JP6505094B2 - 耐火性バッチおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥鉱物混合物の形成、および非成形耐火物または成形耐火物の製造用バッチの使用において、ＩＳＯ／Ｒ８３６、ＤＩＮ５１０６０にしたがった耐火性バッチに関する。その耐火物は、ファイアライトスラグ（ケイ酸鉄スラグ）および硫酸塩による広範囲な攻撃にそのままの状態で耐性を示し、非鉄重金属（“Buntmetall”）溶融物（特に、銅溶融物）に耐性を示す。さらに、本発明は、本発明のバッチで形成されたレンガに関する。

ファイアライトスラグ（fayalitic slags）は、例えば、黄銅鉱（CuFeS₂）から銅の製造過程で形成される。黄銅鉱は、焙焼され、その結果、銅マットと呼ばれる構造になる。銅マットは、硫化銅（Cu₂S）や鉄化合物（例えば、FeSおよびFe₂O₃）を含む。銅マットは、さらに粗銅中で処理される。溶融された銅マットは、SiO₂（例えば、石英の形）の添加と空気の供給によって、コンバーター中で取り扱われる。それによって、ファイアライトスラグが形成される。ファイアライトスラグは、鉱物ファイアライト（2FeO・SiO₂）と、粗酸化銅（Cu₂O）とを主に含んでいる。

現在、粗銅の製造用コンバーター（例えば、ピアース−スミスコンバーター）は、焼亜クロム酸マグネシア生産物とともに、火の側に主に並べられる（例えば、ドイツ特許出願公開１４７１２３１号）。しかしながら、これらの耐火物は、硫化物の酸化に由来する硫酸塩（例えば、硫酸マグネシウムの形）による攻撃に十分な耐性を示さない。さらに、亜クロム酸マグネシアレンガは、限られた高温抗湿潤性または不十分な高温抗湿潤性のみを有し、熱い非鉄重金属（“Buntmetall”）溶融物（特に、銅溶融物）に対して不十分な貫入抵抗（penetration resistance）を示す。

亜クロム酸マグネシアレンガはまた、他の非鉄金属（Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎのような非鉄重金属（“Buntmetall”））の製造用ユニットを溶融するために使用される。そして、それらは、似たような問題をもたらしている。

本発明の目的は、耐火物およびその製造された耐火物用の耐火性鉱物バッチを製造することである。その耐火物は、耐火物ライニングに使用される時、非鉄重金属（“Buntmetall”）溶融物に対して（特に、銅溶融物に対して）良好な抗湿潤性を有し、ファイアライトスラグに対して貫入抵抗を改善し、今までこの耐火物セクターで使用された耐火物より、使用温度で硫酸塩の攻撃に対して良好な耐性を提供する。

本発明のこの目的は、耐火性バッチによって解決される。その耐火性バッチは、かんらん石原料と、マグネシア粉末（ＭｇＯ粉末）と、炭化シリコン粉末（ＳｉＣ粉末）と、乾燥微粒子シリカとで構成された乾燥材料混合物で主に（例えば、９０ｗｔ％以上）形成されている。

さらに、本発明による乾燥バッチ（バッチ）は、耐火物用に使用される１０ｗｔ％（特に、５ｗｔ％）までの酸化防止剤、および／または耐火物用に使用される他の添加物および／または他の混和剤（admixtures）を含む。かんらん石、ＭｇＯ、ＳｉＣおよびＳｉＯ_２の成分の割合は、維持されるようになっている。

本発明によれば、市販されている天然素材のかんらん石原料は、主題エリアにおいて、いわゆる粗粒子粒状体として使用される。本発明によれば、そのかんらん石原料は、鉱物フォルステライトの１００ｗｔ％（少なくとも７０ｗｔ％）を含むものである。残りは、鉱物ファイアライト、および／またはその原料の他の既知の混入物質（例えば、エンスタタイトおよび／またはモンティセライトおよび／またはメルウィナイト）である。合成された純粋なフォルステライト材料をそれだけで、または天然のかんらん石原料との組合せで使用することは、本発明の範囲内にある。かんらん石原料が本発明の範囲内にある範囲で、これはまた、合成フォルステライト材料に適用する。

かんらん石原料粒状体の使用される粒径は、中粒粗粒範囲にある。例えば、それは、０．１〜６ｍｍ（特に、１〜６ｍｍ）の範囲である。その粒状体は、例えば、ガウスの粒度分布を有する。かんらん石原料は、本発明によるバッチ混合物において、３０〜６０ｗｔ％（特に、４０〜５０ｗｔ％）の量で使用される。

マグネシアは、微粒子状で使用され、例えば、１００ｗｔ％の１ｍｍ以下の粒径を有する粉末またはパウダーの形状で使用される。例えば、溶融マグネシア、および／または焼成マグネシア、および／または合成高温か焼マグネシアまたは苛性マグネシアが、マグネシアとして使用される。（「粉末」と「パウダー」は、同じ意味を有する同じ用語であるとして、本発明の範囲内と理解され、主題エリアで使用される。それらは、一般的に、粒径１ｍｍ以下の固体粒子で構成される、ゆるい乾燥バルク材料（dry, loose bulk material）を意味すると理解される。

マグネシアのＭｇＯ含有量は、好ましくは９０ｗｔ％（特に、９５ｗｔ％）よりも大きい量である。残りは、ケイ酸塩および／または酸化鉄のよう通常の混入物質である。

ＭｇＯ粉末はまた、例えば、ガウスの粒度分布を有する。

ＭｇＯ粉末は、３５〜５０ｗｔ％（特に、４０〜４５ｗｔ％）の量で、乾燥バッチ混合物中で使用される。

炭化シリコン（ＳｉＣ）は、異なる粒径および異なる粒度分布で、高純度を有する合成品として市販されている。また、本発明によれば、炭化シリコンは、例えば、１００ｗｔ％の１ｍｍ以下の粒径で、パウダー状または粉末状で使用される。粒度分布は、好ましくは、ガウスの粒度分布に相当する。

ＳｉＣパウダーは、例えば、ＳｉＣの９０ｗｔ％より大きい（特に、９４ｗｔ％よりも大きい）純度を有して使用される。乾燥バッチ混合物で使用される量は、５〜２０ｗｔ％（特に、１０〜１５ｗｔ％）の量である。

微粒子乾燥シリカは、水性環境でマグネシア粉末のＭｇＯと反応し、それによって、ケイ酸マグネシウム水和物相を形成するシリカである。そして、微粒子乾燥シリカは、例えば、ケイ酸マグネシウム水和物ゲル、および／またはケイ酸マグネシウム水和物昌子、および／またはケイ酸マグネシウム水和物結晶を形成するシリカである。微粒子乾燥シリカのＳｉＯ_２含有量は、好ましくは、９０ｗｔ％以上（特に、９４ｗｔ％以上）である。本発明によれば、本発明によるバッチは、混合物中に、シリカ（例えば、シリカゾル、またはシリカゲル、またはケイ酸ナトリウム等）を含む液体水を含んでいない。驚くべきことに、本発明によるバッチに水を添加することで、乾燥微粒子シリカは、より素早くマグネシアのＭｇＯでＭＳＨ相を形成し、より素早く硬化し、より高い冷間圧縮強度（cold pressure strengths）を得る。なぜそのようになるかは、まだ明確ではない。

シリカは、とても微粒子であるので、本発明による乾燥バッチに水を添加し、混合することによって形成されるフレッシュな塊（マス）のバッチにおいて、マグネシア粒子のＭｇＯとシリカの粒子との間で反応が起こり、ケイ酸マグネシウム水和物相（以下、ＭＳＨ相という）が、例えば、ゲルおよび／または昌子および／または結晶として形成するように選択されるべきである。それは、水硬性結合（hydraulic binding）の状態で、水を含むマスの硬化を引き起こす。この目的において、バッチは、好ましくは、水性環境において（すなわち、本発明によるバッチへの水の添加後）、７以上（特に、１０以上）のｐＨ値が生じるように構成されている。

したがって、例えば、５００μｍ以下（特に、２００μｍ以下）の石英粒子の微粉度（fineness）を有する結晶水晶粉末が、ＭＳＨ相中の反応に適している。

また、本発明において、特に、乾燥微粒子シリカとして適するものは以下の通りである。

−シリカ粉塵
シリカ粉塵は、超微非結晶アモルファスＳｉＯ_２パウダーである。それは、元素ケイ素またはケイ素合金の製造中、副生成物としてアーク炉に形成される。また、シリカ粉塵は、例えば、商品名シリカ粉塵またはマイクロシリカとして市販されており、一般的に８５ｗｔ％以上のＳｉＯ_２を有している。シリカ粉塵（また、シリカヒューメとして呼ばれる）の粒径は、１ｍｍ以下である。英語での用語は、“Silica fume”である。

−焼成シリカ
焼成シリカは、例えば、９９ｗｔ％以下のＳｉＯ_２含有量を有する高純度アモルファスＳｉＯ_２パウダーである。そのＳｉＯ_２パウダーは、一般的に、例えば、５〜５０ｎｍの粒径を有し、例えば、５０〜６００ｍ^２／ｇの高比表面積を有する。これらのシリカは、火炎加水分解によって製造される。焼成シリカは、例えば、エアロシル（Aerosil）という商品名で市販されている。英語での用語は、“Fumed silica”である。

−沈降シリカ
湿式法を使用する沈降シリカの製造において、方法は、アルカリケイ酸塩溶液から開始する。その溶液から、高純度アモルファスシリカは、酸（８６〜８８ｗｔ％ＳｉＯ_２；１０〜１２ｗｔ％水）の添加によって沈降される。粒径は１〜２００μｍであり、比表面積は１０〜５００ｍ^２／ｇである。沈降シリカは、例えば、“シペルナット（Sipernat）”または“ウルトラシル（Ultrasil）”という商品名で市販されている。水分の含有量に関わらず、これらのシリカは、液体ではなく、乾燥した粉末状である。

前述したシリカの少なくとも一つは、本発明の範囲内で使用される。好ましくは、シリカは、マグネシア粉末のＭｇＯと反応する能力に対して選択される。そして、シリカは、硬化中、できるだけ完全にＭｇＯと反応することが保障される。

微粒子乾燥シリカは、０．１〜１０ｗｔ％（特に、０．５〜５ｗｔ％）で、乾燥バッチ混合物中で使用される。

本発明によれば、好ましくは、水のみが、本発明の耐火物を製造するための本発明の上述した乾燥バッチ（１００ｗｔ％に計算される）に混合される。

以下の乾燥バッチ（バッチ）は、好ましくは、ｗｔ％で以下の材料で構成される。
かんらん石原料： ３〜７４ｗｔ％（特に、２４〜６３．７ｗｔ％）
マグネシア粉末： ２５〜４９ｗｔ％（特に、３０〜４５ｗｔ％）
ＳｉＣ粉末： ０．９〜１４ｗｔ％（特に、５〜１５ｗｔ％）
微粒子シリカ： ０．１〜１０ｗｔ％（特に、０．５〜５ｗｔ％）
酸化防止剤： ０〜４ｗｔ％（特に、０．５〜２．５ｗｔ％）
追加の耐火性原料粒状体：０〜４ｗｔ％（特に、０．１〜３．５ｗｔ％）
耐火性添加物： ０〜４ｗｔ％（特に、０．１〜３．５ｗｔ％）
耐火物用混和剤（admixture）：０〜２ｗｔ％（特に、０．１〜１．５ｗｔ％）
耐火物用バインダー： ０〜１０ｗｔ％

好ましくは、シリカは、前述したアモルファスシリカの少なくとも一つである。

本発明のバッチにおける反応パートナーＭｇＯとＳｉＯ_２の量は、水が、６〜１２０時間（特に、８〜１２時間）の時間範囲、５０〜２００℃（特に、１００〜１５０℃）の温度範囲で、バッチの乾燥基質に対して１〜１０ｗｔ％（特に、２．５〜６ｗｔ％）加えられると、４０〜１６０ＭＰａ（特に、６０〜１５０ＭＰａ）の冷間圧縮強度が提供されるように、選択される。

本発明によれば、好ましくは、マグネシア粉末の反応性ＭｇＯは、量の観点から存在し、反応微粒子シリカより優位を占めていることが提供される。これにより、水の添加後、ＭｇＯリッチなＭＳＨ相が形成されるようになっている。このＭＳＨ相は、例えば、１３５０℃以下の高温の効果で、フォルステライト（2MgO・SiO₂）を形成することができ、かんらん石原料のフォルステライト含有量を増加させる。

本発明によれば、ＳｉＯ_２に対するＭｇＯの優位な質量割合は、５００以下であることが好ましい。特に、その割合は、１．２〜１００、好ましくは１．３４〜５０、特に好ましくは１．３４〜３５の範囲にある。

本発明による耐火物は、水が添加された後、本発明の乾燥バッチから製造される。水の量を有する混合物は、乾燥バッチの質量に対し、１〜１０ｗｔ％（好ましくは、２．５〜６．０ｗｔ％）の量である。

いわゆるフレッシュマスを含む水は、通常の押圧方法を使用して、例えば、１〜５ｗｔ％（特に１．５〜３ｗｔ％）の水含有量を有する発明の成形レンガブランクにプレスされる。本発明によれば、成形レンガは、１５〜２００℃（好ましくは、５０〜２００℃、特に、１００〜１５０℃）の温度範囲で硬化、乾燥される。ＭＳＨ相は形成される。硬化後、レンガは、比較的高い強度値を有し、取り扱われる。その結果、耐火性ライニングは、それらからレンガ積みされる（masoned）。本発明によれば、レンガは、例えば、４０〜１００ＭＰａ（特に、６０〜８０ＭＰａ）の冷間圧縮強度値を有する。

ＭＳＨ相の形成によって、固化または硬化され、乾燥された成形レンガをセラミックのように窯で焼くことは、本発明の範囲内にある。その結果、例えば、フォルステライトで構成される焼成物は、好ましくはＭＳＨ相から形成される。そして、例えば、フォルステライトで構成された焼成ブリッジ（sinter bridges）は、かんらん石粒子(grain)またはかんらん石微粒子(particle)間、および／またはＭｇＯ粉末粒子および／またはＳｉＯ_２粒子間で形成する。セラミック焼成は、好ましくは、４００〜１４００℃（特に、６００〜１２００℃）の温度範囲、１〜２４時間（特に、４〜１２時間）の時間範囲で実行される。還元性雰囲気で焼成することは、好ましい。

１〜５ｗｔ％（特に、１．５〜３ｗｔ％）の水を本発明によるバッチに加えることは、レンガを押圧し、ＭＳＨ相を形成するために十分である。混合物の延性（ductility）を増大するために、それ自体既知のフロー剤を水含有混合物に加えることは、本発明の範囲内である。そのようなフロー剤は、当業者に周知である。フロー剤は、一般的に、０．０１〜２ｗｔ％（特に、０．１〜１．５ｗｔ％）の量で加えられる。

本発明によれば、延性キャスティングマスまたはラミングマスは、高い水分含有量、例えば、４〜１０ｗｔ％（特に、４〜６ｗｔ％）を使用する本発明の乾燥バッチから製造される。そしてそこから、耐火性モノリシックプレキャスト成分は、モールド内で成形によって製造される。それによって、ＭＳＨ相の形成による硬化は、例えば、室温で行われ、対応する温度上昇処理で乾燥を行う。成形マスの強度成長は、強化された成形レンガの強度成長に対応する。しかしながら、一般的に、強度値は実際、より高い。本発明の範囲内で、「焼き戻し」は、示された温度範囲で、水含有混合物の温度処理（乾燥を含む）を意味するものである。

本発明の物は、所定のプラスティックまたは延性またはフロー能力プロセス可能性（flow-capable processability）を有する均質混合物が、適切なミキサーを使用して、かんらん石原料、マグネシア、ＳｉＣ、およびシリカの少なくとも乾燥基質と、水とを有するバッチから製造されるという点で有利に製造される。混合物のこの延性またはフロー能力マス（flow-capable mass）は、ライニング溶融転換炉のために施設内で使用される。しかしながら、上述したように、モノリシック成形プレキャスト成分または押圧レンガはまた、混合物から製造されることができる。後者は、例えば、溶融転換炉を一杯にするために、未焼成またはセラミックのように焼成された形状で使用される。

したがって、本発明は、かんらん石粒状体、ＭｇＯ粉末およびＳｉＣ粉末と、微粒子乾燥ＳｉＯ_２成分（特に、マイクロシリカの形）とでもっぱら構成された、またはそれらで主に構成された（すなわち、例えば、９０ｗｔ％以上（特に、９５ｗｔ％以上））乾燥バッチに関する。それぞれの残余物は、例えば、少なくとも一つの他の耐火性原料粒状体（例えば、亜ムロム酸マグネシア、スピネルマグネシウム、スピネル、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ジルコニウム）、および／または少なくとも一つの耐火性添加物（例えば、亜クロム酸マグネシア、スピネルマグネシウム、スピネル、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ジルコニウム）、および／または少なくとも一つの混和剤（admixture）（例えば、分散剤および／または結合調整剤）などである。

例えば、本発明の範囲内で、上記特定された水含有バッチ混合物から、押圧または非押圧成形体が押圧によって製造される。そして、成形体は、好ましくは０．１〜２ｗｔ％の残水分値にもたらされる。また、本発明の更なる実施形態によれば、成形体は、酸化雰囲気（特に、還元性雰囲気）下において、好ましくは１〜２４時間（特に、４〜１２時間）、好ましくは４００〜１４００℃（特に、６００〜１２００℃）の温度で、セラミック焼成窯中でセラミックのように追加的に焼成される。それによって、本発明によれば、焼成状態は、成分の焼成中、かんらん石原料とＳｉＣが、お互い全く反応しないか、場合によってはある程度のみ反応するように選択される。そのためには、これらの成分は、耐火性を提供するために（特に、溶解およびスラグ成分に対する耐薬品性と抗湿潤効果によって）、本発明の溶解物および／またはスラグの攻撃中、溶融ユニット（例えば、コンバーター）において、そのまま利用できる。

本発明による非焼成および焼成成形体を使用して、非鉄重金属（"Buntmetall”）溶融コンバーターのライニングを製造することができる。そのコンバーターは、非鉄重金属（"Buntmetall”）製錬の非金属溶融物（液体スラグ）と、非鉄重金属（"Buntmetall”）溶融物とに対して耐腐食性と耐浸透性に関して前のライニングより優れている。特に、本発明による耐火物の優位性は、銅溶融コンバーター、例えば、ピアーススミスコンバーター（ＰＳコンバーター）で示している。

非焼成押圧乾燥成形体は、例えば、以下の性質を有する。
粗密度： ２．６５〜２．８０ｋｇ／ｍ^３
冷間圧縮強度： ４０〜１００ＭＰａ（特に、６０〜８０ＭＰａ）

本発明による焼成成形体は、例えば、以下の性質を有する。
粗密度： ２．５５〜２．７５ｋｇ／ｍ^３
冷間圧縮強度： ３０〜８０ＭＰａ（特に、４０〜７０ＭＰａ）

本発明による作成済み（prefabricated）成分は、例えば、以下の性質を有する。
粗密度： ２．５５〜２．７５ｋｇ／ｍ^３
冷間圧縮強度： ４０〜１８０ＭＰａ（特に、５０〜１５０ＭＰａ）

本発明の物は、銅製造用のＰＳコンバーターで使用するのに特に適しているが、他の用途における通常の耐火物と比較しても、好ましく使用に適している。その用途において、ファイアライトスラグと薄い流体非鉄重金属（"Buntmetall”）溶融物とは、実際には全ての非鉄重金属（"Buntmetall”）産業と同様に、前述した利益を有して存在する。

本発明のコンセプトは、ＳｉＣおよびＭｇＯ微粒子または粉末粒子だけでなく、かんらん石粗粒子に基づいて、レンガとスラグからの反応基質間のレンガの平衡が、１０００℃（例えば、１２００〜１３５０℃）の溶融プロセス温度でのみ生ずるという事実に基づいている。これらの温度で、ＳｉＣは、酸化溶融プロセス条件にもかかわらず、抗湿潤効果に対して十分効果的である。ＭｇＯは、フォルステライトをさらに形成するために、ＳｉＣの酸化結果物（すなわち、ＳｉＯ_２）と反応する。本発明によれば、ＭｇＯは、耐火性でないエンスタタイト（頑火輝石）の形成を防止するために、反応に利用できるＳｉＯ_２に対して、化学量論的に過剰に選択される。溶融プロセス中、これらの反応はそのままで、火の側でレンガを直接シールし、とても薄い金属溶融物（例えば、銅溶融物）による浸透を防止する。さらに、ＳｉＣは、スラグブレーキ（slag brake）として動作する。過剰のＭｇＯは、かんらん石混合結晶を形成するために、偏在するファイアライトスラグと接触して、フォルステライトとともにさらに反応する。固相線温度は、それによって上昇される。すなわち、スラグ／レンガの反応生産物は、硬化する。すなわちそれは、スラグの硬化につながっている。そして、腐食反応は、停止されるか、または少なくとも大きく低減される。

本発明によれば、例えば、水分含有量１〜５（特に、１．５〜３）を有する押圧成形体は、硬化される。ＭＳＨ相は、形成し、硬化をもたらしている。硬化時間は、温度依存性である。押圧成形体は、５０〜２００℃（特に、１００〜１５０℃）の温度範囲で、好ましくは６〜１２０時間（特に、２４〜９６時間）、適切な乾燥ユニット中で硬化され、乾燥される。それにより、水分含有量０．１〜４．５ｗｔ％（特に、０．１〜２．５ｗｔ％）の残留水分に減っている。それによって、４０〜１００ＭＰａ（特に、６０〜８０ＭＰａ）の冷間圧縮強度が実現される。

モールド中の非押圧キャストと、必要であれば、本発明により製造されるモノリシックプレキャスト成分用の振動されたフレッシュマスとは、４〜１０ｗｔ％（特に、４〜６ｗｔ％）の水分含有量を有する。それらは、必要であれば、モールドに導入され、振動される。例えば、それらは、硬化され、１５〜３５℃で空気にさらされ、押圧成形体の上記温度範囲で乾燥される。それにより、押圧成形体に関するような残水分量値に減っている。これに関連して、４０〜１８０ＭＰａ（特に、５０〜１５０ＭＰａ）の冷間圧縮強度が実現される。

本発明のさらなる実施形態によれば、水の代わりに、または好ましくは水との組み合わせで、以下のグループ（リグニンスルホン酸塩、硫酸マグネシウムおよびケイ酸エチル）からの耐火物用の少なくとも一つの既知の水性バインダーは、押圧物の例えば２〜５ｗｔ％のバッチと、プレキャスト成分およびキャスタブルの例えば４〜１０ｗｔ％のバッチとの乾燥基質に対して、計算された量で使用される。これに関連して、これらのバインダーの水分含有量は、前述されたＭＳＨ相形成に貢献する。

さらに、本発明の更なる実施形態の範囲内で、ピッチおよび／またはタールのグループからの耐火物用の既知のバインダーと、既知の合成樹脂（例えば、フェノールホルムアルデヒド樹脂）とは、水の代わりに、上述したように計算された量（例えば、２〜５ｗｔ％）で使用される。バッチ中のＭｇＯとＳｉＯ_２の存在のために、追加のフォルステライトのみが高温でそのままで形成する。

したがって、本発明は、以下の新しい耐火性バッチと、その使用を創造する。本発明は、基本的に、非鉄重金属（”Buntmetall”）溶融ユニットのライニング（好ましくは、銅溶融コンバーターのライニング）用の鉱物耐火材料のバッチに関する。そのバッチは、以下の成分の混合物の９０ｗｔ％以上（特に、９５ｗｔ％以上）、またはより好ましくは以下の成分からなる混合物を含んでいる。

−少なくとも７０ｗｔ％（特に、少なくとも９０ｗｔ％、好ましくは、少なくとも１００ｗｔ％）のフォルステライト含有量を有し、好ましくは、５０ｗｔ％（特に８０ｗｔ％、好ましくは１００ｗｔ％）の０．１ｍｍ以上の粒径を有する少なくとも一つの粗粒子かんらん石原料の３〜７４ｗｔ％、
−少なくとも一つの粉末状のマグネシアの２５〜４９ｗｔ％（好ましくは、５０ｗｔ％（特に８０ｗｔ％、好ましくは１００ｗｔ％）の１ｍｍ以下の粒径を有する）、
−少なくとも一つの粉末状の炭化シリコン（ＳｉＣ）の０．９〜１４ｗｔ％（好ましくは、５０ｗｔ％（特に８０ｗｔ％、好ましくは１００ｗｔ％）の１ｍｍ以下の粒径を有する）、
−少なくとも一つの微粒子乾燥粉末シリカの０．１〜１０ｗｔ％（好ましくは、５００μｍ以下の粒径を有する）、
−耐火物用のそれ自体が既知の少なくとも一つの酸化防止剤の０〜４ｗｔ％、
−それ自体既知の少なくとも一つの追加の耐火性原料粒状体の０〜４ｗｔ％（好ましくは、５０ｗｔ％（特に８０ｗｔ％、好ましくは１００ｗｔ％）の０．１ｍｍ以上の粒径を有する）、
−バッチから耐火物を製造するためのそれ自体が既知の少なくとも一つの混和剤の０〜２ｗｔ％、
−耐火性材料（特に、粉末状、好ましくは、いわゆる中粒子状および／またはいわゆる粗粒子状）で作られた少なくとも一つの既知の添加剤の０〜４ｗｔ％、
−耐火物（例えば、乾燥状または液体状で含まれる）用のそれ自体が既知の少なくとも一つのバインダーの０〜１０ｗｔ％

本発明によるこのバッチを以下の特徴の少なくとも一つの特徴と組み合わせることは、本発明の範囲内にある。

−バッチは、以下の混合物の一つの９０ｗｔ％以上（特に、９５ｗｔ％以上）を含む。好ましくは、以下の混合物の一つからなる。
少なくとも一つのかんらん石原料の２１〜６３．７ｗｔ％
少なくとも一つのマグネシアの３０〜４３ｗｔ％
少なくとも一つの炭化ケイ素の５〜１５ｗｔ％
少なくとも一つのシリカの０．５〜５ｗｔ％
少なくとも一つの酸化防止剤の０．５〜２．５ｗｔ％
少なくとも一つの追加の耐火性原料粒状体の０．１〜３．５ｗｔ％
少なくとも一つの混和剤の０．１〜１．５ｗｔ％
少なくとも一つの添加剤の０．１〜３．５ｗｔ％
少なくとも一つの前記バインダーの０〜５ｗｔ％

−かんらん石原料は、天然のかんらん石原料、および／またはいわゆる中粒子および粗粒子範囲（例えば、０．１〜６ｍｍ、特に、１〜６ｍｍ）（好ましくはガウスの粒度分布を有する）でかんらん石原料の粒子帯を有する合成されたフォルステライト材料である。

マグネシア粉末のＭｇＯ含有量は、９０ｗｔ％以上（特に、９５ｗｔ％以上）である。そして、マグネシア粉末の粒度分布は、例えば、ガウスの粒度分布に相当する。

炭化シリコン粉末は、９０ｗｔ％以上（特に、９４ｗｔ％以上）の純度を有し、好ましくは、ガウスの粒度分布を有する。

シリカは、５００μｍより小さい粒径を有する少なくとも一つの石英粉末、および／または少なくとも一つの焼成シリカ、および／または少なくとも一つの沈降シリカ、および／または少なくとも一つのシリアヒュームである。

バッチは、以下のグループ、すなわち、BASF社の分散剤（例えば、Castament（FS20））、またはZschimmer and Schwarz社のDolapix（F44）から、少なくとも一つの混和剤を含む。

バッチは、以下のグループ、すなわち、亜クロム酸マグネシア、スピネルマグネシア、スピネル、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ジルコニウムから、少なくとも一つの添加物粒状体および／または一つの添加物を含む。

本発明はまた、上記バッチを使用する耐火物の製造方法に関する。バッチは、水を含む塊（マス）を形成するために水と混合される。そのマスは、モールドに導入され、成形体に形成される。続いて、成形体のマスは、硬化され、特に、０．１〜４．５ｗｔ％の最大残留水分になるまで乾燥される。

硬化と乾燥は、５０〜２００℃（特に、１００〜１５０℃）の温度で押圧物に行われる。

モノリシックプレキャスト成分とキャスタブルに対して、硬化は１５〜３５℃で行われ、乾燥は５０〜２００℃（特に、１００〜１５０℃）の温度で行われる。

本発明による方法において、水分含有マスは、成形レンガ内で押圧される。そして、成形レンガは、硬化され、乾燥される。成形レンガは、好ましくは、酸化雰囲気下（好ましくは、還元性雰囲気下）、セラミック燃焼窯中、特に１０００〜１３００℃（好ましくは、１１５０〜１２５０℃）の温度で、例えば、４〜８時間（特に、５〜８時間）の焼成期間、セラミックのように焼かれる。

本発明による方法において、バッチは、水との組み合わせで、または水の代わりに、耐火物用の少なくとも一つの水性バインダー（例えば、１〜１０ｗｔ％の量）と混合される。それにより、延性マスを形成する。

本発明による方法において、バッチは、水の代わりに、ピッチおよび／またはタール並びに合成樹脂のグループから少なくとも一つのバインダー（例えば、２〜５ｗｔ％の量）と混合される。それにより、延性マスを形成する。

本発明はまた、本発明の方法により製造された成形レンガに関する。その成形レンガは、２．６５〜２．８０ｋｇ／ｍ^３の粗密度と、２５〜５０ＭＰａ（特に、３５〜４５ＭＰａ）の圧力強度とを有する。

Claims (44)

1. 非鉄重金属（”Buntmetall”）溶融ユニットのライニング用の鉱物耐火材料で構成されたバッチであって、
   前記バッチは、前記バッチの乾燥基質に対して計算される以下の成分の混合物の９０ｗｔ％以上を含み、
   前記以下の成分は、
   少なくとも７０ｗｔ％のフォルステライト含有量を有し、０．１ｍｍ以上の粒径を有する少なくとも一つの粗粒子かんらん石原料の３〜７４ｗｔ％と、
   １ｍｍ以下の粒径を有する少なくとも一つの粉末状のマグネシアの２５〜４９ｗｔ％と、
   １ｍｍ以下の粒径を有する少なくとも一つの粉末状の炭化シリコン（ＳｉＣ）の０．９〜１４ｗｔ％と、
   少なくとも一つの微粒子乾燥粉末シリカの０．１〜１０ｗｔ％と、
   耐火物用の少なくとも一つの酸化防止剤の０〜４ｗｔ％と、
   ０．１ｍｍ以上の粒径を有する少なくとも一つの追加の耐火性原料粒状体の０〜４ｗｔ％と、
   バッチから耐火物を製造するための少なくとも一つの混和剤の０〜２ｗｔ％と、
   粉末状の耐火性材料で作られた少なくとも一つの添加剤の０〜４ｗｔ％と、
   耐火物用の少なくとも一つのバインダーの０〜１０ｗｔ％と、であり、
   前記少なくとも一つのバインダーは、乾燥状または液体状で含まれ、
   前記バッチは、シリカゾルを含有しないことを特徴とするバッチ。
2. 前記バッチは、前記成分の前記混合物の９５ｗｔ％以上を含む請求項１に記載のバッチ。
3. 前記バッチは、前記成分からなる請求項１または２に記載のバッチ。
4. 前記バッチは、前記粗粒子かんらん石原料と、前記粉末状のマグネシアと、前記粉末状の炭化シリコンと、前記微粒子乾燥粉末シリカとの乾燥基質の９０％ｗｔ以上を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバッチ。
5. 前記バッチは、前記粗粒子かんらん石原料と、前記粉末状のマグネシアと、前記粉末状の炭化シリコンと、前記微粒子乾燥粉末シリカとの乾燥基質からなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバッチ。
6. 前記微粒子乾燥粉末シリカは、５００μｍ以下の粒径を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のバッチ。
7. 前記バッチは、少なくとも１つの水性バインダーを含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載のバッチ。
8. 前記水性バインダーは、リグニンスルホン酸塩、硫酸マグネシウムおよびケイ酸エチルのグループから選択される請求項７に記載のバッチ。
9. 前記バッチは、前記少なくとも１つの水性バインダーの１〜１０ｗｔ％（前記バッチの前記乾燥基質に対して計算される）を含む請求項７または８に記載のバッチ。
10. 前記バッチは、ピッチおよび／またはタール並びに合成樹脂のグループから少なくとも一つのバインダーを含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載のバッチ。
11. 前記バッチは、ピッチおよび／またはタール並びに合成樹脂の前記グループから前記少なくとも一つのバインダーの２〜５ｗｔ％（前記バッチの前記乾燥基質に対して計算される）を含む請求項１０に記載のバッチ。
12. 前記バッチは、以下の混合物の一つの９０ｗｔ％以上を含む請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のバッチ。
    −前記少なくとも一つのかんらん石原料の２１〜６３．７ｗｔ％
    −前記少なくとも一つのマグネシアの３０〜４３ｗｔ％
    −前記少なくとも一つの炭化ケイ素の５〜１４ｗｔ％
    −前記少なくとも一つの微粒子乾燥粉末シリカの０．５〜５ｗｔ％
    −前記少なくとも一つの酸化防止剤の０．５〜２．５ｗｔ％
    −前記少なくとも一つの追加の耐火性原料粒状体の０．１〜３．５ｗｔ％
    −前記少なくとも一つの混和剤の０．１〜１．５ｗｔ％
    −前記少なくとも一つの添加剤の０．１〜３．５ｗｔ％
    −前記少なくとも一つバインダーの０〜５ｗｔ％（前記バッチの前記乾燥基質に対して計算される）
13. 前記かんらん石原料は、天然のかんらん石原料、および／または、０．１〜６ｍｍの前記かんらん石原料の粒子帯を有する合成されたフォルステライト材料である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のバッチ。
14. 前記かんらん石原料は、１〜６ｍｍの前記かんらん石原料の前記粒子帯を有する請求項１３に記載のバッチ。
15. 前記かんらん石原料は、ガウスの粒度分布を有する請求項１３または１４に記載のバッチ。
16. 前記粉末状のマグネシアは、９０ｗｔ％以上のＭｇＯ含有量を有する請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のバッチ。
17. 前記粉末状のマグネシアの粒度分布は、ガウスの粒度分布に相当する請求項１６に記載のバッチ。
18. 前記粉末状の炭化シリコンは、９０ｗｔ％以上の純度を有する請求項１ないし１７のいずれか１項に記載のバッチ。
19. 前記粉末状の炭化シリコンは、ガウスの粒度分布を有する請求項１８に記載のバッチ。
20. 前記微粒子乾燥粉末シリカは、５００μｍより小さい粒径を有する少なくとも一つの石英粉末、および／または少なくとも一つの焼成シリカ、および／または少なくとも一つの沈降シリカ、および／または少なくとも一つのシリカヒュームである請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のバッチ。
21. 前記少なくとも一つの混和剤は、分散剤である請求項１ないし２０のいずれか１項に記載のバッチ。
22. 前記少なくとも一つの追加の耐火性原料粒状体および／または耐火性材料で形成される前記少なくとも一つの添加物は、亜クロム酸マグネシア、スピネルマグネシア、スピネル、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、ジルコニウムのグループから選択される請求項１ないし２１のいずれか１項に記載のバッチ。
23. 前記非鉄重金属（”Buntmetall”）溶融ユニットのライニング用の請求項１ないし２２のいずれか１項に記載のバッチの使用。
24. 前記バッチは、銅溶融コンバーターのライニングのために使用される請求項２３に記載の使用。
25. 前記バッチは、延性マスの形態で、ライニングのために現場で使用される請求項２３または２４に記載の使用。
26. 請求項１ないし６および１２ないし２２のいずれか１項に記載の前記バッチを使用する耐火物の製造方法であって、
    前記バッチは、水を含むマスを形成するために前記水と混合され、
    前記マスは、モールドに導入され、成形体に形成され、
    続いて、前記成形体の前記マスは、硬化され、前記成形体は乾燥されることを特徴とする耐火物の製造方法。
27. 請求項７ないし９のいずれか１項に記載の前記バッチを使用する耐火物の製造方法であって、
    前記バッチの前記乾燥基質は、耐火物用の前記少なくとも一つの水性バインダーと混合され、延性マスを形成し、
    前記マスは、モールドに導入され、成形体に形成され、
    続いて、前記成形体の前記マスは硬化され、前記成形体は乾燥されることを特徴とする耐火物の製造方法。
28. 前記バッチの前記乾燥基質は、前記少なくとも一つの水性バインダーの１〜１０ｗｔ％（前記バッチの前記乾燥基質に対して計算される）と混合される請求項２７に記載の耐火物の製造方法。
29. 請求項７ないし９のいずれか１項に記載の前記バッチを使用する耐火物の製造方法であって、
    前記バッチの前記乾燥基質は、耐火物用の前記少なくとも一つの水性バインダーと水と混合され、延性マスを形成し、
    前記マスは、モールドに導入され、成形体に形成され、
    続いて、前記成形体の前記マスは硬化され、前記成形体は乾燥されることを特徴とする耐火物の製造方法。
30. 請求項１０または１１に記載の前記バッチを使用する耐火物の製造方法であって、
    前記バッチの前記乾燥基質は、前記ピッチおよび／またはタール並びに合成樹脂のグループから前記少なくとも一つのバインダーと混合され、延性マスを形成し、
    前記マスは、モールドに導入され、成形体に形成され、
    続いて、前記成形体の前記マスは硬化され、前記成形体は乾燥されることを特徴とする耐火物の製造方法。
31. 前記バッチの前記乾燥基質は、前記ピッチおよび／またはタール並びに合成樹脂のグループから前記少なくとも一つのバインダーの２〜５ｗｔ％（前記バッチの前記乾燥基質に対して計算される）と混合される請求項３０に記載の耐火物の製造方法。
32. 前記成形体は、０．１〜４．５ｗｔ％の最大残留水分になるまで乾燥される請求項２６ないし３１のいずれか１項に記載の耐火物の製造方法。
33. 前記硬化および前記乾燥は、５０〜２００℃の温度で押圧物に行われる請求項２６ないし３２のいずれか１項に記載の耐火物の製造方法。
34. 前記硬化および前記乾燥は、１００〜１５０℃の温度で行われる請求項３３に記載の耐火物の製造方法。
35. モノリシックな作成済み成分およびキャスタブルに対して、
    前記硬化は、１５〜３５℃で行われ、
    前記乾燥は、５０〜２００℃の温度で行われる請求項２６ないし３２いずれか１項に記載の耐火物の製造方法。
36. 前記乾燥は、１００〜１５０℃の温度で行われる請求項３５に記載の耐火物の製造方法。
37. 延性マスは、成形レンガ内で押圧され、
    前記成形レンガは、硬化され、乾燥される請求項２６ないし３４のいずれか１項に記載の耐火物の製造方法。
38. 前記成形レンガは、セラミック燃焼窯中でセラミックのように焼成される請求項３７に記載の耐火物の製造方法。
39. 前記成形レンガは、酸化雰囲気下または還元性雰囲気下、１０００〜１３００℃の温度で、セラミックのように焼成される請求項３８に記載の耐火物の製造方法。
40. 前記成形レンガは、１１５０〜１２５０℃の温度で、セラミックのように焼成される請求項３９に記載の耐火物の製造方法。
41. 前記成形レンガは、４〜８時間の焼成期間で、セラミックのように焼成される請求項３９または４０に記載の耐火物の製造方法。
42. 前記成形レンガは、５〜８時間の焼成期間で、セラミックのように焼成される請求項４１に記載の耐火物の製造方法。
43. ２．６５〜２．８０ｋｇ／ｍ^３の粗密度と、６０〜１００ＭＰａの冷間圧縮強度とを有するレンガが製造される請求項３７に記載の耐火物の製造方法。
44. ２．５５〜２．７５ｋｇ／ｍ ^３ の粗密度と、５０〜１８０ＭＰａの冷間圧縮強度とを有する非押圧の作成済み成分が製造される請求項２６ないし３２のいずれか１項に記載の耐火物の製造方法。