JP3958812B2 - Basic brick for cement kiln - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント焼成キルンの内張り煉瓦として好適な塩基性煉瓦に関し、特に、従来より焼成帯を中心に用いられているマグクロ質煉瓦の代替えとなるセメントコーティング性に優れたセメント焼成キルン用塩基性煉瓦に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、セメントロータリキルンの焼成帯には、高温もしくは超高温焼成マグクロ質煉瓦又はマグネシア−スピネル質煉瓦が使用されていたが、セメントロータリキルンは高稼働率、長期操業を進めており、また、製品品種の多様化により操業条件が益々過酷になっている。一方、環境問題が厳しくなる中、マグクロ質煉瓦中に含まれる有害物質であるクロムが問題視されるようになり、今後その使用が大きく制限される方向にある。
【0003】
この様な流れの中、従来マグクロ質煉瓦が使用されていた焼成帯へのマグネシア−スピネル煉瓦の適用が検討されている。しかし、従来のマグネシア−スピネル質煉瓦は高純度原料を用い、その総フラックス量が1重量%以下に抑えられているため、得られた煉瓦へのセメントのコーティング性が不足し、その結果として、煉瓦が直接フレームや原料に曝されることとなり、その寿命が大きく制限されていた。
【0004】
この様な問題を解決するため、マグネシア−スピネル質煉瓦の改良が検討されている。例えば、特公昭60−34513号公報では、マグネシア−スピネル質煉瓦へ酸化鉄をFe23換算で0.4〜4.6重量%添加してセメントコーティング性を向上させることが開示され、また、特公平7−108803号公報では、酸化鉄をFe23換算で0.5〜5重量%を加え、チタニアを0.5〜5重量%添加することがより有効であると開示されている。また、特開平4−310561号公報では、ライムとシリカを各々1〜3重量%含む電融マグネシアを使用し、マトリックス部にジルコニアを0.5〜10重量%添加することでセメントコーティング性向上とセメント成分の浸透抑制に効果のあることが開示されている。さらに、特開平5−58713号公報では、シリカを20重量%以上含む原料の形でシリカを0.3〜5重量%添加することによりセメントコーティング性が向上することが開示されている。また、ドロマイト質煉瓦の適用が可能であることが、耐火物38、398−401(1986−No.6)に示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
酸化鉄を含むマグネシア−スピネル質煉瓦を長期間使用すると、煉瓦中の酸化鉄が炉内雰囲気や温度の変動によりFe23⇔FeOの酸化還元を繰り返し、結果として煉瓦組織の脆化による組織劣化を生じる。また、マトリックス部にジルコニアを添加すると、ジルコニアの炉内の温度変化に伴う結晶変態の繰り返しにより、組織が酸化鉄添加の場合と同様に劣化が進行する。これらの添加成分は、マトリックス部へ添加されることでその特徴を発現する。
【0006】
ところで、長期間の実炉での操業において、その損耗はセメント成分の浸透が起こりやすい煉瓦のマトリックス部より進行する傾向にある。つまり、最も溶損の進行しやすい部位への低融化成分の添加や組織劣化の原因となる成分を添加することは好ましいことではない。
【0007】
ドロマイト質煉瓦は、操業中には安定したコーティングの生成や耐食性に問題は認められないが、休転時にライム成分の消化により組織の劣化が急速に進行する。したがって、休転の多い稼働条件での使用は出来ない。
【0008】
本発明は、以上のような問題を解決し、コーティング性、耐食性及び耐スポーリング性に優れた耐用寿命を向上させることのできるマグネシア−スピネル質塩基性煉瓦からなるセメント焼成キルン用塩基性煉瓦を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のセメント焼成キルン用塩基性煉瓦は、ライムが0.5〜2重量%、シリカが0.58〜2重量%、酸化鉄がFe23換算で0.2〜1重量%含まれる粒径が0.5mm以上のマグネシア骨材を5〜95重量%使用し、しかも0.5mm未満の原料が、ライムが0.6重量%未満、シリカが0.3重量%未満及び酸化鉄がFe23換算で0.4重量%未満であるマグネシア原料及びスピネル原料を使用してなり、しかもマグネシア成分が50〜90重量%であることを特徴とする
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、セメント成分との反応性が高く、コーティング形成に寄与する成分の存在箇所とその種類と量を規定することにより、コーティング性及びコーティングの維持能力が大きく改善され、煉瓦の寿命延命に大きく影響するという新たな知見を得て本発明を完成するに至ったものである。
【0013】
本発明において、骨材とは原料粒径が0.5mm以上の原料を指し、微粉とは原料粒径が0.5mm未満の原料を指し、微粉で構成される箇所をマトリックスと呼ぶ。
【0014】
マグネシア骨材は、その製造方法により限定されることなく、天然、焼結法又は電融法で製造されたマグネシア骨材が使用できる。マグネシア骨材には、ライムが0.5〜2重量%、シリカが0.58〜2重量%、酸化鉄がFe23換算で0.2〜1重量%含まれる。これは、本発明で限定した含有量範囲に入る単一のマグネシア原料のほか、前記含有量範囲を外れる一種又は二種以上のマグネシア原料を組み合わせたものが前記含有量範囲内であればよい。なお、酸化鉄は、FeO、Fe34、Fe23などの異なる酸化状態の化合物が存在するので、本発明では全ての酸化鉄をFe23に換算した量として示す。ライム、シリカ及び酸化鉄の各量がそれぞれ前記含有量範囲の上限より多くなると、セメントコーティング性は向上するが、低融物の生成量が多くなり骨材の耐食性が低下するので好ましくなく、逆に、前記含有量範囲の下限より少なくなると、低融物の生成量が少なくなり骨材の耐食性が向上するが、目的とするセメントコーティング性は低下するので好ましくない。
【0015】
また、マグネシア骨材は、塩基性煉瓦中に5〜95重量%含有させるものであり、5重量%未満ではセメントコーティング性が低下し、95重量%を超えると、耐食性及び耐スポーリング性が低下する。電融原料の骨材としての使用は、焼結原料に比べ煉瓦の耐熱衝撃性が若干低下するが、熱間強度、耐食性など他の特性が大幅に向上してトータルパフォーマンスが向上するので、電融原料の使用がより好ましい。
【0016】
ライム、シリカ、酸化鉄を含むマグネシア原料は骨材及び微粉の全ての粒度で用いることができる。しかし、マトリックス中のライム、シリカ及び酸化鉄の量が多くなると1200°C以上の高温域での強度が低下する傾向にある。したがって、微粉には本発明の骨材より高純度の原料を使用することがより好ましい。高純度のマグネシア原料とは、ライムが0.6重量%未満、シリカが0.3重量%未満、酸化鉄がFe23換算で0.4重量%未満、より好ましくは0.2重量%未満である。この含有量を外れる一種又は二種以上の成分のマグネシア原料であっても高純度のマグネシア原料と組み合わせたものが限定範囲内であればよい。また、ライムが2重量%以上、シリカが2重量%以上及び酸化鉄がFe23換算で1重量%以上である低純度の原料を微粉で使用することは、高温での機械特性を著しく低下させるので好ましくない。
【0017】
骨材やマトリックスに用いられるスピネル原料として、理論組成のスピネル原料以外にアルミナ成分が40〜90重量%の範囲であるスピネル原料を用いることができ、その製造方法として焼結法や電融法などが利用でき、特に限定されるものではない。骨材に用いる場合、ライムが2重量%以下、シリカが2重量%以下及び酸化鉄がFe23換算で1重量%以下であることが好ましい。この範囲を超えてライム、シリカ、酸化鉄などの成分を多く含む場合は、高温での強度を低下させるため好ましくない。また、スピネル原料がマトリックスに用いられる場合は、ライムが0.6重量%未満、シリカが0.3重量%未満、酸化鉄がFe23換算で0.4重量%未満、より好ましくは0.2重量%未満である条件で用いる。
【0018】
なお、スピネル原料に代えてアルミナ原料を添加し、焼成により煉瓦中のマグネシア成分との反応により煉瓦中でスピネルとすることも可能で、この場合、上述のマトリックスの成分条件によってマトリックスに用いる。
【0019】
鉱物学上のスピネル構造を有する化合物には、各種元素の組み合わせの化合物が存在するが、本発明で言うスピネルは、特に限定しないかぎり、マグネシアとアルミナ成分を主成分として構成されるマグネシアーアルミナスピネル(MgO−Al23)を示す。
【0020】
本発明では煉瓦中のマグネシア成分量が50〜90重量%となるようにマグネシア及びスピネル原料が配合される。マグネシア成分量が90重量%を超えると煉瓦中のスピネル量が少なくなり、結果として耐熱衝撃性が低下する。マグネシア成分量が50重量%未満であると煉瓦中のアルミナ成分量が多くなり耐食性が低下する。
【0021】
本発明の実施例では、マグネシア、アルミナ、ライム、シリカ、酸化鉄以外の不純物成分としてチタニアは、セメントのコーティング性を低下させるため煉瓦中の成分量として0.5重量%未満、また、ジルコニアは組織劣化を避けるために煉瓦中の成分量として0.5重量%未満であることが好ましい。
【0022】
本発明の塩基性煉瓦は、同業者が周知の方法により製造されるものであり、その製造方法は特に限定されるものではない。
【0023】
図1は本発明の塩基性煉瓦の酸化鉄の存在箇所を示す概略図、図2は従来例の塩基性煉瓦の酸化鉄の存在箇所の概略図で、セメントのコーティング性を向上させるには、図1に示すように、骨材1にライム2、シリカ3及び酸化鉄4の各成分が同時に存在することが重要である。酸化鉄成分のみの添加でセメントのコーティング性を向上させようとすれば、その添加量が本発明の数倍以上は必要となり、先に述べたようにFe23⇔FeOの繰り返し変化による組織劣化の影響を避けることができない。また、これら酸化鉄の弊害は、図2の従来例に示すように、マトリックス5中に酸化鉄が存在するために顕在化するので、本発明のように酸化鉄4が骨材1中に存在する場合には問題になりにくい。一方、ライムとシリカのみで同様の効果を得ようとすれば、その必要量が多くなり、結果として耐食性が大幅に低下する。ところが、本発明においては、ライム2、シリカ3及び酸化鉄4の3成分が骨材1中に共存することで、それらの相乗効果により各成分の存在量が少なくても充分なセメントコーティング性を得ることが可能となる。
【0024】
マトリックスでなく骨材でのライム、シリカ及び酸化鉄の各存在量を多くすることで、セメント成分のコーティングが煉瓦の骨材で優先的に進行し、骨材の耐食性はマトリックスより優れているので、マトリックスへセメントコーティング性を向上させる成分を添加させることでセメントのコーティング性を向上させた場合に比べ、セメント成分との反応によるマトリックスの先行の浸食が大幅に抑制される。また、煉瓦面での骨材の煉瓦露出面の面積はマトリックスと比べ広いので、広範囲にわたりよりセメントコーティングを促進する成分が分布する。その結果としてコーティングの形成が促進され煉瓦寿命が延びる。
【0025】
なお、図1では骨材1中のみにライム2、シリカ3及び酸化鉄4が存在するように図示されているが、マトリックス中にライム、シリカ及び酸化鉄が上述の不純物として限定された含有量未満であれば、1000°C以上の高温での機械的強度の低下はない。
【0026】
【実施例】
表1はマグネシア出発原料のライム、シリカ及び酸化鉄のそれぞれの含有量と製造方法を示す。表1の原料A〜は本発明に使用する原料である。
【0027】
【表1】
表2は本発明に使用するマグネシア出発原料のアルミナ、ライム、シリカ及び酸化鉄のそれぞれの含有量と製造方法を示す。
【0028】
【表2】
表3及び表4は本発明の実施例及び比較例の組成について示したものである。
【0029】
【表3】
【表4】
表3及び表4に示した比率で配合した実施例1〜16の組成物を、結合材として塩化マグネシウム水溶液を使用して常温で混練した。その後、230×110×100mmの形状を成形圧200MPaで成形し、焼成温度1750℃で焼成した。
【0030】
実施例17,18は、同一条件で得られた成形体を1600℃で焼成した。
【0031】
なお、実施例13は、マグネシア原料DとG,実施例14,15,17,18は、マグネシア原料DとHをマグネシア骨材として各々1:1の比率で使用した。
【0032】
さらに、実施例15と18はスピネル原料JとKを各々1:1の比率で使用した。
【0033】
比較例1〜3として、原料G〜Iを用いて同一組成となる煉瓦を同一条件で成形し、1750°Cで焼成し製造した。比較例4は比較例2の組成物にべンガラを外掛けで1.3重量%添加した配合を用い得られた。
【0034】
本発明の実施例では、マグネシア、アルミナ、ライム、シリカ及び酸化鉄以外の成分として原料不純物として存在するチタニア、ジルコニアの存在量は、煉瓦として各々0.13重量%以下と0.05重量%以下であつた。
【0035】
表5及び表6は本発明の実施例と比較例とのそれぞれの評価結果を示す。
【0036】
【表5】
【表6】
得られた煉瓦の物性値を測定するとともに、セメント組成物のコーティング性、耐熱衝撃性、耐食性を調査した。セメントコーティング試験は、ポルトランドセメント65重量%、硫酸カリウム30重量%及びフライアッシュ5重量%の混合物を用い、回転ドラム法により1550°Cで行った。加熱状態でのセメントのコーティング状態の直接観察と冷却後のコーティング生成厚みとにより評価した。耐熱衝撃性は50×50×50mm角のサンプルを1400°Cに加熱した電気炉中に挿入加熱した後、水冷し、この繰り返しによる脱落回数により評価した。耐食性は、セメントコーティング試験と同じセメント組成物を用い、1750°Cで回転ドラム法により行った。試験後の減寸量により評価した。
【0037】
特定の範囲内のライム、シリカ、酸化鉄を骨材内に含むマグネシア原料を使用した本発明の煉瓦は、高温加熱条件下での曲げ強度に問題なく、セメントのコーティング性及び耐食性は良好であった(実施例1〜12、16)。
【0038】
マグネシア比率の異なるスピネル原料(原料JとL)を用いても特性に大きな差は認められない。マグネシア原料を50%程度まで通常の高純度品GやHに置き換えてもセメントコーティング性の大きな低下は認められなかった(実施例13〜15)。
【0039】
スピネル原料の一部又は全てを焼結品から電融品に置き換えても一般物性物性やセメントコーティング性の低下は見られない(実施例5と
15)。
【0040】
焼成温度を1600℃とすると(実施例17、18)、1400℃での熱間強度がやや低下傾向にあるが、逆に耐熱衝撃性が向上し、セメントコーティング性、耐食性に全く問題ない。
【0041】
マグネシア骨材のライム、シリカ及び酸化鉄の各量が本発明範囲未満である比較例1と2では、一般物性や耐食性又は耐熱衝撃性は良好であるが、セメントのコーティングは全く認められず、マグクロ質煉瓦の代替え使用には問題がある。逆に、ライム、シリカ及び酸化鉄の各量が本発明範囲より多い比較例3では、セメントのコーティング性に問題はないが、高温下での強度が低く、耐食性が大幅に低下するため好ましくない。酸化鉄を外掛けで添加した、つまりマトリックスに酸化鉄が多く存在する比較例4は、セメントのコーティング性に問題はないものの、耐食性が大幅に低下した。
【0042】
本発明の実施例4、14,15,17の煉瓦をセメント焼成用ロータリーキルンの焼成帯内張りに用いてその特性の確認を行った。一年の稼動にわたり充分なセメントコーティングの生成が認められ、充分な耐用性が得られることが確認された。また、脱着帯や冷却帯の使用においても熱スポールによる煉瓦の脱落や化学的侵食による問題は発生せず実操業上全く問題ないことが解った。
【0043】
【発明の効果】
本発明のセメント焼成キルン用塩基性煉瓦は、コーティング性が良好で、優れた機械特性、耐食性及び耐熱衝撃性を有し、セメント焼成用キルンの耐用寿命を向上させることができる。
【0044】
従来より焼成帯を中心に用いられている、環境問題となる有害物質であるクロムを含有するマグクロ質煉瓦の代替えとなるセメントコーティング性に優れたセメント焼成キルン用塩基性煉瓦が得られる。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の塩基性煉瓦の酸化鉄の存在箇所を示す概略図である。
【図2】 従来の塩基性煉瓦の酸化鉄の存在箇所を示す概略図である。
【符号の説明】
1 骨材
2 ライム
3 シリカ
4 酸化鉄
5 マトリックス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to basic bricks suitable as lining bricks for cement fired kilns, and in particular, basics for cement fired kilns that have excellent cement coating properties that can be used as substitutes for machrome bricks that have been used mainly in fired zones. Regarding bricks.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, high-temperature or ultra-high-temperature fired magchromic bricks or magnesia-spinel bricks have been used in the firing zone of cement rotary kilns, but cement rotary kilns are operating at high operating rates and long-term operations. Operating conditions have become increasingly severe due to the variety of varieties. On the other hand, as environmental problems become severe, chromium, which is a harmful substance contained in magchromic bricks, has been regarded as a problem, and its use will be greatly restricted in the future.
[0003]
In such a flow, application of magnesia-spinel brick to a fired zone in which magchromic brick has been used has been studied. However, since the conventional magnesia-spinel brick uses a high-purity raw material and the total flux amount is suppressed to 1% by weight or less, the coating property of cement to the obtained brick is insufficient, and as a result, The bricks were directly exposed to the frames and raw materials, and their lifetime was greatly limited.
[0004]
In order to solve such problems, improvement of magnesia-spinel bricks is being studied. For example, Japanese Patent Publication No. 60-34513 discloses that 0.4 to 4.6% by weight of iron oxide is added to magnesia-spinel brick in terms of Fe 2 O 3 to improve cement coating properties. JP-B-7-108803 discloses that it is more effective to add 0.5 to 5% by weight of iron oxide in terms of Fe 2 O 3 and 0.5 to 5% by weight of titania. Yes. Further, in JP-A-4-310561, the use of electrofused magnesia containing 1 to 3% by weight of lime and silica, respectively, and the addition of 0.5 to 10% by weight of zirconia to the matrix part improves cement coating properties. It is disclosed that it is effective in suppressing penetration of cement components. Further, JP-A-5-58713 discloses that cement coating properties are improved by adding 0.3 to 5% by weight of silica in the form of a raw material containing 20% by weight or more of silica. Further, it is shown in refractory 38, 398-401 (1986-No. 6) that dolomite brick can be applied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When magnesia-spinel brick containing iron oxide is used for a long time, iron oxide in the brick repeats redox of Fe 2 O 3 ⇔FeO due to changes in furnace atmosphere and temperature, resulting in the structure due to brittleness of the brick structure Causes deterioration. In addition, when zirconia is added to the matrix portion, deterioration proceeds due to repeated crystal transformation accompanying the temperature change in the furnace of zirconia as in the case where the structure is added with iron oxide. These additive components exhibit their characteristics when added to the matrix portion.
[0006]
By the way, in long-term operation in an actual furnace, the wear tends to proceed from the matrix portion of the brick where the penetration of cement components easily occurs. In other words, it is not preferable to add a low-melting component to a site where melting loss is most likely to proceed or to add a component that causes tissue deterioration.
[0007]
Dolomite bricks have no problems with the formation of stable coating or corrosion resistance during operation, but tissue degradation rapidly proceeds due to digestion of the lime component at rest. Therefore, it cannot be used in operating conditions where there are many rests.
[0008]
The present invention provides a basic brick for a cement fired kiln comprising a magnesia-spinel basic brick capable of solving the above problems and improving the service life excellent in coating property, corrosion resistance and spalling resistance. It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The basic brick for a cement fired kiln of the present invention contains 0.5-2% by weight of lime, 0.58-2% by weight of silica, and 0.2-1% by weight of iron oxide in terms of Fe 2 O 3. 5 to 95% by weight of magnesia aggregate having a particle size of 0.5 mm or more is used, and the raw material of less than 0.5 mm is composed of less than 0.6% by weight of lime, less than 0.3% by weight of silica, and iron oxide. It is characterized by using a magnesia raw material and a spinel raw material that are less than 0.4% by weight in terms of Fe 2 O 3 and having a magnesia component of 50 to 90% by weight .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is highly reactive with cement components, and by defining the locations and types and amounts of components that contribute to coating formation, the coating properties and the ability to maintain the coating are greatly improved, and the life of the brick is prolonged. The present invention has been completed by obtaining new knowledge that it has a great influence.
[0013]
In the present invention, aggregate refers to a raw material having a raw material particle size of 0.5 mm or more, fine powder refers to a raw material having a raw material particle size of less than 0.5 mm, and a portion composed of the fine powder is referred to as a matrix.
[0014]
The magnesia aggregate is not limited by its production method, and a magnesia aggregate produced by natural, sintering, or electrofusion methods can be used. The magnesia aggregate, lime 0.5-2 wt%, silica 0.58 to 2%, of iron oxide is contained 0.2 to 1% by weight calculated as Fe 2 O 3. In addition to the single magnesia raw material that falls within the content range defined in the present invention, it is sufficient that one or two or more magnesia raw materials that fall outside the content range are within the content range. Since iron oxide includes compounds in different oxidation states such as FeO, Fe 3 O 4 , and Fe 2 O 3 , in the present invention, all iron oxides are shown as amounts converted to Fe 2 O 3 . If the amount of each of lime, silica and iron oxide is greater than the upper limit of the content range, the cement coating property is improved, but this is not preferable because the amount of low-melted material is increased and the corrosion resistance of the aggregate is lowered. In addition, when the content is less than the lower limit of the content range, the amount of low melt produced is reduced and the corrosion resistance of the aggregate is improved, but the target cement coating property is lowered, which is not preferable.
[0015]
Further, magnesia aggregate is contained in the basic brick in an amount of 5 to 95% by weight. When it is less than 5% by weight, the cement coating property is lowered, and when it exceeds 95% by weight, the corrosion resistance and the spalling resistance are lowered. To do. The use of electromelting materials as aggregates slightly reduces the thermal shock resistance of bricks compared to sintered materials, but other properties such as hot strength and corrosion resistance are greatly improved and the total performance is improved. The use of a melt raw material is more preferable.
[0016]
Magnesia raw materials including lime, silica, and iron oxide can be used in all particle sizes of aggregate and fine powder. However, when the amount of lime, silica and iron oxide in the matrix increases, the strength at a high temperature range of 1200 ° C. or more tends to decrease. Therefore, it is more preferable to use a raw material having a higher purity than the aggregate of the present invention for the fine powder. The high-purity magnesia material is less than 0.6% by weight of lime, less than 0.3% by weight of silica, and less than 0.4% by weight of iron oxide in terms of Fe 2 O 3 , more preferably 0.2% by weight. Is less than. Even if it is the magnesia raw material of the 1 type or 2 or more types component which remove | deviates this content, what was combined with the high purity magnesia raw material should just be in a limited range. In addition, the use of low-purity raw materials in which lime is 2% by weight or more, silica is 2% by weight or more, and iron oxide is 1% by weight or more in terms of Fe 2 O 3 is used as fine powder. Since it lowers, it is not preferable.
[0017]
As the spinel material used for the aggregate and matrix, in addition to the spinel material having the theoretical composition, a spinel material having an alumina component in the range of 40 to 90% by weight can be used. Can be used and is not particularly limited. When used as an aggregate, it is preferable that lime is 2% by weight or less, silica is 2% by weight or less, and iron oxide is 1% by weight or less in terms of Fe 2 O 3 . When it exceeds this range and contains many components, such as a lime, a silica, and an iron oxide, since the intensity | strength in high temperature is reduced, it is unpreferable. When a spinel raw material is used for the matrix, lime is less than 0.6% by weight, silica is less than 0.3% by weight, and iron oxide is less than 0.4% by weight in terms of Fe 2 O 3 , more preferably 0. Used under the condition of less than 2% by weight.
[0018]
In addition, it can replace with a spinel raw material, an alumina raw material can be added, and it can also be set as a spinel in a brick by reaction with the magnesia component in a brick by baking, and in this case, it uses for a matrix by the component conditions of the above-mentioned matrix.
[0019]
The compound having a mineral spinel structure includes a combination of various elements, but unless otherwise specified, the spinel referred to in the present invention is a magnesia-alumina spinel composed mainly of magnesia and an alumina component. (MgO—Al 2 O 3 ) is shown.
[0020]
In the present invention, magnesia and spinel raw materials are blended so that the amount of magnesia component in the brick is 50 to 90% by weight. When the amount of magnesia component exceeds 90% by weight, the amount of spinel in the brick decreases, and as a result, the thermal shock resistance decreases. If the amount of magnesia component is less than 50% by weight, the amount of alumina component in the brick increases and the corrosion resistance decreases.
[0021]
In the examples of the present invention, titania as an impurity component other than magnesia, alumina, lime, silica, and iron oxide is less than 0.5% by weight as a component amount in the brick in order to reduce the coating property of cement, and zirconia is In order to avoid structural deterioration, the amount of components in the brick is preferably less than 0.5% by weight.
[0022]
The basic brick of the present invention is manufactured by a method known to those skilled in the art, and the manufacturing method is not particularly limited.
[0023]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the location of iron oxide in a basic brick of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the location of iron oxide in a conventional basic brick, and in order to improve the coating properties of cement, As shown in FIG. 1, it is important that the components 1 of lime 2, silica 3 and iron oxide 4 are simultaneously present in the aggregate 1. If an attempt is made to improve the coating properties of the cement by adding only the iron oxide component, the amount added must be several times that of the present invention, and as described above, the structure caused by repeated changes in Fe 2 O 3 ⇔FeO The effects of deterioration cannot be avoided. Further, as shown in the conventional example of FIG. 2, these harmful effects of iron oxide are manifested because iron oxide is present in the matrix 5, so that the iron oxide 4 is present in the aggregate 1 as in the present invention. If you do, it will not be a problem. On the other hand, if it is going to acquire the same effect only with lime and a silica, the required amount will increase and as a result, corrosion resistance will fall significantly. However, in the present invention, the three components of lime 2, silica 3 and iron oxide 4 coexist in the aggregate 1, and due to their synergistic effect, sufficient cement coating properties can be obtained even if the amount of each component is small. Can be obtained.
[0024]
By increasing the abundance of lime, silica, and iron oxide in the aggregate instead of the matrix, the coating of the cement component proceeds preferentially in the brick aggregate, and the corrosion resistance of the aggregate is superior to that of the matrix. Compared to the case where the cement coating property is improved by adding a component that improves the cement coating property to the matrix, the previous erosion of the matrix due to the reaction with the cement component is greatly suppressed. Further, since the area of the exposed brick surface of the aggregate on the brick surface is larger than that of the matrix, components that promote cement coating are distributed over a wide range. As a result, the formation of the coating is promoted and the brick life is extended.
[0025]
In FIG. 1, the lime 2, silica 3 and iron oxide 4 are shown to be present only in the aggregate 1, but the lime, silica and iron oxide are limited in the matrix as the above-mentioned impurities. If it is less than 1, the mechanical strength does not decrease at a high temperature of 1000 ° C or higher.
[0026]
【Example】
Table 1 shows the respective contents and production methods of lime, silica and iron oxide as magnesia starting materials. Raw materials A to E in Table 1 are raw materials used in the present invention.
[0027]
[Table 1]
Table 2 shows the contents and production methods of alumina, lime, silica, and iron oxide, which are magnesia starting materials used in the present invention.
[0028]
[Table 2]
Tables 3 and 4 show the compositions of Examples and Comparative Examples of the present invention.
[0029]
[Table 3]
[Table 4]
The compositions of Examples 1 to 16 blended at the ratios shown in Table 3 and Table 4 were kneaded at room temperature using a magnesium chloride aqueous solution as a binder. Thereafter, a shape of 230 × 110 × 100 mm was molded at a molding pressure of 200 MPa and fired at a firing temperature of 1750 ° C.
[0030]
In Examples 17 and 18 , the compacts obtained under the same conditions were fired at 1600 ° C.
[0031]
In Example 13, magnesia raw materials D and G, and in Examples 14, 15, 17 , and 18 , magnesia raw materials D and H were used as magnesia aggregates in a ratio of 1: 1.
[0032]
Further, Examples 15 and 18 used spinel raw materials J and K in a ratio of 1: 1, respectively.
[0033]
As Comparative Examples 1 to 3, bricks having the same composition using raw materials G to I were molded under the same conditions, and fired at 1750 ° C. to produce. Comparative Example 4 was obtained using a composition in which 1.3% by weight of Bengala was externally added to the composition of Comparative Example 2.
[0034]
In the examples of the present invention, the abundances of titania and zirconia existing as raw material impurities as components other than magnesia, alumina, lime, silica and iron oxide are 0.13% by weight or less and 0.05% by weight or less, respectively, as bricks. It was hot.
[0035]
Tables 5 and 6 show the evaluation results of the examples of the present invention and the comparative examples.
[0036]
[Table 5]
[Table 6]
The physical properties of the obtained bricks were measured, and the coating properties, thermal shock resistance, and corrosion resistance of the cement composition were investigated. The cement coating test was conducted at 1550 ° C. by a rotating drum method using a mixture of 65% by weight of Portland cement, 30% by weight of potassium sulfate and 5% by weight of fly ash. Evaluation was made by direct observation of the coating state of the cement in the heated state and the coating formation thickness after cooling. The thermal shock resistance was evaluated by inserting and heating a 50 × 50 × 50 mm square sample in an electric furnace heated to 1400 ° C., cooling with water, and evaluating the number of dropouts by this repetition. Corrosion resistance was measured by the rotating drum method at 1750 ° C. using the same cement composition as in the cement coating test. Evaluation was based on the amount of reduction after the test.
[0037]
The brick of the present invention using the magnesia raw material containing lime, silica, and iron oxide in the specific range in the aggregate has no problem in bending strength under high-temperature heating conditions, and has good cement coating and corrosion resistance. (Examples 1-12, 16).
[0038]
Even if spinel raw materials (raw materials J and L) having different magnesia ratios are used, no significant difference is observed in characteristics. Even when the magnesia raw material was replaced with ordinary high-purity products G and H up to about 50%, no significant decrease in cement coating property was observed (Examples 13 to 15).
[0039]
Even if a part or all of the spinel raw material is replaced from a sintered product to an electrofused product, no deterioration in general physical properties or cement coating properties is observed (Examples 5 and 15).
[0040]
When the firing temperature is 1600 ° C. (Examples 17 and 18 ), the hot strength at 1400 ° C. tends to be slightly lowered, but conversely, the thermal shock resistance is improved and there is no problem in cement coating properties and corrosion resistance.
[0041]
In Comparative Examples 1 and 2 in which the amounts of lime, silica, and iron oxide in the magnesia aggregate are less than the scope of the present invention, the general physical properties and corrosion resistance or thermal shock resistance are good, but no cement coating is observed. There is a problem with the use of alternatives to mugaceous bricks. Conversely, in Comparative Example 3 where the amounts of lime, silica, and iron oxide are greater than the scope of the present invention, there is no problem with the coating properties of the cement, but this is not preferable because the strength at high temperatures is low and the corrosion resistance is greatly reduced. . In Comparative Example 4 in which iron oxide was added as an outer coating, that is, a large amount of iron oxide was present in the matrix, although the coating property of the cement had no problem, the corrosion resistance was greatly reduced.
[0042]
The characteristics of the bricks of Examples 4, 14 , 15, and 17 of the present invention were confirmed by using the bricks for the firing zone of the rotary kiln for cement firing. It was confirmed that sufficient cement coating was produced over the course of one year and sufficient durability was obtained. In addition, it was found that there was no problem in actual operation because there were no problems caused by brick spalling or chemical erosion due to thermal spalls even when using a desorption zone or cooling zone.
[0043]
【The invention's effect】
The basic brick for a cement firing kiln of the present invention has good coating properties, excellent mechanical properties, corrosion resistance, and thermal shock resistance, and can improve the useful life of the cement firing kiln.
[0044]
A basic brick for cement-fired kilns having excellent cement coating properties can be obtained as an alternative to magchromic bricks containing chromium, which is a harmful substance that causes environmental problems.
[0045]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the location of iron oxide in a basic brick of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the location of iron oxide in a conventional basic brick.
[Explanation of symbols]
1 Aggregate 2 Lime 3 Silica 4 Iron oxide 5 Matrix

Claims (1)

ライムが0.5〜2重量%、シリカが0.58〜2重量%、酸化鉄がFe23換算で0.2〜1重量%含まれる粒径が0.5mm以上のマグネシア骨材を5〜95重量%使用し、しかも0.5mm未満の原料が、ライムが0.6重量%未満、シリカが0.3重量%未満及び酸化鉄がFe23換算で0.4重量%未満であるマグネシア原料及びスピネル原料を使用してなり、しかもマグネシア成分が50〜90重量%であるセメント焼成キルン用塩基性煉瓦。A magnesia aggregate containing 0.5 to 2% by weight of lime, 0.58 to 2% by weight of silica, and 0.2 to 1% by weight of iron oxide in terms of Fe 2 O 3 and having a particle size of 0.5 mm or more. 5 to 95% by weight, and less than 0.5 mm of raw material is less than 0.6% by weight of lime, less than 0.3% by weight of silica and less than 0.4% by weight of iron oxide in terms of Fe 2 O 3 A basic brick for cement-fired kilns comprising a magnesia raw material and a spinel raw material, wherein the magnesia component is 50 to 90% by weight.
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