JPH0143707B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明はセメント製造プラントのサスペンシヨ
ンプレヒーターの内張りに用いられる耐火材に関
するものである。 ＜従来の技術＞ セメント製造プラントには、ハウジング、サイ
クロン、ダクト、助燃炉（仮焼炉）等によつて構
成されるサスペンシヨンプレヒーター部があり、
このサスペンシヨンプレヒーター部には、従来か
ら、高アルミナ質レンガ、シヤモツト質レンガ、
高アルミナ電鋳レンガ、炭化珪素質レンガ、スピ
ネル質レンガ、マグクロ質レンガ、高アルミナ質
キヤスタブル耐火物、シヤモツト質キヤスタブル
耐火物、炭化珪素質キヤスタブル耐火物、シヤモ
ツト質プラスチツク耐火物といつた内張耐火材が
使用されてきた。 ところが上記した何れの内張耐火材の場合で
も、セメント原料がその耐火材表面に付着し、遂
には例えばサイクロン等の閉塞事故をひき起す迄
になつた。このような問題に対し、従来は有効適
切な解決手段が何もなかつたため、作業員がバー
ル等を用いて突き落したり、或いは高圧水を噴射
して剥落させるといつた、多人数の手による苛酷
な作業に頼るよりほかなく、このため生産性は低
下し、長期間にわたる安定操業を阻害されてい
た。 セメント原料の内張耐火材への付着の原因につ
いては充分究明されているとはいえないが、一般
には、塩化アルカリ、硫酸アルカリ、弗化カルシ
ウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属の硫酸複
塩（2CaSO₄・K₂SO₄）、珪酸カルシウム、アルミ
ン酸カルシウム、鉄を含む化合物群、スパーライ
ト（2CaO・SiO₂・CaCO₃）、スパーライトの硫
酸塩〔２（2CaO・SiO₂）CaSO₄〕等の生成とそ
の組合せによつて、低共融点を有する低温溶融性
ガラスを生成すること、この場合、特にアルカリ
金属やアルカリ土類金属の塩の影響は大きく、例
えば硫酸カルシウムと硫酸カリウムと塩化カリウ
ムが作る最も低い共融点温度は650℃といわれて
いること、そして生成したガラス質物質の示す流
動性、粘着性が内張耐火材の表面を濡らし、その
濡れはセメント原料を内張耐火材表面に結びつけ
る働きをなし、こうしてセメント原料付着現象が
発生するものと考えられている。 したがつて、内張耐火材自身を緻密な組織にす
ることで稼動面の平滑性を向上させ、セメント原
料中及びセメント原料から生成され繊維状物質や
薄片状物質のからみ合いによる付着を妨げるよう
にする対策では、セメント原料から生成される低
温溶融性ガラスといつた液相との表面張力に起因
する付着に対して無力であり、有効な対策とはな
り得ない。また、耐火材中に分布する気孔の量や
気孔の直径を小さくすることで、セメント原料か
ら生成される低温溶融性ガラスの浸透や侵入を防
ぐという対策も、現在の技術をもつてしては小さ
くするのにも限界があるため、到底有効な手段た
り得ない。更に、セメント原料から発生する低温
溶融性ガラスと耐火材を構成する耐火性原料とが
反応して、粘着性のある物質の生成が起らないよ
うな耐火性原料を見つけ出すという考えもあろう
が、ある程度軽微にする耐火性原料を見い出すこ
とはできても、完全に反応しない耐火性原料を見
つけるのはおよそ不可能と思われる。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明の目的は、セメント原料から発生する低
温溶融性ガラスによつて内張耐火材の表面が濡
れ、セメント原料が付着成長するという欠点をな
くすことにある。 ＜問題点を解決するための手段＞ 炭素・黒鉛質素材は、周知のとおり、従来は固
体状態での特性のみが注目され、しかも耐酸化性
に対し欠点を有していたため、使用に制約を受け
ていたものである。然し乍ら、本発明者等は、炭
素・黒鉛質素材が酸化時に発生するガスや熱およ
び酸化後の耐火材残分の物性といつた点に新たに
注目し、セメント原料付着防止に対する寄与度を
検討してみたところ、意外にもこれが極めて有効
に働くことを知ることができた。本発明はかかる
知見に基づき完成に至つたものである。 すなわち、セメント製造プラントのサスペンシ
ヨンヒーター部の内張りに用いられる耐火材に、
該耐火材の内部から酸化反応による酸化生成ガス
を発生させるための炭素・黒鉛質素材を20ないし
90重量％含有させることによつて、セメント原料
の付着防止能力を顕著に改善できるようにしたも
のである。 酸化ガス源である炭素・黒鉛質素材としては、
加炭材や天然黒鉛といつたものが使用でき、その
結合剤としてはアルミナセメント、珪酸塩、リン
酸塩といつた公知の結合材を用いることができ
る。炭素・黒鉛質素材と結合材とが加えられる耐
火材としては、従来使用されている耐火材の何れ
でもよいし、また、施工法も、自硬性の不定形耐
火材として叩き込み施工、流し込み施工、吹付施
工のほか、振動成形、プレス成形して不焼成レン
ガとして用いてもよい。 本発明で炭素・黒鉛質素材の含有量につき20〜
90重量％と特定したが、この理由は、20重量％以
下では、酸化生成ガス量、反応熱量が少な過ぎて
下記の作用が不充分となるほか、酸化後の耐火材
残分の強度低下の割合も少なくなつて、薄く剥落
し得ないようになつてしまうこと、また、90重量
％以上だと、酸化速度が異常に早くなり過ぎて、
耐火材の寿命が著しく短縮されてしまうからであ
る。 ＜作用＞ 炭素・黒鉛質素材が積極的に酸化されるとき発
生するガスは、耐火材の表面を覆い、セメント原
料の耐火材表面への接近・接触を妨げる作用をす
る。またその際の耐火材内部のガス圧はは炉内雰
囲気ガス圧より常に高く保たれるため、アルカリ
塩等の気体成分の耐火材への侵入を防ぐ作用をす
る。更に酸化によつて発生する熱は耐火材の温度
を深部まで高温安定に保ち、これによつてアルカ
リ等の凝集位置が深部に移行させる作用をする。
こうして耐火材の表面はアルカリ等により濡れる
ことがなく、清浄な状態に保たれることになつ
て、セメント原料との粘着力に原因する二次的な
接着を防ぐことになる。炭素・黒鉛質素材の酸化
後の耐火材残分については、その強度が急激に低
下し、耐火材表面から順次薄く連続的に剥落する
作用を示す。このこともセメント原料の付着成長
阻止効果上、甚だ有効な点である。 ＜発明の効果＞ 最良の熱効率を得るように制御されたサスペン
シヨンプレヒーターでの酸素濃度はほぼ２％以下
であり、温度は300〜1100℃の範囲にあるが、本
発明になる耐火材は、かかる弱い酸化条件下でお
だやかに且つ連続的に、炭素・黒鉛質素材の酸化
反応を起し、酸化生成ガスと酸化反応熱を生成供
給することになる。 この酸化生成ガス、酸化反応熱、および酸化後
の耐火材残分が示す上述した作用によつて、セメ
ント付着成長の現象は根幹から改善され、も早、
バールを使つて突き落したり、高圧水を噴射させ
て落すといつた手間は全く必要としなくできる。
この故、本発明は当業界に及ぼす便益たるや甚だ
大なるものがあるといつても、決して過言ではな
い。 ＜実施例＞ 実施例 １ イ 使用したセメント原料熱間付着試験機 ガス路内に矩形状の試験体複数個で構成した
多角筒を、その軸方向が垂直になるように設置
し、その多角筒の上方斜め45゜の角度でもつて、
毎分10回転の割合で回転することができる三重
管を配設し、この三重管の中心からはプロパン
ガスを、中間からは空気をその外側からはセメ
ント原料をそれぞれ多角筒内面に噴射可能とし
たものである。 ロ 矩形状の試験体 下記ａ〜ｄの本発明の実施品と、ｅ〜ｈの本
発明によらない比較例としての従来品、合計８
種類を準備した。 ａ 炭素・黒鉛質原料として加炭材を用い、加
炭材と炭化珪素とアルミナセメントの混合物
に水を加え、混練流込成形後乾燥したもの、 ｂ 同じく加炭材を用い、加炭材と珪酸塩と硬
化剤の混合物に水を加え、混練流込成形後乾
燥したもの、 ｃ 同じく加炭材を用い、加炭材を炭化珪素と
リン酸塩を混練、ランマー成形後乾燥したも
の、 ｄ 炭素・黒鉛質原料として天然黒鉛を用い、
天然黒鉛とマグネシアとフエノール系樹脂と
を混練、プレス成形後乾燥したもの、 ｅ 高アルミナ質焼成レンガ ｆ スピネル質焼成レンガ ｇ 炭化珪素質レンガ ｈ 高アルミナ質高強度緻密質キヤスタブル耐
火物 ハ 試験方法 セメント原料はポルトランドセメントを実際
に製造しているニユーサスペンシヨンプレヒー
ターから回収したもので、その化学組成は第１
表のとおりである。

【表】 上記した試験装置を用い、空気比が1.05から
1.15になるように制御しながら、火炎とともに
２Kg／hrの割合でセメント原料を試験体に噴射
した。このときの酸素濃度は２％以下であつ
た。試験体表面温度1000〜1100℃となるように
調整し、60時間連続して実験を行なつた。 ニ 試験結果 試験体表面積に対するセメント原料付着面積
の割合を％で示すと、第２表のとおりとなつ
た。

【表】 第２表から、本発明品と本発明によらない比
較例との間には、セメント原料付着防止能力に
顕著な差があることがわかる。稼動面と直角方
向の試験体切断面を観察すると、ａ〜ｄいずれ
も稼動面から１〜２mmの深さまでは炭素・黒鉛
質による黒色が消失していて、若干ポーラスな
組織となつていたが、その他の部分は炭素・黒
鉛質の残存を示す黒色が完全に残つていた。こ
のことから炭素・黒鉛質の酸化速度はゆつくり
したものであることが推察されるほか、稼動面
から炭素・黒鉛質が消失してもセメント原料の
付着現象がほとんど発生しなかつたことを考る
と、炭素・黒鉛質の酸化反応により耐火材の内
部から発生する酸化生成ガスおよび熱が耐火材
稼動面や炭化材内部を保護して、セメント原料
の接触、接着、浸透を阻止するか、たとえ接触
付着しても軽微のうちに剥離させる働きを示し
たものと推察され、何れにしてもセメント原料
付着防止に極めて強力に威力を発揮できること
が確認できた。 実施例 ２ 実際のサスペンシヨンプレヒーターの側壁に、
裏張りとして断熱キヤスタブル耐火物50mmを施工
したのち、加炭材とシヤモツトとアルミナセメン
トを用いた自硬性不定形耐火物を施工厚230mmと
なるよう流し込み施工した。３カ月使用後の様子
を観察したところ、セメント原料の付着は非常に
軽微であつた。また付着物を手こすつてみると容
易に剥離した。稼動面と直角方向の切断面を観察
すると、稼動面から５mm深さまで加炭材による黒
色が消失していた。 同様な部分に従来のシヤモツト質キヤスタブル
耐火物で施工した個所を作つて比較したが、該部
では、使用初期からセメント原料の付着が観察さ
れ、付着度合が強固であるために、定期的に高圧
水を噴射させて剥がし落さざるを得なかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント製造プラントのサスペンシヨンプレ
   ヒーターの内張りに用いられる耐火材であつて、
   その耐火材には該耐火材の内部から酸化反応によ
   る酸化生成ガスを発生させるための炭素・黒鉛質
   素材を20ないし90重量％含有させたことを特徴と
   するセメント原料付着防止耐火材。 ２ 炭素・黒鉛質素材は人造黒鉛又は無定形炭素
   である特許請求の範囲第１項記載のセメント原料
   付着防止耐火材。 ３ 炭素・黒鉛質素材は天然黒鉛である特許請求
   の範囲第１項記載のセメント原料付着防止耐火
   材。