JPH061675A

JPH061675A - 断熱耐火性焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH061675A
Application number: JP4202871A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kato; 肇加藤; Seiji Matsuzaki; 征治松▲崎▼; Yoshinori Nakano; 良則中野
Original assignee: OOMURA TAIKA KK; Omura Refractories Co Ltd
Current assignee: OOMURA TAIKA KK; Omura Refractories Co Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】耐火性原料に各種炭材焼却後の
気孔を形成させて成る、断熱耐火性焼結体の製造方法。【構成】易焼却炭として、各種炭材の微
粉の造粒物、及び、又は、細粒炭の賦活品を耐火材原料
に混入し常法により成型して、ロータリーキルン等の連
続窯炉にて焼成し、断熱耐火性焼結体とする。【効果】易焼却炭を用いることにより、
有効な気孔を有する断熱耐火性焼結体を仮焼成工程を別
に設けることなく、ロータリーキルン等の連続窯炉にて
製造する事を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種窯炉等に使用する
断熱煉瓦、断熱キャスタブル等に適する断熱耐火性焼結
体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の断熱耐火性焼結体の製造方法とし
ては、耐火粘土、カオリン、アルミナ等の耐火性物質に
もみ殻を混合し成型後、焼成する方法や、界面活性剤に
よりスラリーに気泡を導入する方法や、タールピッチ、
オイルコークス等を混合、成型、乾燥、仮焼後、本焼成
にて焼結してなるものがある。しかし、もみ殻を焼成し
た材料は主成分がシリカと炭素であるため、耐火材がシ
リカ以外の場合には、シリカに汚染され耐火性を低下さ
せる等の欠点がある。又、タールピッチ、オイルコーク
ス等を用いた方法によれば燃焼反応が遅いため炭素材を
完全に燃焼させ有効な気孔を得るためには長時間の仮焼
を行ったりする必要がある。その際に、仮焼温度は本焼
成温度より低温にて実施するため仮焼体の強度は弱く、
ロータリーキルン等の連続窯炉での本焼成時、又、これ
を最終製品に焼成されるまでの乾燥、移動等のその他の
操作の際に、成型体は、すり減り破損等を生じ、収率が
著しく低下したり、せっかく形成された気孔を減じたり
する。又、これを避けるため仮焼温度を高くしすぎる
と、仮焼体の表面のみが急速に焼結し内部の炭素質材料
の焼却除去ができなくなり、本焼成後も焼成体内部に炭
素質材料の残存する結果となり、耐火断熱材料とは程遠
い材料となったりして、好ましくない。又、仮焼、本焼
成の２段階の焼成を含む工程は複雑な操作を要し経済性
も低下する。スラリーへの気泡導入も成型体が極めて弱
くハンドリングに問題がある。他の方法には、トンネル
窯、シャトルキルン等でゆっくり焼成する方法により前
記欠点を避けることが可能である。しかし、焼成完了ま
でには数日間という長期に亘る焼成となり、効率が悪く
コスト高などの問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、耐
火性材に断熱効果に最も有効な多孔質体を形成させるこ
とにあり、しかも簡略な工程により品質が安定した良好
な断熱耐火性焼結体を連続的に生産することである。仮
焼工程を省き、１回の焼成にて気孔形成用の炭材を燃焼
除去し、引き続き焼結させるには炭材は微粉とし、空気
との反応を速やかにして燃焼除去させることが必要であ
る。しかしながら、この場合炭材の燃焼後の気孔が結果
として小さくなるため耐火性材の焼き締まりによって気
孔が減少あるいは消滅する。その結果焼結体内部に気孔
を存在せしめる目的を達成し得ず、残った気孔も微細過
ぎる場合には、気孔間の隔壁強度が弱く、耐火物の骨材
として破砕粒を得ようとする時に、不要粒度である微細
粒の発生量が際だって多くなる。一方、炭材の粒を粗く
するとロータリーキルン、流動焼成炉等の連続的、高効
率な焼成方法において、焼結体中に未燃焼の炭材が残
り、本来の目的を達成できないなどの問題点を有する。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明による断熱耐火
性焼結体は、密閉気孔を多く有する耐火性多孔質体であ
って、その製造工程は効率が良く、低コスト、高品質の
断熱耐火性焼結体の製造が可能となる。気孔形成には、
易焼却炭すなわち、微粉の炭材を造粒し（以下単に造粒
微粉炭という）、及び、又は、細粒の炭材で賦活したも
の（以下単に活性炭という）を、粒外径を調整して用い
る。このため１つには炭材の燃焼が速やかで、成型体の
表面部分より燃焼を開始し、炭材の消失跡が開気孔状態
である間に更に深部の炭材を短時間に燃焼させることが
可能となる。すなわち焼結が開始し、成型体が収縮を開
始する前に内部まで気孔が形成され、引き続き焼結体と
なるため１度の短時間の焼成により炭材が残らない多孔
質体を得ることを可能とする。このため、ロータリーキ
ルン等の窯炉での焼成が可能になる。又、１つには、易
焼却炭すなわち、造粒微粉炭及び、又は、活性炭の粒外
径を調整して用いるため焼成収縮によって消滅する気孔
が少なく有効な気孔が形成できる。これらの結果、簡略
な工程を以って品質が安定した良好な断熱耐火性焼結体
を連続的に生産することを可能とした。

【０００５】本発明において耐火性原料と易焼却炭の混
合は常法により、湿式混合、半乾式混練、乾式混合等の
方法で行なう。混練、混合に際し成型体の強度を保つた
めに、有機又は無機のバインダーを用いても良い。

【０００６】本発明における成型方法としては、常法に
より、鋳込み成型、プレス成型、押し出し成型、ペレタ
イザーによる造粒等のいずれの方法でも成型することが
でき、該成型品を乾燥若しくは乾燥なしで焼成すること
により、有効な気孔を多く有した多孔質で強度に優れた
断熱耐火性焼結体が得られる。

【０００７】本発明で使用する耐火性原料は、ハロイサ
イト等の粘土、アルミナ、シリカ等の単味原料若しく
は、２種類以上の原料が反応してムライト、スピネル等
の耐火性材料を生成する原料、又は、両者の混合物も用
いることができる。

【０００８】配合の割合としては耐火性原料を４０〜９
５重量％、易焼却炭を５〜６０重量％、より好ましくは
耐火性原料を６０〜９０重量％、易焼却炭を１０〜４０
重量％の割合が成型体の強度、易焼却炭の燃焼焼却時間
の点で好ましい。又、耐火性原料と易焼却炭を混練、混
合するに際し常法により、成型品の強度を保つためにカ
オリン等の粘土質原料では水、アルミナ等の成型強度が
低いものでは、水ガラス、シリカゾル、アルミナゾル、
デンプン、ＭＣ、ＣＭＣ、ＰＶＡ等の有機又は無機のバ
インダーを用いても良い。これらの材料は湿式混合、半
乾式混練、乾式混合等で混合、又は、混練し、鋳込み成
型、プレス成型、押し出し成型、ペレタイザーによる造
粒等により成型され、自然もしくは加熱乾燥もしくは乾
燥せずして、ロータリーキルン、流動焼成炉等の窯炉に
て１１００〜１９００℃の温度にて焼成され、断熱耐火
性焼結体が製造される。

【０００９】

【作用】本発明の断熱耐火性焼結体は、易焼却炭を材料
に混合、成型するため、短い焼成時間で易焼却炭の、燃
焼が完了し、成型体の焼結前に完全に易焼却性炭材が消
失し、気孔が形成される。更に、焼成収縮に伴う気孔の
消失を避けるために粒外径を調整した易焼却炭を用いる
ためコントロールされた径の気孔が確実に形成され、断
熱性に優れた多孔質な断熱耐火性焼結体が得られる。

【００１０】

【実験例】以下、本発明を実験例により詳しく説明す
る。

【００１１】

【実験例１】仮焼アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３９９．６％、
Ｎａ_２Ｏ０．３５％、ＳｉＯ_２０．０２％、Ｆｅ_２Ｏ
_３０．０２％、日本軽金属（株）製商品名Ａ−１
１）を７９．５重量％と有機バインダー（信越化学工業
（株）製メチルセルローズ）を０．５重量％をアルミ
ナポットミルにて、比表面積、プレーン８０５０ｃｍ^２
／ｇに粉砕し、活性炭として、市販活性炭（クラレ社
（株）製商品名クラレコール）の比表面積（Ｂ．
Ｅ．Ｔ法）１１００〜１７８０ｍ^２／ｇ有するものを１
〜０．５ｍｍ、０．５〜０．３ｍｍ、０．３〜０．１５
ｍｍ、０．１５〜０．１０６ｍｍ、０．１０６〜０．０
０５ｍｍ、０．００５ｍｍ以下に調整したもの各々を２
０重量％、水を１０重量％添加、ホバートミキサーにて
混合し２０ｍｍ×２５φにプレス成型、１２０℃で乾燥
後、ガス炉（容積１８００ｃｍ^３アセチレン−酸素式）
にて１９００℃までの昇温に１２０分間、１９００℃で
１０分間保持の焼成を行なった。このときのに得られた
断熱耐火性焼結体の見掛気孔率、嵩比重、見掛比重（Ｊ
ＩＳ法）、残炭量（断熱耐火性焼結体を０．０４５ｍｍ
の篩を全通するように微粉砕し、ルツボにて１０００℃
で３０分間強熱し、恒量になった後の減量を重量％にて
表す。）を第１表に示す。

【００１２】

【実験例２】カオリン粘土（ＳｉＯ_２４６．３％、Ａ
ｌ_２Ｏ_３３６．１％、Ｆｅ_２Ｏ_３２．１％、耐火度
ＳＫ３６）を８０重量％に対し、炭材として、紙の炭化
微粉造粒物、比表面積２０ｍ^２／ｇ（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）、
粒外径０．５〜０．１５ｍｍ。木屑の炭化微粉造粒物、
比表面積４ｍ^２／ｇ（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）、粒外径０．５〜
０．１５ｍｍ。オイルコークス微粉造粒物、比表面積５
ｍ^２／ｇ（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）、粒外径０．５〜０．１５ｍ
ｍ。オイルコークス微粉造粒物、比表面積８ｍ^２／ｇ
（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）、粒外径０．５〜０．１５ｍｍの４種
各々を２０重量％、水を３０重量％添加、ホバートミキ
サーにて混合し、２０ｍｍ×２５φにプレス成型、１２
０℃で乾燥後、ガス炉（容積１８００ｃｍ^３アセチレ
ン−酸素式）にて１４２０℃まで１２０分間、１４２０
℃で１０分間の焼成を行なった。このときに得られた断
熱耐火性焼結体の見掛気孔率、嵩比重、見掛比重、残炭
量を参考として炭材無添加品の性質とともに第２表に示
す。

【００１３】

【第１表】

【００１４】

【第２表】

【００１５】第１表、２表、の結果より、耐火性材料８
０重量％に易焼却炭の２０重量％を粒外径の１〜０．５
ｍｍ、０．５〜０．３ｍｍ、０．３〜０．１５ｍｍ、
０．１５〜０．１０６ｍｍ、０．１０６〜０．００５ｍ
ｍ、０．００５ｍｍ以下の６種類の粒外径に調整し各々
を混合、成型、乾燥、焼成、冷却したものでは実験例１
のＮｏ．２、Ｎｏ．３すなわち、粒外径を０．５〜０．
３ｍｍと０．３〜０．１５ｍｍに調整したものは、気孔
率が大きく嵩比重が低く、残炭量が少ない。又、実験例
１のＮｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６すなわち、０．１５
〜０．１０６ｍｍ、０．１０６〜０．００５ｍｍ、０．
００５ｍｍ以下に調整したものは、実験例１のＮｏ．
２、Ｎｏ．３に比較して気孔率が小さく嵩比重が大き
く、残炭量がやや多い。このことは、気孔形成に易焼却
炭を粒外径を調整したものを用いることによって、１つ
には易焼却炭の、燃焼が粒外径調整品の０．５〜０．３
ｍｍと０．３〜０．１５ｍｍの２種類が実験例１のＮ
ｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６の粒外径調整品よりも燃焼
が速やかであるため成型体の表面部分より燃焼を開始
し、易焼却炭の、消失跡が開気孔である間に、すなわち
全体の燃焼が開始し焼成体が収縮を開始する前に気孔が
形成される為に多孔質体と成すことを可能とし又、１つ
には、易焼却炭の、粒外径を調整して用いるため焼結に
よって消失する気孔が少ないために有効な気孔が形成で
きる。このことは、実験例１のＮｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎ
ｏ．６の粒外径０．１５〜０．１０６ｍｍ、０．１０６
〜０．００５ｍｍ、０．００５ｍｍ以下に従って生成し
た気孔の消失が顕著となる。実験例１のＮｏ．１は、気
孔の大きい部分が目立ち、見掛気孔率において、やや低
いものとなる。

【００１６】耐火性材料８０重量％に比表面積の異なる
易焼却炭、２０重量％を混合、成型、乾燥、焼成、冷却
したものでは実験例２のＮｏ．６すなわち、比表面積２
０ｍ^２／ｇのものでは、気孔率は大きく残炭量も少な
く、嵩比重も適切であるが、実験例２のＮｏ．７比表面
積４ｍ^２／ｇ、実験例２のＮｏ．８比表面積５ｍ^２／
ｇ、実験例２のＮｏ．９比表面積８ｍ^２／ｇでは、気孔
率は小さく残炭量も多い。このことは、比表面積が２０
ｍ^２／ｇに満たないものは、炭材の消失速度に較べ、成
型体の表面の焼結が速く、成型体の内部に未燃の炭材が
残り、残炭量が多くなる。又、気孔形成に用いる易焼却
炭の比表面積により、各々の炭の粒外径と焼却時間の関
係が異なる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例により更に詳しく説明
する。

【００１８】

【実施例１】カオリン粘土（ＳｉＯ_２４６．３％、Ａ
ｌ_２Ｏ_３３６．１％、Ｆｅ_２Ｏ_３２．１％、耐火度
ＳＫ３６）を９０重量％と活性炭として、市販活性炭
（クラレ社（株）製商品名クラレコール）の比表面
積（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）１１００〜１７８０ｍ^２／ｇ、粒外
径０．３〜０．１５ｍｍを１０重量％に水を３０重量％
添加、ホバートミキサーにて混合する。そして、この材
料をペレタイザーにて２０φの転動造粒成型し、１２０
℃の温度にて乾燥し、ロータリーキルン（内径５００φ
長さ９ｍ）にて焼点温度１４２０℃で投入から排出ま
で５０分にて焼成、クーラーにて冷却を行なった。この
ときに得られた断熱耐火性焼結体の見掛気孔率、嵩比
重、見掛比重、残炭量を第３表に示す。

【００１９】

【実施例２】カオリン粘土（ＳｉＯ_２４６．３％、Ａ
ｌ_２Ｏ_３３６．１％、Ｆｅ_２Ｏ_３２．１％、耐火度
ＳＫ３６）を８０重量％と造粒微粉炭として、木屑の炭
化微粉造粒物の比表面積１６２ｍ^２／ｇ（Ｂ．Ｅ．Ｔ
法）を０．３〜０．１５ｍｍに調整したものを２０重量
％に水を３０重量％添加、ホバートミキサーにて混合し
押し出し成型機にて２０ｍｍ×２５φの長柱状に成型
し、自然乾燥後、ロータリーキルン（内径５００φ 長
さ９ｍ）にて焼点温度１４２０℃で投入から排出まで５
０分にて焼成、クーラーにて冷却を行なった。このとき
に得られた断熱耐火性焼結体の見掛気孔率、嵩比重、見
掛比重、残炭量を第３表に示す。

【００２０】

【実施例３】仮焼アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３９９．６％、
Ｎａ_２Ｏ０．３５％、ＳｉＯ_２０．０２％、Ｆｅ_２Ｏ
_３０．０２％、日本軽金属（株）製商品名Ａ−１
１）を４９．５重量％と有機バインダー（第一工業製薬
（株）製カルボキシルメチルセルローズ）を０．５重
量％をチューブミルにて（比表面積、プレーン６９８０
ｃｍ^２／ｇ）粉砕したものと、活性炭として、市販活性
炭（クラレ社（株）製商品名クラレコール）の比表
面積（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）１１００〜１７８０ｍ^２／ｇの粒
外径を０．５〜０．１５ｍｍに調整したものを５０重量
％、水を１０重量％添加、ホバートミキサーにて混合し
２０×３４×３０ｍｍにプレス成型、自然乾燥後、ロー
タリーキルン（内径５００φ 長さ９ｍ）にて焼点温度
１９００℃で投入から排出まで１００分にて焼成、クー
ラーにて冷却を行なった。このときに得られた断熱耐火
性焼結体の見掛気孔率、嵩比重、見掛比重、残炭量を第
３表に示す。

【００２１】

【第３表】

【００２２】

【発明の効果】本発明による断熱耐火性焼結体は、気孔
形成に易焼却炭すなわち、造粒微粉炭及び、又は、活性
炭の比表面積が２０ｍ^２／ｇ（Ｂ．Ｅ．Ｔ法）以上あり
粒外径を０．００５ｍｍ以上に調整した炭材を用いるこ
とによって、１つには易焼却炭の燃焼が速やかであるた
め成型体の表面部分より燃焼を開始し、易焼却炭の消失
跡が開気孔である間に全体の炭材が燃焼を終えるため、
すなわち全体の燃焼が開始し成型体が収縮を開始する前
に気孔が形成される為に多孔質体と成すことを可能とす
る。又、１つには、易焼却炭の粒外径を耐火性材の収縮
量に応じたものとすることにより、断熱性に最も有効な
気孔径、気孔量が設定可能であり消失する気孔を少なく
し、有効な気孔が形成でき、所要の焼結体強度をもつも
のを、短時間に焼成が可能なためにロータリーキルン等
の窯炉により、簡略な工程により品質が安定した良好な
断熱耐火性焼結体を連続的に生産することを可能とし
た。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性原料に易焼却炭を混合し、焼
結させてなる断熱耐火性焼結体の製造方法。