(57)【要約】【課題】  モルタル混練後の排水処理の問題点を解消するノンクロム系モルタルであって、しかも、一般的なノンクロム系モルタルは、クロム含有モルタルに比べて耐食性に劣るという欠点を有しているが、この欠点を解消する「高耐食性のノンクロムモルタル」を提供すること。【解決手段】  耐火物組成がＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＴｉＯ２からなるアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルであって、ＴｉＯ２／ＭｇＯ質量比が０．１〜０．８の範囲内にあり、ＭｇＯの成分が１〜２０質量％となるようにＭｇＯ成分とＴｉＯ２成分を含有し、残部はＡｌ２Ｏ３より構成される灰溶融炉用ノンクロム高耐食性モルタル。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物組成がＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＴｉＯ２からなるアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルであって、ＴｉＯ２／ＭｇＯ質量比が０．１〜０．８の範囲内にあり、ＭｇＯの成分が１〜２０質量％となるようにＭｇＯ成分とＴｉＯ２成分を含有し、残部はＡｌ２Ｏ３より構成されることを特徴とする灰溶融炉用ノンクロム高耐食性モルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルに係る灰溶融炉用ノンクロム高耐食性モルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物の発生量は急増しており、その処理は大きな社会問題となっている。この対策として、廃棄物の減容化，無害化または再資源化が望まれており、その方策として、溶融炉を用いて、廃棄物を溶融する方法（廃棄物中の無機物を溶融スラグとして取り出し、大幅に減容する方法）が注目されている。
この廃棄物の溶融法としては、固形廃棄物（生ゴミ等）を直接熱分解し溶融処理する方法と、焼却炉で廃棄物を一次焼却し、生じた焼却灰，飛灰，下水汚泥を二次溶融する方法とがある。
【０００３】
いずれの溶融法においても、処理する灰としては、ストーカ飛灰や流動床飛灰などの処理が増加の一途をたどっている。そして、この溶融法に使用される溶融炉において、該炉を構成する耐火物は、主として炉内に投入される焼却灰，飛灰，下水汚泥等の溶融スラグの成分および溶融温度により侵食されるので、該耐火物の耐食性を考慮する必要がある。
そこで、従来から溶融炉を構成する耐火物としては、高耐食性のクロム質煉瓦（アルミナ−クロム質，マグネシア−クロム質煉瓦など）やクロム質キャスタブル耐火物が使用されている。また、特許文献１(特開2002−145674号公報)には、焼却灰等の廃棄物を溶融する廃棄物溶融炉に適した不定形耐火物として、ノンクロム質のスピネル−アルミナ−チタニア系不定形耐火物、すなわち、「耐火性粒子９２〜９８質量％と結合材２〜８質量％とを含む不定形耐火物であって、耐火性粒子中に、スピネル粒子を８２〜９４質量％，アルミナ粒子およびチタニア粒子を合量で６〜１８質量％を含む不定形耐火物。」が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４５６７４号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
灰溶融炉においては、目地部の侵食が先行し、そして、この侵食が周辺煉瓦の損傷にも大きく影響を与えるものである。このため、目地材として使用するモルタルとしては、特に耐食性を考慮する必要があり、従来からＣｒ２Ｏ３を添加した高耐侵食性クロム系モルタル、具体的には、約５質量％のＣｒ２Ｏ３を添加したアルミナ−クロム質モルタルが使用されている。
しかしながら、この種のクロム系モルタルを目地材として用いることにより、混練後に出る排水は、Ｃｒ２Ｏ３超微分を使用するため沈降に長時間を要し、そのまま廃棄すると、Ｃｒ２Ｏ３特有の色が付いており、しかもこの色が希薄化しないために、その処理が問題となり、一般的な排水処理ができないという問題点を有している。
【０００６】
本発明者等は、上記問題点を解消することを意図して、即ち、“ノンクロム系高耐食性モルタル”の開発を意図して、鋭意研究を重ねた結果、特定の耐火物組成からなるアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルを、灰溶融炉を構成する煉瓦の目地材として使用することにより、Ａｌ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３系の“Ｃｒ＝１０質量％添加モルタル”と同等の高耐食性が得られることを見出して、本発明を完成したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、前記問題点に鑑み成されたものであって、その課題（目的）とするところは、結合を強化・改善することによって、酸化雰囲気での目地侵食を助長する非酸化物や環境に悪影響を及ぼすＣｒ２Ｏ３を使用せずに、アルミナ質モルタルの耐食性を向上させた「灰溶融炉用ノンクロム高耐食性モルタル」を提供することである。また、一般的なノンクロム系モルタルは“クロム含有モルタルに比べて耐食性に劣る”という欠点を有しているが、この欠点を解消する上記高耐食性モルタルを提供することであり、さらに、モルタル混練後の排水処理の問題点を解消する上記高耐食性モルタルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、上記課題（目的）を達成する手段として、本発明に係る灰溶融炉用ノンクロム高耐食性モルタルは、「耐火物組成がＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＴｉＯ２からなるアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルであって、ＴｉＯ２／ＭｇＯ質量比が０．１〜０．８の範囲内にあり、ＭｇＯの成分が１〜２０質量％となるようにＭｇＯ成分とＴｉＯ２成分を含有し、残部はＡｌ２Ｏ３より構成される」ことを特徴としている。
このように、特定の耐火物組成からなるアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルを用いることにより、耐食性が大幅に改善され、しかも、ノンクロム系モルタルであることから、排水処理（モルタル混練後の排水の処理）においても特別な色が付かないため、一般のモルタルと同様に排水処理が可能であるという利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、それに先立って、本発明で特定する耐火物組成の技術的意義について、まず説明する。
【００１０】
本発明は、前記したとおり、耐火物組成として「ＴｉＯ２／ＭｇＯ質量比が０．１〜０．８の範囲内にあり、ＭｇＯの成分が１〜２０質量％となるようにＭｇＯ成分とＴｉＯ２成分を含有し、残部はＡｌ２Ｏ３より構成される」ことを特徴としている。
ＴｉＯ２／ＭｇＯ質量比が０．１未満では耐食性に劣り、一方、０．８を超えると耐消化性に劣り、いずれも本発明で意図する作用効果が奏し難いので好ましくない。ＴｉＯ２／ＭｇＯ質量比のより好ましい範囲は０．１〜０．６であるが、ＴｉＯ２の添加量は１質量％以上が望ましい。
また、ＭｇＯの成分が１質量％未満では耐食性に劣り、一方、２０質量％を超えると、消化現象が進行して経時変化を起こすので、好ましくない。ＭｇＯ成分のより好ましい範囲は２〜２０質量％である。
【００１１】
本発明で使用する「Ａｌ２Ｏ３原料」「ＭｇＯ原料」「ＴｉＯ２原料」については、特に限定されるものではなく、自明の原料を任意に用いることができる。すなわち、Ａｌ２Ｏ３原料としては、電融アルミナ，焼結アルミナ，仮焼アルミナ，合成ムライト，ボーキサイト等のアルミナ原料を、ＭｇＯ原料としては、電融ＭｇＯ，焼結ＭｇＯ，海水ＭｇＯ，天然ＭｇＯ等のマグネシア原料を、ＴｉＯ２原料としては、ルチル型，アナターゼ型，ＡｌＴｉＯ５，ＭｇＴｉＯ５等のチタニア原料を用いることができる。
【００１２】
本発明に係る灰溶融炉用ノンクロム高耐食性モルタルは、前記特定の組成からなるアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルであって、具体的には、まず、前記各原料を配合して、前記特定範囲内の組成を有する耐火物を調製し、次いで、これに結合剤，水を配合してモルタルを作製する。
結合剤としては、各種のケイ酸塩，リン酸塩，アルミン酸塩，フリット，クレー等の自明の結合剤を任意に使用し、これを上記耐火物１００質量％に対し外掛けで０．１〜８質量％（好ましくは０．１〜２質量％）を配合し、また、水を同じく外掛けで１０〜３０質量％（好ましくは１４〜２０質量％）を配合して、モルタルを作製する。なお、ｐＨで酸性を示す結合剤の使用は、ＭｇＯと反応し経過時変化を起こすため、あまり好ましくない。
【００１３】
本発明に係るモルタルにおいて、結合剤以外に、分散剤（界面活性剤，リン酸ソーダ等），硬化調整剤（有機のり，メチルセルロース等），酸化防止剤（Ｂ４Ｃ等）なども配合することができ、それらの配合量は、外掛けで０．０５〜５．０質量％が好ましい。
【００１４】
本発明に係るモルタルは、灰溶融炉を構成する煉瓦の目地材して使用するものであるが、該モルタルを硬練して“スタンプ材”としても使用可能である。なお、「灰溶融炉」とは、「固形廃棄物(生ゴミ等)を直接熱分解し溶融処理する溶融炉」「焼却炉で廃棄物を一次焼却し、生じた焼却灰，飛灰，下水汚泥などを二次溶融する溶融炉」を意味し、いずれも本発明に包含されるものである。
【実施例】
【００１５】
表１に示す化学成分からなるモルタル（ノンクロム品１-1〜１-2；実施例、クロム品２-1〜２-4；比較例）を作製した。
すなわち、本発明の実施例である“ノンクロム品１-1〜１-2”は、Ａｌ２Ｏ３原料として焼結アルミナを、ＭｇＯ原料として電融マグネシアを、ＴｉＯ２原料としてルチル型の原料を用い、これらの各原料を配合して、表１に示す化学成分からなる耐火物を調製した。次いで、結合剤としてフリットを、添加剤(硬化調整剤)として有機のりを用い、それらを上記耐火物１００質量％に対して外掛けで表１に示す量(質量％)配合し、さらに、水を同じく外掛けで表１に示す量(質量％)配合してモルタルを作製した。
一方、比較例である“クロム品２-1〜２-4”は、Ａｌ２Ｏ３原料として焼結アルミナを、Ｃｒ２Ｏ３原料として酸化クロムを用い、これらの各原料を配合して、表１に示す化学成分からなる耐火物を調製し、そして、上記ノンクロム品(実施例)と同様に、フリット、有機のり及び水を配合してモルタルを作製した。
【００１６】
【表１】
2005145797.tif 000002
【００１７】
得られた各モルタル（ノンクロム品１-1〜１-2；実施例、クロム品２-1〜２-4；比較例）について、次の耐食試験を行った。その試験結果である「侵食量(ｍｍ)」を表１に併記した。
【００１８】
＜耐食試験＞
図１(耐食性試験を説明するための図)に示すように、４個の供試煉瓦１(注１)を用い、各供試煉瓦１の目地部２(注２)に“前記表１に示す化学成分を有するモルタル”を使用して、「外面１５０ｍｍ／内面７０ｍｍの角型箱」を作製し、その内部に侵食剤３(注３)を投入した。次に、この角型箱に飛散防止用の蓋を取り付けて、電気炉に挿入した。続いて、この電気炉内の温度(供試温度)を１５００℃とし、４時間後の目地部２の侵食量（前記表１に示す化学成分を有するモルタルからなる目地部２の侵食量：ｍｍ）を測定した。
(注１)：供試煉瓦１は、アルミナ−クロム−ジルコニア質（Al２O３＝72質量％，Cr２O３
＝18質量％，ZrO２＝3質量％，SiO２＝5質量％，残部＝不純物，バインダー）の煉
瓦を使用した。
(注２)：目地部２は“２ｍｍ目地”とした。
(注３)：侵食剤３は、流動床飛灰（SiO２＝22.7質量％，Al２O３＝13.5質量％，CaO＝
27.5質量％，Fe２O３＝3.5質量％，MgO＝3.2質量％，Cｌ＝3.3質量％，残部＝SO３
他，Ig.loss：塩基度(Ｃ/Ｓ)＝1.2）を使用した。
【００１９】
表１の「侵食量(ｍｍ)」から明らかなように、本発明の実施例である「ノンクロム品１-1，１-2(アルミナ−マグネシア−チタニア系)」とも“２ｍｍ程度の損傷”が観られた。これは、従来より使用されているクロム値１０％以下のモルタル(クロム品２-3および２-4：比較例)と同等および同等以上の耐食性が得られることが判明した。
なお、比較例である「クロム品２-1，２-2」は、侵食量が“０”であるけれども、混練後に出る排水は、Ｃｒ２Ｏ３特有の色が付いているので、「クロム品２-3，２-4」も同様であるが、一般的な排水処理ができないという問題点を有している。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
一般的なノンクロム系モルタルは、クロム含有モルタルに比べて耐食性に劣っているが、本発明で特定するアルミナ−マグネシア−チタニア系モルタルを使用することにより、耐食性が大幅に改善されるという顕著な作用効果を奏する。すなわち、前記試験結果から明らかなように、“クロム１０質量％添加モルタル”と同等の耐食性が得られる(前記表１の“クロム品２-3”参照)。
そして、本発明の係る灰溶融炉用モルタルは、ノンクロム系モルタルであることから、排水処理（モルタル混練後の排水の処理）においても特別な色が付かないため、一般のモルタル同様に処理が可能であるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ノンクロム品(本発明の実施例)およびクロム品(比較例)の耐食性試験を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  供試煉瓦
２  目地部（２ｍｍ）
３  侵食剤
【図１】
2005145797.tif 000003