JPH01226732A - 中空球形状安定化ジルコニアおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、中空で球形状に形成した安定化ジルコニア（
以下、中空球形状安定化ジルコニアという）およびその
製造法に関する。

［従来の技術］ ジルコニアは融点が高く、耐スラグ侵食性に優れ、しか
も熱伝導が極めて小さいという特性を有しており、耐火
物の原料として使用されている。

しかし、ジルコニアには単斜晶、正方晶、立方晶などの
結晶構造があり、単斜晶は約１１００℃付近で変態する
。この際、約３，５％にも及ぶ異常収縮・膨張を起こす
、このため、耐火物などに使用した場合、加熱・冷却と
いう熱サイクルにより収縮・膨張が繰り返され、最終的
には破壊にいたる、そこで、ジルコニアを耐火物の原料
とする場合には、ジルーｙ＝アにＣａｂ、ＭｇＯ，Ｙ２
０３等の安定化剤を添加して高温処理することにより、
単斜晶を正方晶あるいは立方晶の固溶体にして上記した
異常収縮・膨張を抑制できる安定化ジルコニアとしてい
る。

この安定化ジルコニアを中空球形状に形成すれば、軽量
高耐火性耐火物原料として使用できるほか、安定化ジル
コニア粉末を製造する際の中間原料としても有用な性状
を有している。しかし、従来、中空球形状安定化ジルコ
ニアに関する技術について開示されたものはない。

従来の安定化ジルコニア粉末の製造法は第６図の工程図
に示すように、バデライト鉱石と安定化剤を電気炉に装
入し、溶解して溶湯スラグにし、出湯して取鍋に受け、
２４時間程度の自然冷却をし、破砕した後、磁選、焼成
、粉砕、磁選の諸工程を経て粉末の製品となる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来、中空球形状安定化ジルコニアおよ
びその製造法に関する技術はなく、したがって、安定化
ジルコニアから軽量高耐火性耐火物を製造することはで
きなかった。

また、安定化ジルコニア粉末を製造する場合であっても
、溶湯スラグを冷却した安定化ジルコニアは非常に固く
、破砕および粉砕工程の能率が極めて悪い、更に、溶湯
スラグの冷却工程は長時間を要し、破砕および粉砕工程
と共に安定化ジルコニア粉末の製造効率を極めて低いも
のにしている。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、軽量高耐火性耐火物原料として供給
することができ、また、安定化ジルコニア粉末を製造す
る中間原料として使用すれば、これを効率よく製造する
ことができる中空球形状安定化ジルコニアおよびその製
造法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、安定化剤を添加したバデライト鉱石を溶解し
た溶湯スラグから形成された安定化ジルコニアで、粒径
が０．５〜５　ｍ＋ｅである粒子を主体とし且つ嵩比重
が０　、８〜２　、　１　ｇ／ｃｍ３の粒体である中空
球形状安定化ジルコニアであり、また、安定化剤を添加
したバデライト鉱石を電気炉で溶解して溶湯スラグとし
、この溶湯スラグを出湯し、出湯の際に前記溶湯スラグ
に空気を吹き付け、飛散させて粒状化させると共に冷却
凝固させることを特徴とする中空球形状安定化ジルコニ
アの製造法である。

［作用］ 中空球形状安定化ジルコニアの製造法は、電気炉から溶
湯スラグを出湯する際、溶湯スラグに空気を吹き付け、
飛散させて粒状化させると共に冷却凝固させる方法であ
る。溶湯スラグを飛散させる条件としては、空気の吹き
付は量を溶湯スラグ１トン当たり約２０〜７０ポの範囲
にし、吹き付ける空気の噴出速度を約４０〜３００ｍ／
秒の範囲にするのが好ましい条件であり、この範囲内に
おいて中空球形状安定化ジルコニアの生成率が高い。

上記のようにして製造した中空球形状安定化ジルコニア
は嵩比重が０．８〜２．１ｇ／ＣＩ’であり、中空度の
高い粒体である。このため、中空球形状安定化ジルコニ
アを原料とした耐火物は、融点が高く、耐久ラグ侵食性
に優れ、しかも熱伝導が極めて小さいというジルコニア
本来の特性のほかに、断熱性がよく、且つ軽量という特
性が付加される。中空球形状安定化ジルコニアは粒径が
０．５〜５龍である粒子を主体とした粒体であるが、粒
径５ｍ層を超えるものには中空球形状に形成されないも
のが混入されており、好ましくない。

また、中空球形状安定化ジルコニアの肉厚は概ね粒径に
関係なく一定に形成されているので、粒径が０．５ｍｌ
■未満のものは中空度が低く、また、中空でない粒子も
含まれているので好ましくない。

上記のように、中空球形状安定化ジルコニアは中空度が
高く、肉厚が薄いので、これを中間原料として安定化ジ
ルコニア粉末を製造すると、容易に粉砕され、粉砕効率
が非常によい。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。第１図は中空
球形状安定化ジルコニアを製造するための装置の一例を
示す説明図である。第１図において、１はバデライト鉱
石と安定化剤を溶解し溶湯スラグ２を生成させる電気炉
であり、その炉壁に出湯口３が設けられている。出湯口
３の下方には空気を噴出させるノズル４が配置され、ノ
ズル４は配管５によって空気６を供給する送風機７に接
続している。また、ノズル４の空気噴出方向には捕集フ
ード８を備えている。

このように構成された装置により中空球形状安定化ジル
コニアを製造するには、電気炉１にバデライト鉱石と安
定化剤を装入し、溶解して溶湯スラグ２とし、この溶湯
スラグ２を出湯口３から出湯する。出湯の際、ノズル４
から空気を噴出させて溶湯スラグ２に吹き付け、溶湯ス
ラグ２を飛散させて粒状化する。粒状化した溶湯スラグ
２は飛散中に冷却されて凝固し、中空球形状安定化ジル
コニア９となる。

次に、上記の方法による中空球形状安定化ジルコニアの
製造実験を実施した結果について説明する。

（実施例１） バデライト鉱石粉９８．５ｋｇと安定化剤とじて焼石灰
４．２ｋｇを電気炉１に装入して溶解後、出湯し、ノズ
ル４から空気を噴出させ溶湯スラグ２を飛散させて中空
球形状安定化ジルコニアを製造した。そして、溶湯スラ
グを飛散させる条件として、空気吹き付は量を１５〜７
５ｒｄ／溶湯スラグｔおよびノズル４からの空気噴出速
度を３０〜３００ｍ／秒の間に種々設定して、多数の上
記製造実験を行った。実験結果は第２図および第１表、
第２表に示す。

第２図は空気吹き付は量と中空球形状に形成された粒子
の生成率との関係を示した図であり、空気吹き付は量が
２０〜７０ポ／溶湯スラグｔの間は空気吹き付は量の増
加と共に中空球形状粒子の生成率は直線的に上昇するが
、空気吹き付は量が１５ｍ１以下では急激に低下する傾
向にある。また、空気噴出量が７５ｍ１以上にすると、
中空球形状粒子の生成率の上昇が鈍化するので、無駄な
エネルギーを消費することになる。

空気噴出流速ついては、４０〜３００ｍ／秒の間ではそ
の差は認められなかったが、３０ｍ／秒の場合には溶湯
スラグの飛散状態が不良となった。

第１表は空気吹き付は量が５０ｒｄ、空気噴出流速Ｌｏ
ｏｍ／秒の条件で得られた中空球形状安定化ジルコニア
の粒度分布である。この表における粒径５ＷＩＩ＋以下
の割合は７７．２％であり、粒径粒径０．５〜５　ｍ＋
ａの粒子の形状はすべて中空球形状であった。しかし、
粒径が５　ｍｖａを超えたものは、球形状でないものも
あると共に中空でないものも混入していた。まな粒径が
０．５ｍ璽未満のものにも中空でないものが混入してい
た。

第３図は嵩比重の測定結果を示す図である。第３図にお
いて、粒径５　＋ｕの嵩比重は約０．８ｇ／Ｃｌ１１３
、粒径０．５龍では約２．１ｇ／ｃｍ３であり、中空度
の高い粒体であった。

（実施例２） バデライト鉱石粉９８．５ｋｇ、焼石灰４．２ｋｇを電
気炉１に装入して溶解後、出湯し、ノズル４から空気吹
き付は量４０ｎ（／溶湯スラグｔ、空気噴出流速１８０
ｍ／秒で溶湯スラグ２を飛散させて中空球形状安定化ジ
ルコニアを生成させた。そして、この生成品の５１１以
下のものについて粉砕試験を行った。粉砕試験は試料５
ｋｇを供試し、ワーキングインデックス粉砕機を使用し
て実施した。なお、比較のために、従来技術によって製
造され、５　ｍｍ以下に破砕された安定化ジルコニアの
粉砕試験も実施した。結果は第４図および第５図に示す
。

第４図は粉砕時間に対する７４μ以下の粒子の生成率を
示した図である。この図のごとく、本発明の粉砕能率は
非常によく、例えば、７４μ以下の粒子の生成率を７０
％にするための所要時間は、本発明においては約２時間
であるのに対し、従来技術においては約３．５時間を要
し本発明の約１．８倍であった。

第５図は粉砕時間と鉄分の増加との関係を調べた図であ
る。鉄分の増加は粉砕機中に充填されている粉砕媒体の
摩耗によるものであるが、この図で明らかなように、本
発明のＦｅ２Ｏ３含有量は従来技術に対し６０〜７０％
の低値であり、粉砕が容易な形状であることが判る。

［発明の効果］ この発明は以上のように構成されているので、出湯と同
時に粒状化し、凝固するので、従来のように冷却時間及
び破砕時間を取る必要がないので、安定化ジルコニア粉
末を効率よく製造することができる。さらに、本発明は
粉砕工程でのＦｅ２Ｏ，含有量の増加が少ないので、磁
選工程におけて安定化ジルコニア粉末の歩留が向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は中空球形状安定化ジルコニアを製造するための
装置の一例を示す説明図、第２図は空気吹き付は量と中
空球形状に形成された粒子の生成率との関係を示したグ
ラフ図、第３図は嵩比重の測定結果を示すグラフ図、第
４図は粉砕時間に対する７４μ以下の粒子の生成率を示
したグラフ図、第５図は粉砕時間と鉄分の増加との関係
を調べたグラフ図、第６図は従来の安定化ジルコニア粉
末の製造法を示す工程図である。 １・・・電気炉、２・・・溶湯スラグ、３・・・出湯口
、４・・・ノズル、６・・・空気、９・・・中空球形状
安定化ジルコニア。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）安定化剤を添加したバデライト鉱石を溶解した溶
   湯スラグから形成された安定化ジルコニアで、粒径が０
   ．５〜５ｍｍである粒子を主体とし且つ嵩比重が０．８
   〜２．１ｇ／ｃｍ＾３の粒体である中空球形状安定化ジ
   ルコニア。
2. （２）安定化剤を添加したバデライト鉱石を電気炉で溶
   解して溶湯スラグとし、この溶湯スラグを出湯し、出湯
   の際に前記溶湯スラグに空気を吹き付け、飛散させて粒
   状化させると共に冷却凝固させることを特徴とする中空
   球形状安定化ジルコニアの製造法。