JPH0769714A - カルシア質クリンカー - Google Patents
カルシア質クリンカーInfo
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＭｇＯとＣａＯとから成る固溶体を冷却する
際にＣａＯの粒界にＭｇＯを析出させることにより、Ｃ
ａＯの水和性を改良した、塩基性耐火物原料用のカルシ
ア質クリンカー。 【構成】 ＣａＯを主成分とする焼結クリンカーであ
り、ＭｇＯを２重量％以上２０重量％未満を含み、且つ
ＭｇＯがＣａＯの粒界に析出して存在し、その他の成分
の合量が１重量％以下であることを特徴とするカルシア
質クリンカー。
際にＣａＯの粒界にＭｇＯを析出させることにより、Ｃ
ａＯの水和性を改良した、塩基性耐火物原料用のカルシ
ア質クリンカー。 【構成】 ＣａＯを主成分とする焼結クリンカーであ
り、ＭｇＯを２重量％以上２０重量％未満を含み、且つ
ＭｇＯがＣａＯの粒界に析出して存在し、その他の成分
の合量が１重量％以下であることを特徴とするカルシア
質クリンカー。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塩基性耐火物に適する
原料としてのカルシア質クリンカーに関する。
原料としてのカルシア質クリンカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣａＯは２５８０℃の高融点を有する塩
基性材料であり、酸素解離圧が低いなどの特徴によって
金属精錬用耐火物などの用途に優れている。しかし、Ｃ
ａＯは水和性が大きく、長期保存や取り扱いが難しいと
いう問題を有していて、これを抑制するために多くの研
究と発明がなされているが、なお今日において水和に起
因する膨張などの原因によって耐火物としての利用範囲
を著しく制限されている。
基性材料であり、酸素解離圧が低いなどの特徴によって
金属精錬用耐火物などの用途に優れている。しかし、Ｃ
ａＯは水和性が大きく、長期保存や取り扱いが難しいと
いう問題を有していて、これを抑制するために多くの研
究と発明がなされているが、なお今日において水和に起
因する膨張などの原因によって耐火物としての利用範囲
を著しく制限されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はＣａＯ−Ｍｇ
Ｏの２成分系の関係を利用し、耐水和性に優れたカルシ
ア質クリンカーを得ることを目的としている。
Ｏの２成分系の関係を利用し、耐水和性に優れたカルシ
ア質クリンカーを得ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のカルシア質クリ
ンカーは、ＣａＯの水和性を改善する上で、従来技術で
可能な、かさ密度が３．２以上であることを満たした焼
結体をベースにして、原料粉末の成形体を焼成し、冷却
する過程において、ＣａＯ中へのＭｇＯの固溶および離
溶する現象を利用し、ＣａＯの粒界をＭｇＯで包むこと
によって、ＣａＯの水和を抑制することによって得られ
る。
ンカーは、ＣａＯの水和性を改善する上で、従来技術で
可能な、かさ密度が３．２以上であることを満たした焼
結体をベースにして、原料粉末の成形体を焼成し、冷却
する過程において、ＣａＯ中へのＭｇＯの固溶および離
溶する現象を利用し、ＣａＯの粒界をＭｇＯで包むこと
によって、ＣａＯの水和を抑制することによって得られ
る。
【０００５】即ち、本発明のカルシア質クリンカーは、
ＣａＯを主成分とする焼結クリンカーであり、ＭｇＯを
２重量％以上２０重量％未満を含み、且つＭｇＯがＣａ
Ｏの粒界に析出して存在し、その他の成分の合量が１重
量％以下であることを特徴とするものである。
ＣａＯを主成分とする焼結クリンカーであり、ＭｇＯを
２重量％以上２０重量％未満を含み、且つＭｇＯがＣａ
Ｏの粒界に析出して存在し、その他の成分の合量が１重
量％以下であることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】ＣａＯとＭｇＯは図１に示す関係を持ち、Ｃａ
Ｏ中にＭｇＯは部分固溶する。ＣａＯ中への固溶量は２
３７０℃で最大であり、温度の低下と共に減少する。仮
にＭｇＯを均一に１５重量％含むＣａＯを２３００℃ま
で加熱し、ＭｇＯを完全に固溶させた後に、冷却すれば
ＣａＯ固溶体の粒界にはＭｇＯ固溶体が析出し、析出物
はＣａＯ固溶体を包み込む形を作ってＣａＯを水和から
保護することになる。かかる原理は公知の状態図を通じ
て明らかであるが、これを工業目的に正確に適用して、
水和防止のための成果を得た例はない。
Ｏ中にＭｇＯは部分固溶する。ＣａＯ中への固溶量は２
３７０℃で最大であり、温度の低下と共に減少する。仮
にＭｇＯを均一に１５重量％含むＣａＯを２３００℃ま
で加熱し、ＭｇＯを完全に固溶させた後に、冷却すれば
ＣａＯ固溶体の粒界にはＭｇＯ固溶体が析出し、析出物
はＣａＯ固溶体を包み込む形を作ってＣａＯを水和から
保護することになる。かかる原理は公知の状態図を通じ
て明らかであるが、これを工業目的に正確に適用して、
水和防止のための成果を得た例はない。
【０００７】本発明は、ＣａＯ中に固溶し得る適正な量
のＭｇＯを均一に分布させ、且つＭｇＯを完全に固溶さ
せる目的に適合した温度条件を確実に与え、更に難溶析
出させるための冷却過程を制御することに注目し、実施
するものである。
のＭｇＯを均一に分布させ、且つＭｇＯを完全に固溶さ
せる目的に適合した温度条件を確実に与え、更に難溶析
出させるための冷却過程を制御することに注目し、実施
するものである。
【０００８】なお、ＭｇＯも水和性を有するが、高温で
焼成されたＭｇＯは工業目的に利用するのに十分な水和
抵抗性を持ち、それ故に、現在耐火物用に多く利用され
ている。本発明の難溶析出したＭｇＯ固溶体もＣａＯ固
溶体の水和を抑制する目的に機能する。
焼成されたＭｇＯは工業目的に利用するのに十分な水和
抵抗性を持ち、それ故に、現在耐火物用に多く利用され
ている。本発明の難溶析出したＭｇＯ固溶体もＣａＯ固
溶体の水和を抑制する目的に機能する。
【０００９】粒界物質によってＣａＯの水和を抑制する
考え方に立つ場合、焼結法は熔融法に比べて著しく粒界
が多いので、本発明の目的に対しては焼結法が妥当であ
る。したがって、本発明は焼結法による。
考え方に立つ場合、焼結法は熔融法に比べて著しく粒界
が多いので、本発明の目的に対しては焼結法が妥当であ
る。したがって、本発明は焼結法による。
【００１０】現在工業用に供されるマグネシアクリナカ
ーの焼成設備では最高２４００℃もの高温が得られてい
る。したがって、現有する工業設備上の能力はＣａＯへ
のＭｇＯの固溶を最大量１８重量％まで行うことが可能
である。固溶限界を越えるＭｇＯは加熱時にＭｇＯ中に
部分固溶するＣａＯが冷却時に難溶してＣａＯ固溶体を
析出する。その結果、粒界にあるＣａＯが水和進行させ
る核となり、好ましくなく、工業目的に使用するにあた
り許容する固溶限界を越えるＭｇＯの量は約２重量％で
ある。したがって、本発明のＭｇＯ量の上限は２０重量
％に規制する。また、ＣａＯより析出するＭｇＯ固溶体
がＣａＯを保護するにたるＭｇＯの下限の量は２重量％
であり、本発明のＭｇＯ量の下限は２重量％である。
ーの焼成設備では最高２４００℃もの高温が得られてい
る。したがって、現有する工業設備上の能力はＣａＯへ
のＭｇＯの固溶を最大量１８重量％まで行うことが可能
である。固溶限界を越えるＭｇＯは加熱時にＭｇＯ中に
部分固溶するＣａＯが冷却時に難溶してＣａＯ固溶体を
析出する。その結果、粒界にあるＣａＯが水和進行させ
る核となり、好ましくなく、工業目的に使用するにあた
り許容する固溶限界を越えるＭｇＯの量は約２重量％で
ある。したがって、本発明のＭｇＯ量の上限は２０重量
％に規制する。また、ＣａＯより析出するＭｇＯ固溶体
がＣａＯを保護するにたるＭｇＯの下限の量は２重量％
であり、本発明のＭｇＯ量の下限は２重量％である。
【００１１】本発明においてＣａＯとＭｇＯを除くその
他の成分は本質的に不要である。また、耐火性に優れた
クリンカーを得る目的においても、その他の成分は少な
いことが好ましい。一方でカルシア質クリンカーを得る
ための出発原料が不純物として、その他の成分を含むこ
とは避け得ない。また、出発原料の粉砕等の過程でも混
入する、その他の成分も完全には避け得ない。本発明は
更に、以下に記述するかさ密度が３．２以上のカルシア
質クリンカーを円滑に得るための条件としてＣａＯとＭ
ｇＯを除くその他の成分の合量を１重量％以下に制限し
て、その他の成分を規制している。
他の成分は本質的に不要である。また、耐火性に優れた
クリンカーを得る目的においても、その他の成分は少な
いことが好ましい。一方でカルシア質クリンカーを得る
ための出発原料が不純物として、その他の成分を含むこ
とは避け得ない。また、出発原料の粉砕等の過程でも混
入する、その他の成分も完全には避け得ない。本発明は
更に、以下に記述するかさ密度が３．２以上のカルシア
質クリンカーを円滑に得るための条件としてＣａＯとＭ
ｇＯを除くその他の成分の合量を１重量％以下に制限し
て、その他の成分を規制している。
【００１２】ＣａＯの水和は焼結体の密度と相関関係を
持つことは周知であるが、本発明においても、かさ密度
が３．２以下の場合には、本発明に基づくＭｇＯの働き
によっても水和速度がなお大きい。したがって、本発明
は、かさ密度が３．２以上の焼結体に制限される。Ｃａ
Ｏ焼結体の密度は出発原料の粒度、不純物、焼結条件な
どと相関関係を持つが、不純物は比較的低い温度域から
液相を生成して焼結を容易にする一方、気孔を焼結体内
部に封じ込めて密度の上昇を疎外する。このために本発
明においては、ＣａＯとＭｇＯとを除くその他の合量は
１重量％以下であることが必要である。
持つことは周知であるが、本発明においても、かさ密度
が３．２以下の場合には、本発明に基づくＭｇＯの働き
によっても水和速度がなお大きい。したがって、本発明
は、かさ密度が３．２以上の焼結体に制限される。Ｃａ
Ｏ焼結体の密度は出発原料の粒度、不純物、焼結条件な
どと相関関係を持つが、不純物は比較的低い温度域から
液相を生成して焼結を容易にする一方、気孔を焼結体内
部に封じ込めて密度の上昇を疎外する。このために本発
明においては、ＣａＯとＭｇＯとを除くその他の合量は
１重量％以下であることが必要である。
【００１３】本発明ではＭｇＯをＣａＯ中に均一に分散
させて、焼成時にＣａＯ中に完全に固容させる必要から
出発原料はできるだけ微粉末であることが求められ、研
究の範囲では６００メツシュ以下の粒度であることが必
要であった。この条件は焼結体のかさ密度を３．２以上
とするのに有効である。
させて、焼成時にＣａＯ中に完全に固容させる必要から
出発原料はできるだけ微粉末であることが求められ、研
究の範囲では６００メツシュ以下の粒度であることが必
要であった。この条件は焼結体のかさ密度を３．２以上
とするのに有効である。
【００１４】本発明に適用する出発原料は、石灰石、合
成炭酸カルシウム、ドロマイト、マグネサイト、水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウムなどの単体或いはその
組み合わせによって構成する。単体とは本発明に適合す
る量のＭｇＯを含む石灰石が該当するが、この物にあっ
ても微視的には不均一な化学組成と単結晶粒度の集合体
であるので、微粉末として均一化した上で、目的に供す
ることが必要である。
成炭酸カルシウム、ドロマイト、マグネサイト、水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウムなどの単体或いはその
組み合わせによって構成する。単体とは本発明に適合す
る量のＭｇＯを含む石灰石が該当するが、この物にあっ
ても微視的には不均一な化学組成と単結晶粒度の集合体
であるので、微粉末として均一化した上で、目的に供す
ることが必要である。
【００１５】次に、本発明をその実施例に基づいて説明
する。
する。
【００１６】
【実施例】下記の表１に示される１９種類の焼結体を作
成して、その焼結体の対比評価をその表に示した。評価
材料は各種の出発原料の組み合わせであり、それぞれの
化学成分を調製し、粉体の粒度を調整して均一に混合し
た上で、５００Ｋｇｆ／ｃｍ2の成形圧力で２０Φｍｍ
×１０ｍｍの形状に成形した。これを各種の温度条件下
で加熱して得られた焼結体について、そのかさ密度と水
和性について評価した。
成して、その焼結体の対比評価をその表に示した。評価
材料は各種の出発原料の組み合わせであり、それぞれの
化学成分を調製し、粉体の粒度を調整して均一に混合し
た上で、５００Ｋｇｆ／ｃｍ2の成形圧力で２０Φｍｍ
×１０ｍｍの形状に成形した。これを各種の温度条件下
で加熱して得られた焼結体について、そのかさ密度と水
和性について評価した。
【００１７】水和性は３０℃飽和水蒸気中（湿度９５％
以上）に４−１ｍｍΦに破砕した焼結体を放置して３０
日後の重量増加率をもって評価した。そして工業的に使
用しうるための耐用期間を３０日とみなし、相当に過酷
と想定される湿度と温度である上記条件下で１％以下の
重量増加率であるものを工業的に価値あるものと評価し
た。またＣａＯ粒界へのＭｇＯの難溶析出は２相の関係
から必然であるが、その析出を、武走査型電子顕微鏡を
使用してＭｇＯの分布状態から確認した。
以上）に４−１ｍｍΦに破砕した焼結体を放置して３０
日後の重量増加率をもって評価した。そして工業的に使
用しうるための耐用期間を３０日とみなし、相当に過酷
と想定される湿度と温度である上記条件下で１％以下の
重量増加率であるものを工業的に価値あるものと評価し
た。またＣａＯ粒界へのＭｇＯの難溶析出は２相の関係
から必然であるが、その析出を、武走査型電子顕微鏡を
使用してＭｇＯの分布状態から確認した。
【００１８】以上の実施例においてＮｏ．５−１２及び
Ｎｏ．１５とＮｏ．１９は、本発明のカルシア質クリン
カーの条件に適合し、且つその重量増加率は１％以下で
ある。その他は、いずれかの条件において本発明のカル
シア質クリンカーの条件の範囲外にあって、その重量増
加率が大きい値を示す。なお、本発明は上記の実施例に
限定されるものではない。
Ｎｏ．１５とＮｏ．１９は、本発明のカルシア質クリン
カーの条件に適合し、且つその重量増加率は１％以下で
ある。その他は、いずれかの条件において本発明のカル
シア質クリンカーの条件の範囲外にあって、その重量増
加率が大きい値を示す。なお、本発明は上記の実施例に
限定されるものではない。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上のようにして構成される本発明のカ
ルシア質クリンカーは、 （１） 共に塩基性酸化物であるＣａＯとＭｇＯの組み
合わせであることにより、低い温度で液相を生成せず、
高い耐火性を持ち、耐火物原料として高い機能を維持し
つつ、優れた水和抵抗性を持つ。
ルシア質クリンカーは、 （１） 共に塩基性酸化物であるＣａＯとＭｇＯの組み
合わせであることにより、低い温度で液相を生成せず、
高い耐火性を持ち、耐火物原料として高い機能を維持し
つつ、優れた水和抵抗性を持つ。
【００２１】（２） 出発原料は、国内に高純度で豊富
に産出する石灰石をベースにすることができ、安価で高
品位な耐火物原料として活用できる。
に産出する石灰石をベースにすることができ、安価で高
品位な耐火物原料として活用できる。
【００２２】（３） 従来の主要塩基性原料であるマグ
ネシアクリンカーは海水から水酸化マグネシウムを回収
するのにＭｇＯ１トンに対してＣａＯ約２トンが必要で
あり、資源の有効活用と炭酸ガスの排出量の削減に有効
である。
ネシアクリンカーは海水から水酸化マグネシウムを回収
するのにＭｇＯ１トンに対してＣａＯ約２トンが必要で
あり、資源の有効活用と炭酸ガスの排出量の削減に有効
である。
【００２３】以上により、本発明のカルシア質クリンカ
ーは耐火物原料として、工業的価値を高く評価すること
ができる。
ーは耐火物原料として、工業的価値を高く評価すること
ができる。
【図１】 ＣａＯとＭｇＯの２成分からなる部分固溶関
係を示す状態図である。
係を示す状態図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 新一 山口県宇部市大字小串1985番地 宇部化学 工業株式会社内 (72)発明者 伊藤 信吾 岐阜県大垣市赤坂町大久保4278番地の１ 矢橋工業株式会社内 (72)発明者 後藤 義己 岐阜県大垣市赤坂町大久保4278番地の１ 矢橋工業株式会社内 (72)発明者 太田 滋俊 愛知県半田市亀崎北浦町１丁目46番地 美 濃窯業株式会社内 (72)発明者 本多 徹 愛知県半田市亀崎北浦町１丁目46番地 美 濃窯業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ＣａＯを主成分とする焼結クリンカーで
あり、ＭｇＯを２重量％以上２０重量％未満を含み、且
つＭｇＯがＣａＯの粒界に析出して存在し、その他の成
分の合量が１重量％以下であることを特徴とするカルシ
ア質クリンカー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21587593A JP3335723B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | カルシア質クリンカー |
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|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-08-31 JP JP21587593A patent/JP3335723B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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