
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】石灰焼成装置の運転に於いて、石灰泥に含有
するＮa、Ｋ、Ｐ、Ｓや加熱用燃料である重油中の低融
点灰分に起因する石灰のコーチングや重油火炎の接触に
よる高温でのコーチング、更には一旦焼成された酸化カ
ルシウム（ＣaＯ）が、過剰の炭酸ガス（ＣＯ₂)雰囲気
中で再び炭酸カルシウムに変化する際のコーチング全般
を改善し、耐火煉瓦の化学的スポーリングの防止も併せ
もった化学品を使用する石灰焼成装置のコーチング防止
運転方法を提案する。【解決手段】粒径５〜１５０nmの球状シリカ化合物に
対してＮa及び／又はＫを、ＳiＯ₂１００重量部に対し
てＮa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算量で０.１〜２.０重量部
含有させて水に安定分散させた組成物よりなるコーチン
グ防止剤を連続及び／又は間欠添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石灰焼成装置の運
転に於いて、石灰泥に含有するＮa、Ｋ、Ｐ、Ｓや加熱
用燃料である重油中の低融点灰分に起因する石灰のコー
チングや重油火炎の接触による高温でのコーチング、更
には一旦焼成された酸化カルシウム（ＣaＯ）が、過剰
の炭酸ガス（ＣＯ₂)雰囲気中で再び炭酸カルシウムに変
化する際のコーチング全般を改善し、耐火煉瓦の化学的
スポーリングの防止も併せもった化学品を使用する石灰
焼成装置のコーチング防止運転方法及びコーチング防止
剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】石灰焼成装置は、代表的な例として、キ
ルン方式と流動層方式の二種がある。前者は、原料（脱
水石灰泥や乾燥石灰微粉）を上方から装入し、下方から
の重油バーナーでキルン内を最高１２００〜１４５０℃
で高温加熱し、乾燥〜焼成（造粒）させながら、製品を
下方から排出する傾斜型回転式キルンである。後者は、
少量の硫化ナトリウム等のアルカリを高温時の造粒バイ
ンダーとして添加した原料（乾燥石灰微粉）を必要に応
じて乾燥させ、重油バーナーで８００℃〜９５０℃に加
熱した炉に連続的に吹き込み、焼成と同時に球状ペレッ
ト化させ、石灰ペレットを自重で炉外に排出させる流動
層式焼成炉である。代表的なクラフトパルプ製造工場で
の例では、木材およびこれを破砕したチップをアルカリ
薬品（白液）と蒸気で蒸解し濾過してパルプと蒸解廃液
に分離するが、この蒸解廃液をエバポレーターで約７０
％固形分まで濃縮しアルカリ回収ボイラと称される燃焼
炉で還元燃焼し、溶融アルカリ（炭酸ナトリウムと硫化
ナトリウムの混合塩）を溶解（緑液）した後に苛性化装
置に送り、生石灰を添加して、苛性ソーダと硫化ナトリ
ウムのアルカリ薬品（白液）として循環している。苛性
化装置での反応の結果、炭酸カルシウムが沈殿物（石灰
泥）として分離されるが、水洗して可能な範囲でアルカ
リを低減させて前記石灰焼成装置にて酸化カルシウム
（生石灰）にして再び苛性化装置に供する。このように
全ての化学品が回収と循環により成り立っており、工程
の一部でも不具合があって休止すると、パルプ製造工程
全体に多大な影響を与える。特に粉体を高温で焼成する
工程でコーチングや閉塞を生ずると、上述のパルプ製造
工程等の循環型製造プロセスではプロセス全体に多大な
影響を与えるため、従来よりその安定な運転を目的とし
て種々の改善が試みられている。具体的には供給石灰泥
の水分量や残留アルカリ量の低減、オーバーヒートを回
避する方法として、傾斜型回転式キルンでは、火炎の長
さを定期的に変更し、キルン内の温度を変えたり、流動
層式焼成炉では、バーナーを細分化（本数増加）して局
部過熱を防止する方法が採られているが、十分な効果が
得られていない。そのため、現実的にはコーチングや閉
塞を基本的に防止する方法は殆ど採られておらず、強固
で巨大なコーチング物や閉塞物等を機械的除去方法（削
岩機等）により除去して除去時間を短縮する方法が行わ
れ、現状では複数の装置を交互に運用することで対応し
ている。また、酸化マグネシウム粉体のような高融点で
比較的結晶化し難い成分を石炭灰に混合したり、高温ガ
ス中に噴霧する方法も試みられている。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】前記の従来技術におけ
る問題の一つとして、例えば供給石灰泥の水分量の低減
は、脱水機として連続プレコートの採用および脱水助剤
の添加等の改善により脱水性能はほぼ限界に達してお
り、残留アルカリ量の低減は水洗回数の増加以外にな
く、廃水量の増加を招くためにこれも限界がある。さら
に、流動層型焼成装置ではペレット化の造粒促進材とし
て、硫黄が必要であり、クラフトパルプ製造工程の回収
ボイラから排出されるスメルトの溶解液である緑液又は
酸化緑液（炭酸ナトリウム、硫化ナトリウム混合液）を
使用するため、アルカリを添加することとなり、コーチ
ングの抑制とは逆の運用となる。また、機械的除去方法
による剥離作業は時間の短縮には有効であるが、煉瓦面
の損傷を招くため、その後のコーチングを促進させるこ
ととなる。さらに、酸化マグネシウム粉体の混合や噴霧
は石灰泥に１〜５重量％を必要とし、コスト面、作業性
はもちろん、循環系での不純物を著しく増加させるた
め、実操業に継続的に適用された例は報告されていな
い。このようにコーチングや閉塞を基本的に防止する方
法は実質的に提案されていないため、連続運転並びに循
環型製造プロセス全体に多大な悪影響を与えるものであ
った。例えばコーチングや閉塞が生ずると、製造能力の
低下並びに重油原単位の上昇を招くものであった。ま
た、前述のように交互に運用するための複数の装置を必
要とし、勿論コーチング物や閉塞物の除去作業を必要と
するので、コスト及び手間がかかり、しかもコーチング
物や閉塞物の除去作業は危険を伴うものであった。さら
に、焼成装置内に多量に残存するコーチングや閉塞物は
酸化カルシウム製造歩留りを低下させることから、石灰
泥の過剰供給となり、石灰泥の熱分解反応式からも容易
に推察できるように、地球温暖化ガスのひとつでもある
二酸化炭素の排出量を必要以上に増加させる結果にもな
っていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記に鑑み鋭意研究の結
果、本発明者らは球状の超微粒子からなるシリカに微量
のアルカリを付加させたコーチング防止剤を用いること
で、元来高融点で付着性の低いシリカを効率的に対象と
なる耐火レンガやコーチング面を被覆（展着）させるこ
とができることを見出した。しかも付加させるアルカリ
は、６００℃以上の高温域では数分で蒸発してアルカリ
残存による機能の低下等を起こさないことも実験的に確
認した。一次的に石灰泥や高温ガス中に多量に添加され
たシリカは、チンダル現象に類似した挙動をなし、コー
チング物に見られる細孔に侵入していることが、脆弱化
し崩壊したクリンカ内部のシリカ・パーセントの上昇か
ら確認された。同様に机上試験では、粒径φ５〜５０nm
のシリカの浸透が特に著しく、５０nmよりも粒径が大き
くなると、コーチング物の細孔への浸透拡散は徐々に低
下し、１５０nmよりも粒径が大きくなると、シリカの大
部分がコーチング物外表面に被覆している事も確認さ
れ、大きすぎるシリカ粒子は脆弱化に寄与しない事を発
見した。逆に５nmよりも粒径が小さくなると、コーチン
グ物内部への浸透も外表面への被覆効果も急激に減少し
て効果的でないことと同時に５nmよりも粒径が小さな超
微粒子シリカを製造することが困難なことも併せて実用
的でないことも判った。硬質な肥大したコーチング物が
本発明に使用するコーチング防止剤の作用にて全体が脆
弱化していく現象は、細孔に侵入したシリカ粒子がコー
チング物を形成している溶融成長点、例えば残留アルカ
リや再炭酸塩、硫酸塩のごときものに接触することで溶
融点を著しく上昇させ、接着強度を低下させるためで、
シリカ粒子の大きさと形状に影響する事を発見した。脆
弱化が進行すると球状シリカのマイクロベアリング効果
と称される滑り向上作用が粉状化を促進することは容易
に推察できる。また、前記コーチング防止剤の１日当た
りの使用量を一定とし、連続添加によっても効果がある
が、より効果を上げる方法として、短時間に集中的に多
量のコーチング防止剤を間欠添加してシリカの高融点皮
膜（保護層）の形成と、細孔内に量的に侵入させる方法
を見出せたことで、非常に良好なコーチング防止が果た
されることを見出した。さらに、硫化ナトリウム等のア
ルカリ剤を造粒バインダーに使用し、石灰ペレットを連
続的に製造する流動層式焼成炉方式に於いても、前記コ
ーチング防止剤を短時間に集中的に多量間欠添加する
と、シリカが石灰の造粒を阻害しないことも併せて発見
した。

【０００５】即ち本発明は、粒径５〜１５０nm（望まし
くは５〜５０nm）の球状シリカ化合物に対してＮa及び
／又はＫを、ＳiＯ₂１００重量部に対してＮa₂Ｏ及び／
又はＫ₂Ｏ換算量で０.１〜２.０重量部含有させて水に
安定分散させた組成物よりなるコーチング防止剤を連続
及び／又は間欠添加することを特徴とする石灰焼成装置
のコーチング防止運転方法に関するものである。ここで
いう粒径とは電子顕微鏡視野での一次粒子径を意味し、
同様、球状についてもほぼ真円に近似のものを指す。以
下、単に粒径及び球状と記す。

【０００６】また、本発明にて使用されるコーチング防
止剤の濃度は、対象設備が乾燥及び焼成を目的としてい
ることと、使用上の添加設備の容量から高濃度品が望ま
れ、ＳiＯ₂および、Ｎa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算合計量
で１０〜６０重量％含有する水性組成物であることが望
ましい。６０重量％以上の高濃度になると、有効成分で
あるＳiＯ₂・xＨ₂Ｏの粒子同士が接触し、凝集してガラ
ス状の肥大粒子となって、効率が低下する。このコーチ
ング防止剤を直接、石灰泥に均一に混合するか、適宜に
水道水等で希釈しながら高温ガス中に噴霧する方法が推
奨されるが、重油等の加熱用燃料に混合することは燃料
の粘度を著しく高めるため推奨できない。

【０００７】さらに、本発明にて使用されるコーチング
防止剤を、焼成用石灰原料の絶乾処理量１t当たり、Ｓi
Ｏ₂および、Ｎa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏの換算合計量で１.
５〜５.０ｋｇ１０分〜６０分／１日の範囲で均一に添
加することで、コーチングと閉塞を防止できることを確
認した。

【０００８】また、本発明にて使用されるコーチング防
止剤を、石灰焼成装置の運転初期に焼成用石灰原料の絶
乾処理量１t当たり、ＳiＯ₂および、Ｎa₂Ｏ及び／又は
Ｋ₂Ｏの換算合計量で５.０〜１５.０kgを３０分〜６０
分／１日の範囲で均一に添加し、５〜１０日間運転する
ことで、耐火煉瓦表面に保護層を形成させ、アルカリ等
による化学的スポーリングを防止できることを見出し
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】前述のように、石灰焼成装置は大
別してキルン方式と流動層方式があり、前者は脱水石灰
泥や乾燥石灰微粉いずれにも適用され、後者は乾燥石灰
微粉を原料とする。基本的には、炭酸カルシウム（Ｃa
ＣＯ₃）を効率よく熱分解させ、ペレット状（１〜１０m
m）から塊状（１０〜１００mm）の酸化カルシウム（Ｃa
Ｏ）を製造する装置であり、焼成反応は以下の反応式１
のようになる。

【化１】純粋なＣａＣＯ₃の熱分解（焼成）温度は、８９８℃
（解離圧は１atm）であるが、実際には種々の不純物を
含むためこれより若干低い温度で熱分解する。焼成装置
の加熱源は一般に重油であり、火炎近辺の温度は１００
０〜１４００℃に達する。焼成物であるＣaＯの溶融点
は２５７０℃と極めて高く、これ自体が溶融点の関係で
粘着（粘性化）し、硬化物、即ちコーチング物を生成す
ることはない。コーチングの原因は、石灰泥に微量含ま
れるＮａ、Ｋ、Ｐ等の低融点成分や硫黄成分によるもの
と、過剰のＣＯ₂（二酸化炭素）ガス雰囲気のもと、８
００℃以下で起こるＣaＯの再炭酸化現象による硬化、
即ち以下の反応式２のような反応にてコーチングが生成
することが知られている。

【化２】

【００１０】実際に操業されている流動層型石灰焼成装
置が、クラフト法パルプ製造工程のどのような位置に配
設しているかを、関連設備と共に図１に示す。一般に苛
性化装置でチップ蒸解薬品（水酸化ナトリウムと硫化ナ
トリウムの混合液で慣習として白液と呼称している）の
製造により、供給された酸化カルシウムは炭酸カルシウ
ムとなって沈降分離され、洗浄脱水後にウエットケーキ
として、石灰焼成装置に供される。ウエットケーキ（Ｃ
aＣＯ₃）は、流動層（カルサイナー５）での焼成時のペ
レット造粒助材である硫黄原料として、硫化ナトリウム
液とウエットケーキの粘性を調整する目的で乾燥石灰を
図中１７で示す位置にて添加しながらパドルミキサー１
で混合し、ケージミル２に送られるのであるが、その途
中で、カルサイナー５から発生し、ガス冷却塔１３を通
過した燃焼排ガス（約５６０℃）にて乾燥されてケージ
ミル２に送られ、微粉飛散し、サイクロン集塵器３で捕
集され、フィードビン４に貯蔵される。この乾燥微粉
は、フイードフローブロワー８で空気輸送され、カルサ
イナー５に供給される。カルサイナー５は円周方向に分
割された重油ガン６により、カルサイナー出口ガス温度
で８３０〜８５０℃に保たれ、乾燥微粉を球形に造粒し
ながら焼成する。造粒して質量の大きくなったペレット
は、ペレット排出管（トランスファーパイプ）１１から
自重で落下し、クーリング室９で冷却され、製品（石灰
ペレット）となってペレットビン１２に貯蔵される。ク
ーリング室９には、流動用メインブロワー７から空気が
送られ、ペレットの熱で加熱（熱交換）され、空気噴射
管（トイヤー）１０から燃焼室に送られる。最終燃焼排
ガスは、除塵装置（ペンチュリースクラバー）１６等で
処理されて大気に排出される。図中１８はレシード投入
管である。この流動層型石灰焼成装置の問題点を理解す
るために、コーチング現象（発生場所）と問題点及び関
連事項を表１に示す。実際にコーチングの発生場所は、
図１に示す１４（カルサイナー５内）、１５（ガス冷却
塔１３の煉瓦壁）、及びペレット排出管１１内である。

【表１】

【００１１】このようなコーチングを防止するため、本
発明では粒径５〜１５０nmの球状シリカ化合物に対して
Ｎa及び／又はＫを、ＳiＯ₂１００重量部に対してＮa₂
Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算量で０.１〜２.０重量部含有さ
せて水に安定分散させた組成物よりなるコーチング防止
剤を連続及び／又は間欠添加するのであるが、このよう
なコーチング防止剤はシリカゲルとして市販されてい
る。前述のように球状シリカ化合物は好ましくは粒径５
〜５０nmであり、粒径が１５０nmより大きいものでは十
分なコーチング防止効果が得られない。

【００１２】また、本発明に用いるコーチング防止剤に
は、界面活性剤を３〜１２％程度添加することにより、
分散安定性、ぬれ性などの性能を向上させることができ
る。用いられる界面活性剤としては、アルキルアリルス
ルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル酢酸塩、ジアルキルスルフォコハ
ク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、
ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩などのア
ニオン界面活性剤やポリオキシエチレンアルキルフェノ
ールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチ
レンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソ
ルビトール脂肪酸エステル、高級脂肪酸グリセリンエス
テル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキロー
ルアミド等の非イオン界面活性剤が例示される。

【００１３】以下、本発明に使用するコーチング防止剤
の作用を水性シリカゾルを例に説明する。シリカゾルは
高分子量の無水ケイ酸の超微粒子を水に分散させたコロ
イダルシリカ液であり、コロイダルシリカ粒子は図２の
ようになっている。このコロイダルシリカ粒子は非晶質
で、ほぼ真球状であり、非常に安定した状態で半永久的
に水に分散している。このようなシリカゾルを集中的に
石灰焼成装置内に添加すると、水分の蒸発に伴い、Ｎa₂
Ｏ及び／又はＫ₂Ｏを含む非常に微細な球状シリカ粒子
や球状シリカ粒子の集合体となり、この集合体も球状
で、それらの一部は石灰焼成装置の炉壁に付着し、球状
の緻密な粒子の層状の集合体であり、滑り性のあるしか
も離型性を有する薄い皮膜を形成し、他の一部は石灰の
表面に付着し、石灰の固結性を低下させる。さらに、こ
れらの球状シリカ粒子は、１２００℃程度の温度で非晶
質から結晶質への結晶化が起こり、この際にシリカゾル
粒子内部やシリカ粒子の集合体内部に取り込まれている
Ｎa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏや微量の水分子や粒子外側に存
在するＮa⁺，Ｋ⁺や水酸基が急激にガス化することなど
により、球状シリカ粒子やその集合体が膨張、多孔質と
なり、全体として破壊され易くなる。上記これらの作用
の単独乃至複合された効果により石灰のコーチングを防
止するのである。

【００１４】尚、上記球状シリカ粒子の一次粒子径は前
述のように５〜１５０nmの超微粒子状であって、その範
囲より粒径が大きいものでは十分なコーチング防止効果
が得られないことを説明したが、粒径の大きな例えば数
μmの石英粒子では結晶質を粉砕して製造するため、粒
径分布が大きく且つ形状も不規則である。これを集中的
に石灰焼成装置内に添加すると、粒径が大きく分布も広
く且つ形状も不規則であるが故に容易に素早く水分の蒸
発が終了し、シリカ粒子の形状は球状に変化することな
く単なるシリカ粒子の集合体になる。集合体の強度は弱
いものの膨張を起こさないため多孔質にならずコーチン
グの防止までには至らないと推察される。

【００１５】また、本発明において、前記コーチング防
止剤を連続的に添加しても良いが、特にその添加方法を
工夫することにより、より少ない使用量でより大きな効
果を発揮させることができる。その添加方法とは、焼成
用石灰原料の絶乾処理量１t当たりコーチング防止剤中
のＳiＯ₂および、Ｎa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏの換算合計量
で１.５〜５.０kgを１日に１０分〜６０分の短時間に間
欠多量添加することであり、この添加方法により、コー
チングの防止効果を飛躍的に向上させることができるの
である。即ち前記コーチング防止剤を連続的に添加する
場合にも、前述の作用により焼成石灰を多孔質にしてそ
の強度を低下させることができるが、その場合、多量の
コーチング防止剤を添加しなければコーチングを防止で
きるほどの強度低下を見込めないため、その使用量が多
くなる。これに対し、前述のように間欠多量添加した場
合には、前記コーチング防止剤を添加している間には強
度の十分に低い焼成石灰が層状に付着し、コーチング防
止剤を添加していない間には強度の高い焼成石灰がその
上に付着する。そのため、仮にある程度厚い焼成石灰が
形成されたとしても焼成石灰自体の自重や衝撃等で強度
の低い層部分から剥離させてその上の強度の高い層部分
と共に脱落させることができる。この方法では短時間に
集中的に多量のコーチング防止剤を添加するので、合計
使用量は連続的に添加した場合よりも少なくなる。した
がって、この方法は、より少ない使用量でより大きな効
果を発揮させることができる。

【００１６】

【実施例】実施例１（基礎試験）コーチング物の強度低下配合例１〜４及び比較例１，２のコーチング防止剤の添
加により硬化コーチング物の強度低下を図ることができ
るか、確認実験を以下の条件で行った。ア）流動層型石灰焼成装置に発生したコーチング物を採
取し、100×50×50mmに切断して試験片とした。イ）所定温度の電気炉中で配合例１〜４及び比較例１，
２のコーチング防止剤をＮ₂ガスで噴霧した。ウ）コーチング防止剤の噴霧量純分換算１.５g ３０分／１日１回噴霧エ）試験時間１０日間オ）試験装置概要；図３に示した。カ）コーチング防止剤の組成（配合例１〜４及び比較例
１〜３）

【表２】キ）試験結果試験結果は各６回の試験の平均値をグラフ化して図４に
示した。

【００１７】図４より明らかなように、比較例１のφ３
nm以下のシリカ粒子を配合したコーチング防止剤では、
試験後の圧壊強度はブランク（無添加）のそれと殆ど差
がなく、コーチング物内部を分析したところ、シリカ濃
度は無添加と同様で、内部への浸透が見られない事が判
った。同様に比較例２のφ２００nm以上のシリカ粒子を
配合したコーチング防止剤でも粒径が大き過ぎてコーチ
ング物内部浸透は見られないばかりか、コーチング物外
表面に付着した粉状のシリカ粒子が目視できるが、容易
に剥離することからガス流速の大きい実炉では、到底、
皮膜形成としても有効に作用できない事が類推された。
これに対し、配合例１〜４のφ５〜１５０nmの範囲のシ
リカ粒子を配合したコーチング防止剤では、十分な圧壊
強度の低下効果が認められ、特にφ５〜５０nmの範囲の
シリカ粒子を用いた配合例１，２のコーチング防止剤が
より一層の優れた効果を示すことが判った。

【００１８】コーチング成長抑制試験ア）電気炉中でシャモット煉瓦表面に配合例(1)〜(4)及
び比較例(1)，(2)のコーチング防止剤を３０分間噴霧
し、１時間維持後に、溶融点９６５℃のコーチング物を
５０kg／cm²の荷重をかけて、１０時間９００℃で圧着
させた。耐火煉瓦表面への噴霧量はＳiＯ₂換算で、０.
５kg／m²とした。イ）冷却後、煉瓦とコーチング物の剥離強度を求めた。ウ）試験装置概要；図５に示した。エ）コーチング防止剤（配合例(1)〜(4)及び比較例
(1)，(2)）前記基礎試験の配合例１〜４及び比較例１，２にて用い
た各粒径範囲のＳiＯ₂１００重量部にＮaＣＯ₃（展着促
進材）を添加してＮa₂Ｏとして０.０９重量部、０.７５
重量部、２.５重量部の３水準の換算濃度にしてそれぞ
れ配合例(1)〜(4)及び比較例(1)，(2)のコーチング防止
剤とした。オ）試験結果試験結果は各５回の試験の平均値をグラフ化して図６に
示した。

【００１９】図６より明らかなように、比較例(1)のφ
３nm以下のシリカ粒子を配合したコーチング防止剤で
は、煉瓦へ皮膜が出来ず、逆に比較例(2)のφ２００nm
以上のシリカ粒子を配合したコーチング防止剤では、砂
状となり流動飛散する事が原因して効果を発揮しなかっ
た。これに対し、Ｎa添加の影響は各粒径で見られるも
のの、配合例１〜４のφ５〜１５０nmの範囲のシリカ粒
子を配合したコーチング防止剤では顕著な剥離強度低下
効果が認められた。但し、Ｎa添加がＮa₂Ｏとして０.７
５重量部にて最も優れた効果が得られたが、０.０９重
量部では少なく、２.５重量部では多いことが判った。
続いて上述の事を立証するために煉瓦表面温度を焼成炉
の一般的温度９００℃一定とし、φ５〜２０nmのＳiＯ₂
１００重量部に対するＮa添加量を０.０５重量部、１.
０重量部％、２.５重量部、３.５重量部として、煉瓦表
面のＳiＯ₂中に残存するＮa濃度と経過時間との関係を
実験し、図７に示す結果を得た。図７より明らかなよう
に、Ｎa添加量が１.０重量部以下ではＮaの蒸発は５分
以内の短時間であったが、Ｎa添加量が２.５重量部以上
ではＮaの蒸発に１８０分以上を要した。あくまでも展
着促進材として添加したＮaの蒸発が遅れることがＳiＯ
₂皮膜層の粘着性を高めるためで、Ｘ線回折等の結果、
微量ではあるが、珪酸ナトリウムに類似した化合物の存
在を認めた。したがって、添加するＮa量はＮa₂Ｏとし
て、１.０重量部前後が良いことが判った。さらにその
後のより詳細な実験にて０.１〜２.０重量部の範囲が良
いことも確かめられた。

【００２０】実施例２（実装置での試験）試験手順は、２系列ある流動層型石灰焼成装置を通常の
２ヶ月運転とし、比較した。配合例Ａのコーチング防止
剤としては、表３に示すように基礎試験から粒径５〜２
０nmの球状ＳiＯ₂粒子を用い、ＳiＯ₂濃度を４０.０
％、Ｎa量は酸化物換算で０.３％（ＳiＯ₂１００重量部
に対して０.７５重量部相当）とした。この配合例Ａを
ベースに比較品Ａ、Ｂ、Ｃを用いて対比することとし
た。Ｎa濃度については、比較品で過剰量（高濃度）を
比較しなかった。基礎試験の結果で事前にＮa必要量が
判明していることと、実装置でＮa高濃度試験をするこ
とは、コーチングの異常発生のみならず、レンガへの悪
影響が懸念されるためである。尚、比較品Ｂの添加量は
ＳiＯ₂濃度４０％換算にておこなった。

【表３】コーチング防止剤は図８に示す高濃度／短時間注入方法
により実施した。コーチング防止剤貯槽２１としては１
tケミカルコンテナーを用い、空気抜き管２２、ストッ
プバルブ２３、液面計２４を具備している。コーチング
防止剤は超微細シリカ粒子ではあるが、粉塵等の混入を
考え、２５Ａ×４０メッシュのストレーナー２５を設置
し、定量ポンプ２６にて所定量添加した。注入時間の管
理は制御盤２８に組み込まれたタイマーにて定量ポンプ
モーター２７を起動及び停止させた。尚、図中２９は圧
力指示計、３０はパドルミキサー（既設）である。結果
を表４に示す。

【表４】

【００２１】表４より明らかなように、配合例Ａのコー
チング防止剤を１／１００、３０分間及び６０分間（い
ずれも１回／日の添加頻度）添加した結果、画期的な改
善効果が得られた。尚、この添加量は、乾燥石灰泥１t
当たりＳiＯ₂純分で、２kg／３０分間及び４kg／６０分
間に相当する。この４kg／６０分間量は１／２,４００
連続添加した場合と１日の合計添加量が同量であり、こ
のように短時間に集中的に多量の間欠添加を行うことが
コーチング防止剤の配合成分と同様に重要である。比較
品Ａについては、ＳiＯ₂の展着促進材であるＮaを酸化
物換算で０.０１％（ＳiＯ₂１００重量部に対して０.０
２５重量部相当）に減じて基礎試験の実炉評価を行っ
た。結果は比較品Ｂ、Ｃよりは良いものの、有効なコー
チング防止効果が得られないことが判った。比較品Ｂ、
Ｃは、Ｎa量を配合例Ａと同様の添加量とし、ＳiＯ₂の
粒径を変動させた（比較品Ｂでは粒径が小さすぎるＳi
Ｏ₂を、比較品Ｃでは粒径が大きすぎるＳiＯ₂を用い
た）ものである。そして、配合例Ａと同様の条件（１／
１００、６０分間）にて添加を試みたが、未使用時とほ
とんど変化がなく、ＳiＯ₂の粒径に極めて重要な制限の
あることが明白となった。即ち石灰泥のような元来高融
点の成分を焼成する設備におけるコーチング防止は、粒
径５〜１５０nmの範囲で、望ましくは５〜２０nmのＳi
Ｏ₂と、高温にてＳiＯ₂自体を展着させる（付着性を向
上する）助剤としてＮa乃至Ｋのような低融点成分を添
加したコーチング防止剤が必要であることが判った。ま
た、この実施例２では、配合例Ａのコーチング防止剤を
１／１００で、３０分及び６０分間添加の２水準で行っ
たが、この結果より添加比率及び添加時間の増減はコー
チング防止効果に影響することが類推される。そして、
この実施例２では１／１００で６０分間添加の方が好ま
しい結果が得られたが、焼成装置の使用条件、特に装置
に供給される石灰泥中の不純物濃度、焼成炉の燃焼温度
などは各装置により異なるため、各装置におけるコーチ
ングに関連する事項を把握した上で、適宜に添加量と添
加時間を決定すればよい。さらに、配合例Ａを既に多量
のコーチングが発生している状態から添加した結果、コ
ーチング物自体の脆弱化によると判断される大きな土砂
崩れ状崩落が再現確認された。この現象は、コーチング
物に見られる空隙部位からコーチング防止剤が侵入し、
コーチング物を形成する接着材（石灰泥中の過剰のＮ
a、Ｋ、Ｐ等）や再炭酸化により生成する炭酸カルシウ
ムに作用（単に高融点化）することで、これらの接着材
が接着凝集力を減じてコーチング物自体が脆化したもの
と考えられ、球状微粒子であるＳiＯ₂がコーチング物の
細孔に侵入し、所謂、マイクロベアリング効果を有し、
コーチング物の堆積防止に効果を発揮したものと考えら
れる。また、表４より明らかなように、試験期間の最初
の７日間に絶乾処理量１t当たり配合例Ａのコーチング
防止剤をＳiＯ₂換算量で１２.０kgを６０分／１日の範
囲で添加したものは、煉瓦表面に保護層が形成されたこ
とが容易に推察される結果が得られた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の石灰焼成装
置のコーチング防止運転方法は、強固で巨大なコーチン
グ物の発生を防止し、脱落コーチング物による閉塞も改
善されることから、省エネ、環境対策、安全操業を含め
た長期安定運用を達成することができるのである。即ち
石灰焼成装置の運転に於いて、石灰泥に含有するＮa、
Ｋ、Ｐ、Ｓや加熱用燃料である重油中の低融点灰分に起
因する石灰のコーチングや重油火炎の接触による高温で
のコーチング、更には一旦焼成された酸化カルシウム
（ＣaＯ）が、過剰の炭酸ガス（ＣＯ₂)雰囲気中で再び
炭酸カルシウムに変化する際の低融点化での造粒現象に
よるコーチング全般を改善することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】クラフト法パルプ製造工程における流動層型石
灰焼成装置の配設位置を示す工程図である。

【図２】コロイダルシリカ粒子を示す概念図である。

【図３】実施例１のにて用いた試験装置の概略図であ
る。

【図４】実施例１のの試験結果を示すグラフである。

【図５】実施例１のにて用いた試験装置の概略図であ
る。

【図６】実施例１のの試験結果を示すグラフである。

【図７】実施例１のにおける確認試験の結果を示すグ
ラフである。

【図８】実施例２でのコーチング防止剤の注入方法を示
す概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山崇文徳島県阿南市豊益町吉田１番地王子製紙株式会社富岡工場内 (72)発明者森田吉一徳島県阿南市豊益町吉田１番地王子製紙株式会社富岡工場内 (72)発明者井元良美大阪府吹田市江坂町２丁目１番タイホー工業株式会社大阪支店内 (72)発明者根本修香川県高松市今新町７丁目17 タイホー工業株式会社高松営業所内 (72)発明者田中信夫大阪府吹田市江坂町２丁目１番タイホー工業株式会社大阪支店内Ｆターム(参考） 4G076 AA02 AB09 BA39 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径５〜１５０nmの球状シリカ化合物に
対してＮa及び／又はＫを、ＳiＯ₂１００重量部に対し
てＮa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算量で０.１〜２.０重量部
含有させて水に安定分散させた組成物よりなるコーチン
グ防止剤を連続及び／又は間欠添加することを特徴とす
る石灰焼成装置のコーチング防止運転方法。
【請求項２】コーチング防止剤が、ＳiＯ₂および、Ｎ
a₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算合計量で２０〜６０重量％含
有する水性組成物であることを特徴とする請求項１記載
の石灰焼成装置のコーチング防止運転方法。
【請求項３】焼成用石灰原料の絶乾処理量１t当た
り、コーチング防止剤中のＳiＯ₂および、Ｎa₂Ｏ及び／
又はＫ₂Ｏの換算合計量で１.５〜５.０kgを１０分〜６
０分／１日の範囲で均一に添加することを特徴とする請
求項１又は２に記載の石灰焼成装置のコーチング防止運
転方法。
【請求項４】石灰焼成装置の運転初期に、焼成用石灰
原料の絶乾処理量１t当たりコーチング防止剤中のＳiＯ
₂および、Ｎa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算合計量で５.０〜
１５.０kgを３０分〜６０分／１日の範囲で均一に添加
し、５〜１０日間運転させ、耐火煉瓦表面に保護層を形
成させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に
記載の石灰焼成装置のコーチング防止運転方法。
【請求項５】粒径５〜１５０nmの球状シリカ化合物に
対してＮa及び／又はＫを、ＳiＯ₂１００重量部に対し
てＮa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ換算量で０.１〜２.０重量部
含有させて水に安定分散させた組成物よりなることを特
徴とする石灰焼成装置のコーチング防止剤。
【請求項６】ＳiＯ₂および、Ｎa₂Ｏ及び／又はＫ₂Ｏ
換算合計量で２０〜６０重量％含有することを特徴とす
る請求項５に記載の石灰焼成装置のコーチング防止剤。