(57)【要約】【課題】リン酸カルシウムに対する耐浸潤性に優れるリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんがを提供する。【解決手段】Ａｌ２Ｏ３成分を７０質量％以上９０質量％以下、ＳｉＯ２成分を５質量％以上２９．５質量％以下含有し、Ａｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分の合量が９０質量％以上であるリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんが。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸カルシウム焼成炉の内張りに適用される内張りれんがであって、
Ａｌ２Ｏ３成分を７０質量％以上９０質量％以下、ＳｉＯ２成分を５質量％以上２９．５質量％以下含有し、
Ａｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分の合量が９０質量％以上であるリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんが。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が７５質量％以上８６質量％以下、ＳｉＯ２成分の含有量が１２質量％以上２２質量％以下である請求項１に記載のリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんが。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸カルシウム焼成炉の内張りに適用される内張りれんがに関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より肥料あるいは飼育用として使用されているリン酸カルシウムは、８００〜１５００℃の予熱帯、焼成帯を通って反応させて焼成する炉（ロータリーキルン）で製造されてきた。
【０００３】
このリン酸カルシウム焼成炉の内張り用耐火物として、特許文献１に、Ａｌ２Ｏ３成分を主成分とした高アルミナ耐火物が開示されている。この高アルミナ耐火物はリン酸カルシウムに対する耐食性や耐侵食性に優れるとされている。
しかし、本発明者らによる試験によると、この高アルミナ耐火物はリン酸カルシウムに対する耐浸潤性が不十分であり、その結果、リン酸カルシウムの浸潤を抑制できず、健全層と浸潤層との強度差により亀裂が生じる構造的スポーリング等のスポーリングを生じやすいことがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５５−４３４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、リン酸カルシウムに対する耐浸潤性に優れるリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんがを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、次のリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんがが提供される。
リン酸カルシウム焼成炉の内張りに適用される内張りれんがであって、
Ａｌ２Ｏ３成分を７０質量％以上９０質量％以下、ＳｉＯ２成分を５質量％以上２９．５質量％以下含有し、
Ａｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分の合量が９０質量％以上であるリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんが。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リン酸カルシウムに対する耐浸潤性に優れるリン酸カルシウム焼成炉用内張りれんがを提供できる。すなわち、本発明の内張りれんがは、Ａｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分をそれぞれ特定量ずつ含有することから、稼動時の内張りれんが表面でリン酸カルシウムとＳｉＯ２とが反応して、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系の低融点化合物（液相）を生成する。そしてこの低融点化合物が、内張りれんがの稼働面側にコーティング層を形成し、このコーティング層がリン酸カルシウムに対する耐浸潤性向上に寄与する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の不定形耐火物は、Ａｌ２Ｏ３成分を７０質量％以上９０質量％以下、ＳｉＯ２成分を５質量％以上２９．５質量％以下含有する。そして、Ａｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分の合量は９０質量％以上である。
【０００９】
Ａｌ２Ｏ３成分は耐火物の耐火度向上には有効であるが、前述のとおり本発明者らによる試験によると、Ａｌ２Ｏ３成分はリン酸カルシウムの浸潤防止には不十分であり、特にＡｌ２Ｏ３成分の含有量が９０質量％を超えると、リン酸カルシウムの浸潤を抑制できず、健全層と浸潤層との強度差により亀裂が生じる構造的スポーリング等のスポーリングを生じやすいことがわかった。
そこで本発明は、Ａｌ２Ｏ３成分含有量は９０質量％以下と、前述の特許文献１の高アルミナ耐火物のＡｌ２Ｏ３成分含有量より少なくした。このようにＡｌ２Ｏ３成分含有量が少ないと耐火度が低下し溶融しやすくなるが、一方で、稼動時の内張りれんが表面においてリン酸カルシウムとれんがから溶出したＳｉＯ２とが反応して、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系の低融点化合物（液相）を生成する。そしてこの低融点化合物が、内張りれんがの稼働面側にコーティング層を形成し、このコーティング層がリン酸カルシウムに対する耐浸潤性向上に寄与する。すなわち、内張りれんがの稼働面側にＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系のコーティング層を形成する効果（以下「コーティング層形成効果」という。）により、リン酸カルシウムに対する耐浸潤性が向上し、結果として耐構造的スポーリング性等の耐スポーリング性が向上する。
なお、Ａｌ２Ｏ３成分含有量が７０質量％未満では、耐火度が過剰に低くなり、耐食性（耐溶損性）が著しく低下する。
Ａｌ２Ｏ３成分の好ましい含有量は、７５質量％以上８６質量％以下である。
Ａｌ２Ｏ３成分源としては、電融アルミナ、焼結アルミナ等、Ａｌ２Ｏ３純度が９５％以上のアルミナ原料を使用することができる。
【００１０】
ＳｉＯ２成分は、前述のとおり内張りれんがの稼働面側にＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系のコーティング層を形成するために、５質量％以上２９．５質量％以下含有する。ＳｉＯ２成分含有量が５質量％未満では、内張りれんがの稼働面側にＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系のコーティング層を形成する、コーティング層形成効果が得られない。一方、ＳｉＯ２成分含有量が２９．５質量％を超えるとＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系の低融点化合物が過剰に生成され、耐食性（耐溶損性）が低下する。ＳｉＯ２成分の好ましい含有量は、１２質量％以上２２質量％以下である。
ＳｉＯ２成分源としては、アンダルサイト、ムライト、粘土などのアルミナ−シリカ質原料、及び各種シリカ原料から選択される１種又は２種以上を使用することができる。なお、アルミナ−シリカ質原料はＡｌ２Ｏ３成分も含有するので、Ａｌ２Ｏ３成分源にもなる。
【００１１】
本発明の内張りれんがにおいてＡｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分の合量は９０質量％以上であり、好ましくは９７質量％以上である。言い換えれば、Ａｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分以外の残部は１０質量％以下であり、好ましくは３質量％以下である。また、本発明の内張りれんがにおいてＡｌ２Ｏ３成分とＳｉＯ２成分以外の残部は、不可避的不純物成分のみからなる成分構成とすることが好ましい。言い換えれば、本発明の内張りれんがの成分構成は、Ａｌ２Ｏ３成分、ＳｉＯ２成分及び不可避的不純物成分のみからなる成分構成にすることが好ましい。
【００１２】
本発明の内張りれんがは、一般的な内張りれんがと同様に、原料配合物に所定量の水と糊剤（保形性付与剤）等を加えて混練、成形し、焼成することで製造できる。
【実施例】
【００１３】
表１に、本発明の実施例と比較例の材料構成及び成分構成（化学成分）、並びに耐用性の評価結果を示している。なお、表１中の「アルミナ原料Ａ」はＡｌ２Ｏ３純度がほぼ１００％のアルミナ原料、「アルミナ原料Ｂ」はＡｌ２Ｏ３純度が約９０％のアルミナ原料である。また、表１中の「その他成分（不可避的不純物成分）」とは、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＰＯ４等である。
【００１４】
耐用性の評価として、溶損量、付着厚み及び耐スポーリング性をそれぞれ以下の要領で評価した。
＜溶損量＞
表１に示す材料構成の配合物に所定量の水と糊剤（保形性付与剤）を加えて混練、形成し、１４５０℃で焼成することで試験片を作製し、回転侵食試験法により評価した。その際、リン酸カルシウム焼成炉を想定した下記に示す化学成分を有する侵食剤を使用し、試験は１５５０℃の温度で３０分毎の侵食剤の排出と、新たな侵食剤の投入作業を２０回繰り返すことで行った。試験終了後に試験片を切断し、最大溶損量を寸法測定した。この最大溶損量が少ないほど耐溶損性（耐食性）が良好であることを表す。表１では、最大溶損量が０．５ｍｍ未満の場合を◎（優）、０．５ｍｍ以上１ｍｍ未満の場合を○（良）、１ｍｍ以上の場合を×（不良）と表記した。
侵食剤の化学成分：ＳｉＯ２  ２．６質量％，Ａｌ２Ｏ３  ０．７質量％，ＣａＯ  ４３．３質量％，Ｎａ２Ｏ  ５．４質量％，Ｐ２Ｏ５  ４２質量％，その他  ６質量％
【００１５】
＜付着厚み＞
前述の回転侵食試験後の試験片を切断した断面から、リン酸カルシウムが試験片表面に付着した付着厚みを測定した。付着厚みが多いほどコーティング層形成効果が発揮され、耐用性向上が期待できる。表１では、付着厚みが３ｍｍ以上の場合を◎（優）、２ｍｍ以上３ｍｍ未満の場合を○（良）、２ｍｍ未満の場合を×（不良）と表記した。
【００１６】
＜耐スポーリング性＞
前述の回転侵食試験後の試験片を切断した断面から、亀裂の有無を目視で確認した。表１では、亀裂がない場合を◎（優）、ヘアークラックのような微亀裂が確認された場合を○（良）、目視で容易に確認可能な大亀裂が確認された場合を×（不良）と表記した。
【００１７】
＜総合評価＞
前述の各評価結果が全て◎の場合を◎（優）、各評価結果に×がなく、○を含む場合を○（良）、各評価のいずれか１つに×がある場合を×（不良）とした。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
本発明の範囲内にある実施例１〜７では、付着量が多いことからコーティング層形成効果が十分に得られていることがわかる。その結果、リン酸カルシウムに対する耐浸潤性が向上し、良好な耐スポーリング性が得られた。また、溶損量も少なく、総合的に耐用性が向上した。なお、実施例１〜７において回転侵食試験後の試験片についてＥＰＭＡ分析を行ったところ、ＳｉとともにＰ及びＣａが同時に検出された層が稼動面側から確認された。このＥＰＭＡ分析結果より、実施例１〜７では不定形耐火物の稼働面側にＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系のコーティング層が形成されていると考えられた。
【００２０】
比較例１はＡｌ２Ｏ３成分の含有量が多い例である。リン酸カルシウムに対する耐浸潤性（コーティング層形成効果）が十分に得られず、耐スポーリング性が低下した。
比較例２はＡｌ２Ｏ３成分の含有量が少ない例である。耐火度が過剰に低下した結果、溶損量が多くなった。
【００２１】
比較例３はＳｉＯ２成分の含有量が多い例である。ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−ＣａＯ系の低融点化合物が過剰に生成されるため、溶損量が多くなった。
比較例４はＳｉＯ２成分の含有量が少ない例である。コーティング層形成効果が十分に得られず、耐スポーリング性が低下した。