JP2005529302A - ジルコニアレンガの使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、還元性雰囲気中を用いて少なくとも部分的に操作される、ガラス溶融炉のリジェネレータチャンバー中での、マグネシア−ジルコニアレンガの使用に関する。

Description

不燃性の材料及び製品は、大まかには基礎製品及び非基礎製品に分類することができる。
基礎（焼結）製品のグループは、マグネシア−ジルコニア製品（以下、ＭＺＡという）及びマグネシア−ジルコンをベースにした製品（以下、ＭＺという）を含む。
ＭＺＡ製品は、一般的には、焼結した及び/又は溶融したマグネシア及び二酸化ジルコニウム（ZrO2）に基づき製造される。鉱物学的に、それらは、ペリクレース(MgO)及び安定化させた又は不安定化させた二酸化ジルコニウムを含み、また、それらは、たびたび、時折少量で、少量のシリケート相だけではなく、カルシウムジルコナートを含む。
二酸化ジルコニウムが、ある程度または完全に安定化させられていれば、MgO-ZrO2の直接結合が、拡散法に従って生じる。機械的な熱特性はこの方法で改善させられる。
ＭＺＡレンガは、高い耐スポーリング性及び高い反射性を有している。したがって、とりわけ、ＭＺＡレンガは、石灰、ドロマイト、マグネサイト、またはセメントが焼成される回転チューブ状の窯または高炉の窯で使用される。
ＭＺ製品用の一般的なバッチは、焼結及び/又は溶融したマグネシア及びジルコニウムシリカート（ZrO2 ｘ SiO2）を含む。ジルコニウムシリカートは、MgOと反応して、フォルステライト及び安定化された二酸化ジルコニウムを形成する。一般的にはすべてのMgO成分がフォルステライトに変換するわけではない。したがって、鉱物学的ペリクレース成分は、レンガ中に残る。とりわけ、アルカリ、アルカリ塩、及び／またはSO2／SO3に対するそれらの良好な化学耐性により、ＭＺ製品はガラス溶融炉のリジェネレータチャンバー（regenerator chambers）中で使用される。
この関連技術及びＭＺＡ／ＭＺ製品の典型的製法は,「Taschenbuch feuerfeste Werstoffe」[Handbook of Fireproof Materials]Gerald Routschka著:ISBN 3-8027-3146-8)で見られる。
本発明は、本来公知のマグネシア−ジルコニア製品を対象とするが、還元性雰囲気中で少なくとも一時的にまたは一定時間ガラス溶融炉のリジェネレータチャンバー中で、マグネシア−ジルコニア製品を使用する。
導入部及び前述のRoutschkaに記載されたとおり、今までマグネシア−ジルコン製品は溶融ガラスボウルのパッキンで、特にこのようなパッキンのアルカリ硫酸塩濃縮の分野で、使用されてきた。この分野の温度は、800から1100℃である。
排気ガス中のNOx成分を減らすため、還元性雰囲気で溶融ガラスボウルが扱われることが示唆されてきた。排気ガス中のNOx成分は、この場合、3から6のファクターによって減少させることができる。
「かせ（skeins）」の減少は、排気側のリジェネレータチャンバーにおいて起こる（マグネシア−ジルコンレンガの耐用年数に悪い影響を与える）。材料中のフォレステライト(Mg2SiO4)がナトリウム／マグネシウムシリカートに分解することが少なくとも部分的に発生する。CaOを含むシリカート相も変換される。結果としてパッキンは最早要求される安定性を有していない。
驚くべきことに、ガラスボウルのリジェネレータチャンバーに推奨される、公知のＭＺ製品の代わりに、マグネシア−ジルコニア（ＭＺＡ）ベースの製品が使用されるのであれば、このタイプの問題が避けられることがわかった。
それらの製品はＭＺ製品より非常に少ない割合のシリカートしか有さないという、重要な長所は疑われている。その結果として、上述の微細構造の破壊は起こらないか極めて少ない範囲でしか起こらない。
たとえ、ガラス溶融タンクが還元性雰囲気下で扱われ、また、それゆえに還元性雰囲気がリジェネレータチャンバーに達しても、ZrO2は、アルカリの濃縮範囲において、腐食性の材料に対しきわめて耐腐食性である。一般的にガラス溶融タンクが還元性雰囲気で扱われるのみであれば、これは同様に本当のことである。
請求項記載の使用では、レンガ（パッキンレンガ）の熱伝導性(WLF)は重要なパラメーターであり、特定の熱容量（C）またはvolume-related熱容量（特定熱容量C及び見かけ密度Rの製品）である。さらに、特定のまたはvolume-related熱容量に対する熱伝導率は興味深い。
上述のＭＺＡ製品を使用するすべてのパラメーターに対して、十分な価値が得られる。
すなわち：
高い熱伝導性は、レンガの所望の早い熱伝導を確実にする。
たとえば、ジルコニアレンガより約50％高い特定の熱容量は、より熱を蓄えることができる。
望ましい/より早い熱平衡は、より高い熱拡散率（1m2/秒より大きい）により可能になる。
ＭＺＡ製品は、C2S結合マグネシアレンガに関して、重要な利点も有する。C2S製品のジカルシウムシリカート相におけるペリクレース及びCaOは、それぞれ、排気ガス中のSO3によって変換されて、サルファートまたはスルフィドになる。これはレンガの微細構造の崩壊によって再び生じる。
（実施例）
SiO2成分（シリケート相）が少ないと、挙げられた用途へのレンガの特性はより好ましくなる。従って、一態様では、SiO2成分は、1.0重量％より少なく、他の態様によると、0.5重量％より少ない（すべてのバッチ及び/またはすべての成形部分において）。
CaO成分(たとえば、カルシウムジルコナートとして供給できるCaO）は、一態様によると2重量％より少ない。
ＭＺＡ製品の鉱物学的組成は、公知の範囲内で変動させることができる（Routschka, op. cit.）。
一態様によると、前記製品は、5から35重量％のZrO2及び65から95重量％のMgO、最大で5重量％の他の成分を含み、もう一つの態様によると、最大2％の他の成分を含む。
一態様によると、DIN EN 993-Part 1に従って測定された開孔率は、11から15容量％、または12から14容量％である。
一態様によると、1700℃以上の焼結後、、3.20から3.55 g/cm3、または3.25から3.40 g/cm3の焼結後のレンガの見かけ密度が得られる。この場合、見かけ密度はDIN EN 993-Part 1に従って測定される。
一態様によると、DIN EN 993-Part 5に従って測定された焼結した製品の冷却後の圧縮強度は、50から150 N/mm2、または70から85 N/mm2である。
熱伝導性(他法では「クラス」にしたがって測定される。In Ber Dtsch. Keram. Ges.「Report of the German Ceramics Society」34 (1957), 183-189) は、3から4W/Km（1000℃で）の範囲である。
バッチの材料の粒径は、原則としていかなる制限も受けるものではない。市販用に製造された二酸化ジルコニウムのように、バデレアイトを通じて導入されうる、二酸化ジルコニウム（不安定化された、ある程度不安定化された、または完全に安定化されたもの）の割合は、一態様によると、0.5mmより小さい粒径、例えば、0.1mmより小さい範囲、及び0.1から0.5mmの範囲の二つに（おおよそ）分けられる。
一態様によると、焼結又は溶融されたマグネシアは、6mmまでの範囲の粒径で使用される。この場合、1mmより大きい成分は、すべてのマグネシアの半分から３分の２を占めるかもしれない。下記に、二つの方法/又はバッチが特定されており、焼結後得られる特性による性質を含む。
かくして、製造されたレンガは、（(溶融ガラスボウルの)パッキンの取り扱いにおいて起こる条件をまねた）工学実験で続いて試験された。前記レンガは、特に還元性雰囲気中で試験され、それらは従来のマグネシア−ジルコンレンガより優れていることを示した。
Figure 2005529302

Claims (8)

  1. 還元性雰囲気を用いて少なくとも部分的に操作される、ガラス溶融炉のリジェネレータチャンバー（regenerator chambers）中での、マグネシア−ジルコニアレンガの使用。
  2. 前記レンガが、1.0重量％より少ないSiO2成分を有する請求項１記載の使用。
  3. 前記レンガが、2.0重量％より少ないCaO成分を有する請求項１記載の使用。
  4. 前記レンガが、5から35重量％のZrO2及び65から95重量％のMgO、最大で5重量％の他の成分を含む、請求項１記載の使用。
  5. 前記レンガが最大で２％の他の成分を含む請求項１記載の使用。
  6. 前記レンガの開孔率が11から15容量％である請求項１記載の使用。
  7. 焼結後の前記レンガの見かけ密度が3.20から3.60 g/cm3である、請求項１記載の使用。
  8. 焼結後の前記レンガの冷却後の圧縮強度が50から150 N/mm2である、請求項１記載の使用。
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