JPS63103871A - ガン吹き付けのできる耐火性組成物 - Google Patents

ガン吹き付けのできる耐火性組成物

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JPS63103871A
JPS63103871A JP62143035A JP14303587A JPS63103871A JP S63103871 A JPS63103871 A JP S63103871A JP 62143035 A JP62143035 A JP 62143035A JP 14303587 A JP14303587 A JP 14303587A JP S63103871 A JPS63103871 A JP S63103871A
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aluminum sulfate
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ニコラス カスンズ,ジュニア
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Natl Refurakutoriizu & Minerals Corp
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Natl Refurakutoriizu & Mineral
Natl Refurakutoriizu & Minerals Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐火性組成物に関するものであり、詳細にはガ
ンニングによって配置するのに適した耐火性組成物に関
するものである。
ガンニングでは、耐火性物質をガンまたはノズルで射出
して、例えば、炉壁にそれを配質し、駆動力は、例えば
、圧縮空気である。組成物には水を添加するが、ガンニ
ングの操作の前(スラリー吹き付けで、この場合、乾燥
している耐火組成物に水を十分添加してスラリーにして
から、これをノズルで適所に射出する)、あるいはガン
ニング操作中(ノズル ガンニングで、この場合、ガン
ノズルの直前に配置しである水リングを通じて、乾燥し
ている耐火物に水を添加する)のどちらかで行う。本発
明はノズル ガンニングに特に適している耐火組成物に
関するものである。
ガン混合物に望まれる特性のうちでは、それがガンの中
を滑らかに動き、はこりを過度に立てないで炉壁または
他の目標物に射出され、跳ね返りが少なく、壁によく接
着し、比較的速く凝固しくMれ落ちることなく、妥当な
厚さの耐火物を配置することができるように)、かつ水
分含有吊の範囲が比較的広く、この祿囲内で上記の所望
の特性を示すことである。その上、耐火物についての望
まれる通常の特性、例えば、良好な密度、良好な強度、
及び使用される?3温環境に対する耐久性がなければな
らない。
何年かたつうらに、ガン吹き付けn合物に関して、多数
の異なる接合方式が提案されたが、それは上記の好まし
い特性の釣り合いを最高にしにうと試みたものである。
例えば、米国時rF第4,001.029号明細書では
ノズル ガンニングに適しlζ耐火組成物を開示してお
り、これは硫酸アルミニウム及び水和石灰で接合してお
り(この特許明細書に記載の接合剤は、今後本明細出で
は、時には[硫酸アルミニ「クム及び石灰」接合剤と呼
ぶ)、米国特許第4,244,744号明細書では、ケ
イ酸ナトリウム及び石こうを(接合剤として)含有する
耐火性ガン吹き付は混合物を開示しており(この特許用
a書に開示の接合剤は、今後本明細占では時には「ケイ
酸ナトリウム及び石こう」接合剤と貯ぶ)、かつ米国特
許第4,276゜091号明細書ではアルカリ全屈リン
M塩及び水和li!IFI!2アルミニウムの接合剤系
でガンニングするのに適切な組成物を開示している(こ
の特許明細書にfil示の接合剤は、今後本則m内では
時には[硫酸及びリン酸アルミニウム]接合剤と呼ぶ)
吹き付は混合物では共通であるが、上記の特許明111
占に記載の組成物は多くの場合ベントナイトを含有して
いる。
ラミング混合物、キャスタブル及び吹き付は混合物で要
望される特性を一つの組成物の中に兼備さけることを試
みている耐火組成物も提案された。
例えば、米国特許第3,879.208号明1重量l害
ではラミング、ガンニングまたはキャスティングによっ
て、硫酸アルミニウム及び有機酸またはこれの塩を(接
合剤として)含有し、更にホウ素化合物を含有し、ある
いは含有しないモノリシック構造体を作るのに適切な耐
火組成物を開示しておリ(この特許用I[mに記載の接
合剤は、今俊木明1重量1重量書では時には[硫酸アル
ミニウム及び右[fJ接合剤と呼ぶ)、かつ米国特許第
4,149.897号明pA占では、ラミング、キャス
チング、またはガンニングするのに適切な、硫酸マグネ
シウム、グルコン酸ナトリウム、及び可溶性ホウ素化合
物で接合させた耐火組成物を開示しており(この特許明
細書に記載の接合剤は、今後本川m書では、時には[硫
酸マグネシウム、グルコン酸プトリウム、及び可溶性ホ
ウ素」接合剤と呼ぶ)。
上記の特許明m書の開示を本明細書では併せて参考資料
とする。
やっかいなことには、吹き付は混合物で要求される性質
と、キャスタブル(例えば高密度)またはラミング混合
物(例えば爆発抵抗)で要求される性質との間では多く
の場合歩み寄りが必要である。換言すれば、ガンニング
特性の良好な組成物で、密度と強度とを最高にすること
ができないかもしれない。同様に、ガンニング特性と、
a湿強度、壊食抵抗などのような要求される耐火物特性
との間で折衷の必要なことがよくある。それ故、耐火物
製造業名は耐火組成物で作ることのできる性′t1の最
良の組み合わせを絶えず探求している。
本発明ではノズルガンニングに適するように改良された
耐火組成物を提供する。更に詳細には、良好なビルドア
ップ及び低反発弾性のような良好なガンニング特性と、
高強度のような良好な耐火物特性とを兼備覆る組成物を
提供するものである。
今や本発明によって、特性が優れ、かつガンニングに適
した耐火組成物を見い出したが、方法はガンノズルの中
で、水を、本質的に(1)接合物質1重量%から10重
量%まで、及び(2)アタパルジャイトo、i<a%か
ら5重量%までから成り、(3)残部が寸法を定めであ
る耐火性骨材である組成物と混合することにより、百分
率はずべて組成物の全重量を基準にした重量%である。
使用する耐火性骨材は高軟化温度、高温での高強度、高
壊食抵抗などのような必要な特性のある、どんな物質で
あってもよい。骨材は耐火性粒子の完全な充てんを促進
するよう寸法を定めてあり、従って比較的高密度になる
。例えば、骨材は全部1/2インチ網目ふるい(13m
よりも狭い)を通過し、かつ骨材の10%から40%ま
でが100メツシュふるい(0,15sxよりも細かい
)を通過づる。好ましい骨材は、中の少なくとも10%
が100メツシュふるいを通過する(0.15慣よりも
小さい)物質であり、M (J Oを少なくとも50%
は含有するものである。本発明の実施で特に有効なこと
が分かる骨材はMgOを85%以上含右含有ペリクレー
スである。
接合剤物質は骨材及び組成物中の他の物質と融和性であ
り、かつ耐火性組成物を使用しようとする環境と適合す
るような物質ならどれであってもよい。本発明は上記の
硫酸アルミニウム及び有機酸接合剤を用いて特に有効で
あることを見い出した。あの接合剤はラミングまたはキ
A7ステイング生成吻用に使用する場合がそれの最良状
態ではあるが、本発明で使用すれば、下記の実施例で示
すように優れたガン吹き付は混合物を生成する。本発明
はまた上記の他の接合剤を用いても有効であって、この
ような接合剤と共に使用すれば、習慣的に添加していた
ベントナイトは良好な吹き付は混合物を作るのに欠かせ
ないものではないことを見い出した。
アタパルジャイトはペイント、泥水、濾過助剤、初物敷
きわら、カーボン紙を使用しない複写紙などのような製
品に広く使用される商品用の材料である。これは主とし
て米国の東南部で産出する天然の粘土物質である、とは
いえ小さな鉱床は世界の他の地方にもある。これはフラ
ー土として公知の粘土の部類に属している。アタパルジ
ャイトのもつと詳細な検討に関しては、インダストリア
ルアンド エンジニアリング ケミストリー(Indu
strial and Enainecrir+a C
hemistry) 、第59巻、1967年9月号の
第58ページから第69ページまでのW、リンウッド 
ハーデン、Jr。
(H,Linwood Haden、 Jr、 )及び
アイラ A。
シュウインド([ra^、 Schwint)による[
アタパルジャイト、その特性及び適用(Attapul
gitc。
Its Properties and Applic
ations ) Jという論文を参照されたい。
用語「アタパルジャイト」は異なった三種類の意味で使
用する、 (1)  鉱物その物(独特の鎖構造をしていて、針状
形態になる水和ケイ酸アルミニウム マグネシウム)を
意味するのに使用し、時には鉱物を扇初に発見した場所
から、パリゴルスカイトとも言う、 (2)  天然産の物質(時には、米国の主要鉱床の所
在地からアタパルジャイトと言う)を指すのに使用し、
これはアタパルジャイト鉱物の外に、モンモリロン石及
び他の粘土、石英、方解石、ドロマイトなどのような不
純物を包含し、そして (3)  鉱物、アタパルジャイト85%から90%ま
でを含有する天然産の物質を選鉱及び乾燥または焼成し
た形態をしている市販の物質を指すのに使用する。
本明細店では、用語[アタパルジャイト(attapu
lgite ) Jを第三の意味で使用し、本発明によ
る組成物に配合しである市販の物質を意味する。
アタパルジャイトは異なった二種類のタイプが認知され
ており、コロイド状(ペイント及び泥水での濃厚化、ゲ
ル化及び安定化用に使用)、及び収着性(肌色及び清澄
剤、濾過助剤、床吸着剤、動物の敷わら、及びとりわけ
カーボン紙を使用しないコピー用紙として使用)の二つ
のタイプである。二種類の異なるタイプには異なる性質
がある。
例えば、コロイド状タイプには遊離水分(220℃すな
わち105℃での損失%)が少なくとも8%あり、10
%から17%までが代表的であるが、収着タイプの遊離
水分は、ずっと少なく、7%を越えることがなく、0%
もよくある。同様に、コロイド状アタパルジヤイトのS
ET表面積(1rL2/g)は少なくとも150であり
、代表的には200よりも多いが、一方収着性アタパル
ジヤイトの表面積は約130である。これらの差異は主
として、両タイプに施した熱処理の違いによるもので、
収着タイプは焼成しである(例えば200℃すなわち4
00 @F以上の温度で)が、一方コロイド状タイプは
単に乾燥しただけである。
アタパルジャイトは、主要粘土鉱物がカオリナイトであ
るカオリン、及び主要粘土鉱物がモンモリロン石である
ベントナイト、のような他の粘土から区別するべきであ
る。これら後者二鉱物の結晶構造は薄板タイプであるの
に反して、アタパルジャイトの構造は鎖構造である。こ
の結果、ベントナイトとカオリンの場合では、それぞれ
フレーク状及び板状の粒子になり、一方アタパルジャイ
トの粒子は針7114になる。また、三種類の粘土の性
質も全く異なっている。アタパルジャイトの表面積、収
着性及び脱水力は高いが、一方ベントナイトについては
、これらは中程度であり、カオリンでは低い。換言すれ
ば、ベントナイトまたはカオリンの代替として7タバル
ジヤイトの使用を期待してはならない。
アタパルジャイトの処理及び使用に関係づる特許は多数
ある。例えば、米国特許第3.197゜317号明1I
1書ではポルトランド セメントとアタパルジャイトと
の低密度油井セメントを開示しているが、アタパルジャ
イトを使用する主眼点はこの物質がベントナイトよりも
セメントの硬化時間をずっと減じる点である。また、米
国特許第3゜203.813号明mmでは比較的低温(
1000℃より低い)の断熱物質を開示しており、7タ
バルジヤイトは可能な成分であるとくなかんずく、カオ
リンと同等であるとして)挙げられているが、このよう
な使い方の例はない。最後に、米国特許第3.509.
066号明細1ではアタパルジャイトの解コウ方沫を開
示しく沈降でデグリット[degrit]できるように
)、かつ物質自体についての検討を包含している。
当業者は、MgOが大部分の組成物にケイ酸マグネシウ
ムを添加すれば、組成物の耐火性はケイ酸アルミニウム
を添加するよりも低下することを察知するであろう。
本発明による組成物は仙の物質、例えば当業界では周知
のグラファイトまたはビッヂのような炭素質物質をも含
有することかできることは当然である。
どのような特定の理論にも拘束されたくはないが、下記
は本発明による組成物の非常に良好なガンニング特性に
ついての理由になってもよいと信じる。上記のように、
吹き付は混合物中の接合剤が比較的速く凝固して、吹き
付けられた物″11が、炉壁またはそれの置かれた他の
表面に接着するようになることが必要である。接合剤は
操作温度で比較的高い強度になるのも好ましい。従来は
、ただ一つの接合剤方式だけによって、これらの両特性
にすることが必要であった。本発明では、アタパルジャ
イトが壁または他の表面に最初に密着を行い、かつ接合
剤成分は、他の特性、例えば高温時に強度を示すように
選定することができる。換言すれば、本発明による組成
物では、接合剤で吹き付は物質の最初の密着及び凝固を
行う必要がなく、作用をアクパルジャイトで行う必蟹が
ない。
本発明による組成物は、吹き付は混合物を使用するどん
なところにでも、例えば、BOF炉のような炉の穴を修
理、電気炉の中のスラグライン切断の修理、及び当業界
では周知の同様な用途に使用することができる。通常、
本発明による組成物は耐火物製造桑名が製造し、乾燥成
分は混ぜ合わせ(例えば、内部にかいを備えた回転ドラ
ム混合機または車輪のないミコラー(Huller)混
合機で)、かつ得意先に発送するために袋または他の容
器に入れ、得意先では例えば上記のノズルガンで、これ
を水と混合して塗布する。
第1表では、本発明の有効性を示寸ために製造した種々
の混合物の組成物を示す。組成物の若干(B、C%D、
E、F、G、H,J、に1M、P。
R及びT)は本発明の絶間に含まれるが、若干(A、L
、N1Q及びS)は比較の組成物である。
第1表に示す責なる成分のけは用W部単位であり、かつ
特性は示した中位である。
使用(る骨材は、周知のように、海水を焼成ドロマイト
と反応させて作った合成ペリクレースである。これの代
表的な化学組成は下記の通りであった、 Si0  2.1%、Ca00.9%、Fe00.4%
、AjOo、2%、 s2o30.2%、及び(差で)MQ096.2%、C
r2O3含有Wは0.01%よりも少なかった。
これを分粒して、実質的に全部が4メツシュを通る(4
.7msよりも小さい)ようにし、組成物の含有してい
た一100メツシュ(0,15M11よりも小さい)骨
材の4を第1表に示した。
石灰(水和) 硫酸マグネシウム(焼成) グル」ン酸ナトリウム アタパルジャイト フリット メソセル F4M 特性 反発弾性(%)                43
  24  19  22  21匪二り五 F  G  I−I  J  K  L  L、I  
N  P  Q  RS  TO,70,70,70,
70,7−−−−−−−−−−−−−−−1i   L
i   −−−−−−−−−0,60,6−−−−−− −−−−−−−−−L7L7−− −−0.5−−−−−−−−−.− abcdLd F3GO922 接合剤成分は工業での標準物品であり、全部が10メツ
シュふるいを通過する(1.6m+よりも小さかった)
。この物質のこれ以上の詳細は「発明の背1’! (B
ackground Of’ the Inverui
on)Jに挙げた特許明ill出に記載しである。
「Min−U−Gel Jは70リゾイン社(Hori
dincompany)、バークレイ スプリングス(
BcrkaleySprings)、W、Vaの登録商
標名であり、用語FG、400及び500は同社の供給
する異なるアタパルジャイトの品位の呼称である。各は
ゲル化タイプであり、含有遊離水分は約11%である。
これらは主として粉末度が異なっており、400及び5
00品位の方が細かいくかっまた価格も多少高い)。
他の使用成分もまた市飯の標準物品である。
LO−3i Jフリット(710社[Ferr。
COr’pOra口on ]製造)は低シリカ フリッ
トで、石灰、アルミナ及び酸化ホウ素を含有する。これ
は不溶性形態のホウ素添加剤として、焼結増進に添加し
た。
各組成物の成分はV−ブレンダー(V−Blender
)で5分間混合した。
各組成物の吹き付けは「デチューンド(de−tune
d)Jノズル混合ガン、換言すれば、最適性能よりも劣
るように設計しであるガンで行った。例えば、空気導管
は、タナツリ及び他の仕込み問題を防止するのに役立つ
物質直下のちよう型片よりも、むしろ直接空気/物質混
合室に直接連結した。
また、物質の供給は、短い(25フイート、すなわち約
8TrL)、古い非常に堅い、内径が1.5インチ(3
8tm )のホースを通じてノズルに行い、これが、混
合物の揺らぎに対してあらゆる傾向を強め、かつ水リン
グの取り付けには1.25インチ(3,20)のバイブ
ニップルを使用し、流れの問題を起こすこともある内部
制限を設けた。換言すれば、設計装置は、時には現場で
実際に使用していることがある、平均よりも低いタイプ
のガンニング装置、及び研究所では使用することがある
かも知れない最適設計されていないで維持されている装
置に近似させた。
組成物のAからGまででは[万能(universal
)J接合剤、換”Ff5”dれぽラミング、キャスティ
ングまたはガンニング混合物で使用することのできる接
合剤で接合した耐火物に対する柿々の7タバルジXフイ
トの効果を実証した。組成物へを組成物BからGまでと
比較して思われるように、アタパルジャイトを含有する
組成物は実質的に垂直な表面へのfバ温吹き付は中に一
段とよいビルドアップを示し、一般に密度が良く、かつ
反発弾性が非常に減じている。実質的にA、8及びCと
同様な組成物を1300℃の炉壁に高温吹き付けしたが
、比較組成物Aでは大間の散粉を示す(吹き付は作業者
の視界を損ね)、かつ壁にビルドアップした物質の少f
lはガンニングの完了前に脱落した。これに反して、本
発明による二秤類の組成物では視界が非常に改良され、
かつごルドアツブ番、L非常に良好であった。
組成物1」、J及びKでは本発明による組成物中への他
物質の使用を示す。再び、これらはビルドアップの増加
、及び先に検討した組成物の反発弾性の著しい減少を示
し、かつその密度は同程度であった。
残りの組成物では他の接合剤を用いる本発明の利点を示
し、組成物の組、(L、M)、(N。
P)、(QSR)及び(S、T)では異なった四種類の
接合剤系へのアタパルジャイト添加の効果を示す。組成
物り及びMの接合剤はもう一つの「万能」接合剤であり
、残りの三秤類は吹ぎイ・14プ混合物に使用するのに
特に適した接合剤である。
本発明のアタパルジャイト添加【よ当業現状の吹き付は
混合物の場合でさえも右利であり、かつアタパルジャイ
トを使用する場合に、混合物にベントナイトを使用する
必要がないことを知ることができる。再び、組成物のL
から王までをもi!3温吹き付番プした、アタパルジャ
イトを含有づる、これらの組成物は、やはり優れた視界
及びビルドアップを示し、多くの場合に先行技術による
吹ぎ付は混合物のよりも良好でさえあった。
要約すれば、本発明では「万能」接合剤を用いた組成物
を優れた吹き付は混合物にすることはできるが、それは
吹き付は混合物として設計した組成物の性質をも高める
本発明による組成物を用いて得られる優秀な結采は、耐
火物工業界で30年以上にわたって使用してきたゲル化
試論を施した場合に、本明細1で使用したアタパルジャ
イトは、例えば、ベントナイトよりb著しく劣るゲル化
特性を示したことを考えれば、いよいよ驚異的である。
引用のゲル化試験では、検査しようとする物質的7gを
試験管の中の水に加え、混合物を振り、24詩間までの
間装置させ、それから試験管を転lNさせる。良好なゲ
ル化剤(例えば、ベントナイト)では6時間稈の短時間
の静置後でも流れないし、24峙間後にはもちろんであ
る。しかしながら、この試験では、アタパルジャイト(
Hin−〇−Gel rG)は静置48「11間後でさ
え、転倒させれば流れる。
本川1B書では、百分率及び部は、特に指摘しない限り
、千を一基準である。本明細書で引用のメツシュ寸法は
タイラー(Tyler )標準ふるい寸法であって、ジ
ョン、]−1,べり−(John It、 perry
 )が編集主幹のケミカル エンジニアーズ ハンドブ
ック(Chemical Engineers’  H
andbook ) 、第3版、1950年、マグロ−
ヒル社(HcGrawllill Company)発
行、第963ページに規定がある。例えば、100メツ
シュふるいの聞きは147μm1すなわち0.147m
に相当する。鉱物成分の分析は普通の方法で、簡単な酸
化物、例えば、Mqo及び5102として表わして報告
している、もつとも成分は実際には種々の配合物で、例
えばケイ酸マグネシウムとして存在してはいるが。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)全重量を基準にした重量百分率で、本質的に(1
    )接合物質1重量%から10重量%まで、(2)アタパ
    ルジヤイト0.1重量%から5重量%までから成り、残
    部は寸法を定めた耐火性骨材であり、水をガンノズルの
    中で混合させる方法でガンニングするのに適切な耐火性
    組成物。
  2. (2)アタパルジヤイトはゲル化アタパルジヤイトであ
    る特許請求の範囲第(1)項に記載の組成物。
  3. (3)アタパルジヤイトはBET表面積が少なくとも1
    50m^2/gであり、かつ遊離水分が少なくとも8重
    量%ある特許請求の範囲第(2)項に記載の組成物。
  4. (4)接合剤は、(a)硫酸アルミニウム及び石灰、(
    b)硫酸マグネシウム、グルコン酸ナトリウム、及び可
    溶性ホウ素、(c)ケイ酸ナトリウム、及び石こう、あ
    るいは(d)硫酸及びリン酸アルミニウムのうちの一種
    類である、特許請求の範囲第(1)項に記載の組成物。
  5. (5)耐火性凝集体は100メッシュふるいを通過し、
    かつ少なくとも50%のMgOを含有する物質を少なく
    とも10%包有する特許請求の範囲第(1)項に記載の
    組成物。
  6. (6)接合剤は硫酸アルミニウム及び有機酸である、特
    許請求の範囲第(5)項に記載の組成物。
  7. (7)水をガンノズルの中で混合させる方法によつてガ
    ンニングするのに適切であり、詳細には高温の表面にガ
    ンニングするのに適しており、全重量を基準にした重量
    百分率で、本質的に(1)接合物質1重量%から10重
    量%まで、及び(2)BET表面積が少なくとも150
    m^2/gあり、かつ遊離水分が少なくとも8%あるゲ
    ル化アタパルジヤイト0.1重量%から5重量%までか
    ら成り、残部は(3)寸法を定めた耐火性骨材である耐
    火性組成物。
  8. (8)接合剤は(a)硫酸アルミニウム及び石灰、(b
    )硫酸マグネシウム、グルコン酸ナトリウム及び可溶性
    ホウ素、(c)ケイ酸ナトリウム及び石こう、あるいは
    (d)硫酸及びリン酸アルミニウムのうちの一種類であ
    る特許請求の範囲第(7)項に記載の組成物。
  9. (9)耐火性骨材は100メッシュふるいを通過し、か
    つ少なくとも50%のMgOを含有する物質を少なくと
    も10%含有する特許請求の範囲第(7)項に記載の組
    成物。
  10. (10)接合剤は硫酸アルミニウム及び有機酸である特
    許請求の範囲第(9)項に記載の組成物。
  11. (11)骨材は少なくとも85%のMgOを含有するペ
    リクレースである特許請求の範囲第(7)項に記載の組
    成物。
  12. (12)接合剤は(a)硫酸アルミニウム及び石灰、(
    b)硫酸マグネシウム、グルコン酸ナトリウム及び可溶
    性ホウ素、(c)ケイ酸ナトリウム及び石こう、(d)
    硫酸及びリン酸アルミニウム、あるいは硫酸アルミニウ
    ム及び有機酸のうちの一種類である特許請求の範囲第(
    11)項に記載の組成物。
  13. (13)接合剤は硫酸アルミニウム及び有機酸である特
    許請求の範囲第(12)項に記載の組成物。
JP62143035A 1986-10-14 1987-06-08 ガン吹き付けのできる耐火性組成物 Pending JPS63103871A (ja)

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