JPH0477700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、セメントや耐火材料などのクリン
カー焼成設備における耐火材壁面への焼成原料付
着防止用塗材およびそれを用いた焼成原料付着防
止方法に関するものである。 〔従来の技術〕 セメントや耐火材料などのクリンカーの焼成
は、複数のサイクロン型熱交換器をダクトで縦に
連結したサスペンシヨンプレヒーター付きのロー
タリーキルン（SPキルン）を用いて行われるこ
とが多い。例えばセメントクリンカーの焼成で
は、石灰石（C_aCO₃）、粘土（SiO₂、Al₂O₃，
Fe₂O₃）などを混合してなるセメント原料粉をサ
スペンシヨンプレヒーターの上方から複数段のサ
イクロンに順次導いて降下させつつ、下方からキ
ルン排熱を導入してサスペンシヨン内の気流中で
高効率で予熱し、原料中の石灰石を実質的に部分
焼成した後、ロータリーキルン内に導いている。 この場合、プレヒーターの上方サイクロンに投
入されたセメント原料粉は、複数段のサイクロン
を通過中に加熱されて下方にくるに従い高温とな
り、およそ1100〜1200℃に達すると原料中の石灰
石の成分C_aCO₃がC_aＯとCO₂とに分離し、脱酸さ
れる。その後、C_aＯと他の原料成分はロータリ
ーキルン内に入つて更に加熱され、約1800℃で溶
融する。この溶融物はクーラーに送られ、冷却に
より固体反応を起こしてセメントクリンカーとな
る。 ところで、セメント原料はできるだけアルカリ
分の少ない原料を用いるのが良いとされてはいる
ものの、実際のセメント原料中には前記成分以外
にK₂O，Na₂Oなどのアルカリ分が含まれてお
り、通常用いられるものでもアルカリ分は0.5％
以下で含有され、なかにはそれよりも多量にアル
カリ分を含むものもある。またキルンの燃料が石
油から石炭に再転換されるに伴つて、燃焼排ガス
中のアルカリ分の濃度も上昇している状況にあ
る。 このように現実には原料および燃焼排ガス中お
けるアルカリ分の存在は不可避であり、原料中の
アルカリ分は前述のように約1800℃で原料が溶融
化する際に気化して、キルン内から排ガスと共に
キルン原料投入口を介してプレヒーター内に還流
してくる。 この還流ガス中のアルカリ分は、プレヒーター
内を上方へと還流するにつれて温度低下と共に凝
結して固体化し、上方からのセメント原料粉と一
緒になつて再びキルン内へと運ばれる。このよう
にしてアルカリ分の循環が起こり、これが繰り返
されて行くうちにプレヒーター内のセメント原料
中のアルカリ濃度が次第に濃くなつてくる。この
アルカリ濃度が３〜５％程度になると、セメント
原料の溶融化温度が低下し、1100〜1200℃程度で
早くもセメント原料の溶融が始まるようになり、
アルカリ濃度の上昇と共にこの溶融化域が原料流
れの上流側へと移動してくるようになる。この溶
融物は粘着性のものであり、キルン原料投入口隔
壁などの耐火レンガ表面に付着してレンガとアル
カリ反応を起こし、レンガ表面を浸食してレンガ
と一体化した固いコーテイング層になつてしまう
のが避けられない。この焼成原料のコーテイング
層は繰り返しの堆積で次第に成長し、その結果、
当該部分での流路断面積が狭くなり、原料および
排ガスの通過が阻害され、プレヒーター内の各セ
クシヨンでの内圧や温度コントロールにも異常が
生じるようになる。 通常、アルカリ分が多くなつて原料溶融が始ま
る温度範囲は1050〜1200℃であり、従つてこの温
度範囲の部分が、前述コーテイング層の生じる危
険性のある箇所とされている。一般にはこのよう
な温度範囲の部分はロータリーキルン内の原料投
入口付近にあるが、前述の流路断面積の減少など
で温度コントロールがうまく行かなくなると、こ
の温度範囲の部分が動き、ときにはプレヒーター
内に移動する。その結果、プレヒーター内での反
応が起きてプレヒーターでの前述コーテイング層
が生じることになる。 従来、このプレヒーター内でアルカリ反応によ
る焼成原料コーテイング層が生じると、高圧水の
噴射などによりコーテイング層を切断または削り
飛ばす作業を行つており、この作業は毎日のよう
に頻繁に行われていた。 〔発明が解決しようとする課題〕 セメントや耐火材料などのクリンカー焼成設備
における耐火材壁面への焼成原料コーテイング層
の付着は不可避的な現象であり、従来は成長し過
ぎないうちにコーテイング層を人手で頻繁に剥離
していた。この剥離作業は多いときには１日に数
回行つており、その都度キルンを止めるわけには
いかないので、サスペンシヨンプレヒーターの必
要箇所に設けられた作業窓から高圧水を噴射し、
加水反応で膨張したコーテイング層を水圧で吹飛
ばして除去していた。これには１日当たり約１ト
ン以上の水を使い、またこの水分はプレヒーター
内部で蒸発するので莫大な熱量の浪費となり、作
業中のプレヒーターの加熱効率が大幅に低下する
ため、セメントクリンカーの焼き出し量も通常時
の一割減程度を覚悟しなければならず、更にはプ
レヒーター内の水蒸気の大量発生によつて原料粉
の凝集付着などの思わぬトラブルが発生すること
さえあつた。 この発明は、セメントや耐火材料などのクリン
カー焼成設備における耐火材壁面への焼成原料コ
ーテイング層の付着を阻害して、コーテイング層
が大きく成長するまえに自分で落下してしまうよ
うな付着防止用塗材を提供することを目的とする
ものであり、更にはその塗材を用いた付着防止方
法を提供することを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 前述の目的を達成するために、この発明の焼成
原料付着防止用塗材では、主成分としての高純度
炭化珪素粉末を、少量の非アルカリ反応性バイン
ダーと共に水または鉱物油もしくは合成油のうち
から選ばれた分散媒に均一に分散させて糊状を呈
するようにしてなるものである。 この発明の焼成原料付着防止用塗材では、好ま
しいひとつの組成として、高純度炭化珪素粉末を
20〜70重量％と、非アルカリ反応性バインダーを
３〜20重量％と、残部分散媒とからなる組成を有
している。この場合、炭化珪素粉末は20重量％未
満ではアルカリ反応防止効果が不十分となり、70
重量％を超えると塗装作業性が悪くなる。また前
記バインダーは３重量％未満では糊状を呈するに
不足であり、20重量％を超えると糊の流動性が不
足となつて塗装性に欠けるようになる。この非ア
ルカリ反応性バインダーとしては澱粉を用いるこ
とができ、この場合、分散媒としては水を用いる
と好適である。 この発明の焼成原料付着防止用塗材の特に好ま
しい態様では、主成分の高純度炭化珪素粉末を20
〜40重量％、バインダーとして澱粉を５〜10重量
％含み、これらを水に均一に分散させて糊状にし
て塗材としてなるものである。 また、この発明に用いる高純度炭化珪素粉末と
しては、純度90％以上のものを用いるのが望まし
い。さらにこの高純度炭化珪素粉末の粒径は５〜
300μmの範囲内とするのがよく、好ましくは平均
粒径が40μmで、しかもこの平均粒径以上のもの
が35％、平均粒径未満のものが65％の粒度分布を
もつものとする。 尚、この発明の塗材において、例えば炭化珪素
の粉体がバインダーと均一に分散した状態に保た
れるようにその比重差による沈殿を防止するため
など、本発明の目的を妨げない範囲の微量の添加
剤の添加は一向に差支えない。 またこの発明の焼成原料付着防止方法では、セ
メント等のクリンカー焼成設備における耐火材壁
面へ焼成原料付着防止用塗材を施すに際し、前記
壁面に前記本発明に係る焼成原料付着防止用塗材
の表面塗膜層を形成するものである。 また好ましくは前記壁面上に前記本発明に係る
焼成原料付着防止用塗材で下地塗装膜を塗布形成
し、次いで結合材層を塗装した上に前記表面塗膜
層を形成する。この場合、前記下地塗装膜と結合
材層とを複数層に重ねたのちに前記表面塗膜層を
形成するようにしてもよい。 前記結合材層は、アルミナ、シリカ等の耐熱結
合材粉の一種以上と、澱粉、珪酸アルミ、珪酸ソ
ーダ等の展着物質粉の一種以上とを水に分散させ
て糊状にした結合材塗材により形成する。 この場合、前記結合材層が最終的に一部でも表
面に現れないように、前記表面塗膜層によつて前
記結合材層の極力全面を覆うことが望ましい。 〔作用〕 炭化珪素（SiC）は、よく知られているように
アルカリ反応を起こしにくい成分であり、耐火度
も高く、化学的に安定で、還元性雰囲気にも強
く、耐食性にも優れた性質をもつている。反面、
硬い物質であるためにその加工性が悪く、熱伝導
率が高いため断熱降下に乏しく、従つて炭化珪素
単体のレンガとしては高価となつてしまい、問題
の箇所での使用は現実的でない。 この発明の焼成原料付着防止用塗材では、アル
ミナ、シリカ系などの耐火レンガないしキヤスタ
ブルの壁表面に高純度の炭化珪素皮膜を塗装で形
成するのに適したものとなつている。すなわち、
高純度炭化珪素粉末とそれを保持させるためのバ
インダーおよびキヤリアーとしての分散媒の総て
がアルカリ反応を起こさない物質であり、炭化珪
素が均一に分散した糊状の塗材であるので、ノズ
ル等による吹付け塗装で耐火壁表面に塗膜を形成
すれば、焼成設備の稼働開始による加熱で温度上
昇するに従つて乾燥されて、殆ど単体の炭化珪素
皮膜が高い熱間保持力で耐火壁表面を覆う結果と
なり、耐火壁表面がアルカリ反応しにくい皮膜で
覆われるようになる。 この発明によつて形成される焼成原料付着防止
塗膜を厚く形成させる場合、間に前記結合材層を
介在させながら炭化珪素の糊の塗装を繰り返し、
最外表面に炭化珪素皮膜を形成することで、強固
な厚塗り塗膜が形成される。 〔実施例〕 この発明の実施例として準備された付着防止用
塗材と結合材塗材の組成は次の通りである。

【表】

〔発明の効果〕

通常のこの種の焼成設備においては、耐火壁は
シヤモツト系またはハイアルミナ系の耐火レンガ
或いは耐火キヤスタブルが多用されており、アル
ミナやシリカ等の成分がアルカリ反応を起こして
前述コーテイング層の強固な付着を生じる。また
炭化珪素を熱硬化セメントに混合したキヤスタブ
ルも試みられているが、セメントに含有されてい
る炭化珪素以外の成分がやはりアルカリ反応を起
こすので、コーテイング層の付着は不可避であ
り、その除去作業が多少楽になるにしても依然と
して数日置きには必要であつた。 この発明によれば、単純な糊状塗材を塗装する
だけで耐火壁表面を高純度の炭化珪素のほぼ単体
の皮膜で被覆できることになり、従つて耐火壁が
アルカリ反応から保護されるので、付着コーテイ
ング層は単にその粘着性のみによつて付着するだ
けとなり、原料粉体の気流ながれや衝撃により外
から手を加えなくても自然に剥離してしまう程度
となる。その結果、従来頻繁に行つていたコーテ
イング除去作業は、前述効果確認試験例にも明ら
かなように、塗膜形成後の火入れ開始から数ケ月
を経過するも未だに不要であり、耐火壁のレンガ
寿命がくるまで行わずともよくなることが期待さ
れ、除去作業に伴つていた熱損失の発生や稼働効
率低下が避けられるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る焼成原料付
着防止塗装の適用箇所を示すPSキルンのサスペ
ンシヨンプレヒーターの要部構成説明図、第２図
は同じく別の実施例の適用箇所を示すキルン原料
投入口付近の要部斜視図、第３図は同じく更に別
の実施例の適用箇所を示すPSキルンの要部構成
説明図である。 １１，２１，３１：ロータリーキルン、１２，
２２，３２：キルンの原料投入口ハウジング、１
３，２３，２４，３３，３４：プレヒーターのサ
イクロン熱交換器、３５：クーラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント等のクリンカー焼成設備における耐
   火材壁面への焼成原料付着防止用塗材であつて、
   主成分としての高純度炭化珪素粉末を、少量の非
   アルカリ反応性バインダーと共に水または鉱物油
   もしくは合成油のうちから選ばれた分散媒に均一
   に分散させて糊状を呈するようにしてなることを
   特徴とする焼成原料付着防止用塗材。 ２ 高純度炭化珪素粉末を20〜70重量％と、非ア
   ルカリ反応性バインダーを３〜20重量％と、残部
   分散媒とからなる組成を有する請求項１に記載の
   焼成原料付着防止用塗材。 ３ 非アルカリ反応性バインダーとして澱粉を用
   い、分散媒として水を用いた請求項１〜２のいず
   れかに記載の焼成原料付着防止用塗材。 ４ セメント等のクリンカー焼成設備における耐
   火材壁面への焼成原料付着防止用塗材であつて、
   主成分として高純度炭化珪素粉末を20〜40重量
   ％、バインダーとして澱粉を５〜10重量％含み、
   これらを水に均一に分散させて糊状にしてなるこ
   とを特徴とする焼成原料付着防止用塗材。 ５ 高純度炭化珪素粉末が、純度90％以上のもの
   である請求項１〜４のいずれかに記載の焼成原料
   付着防止用塗材。 ６ 高純度炭化珪素粉末が、粒径５〜300μmのも
   のである請求項１〜５のいずれかに記載の焼成原
   料付着防止用塗材。 ７ 高純度炭化珪素粉末が、平均粒径40μmで、
   且つ粒径40μ以上のものが35％、粒径40μ未満の
   ものが65％の粒度分布をもつものである請求項１
   〜６のいずれかに記載の焼成原料付着防止用塗
   材。 ８ セメント等のクリンカー焼成設備における耐
   火材壁面へ焼成原料付着防止用塗装を施すに際
   し、前記壁面に請求項１〜７のいずれかに記載の
   焼成原料付着防止用塗材の表面塗膜層を形成する
   ことを特徴とする焼成原料付着防止方法。 ９ 前記壁面上に請求項１〜７のいずれかに記載
   の塗材で下地塗装膜を塗布形成し次いで結合材層
   を塗装した上に前記表面塗膜層を形成する請求項
   ８に記載の焼成原料付着防止方法。 １０ 下地塗装膜と結合材層とを複数層に重ねた
   のちに前記表面塗膜層を形成する請求項９に記載
   の焼成原料付着防止方法。 １１ 結合材層を、アルミナ、シリカ等の耐熱結
   合材粉の一種以上と、澱粉、珪酸アルミ、珪酸ソ
   ーダ等の展着物質粉の一種以上とを水に分散させ
   て糊状にした結合材塗材により形成する請求項８
   〜１０のいずれかに記載の焼成原料付着防止方
   法。