JP3278524B2 - アルミナセメント組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミナセメント組成
物、詳しくは、アルミナセメント組成物と、マグネシ
ア、マグネシアスピネル、電融アルミナ、及び焼結アル
ミナ等の耐火骨材、及び／又は、爆裂防止材として金属
アルミニウム等の発泡材とを含有してなる不定形耐火物
において、従来のアルミナセメント組成物に比べて硬化
体の膨張が少なく、体積安定性に優れ、高流動性、高強
度発現性、耐食性、耐摩耗性、及び耐スポーリング性等
の特徴を有するアルミナセメント組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来、アルミナセメント組成
物として次のものが知られている。 特定割合のCaO・Al₂O₃、12CaO・7Al₂O₃、及び非晶質
からなり、α−Al₂O₃、ヒドロオキシカルボン酸、及び
無機炭酸塩を含有してなるアルミナセメント組成物(特
願昭45-129562号公報、特開昭49-32921号公報、特開昭5
0-102617号公報、及び特開昭55-121933号公報等)。 水溶性のポリアクリル酸類及び／又はメタクリル酸
−アクリル酸共重合体とアルカリ金属炭酸塩を含有して
なるアルミナセメント(特開昭55-75947号公報や特開昭5
5-75948号公報など)。 特定のCaO／Al₂O₃比を持つ非晶質を含有するアルミ
ナセメント、又は、CaO・Al₂O₃、CaO・2Al₂O₃、3CaO・Al₂O
₃、12CaO・7Al₂O₃、及び11CaO・7Al₂O₃・CaF₂等の一種以上
の組成に対応する無定形カルシウムアルミネートを主成
分とするアルミナセメント(特開昭61-132556号公報、特
開昭61-77659号公報、及び特開平2-175638号公報等)。 少なくとも80重量％以上のCaO・Al₂O₃相のクリンカ
ーと特定比表面積のアルミナとを含有してなるアルミナ
セメント、又はアルミナセメントクリンカーにアルミナ
質微粉を含有してなるアルミナセメント(特開昭52-1119
20号公報、特願昭43-74896号公報)。 CaO・2Al₂O₃を主体にし12CaO・7Al₂O₃、微粉アルミ
ナ、スルホン酸系アニオン界面活性剤を配合してなるア
ルミナセメント(特開昭55-144456号公報、特開昭55-121
934号公報)。 特定割合のCaO・Al₂O₃とCaO・2Al₂O₃を有するクリン
カーとα−Al₂O₃からなるアルミナセメント(USP 416292
3)。 なお、アルミナセメント鉱物組成と添加剤種類について
の基本特性を述べた文献として、「HIGH ALUMINA CEMENT
AND CONCRETES. T.D ROBSON 1962年発行」がある。

【０００３】これらの特許や文献に記載されているアル
ミナセメントは、高強度発現性、高耐火性、及び高流動
性等の特性改善を目的としたものであるが、いずれも一
長一短があり、従来品の範疇を逸脱するものではなかっ
た。

【０００４】そして、これら特許や文献には、クリンカ
ーの鉱物組成としてCaO・2Al₂O₃が含有されると硬化遅延
が発生し、強度発現性が低下するなどアルミナセメント
として好ましくない旨の記載がある。

【０００５】また、アルミナセメント中のAl₂O₃含有量
を上げ、耐食性と耐火性を向上させようとすると流動性
が低下し、養生強度や乾燥強度が著しく低下する課題が
あり、アルミナセメント中のCaOとAl₂O₃の含有割合は必
然的に制限されるものであった。

【０００６】そして、従来のアルミナセメントの鉱物組
成は、流動性確保と強度発現性付与の面で、CaO・Al₂O₃
を主体にするものに限定されていた。

【０００７】このCaO・Al₂O₃の硬化速度調整に、12CaO・7
Al₂O₃のような早硬性カルシウムアルミネートを配合す
るものが提案されている(特公昭44ー4220号公報や特開昭
54ー139639号公報など)。

【０００８】しかしながら、CaO・2Al₂O₃は硬化遅延や強
度発現性低下の傾向を示し、12CaO・7Al₂O₃は急硬性を示
す特徴があり、添加剤等で硬化調整を行っても、CaO・Al
₂O₃を主体とするアルミナセメントには、強度発現性の
面で劣っていた。

【０００９】以上の制約により、特許等としては多数の
技術が存在するものの、実際に工業化されているアルミ
ナセメントの組成は、CaO・Al₂O₃を主体とするものに限
定され、それに、硬化調整の、また、高耐火性や強度発
現性付与の目的で、12CaO・7Al₂O₃、α−Al₂O₃、及び各
種添加剤を含有したものであり、高耐火性を確保する目
的でクリンカー中のCaO含有率を低下した結果、若干のC
aO・2Al₂O₃を含有するものはあっても、本発明のようにC
aO・2Al₂O₃を積極的に活用したアルミナセメントはなか
った。

【００１０】現在、市販されているアルミナセメントと
しては、電気化学工業社製商品名「ハイアルミナセメン
トスーパー」、「ハイアルミナセメントスーパー２」、「ハ
イアルミナセメントスーパー90」、「ハイアルミナセメン
トスーパーＧ」、「ハイアルミナセメントスーパーＦ」、
「ハイアルミナセメント」、「ハイアルミナセメント-D」、
「ハイアルミナセメント-NEO」、及び「ハイアルミナセメ
ント＃80」等や、旭硝子工業社製商品名「アサヒアルミナ
セメント１号」や「アサヒフォンジュ」、日本セメント社
製商品名「アサノアルミナセメント１号」や「アサノアル
ミナセメント２号」、アルコア社製商品名「CA25G」、「CA2
5R」、「CA25C」、「CA14」、及び「CA15」、ラファージュ社製
商品名「セカール80」、「セカール71」、「セカール51」、
「セカール41」、及び「シマンフォンジュ」、ユニオン社製
商品名「ユニオン１号」や「ユニオンHI」、並びに、リーハ
イ社製商品名「ルムナイト」や「レフコン」等が挙げられ
る。

【００１１】これらの製品は、いずれもCaO・Al₂O₃を主
体にし、要求特性に応じて、12CaO・7Al₂O₃、α−Al
₂O₃、及び添加剤を含有したものであって、クリンカー
製造時の副産物としてCaO・2Al₂O₃を若干含有したもので
ある。

【００１２】また、これら製品によっては、流動性、強
度発現性、硬化性、及び耐火性等に特色があるが、現
在、耐火物分野、特に、製銑設備や製鋼設備を始めとす
る鉄鋼分野で要求される不定形耐火物の要求レベルに
は、流動性、強度発現性、耐火性、及び耐食性等の特性
が不十分であるという課題があった。このため不定形耐
火物を構成する耐火骨材の組み合わせで、これらアルミ
ナセメントの課題をカバーする手法が取られている。

【００１３】しかしながら、最近、コスト的に有利な、
短時間で硬化体を乾燥できる不定形耐火物が要求されて
おり、乾燥時の耐爆裂性を向上させるために、金属アル
ミニウムニウム、金属マグネシウム、金属亜鉛、金属バ
リウム、及びアルミニウム合金等の発泡材、ビニロン繊
維等の有機繊維、乳酸アルミニウム等のコロイド、並び
に、アミド化合物等の分解ガス発生材が爆裂防止材とし
て使用される傾向があった。

【００１４】これら爆裂防止材の中で、一般に使用され
てる金属アルミニウムは、不定形耐火物を注水混練りす
るとアルカリ水と反応して即座に水素ガスを発生し、気
泡の生成により硬化体が体積膨張し、クラックが入った
り、煉瓦積み時にハツリ作業が必要になるなどの不具合
が発生していた。特に金属アルミニウムは、不定形耐火
物を混練りする際に生じるアルカリ水の影響により水素
ガスの生成反応が促進され、雰囲気温度の影響を受けや
すいなどの課題があった。

【００１５】一方、硬化体の耐久性を向上させるために
は緻密化する必要があるが、緻密化させることで耐爆裂
性が低下するという相反する課題が生じてきた。

【００１６】また、スラグやメタルに対する耐食性をさ
らに向上させる目的でマグネシアなどの塩基性骨材を配
合する必要があり、混練り水により硬化体が消化し、ク
ラックが発生したり、骨材から溶出するMgイオン等のア
ルミナセメントの硬化促進剤として機能する可溶性成分
のために混練り時の流動性が低下し、施工時の可使時間
が短くなり、ミキサーやホッパー内で硬化する等のトラ
ブルが発生しやすくなっていた。

【００１７】特に、スラグラインや取り鍋の敷き部、鋼
浴部、及び高炉内の補修等のように、高強度発現性、耐
食性、耐摩耗性、及び耐スポーリング性が要求される箇
所に施工する不定形耐火物には、従来のアルミナセメン
トでは、流動性と強度発現性が不足していた。

【００１８】また、耐用性向上には、従来のアルミナセ
メントや公知技術では、多少の優劣はあるものの、大幅
な性能向上は期待できなかった。

【００１９】これらの課題を解決するため、本発明者は
種々検討を重ねた結果、特定の鉱物組成と化学成分から
なる水硬性のクリンカーと、α−Al₂O₃と、特定の添加
剤とを配合したアルミナセメント組成物を使用すること
によって前記課題が解消できる知見を得て本発明を完成
するに至った。

【００２０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、鉱物組
成がCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃とからなり、化学成分が
CaO25〜33重量％で、Al₂O₃75〜67重量％であるクリンカ
ー70〜50重量部と、α−Al₂O₃30〜50重量部とからなる
混合物100重量部と、カルボン酸類100重量部、アルカリ
金属炭酸塩40〜60重量部、及びホウ酸類10〜20重量部か
らなる添加剤0.8〜2.0重量部とを配合してなるアルミナ
セメント組成物である。

【００２１】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２２】本発明で使用するアルミナセメントのクリ
ンカーは、鉱物組成としてCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃か
らなり、CaO25〜33重量％で、Al₂O₃75〜67重量％の化学
成分から構成されるものである。特に、本発明において
は、この範囲の鉱物組成と化学成分比とを両立させるこ
とが重要である。

【００２３】本発明のクリンカーは、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や、ボーキサイトなどのAl₂O
₃源と、石灰石や生石灰などのCaO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等の設備で、溶
融及び／又は焼成して得られるものである。

【００２４】一般のセメントの鉱物組成の記載方法に習
い、CaOをＣ、Al₂O₃をＡとすると、本発明の目的とする
鉱物組成を得るには、ＣＡ−ＣＡ₂組成物を一時に合成
する方法、ＣＡ組成物とＣＡ₂組成物を所定の割合に配
合する方法などがある。

【００２５】本発明における鉱物組成の含有割合は、Cu
−Ｋα線を用いたＸ線回折分析によって分析可能であ
る。

【００２６】Ｘ線回折法による鉱物組成の定量方法とし
て、回折線の強度比測定法、内部標準法、Zevine法、及
びＸ線回折ピーク分離法等があり、本発明においては、
いずれの方法でも定量可能である。ここでいう回折線の
強度比測定法は、各鉱物の回折強度を相対的に現した値
で示すものであり、内部標準法とは、内部標準物質と試
料を一定の割合で混合し、成分濃度と回折線強度比との
間には直線関係が得られることを利用して、濃度が既知
の標準試料で検量線を作成し分析する方法である。ま
た、Zevine法とは、試料の平均質量吸収係数と回折線強
度比を測定し、ｎ次の連立方程式を解くことにより各結
晶相を定量する方法であり、平均質量吸収係数は蛍光Ｘ
線分析法又は化学分析によって、試料の成分を定量し、
算出することができる。この他、Ｘ線回折ピーク分離法
でも定量可能であって、この方法は、試料の結晶やガラ
ス相から測定するものである。

【００２７】本発明においてはいずれの方法を使用して
も、鉱物組成やガラス化率を定量することが可能である
が、測定が簡単で、精度が良いZevine法又は回折線の強
度比測定法の使用が好ましい。

【００２８】Zevine法による本発明の水硬性の鉱物組成
比は、ＣＡ20〜90重量部、ＣＡ₂80〜10重量部の範囲で
あることが好ましく、特に、ＣＡ40〜80重量部、ＣＡ₂6
0〜20重量部の範囲のものがより好ましい。

【００２９】回折線強度比にて測定した本発明品の水硬
性の鉱物組成比は、ＣＡの回折線に対するＣＡ₂の回折
強度比ＣＡ₂／ＣＡが0.1〜10.0/1.0の範囲になるように
製造したものが好ましい。不定形耐火物に配合した際の
流動性、可使時間、硬化性、及び強度発現性のバランス
の面で、ＣＡ₂／ＣＡが0.5〜5.0/1.0の範囲のものがよ
り好ましい。ここでいう鉱物組成比とは、ＣＡのｄが4.
67Å、ＣＡ₂のｄが4.45Åの回折線の強度比である。Ｃ
Ａ₂が多いと著しく低温雰囲気での硬化が遅延し脱枠強
度が不足する傾向があり、逆にＣＡが多いと混練り物中
のｐＨが上昇し、金属アルミニウムを配合した不定形耐
火物では、施工時あるいは施工後に硬化体が膨張する傾
向がある。

【００３０】Ｃ₁₂Ａ₇は、混練り水中のｐＨを上昇さ
せ、金属アルミニウムからの水素ガス発生を助長するの
で、本発明のアルミナセメント中に含有されるのは好ま
しくない。

【００３１】アルミナセメントスラリー中での好ましい
ｐＨは11.5以下であり、これより大きいと不定形耐火物
に配合した際、金属アルミニウムの発泡による硬化体の
膨れが大きくなり、体積安定性が悪くなり、クラックも
発生しやすくなる傾向があり、さらには、30℃以上のよ
うな夏場の高温雰囲気での施工時に流動性と可使時間の
確保が困難になる傾向がある。

【００３２】また、マグネシア等の塩基性骨材を配合し
た不定形耐火物においては、スラリーのｐＨが高くなる
と消化が発生し、乾燥時、硬化体にクラックが生じた
り、破壊するため好ましくない。より好ましいスラリー
のｐＨは、接水後、10分間経過した時のｐＨが11.5以下
であるものが好ましい。

【００３３】このスラリーのｐＨは、ガラス膜イオン電
極を使用した通常のｐＨメーターにより測定することが
可能であって、本発明でいうスラリーのｐＨとは、20℃
の恒温室において、あらかじめ20℃に調整したイオン交
換水100mlをスターラーで撹拌しながら、アルミナセメ
ント10ｇを加えて測定したものである。

【００３４】本発明で使用するクリンカーの化学成分比
は、CaO25〜33重量％、Al₂O₃75〜67重量％の成分の範囲
のものであり、特に、CaO27〜32重量％、Al₂O₃73〜68重
量％の範囲で、ＣＡとＣＡ₂の鉱物組成比が前述の範囲
であることが好ましい。

【００３５】本発明のアルミナセメント組成物には、目
的とするＣＡやＣＡ₂の他に、原料に起因するα−Al₂O₃
や不純物から生成する２CaO・Al₂O₃・SiO₂、CaO・Ti
O₂、及び４CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃等の不純物を含有してい
るものも使用可能であるが、アルミナセメント中の不純
物は少ない方が好ましく、SiO₂が0.5重量％以下、TiO₂
が0.5重量％以下、及びFe₂O₃が0.5重量％以下であるこ
とが好ましく、特に、イグロス、CaO、及びAl₂O₃以外の
化学成分は、各成分とも0.1重量％以下で、より少ない
ものが好ましい。これら不純物が多いと不定形耐火物に
使用した際、高温での硬化体の体積変化が大きくなり、
またスラグなどへの耐食性が低下するため好ましくな
い。

【００３６】また、アルミナセメントの特性を損なわな
い範囲で、未反応の、CaOやAl₂O₃を少量含有していても
良い。未反応のCaOは２重量％以下が、また、未反応のA
l₂O₃は10重量％以下程度が好ましく、CaOが1.0重量％以
下、Al₂O₃が5.0重量％がより好ましい。

【００３７】未反応原料がクリンカー中に存在すると、
混練り時にCaイオンが溶出したり、フィラーとして存在
することで、流動性が悪化したり、可使時間が短縮化し
たりして、硬化が早くなったり、強度発現性の低下や高
温下での体積安定性が悪くなる傾向がある。

【００３８】クリンカーが、これらの鉱物組成と化学成
分の範囲を外れると、金属アルミニウム等の爆裂防止材
を配合した不定形耐火物の硬度と発泡のタイミングが合
わずに硬化体が膨張しやすく、マグネシア等の塩基性骨
材を配合した不定形耐火物においては、流動性や可使時
間の確保が困難で、乾燥時に骨材の消化による亀裂が発
生しやすくなる。

【００３９】また、溶融法で本発明品を製造する場合、
Al₂O₃／CaOのモル比が2.0〜6.0の範囲内であり、溶融後
得られる鉱物組成がＣＡ−ＣＡ₂組成であることが重要
であって、溶融法ではＣＡとＣＡ₂の鉱物組成の成分比
が熱力学的に決定されるため、CaOが21.5〜35.4重量％
で、Al₂O₃が78.5〜64.6重量％になるように原料を配合
することが好ましく、CaOが25.0〜33.0重量％で、Al₂O₃
が75.0〜67.0重量％の成分比になるように原料を配合す
ることがより好ましい。

【００４０】配合した原料を、電気炉や平炉などの溶融
装置によって、1,500℃以上、より好ましくは1,700℃以
上の高温で溶融後、高圧空気や水に接触させて冷却した
クリンカーとするのが好ましい。

【００４１】本発明においては、目的の鉱物組成になる
ように、ＣＡとＣＡ₂からなる組成を一度に合成した
り、あるいは、ＣＡやＣＡ₂を所定の配合比で混合した
り、組成比の異なるＣＡとＣＡ₂からなるクリンカーを
目的の鉱物組成比になるように組み合わせても良い。

【００４２】これらクリンカーの混合は、クリンカー同
士を混合後、粉砕しても良く、あるいはまた、各々粉砕
したものを混合しても良く、特に目的の鉱物組成比にす
る手段は制限されるものではない。

【００４３】クリンカーの粉砕機としては、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、及び振動ミル等が使用可能である。

【００４４】クリンカーのブレーン比表面積は、アルミ
ナセメントの重要特性である、流動性、硬化性、及び強
度発現性に関連するため、目的特性を得るためには重要
な管理ポイントであって、粉砕したクリンカーの粒度
は、ブレーン法による比表面積で、3,000cm²/g以上が好
ましく、4,000cm²/g以上がより好ましく、4,500〜8,000
cm²/gが最も好ましい。3,000cm²/g未満では強度が低下
し、流動性が低下する可能性がある。

【００４５】また、平均粒子径としては、10μ以下に微
粉砕したものが流動性と高温での可使時間に優れるため
好ましく、１〜７μがより好ましい。ここでいう平均粒
子径とは、レーザー回折法やレーザー散乱法、あるいは
沈降天秤法等の一般に使用されている粒度分布測定機に
よる粒度測定結果の値であって、50％平均径である。

【００４６】本発明で使用するα−Al₂O₃とは、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で焼成して得られる精製アル
ミナであって、Al₂O₃を90重量％以上含有する高純度ア
ルミナである。一般には、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
ものである。本発明において、α−Al₂O₃は、本発明の
アルミナセメント組成物を不定形耐火物に使用した際、
高耐火性、高温強度発現性、及び体積安定性を付与する
ために有効である。また、配合するα−Al₂O₃の種類に
よって、アルミナセメント組成物の特性が大きく変わる
ため、α−Al₂O₃の選択は重要である。

【００４７】特に、本発明においては、組み合わせるク
リンカーとの相互作用によって、初めて従来品に無い特
性を発揮できるものであり、組み合わせるα−Al₂O
₃は、粉砕前の一次粒子径が平均粒子径(Dp50)で、40〜1
00μ程度のものであって、焼成度は、ＢＥＴ法による比
表面積で0.5〜100m²/gの範囲のものが好ましい。通常、
この一次粒子径は、バイヤープロセスにおける水酸化ア
ルミニウムの析出速度に関連し、析出速度を遅くすると
大径のものが得られ、逆に早くすると小径のものが得ら
れる。焼成度は、比表面積が大きいものほど軽焼タイプ
のアルミナであることを示し、高温下で使用した際、焼
結性に優れるが収縮が大きくなる欠点も有する。本発明
では、α−Al₂O₃の一次粒子径が30〜60μで、アルミナ
の焼成度が、ＢＥＴ法の比表面積が２〜10m²/gであるこ
とが好ましく、40〜50μで、６〜８m²/gの範囲のものが
より好ましい。焼成度は、比表面積が大きいものほど軽
焼タイプのアルミナであることを示し、高温下で使用し
た際、焼結性に優れるが収縮が大きくなる欠点も有す
る。比表面積が大きいとアルミナセメント組成物にした
際の流動性が低下し、逆に小さいと流動性が向上する傾
向を示す。また、比表面積が大きいと不定形耐火物に配
合した際、高温での焼結性は向上するものの、過焼結に
より、耐スポーリング性が低下し、収縮も大きくなる傾
向を示す。比表面積が小さいアルミナを配合したもの
は、逆の傾向を示す。このため、本発明に配合するアル
ミナの選択は、アルミナセメント組成物の特性を大きく
左右するため、慎重に行うべきであり、不定形耐火物に
配合した際の要求品質に応じて、適宜決定すべきもので
あるが、流動性、硬化性、強度発現性、収縮率、及び耐
スポーリング性の面から、一次粒子径が30〜60μであ
り、焼成度がＢＥＴ法の比表面積で２〜10m²/gのアルミ
ナの使用が好ましい。

【００４８】またα−Al₂O₃の純度は、通常のバイヤー
プロセスによって製造されたアルミナであれば、Al₂O₃9
8重量％程度以上の純度の確保が可能である。本発明で
は、Al₂O₃の純度は高いことにこしたことはないが、98
重量％以上あれば十分である。本発明に使用する場合、
Al₂O₃純度の他に不純物としてのNa₂O量が問題であっ
て、Na₂Oが多いとアルミナセメント組成物にした際、流
動性が低下したり、耐火性が低下したり、高温で収縮し
たりする場合があるため、Na₂O量は少ない方が好まし
く、0.5重量％以下が好ましく、0.35重量％以下の低ナ
トリウムタイプのものがより好ましい。

【００４９】本発明においては、このα−Al₂O₃とクリ
ンカーとを配合し、粉砕機で混合粉砕するか、α−Al₂O
₃を単独でアルミナセメント相当の粒度まで粉砕後、ク
リンカー粉砕物と混合することも可能である。α−Al₂O
₃を単独で粉砕する場合は、Dp50が１〜10μ程度まで粉
砕することが好ましい。本発明では、α−Al₂O₃をクリ
ンカーと混合粉砕した方がセメント粒子との馴染みが良
く、またアルミナセメント組成物中に均一に混合される
ため、不定形耐火物に使用した際、硬化体組織が均一に
なり、耐食性が向上する傾向がある。

【００５０】クリンカーとα−Al₂O₃の配合割合は、ク
リンカー70〜50重量部に対し、α−Al₂O₃30〜50重量部
であり、クリンカー65〜55重量部に対し、α−Al₂O₃35
〜45重量部が好ましい。α−Al₂O₃の配合量を増加させ
ると、耐火性や高温での焼結強度は増加するが、養生強
度や乾燥強度が低下し、流動性も低下する傾向がある。
特に好ましくは、配合するクリンカーの成分組成との兼
ね合いがあるが、α−Al ₂O₃を配合した段階での成分比
がCaO25〜15重量％、Al₂O₃75〜85重量％の割合になるよ
うに調合することが重要である。特に、本発明において
は、CaO22〜16重量％、Al₂O₃78〜84重量％、及び残部は
イグロスと不純物の範囲になるように調合したものが、
流動性が良好で、高強度が得られることから好ましい。
特に、マグネシア質骨材を配合した不定形耐火物に使用
した場合、アルミナセメント組成物中のα−Al₂O₃が多
いと、高温下でマグネシアと反応し、マグネシアスピネ
ルを生成する過程において体積膨張する傾向を示すた
め、アルミナセメント中のα−Al₂O₃が80重量％を越え
るように多量に配合することは、目的とする不定形耐火
物の配合骨材の種類と添加量によっては好ましくない。
なお、アルミナセメント組成物を使用する不定形耐火物
の目的特性によって、この成分範囲に捕らわれる必要が
なく、流動的に配合割合を変えることも可能である。

【００５１】本発明で使用するカルボン酸類とは、カル
ボン酸又はそのアルカリ塩である。ここで、カルボン酸
とは、オキシカルボン酸であって、具体的には、クエン
酸、酒石酸、コハク酸、乳酸、及びグルコン酸等が挙げ
られる。またカルボン酸のアルカリ塩としては、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
る。これらのうち、クエン酸又はそのアルカリ塩、中で
もクエン酸ナトリウムやクエン酸カリウムの使用が好ま
しい。カルボン酸類の粒度は、セメントと混和した際、
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、特に、200メッシュ以下が好ましい。カルボ
ン酸類の純度は、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カルボン酸類の使用が可能
であって、目的とするカルボン酸類の純度が80重量％程
度以上のものの使用が好ましい。中でも、不純物として
硫酸塩が0.05重量％以下のクエン酸又はその塩や、20℃
における１重量％濃度の水溶液のｐＨが７〜10の範囲の
クエン酸又はその塩を使用することは、可使時間に優れ
るためより好ましい。

【００５２】本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩とし
ては、無機炭酸塩のいずれのものも使用可能であるが、
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、
及び炭酸水素カリウム等の炭酸アルカリ金属塩の使用が
好ましく、その含水塩や無水塩のいずれの使用も可能で
ある。これらのうち、炭酸ナトリウムの使用が好まし
く、JIS K 1201、JIS K 8624、及びJIS K 8625で規定さ
れる炭酸ナトリウムを使用することが可能である。アル
カリ金属炭酸塩の粒度は、セメントと混和した際、水に
溶解しやすいように、細かいもの程好ましく、100メッ
シュ以下、特に、200メッシュ以下がより好ましい。ア
ルカリ金属炭酸塩の純度は、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アルカリ金属炭酸
塩の使用が可能であって、目的とする炭酸塩の純度が80
重量％程度以上のものの使用が好ましい。

【００５３】本発明で使用するホウ酸類とは、ホウ酸や
そのアルカリ塩である。ここで、ホウ酸とは、別名ボー
ル酸、正ホウ酸、又はオルソホウ酸と呼ばれるもので、
H₃BO₄で表され、ピロホウ酸、テトラホウ酸、及びメタ
ホウ酸を含有するものである。ホウ酸の製造方法は、特
に限定されるものではないが、通常、ホウ酸の原鉱石に
硫酸を加えて加熱分解し、ホウ酸を遊離させて分離抽出
後、精製して得られる。ホウ酸のアルカリ塩としては、
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、そのうち、ナトリウム塩又はカリウム塩の使用が
好ましく、その含水化合物や無水化合物のいずれの使用
も可能である。ホウ酸類の粒度は、セメントに混和した
際、水に溶解しやすいように小さい程好ましい。また、
ホウ酸類の純度は、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ホウ酸の使用が可能であっ
て、ホウ酸中のBO₄分が80重量％以上のものの使用が好
ましい。

【００５４】本発明では、上記カルボン酸類、アルカリ
金属炭酸塩、及びホウ酸類からなる添加剤を配合する。

【００５５】添加剤中の各成分の配合割合は、アルミナ
セメント組成物によって適宜選択すべきものであるが、
流動性、硬化性、及び強度発現性のバランスが確保でき
る面から、カルボン酸類100重量部、アルカリ金属炭酸
塩40〜60重量部、及びホウ酸類10〜20重量部であり、カ
ルボン酸類100重量部、アルカリ金属炭酸塩45〜55重量
部、及びホウ酸類13〜18重量部が好ましい。

【００５６】特に、カルボン酸類としては、クエン酸及
び／又はクエン酸ナトリウム、アルカリ金属炭酸塩とし
ては、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウム、ホウ酸
類としては、ホウ酸ナトリウム及び／又はホウ酸カリウ
ムを配合したものが、アルミナセメント組成物として、
流動性や可使時間に優れ、強度発現性も良好なため好ま
しい。

【００５７】これら添加剤は、クリンカーとα−Al₂O₃
からなる混合物100重量部に対して、添加剤の合計量が
0.8〜2.0重量部になるように配合するのが好ましく、特
に、添加剤1.0〜1.6重量部の範囲のものが、硬化遅延が
少なく、高流動性が確保できるため好ましい。

【００５８】本発明における添加剤の配合方法は、特に
規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、あらかじめ粉砕したクリンカーと、Ｖ型
ブレンダー、コーンブレンダー、ナウタミキサー、パン
型ミキサー、及びオムニミキサー等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
ラーミル等の粉砕機で混合粉砕することが可能である。

【００５９】デキストリンや澱粉等の糖類などを硬化遅
延剤として、また、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、及び水酸化リチウム等の水酸化ア
ルカリ、並びに、塩化リチウム、炭酸リチウム、及びク
エン酸リチウム等のリチウム化合物等を硬化促進剤とし
て必要に応じて配合することが可能である。本発明のア
ルミナセメント組成物は、ＣＡ₂の含有により低温条件
下で硬化が遅延する傾向を示すため、硬化促進剤として
リチウム化合物を添加するのが好ましい。

【００６０】本発明で使用するリチウム化合物として
は、水酸化リチウム、塩化リチウム、炭酸リチウム、ク
エン酸リチウム、硝酸リチウム、及びフッ化リチウム等
が挙げられる。これらリチウム化合物の中では、炭酸リ
チウムが硬化促進効果とハンドリングの面で優れ、最も
好適である。

【００６１】本発明のアルミナセメント組成物に対する
これら硬化促進剤の添加量は、目的とする不定形耐火物
の硬化特性にもよるが、通常、アルミナセメント組成物
100重量部に対し、硬化促進剤2.0重量部以下が好まし
く、0.001〜1.0重量部がより好ましい。本発明における
硬化促進剤の添加は、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の硬化が、一般的には、24時間
を越えるような場合に添加する必要があり、施工温度が
25℃以下のような場合には添加することが好ましい。

【００６２】本発明のアルミナセメント組成物は、ＩＣ
Ｐ、ＩＣＰＡ、ＧＣ−ＭＳ、Ｃ¹³−ＮＭＲ、ＨＰＬＣ、
ＦＴ−ＩＲ等の機器分析やキレート分析、放射化分析法
等で種類と量比を特定化することが可能である。

【００６３】本発明でいう耐火骨材とは、通常、不定形
耐火物に使用されている耐火骨材が使用可能であって、
具体的には、電融マグネシア、溶融マグネシア、焼結マ
グネシア、天然マグネシア、易焼結マグネシア、及び軽
焼マグネシア等のマグネシア、溶融スピネルや焼結スピ
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、易焼結アルミナ、及び軽焼アルミナ等のアルミ
ナ、シリカヒュームやコロイダルシリカなどの超微粉、
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、煉瓦葛、陶器葛、
窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素、並びに、窒化珪素鉄
等が使用可能である。特に本発明で使用する不定形耐火
物においては、耐食性、耐久性、及び耐火性の面から、
マグネシア、マグネシアスピネル、アルミナ、及び超微
粉の中から選ばれた一種又は二種以上の耐火骨材の使用
が好ましい。

【００６４】ここで、マグネシアとは、海水法により海
水から抽出されたMg(OH)₂、炭酸マグネシア、天然MgO
(マグネサイト)又は天然炭酸マグシアをロータリーキル
ン等で焼成して得られる焼結MgOクリンカー及び／又はM
gOクリンカーを電気炉等で溶融して得られる電融MgOク
リンカーとしたものを、所定のサイズに粉砕、篩い分け
したものであって、MgOとしての純度が80重量％以上の
ものが不定形耐火物に使用した際、耐食性に優れるため
好ましく、SiO₂やTiO₂などの不純物が少ないものが好ま
しい。

【００６５】また本発明でいうマグネシアスピネルと
は、水酸化マグネシウムや仮焼マグネシアなどのMgO源
と、水酸化アルミニウムや仮焼アルミナ等のAl₂O₃源
を、所定の割合になるように調合し、ロータリーキルン
等の焼成装置を用いて、約1,800〜1,900℃の温度で反応
・焼結させてマグネシアスピネルクリンカーとしたも
の、及び／又は、電気炉等の溶融装置にて溶融した溶融
マグネシアスピネルを、所定のサイズに粉砕、篩い分け
したものである。

【００６６】本発明でいうアルミナとは、水酸化アルミ
ニウム、仮焼アルミナ等のAl₂O₃源を、ロータリーキル
ン等の焼成装置や電気炉等の溶融装置によって、焼結・
溶融したものを、所定のサイズに粉砕、篩い分けしたも
のであって、鉱物組成としては、α−Al₂O₃やβ−Al₂O₃
などと示される酸化アルミニウムの形態のものであり、
焼結アルミナ、仮焼アルミナ、及び易焼結アルミナ等と
呼ばれるものであって、通常、Al₂O₃を90重量％以上含
有するα−Al₂O₃の使用が最も好ましい。

【００６７】本発明でいう超微粉とは、粒径10μ以下の
粒子が80重量％以上占める耐火性微粉であって、例え
ば、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である。特に本
発明においては、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超微粉が好ましく、平均粒子径が
１μ以下であって、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、高強度を有するため好適である。特に、シリカヒ
ューム等のように粒子表面にイオン吸着性の官能基を持
った活性微粒子は、マグネシア等のような消化しやすい
骨材を配合する不定形耐火物においては、充填性向上や
焼結性向上の他、骨材の消化を防止する面から併用する
ことが好ましい。

【００６８】本発明のアルミナセメント組成物を不定形
耐火物に使用する場合、不定形耐火物の構成原料の配合
割合は、目的とする施工場所によって適宜決定すべきも
のであるが、本発明のアルミナセメント組成物0.5〜50
重量部に対し、耐火骨材99.5〜50重量部の範囲であるこ
とが好ましい。特に、耐食性と強度発現性の面からアル
ミナセメント組成物２〜15重量部と耐火骨材98〜85重量
部の配合が好ましく、耐火骨材としては、スラグ浸透抑
制の面から、マグネシアとアルミナの組み合わせや、マ
グネシアスピネルとアルミナの組み合わせが好ましい。
特に好ましい範囲は、アルミナセメント組成物２〜15重
量部、粒径１mm以下のマグネシア５〜20重量部、残部が
粒径１〜10mmの電融アルミナ及び／又は焼結アルミナ、
並びに、アルミナセメント組成物２〜15重量部、粒径１
mm以下のマグネシアスピネル５〜20重量部、残部が粒径
１〜10mmの電融アルミナ及び／又は焼結アルミナを主体
として構成されるものが、取り鍋材などの耐食性を要求
される場所に好ましい。

【００６９】本発明のアルミナセメント組成物を使用し
た不定形耐火物の製造方法は、特に規定される物では無
いが、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、ナウタミキサー、パン型ミキサー、
及びオムニミキサー等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。

【００７０】さらに、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には、硬化体乾燥時の爆裂防止
の目的で、アルカリ水と反応し水素ガスを発生し気泡を
生成する金属アルミニウムや金属マグネシウムなどや、
加熱時に気孔を形成する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等の有
機繊維、加熱時に収縮することで気孔を形成する乳酸ア
ルミニウム等の塩基性コロイド、窒素ガス発生分解繊
維、並びに、キノンやグルカン構造を有するフミン酸類
等の爆裂防止材を必要に応じて配合することができる。

【００７１】これら爆裂防止材の中で金属アルミニウム
と有機繊維の使用が一般的であるが、金属アルミニウム
を配合した不定形耐火物は、水素ガス発生に伴う気泡の
生成により硬化体が膨張したり、発生した水素ガスによ
り爆発する危険性を持っている。特に硬化体の膨張が問
題であり、水素ガスの発生タイミングが遅いとクラック
が入ったり、異常膨張が生じる可能性がある。有機繊維
では水素ガス発生などの化学反応を伴わないが、耐爆裂
性を向上させるために多量に添加すると流動性が低下す
るので、一定量の流動性を確保しようとすると添加水量
が増加し、強度が低下したり、高温での収縮が大きくな
ったり、硬化体がポーラスになり耐食性が低下するなど
の課題があった。また、塩基性コロイドは材料選定が重
要であって、アルミナセメント系の結合材とは相性が良
くなく、耐爆裂防止効果が不十分になる等の課題があっ
た。これら爆裂防止材はお互いの欠点をカバーし、効果
を助長することもあるので、併用することも可能であ
る。特に本発明のアルミナセメント組成物は、金属アル
ミニウムを配合した不定形耐火物の施工後の体積膨張を
抑制できるため、短時間乾燥が要求される場所やバーナ
ーフレームが直接当たるような乾燥に厳しい場所に施工
することができる。

【００７２】本発明で使用する金属アルミニウムとは、
金属アルミニウムの内、ガスアトマイズ法、回転アトマ
イズ法、又は真空アトマイズ法等の製造方法により、純
アルミニウム粉やアルミ合金粉を微粒化したものであっ
て、アトマイズアルミと呼ばれるもので、500μ以下の
粒度のものが発泡のタイミングと爆裂防止効果に優れて
いるため好ましい。一般に、不定形耐火物の目的特性に
応じて粒度、添加量、及び銘柄は適宜選定する必要があ
るが、通常、不定形耐火物100重量部に対して、0.1〜1.
0％添加でき、0.2〜0.6％程度添加するのが好ましい。
アルミ合金粉としてはシリカやマグネシウムを含有した
合金粉末がある。金属アルミニウムの粒子表面が酸化さ
れていないフレークアルミと呼ばれているリーフィング
アルミやノンリーフィングアルミ等は、アルミナセメン
トと一緒に混練りした際、アルカリ水によって急激に発
泡を開始するため不定形耐火物への配合は好ましくな
い。組み合わせるアルミナセメントのスラリーｐＨが高
アルカリであると金属アルミニウムの発泡は施工後短時
間で始まり、また、ｐＨが低いと比較的水素ガスの発生
タイミングが遅い傾向を示す。

【００７３】本発明のアルミナセメント組成物を使用す
るには、混練りした不定形耐火物の凝集強度の発現と水
素ガスの発生タイミングが重要であって、凝集強度の発
現が水素ガス発生時期より遅いと硬化体が大きく膨張
し、逆に凝集強度の発現が早すぎると水素ガスの発生に
より硬化体にクラックが発生するなどの課題が生じる。
この凝集強度の発現と水素ガスの発生タイミングの兼ね
合いは、配合する金属アルミニウムの銘柄や粒度、添加
量、及び施工温度の影響を受けやすく、最適配合組成を
適宜決定する必要がある。従来のアルミナセメント組成
物ではいかに条件を設定してもマグネシア質骨材を含有
した不定形耐火物においては、高温での流動性と可使時
間を確保することは難しく、また、金属アルミニウムを
添加した不定形耐火物においては、打設後の体積膨張や
クラック発生を防止することはできなかった。

【００７４】本発明のアルミナセメント組成物は、低温
施工時に硬化が遅延しやすい傾向を示すため、不定形耐
火物を製造する際、硬化促進剤を添加したり、耐爆裂性
の向上と金属アルミニウムの水和発熱反応を利用して、
アルミナセメントの水硬性反応を促進させることが好ま
しい。

【００７５】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに説明す
る。

【００７６】実施例１ Al₂O₃源として仮焼アルミナを、CaO源として石灰石粉
を、所定の割合で配合した原料を、1,400〜1,600℃で焼
成後、放冷してクリンカーを製造した。このクリンカー
とα−Al₂O₃を、アルミナセメント組成物中のCaO量が約
18重量％になるように配合して、これをボールミルで、
平均粒子径が10μ以下になるように粉砕した後、この混
合物100重量部と、添加剤ａであるクエン酸ナトリウム1
00重量部、添加剤ｂである炭酸ナトリウム50重量部、及
び添加剤ｃであるホウ砂15重量部からなる添加剤1.5重
量部とを配合してアルミナセメント組成物を製造した。
このアルミナセメント組成物10重量部と、焼結アルミナ
80重量部と、焼結マグネシア10重量部、シリカヒューム
1.0重量部、アトマイズアルミ0.5重量部、及び水6.5重
量部を添加し、モルタルミキサーで、３分間混練りして
不定形耐火物を得た。この不定形耐火物について、以下
の項目の測定をした。結果を表１に示す。なお、材料の
混練りから養生は、30℃恒温室内で行った。

【００７７】＜使用材料＞ Al₂O₃源 ：仮焼アルミナ、比表面積５m²/g CaO源 ：石灰石粉、100メッシュ下、CaCO₃純度98％ クリンカーＡ：CaO20重量％、Al₂O₃80重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝15.0 クリンカーＢ：CaO25重量％、Al₂O₃75重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝1.7 クリンカーＣ：CaO28重量％、Al₂O₃72重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝1.5 クリンカーＤ：CaO30重量％、Al₂O₃70重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝1.2 クリンカーＥ：CaO33重量％、Al₂O₃67重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝0.5 クリンカーＦ：CaO35重量％、Al₂O₃65重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝0.1 クリンカーＧ：CaO36重量％、Al₂O₃74重量％、Ｃ₁₂Ａ₇
／ＣＡ＝1.0 クリンカーＨ：CaO30重量％、Al₂O₃70重量％、Ｃ₁₂Ａ₇
／ＣＡ₂＝0.3 クリンカーＩ：CaO25重量％、Al₂O₃75重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝４ クリンカーＪ：CaO30重量％、Al₂O₃70重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝0.５ クリンカーＫ：CaO33重量％、Al₂O₃67重量％、ＣＡ₂／
ＣＡ＝0.１５ α−Al₂O₃：比表面積６m²/g、平均粒子径50μ 添加剤ａ ：クエン酸ナトリウム、石津製薬社製試薬 添加剤ｂ ：炭酸ナトリウム、石津製薬社製試薬 添加剤ｃ ：ホウ砂、石津製薬社製試薬 焼結アルミナ：内外セラミック社製商品名「アルミナイ
トＡ37」 粒度５〜１mm品35重量部と１mm下品45重量部の混合品 焼結マグネシア：宇部化学社製、200メッシュ下 シリカヒューム：エルケム社製 アトマイズアルミ：東洋アルミ社製商品名「ＡＣ１００
３」 市販品Ｓ ：電気化学工業社製アルミナセメント商品名
「ハイアルミナセメントスーパー」 市販品S-2 ：電気化学工業社製アルミナセメント商品名
「ハイアルミナセメントスーパー２」

【００７８】＜物性の測定方法＞ 化学成分 ：CaOとAl₂O₃はJIS R 2522に準じて分析 鉱物組成 ：リガク社製Ｘ線回折分析装置「ＲＡＤIIＢ」
による回折強度比 ｄ値、ＣＡ＝4.67Å、ＣＡ₂＝4.45Å、Ｃ₁₂Ａ₇＝4.89
Å、α−Al₂O₃＝2.55の回折線の強度 平均粒子径：島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定
機「SALD1000型」使用 スラリーｐＨ：ガラス膜イオン電極を使用した通常のｐ
Ｈメーターにより、20℃恒温室において、あらかじめ20
℃に調整したイオン交換水100mlとアルミナセメント10
ｇを秤量し、スターラーで10分間撹拌した時のｐＨ値を
測定 流動性 ：３分間混練り後、30分放置した混練り物を
用いて、フローテーブルにより15回タップした後の広が
り径を、JIS R 2521に準じて測定 可使時間 ：作製した不定形耐火物をビニール袋に移し
取り、流動性が無くなるまでにかかった時間 硬化時間 ：作製した不定形耐火物500ｇをポリビーカ
ーに移し取り、白金測温抵抗体と打点記録計によって、
注水から水和発熱のピークまでにかかった時間 養生強度 ：作製した不定形耐火物を４×４×16cmの型
枠に突き棒でスタンピングしながら打設し、表面をセメ
ントナイフで平に整えた後、24時間養生後の圧縮強度を
油圧測定機にて測定 乾燥強度 ：養生後の硬化体試片を110℃で24時間乾燥
後、室温まで放冷し、圧縮強度を油圧測定機にて測定 焼成強度 ：乾燥後の硬化体試片をシリコニット電気炉
に入れ、５℃／分の昇温速度で、800℃まで昇温後、２
時間保持し、室温まで放冷し、圧縮強度を油圧測定機に
て測定 硬化体の膨れ：混練り物をφ90×122mmのビーカーに移
し取り、上面を平滑にし、24時間放置した後のビーカー
上面からの膨れ厚さを測定 耐爆裂性 ：φ55×Ｈ50mmの円筒形の型に流し込み後、
所定の温度で24時間養生した硬化体を1,000℃に昇温し
たシリコニット電気炉内に入れ、爆裂の有無を観察

【００７９】

【表１】

【００８０】表１に示すように、本発明のアルミナセメ
ント組成物を配合した不定形耐火物は、比較例に比べて
流動性と可使時間が確保でき、適度な硬化時間と高強度
が得られ、施工体の膨れも少ないものであった。

【００８１】実施例２ クリンカーＣを用い、クリンカーとα−Al₂O₃の量を表
２に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行
った。結果を表２に併記する。

【００８２】

【表２】

【００８３】実施例３ クリンカーＤ60重量部とα−Al₂O₃40重量部からなる混
合物100重量部に対して、表３に示すように配合した添
加剤を1.5重量部配合したこと以外は実施例１と同様に
行った。結果を表３に併記する。

【００８４】

【表３】

【００８５】実施例４ 表４に示すように添加剤の種類を変化したこと以外は実
施例３と同様に行った。結果を表４に併記する。

【００８６】＜使用材料＞ 添加剤ｄ ：クエン酸、石津製薬社製試薬 添加剤ｅ ：酒石酸、石津製薬社製試薬 添加剤ｆ ：酒石酸ナトリウム、石津製薬社製試薬 添加剤ｇ ：グルコン酸、石津製薬社製試薬 添加剤ｈ ：グルコン酸ナトリウム、石津製薬社製試薬 添加剤ｉ ：炭酸カリウム、石津製薬社製試薬 添加剤ｊ ：ホウ酸、石津製薬社製試薬 添加剤ｋ ：ホウ酸カリウム、石津製薬社製試薬

【００８７】

【表４】

【００８８】実施例５ 添加剤ａであるクエン酸ナトリウム100重量部、添加剤
ｂである炭酸ナトリウム50重量部、及び添加剤ｃである
ホウ砂15重量部からなる添加剤の量を表５に示すように
変化したこと以外は実施例３と同様に行った。結果を表
５に併記する。

【００８９】

【表５】

【００９０】実施例６ クリンカーＣ65重量部とα−Al₂O₃35重量部からなる混
合物100重量部と、添加剤ａであるクエン酸ナトリウム1
00重量部、添加剤ｂである炭酸ナトリウム50重量部、及
び添加剤ｃであるホウ砂15重量部からなる添加剤1.2重
量部とを配合してアルミナセメント組成物を製造し、さ
らに、表６に示すようにリチウム化合物を配合し、雰囲
気温度を10℃にしたこと以外は実施例１と同様に行っ
た。結果を表６に併記する。

【００９１】＜使用材料＞ リチウム化合物イ：炭酸リチウム、石津製薬社製試薬 リチウム化合物ロ：塩化リチウム、石津製薬社製試薬 リチウム化合物ハ：水酸化リチウム、石津製薬社製試薬 リチウム化合物ニ：クエン酸リチウム、石津製薬社製試
薬

【００９２】

【表６】

【００９３】表６に示すように、本発明のアルミナセメ
ント組成物を配合した不定形耐火物は、流動性と可使時
間が確保でき、適度な硬化時間と高強度が得られ、硬化
体の膨れも少なく、低温での硬化遅延が少ないものであ
った。

【００９４】

【発明の効果】本発明のアルミナセメント組成物は、ア
ルミナセメント組成物と、マグネシア、スグネシアスピ
ネル、電融アルミナ、及び焼結アルミナなどの耐火骨
材、及び／又は、爆裂防止材として金属アルミニウム等
の発泡材とを含有してなる不定形耐火物において、従来
のアルミナセメント組成物に比べて硬化体の膨張が少な
く、体積安定性に優れ、高流動性、高強度発現性、高耐
食性、耐摩耗性、及び耐スポーリング性等の特徴を有す
るものであって、アルミナセメントが使用されている高
炉や電気炉を中心とした鉄鋼分野を始め、焼却炉、セメ
ントキルン、及び化学プラントに、また、各種耐火材や
耐食材として使用できる。

【００９５】耐火物分野においては、これまでアルミナ
セメントが使用されてきた、高炉や電気炉などの炉周辺
に使用する、吹き付け材、圧入材、及び樋材等の不定形
耐火物や、混銑車、トピード、タンディッシュ、取り
鍋、及びランス材、均熱炉、加熱炉、及びコークス炉等
の製銑設備や製鋼設備、並びに、セメントキルン関連設
備等に使用される不定形耐火物はもちろんのこと、転炉
や特殊精錬鍋など、塩基性骨材を使用することにより、
従来のアルミナセメントを配合した不定形耐火物では施
工時の流動性や硬化後の体積安定性や耐爆裂性などの問
題のために施工が困難であった部位の不定形化が可能に
なる。

【００９６】金属アルミニウムなどの発泡材を含有した
不定形耐火物に使用した際、発泡に伴う硬化体の膨れが
少なく、体積安定性に優れるばかりでなく、マグネシア
などの塩基性骨材を配合した際に高流動性が確保でき、
高強度が得られるものである。

【００９７】このため、不定形耐火物と定型煉瓦を組み
合わせるなどの場合のように体積安定性と硬化体乾燥時
の耐爆裂性を重要視するような、例えば、高炉取り鍋
材、電気炉取り鍋材、タンディッシュ、及び樋材等の不
定形耐火物に配合した際、従来品に無い施工安定性と高
耐用性が得られる。

【００９８】また、耐火物分野のみならず、高強度発現
性、高流動性、高耐食性、及び耐摩耗性が要求される化
学プラントのライニングや耐食材料として使用できる。
本発明品を使用したライニング材は、高耐火性、高強度
発現性、耐摩耗性、及び高耐食性が得られるため、石油
精製設備等の耐食材、耐摩耗材、及び耐火材として使用
できるばかりでなく、水硬性セラミックス、触媒担体、
及び耐食建材等に使用できる。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−61843（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−61844（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−81995（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83543（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51457（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−102617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−80120（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−65347（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 28/06 C04B 7/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱物組成がCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃と
   からなり、化学成分がCaO25〜33重量％で、Al₂O₃75〜67
   重量％であるクリンカー70〜50重量部と、α−Al₂O₃30
   〜50重量部とからなる混合物100重量部と、カルボン酸
   類100重量部、アルカリ金属炭酸塩40〜60重量部、及び
   ホウ酸類10〜20重量部からなる添加剤0.8〜2.0重量部と
   を配合してなるアルミナセメント組成物。