JP2644803B2

JP2644803B2 - シリカレンガおよびその製造方法

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Publication number: JP2644803B2
Application number: JP63033844A
Authority: JP
Inventors: ハンス・ヨアヒム・コシュリッヒ; エンゲルベルト・オーフェルコット
Original assignee: DOKUTORU TSUEE OTSUTOO FUOIERUFUESUTO GmbH
Current assignee: DOKUTORU TSUEE OTSUTOO FUOIERUFUESUTO GmbH
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: DE3705002A1; DE3881540D1; JPS63252961A; US4866015A; EP0279772A1; ES2040889T3; DE3705002C2; EP0279772B1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はシリカレンガおよびその製造方法に関す
る。

［従来の技術］シリカレンガはとくにコークス炉に用いられる。コー
クスをつくるばあいには石炭混合物をコークス炉のコー
キング室に入れて加熱によりコークスにする。熱はシリ
カレンガでできたコーキング室の壁を通じて、外側から
間接的に加熱室から伝えられる。

コーキング技術では、これは20時間を要する循環工程
である。20時間毎に熱いコークスをとり出してコーキン
グ室を空にし、その直後そこに冷たい石炭混合物をふた
たび満たす。こうすることによって、短時間内にこのコ
ーキング室の壁は非常に冷える、それからその室壁は再
び急速に高温にもどされる。このコーキング炉室の壁に
かかるこれらのストレスのため、この壁の構造材には２
つの主な性質、すなわち、・比較的高温域における熱ショックに対する高い抵抗
（耐スポーリング性）、・加熱室からコーキング室へ最小の損失と最高の速度で
熱を伝えることのできる高い熱伝導率が要求される。

耐スポーリング性は上記の温度域での膨張係数が低い
ことによって実現される。

セラミックスのように焼成されるコークス炉の室壁に
用いられるシリカレンガは、トリジマイトとクリストバ
ライトという高温相のケイ酸に転移する石英と２〜３重
量％の石炭を含む混合物から主としてできているが、こ
れに関してはトリジマイト相が最高の耐スポーリング性
を確保するに重要なので、この相への転移を最高に可能
にするための努力がなされている。しかしながら、この
トリジマイトへの転移には非常に注意深い、正確でゆっ
くりした焼成工程が必要である。さもないと急速に転移
がおこって、望ましくないクリストバライト相が生成す
るからである。原料の粒組成、原料の選択および焼成工
程の改善によっていままでに達成された成果は研究しつ
くされ、それ以上の改善はできなくなっている。このよ
うに、経済的に成り立つような条件下ではトリジマイト
への石英の転移の最適速度を実現するのはいまのところ
不可能である。

西独国特許出願公開第2220474号明細書には、二酸化
ケイ素材、水および消石炭からなるバッチを用いること
による二酸化ケイ素材の良好な可塑性組成物を形成する
トリジマイトを多く含む耐火レンガの製造方法が記述さ
れている。この二酸化ケイ素材は金属ケイ素またはケイ
素を含む合金製造用の溶錬炉からの廃ガスからえられ
る。まず、アンモニウム塩を有するこのバッチからカル
シウム化合物を沈殿させ、つぎにこの二酸化ケイ素材を
トリジマイトに確実に転移させるための特殊な焼成操作
を行なう。既知の工程で用いられる二酸化ケイ素材から
つくられる製品は過度に多孔質であり、したがって熱伝
導率が低すぎるので、このような二酸化ケイ素材はコー
クス炉の室壁用のシリカレンガの製造には不適当であ
る。さらに、それらの強度は低すぎる。シリカレンガを
焼成するに必要とされる通常の焼成工程プログラムでは
この粉末状二酸化ケイ素材はクリストバライトに転移す
るから、従来のシリカバッチを一部含む混合物として用
いてもシリカレンガの品質を改善することにはならな
い。この粉末状二酸化ケイ素材に対してとくに考えられ
た焼成工程を変更することは、原料全体中に含まれる石
英を不充分にしか転移させないことになってしまう。

シリカレンガの熱伝導率はその材料の組成と密度（気
孔率（porosity））に直接に依存する。

この材料組成に関しては、トリジマイトはクリストバ
ライトよりもすぐれた熱伝導率をもたらすから、この点
からはできるだけトリジマイト含有率を高くするような
努力が必要となる。トリジマイト含有率は、そのレンガ
が壁に組込まれてからは、その温度ストレスの経過によ
り増加し、また焼成シリカレンガ中の残余の石英含有率
および（または）クリストバライトの含有率にも依存す
る。しかしながら、このトリジマイト転移は強度に対す
る望ましくない効果（ぜい化）をもたらすことのある相
転移を伴う。そこでこの目標は石英のトリジマイトへの
転移をもっとも完全にすることであるが、しかし前記し
たとおり、このことは経済的に成り立つような焼成時間
内では達成できない。

シリカレンガの熱伝導率を改善するための材料組成に
関しては、またバッチに炭化ケイ素のような高い熱伝導
率を有する材料を加えることが提案されてきた。しかし
ながら、炭化ケイ素は炉内循環に接すると酸化される。
それでこれは膨脹しそのレンガをもろくする（西独国特
許第2836692号明細書第２欄第19行から第44行までを参
照）。

西独国特許出願公開第2217271号明細書により、実質
的に炭化ケイ素粒とムライト系結合剤（mullitic binde
r）とから成るバッチを用い、酸化性物質が炭化ケイ素
粒へ浸透するのを防ぐようにムライト系結合剤が個々の
炭化ケイ素粒上にガラス状の被膜を形成させて、焼成し
てつくった炭化ケイ素レンガがコーキング室の壁に用い
うることが知られている。そのうえ、このレンガはコー
クス炉の運転中に焼成され、気孔（pores）が封じるよ
うな保護被膜をそなえている。しかしながら、ここに教
示されたことは熱伝導率を改善するために粒状の炭化ケ
イ素を含有させたシリカレンガには適用できない。とい
うのはこのガラス状被膜はシリカレンガの耐スポーリン
グ性に対し望ましくない影響を示し、さらに強度と耐火
安定性の低下をもたらすからである。ムライト系結合剤
はこのように石英−クリストバライト−トリジマイト転
移をはなはだしくさまたげるので、これからは有用なシ
リカレンガは製造できない。

この観点から西独国特許公開第3235841号明細書によ
ると、炭化ケイ素の焼固物（sinteredcompact）は、炭
化ケイ素の微粒のスラリーでこの焼固物の気孔を満たす
ことにより、酸化から保護されることが知られている。
この焼固物を用いる前、または運転の間に、まず乾燥し
たスラリーの外層中の炭化ケイ素から二酸化ケイ素粒子
が形成され、ついでこの二酸化ケイ素粒子がより大きな
容積を占め、そして上記の気孔を閉鎖する。かようにし
て該レンガへの酸化の拡散を抑制することになるのであ
る。しかしながら、この保護は炭化ケイ素粒が消費され
つくすと効果がなくなる。さらに、この原理はその構造
内に炭化ケイ素粒を有するシリカレンガには適用できな
い、というのはシリカレンガは非常に長期間コークス炉
中でもちこたえねばならないし、それに充分な量の微粒
の炭化ケイ素の入手を確保するのは不可能だからであ
る。さらに炭化ケイ素粒からできる二酸化ケイ素からは
クリストバライトとトリジマイトが調節できないで生成
されるからである。こうした結果としての相転移はそれ
からできたレンガをもろくするであろう。

シリカレンガの密度に関しては、密度変化は石英から
トリジマイトおよびクリストバライトというケイ酸相に
転移する間におこり、そしてこのことが焼成工程の中で
成形半成品（the molded blanks）の寸法を増加させる
ことが知られている。結果としてシリカレンガの外側の
寸法はその製造工程の間に変化する。このことは気孔の
体積増加と結びつき、また最終の密度を下げることと関
連する。この製造工程における個々の特殊性により、達
成できる最小の気孔率および密度に関しては限度が存在
する。当該技術分野の状況にしたがうと見掛け気孔率
（apparent porosity）の限度は18％であり、見掛け密
度（apparent density）のそれは1.92g/cm³である。

シリカレンガの密度を高め、またそのようにしてその
熱伝導率を高めるためには西独国特許第2836691号明細
書により、0.5〜10重量％の窒化ケイ素および（また
は）炭化ケイ素を該バッチに加え、その上非常に特異的
な焼成プログラムを保ち、その上特異的な炉の雰囲気を
用いることが知られている。焼成の間に、窒化ケイ素と
炭化ケイ素は完全に二酸化ケイ素に転移することになっ
ており、転移した二酸化ケイ素がその粒子の成長につれ
て気孔を満たすことになり、こうしてこれが高密度かつ
低気孔率という結果になるというのである。しかしなが
ら、この温度プログラムはきわめて複雑で、そのうえ焼
成時間が通常の焼成のそれよりも大そう長くなるので、
この焼成工程は経済的ではない。それに加えて窒化ケイ
素および炭化ケイ素から生成される二酸化ケイ素のトリ
ジマイトへの転移は不充分にしか達成されないので、こ
の転移はコークス炉の運転の間にも無視できない程度進
行し、炉壁のレンガをもろくしうるという上記の不利益
をもたらす。しかもこの気孔率の低下は、該焼成レンガ
のマトリックス材料のもろさの増大と弾性の減少、すな
わち結局は耐スポーリング性の低下という望ましくない
代償を払ってえられるのである。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、通常のバッチから、通常の混合工程
および圧縮工程、ならびに通常の乾燥および焼成条件を
用い、少なくとも同じ長さ、好ましくはより短い焼成時
間で従来のシリカレンガよりも高いトリジマイト含有率
を有し、高い熱伝導率を有し、しかもなお従来程度の
（comparable）気孔率と弾性と、そのうえ、より高い強
度をも合せもつようなシリカレンガを提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］本発明はマトリックスの中で検出でき、かつクリスト
バライドおよび（または）トリジマイトに転移してしま
っている石英粒構造を有するものであって、該石英粒構
造が、シリカゲルおよび（または）シリカゾルから生成
され、互いにからみあった微細なトリジマイト結晶から
なる薄層でとりかこまれていることを特徴とするシリカ
レンガ、マトリックス中に検出でき、かつクリストバラ
イトおよび（または）トリジマイトに転移してしまって
いる石英粒構造を有するものであって、レンガの気孔が
少なくとも部分的にシリカゾルおよび（または）シリカ
ゲルで満たされていることを特徴とするシリカレンガ、
マトリックス中で検出でき、かつクリストバライドおよ
び（または）トリジマイトに転移してしまっている石英
粒構造を有するものであって、気孔が乾燥シリカゾルで
満たされていることを特徴とするシリカレンガ、通常の
バッチ成分と通常の焼成条件を用いるシリカレンガの製
造方法において、シリカゾルおよび（または）シリカゲ
ルを該バッチに加えることを特徴とするシリカレンガの
製造方法および通常の素原料のバッチからの通常の焼成
条件でのシリカレンガの製造方法において、焼成レンガ
をシリカゾルに含浸することを特徴とするシリカレンガ
の製造方法に関する。

［実施例］本発明は、シリカゾルおよび（または）シリカゲルの
利用を提案する。

シリカゾルはコロイド状無定形（amorphous）SiO₂の
水溶液であって、通常15％から最高60％の濃度で市販さ
れている。それらは結合剤として、たとえばろう原型法
用のスリップに、織物仕上げや紙の処理など製品表面の
変性用のセラミック繊維の結合に、およびコロイド状態
での化学反応、たとえば飲物の清澄化、石亶の液化、半
導体の研磨に主に用いられる。

この結合剤の効果はそのシリカゾルのシリカゲルへの
転移に基づいている。かように生成されたケイ酸構造
は、耐火性のセラミック材料の結合にみられるような結
合効果を有する。耐火性材料を結合するには乾燥する
と、その融点が約1480℃で熱膨張が少なく結晶性も変化
しない、アルカリが皆無に近い無定形の二酸化ケイ素を
生成させることが必須である。この結果は、高温での安
定性と良好な耐スポーリング性がえられる。シリカゾル
を結合剤として用いるばあい、はじめの液状水性調製材
料（liquid aqueous preparations）に直接に、または
成形された固体の多孔性材料に対する含浸剤として用い
る。

シリカゾルは以下のようにシリカレンガには望ましく
ない性質を有する。まず第一に、無定形の多孔性または
軽量の製品は熱伝導率を高めることに関し目立った効果
を与えない。高温にさらすと、この無定形組成はなんら
の結晶形の変化をともなわずに1480℃で溶融物を形成す
る。このようなケイ酸の反応上の性質は、そのゾルから
形成されるゲルがそれ自体では低い熱膨張と良好な耐ス
ポーリング性を有するにもかかわらず、シリカレンガ
に、とりわけこの種のレンガに要求される熱伝導率およ
び耐スポーリング性に関しては望ましくない効果を与え
る。

市場にはシリカゾルに加えてシリカゲルがあり、シリ
カゲルはまた粗から密までの気孔構造を有することによ
り弾性的から固体的（solid）までのコンシステンシー
（consistency）をもつケイ酸成形品あるいは非成形品
につくられている。シリカゲル中のケイ酸は非常に広い
表面積をもつ層状構造の高度に濃縮されたポリケイ酸の
形で存在する。シリカゲルはたいてい水ガラスと鉱酸と
の反応によってつくられている。このように生成され
た、およびときどきシリカゾルとして工業的に用いられ
ているケイ酸ヒドロゾルは水で覆われたコロイド状の分
散ケイ酸粒子であって、この分散ケイ酸粒子は水中で網
状または蜂の巣構造をとり、これらばらばらの系はかた
まってゲルになるのに適した温度とpHになっている。乾
燥の程度によりこれは固形分が95％までのシリカゲルと
なる。このシリカゲルは約800m²/g程度の表面積をも
つ。熱にさらすと、これらはシリカゾルのように挙動す
る、したがってシリカレンガの製造に用いるにはもとも
と不適当であるとみられる。

上記のシリカゾルおよびシリカゲルの既知の性質に基
づけば、これらの製品はシリカレンガの製造には無視さ
れてきたことがわかる。いままでのところ達成されたシ
リカレンガのもつ性質上の欠陥は当然わかっていること
である。それで、通常のシリカレンガ用バッチの成分か
らなる混合物中のシリカゾルとシリカゲルが焼成によっ
てケイ酸の変性を生じるというのは驚くべきことであっ
た。本発明者らは、ほぼ完全に互にからみ合ったトリジ
マイト結晶がシリカゾルまたはシリカゲルからの高密度
の塊の中に生成され、その結果従来のシリカレンガと比
較して同じ密度における強度が実質的に高められ、また
熱伝導性が増加することを見出した。そのうえ、耐スポ
ーリング性も増加する。しかしながら、予想されたガラ
ス相は生成しない。このシリカレンガのトリジマイト含
有率はシリカゾルまたはシリカゲルを用いない比較用の
シリカレンガのそれよりも高い。何故シリカゾルまたは
シリカゲルからトリジマイトが生成するのかはまだ知ら
れていない。ごく通常の焼成プログラムのかわりにたと
えば西独国特許第2836691号明細書に示される工程のよ
うな、とくに長いまたは特別な焼成工程によってはトリ
ジマイトの生成量の増加は実現されないから、ある触媒
的な影響を受ける反応が起きていることが仮定されてい
る。そしてこれもまた驚くべきことである。過去に用い
られた炉を変えることなく使えるし、また運転操作もな
んら変えずにすむ。従来のシリカレンガに比べて同じ品
質のシリカレンガができるものであれば焼成時間と焼成
温度は実際に下げられることになる。

本発明の、シリカレンガは通常の焼成工程で製造され
るので、組成物中の他の原料物性は、通常のトリジマイ
ト含有率となるように転移されて、通常の密度が達成さ
れる。さらに加えて、トリジマイト含有率がシリカゾル
および（または）シリカゲル成分からたとえば2.5〜10
重量％増加してえられる。該成分も結晶のからみ度合が
高いために、高密度化に寄与する。

トリジマイト含有率が高いことおよび密度が高いこと
という２つの性質は、耐スポーリング性および熱伝導性
を増加させる作用をする。

本発明は、西独国特許第2836691号明細書の記載の原
理とくらべて、重要かつ格段の技術的進歩が見出され
る。西独国特許第2836691号明細書によると、所望の密
度をうるために、高温での酸化によってSiO₂をつくるよ
うな原料物質を加える。酸化反応を起こさせるために
は、極端に長い焼成時間をともなう特殊な焼成プログラ
ムと焼成雰囲気とを必要とする。この操作によって、よ
り緻密な構造が形成され、熱伝導率が増加する。しかし
ながら、この構造は、ガラス相が長い焼成時間内にすで
に形成されていること、および耐スポーリング性が改善
されないことによってよりもろいものとなる。このぜい
性に由来する後者の傾向を悪化させないためには、トリ
ジマイトの含有量を増加することによってのみ良好な耐
スポーリング性を達成することができる。しかしなが
ら、この公知の工程に用いられる添加物はトリジマイト
へ転移せず、無定型のクリストバライトをマトリックス
内の孔をこの相で満たすように転移する（西独国特許第
2836691号明細書第12欄37行から42行まで参照）。この
明細書の教えるところによれば、SiO₂を供給する物質を
添加することによって密度を高め、また熱伝導率も増大
させ、気孔中にクリストバライトを形成させることが期
待されるが、これらの改善はただ特別な焼成工程のプロ
グラムによってのみ達成されたというものにすぎない。

本発明の他の一態様によれば、シリカゾルを通常用い
られる原料バッチに加える。このバッチの水分含有量は
シリカゾルの含水量を考慮に入れて、その分だけ少ない
量の水を原料に加えることが好ましい。原料のバッチを
シリカレンガのための成形品に形成する工程は変わらず
に保たれている。一方、乾燥時間も乾燥温度も不変であ
る。

シリカゾルのかわりに、またはそれと組合せてシリカ
ゲルも高粘度の状態か粉末状で添加してもよい。アニオ
ン性のシリカゾルおよび（または）シリカゲル、たとえ
ば200/30％とよばれるバイエル（Bayer）社製のシリカ
ゾルで、固形分含量30重量％、pH9.0、密度1.20g/cm³、
粘度３〜4mPa・ｓ、比表面積200m²/g、粒子の大きさ15
〜20nmを有するものが好ましい。300/40％とよばれるバ
イエル社製のシリカゾルで、固形分含量40重量％、pH1
0.0、密度1.29g/cm³、粘度７〜10mPa・ｓ、比表面積300
m²/gおよび粒子の大きさが15〜20nmのものも用いること
ができる。

本発明の方法の他の実施態様によれば、従来のシリカ
ゾルがレンガの気孔中、とくにトリジマイト層を有する
石英粒構造の間のくさび状部分の気孔に少なくとも部分
的に、好ましくは完全に浸透（wedges）するように焼成
シリカレンガをシリカゾルに含浸する。好ましくはこの
含浸は加圧状態において行なうが、特殊なばあいには減
圧下で行なう。含浸させたレンガを、たとえば60〜140
℃の温度に６〜24時間乾燥し、ふたたび1050〜1450℃の
温度で６〜60時間焼成してもよい。驚くべきことに、こ
のレンガはその外径寸法および体積に実質的な変化を生
じず、このばあいにもまたシリカゾルからほとんど完全
にトリジマイトが生成され、これが気孔の中で成長し、
そこに微細な結晶の密にからみあった結合をつくり、と
くにくさび状部分が少なくとも部分的に、好ましくは完
全にその構造を強化することが見出された。密度はたと
えば0.05〜0.1g/cm³の値にまで増加し、その結果熱伝導
率もたとえば５〜10％増加する。

耐スポーリング性もまた改善された。前記したバイエ
ルシリカゾル300/30％およびバイエルシリカゾル300/30
％で固形分含量30重量％、pH値9.8、密度1.21g/cm³、粘
度３から6mPa・ｓ、比表面積300m²/gおよび粒子の大き
さ７〜8nmを有するものは、とくにこの含浸のために適
切なものである。

このシリカレンガの第二回目の焼成はコークス炉のコ
ーキング室の壁面にこのレンガを築炉したのちにも行な
われるので有利である。ここで、シリカゾルまたはゲル
のシリカ結晶の変性、主としてトリジマイトへの転移が
炉全体に対する計画的運転開始のプログラムの後期に起
こる。かくして、粒子間の気孔部が封じられる。この結
果、さらに結合架橋ができてレンガの外径寸法と体積の
実質的変化をきたすことなく、構造を強化するようにな
る。このばあい含浸し、さらに乾燥したシリカレンガ、
すなわち余分な水分が除かれたものを用いる。

シリカゾルおよび（または）シリカゲルを使用する
と、他の驚くべき効果がみられる。熱伝導率を増加する
が酸化傾向をもっている物質、たとえば、ふるい分析に
用いるふるいの目開きで（以下同様）0.1〜1.0mm、好ま
しくは0.2から0.6mmの粒子寸法を有する。炭化ケイ素の
粒子を原料バッチの中に加えると、シリカゾルおよび
（または）シリカゲルは炭化ケイ素の粒の上に保護層、
とくに非常に密な配列のトリジマイトのからんだ結晶を
形成する。

この保護層は酸化性ガス（oxidizing gases）の浸透
をおさえ、炭化ケイ素を含有しないレンガとちょうど同
じようにレンガを安定なものとしている。しかもこの炭
化ケイ素を含有するレンガは公知のとおりより良好な熱
伝導性を有すものである。

この驚くべき保護層の効果は、つぎの含浸および第二
の焼成、たとえばコークス炉のような場においても達成
できる。なぜこのシリカゾルおよび（または）シリカゲ
ルから生成する保護層が非常に効果的かつ耐久性である
かの説明はまだ見出されていない。

炭化ケイ素は最初の前記範囲の寸法で５から25重量
％、好ましくは10から20重量％の量の範囲で添加され
る。通常のシリカトンネル炉で1350〜1450℃の間で焼成
すると、炭化ケイ素の粒は安定した保護層に被覆され、
この層は１年以上の間1400℃〜1440℃の温度で酸化性雰
囲気にさらされてもSiCの酸化を許さないものである。
このようにしてできた製品の熱伝導度はこれらの添加剤
によって15％から50％改善された。

この炭化ケイ素粒はつぎのような「ふるい分析値」を
有するものを用いるのが有利である。

0.5〜1.0mm ＜５％（重量％、以下同様） 0.25〜0.5mm 42〜60％ 0.1〜0.25mm 30〜45％＜0.1mm ＜10％つぎに実施例に基づいて本発明の説明を行なう。本発
明によるシリカレンガの熱伝導率を従来のシリカレンガ
のそれと比較した。比較のために用いたシリレンガは、
従来の慣例の製造方法を用い、この分野でのシリカレン
ガの組成で製造されていたものであった。本発明による
製造のためのバッチはこれに新規の追加物を入れること
以外はなんら変更していないものであった。原料バッチ
の粒子の寸法も従来のものと同様のものであった。成形
も従来のシリカレンガの製造条件、すなわち1.84〜1.85
g/cm³の密度で行なった。型押しの方法も同様で行なっ
た。

実施例１および２つぎに示す調製例のバッチを作り、これらからシリカ
レンガの成形半成品を型ぬきした。型ぬきした成形半成
品を従来の焼成条件と同じ条件の下で焼成した。焼成条
件を第１図に示す。

調製例１（実施例１）シリカ KD （シリカKDは試験品記号、以下同様）ケイ岩（Quartzite）１０〜4mm 50 ％ケイ岩２０〜4mm 35 ％粉末ケイ岩＜1mm 15 ％消石炭 3.5％有機質バインダー（結合剤） 0.5％調製例２（実施例２）シリカゲルを含むシリカKD ケイ岩（Quartzite）１０〜4mm 50 ％ケイ岩２０〜4mm 35 ％粉末ケイ岩＜1mm 15 ％炭酸カルシウム 4.5％シリカゲル 6.5％焼成後減圧下でシリカゾルの含浸を行なった。ゾルに
由来するレンガ重量増は３〜５％であった。

実施例３実施例２を同様にしてつぎに示す調製例のバッチを用
いてシリカレンガをえた。

調製例３（実施例３）炭化ケイ素15％を含むシリカKD ケイ岩１０〜4mm 50 ％ケイ岩２０〜4mm 35 ％ SiC粉末＜1mm 15 ％消石炭 3.5％有機質バインダー（結合剤） 0.5％焼成後減圧下でシリカゾルの含浸を行なった。ゾルに
由来するレンガの重量増は３〜４％であった。

実施例４実施例２と同様にして、つぎに示す調製例のバッチを
用いてシリカレンガをえた。

調製例４（実施例４）炭化ケイ素15％およびシリカゲル含むシリカKD ケイ岩１０〜4mm 50 ％ケイ岩２０〜4mm 35 ％ SiC粉末＜1mm 15 ％炭酸カルシウム 4.5％シリカゲル 6.5％焼成後減圧下でシリカゾルの含浸を行なった。ゾルに
由来するレンガ重量増は３〜５％であった。

えられたシリカレンガの見かけ気孔率、見かけ密度お
よび熱伝導率を測定し、その結果を第１表に示す。

第１表から、本発明の方法は、原料バッチにシリカゾ
ルおよび（または）シリカゲルを添加して、またはしな
いで製造されたシリカゲルを含浸させるばあいにはシリ
カゾルおよび（または）シリカゲルを原料バッチを加え
たばあいと、同様な結果がえられることがわかる。原料
バッチに添加するシリカゾルおよび（または）シリカゲ
ルの量はシリカゲルおよび（または）シリカゲルのSiO₂
含量から計算したSiO₂で1.0〜3.0％が好ましい。含浸す
るときの条件はシリカレンガが2.5〜10％のシリカゲル
を吸収するような条件が好ましい。

第２図および第３図にシリカレンガのマトリックスの
形を倍率およそ1000倍で図示する。第２図は本発明のシ
リカレンガの薄断面の平面図を簡略に示したものであ
る。

第２図から２つの石英粒１および２は、まだ外郭３で
かすかに識別することができる。

石英粒はクリストバライトおよびトリジマイト４の微
細な結晶に転移している。石英粒２に加えて炭化ケイ素
の粒５が存在している。からみあったトリジマイトの結
晶７の層６が石英粒１および２のまわりに、また炭化ケ
イ素粒５のまわりにも形成している。

トリジマイトの結晶７は石英から形成されたクリスト
バライトおよびトリジマイト結晶４よりよい形の長い円
柱状であり、また完全にからんだ形で結晶している。層
６は前記石英粒の領域よりも高度に結晶化している。層
６の結晶化は集合結晶化（Collective crystallizatio
n）の外観を有し、これ自身容易に見分けられるマトリ
ックス成分を形成している。

第３図は従来の石英粒構造を有するシリカレンガのマ
トリッススを示している。このばあいシリカゲルおよび
（または）シリカゲルから形成しからみあったトリジマ
イトの成分はくさび状の部分８にあるのみである。

本発明による他のシリカレンガ変態（modification）はとくに分けて示さない。しかしな
がら、第２図および第３図に表わされている成分に相当
するマトリックスがシリカゾルおよび（または）シリカ
ゲルから形成されたトリジマイトの集合結晶化配列によ
って、シリカレンガの三次元構造をなすようになってい
ることはみとめられる。三次元構造はまた石英粒構造の
結晶に比較してより高い結晶化およびより長く伸びたト
リジマイトの結晶を特徴としている。

この比較から本発明は比較的簡単な手段により一つの
改善を創出し、その結果は画期的なものであり、従来如
何なる方法によっても予知することができなかったもの
であることが容易に認められる。

［発明の効果］本発明のシリカレンガは、高い熱伝導率と良好な耐ス
ポーリング性を有するものであり、本発明の方法によれ
ば、そのような本発明のシリカレンガを容易にかつ経済
的に製造しうるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１〜４で用いた焼成条件を示すグラフ
であって、第２図は本発明のシリカレンガの薄断面の簡
略平面図であり、第３図は従来のシリカレンガの薄断面
の簡略平面図である。（図面の主要符号）（６）：トリジマイトの層（７）：トリジマイトの結晶

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリックスの中で検出でき、かつクリス
トバライドおよび（または）トリジマイトに転移してし
まっている石英粒構造を有するものであって、該石英粒
構造が、シリカゲルおよび（または）シリカゾルから生
成され、互いにからみあった微細なトリジマイド結晶か
らなる薄層でとりかこまれていることを特徴とするシリ
カレンガ。
【請求項２】トリジマイト層を有する石英粒構造の間の
くさび状部分がシリカゾルおよび（または）シリカゲル
から生成され、からみ合った微細な結晶性トリジマイト
で少なくとも部分的に満たされている請求項１記載のシ
リカレンガ。
【請求項３】トリジマイト層を有する石英粒構造の間の
くさび状部分がシリカゾルおよび（または）シリカゲル
から生成され、からみ合った微細な結晶性トリジマイト
で完全に満たされてる請求項２記載のシリカレンガ。
【請求項４】気孔がシリカゾルで満たされている請求項
１、２または３記載のシリカレンガ。
【請求項５】気孔がくさび状部分の気孔である請求項４
記載のシリカレンガ。
【請求項６】マトリックス中に検出でき、かつクリスト
バライトおよび（または）トリジマイトに転移してしま
っている石英粒構造を有するものであって、レンガの気
孔が少なくとも部分的にシリカゾルおよび（または）シ
リカゲルで満たされていることを特徴とするシリカレン
ガ。
【請求項７】気孔がくさび状部分の気孔である請求項６
記載のシリカレンガ。
【請求項８】気孔が完全にシリカゾルおよび（または）
シリカゾルで満たされている請求項６または７記載のシ
リカレンガ。
【請求項９】マトリックス中で検出でき、かつクリスト
バライトおよび（または）トリジマイトに転移してしま
っている石英粒構造を有するものであって、気孔が乾燥
シリカゾルで満たされていることを特徴とするシリカレ
ンガ。
【請求項１０】気孔がくさび状部分の気孔である請求項
９記載のシリカレンガ。
【請求項１１】増加されたトリジマイド含有率が2.5〜1
0重量％であり、シリカゾルおよび（または）シリカゲ
ルから生成されたものである請求項１、２、３、４、
５、６、７、８、９または10記載のシリカレンガ。
【請求項１２】炭化ケイ素粒がマトリックス中に検出で
きるものである請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、10または11記載のシリカレンガ。
【請求項１３】炭化ケイ素粒の含有率が５〜25重量％で
ある請求項12記載のシリカレンガ。
【請求項１４】炭化ケイ素粒が互いにからみ合ったトリ
ジマイトの保護層を有するものである請求項12または13
記載のシリカレンガ。
【請求項１５】通常の素原料のバッチからの通常の焼成
条件でのシリカレンガの製造方法において、焼成レンガ
をシリカゾルに含浸することを特徴とするシリカレンガ
の製造方法。
【請求項１６】シリカレンガを含浸後、該シリカゾルか
らトリジマイトが生成されるまで焼成する請求項15記載
の方法。
【請求項１７】アニオン性シリカゾルおよび（または）
シリカゲルを用いる請求項15または16記載の方法。
【請求項１８】含浸を加圧下で行なう請求項15、16また
は17記載の方法。
【請求項１９】含浸を減圧下で行なう請求項15、16また
は17記載の方法。
【請求項２０】素原料のバッチに炭化ケイ素粒を加える
請求項15、16、17、18または19記載の方法。
【請求項２１】その粒の大きさが0.1〜1.0mmである炭化
ケイ素粒を加える請求項20記載の方法。
【請求項２２】その粒の大きさが0.2〜0.6mmである炭化
ケイ素粒を加える請求項20記載の方法。
【請求項２３】炭化ケイ素を５〜25重量％加える請求項
20、21または22記載の方法。
【請求項２４】炭化ケイ素を10〜20重量％加える請求項
20、21または22記載の方法。