JPH07293851A - 溶融炉とそのジルコニア耐火物 - Google Patents
溶融炉とそのジルコニア耐火物Info
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- JPH07293851A JPH07293851A JP6106284A JP10628494A JPH07293851A JP H07293851 A JPH07293851 A JP H07293851A JP 6106284 A JP6106284 A JP 6106284A JP 10628494 A JP10628494 A JP 10628494A JP H07293851 A JPH07293851 A JP H07293851A
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- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼却灰、焼却飛灰または下水汚泥ケーキなど
の廃棄物の溶融に際して十分な耐侵食性、耐摩耗性を有
し、かつ耐熱的スポーリング性、溶融物難着性などの廃
棄物を溶融できるようにする。 【構成】 焼却灰や焼却飛灰または下水汚泥ケーキを溶
融処理するための炉およびそれに使用するジルコニア耐
火物において、ＺｒＯ2 を８０重量％以上含有する電融
ジルコニアの粒が４０重量％以上であるジルコニア耐火
物を用いる。その様なジルコニア耐火物を炉の内壁の少
なくとも一部分、例えばガラス溶融炉のグラスラインの
相当部分に設ける。
の廃棄物の溶融に際して十分な耐侵食性、耐摩耗性を有
し、かつ耐熱的スポーリング性、溶融物難着性などの廃
棄物を溶融できるようにする。 【構成】 焼却灰や焼却飛灰または下水汚泥ケーキを溶
融処理するための炉およびそれに使用するジルコニア耐
火物において、ＺｒＯ2 を８０重量％以上含有する電融
ジルコニアの粒が４０重量％以上であるジルコニア耐火
物を用いる。その様なジルコニア耐火物を炉の内壁の少
なくとも一部分、例えばガラス溶融炉のグラスラインの
相当部分に設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焼却灰や焼却飛灰、ま
たは下水汚泥等の廃棄物を溶融する炉とそれに使用する
ジルコニア耐火物に関するものである。
たは下水汚泥等の廃棄物を溶融する炉とそれに使用する
ジルコニア耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、都市ゴミや産業廃棄物および下水
汚泥などの廃棄物は増加の一途をたどっている。これら
廃棄物の処分方法の一つとして、焼却や乾燥処理による
減容化が実施されている。その焼却処理で生じた焼却灰
および焼却飛灰や乾燥処理で生じた下水汚泥ケーキは埋
め立て処分されている。
汚泥などの廃棄物は増加の一途をたどっている。これら
廃棄物の処分方法の一つとして、焼却や乾燥処理による
減容化が実施されている。その焼却処理で生じた焼却灰
および焼却飛灰や乾燥処理で生じた下水汚泥ケーキは埋
め立て処分されている。
【０００３】しかし、最近では埋め立て地の不足や公害
の問題が生じている。このため、まず下水汚泥の焼却、
および焼却灰や焼却飛灰または下水汚泥ケーキを高温で
溶融固化することなどによって廃棄物を減容化・無害化
して、それをさらに再利用することが考えられている。
の問題が生じている。このため、まず下水汚泥の焼却、
および焼却灰や焼却飛灰または下水汚泥ケーキを高温で
溶融固化することなどによって廃棄物を減容化・無害化
して、それをさらに再利用することが考えられている。
【０００４】灰または下水汚泥ケーキの溶融炉は、すで
にいくつかのプラントが稼働している。例えば、プラズ
マトーチ、バーナー、電気抵抗、コークス混合等の加熱
方法による各種溶融炉が知られている。
にいくつかのプラントが稼働している。例えば、プラズ
マトーチ、バーナー、電気抵抗、コークス混合等の加熱
方法による各種溶融炉が知られている。
【０００５】焼却灰、焼却飛灰および下水汚泥ケーキの
化学組成は、一般にＳｉＯ2 １５〜４５重量％、Ａｌ2
Ｏ3 １０〜２０重量％、Ｎａ2 Ｏ１〜１５重量％、Ｃａ
Ｏ５〜４５重量％である。この他、焼却灰および焼却飛
灰では特にＣｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ
などの金属が含まれている。下水汚泥ケーキでは金属は
少ないがＰ2 Ｏ5 が５〜１５重量％含まれている。そし
て焼却灰および焼却飛灰や下水汚泥ケーキの全てにＳ、
Ｃｌなどの揮発成分が含まれている。
化学組成は、一般にＳｉＯ2 １５〜４５重量％、Ａｌ2
Ｏ3 １０〜２０重量％、Ｎａ2 Ｏ１〜１５重量％、Ｃａ
Ｏ５〜４５重量％である。この他、焼却灰および焼却飛
灰では特にＣｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ
などの金属が含まれている。下水汚泥ケーキでは金属は
少ないがＰ2 Ｏ5 が５〜１５重量％含まれている。そし
て焼却灰および焼却飛灰や下水汚泥ケーキの全てにＳ、
Ｃｌなどの揮発成分が含まれている。
【０００６】焼却飛灰は、廃棄物の焼却時に発生する排
ガス中の硫黄酸化物、燐酸化物や塩素ガスなどを除去す
る目的で、排ガスをアルカリやアルカリ土類成分剤によ
り処理した際に生成する灰である。したがって、焼却飛
灰にはアルカリやアルカリ土類成分、特にＣａＯがより
多く含有されている。また、下水汚泥ケーキにはアルカ
リ土類成分はもちろん、Ｐ2 Ｏ5 が多く含有されてい
る。
ガス中の硫黄酸化物、燐酸化物や塩素ガスなどを除去す
る目的で、排ガスをアルカリやアルカリ土類成分剤によ
り処理した際に生成する灰である。したがって、焼却飛
灰にはアルカリやアルカリ土類成分、特にＣａＯがより
多く含有されている。また、下水汚泥ケーキにはアルカ
リ土類成分はもちろん、Ｐ2 Ｏ5 が多く含有されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶融炉は、耐火
の観点から、基本的に炉のケーシングを水冷するか、ま
たは耐火物で内張する必要がある。
の観点から、基本的に炉のケーシングを水冷するか、ま
たは耐火物で内張する必要がある。
【０００８】ところが、前記組成を含む焼却灰、焼却飛
灰または下水汚泥ケーキの溶融に際しては、異物による
摩耗、灰または汚泥の特異な侵食性の強さ、さらには灰
に含まれる金属が炉底に溜まることなどの問題点があ
る。
灰または下水汚泥ケーキの溶融に際しては、異物による
摩耗、灰または汚泥の特異な侵食性の強さ、さらには灰
に含まれる金属が炉底に溜まることなどの問題点があ
る。
【０００９】炉のケーシングを水冷した場合には、炉底
に溜まった溶融金属は、密度が大きく、蓄熱量が大きい
ことから、水冷しても凝固しにくい。そのため、いった
ん溶融金属が炉壁を破って流れ出すと、止めるのが困難
である。これは、非常に危険である。
に溜まった溶融金属は、密度が大きく、蓄熱量が大きい
ことから、水冷しても凝固しにくい。そのため、いった
ん溶融金属が炉壁を破って流れ出すと、止めるのが困難
である。これは、非常に危険である。
【００１０】また、耐火物を内張した場合でも、耐火物
の侵食および摩耗が激しい。下水汚泥の溶融に際して
も、ＣａＯとＰ2 Ｏ5 によって耐火物は特異な侵食をう
ける。このため、数回の溶融処理により耐火物が消失し
たり、破壊したりして、溶融炉が使用できなくなり、炉
の寿命は数か月である。これは実用上満足できるもので
はなかった。
の侵食および摩耗が激しい。下水汚泥の溶融に際して
も、ＣａＯとＰ2 Ｏ5 によって耐火物は特異な侵食をう
ける。このため、数回の溶融処理により耐火物が消失し
たり、破壊したりして、溶融炉が使用できなくなり、炉
の寿命は数か月である。これは実用上満足できるもので
はなかった。
【００１１】本発明は、焼却灰、焼却飛灰または下水汚
泥ケーキなどの廃棄物の溶融に際して十分な耐侵食性、
耐摩耗性を有し、かつ耐熱的スポーリング性、溶融物難
着性などの諸特性に優れ、長時間の使用に耐えて廃棄物
を溶融することができる溶融炉およびそれに使用するジ
ルコニア耐火物を提供することを目的としている。
泥ケーキなどの廃棄物の溶融に際して十分な耐侵食性、
耐摩耗性を有し、かつ耐熱的スポーリング性、溶融物難
着性などの諸特性に優れ、長時間の使用に耐えて廃棄物
を溶融することができる溶融炉およびそれに使用するジ
ルコニア耐火物を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に種々の研究を重ねた結果、本願の第１発明は、廃棄物
溶融用の炉において、炉の内壁の少なくとも一部分をジ
ルコニア耐火物で構成し、前記ジルコニア耐火物が電融
ジルコニアを４０重量％以上配合したものであり、前記
電融ジルコニアの粒径が７〜０．０４４ｍｍであり、前
記電融ジルコニアのＺｒＯ2 含有量が８０重量％以上で
あることを特徴とする溶融炉を要旨としている。
に種々の研究を重ねた結果、本願の第１発明は、廃棄物
溶融用の炉において、炉の内壁の少なくとも一部分をジ
ルコニア耐火物で構成し、前記ジルコニア耐火物が電融
ジルコニアを４０重量％以上配合したものであり、前記
電融ジルコニアの粒径が７〜０．０４４ｍｍであり、前
記電融ジルコニアのＺｒＯ2 含有量が８０重量％以上で
あることを特徴とする溶融炉を要旨としている。
【００１３】本願の第２発明は、廃棄物溶融炉用のジル
コニア耐火物において、前記ジルコニア耐火物が電融ジ
ルコニアを４０重量％以上配合したものであり、前記電
融ジルコニアの粒径が７〜０．０４４ｍｍであり、前記
電融ジルコニアのＺｒＯ2 含有量が８０重量％以上であ
ることを特徴とするジルコニア耐火物を要旨としてい
る。
コニア耐火物において、前記ジルコニア耐火物が電融ジ
ルコニアを４０重量％以上配合したものであり、前記電
融ジルコニアの粒径が７〜０．０４４ｍｍであり、前記
電融ジルコニアのＺｒＯ2 含有量が８０重量％以上であ
ることを特徴とするジルコニア耐火物を要旨としてい
る。
【００１４】
【作用】灰および下水汚泥ケーキに一成分として含まれ
ているＣａＯは、それ自体の融点は２５７０℃と高い。
灰および下水汚泥ケーキには他の成分としてＡｌ
2 Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、アルカリ酸化物などが
共存している。このために、これらの灰および下水汚泥
ケーキは全体としてみれば１３００〜１４００℃で溶融
状態となる。
ているＣａＯは、それ自体の融点は２５７０℃と高い。
灰および下水汚泥ケーキには他の成分としてＡｌ
2 Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、アルカリ酸化物などが
共存している。このために、これらの灰および下水汚泥
ケーキは全体としてみれば１３００〜１４００℃で溶融
状態となる。
【００１５】灰および下水汚泥ケーキの溶融物と各耐火
物の反応性は次の通りである。
物の反応性は次の通りである。
【００１６】Ａｌ2 Ｏ3 を多く含む耐火物は、耐火物中
のＡｌ2 Ｏ3 が溶融物の中のＣａＯと反応して１３６０
℃付近で溶融物の中に溶け出す。Ｃｒ2 Ｏ3 を多く含む
耐火物もまた同様に、耐火物の中のＣｒ2 Ｏ3 が溶融物
の中のＣａＯおよび酸化鉄と反応して比較的低温度で反
応生成物をつくり、溶け出す。そして、溶け出して空洞
化した耐火物組織内に、溶融したスラグが浸透する。そ
の結果、侵食が助長される。
のＡｌ2 Ｏ3 が溶融物の中のＣａＯと反応して１３６０
℃付近で溶融物の中に溶け出す。Ｃｒ2 Ｏ3 を多く含む
耐火物もまた同様に、耐火物の中のＣｒ2 Ｏ3 が溶融物
の中のＣａＯおよび酸化鉄と反応して比較的低温度で反
応生成物をつくり、溶け出す。そして、溶け出して空洞
化した耐火物組織内に、溶融したスラグが浸透する。そ
の結果、侵食が助長される。
【００１７】これに対し、電融ジルコニアを多く含む耐
火物の場合は、電融ジルコニアは１９００℃以上でも溶
融物と反応せず、溶解はおこらない。
火物の場合は、電融ジルコニアは１９００℃以上でも溶
融物と反応せず、溶解はおこらない。
【００１８】電融ジルコニアの粒子は硬度が大きく、特
に組織の緻密さから溶融物に対する高温での耐摩耗性が
優れている。この特性から、本発明によるジルコニア耐
火物は、他の成分（例えばアルミナ）の電融の粒を用い
た耐火物に比べて、いっそう耐摩耗性が優れている。
に組織の緻密さから溶融物に対する高温での耐摩耗性が
優れている。この特性から、本発明によるジルコニア耐
火物は、他の成分（例えばアルミナ）の電融の粒を用い
た耐火物に比べて、いっそう耐摩耗性が優れている。
【００１９】本発明においては、ジルコニア耐火物に使
用する電融ジルコニアの添加量が少ないと、溶融物に対
する耐侵食性が不十分であり、それが多いと、侵食性は
強くなるが、成形性や耐スポーリング特性が劣る。それ
ゆえ、ジルコニア耐火物に使用する電融ジルコニアの添
加量は、４０重量％以上が望ましく、より好ましくは４
５〜８５重量％である。
用する電融ジルコニアの添加量が少ないと、溶融物に対
する耐侵食性が不十分であり、それが多いと、侵食性は
強くなるが、成形性や耐スポーリング特性が劣る。それ
ゆえ、ジルコニア耐火物に使用する電融ジルコニアの添
加量は、４０重量％以上が望ましく、より好ましくは４
５〜８５重量％である。
【００２０】また、溶融炉は必ずしも連続運転をするも
のではなく、特に溶融物の出湯口や融液面の付近では急
激な熱的変化が起きることから、耐火物は溶融物に対す
る侵食性だけでなく熱的スポーリングに対しても強くな
ければならない。この点、本発明においては、耐火物に
使用する電融ジルコニアは粒径７〜０．０４４ｍｍの電
融ジルコニアであり、それを４０重量％以上用いる。そ
のことによって耐侵食性と耐熱的スポーリング性の両方
を備えた優れた特性が得られる。粒径が大きいと耐火物
の成形性が悪く、粒径が小さいと耐侵食性、耐熱的スポ
ーリング性が劣る。
のではなく、特に溶融物の出湯口や融液面の付近では急
激な熱的変化が起きることから、耐火物は溶融物に対す
る侵食性だけでなく熱的スポーリングに対しても強くな
ければならない。この点、本発明においては、耐火物に
使用する電融ジルコニアは粒径７〜０．０４４ｍｍの電
融ジルコニアであり、それを４０重量％以上用いる。そ
のことによって耐侵食性と耐熱的スポーリング性の両方
を備えた優れた特性が得られる。粒径が大きいと耐火物
の成形性が悪く、粒径が小さいと耐侵食性、耐熱的スポ
ーリング性が劣る。
【００２１】
【実施例】本発明者等は、焼却灰、焼却飛灰または下水
汚泥ケーキの中にＳｉＯ2 、ＣａＯ、Ｐ2 Ｏ5 、Ｆｅ2
Ｏ3 やアルカリ酸化物成分が含有されていることに着目
した。そして、焼却灰、焼却飛灰または下水汚泥ケーキ
の溶融に使用する溶融炉の内張り用の耐火物として使用
可能である、電融ジルコニアを４０重量％以上含有した
ジルコニア耐火物を発明した。
汚泥ケーキの中にＳｉＯ2 、ＣａＯ、Ｐ2 Ｏ5 、Ｆｅ2
Ｏ3 やアルカリ酸化物成分が含有されていることに着目
した。そして、焼却灰、焼却飛灰または下水汚泥ケーキ
の溶融に使用する溶融炉の内張り用の耐火物として使用
可能である、電融ジルコニアを４０重量％以上含有した
ジルコニア耐火物を発明した。
【００２２】焼却灰、焼却飛灰または下水汚泥ケーキの
組成は、ガラスの主形成成分であるＳｉＯ2 が少なく、
アルカリやアルカリ土類の成分が１０〜４０重量％と多
く含まれている。これは通常のガラス組成とは大きく異
なる。
組成は、ガラスの主形成成分であるＳｉＯ2 が少なく、
アルカリやアルカリ土類の成分が１０〜４０重量％と多
く含まれている。これは通常のガラス組成とは大きく異
なる。
【００２３】そのため、これらを溶融するのに最も適し
た耐火物を作製するに当たって予測が困難である。そこ
で、一般に使用されているガラス溶融用耐火物の問題点
を究明し、この種の目的の溶融炉に使用できる耐火物を
発明した。
た耐火物を作製するに当たって予測が困難である。そこ
で、一般に使用されているガラス溶融用耐火物の問題点
を究明し、この種の目的の溶融炉に使用できる耐火物を
発明した。
【００２４】先ず、Ａｌ2 Ｏ3 を多く含有する耐火物、
例えばＡｌ2 Ｏ3 系、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系、Ａｌ2
Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 系、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3
系の耐火物について検討を加えた。これらは、その製法
上の如何を問わず、溶融物に耐する侵食量が著しく多い
ために、使用できない。これらの耐火物を焼却灰、焼却
飛灰または下水汚泥ケーキを溶融する溶融炉の内壁材料
として使用すると、溶融物により耐火物が激しく侵食し
て溶解してしまう。
例えばＡｌ2 Ｏ3 系、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系、Ａｌ2
Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 系、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3
系の耐火物について検討を加えた。これらは、その製法
上の如何を問わず、溶融物に耐する侵食量が著しく多い
ために、使用できない。これらの耐火物を焼却灰、焼却
飛灰または下水汚泥ケーキを溶融する溶融炉の内壁材料
として使用すると、溶融物により耐火物が激しく侵食し
て溶解してしまう。
【００２５】また、最近提案されているＡｌ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＣ系の耐火物を検討したところ、熱的スポーリングに
はかなり強いが、溶融物と接した際には、Ａｌ2 Ｏ3 が
選択的に侵食されて、耐火物の組織が崩壊してしまう事
が判明した。さらに酸化雰囲気となる融液面の近くや出
湯口の近くでは、Ａｌ2 Ｏ3 が侵食された後、ＳｉＣの
酸化を助長することから、特に侵食が早くなることも判
った。
ｉＣ系の耐火物を検討したところ、熱的スポーリングに
はかなり強いが、溶融物と接した際には、Ａｌ2 Ｏ3 が
選択的に侵食されて、耐火物の組織が崩壊してしまう事
が判明した。さらに酸化雰囲気となる融液面の近くや出
湯口の近くでは、Ａｌ2 Ｏ3 が侵食された後、ＳｉＣの
酸化を助長することから、特に侵食が早くなることも判
った。
【００２６】そこで、次に、Ａｌ2 Ｏ3 をほとんど含ま
ない耐火物について調べた。Ａｌ2Ｏ3 を含まない耐火
物としては、ＳｉＯ2 系、Ｃｒ2 Ｏ3 系、ＺｒＯ2 −Ｓ
ｉＯ2 系、ＳｎＯ2 系、ＺｒＯ2 系、Ｃｒ2 Ｏ3 −Ｍｇ
Ｏ系、ＭｇＯ系の耐火物等がある。
ない耐火物について調べた。Ａｌ2Ｏ3 を含まない耐火
物としては、ＳｉＯ2 系、Ｃｒ2 Ｏ3 系、ＺｒＯ2 −Ｓ
ｉＯ2 系、ＳｎＯ2 系、ＺｒＯ2 系、Ｃｒ2 Ｏ3 −Ｍｇ
Ｏ系、ＭｇＯ系の耐火物等がある。
【００２７】ＭｇＯ系とＣｒ2 Ｏ3 系耐火物について
は、耐火物中のＭｇＯが溶融ガラスに溶出したり溶解し
たりすることによって、耐火物の組織が崩れ、耐侵食性
が極めて悪くなるということが知られている。ＳｉＯ2
系の耐火物の場合も、耐侵食性の面で劣るため採用でき
ない。Ｃｒ2 Ｏ3 系耐火物に関しても、溶融物に対する
耐侵食性が少なく、かつクロム自身の毒性のために、環
境的な問題がある。また、Ｃｒ2 Ｏ3 の電気抵抗が低い
ことからジュール効果熱による加熱が極めて難しく、電
気抵抗炉には採用できない。ＳｎＯ2 系の耐火物は電気
抵抗の低さと熱的スポーリングに対して弱いことから使
用は困難である。ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 系のジルコン耐火
物の場合は、耐火物中のＳｉＯ2 が溶融物の中に溶解し
て、耐火物の組織が崩れ、耐侵食性が極めて低くなると
いう欠点がある。
は、耐火物中のＭｇＯが溶融ガラスに溶出したり溶解し
たりすることによって、耐火物の組織が崩れ、耐侵食性
が極めて悪くなるということが知られている。ＳｉＯ2
系の耐火物の場合も、耐侵食性の面で劣るため採用でき
ない。Ｃｒ2 Ｏ3 系耐火物に関しても、溶融物に対する
耐侵食性が少なく、かつクロム自身の毒性のために、環
境的な問題がある。また、Ｃｒ2 Ｏ3 の電気抵抗が低い
ことからジュール効果熱による加熱が極めて難しく、電
気抵抗炉には採用できない。ＳｎＯ2 系の耐火物は電気
抵抗の低さと熱的スポーリングに対して弱いことから使
用は困難である。ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 系のジルコン耐火
物の場合は、耐火物中のＳｉＯ2 が溶融物の中に溶解し
て、耐火物の組織が崩れ、耐侵食性が極めて低くなると
いう欠点がある。
【００２８】一方、ＺｒＯ2 を８５重量％以上含むＺｒ
Ｏ2 系耐火物は、溶融物に対して極めて高い耐侵食性を
示すが、熱的スポーリングに対して十分でないため、溶
融炉の全ての内壁部分に使用できるわけではない。
Ｏ2 系耐火物は、溶融物に対して極めて高い耐侵食性を
示すが、熱的スポーリングに対して十分でないため、溶
融炉の全ての内壁部分に使用できるわけではない。
【００２９】以上のことは、本発明者等の行った数多く
の試験から判明したものである。
の試験から判明したものである。
【００３０】表１は、試験に用いたＡｌ2 Ｏ3 系耐火物
の化学組成を比較例１〜３として示し、Ｃｒ2 Ｏ3 系耐
火物の化学組成を比較例４として示す。
の化学組成を比較例１〜３として示し、Ｃｒ2 Ｏ3 系耐
火物の化学組成を比較例４として示す。
【００３１】表２は、試験に用いたＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣ
系耐火物の化学組成を比較例５として示し、ＺｒＯ2 系
耐火物の化学組成を比較例６、７として示し、ＭｇＯ系
耐火物の化学組成を比較例８として示す。比較例１、
３、４、６は電鋳耐火物を使用し、その他の比較例は焼
成耐火物を使用した例である。
系耐火物の化学組成を比較例５として示し、ＺｒＯ2 系
耐火物の化学組成を比較例６、７として示し、ＭｇＯ系
耐火物の化学組成を比較例８として示す。比較例１、
３、４、６は電鋳耐火物を使用し、その他の比較例は焼
成耐火物を使用した例である。
【００３２】表３は、溶融物に対する各耐火物の侵食量
を示す。
を示す。
【００３３】侵食量の試験方法は次のとおりであった。
各耐火物から、それぞれ直径２０ｍｍ、長さ８０ｍｍの
大きさの試験片を切り出し、この試験片を灰または下水
汚泥ケーキを入れた内容積１６００ccのルツボに、試験
片が溶融物に浸るように設置し、１４５０℃の炉内で７
２時間保持した。加熱後、試験片を半切りして断面に現
れた凹部の深さをノギスで測定して、それを侵食量とし
てｍｍ単位で表し、評価した。
各耐火物から、それぞれ直径２０ｍｍ、長さ８０ｍｍの
大きさの試験片を切り出し、この試験片を灰または下水
汚泥ケーキを入れた内容積１６００ccのルツボに、試験
片が溶融物に浸るように設置し、１４５０℃の炉内で７
２時間保持した。加熱後、試験片を半切りして断面に現
れた凹部の深さをノギスで測定して、それを侵食量とし
てｍｍ単位で表し、評価した。
【００３４】この試験に使用した灰および下水汚泥ケー
キの化学組成（単位は重量％）は表４のとおりであっ
た。
キの化学組成（単位は重量％）は表４のとおりであっ
た。
【００３５】表３からも明らかなように、ＺｒＯ2 含有
量の多い耐火物は溶融物に対して卓越した耐侵食性を示
す。そのことに着目して、さらに熱的スポーリング特性
の向上を目的として、電融ジルコニアを主成分としたジ
ルコニア耐火物を研究した。その結果、粒径が７〜０．
０４４ｍｍで８０重量％以上のＺｒＯ2 含有量を持つ電
融ジルコニアを４０重量％以上含むジルコニア耐火物
が、これらの溶融物を溶融する炉の内張用の耐火物とし
て十分使用し得るものであることを見出した。
量の多い耐火物は溶融物に対して卓越した耐侵食性を示
す。そのことに着目して、さらに熱的スポーリング特性
の向上を目的として、電融ジルコニアを主成分としたジ
ルコニア耐火物を研究した。その結果、粒径が７〜０．
０４４ｍｍで８０重量％以上のＺｒＯ2 含有量を持つ電
融ジルコニアを４０重量％以上含むジルコニア耐火物
が、これらの溶融物を溶融する炉の内張用の耐火物とし
て十分使用し得るものであることを見出した。
【００３６】この電融ジルコニアとしては、ジルコンを
脱珪溶融して造られたジルコニアが使用できる。そし
て、この他に、ガラス溶解に使用されるＺｒＯ2 ８０％
以上の高ジルコニア電鋳耐火物を破砕して得られた粒も
使用できる。この粒を使用すれば、粒子自身が膨脹収縮
を抑える働きのあるガラス相を含んでいることから一層
熱的スポーリング特性が向上する。さらにＣａＯ、Ｍｇ
ＯやＹ2 Ｏ3 などの安定化剤と共に溶融し、好ましくは
急冷して作成した溶融安定化ジルコニアを使用すると尚
一層熱的スポーリング特性が向上する。溶融安定化ジル
コニアは作製の都合により粒径を２〜０．０４４ｍｍと
するのが好ましい。
脱珪溶融して造られたジルコニアが使用できる。そし
て、この他に、ガラス溶解に使用されるＺｒＯ2 ８０％
以上の高ジルコニア電鋳耐火物を破砕して得られた粒も
使用できる。この粒を使用すれば、粒子自身が膨脹収縮
を抑える働きのあるガラス相を含んでいることから一層
熱的スポーリング特性が向上する。さらにＣａＯ、Ｍｇ
ＯやＹ2 Ｏ3 などの安定化剤と共に溶融し、好ましくは
急冷して作成した溶融安定化ジルコニアを使用すると尚
一層熱的スポーリング特性が向上する。溶融安定化ジル
コニアは作製の都合により粒径を２〜０．０４４ｍｍと
するのが好ましい。
【００３７】表５は、電融ジルコニアの粒の少ない耐火
物の配合割合を示し、表６は、その化学組成を比較例９
〜１２として示す。比較例１０、１２の電融ジルコニア
は高ジルコニア電鋳耐火物の粉砕した粒を使用した。
物の配合割合を示し、表６は、その化学組成を比較例９
〜１２として示す。比較例１０、１２の電融ジルコニア
は高ジルコニア電鋳耐火物の粉砕した粒を使用した。
【００３８】表７は、本発明のジルコニア耐火物の配合
を示し、表８はその化学組成を実施例１〜１０として示
す。使用した電融ジルコニアは、実施例１、２が脱珪ジ
ルコニア、実施例４、６、８、９が高ジルコニア電鋳耐
火物、実施例３、５、７、９が高ジルコニア電鋳耐火物
と溶融安定化ジルコニアの組み合わせ、実施例１０が脱
珪ジルコニアと溶融安定化ジルコニアの組み合わせであ
る。
を示し、表８はその化学組成を実施例１〜１０として示
す。使用した電融ジルコニアは、実施例１、２が脱珪ジ
ルコニア、実施例４、６、８、９が高ジルコニア電鋳耐
火物、実施例３、５、７、９が高ジルコニア電鋳耐火物
と溶融安定化ジルコニアの組み合わせ、実施例１０が脱
珪ジルコニアと溶融安定化ジルコニアの組み合わせであ
る。
【００３９】表９は、前記実施例に使用した電融ジルコ
ニア粒の粒度の例を示す。
ニア粒の粒度の例を示す。
【００４０】表１０は、各耐火物の熱的スポーリング特
性をサイクル回数として示す。
性をサイクル回数として示す。
【００４１】スポーリングの試験方法は次のとおりであ
った。
った。
【００４２】各耐火物から、それぞれ２５ｍｍ×３０ｍ
ｍ×５０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、この試験片
を１４００℃に加熱した炉の中にいれて３０分間保持す
る。その後、試験片を炉外に取出して空気中にて放冷す
る。この一連の操作を１サイクルとする。そして試験片
の一部が剥落するまでのサイクル回数を表し、各耐火物
の熱的スポーリング特性として評価した。
ｍ×５０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、この試験片
を１４００℃に加熱した炉の中にいれて３０分間保持す
る。その後、試験片を炉外に取出して空気中にて放冷す
る。この一連の操作を１サイクルとする。そして試験片
の一部が剥落するまでのサイクル回数を表し、各耐火物
の熱的スポーリング特性として評価した。
【００４３】ジルコニア耐火物にＳｉＣを添加すると、
溶融物に対する耐侵食性が弱くなる傾向にある。しか
し、このようにＳｉＣを添加した耐火物は、灰の溶融物
に特に多く含まれる溶融金属に対する耐侵食性が強く、
熱的スポーリング特性も極めて良好である。添加するＳ
ｉＣは粒径０．０１ｍｍ以上を５〜４５重量％が好まし
い。この理由は、粒径が小さいと酸化され易くなり耐侵
食性が劣るためである。また、ＳｉＣの添加量が少ない
と、Ｓi Ｃの効果が小さく、ＳｉＣの添加量が多いと、
溶融物に対する耐侵食性が弱くなるためである。
溶融物に対する耐侵食性が弱くなる傾向にある。しか
し、このようにＳｉＣを添加した耐火物は、灰の溶融物
に特に多く含まれる溶融金属に対する耐侵食性が強く、
熱的スポーリング特性も極めて良好である。添加するＳ
ｉＣは粒径０．０１ｍｍ以上を５〜４５重量％が好まし
い。この理由は、粒径が小さいと酸化され易くなり耐侵
食性が劣るためである。また、ＳｉＣの添加量が少ない
と、Ｓi Ｃの効果が小さく、ＳｉＣの添加量が多いと、
溶融物に対する耐侵食性が弱くなるためである。
【００４４】ＺｒＯ2 は溶融物に対する剥がれ易さ、す
なわち剥離性が他の酸化物に比較して良好であるが、Ｓ
ｉＣを添加すると、それがさらに向上する。
なわち剥離性が他の酸化物に比較して良好であるが、Ｓ
ｉＣを添加すると、それがさらに向上する。
【００４５】ジルコニア耐火物は、電融ジルコニア、ジ
ルコン、ＳｉＣ、粘土を種々配合して、これらにアルミ
ナセメント、燐酸アルミなどの無機質のバインダーや、
リグニン、メチルセルロースなどの有機質のバインダー
を加えて配合物を造り、それを常法により加圧成形して
から１４００℃〜１５００℃の温度で５時間焼成して作
製した。
ルコン、ＳｉＣ、粘土を種々配合して、これらにアルミ
ナセメント、燐酸アルミなどの無機質のバインダーや、
リグニン、メチルセルロースなどの有機質のバインダー
を加えて配合物を造り、それを常法により加圧成形して
から１４００℃〜１５００℃の温度で５時間焼成して作
製した。
【００４６】本発明においては、ジルコニア耐火物は、
前述の焼成耐火物の製造方法や使用方法に限らず、その
他の、不定形耐火物であるスタンプ材やラミング材とし
て既知の方法での作製方法や使用方法も可能である。
前述の焼成耐火物の製造方法や使用方法に限らず、その
他の、不定形耐火物であるスタンプ材やラミング材とし
て既知の方法での作製方法や使用方法も可能である。
【００４７】表３の結果から明らかなように、実施例１
〜４の耐火物は、溶融物に対する侵食量について、比較
例６、７の高ジルコニア耐火物に比較すれば劣るが、他
の比較例の耐火物よりも優れている。しかし、スポーリ
ング特性については、実施例１〜４の耐火物は、圧倒的
に強い。それゆえ、本発明のジルコニア耐火物は耐侵食
性と耐熱的スポーリング特性の両者を兼ね備えている。
〜４の耐火物は、溶融物に対する侵食量について、比較
例６、７の高ジルコニア耐火物に比較すれば劣るが、他
の比較例の耐火物よりも優れている。しかし、スポーリ
ング特性については、実施例１〜４の耐火物は、圧倒的
に強い。それゆえ、本発明のジルコニア耐火物は耐侵食
性と耐熱的スポーリング特性の両者を兼ね備えている。
【００４８】本発明によれば、電融ジルコニアを４０重
量％以上含有するジルコニア耐火物を溶融炉の内壁に用
いると、種々の効果が得られることが判明した。
量％以上含有するジルコニア耐火物を溶融炉の内壁に用
いると、種々の効果が得られることが判明した。
【００４９】そのような耐火物を溶融炉のどの部位に設
けると良好な効果が得られるかについて説明する。最適
には、燃焼式加熱、電気抵抗式加熱の一方又は両方の加
熱による溶融炉であって、溶融された融液と接触する底
部及び側壁部に、電融ジルコニアを４０重量％以上含有
するジルコニア耐火物を用いる。さらに好ましくは前記
溶融炉の溶融された融液の表面と接触する側壁部、例え
ばガラス溶融炉におけるグラスラインに相当する内側壁
部分に、電融ジルコニアを４０重量％以上含有するジル
コニア耐火物を用いる。
けると良好な効果が得られるかについて説明する。最適
には、燃焼式加熱、電気抵抗式加熱の一方又は両方の加
熱による溶融炉であって、溶融された融液と接触する底
部及び側壁部に、電融ジルコニアを４０重量％以上含有
するジルコニア耐火物を用いる。さらに好ましくは前記
溶融炉の溶融された融液の表面と接触する側壁部、例え
ばガラス溶融炉におけるグラスラインに相当する内側壁
部分に、電融ジルコニアを４０重量％以上含有するジル
コニア耐火物を用いる。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、溶融物による激しい侵
食作用や摩耗にも十分に耐えて化学的安定性が優れてい
る。なおかつ熱的スポーリング特性に優れている。溶融
物難着性に優れている。そして、長期にわたって炉の内
張の損傷がなくなり、耐久性を持ち合わせており、炉の
寿命が飛躍的にのびて極めて有利である。
食作用や摩耗にも十分に耐えて化学的安定性が優れてい
る。なおかつ熱的スポーリング特性に優れている。溶融
物難着性に優れている。そして、長期にわたって炉の内
張の損傷がなくなり、耐久性を持ち合わせており、炉の
寿命が飛躍的にのびて極めて有利である。
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/48 Ｆ２７Ｂ 3/14 Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｎ // Ｃ０４Ｂ 35/66 Ｚ Ｃ０４Ｂ 35/48 Ａ (72)発明者 中西 正樹 東京都中央区日本橋久松町４番４号 糸重 ビル 東芝モノフラックス株式会社内 (72)発明者 橋本 格 東京都中央区日本橋久松町４番４号 糸重 ビル 東芝モノフラックス株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 廃棄物溶融用の炉において、炉の内壁の
少なくとも一部分をジルコニア耐火物で構成し、ジルコ
ニア耐火物が電融ジルコニアを４０重量％以上配合した
ものであり、電融ジルコニアの粒径が７〜０．０４４ｍ
ｍであり、電融ジルコニアのＺｒＯ2 含有量が８０重量
％以上であることを特徴とする溶融炉。 - 【請求項２】 ジルコニア耐火物のＺｒＯ2 組成が５０
重量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の溶
融炉。 - 【請求項３】 電融ジルコニアが高ジルコニア電鋳耐火
物を粉砕して得たものであることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の溶融炉。 - 【請求項４】 ジルコニア耐火物は、電融ジルコニアが
４０重量％以上含まれており、かつ溶融安定化ジルコニ
アが５〜４０重量％含まれていることを特徴とする請求
項１、請求項２または請求項３に記載の溶融炉。 - 【請求項５】 ジルコニア耐火物は、電融ジルコニアが
４０重量％以上含まれており、かつ粒径０．０１ｍｍ以
上の炭化珪素が５〜４５重量％含まれていることを特徴
とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の
溶融炉。 - 【請求項６】 廃棄物溶融炉用のジルコニア耐火物にお
いて、ジルコニア耐火物が電融ジルコニアを４０重量％
以上配合したものであり、電融ジルコニアの粒径が７〜
０．０４４ｍｍであり、電融ジルコニアのＺｒＯ2 含有
量が８０重量％以上であることを特徴とするジルコニア
耐火物。 - 【請求項７】 ジルコニア耐火物のＺｒＯ2 組成が５０
重量％以上であることを特徴とする請求項６に記載のジ
ルコニア耐火物。 - 【請求項８】 電融ジルコニアが高ジルコニア電鋳耐火
物を粉砕して得たものであることを特徴とする請求項６
または請求項７に記載のジルコニア耐火物。 - 【請求項９】 電融ジルコニアが４０重量％以上含まれ
ており、かつ溶融安定化ジルコニアが５〜４０重量％含
まれていることを特徴とする請求項６、請求項７または
請求項８に記載のジルコニア耐火物。 - 【請求項１０】 電融ジルコニアが４０重量％以上含ま
れており、かつ粒径０．０１ｍｍ以上の炭化珪素が５〜
４５重量％含まれていることを特徴とする請求項６ない
し請求項９のいずれかに記載のジルコニア耐火物。 - 【請求項１１】 ジルコニア耐火物は、炉の内壁のうち
少なくとも炉内で溶融された融液と接触する部分に設け
られていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の
いずれか一項に記載の溶融炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10628494A JP3496690B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 溶融炉とそのジルコニア耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10628494A JP3496690B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 溶融炉とそのジルコニア耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07293851A true JPH07293851A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3496690B2 JP3496690B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=14429779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10628494A Expired - Lifetime JP3496690B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 溶融炉とそのジルコニア耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496690B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247615A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 炉内壁用耐火物及び廃棄物処理装置 |
| CN102898155A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-30 | 孙邢哲 | 用于玻璃熔窑的无钙硅锆砖及其制造方法和玻璃熔窑 |
| JP2013043811A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Asahi Glass Co Ltd | 安定化ジルコニア焼結耐火物及びその製造方法 |
| JP2017075063A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 黒崎播磨株式会社 | 廃棄物溶融炉用ジルコニア質プレキャスト耐火物の製造方法 |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP10628494A patent/JP3496690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008247615A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 炉内壁用耐火物及び廃棄物処理装置 |
| JP2013043811A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Asahi Glass Co Ltd | 安定化ジルコニア焼結耐火物及びその製造方法 |
| CN102898155A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-30 | 孙邢哲 | 用于玻璃熔窑的无钙硅锆砖及其制造方法和玻璃熔窑 |
| JP2017075063A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 黒崎播磨株式会社 | 廃棄物溶融炉用ジルコニア質プレキャスト耐火物の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3496690B2 (ja) | 2004-02-16 |
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