JPH09328377A - 使用後に識別が可能な耐火物及びその処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用後の耐火物を材質や製造履歴別に分別回
収が可能となる使用後に識別が可能な耐火物及びその処
理方法を提供することである。 【解決手段】 耐火物（１）の外面に使用後に耐火物の
識別が可能な物質を塗布、埋設又は貼付、及び／又は耐
火物を識別可能な形状とする使用後に耐火物の識別が可
能な手段を設ける。また、使用後の耐火物を識別が可能
な手段により分別して回収し、さらには、分別回収した
使用後の耐火物を粉砕して耐火物に再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業炉等で使用さ
れる耐火物において、使用後に識別が可能な耐火物及び
使用後の耐火物を分別回収あるいは分別回収した耐火物
を再生する耐火物の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】資源の有効利用と原料費コストダウンの
ために、工業炉等で使用される耐火物を回収し、耐火原
料として再利用することは重要な課題であり、従来から
検討されている。

【０００３】例えば、転炉や取鍋で使用されるマグネシ
ア−カーボンれんがは、使用後に回収し、付着物を除去
した後、所定の粒度に粉砕し、マグネシア−カーボンれ
んがの原料として再使用されているものもある。一般に
転炉用れんがや取鍋用れんがでは、溶損の大きな部位に
は、高純度・高嵩比重の電融マグネシア原料を使用した
耐火物がライニングされ、溶損の小さい部分には純度・
嵩比重の面で電融品に劣る焼結マグネシア原料等が使用
されており、黒鉛の含有量等も異なるケースがある。こ
のような異なった原料を使用したれんがでも、外観上、
形状や色が同じであり、区別することができないため、
異なる原料からなる耐火物が混在した状態で回収されて
いるのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして回収した使用後の耐火物を粉砕し再生原料とし
て耐火物に使用する場合、低品位原料が混入していた
り、あるいは黒鉛含有量が大きく違ったりするため、れ
んがの品質が低下する問題がある。

【０００５】したがって、品質低下を最小限に押さえる
ために、再生原料の配合物への添加量は通常１０％以下
と非常に少なく、しかも適用する配合物も限定されるも
のであった。つまり、原料を特定して回収することがで
きれば、その原料が有する特性を有効に再利用すること
ができるわけであるが、前述の理由で分別回収されてい
ないのが現状である。

【０００６】そこで、本発明は、使用後の耐火物を材質
や製造履歴別に分別回収が可能となる使用後に識別が可
能な耐火物及びその処理方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐火物の外面
に使用後に耐火物の識別が可能な物質を塗布、埋設又は
貼付、及び／又は耐火物を識別可能な形状とする使用後
に耐火物の識別が可能な手段を設ける。

【０００８】また、使用後の耐火物を識別が可能な手段
により分別して回収し、さらには、分別回収した使用後
の耐火物を粉砕して耐火物に再生する。

【０００９】

【発明の実施の形態】耐火物に、あらかじめマーク等を
つけて使用後に区別するためには、実炉で使用される時
の耐火物の背面部近傍の温度は最低でも約５００°Ｃを
越えると想定されることから、マーク等には最低約５０
０°Ｃ以上の耐熱性と、使用後の回収作業時の衝撃や摩
擦に耐えることが必要である。即ち、約５００°Ｃ以上
の温度の耐熱性があり、築炉される場合の取り扱いや実
炉での使用中の応力、回収時の衝撃、摩擦に耐え得る程
度の耐火物表面への固着性が確保できる必要がある。こ
こでいう耐火物の背面とは、炉の炉外側となる面のこと
である。

【００１０】識別可能な物質として、耐熱塗料があり、
耐火物の外面に耐熱塗料により文字、記号又は数値等の
マークをつけて耐火物の材質や製造履歴を区別すること
ができる。ここでいう耐熱塗料とは、遷移金属または遷
移金属酸化物の１種又は２種以上を含むものであり、例
えば、酸化クロム粉末、酸化鉄粉末等に水または有機溶
剤を添加して懸濁液にしたものや、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、
Ｔｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ等の金属または酸化物である顔
料を１種または２種以上含む釉薬等である。塗料の色
は、耐火物母材の色と識別可能な色である必要があり、
酸化クロム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、二酸化マ
ンガン、酸化ニッケルは白色系の耐火物に有効である。

【００１１】酸化クロム粉末、酸化鉄粉末を水または溶
剤に懸濁したものは、約８００°Ｃで耐火物中のＡｌ₂
Ｏ₃やＳｉＯ₂等との反応、Ｃｒ／Ｏ比、Ｆｅ／Ｏ比が変
化し、塗布自体が黒褐色から茶褐色になり約１６００°
Ｃ以上でも消失しないため、取鍋等に使用されるアルミ
ナ系れんが等の白系の耐火物においては使用後確実に印
を残すことができる。

【００１２】また、耐火物の温度が約８００°Ｃまでし
か上がらない場合には、水ガラスやリン酸アルミ等の無
機バインダーを懸濁液に添加すると、乾燥するだけで耐
火物に強固に固着させることができる。もともと酸化ク
ロム粉末は緑色、酸化鉄（べンガラ）は赤茶色であり、
白系の耐火物では容易に区別できる。

【００１３】顔料を含む釉薬は、そのフリットと顔料の
選択により、ガラス化により耐火れんがに強固に接着す
る。そして、耐火物の色と使用温度に対応して接着し始
める温度と発色する色を選ぶことができる。例えば、取
鍋で残存の大きい部分であって背面温度約７００°Ｃ以
上の部分のアルミナ系れんがには、酸化クロムと硼珪酸
ガラスとからなる釉薬で記号をつけ、使用時のれんが温
度約７００〜８００°Ｃで耐火物に固着することができ
る。

【００１４】図１は、本発明の１実施例として耐火物の
背面に酸化クロムの懸濁液を塗布した例で、耐熱塗料
で、取鍋用アルミナれんが等の耐火物１の背面２の一部
を塗布したり、符号を書いたり等でマーク３をつけて、
使用後に耐火物１を分別回収することができる。

【００１５】図２と図３は、凹凸形状を設けた例の斜視
図で、識別可能な形状として、耐火物表面を凹凸状に形
成することもでき、図２においては、ポーラスプラグ挿
入孔７を有する受けブロック４の背面５に設けた溝６に
より凹凸形状の識別部位が形成され、図３においては、
Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｃれんが８の背面１０の溝６により
凹凸形状の識別部位が形成されている。

【００１６】凹凸形状の識別部位は、実炉に築炉される
場合の取扱いや、実炉での使用中の応力、使用後の回収
作業時の衝撃や摩擦に耐えることが必要である。すなわ
ち、使用後その凹凸形状が残存している必要がある。こ
のためには、塗布面に対して深さ１〜５０ｍｍあるいは
高さ１〜５０ｍｍの表面凹凸形状で、直線状、曲線上の
マークを付けたり、又は円形、角形状の面域を深さ１〜
５０ｍｍ以上で除去することによりマークを付けること
ができる。この凹凸形状で文字、記号あるいは数値を表
すこともできる。深さが１ｍｍより少ないと、判別しに
くくなり、５０ｍｍを越えるとれんがに亀裂が入ったり
し、破損の起点となる問題がある。高さが１ｍｍより少
ないと、判別しにくくなり、５０ｍｍを越えると欠けや
すくなるため不適である。これらの識別形状は、切削治
具や機械による加工でも良いし、成形時に金型に形状を
付けておき成形形状として設けても良い。

【００１７】図４及び図５は金属板を取り付けた例を示
す斜視図で、材質の識別可能な物質として、磁気特性及
び／又は電気特性の異なる金属、例えば、鉄板１２，１
４，１６をマグネシア−カーボンれんが１１の背面１３
に埋設、添付することもできる。磁気特性の異なる金属
としては、例えば、磁気を有する鉄と、磁気を有しない
アルミニウムを組み合わせ、使用後のれんがを回収し選
別する段階で、磁石により選別する。

【００１８】また、電気特性の異なる金属板としては、
例えば、炭素鋼（電気抵抗率１３〜２０μΩ・ｃｍ程
度）やアルミニウム（電気抵抗率２．６７μΩ・ｃｍ）
のような電気抵抗の異なる金属板を組み合わせ使用する
ことができる。この場合、れんがを回収し選別する段階
で、金属表面の一定距離間の抵抗値を測定することで選
別する。したがって、選別の判定を電気信号としてとら
えることができるため、選別作業の自動化を容易に行う
ことができる。他にも当然ながら抵抗値の異なる合金鋼
も適用できる。

【００１９】これらの識別金属板は、耐熱接着剤による
添付でも良いし、図４−（ｂ），図５−（ｂ）に示す耐
火物素材へ食い込む爪１５，１７を有する金属板１４，
１６を成形時に耐火物原料と同時に成形しても良い。

【００２０】また、材質の識別可能な物質として、記号
を設けた金属板を耐火物表面に埋設または添付すること
ができる。

【００２１】金属材料は、耐火物製造上の衝撃や応力に
耐え得る強度を有する金属板であり、例えば鉄やアルミ
で厚みが０．５〜５ｍｍ程度のものが使用できる。

【００２２】この金属板には、符号を刻印しておき、れ
んがの材質別に区別して、埋設あるは接着しておき、ま
た、パンチカードやバーコードの如く規則性の有る配列
を有する穴を金属板に開けたものを用いてもよく、使用
後にれんがを回収し選別する段階で、刻印又は穴配列に
より材質を区分することができる。

【００２３】さらに、金属板全体の形状を特定なものと
することによって区分することもできる。

【００２４】また、上記方法を組み合わせて適用するこ
とも可能である。

【００２５】本発明の耐火物は特に限定されるものでは
なく、分別回収を目的とするものであれば、何でも使用
可能である。

【００２６】このような方法で、材料別に分別回収した
後、粉砕し必要な粒径のものを取り出して再生原料とし
て耐火物に使用することができる。

【００２７】再生原料として、耐火物に使用する場合、
材質としては使用後の粉砕の容易さから、カーボンを含
有しているものや、使用前に有機結合材を使用していた
ものが好ましい。これらの耐火物は強度が使用後に比較
的低いので粉砕効率が高いためである。

【００２８】さらに、不純物の比較的少ない骨材部分を
利用するためには、粒径０．２ｍｍ以上の粒度のものを
再生原料として使用することが好ましい。

【００２９】粉砕した場合、０．２ｍｍ以下ではマトリ
クス部分や比較的軟らかい原料の割合が高くなるため、
あるいは含有する原料の種類が多くかつ品質が安定しな
いため、組織がしっかりした０．２ｍｍ以上の粒度のも
のを再生使用した方が、耐火物の品質低下が少なくな
る。さらに、純度に応じて、篩い分ける粒径を大きくす
れば、より高純度の原料を得ることができる。

【００３０】本発明の方法は定形耐火物、不定形耐火物
が適用される。本発明が適用される炉は、転炉、熱処理
炉、加熱炉、電気炉、混銑車、取鍋、脱ガス炉、タンデ
ィッシュ等の製綱炉の他、ロータリーキルン、焼却炉等
の各種工業炉である。

【００３１】

【実施例】

実施例１〜４ 本発明の実施例１〜４および比較例１を表１に示す。

【００３２】

【表１】 表１の割合からなるそれぞれの原料粉末に、有機結合材
としてポリアクリル酸エマルジョン１重量部を溶解した
水を４０重量部添加し、ミキサーで５〜１５分間混練
し、懸濁液を作製した。

【００３３】混練後、図１に示すように取鍋用アルミナ
れんが１（Ａｌ₂Ｏ₃が８２％、ＳｉＯ₂が１５％）の背
面２にそれぞれの懸濁液で記号３を記入した。この後、
取鍋用アルミナれんが１を１２００°Ｃで５時間加熱
し、取り出した後の記号３の識別しやすさを観察した。

【００３４】実施例１〜４までは、当初記入した記号の
残存が明確で識別が良好であった。比較例１は使用した
粉末の粒径が粗いため、加熱後、塗布原料の剥落が認め
られ、記入した記号も不鮮明であり識別不良であった。

【００３５】実施例５ 図２に示す取鍋のポーラスプラグ挿入孔７を有する受け
ブロック４を製造する時に、鋳込み枠の底面に、高さ１
０ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍの突起を対象に４カ所
設け、これにキャスタブルを流し込み施工した。翌日脱
枠し、背面５に対応する溝６を有する受けブロック４が
得られた。

【００３６】今回、この受けブロック４を１２０ｔの溶
鋼鍋で３０回使用した後に回収したが、溝６が崩れるこ
となく残存しており、キャスタブル材料に溝をつけてい
ないものと容易に区別することができた。

【００３７】この受けブロックは、先端から２／３長さ
のところまでしか使用されず、残りを回収することがで
きた。

【００３８】実施例６ 図３に示すように取鍋の壁用Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｃれん
が８の背面１０へ、幅５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、深さ１０
ｍｍの切り込み溝９を２箇所設けた。

【００３９】このれんがを５０ｔの取鍋に１００個ライ
ニングし、９６チャージ（ｃｈ）使用した後に、解体し
て、切り込みのない他のれんがと区別して本れんがを９
５個回収した。回収後、切り込み溝は問題なく残存して
いることを確認した。残りの５個は解体時の衝撃で破損
したため、回収することができなかった。

【００４０】実施例７ 図４に示すように１個の重量が約９ｋｇの電気炉用マグ
ネシア−カーボンれんが１１の背面１３に、たて７０ｍ
ｍ、よこ８０ｍｍ、厚み３ｍｍの爪１５付の鉄板１２
を、同時成形で埋設した。一方、同形状で材質の異なる
電気炉用マグネシア−カーボンれんがは同型状の爪付ア
ルミ板を同時成形で埋設した。この場合、金属板１４に
設けた爪１５で成形時にれんが中へ食い込むため金属板
が強固に固着される。この２種類のマグネシア−カーボ
ンれんがは、一方は純度９９％の電融マグネシアクリン
カーを使用し、もう一方は純度９６％の焼結マグネシア
クリンカーを使用したものである。

【００４１】この２種類のマグネシア−カーボンれんが
を、１００個づつ、６０ｔ電気炉で３２０ｃｈ使用後、
電気炉の炉壁を解体後計２００個の使用後れんがを回収
した。この使用後れんがには、金属板が強固についてお
り、はがれたものは合計で８個であった。この使用後れ
んがを磁石により、磁気の有無をチェックすることによ
り選別したところ、電融マグネシアクリンカーを使用し
たものが９８個（回収率９８％）、焼結マグネシアクリ
ンカーを使用したものが９４個（回収率９４％）に分別
することができた。

【００４２】実施例８ 実施例７と同様の要領で、１個の重量が約９ｋｇの２材
質の電気炉用マグネシア−カーボンれんがの背面に、一
方にはたて７０ｍｍ、よこ８０ｍｍ、厚み３ｍｍの爪付
の炭素鋼板を、もう一方には同型状の爪付アルミ板を同
時成形で埋設した。この場合にも、金属板に設けた爪で
成形時にれんが中へ食い込むため金属板が強固に固着さ
れる。この２種類のマグネシア−カーボンれんがは、一
方は純度９９％の電融マグネシアクリンカーを使用し、
もう一方は純度９６％の電融マグネシアクリンカーを使
用したものである。

【００４３】この２種類のマグネシア−カーボンれんが
を、１００個づつ、７０ｔ電気炉で２８１ｃｈ使用後、
電気炉の炉壁を解体後計１９０個の使用後れんがを回収
した。

【００４４】この使用後れんがには、金属板が強固につ
いており、はがれたものは３個であった。この３個を除
いた１８７個の使用後れんがを、電気抵抗測定装置を用
いて高抵抗値の炭素鋼板を埋設した９９％純度電融マグ
ネシア使用れんがと低抵抗値のアルミニウム板を埋設し
た９６％純度電融マグネシア使用れんがとを選別でき、
各々９１個（回収率９１％）と９６個（回収率９６％）
を得ることができた。

【００４５】実施例９ 図５に示すように１個の重量が約９ｋｇの転炉用マグネ
シア−カーボンれんが１１の背面１３に、たて７０ｍ
ｍ、よこ８０ｍｍ、厚み３ｍｍの鉄板１６に実施例７と
同様の方法で、５個の爪１７を設け、爪１７を成型時に
れんがの中へ食い込ませ強固に鉄板６を固着した。一
方、同形状で材質の異なる電気炉用マグネシア−カーボ
ンれんがは同型状で４個の爪付鉄板を同時成形で埋設し
た。

【００４６】このマグネシア−カーボンれんがは、一方
は純度９８％の電融マグネシアクリンカーを使用し、も
う一方は純度９６％の焼結マグネシアクリンカーを使用
したものである。

【００４７】この２種類のマグネシア−カーボンれんが
を、１００個づつ、７０ｔ電気炉で２７３ｃｈ使用後、
電気炉を解体し、計１９５個の使用後れんがを回収し
た。この使用後れんがには、金属板が強固についてお
り、はがれたものは５個であった。この使用後れんが
を、鉄板の開口部の数により選別したところ、電融マグ
ネシアクリンカー使用れんが９３個（回収率９３％）、
焼結マグネシアクリンカーを使用が９７個（回収率９７
％）に分別することができた。

【００４８】実施例１０ 実施例７で分別回収した電融マグネシアクリンカー使用
れんがを、粒径５ｍｍ以下に粉砕後、粒径０．２〜５ｍ
ｍの粉砕物を取り出して、もとの配合割合に対して３０
重量％を添加して、マグネシア−カーボンれんがを製造
した。また比較例として分別回収をしない場合の使用後
れんがについても同様の方法で、マグネシア−カーボン
れんがを製造した。両者を５０ｔ取鍋のスラグライン部
にライニングして使用した。その結果は表２のとおりで
ある。

【００４９】

【表２】 本発明によるマグネシア−カーボンれんがは、９６ｃｈ
使用することができ、従来の分別回収しない原料を使用
したものより１６ｃｈ耐用回数が増加する効果が得られ
た。

【００５０】

【発明の効果】

（１） 簡単容易にかつ能率的に材質別に分別回収でき
る。したがって、低コストで再生原料の品質を向上させ
ることができる。

【００５１】（２） 分別回収をすることで、再生原料
の配合への使用割合が増加し、耐火物のコストダウンと
なる。

【００５２】（３） 分別回収をすることで、原料の廃
棄量が減少し、環境汚染防止に貢献できる。

【００５３】（４） 耐熱塗料を塗布するという簡便な
操作で、分別回収することができる。

【００５４】（５） 磁気特性、電気特性を利用するた
め、分別作業を確実にしかも自動化することができる。

【００５５】（６） 金属板には、わかりやすい記号を
つけることができ、多くの情報を書き入れることができ
る。

【００５６】（７） 識別可能なものに種々の分別情報
を入れることができ、そのためより細かく分けることが
できる。

【００５７】（８） 識別することで、使用部位毎にれ
んがの製造履歴等がわかるので、使用結果をフィードバ
ックし開発に役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１を示す斜視図である。

【図２】 凹凸形状を設けた本発明の実施例５の説明図
で、図２−（ａ）は図２−（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図２
−（ｂ）は底面図ある。

【図３】 凹凸形状を設けた本発明の実施例６の斜視図
である。

【図４】 金属板を取り付けた本発明の実施例７の斜視
図である。

【図５】 金属板を取り付けた本発明の実施例９の斜視
図である。

【符号の説明】

１ 耐火物 ２ 背面 ３ マーク（記号） ４ 受けブロック ５ 背面 ６ 溝 ７ ポーラスプラグ挿入孔 ８ Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｃれんが ９ 溝 １０ 背面 １１ マグネシア−カーボンれんが １２ 鉄板 １３ 背面 １４ 鉄板 １５ 爪 １６ 鉄板 １７ 爪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 信夫 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 首藤 篤 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 駿河 俊博 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火物の外面に使用後に耐火物の識別が
   可能な物質を塗布、埋設又は貼付、及び／又は耐火物を
   識別可能な形状とする使用後に耐火物の識別が可能な手
   段を設けた使用後に識別が可能な耐火物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の使用後に耐火物の識別が
   可能な手段により使用後の耐火物を分別して回収するこ
   とを特徴とする耐火物の処理方法。
3. 【請求項３】 識別可能な物質として遷移金属または遷
   移金属酸化物の１種又は２種以上を含む耐熱塗料を用い
   て耐火物の材質及び／又は製造履歴を区別するマークを
   耐火物の外面に付した請求項１記載の使用後に識別が可
   能な耐火物。
4. 【請求項４】 請求項３記載のマークにより使用後の耐
   火物を分別して回収することを特徴とする耐火物の処理
   方法。
5. 【請求項５】 識別可能な形状として耐火物の外面に耐
   火物の材質及び／又は製造履歴を区別する深さ１〜５０
   ｍｍ、及び／又は高さ１〜５０ｍｍの凹凸形状を形成し
   たことを特徴とする請求項１記載の使用後に識別が可能
   な耐火物。
6. 【請求項６】 請求項５記載の凹凸形状により使用後の
   耐火物を分別して回収することを特徴とする耐火物の処
   理方法。
7. 【請求項７】 識別可能な物質として耐火物の材質及び
   ／又は製造履歴に応じて電気抵抗の異なる金属板を耐火
   物の表面に露出して形成したこと特徴とする請求項１記
   載の使用後に識別が可能な耐火物。
8. 【請求項８】 請求項７記載の金属板を使用後に電気抵
   抗を測定することにより使用後の耐火物を分別して回収
   すること特徴とする耐火物の処理方法。
9. 【請求項９】 識別可能な物質として耐火物の材質及び
   ／又は製造履歴に応じて磁性の異なる金属板を耐火物の
   表面に露出して形成したこと特徴とする請求項１記載の
   使用後に識別が可能な耐火物。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の金属板を使用後に磁気
    を評価することにより使用後の耐火物を分別して回収す
    ること特徴とする耐火物の処理方法。
11. 【請求項１１】 材質の識別可能な物質として耐火物の
    材質及び／又は製造履歴を区別する記号を設けた金属板
    を耐火物表面に露出して形成したこと特徴とする請求項
    １記載の使用後に識別が可能な耐火物。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の記号により使用後の
    耐火物を分別して回収すること特徴とする耐火物の処理
    方法。
13. 【請求項１３】 分別回収した耐火物を粉砕後、再生原
    料として耐火物に使用することを特徴とする請求項２、
    ４、６、８、１０又は１２記載の耐火物の処理方法。
14. 【請求項１４】 分別回収した耐火物を粉砕後、０．２
    ｍｍ以上の粒度のものを再生原料として耐火物に使用す
    ることを特徴とする請求項１３記載の耐火物の処理方
    法。
15. 【請求項１５】 分別回収した耐火物がカーボンを含有
    することを特徴とする請求項１３又は１４記載の耐火物
    の処理方法。
16. 【請求項１６】 分別回収した耐火物が使用前に有機結
    合材を使用していた耐火物であることを特徴とする請求
    項１３、１４又は１５記載の耐火物の処理方法。