JP2000239072A - Amorphous refractories and waste melting furnaces using them - Google Patents
Amorphous refractories and waste melting furnaces using themInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】クロム公害に対応した廃棄物溶融炉用に最適な
耐食性、耐スポール性に優れたジルコニア−炭化ケイ素
質の不定形耐火物を提供する。
【解決手段】ZrO2が単斜晶でガラス相を含む溶融ジ
ルコニア粒子95〜50重量%と炭化ケイ素粒子5〜5
0重量%からなる耐火性粒子90〜99%とアルミナセ
メントを含む結合材1〜10重量%からなる不定形耐火
物。(57) [Problem] To provide a zirconia-silicon carbide amorphous refractory excellent in corrosion resistance and spall resistance which is optimal for a waste melting furnace corresponding to chromium pollution. Kind Code: A1 Abstract: 95 to 50% by weight of fused zirconia particles containing ZrO 2 monoclinic and containing a glass phase and 5 to 5% of silicon carbide particles
An amorphous refractory comprising 90 to 99% of refractory particles of 0% by weight and 1 to 10% by weight of a binder containing alumina cement.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物溶融処理
炉、焼却炉用に適し、環境問題に対応したクロムを含ま
ない不定形耐火物に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous refractory which does not contain chromium and is suitable for use in waste melting furnaces and incinerators and is environmentally friendly.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、廃棄物の発生量は増加の一途をた
どり、その処理は大きな社会問題となっている。例え
ば、膨大な量の廃棄物を処理するためには、埋立処分地
を確保する必要がある。また、廃棄物の焼却により発生
する焼却灰や飛灰、および下水汚泥等は処理方法や投棄
場所によっては、二次的公害汚染の誘因ともなる。2. Description of the Related Art In recent years, the amount of waste generated has been steadily increasing, and its disposal has become a major social problem. For example, in order to treat a huge amount of waste, it is necessary to secure landfill sites. In addition, incineration ash and fly ash generated by incineration of waste, sewage sludge, and the like may also cause secondary pollution depending on the treatment method and disposal location.
【0003】この対策として、廃棄物の減容化、無害化
または再資源化が望まれており、一つの方策として溶融
法が注目されている。溶融法は、廃棄物中の無機物を溶
融スラグとして取り出し、廃棄物を大幅に減容化する方
法である。廃棄物の溶融法としては、固形廃棄物(生ご
み等)を直接熱分解し溶融処理する方法と、焼却炉で廃
棄物を一次焼却し、生じた焼却灰、飛灰、下水汚泥を二
次溶融する方法とがある。[0003] As a countermeasure, it is desired to reduce the volume, detoxify or recycle the waste, and a melting method is attracting attention as one of the measures. The melting method is a method in which inorganic substances in waste are taken out as molten slag to greatly reduce the volume of waste. There are two methods of melting waste: direct pyrolysis of solid waste (garbage, etc.) and melting, and primary incineration of waste in an incinerator, and secondary incineration ash, fly ash, and sewage sludge generated. There is a method of melting.
【0004】焼却灰、飛灰および下水汚泥等の化学組成
は、一般にSiO2 15〜45重量%、Al2O3 1
0〜20重量%、CaO 5〜45重量%、Na2O
1〜15重量%である。この他、焼却灰や飛灰には、C
d、Pb、Zn、Cu、As、Cr、Hg等の有害な金
属も多く含まれている。下水汚泥中には、金属は少ない
がP2O5が5〜15重量%含まれている。さらに揮発成
分としてSやClを含む化合物等が多く含まれている。The chemical composition of incinerated ash, fly ash, sewage sludge and the like is generally 15 to 45% by weight of SiO 2 and Al 2 O 3 1
0-20 wt%, CaO 5 to 45 wt%, Na 2 O
1 to 15% by weight. In addition, incineration ash and fly ash include C
Many harmful metals such as d, Pb, Zn, Cu, As, Cr, and Hg are also contained. The sewage sludge, metal is small but contains P 2 O 5 is 5 to 15 wt%. Further, a large amount of compounds containing S and Cl as volatile components are contained.
【0005】溶融炉に使用される耐火物の侵食の程度
は、主として炉内に投入される焼却灰、飛灰および下水
汚泥等の溶融スラグの成分、および溶融温度に大きく左
右される。溶融スラグの成分は廃棄物の種類などにより
変動するが、一般にはCaOとSiO2の重量比が、C
aO/SiO2=0.1〜1.5程度である。一方、溶
融処理炉の炉内温度は、1400〜1650℃の高温に
して溶融する必要がある。[0005] The degree of erosion of the refractory used in the melting furnace largely depends on the components of the molten slag such as incineration ash, fly ash and sewage sludge charged into the furnace, and the melting temperature. Although the components of the molten slag vary depending on the type of waste, etc., generally, the weight ratio of CaO to SiO 2 is C
aO / SiO 2 = about 0.1 to 1.5. On the other hand, it is necessary that the temperature in the melting processing furnace is set to a high temperature of 1400 to 1650 ° C. for melting.
【0006】このような処理条件に耐える耐火物とし
て、アルミナ質、マグネシア質、シリカ−アルミナ質な
どの耐火材が知られているが、これらは溶融スラグ成分
と反応しやすく、侵食が進行しやすい傾向がある。ま
た、カーボンを含有する耐火物は、溶融スラグ成分との
反応性は低いが、高温域で使用した場合、酸化されて消
耗する傾向にある。[0006] As refractories that can withstand such processing conditions, refractory materials such as alumina, magnesia, and silica-alumina are known. These refractories easily react with molten slag components and erosion easily proceeds. Tend. Further, the refractory containing carbon has low reactivity with the molten slag component, but tends to be oxidized and consumed when used in a high temperature range.
【0007】このため高耐食性を示す耐火物として、現
在は酸化クロムを含む耐火物が多く用いられており、例
えば、特開昭63−30363、特開平6−32162
8、特開平8−48574、特開平10−81572等
に提案されている。For this reason, refractories containing chromium oxide are now widely used as refractories exhibiting high corrosion resistance. For example, JP-A-63-30363 and JP-A-6-32162 are known.
8, JP-A-8-48574, JP-A-10-81572, and the like.
【0008】また、高耐食性を示す耐火物が、酸化クロ
ムを含まない耐火物は、特開平7−293851、特開
平7−256229、特許第2808293号等に提案
されている。Further, refractories which exhibit high corrosion resistance and do not contain chromium oxide have been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-293851, 7-256229 and 2808293.
【0009】酸化クロム含有耐火物は、酸化クロムの含
有量が多いほど耐食性が良いが、高温、かつ、アルカリ
等の雰囲気条件下で使用されると、耐火物中の酸化クロ
ムが有害な六価クロムに変化するため、環境汚染の原因
となる問題が生じている。The higher the content of chromium oxide, the better the corrosion resistance of the refractory containing chromium oxide. However, when used at high temperatures and under atmospheric conditions such as alkali, the chromium oxide in the refractory is harmful to hexavalent. Due to the change to chromium, there is a problem that causes environmental pollution.
【0010】また、特開平7−293851には、クロ
ムを含まない、電融ジルコニアを主成分とした焼成もし
くは不定形の耐火物が記載されており、炭化ケイ素を配
合したものが示唆されている。この耐火物としては、さ
らにジルコン、粘土、アルミナセメントが配合されたも
の、また、安定化ジルコニアが配合されたものも良いと
されている。しかしながら、上記耐火物の結合部につい
て考慮してみると、ジルコンの分解、シリカやカルシア
の成分量が多くなること等により、高い耐食性を有する
耐火物は得られにくい。Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-293851 describes a fired or amorphous refractory containing chromium-free fusible zirconia as a main component, and suggests a compound containing silicon carbide. . It is said that as the refractory, a material further containing zircon, clay and alumina cement, and a material further containing stabilized zirconia are also good. However, considering the refractory joint, it is difficult to obtain a refractory having high corrosion resistance due to decomposition of zircon and an increase in the amount of silica and calcia.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、廃棄物の溶
融炉において使用できる耐食性に優れる耐火物であり、
かつ、低コストで施工しやすい不定形耐火物を提供する
とともに、有害な六価クロムによる環境汚染の問題を排
除することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a refractory excellent in corrosion resistance which can be used in a waste melting furnace,
Further, it is an object of the present invention to provide a low-cost, easy-to-install, irregular-shaped refractory, and to eliminate the problem of environmental pollution caused by harmful hexavalent chromium.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、溶融ジルコニ
ア粒子と炭化ケイ素粒子とを主体とする耐火性粒子90
〜99重量%と、アルミナセメントを含有する結合材1
〜10重量%とを含む不定形耐火物であって、結合材中
のアルミナセメントの含有量が30〜100重量%であ
り、かつ、耐火性粒子中の溶融ジルコニア粒子の含有量
が50〜95重量%、炭化ケイ素粒子の含有量が5〜5
0重量%であることを特徴とするジルコニア−炭化ケイ
素質不定形耐火物を提供する。According to the present invention, there is provided a refractory particle comprising mainly fused zirconia particles and silicon carbide particles.
~ 99% by weight and binder 1 containing alumina cement
An amorphous refractory containing 30 to 100% by weight, wherein the content of alumina cement in the binder is 30 to 100% by weight, and the content of molten zirconia particles in the refractory particles is 50 to 95%. % By weight, the content of silicon carbide particles is 5 to 5
A zirconia-silicon carbide amorphous refractory, characterized in that the content is 0% by weight.
【0013】さらに、本発明は、これらの不定形耐火物
を炉壁の一部に使用した廃棄物溶融炉を提供する。Further, the present invention provides a waste melting furnace using these amorphous refractories for a part of a furnace wall.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の不定形耐火物は、溶融ジ
ルコニア粒子と炭化ケイ素粒子とを主体とする耐火性粒
子を90〜99重量%含有する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The amorphous refractory of the present invention contains 90 to 99% by weight of refractory particles mainly composed of fused zirconia particles and silicon carbide particles.
【0015】ここで、溶融ジルコニア粒子とは、ジルコ
ニア原料を電融などの方法で溶融し、再固化して得られ
たものである、溶融ジルコニア粒子としては、単斜晶Z
rO 2結晶相とガラス相とを含むものが好ましく、具体
的には以下のものが挙げられる。Here, the molten zirconia particles are zirconia.
Near raw materials are melted by electrofusion and re-solidified to obtain
As the molten zirconia particles, monoclinic Z
rO TwoThose containing a crystal phase and a glass phase are preferred, and
Specifically, the following may be mentioned.
【0016】例えば、ジルコンを脱珪して得られた脱珪
溶融ジルコニア、ガラス相を含む単斜晶溶融ジルコニ
ア、さらには、ガラス相を含んだジルコニア−アルミナ
系の溶融ジルコニア−コランダム等である。For example, desiliconized molten zirconia obtained by desiliconizing zircon, monoclinic molten zirconia containing a glass phase, and zirconia-alumina-based molten zirconia-corundum containing a glass phase.
【0017】脱珪溶融ジルコニアは、ZrO2が約95
重量%であり、単斜晶を含むZrO2結晶相と、Si
O2、Fe2O3、TiO2、およびAl2O3等からなるガ
ラス相とを含む。またガラス相を含む単斜晶溶融ジルコ
ニアは、ZrO2が約94重量%であり、単斜晶を含む
ZrO2結晶相と、P2O5、Na2O、Al2O3およびS
iO2等からなるガラス相とを含む。このガラス相が耐
火性粒子である単斜晶ZrO2結晶の回りを被覆してい
る。The desiliconized molten zirconia has a ZrO 2 content of about 95%.
% Of a ZrO 2 crystal phase containing a monoclinic crystal,
O 2 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , and a glass phase composed of Al 2 O 3 and the like. The monoclinic molten zirconia containing a glass phase contains about 94% by weight of ZrO 2 , and contains a monoclinic ZrO 2 crystal phase, P 2 O 5 , Na 2 O, Al 2 O 3 and S 2 O 3.
a glass phase made of iO 2 or the like. This glass phase covers around the monoclinic ZrO 2 crystal as the refractory particles.
【0018】また、ガラス相を含んだジルコニア−アル
ミナ系の溶融ジルコニア−コランダムは、約40重量%
の単斜晶ZrO2と約40重量%のコランダムによって
形成される結晶相と、SiO2、Al2O3、およびNa2
O等からなるガラス相、約20重量%とを含む。The zirconia-alumina molten zirconia-corundum containing a glass phase is about 40% by weight.
A crystalline phase formed by monoclinic ZrO 2 of about 40% by weight of corundum and SiO 2 , Al 2 O 3 , and Na 2
O and about 20% by weight of a glass phase.
【0019】ここで、溶融ジルコニア粒子としては、ガ
ラス相を3〜25重量%、特には5〜20重量%含むも
のが好ましい。Here, the molten zirconia particles preferably contain a glass phase in an amount of 3 to 25% by weight, particularly preferably 5 to 20% by weight.
【0020】ガラス相の含有量が3重量%未満では、ジ
ルコニアの転移温度における体積変化を充分吸収され
ず、残留応力の発生により脆弱化し、また、25重量%
より多い場合は、溶融スラグ、金属、ガラスに対する耐
食性や高温強度が低下する。このように、単斜晶ZrO
2結晶の回りに存在しているガラス相は、ジルコニアの
転移温度における体積変化を吸収し、耐火性粒子の崩壊
を妨げる。When the content of the glass phase is less than 3% by weight, the volume change at the transition temperature of zirconia is not sufficiently absorbed, and the zirconia is weakened by the generation of residual stress.
If it is larger, the corrosion resistance to molten slag, metal and glass and the high-temperature strength decrease. Thus, monoclinic ZrO
The glass phase present around the two crystals absorbs the volume change at the zirconia transition temperature and prevents the refractory particles from collapsing.
【0021】一方、MgOやCaO、Y2O3等で安定化
した溶融ジルコニアを耐火性粒子として使用すると、安
定化剤であるMgOやCaO、Y2O3が溶融金属、溶融
スラグ、または、ガラスと反応し脱安定化を起こす。そ
のため、安定化した溶融ジルコニアからなる耐火性粒子
は、転移温度において崩壊し形状を維持できなくなるた
め、不定形耐火物の骨材としては好ましくない。したが
って、安定化した溶融ジルコニアの含有量は可及的に少
量にとどめることが好ましい。On the other hand, when molten zirconia stabilized with MgO, CaO, Y 2 O 3 or the like is used as refractory particles, the stabilizers MgO, CaO, and Y 2 O 3 are used as molten metal, molten slag, or Reacts with glass to cause destabilization. Therefore, the refractory particles made of the stabilized molten zirconia collapse at the transition temperature and cannot maintain the shape, and thus are not preferable as aggregates of the amorphous refractory. Therefore, it is preferable to keep the content of the stabilized molten zirconia as small as possible.
【0022】本発明における溶融ジルコニア粒子は、例
えば次のようにして得られる。ジルコンサンド原料また
はジルコンサンドを脱珪した溶融ジルコニア、および所
望のガラス相を形成しうる成分を有する原料とを所定量
混合した原料、または、脱珪溶融ジルコニア、アルミ
ナ、およびガラス相を形成するSiO2、Al2O3、N
a2Oを所定量混合した原料を、それぞれ電気アーク溶
融により溶融し、得られた溶融物を吹き飛ばして粒状化
したり、カーボンの鋳型に流し込む等した後、冷却す
る。これを粉砕し、耐火性粒子として調整する。The molten zirconia particles in the present invention are obtained, for example, as follows. A raw material obtained by mixing a predetermined amount of a zircon sand material or a molten zirconia obtained by desiliconizing zircon sand, and a raw material having a component capable of forming a desired glass phase, or desiliconized molten zirconia, alumina, and SiO forming a glass phase 2 , Al 2 O 3 , N
A raw material obtained by mixing a predetermined amount of a 2 O is melted by electric arc melting, and the obtained melt is blown off to be granulated or cast into a carbon mold, and then cooled. This is pulverized and adjusted as refractory particles.
【0023】本発明において、炭化ケイ素粒子として
は、通常よく知られているものが使用でき、一般的には
ケイ石と炭素原料とを混合し、電気抵抗炉にて合成した
ものを粉砕した後、耐火性粒子として調整したものを用
いることができる。In the present invention, as the silicon carbide particles, generally well-known silicon carbide particles can be used, and generally, a mixture of silica stone and a carbon raw material and pulverized after being synthesized in an electric resistance furnace are used. And those prepared as refractory particles can be used.
【0024】本発明の不定形耐火物において、溶融ジル
コニア粒子および炭化ケイ素粒子は、主として骨材部を
構成し、耐火物としての性質を特徴づける。よって、溶
融ジルコニア粒子および炭化ケイ素粒子の特質を発揮さ
せるためには、できるだけこれら粒子の配合量が多いこ
とが好ましい。具体的には、耐火性粒子中の溶融ジルコ
ニア粒子と炭化ケイ素粒子との合量を85重量%以上と
するのが好ましい。In the amorphous refractory of the present invention, the molten zirconia particles and the silicon carbide particles mainly constitute an aggregate portion and are characterized by refractory properties. Therefore, in order to exhibit the characteristics of the molten zirconia particles and silicon carbide particles, it is preferable that the content of these particles is as large as possible. Specifically, the total amount of the fused zirconia particles and silicon carbide particles in the refractory particles is preferably set to 85% by weight or more.
【0025】また、耐火性粒子中における、溶融ジルコ
ニア粒子および炭化ケイ素粒子の含有割合は、溶融ジル
コニア粒子が95〜50重量%、炭化ケイ素粒子が5〜
50重量%である。炭化ケイ素粒子が5重量%より少な
いと炭化ケイ素の特徴である耐食性や耐熱衝撃性が充分
に発揮されず、逆に50重量%より多い場合は、耐食性
が悪くなる。The content ratio of the molten zirconia particles and the silicon carbide particles in the refractory particles is 95 to 50% by weight of the molten zirconia particles and 5 to 5% by weight of the silicon carbide particles.
50% by weight. If the amount of the silicon carbide particles is less than 5% by weight, the corrosion resistance and thermal shock resistance characteristic of silicon carbide cannot be sufficiently exhibited, and if the amount is more than 50% by weight, the corrosion resistance deteriorates.
【0026】本発明における耐火性粒子は、その大部分
が不定形耐火物としての骨材部を構成する。通常、種々
の粒度のものが使用できるが、一般的には、10μm〜
20mmの範囲内で適切な粒度の配合を選択するのが好
ましい。Most of the refractory particles in the present invention constitute an aggregate portion as an amorphous refractory. Usually, various particle sizes can be used, but in general, 10 μm to
It is preferable to select an appropriate particle size within the range of 20 mm.
【0027】結合材としては、アルミナセメントを30
〜100重量%含有するものを使用する。これにより、
施工された不定形耐火物が、充分な乾燥強度および高温
強度を維持できる。アルミナセメントとしては、一般に
カルシウムアルミネートを主成分とする種々のアルミナ
セメントが使用できる。As a binder, alumina cement is used.
What contains 100100% by weight is used. This allows
The applied amorphous refractory can maintain sufficient dry strength and high temperature strength. As the alumina cement, generally, various alumina cements containing calcium aluminate as a main component can be used.
【0028】また、結合材としては、アルミナセメント
とともに酸化物超微粉を用いるのが好ましい。アルミナ
セメントの一部を超微粉で置き換えることにより施工さ
れた不定形耐火物を緻密化し熱間強度、耐食性をより向
上できる。As the binder, it is preferable to use ultrafine oxide powder together with alumina cement. By replacing a part of the alumina cement with the ultrafine powder, the formed amorphous refractory can be densified and the hot strength and the corrosion resistance can be further improved.
【0029】酸化物超微粉としては、例えば、SiO2
またはAl2O3からなるものが挙げられる。酸化物超微
粉の粒径は、10μm以下、特には5μm以下であるの
が好ましい。As the oxide ultrafine powder, for example, SiO 2
Alternatively, a material composed of Al 2 O 3 can be used. The particle size of the oxide ultrafine powder is preferably 10 μm or less, particularly preferably 5 μm or less.
【0030】本発明の不定形耐火物において、耐火性粒
子が90〜99重量%含まれるのに対し、結合材は1〜
10重量%含まれる。特には、耐火性粒子を92〜97
重量%、結合材を3〜8重量%を含むものが好ましい。The refractory of the present invention contains 90 to 99% by weight of the refractory particles, whereas the binder contains 1 to
10% by weight. In particular, refractory particles of 92-97
%, And preferably containing 3 to 8% by weight of a binder.
【0031】本発明の不定形耐火物は、施工に際して所
定量の水を加えて使用するが、耐火性粒子の機能をより
有効に発揮させるためには、酸化防止材、分散剤または
硬化調節剤を含有する不定形耐火物を用いるのが好まし
い。The amorphous refractory of the present invention is used by adding a predetermined amount of water at the time of construction. However, in order to exhibit the function of the refractory particles more effectively, an antioxidant, a dispersant or a curing regulator is used. It is preferable to use an amorphous refractory containing
【0032】酸化防止材は、耐火性粒子と結合材との合
量100重量部に対し、0.1〜2重量部含まれるのが
好ましい。この酸化防止材は、炭化ケイ素が酸化するの
を防止する作用がある。酸化防止材の含有量が0.1重
量部以下では炭化ケイ素粒子の酸化防止効果が小さく、
2重量部以上ではガラス質が低温から形成されるので、
炭化ケイ素粒子の耐食性が低下する。The antioxidant is preferably contained in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the refractory particles and the binder. This antioxidant has an effect of preventing silicon carbide from being oxidized. When the content of the antioxidant is 0.1 parts by weight or less, the antioxidant effect of the silicon carbide particles is small,
If it is more than 2 parts by weight, vitreous is formed from low temperature,
The corrosion resistance of the silicon carbide particles decreases.
【0033】酸化防止材としては、炭化ホウ素が好まし
く、特には粒径が50μm以下の炭化ホウ素の粒子が好
ましく用いられる。As the antioxidant, boron carbide is preferable, and in particular, boron carbide particles having a particle size of 50 μm or less are preferably used.
【0034】なお、結合材として添加される超微粉のS
iO2、溶融ジルコニア粒子中のガラス相等は、結合材
としての特性を発揮するともに、炭化ケイ素粒子の高温
での酸化防止にも効果を発揮するものである。The ultrafine powder S added as a binder
iO 2 , the glass phase in the molten zirconia particles, and the like exhibit properties as a binder and also exhibit an effect of preventing oxidation of silicon carbide particles at high temperatures.
【0035】次に、分散剤や硬化調節剤についてである
が、これらは不定形耐火物の作業性や施工気温による影
響を少なくするために添加するものであり、任意のもの
が使用可能である。Next, regarding the dispersing agent and the curing regulator, these are added to reduce the influence of the workability of the irregular-shaped refractory and the influence of the working temperature, and any one can be used. .
【0036】本発明においては、分散剤として、トリポ
リリン酸ナトリウム、β−ナフタレンスルホン酸塩類等
が好ましく使用できる。分散剤は、耐火性粒子と結合材
との合量100重量部に対し、0.02〜0.2重量部
含まれるのが好ましい。In the present invention, sodium tripolyphosphate, β-naphthalene sulfonates and the like can be preferably used as dispersants. The dispersant is preferably contained in an amount of 0.02 to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the refractory particles and the binder.
【0037】また、硬化調節剤としては、硬化促進剤と
硬化遅延剤とがあり、硬化促進剤としては生石灰、炭酸
リチウムが好ましく使用でき、硬化遅延剤としては蓚
酸、硼酸等が好ましく使用できる。なお、15℃以下の
低温ではアルミナセメントの硬化が遅く、30℃以上で
は硬化が早くなるため、硬化調節剤の添加量は施工時の
気温によって調整する必要がある。一般的には、硬化調
節剤は、耐火性粒子と結合材との合量100重量部に対
し、0.05〜0.2重量部の範囲で含まれるのが好ま
しい。As the curing regulator, there are a curing accelerator and a curing retarder. As the curing accelerator, quick lime and lithium carbonate can be preferably used, and as the curing retarder, oxalic acid, boric acid and the like can be preferably used. In addition, since the hardening of the alumina cement is slow at a low temperature of 15 ° C. or less and the hardening is fast at a temperature of 30 ° C. or more, it is necessary to adjust the addition amount of the hardening regulator depending on the temperature at the time of construction. Generally, it is preferable that the curing modifier is contained in the range of 0.05 to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the refractory particles and the binder.
【0038】なお、分散剤や硬化調整剤は、耐火性粒子
と結合材の混合物にあらかじめ混ぜておくか、または混
練時に加える水に溶解または懸濁させて添加すればよ
い。The dispersant and the curing modifier may be added to the mixture of the refractory particles and the binder in advance or dissolved or suspended in water added during kneading.
【0039】本発明の不定形耐火物は、溶融金属、溶融
スラグ、ガラス等に対し、優れた耐食性、耐浸透性およ
び耐スポール性を有するので、廃棄物溶融炉、焼却炉等
の炉壁に使用できる。The amorphous refractory of the present invention has excellent corrosion resistance, penetration resistance and spall resistance to molten metal, molten slag, glass, etc., so that it can be applied to furnace walls of waste melting furnaces, incinerators, etc. Can be used.
【0040】[0040]
【作用】本発明の不定形耐火物は、ガラス相を含む電融
ジルコニア粒子と炭化ケイ素粒子とを含むので施工しや
すく、かつ施工された不定形耐火物は緻密なものとな
る。The amorphous refractory of the present invention contains fusing zirconia particles containing a glass phase and silicon carbide particles, so that it can be easily constructed, and the formed amorphous refractory becomes dense.
【0041】本発明の不定形耐火物を廃棄物溶融炉壁に
用いた場合、焼却灰や飛灰の溶融スラグに含まれるSi
O2、CaO、Al2O3、Fe2O3、Na2O等の成分
は、不定形耐火物中のZrO2およびSiCと反応する
ものの、その反応生成物は高融点物質となるため、耐食
性は低下しにくいと考えられる。また、炭化ケイ素粒子
は、高温下では高い粘性を示すので、溶融スラグが浸透
するのを抑制できる。When the amorphous refractory of the present invention is used for a waste melting furnace wall, Si contained in molten slag of incinerated ash and fly ash is used.
Although components such as O 2 , CaO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and Na 2 O react with ZrO 2 and SiC in the amorphous refractory, the reaction product becomes a high melting point material. It is considered that the corrosion resistance is unlikely to decrease. In addition, since silicon carbide particles exhibit high viscosity at high temperatures, it is possible to suppress the penetration of molten slag.
【0042】したがって、本発明の不定形耐火物は、溶
融スラグ等に対する耐浸透性に優れ、結果として優れた
耐食性および耐スポール性を発揮する。Accordingly, the amorphous refractory of the present invention has excellent resistance to penetration by molten slag and the like, and as a result, exhibits excellent corrosion resistance and spall resistance.
【0043】[0043]
【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を説明す
る。なお、例1〜例9は本発明の実施例であり、例10
〜例17は比較例である。EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below. Examples 1 to 9 are examples of the present invention, and Example 10
Examples 17 to 17 are comparative examples.
【0044】表1および表2に示した配合割合となるよ
うに、各原料を秤量し万能ミキサーで混合しながら水を
添加し混練物を得た。これを40mm×40mm×16
0mmの型やそれぞれの試験項目に沿った型にバイブレ
ーターで振動をかけながら鋳込み、所定時間養生し脱型
後、110℃にて24時間乾燥して供試体を得た。原料
の配合割合、および得られた供試体の評価結果を表1お
よび表2に示す。Each raw material was weighed so that the mixing ratio shown in Tables 1 and 2 was obtained, and water was added while mixing with a universal mixer to obtain a kneaded product. This is 40mm × 40mm × 16
The mold was cast into a 0 mm mold or a mold conforming to each test item while vibrating with a vibrator, cured for a predetermined time, demolded, and dried at 110 ° C. for 24 hours to obtain a test specimen. Tables 1 and 2 show the mixing ratios of the raw materials and the evaluation results of the obtained specimens.
【0045】[0045]
【表1】 [Table 1]
【0046】[0046]
【表2】 [Table 2]
【0047】なお、表1および表2において、溶融ジル
コニア粒子Aは、ジルコンの脱珪により得られた溶融ジ
ルコニア粒子(脱珪ジルコニア)、溶融ジルコニア粒子
Bは、脱珪ジルコニアと、ガラス相とを形成する成分を
混合し、アーク溶融して得られた溶融ジルコニア粒子、
溶融ジルコニア粒子Cは、脱珪ジルコニア、アルミナ、
および所望のガラスを形成する成分を混合し、アーク溶
融して得られた溶融ジルコニア−コランダム粒子であ
る。また、溶融ジルコニアD(安定化品)は、脱珪ジル
コニアに、MgOを添加してジルコニアを安定化したも
のであり、MgOの含有割合は4重量%である。In Tables 1 and 2, the molten zirconia particles A are the molten zirconia particles (desiliconized zirconia) obtained by desiliconization of zircon, and the molten zirconia particles B are the desiliconized zirconia and the glass phase. The components to be formed are mixed, and the molten zirconia particles obtained by arc melting,
The molten zirconia particles C are made of desiliconized zirconia, alumina,
And zirconia-corundum particles obtained by mixing and arc-melting components for forming a desired glass. Further, molten zirconia D (stabilized product) is obtained by adding MgO to desiliconized zirconia to stabilize zirconia, and the content ratio of MgO is 4% by weight.
【0048】溶融ジルコニア粒子A〜Dの化学成分、結
晶形態およびガラス相の割合(重量%)は表3のとおり
である。Table 3 shows the chemical components, crystal morphology and glass phase ratio (% by weight) of the molten zirconia particles A to D.
【0049】[0049]
【表3】 [Table 3]
【0050】また、これらの各種溶融ジルコニア粒子
は、粗粒は5〜1.19mm、中粒は1.19〜0.1
05mm、微粒は0.105mm以下として整粒し使用
した。各種溶融ジルコニア粒子の粒度配合割合は、全
て、粗粒45%、中粒25%、微粒30%である。In addition, these various molten zirconia particles have a coarse particle size of 5 to 1.19 mm and a medium size of 1.19 to 0.1 mm.
The grain size was adjusted to 0.05 mm, and the fine grains were adjusted to 0.105 mm or less. The particle size mixing ratios of the various molten zirconia particles are all 45% coarse, 25% medium, and 30% fine.
【0051】炭化ケイ素粒子としては、珪石と炭素原料
を混合して抵抗加熱炉で合成し、粉砕して得た炭化ケイ
素粒子を用いた。この炭化ケイ素粒子の純度は97%で
あり、不純物としてはカーボン、Fe等が含まれる。こ
の炭化ケイ素粒子は、微粒(0.105mm以下)と中
粒(1.19〜0.105mm)とを配合したものを用
いた。As the silicon carbide particles, silicon carbide particles obtained by mixing silica stone and a carbon raw material, synthesizing them in a resistance heating furnace, and pulverizing them were used. The silicon carbide particles have a purity of 97%, and include carbon, Fe and the like as impurities. The silicon carbide particles used were a mixture of fine particles (0.105 mm or less) and medium particles (1.19 to 0.105 mm).
【0052】結合材であるアルミナセメントとしては、
CaO、Al2O3を主成分とするものであり、Al2O3
含有量が75%、比表面積が6000cm2/gのもの
を使用した。また、同じく結合材として、粒径が5μm
以下であるAl2O3の超微粉、粒径が5μm以下である
SiO2の超微粉を用いた。As the alumina cement as a binder,
The main component is CaO and Al 2 O 3 , and Al 2 O 3
The one having a content of 75% and a specific surface area of 6000 cm 2 / g was used. Also, as a binder, the particle size is 5 μm.
The following ultra-fine powder of Al 2 O 3 and the ultra-fine powder of SiO 2 having a particle size of 5 μm or less were used.
【0053】酸化防止材である炭化ホウ素は10μm以
下の粒径のものを使用した。また、分散剤としては、ト
リポリリン酸ナトリウムを使用した。なお、表1および
表2中の炭化ホウ素、トリポリリン酸ナトリウムおよび
添加水量は、それぞれ、耐火性粒子と結合材の合量を1
00重量部としたときの重量部である。The boron carbide used as the antioxidant had a particle size of 10 μm or less. In addition, sodium tripolyphosphate was used as a dispersant. The amounts of boron carbide, sodium tripolyphosphate, and added water in Tables 1 and 2 are each based on the total amount of the refractory particles and the binder.
It is a weight part when it is set to 00 parts by weight.
【0054】なお、比較例として、溶融ジルコニアDを
耐火性粒子とし、アルミナセメントを含む結合材を含有
する不定形耐火物(例15)、Al2O396%を含有す
るアルミナ質不定形耐火物(例16)、およびAl2O3
−Cr2O3(Cr2O310重量%含有)系の不定形耐火
物(例17)の供試体も作製した。As comparative examples, an amorphous refractory containing molten zirconia D as refractory particles and containing a binder containing alumina cement (Example 15) and an alumina refractory containing 96% of Al 2 O 3 were used. (Example 16) and Al 2 O 3
Specimens -Cr 2 O 3 (Cr 2 O 3 10 wt% content) based monolithic refractory (Example 17) were also prepared.
【0055】[評価結果]例1〜例17で得られた供試体
を使用し、表1および表2に示した物性および特性を評
価した。試験項目、測定法は以下の通りである。[Evaluation Results] Using the specimens obtained in Examples 1 to 17, the physical properties and characteristics shown in Tables 1 and 2 were evaluated. Test items and measurement methods are as follows.
【0056】嵩比重は通常の耐火物試験法(JIS R
2205準拠)により測定した。The bulk specific gravity can be determined by a general refractory test method (JIS R).
2205).
【0057】曲げ強度Aは、110℃にて24時間熱処
理した後の3点曲げ強度であり、曲げ強度Bは、150
0℃にて3時間、電気炉で焼成した後の3点曲げ強度で
ある。耐熱衝撃性は、1300℃にて3時間焼成した供
試体の焼成品を、1300℃の電気炉中で15分間保持
した後、室温まで急冷するサイクルを繰り返し行い、剥
離にいたるまでの回数を測定した。上記サイクルの回数
は25回を限度として行った。耐熱衝撃性は剥離にいた
るまでの回数が多い方が良好である。なお、25回反復
した時点で剥離がないものは25+と表した。The flexural strength A is a three-point flexural strength after heat treatment at 110 ° C. for 24 hours.
The three-point bending strength after firing in an electric furnace at 0 ° C. for 3 hours. The thermal shock resistance was measured by repeating the cycle of quenching the specimen fired at 1300 ° C for 3 hours, holding it in an electric furnace at 1300 ° C for 15 minutes, and then rapidly cooling it to room temperature, until peeling. did. The number of cycles was limited to 25. The thermal shock resistance is better when the number of times until peeling is larger. In addition, the thing which does not have peeling at the time of repeating 25 times was represented as 25+.
【0058】耐食性の試験は以下の方法で行った。供試
体から複数の台形柱状のテストピースを切り出し、研磨
して所定の寸法にし、これを回転ドラム内に内張りし
た。次いで、ドラムを回転させながらドラムの軸線方向
に酸素プロパン炎を吹込み、1600℃に加熱した。1
600℃に保持した状態で、侵食材として、焼却灰およ
び飛灰の合成スラグ(CaO/SiO2(重量比)=
1.0、化学組成は重量比で、Al2O3 16%、Ca
O 32%、SiO2 32%、Fe2O3 8%、K2O
2%、Na2O 2%、MgO 2%、P2O5 6
%)をドラム内に投入し、6時間回転させた。スラグ
は、30分毎に新しく投入して試験を行った。The corrosion resistance test was performed by the following method. A plurality of trapezoidal column-shaped test pieces were cut out from the specimen, polished to a predetermined size, and lined in a rotating drum. Subsequently, oxygen propane flame was blown in the axial direction of the drum while rotating the drum, and heated to 1600 ° C. 1
With the temperature maintained at 600 ° C., synthetic slag of incinerated ash and fly ash (CaO / SiO 2 (weight ratio) =
1.0, chemical composition is Al 2 O 3 16% by weight, Ca
O 32%, SiO 2 32%, Fe 2 O 3 8%, K 2 O
2%, Na 2 O 2% , MgO 2%, P 2 O 5 6
%) Was charged into a drum and rotated for 6 hours. The slag was freshly introduced every 30 minutes and tested.
【0059】ドラムを冷却後、テストピースを取り出し
て切断し、溶損量(mm)、スラグ浸透深さ(mm)を
テストピースの各部で測定し平均値を求めた。なお、例
17の溶損量を100とした場合の各実施例の溶損量の
比を耐食性指数として算出した。耐食性指数は、小さい
ものが耐食性が良好であることを示す。After cooling the drum, the test piece was taken out and cut, and the erosion amount (mm) and the slag penetration depth (mm) were measured at each part of the test piece, and the average value was obtained. The ratio of the amount of erosion in each example when the amount of erosion in Example 17 was 100 was calculated as the corrosion resistance index. A small corrosion resistance index indicates that the corrosion resistance is good.
【0060】耐酸化性は、40mm×40mm×40m
mの供試体を1500℃にて3時間、電気炉中で酸化さ
せた後、半分に切断し、表面からの酸化層の厚み(m
m)を測定した値である。The oxidation resistance is 40 mm × 40 mm × 40 m
m was oxidized in an electric furnace at 1500 ° C. for 3 hours, cut in half, and the thickness of the oxide layer from the surface (m
m) is the measured value.
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明は溶融ジルコニア粒子と炭化ケイ
素粒子とを所定割合で含有する不定形耐火物は、低コス
トで施工しやすく、溶融金属、溶融スラグ、ガラス等に
対して優れた耐食性、耐浸透性、耐スポール性を有す
る。さらに、酸化クロムを含まないため、有害な六価ク
ロムが発生することがなく、環境汚染等の公害問題がな
い。According to the present invention, an amorphous refractory containing molten zirconia particles and silicon carbide particles at a predetermined ratio is easy to construct at low cost, and has excellent corrosion resistance to molten metal, molten slag, glass, etc. Has penetration resistance and spall resistance. Furthermore, since it does not contain chromium oxide, no harmful hexavalent chromium is generated, and there is no pollution problem such as environmental pollution.
【0062】よって、本発明の不定形耐火物は、廃棄物
の焼成炉や溶融処理炉、鉄鋼、セメント、非鉄等の工業
炉に現在使用されているジルコニア−クロム系、アルミ
ナ−クロム系、マグネシア−クロム系耐火物と置き換え
ることができ、工業的価値は多大である。Accordingly, the amorphous refractory of the present invention can be used for zirconia-chromium, alumina-chromium, magnesia, etc., which are currently used in waste baking furnaces, melting furnaces, and industrial furnaces such as steel, cement, and non-ferrous metals. -It can be replaced with chromium-based refractories, and has great industrial value.
Claims (9)
主体とする耐火性粒子90〜99重量%と、アルミナセ
メントを含有する結合材1〜10重量%とを含む不定形
耐火物であって、結合材中のアルミナセメントの含有量
が30〜100重量%であり、かつ、耐火性粒子中の溶
融ジルコニア粒子の含有量が50〜95重量%、炭化ケ
イ素粒子の含有量が5〜50重量%であることを特徴と
するジルコニア−炭化ケイ素質不定形耐火物。An irregular refractory comprising 90 to 99% by weight of refractory particles mainly composed of molten zirconia particles and silicon carbide particles and 1 to 10% by weight of a binder containing alumina cement. The content of alumina cement in the binder is 30 to 100% by weight, the content of molten zirconia particles in the refractory particles is 50 to 95% by weight, and the content of silicon carbide particles is 5 to 50% by weight. A zirconia-silicon carbide amorphous refractory, characterized in that:
ケイ素粒子との合量が85重量%以上である請求項1に
記載の不定形耐火物。2. The amorphous refractory according to claim 1, wherein the total amount of the fused zirconia particles and the silicon carbide particles in the refractory particles is 85% by weight or more.
晶相とガラス相とを含む請求項1または2に記載の不定
形耐火物。3. The amorphous refractory according to claim 1, wherein the molten zirconia particles contain a monoclinic ZrO 2 crystal phase and a glass phase.
5重量%含む請求項3に記載の不定形耐火物。4. The molten zirconia particles have a glass phase of 3 to 2 times.
The amorphous refractory according to claim 3, containing 5% by weight.
超微粉を含む請求項1〜4のいずれかに記載の不定形耐
火物。5. The amorphous refractory according to claim 1, wherein the binder comprises an ultrafine oxide powder having a particle size of 10 μm or less.
量100重量部に対し、0.1〜2重量部含む請求項1
〜5のいずれかに記載の不定形耐火物。6. The antioxidant is contained in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the refractory particles and the binder.
6. The refractory of any one of claims 1 to 5.
ウ素である請求項6に記載の不定形耐火物。7. The refractory according to claim 6, wherein the antioxidant is boron carbide having a particle size of 50 μm or less.
00重量部に対し、0.02〜0.2重量部含む請求項
1〜7のいずれかに記載の不定形耐火物。8. A dispersing agent comprising a total amount of refractory particles and a binder of 1
The amorphous refractory according to any one of claims 1 to 7, comprising 0.02 to 0.2 parts by weight based on 00 parts by weight.
火物を炉壁に使用してなる廃棄物溶融炉。9. A waste melting furnace using the amorphous refractory according to any one of claims 1 to 8 for a furnace wall.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11042000A JP2000239072A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Amorphous refractories and waste melting furnaces using them |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115677362A (en) * | 2022-11-15 | 2023-02-03 | 甘肃酒钢集团科力耐火材料股份有限公司 | Regenerated aluminum fireproof gunning mix |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP11042000A patent/JP2000239072A/en active Pending
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