JP2985106B2 - Reduction resistant magnesia clinker and method for producing the same - Google Patents

Reduction resistant magnesia clinker and method for producing the same

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JP2985106B2
JP2985106B2 JP3277648A JP27764891A JP2985106B2 JP 2985106 B2 JP2985106 B2 JP 2985106B2 JP 3277648 A JP3277648 A JP 3277648A JP 27764891 A JP27764891 A JP 27764891A JP 2985106 B2 JP2985106 B2 JP 2985106B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は製鋼炉用耐火物、とくに
マグネシアカーボン煉瓦の原量に適する、耐還元性マグ
ネシアクリンカーおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refractory magnesia clinker suitable for a refractory for a steelmaking furnace, particularly a magnesia carbon brick, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、製鋼の分野では、ますます鋼の高
級化および連続鋳造等の操業の合理化への志向が強ま
り、転炉や取鍋の高温化、溶鋼処理時間の延長、あるい
は取鍋精練法の導入が行われ、これらに使用される耐火
物は著しく過酷な条件下にさらされている。これら製鋼
炉用耐火物としてマグネシアカーボン煉瓦は、耐スポー
リング性、耐スラグ侵食性に優れるため、実炉における
耐用性も高く多く使われている。しかし、製鋼条件が厳
しくなるにつれて、マグネシアカーボン煉瓦にもより過
酷な条件に耐える品質のものが望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of steelmaking, there has been an increasing tendency to rationalize operations such as upgrading and continuous casting of steel, increasing the temperature of converters and ladles, increasing the time of molten steel processing, or increasing the ladles. With the introduction of scouring methods, the refractories used in these are exposed to extremely severe conditions. Magnesia carbon bricks are widely used as refractories for steelmaking furnaces because they have excellent spalling resistance and slag erosion resistance and therefore have high durability in actual furnaces. However, as steelmaking conditions have become more stringent, magnesia carbon bricks of a quality that can withstand more severe conditions have been desired.

【0003】一般にマグネシアカーボンと共に高温に置
かれると下記の反応が起こる(s;固体、g;気体)。 MgO(s)+C(s)→Mg(g)↑+CO(g)↑ 従来マグネシアカーボン煉瓦の損耗は、主に溶融スラグ
による侵食により発生すると考えられてきたが、製鋼条
件の過酷化、特に操業温度の上昇に伴い上記の反応が無
視できなくなってきた。すなわちマグネシアカーボン煉
瓦中でこれらの反応が進むと、骨材であるマグネシアの
組織劣化、およびマグネシアの蒸発による煉瓦中での空
隙の発生等により、スラグによる侵食をいっそう助長す
ることが指摘されている。またこれら反応により煉瓦強
度の低下も付随して発生する。
In general, when placed at high temperature together with magnesia carbon, the following reactions occur (s; solid, g; gas). MgO (s) + C (s) → Mg (g) ↑ + CO (g) ↑ Conventionally, it was thought that the wear of magnesia carbon bricks was mainly caused by erosion by molten slag. However, severer steelmaking conditions, especially operation The above reaction became not negligible with increasing temperature. In other words, it is pointed out that if these reactions proceed in magnesia carbon brick, the structure of magnesia, which is an aggregate, is deteriorated, and voids in the brick due to evaporation of magnesia are further promoted by slag erosion. . These reactions also cause a decrease in brick strength.

【0004】この反応を抑制するために、マグネシアカ
ーボン煉瓦の改良に関しては、種々の試みがなされてい
る。たとえば特開昭58−120567号公報では、マ
グネシアクリンカーをAl2 3 微粉でコーティングし
て粒子表面にスピネルを形成することにより、煉瓦中に
おけるマグネシアの蒸発を防いでいる。またAl2 3
をマグネシアクリンカーに添加するという試みは、焼結
性の向上および耐消化性の向上を目的として行われてい
る。たとえば特開平3−177355号公報では、Al
2 3 を1.5〜15%添加してマグネシア粒界にスピ
ネルを形成させたクリンカーが、特開平3−19366
1号公報には、Al2 3 を0.5〜10%、およびC
aOを0.5〜5%含有させたクリンカーが報告されて
いる。
In order to suppress this reaction, magnesia
Various attempts have been made regarding the improvement of carbon bricks.
You. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-120567,
Gnesia Clinker AlTwoOThreeCoated with fine powder
Forming spinel on the particle surface
Prevents evaporation of magnesia. AlTwoOThree
Attempts to add magnesia clinker to sinter
The purpose is to improve the digestibility and digestion resistance
You. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-177355,
TwoOThreeTo the magnesia grain boundary by adding 1.5 to 15%
The clinker having formed a flannel is disclosed in
No. 1 discloses AlTwoO ThreeFrom 0.5 to 10%, and C
A clinker containing 0.5 to 5% of aO has been reported.
I have.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
58−120567号公報の方法は、MgOの蒸発は抑
制されるものの、マグネシアが本来もっている塩基性と
いう性質を、中性耐火物であるスピネルで覆ってしまう
ため、耐スラグ侵食性が著しく劣化することが予想され
る。また特開平3−177355号公報および特開平3
−193661号公報の方法は、スピネルまたはAl2
3 −CaO系の化合物をマグネシア粒界に形成させ、
耐スラグ侵食性および耐消化性を改良するものであり、
発明の目的、作用から考えて、本発明とは何等関係が無
い。さらにこれら特許に規定されるクリンカーは、本発
明の効果である耐還元性は期待できない。この様に、マ
グネシアクリンカーそのもののをカーボンと反応しにく
くする試みは、顕著な効果が認められた例は今だ報告さ
れていない。
However, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-120567, although the evaporation of MgO is suppressed, the basic property of magnesia, which is inherent in spinel, is a neutral refractory. Therefore, it is expected that the slag erosion resistance is significantly deteriorated. Also, JP-A-3-177355 and JP-A-Hei-3
No. 193,661 discloses a method using spinel or Al 2.
Forming an O 3 —CaO-based compound at the magnesia grain boundary,
It improves slag erosion resistance and digestion resistance,
Considering the purpose and function of the invention, it has nothing to do with the invention. Further, the clinker specified in these patents cannot be expected to have the reduction resistance as an effect of the present invention. As described above, no attempt has been made to make the magnesia clinker itself less likely to react with carbon, and no example has been reported in which a remarkable effect has been recognized.

【0006】本発明の目的は、マグネシアの本来持って
いる塩基性の性質および高い耐スラグ性を損なうこと無
しに、高温においてカーボンと反応しにくいマグネシア
クリンカー、およびその製造方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a magnesia clinker which does not easily react with carbon at high temperatures without impairing the basic properties and high slag resistance inherent to magnesia, and a method for producing the same. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らはマグネシア
の結晶そのものの改良を中心に研究した結果、一定量の
Al2 3 をマグネシア結晶の格子中に固溶させること
により、高温におけるカーボンとの反応を著しく低減で
きることを見出した。この手法はマグネシアの結晶内お
よび粒界に、なんら他の化合物を介在させない点で従来
とは全く異なる。すなわち、本来マグネシアの持ってい
る優れた性質を維持したまま、耐還元性の付与に成功し
た。さらにこれらの製造方法を確立して発明を完成する
に至った。
Means for Solving the Problems As a result of research on improvement of magnesia crystal itself, the present inventors have found that a certain amount of Al 2 O 3 is dissolved in the lattice of magnesia crystal to form a carbon solution at a high temperature. It has been found that the reaction with is significantly reduced. This method is completely different from the conventional method in that no other compound is interposed in the magnesia crystal and in the grain boundary. That is, reduction resistance was successfully imparted while maintaining the excellent properties inherent to magnesia. Furthermore, these manufacturing methods were established and the invention was completed.

【0008】すなわち、本発明は、(A)組成がMgO
94重量%以上、Al2 3 0.2〜5重量%、およ
びその他の成分が1.0重量%以下であり、(B)嵩密
度が3.3g/cm3 以上、見掛け気孔率が3%以下で
あり、(C)1600℃の温度において、上記成分のA
2 3 のうち30重量%以上が、マグネシア結晶の格
子中に固溶していることを特徴とする耐還元性マグネシ
アクリンカーである。
That is, according to the present invention, (A) the composition comprises MgO
94% by weight or more, 0.2 to 5% by weight of Al 2 O 3 and 1.0% by weight or less of other components, (B) bulk density of 3.3 g / cm 3 or more, and apparent porosity of 3 % (C) at a temperature of 1600 ° C.
The reduction-resistant magnesia clinker is characterized in that at least 30% by weight of l 2 O 3 is dissolved in the magnesia crystal lattice.

【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいてAl2 3 は0.2〜5重量%の範囲であること
が必要である。Al2 3 が0.2重量%より低くなる
と、マグネシア中への固溶量は不十分となり、カーボン
との反応を抑制することはできない。Al2 3 が5重
量%より多くなると、Al2 3 は主に、ペリクレース
粒界にスピネルとして存在することになり、耐スラグ性
が著しく劣化する。さらに、本発明者らによりスピネル
とマグネシアの粒界は、カーボンによる還元に弱いこと
が初めて見出された。従って本発明の目的からしても、
多量にAl2 3 を含むことは好ましくない。以上より
Al2 3 の含有量は0.2〜5重量%であり、好まし
くは1.5〜3.5重量%である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Al 2 O 3 in the present invention should be in the range of 0.2 to 5 wt%. If the content of Al 2 O 3 is lower than 0.2% by weight, the amount of solid solution in magnesia becomes insufficient, and the reaction with carbon cannot be suppressed. If the content of Al 2 O 3 is more than 5% by weight, Al 2 O 3 mainly exists as spinel at the periclase grain boundary, and the slag resistance is significantly deteriorated. Furthermore, the present inventors have found for the first time that the grain boundaries of spinel and magnesia are vulnerable to reduction by carbon. Therefore, for the purpose of the present invention,
It is not preferable to contain a large amount of Al 2 O 3 . From the above, the content of Al 2 O 3 is 0.2 to 5% by weight, preferably 1.5 to 3.5% by weight.

【0010】また、本発明において、その他の成分が
1.0重量%以下でなければならない。その他の成分と
してはCaO、SiO2 、Fe2 3 、及びB2 3
が含まれる。特にその他の成分の1つ、CaOはAl2
3 と反応して低融点化合物を形成することが知られて
いる。これら化合物を形成することにより、本発明の特
徴であるAl2 3 のマグネシア結晶中への固溶が阻害
される。さらに本発明者らにより、CaOはマグネシア
カーボンの反応を促進することも見出された。従ってC
aO含有量は、0.5重量%以下であることが好まし
く、好ましくは0.4重量%以下、さらに好ましくは
0.3重量%以下である。SiO2 もCaOと同様低融
点化合物を形成することから、耐スラグ侵食性を高める
ためにも、0.3重量%以下であることが好ましく、さ
らに好ましくは0.2重量%以下である。Fe2 3
よびB2 3 もSiO2 と同様の理由から、0.1重量
%以下が好ましい。
In the present invention, other components must be not more than 1.0% by weight. Other components include CaO, SiO 2 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 and the like. In particular, one of the other components, CaO is Al 2
It is known to react with O 3 to form low melting compounds. By forming these compounds, the solid solution of Al 2 O 3 in magnesia crystals, which is a feature of the present invention, is inhibited. Furthermore, the present inventors have found that CaO promotes the reaction of magnesia carbon. Therefore C
The aO content is preferably 0.5% by weight or less, preferably 0.4% by weight or less, and more preferably 0.3% by weight or less. Since SiO 2 also forms a low melting point compound like CaO, it is preferably 0.3% by weight or less, more preferably 0.2% by weight or less, in order to enhance slag erosion resistance. Fe 2 O 3 and B 2 O 3 are also preferably 0.1% by weight or less for the same reason as SiO 2 .

【0011】ただし、化学組成が本発明に規定される範
囲であっても、Al2 3 の量に比べてCaOおよびそ
の他不純物成分が比較的多く含まれる場合、Al2 3
はこれら不純物成分と化合物を形成してしまい、マグネ
シア結晶への十分な量のAl 2 3 の固溶が達成されな
い。さらにAl2 3 がクリンカー中で不均一に分布す
る場合も同様である。従って1600℃の温度におい
て、クリンカー中に含まれる全Al2 3 のうち30重
量%以上がマグネシア結晶の格子中に固溶していること
が必要であり、好ましくは50重量%以上、さらに好ま
しくは70重量%以上である。Al2 3 の固溶量がこ
れより少ないと、粒界にスピネルまたはAl2 3 系の
化合物を介在させることにより、カーボンとの反応が促
進される。この様にAl2 3 をマグネシア結晶中に固
溶させることにより、カーボンとの反応が抑制される理
由は今だ明らかでないが、マグネシア結晶の格子定数が
低下することにより、原子間距離が短くなることに関係
があると推定される。
However, the chemical composition is not limited to the range defined in the present invention.
Even ifTwoOThreeCaO and its
If the other impurity components are relatively large, AlTwoOThree
Forms compounds with these impurity components,
Sufficient amount of Al to shear crystal TwoOThreeDoes not achieve solid solution
No. Further AlTwoOThreeAre unevenly distributed in the clinker
The same applies to the case where Therefore, at a temperature of 1600 ° C
And the total Al contained in the clinkerTwoOThree30 of them
% Or more must be dissolved in the magnesia crystal lattice
Is required, preferably at least 50% by weight, more preferably
Or more than 70% by weight. AlTwoOThreeThe amount of solid solution
If less, spinel or AlTwoOThreeAncestry
Reaction with carbon is promoted by interposing a compound
Is advanced. Thus, AlTwoOThreeIn the magnesia crystal
Dissolution suppresses the reaction with carbon.
The reason is not yet clear, but the lattice constant of the magnesia crystal is
The decrease is related to the shorter interatomic distance
It is estimated that there is.

【0012】本発明のマグネシアクリンカーの嵩密度
は、嵩密度が3.3g/cm3 以上、見掛け気孔率が3
%以下である。嵩密度がこれより低いか、あるいは見掛
け気孔率がこれより大きいと、カーボンとの反応は進み
マグネシアの蒸発が促進される。さらに嵩密度が高くな
ると、よりカーボンとの反応は抑制されることから、嵩
密度は好ましくは3.35g/cm3 以上、見掛け気孔
率が2.5%以下であり、さらに好ましくは嵩密度が
3.4g/cm3 以上、見掛け気孔率が2%以下であ
る。
The bulk density of the magnesia clinker of the present invention is 3.3 g / cm 3 or more and apparent porosity is 3
% Or less. If the bulk density is lower than this or the apparent porosity is higher than this, the reaction with carbon proceeds and the evaporation of magnesia is accelerated. When the bulk density is further increased, the reaction with carbon is further suppressed. Therefore, the bulk density is preferably 3.35 g / cm 3 or more, and the apparent porosity is 2.5% or less, more preferably the bulk density is 2.5% or less. 3.4 g / cm 3 or more, and apparent porosity is 2% or less.

【0013】本発明のマグネシアクリンカーの平均結晶
径は、40μm以上であることが好ましい。40μm以
下であるとわずかに耐還元性が低下する。ただし平均粒
径が40μm以上の範囲においては、耐還元性と結晶粒
径とは顕著な相関がなく、必要以上に大きな結晶径は耐
還元性の面からは無意味である。高い焼成温度等により
必要以上に大結晶化を行うことは、コストアップを招き
好ましくない。さらに本発明のマグネシアクリンカーの
組織は粒径の揃った均一なマグネシア結晶から成ること
も大きな特徴である。
The average crystal diameter of the magnesia clinker of the present invention is preferably at least 40 μm. If it is 40 μm or less, the reduction resistance slightly decreases. However, when the average particle diameter is in the range of 40 μm or more, there is no significant correlation between the reduction resistance and the crystal particle diameter, and an unnecessarily large crystal diameter is meaningless from the viewpoint of reduction resistance. Unnecessarily large crystallization due to a high firing temperature or the like is not preferable because it causes an increase in cost. Another feature of the magnesia clinker of the present invention is that it is composed of uniform magnesia crystals having a uniform particle size.

【0014】本発明による耐還元性マグネシアクリンカ
ーは、灼熱基準の組成が、MgO98.9重量%以上、
及びCaO 0.5重量%以下、SiO2 0.3重量
%以下、を含むその他の不純物成分1.1重量%以下、
の組成を有する水酸化マグネシウムあるいは軽焼マグネ
シアに対して、平均粒径が20μm以下のAl2 3
るいは熱分解してAl2 3 となるアルミニウム化合物
を添加混合した後、焼成することにより得られる。な
お、灼熱基準の灼熱とは1400℃以上の温度を言う。
The reduction-resistant magnesia clinker according to the invention
-The composition based on burning is 98.9% by weight or more of MgO,
And CaO 0.5% by weight or less, SiOTwo 0.3 weight
% Or less, other impurity components including 1.1% by weight or less,
Magnesium hydroxide or lightly burned magne
Al with an average particle size of 20 μm or less with respect to shearTwoO ThreeAh
Or AlTwoOThreeAluminum compound
Is added and mixed, and then fired. What
In addition, the burning of the burning standard refers to a temperature of 1400 ° C. or more.

【0015】ここで水酸化マグネシウムは、海水や苦汁
またはかん水などのマグネシウムを含む水溶液と、石灰
乳のようなアルカリ源を反応させて製造することができ
る。また軽焼マグネシアは水酸化マグネシウムを仮焼し
て得ることができ、その比表面積は10〜30m2 /g
であることが、焼結性を向上させる上で好ましい。これ
ら比表面積は800〜1000℃の温度範囲で仮焼する
ことにより、容易に達成できる。アルミニウム化合物と
しては、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、乳酸
アルミニウム、アルミナゾル等が用いられる。ここでこ
れらアルミニウム化合物の平均粒径は、20μm以下が
必要であり、好ましくは10μm以下、さらに好ましく
は5μm以下である。アルミニウム化合物の平均粒径が
20μmより大きいと、その組織は不均一になり十分な
量の固溶が達成できない。これらアルミニウム化合物の
水酸化マグネシウムあるいは軽焼マグネシアへの添加混
合は、十分均一に混合されることが好ましい。乾式混合
および湿式混合のどちらでもかまわないが、水酸化マグ
ネシウムスラリーとの湿式混合がより均一な混合が達成
される。これらアルミニウム化合物を添加混合した粉体
は、成形されて成形体とする。成形機はブリケットマシ
ン等が使用でき、1トン/cm2 以上、好ましくは2ト
ン/cm2 以上の成形圧で成形される。ここで水酸化マ
グネシウムにアルミニウム化合物を混合したものは、成
形前に一旦仮焼した方が高密度クリンカーを得る上で好
ましい。この際の仮焼温度は上記と同様、800〜10
00℃が好ましく、得られた粉体の比表面積は10〜3
0m2 /gであることが好ましい。得られた成形体は、
ロータリーキルン等の焼成炉により1700℃以上、好
ましくは1800℃以上の温度で焼成される。
Here, magnesium hydroxide can be produced by reacting an aqueous solution containing magnesium such as seawater, bitter water, or brine with an alkali source such as lime milk. Light burned magnesia can be obtained by calcining magnesium hydroxide and has a specific surface area of 10 to 30 m 2 / g.
Is preferable for improving sinterability. These specific surface areas can be easily achieved by calcining in a temperature range of 800 to 1000 ° C. As the aluminum compound, aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum lactate, alumina sol and the like are used. Here, the average particle size of these aluminum compounds needs to be 20 μm or less, preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less. If the average particle size of the aluminum compound is larger than 20 μm, the structure becomes uneven and a sufficient amount of solid solution cannot be achieved. The addition and mixing of these aluminum compounds with magnesium hydroxide or lightly burned magnesia is preferably performed to be sufficiently uniform. Either dry mixing or wet mixing may be performed, but more uniform mixing with the magnesium hydroxide slurry is achieved. The powder obtained by adding and mixing these aluminum compounds is formed into a compact. As a molding machine, a briquette machine or the like can be used, and molding is performed at a molding pressure of 1 ton / cm 2 or more, preferably 2 ton / cm 2 or more. Here, a mixture of magnesium hydroxide and an aluminum compound is preferably calcined once before molding to obtain a high-density clinker. The calcination temperature at this time is 800 to 10 as in the above.
00 ° C. is preferable, and the specific surface area of the obtained powder is 10 to 3
It is preferably 0 m 2 / g. The obtained molded body is
It is fired at a temperature of 1700 ° C. or more, preferably 1800 ° C. or more by a firing furnace such as a rotary kiln.

【0016】なお本発明における種々の測定法は、以下
の通りである。 (1)化学組成 試料をディスクミルを用いて約10μm以下に微粉砕し
た後、0.5gを正確に計り取る。これらを塩酸で加熱
溶解して250mlに希釈する。なお塩酸溶解時におい
て不溶物が発生する場合は、別途、試料と融剤(無水炭
酸ナトリウム4gと無水四ホウ酸ナトリウム2gの混合
物)を混合した後、白金るつぼに入れ1000℃でアル
カリ溶融させ、冷却後塩酸で加熱溶解して250mlに
希釈して分析用試料とする。これら試料溶液をアルゴン
プラズマ発光分光分析装置にて、CaO、SiO2 、F
2 3 、Al2 3 、B2 3 の各成分を分析する。
ただしB2 3 の分析にあたっては塩酸溶解のみを用
い、不溶物が発生する場合はろ過を行った後に分析を行
う。なおMgO成分は、上記で測定した各成分の酸化物
換算値の合計を100%から引いて算出した。 (2)嵩密度 日本学術振興会第124委員会で提案された学振法2
「マグネシアクリンカーの見掛け気孔率、見掛け比重お
よび嵩密度の測定方法」に準じて測定した。以下詳細に
述べる。
Various measuring methods in the present invention are as follows. (1) Chemical composition After finely pulverizing the sample to about 10 μm or less using a disk mill, 0.5 g is accurately measured. These are dissolved by heating with hydrochloric acid and diluted to 250 ml. If insolubles are generated during the dissolution of hydrochloric acid, a sample and a flux (a mixture of 4 g of anhydrous sodium carbonate and 2 g of anhydrous sodium tetraborate) are separately mixed and then placed in a platinum crucible and alkali-melted at 1000 ° C. After cooling, the mixture is dissolved by heating with hydrochloric acid and diluted to 250 ml to prepare a sample for analysis. These sample solutions were subjected to CaO, SiO 2 , F
Each component of e 2 O 3 , Al 2 O 3 and B 2 O 3 is analyzed.
However, in the analysis of B 2 O 3 , only hydrochloric acid dissolution is used, and if insolubles are generated, the analysis is performed after filtration. Note that the MgO component was calculated by subtracting the sum of the oxide equivalent values of the respective components measured above from 100%. (2) Bulk density Gakushin method 2 proposed by the 124th Committee of the Japan Society for the Promotion of Science
The measurement was carried out according to “Method for measuring apparent porosity, apparent specific gravity and bulk density of magnesia clinker”. This will be described in detail below.

【0017】 試料クリンカーを破砕して、3.36
〜2.00mmの粒度を選び、約15gを正確に計り取
る。(W1 g) 目開き1mmの金網製のカゴに上記試料を入れ、こ
のカゴを入れたビーカーをデシケーターに入れた後、約
1時間減圧状態に保ち、分液ロートから白灯油をビーカ
ー内一杯になるまで注入する。その後さらに20分排気
した後、ビーカーをデシケーターから取り出し、白灯油
中で試料の入ったカゴの重量を計る。(W2 g) 試料をカゴから取り出し、表面に付着した余分な白
灯油を過不足なく取り除いた後、手早くその重量を計
る。(W3 g) 以下の式により算出する。
The sample clinker was crushed and 3.36
Choose a particle size of ~ 2.00 mm and accurately weigh about 15 g. (W 1 g) The above sample was put in a basket made of wire mesh having an opening of 1 mm, a beaker containing the basket was placed in a desiccator, and then kept under reduced pressure for about 1 hour. Inject until until. After evacuation for another 20 minutes, the beaker is taken out of the desiccator and the basket containing the sample is weighed in white kerosene. (W 2 g) Remove the sample from the basket, remove excess white kerosene adhering to the surface without excess and deficiency, and weigh it quickly. (W 3 g) Calculated by the following equation.

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】(3)平均結晶径 日本学術振興会第124委員会で提案された学振法3
「マグネシアクリンカー中のペリクレースの大きさの測
定とその記載方法」に準じて測定した。すなわち、試料
を破砕して7mm程度の大きさの粒を5個とり、樹脂に
埋め込む。次にこれらを研磨して反射顕微鏡により観察
する。この時、平均的な部分を3箇所選び、1箇所につ
き50個以上の結晶について、観察者に対して上下方向
の結晶の長さと左右方向の長さを計る。これらの平均値
を平均結晶径とした。 (4)1600℃における格子定数 試料クリンカーを粉砕して3.36〜2.00mmの部
分を採取した。これらを白金るつぼに入れ、電気炉にお
いて1600℃で1時間加熱した。加熱終了と同時にこ
れらを水中に投入して急冷した後、乾燥して格子定数測
定用試料とした。これらを微粉砕した後、粉末X線回析
によりピーク位置を精密に測定した。X線回析に用いた
ピークは、MgOの(220)、(311)、(40
0)、(420)の4本である。得られた4つの面間隔
(d)から、最小二乗法を用いて格子定数を算出した。
なお装置補正は純度99.999%のシリコン粉末を内
部標準とした。 (5)1600におけるマグネシア中のAl2 3 の固
溶量 マグネシアクリンカーの格子定数値より算出した。以下
詳細に述べる。純度99.9%の市販酸化マグネシウム
粉末に、純度99.99%の市販酸化アルミニウム(ア
ルミナ)粉末を所定量添加して、ボールミル中エタノー
ルを溶媒として湿式混合して、ろ過、乾燥、成形した
後、LPG−O2 炉を用いて1800℃で1時間焼成し
た。焼成物は焼成終了と同時に水中に投入された後乾燥
され、検量線作成用試料とした。これらを微粉砕して、
粉末X線回折により格子定数を測定した。ここでの格子
定数の測定方法は(4)と同様である。得られた格子定
数とAl2 3 の重量%の関係を図1に示した。これら
の試料は粉末X線回析により、Al2 3 は全量固溶し
ていることを確認した。図1を検量線として、試料マグ
ネシアクリンカーの格子定数の値からAl2 3 の固溶
量を算出した。 (6)1600℃カーボン共存下重量減少率 耐還元性の目安として、1600℃カーボン共存下にお
けるマグネシアクリンカーの重量減少を測定した。マグ
ネシアクリンカーを粉砕して、3.36〜2.00mm
の部分を約10g採取した。これらを精密に秤量した
後、市販高純度グラファイト粉末(純度99.6%)5
gと混合した後、カーボンるつぼに入れ、電気炉中Ar
(アルゴン)雰囲気下で1600℃で3時間熱処理し
た。なお昇温および降温速度は5℃/分、Ar流量は1
00ml/分とした。熱処理後、試料は篩によりグラフ
ァイトと分離した後秤量され、以下の式により重量減少
率を算出した。
(3) Average crystal size The Gakushin method 3 proposed by the 124th Committee of the Japan Society for the Promotion of Science
The measurement was carried out according to "Measurement of size of periclase in magnesia clinker and description method thereof". That is, the sample is crushed and five particles having a size of about 7 mm are taken and embedded in resin. Next, these are polished and observed with a reflection microscope. At this time, three average portions are selected, and the length of the crystal in the up-down direction and the length in the left-right direction are measured for the observer for 50 or more crystals per one place. The average value was defined as the average crystal diameter. (4) Lattice constant at 1600 ° C. A sample clinker was pulverized to collect a portion of 3.36 to 2.00 mm. These were put in a platinum crucible and heated at 1600 ° C. for 1 hour in an electric furnace. At the same time as the completion of the heating, they were put into water and rapidly cooled, and then dried to obtain a sample for measuring lattice constant. After these were pulverized, the peak positions were precisely measured by powder X-ray diffraction. The peaks used for X-ray diffraction were (220), (311), and (40) of MgO.
0) and (420). A lattice constant was calculated from the obtained four plane intervals (d) using the least squares method.
Note that the apparatus was corrected using silicon powder having a purity of 99.999% as an internal standard. (5) Solid solution amount of Al 2 O 3 in magnesia at 1600 Calculated from the lattice constant of magnesia clinker. This will be described in detail below. A predetermined amount of commercially available aluminum oxide (alumina) powder having a purity of 99.99% is added to commercially available magnesium oxide powder having a purity of 99.9%, and the mixture is wet-mixed with ethanol in a ball mill as a solvent, filtered, dried and molded. And 1 hour at 1800 ° C. using an LPG-O 2 furnace. The fired product was put into water at the same time as the firing, and then dried to obtain a sample for preparing a calibration curve. Finely crush these,
The lattice constant was measured by powder X-ray diffraction. The method of measuring the lattice constant here is the same as in (4). FIG. 1 shows the relationship between the obtained lattice constant and the weight percentage of Al 2 O 3 . In these samples, powder X-ray diffraction confirmed that all the Al 2 O 3 was in solid solution. Using FIG. 1 as a calibration curve, the amount of solid solution of Al 2 O 3 was calculated from the value of the lattice constant of the sample magnesia clinker. (6) Weight loss rate in the presence of carbon at 1600 ° C. As a measure of reduction resistance, the weight loss of magnesia clinker in the presence of carbon at 1600 ° C. was measured. Crush the magnesia clinker to 3.36 to 2.00 mm
Was collected in an amount of about 10 g. After precisely weighing these, commercially available high-purity graphite powder (purity 99.6%) 5
g, mixed in a carbon crucible and placed in an electric furnace
Heat treatment was performed at 1600 ° C. for 3 hours in an (argon) atmosphere. The heating and cooling rates were 5 ° C./min, and the Ar flow rate was 1
00 ml / min. After the heat treatment, the sample was separated from graphite by a sieve and weighed, and the weight loss rate was calculated by the following equation.

【0020】 重量減少率(%)= (W0 −W1 )/W0 ×100 W0 : もとの試料重量 W1 : 1600℃カーボン共存下熱処理後の重量Weight reduction rate (%) = (W 0 −W 1 ) / W 0 × 100 W 0 : Weight of original sample W 1 : Weight after heat treatment at 1600 ° C. in the presence of carbon

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げ具
体的に説明する。
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples of the present invention.

【0022】[0022]

【実施例1〜4、比較例1および2】海水と水酸化カル
シウムスラリーを反応させて、灼熱基準で表1に示す化
学組成を有する水酸化マグネシウム粉末を得た。表1の
Aの水酸化マグネシウムを電気炉中870℃で3時間仮
焼して酸化マグネシウム粉末を得た。この時のBET法
により測定された比表面積は11.0m2 /gであっ
た。これらと純度99.6重量%、平均粒子径1μmの
市販微粒アルミナを所定量添加した後、十分に混合を行
った。混合後これら粉体は、2トン/cm2 の加圧下で
直径30mm、高さ20mmの円柱状に成形した。得ら
れた成形体は、LPG−O2 炉により180℃で1時間
焼成された。冷却して得られた焼結体の化学組成および
物性を表2および表3に示す。ここで実施例3で用いた
格子定数測定用試料(熱処理済)の粉末X線回折図形
を、図2に示す。図2の粉末X線回折図形から、構成鉱
物はマグネシアのみであり、スピネル等の二次鉱物は認
められない。従って1600℃の温度においてAl2
3 の固溶が十分に起こっていることが明らかである。
Examples 1-4, Comparative Examples 1 and 2 Seawater and calcium hydroxide slurry were reacted to obtain magnesium hydroxide powder having the chemical composition shown in Table 1 on a burning basis. The magnesium hydroxide of A in Table 1 was calcined in an electric furnace at 870 ° C. for 3 hours to obtain a magnesium oxide powder. At this time, the specific surface area measured by the BET method was 11.0 m 2 / g. A predetermined amount of commercially available fine alumina having a purity of 99.6% by weight and an average particle diameter of 1 μm was added thereto, and then sufficiently mixed. After mixing, these powders were formed into a cylinder having a diameter of 30 mm and a height of 20 mm under a pressure of 2 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired in an LPG-O 2 furnace at 180 ° C for 1 hour. Tables 2 and 3 show the chemical composition and physical properties of the sintered body obtained by cooling. FIG. 2 shows a powder X-ray diffraction pattern of the sample for lattice constant measurement (heat-treated) used in Example 3. From the powder X-ray diffraction pattern of FIG. 2, the constituent mineral is only magnesia, and no secondary mineral such as spinel is recognized. Therefore, at a temperature of 1600 ° C., Al 2 O
It is clear that the solid solution of 3 is sufficiently occurring.

【0023】[0023]

【実施例5〜7】表1のBの水酸化マグネシウムを用
い、仮焼温度を900℃で行い、かつ市販微粒アルミナ
の添加量を変えた他は、実施例1〜4と同じ条件で行っ
た。この時の軽焼マグネシアの比表面積は15.0m2
/gであった。冷却して得られた焼結体の化学組成およ
び物性を表2に示す。
Examples 5 to 7 The same procedures as in Examples 1 to 4 were carried out except that the magnesium hydroxide of Table 1B was used, the calcination temperature was 900 ° C., and the amount of commercially available fine alumina was changed. Was. At this time, the specific surface area of the light-burned magnesia was 15.0 m 2.
/ G. Table 2 shows the chemical composition and physical properties of the sintered body obtained by cooling.

【0024】[0024]

【比較例3】実施例5〜7の条件においてアルミナ粉末
を添加せずに焼成を行った。冷却して得られた焼結体の
化学組成および物性を表3に示す。
Comparative Example 3 Firing was performed under the conditions of Examples 5 to 7 without adding alumina powder. Table 3 shows the chemical composition and physical properties of the sintered body obtained by cooling.

【0025】[0025]

【比較例4】表1のCの水酸化マグネシウムを用い、仮
焼温度を950℃で行った他は、実施例3と同じ条件で
行った。この時の軽焼マグネシアの比表面積は14.2
2 /gであった。冷却して得られた焼結体の化学組成
および物性を表3に示す。
Comparative Example 4 The same procedure as in Example 3 was carried out except that the calcination temperature was 950 ° C. using the magnesium hydroxide of Table C. At this time, the specific surface area of lightly burned magnesia was 14.2.
m 2 / g. Table 3 shows the chemical composition and physical properties of the sintered body obtained by cooling.

【0026】[0026]

【比較例5】純度99.6重量%、平均粒子径50μm
の市販アルミナを3重量%添加混合した他は、実施例1
〜4と同じ条件で行った。冷却して得られた焼結体の化
学組成および物性を表4に示す。
Comparative Example 5 Purity 99.6% by weight, average particle diameter 50 μm
Example 1 except that 3% by weight of commercially available alumina was added and mixed.
4 was performed under the same conditions. Table 4 shows the chemical composition and physical properties of the sintered body obtained by cooling.

【0027】[0027]

【実施例8】比較例5で用いた純度99.6重量%、平
均粒子径50μmの市販アルミナをボールミルを用いて
粉砕した後に添加混合する他は、比較例5と同じ条件で
行った。この時添加したアルミナの平均粒子径は12μ
mであった。冷却して得られた焼結体の化学組成および
物性を表4に示す。
Example 8 The same procedure as in Comparative Example 5 was carried out except that the commercially available alumina having a purity of 99.6% by weight and an average particle diameter of 50 μm used in Comparative Example 5 was pulverized using a ball mill and then added and mixed. The average particle size of the alumina added at this time was 12 μm.
m. Table 4 shows the chemical composition and physical properties of the sintered body obtained by cooling.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の耐還元性マグネシアクリンカー
は、高温においてカーボンと反応しにくいと言う従来全
く見られなかった特性を有する。これはマグネシアにお
いては不可避と考えられてきた性質を改善するものであ
り、様々な分野での応用が期待される。特に本発明のマ
グネシアクリンカーを用いたマグネシアカーボンレンガ
は、従来問題とされてきたレンガ中でのマグネシアとカ
ーボンの反応の低減が可能であり、耐用性の向上に寄与
し、より高温での使用を可能とするものである。さらに
本発明の耐還元性マグネシアクリンカーは、アルミナを
固溶させるという比較的簡単な方法により製造され、コ
ストの大幅な上昇を伴わないことから、工業的にも優れ
ている。
The reduction-resistant magnesia clinker of the present invention has such a characteristic that it does not easily react with carbon at high temperatures, which has never been seen before. This improves properties that have been considered inevitable in magnesia, and is expected to be applied in various fields. In particular, magnesia carbon bricks using the magnesia clinker of the present invention can reduce the reaction between magnesia and carbon in bricks, which has been regarded as a problem in the past, contribute to improvement in durability and use at higher temperatures. It is possible. Furthermore, the reduction-resistant magnesia clinker of the present invention is manufactured by a relatively simple method of dissolving alumina in a solid solution, and is not industrially excellent because it does not involve a significant increase in cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のAl2 3 の固溶量とマグネシアの1
600℃における格子定数を示すグラフであり、試料ク
リンカー中のAl2 3 の固溶量を算出する際に用い
る。
FIG. 1 shows the amount of solid solution of Al 2 O 3 of the present invention and magnesia 1
5 is a graph showing lattice constants at 600 ° C., which is used when calculating the amount of Al 2 O 3 dissolved in a sample clinker.

【図2】本発明の実施例3の格子定数測定用試料の粉末
X線回折図形である。
FIG. 2 is a powder X-ray diffraction pattern of a sample for lattice constant measurement of Example 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MgO(111)の回折ピーク 2 MgO(200)Kβ1 の回折ピーク 3 MgO(200)の回折ピーク 4 MgO(220)Kβ1 の回折ピーク 5 MgO(220)の回折ピーク 6 MgO(311)の回折ピーク 7 MgO(222)の回折ピーク1 diffraction peak of MgO (111) 2 diffraction peak of MgO (200) Kβ 1 3 diffraction peak of MgO (200) 4 diffraction peak of MgO (220) Kβ 1 5 diffraction peak of MgO (220) 6 diffraction peak of MgO (311) Diffraction peak 7 Diffraction peak of MgO (222)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−103936(JP,A) 特開 平3−193661(JP,A) 特開 昭58−120568(JP,A) 特開 昭61−261243(JP,A) 特開 昭60−96570(JP,A) 特開 平2−180746(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/04 C01F 5/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-103936 (JP, A) JP-A-3-193661 (JP, A) JP-A-58-120568 (JP, A) JP-A-61-1986 261243 (JP, A) JP-A-60-96570 (JP, A) JP-A-2-180746 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 35/04 C01F 5 / 02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (A)組成が、 MgO 94重量%以上 Al2 3 0.2〜5重量%、および その他の成分が1.0重量%以下であり、 (B)嵩密度が3.3g/cm3 以上、見掛け気孔率が
3%以下であり、 (C)1600℃の温度において、上記成分のAl2
3 のうち30重量%以上が、マグネシア結晶の格子中に
固溶している、ことを特徴とする耐還元性マグネシアク
リンカー。
1. The composition (A) has a composition of 94% by weight or more of MgO and 0.2 to 5% by weight of Al 2 O 3 and 1.0% by weight or less, and (B) a bulk density of 3. 3 g / cm 3 or more, apparent porosity of 3% or less; (C) At a temperature of 1600 ° C., the above component Al 2 O
3. A reduction-resistant magnesia clinker, characterized in that at least 30% by weight of 3 is dissolved in a lattice of magnesia crystals.
【請求項2】 灼熱基準の組成が MgO 98.9重量%以上、および その他の不純物成分 1.1重量%以下の組成を有す
る水酸化マグネシウムあるいは軽焼マグネシアに対し
て、平均粒径が20μm以下のAl2 3 あるいは熱分
解してAl2 3 となるアルミニウム化合物を添加混合
した後、焼成することを特徴とする耐還元性マグネシア
クリンカーの製造方法。
2. An average particle size of 20 μm or less with respect to magnesium hydroxide or lightly burned magnesia having a composition based on a burning standard of 98.9% by weight or more of MgO and 1.1% by weight or less of other impurity components. A method for producing a reduction-resistant magnesia clinker, which comprises adding and mixing Al 2 O 3 or an aluminum compound which is thermally decomposed into Al 2 O 3 , followed by firing.
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