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JP3401604B2 - 溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物及びその製造方法 - Google Patents
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JP3401604B2 - 溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物及びその製造方法 - Google Patents

溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物及びその製造方法

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JP3401604B2
JP3401604B2 JP28730394A JP28730394A JP3401604B2 JP 3401604 B2 JP3401604 B2 JP 3401604B2 JP 28730394 A JP28730394 A JP 28730394A JP 28730394 A JP28730394 A JP 28730394A JP 3401604 B2 JP3401604 B2 JP 3401604B2
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茂男 遠藤
省三 瀬尾
正樹 中西
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東芝モノフラックス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一般廃棄物である都
市ごみ焼却灰や特別廃棄物としての飛灰(集塵灰)、感
染性廃棄物の焼却灰、あるいは下水汚泥ケーキや産業廃
棄物である鉄鋼業等から大量に排出される石炭灰やスラ
グ等(以下廃棄物等という)のCaO成分の多いもの
溶融する際の使用に適した溶融槽用ZrO2系溶融鋳造
耐火物及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】都市ごみの処理問題は、近年益々その重
要性を増してきており、直接埋め立てが次第に困難にな
ってきている。そこでこれを焼却してその容積を減じた
ものを埋め立てるようになってきたが、最近では、埋め
立て場の都合から更にその容積を減ずるため焼却灰を溶
融することが行われるようになってきている。しかしな
がら、焼却灰やその飛灰の廃棄物等には、燃焼を助けか
つその溶融温度を下げるため又はHCl処理のためにC
aOが添加される場合が多く、また、石炭灰や鉄鋼業に
おける鉱滓等にはCaOが多量に含まれており、これら
を溶融処理する場合には溶融物中のCaO分の反応性が
高いため溶融炉に使用される耐火物がCaOによって容
易に浸蝕され、炉の寿命を短くするという問題があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一般廃棄物
である都市ごみの焼却灰や特別廃棄物としての飛灰ある
いは石炭灰等の廃棄物等のCaO成分の多いものを溶融
するに際し、その溶融物に対して浸蝕を受けにくいZr
2系溶融鋳造耐火物を溶融槽用として使用することに
よって溶融炉の寿命を延長させようとするものである。
しかしながら、ZrO2系溶融鋳造耐火物は、耐蝕性は
極めて良好なものの、耐スポール性は必ずしも満足のい
くものでなく、そのため、溶融炉の操業を一時停止する
必要がある場合でも炉温を室温に迄下げずに連続運転を
しなければならない等の不都合な点が多かった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の溶融槽用ZrO
2系溶融鋳造耐火物は、ZrO2系溶融鋳造耐火物の欠
点である耐スポール性の改善を計るために、ZrO2
系溶融鋳造耐火物の鋳造時にこれとほぼ同材質のブロッ
クを予め成形しておき、このブロックをZrO2系溶
融鋳造耐火物で鋳ぐるむようにしたものである。
【0005】
【作用】すなわち、溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物
をその鋳造時に全体が均質で一体のものとして鋳造する
のではなく、ZrO2系溶融鋳造耐火物とほぼ同材質
となるように、予めZrO2系溶融鋳造耐火物の塊状
物や粉砕物を水ガラス等の結合剤で成形してブロックと
しておき、このブロックをあたかも中子のようにしてそ
の周囲にZrO2系耐火調合物の溶融物を流し込んで
鋳ぐるみ、これを溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物と
するものである。
【0006】ZrO2系溶融鋳造耐火物をごみ焼却灰
やその飛灰等の廃棄物等の溶融炉の内張材に使用する場
合、夜間に運転を停止すると、炉温が低下した時Zr
2系耐火物特有の異常膨脹を起し耐火物の破壊に繋る
可能性が大きく、そのため炉温をある程度の範囲以下に
下げないように炉温を制御しなければならなかった。ま
たその場合でも、再加熱による応力を受けてそのスポー
リングに耐えられないことが多い。都市ごみの焼却灰や
その飛灰等の廃棄物を溶融するには、その量や成分が絶
えず変動し、一定の安定した条件で炉を操業することは
極めて困難であり、ZrO2系溶融鋳造耐火物にとっ
ては、耐蝕性についてはCaO成分の多い溶融物であっ
ても極めて良好な材料であるものの上述した理由によっ
て耐スポーリング性が満足できないことが多かった。
【0007】そのため、本発明者らは、この点を改善す
るために溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物に耐スポー
リング性を付与する方法について検討を行った結果、
ZrO2系溶融鋳造耐火物の内部に化学的,物理的特性
が類似していて断熱性のある成形ブロックをあたかも中
子のようにして内在させ、そのブロックにより断熱性を
向上させることによって少なくとも外表面の耐蝕性を低
下させることなく耐スポーリング性を改善しようとする
ものである。
【0008】図1は、本発明の一実施例における溶融槽
用ZrO2系溶融鋳造耐火物の一部を切欠した構造を示
す斜視図である。ZrO2系溶融鋳造耐火物2の内部
には、化学的,物理的特性の類似した断熱性のある成形
ブロック1が、中子のように鋳ぐるまれて装填された構
造からなっている。
【0009】すなわち、ほぼ同質の成形ブロック1(中
子)が内在されるように外周部をZrO2系溶融鋳造
耐火物2で覆うことによって、一体のZrO2系溶融
鋳造耐火物より断熱性が改善され、クラックが入りにく
いものとなっている上、仮に外層のZrO2系溶融鋳
造耐火物2の部分にクラックが入っても中央部には同程
度の耐蝕性と熱膨張を持つ成形ブロック1(中子)が
鋳ぐるまれて装填されているので、溶融槽用ZrO2
溶融鋳造耐火物がばらばらになるような剥落は起きな
い。
【0010】上述のように、鋳ぐるまれる成形ブロック
は外周部を形成するZrO2系溶融鋳造耐火物と同材
塊状物や粉砕物を水ガラス等の結合剤で成形してブ
ロックとしたものが好ましい。
【0011】
【実施例1】ZrO293%,Al230.6%,Si
214.0%を含むZrO2系溶融鋳造耐火物の破砕
物を100μ以下に粉砕し、この粉95部に水ガラス5
部を加え140×40×340の角柱状に成形した。こ
のブロックを中子として鋳型内に設置し、その周囲に厚
みが30mmとなるように中子とほぼ同じ成分のZr
2系耐火調合物の溶融物を注入した。その結果、20
0×100×400の角柱状の溶融槽用ZrO2系溶融
鋳造耐火物が得られた。
【0012】
【実施例2】ZrO240%,Al2345.9%,S
iO213.0%を含むAl 2 3 −SiO 2 ZrO2
溶融鋳造耐火物の破砕物10部にZrO2粉87部及び
リン酸アルミ3部を加えて混合し、Al 2 3 −SiO 2
ZrO2系溶融鋳造耐火物の破砕物の周囲がZrO2
で覆われたような塊状物を得た。このブロックを中子と
して鋳型内に設置し、そのブロックの周囲に中子とほぼ
同じ成分のZrO2系耐火調合物の溶融物を注入し
た。その結果、200×100×400の角柱状の溶融
槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物が得られた。
【0013】実施例1及び実施例2で得られた溶融槽用
ZrO2系溶融鋳造耐火物を800℃から1200℃迄
昇温し、再び800℃降温させる熱サイクルを25回行
ったところ、いずれの溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火
物もクラックの発生は見られなかった。また、焼却灰の
溶融炉の内張りとして使用したところ、いずれの溶融槽
用ZrO2系溶融鋳造耐火物も従来のZrO2系溶融鋳
造耐火物と異なり、クラックは発生しなかった。
【0014】参考例として、実施例1,2の成分と同じ
成分で中子を使用しない一体のZrO2系溶融鋳造耐
火物を作り、同じ条件でクラックの発生状況を比較した
ところ、実施例1と同じ成分のZrO2系溶融鋳造耐
火物は5回でクラックが発生し、実施例2と同じ成分の
ZrO2系溶融鋳造耐火物では7回でクラックが発生
した。
【0015】
【発明の効果】この発明による溶融槽用ZrO2系溶融
鋳造耐火物及びその製造方法は、上記のように構成され
ているので、次のような効果を有する。すなわち、この
発明による溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物はその耐
蝕性は外層が従来と同じであるから何ら問題はなく、ま
た耐スポーリング性は内部の成形ブロックによって断熱
性が向上しているので、従来のZrO2系溶融鋳造耐
火物のように容易に割れるようなことがなくなっている
上、仮に外層の高ZrO 2 系溶融鋳造耐火物の部分にク
ラックが入っても、内層には、外層と同程度の耐蝕性と
熱膨張性を持つ成形ブロックが鋳ぐるまれているため、
溶融槽用ZrO 2 系溶融鋳造耐火物がばらばらになるよ
うな剥落は起きず、その信頼性が著しく高まった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例における溶融槽用Z
rO2系溶融鋳造耐火物の一部切欠した構造を示す斜視
図である。
【符号の説明】
1 成形ブロック(中子) 2 鋳ぐるんだZrO2系溶融鋳造耐火物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−42466(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 41/87 C04B 35/48,35/60,35/62 B22D 19/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ZrO2系溶融鋳造耐火物の塊状物や
    粉砕物を水ガラス等の結合剤で成形したブロックが、高
    ZrO2系溶融鋳造耐火物により鋳ぐるまれ、炉内面側
    となる面に外層が形成されてなることを特徴とする耐ス
    ポール性に優れ、焼却灰やその飛灰等のCaO成分の多
    い廃棄物等を溶融する溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火
    物。
  2. 【請求項2】 ZrO2系溶融鋳造耐火物の塊状物や
    粉砕物を水ガラス等の結合剤を使用してブロックを成形
    し、ZrO2系溶融鋳造耐火物の鋳造時にこのブロッ
    クが内包されるように鋳ぐるんで炉内面側となる面に外
    層を形成することを特徴とする耐スポール性に優れ、焼
    却灰やその飛灰等のCaO成分の多い廃棄物等を溶融す
    溶融槽用ZrO2系溶融鋳造耐火物の製造方法。
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