JPH0137352B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は耐火セメント、特にクロミアマグネシ
アスピネル、粘土および燐酸塩を含む組成物の形
のラミングセメントに係る。 従来の技術と問題点 本発明者が本願の優先権主張日に知る従来技術
の典型的なものは下記の米国特許である。 第2543959号 Eastin 1951年３月６日 第3278320号 Neely他 1966年10月11日 第3392037号 Neely他 1968年７月９日 第3470004号 Begley他 1969年９月30日 第3594199号 Treffner他 1971年７月20日 第3635740号 Davies他 1972年１月18日 第3868261号 Cassens Jr.他 1975年２月25日 米国特許第2543959号は鉱石から生成したマグ
ネシアと較べると密度がかなり低い海水マグネシ
アで作つたマグネシア含有セメントを開示してい
る。このセメントは海水からのMgOとMgCl₂お
よび充填材と共に三燐酸ナトリウムまたは例えば
（NaPO₃）_oを含み、燐酸塩を添加するとセメント
を水と混合して養生するときの収縮が最小化され
るとされている。このセメントに用いることが主
張されている充填材は砂、「石灰岩」の粉砕物、
アスベストおよび酸化鉄である。 米国特許第3278320号はクロム鉄鉱、マグネシ
ア、結合剤、可塑剤、および酸化鉄の混合物から
なる製鉄炉の高温内張りを補修（パツチング）す
るための炉用セメントを開示している。クロム鉄
鉱はマグネシア５〜20％と共にシリカ１〜20％、
アルミナ８〜25％、酸化鉄15〜29％および酸化カ
ルシウム0.1〜３％を含むであろう。ベントナイ
トのような可塑粘土を１〜３％用いることができ
る。バツチに含まれる酸化鉄の粒度は100メツシ
ユ以下で、90％が325メツシユスクリーンを通過
するものである。三燐酸ナトリウム結着相（ボン
ド）を用いている。 実質的なマグネシア成分を含むであろうクロム
鉱を95％までのマグネシアを含むペリクレースと
混合する。小百分率の三燐酸ナトリウムと共にベ
ントナイトおよび酸化鉄をクロム鉄およびペリク
レースと混合して乾燥混合物を作成し、それを湿
潤させて高温炉内張りにガンで打つ。 このセメントでは、クロム鉱とペリクレースが
耐火組成物の大部分をなし、製鉄炉の高温表面に
適用した薄い1/8″〜1/2″の内張り内でクロム鉱と
マグネシアが反応してモノリスのコーテイングと
なる。 米国特許第3392037号は優れた高温強度を有す
るといわれる耐火成形体をモールデイングするた
めの組成物を開示している。製品を作るための耐
火粒はペリクレース、クロム鉄鉱、またはこれら
の混合物とバインダーとして働く三燐酸ナトリウ
ムを混合している。この混合物を湿潤し、成形体
にプレスし、焼成してレンガを作成する。このレ
ンガは成形焼成レンガとしての高温強度が改良さ
れているが、ラミングセメント用原料バツチとし
ては示唆されていない。 米国特許第3470004号はクロミアマグネシア成
分からなる耐火物を結着する耐火セメントを開示
している。この目的のためにクロミアマグネシア
スピネルと可塑剤の混合物が作成され、それは珪
酸ナトリウム、可塑化用カオリン添加物および湿
潤剤を含む。乾燥成分を水と混合して所定の場所
にこて塗りすると、水が珪酸塩粒子と溶融クロミ
アマグネシアを結着すべき物品の表面の気孔中に
運んで結着強度を改良するといわれる。 米国特許第3594199号は予備反応したクロム鉱
とマグネシア例えばペリクレースを破砕し、２〜
10重量％の顔料グレードの酸化クロム（Cr₂O₃）
と混合したものについて記載している。スルホン
酸リグニンナトリウムのような水系バインダーを
添加し、得られる混合物をプレスして所望の成形
体とし、2800〜3800〓で焼成する。この混合物は
セメントとして用いることが示唆されていない。 米国特許第3635740号も焼成する耐火成形体を
開示している。二重の焼成を行なつてクロミアマ
グネシアレンガの高温強度を改良することが述べ
られている。クロム鉱とマグネシアを破砕し、ボ
ールクレーと共に混合する。適当な液体を添加
し、湿潤した混合物をレンガの形状にプレスす
る。生のレンガを先ず約2900〓で焼成し、冷却し
てから3150〓でもう一度焼成する。最初の焼成中
にボールクレー中のシリカが混合物中の他の成分
と反応して分布するので、後のより高温での焼成
において従来起きていたように珪酸塩が液化する
ことがないと述べられている。これらの配合物か
らはレンガが作られるだけで、セメント混合物に
ついては検討されていない。この発明は珪酸塩を
封じ込めるための２段階式焼成法に関する。 米国特許第3868261号はモルタルを加熱すると
きの収縮を調整するために混合物にクロミアを添
加したクロミアマグネシアスピネルモルタルを開
示している。このモルタルではすべての低融点シ
リカ含有成分を除去するために粘土あるいはその
他の珪酸塩含有化合物を用いていない。この開示
混合物には35メツシユおよびそれ以下でその50％
が325メツシユを通過する予備反応クロミアマグ
ネシア破砕物を含めることによつて、体積安定性
を付与している（即ち、後でモルタルを焼成する
際の収縮を調整している）。平均粒径1.5μｍある
いはそれ以下の微粉砕状態の純粋な合成Cr₂O₃を
13％まで添加して更に収縮を調整している。臨界
的な微細粒径のスピネルおよび臨界的な量の純粋
なCr₂O₃の存在によつて体積安定性がもたらさ
れ、収縮が調整されるといわれている。こて塗り
あるいはラミングの特性についての検討は全くな
く、このモルタルの用途としてはレンガを一体に
結着することが記載されているだけである。 問題を解決するための手段および作用 本発明の耐火セメント製品の組成物の使用に固
有な第１の利点は耐スラグ性にある。この利点は
容易な施工（installation）と現場でのスピネル
結着相生成に有用なこの製品の特性によつて高め
られる。 このセメントは溶融破壊クロミアマグネシアス
ピネル粒と、可塑性および結着のための粘土、微
摩砕クロミア、微摩砕仮焼マグネシア、および燐
酸塩結着剤との混合物からなる。摩砕し、粒度を
調整した粒状物を公知の仕方で入念に（均一に）
混合し、所定の場所、例えば、点在するボイラチ
ユーブの周りにラミングしてボイラの燃焼室内の
熱雰囲気中に存在する侵食性ガスおよびスラグ粒
子の有害な作用からチユーブを防護するための準
備をする。 本発明のラミングし、焼成したセメントは16〜
21％の気孔率を有する。気孔は15〜20μｍの等価
を直径範囲を持つ不規則な形状の通路をなしてい
る。ラミングしたセメントを焼成することによつ
てもたらされるクロミアマグネシアスピネルの結
着は、その場所に反応した再結晶スピネルを生成
して膨張し、気孔を封止して、焼成したセメント
にスラグやガスが入らないようにする。 原料バツチ混合物は溶融破砕クロミアマグネシ
アスピネル80〜90ωt％、カオリナイト粘土２〜
6ωt％、モンモリロナイト粘土１〜3ωt％（カオ
リナイト粘土とモンモリロナイト粘土の混合物が
望ましいが、いずれか一方をラミング混合物に供
給してもよい）、微粉砕クロミア６〜10ωt％、微
粉砕マグネシア１〜3ωt％、およびヘキサメタ燐
酸ナトリウム１〜３重量％を含む。ヘキサメタ燐
酸ナトリウムが好ましいが、他の気硬性燐酸塩を
用いてもよい。微細クロミアと微細マグネシアは
クロミア対マグネシアの重量比がクロミア約３〜
５対マグネシア１で存在することが好ましい。 混合すべき粒状その他の物質は慣用の混合装置
で混合することによつて乾燥状態で作成する。ク
ロミアマグネシアスピネルは米国標準篩尺度の10
メツシユおよびそれ以下の粒径を持つ粒子に粉砕
する。可塑粘土はFlorida Plastic Kaolinのソー
スから選び、モンモリロナイトは精製したベント
ナイトである。クロミアは粒径1μｍの顔料グレ
ード製品であり、マグネシアは所定の場所でラミ
ングした製品を焼成するときクロミアと反応して
その場所で所望のスピネル（MgO−Cr₂O₃）を生
成するように選んだ仮焼マグネシアである。ヘキ
サメタ燐酸が原料バツチ混合物を完了する。 溶融破砕クロミアマグネシアスピネルは純粋な
スピネルであることが好ましいが、クロミアに富
んでいてもよい。溶融クロミアマグネシアの高純
度物はクロム鉄鉱を用いる場合に通常伴なう不所
望な量のAl₂O₃，SiO₂，FeO₃を回避する。カオ
リナイト粘土およびモンモリロナイト粘土成分は
ラミングに必要な可塑性を与えるように選択す
る。 クロミアマグネシアスピネルの最終的結着相は
ボイラを燃焼してラミングしたセメントを加熱す
るときに生成する。顔料グレードのクロミア、仮
焼マグネシア、および粘土の成分は燃焼（焼成）
が進むにつれて全体に分散して気孔を満たし、製
品を封止する。ヘキサメタ燐酸ナトリウムは製品
をラミングして焼成するとき製品を保持する結着
剤として働く。更にリン酸塩は高温におけるセラ
ミツクの結着を高める。 実施例 下記の成分を含む本発明による耐火セメントの
原料バツチを作成した。

【表】 これらの成分を乾式ブレンドした。粘土成分は
コロイド物質であり、焼結して主たる結着相（ボ
ンド）となり、据え付け（installction）を助け
る。顔料グレードクロミアは平均粒径0.7μｍであ
り、純度約97％のCr₂O₃である。仮焼マグネシア
は少なくとも98％純度であり、平均粒径約30μｍ
を有する。ヘキサメタ燐酸ナトリウムはテクニカ
ルグレードであり、水分で溶解して粘着性可塑物
を作り出すとともに気硬性になる。 湿潤にした混合物を保護すべきボイラチユーブ
の周りにラミングする。この目的のために混合物
は水で湿潤にしてラミングに適したコンシステン
シーにし、所定の場所に押し付ける。ラミングし
た製品がその場所で緩やかに乾燥し終えた後、炉
の温度を600℃に高めてセメントをその場所で焼
成する。この温度で顔料グレードクロミマと仮焼
マグネシアが反応し、粘土成分および燐酸塩と共
に結合して小さい気孔径の永久的結着相を生成
し、セメントを所定の場所に強固に保持し、そし
て侵食性スラグの貫入に抵抗する。 焼成したセメントは嵩密度3.5Mg／m³、弾性率
90GPa、破断係数、100℃において11MP
（160psi）、600℃において8MPa（1200psi）を有す
るであろう。 1550℃で焼成した試験用バーの気孔率、熱膨張
率、および耐スラグ特性について調べて下記の結
果を得た。 密 度 3.5 Mg／m³ 気孔率 19 ％ 平均気孔径 9.6 μｍ 熱膨張率（1500℃まで）９×10^-6／℃ 石炭スラグを用いて1580c.c.で行なつたスラグ浸
漬試験では次の組成のスラグであつた。 SiO₂ 52.4 Al₂O₃ 22.5 TiO₂ 1.1 Fe₂O₃ 6.2 CaO 10.6 MgO 1.8 K₂O 0.5 Na₂O 1.9 スラグ試験の結果、スラグが通過する溝が1/6
４″の深さで形成されていることが示され、これは
この用途におけるすべての他の比較材料より優れ
ている最良のクロミア−マグネシアスピネルと較
べても好ましいものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒を粘
   土、微細クロミア、微細仮焼マグネシアおよび燐
   酸塩バインダの均一な混合物と共に加熱すること
   によつて焼成時に生成する結着相で結着された前
   記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒から本
   質的に成る耐火ラミングセメント。 ２ 微細クロミア対微細マグネシアの比率が重量
   基準で約３〜５である特許請求の範囲第１項記載
   の耐火ラミングセメント。 ３ 前記溶融破砕クロミアマグネシウムスピネル
   粒が約80〜90重量％の量で存在しかつ約10メツシ
   ユ以下の粒径を有し、前記粘土がカオリナイトと
   モンモリロナイトの混合物である特許請求の範囲
   第２項記載の耐火ラミングセメント。 ４ 前記均一混合物が焼成される前にカオリナイ
   ト約２〜６重量％、精製モンモリロナイト約１〜
   ３重量％、微粉砕クロミア約６〜10重量％、微粉
   砕仮焼マグネシア約１〜３重量％、およびヘキサ
   メタ燐酸ナトリウム約１〜３重量％からなる特許
   請求の範囲第３項記載の耐火ラミングセメント。 ５ 前記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒
   が約85重量％存在する特許請求の範囲第４項記載
   の耐火ラミングセメント。 ６ 前記焼成生成物が3.5Mg／m³の密度を有する
   特許請求の範囲第５項記載の耐火ラミングセメン
   ト。 ７ 前記焼成生成物が約16〜21％の気孔率を有す
   る特許請求の範囲第６項記載の耐火ラミングセメ
   ント。 ８ 気孔が15〜20マイクロメートルの同等な直径
   の不規則な形状の通路を成している特許請求の範
   囲第７項記載の耐火ラミングセメント。 ９ カオリナイト、モンモリロナイト、微細クロ
   ミア、微細仮焼マグネシア、および燐酸塩バイン
   ダーを含みかつ微細マグネシア対微細仮焼マグネ
   シアの重量比が約３〜５であつて焼成されて結着
   相になる混合物と、溶融破砕クロミアマグネシア
   スピネル粒とから本質的になる耐火ラミングセメ
   ント混合物原料バツチ。 １０ 前記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル
   粒が約80〜90重量％存在し、前記結着相混合物が
   約10〜20重量％存在する特許請求の範囲第９項記
   載の原料バツチ。 １１ 前記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル
   粒が80〜90重量％存在し、結着相になる前記混合
   物がカオリナイト約２〜６重量％、精製モンモリ
   ロナイト約１〜３重量％、微粉砕クロミア約６〜
   10重量％、微粉砕仮焼マグネシア約１〜３重量
   ％、およびヘキサメタ燐酸ナトリウム約１〜３重
   量％からなる特許請求の範囲第９項記載の原料バ
   ツチ。 １２ 前記溶融破砕クロミアマグネシア粒が10〜
   45メツシユが約23重量％、45〜80メツシユが約23
   ％そして80メツシユ以下が約35重量％の粒度分布
   を有し、かつ前記可塑性カオリナイト粘度が約４
   重量％、前記精製モンモリロナイトが約２重量
   ％、前記顔料グレードクロミアが約８重量％、前
   記仮焼マグネシアが約２重量％、前記ヘキサメタ
   燐酸ナトリウムが約３重量％存在する特許請求の
   範囲第９項記載の原料バツチ。