JPH08508002A - 極高温用石英成型品、およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 重量で９０％を超える成分がＳｉＯ₂からなり、組成成分の２０から５０重量％が粒径１から６ｍｍの石英、２０から４０重量％が粒径０．１から１ｍｍの石英、１５から３５重量％が１００％の粒子が粒径０．１ｍｍ未満の微粉砕石英、１から１０％がＢＥＴ法による比表面積が２０ｍ²を超える石英粉末、１から１０重量％がセメント、０．１から８重量％が燐酸化合物、特にポリ燐酸ナトリウムからなるコークス炉用補修用の溶融石英成型品。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 極高温用石英成型品、およびその製法 本発明は、重量で９０％を超える成分がＳｉＯ₂からなる極高温用溶融石英成 型品、特に、コークス炉補修用石英成型品に関し、さらに同石英成型品の製作方 法に関する。 前記タイプのコークス炉用耐火煉瓦は、独国公開出願第２９４７１８２号で良 く知られている。その耐火煉瓦は、主要成分がＳｉＯ₂および結合剤であり、成 形タイプの成形煉瓦に適しており、好ましくはコークス炉壁を一体で製作するの に適している。 前記タイプの成形品は、通常、極高温度用として用いられる。セラミック工業 において、その成形品は、たとえば、焼成炉用備品として、またガラス工業にお いては、その成形品は溶融ガラスが接触しない場所、たとえばカーテン煉瓦とし て用いられる。 コークス炉用として用いられる前記タイプの石英成型品の場合は、高温におけ る加圧下のクリープが出来るだけ小さいことが望ましい。実際の運転下において 、前記タイプの石英成型品で構築されたコークス炉の仕切り壁には、満載した装 荷用車両の重量など上方から圧力がかかる。さらに、成型品に温度変化があった 場合の安定性も、できるだけ高い必要がある。実際の運転下において、高温の仕 切り壁は、原料装荷の都度に冷えて 湿った石炭と新しく接触し、コークス排出の都度に冷えた空気によるショックを 受ける。さらに、成型品の摩耗は少なくなければならない。最後に、成型品をコ ークス炉に用いる場合は、熱の伝達が良くなければならない。すなわち、出来る だけ高熱伝導率でなければならない。 この観点から本発明がなされたものである。すなわち、本発明は上記の必要事 項を考慮して、前記タイプの溶融石英成型品を簡便かつ安価に製作可能とし、さ らに不定形ＳｉＯ₂含有率を、極力、大きくするようにする目的で開発したもの である。 上記目的は、組成成分の２０から５０重量％が粒径１から６ｍｍの石英、２０ から４０重量％が粒径０．１から１ｍｍの石英、１５から３５重量％が１００％ の粒子が粒径０．１ｍｍ未満の微粉砕石英、１から１０％がＢＥＴ法による比表 面積が２０ｍ²を超える石英粉末、１から１０重量％がセメント、０．１から８ 重量％が燐酸化合物、特にポリ燐酸ナトリウムからなることを特徴とする溶融石 英成型品によって達成される。 製造方法については、石英の４成分と、セメントと、燐酸化合物を最初に乾式 混合し、続いて乾式混合物の５−１０％、好ましくは７％に相当する混合水を加 え、均一になるまで数分間、好ましくは５分間混合した後、ペースト状になった 材料を成形型に充填する方法によって、上記目的は達成される。 燐酸化合物とセメントは、石英の４成分が含まれる耐火物マトリックスの結合 系を形成する。成型品中のＳｉＯ₂含有率を出来るだけ大きくするために、結合 剤の組成割合は、意図的に 低く押さえる。本発明による成型品用混合物は、いわゆる成形可能低セメントで ある。石英４成分の混合物は、一方では堅固であり、他方では適当に流動的であ る。強度は、粒径が１から６ｍｍの比較的大粒の石英によって得られる。粉末状 石英は高い分散性と球形を有し、潤滑剤と同様に、石英の各成分を特に良好に相 互混合せしめる。微粉砕石英と粒径０．１から１ｍｍの石英粒は、粗粒、すなわ ち、粒径が１から６ｍｍの石英粒の間隙を埋め、成型品中の石英粒間に、大きな 空間ではなく大部分が毛髪ほどの細管を生成させる。セメントと燐酸化合物、特 にポリ燐酸ナトリウムからなる結合系を選択し、成型品の成形型からの取り出し 、移動、およびモルタルの中間層を塗布しての仕切り壁の組立てに十分な強度を 成型品が有するように調整する。成型品を反応温度に上昇すると、焼結反応がす ぐに始まり、石英の各成分が結合し、もはやセメントと燐酸化合物の結合剤が、 実際上、必要でなくなる。 本発明の実施例によって製作した石英成型品は、１．７ｇ／ｍ³より大きな嵩 密度を有し、好ましくは、１．８ｇ／ｍ³より大きな嵩密度を有する。開気孔率 は、容積で１８％を越えず、好ましくは、容積で１４％を越えない。成形品は、 １１０℃から１５００℃の全温度範囲において、３０ＭＰａを越える優れた常温 圧縮強度を有する。１０００℃から１２００℃の温度範囲における圧縮強度は、 ６０ＭＰａ以上である。 加圧下のクリープ挙動も、また、コークス炉の仕切り壁とし て用いるのに好適である。温度１２００℃、荷重０．５ＭＰａにおいて、運転時 間５時間から２５時間の間において、クリープは測定できなかった。摩耗は、Ａ ＳＴＭ規格に適合する。 本発明による溶融石英の成形品は、純粋な溶融石英の品質を有する。しかしな がら、付加した結合系のために、その製造は経済的、かつ極めて迅速である。実 質的に、成形品は熱的に中性であり、したがって、実用上、熱膨張しない。特に 、１０００℃の領域では、その熱膨張は無視し得る。成形品の生産にあたって、 留意すべき点は不純物による汚染を最少にすることである。不純物は、耐火性品 質を低下させ、また、物理的性質にも影響する。セメントとしては、出来るだけ 高品質のセメント、特に、たとえばＡｌ₂Ｏ₃が８０重量％とＣａＯが２０重量％ からなるアルミン酸カルシウムを用いる。 本発明の成形品は、独国特許出願番号Ｐ４２４４５４７．７号による方法で製 造可能である。化学的には、本発明による成形品は、次のように特徴付けられる ： ＳｉＯ₂ ９２−９９．５ 重量％ Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１−８．０ 重量％ Ｆｅ₂Ｏ₃ 最高０．２ 重量％ Ｐ₂Ｏ₅ ０．０１−１．０ 重量％ ＣａＯ ０．１−２．０ 重量％ 本発明によれば、コークス炉用として好適な品質を有する溶融石英成型品を簡 便かつ安価に製作し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ (72)発明者 ゲレンツ，エドムント ドイツ連邦共和国 5110 アルスドルフ― ヘンゲン シラーシユトラーセ 55

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［請求項１］ 重量で９０％を超える成分がＳｉＯ₂からなる極高温用溶融 石英成型品であって、特に、コークス炉補修用石英成型品であり、組成成分の２ ０から５０重量％が粒径１から６ｍｍの石英、２０から４０重量％が粒径０．１ から１ｍｍの石英、１５から３５重量％が１００％の粒子が粒径０．１ｍｍ未満 の微粉砕石英、１から１０％がＢＥＴ法による比表面積が２０ｍ²を超える石英 粉末、１から１０重量％がセメント、０．１から８重量％が燐酸化合物、特にポ リ燐酸ナトリウムからなることを特徴とする極高温用溶融石英成型品。 ［請求項２］ 組成成分の２５から４５重量％が粒径１から６ｍｍの石英、 ２５から３０重量％が粒径０．１から１ｍｍの石英、２０から３０重量％が１０ ０％の粒子が粒径０．１ｍｍ未満の微粉砕石英、１から１０％がＢＥＴ法による 比表面積が２０ｍ²を超える石英粉末、１から８重量％がセメント、０．１から ５重量％が燐酸化合物、特にポリ燐酸ナトリウムからなることを特徴とする請求 項１記載の溶融石英成型品。 ［請求項３］ 組成成分の３０から４４重量％が粒径１から６ｍｍの石英、 ２８から３２重量％が粒径０．１から１ｍｍの石英、２２から３６重量％が１０ ０％の粒子が粒径０．１ｍｍ未満の微粉砕石英、３から６％がＢＥＴ法による比 表面積が２０ｍ²を超える石英粉末、２から６重量％がセメント、０．１から３ 重量％が燐酸化合物、特にポリ燐酸ナトリウムからな ることを特徴とする請求項１あるいは２記載の溶融石英成型品。 ［請求項４］ 乾燥密度が１．７ｇ／ｃｍ³を越え、好ましくは、１．８ｇ ／ｃｍ³を越えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の溶融 石英成型品。 ［請求項５］ 開気孔率が容積の１８％未満、特に容積の１４％未満である ことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の石英成型品。 ［請求項６］ 常温圧縮強度が温度範囲１１０℃から１５００℃において３ ０ＭＰａを越え、特に、温度範囲１０００℃から１２００℃において６０ＭＰａ よりも大きいことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の石英成型 品。 ［請求項７］ アルミン酸カルシウムをセメントとして用い、好ましくはＡ ｌ₂Ｏ₃を８０重量％とＣａＯを２０重量％含有するアルミン酸カルシウムをセメ ントとして用いることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の溶融 石英成型品。 ［請求項８］ 請求項１から７までのいずれかに記載の溶融石英成型品を製 作する方法において、石英の４成分と、セメントと、燐酸化合物を最初に乾式混 合し、続いて乾式混合物の５−１０％、好ましくは７％に相当する混合水を加え 、均一になるまで数分間、好ましくは５分間混合した後、ペースト状になった材 料を成形型に充填することを特徴とする溶融石英成型品の製作方法。 ［請求項９］ 成形型に振動充填することを特徴とする請求項８記載の方法 。 ［請求項１０］ 充填した成形型を４００℃で長時間、参考値ではあるが好 ましくは４００℃での保持時間が１２から２４時間、乾燥することを特徴とする 請求項８または９記載の方法。 ［請求項１１］ 充填した成形型を所期の温度まで上昇させるときは、水分 が放散するまで表面が閉じることのないようにゆっくりと昇温し、完成した成形 品の表面に細孔が存在することを特徴とする請求項１０記載の方法。