JPS5919070B2 - 溶融アルミナ耐火骨材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶融アルミナ耐火骨材の製造方法に関するも
ので、その主原料にアルミスラッジを使用することを特
徴としている。

従来の溶融アルミナ耐火骨材はバイヤー法アルミナを原
料として電気炉で溶融し冷却固化後粉砕したもので、不
純物として酸化ナトリウムを０．２〜０．５係含んだ白
色のものである。

鉱物組成的には、はとんどがコランダムで一部β−アル
ミナが介在し、又微量のフリーアルカリが残存している
。

溶融アルミナ耐火骨材としての欠点は、溶融過程におい
てＮａ２Ｏがガス化して、それが固化後インゴット中に
残存して多孔質となり、そのために粒子強度が低下する
点にある。

そこで、この発明の目的とするとこは、低気孔率で粒子
強度の高い溶融アルミナ耐火骨材の製造方法を提供する
ところにある。

そのため種々の研究を行ったところ、アルミサツシ製造
会社から発生する廃棄物としてのアルミスラッジに還元
剤を加えて溶融すれば、従来の溶融アルミナより低気孔
で粒子強度のあるものが得られる事が判明したのである
。

すなわち本発明は、アルミスラッジ原料に還元剤を添加
溶融させ、酸化すｌ−’Ｊウムを殆んどなくし、シリカ
を少量残存させたことを特徴とする溶融アルミナ耐火骨
材の製造方法であり、これによって高品位の耐火骨材が
得られるとともに、従来殆んど廃棄処分にされていたア
ルミスラッジの有効利用をも図り得るものである。

アルミスラッジ原料は、ギブサイトが主成分でシリカが
２〜６重量部、Ｎａμ刀（１〜３重量部含まれている。

ギブサイトは結晶水を３５重量部含んでいて、この結晶
水は４００°Ｃ以上の温度で揮発する。

結晶水揮発後の組成は、Ａｔ２０３が８５〜９５重量部
、シリカが３〜１０重量部、Ｎａ２Ｏが１．５〜５重量
部のものとなる。

アルミナ−シリカ糸の溶融物は既に知られているところ
であるが、本発明は融点を余り下げない程度の少量のシ
リカを残存させ、Ｎａ２Ｏを出来るだけなくす事を特徴
としている。

アルミスラッジを還元剤を添加しないで溶融したものは
、多量のシリカ、Ｎ ａ ２０が残存する事により、ガ
ラスの生成が増加し、又低融点化合物であるカーネギエ
イトが生成し、耐火度、クリープ等に問題が生じる。

しかし還元剤を添加して少量のシリカを残存させＮａ２
Ｏを殆んどなくす様に溶融したものは、残存した少量の
シリカが、その一部はムライト（３Ａｔ２０３２ＳｉＯ
２）に、他はガラスになる。

これらのムライト及びガラスがマトリックスを形成し、
気孔を満たして気孔率を下げ、また、コランダムの結晶
の境界を充填して強度を上げている。

シリカ、Ｎａ２Ｃｋ７）減少効果をあげるには還元剤と
して炭素もしくはアルミニウムが必要であるが炭素を還
元剤として用いる場合、炭素を過剰に加えるとＡｔ２０
３−Ａｔ４０４Ｃの共融点組成に近すき耐火度が低下す
ること及び水と反応しゃすいＡｌ４Ｃ３が生成する可能
性があり、不定形耐火物原料として適切ではなくなる。

好ましい添加量としては、アルミスラッジ原料に対して
１〜５係である事が判明した。

一方アルミニウムを還元剤として使用する場合は、アル
ミニウムは過剰に加えてもＡｔ２０３が生成するだけで
、むしろ多い方がアルミナの純度が上る。

しかし余り多量にすぎると反応性に富む金属アルミニウ
ムが未反応のまま残り、ガスの発生、クラックの生起を
惹起する可能性があるほか、経済性の点からも余り好ま
しくない。

０．５〜１０係がアルミニウムの好ましい添加量である
と言える。

なお、上記は還元剤を添加してアルミスラッジ原料を溶
融する場合について説明したが、さらにバイヤー法アル
ミナ言料を混合溶融した場合も同様の結果が得られるこ
とが判明した。

次に本発明を実施例において説明する。

実施例 １ アルミスラッジ１００重量部に対して、試料として重量
部で０ 、０．５ 、１．、１．５ 、２．５ 、４．
５ 。

５．５の炭素を各々添加して、電気炉を用いてアーク熱
で溶融固化し、これを一般的な方法で粉砕整粒して１〜
３Ｘの骨材にした。

この骨材ならびにバイヤー法アルミナを原料とした溶融
アルミナの化学組成を第１表に示す。

またこれらにつき見掛気孔率及び粒子強度を測定した。

見掛気孔率は〔学振法２．マグネシアクリンカ−の見掛
気孔率の測定方法〕にしたがって測定した。

また粒子強度は、単粒強度を用いた。

この方法は試料を２０００〜２８６０ミクロンに整粒し
て、縮分法により小試料とし、その中からランダムに１
００個採取して、これを２トンアムスラー圧縮器で１個
ずつ耐圧強度を測定してその平均値を粒子強度としたも
のである。

これらの値を第２表に示す。

添附図面の第１図は、上記第１表及び第２表に基いて表
わしたシリカ含有量と見掛気孔率の関係曲線図であり、
第２図は粒子強度との関係曲線図である。

第１図および第２図より明らかな様に、ＳｉＯ２が適当
量残存すれば気孔率は急激に低下するが、残存量を多く
すればまた気孔率が高くなる。

粒子強度についても同様の傾向を示す。

この骨材の鉱物組成をＸ線回折とＨＦ、ＨＣｔ処理によ
って推定を行った。

その値を第３表に示す。推定鉱物組成からもわかるよう
にＳｉＯ２残存量及びＮａ２Ｏ残存量が各々４係、１．
０係を超すと（Ａ Ｉ 、 １６．２ ）、低融点化合
物のカーネギエイトが生成する。

またＳｉＯ２残存量が０．５％以下になると（Ａ７）、
Ａ１４０４Ｃが生成して骨材として適切でなくなる。

従って、ＳｉＯ２残存量は０．５％以上で４係を越えな
い範囲のものが好適であることが認められた。

実施例 ２ アルミスラッジ１００重量部に対して、試料とシテ重量
部で０．５，１，３，１０のアルミニウムを各々添加し
て、電気炉を用いて実施例（１）と同様な方法で１〜３
Ｘの骨材にした。

この骨材の化学成分を第４表に示す。

次に見掛気孔率おより勅子強度を実施例（１）と同様の
方法で測定した。

これらの値を第５表に示す。第４表、第５表から明らか
なように、還元剤としてＭを用いても低気孔率でしかも
粒子強度の高いものが得られる。

またＡｌ１の添加量以上にアルミニウムを添加してもこ
れ以上気孔率が低くなったり、粒子強度ｐ３増すとは考
えにくい。

却って前述の様な弊害の発生が予想される。

従ってＳｉＯ２の残存量は０．２ ％以上で４係を越え
ない範囲のものが好適であることが認められる。

実施例 ３ バイヤー法アルミナ２０重量部とアルミスラッジ８０重
量部を、同様に４０と６０を、６０と４０を、８０と２
０をまぜあわせ、還元剤として、炭素をアルミスラッジ
１００部に対して２．５部各各添加したものを電気炉に
てアーク熱で溶融し。

実施例（１）の方法で１〜３〜に整粒した。

この骨材の化学組成を第６表に示す。

次に見掛気孔率、粒子強度について実施例（１）の方法
で測定した値を第７表に示す。

第６表、第７表より明らかなようにアルミスラッジに炭
素を添加したものと、バイヤー法アルミナにこれらを加
えて溶融したものとは、殆んど同等の結果が得られた。

本発明は上記の様に、アルミスラッジ原料に還元剤とし
て炭素又はアルミニウムを添加して溶融させ、又はバイ
ヤー法アルミナとともにこれらを加えて溶融させて、４
係を越えない少量のシリカを残存せしめ、Ｎａ２Ｏを殆
んどなくした構成にしたもので、鉱物組成的にβ−Ａｔ
２０３が極少で、少量のムライトとガラスによって気孔
をうめさせて気孔率を低減させしかも粒子強度の高い特
徴を具備した、優れた特性を有する溶融アルミナ耐火骨
材を提供し得たのである。

またこの発明は、アルミスラッジの有効利用策をも提供
したもので、産業上に資するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に基くシリカ残存量と見掛
気孔率の関係曲線図、第２図は同じくシリカ残存量と粒
子強度の関係曲線図であり、図中の＊印はバイヤー法ア
ルミナを溶融してなる骨材の値を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミスラッジまたはアルミスラッジとバイヤー法
   アルミナとの混合物に還元剤を加えて溶融し、酸化す）
   ＩＪウムをほとんど無くし、４係を越えない少量のシ
   リカを残存させたことを特徴とする溶融アルミナ耐火骨
   材の製造方法。 ２ アルミスラッジに対し、１〜５係の炭素を還元剤と
   して添加し、０．５ ％以上の少量のシリカを残存させ
   た特許請求の範囲第１項記載の溶融アルミナ耐火骨材の
   製造方法。 ３ アルミスラッジに対し、０．５〜１０係のアルミニ
   ウムを還元剤として添加し、０．２％以上の少量のシリ
   カを残存させた特許請求の範囲第１項記載の溶融アルミ
   ナ耐火骨材の製造方法。