(57)【要約】【課題】施工や補修が容易に行なえる耐火物分野における廃棄物溶融処理炉用の高耐食性のマグクロ質不定形耐火物を得ることにある。【解決手段】マグクロクリンカーおよび／又はクロム鉱６０〜９５重量％、クロミア２〜２０重量％、マグネシア０〜２０重量％を含有することを特徴とする。そして、粒径４５μｍ以下の微粉部におけるシリカを３重量％以下含有するのが好ましい。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグクロクリンカーおよび／又はクロム鉱６０〜９５重量％、クロミア２〜２０重量％、マグネシア０〜２０重量％を含有することを特徴とするマグクロ質不定形耐火物。
【請求項２】
粒径４５μｍ以下の微粉部におけるシリカを３重量％以下含有した請求項１に記載のマグクロ質不定形耐火物。
【請求項３】
マグクロクリンカーおよび／又はクロム鉱８０〜９５重量％、クロミア３〜１０重量％、アルミナ０〜１０重量％の配合とした請求項１または２に記載のマグクロ質不定形耐火物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、耐火物分野における廃棄物溶融処理炉用の高耐食性のマグクロ質不定形耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題から廃棄物の処理が大きな社会問題となっている。都市ゴミを例にとれば、埋め立て処分では必要な土地が確保できずこの方式は行き詰まっている。そこで、焼却処理する方法が拡大しているが、この方法でも残留した焼却灰は嵩高く、有害成分の溶出等の問題を含んでいるため、これでも処理場の問題が解決されるわけではない。
【０００３】
そこで、この対策として、焼却灰を溶融、固化させて、焼却灰の減容化、無害化処理されることが一般的に行われるようになってきた。この方法を焼却灰溶融炉の耐火物の観点から見れば、焼却灰の溶融体は反応性が高いために、長時間無補修で操業しようとすると、耐火物の耐食性が問題であった。
【０００４】
焼却灰の化学組成は、発生源によって多少異なるが、その一例を挙げればＳｉＯ２　　３９％、Ａｌ２Ｏ３　２２％、
ＣａＯ　２２％、ＭｇＯ　３％、Ｔ．Ｆｅ６％、Ｎａ２Ｏ　３％、
Ｋ２Ｏ　１％である。この他、焼却灰にはＣｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ
、Ａｓ、Ｈｇ等の有害な金属も多く含まれている。さらに、揮発分として、ＳやＣｌを含む化合物が含まれている。
【０００５】
この焼却灰を溶解した溶融スラグ中で固相が消失する温度は、おおよそ１４５０℃以下であり、それより高温、例えば１６００℃で操業した場合はほとんど全ての耐火物を溶解する。また、酸素ポテンシャルも高く、炭素含有耐火物や非酸化物系耐火物では溶液による酸化が起こるため、著しく溶損が起こる。このため、耐食性が要求されるのである。さらに、アルカリ成分が多く、塩素を含有するためにこれらの成分に対する耐用性も要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような処理条件に耐える耐火物として、当初、製鋼用耐火物を適用したがうまく行かなかった。現在は、このために特に開発されたクロミアを含有するアルミナ・クロミア質耐火物が多用されている。その例としては、特許２６０１１２９号、特開平１０‐３２４５６２号、特開平１０‐３２４５６３号等がある。これらの材料は、耐食性と耐スラグ浸透性、耐アルカリ性、耐塩素性を適度に併せ持つ材料である。
【０００７】
しかし、特定の部位では、それらの特性のうち幾つかの特性だけが特に要求される場合があり、それらには対応できないという欠点もあった。例えば、溶融したスラグを急冷固化する装置まで導出する部分のように溶融スラグが流動するような場所では、耐火物からスラグヘの物質移動速度が流動によって大きくなり、静置している場合と比べて侵食量が著しく増加する。これらの場所では、特段の耐食性が要求されるため、上述の耐火物の耐食性は比較的良いとはいいながら不十分なものであった。
【０００８】
他方、焼却灰の溶融炉は、比較的複雑な構造をしており、施工や補修が容易な耐火物に対する要求もある。この用途には、不定形耐火物が有利であるが、高耐食性を有する不定形耐火物が従来無かった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、マグクロクリンカーおよび又はクロム鉱６０〜９５重量％、クロミア２〜２０重量％、マグネシア０〜２０重量％を含有することを特徴とするマグクロ質不定形耐火物を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のマグクロ質不定形耐火物は、マグクロクリンカーおよび／又はクロム鉱６０〜９５重量％、クロミア２〜２０重量％、マグネシア０〜２０重量％を含有することを特徴としている。
【００１１】
マグクロクリンカーおよび又はクロム鉱を多量添加することで、焼却灰溶融スラグに対する耐食性を向上させることができる。その添加量は、６０〜９５重量％が好ましい。６０重量％未満では、耐食性が十分でない。９５重量％は実質的な最高値である。より好ましくは、８０〜９５重量％である。
【００１２】
マグクロクリンカーには、市販のものが利用できる。クロム鉱とマグネシアの混合物を焼成した焼結クリンカー、あるいはクロム鉱とマグネシアの混合物を電気炉等で溶解した電融マグクロクリンカー等が利用できる。また、クロミアとマグネシアの混合物を焼結あるいは電融して得たピクロクロマイトクリンカーも利用可能である。一方、クロム鉱も利用できる。各種のクリンカーが知られているが、クロム含有率が高く、シリカ、酸化鉄成分の少ないものが好ましい。これらは、粉砕、整粒して各種の粒度で使用できる。
【００１３】
クロミアを２〜２０重量％添加することが好ましい。クロミアを添加することで、耐食性を向上させるとともに、耐スラグ浸透性を向上させることが可能となる。この双方の特性を併せ持つことで耐用性を向上させることができるのである。２重量％未満では、効果が十分でない。２０重量％以上では効果が飽和し経済的でない。併せて、通常クロミアは粉末として供給されるため、これ以上添加すると不定形耐火物の作業性が確保され難くなる。より好ましくは、３〜１０重量％である。
【００１４】
また、クロミアには、市販のクロミア粉末が利用できる。焼結クロミアを利用することも可能でり、性能面から見ても何ら問題はない。しかし、クロミアは、難焼結性の材料として知られており、焼結体は高価格となるため、焼結体の利用は有利でない。
【００１５】
マグネシアを添加すると耐食性がより向上する。その添加量は０〜２０重量％である。２０重量％より多くなると、スラグ浸透性が大きくなり不都合である。また、塩素との反応が顕著となり好ましくない。より望ましくは、８重量％以内である。マグネシアは、各種の粒度に添加できる。マグネシア原料としては、天然マグネシア、海水マグネシア、電融マグネシアの何れも利用が可能である。
【００１６】
アルミナを添加してかまわない。アルミナの添加量は３０重量％以内が好ましい。これ以上添加では、耐食性が劣るようになる。より好ましくは０〜１０重量％、特に５〜１０重量％が好ましい。アルミナとしては、各種の焼結アルミナ、電融アルミナの粒及びその粉砕品、仮焼アルミナ等が利用できる。
【００１７】
微粉部でのシリカ成分の混入は好ましくない。粒径４５μｍ以下でのシリカ含有量は３重量％以下とすべきである。シリカが多量存在すると、耐食性が低下し、またアルカリとの反応が起こるため耐用性が著しく低下して好ましくない。マグクロクリンカーやクロム鉱中には不純物としてシリカ成分が含まれるが、ここで言うシリカ含有量とはそれを含んだ値である。一方、シリカの添加は、強度向上、スラグ浸透抑制に効果があるため、添加することは可能である。しかし、その場合にも、限度内であれば問題ないが、１．５重量％以下、より好ましくは添加しないことである。
【００１８】
以上の耐火性原料を粒度配合して利用する。不定形耐火物として利用するためには、この粒度配合した原料に結合材、分散剤など添加して不定形耐火物とする。不定形耐火物には、流し込み材、パッチング材、吹き付け材等があるが、そのいずれにも利用可能である。結合材、分散剤なども特には限定されず、一般に使用されているものが利用可能である。
【００１９】
以下、不定形耐火物の流し込み材を例に具体的に説明する。本発明は、セメントボンド流し込み耐火物、リン酸塩ボンド流し込み耐火物、ケイ酸塩ボンド流し込み耐火物等の流し込み耐火物全般に適用することができる。特に、セメントボンド流し込み耐火物において促進効果が顕著である。セメントボンド流し込み耐火物に使用するセメントには、アルミナセメント、ポルトランドセメント等があり、流し込み耐火物に通常使用されているものであれば特に限定されるものではない。
【００２０】
分散剤は、特には限定されない。具体的には、ポリカルボン酸およびその塩、ナフタレンスルホン酸ソーダ、リグニンスルホン酸ソーダ、ビスフェノールスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、および各種の燐酸塩などが使用できる。また、クエン酸、乳酸、ステアリン酸、グリコール酸等のＡｌ、Ｍｇ、Ｚｒ塩、クエン酸・乳酸Ａｌ、塩基性グリコール酸・乳酸Ａｌ、塩基性乳酸Ａｌなども使用できる。これらは、単独、もしくは２種以上の組み合わせで使用される。分散剤の添加量は、上記主材の粒度構成や、要求される流動性等によって規定されるが、一般的に上記主材の外掛け０．０１〜１重量％で、好ましくは０．０２〜０．５重量％である。
【００２１】
また、強度向上等の目的でデキストリン、ＣＭＣ、ＰＶＡ、水ガラス粉末、ヒュームドシリカ、シリカ超微粉、アルミナ超微粉などの各種添加剤を少量添加しても差し支えない。加える水分は、水道水、コロイダルシリカ溶液、水ガラス等、流し込み耐火物に通常使用されているものであれば、特に限定されるものではない。
【００２２】
表１　本発明の実施例の配合と特性表
【表１】
2004010414.tif 000002
【００２３】
【実施例】
本発明について、以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。表１に、実施例を示し、表２に比較例を示す。特に、比較例７および８は、前述特開平１０−３２４５６２号公報によるものである。これらの各原料を粒度配合し、アルミナセメントと有機分散剤を添加して、流し込み材を作成した。それを用いて、各種の試験を行った。
【００２４】
表２　比較例の配合と特性表
【表２】
2004010414.tif 000003
【００２５】
侵食量は、ロータリースラグ試験法を用いた。条件は、１６００℃×５時間とした。最侵食深さをもって侵食量とした。また、この試験後の試験片から、スラグ浸透深さを測定した。
【００２６】
また、アルカリ反応性は、ＳｉＣのさやに試験片とＫ２ＣＯ
３とＮａ２ＣＯ３の２：３の混合物を入
れ、コークスブリーズ中１２００℃×５時間熱処理し、寸法変化と重量変化を調べた。アルカリとの反応が起こると、試験片は膨張し、かつ重量が増加する。
【００２７】
実施例と比較例を比べると、実施例の溶損量は総体的に比較例よりも少なく、スラグ浸透深さも大きくなくて総体的に比較例よりも少なく、本発明はいずれも高耐食性を示している。このように本発明の不定形耐火物の優位性は明らかである。特に、実施例１、２、３、５、６、７、８、９、１１のものが優れているといえる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明にあっては、都市ゴミの焼却灰溶融炉等における、特に耐食性が問題となる部分において高耐食性を有し、かつ施工や補修が容易に可能となるものである。
【００２９】
また、粒径４５μｍ以下の微粉部におけるシリカを３重量％以下含有とすることによって、耐食性を低下せず、アルカリ反応による耐用性も低下しなくでき、高耐久性を維持できる。
【００３０】
さらに、マグクロクリンカーおよび／又はクロム鉱８０〜９５重量％、クロミア３〜１０重量％、アルミナ０〜１０重量％の配合とすることによって、より一層の高耐久性を得ることができる。