JPH0446059A

JPH0446059A - マグネシア・アルミナ系スピネル質原料

Info

Publication number: JPH0446059A
Application number: JP2149844A
Authority: JP
Inventors: Ichiji Iwato; 岩藤　一司; Takenao Hisamoto; 久本　武尚
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1992-02-17
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0647493B2

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】し産業上の利用分野］本発明はセメントのコーチング性を改良した特にセメン
トロータリーキルン用のマグネシア・アルミナ系スピネ
ル質原料に関し、更に詳しくは一定重量比のマグネシア
原料とアルミナ質原料を混合、成形後焼成するか、また
は電融して製造されるマグネシア　アルミナ系スピネル
質原料中にＦｅ２０ｓを含有させるか、またはＦ　ｅ　
２０３とＴｉＯ２を含有させたマグネシア・アルミナ系
スピネル質原料に関する。

［従来の技術］セメントロータリーキルン用耐火物には従来からマグネ
シア・クロム質耐火物が使用されてきた。

マグネシア・クロム質耐火物に使用されるクロム鉱は天
然産であり、ＭＨ，Ｆｅ（Ｃｒ、Ａｆ、Ｆｅ）２ｏｎで
示されるスピネル鉱物の他にＳｉＯ２やＣａＯなとの不
純成分を伴った複雑な成分で構成されている。

近年、マグネシア・クロム質耐火物の欠点を改良したマ
グネシア　アルミナ系スピネル質原料が開発され、この
原料を使用したマグネシア・アルミナ系スピネル質耐火
物がセメントロータリーキルンやその他製鋼炉の内張耐
火物に使用されるようになってきた。

従来、マグネシア・アルミナ系スピネル質耐火物の耐用
性の向上は高純度化、高密度化、組成の均一化などで図
られてきた。しかしながら、このようなマグネシア・ア
ルミナ系スピネル質耐火物では特にセメントとのコーチ
ング性が不十分で、適用分野が制限されている。

一方、セメントのコーチング性を改良したスピネル質耐
火物の製造方法に関しては特公昭６０３４５１３号公報
に既に開示されている。これは１０〜５０％のスピネル
（ＭｇＡ、Ｌ○、）クリンカーと５０〜９０％の高純度
マグネシアクリンカ−を配合してなるスピネル・マグネ
シア質耐火物において、Ｆｅ２Ｏ，を外型量比で０．５
〜４５％配合するか、またはＦｅ２０ａ添加の代わりに
高純度マグネシアクリンカ−の一部または全部を３．０
〜５．０％のＦｅ２Ｏ２を含有する特殊マグネシアクリ
ンカ−により置換してれんが中のＦ　ｅ２０　ｓ含有量
を１．６〜４．６％としてセメントのコーチング性を改
良した耐火物である。

また、マグネシア・アルミナ系スピネル組成物の製造方
法は、例えば特開平２−３０６６１号公報あるいは特開
昭５９−１４１４１６号公報に既に開示されている。前
者はべりクレースあるいはスピネルの粒界にチタン酸マ
グネシウムをＴ　ｉ　Ｏ２として０５〜８重量％含有さ
せることにより耐食性の向上を図ったものであり、後者
は２０〜３５重量％のペリクレースを固溶したスピネル
クリンカ−粉砕物に３〜５％のチタン酸アルミニウムを
混合、成形及び焼結するもので、スピネル結晶粒界に優
先的にチタン酸アルミニウムを固溶させることで熱間強
度や耐スポーリング性の改良を図ったものである。

［発明が解決しようとする課題］従来、マグネシア・アルミナ系スピネル耐火物はセメン
トとのコーチング性が不十分で、このため適用範囲が制
限されていた。

従って、本発明はセメントとのコーチング性が良好なマ
グネシア・アルミナ系スピネル質原料を提供することに
よってその適用範囲の拡大を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］即ち、本発明はスピネルあるいはマグネシア結晶中及び
結晶粒界に酸化鉄（Ｆ　ｅ２０　ａ）１　、６〜１０重
量％を含有させたことを特徴とするマグネシアアルミナ
系スピネル質原料に係る。

更に、本発明は前記マグネシア　アルミナ系スピネル質
原料がチタニア（ＴｉＯ２）０５〜３重量％を含有する
ことを特徴とするマグネシア・アルミナ系スピネル質原
料に係る。

［作　　用］本発明はマグネシア・アルミナ系スピネル質原料とセメ
ントとのコーチング性は、マグネシア・アルミナ系スピ
ネル質原料とセメントとの反応に大きく支配され、その
反応を抑制することによってコーチング性の改良が図ら
れるという知見に基づいて完成したものである。

そのためには、マグネシア　アルミナ系スビオ・ル質原
料にＦｅ１０３１．６〜１０重量％含有させるか、Ｆｅ
２Ｏ＋１．６〜（０重量％とＴ　Ｉｏ　２０　、５〜３
重量％組合わせて含有させるとよい。

従来、マグネシア　アルミナ系スピネル質原料の化学組
成は他の耐火原料と同様に主成分であるＭ　ｇ　Ｏ、Ａ
　１　ｒ○、以外のＳ　ｉ　Ｏ２、Ｆｅ２０１、Ｔ　ｉ
　Ｏ２、Ｃａｏ　、　Ｎ　１１２０　、Ｋ　２０などの
成分は不純成分として取り扱われていた。その理由は、
これらの成分がスピネル及びペリクレース結晶粒界に低
融点化合物や液相を生成させ、耐火性を著しく低下させ
るためであり、このため不純成分は極力少ない方が良い
とされてきた。

一方、不純成分の多いマグネシア・アルミナ系スピネル
質原料は使用時に外来成分と容易に反応し、より低融点
化合物や液相の生成量が多くなり、耐用性が劣るという
のが従来の考え方であった。

しかしながら、セメントとのコーチング性を考えた場合
、セメントとの反応によって耐火物中に適量の低融点化
合物や液相を生成させることによってコーチング性が改
良される。セメント中の主成分は２ＣａＯＳｉＣ２，３
Ｃａｏ　・Ｓ　ｉｏ　ｒ、４Ｃ＆Ｏ・ＡＩ、Ｏ＋　　Ｆ
ｅ２ｅｓであり、実際にコーチング性に有効な成分は４
　Ｃ＆ＯＡｂｏ　３Ｆｅ２０コである。

Ｆｅ２０−を含有しないマグネシア・アルミナ系スピネ
ル質原料とＦｅｘＯ□を含有させたマグネシア・アルミ
ナ系スピネル質原料についてセメントと反応テストを実
施した結果、ＦｅｚＯ１を含有しないマグネシア　アル
ミナ系スピネル質原料はセメントとのコーチング性が不
十分で容易に分離する。しかし、Ｆｅ２Ｏ，を含有させ
たマグネシアアルミナ系スピネル質原料はセメントとの
コーチング性が良好で、強固に結合している。

テスト後試料の反応面を詳細に調査した結果、マグネシ
ア・アルミナ系スピネル質原料はセメント中のＣａＯに
より分解され、Ｆｅ２Ｏ３を含有しないマグネシア・ア
ルミナ系スピネル質原料にはべりクレースとＣａＯ・Ａ
ｆｆ、０３系液相が生成しており、Ｆｅ２Ｏ３を含有さ
せたマグネシア・アルミナ系スピネル質原料はべりクレ
ースとＣａ０．１２０．・Ｆｅ２Ｏ，系液相が生成して
いた。従って、Ｆ　ｅ２０２を含有させたマグネシア・
アルミナ系スピネル質原料はセメントのコーチングに効
果があるＣ　ａｏ　　ＡＬ○、・Ｆｅ２Ｏ，系液相を生
成するためコーチング性に著しい効果がある。

Ｆｅ２Ｏ，添加量は１．６重量％未満では効果がなく、
１０重量％を超えると緻密なマグネシア・アルミナ系ス
ピネル質原料が得られなく且つセメントとの反応が著し
く溶損が著しい。従って、ＦｅｚＯ３の添加量は１６〜
１０重量％の範囲に限定される。

一方、ＦｅｒＯっと少量のＴ　ｉ　Ｏ）を含有させたマ
グネシア・アルミナ系スピネル質原料はセメントとのコ
ーチング性が良好で且つ得られたマグネシア・アルミナ
系スピネル質原料の緻密化に効果がある。ＴｌＯ２はＡ
　１２０　ｓと反応し、スピネルあるいはべりクレース
結晶粒界にアルミニウムチタネートを優先的に生成して
おり、緻密化に及ぼす原因は定かではないが、現象的に
効果がある。

ＴｌＯ２の添加量は０．５％未満では効果がなく、３％
を超える添加では、生成したアルミニウムチタネートの
量が多く、スピネルあるいはべりクレースとの膨張差の
ために微亀裂が発生し、多孔質となる。添加効果は０５
〜３重量％の範囲に限定される。

なお、本発明のマグネシア　アルミナ系スピネル質原料
の製造方法は特に限定されるものではないが、例えばマ
グネシア質原料、アルミナ雪原料、酸化鉄原料、酸化チ
タン原料を所定の配合ＩＦＩきて添加、混合し、得られ
た混合物を任意の形状に成形、乾燥及び焼成し、得られ
た成形体を所望の粒度に粉砕することにより得ることが
できる。

なお、スピネルあるいはマグネシア結晶中及び結晶粒界
に酸化鉄を固溶させるか、均一に分散させるためにはト
ンネルキルンやロータリーキルンなどの焼成炉により１
７００℃以上の高温で焼成する必要がある。

［実　　施　　例］実施例１第１表に示す品質のマグネシア、アルミナ、ＦｅｒＯ，
及びＴｌＯ２原料を使用し、所定の割合で十分混線、成
形後、−１００〜１１０℃で恒量になるまで十分に乾燥
し、次に、トンネルキルンで１８００℃で１０時間焼成
してマグネシア　アルミナ系スピネル質原料を製造した
。

第１表第２表に得られたマグネシア　アルミナ系スピネル質原
料の化学組成、粒物性、鉱物組成及びセメントのコーチ
ングテスト結果を示す。

コーチングテストは得られたマグネシア　アルミナ系ス
ピネル質原料を０．３ｍｍ以下に粉砕し、７％のアラヒ
゛アのり水ン容液５％を添加し、５０ｍｍφ×１０−大
のブリケットを成形した。同条件で成形した３０ｍｎφ
Ｘ１０１大のポルトランドセメントのブリケットを、第
１図に示すようにマグネシア　アルミナ系スピネル質原
料上に置いて１５００℃×２時闇電気炉中にて焼成した
後、外観及び切断面観察によりマグネシア　アルミナ系
スピネル質原料とセメントのコーチング性と評価した。

比較例で示したマグネシア　アルミナ系スピネル質原料
は市販の代表的化学組成のものであり、これと比較して
テストした。

なお、添加したＦｅ、○。は酸化鉄や他の酸化物との化
合物としては検出されず、全てスピネルあるいはべりク
レース結合中に固溶しているか、結晶粒界に均一に分布
していることを確認した。

本発明の実施例Ｄ〜ＨはＦｅ２Ｏ，が１．６〜１０％の
範囲内にあり、いずれもセメントとマグネシア・アルミ
ナ系スピネル質原料が強固に結合している。これに対し
て比較例Ａ、ＢはＦｅｚＯ１分が不足しているために、
セメント中のＣａＯとの反応により生成したＣａＯ・Ａ
　１２０３・Ｆｅ２Ｏ，系化合物あるいは液相の生成が
少なく、セメントのコーチングが不十分である。比較例
ＣはＦｅｘＯｃ添加量が多く、このためセメントと反応
し、コーチング性は良好であるが、液相生成量が多く５
溶損が著しい。

実施例２Ｆｅ２０３、Ｔｉｅ２成分を組み合わせて含有させてマ
グネシア　アルミナ系スピネル質原料を実施例１と同一
条件で製造し、実施例１と同様の試験を実施した。テス
ト結果を第３表に示す。

実施例１と異なる点はＴｉＯ２の挙動である。

Ｔ　ｉ　Ｏ２はＦｅ２Ｏ３と反応して１４９３℃で液相
を生成するが、アルミナ・マグネシア系スピネル質原料
中に含有させた場合、ＴｉＯ２はＡ　１２０３と優先的
に反応し、アルミニウムチタネートを生成する１本発明
例も実施例に〜Ｑに見られるようにＴ　ｉ　Ｏ２は０．
５〜３．０重量％の範囲内にあり、セメントとのコーチ
ング性は良好である。しかし、比較例ＩはＴ　ｉ　Ｏ２
及びＦ　ｅ２０　）量が不足し、コーチング性が不一十
分である。比較例Ｊはコーチング性は良好であるが、Ｔ
ｉＯ２の量が多く、このためアルミニウムチタネートを
多く生成し、ペリクレースやスピネルとの膨張差により
マグネシア・アルミナ系スピネル質原料中に亀裂や球状
の気孔が多く生成し、多孔質なものになっている。少量
のＴ　ｉ　Ｏ２とＦ　ｅ　２０３を添加した場合、比較
例しに見られるように緻密化に効果があるが、Ｔｉ○、
の量が多くなると粒のｆｆｉ密化を劣化させると共にセ
メントとの反応が著しく、溶損が大きくなり、改良は十
分ではない。

／［発明の効果］本発明のマグネシア　アルミナ系スピネル質原料の効果
は以下の通りである従来のマグネシア・アルミナ系スピネル質原料に比較し
て操業時にセメントとのコーチング性に最も効果のある
ＣａＯ・、１２ｏ）・Ｆｅ２Ｏ３系化合物または溶相を
生成し、コーチング性に優れたものである。

また、耐火物にすることによって、セメントロータリー
キルン用内張耐火物の適用分野の拡大に効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１及び２で行ったコーチングテストの方
法を示す概略図である。特許出願人　品川白煉瓦株式会社 ′０代　　理　　人　　曾　　我　　道　　照　　−、ン第
１図手続補正書平成３年７月２６日

Claims

【特許請求の範囲】

１．スピネルあるいはマグネシア結晶中及び結晶粒界に
酸化鉄（Ｆｅ＿２Ｏ＿３）１．６〜１０重量％を含有さ
せたことを特徴とするマグネシア・アルミナ系スピネル
質原料。
２．請求項１記載のマグネシア・アルミナ系スピネル質
原料がチタニア（ＴｉＯ＿２）０．５〜３重量％を含有
することを特徴とするマグネシア・アルミナ系スピネル
質原料。