JPH02279560A - 嵩密度を高められた珪石れんがを製造する方法 - 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、段階を付けられた粒状珪石（シリカ）と元素
珪素とを持つ出発混合物から１．嵩密度を高められた珪
石れんがを製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

二酸化珪素れんがとも称せられるこのような珪石れんが
は、高炉、熱風炉及び特にコークス炉に使用され、この
場合、熱伝導率が改善されるように、このような二酸化
珪素れんかにおいてできるだけ高い嵩密度を得るための
努力がなされる。ドイツ連邦共和国特許第２８３６６９
１号明細書に、嵩密度を高められたこのような二酸化珪
素れんがを製造する方法が記載されており、この場合、
二酸化珪素出発混合物に０．５ないし１０重量％の窒化
珪素又は炭化珪素が添加され、この出発混合物が１２０
０ないし１４００℃の温度範囲において焼成炉のガス流
出口の下の酸素濃度及び温度上昇速度（’Ｃ／ｈ）の非
常に特殊な条件のもとで行なわれなければならない、こ
のドイツ連邦共和国特許第２８３６６９１号明細書には
、更に従来技術について、二酸化珪素れんがが、Ｃｕ　
２　（１＋Ｔ　１０２　＋又はＦｅ２Ｏ３のような金属
酸化物の添加又は炭化珪素の付加により製造され得るこ
とが記載されている。

低い気孔率を持つ、従って改善された耐食性を持つ珪石
れんがを得るために、珪石れんがの製造の際に、アンモ
ニア化合物又は特に、硝酸カルシウム又は硝酸マグネシ
ウムのような、酸化作用する非揮発生化合物と共に珪素
又は炭化珪素を使用することは公知である（英国特許第
８８０５８２号、同第１０１２３６３号明細書）、シか
し混合物の製造の際に水溶性の化合物を使用することは
不利であり、れんがの焼成の際に固型が生ずる。更に、
塩のような化合物により付加的な環境負担の危険がある
。

米国特許第３１４４３４５号明［１１Ｔから、高い密度
及び高い熱伝導率を持つ珪石れんがの製造方法が分かり
、この方法では、微粒子の熱定形珪酸（蒸気相から凝縮
された）が混合物に入れられる。得られる珪石れんがは
、欄４、表１１例４によれば１．８４ｇ／ｃｍ３（＋１
５　Ａ！ｂ／ｆｔ３）までの密度に達する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、環境に負担をかける塩が使用されるこ
となしに、高い熱伝導率を持った、特にコークス炉用の
、嵩密度を高められた二酸化珪素、すなわち密な珪石れ
んがの、経済的にかつ技術的に簡単に実施できる′ｌＪ
５造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するために、出発混合物が、出発混合物
中の成分である珪石、珪素及び火成二酸化珪素に関して
、７５μｍまでの粒度で０，５ないし１０ｆｉ量％の珪
素と、１，５ないし８重は％の微粒子の蕪定形火成二酸
化珪素とを含んでいることを特徴とする方法が役立つ。

微粒子の原電形火成二酸化珪素によって、驚いたことに
、十分な酸化及び新たに形成された５ｉ０２の蓄積によ
り珪素からの５ｉｏ２の新規形成が促進される。焼成中
に高い温度において、まだ５１０２に変換されない珪素
が小さい溶滴を形成し、これらの溶滴がれんが組織のｇ
ｇ地に不規則に巣の形で蓄積されることを前提としてい
る。

珪素から成る溶滴のこの蓄積は、火成二酸化珪素により
回避される。火成二酸化珪素は３μ璽までの一次粒度及
び大きい表面活性を持っている。

更に、火成二酸化珪素により、存在する気孔、特に微孔
、が珪石れんかに満たされるのが有利である。

本発明による方法では、上限を越える珪素及び火成珪酸
含有量においてれんがの圧縮成形及び焼成の際に困難が
生ずる。特に、焼成の際の珪素の大きすぎる含有量によ
り、反り及び亀裂を持つれんがが得られる。要求される
限界値以下の珪素及び大成珪酸含有量では、珪石れんが
の嵩密度の著しい改善は達成されない。

本発明は更に、前述した方法で製造される二酸化珪素れ
んかにも関しており、これらの二酸〉 化珪累れんがは、Ｒ＝：Ｌ８Ｊ／ｃｍ３の高められた！
！密度及びＤＩＮ　５１０４６により測定された、下記
の平均値の熱伝導率を持っている。

４００℃において　　２−Ｉ　Ｗ／ｍｋ７００°Ｃにお
いて　　２．３　Ｗ／ｍｋ１０００’Ｃにおいて　　２
．６　Ｗ／ａ＋に１２００℃において　　３−ＯＷ／ｙ
ａｋ本発明による方法では、周知のやり方で、耐火珪石
れんがの製造に適している、セメント珪石及び岩石珪石
のような、珪石が出発材料として使用される０例として
、セメント珪石（ドイツ連邦共和国メルツハウゼン鉱床
）が挙げられ、このセメント珪石は化学分析によれば０
．７０　ｆｉ量％のＡ／！２０３．０．８５重量％のＴ
ｔｏ２．０．１５重ｆ１１％のＦｅ２Ｏ３及び約９８．
０！ｆｆｉ％ノＳ　ｉ　０２　ヲ含１ｖ　テいる。

二酸化珪素れんがの焼成の際に、出発材料の石英相が十
分にクリストバライト及びトリジマイトに変換される。

焼成された珪石れんがは、特にコークス炉の壁に使用す
るための高品質のものとして二酸化珪素相の十分な変換
を受けかつ僅かなパーセントの残留石英含有量しか持た
ない、珪石れんがの適当な密度は２．３３ないし２．３
４ｇ／ｃｍ３の範囲内にある。嵩密度について１−８６
ｇ／ｃ■３以上の値が得られ、開放気孔率は２０容積％
である。

焼成を、本発明による方法では、通常のやり方で、すな
わち１４００ないし＋４５０”Ｃの最終温度において行
なうことができる。　１ｏｏｏ℃以上の温度範囲におい
て、焼成時間は１００ないし３００時間であるのが有利
であり、焼成材料を包囲する炉雰囲気の酸素含有量は１
０００℃以上のこの温度範囲において５ないし１４容積
％であるのが有利であり、それにより二酸化珪素への珪
素のできるだけ完全な酸化が達成される。焼成後に二酸
化珪素れんかに残っている珪素の残部は僅かである。こ
の残っている珪素によりかつれんがの使用中の二酸化珪
素へのこの珪素の変換により、例えばれんがの二次成長
のような、れんがの不利な特性は生じない。

本発明による方法において使用される珪素は、最大７５
μ１１有利なのは最大４４μｍ１の粒度を持たなければ
ならない、このような微粉砕された珪素は販売されてい
る。

出発混合物の製造は公知のやり方で行なわれ、すなわち
二酸化珪素れんがの製造では通常の分粒に分類されてい
る二酸化珪素出発材料に、出発混合物中の成分である珪
石、珪素及び火成二酸化珪素に関して、前述の量大粒度
の０．５ないし１０重量％の珪素及び最大３μｍの一次
粒度を持つ１．５ないし８重量％の火成二酸化珪素が添
加される。十分な混合及び成形が行なわれた後に、得ら
れたれんがは焼成される。

方法の好ましい実施例において使用された、３μｍまで
の一次粒度を持つ微粒子の二酸化珪素は市販の製品であ
り、この製品は、例えばジルコンサンドＺｒＳｉＯ４か
ら珪素鉄又は二酸化ジルコニウムを製造する際に、いわ
ゆる飛散灰、すなわち副産物、として生ずる。この製品
は火成珪酸とも称せられかつ凝塊から成り、この場合、
−次粒度は最大：Ｊｌ　ｙｎである。

〔実施例Ｊ 本発明を下記の例１ないし４並びに比較例Ａ。

Ｂ及びＣについて詳細に説明する。これらの例について
の記載事項及び珪石れんがの特性は表に含まれている。

例１により、０ないし３ｍｍの粒度を持つ８８１１ｍ％
の珪石、最大４４μｍの粒度を持つ１０重墳％の珪素及
び２重量％の火成珪酸から成る出発混合物が製造された
。この出発混合物は添加物として２重量％の石灰粉、３
重量％の石灰乳及びＩｉ［Ｉｔ％の何機結合剤を含んで
いた。コークス炉用の通常の寸法の二酸化珪素れんがが
製造されかつ１４４０’Ｃの最高焼成温度において二酸
化珪素れんが用の標帛焼成条件のもとで焼成され、この
場合、保持時間は１０００’Ｃ以上の温度においで約＋
５０ｈであった。これらの二酸化珪素れんがは高度の変
換（ｌ！５度２−３３ｇ／ｃｍ３及び帆５％の残留石英
）の際に同時に大きい比重を持ちかつ珪素の残留含有量
は約１．２重量％であった。

例２ないし４において、例１の工程が繰り返された０表
は、出発混合物中の珪素の量大の所要含有量を持つ例】
と比べて、例２が焼成されたれんがではほぼ同じ特性に
おいて一層低い珪素含有量を持つことを示している０例
３及び４は、本発明による方法の好ましい範囲を示して
いる。高い嵩密度と、特性としての気孔率、気体透過率
及び残留珪素に関する低い値とを持つ珪石れんがが得ら
れる。

比較試験Ａにおいて、例１の工程が繰り返されたが、し
かし出発混合物中に珪素も火成珪酸も使用されなかった
。得られた珪石れんがは低い嵩密度及び高い気孔率を持
っていた０例Ｂ及びＣは成分として出発混合物中に珪素
含有量を持っているので・例Ａと比べて少し高められた
！！密度を持つが、しかし１．６重量％以上の残留珪素
の高い含有量を持つ珪石れんがが得られた。

比較例Ａ・、ｎ、ｃと比べて、例１ないし例４によれば
、本発明の方法では、高いＭ、密度、低い気孔率、低い
気体透過率及び珪素の少ない残沼含ｑ量のような薄利な
特性で優れている珪石レンがが得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　段階を付けられた粒状珪石（シリカ）と元素珪素と
   を持つ出発混合物から、嵩密度を高められた珪石れんが
   を製造する方法において、出発混合物が、出発混合物中
   の成分である珪石、珪素及び火成二酸化珪素に関して、
   ７５μｍまでの粒度で０．５ないし１０重量％の珪素と
   、１．５ないし８重量％の微粒子の無定形火成二酸化珪
   素とを含んでいることを特徴とする、嵩密度を高められ
   た珪石れんがを製造する方法。 ２　出発混合物が３ないし６重量％の珪素及び１．５な
   いし５重量％の火成二酸化珪素を含んでいることを特徴
   とする、請求項１に記載の方法。 ３　火成二酸化珪素が３μｍまでの一次粒度を持つてい
   ることを特徴とする、請求項１及び２のうち１つに記載
   の方法。