JP2009096658A - Alumina cement composition, and monolithic refractory using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に、高炉出銑樋、混銑車、取鍋、及びタンディッシュなどの内張材に使用される不定形耐火物に関する。 The present invention mainly relates to an irregular refractory used for lining materials such as a blast furnace tuna, a kneading car, a ladle, and a tundish.
従来、アルミナセメントを配合した不定形耐火物は、気温の変動により、可使時間や硬化時間が変動しやすく、結果として養生した後の強度発現、作業性が安定しないという課題があった。 Conventionally, an amorphous refractory compounded with alumina cement has a problem that the pot life and the curing time are likely to fluctuate due to fluctuations in temperature, and as a result, strength development and workability after curing are not stable.
具体的には、アルミナセメントを配合した不定形耐火物は、冬場等、気温が低い場合、硬化時間が遅くなり強度発現が遅れる為、所定の強度を得るために長期間の養生を要するという課題があった。 Specifically, the amorphous refractory compounded with alumina cement has a problem that long-term curing is required to obtain a predetermined strength because the curing time is delayed and the development of strength is delayed when the temperature is low, such as in winter. was there.
一方、夏場等、気温が高い場合、可使時間や硬化時間が早くなり、作業性が得られずに流し込み施工の際などに充填不良を起こすといった課題があった。 On the other hand, when the temperature is high, such as in summer, there is a problem that the pot life and the curing time are shortened, and workability is not obtained, and filling failure occurs at the time of casting construction.
そこでこれらの課題を解決するため、冬場は不定形耐火物に硬化促進剤を添加し、夏場は硬化遅延剤を添加し、作業性、可使時間、硬化時間、及び強度のバランスを取ることが行われていた。 Therefore, in order to solve these problems, a curing accelerator is added to the amorphous refractory in the winter, and a curing retarder is added in the summer to balance workability, pot life, curing time, and strength. It was done.
しかしながら、冬場に使用するために硬化促進剤を添加して硬化時間を調整した不定形耐火物を、例えば、春頃のように、想定より高い気温の時に施工すると、可使時間が短く作業性が確保できず、場合によっては混練中、ミキサー内で硬化するという課題があった。 However, if an irregular refractory with a curing accelerator added and adjusted for curing time for use in winter is applied at a higher temperature than expected, for example, in the spring, the working life is short and the workability is reduced. However, in some cases, there was a problem of curing in the mixer during kneading.
また、夏場に使用するために硬化遅延剤を添加して、硬化時間を調整した不定形耐火物を、例えば、秋頃のように、想定より低い気温の時に施工すると、硬化時間が長くなり、脱枠や乾燥等、養生後のスケジュールが遅れるなどの課題があった。 In addition, if a non-standard refractory with a curing retarder added for use in the summer and the curing time adjusted is applied at a temperature lower than expected, such as around autumn, the curing time will be long, There were problems such as delays in the post-curing schedule, such as removal of frame and drying.
これらの課題を解決するため、リチウムアルミネートを含有してなるアルミナセメント、リチウムアルミネートを含有したアルミナセメントと特定の添加剤とを含有してなるアルミナセメント組成物、特定の鉱物組成と添加剤からなるアルミナセメント組成物、及びアルカリ金属アルミン酸塩を含有してなるアルミナセメント組成物などが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。また、アルミナセメントの鉱物組成と添加剤の種類に関する基本特性を述べた文献として、非特許文献１が挙げられる。
本発明の目的は、気温の変動の影響が少なく、品質の安定化が図れるアルミナセメント組成物を提供することである。 An object of the present invention is to provide an alumina cement composition that is less affected by fluctuations in temperature and that can stabilize quality.
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、アルミナセメント組成物において、カルボン酸又はその塩、及び炭酸塩を含み、リチウム成分をLi2O換算で０．００５〜０．０５質量％に調整すると、不定形耐火物に使用した場合、気温の変動の影響が少なく、品質の安定化が図れるアルミナセメント組成物が得られるという知見を得て本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the inventor of the present invention, in an alumina cement composition, containing a carboxylic acid or a salt thereof, and a carbonate, and adjusting the lithium component to 0.005 to 0.05% by mass in terms of Li 2 O, When used as an amorphous refractory, the present invention has been completed upon obtaining the knowledge that an alumina cement composition can be obtained which is less affected by temperature fluctuations and can stabilize quality.
即ち、本発明は、添加剤としてカルボン酸又はその塩、及び炭酸塩を含み、リチウムをLi2O換算で０．００５〜０．０５質量%含有することを特徴とするアルミナセメント組成物であり、該アルミナセメントの鉱物組成がCaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、Al2O3及び非晶質を含むことを特徴とするアルミナセメント組成物であり、該アルミナセメント組成物中のアルミナセメントクリンカーの化学成分が、CaO２５〜３３質量％、Al2O3 ６６〜７５質量％であり、アルミナセメントクリンカー５０〜７０質量部に対してアルミナを３０〜５０質量部含むことを特徴とするアルミナセメント組成物であり、該アルミナセメント組成物に含まれるカルボン酸及び／又はその塩がクエン酸及び／又はクエン酸塩、炭酸塩が炭酸ナトリウムであることを特徴とするアルミナセメント組成物であり、該アルミナセメント組成物と耐火骨材を含有してなる不定形耐火物である。 That is, the present invention is an alumina cement composition comprising a carboxylic acid or a salt thereof and a carbonate as an additive and containing lithium in an amount of 0.005 to 0.05% by mass in terms of Li 2 O. An alumina cement composition characterized in that the mineral composition of the alumina cement includes CaO · Al 2 O 3 , CaO · 2Al 2 O 3 , Al 2 O 3 and amorphous, The chemical components of the alumina cement clinker are 25 to 33 mass% CaO and 66 to 75 mass% Al 2 O 3 , and 30 to 50 mass parts alumina is contained with respect to 50 to 70 mass parts alumina cement clinker. Alumina cement composition, wherein the carboxylic acid and / or salt thereof contained in the alumina cement composition is citric acid and / or citrate, and the carbonate is sodium carbonate. An alumina cement composition, which is an amorphous refractory containing the alumina cement composition and a refractory aggregate.
本発明のアルミナセメント組成物及びそれを使用した不定形耐火物を使用すれば、気温の変動による可使時間や強度発現性の変動が少ないという効果が得られる。 If the alumina cement composition of the present invention and the amorphous refractory using the same are used, an effect that there is little fluctuation in the pot life and strength development due to fluctuations in temperature can be obtained.
本発明に係るアルミナセメント組成物は、赤ボーキサイト等の天然原料をバイヤープロセス等の精製法により精製して得られた高純度アルミナなどのアルミナ源、石灰石や生石灰などのカルシア源及び／又は炭酸リチウムなどのリチウム源を所定の成分割合になるように配合し、電気炉、反射炉、縦型炉、平炉、シャフトキルン、及びロータリーキルンなどの設備で溶融又は焼成して得られたクリンカーを粒度調整したものとアルミナ源、カルボン酸又はその塩、及び炭酸塩を含む添加剤及び／又はリチウム源とを混合、及び／又は混合粉砕して得られるものである。また、本発明に使用するアルミナ源及びカルシア源には、リチウム成分が含まれる場合がある。その際には、アルミナ源及び／又はカルシア源中の各成分の含有量を予め測定し、所定の成分割合になるように配合を適宜決定する。 The alumina cement composition according to the present invention includes an alumina source such as high-purity alumina obtained by refining a natural raw material such as red bauxite by a purification method such as a buyer process, a calcia source such as limestone and quicklime, and / or lithium carbonate. The clinker obtained by melting or firing in an electric furnace, a reflection furnace, a vertical furnace, a flat furnace, a shaft kiln, a rotary kiln, or the like was mixed to adjust the particle size. And an alumina source, a carboxylic acid or a salt thereof, and an additive containing a carbonate and / or a lithium source are mixed and / or mixed and pulverized. The alumina source and calcia source used in the present invention may contain a lithium component. In that case, the content of each component in the alumina source and / or calcia source is measured in advance, and the formulation is appropriately determined so as to have a predetermined component ratio.
本発明に係るアルミナセメント組成物は、鉱物組成としてCaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、Al2O3及び非晶質を含有するものであり、その他の成分として、アルミナセメントクリンカー製造時に生成される可能性のある12CaO・７Al2O3、及び不純物に由来する、2CaO・Al2O3・SiO2、４CaO・Al2O3・Fe2O3、CaO・TiO2等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有してもよい。 The alumina cement composition according to the present invention contains CaO · Al 2 O 3 , CaO · 2Al 2 O 3 , Al 2 O 3 and amorphous as a mineral composition, and as other components, an alumina cement clinker 12CaO · 7Al 2 O 3 that may be produced during production, 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 , 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , CaO · TiO 2, etc. derived from impurities , And may be contained within a range not impairing the effects of the present invention.
本発明に係るアルミナセメント組成物に含有するアルミナセメントクリンカーの化学成分は、CaO ２５〜３３質量％、Al2O3 ６６〜７５質量％であることが好ましい。CaOが２５質量％より小さい場合、強度発現性が低下する恐れがある。また、CaOが３３質量％より大きい場合、アルミナセメント組成物の水和反応が活発になり適度な可使時間を得られない場合がある。 The chemical components of the alumina cement clinker contained in the alumina cement composition according to the present invention are preferably CaO 25 to 33% by mass and Al 2 O 3 66 to 75% by mass. If CaO is less than 25% by mass, strength development may be reduced. Moreover, when CaO is larger than 33 mass%, the hydration reaction of an alumina cement composition becomes active, and an appropriate pot life may not be obtained.
本発明に係るアルミナセメント組成物中のリチウム成分はLi2O換算で０．００５〜０．０５質量％であることが好ましく、０．０１〜０．０３質量％であることがより好ましい。本発明に係るアルミナセメント組成物を使用した不定形耐火物を水と混練した場合、含有するリチウムによりカルシウムアルミネート鉱物の水和反応が促進されて、低温条件下での強度発現の遅延を解消することが可能である。しかし、リチウム含有量がLi2O換算で０．００５質量％より少ない場合、本発明の効果は得られず、一方、含有量が０．０５質量％より多い場合、高温度条件下において、水和反応が早くなり過ぎ硬化異常を起こす場合がある。 Lithium component in the alumina cement composition according to the present invention is preferably from 0.005 to 0.05% by mass Li 2 O conversion, and more preferably 0.01 to 0.03 wt%. When the amorphous refractory using the alumina cement composition according to the present invention is kneaded with water, the hydration reaction of the calcium aluminate mineral is accelerated by the lithium contained, eliminating the delay in strength development under low temperature conditions. Is possible. However, when the lithium content is less than 0.005% by mass in terms of Li 2 O, the effect of the present invention cannot be obtained. On the other hand, when the content is more than 0.05% by mass, The sum reaction may become too fast and cause abnormal curing.
本発明に係わるアルミナセメント組成物に含まれる添加剤は、カルボン酸又はその塩、及び炭酸塩を含有するものである。カルボン酸又はその塩、及び炭酸塩の添加によりカルシウムアルミネート鉱物の水和反応を抑制及び／又は遅延させることで、該アルミナセメント組成物を使用した不定形耐火物の高温度条件下での適度な可使時間を確保し作業性を得ることができる。カルボン酸又はその塩、及び炭酸塩の種類はカルシウムアルミネート鉱物の水和反応の抑制、遅延効果及び入手のし易さから、カルボン酸及び／又はその塩がクエン酸及び／又はクエン酸塩、炭酸塩が炭酸ナトリウムであることが好ましい。 The additive contained in the alumina cement composition according to the present invention contains a carboxylic acid or a salt thereof, and a carbonate. By suppressing and / or delaying the hydration reaction of the calcium aluminate mineral by adding carboxylic acid or a salt thereof and carbonate, the amorphous refractory using the alumina cement composition is moderately heated under high temperature conditions. It is possible to secure a long pot life and obtain workability. Carboxylic acid or a salt thereof, and a carbonate are citrate and / or a citrate salt because carboxylic acid and / or a salt thereof are hydrated reaction suppression, delay effect and availability of calcium aluminate mineral. The carbonate is preferably sodium carbonate.
本発明に係るアルミナセメント組成物は、アルミナを含有するものである。アルミナとしては、バイヤープロセス等によって高純度化処理された水酸化アルミニウムをロータリーキルンにて焼成して得られる精製アルミナであって、Al2O3を９０質量％以上含有する高純度アルミナ、一般に、高純度アルミナ、バイヤーアルミナ、易焼結アルミナ、又は軽焼アルミナと呼ばれるものを用いることが好ましい。アルミナを添加する目的は、不定形耐火物に、高耐火性、高温強度性及び体積安定性を付与する為である。アルミナとアルミナセメントクリンカーと一緒に混合粉砕しても良く、アルミナセメントクリンカーを粉砕したものと後で混入しても良い。アルミナセメントクリンカーとアルミナの配合割合は、アルミナセメントクリンカー５０〜７０質量部に対してアルミナを３０〜５０質量部配合するのが好ましい。アルミナセメントクリンカーの配合割合が５０質量部より小さい場合、強度発現性が低下してしまう恐れがある。また、アルミナセメントクリンカーの配合割合が７０質量部より大きい場合、耐火性、高温強度性及び体積安定性が低下する恐れがある。 The alumina cement composition according to the present invention contains alumina. Alumina is a purified alumina obtained by firing aluminum hydroxide that has been highly purified by a buyer process or the like in a rotary kiln, and is a high-purity alumina containing 90% by mass or more of Al 2 O 3. It is preferable to use what is called purity alumina, buyer alumina, easily sintered alumina, or lightly burned alumina. The purpose of adding alumina is to impart high fire resistance, high temperature strength and volume stability to the amorphous refractory. It may be mixed and pulverized together with alumina and alumina cement clinker, or may be mixed later with the pulverized alumina cement clinker. The mixing ratio of alumina cement clinker and alumina is preferably 30 to 50 parts by mass of alumina with respect to 50 to 70 parts by mass of alumina cement clinker. When the compounding ratio of the alumina cement clinker is smaller than 50 parts by mass, there is a risk that strength development will be reduced. Moreover, when the mixture ratio of an alumina cement clinker is larger than 70 mass parts, there exists a possibility that fire resistance, high temperature strength property, and volume stability may fall.
アルミナセメント組成物及びクリンカーの粉砕は特に限定されるものではなく、例えばチューブミル、振動ミル、ジェットミル、及びローラーミル等の粉砕機が使用可能である。 The pulverization of the alumina cement composition and the clinker is not particularly limited, and for example, pulverizers such as a tube mill, a vibration mill, a jet mill, and a roller mill can be used.
粉砕したアルミナセメントのブレーン比表面積は、3000〜10000cm2/gであることが好ましく、4000〜7000cm2/gがより好ましい。3000cm2/g未満では強度発現性が低下する場合があり、一方10000cm2/gを超えると不定形耐火物の流動性が低下し、作業性の確保が難しくなる場合がある。 Blaine specific surface area of the milled alumina cement is preferably 3000~10000cm 2 / g, 4000~7000cm 2 / g is more preferable. If it is less than 3000 cm 2 / g, strength development may be reduced. On the other hand, if it exceeds 10000 cm 2 / g, the fluidity of the amorphous refractory may be reduced, making it difficult to ensure workability.
本発明では、アルミナセメント組成物の流動性を向上させたり、可使時間を調整するためにその他の添加剤を併用することが可能である。その他の添加剤としては糖類、リグニンスルホン酸類、ホウ酸類、リン酸類、硫酸塩、及びケイフッ化物からなる群から選ばれた１種又は２種以上が挙げられ、これらのうち、ホウ酸類の添加が好ましい。添加剤の種類の組合わせは、適宜選択可能であって特に限定されるものではなく、材料配合に合わせて組合わせを変えることが可能である。 In the present invention, other additives can be used in combination in order to improve the fluidity of the alumina cement composition or to adjust the pot life. Other additives include one or more selected from the group consisting of saccharides, lignin sulfonic acids, boric acids, phosphoric acids, sulfates, and silicofluorides, and among these, addition of boric acids preferable. The combination of the types of additives can be selected as appropriate and is not particularly limited, and the combination can be changed according to the material composition.
本発明に係る糖類は、特に限定されるものではなく、単糖や多糖が使用可能であるが、グルコース、フルクトース、デキストリン、及びショ糖等が一般的である。 The saccharide according to the present invention is not particularly limited, and monosaccharides and polysaccharides can be used, but glucose, fructose, dextrin, sucrose and the like are common.
リグニンスルホン酸類としては、リグニンスルホン酸又はそのナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙げられ、入手しやすさからナトリウム塩の使用が好ましい。 Examples of lignin sulfonic acids include lignin sulfonic acid or a sodium salt, potassium salt, and calcium salt thereof, and use of a sodium salt is preferable because it is easily available.
ホウ酸類としては、ホウ酸又はそのナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙げられ、入手しやすさからホウ酸の使用が好ましい。 Examples of boric acids include boric acid or its sodium salt, potassium salt, and calcium salt, and boric acid is preferred because it is easily available.
リン酸類としては、ヘキサメタリン酸、トリポリリン酸、ウルトラリン酸、ピロリン酸、及びオルトリン酸又はそれらのナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙げられ、入手しやすさからナトリウム塩の使用が好ましい。 Examples of phosphoric acids include hexametaphosphoric acid, tripolyphosphoric acid, ultraphosphoric acid, pyrophosphoric acid, and orthophosphoric acid or their sodium salts, potassium salts, and calcium salts, and the use of sodium salts is preferred because of their availability.
硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、及び硫酸カルシウムなどが挙げられ、入手しやすさから硫酸ナトリウムの使用が好ましい。 Examples of the sulfate include sodium sulfate, potassium sulfate, and calcium sulfate. Sodium sulfate is preferably used because of its availability.
ケイフッ化物としては、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム、及びケイフッ化マグネシウムなどが挙げられ、入手しやすさからケイフッ化ナトリウムの使用が好ましい。 Examples of the silicofluoride include sodium silicofluoride, potassium silicofluoride, and magnesium silicofluoride, and it is preferable to use sodium silicofluoride from the viewpoint of availability.
本発明で使用する添加剤の純度は、特に限定されるものではないが、現在、工業的に精製されているものの使用が可能であり、純度が80質量％以上のものの使用が好ましい。添加剤の粒度は、水に溶解しやすいように細かい程好ましく、100メッシュ以下が好ましく、200メッシュ以下がより好ましい。また、添加剤の配合量は、可使時間や硬化時間の温度依存性が少ないという本発明の効果を低下させないために、アルミナセメント100質量部に対して、０．１〜２質量部が好ましい。0.1質量部未満では、アルミナセメント組成物の流動性が向上しなかったり、可使時間が短かったりする場合があり、一方、２質量部を超えると可使時間や硬化時間が長くなり過ぎる場合がある。 The purity of the additive used in the present invention is not particularly limited, but it is possible to use one that is currently industrially purified, and preferably one having a purity of 80% by mass or more. The particle size of the additive is preferably as fine as possible so as to be easily dissolved in water, preferably 100 mesh or less, and more preferably 200 mesh or less. Further, the blending amount of the additive is preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina cement so as not to lower the effect of the present invention that the temperature dependence of the pot life and the curing time is small. . If it is less than 0.1 parts by mass, the fluidity of the alumina cement composition may not be improved or the pot life may be short. On the other hand, if it exceeds 2 parts by mass, the pot life or curing time may be too long. is there.
本発明で使用する添加剤は、あらかじめアルミナセメント組成物にプレミックスすることが可能であり、施工時に別途に投入したり、混合したりする手間を省くことが可能である。本発明において、添加剤の混合方法は、特に限定されるものではなく、添加剤を所定の割合になるように、あらかじめ粉砕したアルミナセメント組成物に配合し、Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウタミキサ、パン型ミキサ、及びオムニミキサなどの混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合になるようアルミナセメントクリンカーに配合し、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も可能である。 The additive used in the present invention can be premixed with the alumina cement composition in advance, and it is possible to eliminate the trouble of separately adding or mixing the composition during construction. In the present invention, the method of mixing the additive is not particularly limited, and the additive is blended in a pre-ground alumina cement composition so as to have a predetermined ratio, and a V-type blender, a cone blender, a nauta mixer, Mix evenly using a mixer such as a pan mixer and omni mixer, or mix in an alumina cement clinker to a predetermined ratio and mix with a crusher such as a vibration mill, tube mill, ball mill, or roller mill. It is also possible to grind.
本発明では、アルミナセメント組成物と耐火骨材、必要に応じてそれに水を混合して不定形耐火物とする。 In the present invention, an alumina cement composition and a refractory aggregate, and if necessary, water is mixed into the amorphous refractory.
耐火骨材は、溶融マグネシア、焼結マグネシア、天然マグネシア、及び軽焼マグネシア等のマグネシア、溶融マグネシアスピネルや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、及び易焼結アルミナ等のアルミナ、シリカヒューム、コロイダルシリカ、軽焼アルミナ、及び易焼結アルミナ等の超微粉、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、及び窒化珪素鉄等が使用可能である。さらに、アルミナとジルコニアを溶融して得られる、耐熱スポーリング性を向上させたアルミナ・ジルコニアクリンカー等の使用も可能である。 Refractory aggregates include fused magnesia, sintered magnesia, natural magnesia, magnesia such as light-burned magnesia, magnesia spinel such as fused magnesia spinel and sintered magnesia spinel, fused alumina, sintered alumina, light-burned alumina, and easy-burning alumina. Alumina such as sintered alumina, ultrafine powder such as silica fume, colloidal silica, lightly baked alumina, and easily sintered alumina, etc., fused silica, baked mullite, chromium oxide, bauxite, andalusite, sillimanite, chamotte, quartzite, low Stone, clay, zircon, zirconia, dolomite, pearlite, vermiculite, brick waste, ceramic waste, silicon nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride iron, and the like can be used. Furthermore, it is possible to use an alumina / zirconia clinker or the like obtained by melting alumina and zirconia and having improved heat spalling properties.
骨材の粒度は、通常、5 〜3mm、3 〜1mm、1mm下、200メッシュ下、及び325メッシュ下のサイズのものや超微粉を、要求物性に応じて適宜配合して用いるのが一般的である。 The aggregate particle size is usually 5 to 3 mm, 3 to 1 mm, 1 mm, 200 mesh, and 325 mesh, and ultrafine powders are usually blended appropriately according to the required physical properties. It is.
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、通常の製造方法に準じ、各材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、ナウタミキサ、パン型ミキサ、及びオムニミキサ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。 The manufacturing method of the amorphous refractory is not particularly limited, and in accordance with a normal manufacturing method, each material is blended in a predetermined ratio, a V-type blender, a cone blender, a nauta mixer, a pan-type mixer, and It is also possible to perform uniform mixing using a mixer such as an omni mixer, or to directly weigh into the kneader when the kneading is performed at a predetermined ratio.
不定形耐火物に流動性の向上、高温での強度を付与する目的で、超微粉を併用することは好ましい。超微粉とは、粒径10μm以下の粒子が80質量％以上占める耐火性微粉末である。平均粒子径が1μm以下で、BET法による比表面積が10m2/g以上のものが、不定形耐火物に配合した際、流動性が確保でき、高強度を発現するため好ましい。具体的には、シリカヒューム、コロイダルシリカ、易焼結アルミナ、非晶質シリカ、ジルコン、炭化珪素、窒化珪素、酸化クロム、及び酸化チタン等の無機微粉末が使用可能であり、このうち、シリカヒューム、コロイダルシリカ、及び易焼結アルミナの使用が好ましい。 It is preferable to use ultrafine powder in combination for the purpose of improving fluidity and imparting high-temperature strength to the amorphous refractory. The ultrafine powder is a refractory fine powder in which particles having a particle size of 10 μm or less occupy 80% by mass or more. Those having an average particle diameter of 1 μm or less and a specific surface area of 10 m 2 / g or more by the BET method are preferable because they can ensure fluidity and exhibit high strength when blended with an amorphous refractory. Specifically, inorganic fine powders such as silica fume, colloidal silica, easily sintered alumina, amorphous silica, zircon, silicon carbide, silicon nitride, chromium oxide, and titanium oxide can be used. The use of fume, colloidal silica, and easily sintered alumina is preferred.
不定形耐火物に、アルカリ水と反応し水素ガスを発生する金属アルミニウムや金属マグネシウムなどの発泡剤や、ビニロンファイバー、ポリプロピレンファィバー、及び塩化ビニールファイバーなどの有機繊維、窒素ガス発生分解繊維、乳酸アルミニウムなどの塩基性コロイド、並びに、フミン酸類等の爆裂防止材を必要に応じて、硬化体乾燥時の爆裂防止の目的で、配合することも可能である。 Amorphous refractories, foaming agents such as metal aluminum and magnesium that react with alkaline water to generate hydrogen gas, organic fibers such as vinylon fiber, polypropylene fiber, and vinyl chloride fiber, nitrogen gas generating decomposition fiber, aluminum lactate It is also possible to mix a basic colloid such as humic acids and the like, and an explosion prevention material such as humic acids for the purpose of preventing explosion when the cured product is dried.
従来からセメントの流動性、可使時間、硬化時間、及び強度発現性等の性状を改善する目的で使用されている、メラミン類、ナフタレンスルホン酸類、ポリカルボン酸類、及びホルムアルデヒドの縮合物等の界面活性剤、並びに、減水剤等を必要に応じて配合することも可能である。 Interfaces such as melamines, naphthalene sulfonic acids, polycarboxylic acids, and formaldehyde condensates that have been used to improve the properties of cement such as fluidity, pot life, setting time, and strength development. An activator, a water reducing agent, and the like can be blended as necessary.
不定形耐火物が水分と耐火骨材に分離する材料分離を避けるため、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリアクリルアミド変性物又はその共重合体、及びポリビニルアルコールなどの増粘剤を配合することも可能である。 In order to avoid material separation where the amorphous refractory is separated into moisture and refractory aggregate, it is also possible to blend thickeners such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, polyacrylamide modified products or copolymers thereof, and polyvinyl alcohol .
不定形耐火物を製造する際に使用する水の量は、通常の流し込みが可能な程度に設定されるもので、粒度構成や耐火骨材の気孔率等によって大きく影響を受けるが、概ね、アルミナセメント又はアルミナセメント組成物と耐火骨材等の合計100質量部に対して、10質量%以下が好ましい。 The amount of water used to produce the amorphous refractory is set to such an extent that it can be poured normally, and is greatly affected by the particle size composition and the porosity of the refractory aggregate. 10 mass% or less is preferable with respect to 100 mass parts in total of cement or an alumina cement composition, a refractory aggregate, etc.
（実験例１）
アルミナ源、カルシア源及びリチウム源の添加量を調整して配合を行い、電気炉にて１８００℃で溶融し、高圧冷却エアーにより溶融物を冷却してアルミナセメントクリンカーを作製した。表１に示す混合割合のアルミナセメントクリンカーと焼結アルミナの他、クエン酸ナトリウム０．４質量部及び炭酸ナトリウム０．３質量部を混合後、ボールミルで粉砕して、ブレーン値が5500cm2/gになるよう調整し、アルミナセメント組成物を作製した。作製したアルミナセメントクリンカー及びアルミナセメント組成物の鉱物組成の測定結果を表１に示す。
(Experimental example 1)
Alumina source, calcia source, and lithium source were added in an adjusted amount for blending, melted in an electric furnace at 1800 ° C., and the melt was cooled with high-pressure cooling air to prepare an alumina cement clinker. In addition to the mixing ratio of alumina cement clinker and sintered alumina shown in Table 1, 0.4 parts by mass of sodium citrate and 0.3 parts by mass of sodium carbonate were mixed, and then pulverized by a ball mill to give a brain value of 5500 cm 2 / g. To prepare an alumina cement composition. Table 1 shows the measurement results of the mineral composition of the produced alumina cement clinker and the alumina cement composition.
＜使用材料＞
アルミナ源：焼結アルミナ、市販品
カルシア源：生石灰、市販品
リチウム源：炭酸リチウム、試薬特級、石津製薬社製
焼結アルミナ：昭和電工社製商品名「ＡＬ-170」
クエン酸ナトリウム：試薬鹿級、関東化学社製
炭酸ナトリウム：試薬鹿級、関東化学社製
<Materials used>
Alumina source: Sintered alumina, commercial calcia source: quick lime, commercial lithium source: lithium carbonate, reagent special grade, Ishizu Pharmaceutical Sintered Alumina: Showa Denko product name "AL-170"
Sodium citrate: Reagent deer grade, manufactured by Kanto Chemical Co. Sodium carbonate: Reagent deer grade, manufactured by Kanto Chemical Co.
＜測定方法＞
（１）アルミナセメントクリンカー中のCaO及びAl2O3含有量：蛍光X線分析装置（理学社製、RIX-3000）を用い、ビード法及びブリケット法にて各種化学成分の定量を行った。
（２）リチウム含有量：アルミナセメント組成物１．０gを硝酸、ふっ酸、過塩素酸で蒸発乾固させ、残渣を塩酸で溶解させる。この溶液の一部を採取し、高周波誘導プラズマ発光分光分析装置（セイコーインスツルメンツ社製、SPS・1700R）を用いてリチウム量を検出し、次式にてLi2O量に換算し、アルミナセメント組成物中のLi2O含有量を求めた。
Li2O含有量(質量％)＝（リチウム検出量(μg)×2.15253×100）／試料量（μg）
（３） 鉱物組成：日本電子社製「JDX−3500」を用い、粉末Ｘ線回折法により測定した回折図形をリートベルト法によって解析・定量した。
非晶質：既知量のα−Quartzと試料の混合粉末を、日本電子社製「JDX−3500」を用いてＸ線回折法により測定し、回折図形をリートベルト法によって解析・定量した。
<Measurement method>
(1) CaO and Al 2 O 3 content in alumina cement clinker: Using a fluorescent X-ray analyzer (RIX-3000, manufactured by Rigaku Corporation), various chemical components were quantified by a bead method and a briquette method.
(2) Lithium content: 1.0 g of alumina cement composition is evaporated to dryness with nitric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid, and the residue is dissolved with hydrochloric acid. A portion of this solution was taken, high-frequency induction plasma emission spectrometer (manufactured by Seiko Instruments Inc., SPS · 1700R) to detect the amount of lithium with, in terms of Li 2 O amount from the following equation, alumina cement composition The Li 2 O content in the product was determined.
Li 2 O content (% by mass) = (Detected amount of lithium (μg) × 2.15253 × 100) / Sample amount (μg)
(3) Mineral composition: “JDX-3500” manufactured by JEOL Ltd. was used, and the diffraction pattern measured by the powder X-ray diffraction method was analyzed and quantified by the Rietveld method.
Amorphous: A mixed powder of a known amount of α-Quartz and a sample was measured by an X-ray diffraction method using “JDX-3500” manufactured by JEOL Ltd., and the diffraction pattern was analyzed and quantified by the Rietveld method.
（実験例２）
実験例１で作製した各種アルミナセメント組成物を７質量部、耐火骨材として電融アルミナ４５質量部、焼結アルミナ４１．５質量部、添加材として、マグネシア６．０質量部、シリカフラワー０．５質量部及びビニロン繊維０．３質量部、並びに、添加剤として、トリポリ燐酸ナトリウム０．００５質量部及びホウ酸０．０３質量部を配合して、不定形耐火物を製造した。次に、水を不定形耐火物に対して、６．０質量％加えて、モルタルミキサーにて５分間混練りした後の特性を評価した。試験は温度による影響を調査する為、５℃、２０℃及び３５℃に調整した恒温室内にて実施した。５℃条件での試験結果を表２に、２０℃条件での試験結果を表３に、３５℃条件での試験結果を表４に示す。
(Experimental example 2)
7 parts by mass of various alumina cement compositions prepared in Experimental Example 1, 45 parts by mass of fused alumina as a refractory aggregate, 41.5 parts by mass of sintered alumina, 6.0 parts by mass of magnesia, 0 of silica flour An amorphous refractory was produced by blending 0.5 parts by weight, 0.3 parts by weight of vinylon fiber, and 0.005 parts by weight of sodium tripolyphosphate and 0.03 parts by weight of boric acid as additives. Next, 6.0 mass% of water was added to the amorphous refractory, and the characteristics after kneading for 5 minutes with a mortar mixer were evaluated. The test was carried out in a temperature-controlled room adjusted to 5 ° C, 20 ° C and 35 ° C in order to investigate the influence of temperature. Table 2 shows test results under 5 ° C conditions, Table 3 shows test results under 20 ° C conditions, and Table 4 shows test results under 35 ° C conditions.
＜使用材料＞
(1)焼結アルミナ：アルマティス社製商品名「T−60」、日本軽金属社製商品名「MM−22B」、昭和電工社製商品名「A−172」
(2)電融アルミナ：日本軽金属社製商品名「ニッケイランダムWAG１」及び「ニッケイランダムNR200F−T」
(3)シリカフラワー：エルケム社製商品名「971−U」
(4)マグネシア：宇部化学社製商品名「U99S」
(5)ビニロン繊維：クラレ社製商品名「ビニロン」
(6)トリポリ燐酸ナトリウム：関東化学社製試薬1級
(7)ほう酸：石津製薬社製試薬1級
(8)水：本試験には混練水として，JISK0557のA4種に相当する水を使用
<Materials used>
(1) Sintered alumina: Almatis brand name “T-60”, Nippon Light Metal brand name “MM-22B”, Showa Denko brand name “A-172”
(2) Fused Alumina: Nikkei Random WAG1 and Nikkei Random NR200F-T manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.
(3) Silica Flower: Trade name “971-U” manufactured by Elchem
(4) Magnesia: Ube Chemicals product name “U99S”
(5) Vinylon fiber: Kuraray brand name “Vinylon”
(6) Sodium tripolyphosphate: reagent grade 1 manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.
(7) Boric acid: Ishizu Pharmaceutical reagent grade 1
(8) Water: In this test, water corresponding to Class A4 of JISK0557 was used as the kneading water.
＜評価方法＞
(1)フロー値：JIS R 2521に準じて測定。混練直後、及び混練開始から恒温室内に混練物を60分間放置した後、15回タッピングした場合のフロー値を測定した。
(2)可使時間：恒温室内で、混練物をポリエチレン製の袋に移し取り、触指にて硬化するまでに要した時間を測定し、可使時間とした。
(3) 硬化時間：恒温室内にて混練物を入れたポリビーカーを断熱容器に入れ、測温抵抗体を差し込み、温度記録計を用いて発熱曲線を測定し、注水から発熱曲線がピークに達するまでの時間を測定して硬化時間とした。
(4)養生圧縮強度：JIS R 2521に準じて測定。40×40×160mmの型枠に混練物を詰め、恒温室内で24時間養生した後、試験片の圧縮強度を測定した。
(5) 乾燥圧縮強度：養生強度測定用供試体を、１１０℃にて２４時間乾燥後、室温まで放冷し、圧縮強度を測定した。
<Evaluation method>
(1) Flow value: Measured according to JIS R 2521. Immediately after kneading, and after starting kneading, the kneaded material was left in a constant temperature room for 60 minutes, and then the flow value was measured when tapping was performed 15 times.
(2) Pot life: In a constant temperature room, the kneaded product was transferred to a polyethylene bag, and the time required for curing with a finger was measured to obtain the pot life.
(3) Curing time: Put a poly beaker containing the kneaded material in a thermostatic chamber in a heat insulating container, insert a resistance temperature detector, measure the exothermic curve using a temperature recorder, and the exothermic curve reaches the peak after pouring water. The time until was measured as the curing time.
(4) Curing compressive strength: Measured according to JIS R 2521. The kneaded material was packed in a 40 × 40 × 160 mm mold and cured for 24 hours in a thermostatic chamber, and then the compressive strength of the test piece was measured.
(5) Dry compressive strength: The specimen for curing strength measurement was dried at 110 ° C. for 24 hours, allowed to cool to room temperature, and the compressive strength was measured.
表２〜４に示すように、本発明のアルミナセメント組成物を使用した不定形耐火物は、低温及び高温の条件下であっても流動性に優れ、適度な可使時間及び良好な強度を得ることができる。
As shown in Tables 2 to 4, the amorphous refractory using the alumina cement composition of the present invention is excellent in fluidity even under low and high temperature conditions, and has an appropriate pot life and good strength. Obtainable.
Claims (5)
An amorphous refractory comprising the alumina cement composition according to any one of claims 1 to 4 and a refractory aggregate.
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