JPS5843429B2

JPS5843429B2 - 懐炉用鉄粉

Info

Publication number: JPS5843429B2
Application number: JP55064580A
Authority: JP
Inventors: 栄治初谷; 義昭前田; 来世志牧野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1980-05-15
Filing date: 1980-05-15
Publication date: 1983-09-27
Also published as: JPS56163201A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は懐炉用鉄粉に係り、詳しくは、鉄粉の酸化熱を
利用した懐炉において発熱温度が高く、かつ持続時間が
長くなる懐炉用鉄粉に係る。

最近、無機化合物の化学反応熱を熱源として利用した懐
炉が提案実施されている。

しかし、これら懐炉は発熱温度あるいは持続時間で不充
分なものが多く、また有害物質が配合されているものが
多く、問題が多い。

これに対し、鉄粉は人体中に多量に吸引しないかぎり本
質的に無害であって、鉄粉を発熱剤とする懐炉が用いら
れている。

しかし、現在、懐炉用鉄粉として市販されているものは
、最高発熱温度が６０〜６５℃程度であって、とくに温
度の高いものは持続時間が短かく、寒冷地等では、高温
でかつその持続時間が長いものが望まれている。

本発明は上記のところに沿って成立したものであって、
具体的には、発熱温度が高くかつその持続時間が長い懐
炉用鉄粉を提案する。

すなわち本発明は、水素を含む雰囲気中において、６０
０〜７５０℃の温度で熱処理され、粒度が−８０メツシ
ユ９８％以上で全鉄分量が９８％以上より成るアトマイ
ズ鉄粉に対して、粒度が２５０メツシュ８０％以上で全
鉄分量が９５％以上より成る還元鉄粉を混合して成るこ
とを特徴とする。

まず、本発明においてアトマイズ粉に対して還元鉄粉を
混合する。

すなわち、懐炉用として現在市販されているものの多く
は、最高発熱温度は、６０〜６５℃程度であって、この
温度より最高発熱温度が高いものは持続時間が短かい。

寒冷地用としては、最高発熱温度が高くかつ持続時間が
長いものが望ましく、本発明においてはアトマイズ粉を
主成分として、最高発熱温度を上昇させる。

更に詳しく説明すると、懐炉用の原料は主成分の鉄粉の
ほかに酸化剤が配合され、これが袋より包まれて懐炉が
構成されている。

またこの懐炉は、鉄粉の酸化反応を利用して発熱するも
ので、発熱温度を上昇させるには、この酸化反応が速や
かに起こり、かつ単位体積あたりの発熱量を多くし、そ
の上で、この酸化反応を持続させる必要がある。

また、一般的に鉄粉としては、アトマイズ鉄粉と還元鉄
粉とが知られ、これら鉄粉が安価にかつ大量に生産され
、還元鉄粉は、ポーラスであるのに対し、アトマイズ鉄
粉は緻密である。

従って、同じ粒径の場合は、還元鉄粉の方が比表面積が
大きく、反応面積が太きいが、アトマイズ鉄粉は緻密な
構造のため、酸化反応による単位体積あたりの発熱量は
還元鉄粉に比べて大きくなる。

このため、発熱温度の高い懐炉としては、アトマイズ鉄
粉が本質的に優れているが、この反面、比表面積が小さ
いから反応面積が小さくなり、必ずしも十分に酸化反応
が起こるとは限らず、発熱温度が上昇しない。

この点から、本発明においてはアトマイズ鉄粉の粗粉は
好ましくなく、このためアトマイズ鉄粉の粒度は、−８
０メツシユが９８％以上含まれているのが好ましく゛。

また、アトマイズ粉は水素を含む雰囲気中で熱処理し、
表面を活性化する。

すなわち、鉄粉を活性化する場合、水素若しくは水素を
含む雰囲気中で酸化鉄を還元すると、その鉄粉の表面は
非常に活性化する。

この場合、あまり高温で還元することなく、低温還元し
、活性を保持するのが好ましく、６００〜７５０℃の温
度で処理する。

この理由は、高温で還元した場合は、鉄原子が拡散し、
かえって活性部分が全て安定化してしまうのに反し、低
温で還元する場合は、鉄原子が拡散できず、還元部分は
活性なままに維持できるからである。

これを利用し本発明では、アズアトマイズ鉄粉の粒子表
面は酸化被膜で被われているが、これを水素を含む雰囲
気中において低温還元し、その粒子表面のみ活性化させ
る。

次に上記の通りのアトマイズ鉄粉に対して還元鉄粉を配
合する。

これは、アトマイズ粉だけでは速やかに温度を上昇させ
ることが困難であるからであり、その火付は後として還
元鉄粉、とくに、その微粉を上記低温還元のアトマイズ
鉄粉に混合し、高温かつ長時間の目的を達成する。

すなわち、還元鉄粉は酸化剤に接触した瞬間に酸化し、
発熱することが必要で、この点で、微粉の還元鉄粉の比
表面積は大きく好ましい。

更に詳しく説明すると、懐炉における還元鉄粉の発熱反
応は、次の通りに進行すると思われるので、還元鉄粉は
微粒であって、−２５０メツシュ８０％以上が必要であ
る。

例えば、懐炉をもむと、その瞬間に還元鉄粉が酸化発熱
し、部分的に温度が上昇するとともに、活性化されたア
トマイズ鉄粉の各粒子の表面が酸化発熱し全体が高温に
なる。

続いて、アトマイズ鉄粉の各粒子内部は緻密な構造から
成っており、その部分の鉄が酸化発熱し、この機構によ
って速やかに温度上昇すると同時に高温度が長時間持続
できると思われる。

従って、添加する還元鉄粉は公知の方法により還元して
製造した鉄粉であっても、上記の反応が進行するよう、
粒度は一２５０メツシュが８０％以上であることが必要
であり、更に、全鉄分量は９５％以上は必要である。

なお、還元鉄粉の粒度が粗いと速やかに酸化反応が起こ
らず、全鉄分量が低いと発熱量は低くなる。

また、還元鉄粉はアトマイズ鉄粉に対し１５〜５０％程
度添加するのが好ましい。

この理由は１５％未満では、その火付は役としての働き
を十分にはたすことができないからである。

また、還元鉄粉の添加量が少ない場合、すぐに酸化し、
まわりの還元鉄粉等と付着して見掛上粗くなり、懐炉の
外周の袋の穴を通って還元鉄粉等が外に出ることはない
が、還元鉄粉の添加量が５０％をこえると、発熱温度の
コントロールが困難になるため、添加量の上限は５０％
が好ましい。

なお、上記のアトマイズ粉はスクラップ等を電気炉で溶
解し、その後高圧水等によって噴霧してアズアトマイズ
鉄粉を製造し、このアトマイズ鉄粉を水素を含む雰囲気
中で６００〜７５０’Ｃの温度で熱処理して製造すれば
十分であって、この場合、熱処理温度の下限を６００℃
とするのは、６００℃以下では還元が進行しないからで
あり、熱処理温度が７５０℃を超えると、酸化に対して
安定性が増加するからである。

次に実施例について説明する。

まず、第１図に示す如く、種々の鉄粉１は内装袋３によ
って包んでから、その内装袋３の周囲は酸化剤２によっ
て包囲し、更に酸化剤２の外周は外装袋４によって包囲
して、試験用に懐炉を構成した。

この懐炉において鉄粉１は１５ｖ装入し、その外側の酸
化剤２は、市販のカイロ灰粉末に５〜１０％の硫酸水溶
液１５〜２１を含浸させてｐＨ値を４．０〜６．０に調
整した湿潤カイロ灰を使用した。

また、内装袋３としては片側が開口し、しかも非通気性
合成樹脂の厚いフィルムから構威し、また外装袋４は、
紙の両面又は片面に多数ピンホールを具える合成樹脂フ
ィルムをラミネートしたものから構成した。

次に、この構成の懐炉において外装袋を激しく数十秒〜
数分間もんで、内装袋３の中の鉄粉１を押し出して酸化
剤２と混ぜ、この時の発熱温度と持続時間を測定した。

この際の持続時間は５５℃以上持続した時間であって、
５５℃まで温度が低下したときには、再び外装袋をもん
で、これを繰り返すことによって５５℃以上とし、５５
℃以上にならないときには、その時で保持時間は終了し
たものとした。

また、発熱温度は最高到達温度をく測定し、これによっ
て発熱性の比較を行なった。

以上の通りの実験において、鉄粉１としては、まず第１
表に示すＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの鉄粉を単独で用
いて、その最高温度と保持時間を求めたところ、第１表
の通りであった。

まず、第１表においてＡ及びＢの各鉄粉はミルスケール
粉を原料としてトンネル炉にて粗還元してから、水素を
含む雰囲気中で仕上げ還元した還元鉄粉であって、この
還元温度とは仕上げ還元の温度を示しており、Ｃ−Ｇの
各鉄粉は、スクラップ等を電気炉で溶融し、その後、高
圧ジェット水でアトマイズしたアズアトマイズ鉄粉を、
仕上還元したアトマイズ鉄粉であって、その仕上還元温
度を還元温度として示している。

この第１表の結果から、還元鉄粉ＡとＢ、アトマイズ鉄
粉ＣとＤならびにアトマイズ鉄粉ＦとＧとを対比すると
、これら各鉄粉の間では、粒度に差があり、一部のもの
を除いて粒度が小さいものほど発熱性が向上することが
わかる。

すなわち、８５０℃の還元温度では還元鉄粉、アトマイ
ズ鉄粉の何れでも、粒度の細かい方が発熱性が向上する
。

７００℃還元のアトマイズ鉄粉は、７００℃の低温還元
であり、還元部分が活性化されているため、発熱量が粒
度によりあまり左右されないことがわかる。

これに反し、アトマイズ鉄粉Ｅは、還元温度が９００℃
と高く、安定化しているため、粒度が小さいにもかかわ
らず発熱性が向上しない。

一方鉄粉Ｅと同程度に粒度の小さいアトマイズ鉄粉りは
還元温度が８５０℃であるため発熱性が満足されている
。

しかし、アトマイズ鉄粉りは仕上還元温度があまり高く
ないが粒度が細かく、このように細かい鉄粉は製造が困
難で妻止りがわるく高価になり実用性に乏しい。

次に、鉄粉１としてアトマイズ鉄粉Ｇに対して、第２表
に示す還元鉄粉の微粉を混合したものを用い、この還元
鉄粉の混合比率に対して最高の発熱温度（イで示す）と
持続時間（口で示す）とを求めたところ、第２図に示す
通りであった。

第２図から還元鉄粉１５％以上添加することにより非常
に満足できる発熱性が得られた。

以上説明した通り、本発明はアトマイズ鉄粉に還元鉄粉
を混合して戒るものであるから、懐炉用鉄粉として最高
発熱温度が高くかつその持続時間が長く、寒冷地等でも
十分に満足できる保温機能が発揮できる。

また、このアトマイズ鉄粉は６００〜７５０℃の如く低
温で還元されて成るため、その表面は活性化され、あま
り粒度を小さく構成しなくとも十分に発熱性が保持でき
、その製造もきわめて容易で、安価であり経済性に優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る鉄粉等により製造した懐炉の一例
の断面図、第２図はアトマイズ鉄粉に対する還元鉄粉の
混合率と最高発熱温度ならびにその持続時間との関係を
示すグラフである。符号、１・・・・・・鉄粉、２・・・・・・酸化剤、３
・・・・・・内装袋、４・・・・・・外装袋。

Claims

【特許請求の範囲】

１水素を含む雰囲気中において６００〜７５０℃の仕
上還元温度で熱処理され、粒度が−８０メツシユ９８′
％以上で全鉄分量が９８％以上より成るアトマイズ鉄粉
に対して、粒度が−２５０メツシユ８０％以上で全鉄分
量が９５％以上より成る還元鉄粉を混合して成ることを
特徴とする懐炉用鉄粉。