JPS6115115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、コークス炉の装炭口と装入蓋との隙
間から乾燥ガスが洩出し、炉頂の作業環境を悪化
する対策として開発されたシーリング装置に主と
して使用するシーリング材に関するものである。 本シーリング材は、水にて混練し、懸濁液とし
て装炭口と装入蓋との接触部に流し込み、炉熱に
て水分を蒸発し固化されて洩出ガスをシールする
ものである。こののシーリング材に要求される性
質としては、１）水に対して懸濁性良好で懸濁液
貯蔵槽内にて沈降しないこと。２）懸濁液の水分
が蒸発して固化した後ガスシール性の高いこと。
３）固化物が装入蓋離脱に支障を生じさせないこ
と。等が考えられる。 シーリング装置が開発され実用に移された時点
にて、熱硬性耐火モルタルがシーリング材として
利用された。この熱硬化性耐火モルタルは、ガス
シール性や装入蓋の離脱等に関しては殆んど問題
は無かつたが、粒度が粗く水に対する懸濁性悪
く、シーリング装置の懸濁液貯蔵槽に付設されて
いる撹拌翼にかろうじて懸濁性を保つて使用され
て来た。しかし長期使用により、粗粒の為撹拌翼
や貯蔵槽の摩耗の問題が発生した。又撹拌翼停止
等のトラブル発生時に沈降を生じ、この沈降物の
再懸濁が極めて困難なことが判明した。さらに最
近シーリング材の混練を地上にて行い、これを供
給装置にて炉頂へ運搬する自動装置が開発され実
用に供されているがこの自動供給装置に於ても懸
濁性不良の問題・ポンプや導管の摩耗の問題が無
視出来なくなつて来た。 以上シーリング材に要求される性質及び発生し
た問題点を考慮してシーリング装置に最適なシー
リング材の開発に努めた結果、粉粒体の比重及び
粒度を調整することにより極めて良好なシーリン
グ材の作成が可能となつた。即ちJIS標準篩74μ
の通過分が95wt％以上の無機質粉粒体に於て、
充填嵩比重が1.5以下、粒径15μ以下の粒子が
20wt％以上でしかも粒径２μ以下の粒子が３−
50wt％の範囲に材料を調整してやれば良好なシ
ーリング装置用シーリング材が作成出来ることが
判明した。 充填嵩比重とは粉粒体の嵩比重ことで500c.c.容
量のメスシリンダーに粉粒体をほゞ500c.c.投入
し、硬質ゴムの床に５cmの高さより落下衝撃を10
回与えた後粉粒体の充填嵩比体積を求め、粉粒体
重量とより算出する。 粒子径は、セイシン企業(株)製光透過型の粒度計
を用いて粉粒体の粒度分布を測定し、求めたもの
である。 水に対する粉粒体の懸濁性は、粉粒体粒子の比
重と粒子径によつて決まる。例えば粉粒体粒子の
比重が水に等しければ、粒子の沈降は無いが現実
には比重が１である無機質原料は存在しない。見
掛的に中空球状にしてやれば比重１以下の物体の
作成は可能であるが、長期間水と接触させ吸水の
無い微小空球物体を作成することは困難である。
又比重の高いものでも微粉砕して粒子径をコロイ
ド域〔一般的には１〜100ｍμと言われている〕
にまでしてやると懸濁性は満足される。しかし通
常原料をコロイド粒子まで粉砕することはまこと
に困難であるし、又コロイド溶液は乾燥により固
化物が著しく収縮して貫通亀裂を発生しガスシー
ル性が良くない。 粉粒体の粉末度が高くなると比表面積が増大し
嵩体積が大きくなり粉粒体の嵩比重は低下する。
粉粒体充填嵩比重は、粒子の比重とその粉末度両
者の物性値を併せもつたもので懸濁性の指標とし
て極めて有効である。粉粒体充填嵩比重が1.5以
下好ましくは1.4以下にて懸濁性は大変良好とな
り、1.5以上になると急激に悪化する。しかし水
より重いものを懸濁させるのであるから撹拌を停
止すれば即ち静置状態にては沈降はさけられな
い。ここで重要なことは、沈降したものの再分
散、再懸濁の容易性である。 粉粒体の粉度が最密充填分布に近いと沈降した
粉粒体は密充填し締つた硬い沈降体となり再懸濁
が不可能となる。又粒子径が大変によくそろつた
狭い粒度分布を持つたものだと沈降体は密充填は
しないがダイラタントな性質を示しやはり再懸濁
が困難となる。再懸濁を容易にするには沈降体が
少しの力にても揺変性を示すことが必要である。
揺変性に対してはコロイド粒子が有効に働くこと
が知られており、これはコロイド粒子が示す構造
粘性の為と言われている。 本シーリング材に於ては、15μ以下及び２μ以
下の粒子が再懸濁性に大きく関与していることが
判明した。即ち、15μ以下の粒子が20wt％以上
好ましくは30wt％以上でしかも２μ以下の粒子
が３〜50wt％好ましくは５〜40wt％である粒度
分布を満足すれば実用上再懸濁性は問題ない。こ
れはコロイド粒子より遥かに粗な粒子にても実用
上充分な性能を付与出来ることであり、経済的に
も又固化物のガスシール性等からも極めて有利で
ある。 15μなる粒子径がいかなる理由で効果を示すか
については判然としないが、粉粒体の粒子径と充
填嵩比重との関係に於て、粒子径15μ前後にて充
填嵩比重に変曲点が存在するらしくこれが何らか
の原因となつていると思われる。 又、２μの粒子径について言えば、コロイド粒
子は通常１〜100ｍμと言われているが大体２μ
程度からコロイドの性質を示し始める。即ち本シ
ーリング材に於ては２μ以下の粒子をコロイド粒
子とみなして良いのであろう。 摩耗については、粉粒体粒子の硬度と粒子径が
関係するが、JIS標準篩74μ通過分を95wt％以上
好ましくは100wt％にしてやることにより実際上
全く問題の発生は無くなつた。 シーリング材の材質は、水に安定で常温から
800℃程度の温度域にて分解して悪性ガスを発生
したり、熔融したり、消失したりしないものであ
ればいかなるものでも良い。通常は無機質の一般
的窯業原料が利用出来る。窯業原料を粉砕機にて
粉砕し粒度調整を行えば良いが、微粉砕困難なれ
ば、ホワイトカーボン、粘土あるいは集塵ダスト
の如き微粉物質を用いて粒度調整を行つても良
い。又有機や無機の添加剤の利用にてさらに分散
性懸濁性が良好となるが、添加量は固化物強度が
装入蓋離脱に支障のない程度にとどめておく必要
がある。 以下実施例、比較例を用いてさらに詳述する。 実施例 １ 珪石をボールミルにて粉砕し表１に示す粉粒体
を調整作成した。 実施例 ２ ロウ石をレイモンドミルにて粉砕し、これに木
節粘土を5wt％添加し表１に示す粉粒体を調整作
成した。 実施例 ３ 耐火度SK30のシヤモツト（煉瓦層）をレモン
ドミルにて粉砕し、これにペントナイトを10wt
％添加して表１に示す粉粒体を調整作成した。 実施例 ４ 市販の仮焼アルミナ粉80wt％と市販のホワイ
トカーボン粉20wt％にて表１に示す粉粒体を得
た。 比較例 １〜５ 珪石をボールミルにて粉砕し表１に示す粉粒体
を調整作成した。但し当初利用された熱硬性耐火
モルタルの粒度組成等は、比較例１に相当する。 比較例 ６ 市販の仮焼アルミナ50wt％と市販のホワイト
カーボン粉50wt％の配合にて表１に示す粉粒体
を得た。 上記実施例及び比較例の粉粒体を水にて混練
し、比重約1.25の懸濁液としてシーリング装置に
よるテストを実施した。その相対的評価を表１に
示す。

【表】 これら実施例に使用した材質は、珪石、ロー
石、シヤモツト、仮焼アルミナ、木節粘土、ベン
トナイト、及びホワイトカーボンである。珪石、
ロー石は生原料、シヤモツトは一般的に耐火粘土
を熱処理して安定化したもの。実施例では煉瓦層
を使用した。これらは粗粒物を粉砕して粒度調整
を行つた。仮焼アルミナ、木節粘土、ベントナイ
ト、ホワイトカーボンは市販の極く一般的なもの
で粒度は、 仮焼アルミナ：15μ以下 90％、２μ以下15％ 木節粘土：15μ以下 95％、２μ以下 80％ ベントナイト：15μ以下 96％、２μ以下82％ ホワイトカーボン：15μ以下 100％、２μ以
下 100％ 〔一般的に一次粒子は0.01μ程度〕 である。本願発明に使用出来る材質は、これらに
限定されるものでは無く、粒径及び充填嵩比重が
規定の値を満足すれば種々のものが利用出来る。
しかし、経済的な面から見ると比重の大なる材質
のものは、粉末度を高くする必要があり、加工費
が嵩み、純度の高いものは高価である。その意味
で仮焼アルミナは高価であり、通常シヤモツト類
は熱処理費が加算される。珪石、ロー石、粘土等
の生原料あるいはシヤモツトでは煉瓦層が実用上
安価に入手出来、有利である。又２μ以下の調整
材であるホワイトカーボンに代わる安価なものと
しては、Si，Fe−Si等の製造時に副生されるシ
リカダストの使用が良い。 本願発明の特徴は、粒径及び充填嵩比重の限定
にあるが、その意味するところは、 懸濁性：充填嵩比重 1.5以下 再懸濁性：充填嵩比重 1.5以下、 15μ以下20wt％以上、 ２μ以下3wt％以上 ガスシール性：２μ以下50wt％以上 蓋離脱性：２μ以下50wt％以下 摩耗の問題：74μ以下95wt％以上 である。今それを比較例について見ると、 比較例１は当初利用された熱硬性耐火モルタル
であるが、74μ以下の粒子が少なく、充填嵩比重
が大で、又２μ以下の粒子も臨界量であつた。そ
の為摩耗や懸濁性、再懸濁性に問題があつた。 比較例２は74μ以下の量が少なく、粒度粗なる
ものが多く存在し、その為装置の摩耗の問題を生
ずる。 比較例３は充填嵩比重が大で、見掛上の重さが
大きく懸濁性、再懸濁性が良好でない。 比較例４は15μ以下の粒子が不足し、再懸濁性
不良。 比較例５は２μ以下の粒子が不足し、再懸濁性
不良。 比較例６は２μ以下の粒子が多過ぎ、粒度が極
めて小さい為、混練水量が増大し固化時に乾燥収
縮が大きく、亀裂が発生してガスシール不可。又
２μ以下の粒子が多く、膠着性大となり、蓋取り
に大きな力を必要とし不都合。 となる。それに対し本願発明は、実施例の如く74
μ以下の量を95％以上として粗粒子部を無くし、
自動シーリング機の摩耗の問題を解消し、充填嵩
比重を、1.5以下、15μ以下の粒子を30％以上、
及び２以上以下の粒子を３％以上とすることによ
り、懸濁性、再懸濁性を改良し、さらに２μ以下
の粒子を50％以下と制限することによりガスシー
ル性と蓋離脱性を良好にしたものである。 以上本願発明の有用性は明瞭である。現在実施
例１及び２のタイプの製品が各コークス炉にて使
用されており、シーリング装置及び本発明による
シーリング材の使用により、コークス炉炉頂の作
業環境は著しく改善された。 尚本シーリング材は、シーリング装置用として
開発されたものであるが、手作業としても何等問
題無く使用出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ JIS標準篩74μの通過分が95wt％上の無機質
   粉粒体に於て、充填嵩比重が1.5以下、粒径15μ
   以下の粒子が20wt％以上でしかも粒径２μ以下
   の粒子が３〜50wt％であることを特徴とするコ
   ークス炉装炭口のシーリング材