JP2008303087A - アルミナセメントの製造方法及び不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

【課題】原材料を全て産業副生物とし、既存のものと比較して遜色ない特性を有し、特に、不定形耐火物の製造に適したアルミナセメントの製造方法を提供する。
【解決手段】金属精錬時に発生するスラグ１００重量部と、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジ３０〜１０００重量部と、アルミニウム残灰５０〜１０００重量部と、の混合物を１０００〜１８００℃にて溶融又は焼成し、粉砕することを特徴とするアルミナセメントの製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、原材料の全てを産業副生物とすることができ、かつ、得られるアルミナセメントが既存のものと比較して遜色ない特性を有し、特に、不定形耐火物の製造に使用した場合にも遜色ない特性を有する不定形耐火物が得られるアルミナセメントの製造方法に関する。

アルミナセメントは、一般に、石灰石や生石灰などをＣａＯ原料とし、精製アルミナ、ボーキサイトなどをＡｌ_２Ｏ_３原料として使用し、焼成法又は溶融法にて製造したクリンカーを単独で粉砕、或いは、クリンカーにアルミナや各種添加剤を添加して混合粉砕することにより製造される。一般的なアルミナセメントの製造方法及びその特性は、広く知られている（非特許文献１）。

一方、近年、産業廃棄物のリサイクルをはじめとして、環境負荷低減を目的とした取り組みがおこなわれている。例えば、アルミナセメント原料への廃棄物の利用としては、アルミニウム残灰もＡｌ_２Ｏ_３原料として利用することが報告されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特許文献１では、アルミニウム残灰を使用するが、ＣａＯ源としては石灰石、生石灰を使用するため、廃棄物の有効利用の点から考えると、廃棄物の利用率は少ない。また、特許文献２においても、アルミニウム残灰が使用されるが、これとともに使用されるＣａＯ源として有用なドロマイトが使用されるので廃棄物の利用率という点では特許文献１と同様である。

また、特許文献３では、アルミニウム残灰とともに、ＣａＯ原料として、蛎や真珠などの貝類の養殖場から発生する貝殻を利用することが報告されており、廃棄物の利用率という点では向上している。
しかしながら、食品工場から排出する炭酸カルシウムスラッジは、これまで有効利用されていない。また、金属精錬の際に発生するＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を含有するスラグについても、これまでほとんど有効利用されていなかった。

耐火物 Ｖｏｌ．２９，ｐｐ３６８-３７４（１９７７） 特開昭５２−１５２９２８号公報 特公昭６３−５７３７６号公報 特開２００１−８０９４２号公報

本発明の目的は、上記の状況に鑑み、ＣａＯ源やＡｌ_２Ｏ_３源などのアルミナセメントの全ての原材料を産業副生物とすることができ、かつ、得られるアルミナセメントが既存のものと比較して遜色ない特性を有するアルミナセメントの製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、得られるアルミナセメントを使用し、既存のものと比較して遜色ない特性を有する不定形耐火物を提供することにある。

本発明者は、上記の目的を達成するため、鋭意研究をしたところ、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジをＣａＯ源として、アルミニウム残灰をＡｌ_２Ｏ_３源に、更に、金属精錬の時に発生するスラグを、アルミナセメントのＣａＯ源及びＡｌ_２Ｏ_３源として使用し、これらをそれぞれ特定量含有する混合物を溶融又は焼成し、粉砕することにより、後に示す実施例から明らかにされるように、既存のものと比較し、含有する成分の組成にＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が含有される点で異なるものの、特性の点では全く遜色のないアルミナセメントが得られることが見出した。

本発明で使用されるアルミナセメントの原材料は、いずれも環境問題の対象となっている産業廃棄物であり、特に、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジは、従来、ほとんど有効利用策されていなかったものである。本発明では、この炭酸カルシウムスラッジを、上記アルミニウム残灰及び金属精錬時に発生するスラグと組合わせて使用することにより、既存のものと比較して遜色ない特性を有するアルミナセメントを製造するものである。

かくして、本発明は、下記を特徴とする要旨を有するものである。
（１）金属精錬時に発生するスラグ１００重量部と、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジ３０〜１０００重量部と、アルミニウム残灰５０〜１０００重量部と、の混合物を１０００〜１８００℃にて溶融又は焼成し、粉砕することを特徴とするアルミナセメントの製造方法。
（２）前記混合物中に含有される、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２及びＦｅ_２Ｏ_３の群から選ばれる１種以上の含有量が２０質量％以下である上記（１）に記載のアルミナセメントの製造方法。
（３）前記アルミニウム残灰は、予め酸化処理したものである上記（１）又は（２）に記載のアルミナセメントの製造方法。
（４）前記炭酸カルシウムスラッジを、予め１０００℃以上で加熱処理したものである上記（１）〜（３）のいずれかに記載のアルミナセメントの製造方法。
（５）アルミナセメントが、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（以下、ＣＡともいう）を３０質量％以上と；ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を１〜３０質量％と；ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３（以下、ＣＡ２ともいう）、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３（以下、Ｃ１２Ａ７ともいう）及び非晶質の群から選ばれる１種以上が６５質量％以下と；を含有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載のアルミナセメントの製造方法。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のアルミナセメントと耐火骨材を含有する不定形耐火物。

本発明によれば、ＣａＯ源やＡｌ_２Ｏ_３源などのアルミナセメントの全ての原材料を産業副生物とすることができ、かつ、得られるアルミナセメントは、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ_３とともに、ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３をかなり量含有するが、可使時間、流動性、硬化特性及び強度発現性などの諸特性において既存のものと比較して遜色ない特性を有するアルミナセメントの製造方法が提供される。なお、本発明で得られるアルミナセメントにＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が1〜３０質量％という、かなりの量で含有されるにも拘らず、可使時間、流動性、硬化特性及び強度発現性などの諸特性において既存のものと比較して遜色ない特性を有する言うことは予想外のことである。
また、本発明で製造されたアルミナセメントを使用し、既存のものと比較して遜色ない特性を有する不定形耐火物が提供される。

本発明のアルミナセメントの製造方法で使用される、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジは、次のようして得られる。製糖工程では、砂糖以外の不純物を効率よく除去する為に、石灰清浄法が採用されている。石灰清浄法は、糖汁に消石灰を添加し、炭酸ガスと反応させることにより非糖分を分解、吸着して除去する物で、このとき、非糖分を含む炭酸カルシウムが生成するが、これを脱水し、系外に排出したものが炭酸カルシウムスラッジである。かかる製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジは、例えば、「セラミックス」３７巻、６〜９頁（２００２年）などの文献に記載されるところである。

かかる炭酸カルシウムスラッジには、有機物成分及び水分が含まれるが、これらの成分を除いた無機成分としては、例えば、後の実施例に示されるように、ＣａＯ：５１．６質量％、ＣＯ_２：４５．８質量％、ＭｇＯ：０．５質量％、ＳｉＯ_２：１．６質量％、ＴｉＯ_２：０．１質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．１質量％である。すなわち、その大半が炭酸カルシウムで、不純物として原料由来のマグネシウムなどが含まれるが、ごくわずかである。

本発明では、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される上記炭酸カルシウムスラッジを使用するにあたり、炭酸カルシウムスラッジから有機物成分を除去する必要がある。その除去は、炭酸カルシウムスラッジを成形し、好ましくは１００〜２００℃で乾燥後、電気炉などで好ましくは１０００℃以上で加熱処理するのが好ましい。

本発明で使用するアルミニウム残灰は、金属アルミニウム、アルミニウム合金又はそれらのスクラップを溶解あるいは再溶融する際に発生する。大別してアルミニウム溶解工程から発生するアルミニウム残灰とアルミニウム合金溶解工程から発生ずるアルミニウム残灰に分けられる。いずれのアルミニウム残灰にも、金属アルミニウムが数％程度含まれるが、その大半の成分として、かなり割合のＡｌ_２Ｏ_３が含有されている。例えば、後の実施例に示されるように、Ａｌ_２Ｏ_３：９３．３質量％、ＭｇＯ：１．９質量％、ＳｉＯ_２：０．６質量％、ＴｉＯ_２：０．１質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．３質量％などである。

本発明で使用する金属精錬時に発生するスラグは、例えば、鉄鋼プロセスで排出するスラグである。従来の鉄鋼プロセスでは、大量生産鋼種では、高炉、転炉、電気炉などの炉内にて精錬されてきた。これに対して最近では溶鉄の搬送容器である、トピードカーや、溶銑鍋や取鍋内で予備精錬や仕上げ精錬をすることにより、高品質鋼の生産やスラグ排出量を低減する精錬錬炉・炉外精錬法が一般化してきた。これを炉外精錬法又は取鍋精錬法という。取鍋精錬法には、高炉―製鋼炉間で溶銑を予備的に処理する溶銑予備処理法と、製鋼―連鋳間で溶鋼を処理する二次精錬法がある。
二次精錬法とは、例えば、高周波加熱又はアーク加熱などにより生成されるスラグで、真空精錬法、取鍋精錬法又は簡易取鍋精錬法などの際に発生するＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３を含有するスラグである。かかるスラグは、例えば、後の実施例に示されるように、ＣａＯ：５１．５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：３３．９質量％、ＭｇＯ：１１．５質量％、ＳｉＯ_２：１．５質量％、ＴｉＯ_２：０．１質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．２質量％などである。
本発明では二次精錬ばかりではなく、溶銑予備処理などから発生するスラグや、また、例えば、フェロバナジウムなどの合金の精錬時に発生するスラグでも同様に使用することができる。

本発明では、上記したアルミニウム残灰と、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジと、金属精錬時に発生するスラグとを組み合わせて含む混合物が使用される。本発明では、この混合物は上記３者の原料を特定の割合で組み合わせて含むことが必要である。
すなわち、上記したアルミニウム残灰、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジ、及び金属精錬時に発生するスラグのいずれかが含有されない場合には、本発明の目的は達成できない。例えば、アルミニウム残灰が含まれない場合には、急硬性を示し、作業性が低下する場合がある。また、炭酸カルシウムスラッジや、金属精錬時に発生するスラグが含まれない場合には、不純物が増加し、耐火性が低下する場合がある。

本発明では、金属精錬時に発生するスラグと、炭酸カルシウムスラッジと、アルミニウム残灰とを含む混合物が、金属精錬時に発生するスラグ１００重量部に対して、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジ３０〜１０００重量部、アルミニウム残灰５０〜１０００重量部を含むことが必要である。かかる組成範囲をはずれる場合には、上記した３者の原料が含まれない場合ほどではいが、本発明の目的を達成できない。
なかでも、金属精錬時に発生するスラグ１００重量部に対して、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジ５０〜３００重量部、アルミニウム残灰１００〜６５０重量部を含む混合物が好ましい。

本発明で、上記アルミニウム残灰と、炭酸カルシウムスラッジと、金属精錬時に発生するスラグとを含む混合物中に含有される、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２及びＦｅ_２Ｏ_３の群から選ばれる１種以上の含有量が２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下であることが好ましいことが見出された。これらＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２及びＦｅ_２Ｏ_３は、そのいずれか１種でも、またそれらの合計でも２０質量％を超えた場合には耐火性の低下、施工不良を引き起こすため好ましくない。

上記混合物中に含まれるＭｇＯはアルミナセメント製造時において、主に、アルミナと結合しスピネル：ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（（以下、ＭＡともいう））となる。スピネルは硬化特性に悪影響を及ぼすことはないが、アルミナセメントの主鉱物であるカルシウムアルミネートＣＡを多く生成させる上では好ましくないものである。
上記混合物中に含まれるＳｉＯ_２はアルミナセメント製造時において、アルミナと反応し水硬性のないゲーレナイト：２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２（（以下、Ｃ２ＡＳともいう））となる。ゲ−レナイトはセメントの水和反応を遅延する為、好ましくない。

また、上記混合物中に含まれるＴｉＯ_２はアルミナセメント製造時において、アルミナと反応しＣａＯ・ＴｉＯ_２（）（以下、ＣＴともいう）となる。ＣＴは硬化特性に悪影響を及ぼすことはないが、アルミナセメントの主鉱物であるカルシウムアルミネートＣＡを多く生成させる上では好ましくないものである。
上記混合物中に含まれるＦｅ_２Ｏ_３はアルミナセメント製造時において、アルミナと反応し４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３となる。４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３はアルミナセメントの水和反応を早める為、好ましくない。

本発明では、上記アルミニウム残灰と、炭酸カルシウムスラッジと、金属精錬時に発生するスラグとを含む混合物は、好ましくは粉砕し、１０００〜１８００℃、好ましくは１３００〜１８００℃にて溶融又は焼成することによりアルミナセンメントが製造される。

本発明において、上記の混合物の粉砕物を溶融する場合、原料である上記炭酸カルシウムスラッジをそのまま使用したときに、ガスの吹き上げが生じ安全上好ましくないことが判明した。このガスの吹き上げは、上記炭酸カルシウムスラッジは、予め１０００℃以上、好ましくは１１００℃以上加熱して使用することにより抑制できる。これは、上記加熱前処理することにより、炭酸カルシウムスラッジ中に含まれるＣＯ_２が除去され、溶融時の高温でガス化することが防止できるためと思われる。

また、上記の混合物を溶融又は焼成する場合、アルミニウム残灰をそのまま使用したときに、得られるアルミナセメントが充分な強度が発現しない場合があることが見出された。しかし、アルミニウム残灰を予め酸化処理することによりこれを防止できる。酸化処理は、アルミニウム残灰を粉砕後、電気炉などで好ましくは１０００℃以上で加熱処理により実施することが好ましい。
かかるアルミニウム残灰の酸化処理により上記の現象が防止できる理由は、アルミニウム残灰中に含有される微量の金属アルミニウムが残留するため、この金属アルミニウムがアルミナセメントに残留し、水と混練した時にこれが発泡材となり、膨張するためと思われる。

また、本発明において上記焼成によりアルミナセメントを製造する場合、従来の製造方法と同様に、ロータリーキルン、シャトルキルンなどが使用される。その際、好ましくは１０００℃以上、特に１３００℃以上で焼成することがより好ましい。焼成においては、原料である混合物の具体的な焼成温度及び焼成時間は、従来のアルミナセメントの製造の場合と同様に、原料である混合物の組成、粒度などの具体的態様などに応じて適宜決められる。

本発明において上記溶融によりアルミナセメントを製造する場合、従来の製造方法と同様に、電気溶融、ガス化溶融炉などが使用される。その際、好ましくは１０００℃以上、特に１３００℃以上で溶融することがより好ましい。溶融における具体的な溶融温度及び溶融時間は、従来のアルミナセメントの製造の場合と同様に、原料である混合物の組成、粒度などの具体的態様などなどに応じて適宜決められる。

上記溶融又は焼成により得られたアルミナセメントの粉砕は特に限定されず、通常、粉塊物の微粉砕に使用される粉砕機が使用できる。例えば、ローラーミル、ジェットミル、チューブミル、ボールミル、及び振動ミルなどが使用可能である。
このようにして本発明により得られたアルミナセメント中の鉱物組成の定量は、粉末Ｘ線回折パターンをもとに行うリートベルト解析により求めることができる。

本発明で得られる上記アルミナセメントは、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とともに、ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するのが特徴である。すなわち、本発明のアルミナセメントは、、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を好ましくは３０質量％以上、好ましくは３５質量％以上と；ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を１〜３０質量％、好ましくは５〜２０質量％と；ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７ Ａｌ_２Ｏ_３及び非晶質の群から選ばれる１種以上を６５質量％以下、好ましくは６０質量％以下と、を含有することが好ましい。
なお、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が３０質量より少ない場合には、不定形耐火物の製造に使用した際に強度低下を引き起こす可能性があり好ましくない。また、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７ Ａｌ_２Ｏ_３及び非晶質の群から選ばれる１種以上が７０質量％を越える場合には、硬化遅延や急硬性が生じるために好ましくない。

本発明で得られる上記アルミナセメントは、特に、不定形耐火物の原料として使用されるのが好ましい。この場合、アルミナセメントには、耐火性及び耐食性を向上させる目的でアルミナを添加することが好ましい。ここでいうアルミナは、水酸化アルミニウムや仮焼アルミナなどのＡｌ_２Ｏ_３源を、ロータリーキルンなどの焼成装置やガス化溶融炉などの溶融装置によって、焼結又は溶融したものを、所定の粒度に粉砕し、篩い分けしたものが好ましい。

アルミナセメントに添加される上記アルミナは、鉱物組成として、α―Ａｌ_２Ｏ_３やβ―Ａｌ_２Ｏ_３などと示される酸化アルミニウムで、焼結アルミナ、仮焼アルミナ、易焼結アルミナなどと呼ばれるものが好ましい。特に、Ａｌ_２Ｏ_３を９０質量％以上含有するα―Ａｌ_２Ｏ_３の使用が最も好ましい。

更に、本発明では、流動性を改善する目的で、通常、アルミナセメントに配合される硬化遅延剤や硬化促進剤、流動化剤などの添加剤を併用することが可能である。
硬化促進剤としては、例えば、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのリチウム塩や水酸化物が挙げられ、なかでも、リチウム塩は硬化促進作用が強い。また、硬化遅延剤としては、例えば、カルボン酸類；アルカリ金属炭酸塩；硼酸類；ポリアクリル酸類；ポリメタクリル酸類；ヘキサメタ燐酸、トリポリ燐酸若しくはピロ燐酸などのアルカリ塩類；が挙げられる。

上記各種の添加剤の配合方法は、特に限定されるものではなく、各添加剤を所定の割合になるように配合し、予め粉砕したアルミナセメントクリンカーと、Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウターミキサー、パン型ミキサー、及びオムニミキサーなどの混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合でクリンカーに配合後、振動ミル、チューブミル、ボールミル、及びローラーミルなどの粉砕機で混合粉砕することが可能である。

不定形耐火物に使用される耐火骨材は、通常、使用されている耐火骨材が使用可能である。具体的には、溶融マグネシア、焼結マグネシア、天然マグネシア、軽焼マグネシアなどのマグネシア；溶融マグネシアスピネル、焼結マグネシアスピネルなどのマグネシアスピネル；溶融アルミナ、焼結アルミナ、軽焼アルミナ、易焼結アルミナなどのアルミナ；シリカヒューム、コロイダルシリカ、軽焼アルミナ、易焼結アルミナなどの超微粉；その他、溶融シリカ、焼成ムライト、酸化クロム、ボーキサイト、アンダルサイト、シリマナイト、シャモット、ケイ石、ロー石、粘土、ジルコン、ジルコニア、ドロマイト、パーライト、バーミキュライト、煉瓦屑、陶器屑、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素鉄などが使用できる。

本発明で上記アルミナセメントを使用して製造される不定形耐火物は、耐食性、耐用性、及び耐火性の面から、マグネシア；マグネシアスピネル；シャモット；アルミナ；炭化珪素；超微粉；更にはオイルピッチ、タール、鱗状黒鉛などのカーボン質などからなる耐火骨材が配合されて製造される。不定形耐火物は、耐火骨材が好ましくは９９〜９２質量％であり、アルミナセメントが好ましくは１〜８質量％を含む低セメントキャスタブルとして使用される。

本発明における不定形耐火物の製造方法は、特に限定されるものではなく、通常の不定形耐火物の製造方法に準じ、各構成原料を所定の割合になるように配合し、Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウターミキサー、パン型ミキサー、及びオムニミキサーなどの混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合で混練り施工する際、混練り機に直接秤込むことも可能である。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるべきではないことはもちろんである。

鉄鋼精錬の際の二次精錬工程から発生した、表１に示す成分を有するスラグ；製糖工程の石灰清浄プロセスから排出した、表１に示す成分を有する炭酸カルシウムスラッジを温度１１００℃で２時間加熱処理したもの；及びアルミニウム廃材の溶解工程から排出した、表１に示す成分を有するアルミニウム残灰を１１００℃で２時間加熱処理したもの；を使用し、これらをの表２に示す割合にて混合した。

得られる混合物をボールミルにて平均粒径１０μｍに粉砕し、この粉砕物を電気炉にて１５００℃で溶融した後、冷却してアルミナセメントを製造した。次いで、得られたアルミナセメントをバッチ式ボールミルにて粉砕し、ブレーン値４８００±３００ｃｍ^２/ｇに調整した。アルミナセメントの化学成分を表２及び鉱物組成を表３に示す。さらに、ＪＩＳ
Ｒ ２５２１に準じてモルタル試験を実施した。結果を表４に示す。

＜使用材料＞
（１）鉄鋼の精錬の際に発生するスラグの化学成分を表１に示す。
（２）炭酸カルシウムスラッジの化学成分を表１に示す。
（３）アルミニウム残灰の化学成分を表１に示す。
（４）アルミナセメント：市販品、電気化学工業社製アルミナセメント1号（比較用）

＜評価方法＞
（１）鉱物組成：アルミナセメントを粉末Ｘ線回折法で測定し、回折図形をリートベルト法により解析・定量した。
非晶質：既知量のニ酸化ケイ素（石英加太とアルミナセメントの混合粉末をＸ線回折法で測定した。次いで、以下の数式を用いて算出した。

Ｗ_{ｇｌａｓｓ}＝（Ｃａｌｃ_ＳｉＯ２−Ａｄｄ_ＳｉＯ２）／Ｃａｌｃ_ＳｉＯ２
×１００×１００／（１００−Ａｄｄ_ＳｉＯ２）

Ｗ_{ｇｌａｓｓ}：資料に含まれる非結晶質の重量分率
Ｃａｌｃ_ＳｉＯ２：リードベルト解析で得られたニ酸化ケイ素（石英型）
の定量値
Ａｄｄ_ＳｉＯ２：添加したニ酸化ケイ素（石英型）の重量分率
化学成分：蛍光Ｘ線分析法により測定した。

（２）流動性：２０℃恒温室内に混練物を所定時間放置した後、ＪＩＳ Ｒ ２５２１フロー試験に準拠し１５回の落下運動を与え、フロー値を測定した。
（３）発熱時間：２０℃恒温室内に混練物を放置した際の、注水から発熱温度が最高に到達するまでの時間を温度記録計を用いて測定し、発熱時間とした。
（４）養生強度：４×４×１６cmの型枠に混練物を入れ、２０℃恒温室内で２４時間養生した後、圧縮強度を測定した。
（５）乾燥強度：４×４×１６ｃｍの型枠に混練物を入れ、２０℃恒温室内で２４時間養生した後、更に１１０℃にて２４時間乾燥して、圧縮強度を測定した。

実施例１で製造したアルミナセメント（Ｂ）１００質量部に、α―Ａｌ₂Ｏ₃を表５に示す量添加した。得られたアルミナセメント組成物５質量部、焼結アルミナ骨材７６質量部、シリカヒューム５質量部、微粉アルミナ１４質量部、分散剤として、トリポリ燐酸ナトリウム０．０５質量部及びほう酸０．０３質量部を配合して、不定形耐火物を作製した。次に水を６．０質量部加えて、ミキサーにて５分間混練り後、２０℃における特性を評価した。結果を表５に示す。

＜使用材料＞
(１)焼結アルミナ骨材；（１―３ｍｍ）１６質量部、（０．５―１ｍｍ）２０質量部、（０．２―０．６ｍｍ）２０質量部、（０―０．３ｍｍ）２０質量部
(２)微粉アルミナ；平均粒径４μｍ：１１質量部、平均粒径１μｍ：３質量部
(３)シリカヒューム；エルケム社製商品名「マイクロシリカＵ−９７１」
(４)トリポリ燐酸ナトリウム；関東化学社製試薬1級
(５)ほう酸；石津製薬社製試薬1級
(６)α―Ａｌ_２Ｏ_３；昭和電工社製易焼結性アルミナＡ―１７２

＜評価方法＞
(１)流動性：２０℃恒温室内に混練物を所定時間放置した後、ＪＩＳ Ｒ ２５２１フロー試験に準拠し、１５回の落下運動を与え、フロー値を測定した。
(２)発熱時間：２０℃恒温室内に混練物を放置した際の、注水から発熱温度が最大に到達するまでの時間を温度記録計を用いて測定し、発熱時間とした。
(３)養生強度：４×４×１６ｃｍの型枠に混練物を入れ、２０℃恒温室内で２４時間養生した後、圧縮強度を測定した。
(４)乾燥強度：４×４×１６ｃｍの型枠に混練物を入れ、２０℃恒温室内で２４時間養生した後、更に１１０℃にて２４時間乾燥して、圧縮強度を測定した。

表５に示す様に、原料を適切に配合することにより、本発明の不定形耐火物は、従来品に比べて、遜色ない特性を示した。

本発明においては、原材料が産業副生物であるので環境問題の解決にも有用であり、かつ、安価に製造されたアルミナセメントは、可使時間、流動性、硬化特性及び強度発現性などの諸特性において既存のものと比較して遜色ない特性を有するので、不定形耐火物を始め、既存のアルミナセメントの使用分野の全てに有用である。

Claims (6)

1. 金属精錬時に発生するスラグ１００重量部と、製糖工程の石灰清浄プロセスから排出される炭酸カルシウムスラッジ３０〜１０００重量部と、スラグアルミニウム残灰５０〜１０００重量部と、の混合物を１０００〜１８００℃にて溶融又は焼成し、粉砕することを特徴とするアルミナセメントの製造方法。
2. 前記混合物中に含有される、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２及びＦｅ_２Ｏ_３の群から選ばれる１種以上の含有量が２０質量％以下である請求項１に記載のアルミナセメントの製造方法。
3. 前記アルミニウム残灰は、予め酸化処理したものである請求項１又は２に記載のアルミナセメントの製造方法。
4. 前記炭酸カルシウムスラッジを、予め１０００℃以上で加熱処理したものである請求項１〜３のいずれかに記載のアルミナセメントの製造方法。
5. アルミナセメントが、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を３０質量％以上と；ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を１〜３０質量％と；ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７ Ａｌ_２Ｏ_３及び非晶質の群から選ばれる１種が６５質量％以下と；を含有する請求項１〜４のいずれかにに記載のアルミナセメントの製造方法。
6. 請項１〜５のいずれかに記載のアルミナセメントと耐火骨材を含有する不定形耐火物。