JP2005314144A - Chromium-free monolithic refractory for waste material melting furnace and waste material melting furnace lined with the same - Google Patents

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JP2005314144A JP2004131926A JP2004131926A JP2005314144A JP 2005314144 A JP2005314144 A JP 2005314144A JP 2004131926 A JP2004131926 A JP 2004131926A JP 2004131926 A JP2004131926 A JP 2004131926A JP 2005314144 A JP2005314144 A JP 2005314144A
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Hideyuki Tsuda
秀行 津田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chromium-free monolithic refractory which exhibits a service life comparable to that of the chromia-containing monolithic refractory as the lining of a waste material melting furnace; and to provide the melting furnace lined with the same. <P>SOLUTION: The raw material composition of the chromium-free monolithic refractory for the waste material melting furnace contains ≤20 mass% yttria-based raw material and the remainder mainly comprising a magnesia-based raw material. The content of the yttria-based raw material in the raw material composition of the refractory is set to be 0.3-20 mass% expressed in terms of Y<SB>2</SB>O<SB>3</SB>component. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、実質的にクロミア成分を含まない廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物と、この不定形耐火物を内張りした廃棄物溶融炉に関する。   The present invention relates to a chromium-free amorphous refractory for a waste melting furnace substantially free of chromia components, and a waste melting furnace lined with the amorphous refractory.

廃棄物の減容化とダイオキシン発生抑制に優れた廃棄物処理炉として、近年、廃棄物を直接溶融するガス化溶融炉あるいは廃棄物の焼却灰を溶融する灰溶融炉が出現している。   In recent years, gasification melting furnaces for directly melting waste or ash melting furnaces for melting incineration ash of waste have emerged as waste processing furnaces excellent in volume reduction of waste and suppression of dioxin generation.

これらの廃棄物溶融炉(以下、溶融炉と称する。)のスラグ成分は、廃棄物成分に由来したアルカリを多く含み、しかも溶融炉の操業は1300℃以上の超高温である厳しい使用条件によって、それに内張りされる耐火物の損耗が著しい。   The slag component of these waste melting furnaces (hereinafter referred to as melting furnaces) contains a large amount of alkali derived from the waste components, and the operation of the melting furnace is extremely high temperature of 1300 ° C. or higher due to severe use conditions. The wear of the refractory lining it is significant.

溶融炉に使用される耐火物は、定形耐火物と不定形耐火物とに大別される。定形耐火物の施工はレンガ積み作業を伴い、重労働でしかも高度な技術を要する。そこで、近年は不定形耐火物による内張りが汎用されている。   The refractories used in the melting furnace are roughly classified into regular refractories and irregular refractories. The construction of regular refractories involves brickwork and is labor intensive and requires advanced technology. In recent years, therefore, lining with an irregular refractory has been widely used.

従来、溶融炉用に使用されている不定形耐火物は、アルミナ−クロミア質(例えば特許文献1参照)に代表されるクロミア含有品である。この材質は、アルミナの耐火性・容積安定性とクロミアの耐スラグ性とが相まって優れた耐食性を示す。しかし、耐火物成分の一部であるクロミアが人体に有害な六価クロムに変化し、炉から排出されるスラグおよび使用後の耐火物が環境汚染をきたす問題がある。   Conventionally, the amorphous refractory used for a melting furnace is a chromia-containing product typified by alumina-chromia (see, for example, Patent Document 1). This material exhibits excellent corrosion resistance in combination with the fire resistance and volume stability of alumina and the slag resistance of chromia. However, there is a problem that chromia, which is a part of the refractory component, changes to hexavalent chromium which is harmful to the human body, and the slag discharged from the furnace and the refractory after use cause environmental pollution.

そこで、溶融炉用不定形耐火物として、実質的にクロミア原料を含まないクロムフリー材質が提案されている。例えば、アルミナ−ジルコニア質(例えば特許文献2参照)、アルミナ−マグネシア質(例えば特許文献3参照)、アルミナ−炭化珪素質(例えば特許文献4参照)である。
特開平10−324562号公報 特開2000−281455号公報 特開2001−153321号公報 特開2000−203952号公報
Therefore, a chrome-free material substantially free of chromia material has been proposed as an amorphous refractory for a melting furnace. For example, alumina-zirconia (for example, see Patent Document 2), alumina-magnesia (for example, see Patent Document 3), and alumina-silicon carbide (for example, Patent Document 4).
JP-A-10-324562 JP 2000-281455 A JP 2001-153321 A JP 2000-203952 A

しかし、上記従来のクロムフリー材質は溶融炉としての使用において、その耐用性はクロミア含有品に比べて大きく劣る。溶融炉のスラグが多アルカリのため、アルミナ−ジルコニア質あるいはアルミナ−マグネシア質は、ジルコニア成分、マグネシア成分がスラグ中に溶出し、耐食性に劣る。また、アルミナ−炭化珪素質は溶融炉の酸化雰囲気では炭化珪素が酸化され、耐食性に劣る。   However, the above conventional chromium-free material is greatly inferior in durability to a chromia-containing product when used as a melting furnace. Since the slag of the melting furnace is multi-alkali, the alumina-zirconia or alumina-magnesia is inferior in corrosion resistance because the zirconia component and the magnesia component are eluted in the slag. Alumina-silicon carbide is inferior in corrosion resistance because silicon carbide is oxidized in the oxidizing atmosphere of the melting furnace.

そこで、本発明は溶融炉の内張りとして、クロミア含有品相当の優れた耐用性のクロムフリー質不定形耐火物と、これを内張りした溶融炉を提供するものである。   Therefore, the present invention provides an excellent durable chromium-free amorphous refractory equivalent to a chromia-containing product as a lining of a melting furnace and a melting furnace lining the same.

本発明は、耐火原料組成が、イットリア質原料20質量%以下、残部をマグネシア質原料主体とし、かつ、耐火原料組成に占めるイットリア質原料の割合をY成分換算で0.3〜20質量%とした廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物である。 In the present invention, the refractory raw material composition is 20 mass% or less of yttria raw material, the remainder is mainly magnesia raw material, and the proportion of yttria raw material in the refractory raw material composition is 0.3 to 20 in terms of Y 2 O 3 component. It is a chromium-free amorphous refractory for waste melting furnaces with a mass%.

溶融炉スラグの成分は廃棄物成分に由来し、アルカリ(NaO+KO)を1.5〜15質量%と多く含んでいる。溶融炉用耐火物は、この多アルカリスラグと超高温の炉操業による溶融炉特有の条件によって損耗が著しい。 The components of the melting furnace slag are derived from waste components and contain a large amount of alkali (Na 2 O + K 2 O) as 1.5 to 15% by mass. The refractories for melting furnaces are markedly worn due to the conditions specific to the melting furnace due to the operation of the multi-alkali slag and the ultra-high temperature furnace.

従来のアルミナ−ジルコニア質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−炭化珪素質の不定形耐火物において、その主材はアルミナ質原料である。アルミナ質原料は耐火性・容積安定性に優れる反面、アルカリと反応し易く、溶融炉スラグのアルカリ成分と反応して低融点のアルカリ化合物を生成し、耐食性を低下させる。   In the conventional amorphous refractories of alumina-zirconia, alumina-magnesia, and alumina-silicon carbide, the main material is an alumina material. The alumina material is excellent in fire resistance and volume stability, but easily reacts with alkali, reacts with the alkali component of the melting furnace slag to produce a low melting point alkali compound, and lowers corrosion resistance.

これに対し本発明の不定形耐火物は、マグネシア質原料を主体とする組成に特定量のイットリア質原料を組み合わせたことにより、溶融炉特有の多アルカリスラグに対して侵食性が各段に向上する。その理由は、イットリア質原料のMgO成分とマグネシア質原料のMgOが反応してMgO−Y系スピネルを形成して、このMgO−Yスピネルが多アルカリスラグに対して高い耐食性を示す。 On the other hand, the amorphous refractory of the present invention is improved in the erosion property to the multi-alkali slag peculiar to the melting furnace by combining a specific amount of yttria raw material with a composition mainly composed of magnesia raw material. To do. The reason is that MgO component of yttria raw material and MgO of magnesia raw material react to form MgO—Y 2 O 3 spinel, and this MgO—Y 2 O 3 spinel has high corrosion resistance against multi-alkali slag. Indicates.

溶融炉スラグは多アルカリにより、粘性がきわめて低い。YはMgO微粉の粒成長を促進して耐火物組織のマトリックスを緻密化し、粘性の低い溶融炉スラグの浸透を防止することも耐食性向上に大きく寄与する。 The melting furnace slag is extremely low in viscosity due to many alkalis. Y 2 O 3 promotes grain growth of MgO fine powder, densifies the matrix of the refractory structure, and also prevents the penetration of melting furnace slag having a low viscosity, greatly contributing to the improvement of corrosion resistance.

従来のアルミナ−マグネシア質はアルミナが主材であり、マグネシアの割合は多い場合でも20質量%程度が上限である。マグネシア質原料自体も耐アルカリ性に優れており、マグネシア質原料主体の組成の不定形耐火物でなければ、イットリア質原料とマグネシア質原料との組み合わせによる多アルカリスラグに対する本発明の耐食性向上の効果も十分に発揮されない。   Conventional alumina-magnesia is mainly composed of alumina, and the upper limit is about 20% by mass even when the proportion of magnesia is large. The magnesia raw material itself is also excellent in alkali resistance. It is not fully demonstrated.

本発明の溶融炉用耐火物は、耐火性原料組成に占める割合で、さらにアルミナ質原料を30質量%以下の範囲で組み合わせてもよい。Al成分によってイットリア質原料からのY成分と反応し、YAGを形成して耐火物組織を緻密化し、スラグ浸透を防止する。 The refractory for a melting furnace of the present invention is a ratio of the refractory raw material composition, and may further combine alumina raw materials in a range of 30% by mass or less. The Al 2 O 3 component reacts with the Y 2 O 3 component from the yttria raw material to form YAG, densify the refractory structure, and prevent slag infiltration.

しかし、アルミナ質原料が多すぎると、Al成分が前記MgO−Y系スピネルの生成を阻害し、溶融炉スラグに対する耐食性の効果が低下する。このため、アルミナ質原料を組み合わせて使用する場合は、耐火原料組成に占める割合で30質量%以下が好ましい。 However, when the alumina starting material is too high, Al 2 O 3 component inhibits generation of the MgO-Y 2 O 3 spinel, the effect of corrosion resistance decreases to the molten slag. For this reason, when using it combining an alumina raw material, 30 mass% or less is preferable in the ratio occupied to a refractory raw material composition.

本発明において、マグネシア質原料の一部をAl−MgO系スピネル質原料としてもよい。しかし、この場合もAl−MgO系スピネル質原料の割合が多すぎるとMgO−Y系スピネルの生成を阻害することから、耐火原料に占める割合は20質量%以下が好ましい。 In the present invention, a part of the magnesia material may be used as an Al 2 O 3 —MgO-based spinel material. However, also in this case, if the proportion of the Al 2 O 3 —MgO-based spinel material is too large, the formation of the MgO—Y 2 O 3 -based spinel is inhibited, so the proportion of the refractory material is preferably 20% by mass or less.

イットリア質原料には、Y純度の高いイットリアの他に、富イットリウム混合希土酸化物を使用してもよい。富イットリウム混合希土酸化物は、例えば希土類鉱石から希土類元素を精製する途中過程の粗精希土類酸化物原料を用いることができる。 In addition to yttria with high Y 2 O 3 purity, yttrium-rich mixed rare earth oxides may be used as the yttria-based raw material. As the yttrium-rich rare earth oxide, for example, a crude rare earth oxide raw material in the course of refining rare earth elements from rare earth ores can be used.

マグネシア質原料は有機珪素化合物被膜を有することが好ましい。有機珪素化合物被膜の形成はマグネシア質原料の耐消化性処理方法として知られているが、本発明では多アルカリスラグに対する耐食性の効果をさらに向上させる。これは、有機珪素化合物被膜が高温下においてSiOとなり、イットリア質原料のMgO成分とマグネシア質原料のMgOと反応してMgO−Y系スピネルを形成を促進させるためと考えられる。 The magnesia material preferably has an organosilicon compound film. Formation of the organosilicon compound coating is known as a digestion-resistant treatment method for magnesia raw materials, but in the present invention, the effect of corrosion resistance against multi-alkali slag is further improved. This is presumably because the organosilicon compound film becomes SiO 2 at a high temperature and reacts with the MgO component of the yttria raw material and MgO of the magnesia raw material to promote the formation of the MgO—Y 2 O 3 spinel.

本発明の耐火物はクロミア成分を実質的に含まないクロムフリー材質において、溶融炉特有の多アルカリスラグと超高温操業という過酷な使用条件で十分な耐食性の効果を発揮する。その結果、本発明の耐火物は耐火物寿命の延長による溶融炉稼働率および耐火物原単位を向上させると共に、クロムフリー材質であることによって環境汚染の問題を解決する。   The refractory material of the present invention is a chromium-free material substantially free of chromia components, and exhibits a sufficient corrosion resistance effect under severe use conditions such as a multi-alkali slag peculiar to a melting furnace and ultrahigh temperature operation. As a result, the refractory of the present invention improves the melting furnace operation rate and the refractory unit by extending the refractory life, and solves the problem of environmental pollution by being a chromium-free material.

本発明に使用するイットリア質原料の具体例はイットリア、富イットリウム混合希土酸化物から選ばれる1種以上である。耐火原料組成に占める割合で、イットリア質原料を20質量%以下、Y成分換算で0.3〜20質量%使用する。さらに好ましくはY成分換算で0.5〜10質量%である。少ないと多アルカリの溶融炉スラグに対して耐スラグ性に劣り、本発明の効果が得られない。また、多過ぎると耐食性の低下と共に、イットリア質原料が高価なために経済的に好ましくない。富イットリウム混合希土酸化物の具体例は合成品、粗精希土類酸化物が挙げられる。粗精希土類酸化物はY以外に例えばGd、Er、Dy、Yb等が含まれている。富イットリウム混合希土酸化物のY成分純度は50質量%以上が好ましく、さらに好ましくは60質量%である。 Specific examples of the yttria-based raw material used in the present invention are one or more selected from yttria and yttrium-rich mixed rare earth oxides. The ratio of the yttria raw material is 20% by mass or less and 0.3 to 20% by mass in terms of Y 2 O 3 component in the ratio of the refractory raw material composition. More preferably, it is 0.5 to 10% by mass in terms of Y 2 O 3 component. When the amount is small, the slag resistance is inferior to the multi-alkali melting furnace slag, and the effect of the present invention cannot be obtained. On the other hand, when the amount is too large, the corrosion resistance is lowered and the yttria-based raw material is expensive, which is economically undesirable. Specific examples of the yttrium-rich rare earth oxide include synthetic products and crude rare earth oxides. The crude rare earth oxide contains , for example, Gd 2 O 3 , Er 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Yb 2 O 3 and the like in addition to Y 2 O 3 . The Y 2 O 3 component purity of the yttrium-rich rare earth oxide is preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass.

イットリア質原料の粒度は、マグネシア質原料との反応性を高めるために100μm以下、平均1〜45μmの微粒子としての使用が好ましい。   The yttria raw material is preferably used as fine particles having an average particle size of 1 to 45 μm in order to increase the reactivity with the magnesia raw material.

マグネシア質原料の具体例は焼結マグネシア、電融マグネシア、天然マグネサイト(炭酸マグシウム)である。天然マグネサイトは気孔率が大きいので、使用する場合は少量にとどめ、他のマグネシア質原料との併用が好ましい。また、微粉として入手しやすい軽焼マグネシアを使用してもよい。   Specific examples of the magnesia material are sintered magnesia, electrofused magnesia, and natural magnesite (magnesium carbonate). Since natural magnesite has a high porosity, it is preferably used in combination with other magnesia raw materials only in a small amount when used. Moreover, you may use the light-burning magnesia which is easy to obtain as a fine powder.

マグネシア質原料は耐火原料組成の主体となり、その割合はイットリア質原料、さらにはアルミナ質原料等の残部を占めるものであるが、少なくとも耐火原料組成の60質量%であることが好ましい。   The magnesia raw material is the main component of the refractory raw material composition, and its proportion occupies the remainder of the yttria raw material and further the alumina raw material, but is preferably at least 60% by mass of the refractory raw material composition.

マグネシア質原料に有機珪素化合物被膜を形成する方法としては、例えば有機珪素化合物あるいはこれをアルコール類等の有機溶媒で溶解してマグネシア質原料に添加混合した後、例えば120℃以上で乾燥処理する。必要により、さらに200〜500℃にて加熱処理をする。   As a method for forming an organic silicon compound film on a magnesia material, for example, an organic silicon compound or the organic silicon compound is dissolved in an organic solvent such as an alcohol and added to and mixed with the magnesia material, followed by drying at 120 ° C. or higher, for example. If necessary, heat treatment is further performed at 200 to 500 ° C.

有機珪素化合物の具体例は、シリコーン、シランカップリング剤、アルコキシシラン、シリル化剤等が挙げられる。中でも残留SiO成分が多くしかも強固な被覆層が形成できるシリコーンオイルの使用が好ましい。シリコーンとしては、メチル水素シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル等が挙げられる。 Specific examples of the organosilicon compound include silicone, silane coupling agent, alkoxysilane, silylating agent and the like. In particular, it is preferable to use a silicone oil that has a large amount of residual SiO 2 and can form a strong coating layer. Examples of silicone include methyl hydrogen silicone oil and dimethyl silicone oil.

シランカップリング剤としてはビニルトリクロルシラン、ピニルトリェトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(βメトキlシエトキシ)シラン、γ−(メタクリロキシプロピル〉トリメトキシシラン、γ−アミノプロピルエトキシシラン、γ−メルカブトプロピルトリ、メトキシシラン等である。   Examples of silane coupling agents include vinyltrichlorosilane, pinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (βmethoxysilane) silane, γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, γ-aminopropylethoxysilane, γ- Mercaptopropyltri, methoxysilane and the like.

アルコキシシランとしては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等が挙げられる。シリル化剤としては、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。   Examples of the alkoxysilane include tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, and methyltriethoxysilane. Examples of the silylating agent include trimethylchlorosilane and hexamethyldisilazane.

有機珪素化合物の表面被覆は必ずしもマグネシア質原料全部に対して行う必要はなく、本発明で使用するマグネシア質原料を100質量%とした場合、その好ましくは60質量%以上、更に好ましくは80質量%以上使用を、この有機珪素化合物を表面に被覆したマグネシア質原料とする。   The surface coating of the organosilicon compound is not necessarily performed on the entire magnesia material. When the magnesia material used in the present invention is 100 mass%, preferably 60 mass% or more, more preferably 80 mass%. The above is used as a magnesia material having the surface coated with this organosilicon compound.

アルミナ質原料の具体例としては、電融アルミナ、焼結アルミナ、ボーキサイトなどである。中でもAl純度の高い電融アルミナ、焼結アルミナが好ましい。Al−MgO系スピネルは焼結品、電融品を問わない。Al:MgO比は、理論値に限らず使用できる。例えば、重量比でAl:MgOが1:1〜10:1のものが使用できる。 Specific examples of the alumina raw material include fused alumina, sintered alumina, bauxite and the like. Among them, fused alumina and sintered alumina having high purity of Al 2 O 3 are preferable. The Al 2 O 3 —MgO-based spinel may be a sintered product or an electrofused product. The Al 2 O 3 : MgO ratio is not limited to a theoretical value and can be used. For example, Al 2 O 3 : MgO having a weight ratio of 1: 1 to 10: 1 can be used.

マグネシア質原料、アルミナ質原料およびAl−MgO系スピネル質原料の粒度は、密充填組織の施工体組織が得られるように、粗粒、中粒、微粒に適宜調整する。アルミナ質原料の微粉部は、超微粒として入手しやすい仮焼アルミナを使用してもよい。アルミナ質原料およびAl−MgO系スピネル質原料は、その使用量が少ない場合は、これらは微粒あるいは超微粒を主体に使用するのが好ましい。 The particle sizes of the magnesia material, the alumina material, and the Al 2 O 3 —MgO-based spinel material are appropriately adjusted to coarse particles, medium particles, and fine particles so as to obtain a tightly packed structure. For the fine powder part of the alumina raw material, calcined alumina that is easily available as ultrafine particles may be used. When the amount of the alumina material and the Al 2 O 3 —MgO-based spinel material is small, it is preferable to mainly use fine particles or ultrafine particles.

耐火原料組成に占めるアルミナ質原料の割合は、30質量%以下が好ましく、さらに好ましくは20質量%以下である。Al質原料はイットリア質原料のY成分と反応し、YAGを形成して耐火物組織を緻密化してスラグ浸透を防止する効果をもつ。しかし、Al質原料が多すぎると、Al成分が前記MgO−Y系スピネルの生成を阻害し、溶融炉スラグに対する耐食性の低下をもたらす。また、スラグ浸透防止の効果を十分に発揮させるには、少なくとも3質量%を使用する。 The proportion of the alumina raw material in the refractory raw material composition is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less. Al 2 O 3 feedstocks has the effect of reacting with Y 2 O 3 component of yttria feedstock densified refractory tissue to form a YAG prevent slag penetration. However, when the Al 2 O 3 feedstocks is too large, Al 2 O 3 component inhibits generation of the MgO-Y 2 O 3 spinel, resulting in a decrease in corrosion resistance to the molten slag. Moreover, in order to fully exhibit the effect of slag penetration prevention, at least 3 mass% is used.

Al−MgO系スピネル質原料の使用量についても、本発明におけるMgO−Y系スピネルの生成を阻害しないために、耐火原料組成中のAl成分量が20質量%以下になるように調整することが好ましい。 Also for the amount of Al 2 O 3 —MgO-based spinel material used, the amount of Al 2 O 3 component in the refractory material composition is 20% by mass in order not to inhibit the formation of MgO—Y 2 O 3 -based spinel in the present invention. It is preferable to adjust so that it may become below.

本発明の効果を阻害しない範囲であれば、耐火性原料として、さらに、シリカ、ムライト、カルシア、ドロマイト、ジルコン、ジルコニア、チタニア、炭化珪素、炭素などから選ばれる一種または二種以上を使用してもよい。これらは本発明耐火物におけるMgO−Y系スピネルの生成を阻害するためか、合計量10質量%未満、さらに好ましくは5質量%以下の範囲であることが好ましい。 As long as the effect of the present invention is not impaired, as a refractory raw material, further, using one or more selected from silica, mullite, calcia, dolomite, zircon, zirconia, titania, silicon carbide, carbon, etc. Also good. These are preferably in a range of less than 10% by mass, more preferably 5% by mass or less, in order to inhibit the formation of MgO—Y 2 O 3 spinel in the refractory of the present invention.

本発明の不定形耐火物は環境汚染防止のために、実質的にクロミアを含まない。ここで実質的に含まないとは、クロミアを含んでいても例えば0.1質量%以下の不純物あるいはマグネシア質原料の消化防止剤的な量とする。   The amorphous refractory of the present invention is substantially free of chromia to prevent environmental pollution. Here, “substantially free” means, for example, an amount of 0.1 mass% or less of impurities or magnesia material as a digestive inhibitor even if chromia is included.

不定形耐火物は施工性のために技術常識として、結合剤および分散剤が添加されるが、これらの材質、添加量は従来と特に変わりない。結合剤は、例えばアルミナセメント、マグネシアセメント、ポルトランドセメント、水硬性アルミナ、オキシカルボン酸アルミニウム、リン酸塩、ケイ酸塩、シリカゾル、フェノール樹脂等から選ばれる1種又は2種以上である。中でも施工体強度の付与に優れたアルミナセメントが好ましい。結合剤の添加量は耐火原料組成100質量%に対する外掛けで、例えば1〜15質量%、好ましくは2〜10質量%である。   For the refractory material having a fixed shape, a binder and a dispersant are added as technical common sense for workability. However, the material and the added amount thereof are not particularly different from those of conventional refractories. The binder is, for example, one or more selected from alumina cement, magnesia cement, Portland cement, hydraulic alumina, aluminum oxycarboxylate, phosphate, silicate, silica sol, phenol resin, and the like. Among these, alumina cement excellent in imparting construction body strength is preferable. The addition amount of the binder is an outer coating with respect to 100% by mass of the refractory raw material composition, for example, 1 to 15% by mass, preferably 2 to 10% by mass.

分散剤は解こう剤とも称され、不定形耐火物施工時の流動性を付与する効果をもつ。分散剤の材質は従来から種々のものが提案されている。本発明における分散剤の種類は限定されるものではないが、例えばトリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、カルボキシル基含有ポリエーテル、ホウ酸ソーダ、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ等である。   The dispersant is also called a peptizer and has the effect of imparting fluidity during construction of the irregular refractory. Various materials for the dispersant have been proposed. The type of the dispersant in the present invention is not limited. Soda, sodium polyacrylate, sodium sulfonate and the like.

分散剤の添加量は、耐火原料100質量%に対する外掛けで0.01〜1質量%が好ましい。さらに好ましくは0.03〜0.5質量%である。   The addition amount of the dispersant is preferably 0.01 to 1% by mass as an outer coating with respect to 100% by mass of the refractory raw material. More preferably, it is 0.03-0.5 mass%.

本発明の不定形耐火物は以上の他にも、必要によっては硬化調節剤、乳酸アルミニウム、有機繊維、乾燥促進剤、イットリア以外の希土類酸化物、金属シリコン、ニッケル、アルミニウム、揮発シリカ、ガラスなどを添加してもよい。これらを添加する場合は、その添加量は耐火原料組成100質量%に対する外掛けで例えば5質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下の範囲で調整する。   In addition to the above, the amorphous refractory of the present invention may be a curing regulator, aluminum lactate, organic fiber, drying accelerator, rare earth oxide other than yttria, metal silicon, nickel, aluminum, volatile silica, glass, etc. May be added. When these are added, the addition amount is adjusted in the range of, for example, 5% by mass or less, more preferably 5% by mass or less as an outer coating with respect to 100% by mass of the refractory raw material composition.

施工には以上の配合組成物全体に対する外掛けで、水分を3〜5質量%程度添加して混練し、型枠を用いて流し込み施工する。流し込みの際には振動を付与して充填を図る。施工後は養生・乾燥する。この施工は炉に直接流し込み施工する他、別の場所で型枠に流し込み施工して得たプレキャスト品を用いたプレキャスト法をもって内張りしてもよい。   In the construction, about 3 to 5% by mass of water is added and kneaded with the outer coating on the entire blended composition described above, and then cast using a mold. When pouring, filling is performed by applying vibration. Curing and drying after construction. This construction may be performed by pouring directly into the furnace, or may be lined by a precast method using a precast product obtained by pouring into a formwork at another location.

表1、表2に本発明実施例とその比較例、さらに各例の試験結果を示す。

Figure 2005314144
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Tables 1 and 2 show examples of the present invention, comparative examples thereof, and test results of the respective examples.
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イットリアはY純度99.9質量%品を使用した。富イットリウム混合希土酸化物はY純度72.2質量%の粗製希土類酸化物原料を使用した。 Yttria were used Y 2 O 3 99.9% by weight products. As the yttrium-rich rare earth oxide, a crude rare earth oxide raw material having a Y 2 O 3 purity of 72.2% by mass was used.

有機珪素化合物被膜を有するマグネシア質原料(表中には被覆焼結マグネシアと表示)は、有機珪素化合物としてシリコーンオイルを被覆した。具体的にはメチル水素シリコーンを予めエタノール3質量%に溶解して使用した。被覆は、焼結マグネシアに対し有機珪素化合物を添加し、50℃の加熱下でヘンシェルミキサーにて5分間携拝混合した後、120℃で乾燥し次いで400℃にて加熱処理した。マグネシア粒子に対する有機珪素化合物の被覆量は、SiO換算で0.08〜0.15質量%であった。 A magnesia material having an organosilicon compound coating (indicated as coated sintered magnesia in the table) was coated with silicone oil as the organosilicon compound. Specifically, methylhydrogen silicone was used by dissolving it in 3% by mass of ethanol in advance. The coating was made by adding an organosilicon compound to sintered magnesia, carrying it in a Henschel mixer for 5 minutes under heating at 50 ° C., drying at 120 ° C., and then heat-treating at 400 ° C. The coverage of the organic silicon compound to the magnesia particles was 0.08 to 0.15 wt% in terms of SiO 2.

各例の耐火物は、耐火物配合組成全体に対し、施工水を5質量%の添加し、混合後、振動を付与しつつ流し込み施工した。更に養生・120℃×24時間乾燥したものを試験片とした。試験方法は、以下のとおりである。   The refractory in each example was poured into the refractory blend composition by adding 5% by mass of construction water, mixing, and pouring while applying vibration. Furthermore, what was cured and dried at 120 ° C. for 24 hours was used as a test piece. The test method is as follows.

耐スラグ侵食性:廃棄物溶融炉での侵食を想定し、ガス化溶融炉から排出されたCaO/SiO:0.65、アルカリ含有量:5質量%の都市ごみスラグを侵食剤として1400℃にて、回転侵食試験を行なった。それぞれの試験において、損耗寸法を測定した。その損耗寸法は比較例1の試験値を100とした指数で示し、数値が大きいほど耐食性が悪い。 Slag erosion resistance: 1400 ° C. with erosion of municipal waste slag with CaO / SiO 2 of 0.65 and alkali content of 5% by mass discharged from the gasification melting furnace assuming erosion in the waste melting furnace A rotary erosion test was conducted. In each test, the wear size was measured. The wear size is indicated by an index with the test value of Comparative Example 1 as 100, and the larger the value, the worse the corrosion resistance.

実機試験:一日あたりのごみ処理量約80t、操業温度約1400℃のガス化溶融炉に実施例及び比較例の一部を中子を用いて流し込み施工した.施工はバイプレーターにて充填を促進させた。養生・加熱乾燥後、3ケ月間使用した。耐用性として、損耗量(mm/月)を測定した。   Actual machine test: An example and a part of the comparative example were poured into a gasification melting furnace having a waste disposal amount of about 80 t per day and an operation temperature of about 1400 ° C. using a core. The construction promoted filling with a vibrator. After curing and drying, it was used for 3 months. As the durability, the amount of wear (mm / month) was measured.

試験結果が示すとおり、本発明の実施例はいずれも溶融炉スラグに対する耐食性に優れた効果を発揮する。中でもマグネシア質原料として、被覆焼結マグネシアを使用した例では耐スラグ侵食性が一段と優れている。   As the test results show, all of the examples of the present invention exhibit an excellent corrosion resistance against melting furnace slag. In particular, the slag erosion resistance is further improved in an example in which coated sintered magnesia is used as a magnesia material.

これに対し、比較例1はマグネシア質原料にイットリア質原料を組み合わせているが、耐火原料組成に占めるYが本発明に限定した割合を超えており、耐スラグ侵食性に劣る。アルミナージルコニア質の比較例2、アルミナ−炭化珪素質の比較例3についても本発明の実施例に較べて耐スラグ侵食性に劣る。比較例4はイットリア質原料を使用しているが、取材がアルミナージルコニア質では耐スラグ侵食性向上の効果が得られない。 On the other hand, in Comparative Example 1, the yttria material is combined with the magnesia material, but Y 2 O 3 in the refractory material composition exceeds the ratio limited to the present invention, and the slag erosion resistance is poor. Alumina-zirconia comparative example 2 and alumina-silicon carbide comparative example 3 are also inferior in slag erosion resistance compared to the examples of the present invention. Comparative Example 4 uses a yttria-based raw material, but if the coverage is alumina-zirconia, the effect of improving the slag erosion resistance cannot be obtained.

Claims (7)

耐火原料組成が、イットリア質原料20質量%以下、残部をマグネシア質原料主体とし、かつ、耐火原料組成に占めるイットリア質原料の割合をY成分換算で0.3〜20質量%とした廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物。 The composition of the refractory raw material is 20% by mass or less of the yttria raw material, the remainder is mainly the magnesia raw material, and the proportion of the yttria raw material in the refractory raw material composition is 0.3 to 20% by mass in terms of Y 2 O 3 component. Chrome-free amorphous refractories for waste melting furnaces. 耐火原料組成が、イットリア質原料20質量%以下、アルミナ質原料30質量%以下、残部をマグネシア質原料主体とし、かつ、耐火原料組成に占めるイットリア質原料の割合をY成分換算で0.3〜20質量%とした廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物。 The composition of the refractory material is 20% by mass or less of the yttria material, 30% by mass or less of the alumina material, the remainder is mainly magnesia material, and the proportion of the yttria material in the refractory material composition is 0 in terms of Y 2 O 3 component .3-20 mass% chromium-free amorphous refractories for waste melting furnaces. 耐火原料組成が、さらにAl−MgO系スピネル質原料を20質量%以下含む請求項1又は2記載の廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物。 Refractory raw material composition further Al 2 O 3 -MgO based spinel waste melting furnace for chrome-free monolithic refractory of raw materials containing more than 20 wt% claim 1 or 2, wherein. イットリア質原料がイットリア、富イットリウム混合希土酸化物から選ばれる1種以上である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物。   The chromium-free amorphous refractory for a waste melting furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the yttria raw material is at least one selected from yttria and yttrium rich rare earth oxides. マグネシア質原料が有機珪素化合物被膜を有する請求項1ないし3記載のいずれか1項に記載の廃棄物溶融炉用クロムフリー不定形耐火物。   The chromium-free amorphous refractory for a waste melting furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesia material has an organic silicon compound coating. 廃棄物溶融炉が操業中に、アルカリ(NaO+KO):1.5〜15質量%を含むスラグが炉内を通過する廃棄物溶融炉である、請求項1ないし5項のいずれか1項に記載の廃棄物溶融炉内張り用クロムフリー不定形耐火物。 6. The waste melting furnace according to claim 1, wherein a slag containing alkali (Na 2 O + K 2 O): 1.5 to 15% by mass passes through the furnace while the waste melting furnace is in operation. A chrome-free amorphous refractory for a waste melting furnace lining according to any one of the above items. 請求項1ないし6項のいずれか1項に記載のクロムフリー不定形耐火物を流し込み施工および/またはプレキャスト施工にて内張りしてなる廃棄物溶融炉。   A waste melting furnace formed by lining the chromium-free amorphous refractory according to any one of claims 1 to 6 by pouring and / or precasting.
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