(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロミアを１０〜４０重量％の割合で含む、アルミナを主成分とする耐火物であって、
ケイ素、ジルコニウム、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択される金属の窒化物または炭化物の少なくとも１種を、該クロミアに対して３〜１０重量％の割合でさらに含むことを特徴とする耐火物。
【請求項２】
請求項１に記載の耐火物を炉材として用いる溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火性に優れた耐火物およびこの耐火物を炉材として用いて構築された溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物を焼却処理することにより発生した多量の焼却残渣（灰）は、埋め立てることにより処分されていたが、近年では、焼却残渣を埋め立てるための処分地の逼迫が甚だしい。このため、焼却残渣を減容化するための溶融処理が焼却残渣に対して行われるようになっている。
【０００３】
このような焼却残渣の溶融処理を行うためには、１４００℃以上の高温が必要であり、かつ、焼却残渣の組成が一定ではないため、溶融処理を行うための溶融炉の炉材には、長期にわたって使用し得るような耐火物を用いる必要があり、このような耐火物として、例えば、クロミアを含有する耐火物が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−１８９４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クロミアを含有する耐火物は、灰溶融物に対する耐食性に優れているが、下記問題点を有している。
【０００５】
（１）耐火物中のクロミアのクロムは通常の状態では３価で存在しているが、高温により６価に酸化される。６価クロムは、水溶性および潮解性を示す極めて毒性の高い有害物質である。
【０００６】
（２）高温によりクロミアが揮発し、その結果、耐火物中のクロミア含有量が低下して、耐食性が著しく劣化する。
【０００７】
上記（１）および（２）の問題は、いずれも雰囲気による影響が大きく、使用雰囲気を不活性ガス等とすれば上記問題を解消することができるが、溶融処理のために特別な雰囲気を用意しなければならないのは、コスト面、設備面等から考慮して好ましいことではない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、使用雰囲気に関係がなく、通常の大気雰囲気でも有害な６価クロムの発生およびクロミアの揮発の問題が生じない、耐火物およびこの耐火物を炉材として用いて構築された溶融炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討した結果、アルミナおよびクロミアに加え、さらに所定の金属の窒化物または炭化物を添加することにより、通常の大気雰囲気で高温状態としても６価クロムが発生せず、クロミアの揮発もみられないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の耐火物は、クロミアを１０〜４０重量％の割合で含む、アルミナを主成分とする耐火物であって、ケイ素、ジルコニウム、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択される金属の窒化物または炭化物の少なくとも１種を、該クロミアに対して３〜１０重量％の割合でさらに含むことを特徴とするものである。
【００１１】
前記耐火物中のクロミアの含有量が１０重量％に満たない場合には、耐食性が得られず、４０重量％を超えると、耐熱衝撃性が著しく低下する。
【００１２】
前記クロミアに対する前記窒化物または炭化物の含有量が３重量％に満たない場合には、６価クロムの発生およびクロミアの揮発を抑制する効果が得られず、１０重量％を超えると耐食性が低下する。
【００１３】
上記のケイ素、ジルコニウム、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択される金属の窒化物または炭化物であれば、いずれも６価クロムの発生およびクロミアの揮発を抑制する効果が得られるが、その中では、特に、アルミニウムまたはチタンの窒化物または炭化物が好ましい。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は酸化されてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）となり、これが高温でクロミア（ＣｒＯ３）と固溶体を形成するため、６価クロムが発生することがない。また、窒化チタン（ＴｉＮ）または炭化チタン（ＴｉＣ）は、高温でＴｉＯ２に酸化されて、これが６価クロム発生を抑制する効果を助長する。
【００１４】
前記耐火物は、主成分であるアルミナ、１０〜４０重量％のクロミアおよび該クロミアに対して３〜１０重量％の所定金属の窒化物または炭化物の他、他の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、バインダーとしてのセメント等、他の金属酸化物、例えば、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）等が挙げられる。
【００１５】
前記耐火物を構成するための各材料の原料の形態は、当業者に公知のあらゆる形態のものが用いられ得る。例えば、市販の粉末状のアルミナ等が用いられてよい。あるいは、スリップ状もしくはスリップ＋粉末の形態のものを添加してもよい。
【００１６】
前記耐火物は、上記の各材料を混ぜ合わせた後に、成形し、焼成することにより製造される。
【００１７】
前記耐火物の成形は、当業者に公知のいずれの方法によってなされてもよく、例えば、オイルプレス、フリクションプレス、ランマープレス、鋳込み成形、ＣＩＰ等が挙げられる。
【００１８】
焼成温度は、好ましくは１４００〜１７００℃である。
【００１９】
本発明の溶融炉は、上記本発明の耐火物を炉材として用いて構築される。本発明の耐火物は、特に、廃棄物の溶融処理時に、処理対象および処理雰囲気に直接的に接する炉の内壁での使用に適している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の耐火物は、主成分のアルミナおよび１０〜４０重量％のクロミアに加え、さらにケイ素、ジルコニウム、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択される金属の窒化物または炭化物を、クロミアの重量に対して３〜１０重量％の割合で添加したので、通常の大気雰囲気で高温状態としても６価クロムが発生せず、また、クロミアの揮発もみられず、廃棄物の溶融処理、特には溶融炉の炉材に適した耐火物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の耐火物およびこの耐火物を炉材として用いる溶融炉について詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
（比較例１〜３）
市販のアルミナ（粒度２００μｍ〜３０００μｍ）にクロミア（粒度２００μｍ）を添加し、さらにバインダーとしてセメント（Ａｌ２Ｏ３  ７３．０％、ＣａＯ  ２６．０％、ＳｉＯ２  ０．３％、Ｆｅ２Ｏ３  ０．３％）を１重量％添加した後、水を５重量％加え、これを３０分混練した後、金型（ＪＩＳ  定型煉瓦形状）に流し込んで、成形品を得た。
【００２３】
（実施例１〜１０）
比較例と同様の方法により、所定量のアルミナ、クロミア、さらにクロミアに対して１〜１０重量％の所定の金属（Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ）の窒化物または金属炭化物を添加し、その後比較例と同様にして同様の形状に成形し、成形品を得た。
【００２４】
（比較例５）
金属窒化物または炭化物をクロミアに対して２重量％の割合で添加した以外は、実施例と同様の方法にて成形品を得た。
【００２５】
（比較例６）
金属窒化物または炭化物をクロミアに対して１５重量％の割合で添加した以外は、実施例と同様の方法にて成形品を得た。
【００２６】
実施例１〜１０および比較例１〜４の各成形品を、大気中１４００℃（昇降温速度はそれぞれ１００℃／ｈ）で焼成し、６価クロムの溶出量（環告１３号法）および総クロム含有量（底質調査法）の分析を行った。結果を表１に示す。なお、表中、６価クロムの溶出量は、規制値である１．５ｍｇ／ｌ未満であれば合格とした。また、クロミアの揮発量は、加熱前後の総Ｃｒ量を比較してクロムの低下量が３０％未満であれば合格とした。
【００２７】
次に、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）＝０．８のスラグを用いて、ＪＩＳの坩堝法に従って耐食試験を実施した。結果を表２に示す。なお、表中、溶損速度（切断後試料の最大減肉量／時間）は１ｍｍ／ｄａｙ未満であれば合格とした。
【００２８】
【表１】
0004677915.tif 000002
【００２９】
【表２】
0004677915.tif 000003
【００３０】
表１および表２に示す結果より、本発明の規定に従う実施例１〜１０の耐火物は、６価クロムの発生およびクロミアの揮発を抑制する効果を有するとともに、耐食性の効果も有することが分かる。これに対して、比較例１では、耐食性が得られなかった。また、比較例２〜５では、６価クロムの発生およびクロミアの揮発のいずれかまたは双方を抑制する効果を得ることができなかった。比較例６では、耐食性の効果を得ることができなかった。表２に結果より、金属窒化物または炭化物の添加量がクロミアに対して１０重量％を超えると耐食性が著しく低下することがわかった。
【００３１】
なお、本実施例では、不定形耐火物の製法により試験片を作製したが、煉瓦のように原料をバインダーと混合し、この混合物を機械式プレスで成形した後、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で焼成することにより作製しても同様の効果が得られる。