JPS605081A - 耐火ラミングセメントおよびその原料バツチ - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は耐火セメント、特にクロミアマグネシアスピネ
ル、粘土および燐酸塩を含む組成物の形のラミングセメ
ントに係る。

従来の技術と問題点 本発明者が本願の優先権主張日に知る従来技術の典型的
なものは下記の米国特許である。

第２５４３９５９号　Ｅａｓｔｌｎ　１９５１年３月６
日第３２７８３２０号　Ｎｅｅｌｙ他　１９６６年１０
月１１ＥＩ第３３９２０３７号　Ｎｅｅｌｙ他　１９６
咋７月９日第３４７０００４号　Ｂｅｇｌｅｙ他　１９
６４９月３０日第３５９４１９９号　Ｔｒｅｆ　ｆｎｅ
ｒ他　１９７１年７月２０日第３６３５７４０号　Ｄａ
ｖｉｅｓ他　１９７坪１月１８日第３８６８２６１号　
０ａｓｓｅｎｓ　Ｊｒ、他　１９７５年２月２５日米国
特許第２５４３９５９号は鉱石から生成したマグネシア
と較べると密度がかなシ低い海水マグネシアで作ったマ
グネシア含有セメントを開示している。このセメントは
海水からのＭｇＯとＭｇ０ｆ１．２および充填材と共に
三燐酸ナトリウムまたは例んば（ＮａＰＯ３）ｎを含み
、燐酸塩を添加するとセメントを水と混合して養生する
ときの収縮が最小化されるとされている。このセメント
に用いることが主張されている充填材は砂、「石灰岩」
の粉砕物、アスベストおよび酸化鉄である。

米国特許第３２７ａ３２０号はクロム鉄鉱、マグネシア
、結合剤、可塑剤、および酸化鉄の混合物からなる製鉄
炉の高温内張シを補修（パッチング）するための炉用セ
メントを開示している。クロム鉄鉱はマグネシア５〜２
０％と共にシリカ１〜２０％、アルミナ８〜２５チ、酸
化鉄１５〜２９％および酸化カルシウム０．１〜３チを
含むであろう。ベントナイトのような可塑粘土を１〜３
多用いることができる。バッチに含まれる酸化鉄の粒度
は１００メツシユ以下で、９０％が３２５メツシユスク
リーンを通過するものである。三燐酸ナトリウム結着相
（ボンド）を用いている。

実質的なマグネシア粒分を含むであろうクロム鉱を９５
チまでのマグネシアを含むペリクレース　−と混合する
。小百分率の三燐酸ナトリウムと共にベントナイトおよ
び酸化鉄をクロム鉱およびペリクレースと混合して乾燥
混合物を作成し、それを湿潤させて高温炉内張シにガン
でｔ］つ。

このセメントでは、クロム鉱とペリクレースが耐火組成
物の大部分をなし、製鉄炉の高温表面に適用した薄い’
Ａ−１／２’の内張り内でクロム鉱とマグネシアが反応
してモノリスのコーティングとなる。

米国特許第３，３９２，０３７号は優れた高温強度を有
するといわれる耐火成形体をモールディングするための
組成物を開示している。製品を作るための耐火粒はべり
クレース、クロム鉄鉱、またはこれらの混合物とバイン
ダーとして働く三燐酸ナトリウムを混合している。この
混合物を湿潤し、成形体にプレスし、焼成してレンガを
作成する。

このレンガは成形焼成レンガとしての高温強度が改良さ
れているが、ラミングセメント用原料バッチとしては示
唆されていない。

米国特許第３．４７ＱＯ０４号はクロミアマグネシア成
分からなる耐火物を結着する耐火セメントを開示してい
る。この目的のためにクロミアマグネシアスピネルと可
塑剤の混合物が作成され、それは珪酸ナトリウム、可塑
化用カオリン添加物および湿潤剤を含む。乾燥成分を水
と混合して所定の場所にとて塗シする〜と、水が珪酸塩
粒子と溶融クロミアマグネシアを結着すべき物品の表面
の気孔中に運んで結着強度を改良するといわれる。

米国特許第３５９４１９９号は予備反応したクロム鉱と
マグネシア例えばペリクレースを破砕し、２〜１０重量
％の顔料グレードの酸化クロム（ａｔ２Ｏ，）と混合し
たものについて記載している。

スルホン酸リグニンナトリウムのような水系バインダー
を添加し、得られる混合物をプレスして所望の成形体と
し、２８００〜３８０００Ｆで焼成する。この混合物は
セメントとして用いることが示唆されていない。

米国特許第３．６３５７’４０号も焼成する耐火成形体
を開示している。二重の焼成を行なってクロミアマグネ
シアレンガの高温強度を改良することが述べられている
。クロム鉱とマグネシアを破砕し、ボールクレーと共に
混合する。適当な液体を添加し、湿潤した混合物をレン
ガの形状にプレスする。生のレンガを先ず約２９００°
Ｆで焼成し、冷却してから３１５０°Ｆでもう一度焼成
する。最初の焼成中にボールクレー中のシリカが混合物
中の他の成分と反応して分布するので、後のよシ高温で
の焼成において従来起きていたように珪酸塩が液化する
ことがない仁述べられている。これらの配合物からはレ
ンガが作られるだけで、セメント混合物については検討
されていない。この発明は珪酸塩を封じ込めるための２
段階式焼成法に関する。

米国特許第３，８６８，２６１号はモルタルを加熱する
ときの収縮を調整するために混合物にクロミアを添加し
たクロミアマグネシアスピネルモルタルを開示している
。このモルタルではすべての低融点シリカ含有成分を除
去するために粘土あるいはその他の珪酸塩含有化合物を
用いていない。この開示混合物には３５メツシユおよび
それ以下でその５０％が３２５メツシユを通過する予備
反応クロミアマグネシア破砕物を含めることによって、
体積安定性を付与している（即ち、後でモルタルを焼成
する際の収縮全調整している）。平均粒径１．５μｍあ
るいはそれ以下の微粉砕状態の純粋な合成Ｏｒ２０Ｂを
１３％まで添加して更に収縮を調整している。臨界的な
微細粒径のスピネルおよび臨界的な量の純粋なＯｒ　２
０３の存在によって体積安定性がもたらされ、収縮が調
整されるといわれている。こて塗シあるいはラミングの
特性についての検討は全くなく、このモルタルの用途と
してはレンガを一体に神着することが記載されているだ
けである。

問題を解決するための手段および作用 本発明の耐火セメント製品の組成物の使用に固有な第１
の利点は耐スラグ性にある。この利点は容易な施工（１
ｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　）と現場でのスピネル結着相
生成に有用なこの製品の特性によって高められる。

このセメントは溶融破壊クロミアマグネシアスピネル粒
と、可塑性および結着のための粘土、微摩砕クロミア、
微摩砕仮焼マグネシア、および燐酸塩結着剤との混合物
からなる。摩砕し、粒度を調整した粒状物を公知の仕方
で入念に（均一に）混合し、所定の場所、例えば、点在
するボイラチューブの周シにラミングしてボイラの燃焼
室内の熱雰囲気中に存在する侵食性ガスおよびスラグ粒
子の有害な作用からチューブを防護するための準備をす
る。

本発明のラミングし、焼成したセメントは１６〜２１チ
の気孔率を有する。気孔は１５〜２０μｍの等価を直径
範囲を持つ不規則な形状の通路をなしている。ラミング
したセメントｔ−焼成することによってもたらされるク
ロミアマグネシアスピネルの結着は、その場所に反応し
た再結晶スビネルを生成して膨張し、気孔を封止して、
焼成したセメントにスラグやガスが入らないようにする
。

原料バッチ混合物は溶融破砕クロミアマグネシアスピネ
ル８０〜９０ωｔ％、カオリナイト粘土２〜６ωｔチ、
モンモリロナイト粘土１〜３ωｔ％（カオリナイト粘土
とモンモリロナイト粘土の混合物が望ましいが、いずれ
か一方をラミング混合物に供給してもよい）９微粉砕ク
ロミア６〜１０ω”％　＋微粉砕マグネシア１〜３ωｔ
％、およびヘキサメタ燐酸ナトリウム１〜３重量％を含
む。ヘキサメタ燐酸ナトリウムが好ましいが、他の気硬
性燐酸塩を用いてもよい。微細クロミアと微細マグネシ
アはクロミア対マグネシアの重量比がクロミア約３〜５
対マグネシア１で存在することが好ましい。

混合すべき粒状その他の物質は慣用の混合装置で混合す
ることによって乾燥状態で作成する。クロミアマグネシ
アスピネルは米国標準篩尺度の１０メツシユおよびそれ
以下の粒径を持つ粒子に粉砕する。可塑粘土はＦｌｏｒ
ｉｄａ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｋａｏｌｉｎのソースから選
び、モンモリロナイトは精製したベントナイトである。

クロミアは粒径１μｍの顔料グレード製品でアシ、マグ
ネシアは所定の場所でラミングした製品を焼成するとき
クロミアと反応してその場所で所望のスピネル（ＭｇＯ
−０ｒ２０８）　ｆ生成するように選んだ仮焼マグネシ
アで金る。ヘキサメタ燐酸が原料バッチ混合物を完了す
る。

溶融破砕クロミアマグネシアスピネルは純粋なスピネル
であることが好ましいが、クロミアに富んでいてもよい
。溶融クロミアマグネシアの高純度物はクロム鉄鉱を用
いる場合に通常伴なう不所望な量のＡｌ２Ｏ５ｅ　５ｉ
Ｏ２１ＦｅｚＯａ　’ｆｌ：回避する。カオリナイト粘
土およびモンモリロナイト粘土成分はラミングに必要な
可塑性を与えるように選択する。

クロミアマグネシアスピネルの最終的結着相はボイラを
燃焼してラミングしたセメントを加熱するときに生成す
る。顔料グレードのクロミア、仮焼マグネシア、および
粘土の成分は燃焼（焼成）が進むにつれて全体に分散し
て気孔を満たし、製品を封止する。ヘキサメタ燐酸ナト
リウムは製品をラミングして焼成するとき製品を保持す
る結着剤として働く。更にリン酸塩は高温におけるセラ
ミックの結着を高める。

実施例 下記の成分を含む本発明による耐火セメントの溶融破砕
クロミアマグネシアスピネル　１０〜４５（１０／４５
）　２３ ４５〜８０ （４５／８０）　２３ ８０以下　３５ 可塑カオリナイト　４ 精製モンモリロナイト　２ 顔料グレードクロミア　８ 微粉砕仮焼マグネシア　２ ヘキサメタ燐酸ナトリウム　３ ＊１０〜４５　（１０／４５　）および４５〜８０（４
５／８０）の表示は鉱物が＆１０のスクリーンを通過し
てＡ４５のスクリーンで集められること、お上び屋４５
のスフ＋）−：／ｌ−通過して届８０のスクリーンで集
められることをそれぞれ意味する。８０以下や表示は鉱
物が＆８０のスクリーンを通過可能である粒子からなシ
、得られる粒子が８０メツシユから極めて微細なものま
でであることを意味する。

これらの成分を乾式ブレンドした。粘土成分はコロイド
物質であシ、焼結して王たる結着相（ボンド）となシ、
据え付け（１ｎｓｔａｌｌｃｔｉｏｎ　）を助ける。顔
料グレードクロミアは平均粒径０．７μｍであシ、純度
約９７係の０ｒ２０３である。仮焼マグネシアは少なく
とも９８チ純度で、１、平均粒径約３０μｍを有する。

ヘキサメタ燐酸ナトリウムはテクニカルグレードであシ
、水分で溶解して粘着性可塑物を作シ出すとともに気硬
性になる。

湿潤にした混合物を保護すべきボイラチューブの周シに
２ミングする。この目的のために混合物は水で湿潤にし
てラミングに適したコンシスチンシーにし、所定の場所
に押し付ける。ラミングした製品がその場所で緩やかに
乾燥し終えた後、炉の温度を６００℃に高めてセメント
ラその場所で焼成する。この温度で顔料グレードクロミ
マと仮焼マグネシアが反応し、粘土成分および燐酸塩と
共に結合して小さい気孔径の永久的結着相を生成し、セ
メントを所定の場所に強固に保持し、そして侵食性スラ
グの買入に抵抗する。

焼成したセメントは嵩密度３．５　Ｍｇ／夕１弾性率９
００Ｐａ、破断係数、１００℃においてＩＩＭＰ（１６
０ｐｓｉ）、６００℃において８ＭＰａ（１２００ｐｓ
＋）を有するであろう。

１５５０℃で焼成した試験用バーの気孔率、熱膨張率、
および耐スラグ特性について調べて下記の結果を得た。

密　度　３．５　ＭＶｒｒｌ 気孔率　１９％ 平均気孔径　９．６μｍ 熱膨張率（１５００℃まで）９×１０−６／℃石炭スラ
グを用いて１５８０　ｃｃで行なったスラグ浸漬試験で
は次の組成のスラグであった。

８ｉ０□　５２．４ Ａｌ５Ｏ１２２，５ Ｔｉ０２１．１ Ｆｅ２０Ｂ　Ｓ、　２ ０ａＯ１０，６ Ｍｇ０　１．８ ＫｚＯＯ，５ Ｎａ２０　．１．９ ス２グ試験の結果、スラグが通過する溝が届。“の深さ
で形成されていることが示され、これはこの用途におけ
るすべての他の比較材料よシ優れている最良のクロミア
−マグネシアスピネルと較べても好ましいものである。

特許出願人 ノート／　カンパニー 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　古　賀　哲　次 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒を粘土、微
   細クロミア、微細仮焼マグネシアおよび燐酸塩バインダ
   の均一な混合物と共に加熱することによって焼成時に生
   成する結着相で結着された前記溶融破砕クロミアマグネ
   シアスピネル粒から本質的に成る耐火ラミングセメント
   。 ２、微細クロミア対微細マグネシアの比率が重量基準で
   約３〜５である特許請求の範囲第１項記載の耐火ラミン
   グセメント。 ３、前記溶融破砕クロミアマグネシウムスピネル粒が約
   ８０〜９０重量％の量で存在しかつ約１０メツシユ以下
   の粒径を有し、前記粘土がカオリナイトとモンモリロナ
   イトの混合物である特許請求の範囲第２項記載の耐火２
   ミングセメント。 ４、前記均一混合物が焼成されふ前にカオリナイト約２
   〜６重量％、精製モンモリロナイト約２〜６重量俤、微
   粉砕クロミア約６〜１０重量％。 微粉砕仮焼マグネシア約１〜３重量％、およびヘキサメ
   タ燐酸ナトリウム約１〜３重量％からなる特許請求の範
   囲第３項記載の耐火ラミングセメント。 ５、前記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒が約８
   ５重量％存在する特許請求の範囲第４項記載の耐火ラミ
   ングセメント。 ６、前記焼成生成物が３．５　Ｍｙ／ｄの密度を有する
   特許請求の範囲第５項記載の耐火ラミングセメント。 ７、　前記焼成生成物が約１６〜２１％の気孔率を有す
   る特許請求の範囲第６項記載の耐火ラミングセメント。 ８、気孔が１５〜２０マイクロメートルの同等な直径の
   不規則な形状の通路を成している特許請求の範囲第７項
   記載の耐火ラミングセメント。 ９、　カオリナイト、モンモリロナイト、微細クロミア
   、微細仮焼マグネシア、および燐酸塩バインダーを含み
   かつ微細マグネシア対微細仮焼マグネシアの重量比が約
   ３〜５であって焼成されて結着相になる混合物と、溶融
   破砕クロミアマグネシアスピネル粒とから本質的になる
   耐火ラミングセメント混合物原料バッチ。 １０、前記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒が約
   ８０〜９０重量％存在し、前記結着相混合物が約１０〜
   ２０重量％存在する特許請求の範囲第９項記載の原料バ
   ッチ。 １１、前記溶融破砕クロミアマグネシアスピネル粒が８
   ０〜９０重量多存在し、結着相になる前記混合物がカオ
   リナイト約２〜６１量係、精製モンモリロナイト約１〜
   ３重量％、微粉砕クロミア約６〜１０重量％、微粉砕仮
   焼マグネシア約１〜３重量％、およびヘキサメタ燐酸ナ
   トリウム約１〜３重ｉ％からなる特許請求の範囲第９項
   記載の原料バッチ。 １２、前記溶融破砕クロミアマグネシア粒が１０〜４５
   メツシユが約２３重量％、４５〜８０メツシユが約２３
   チそして８０メツシユ以下が約３５重量％の粒度分布を
   有し、かつ前記可塑性カオリナイト粘土が約４重量係、
   前記精製モンモリロナｂマ゛ イト約２重量％、前記顔料グレードクロミアが約８重量
   ％、前記仮焼マグネシアが約２重量％、前記へキサメタ
   燐酸ナトリウムが約３重量％存在する特許請求の範囲第
   ９項記載の原料バッチ。