(57)【要約】【課題】クロムを含まない材質で、耐食性、耐熱スポール性に優れた、溶融炉用アルミナ質耐火物を提供する。【解決手段】アルミナ質原料を５２〜９２重量％と、スピネル、マグネシアのいずれか１種あるいは２種を３〜２８重量％と、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのいずれか１種あるいは２種以上を５〜２０重量％とを配合した構成とする。また、スピネル、マグネシアの粒径を０．０５〜１ｍｍ、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトの粒径を０．５〜３ｍｍとする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ質原料５２〜９２重量％と、スピネル、マグネシアのいずれか１種あるいは２種を３〜２８重量％と、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのいずれか１種あるいは２種以上を５〜２０重量％とを配合してなることを特徴とする溶融炉用アルミナ質耐火物。
【請求項２】
スピネル、マグネシアの粒径が０．０５〜１ｍｍ、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトの粒径が０．５〜３ｍｍである請求項１に記載の溶融炉用アルミナ質耐火物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融炉の内張り等に使用されるアルミナ質耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市塵や産業廃棄物等の埋め立て処理が、埋め立て地の不足から困難となり、これらを焼却処理する場合にも、焼却時のダイオキシンの発生や焼却灰の廃棄方法等が問題となっている。このため、都市塵及び産業廃棄物を溶融して処理する動きが高まっている。
【０００３】
このような溶融処理に用いられる溶融炉は、従来の焼却炉に比べて高い温度での処理が必要であり、焼却炉に用いられていたアルミナ成分が９０％以上の高アルミナ質れんがや炭化珪素質れんがを内張りに使用した場合、十分な耐用性（耐食性、耐熱スポール性等）が得られないという問題があった。
【０００４】
この解決策として、高アルミナ質れんがの耐用性を強化する目的で、高融点であるクロム成分を添加した、アルミナ−クロム−ジルコン質れんがやアルミナ−クロム質れんが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３２１６２８
【特許文献２】
特開平１１−１８９４６０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなアルミナ−クロム−ジルコン質れんがやアルミナ−クロム質れんがは、一定の耐用性を備えているものの、使用後のれんがに有害物質である酸化クロムが多量に含まれることから、廃棄を容易に行うことができないという問題があった。このため、上記クロム成分を含有するれんがと同等の耐食性、耐熱スポール性をもち、クロム成分を含まない材質のれんがが望まれている。
【０００７】
本発明は以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、耐食性、耐熱スポール性に優れた、クロム成分を含まない溶融炉用アルミナ質耐火物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、アルミナ質原料５２〜９２重量％と、スピネル、マグネシアのいずれか１種あるいは２種を３〜２８重量％と、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのいずれか１種あるいは２種以上を５〜２０重量％とを配合した構成としている。
【０００９】
また、スピネル、マグネシアの粒径を０．０５〜１ｍｍ、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトの粒径を０．５〜３ｍｍとすることが好ましい。
【００１０】
これにより、耐食性、耐熱スポール性に優れた溶融炉用アルミナ質耐火物を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明は、アルミナ質原料５２〜９２重量％と、スピネル、マグネシアのいずれか１種あるいは２種を３〜２８重量％と、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのいずれか１種あるいは２種以上を５〜２０重量％とを配合することにより、アルミナ質れんがの耐食性及び耐熱スポール性の向上を図るものである。
【００１３】
アルミナ質原料に配合したスピネルやマグネシアは、れんが使用時の加熱によりれんが内に進入するＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３等の外来成分と反応して高融点の生成物を生成するため、結果として、れんがの溶損を低減し、耐食性を向上することができる。
【００１４】
配合するスピネルやマグネシアは、粒径が小さいほど、れんが組織を構成するマトリックス部分に均一に分散するため、上記外来成分との反応性が高まり、より耐食性を向上することができる。しかし、スピネル、マグネシアの熱膨張係数は、それぞれ１０〜１２×１０−６／℃、１１〜１３×１０−６／℃であり、アルミナの６〜９×１０−６／℃に比べて大きいため、れんが使用時の加熱によりこれらの材料が膨張し、れんが全体の耐熱スポール性を低下させることにもなる。
【００１５】
このため、配合するスピネル、マグネシアの粒径は、０．０５〜１ｍｍであることが望ましい。粒径が０．０５ｍｍ未満であると、耐熱スポール性の低下が顕著となり、粒径が１ｍｍを超えると、外来成分との反応性が乏しくなり耐食性の向上効果が低下するため好ましくない。
【００１６】
上記スピネル、マグネシアの総配合量は、３〜２８重量％であり、さらに好ましくは、５〜１５重量％である。配合量が３重量％未満であると耐食性向上の効果が低下し、２８重量％を超えると耐熱スポール性が低下するためである。
【００１７】
一方、本発明の溶融炉用アルミナ質れんがでは、上記スピネルやマグネシアとともに、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのいずれか１種あるいは２種以上を配合する。
【００１８】
アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトの熱膨張係数は、それぞれ４〜５×１０−６／℃、３〜４×１０−６／℃、４〜５×１０−６／℃であり、いずれもアルミナ（６〜９×１０−６／℃）に比べて小さい。このため、れんが使用時の加熱によりこれらの材料の周囲には微細な空隙が生じる。この空隙の存在により、仮に熱スポーリングによりれんがに亀裂が発生した場合でも、発生した亀裂が伸張することを抑制することができる。
【００１９】
配合するアルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトの粒径は、０．５〜３ｍｍであることが好ましい。粒径が０．５ｍｍ未満では、発生した亀裂を抑制するのに十分な空隙を確保することができず、耐熱スポール性の向上効果を得ることができない。また、粒径が３ｍｍを超えると、発生する空隙の大きくなり、亀裂の抑制効果を得ることはできるが、耐食性、機械的強度が低下するため好ましくない。
【００２０】
アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトの配合量は、５〜２０重量％であり、さらに好ましくは、６〜１０重量％である。配合量が５重量％未満であると空隙の絶対量が少なく耐熱スポール性向上の効果が低下し、２０重量％を超えるとれんが中の空隙の絶対量が過多となり、耐食性、及び機械的強度が低下する。
【００２１】
上記の溶融炉用アルミナ質れんがの製造方法は従来の製造方法と同じでよい。すなわち、上記比率で配合した材料を混練、成形、乾燥して所定の形状を得ることが可能である。この成形には、金型、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）、鋳込み等の方法を用いればよく、成形数量、形状等から、最も適当な方法を選択すればよい。
【００２２】
また、成形後の焼成温度は、１３５０〜１７５０℃が好ましい。１３５０℃未満であると、焼結性が不足するため耐食性が低下する。逆に、１７５０℃を超えると、焼結性が過剰となり、骨材であるアルミナが粒成長して耐熱スポール性が低下するので好ましくない。
【００２３】
なお、以上では本発明の耐火物をれんがに適用した場合について説明したが、本発明を不定形耐火物に適用し、流し込み材として使用してもよい。この場合、所定の溶融炉の流し込み成形や損傷部の補修に使用することができる。
【００２４】
以下、本発明の溶融炉用アルミナ質耐火物について行った試験の結果を、実施例として示す。
【００２５】
【実施例】
表１に示す比率で配合した材料を混練し、プレス成形後、１６５０℃で５時焼成して実施例１〜６、及び比較例７〜１２のアルミナ質れんがを製造した。その物性値と耐食性及び耐熱スポール性も表１に示す。
【００２６】
上記耐食性は、侵食材として塵焼却灰にアルカリと酸化鉄を添加したものを用い、酸素−プロパンを用いたバーナー加熱による回転侵食試験の侵食量を比較例７の侵食量を１００として指数表示したものである。このときの加熱条件は１５００℃で４時間であり、１時間ごと侵食材を入れ換えて実施した。数値が小さいほど侵食材による侵食が小さいことを示している。
【００２７】
また、耐熱スポール性は、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１５０ｍｍの試片を、１５００℃に設定した電気炉に３０分間保持し、電気炉から取り出した後、大気中にて放冷した時のヤング率の低下率［（加熱前のヤング率−加熱後のヤング率）／加熱前のヤング率×１００］を示したものである。数値が小さいほど耐熱スポール性に優れていることを示している。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１の結果から、本発明のアルミナ質れんが実施例１〜６は、比較例７〜１２よりも、耐食性、耐熱スポール性が小さく、ともに優れていることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアルミナ質原料５２〜９２重量％と、スピネル、マグネシアのいずれか１種あるいは２種を３〜２８重量％と、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト、ムライトのいずれか１種あるいは２種以上を５〜２０重量％とを配合したアルミナ質耐火物は、耐食性と耐熱スポール性に優れている。
【００３１】
また、従来のクロム成分を含むアルミナ質れんがに比べても、耐食性、耐熱スポール性において、同等もしくは優位にある。本発明品は、都市塵や産業廃棄物の溶融炉に使用することができ、その工業的価値は大きい。