JPS6126552A - セメント原料付着防止耐火材 - 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〉 本発明はセメント製造プラントのサスペンションプレヒ
ーターの内張りに用いられる耐火材に関するものである
。

〈従来の技術〉 レメント製造プラントには、ハウジング、サイク１」ン
、ダクト、助燃炉（仮焼炉）等によって構成されるサス
ペンションプレヒータ一部があり、このサスペンション
プレヒータ一部には、従来から、高アルミナ質レンガ、
シャモツト質レンガ、高アルミナ電鋳レンガ、炭化珪素
質レンガ、スピネル質レンガ、マグクロ質レンガ。

高アルミナ質キャスタブル耐火物、シャモット質キャス
タブル耐火物、炭化珪素質キャスタブル耐火物、シャモ
ツト質プラスチック耐火物といった内張耐火材が使用さ
れてきた。

ところが上記した何れの内張耐火材の場合でも、セメン
ト原料がその耐火材表面に付着枠、遂には例えばサイク
ロン等の閉塞事故をひき起す迄になった。このような問
題に対し、従来は有効適切な解決手段が何もなかったた
め、作業員がバール等を用いて突き落し１＝す、或いは
高圧水を噴射して剥落させるといった、多人数の手によ
る苛酷な作業に頼るよりはかなく、このため生産性は低
下し、長期間にわたる安定操業を阻害されていた。

セメント原料の内張耐火材への付着の原因については充
分究明されているとはいえないが、一般には、塩化アル
カリ、硫酸アルカリ、弗化カルシウム、アルカリ金属、
アルカリ土類金属のｉｍ複塩（２Ｃａ　Ｓ　Ｏ，−Ｋ２
Ｓ　０４＞　、珪酸カルシウム、アルミン酸カルシウム
、鉄を含む化合物群、スパーライト（２ＣａＯ−８ｉｏ
２・ＣａＣ０ｊ）、スパーライトの硫酸塩（２（２Ｃａ
　０−８ｉ　Ｏ，）　Ｃａ　８０４）等の生成とその組
合せにＪ：って、低共融点を有する低温溶融性ガラスを
生成すること、この場合、特にアルカリ金属やアルカリ
土類金属の塩の影響は大きく、例えば硫酸カルシウムと
ｍｓカリウムと塩化カリウムが作る最も低い共融点温度
は６５０℃といわれていること、そして生成したガラス
質物質の示す流動性、粘着性が内張耐火材の表面を濡ら
し、その濡れはセメント原料を内張耐火材表面に結びつ
ける働きをなし、こうしてセメント原料付着現象が発生
するものと考えられている。

したがって、内張耐火材自身を緻密な組織にすることで
稼動面の平滑性を向上させ、セメント原料中及びセメン
ト原料から生成され繊維状物質や薄片状物質のからみ合
いによる付着を妨げるようにする対策では、セメント原
料から生成される低温溶融性ガラスといった液相との表
面張力に起因する付着に対して無力であり、有効な対策
とはなり得ない。また、耐火材中に分布する気孔の量や
気孔の直径を小さくすることで、セメント原料から生成
される低温溶融性ガラスの浸透や侵入を防ぐという対策
も、現在の技術をもってしては小さくするのにも限界が
あるため、側底有効な手段たり得ない。更に、セメント
原料から発生する低温溶融性ガラスと耐火材を構成する
耐火性原料とが反応して、粘着性のある物質の生成が起
らないような耐火性原料を見つけ出すという考えもあろ
うが、ある程度軽微にする耐火性原料を見い出すことは
できても、完全に反応しない耐火性原料を見つけるのは
およそ不可能と思われる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、セメント原料から発生する低温溶融性
ガラスによって内張耐火材の表面が濡れ、セメント原料
が付着成長するという欠点をなくすことにある。

〈問題点を解決するための手段〉 炭素・黒鉛質素材は、周知のとおり、従来は固体状態で
の特性のみが注目され、しかも耐酸化性に対し欠点を有
していたため、使用に制約を受けていたものである。然
し乍ら、本発明者等は、炭素・黒鉛質素材が酸化時に発
生するガスや熱および酸化後の耐火材残分の物性といっ
た点に新たに注目し、セメント原料付着防止に対づる寄
与度を検討してみたところ、意外にもこれが極めて有効
に働（ことを知ることができた。本発明はかかる知見に
基づき完成に至ったものである。

すなわち、セメント製造プラントのサスペンションヒー
タ一部の内張りに用いられる耐火材に、該耐火材の内部
から酸化反応による酸化生成ガスを発生させるための炭
素・黒鉛質素材を２０ないし９０重量％含有させること
によって、セメント原料の付着防止能力を顕著に改善で
きるようにしたものである。

酸化ガス源である炭素・黒鉛質素材としては、加炭材や
天然黒鉛といったものが使用でき、その結合剤としては
アルミナセメント、珪酸塩。

リン酸塩といった公知の結合材を用いることができる。

炭素・黒鉛質素材と結合材とが加えられる耐火材として
は、従来使用されている耐火材の何れでもよいし、また
、施工法も、自硬性の不定形耐火材として叩き込み施工
、流し込み施工、吹付施工のほか、振動成形、プレス成
形して不焼成レンガとして用いてもよい。

本発明で炭素・Ｒ鉛質素材の含有量につき２０−９０重
間％と特定したが、この理由は、２０重量％以下では、
酸化生成ガス量２反応熱量が少な過ぎて下記の作用が不
充分となるほか、酸化後の耐火材残分の強度低下の割合
も少なくなって、薄く剥落し得ないようになってしまう
こと、また、９０重最％以上だと、酸化速麿が異常に早
くなり過ぎて、耐火材の寿命が著しく短縮されてしまう
からである。

〈作　用〉 炭素・黒鉛質素材が積極的に酸化されるとき発生するガ
スは、耐火材の表面を覆い、セメント原料の耐火材表面
への接近・接触を妨げる作用をづる。まＩζその際の耐
火材内部のガス圧はは炉内雰囲気ガス圧より常に高く保
たれるため、アルカリ塩等の気体成分の耐火材への侵入
を防ぐ作用をする。更に酸化によって発生“りる熱は耐
火材の温度を深部まで高温安定に保ち、これによってア
ルカリ等の凝集位階が深部に移行させる作用をする。こ
うして耐火材の表面はアルカリ等により濡れることがな
く、清浄な状態に保たれることになって、セメント原料
との粘着力に原因する二次的な接着を防ぐことになる。

炭素・黒鉛質素材の酸化後の耐火材残分については、そ
の強度が急激に低下し、耐火材表面から順次薄く連続的
に剥落する作用を示す。このこともセメント原料の付着
成長阻止効果上、甚だ有効な点である。

〈発明の効果〉 最良の熱効率を４りるように制御されたザスペンション
プレヒーターでの酸素濃度ははぼ２％以下であり、温度
は３００−１１００℃の範囲にあるが、本発明になる耐
火材は、かかる弱い酸化条件下でおだやかに且つ連続的
に、炭素・黒鉛質素材の酸化反応を起し、酸化生成ガス
と酸化反応熱を生成供給することになる。

この酸化生成ガス、酸化反応熱、および酸化後の耐火材
残分が示す上述した作用によって、セメント付着成長の
現象は根幹から改善され、も早、バールを使って突き落
したり、高圧水を噴射させて落すといった手間は全く必
要としなくＣきる。この故、本発明は当業界に及ぼず便
益たるや甚だ大なるものがあるといっても、決して過ｔ
ではない。

〈実施例〉 実施例１： Ｌ４旦」シたセメント原ｒ熱間付着試験機ガス路内に矩
形状の試験体複数個で構成した多角筒を、その軸方向が
垂直になるように設置し、その多角筒の上方斜め４５°
の角度でもって、毎分１０回転の割合で回転することが
できる三重管を配設し、この三重管の中心からはプロパ
ンガスを、中間からは空気をその外側からはセメント原
料をそれぞれ多角筒内面に噴射可能としたものである。

口、矩形状の試験 下１ｉ８ａ−′−ｄの本発明の実施品と、ｅ〜１１の本
発明によらない比較例としての従来品、合計Ｂ１１類を
準備した。

ａ、炭素・黒鉛質原料として加炭材を用い、加炭材と炭
化珪素とアルミ犬セメントの混合物に水を加え、混練流
込成形後乾燥したもの、ｂ、同じく加炭材を用い、加炭
材と珪酸塩と硬化剤の混合物に水を加え、混線流込成形
後乾燥し！、：もの、 Ｃ１同じく加炭材を用い、加炭材と炭化珪素とリン酸塩
を混練、ランマー成形後乾燥したもの、 ｄ、炭素・黒鉛質原料として天然黒鉛を用い、天然黒鉛
とマグネシアとフェノール系樹脂とを混練、プレス成形
後乾燥したもの、 ｅ、高アルミナ質焼成レンガ ｆ、スピネル質焼成レンガ Ｑ、炭化珪素質レンガ ｈ、高アルミナ質高強度緻密質キャスタブル耐火物 バー」（組Ｊ」虹 セメント原料はポルトランドセメントを実際に製造して
いるニューサスペンションプレヒーターから回収したも
ので、その化学組成は第１表のとおりである。

第１表 上記した試験装行を用い、空気比が１．０５から１．１
５になるように制御しながら、火炎とともに２　ｋｇ／
　ｈｒの割合でセメント原料を試験体に噴射した。この
ときの酸素濃度は２％以下であった。試験体表面温度１
０００〜１１００℃となるように調整し、６０時間連続
して実験を行なった。

二、試験結果 試験体表面積に対Ｊ−るセメント原料付着面積の割合を
％で示すと、第２表のとおりとなった。

第２表から、本発明品と本発明によ′らない比較例との
間には、セメント原料付着防止能力に顕著な差があるこ
とがわかる。稼動面と直角方向の試験体切断面を観察す
ると、ａ〜ｄいずれも稼動面から１〜２ｍｍの深さまで
は炭素・黒鉛質による黒色が消失していて、若干ポーラ
スな組織となっていたが、その他の部分は炭素・黒鉛質
の残存を示す黒色が完全に残っていた。このことから炭
素・黒鉛質の酸化速度はゆっくりしたものであることが
推察されるほか、稼動面から炭素・黒鉛質が消失しても
セメント原料の付着現象がほとんど発生しなかったこと
を考えると、炭素・黒鉛質の酸化反応により耐火材の内
部から発生する酸化生成ガスおよび熱が耐火材稼動面や
炭化材内部を保護して、セメント原料の接触、接着、浸
透を阻止するか、たとえ接触付着しても軽微のうちに剥
離させる働きを示したものと推察され、何れにしてもセ
メント原料付着防止に極めて強力に威力を発揮できるこ
とが確認できた。

実施例２： 実際のザスペンションプレヒーターの側壁に、裏張りと
して断熱キャスタブル耐火物５Ｑｍｍを施工したのち、
加炭材とシャモットとアルミナセメントを用いた自硬性
不定形耐火物を施工厚２３０＋１１１１１となるよう流
し込み施工した。３力月使用後の様子を観察したところ
、セメント原料の付着は非常に軽微であった。また付着
物を手でこすってみると容易に剥離した。稼動面と直角
方向の切断面を観察すると、稼動面から５ｍｍ深さまで
加炭材による黒色が消失していた。

同様な部分に従来のシャモツト質キャスタブル耐火物で
施工した個所を作って比較したが、核部では、使用初期
からセメント原料の付着が観察され、付着度合が強固で
あるために、定期的に高圧水を噴射させて剥がし落さざ
るを得なかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメント製造プラントのサスペンションプレヒータ
   ーの内張りに用いられる耐火材であって、その耐火材に
   は該耐火材の内部から酸化反応による酸化生成ガスを発
   生させるための炭素・黒鉛質素材を２０ないし９０重量
   ％含有させたことを特徴とするセメント原料付着防止耐
   火材。 ２、炭素・黒鉛質素材は人造黒鉛又は無定形炭素である
   特許請求の範囲第１項記載のセメント原料付着防止耐火
   材。 ３、炭素・黒鉛質素材は天然黒鉛である特許請求の範囲
   第１項記載のセメント原料付着防止耐火材。