JPS63384B2

JPS63384B2 -

Info

Publication number: JPS63384B2
Application number: JP56132185A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yukihira; Masataka Sato; Toshiaki Ishimaru
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1981-08-25
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1988-01-06
Also published as: JPS5836953A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、施工性、強度、耐火性に優れたアル
ミナセメントに関する。従来からアルミナセメントは、耐火性骨材に配
合してキヤスタブル耐火物として炉体などに用い
られているが、分散性が比較的悪いことおよび量
を増しても強度はそれほど増加せず耐火性が却つ
て低下するため、キヤスタブル耐火物中のアルミ
ナセメントの配合量は通常12〜30重量％であつ
た。しかし、この場合にもなお、アルミナセメン
ト中に含まれるCaOの影響を受け、高温強度や高
温耐腐食性が低下したり、耐火性に問題があつ
た。これを改良するため、アルミナセメントの配
合量を５〜８重量部と少なくする試みもあつた
が、施工時において作業性に劣り、また成形して
も十分な強度が得られない欠点があつた。本発明者は、従来品においては、非晶質成分
（ＣをCaO、ＡをAl₂O₃、ＦをFe₂O₃、ＳをSiO₂と
すると、主鉱物がCAに相当するものであり、そ
の他にCA₂、C₁₂A₇、C₄AF及びC₂ASに相当する
ものを少量含有する鉱物成分）が30〜40重量％で
あり、これをボールミルによつて長時間ミル中に
滞留させ粉砕する方法を採用し微粉末としている
ので、粒子形状が表面に凹凸の少ない実質的に球
形であり、また内部クラツクの生じている粒子が
多いことに着目し、鋭意研究を重ねた結果、結晶
質成分60〜40重量％、非晶質成分40〜60重量％か
らなり、且つ結晶質成分と非晶質成分中のAl₂O₃
成分を、Al₂O₃に換算したもの（Al₂O₃含量）40
〜70重量％含むアルミナセメントクリンカーを急
速粉砕機により粉砕したものであつて、沈降天秤
法により粒度測定した場合、粒径が30μ以下、そ
の内5μ以下の粒子が10〜35重量％となり、比表
面積が0.5〜1.2m²／ｇである、粒子形状が実質的
に球形でないアルミナセメントを少量配合して得
られたキヤスタブルは、施工性、強度、耐火性に
優れることを見出し、本発明を完成するに至つ
た。本発明のアルミナセメントを製造するには、通
常アルミナセメントの原料配合のものを焼成又は
溶融法によりクリンカーとし、これを空気又は水
と接触させ急冷し、その冷却速度を調整し非晶質
成分が40〜60重量％となるようにする。Al₂O₃含
量は、40〜70重量％となるよう原料配合を行う。
ついで、アルミナセメントクリンカーを、ジエツ
トミル、ローラーミル等の急速粉砕機により粉砕
し、沈降天秤法により粒度測定して、その粒径が
30μ以下、その内5μ以下のものが10〜35重量％、
比表面積0.5〜1.2m²／ｇとなるよう調整する。ジ
エツトミル、ローラーミルは空気による強制通過
型であり、滞留時間は約１分以内である。本発明においては非晶質成分が従来品に比べて
多いため、急速に粉砕のできる前記ジエツトミ
ル、ローラーミル等の急速粉砕機で粉砕すると表
面に凹凸が多く、針状、角柱状、プレート状など
実質的に球形でない各種の角状形状のものが混在
して得られ、また内部クラツクも少なかつた。こ
のものは、前記した粒度および比表面積を有し、
分散性、流動性等の施工性にすぐれ、成形した場
合に強度が高い。非晶質成分は、多くなる程角状形状のものの含
量が多くなるが、40重量％未満では作業時間が短
かく、強度もやや低下する。一方60重量％を超え
ると硬化の遅れが著しくなるので好ましくない。またAl₂O₃含量が70重量％超では硬化時間が著
しく遅れ、また40重量％未満では作業時間が短か
過ぎ実用に適しない。また、施工性の要因として
アルミナセメントの粒度構成が重要である。すな
わち、通常市販品においては、30μの篩目を通過
しないものが10〜20重量％、5μ以下の粒径のも
のが35〜45重量％程度であるが、30μの篩目を通
過しない粗粒は水和反応が遅く、また分散性も悪
くなることから粗粒の混入が少ないことが好まし
い。本発明のアルミナセメントの粒度（沈降天秤
法にて測定したストークス径）としては粒径30μ
以下とした。また、特に活性が大きい5μ以下が
余り多量に存在すると施工性が損われ、一方全く
存在しないと強度の発見が遅れることから、5μ
以下の粒子含有率は10〜35重量％が好適である。
場合によつては分級工程によつて分級したものを
適当に配合してもよい。本発明において、アルミナセメントの粒度測定
を沈降天秤法（浮力天秤法）によつた理由は次の
とおりである。従来からセメントは水硬性粉末であるため、乾
式法や湿式法による粒度測定法が種々検討されて
いるが、これと云つた決定的な測定法が現行でも
確立されていない。通常セメントは、クリンカー
を長時間ミル等で粉砕したものであり、その粒子
形状は球形に近いもので、実質的に球形の微粉末
であることからセメントの粒度測定法として沈降
天秤法が採用されている。一方、本発明のアルミ
ナセメントの粒子形状は、従来のセメントの粒子
形状と異なる球形でない微粉末であるが、従来品
と相対比較ができること、再現性にすぐれている
ため沈降天秤法を採用したのである。つぎに本発明品を耐火組成物として用いる場合
について説明する。本発明品を用いた耐火組成物は(A)前記した非晶
質成分を40〜60重量％およびAl₂O₃成分を40〜70
重量％含み、沈降天秤法により測定した場合の粒
度は粒径30μ以下、その内5μ以下の粒子が10〜35
重量％であり、比表面積が0.5〜1.2m²／ｇであ
る、粒子形状が実質的に球状でないアルミナセメ
ント１〜10重量部と、(B)粒径1μ以下の耐火質物
質の粉末１〜５重量部と、(C)粒径10μ以下の耐火
質物質の粉末２〜10重量部と、(D)耐火性骨材75〜
96重量部と、(E)分散剤を、(A)、(B)、(C)および(D)の
合計量に対して0.1〜1.0重量％とからなる。この
耐火組成物はアルミナセメントの配合量が少ない
にも拘らず、炉材等のキヤスタブル耐火物に用い
たとき優れた施工性、強度、耐火性を発揮する。 (B)成分の耐火質物質は、特にアルミナセメント
の分散を補助するために効果がある。たとえば、
シリカ質、アルミナ質、ジルコニア質、クロミア
質、カルシア質のものが好ましく、シリカ質の超
微粉のものが特に好ましい。粒度は、粒径1μ以
下（平均粒径0.1〜0.5μ）、好ましくは100ｍμ以
下のものであり、形状は球状品が好ましく、非水
溶性のものでなければならない。添加量が１重量
部未満の場合、分散助剤効果が充分でなく、また
本組成物に水添混練するとき好ましい粘性が得ら
れない。５重量部超では、硬化遅延、強度低下等
の悪影響があると共に、混練時の粘性が必要以上
に増加する。 (C)成分の耐火質物質は、前記アルミナセメント
および(B)成分の耐火質物質と共に、耐火物のマト
リツクスを構成する重要な要素であつて、マトリ
ツクスの充填性を高めることによつて強度向上に
資し、また耐火性を向上させる。(C)成分の耐火質
物質の例としては、シリカ質、アルミナ質、ジル
コニア質、クロミア質、カルシア質のものがあげ
られ、吸水率の少ないもの程良好な結果を与え
る。粒度は、粒径10μ以下（平均粒径４〜9μ）で
あり、特に5μ以下80重量％以上含有するものが
好ましい。添加量は、２重量部未満では、充填性
の向上は期待できず、10重量部超では、粒度構成
が適正でなく、かえつて充填性を損うことにな
る。 (D)成分の耐火性骨材としては、たとえば、シリ
カ質、シヤモツト質、アルミナ質、マグネシア
質、マグクロ質、スピネル質、炭化珪素、カーボ
ンなどがあげられ、粒径が30mm以下の粒子であれ
ばよい。たとえば10mm篩目全通で、0.5mm篩目を
通過する粒子が約20重量％含むものが好ましい。以上(A)、(B)、(C)および(D)の成分を前記した割合
で配合するが、各成分の配合量特定の理由は、こ
の範囲外では分散性にすぐれたキヤスタブルが得
られず、また成形した場合の耐火材の強度が充分
得られないからである。本発明においては上記成分の他、分散剤を上記
(A)、(B)、(C)、(D)の合計量に対して0.1〜1.0重量％
を含有する。分散剤としては、たとえばトリポリ
リン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、酸性ヘ
キサメタリン酸ソーダ、リン酸アルミニウム、ホ
ウ酸ソーダ、ホウ酸、炭酸ソーダなどの無機塩、
クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル酸
ソーダなどの有機塩があげられる。本発明におい
ては分散剤は１種類でも勿論良いが、２種以上を
併用する方が好ましい結果が得られる。本組成物の施工に際しては、通常８重量％以下
の水を添加し混練し使用する。従来の耐火組成物
においては、12〜25重量％の水を添加していたの
で、本発明品の場合は従来品に比し、著しく少な
い量で足り、したがつて得られた成形物は乾燥又
は焼成による脱水後の気孔率増加も少なく、強度
の低下も少ないという利点がある。以下実施例によりさらに本発明を具体的に説明
する。実施例中の％は特に断わりのない限り重量
％である。なお、試験はつぎの方法によつて測定した。 (1) フロー（mm）：JIS R5201記載の方法により、
混練物をフローコーンに充填し、表面をならし
た後、フローコーンを垂直上方に抜き取り、つ
いでバイブレーターにより8000RPMの振動を
10秒間与えた。この混練物の拡りをノギスで測
定し、その長径および短径の平均値（mm）をフ
ローの測定値とした。なお、フロー測定値の大きい程、振動による
混練物の流動性が大である。また、同様の操作を30分後に行つてフローを
測定し、３分後と30分後とのフロー測定値の差
を求めたとき、その差の少ない方が練置性がよ
い。なお、練置性とは水と混練後放置しておい
た際の作業性（施工し易さ）の事である。 (2) 硬化時間：混練物に振動を与えながら40×40
×160（mm）の型に流し込み硬化させた。組成物
に水を添加後発熱する迄の時間を硬化時間とし
た。 (3) 強度（Kg／cm²）：(2)で型に流し込み得られた
硬化物を試験片として24時間放置後の強度、温
度110℃で乾燥した後の強度、1000℃および
1400℃で焼成した後の強度と線変化率をつぎの
方法に準拠して測定した。曲げ強度：JIS R2553 圧縮強度：JIS R2553 焼成曲げ強度：JIS R2553 線変化率：JIS R2554 実施例１アルミナセメントの製造ボーキサイトと生石灰とをCaOとAl₂O₃とのモ
レ比が１：１となるように調合し、抵抗型電気炉
にて約1650℃で溶融した。この溶融物を炉内より
タツピングする際エアー圧５Kg／cm²にて吹き飛ば
し空気により急冷して第１表、第２表に示す本発
明品のクリンカーをつくつた。なお従来品のものは、エアー圧２Kg／cm²とした
以外は同様につくつた。

【表】

【表】なお、第２表の鉱物組成は次のようにして求め
た。鉱物成分の同定は、Ｘ線回析による結晶成分の
ピーク位置で行われる。結晶質成分と非晶質成分
の割合の決定は、原料配合から推定される鉱物成
分の結晶質成分のピークによる。即ち、予め、既
知の割合のピーク高さの検量線を作成しておき、
その時、その時の結晶質ピーク高さから割合を決
定する。このクリンカーを本発明品についてはローラー
ミルで、従来品についてはボールミルでそれぞれ
粉砕し、アルミナセメントを製造した。それぞれ
の粒子形状を顕微鏡（S.E.M）で観察したところ
（倍率1000倍）、本発明品については、第１図のご
とく実質的に球形のものはなく、従来品について
は第２図のごとく実質的に球形のものであつた。
また、島津製作所製「SR−1000」型を用いて沈
降天秤法により粒度を測定した。その粒度分布は
つぎの通りであつた。

【表】また、湯浅電池製「QUANTASORB」を用い
たガス吸着法による比表面積は、本発明品は
0.758m²／ｇ、従来品は2.505m²／ｇであつた。本発明品および従来品についてつぎの試験を行
つた。実施例１で製造したアルミナセメントを用い、
第４表に示す割合で配合し、これをミキサーに入
れ、３分間撹拌した後、これに対し6.5％の水を
添加し、さらに３分間撹拌して、そのフローを測
定すると共に、この混練物を各種試験に供し、そ
の結果を第５、６表に示した。

【表】

【表】実施例２〜４、比較例２〜３クリンカーの鉱物組成の異なるものを製造し、
これを用いた以外は実施例１と同様に行い、その
キヤスタブル混練物の各種試験を行つた。その結
果を第７〜９表に示す。非晶質成分が40〜60重量％の実施例のものは比
較例のものに比べて、乾燥後の強度、及び焼成曲
げ強度がすぐれている。実施例５〜７、比較例４〜５クリンカーのAl₂O₃成分の含有量の異なるもの
を製造し、これを用いた以外は実施例１と同様に
行い、そのキヤスタブル混練物の物性試験を行つ
た。その結界を、第10表及び第11表に示す。 Al₂O₃の含有量が40〜62重量％の実施例のもの
は、比較例のものに比べて、フロー及び硬化時間
が良好で、施工性にすぐれている。実施例８〜10、比較例６〜７アルミナセメントの粒度分布を第12表に示すも
のとした以外は実施例１と同様に行い、そのキヤ
スタブル混練物の物性を測定した。その結果を第
13表に示す。粒度分布が5μ以下10〜35重量％の実施例のも
のは比較例のものに比べて、フローが良好で作業
性がよく、またキヤスタブルの強度もすぐれてい
る。実施例11〜13、比較例８〜９実施例１で得られたクリンカーの比表面積を第
14表に示すように変えた以外は実施例１と同様に
行い、そのキヤスタブル混練物の物性試験を行つ
た。その結果を第14表に示す。比表面積が0.5〜1.2m²／ｇの実施例のものは、
比較例８〜９のものに比べてフロー、硬化時間及
び強度がすぐれたものである。

【表】

【表】以上詳述した如く、本発明は施工性、特に高温
雰囲気における作業性、硬化性、強度、耐火性に
すぐれたアルミナセメントであつて、これを少量
配合したキヤスタブルは分散性にすぐれ、成型物
としての強度が大で、従来のキヤスタブルでは高
温強度および耐食性等の面で使用困難であつたた
とえば均熱炉、加熱炉、焼鈍炉等の鉄鋼関係ある
いはセメント、非鉄金属関係の炉材へ使用が可能
となり、きわめて有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアルミナセメントの粒子
構造を示した顕微鏡写真である。第２図は従来品
に係るアルミナセメントの粒子構造を示した顕微
鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

１結晶質成分60〜40重量％、非晶質成分40〜60
重量％からなり、且つ結晶質成分と非晶質成分中
のAl₂O₃成分を、Al₂O₃に換算したもの40〜70重
量％含むアルミナセメントクリンカーを急速粉砕
機により粉砕したものであつて、沈降天秤法によ
り粒度測定した場合、粒径が30μ以下、その内5μ
以下の粒子が10〜35重量％となり、比表面積が
0.5〜1.2m²／ｇである、粒子形状が角状形状であ
るアルミナセメント。