(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でSiO2：56.0±5.0 ％、Al2O3 ：27.0±3.0 ％、Fe2O3 ：3.0 ±2.0 ％を含み残部不可避的不純物からなる粘土粉を水に溶かしてコロイド状に分散させたライニング液とし、これを、鋳抜き後のレードル内面に、該レードル内面の単位面積当たりの粘土粉量が60〜150 g/ｍ2 となるように散布することを特徴とするレードルライニング方法。
【請求項２】
粘土粉の粒径が0.5 〜70μｍである請求項１記載の方法。
【請求項３】
ライニング液の溶質含有量が30〜60g/l である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
散布時のレードル温度が150 ℃以上 500℃以下である請求項１〜３の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製錬用のレードル内面をライニングするレードルライニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属製錬において一つの処理ステージから次の処理ステージへと高温溶体を運搬するのにレードル（取鍋）と呼ばれる容器が使用されている。とくに非鉄金属、例えば銅の製錬では、自溶炉から産出されたマット（「かわ」）や、転炉から産出された粗銅（「かね」）、スラグ（「からみ」）などの溶体を次の処理ステージへ運搬するため、多数のレードルが頻繁に使用されている。かかるレードルは、容量数十トンに及ぶものが多く、数十トンの高温溶体を入れたまま天井走行クレーンで運搬されるため、これが破損した場合には大事故につながる。したがって頑丈さが要求され、また形状も取扱いの都合上やや複雑なので、レードルは通常鋳鋼製とされる。
【０００３】
鋳鋼製レードルでは、その内壁が注入された粗銅、マット等の溶体で侵食されて損傷するのを防止し、かつ、「鋳付き」の排出を容易にするため、レードルライニングがなされる。
鋳付き（レードルスカル）とは、溶体排出時にレードル内壁に付着し残留した溶体がそのまま冷えて凝固したものである。鋳付きを放置しておくとレードル使用の度毎に徐々に厚みを増して遂にはレードル正味内容量が規定範囲を下回るようになるので、通常、１回〜数回の使用毎に鋳付きを排出する所謂「鋳抜き」が行われる。
【０００４】
鋳抜きは、溶体の排出後にレードルの反転（ひっくり返し）、あるいはさらに固形物にぶっつけるという方法で行われる。鋳付きが剥がれにくいと鋳抜き時にひっくり返しやぶっつけを繰り返さねばならなくなって作業能率が悪く、またそれだけレードルのいたみも多大となるため、レードルライニング材としては、耐熱性・耐食性に優れるとともに、剥離性にも優れたものが望まれる。また、作業能率のよいライニング方法も望まれる。
【０００５】
かかるレードルライニング分野での従来技術としては、
▲１▼鉱滓を粉砕した粒子を骨材とするレードルのライニング材において、銅製錬の工程で生ずる粒子径150 〜4000μｍのスラグ破砕粒子と粒子径１〜60μｍの鉄精鉱破砕粒子の重量の比率を１〜３で混合して骨材とし、これに１〜７重量％の粒度調整剤と結合剤の混合物を加えたものを銅精錬用レードルのライニング材とすることを特徴とするレードルライニング材（特公昭57−31553 号公報参照）、
▲２▼金属製錬用レードルの少なくとも底部内面にスタッドを布設し、そしてスタッドを布設したレードル内面部分に金属製錬溶融スラグを流し込むことによりライニングを形成することを特徴とする金属製錬用レードルのライニング方法（特開昭59−56969 号公報参照）、
▲３▼炭酸カルシウムを水に溶かしたライニング液をレードル内面に吹き付けるライニング方法（本出願人の従来実施技術）、がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼のレードルライニング材では、コンクリート輸送ポンプと遠心力利用の吹き付け機（セントリースロー、セントローラ等）といった重装備の装置が必要となって設備費や運転・保全費が嵩む問題があり、▲２▼の流し込みによるライニング方法では、レードル上部から中部にかけてライニング厚が不足して侵食損耗が早くなる問題があり、▲３▼のライニング方法では、ライニング液中で炭酸カルシウムが濃度ムラを生じやすくて離型性（鋳抜きのしやすさ）が安定しない問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、レードルに良好な耐侵食性と安定した離型性を能率良く付与できるレードルライニング方法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、質量％でSiO2：56.0±5.0 ％、Al2O3 ：27.0±3.0 ％、Fe2O3 ：3.0 ±2.0 ％を含み残部不可避的不純物からなる粘土粉を水に溶かしてコロイド状に分散させたライニング液とし、これを、鋳抜き後のレードル内面に、該レードル内面の単位面積当たりの粘土粉量が60〜150 g/ｍ2 となるように、散布することを特徴とするレードルライニング方法である。
【０００９】
本発明では、粘土粉の粒径は0.5 〜70μｍが好ましく、また、ライニング液の溶質濃度は30〜60g/l が好ましく、また、散布時のレードル温度は150 ℃以上 500℃以下が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、特定の成分組成になる粘土粉を水に分散させてライニング液とし、これを、鋳抜き後のレードル内面に、ライニング厚あるいはコーティング厚が適正範囲となるように散布することにより、前記目的を達成した。
本発明に係る粘土粉は、SiO2：56.0±5.0 ％、Al2O3 ：27.0±3.0 ％、Fe2O3 ：3.0 ±2.0 ％を含む必要がある。なお、この粘土粉成分組成の％は質量％を意味する（以下同じ）。
【００１１】
SiO2、Al2O3 の少なくとも何れか１種が上記範囲を下回るかまたはFe2O3 が上記範囲を上回ると、レードルの耐侵食性が劣化する。一方、SiO2、Al2O3 の少なくとも何れか１種が上記範囲を上回るかまたはFe2O3 が上記範囲を下回ると、比重差に因るものと推察されるが、ライニング液の溶質濃度ムラが大きくなって離型性のバラツキが大きくなる。このため粘土粉の組成はSiO2：56.0±5.0 ％、Al2O3 ：27.0±3.0 ％、Fe2O3 ：3.0 ±2.0 ％に限定される。なお、好ましくはSiO2：56.0±4.0 ％、Al2O3 ：27.0±2.0 ％、Fe2O3 ：2.0 ±1.0 ％である。また、残部をなす不可避的不純物の成分としては、CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2 等が挙げられる。
【００１２】
粘土粉の走査型電顕（ＳＥＭ）観察による粒径は、0.5 μｍ未満の場合、▲１▼溶解時に粉塵として巻き上がる、▲２▼レードル散布時飛散しやすい、▲３▼天然に存在する量が少ない等の難点があり、一方、70μｍ超では沈降速度が過大で溶質濃度のムラが大きくなるため、0.5 〜70μｍの範囲が好ましい。なお、より好ましくは１〜50μｍである。
【００１３】
本発明では、上記組成になる粘土粉を水に溶かしてコロイド状に分散させたライニング液をレードル内面に散布するので、ライニング厚（乾燥後のライニング層厚）の均等化が容易である。その際、散布量（散布する粘土粉量）は、レードル内面の単位面積当たり60〜150 g/ｍ2 、好ましくは80〜100 g/ｍ2 となるように設定する必要がある。ここにいう散布量とは、上記ライニング液の全量がレードル内面に散布されるとは限らず、一部大気中に飛散するものがあり、この量が把握できないため、貯層内のライニング液の減少容量にライニング液の粘土粉含有量を掛けて求めた粘土粉使用量を基に計算したものである。散布量が60g/ｍ2 に満たないと、部分的な焼付きが生じやすくてレードルの補修頻度が高くなり、一方、散布量が150 g/ｍ2 を超えると、耐侵食性が飽和して粘土粉や散布時間の徒費となる。なお、散布時間は20〜50秒が好ましく、より好ましくは20〜30秒である。
【００１４】
粘土粉のライニング厚は実操業中に実測するのは困難であるが、目視で最大１mm程度以下であり、従来の溶融スラグを流し込んでライニングする方法と比較すると、非常に薄いものである。
また、ライニング液の溶質（本発明では粘土粉）含有量は、低すぎると所望の散布量に達するまでの散布時間がかかりすぎ、またレードルの温度が低下し、一方、高すぎると液の粘度が過大となってノズル詰まりを助長するため、30〜60g/l とするのが好ましく、より好ましくは40〜50g/l である。
【００１５】
また、散布時のレードル温度については、低すぎるとライニング膜の乾燥（水分の蒸発）が遅延して再使用に供しうるまでの待ち時間が長くなるため、150 ℃以上が好ましい。また、高すぎるとライニング液の大気中への飛散量が多くなるので500 ℃以下、より好ましくは400 ℃以下とするのが望ましい。
また、溶質濃度ムラを防ぐ観点からすれば、ライニング液中の粘土粉の沈降速度は30mm/min以下、より好ましくは20mm/min以下とするのがよい。ここでは沈降速度は次のようにして測定した。すなわち、溶質200gをメスシリンダに入れ、純水で1000ccに調整したのち、攪拌棒で10回ずつ攪拌しながら上下し、静置して１分後の沈降界面の液面からの深さを計測してその結果を沈降速度とした。沈降界面は向こう側が見通せない領域の境界として判別可能である。
【００１６】
なお、炭酸カルシウム粉の沈降速度の一例を示すと、約250mm/min であった。本発明は、例えば図１に示すような軽便な構成のレードルライニング装置を備えるだけで、効率よく実施することができる。この例では、貯槽１に貯めたライニング液６を水中ポンプ２で汲み上げてホース３に送給し、ホース３の先端に接続したノズル４から広角かつ霧状に噴出させて、レードル５の内面に吹き付けるようにしている。ノズル４の型式、本数、設置位置、移動速度や噴出流量等は、別途予備実験により求めたライニング厚との相関関係に基づき、目標ライニング厚に応じて設定される。貯槽１内のライニング液６は同槽内に設置したインペラ７で随時攪拌される。
【００１７】
【実施例】
銅製錬で使用されている、かわ用（内容積13ｍ3 ）、からみ用（内容積13ｍ3 ）、かね用（内容積10ｍ3 ）の鋳鋼(SC410) 製レードルに対し、毎回の鋳抜き後に図１に示した装置を用いて表１に示す種々の条件でライニングを施し、耐侵食性、離型性を調査した。また、ノズル詰まりの発生頻度を調査した。
【００１８】
耐侵食性は、１回補修後の初使用から次回補修が必要となる程に侵食されるまでの耐用期間内の使用回数（これを「耐用回数」と称する）で評価した。
離型性は、鋳付きを排出できるまでのレードル反転回数で評価し、１回の反転により鋳付きが剥がれ落ちる場合を離型性良好と判定した。
ノズル詰まりの発生頻度は、100 ライニング回当たりのノズル詰まり発生回数で評価した。
【００１９】
結果を表１に示す。表１に示す通り、耐侵食性（耐用回数のベストデータを100 とした指数で表示）は５〜20％程度向上し、離型性についても、本発明実施例のほうが比較例よりも良好な結果が得られた。なお、比較例の試験中、かわの鋳付きあるいはかねの鋳付きを排出する場合において、反転だけでは鋳抜きができず、反転させた状態のレードルを所定のブロックに衝突させて鋳抜きを行うというケースが何度かあった。
【００２０】
また、実施例では、ノズル詰まりもなく、ライニング液散布系統の維持・管理にも手間がかからなかった。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、粘土水をノズルで散布するだけという簡便な方法により金属製錬に使用されるレードルの耐侵食性および離型性が向上するとともに、ライニング作業時のノズル詰まりもなく、メンテナンスがほとんど要らなくなるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適したレードルライニング装置を例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  貯槽
２  水中ポンプ
３  ホース
４  ノズル
５  レードル
６  ライニング液
７  インペラ
【図１】
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