JP2002241173A

JP2002241173A - 定形耐火物

Info

Publication number: JP2002241173A
Application number: JP2001031989A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Hara; 智彦原; Toru Yamagishi; 徹山岸
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで、耐食性に優れると共に、環境保
全の観点から問題となる物質を生成することが無く、製
造時の施工性に優れ、安全性の高い定形耐火物を提供す
ること。【解決手段】アルミナ質耐火骨材と、アルミナ質微粉
末と、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末と、結合材と
を含有してなる原料混合物に、水を加え混練物とし、次
いで該混練物を乾燥させて成形し、さらに成形後の混練
物を焼成して得られることを特徴とする定形耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐食性を有
する定形耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉等においては、塩化物が多量
に含まれていることに起因して、腐食性物質または腐食
性ガスが生成される。そして、それらの物質やガスによ
る耐火物の損傷が大きな問題となっており、ゴミ焼却炉
等に用いる耐火物の耐食性の要求が高まっている。

【０００３】耐火物の耐食性を向上させる方法として
は、例えば、アルミナ系不定形耐火物に、高い耐食性を
付与するマグネシアやクロミアを配合することが考えら
れる。しかしながら、マグネシアを配合して得られるア
ルミナ系不定形耐火物は１４００℃未満で低融点化合物
を生成するため耐火物の耐熱性が低下してしまうという
問題があった。

【０００４】また、クロミアを配合して得られるアルミ
ナ系不定形耐火物は耐食性は高くなるものの、使用時の
高温環境下に六価クロムの生成が懸念され、環境保全の
観点からその使用は好ましくない。

【０００５】そこで、本発明者等は、特願２０００−１
７３５４０号に記載されるように、耐火骨材と、セラミ
ックス微粉末と、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末
と、水硬性結合材とを含む不定形耐火物原料から得られ
る不定形耐火物を開発した。該不定形耐火物は、低コス
トで、上記のアルミナ系不定形耐火物にクロミアを配合
した不定形耐火物と同等以上に耐食性に優れると共に、
６価クロムといった環境保全の観点から問題となる物質
を生成することが無く、製造時の施工性に優れ、さらに
安全性の高いものである。

【０００６】しかしながら、上記特願２０００−１７３
５４０号も、不定形耐火物に関するものである。すなわ
ち、従来は、低コストで、耐食性に優れると共に、環境
保全の観点から問題となる６価クロムなどの物質を生成
することが無く、製造時の施工性に優れ、さらに安全性
の高い耐火レンガ等の定形耐火物は知られていなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、低コストで、耐食性に優れると共に、環境保全の観
点から問題となる物質を生成することが無く、製造時の
施工性に優れ、安全性の高い定形耐火物を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は鋭意検討を行った結果、アルミナ質耐火骨材
と、アルミナ質微粉末と、酸化ニッケル粉末又はニッケ
ル粉末と、結合材とからなる原料混合物に、水を加え混
練物とし、次いで該混練物を乾燥させて成形し、さらに
成形後の混練物を焼成して得られる定形耐火物であれ
ば、原料混合物に含有されるアルミナ質耐火骨材及びア
ルミナ質微粉末の含有するアルミナと酸化ニッケル粉末
とでスピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物を生成す
るため、低コストで、耐食性に優れると共に、環境保全
の観点から問題となる物質を生成することが無く、製造
時の施工性に優れ、さらに安全性の高いものとなること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、アルミナ質耐火骨材
と、アルミナ質微粉末と、酸化ニッケル粉末又はニッケ
ル粉末と、結合材とからなる原料混合物に、水を加え混
練物とし、次いで該混練物を乾燥させて成形し、さらに
成形後の混練物を焼成して得られることを特徴とする定
形耐火物を提供するものである。

【００１０】また、本発明は、スピネル型アルミナ−酸
化ニッケル化合物を含有してなる原料混合物に、水を加
え混練物とし、次いで該混練物を乾燥させて成形し、さ
らに成形後の混練物を焼成して得られることを特徴とす
る定形耐火物を提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態に係る
定形耐火物の原料混合物を形成する原料は、アルミナ質
耐火骨材、アルミナ質微粉末、酸化ニッケル粉末又はニ
ッケル粉末、及び結合材である。

【００１２】アルミナ質耐火骨材の材質としては、例え
ば、高純度アルミナ、アルミナシリカ、ムライト、ボー
キサイト及びシャモットより選択される１種又は２種以
上が挙げられる。ここで、アルミナシリカとは主にアル
ミナ成分とシリカ成分とからなる組成物を広義に含むも
のであり、ムライトとはアルミナ成分とシリカ成分を所
定の配合割合で含みムライト質となっているものをい
う。上記アルミナ質耐火骨材は、アルミナ質以外に他の
成分が含まれていてもよいが、アルミナ質をより高い割
合で含むものが耐熱性や耐火性の点から好ましい。上記
アルミナ質耐火骨材は、さらにその他の耐火骨材とし
て、炭化珪素質耐火骨材又は窒化質珪素耐火骨材を組み
合わせて用いることもできる。

【００１３】炭化珪素質耐火骨材の材質としては、例え
ば、純度８０％以上の耐火物用炭化珪素が挙げられる。
窒化珪素耐火骨材の材質としては、例えば、純度８０％
以上の耐火物用窒化珪素が挙げられる。

【００１４】アルミナ質耐火骨材及びその他の耐火骨材
としては、粒径が５０μｍを越えるものが用いられ、こ
の範囲内の粒径のものであればどのようなものでもよ
い。なお、粒径の異なるものを組み合わせて用いると得
られる耐火物の内部組織が緻密化するため好ましい。

【００１５】例えば、アルミナ質耐火骨材が、粒径が１
ｍｍを越えて３ｍｍ以下である粗粒材と、粒径が０．１
５ｍｍを越えて１ｍｍ以下である微粒材と、粒径が５０
μｍを越えて０．１５ｍｍ以下である粉末材とを組み合
わせたものであると、粗粒材が耐火物の骨格を形成し、
微粒材が粗粒材同士の空隙を充填し、粉末材が粗粒材及
び微粒材間の空隙をさらに充填して得られる耐火物の緻
密性を高め、耐火骨材全体としては得られる耐火物の内
部組織が緻密化するため好ましい。

【００１６】アルミナ質耐火骨材及び必要に応じて配合
されるその他の耐火骨材の配合量としては、原料混合物
１００重量部中に４８〜８０重量部で含まれることが好
ましい。アルミナ質耐火骨材及び必要に応じて配合され
るその他の耐火骨材が、粗粒材と微粒材と粉末材とから
なるものである場合、定形耐火物原料中に、粗粒材は好
ましくは２５〜４５重量部、さらに好ましくは２８〜４
０重量部、微粒材は好ましくは１５〜３５重量部、さら
に好ましくは２０〜３０重量部、粉末材は好ましくは４
〜２５重量部、さらに好ましくは５〜２２重量部で含ま
れる。粗粒材、微粒材及び粉末材が上記比率で配合され
ると、得られる耐火物の内部組織が緻密化するため好ま
しい。

【００１７】本発明において、アルミナ質微粉末は、定
形耐火物の原料混合物に水を添加して混練した混練物の
保水性を高くし、粘性を低くする為のものである。本発
明のアルミナ質微粉末の材質としては、上記アルミナ質
耐火骨材と同様のものが挙げられ、例えば、高純度アル
ミナ、アルミナシリカ、ムライト、ボーキサイト及びシ
ャモットより選択される１種又は２種以上が挙げられ
る。アルミナ質微粉末は、アルミナ質以外に他の成分が
含まれていてもよいが、アルミナ質をより高い割合で含
むものが耐熱性や耐火性の点から好ましい。また、上記
アルミナ質微粉末は、さらに、シリカ、チタニア、ジル
コニア、炭化珪素、及び窒化珪素等の他のセラミックス
微粉末を添加し、含有させて用いることもできる。

【００１８】本発明において用いられる他のセラミック
ス微粉末としては、例えば、シリカ、チタニア、ジルコ
ニア及び炭化珪素、窒化珪素等の微粉末が挙げられる。
炭化珪素微粉末の材質としては、上記炭化珪素質耐火骨
材と同様のものが挙げられ、例えば、純度８０％以上の
耐火物用炭化珪素が挙げられる。また、窒化珪素微粉末
の材質としては、上記窒化珪素質耐火骨材と同様なもの
が挙げられ、例えば、純度８０％以上の耐火物用窒化珪
素が挙げられる。これらのセラミックス微粉末は、本発
明の定形耐火物において、スピネル型アルミナ−酸化ニ
ッケル化合物の生成を妨げない範囲で加えることが好ま
しい。

【００１９】アルミナ質微粉末及びシリカ微粉末を組み
合わせたものは、混練物の保水性が高く、アルミナ質微
粉末がスピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物を生成
すると共に、シリカ微粉末が耐火物の加熱後の強度を十
分にするためより好ましい。

【００２０】アルミナ質微粉末及び必要により配合され
るその他のセラミックス微粉末は、平均粒径が０．１〜
５０μｍ、好ましくは０．１〜３０μｍ、さらに好まし
くは０．１〜１０μｍである。平均粒径が上記範囲内に
あると、得られる耐火物の内部組織が緻密化するため好
ましい。なお、アルミナ質微粉末は平均粒径が上記範囲
内であり、上記アルミナ質耐火骨材とは粒径が異なって
いるため、本発明において特定粒径のアルミナ質粉末は
アルミナ質微粉末又はアルミナ質耐火骨材のいずれかに
分類される。アルミナ質微粉末は、平均粒径がアルミナ
質耐火骨材よりも小さいため、定形耐火物の焼成の際に
耐火骨材間の隙間に容易に充填される。このため、該隙
間で酸化ニッケルと反応して耐食性に富むスピネル型ア
ルミナ−酸化ニッケル化合物を生成し、さらに耐食性を
向上させることができるため好ましい。

【００２１】アルミナ質微粉末は、原料混合物１００重
量部中に好ましくは１２〜２７重量部、さらに好ましく
は１４〜２７重量部の量で含まれる。アルミナ質微粉末
の配合量が１２重量部未満であると原料混練物の混練物
の保水性が十分でないため好ましくない。なお、この状
態の混練物に対して、保水性を付与するために混練水量
を多くすると、アルミナ質耐火骨材とアルミナ質微粉末
とが分離し易くなるため好ましくない。また、アルミナ
質微粉末の配合量が２７重量部を越えると原料混合物の
混練物の粘性が増加しすぎて成形性が悪化するため好ま
しくない。

【００２２】アルミナ質微粉末及びシリカ微粉末を併用
する場合、原料混合物中、アルミナ質微粉末の配合量は
好ましくは８〜２６．５重量部、さらに好ましくは１０
〜２５重量部、シリカ微粉末の配合量は好ましくは０．
５〜１０重量部、さらに好ましくは１．５〜７重量部で
ある。アルミナ質微粉末及びシリカ微粉末の配合量が上
記範囲内にあると、保水性及び粘性のバランスに優れた
混練物が得られる。

【００２３】本発明において用いられる酸化ニッケル粉
末又はニッケル粉末は、定形耐火物中にスピネル型アル
ミナ−酸化ニッケル化合物を生成することにより耐食性
を付与するためのものである。このうち酸化ニッケル粉
末としては、例えば、触媒、ガラス着色、ほうろう、陶
磁器釉薬及びフェライト材等に用いられるニッケル換算
で７５重量％以上の粉末が挙げられる。また、ニッケル
粉末としては、例えば、酸化雰囲気中での加熱により酸
化ニッケルを生成するものが挙げられる。ここで、酸化
雰囲気中での加熱とは、例えば、混練成形物の空気中で
の焼成工程における加熱や、乾燥だき、又は焼成後の耐
火物を炉内で使用する際における加熱等が挙げられる。

【００２４】酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末は、平
均粒径が０．１〜１００μｍ、好ましくは０．３〜３０
μｍのものが用いられる。平均粒径が該範囲内にある
と、酸化ニッケル又はニッケル粉末が焼成等の際に酸化
されて生成した酸化ニッケルが、アルミナ質微粉末又は
アルミナ質骨材と反応して効果的にスピネル型アルミナ
−酸化ニッケル化合物を生成し、定形耐火物の耐食性が
さらに高くなるため好ましい。

【００２５】酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末は、Ｎ
ｉＯ換算の重量が、原料混合物１００重量部中に好まし
くは０．７〜１８重量部、さらに好ましくは１〜１５重
量部、特に好ましくは１．５〜５重量部、さらに特に好
ましくは１．８〜４．５重量部の量で含まれる。

【００２６】上記配合量が０．７重量部未満であると、
得られる定形耐火物の耐食性が十分に向上しないため好
ましくない。また、上記配合量が０．７重量部以上１．
８重量部未満であると、配合量が微量で品質の安定性が
低下するおそれがあるため、施工時の品質の安定性を重
視する場合には、上記配合量が１．８重量部以上である
ことがより好ましい。また、上記配合量が１８重量部を
越えると、耐食性の改善作用が一定以上向上しないため
不経済であると共に、焼成時に成形体が大きく膨張し施
工体に亀裂を生じ易くなるため好ましくない。

【００２７】本発明において用いられる結合材として
は、水硬性結合材、及び有機バインダー等が挙げられ
る。結合材としては、特に限定されないが、例えば、水
硬性結合材としては、水硬性アルミナ、アルミナセメン
ト等が挙げられ、また、有機バインダーとしては、カル
ボキシメチルセルロース、グリセリン、ポリエチレング
リコール等を挙げることができる。これらのうち、水硬
性結合材が好ましく、水硬性結合材のうちで、水硬性ア
ルミナは、ＣａＯを含まないため得られる定形耐火物を
高温下で繰り返し使用しても耐食性が特に低下し難いと
共に、アルミナ成分が酸化ニッケルと反応してスピネル
型アルミナ−酸化ニッケル化合物の生成に寄与するため
好ましい。水硬性結合材は、平均粒径が１〜２０μｍ、
好ましくは１０〜１５μｍである。平均粒径が上記範囲
内にあると、施工可能な流動性を混練後３０分以上保つ
ことができるため好ましい。

【００２８】結合材は、原料混合物１００重量部中に好
ましくは２〜１０重量部、さらに好ましくは２〜５重量
部の量で含まれる。結合材の配合量が重量部未満である
と施工時の気温が低い場合に硬化不良を生じることがあ
るため、また、１０重量部を越えると施工時の気温が高
い場合に硬化が早すぎて混練時における流動性が急激に
低下するおそれがあるため好ましくない。

【００２９】本発明に係る定形耐火物の原料混合物に
は、さらに、有機繊維や分散剤を適宜配合してもよい。
有機繊維としては、例えば、ポリプロピレン、アクリ
ル、レーヨン、ナイロン及びビニロン等が挙げられ、こ
れらを１種又は２種以上組み合わせて用いることができ
る。有機繊維を配合すると、急速加熱時の施工定形体の
爆裂を防止できるため好ましい。有機繊維の配合量は、
アルミナ耐火骨材及びその他の耐火骨材、酸化ニッケル
粉末又はニッケル粉末のＮｉＯ換算の重量、アルミナ質
微粉末及びその他のセラミックス微粉末、並びに結合材
の合計量１００重量部に対し、０．０４〜０．１重量部
である。

【００３０】分散剤としては、例えば、金属キレート化
合物、アルカリ金属炭酸塩、芳香族スルホン酸ホルマリ
ン縮合塩等が挙げられ、これらを１種又は２種以上組み
合わせて用いることができる。分散剤を配合すると、原
料混合物の混練が可能となるため好ましい。分散剤の配
合量は、アルミナ質耐火骨材、酸化ニッケル粉末又はニ
ッケル粉末のＮｉＯ換算の重量、アルミナ質微粉末、並
びに結合材の合計量１００重量部に対し、０．０５〜
０．５重量部である。分散剤の配合量が、上記範囲内で
あると、原料混合物の混練物の成形性が長く維持される
ため好ましい。本発明に係る原料混合物は、上記アルミ
ナ質耐火骨材、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末、ア
ルミナ質微粉末、及び結合材、さらに必要により有機繊
維又は分散剤等を配合して混合して得られる。これら諸
原料は、一回で又は複数回に分けて混合してもよく、複
数回に分けて混合する場合は混合する順序を問わない。

【００３１】本発明に係る定形耐火物の原料混合物に
は、耐火物の耐食性をより高めるために、さらにジルコ
ニア、チタニア、酸化マンガン及び酸化コバルトより選
択される１種又は２種以上を配合してもよい。

【００３２】上記本発明に係る原料混合物は、アルミナ
質微粉末を含み且つアルミナ質耐火骨材を含む共に、結
合材が水硬性アルミナであることが好ましい。アルミナ
質耐火骨材、アルミナ質微粉末に加えさらに水硬性アル
ミナが含まれると、スピネル型アルミナ−酸化ニッケル
化合物の生成が促進されるため、耐食性がより高くなり
好ましい。

【００３３】また、本発明に係る原料混合物がアルミナ
質微粉末、アルミナ質耐火骨材及び水硬性アルミナを含
む場合、当該原料混合物１００重量部中、通常、アルミ
ナ質微粉末を８〜２７重量部、アルミナ質耐火骨材を４
８〜８０重量部、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末を
ＮｉＯ換算で０．７〜１８重量部及び水硬性アルミナを
２〜１０重量部含み、好ましくは、アルミナ質微粉末を
１０〜２５重量部、アルミナ質耐火骨材を５５〜８０重
量部、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末をＮｉＯ換算
で１〜１５重量部及び水硬性アルミナを２〜５重量部含
む。アルミナ質微粉末、アルミナ質耐火骨材、酸化ニッ
ケル粉末等、及び水硬性アルミナが該比率で含まれる
と、スピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物が生成さ
れ易く、耐食性がより高くなるため好ましい。

【００３４】本発明に係る定形耐火物は、上記の原料混
合物に水を加え混練物とし、さらに該混練物を焼成して
得られる。この際の水の添加量は、上記原料混合物１０
０重量部に対して水が通常４〜７重量部、好ましくは５
〜６重量部である。水の添加量が４重量部未満である
と、混練が困難になり易いため好ましくなく、７重量部
を越えると、アルミナ質耐火骨材とアルミナ質微粉末と
が分離し易くなるため好ましくない。

【００３５】混練物とするには、例えば、ミキサー等を
用いて行う。本発明に係る原料混合物は、混練物とした
ときに、上記定形耐火物原料と水とを上記配合量比で混
練してなるため成形性に優れる。また、さらに分散剤が
上記範囲内の量で配合されているため、特に混練物の成
形性が長く維持され、使用可能時間が長くなる。

【００３６】本発明に係る定形耐火物は、例えば、上記
混練物を型に流し込み、乾燥させて成形体を得、得られ
た成形体を型から外して、焼成して得られる。乾燥は、
例えば、８０〜１２０℃で１７〜２４時間行う。焼成
は、定形耐火物の使用温度以上であれば特に制限されな
いが、通常１２００℃以上で行い、１３００℃以上が好
ましく、１４００℃以上がさらに好ましい。焼成温度の
上限は、特に制限されないが、１６５０℃以下で焼成す
ることが好ましい。焼成温度が１２００℃以下であると
スピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物の生成が効果
的に行われないため好ましくない。焼成時間は、成形体
の大きさによってことなるが２〜１０時間程度が好まし
い。なお、必要により配合された有機繊維や分散剤は焼
成後には焼失し、定形耐火物中には存在しない。

【００３７】なお、本発明の定形耐火物は、未焼成で乾
燥させただけのものを耐火材として用い、使用時に実質
的に焼成を行うこともできるが、その場合耐火物として
炉等に配置した状態で空焚きなどの前熱処理（仮焼成）
を行っておくことが望ましく、空焚きの温度は、上記し
た焼成と同様の温度範囲とすることが望ましい。しか
し、空焚き等の前熱処理（仮焼成）を行う場合であって
も、使用時に実質的に焼成を行う方法は、予め焼成する
場合と比較すると耐食性及び耐熱性が劣った定形耐火物
となりやすく、さらには炉を痛めやすいという問題があ
るため、できるだけ予め焼成することが好ましい。不定
形耐火物は、空焚きによる焼成方法を採らざるを得ず、
この点において予め焼成できる定形耐火物は耐食性に優
れる耐火炉を確実に構築できる。

【００３８】また、空焚きも行わず、単なる乾燥品を配
置し、使用時において焼成を同時並行して行う方法もあ
る。しかし、この方法は焼成温度が炉の使用温度以上と
ならないので、耐食性及び耐熱性が、焼成を予め行う方
法、空焚きなどの前熱処理（仮焼成）を行う方法に比較
して劣った定形耐火物となる点で好ましくない。

【００３９】本発明に係る定形耐火物は、耐食性及び耐
熱性に優れる。特に、アルミナ質微粉末、アルミナ質耐
火骨材、及び水硬性アルミナを含む原料混合物より得ら
れる定形耐火物は、より耐食性及び耐熱性に優れる。本
発明の定形耐火物は、特に耐火レンガとして使用するこ
とが好ましい。上記本発明に係る定形耐火物、特に耐火
レンガは、溶鉱取鍋用定形耐火物、灰溶融炉用定形耐火
物、ゴミ焼却炉用定形耐火物、及び溶鉱樋材用定形耐火
物等に使用することができる。

【００４０】本発明の定形耐火物において、スピネル型
アルミナ−酸化ニッケル化合物は、Ｘ線解析パターンに
おいて、ＪＣＰＤＳカードで規定されているニッケルス
ピネル構造を確認することで同定することができる。Ｊ
ＣＰＤＳカードは、ＡＳＴＭ（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏ
ｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＭａｔ
ｅｒｉａｌ）、ＮＢＳ（ＮａｔｉｏｎａｌＢｕｒｅａ
ｕｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓ）その他の学協会で構成
されているＪＣＰＤＳ（ＪｏｉｎｔＣｏｍｍｉｔｔｅ
ｅｏｎＰｏｗｄｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＳ
ｔａｎｄａｒｄｓ）で収集及び編集され、Ｐｏｗｄｅｒ
ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＦｉｌｅという名称で発行
されている結晶構造に関するデータが記載されたカード
である。

【００４１】本発明の定形耐火物において、スピネル型
アルミナ−酸化ニッケル化合物がＸ線回析により検出さ
れるものが好ましい。また、定形耐火物が含有するスピ
ネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物のＸ線回析パター
ンのピークの内、最も高いピークのピーク高さが、定形
耐火物が含有する他の化合物、例えば酸化ニッケル、ア
ルミナ、ムライト、クリストバライト、クオーツ（石
英）等のシリカ、及びカルシウムアルミネート等が示す
Ｘ線回析パターンのピークのうち最も高いピークのピー
ク高さに対して、半分以上である定形耐火物が好まし
い。さらには、定形耐火物が含有するスピネル型アルミ
ナ−酸化ニッケル化合物のＸ線回析パターンのピークの
内、最も高いピークのピーク高さが、定形耐火物が含有
する他の化合物、例えば酸化ニッケル、アルミナ、ムラ
イト、クリストバライト、クオーツ（石英）等のシリ
カ、及びカルシウムアルミネート等が示すＸ線回析パタ
ーンのピークのうち最も高いピークのピーク高さよりも
高い定形耐火物が最も好ましい。このような特有の結晶
構造をとる定形耐火物は極めて耐食性、耐熱性及び耐火
性に優れる。

【００４２】さらに、本発明の第２の実施の形態を述べ
る。本実施の形態では、前記アルミナ質耐火骨材、前記
アルミナ質微粉末、前記酸化ニッケル粉末またはニッケ
ル粉末、及び前記結合材に加えて、スピネル型アルミナ
−酸化ニッケル化合物を原料として用いることにより、
スピネル型−酸化ニッケル化合物をさらに原料混合物に
含有させる。

【００４３】第２の実施の形態に係る定形耐火物の原料
混合物において、アルミナ質耐火骨材、アルミナ質微粉
末、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末、および結合材
は、第１の実施の形態において、用いたものと同様のも
のを使用することができる。また、必要に応じて、第１
の実施の形態において用いられた、その他の耐火骨材及
びその他のセラミックス微粉末を添加することができ
る。

【００４４】原料として用いられるスピネル型アルミナ
−酸化ニッケル化合物としては、（１）第１の実施の形
態で作成した定形耐火物の廃品を粉砕したもの、（２）
酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末とアルミナ質微粉末
と結合材とからなる原料混合物に水を添加して混合し、
混練物を作り、該混練物を焼成し粉砕したもの、（３）
酸化ニッケル粉末とアルミナ質微粉末と水硬性アルミナ
とを混合して混練物を作り、該混練物を焼成し粉砕した
もの等を挙げることができる。上記（１）の場合、スピ
ネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物として、本発明の
定形耐火物の廃品を再利用することができるため、リサ
イクルの観点から好ましい。本発明の定形耐火物の廃品
を利用する場合において、廃品のみに結合材を添加し
て、定形耐火物を得ることも可能であるが、品質を考え
原料混合物の一部として廃品を活用することが好まし
い。

【００４５】第２の実施の形態において、原料混合物に
おける各原料の配合割合は特に制限されないが、アルミ
ナ質耐火骨材及びその他の耐火骨材、アルミナ質微粉末
及びその他のセラミックス微粉末、酸化ニッケル粉末又
はニッケル粉末のＮｉＯ換算の重量、結合材、並びにス
ピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物の合計量１００
重量部に対して、アルミナ質耐火骨材及びその他の耐火
骨材が８〜５０重量部、アルミナ質微粉末及び必要に応
じて配合されるその他のセラミックス微粉末が１０〜２
５重量部、酸化ニッケル粉末またはニッケル粉末がＮｉ
Ｏ換算の重量で０．７〜１８重量部、結合材が２〜１０
重量部であって、スピネル型アルミナ−酸化ニッケル化
合物が５〜４０重量部であると好ましい。

【００４６】原料混合物への有機繊維、分散材の添加、
原料混合物への水の添加による混練物の作成、成形、乾
燥は、第１の実施の形態と同様に行えばよい。また、焼
成は、焼結を進め定型耐火物の構造を緻密化させるた
め、第１の実施の形態と同様の温度範囲で行うことが好
ましい。

【００４７】さらに、本発明の第３の実施の形態を述べ
る。本実施の形態では、前記スピネル型アルミナ−酸化
ニッケル化合物を原料として用いることにより、スピネ
ル型−酸化ニッケル化合物を原料混合物に含有させる。

【００４８】第３の実施の形態に係る定形耐火物の原料
混合物において、スピネル型−酸化ニッケル化合物は、
第２の実施の形態において用いたものと同様のものを使
用することができる。第３の実施の形態に係る定形耐火
物は、耐火骨材、微粉末等としてのスピネル型−酸化ニ
ッケル化合物のみからなる原料混合物に対して、カルボ
キシメチルセルロース、グリセリン、ポリエチレングリ
コール等の有機結合材を添加し、水を加えて混練し、混
練物をプレス成形により仮成形したのち、乾燥して成形
し、焼成することにより調製することも可能である。ま
た、必要に応じて、第１の実施の形態において用いられ
た、アルミナ耐火骨材およびその他の耐火骨材と、アル
ミナ微粉末及びその他のセラミックス微粉末と、結合材
とを添加することができる。

【００４９】第３の実施の形態において、原料混合物に
おける各原料の配合割合は特に制限されないが、例え
ば、上記したスピネル型−酸化ニッケル化合物からなる
原料混合物に有機結合材を添加する場合においては、配
合比率は、該原料混合物１００重量部に対して、有機結
合材を１〜１０重量部添加する。また、スピネル型アル
ミナ−酸化ニッケル化合物と、結合材と、アルミナ質耐
火骨材及びその他の耐火骨材と、アルミナ質微粉末及び
その他のセラミックス微粉末とを原料混合物が含有する
場合においては、アルミナ質耐火骨材及びその他の耐火
骨材、アルミナ質微粉末及びその他のセラミックス微粉
末、並びに結合材と、スピネル型アルミナ−酸化ニッケ
ル化合物との合計量１００重量部に対して、アルミナ質
耐火骨材及びその他の耐火骨材が０〜７０重量部、アル
ミナ質微粉末及び必要に応じて配合されるその他のセラ
ミックス微粉末が０〜２５重量部、結合材が２〜１０重
量部、スピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物が１０
〜９０重量部であると好ましい。

【００５０】原料混合物への有機繊維、分散材の添加、
原料混合物への水の添加による混練物の作成、成形、乾
燥は、第１の実施の形態と同様に行えばよい。また、焼
成は、焼結を進め定型耐火物の構造を緻密化させるた
め、第１の実施の形態と同様の温度範囲で行うことが好
ましい。

【００５１】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限
するものではない。

【００５２】実施例１粒径が１ｍｍを越えて３ｍｍ以下であるアルミナ質耐火
骨材の粗粒材３１．０重量部、粒径が０．１５ｍｍを越
えて１ｍｍ以下であるアルミナ質耐火骨材の微粒材２
７．１重量部、粒径が５０μｍを越えて０．１５ｍｍ以
下であるアルミナ質耐火骨材の粉末材１０．４重量部、
平均粒径１μm の酸化ニッケル粉末１０．０重量部、平
均粒径２μm のアルミナ超微粉末１６．０重量部、平均
粒径０．６μm のシリカ超微粉末１．５重量部、及び平
均粒径１０μm の水硬性アルミナ４．０重量部の合計１
００．０重量部に、有機繊維０．０８重量部、分散剤
０．１重量部及び水６．０重量部を添加し、これらの混
合物をミキサーで６分間混練した。得られた混練物の流
動性を以下に示す振動フロー値として評価した。配合量
及び振動フロー値の結果を表２に示す。表２中、配合量
は重量部で表す。次に、混練物を鋳込み成形し、１０５
℃で２４時間乾燥し、さらに１４００℃で５時間焼成し
定形耐火物を得た。得られた定形耐火物の耐食性を、以
下に示す浸食指数として評価した。結果を表２に示す。
また、得られた定形耐火物を以下に示す条件の下、Ｘ線
解析により測定した。得られたＸ線解析パターンを図５
に示す。

【００５３】〔振動フロー値の測定方法〕まず、振動テ
ーブル上に、JIS R 5201:92 に規定されたフローコーン
をコーンの先端部が上を向くように載置し、該フローコ
ーン内に適宜振動を与えつつ混練物を充填した。次に、
充填された混練物の形状を崩さないようにゆっくりとコ
ーンを除去した後、速やかに６０Hzの振動を３０秒間与
えた。振動終了後、崩れて広がった混練物の底面におけ
る直径の最大値と、該最大値部分に垂直方向の部分の直
径との２箇所を測定し、２箇所の平均値を振動フロー値
（ｍｍ）とした。振動フロー値は、値が大きいほうが流
動性が良好と評価した。

【００５４】〔浸食指数の測定方法〕まず、図１のよう
な等脚台形柱状（台形面の上底５５ｍｍ、台形面の下底
１３０ｍｍ、台形面の高さ６５ｍｍ、台形柱の高さ１１
５ｍｍ）の定形耐火物からなる試験サンプルＡを作製
し、図２のようにサンプルＡの６個を上底側の矩形面の
６面で六角柱状の凹部Ｄを形成するように組み合わせて
固定し外観が六角柱状の試験体Ｂを構成した。なお、図
１中の数値は寸法を示し、単位はｍｍである。次に、図
２のように試験体Ｂを横に倒した状態で、且つ、試験体
Ｂが底面に垂直な軸を中心として回転装置Ｃにより図２
の矢印Ｘの一定方向に回転する状態にし、試験体Ｂの凹
部Ｄ内にスラグＥを装入し、１５００℃下で８時間回転
させた。８時間経過後、試験体Ｂを各サンプルＡごとに
バラし、図３のようにサンプルＡをスラグが接触した上
底側矩形面の長手方向の中心線ａｂから下底側矩形面の
長手方向の中心線ｃｄへ略矩形の切断面ａｂｄｃが現れ
るように切断した。次に、図４のように該切断面ａｂｄ
ｃのスラグによる浸食部Ｆの浸食面積を測定し、下記式
（１）により浸食率を算出した。浸食率（％）＝（断面の浸食部の面積／断面の全面積）×１００（１）次に、得られた対象サンプルの浸食率と、標準サンプル
（従来のアルミナセメントを結合材として焼成された定
形耐火物）の浸食率とから、下記式（２）により浸食指
数を算出した。標準サンプルの組成と物性について、表
１に示す。浸食指数＝（対象サンプルの浸食率／標準サンプルの浸食率）×１００（２）式（２）より、対象サンプルの浸食指数が、標準サンプ
ルの浸食指数１００より小さければ耐久性が高く、大き
ければ耐食性が低いと評価した。

【００５５】〔Ｘ線回析測定条件〕

【表１】 ──────────────────────────────────── 回析装置ＲＩＮＴ−２２００（株式会社理学社製）Ｘ線管球ＣｕＫ−α 管電圧・管電流４０ｋＶ，２０ｍＡスリットＤＳ−ＳＳ：１度、ＲＳ：０．３ｍｍモノクロメータ全自動モノクロメータ測定間隔（２．５度） ────────────────────────────────────

【００５６】実施例２粒径が１ｍｍを越えて３ｍｍ以下であるアルミナ質耐火
骨材の粗粒材３１．０重量部、粒径が０．１５ｍｍを越
えて１ｍｍ以下であるアルミナ質耐火骨材の微粒材２
７．１重量部、粒径が５０μｍを越えて０．１５ｍｍ以
下であるアルミナ質耐火骨材の粉末材１０．４重量部、
平均粒径２μm のアルミナ超微粉末２６重量部、平均粒
径０．６μm のシリカ超微粉末１．５重量部、及び平均
粒径１０μm の水硬性アルミナ４．０重量部、及び実施
例１で調製した定形耐火物を粒径が０．１μｍ〜５０μ
ｍになるまで粉砕した粉末を１４重量部の合計１１４．
０重量部に、有機繊維０．０８重量部、分散剤０．１重
量部及び水６．０重量部を添加し、これらの混合物をミ
キサーで６分間混練した。得られた混練物の流動性を以
下に示す振動フロー値として評価した。次に、混練物を
鋳込み成形し、１０５℃で２４時間乾燥し、さらに１４
００℃で５時間焼成し定形耐火物を得た。得られた定形
耐火物の耐食性の測定を実施例１と同様に行った。配合
量、振動フロー値、及び浸食指数の結果を表２に示す。
表２中、配合量は重量部で表す。

【００５７】

【表２】＊１スピネル型材料とは、実施例１の定形耐火物を粒径
０．１μｍ〜５０μｍになるまで粉砕した粉末のことを
示し、上記したスピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合
物を含有する材料のことである。

【００５８】実施例１の定形耐火物は、図５より、高濃
度でスピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合物が生成し
ていることがわかる。このように高濃度でスピネル型ア
ルミナ−酸化ニッケル化合物が生成している実施例１の
化合物は、表２に示すように、浸食指数が小さく、耐食
性に非常に優れることがわかる。また、実施例２の定形
耐火物も、表２に示すように、浸食指数が小さく、耐食
性に非常に優れることがわかる。

【００５９】

【発明の効果】本発明の定形耐火物は、低コストで、耐
食性に優れると共に、環境保全の観点から問題となる物
質を生成することが無く、製造時の施工性に優れ、安全
性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】浸食試験におけるサンプル形状を示す斜視図で
ある。

【図２】浸食試験を示す模式図である。

【図３】浸食率の評価方法を示す模式図である。

【図４】浸食率の評価方法を示す模式図である。

【図５】実施例１の定形耐火物のＸ線回析パターンを示
す図である。

【符号の説明】

Ａ定形耐火物のサンプルＢ六角柱状の試験体Ｃ回転装置Ｄ凹部ＥスラグＦ浸食部

フロントページの続きＦターム(参考） 4G030 AA07 AA29 AA36 AA37 BA25 BA33 CA01 GA16 GA27 4G031 AA03 AA23 AA29 BA25 BA26 4K051 BE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ質耐火骨材と、アルミナ質微粉
末と、酸化ニッケル粉末又はニッケル粉末と、結合材と
を含有してなる原料混合物に、水を加え混練物とし、次
いで該混練物を乾燥させて成形し、さらに成形後の混練
物を焼成して得られることを特徴とする定形耐火物。
【請求項２】前記原料混合物に、更にスピネル型アル
ミナ−酸化ニッケル化合物を含有させることを特徴とす
る請求項１記載の定形耐火物。
【請求項３】スピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合
物のＸ線回析パターンのピークが検出されることを特徴
とする請求項１又は２に記載の定形耐火物。
【請求項４】スピネル型アルミナ−酸化ニッケル化合
物を含有してなる原料混合物に、水を加え混練物とし、
次いで該混練物を乾燥させて成形し、さらに成形後の混
練物を焼成して得られることを特徴とする定形耐火物。
【請求項５】前記定形耐火物が、耐火レンガであるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定
形耐火物。