(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＡｌ２  Ｏ４  ５〜２０重量％およびＺｒＯ２  ５〜２０重量％を含み、残部Ｍｇ２  ＳｉＯ４  からなる耐火物を、塩基度が０．７〜２．０の範囲である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に用いる耐火物の使用方法。
【請求項２】
３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  ５〜２０重量％およびＺｒＯ２  ５〜２０重量％を含み、残部Ｍｇ２  ＳｉＯ４  からなる耐火物を、塩基度が０．３以上でかつ０．７未満である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に用いる耐火物の使用方法。
【請求項３】
耐火物中のＺｒＯ２  のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４  で置換した請求項１または２記載の耐火物の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば産業廃棄物等を溶融して減容化する溶融炉の炉材等として用いられる耐火物の使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記溶融炉の炉材としては、Ｃｒ２  Ｏ３  １０重量％を含み、残部Ａｌ２  Ｏ３  からなる耐火物が用いられていた。Ｃｒ２  Ｏ３  は、この耐火物の耐食性を向上させるために含有させられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の耐火物はＣｒ２  Ｏ３  を含んでいるので、この耐火物からなる炉材を用いた溶融炉で産業廃棄物等を溶融する際に、毒性を有する６価のクロムが発生する可能性があり、しかも６価のクロムが発生するため耐火物の廃棄処理についても苦慮しているのが現状である。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題を解決し、Ｃｒ２  Ｏ３  を含有せず、しかも従来の耐火物と同等の耐食性を有する耐火物の使用方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による耐火物の使用方法は、ＭｇＡｌ２  Ｏ４  ５〜２０重量％およびＺｒＯ２  ５〜２０重量％を含み、残部Ｍｇ２  ＳｉＯ４  からなる耐火物を、塩基度が０．７〜２．０の範囲である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に用いるものである。但し、上記耐火物には、不可避不純物が含まれていてもよい。
【０００６】
請求項１の発明で使用される耐火物において、ＭｇＡｌ２  Ｏ４  （スピネル）は、溶融物の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２  ）が０．７以上の領域において、耐火物の溶損を少なくして耐食性を向上させる効果を有するが、その含有量が５重量％未満であるとこの効果は得られず、２０重量％を越えるとかえって溶損が大きくなり、耐食性が低下する。したがって、ＭｇＡｌ２  Ｏ４  の含有量は５〜２０重量％の範囲内で選ぶべきである。ＺｒＯ２  は、溶融される被溶融物の塩基度が０．３〜２．０の領域において、溶融物の耐火物組織内への浸透を抑制する効果を有するが、その含有量が５重量％未満であるとこの効果は得られず、２０重量％を越えると溶損が大きくなり、耐食性が低下する。したがって、ＺｒＯ２  の含有量は５〜２０重量％の範囲内で選ぶべきである。また、Ｍｇ２  ＳｉＯ４  （フォルステライト）は、耐溶損性および耐浸透性に優れたベース材料である。
【０００７】
請求項１の発明の耐火物の使用方法によれば、上述した耐火物を、産業廃棄物等の溶融炉の炉材として使用した場合、毒性を呈することなく、しかも毒性を呈さないために廃棄処理を容易に行うことができる。さらに、塩基度が０．７〜２．０の範囲内にある溶融物に対して、従来の耐火物と同等の耐食性を有する。
【０００８】
請求項２の発明による耐火物の使用方法は、３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  ５〜２０重量％およびＺｒＯ２  ５〜２０重量％を含み、残部Ｍｇ２  ＳｉＯ４  からなる耐火物を、塩基度が０．３以上でかつ０．７未満である被溶融物を溶融する溶融炉の炉材に用いるものである。但し、上記耐火物には、不可避不純物が含まれていてもよい。
【０００９】
請求項２の発明で使用される耐火物において、３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  （ムライト）は、溶融物の塩基度が０．７未満の領域において、耐火物の溶損を少なくして耐食性を向上させる効果を有するが、その含有量が５重量％未満であるとこの効果は得られず、２０重量％を越えるとかえって溶損が大きくなり、耐食性が低下する。したがって、３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  の含有量は５〜２０重量％の範囲内で選ぶべきである。ＺｒＯ２  は、溶融される被溶融物の塩基度が０．３〜２．０の領域において、溶融物の耐火物組織内への浸透を抑制する効果を有するが、その含有量が５重量％未満であるとこの効果は得られず、２０重量％を越えると溶損が大きくなり、耐食性が低下する。したがって、ＺｒＯ２  の含有量は５〜２０重量％の範囲内で選ぶべきである。また、Ｍｇ２  ＳｉＯ４  （フォルステライト）は、耐溶損性および耐浸透性に優れたベース材料である。
【００１０】
請求項２の発明の耐火物の使用方法によれば、上述した耐火物を、産業廃棄物等の溶融炉の炉材として使用した場合、毒性を呈することなく、しかも毒性を呈さないために廃棄処理を容易に行うことができる。さらに、塩基度が０．３以上でかつ０．７未満である溶融物に対して、従来の耐火物と同等の耐食性を有する。
【００１１】
請求項１または２の発明の耐火物の使用方法において、ＺｒＯ２  のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４  （ジルコン）で置換することができる。この場合も、作用効果は変わることがない。
【００１２】
一般の産業廃棄物等の塩基度は０．３〜２．０の範囲内であり、塩基度が０．３以上でかつ０．７未満である被溶融物に対して、請求項２の発明において使用される耐火物、またはこの耐火物中のＺｒＯ２  のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４  で置換した耐火物は十分な耐食性を有する。また、塩基度が０．７〜２．０の範囲内にある被溶融物に対して、請求項１の発明において使用される耐火物、またはこの耐火物中のＺｒＯ２  のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４  で置換した耐火物は十分な耐食性を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに示す。
【００１４】
実施例１〜６および比較例１〜１６
ＭｇＡｌ２  Ｏ４  粉末、３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  粉末、ＺｒＯ２  粉末、ＺｒＳｉＯ４  粉末と、Ｍｇ２  ＳｉＯ４  粉末、Ｃｒ２  Ｏ３  粉末およびＡｌ２  Ｏ３  粉末を用意した。全ての粉末の平均粒径はそれぞれ５０μｍである。ついで、これらの粉末のうち２種以上を表１に示す割合で混合した混合粉末、または単体粉末に、バインダーとしてポリビニルアルコール粉末を、混合粉末または単体粉末１００重量部に対して３重量部の割合で添加した。ついで、バインダー添加粉末を、水を用いてボールミルで２４時間攪拌混合した後乾燥器にて１２０℃で２４時間乾燥させた。ついで、この乾燥粉末を３００ｋｇ／ｃｍ２  の圧力でプレス成形し、さらに大気中において１５００℃×２時間の焼結を行い、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの試料を得た。
【００１５】
評価試験１
各試料の溶損速度および浸透深さを、回転浸食法により測定した。すなわち、各試料を回転ドラム中にセットし、プロパンガスバーナで１５００℃に加熱した後、表２に示す浸食剤を投入し、浸食剤を３０分毎に交換しつつ８時間経過した後の試料の平均減肉量を求め、この減肉量から溶損速度を算出した。また、浸透深さは、最大浸透深さで評価した。なお、浸食剤は産業廃棄物と同じ組成を有するものである。
【００１６】
これらの結果も表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003780398.tif 000002
なお、表１の評価の欄において、○は比較例１３〜１６と同等の特性を有することを表し、×は比較例１３〜１６よりも劣る特性を有することを表す。
【００１８】
【表２】
0003780398.tif 000003
表１に示す結果から、請求項１の発明の組成範囲の耐火物、またはこの耐火物中のＺｒＯ２  のうちの少なくとも一部をＺｒＳｉＯ４  で置換した耐火物によれば、塩基度が０．７〜２．０の範囲である浸食剤に対する耐食性が、従来のＣｒ２  Ｏ３  １０重量％を含み、残部Ａｌ２  Ｏ３  からなる耐火物と同等、もしくはそれ以上であることが分かる（実施例４〜６）。また、請求項２の発明の組成範囲の耐火物によれば、塩基度が０．３以上でかつ０．７未満である浸食剤に対する耐食性が、従来のＣｒ２  Ｏ３  １０重量％を含み、残部Ａｌ２  Ｏ３  からなる耐火物と同等、もしくはそれ以上であることが分かる（実施例１〜３）。
【００１９】
また、ＭｇＡｌ２  Ｏ４  、ＺｒＯ２  およびＭｇ２  ＳｉＯ４  からなる耐火物であっても、ＭｇＡｌ２  Ｏ４  の含有量が、５重量％未満あるいは２０重量％を越えたものは、塩基度０．７〜２．０の範囲である浸食剤に対して溶損が大きくなるとともに（比較例１５および１３）、ＺｒＯ２  の含有量が５重量％未満のものは塩基度０．７〜２．０の範囲である浸食剤に対して浸透深さが大きくなり（比較例１６）、同じく２０重量％を越えたものは塩基度０．７〜２．０の範囲である浸食剤に対して溶損が大きくなる（比較例１４）。
【００２０】
さらに、３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  、ＺｒＯ２  およびＭｇ２  ＳｉＯ４  からなる耐火物であっても、３Ａｌ２  Ｏ３  ・２ＳｉＯ２  の含有量が、５重量％未満あるいは２０重量％を越えたものは塩基度０．７未満の浸食剤に対して溶損が大きくなるとともに（比較例１１および９）、ＺｒＯ２  の含有量が５重量％未満のものは塩基度０．７未満である浸食剤に対して浸透深さが大きくなり（比較例１２）、同じく２０重量％を越えたものは塩基度０．７未満である浸食剤に対して溶損が大きくなる（比較例１０）。
【００２１】
したがって、いずれの場合も産業廃棄物の溶融炉に用いるのに適していないことが分かる。
【００２２】
評価試験２
実施例２と同じ組成の耐火物から４００ｍｍ×４００ｍｍ×２００ｍｍのブロックを作製し、このブロックを塩基度０．５である産業廃棄物の溶融炉に組み込み、２００時間の連続運転を行った。運転終了後上記ブロックを溶融炉から取出し、溶融炉に組み込まれている従来のＣｒ２  Ｏ３  １０重量％を含み、残部Ａｌ２  Ｏ３  からなる耐火物と比較した。その結果、従来の耐火物は２０ｍｍ溶損したのに対し、上記ブロックの溶損は１５ｍｍであり、従来の耐火物に比べて耐食性に優れていることが判明した。
【００２３】
評価試験３
実施例６と同じ組成の耐火物から４００ｍｍ×４００ｍｍ×２００ｍｍのブロックを作製し、このブロックを塩基度１．１である産業廃棄物の溶融炉に組み込み、２００時間の連続運転を行った。運転終了後上記ブロックを溶融炉から取出し、溶融炉に組み込まれている従来のＣｒ２  Ｏ３  １０重量％を含み、残部Ａｌ２  Ｏ３  からなる耐火物と比較した。その結果、従来の耐火物は２３ｍｍ溶損したのに対し、上記ブロックの溶損は１７ｍｍであり、従来の耐火物に比べて耐食性に優れていることが判明した。