JP3985082B2 - 耐火物および耐火物の使用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば焼却灰、産業廃棄物等を溶融して減容化する溶融炉の炉材等として用いられる耐火物およびその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記溶融炉の炉材としては、Ｃｒ2 Ｏ3 １０重量％を含み、残部Ａｌ2 Ｏ3 からなる耐火物が用いられていた。Ｃｒ2 Ｏ3 は、この耐火物の耐食性を向上させるために含有させられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の耐火物はＣｒ2 Ｏ3 を含んでいるので、この耐火物からなる炉材を用いた溶融炉で焼却灰、産業廃棄物等を溶融するさいに、毒性を有する６価のクロムが発生する可能性があり、しかも６価のクロムが発生するため耐火物の廃棄処理についても苦慮しているのが現状である。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題を解決し、Ｃｒ2 Ｏ3 を含有せず、しかも従来の耐火物と同等の耐食性を有する耐火物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
この発明による耐火物は、ＭｇＯ粉末５〜２０重量％およびＺｒＯ ２ 粉末５〜２０重量％を含み、残部ＭｇＡｌ ２ Ｏ ４ 粉末である混合粉末を焼結してなるものである。
【０００６】
上記耐火物を作製する混合粉末の組成は、図１において、点Ａ（ＭｇＯ５重量％、ＺｒＯ２５重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４９０重量％）、Ｂ（ＭｇＯ２０重量％、ＺｒＯ２５重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４７５重量％）、Ｃ（ＭｇＯ２０重量％、ＺｒＯ２２０重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４６０重量％）、Ｄ（ＭｇＯ５重量％、ＺｒＯ２２０重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４７５重量％）で囲まれる範囲内である。但し、この発明の耐火物を作製する混合粉末には、不可避不純物が含まれていてもよい。
【０００７】
この発明の耐火物において、ＭｇＯおよびＺｒＯ２は、溶損を小さくして耐食性を向上させる効果を有するが、混合粉末中におけるＭｇＯ粉末およびＺｒＯ２ 粉末の含有量がそれぞれ５重量％未満であるとこの効果は得られず、ＭｇＯ粉末の含有量が上限値を越えると強度が著しく低下する。また、ＺｒＯ２ 粉末の含有量が２０重量％を越えてもかえって溶損が大きくなって耐食性が低下する。したがって、混合粉末中のＭｇＯ粉末およびＺｒＯ２ 粉末の含有量はそれぞれ５〜２０重量％の範囲内で選ぶべきである。また、ＭｇＡｌ２Ｏ４は、耐溶損性および耐浸透性に優れたベース材料である。
【０００８】
この発明の耐火物は、焼却灰や産業廃棄物の溶融炉の炉材として使用した場合にも毒性を呈することなく、しかも毒性を呈しないので廃棄処理を容易に行うことができる。さらに、従来の耐火物と同等の耐食性を有する。
この発明の耐火物において、混合粉末中のＺｒＯ２ 粉末のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４ 粉末で置換することができる。この場合も、作用効果は変わることがない。
【０００９】
この発明による耐火物の使用方法は、上記耐火物を、塩基度が０．５〜２．０の範囲である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に使用するものである。
【００１０】
一般の産業廃棄物、焼却灰等の塩基度は上記範囲内であり、これらの溶融処理に十分対応することができる。しかも、上記範囲内の塩基度の被溶融物に対して、耐火物は十分な耐食性を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに示す。
【００１２】
実施例１〜６および比較例３〜４
平均粒径５０μｍのＭｇＡｌ2 Ｏ4 粉末と、平均粒径５０μｍのＭｇＯ粉末と、平均粒径５０μｍのＺｒＯ2 粉末またはＺｒＳｉＯ4 粉末とを表１に示す割合で混合し、この混合粉末に、バインダーとしてポリビニルアルコール粉末を混合粉末１００重量部に対して３重量部の割合で添加した。ついで、バインダー添加混合粉末を、水を用いてボールミルで２４時間攪拌混合した後乾燥器にて１２０℃で２４時間乾燥させた。ついで、この乾燥粉末を３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、さらに大気中において１５００℃×２時間の焼結を行い、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの試料を得た。
【００１３】
比較例１〜２および５〜６
平均粒径５０μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末と、平均粒径５０μｍのＣｒ2 Ｏ3 粉末とを表１に示す割合で混合して得られた混合粉末を用いた他は、上記実施例１と同様にして、試料を得た。
【００１４】
評価試験１
各試料の圧縮強度を測定するとともに、溶損速度を測定した。
【００１５】
圧縮強度はJIS Ｒ２２０６により測定した。
【００１６】
溶損速度は、回転浸食法により測定した。すなわち、各試料を回転ドラム中にセットし、プロパンガスバーナで１５００℃に加熱した後、表２に示す浸食剤を投入し、浸食剤を３０分毎に交換しつつ８時間経過した後の試料中央部の減肉量を求め、この減肉量から溶損速度を算出した。なお。浸食剤は焼却灰と同じ組成を有するものである。
【００１７】
これらの結果も表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
なお、表１の評価の欄において、○は比較例と同等の特性を有することを表し、×は比較例よりも劣る特性を有することを表す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
表１に示す結果から、この発明の組成範囲の耐火物によれば、塩基度０．５〜２．０の浸食剤に対して、従来のＣｒ2 Ｏ3 １０重量％を含み、残部Ａｌ2 Ｏ3 からなる耐火物と同等、もしくはそれ以上の耐食性を有することが分かる。
【００２２】
また、ＭｇＯおよびＺｒＯ２を含まないものは溶損が大きく、混合粉末中のＭｇＯ粉末の含有量が２０重量％を越えると溶損は小さいものの強度が著しく低下し、混合粉末中のＺｒＯ２ 粉末の含有量が２０重量％を越えると溶損が大きくなる。したがって、いずれの場合も焼却灰等の溶融炉に用いるには適していないことが分かる。
【００２３】
評価試験２
実施例２と同じ組成の耐火物から４００ｍｍ×４００ｍｍ×２００ｍｍのブロックを作製し、これを塩基度０．５である産業廃棄物の溶融炉に組み込み、２００時間の連続運転を行った。運転終了後上記ブロックを溶融炉から取出し、溶融炉に組み込まれている従来のＣｒ2 Ｏ3 １０重量％を含み、残部Ａｌ2 Ｏ3 からなる耐火物と比較した。その結果、従来の耐火物は１３ｍｍ溶損したのに対し、上記ブロックの溶損は１２ｍｍであり、従来の耐火物に比べて耐食性に優れていることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭｇＯ、ＺｒＯ2 およびＭｇＡｌ2 Ｏ4 の３成分系の組成図である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば焼却灰、産業廃棄物等を溶融して減容化する溶融炉の炉材等として用いられる耐火物およびその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記溶融炉の炉材としては、Ｃｒ2 Ｏ3 １０重量％を含み、残部Ａｌ2 Ｏ3 からなる耐火物が用いられていた。Ｃｒ2 Ｏ3 は、この耐火物の耐食性を向上させるために含有させられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の耐火物はＣｒ2 Ｏ3 を含んでいるので、この耐火物からなる炉材を用いた溶融炉で焼却灰、産業廃棄物等を溶融するさいに、毒性を有する６価のクロムが発生する可能性があり、しかも６価のクロムが発生するため耐火物の廃棄処理についても苦慮しているのが現状である。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題を解決し、Ｃｒ2 Ｏ3 を含有せず、しかも従来の耐火物と同等の耐食性を有する耐火物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
この発明による耐火物は、ＭｇＯ粉末５〜２０重量％およびＺｒＯ ２ 粉末５〜２０重量％を含み、残部ＭｇＡｌ ２ Ｏ ４ 粉末である混合粉末を焼結してなるものである。
【０００６】
上記耐火物を作製する混合粉末の組成は、図１において、点Ａ（ＭｇＯ５重量％、ＺｒＯ２５重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４９０重量％）、Ｂ（ＭｇＯ２０重量％、ＺｒＯ２５重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４７５重量％）、Ｃ（ＭｇＯ２０重量％、ＺｒＯ２２０重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４６０重量％）、Ｄ（ＭｇＯ５重量％、ＺｒＯ２２０重量％、ＭｇＡｌ２Ｏ４７５重量％）で囲まれる範囲内である。但し、この発明の耐火物を作製する混合粉末には、不可避不純物が含まれていてもよい。
【０００７】
この発明の耐火物において、ＭｇＯおよびＺｒＯ２は、溶損を小さくして耐食性を向上させる効果を有するが、混合粉末中におけるＭｇＯ粉末およびＺｒＯ２ 粉末の含有量がそれぞれ５重量％未満であるとこの効果は得られず、ＭｇＯ粉末の含有量が上限値を越えると強度が著しく低下する。また、ＺｒＯ２ 粉末の含有量が２０重量％を越えてもかえって溶損が大きくなって耐食性が低下する。したがって、混合粉末中のＭｇＯ粉末およびＺｒＯ２ 粉末の含有量はそれぞれ５〜２０重量％の範囲内で選ぶべきである。また、ＭｇＡｌ２Ｏ４は、耐溶損性および耐浸透性に優れたベース材料である。
【０００８】
この発明の耐火物は、焼却灰や産業廃棄物の溶融炉の炉材として使用した場合にも毒性を呈することなく、しかも毒性を呈しないので廃棄処理を容易に行うことができる。さらに、従来の耐火物と同等の耐食性を有する。
この発明の耐火物において、混合粉末中のＺｒＯ２ 粉末のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４ 粉末で置換することができる。この場合も、作用効果は変わることがない。
【０００９】
この発明による耐火物の使用方法は、上記耐火物を、塩基度が０．５〜２．０の範囲である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に使用するものである。
【００１０】
一般の産業廃棄物、焼却灰等の塩基度は上記範囲内であり、これらの溶融処理に十分対応することができる。しかも、上記範囲内の塩基度の被溶融物に対して、耐火物は十分な耐食性を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに示す。
【００１２】
実施例１〜６および比較例３〜４
平均粒径５０μｍのＭｇＡｌ2 Ｏ4 粉末と、平均粒径５０μｍのＭｇＯ粉末と、平均粒径５０μｍのＺｒＯ2 粉末またはＺｒＳｉＯ4 粉末とを表１に示す割合で混合し、この混合粉末に、バインダーとしてポリビニルアルコール粉末を混合粉末１００重量部に対して３重量部の割合で添加した。ついで、バインダー添加混合粉末を、水を用いてボールミルで２４時間攪拌混合した後乾燥器にて１２０℃で２４時間乾燥させた。ついで、この乾燥粉末を３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、さらに大気中において１５００℃×２時間の焼結を行い、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの試料を得た。
【００１３】
比較例１〜２および５〜６
平均粒径５０μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末と、平均粒径５０μｍのＣｒ2 Ｏ3 粉末とを表１に示す割合で混合して得られた混合粉末を用いた他は、上記実施例１と同様にして、試料を得た。
【００１４】
評価試験１
各試料の圧縮強度を測定するとともに、溶損速度を測定した。
【００１５】
圧縮強度はJIS Ｒ２２０６により測定した。
【００１６】
溶損速度は、回転浸食法により測定した。すなわち、各試料を回転ドラム中にセットし、プロパンガスバーナで１５００℃に加熱した後、表２に示す浸食剤を投入し、浸食剤を３０分毎に交換しつつ８時間経過した後の試料中央部の減肉量を求め、この減肉量から溶損速度を算出した。なお。浸食剤は焼却灰と同じ組成を有するものである。
【００１７】
これらの結果も表１に示す。
【００１８】
【表１】
なお、表１の評価の欄において、○は比較例と同等の特性を有することを表し、×は比較例よりも劣る特性を有することを表す。
【００２０】
【表２】
表１に示す結果から、この発明の組成範囲の耐火物によれば、塩基度０．５〜２．０の浸食剤に対して、従来のＣｒ2 Ｏ3 １０重量％を含み、残部Ａｌ2 Ｏ3 からなる耐火物と同等、もしくはそれ以上の耐食性を有することが分かる。
【００２２】
また、ＭｇＯおよびＺｒＯ２を含まないものは溶損が大きく、混合粉末中のＭｇＯ粉末の含有量が２０重量％を越えると溶損は小さいものの強度が著しく低下し、混合粉末中のＺｒＯ２ 粉末の含有量が２０重量％を越えると溶損が大きくなる。したがって、いずれの場合も焼却灰等の溶融炉に用いるには適していないことが分かる。
【００２３】
評価試験２
実施例２と同じ組成の耐火物から４００ｍｍ×４００ｍｍ×２００ｍｍのブロックを作製し、これを塩基度０．５である産業廃棄物の溶融炉に組み込み、２００時間の連続運転を行った。運転終了後上記ブロックを溶融炉から取出し、溶融炉に組み込まれている従来のＣｒ2 Ｏ3 １０重量％を含み、残部Ａｌ2 Ｏ3 からなる耐火物と比較した。その結果、従来の耐火物は１３ｍｍ溶損したのに対し、上記ブロックの溶損は１２ｍｍであり、従来の耐火物に比べて耐食性に優れていることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭｇＯ、ＺｒＯ2 およびＭｇＡｌ2 Ｏ4 の３成分系の組成図である。
Claims (3)
- ＭｇＯ粉末５〜２０重量％およびＺｒＯ ２ 粉末５〜２０重量％を含み、残部ＭｇＡｌ ２ Ｏ ４ 粉末である混合粉末を焼結してなる耐火物。
- ＺｒＯ ２ 粉末のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ ４ 粉末で置換した請求項１記載の耐火物。
- 請求項１または２記載の耐火物を、塩基度が０．５〜２．０の範囲である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に使用する耐火物の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23673798A JP3985082B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 耐火物および耐火物の使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23673798A JP3985082B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 耐火物および耐火物の使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000072536A JP2000072536A (ja) | 2000-03-07 |
| JP3985082B2 true JP3985082B2 (ja) | 2007-10-03 |
Family
ID=17005047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23673798A Expired - Fee Related JP3985082B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 耐火物および耐火物の使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3985082B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6261983B1 (en) * | 2000-01-12 | 2001-07-17 | Baker Refractories | Magnesia spinel refractory brick |
-
1998
- 1998-08-24 JP JP23673798A patent/JP3985082B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000072536A (ja) | 2000-03-07 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050829 |
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