(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室壁れんがの亀裂又は目地開きの補修に用いられる補修材であって、
耐火性微粉末としてシャモット粉、珪石粉、珪砂粉、ろう石粉、溶融シリカ粉から選択される１種又は２種以上を７０質量％以上９５質量％以下、耐火度が６００℃以上１１００℃以下であるガラスフリット粉末を５質量％以上３０質量％以下含み、
前記耐火性微粉末１００質量％中に占める粒径４５μｍ未満の耐火性微粉末の割合が９０質量％以上、前記耐火性微粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ以上４５μｍ未満の耐火性微粉末の割合が３０質量％以上５０質量％以下、前記耐火性微粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ未満の耐火性微粉末の割合が４０質量％以上、
前記ガラスフリット粉末１００質量％中に占める粒径４５μｍ未満のガラスフリット粉末の割合が９０質量％以上、前記ガラスフリット粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ以上４５μｍ未満のガラスフリット粉末の割合が２７．５質量％以上５０質量％以下、前記ガラスフリット粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ未満のガラスフリット粉末の割合が４０質量％以上、
かつ、（前記耐火性微粉末１００質量％中の２０μｍ未満の質量％）／（前記ガラスフリット粉末１００質量％中の２０μｍ未満の質量％）が０．５以上２．０以下であることを特徴とする補修材。
【請求項２】
金属粉末を２質量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の補修材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炭化室壁れんがに生じた亀裂又は目地開きの補修に用いる補修材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にコークス炉は、炉体の下部に蓄熱室が配置されると共に、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列されてなり、炭化室の上部に設けた装入口から石炭を装入し、燃焼室からの伝熱により炭化室内（炉内）で石炭を乾留しコークスを製造する。炭化室内に装入された石炭の乾留が終了すると、各炭化室の両側の開口部に設置した炉蓋を開放する。次いで、一側の開口部側に配置された押出機によって炭化室内のコークスを他側の開口部から排出し、ガイド車を介してコークス乾式消火設備（ＣＤＱ）用のバケットあるいは消火車に回収する。
【０００３】
かかるコークス炉の炭化室壁は、れんが（耐火物）で構成されている。この炭化室壁れんがは経時劣化により損傷し、その結果、炭化室壁れんがには亀裂又は目地開き（以下、「亀裂又は目地開き」を「損傷」といい、損傷が発生した部位を「損傷部」という。）が発生する。このような炭化室壁れんがの損傷が進行すると、石炭の乾留時に炭化室で発生した可燃性の乾留ガス（コークスガス）がその損傷部から燃焼室側に漏れる。このため、燃焼室側では不完全燃焼が起こり、更には未燃焼のガスが燃焼室の熱で分解されてカーボンを生成することにより、燃焼排ガス中に黒煙（カーボン）が混入するという問題があった。
【０００４】
そこで、従前より、炭化室壁れんがの損傷部を補修する技術として、炉内圧を調整し、炉頂の装入口から粉体を吹き込むドライシール法が採用されている（例えば特許文献１参照）。具体的にはドライシール法は、コークス炉の炭化室内にガスを吹き込んで加圧し、この加圧状態の下でガスを使用して補修材を吹き込む方法である。このような加圧下の炭化室内に導入され浮遊する補修材は、損傷部から燃焼室へ漏れ出す炭化室内のガスと共に当該損傷部内に流れ込むことになる。その結果、浮遊する補修材が損傷部に付着して充填され、損傷部の閉塞補修が実現される。
【０００５】
ドライシール法に用いられる補修材（以下「ドライシール材」という。）としては、シリカ質粉末やアルミナ−シリカ質粉末（シャモット質等）などの耐火性微粉末に、液相生成剤ないし焼結剤としてガラスフリット粉末を添加したものが多用されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１４７４９２号公報
【特許文献２】特開２００５−９７５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コークス炉の炭化室内は、一般的に、押し出し方向が約１０〜２０ｍ、高さ方法が３〜８ｍと非常に距離が長い。このため、ドライシール材には、炭化室内で長時間浮遊できると共に、炭化室内のどの場所においてもほぼ一定の組成を保ち、更に損傷部への充填性も良好であることが求められる。
【０００８】
例えば、ドライシール材の浮遊時間が短いと、炭化室内の押し出し方向の端部までドライシール材が到達せず、炉底に堆積する。そうすると、炉底に堆積したドライシール材が溶融し、押し出し時に押し詰まりを発生させる原因となる。
【０００９】
また、ドライシール材の組成が一定でないと、ドライシール材中の液相生成量がばらつき、損傷部への充填性が悪くなるだけでなく、液相量不足による付着力不足や液相量過多による過溶融が顕著となる。
【００１０】
損傷部への充填性が悪いと、コークスガスが損傷部から燃焼室側に漏れてしまい、燃焼排ガス中に黒煙が混入する問題が生じる。
【００１１】
また、液相量不足による付着力不足が顕著になると、損傷部への充填ができても、石炭の装入時あるいは操業初期の時点でドライシール材が剥落してしまい、ドライシール材のシール持続性が発揮されない。更に、ドライシール材の過溶融が顕著になると、壁面でドライシール材がコークス粉を巻き込んで塊を形成し、押し詰まりが生じる原因となる。
【００１２】
特許文献１には、耐火性微粉末及びガラスフリット粉末の両粉末の粒度構成について、７４μｍ以下を９０％以上用いるのが良い旨が記載されている。この場合、４５μｍ以上７４μｍ以下の粒子を多量（例えば両粉末のそれぞれにおいて９０％以上）に含むこともあり得る。そうすると、４５μｍ以上７４μｍ以下の粒子は長時間浮遊できず、ドライシール材の浮遊時間が短くなってしまう。また、４５μｍ以上７４μｍ以下の粒子を多量に含むと、両粉末に比重差があった場合は両粉末の比重差を緩和できず、両粉末の浮遊性を揃えることができない。このため、押し詰まりが発生し、かつ、ドライシール材の組成がばらついて充填性が悪化してしまう。
【００１３】
また、特許文献２には、両粉末の粒度構成は全く記載されていない。このため、例えば、特許文献１と同様に４５μｍ以上７４μｍ以下の粒子を多量に含むと、上記と同様の理由で押し詰まりが発生し、かつ、ドライシール材の組成がばらついて充填性が悪化してしまう。
【００１４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、コークス炉の炭化室壁れんがの損傷部の補修において、押し詰まりを発生させることなく、かつ、損傷部への安定した充填性を確保できるドライシール材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一観点によれば、コークス炉の炭化室壁れんがの亀裂又は目地開き（損傷部）の補修に用いられる補修材（ドライシール材）であって、耐火性微粉末としてシャモット粉、珪石粉、珪砂粉、ろう石粉、溶融シリカ粉から選択される１種又は２種以上を７０質量％以上９５質量％以下、耐火度が６００℃以上１１００℃以下であるガラスフリット粉末を５質量％以上３０質量％以下含み、前記耐火性微粉末１００質量％中に占める粒径４５μｍ未満の耐火性微粉末の割合が９０質量％以上、前記耐火性微粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ以上４５μｍ未満の耐火性微粉末の割合が３０質量％以上５０質量％以下、前記耐火性微粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ未満の耐火性微粉末の割合が４０質量％以上、前記ガラスフリット粉末１００質量％中に占める粒径４５μｍ未満のガラスフリット粉末の割合が９０質量％以上、前記ガラスフリット粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ以上４５μｍ未満のガラスフリット粉末の割合が２７．５質量％以上５０質量％以下、前記ガラスフリット粉末１００質量％中に占める粒径２０μｍ未満のガラスフリット粉末の割合が４０質量％以上、かつ、（前記耐火性微粉末１００質量％中の２０μｍ未満の質量％）／（前記ガラスフリット粉末１００質量％中の２０μｍ未満の質量％）が０．５以上２．０以下である補修材（ドライシール材）が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ドライシール材を構成する耐火性微粉末とガラスフリット粉末の粒度構成を、いずれも粒径２０μｍ未満が４０質量％以上となるようにしているので、両粉末のそれぞれの浮遊性自体が向上すると共に、両粉末に比重差があったとしても浮遊性に対しては見掛け上その比重差が緩和され、両粉末の浮遊性が揃うようになる。更に、両粉末における粒径２０μｍ未満の割合も所定比（０．５以上２.０以下）の範囲内となるように揃えているので、両粉末の浮遊性が揃うことと相まって、炭化室内のどの場所においてもほぼ一定の組成を保つことができるようになる。
【００１７】
これにより、炭化室内の場所によるドライシール材の組成のばらつきに起因する、液相量不足による付着力不足や液相量過多による過溶融を抑制し、ドライシール材の補修部への充填性も向上する。その結果、押し詰まりの発生を防止することや黒煙が発生するのを抑制することができ、さらには、損傷部への安定した充填性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の補修材（ドライシール材）を用いたコークス炉の炭化室壁れんがの損傷部の補修のための構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のドライシール材は、耐火性微粉末とガラスフリット粉末とを主たる構成とする。
【００２０】
耐火性微粉末としては、従来のドライシール材と同様に、シャモット粉、珪石粉、珪砂粉、ろう石粉、溶融シリカ粉等を使用できる。この耐火性微粉末は、ドライシール材１００質量％中に７０質量％以上９５質量％以下で配合する。耐火性微粉末の配合量が７０質量％未満では、ドライシール材中のガラスフリット粉末が多量となるため、液相量過多による過溶融が顕著となる。耐火性微粉末の配合量が９５質量％を超えると、ドライシール材中のガラスフリット粉末が少量となるので、液相量不足による付着力不足が顕著となる。
【００２１】
本発明において、ドライシール材に配合されるガラスフリット粉末は、所定温度において溶融し、液相を生成することで耐火性微粉末と共に付着させるという重要な役割を担う。従って、ガラスフリット粉末の選定には液相生成量を指標化し、評価する必要がある。なお、液相生成量とは、ガラスフリット粉末中に生成される液体量のことである。
【００２２】
一般的に、液相生成量を示す指標としては、組成から計算されるソフトを用いて算出する手法がある。しかしガラスフリット粉末の場合は、組成が非常に多く、それぞれが多く反応した形態で存在することから実際の液相生成量と算出データには大きな乖離がある。そこで、本発明においては、液相生成量を示す指標として耐火度を用いた。
【００２３】
耐火度は、測定サンプルを微粉末状態でゼーゲルコーンと呼ばれるコーンを作製し、昇温により溶倒した時の温度を測定する手法で、コーン溶倒時は当然液相生成量が非常に多くなる。具体的に耐火度は、ＪＩＳ  Ｒ  ２２０４で規定される。
【００２４】
本発明におけるガラスフリット粉末は、耐火度が６００℃以上１１００℃以下のものを使用する。耐火度が１１００℃を超えるガラスフリット粉末を使用した場合、使用時に十分な液相生成量が得られず、付着力不足が生じる。耐火度が６００℃未満のガラスフリット粉末を使用した場合、低粘性となりシール性が低下する。
【００２５】
また、このガラスフリット粉末の配合量は、ドライシール材１００質量％中で５質量％以上３０質量％以下とする。ガラスフリット粉末の配合量が５質量％未満では液相量不足による付着力不足が顕著となる。ガラスフリット粉末の配合量が３０質量％を超えると、液相量過多による過溶融が顕著となる。
【００２６】
これらの耐火性微粉末及びガラスフリット粉末の粒度構成は、いずれも粒径２０μｍ未満が４０質量％以上となるように調整する。また、両粉末における粒径２０μｍ未満の割合の比、すなわち、（耐火性微粉末１００質量％中の２０μｍ未満の質量％）／（ガラスフリット粉末１００質量％中の２０μｍ未満の質量％）は０．５以上２．０以下となるように調整する。このように両粉末の粒度構成及び粒径２０μｍ未満の割合の比を調整することで、上述のとおり、両粉末の浮遊性が揃い、炭化室内のどの場所においてもほぼ一定の組成を保つことができるようになる。また、両粉末の浮遊性を更に向上させる点から、両粉末の粒度構成は、それぞれ粒径４５μｍ未満が９０質量％以上となるように調整することが好ましい。
【００２７】
なお、本発明において両粉末の粒度構成（粒径）とは、レーザー回折散乱式粒度分布計で測定したものをいう。
【００２８】
本発明のドライシール材には、耐火性微粉末とガラスフリット粉末のほかに、必要に応じて、アルミナ質原料、マグネシア質原料、カルシア質原料、コージェライト質原料、金属粉末等の１種又は２種以上を配合することができる。ただし、金属粉末は、急激な発熱によるれんが損傷の恐れがあるため、ドライシール材中に２質量％以下と微量添加に留めることとする。
【実施例】
【００２９】
表１に示す各例のドライシール材を用いて、図１に示す構成において、コークス炉の炭化室壁れんがの損傷部（亀裂又は目地開き）の補修を実施した。具体的には、図１に示す構成において、先ず、窒素のみを１０分間炭化室内に吹込み、炭化室内の圧力を上昇させ、燃焼室よりも正圧状態を確保した。次に、窒素＋ドライシール（ＤＳ）材を、１ｋｇ／分で３０分間炭化室内に吹込んだ。そして、窒素のみを１０分間吹込んだ。
【００３０】
上記の手順でドライシール材の補修を実施し、そのときの黒煙濃度及び押し出し時の負荷を評価した。各例のドライシール材において耐火性微粉末としては珪石粉末を用い、ガラスフリット粉末としては耐火度が１１００℃のものを用いた。
【００３１】
黒煙濃度の評価においては、コークス炉の燃焼室の燃焼排ガス中に混入する黒煙量の程度を目視及び透過度（リンゲルマン濃度）で評価した。リンゲルマン濃度は、燃焼排ガス中の煤塵の濃度を測定するときに使う濃度基準である。白紙上に黒い部分が全体の０％、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％を占めるような格子型黒線図と、燃焼排ガスの黒さとを肉眼で比較し、燃焼排ガスの黒さに相当する格子型黒線図により燃焼排ガスを０から５までの５段階で分類した。なお、燃焼排ガスが黒いほど数値は高くなる。
【００３２】
表１では、黒煙が観察されなかった場合を◎（優）、黒煙は観察されたが極めて少量であり、操業に問題ない場合を○（良）、黒煙は観察されたが少量であり、操業に問題ない場合を△（可）、黒煙量が多く、操業に問題がある場合を×（不可）として示した。また、透過度（リンゲルマン濃度）は、２時間の平均値を評価し、０以上１未満を◎（優）、１以上２未満を○（良）、２以上３未満を△（可）、３以上５以下を×（不可）として示した。
【００３３】
押し出し時の負荷については、押出機の負荷により評価した。表１では、負荷無しの場合を◎（優）、負荷はわずかにあるが押し詰まりはない場合を○（良）、負荷はあるが押し詰まりはない場合を△（可）、押し詰まりがある場合を×（不可）として示した。
【００３４】
そして総合評価は、黒煙濃度及び押出し時の負荷の各評価が両方ともに◎であったものは◎（優）、各評価の最低評価が○であったものは○（良）、各評価の最低評価が△であったものは△（可）、各評価の最低評価が×であったものは×（不可）として示した。
【００３５】
【表１】
0006714318.tif 000002
【００３６】
表１中、実施例１〜２、５〜６及び９はいずれも本発明の範囲内のドライシール材であり、総合評価は◎（優）で良好であった。参考例１０、１１の総合評価は△（可）であった。なお、参考例１０は、耐火性微粉末の粒度構成において粒径４５μｍ以上が１５質量％と実施例１、２、５、６、９に比べ多い例で、耐火性微粉末の浮遊性が実施例１〜２、５〜６及び９に比べると若干劣ったため、総合評価は△（可）に止まった。また、参考例１１は金属Ｓｉを使用した例であり、金属Ｓｉを使用していない実施例１〜２、５〜６及び９に比べると、発熱により低粘性となりシール性がやや低下するため、黒煙濃度及び押出し時の負荷が△となり、総合評価は△（可）に止まった。
【００３７】
比較例１は、耐火性微粉末の粒度構成において粒径２０μｍ未満が３５質量％と本発明の下限を下回る例で、耐火性微粉末について十分な浮遊性が得られず、結果として炭化室内の場所によるドライシール材の組成にばらつきが生じたため、総合評価が×（不可）で不合格であった。また、比較例２は、ガラスフリット粉末の粒度構成において粒径２０μｍ未満が３５質量％と本発明の下限を下回る例で、ガラスフリット粉末について十分な浮遊性が得られず、結果として比較例２と同様に不合格であった。
【００３８】
比較例３、４は、耐火性微粉末及びガラスフリット粉末のそれぞれの粒径２０μｍ未満の割合の比が本発明の範囲を外れている例で、押し出し時の負荷が×となったため、総合評価が×（不可）で不合格であった。
【図１】
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