JPH026325A - 中空状軽量マグネシア粒子およびその製法 - Google Patents

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】 ［発明の分野］ 本発明は、軽：ｊ１マグネシア粒子およびその製法に関
するものである。

［発明の背景］ 従来、製鋼技術においては、タンデイツシュや取鍋など
で溶鋼を移送する際に、断熱材あるいは保温材を溶鋼の
表面に浮遊させて溶鋼と外気との接触を少なくし、溶鋼
からの熱の損失を防ぐとともに溶鋼と外気との反応をも
防１１ユする技術か知られている。

［述の断熱材あるいは保温材として、粒−を全体に気孔
を形成して多孔質化したマグネシア粒ｔを使用すること
が知られている。このような多孔質のマグネシア粒子と
して、例えば、特開昭６２２５２３６３号公報に開示さ
れている断熱耐火粒子がある。ト記公報の記載によれば
、該粒子は、天然マグネサイトの塊を１０００〜１４５
０℃の温度範囲にて焼成したのち破砕して製造され、容
積比重が０．２〜１．５にあり、耐熱性および断熱性に
優れているので、溶鋼の表面に浮遊させて溶鋼と外気と
の接触を少なくする用途において、溶鋼からの熱の損失
、あるいは、溶鋼と外気との反応を減少させる効果があ
るとされている。

一般に７グネシアは高温で焼成するほど焼き締まった製
品が得られることが知られている。上述の製造方法にお
いて、上述の温度範囲の上限に近い温度にて焼成を行な
うと、多孔質にはなるもののかなり焼き締まって比重の
大きいマグネシア粒子が得られる。断熱材あるいは保温
材などの用途に使用する場合、特に溶鋼の表面に浮遊さ
せて使用する場合には、かなりな厚さに堆積させて使用
することか一般的であり、このような目的に使用する際
にはマグネシア粒子を大！ｔに使用するので、その比重
は比較的小さいことか望ましい。

上述の製造方法において比重の小さいマグネシア粒子を
得ようとすると、上述の温度範囲のうち比較的低い温度
で焼成を行なわねばならない。ところが、本発明者の検
討によれば、上述の低い温度で焼成したマグネシア粒子
は酸化マグネシウム結晶間の焼結が不充分になるため、
脆くなる傾向がある。このようなマグネシア粒子を断熱
材あるいは保温材として使用すると、該粒子を積み市ね
た際に崩壊する粒子が多くなり、溶鋼を汚染する原因に
なるという問題がある。

そこで、軽ｆ１１（比重が小さい）であるとともに、断
熱材あるいは保温材として使用するために充分な強度を
有するマグネシア粒子の開発が望まれる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、軽量であるとともに断熱材あるいは保
温材として使用するために充分な強度を有する軽！１１
マグネシア粒子およびその製法を提供１−ることにある
。

［発明の要旨］ 本発明は、中空部とその周囲に形成された酸化マグネシ
ウムの壁部からなるモ均粒子径が０，１〜１０　ｍ　ｍ
の中空状軽量マグネシア粒子であって、該粒子の中空部
のモ均径が粒子の平均径の３／１０以りであることを特
徴とする中空状軽量マグネシア粒子にある。

上記の軽（寸マグネシア粒子は、平均粒子径が０．０５
〜９ｍｍの範囲の可燃性気孔形成材の粒子を核としてそ
の周囲に酸化マグネシウム形成成分の層を形成してモ均
粒子径が０．１〜１０ｍｍの範囲になるように造粒し、
該粒子を乾燥したのち、さらに１２００〜１８００　”
Ｃの範囲の温度にて焼成することにより有利に製造する
ことができる。

本発明の軽量マグネシア粒子の製造にさいしては、は可
燃性気孔形成材を核とするので、高温で焼成した際にお
いても中空部が形成され、さらに壁部が焼き締まる。こ
のため、軽：４であるとともに断熱材あるいは保温材と
して充分な強度を有する軽１ｉ１マグネシア粒子が得ら
れる。

本発明の好ましい態様を以下に記す。

り本発明の中空部を有する軽量マグネシア粒子において
、−に記壁部が、酸化マグネシウムを８５１ｎ　Ｆｉｔ
％以上含有すること。

２）本発明の中空部を有する軽量マグネシア粒子におい
て、その平均粒子径が０．３〜５ｍｍの範囲にあること
。

３）本発明の中空部を有する軽量マグネシア粒子−にお
いて、該粒子の中空部の平均径が粒子の平均径の３／１
０〜９／１０の範囲にあること。

４）本発明の中空部を有する軽量マグネシア粒子におい
て、嵩密度が０．２〜１　５ｇ／ｃｃの範囲にあること
。

５）本発明の製法において、酸化マグネシウム形成成分
が、１００メツシユ篩残分５重川％以ドの粒度分布を有
する粉末であること。

６）本発明の製法において、酸化マグネシウム形成成分
１００重量部に対して可燃性気孔形成材５〜６０市發部
を用いること。

７）本発明の製法において、上記可燃性気孔形成材の粒
子を核としてその周囲に上記酸化マグネシウム形成成分
の層を形成する際に、上記粒子に水を噴霧しながら行な
うこと。

８）本発明の製法において、上記微粉状可燃性気孔形成
材の粒子を核としてその周囲に上記酸化マグネシウム形
成成分の層を形成する際に、上記粒子−にマグネシウム
塩水溶液を噴霧しながら行なうこと。

９）本発明の製法において、可燃性気孔形成材の粒子を
核としてその周囲に酸化マグネシウム形成成分の層を形
成して得られた粒子の焼成を、０．５〜８時間の範囲に
て行なうこと。

［発明の詳細な記述］ 本発明の中空状軽量マグネシア粒子は、中空部とその周
囲に形成された酸化マグネシウムの壁部からなる平均粒
子径か０．１〜１０ｍｍの中空状軽量マグネシア粒子で
あって、上記中空部の平均径がその粒子の平均径の３／
ｌＯ以上であることを特徴とする。

ト記マグネシア粒子の形状は、球状、柱状、ベレット状
など、どのような形状であってもよい。

なお、本発明において、中空部および粒子の平均径とは
、各粒子が球状にあると想定した径を意味し、粒子が柱
状、ベレット状などの異方性を有する形状にある場合に
は、各方向の径の平均値を言う。また、本発明の軽量マ
グネシアは、多数の粒子の集合体であり、その粒子の大
部分が上記で規定された粒子径および中空部を有するよ
うな集合体を意味する。

］−記マグネシア粒子の平均粒子径は、０．１〜１０ｍ
ｍの範囲にあることが必要であり、好ましくは０．３〜
５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜３ｍｍの範囲である
。・Ｙ均粒子径が１０ｍｍを超えると、例えば溶鋼の表
面に浮遊させて断熱材として使用する場合に、粒子間に
間隙ができて溶鋼が外気と接触しやずくなることがある
ので好ましくない。また、平均粒子径が０．１ｍｍ未満
の場合には、軽Ｉｌｌ化が小充分になるとともに耐溶出
性が不充分になるので好ましくない。

１−記マグネシア粒−ｒは、その個々の粒子において、
１．泥中空部の平均径かその粒子−の平均径の３／ｌＯ
以トであることか必要であり、３／１０〜９／１０の範
囲にあることが好ましい。中空部の平均径かその粒子の
平均径の３／１０未満である場合には、本発明の１」的
である軽１ｉｔマグネシア粒子−の提供にそぐわない。

＋ｆｒｒ記マグネシア粒子は、嵩密度が０．２〜１．５
ｇ／ｃｃ、さらに０．３〜１．０ｇ／ｃｃの範囲にある
ことが好ましい。嵩密度がに連の葡囲にないときには、
断熱材として不利になることかある。上記嵩密度は、マ
グネシア粒子を一定容積の容器に自然堆積法によって充
填したときのマグネシア粒子の重ｊｌＷと諧体積Ｖとの
商（Ｗ／Ｖ）として表わされる。

面記マグネシア粒子においてその壁部は、酸化マグネシ
ウムを８５重量％以上含むことが好ましく、９０重寸％
以−ト含むことがさらに好ましい。

酸化マグネシウムの含有漬が上記の範囲より少ないと、
上記マグネシア粒子の融点が低下する傾向がある。すな
わち、マグネシア粒子の壁部はマグネシアのみからなる
ことが好ましいか、壁部の形成原料として、天然マグネ
シア、海水マグネシアなどのような不純物（シリカ、ア
ルミナ等）を部含むものを用いた場合には、そわらの不
純物が形成された壁部に混入してくる。そわらの不純物
の混入は壁部の形成材料の１５重量％以内であれば通常
は問題はない。

面記中空部のＮト均径および粒子の平均径は、Ｌ記マグ
ネシア粒子を複数の方向（異方向）の而で切断した断面
の数箇所について、粒子径および壁部の厚さを測定する
ことにより算出した数値である。ｌ−記の測定方法につ
いて、添付した図面を参照して詳しく説明する。第１図
は、本発明の中空状軽量マグネシア粒子の径、中空部の
径、そして壁部のＪゾさの関係を示す模式図である。ｌ
は中空部を、２は壁部を示す。まず、複数個（通常は１
０個以上）のマグネシア粒子をそれぞれ複数の方向の面
で切断し、その断面の任意の位置で粒子径Ｒを測定する
。次いで対応する位置で壁部２の厚さｄを測定する。こ
のとき対応する中空部１の径「は次式で近似的に求めら
れる。

ｒ＝Ｒ−２ｄ さらに、上記のそれぞれのマグネシウム粒子について異
る方向の断面の数箇所で上述の測定操作を繰返し、得ら
れたｒおよびＲの数値の平均を求め、そわぞれ中空部の
平均径および粒ｔの平均径とする。

本発明の中空状軽ｉ＋ｔマグネシア粒子は、次に述へる
方法により有利に製造することができる。

まず、平均粒子径が０．０５〜９ｍｍの範囲の可燃性気
孔形成材粒子を調製する。

上記の可燃性気孔形成材としては、オイルコークス、木
粉、セルロースパウダー、米ヌカ、石炭粉などを挙げる
ことができるが、オイルコークスか特に好ましい。上記
可燃性気孔形成材は、解砕または造粒し、さらに必要な
らば分級することにより所望の平均粒子径に整粒する。

上記解砕は、例えばボールミルなどを用いて行なうこと
かできる。また、Ｌ記造粒は、ＩＩＩ［型造粒機などを
用いて行なうことができる。上記１■燃性気孔形成材の
平均粒子径は、０．０５〜９ｍｍの範囲にあることが必
要であり、好ましくは０２〜４．０ｍｍである。平均粒
子径が上述の範囲未満の場合には得られるマグネシウム
粒子の断熱性が不充分になることがあり、また上述の範
囲を超える場合にはマグネシウム粒子の強度が不充分に
なることがあるので、いずわも好ましくない。

次に、上述の可燃性気孔形成材の粒子を核としてその周
囲に酸化マグネシウム形成成分の層を形成して平均粒子
径が０．１〜１０ｍｍの範囲になるように造粒する。

上記酸化マグネシウム形成成分は、通常は、１００メツ
シユ篩残分５重量％以下、ざらに３５０メツシユ篩残分
５重川％以下の粒度分布を有する粉末であることか好ま
しい。このような酸化マグネシウム形成成分として、炭
酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、天然マグネシア
粉末、海水マグネシア粉末、活性マグネシア粉末および
これらの成分を含む粉末などを、必要ならばボールミル
などで粉砕して用いることかできる。本発明の方法では
、特に、天然マグネシア粉末、海水マグネシア粉末、お
よびマグネシア粒Ｆ製造時にロータリーキルンから採取
される活性マグネシアを含有するダストなどの酸化マグ
ネシウム形成成分であって、−上述の粒度分布を仔する
ものを好適に用いることができる。

上述の酸化マグネシウム形成成分としてマグネシア粉末
に活性マグネシアを混合して使用することにより、後述
の焼成工程において生成するマグネシア粒子の硬化が促
進され、製品の歩留りも向トするので有利である。活性
マグネシアの使用量は特に限定されるものではなく、生
成するマグネシア粒子の硬化性および酸化マグネシウム
含有量などを考慮して、任意に設定することができる。

可燃性気孔形成材粒子の周囲に酸化マグネシウム形成成
分の層を形成するには、皿型造粒装置など適当な造粒装
置を用いて、まず可燃性気孔形成材粒子を投入し、つい
で−１＝述の酸化マグネシウム形成成分の粉末を添加す
ることによって行なうことが好ましい。上記可燃性気孔
形成材の量は、酸化マグネシウム形成成分１００重量部
に対して、５〜６０市寸部の範囲にあることが好ましい
。ｉｉＪ燃性気孔形成材の使用量が５屯量部より少ない
と充分な大きさの中空部が得られないことかあり、６０
　、ｆｆｌ　ｌｉｔ部より多いときには形成される壁部
の強度が不充分になりやすい。

上述の酸化マグネシウム形成成分の層形成は、水または
マグネシウム塩水溶液を適当な方法により噴霧しながら
行なってもよい。可燃性気孔形成材の粒子表面に水分を
供給することにより、酸化マグネシウム形成成分が上記
粒子に付着しやすくなり、層形成を有利に行なうことが
できる。水分の供給計は、可燃性気孔形成材の粒子表面
に酸化マグネシウム形成成分が付着しやすくなる程度の
粘度を生じさせる量であればよく、酸化マグネシウム形
成成分ｔ　ｏ　ｏ　ｒｌ贋部に対して１５〜３０１″「
１−１部の範囲の晴で充分である。マグネシウム塩水溶
液を噴霧する場合には、後述する焼成工程において、マ
グネシウム塩が酸化マグネシウム形成成分の粒子同士の
結合を助ける働きをするので好都合である。マグネシウ
ム塩の使用量は、無水物換算で酸化マグネシウム形成成
分１００屯量部に対して２０屯■部以下である。上記マ
グネシウム塩として、塩化マグネシウム、硫酸マグネシ
ウムなど水溶性のマグネシウム塩を挙げることができる
。

に述の方法によって造粒された粒子は、可燃性気孔形成
材の粒子を核として、その周囲全面に酸化マグネシウム
形成成分の層が形成された、二層構造を有する粒子であ
る。該粒子は、その平均粒子径が０．１〜１０ｍｍの範
囲にあることが必要であり、好ましくは０．３〜５ｍｍ
、さらに好ましくは０．５〜３ｍｍの範囲である。平均
粒子径が上記範囲にないときには、面述の平均粒子径を
有する中空状軽量マグネシア粒子が得られにくく好まし
くない。また、核の粒子径と上記二層構造を有する粒子
の粒子径の比は、およそ３／１０〜９／１０の範囲にあ
ることが好ましい。

次いで、上述の様にして造粒した上記二層構造を有する
粒子を乾燥したのち、さらに１２００〜１８００℃の範
囲の温度にて焼成して、中空状軽量マグネシア拉ｆを製
造する。

」二層の乾燥は、エアーバス、流動乾燥機などを用いて
、粒子を１００〜１４０℃で加熱して行なってもよく、
自然乾燥により行なってもよい。

上記の焼成は、酸素プロパン炉、電気炉およびロータリ
ーキルンなどを用いて行なうことができる。焼成温度は
、１２００〜１８００℃の範囲であることが心変であり
、１４００〜１８００℃の範囲であることがさらに好ま
しい。上記焼成温度が１２００℃未満であるときには、
酸化マグネシウム形成成分が充分に焼締らず壁部の強度
が不充分になりやすく、１８００℃を超える場合には酸
化マグネシウム形成成分の焼結が過度に進行して比重の
大きい粒子が得られやすいのでいずれも好ましくない。

焼成時間は、一般に０，５〜８時間の範囲であり、さら
に好ましくは３〜６時間の範囲である。

］−述の焼成工程において、通常は可燃性気孔形成材が
一気に燃焼、気化し粒子外に噴出する。このときに壁部
に小孔か形成されることがある。

１−述の軽１ｊｌマグネシア粒子は、その壁部に微細気
孔を多数イｒする粒子であってもよい。この場合には、
中空部に加えてさらに多数の気孔が形成され、粒子全体
の気孔率が高くなり、更に軽量になる。また、断熱ある
いは保温効果が向上し、好都合である。上記壁部が多孔
質になっている中空状の軽）ｔマグネシア粒子は、面述
の製造方法において、可燃性気孔形成材の核の周囲に酸
化マグネシウム形成成分の層を形成する際に、該酸化マ
グネシウム形成成分に微粉状可燃性気孔形成材を混合す
ることにより製造することができる。

［発明の効果］ 本発明の中空状軽量マグネシア粒子は、高温で焼成して
いるにもかかわらず、その粒子内部に充分な大きさの中
空部が形成されているので粒子全体としての比ｆ「が小
さく、さらに−に泥中空部の周囲に形成された壁部は高
温で酸化マグネシウム結晶が焼き締まることにより、断
熱材あるいは保温材として充分な強度を打する。

従って、本発明の軽量マグネシア粒子は、溶鋼の表面に
浮遊させる断熱材としての用途に特に有利に使用するこ
とができ、また各種断熱材、耐火物原料など他の断熱あ
るいは保温を目的とする用途にも好適に使用することが
できる。

次に本発明の実施例を示す。

［実施例１］ オイルコークスを解砕し、粒子径が２，０〜３．０ｍｍ
（ｌｊ均均粒径径２８ｍｍ）の範囲となるように整粒し
た粒子３００ｇ、および天然マグネシアクリンカ−（Ｍ
ｇ０９０％含有）をＪＩＳ標準篩４４μｍ　（３５０メ
ツシユ相当）通過分ｈ１９０　Ｂｌｔ、　ｉ１％以トに
なるように粉砕した粒子ｔ　ｏｏｏｇを準備した。

上記オイルコークス粒子を皿型造粒機に投入し、ついで
回転中の皿型造粒機内に１０重量％−硫酸マグネシウム
水溶液２５０ｇを噴霧しなから、上記天然マグネシアク
リンカー粉末を小寸づつ添加し、オイルコークス粒子を
核としてその周囲全面に天然マグネシアクリンカ−粉末
が付着して層を形成している二層構造の粒子を得た。該
層構造粒子の・ト均粒子径は４ｍｍだった。

次に上記二層構造粒子を乾燥器にて１１０℃で２４時間
乾燥後、酸素プロパン炉にて、１４５０℃まで３時間か
けて昇温し、さらに１４５０℃に１時間維持して焼成し
、中空状軽重マグネシア粒子−を得た。該粒子の平均粒
子径は４ｍｍであり、嵩密度は０．６ｇ／ｃｃであった
。

に記で得られた粒子を任意に１０個取り出してそれぞれ
の粒子を複数の面にて切断し、粒子の・Ｙ肉径および中
空部の・Ｙ肉径を実体顕微鏡（セナー■製ＴＳ−３型実
体顕微鏡）を用いて測定したところ、中空部の平均径は
粒子の平均径の３／４であった。また、粒子の表面を実
体顕微鏡で観察したところ、粒子表向は緻密に焼き締っ
ており、通常の撮動、混合、流動などの機械的処理に対
しても殆ど破壊されず、充分な強度をイｆしていること
が確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の中空状軽ＩＵ１マグネシア粒ｔの径
、中空部の径、そして壁部の厚さの関係を示す模式図で
ある。 １：中空部、２：壁部、 Ｒ：粒子の外径、ｒ：中空部の径、 ｄ：壁部の厚さ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中空部とその周囲に形成された酸化マグネシウムの
   壁部からなる平均粒子径が０．１〜１０ｍｍの中空状軽
   量マグネシア粒子であって、該粒子の中空部の平均径が
   粒子の平均径の３／１０以上であることを特徴とする中
   空状軽量マグネシア粒子。 ２、平均粒子径が０．０５〜９ｍｍの範囲の可燃性気孔
   形成材の粒子を核としてその周囲に酸化マグネシウム形
   成成分の層を形成して平均粒子径が０．１〜１０ｍｍの
   範囲になるように造粒し、該粒子を乾燥したのち、さら
   に１２００〜１８００℃の範囲の温度にて焼成すること
   を特徴とする中空状軽量マグネシア粒子の製法。