JP2006232653A

JP2006232653A - 耐火煉瓦及び廃棄物溶融炉

Info

Publication number: JP2006232653A
Application number: JP2005089769A
Authority: JP
Inventors: Junichi Shigeta; 純一茂田
Original assignee: OSAKA YOGYO FIRE BRICK; Yotai Refractories Co Ltd
Current assignee: OSAKA YOGYO FIRE BRICK; Yotai Refractories Co Ltd
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】耐食性・耐熱衝撃性に優れた酸化クロム含有耐火煉瓦及び、それを使用した廃棄物溶融炉を提供する。
【解決手段】従来材質の酸化アルミニウム−酸化クロム系耐火煉瓦の酸化アルミニウム部分をスピネル粒子と置き換えることにより、耐食性・耐熱衝撃性に優れたス酸化クロム−スピネル質耐火煉瓦を得た。これは廃棄物溶融炉用耐火物として有用である。
【選択図】なし

Description

本発明は、廃棄物溶融炉に適した耐火煉瓦及びこの耐火煉瓦を使用した廃棄物溶融炉に関するものである。

近年、都市ゴミや廃棄物の発生量が急増しており、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、溶融法すなわち廃棄物の減容化、無害化または再資源化が注目されている。溶融法は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である。

溶融炉に使用される耐火物の侵食スピードは、投入される焼却灰、飛灰、下水汚泥等の組成及び溶融温度に大きく左右される。溶融スラグの組成は廃棄物の種類によって大きく変動するが、一般的には、ＳｉＯ_２：１５〜４５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０〜２０重量％、ＣａＯ：５〜４５重量％、Ｎａ_２Ｏ１〜１５重量％、Ｋ_２Ｏ１〜１５重量％であり、塩基度（Ｃ／Ｓ）で０．５〜２．０程度と処理物により大きく変動する。この他、焼却灰や飛灰には、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ等の有害な金属も多く含まれている。さらに揮発成分としてＳやＣｌも多く含まれ、溶融温度を１２００〜１６５０℃の高温にする必要がある。また、温度変化の激しい溶融炉では熱衝撃による損傷もある。

したがって現在は、耐食性の点から酸化クロムを含む耐火物として酸化アルミニウムと酸化クロムからなる耐火物が使用されている。酸化クロム含有耐火物は酸化クロム含有量が多いほど耐食性がよい（特許文献１参照）。しかし、酸化クロム含有量が多くなると、耐熱衝撃性の低下や、耐火物中の酸化クロムが高温かつアルカリ共存雰囲気下で使用されると有害な六価クロムに変化するため、環境汚染問題を生じるおそれがある。また、酸化クロム含有量が多いほど六価クロムの生成量も多い。酸化クロム含有量を増やすことなく耐食性を上げる手法として、スピネル−酸化ジルコニウム−酸化クロム系耐火物（特許文献２参照）もあるが、酸化ジルコニウムを含むことにより、酸化ジルコニウムの変態により生ずるクラックが耐火物への浸透量を多くするため、耐食性の低下に繋がり十分な耐用を示すことができない。また、酸化クロムを含有しない耐火物として、スピネル質耐火物等が知られているが、いずれも使用条件の厳しい溶融炉用耐火物として十分な耐用を示していない。
特開昭６３−３０３６３特願平１０−３５６０

本発明は、低酸化クロム含有耐火物に高酸化クロム含有耐火物と同等の耐食性を保持させることにより酸化クロム量が増えることにより起こりうる弊害である耐熱衝撃性の低下を低減させた廃棄物溶融炉などに適した耐火物を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は酸化クロムとスピネル粒子を主成分とする耐火煉瓦を提供するものである。酸化クロム含有量は３〜３０重量％、スピネル粒子含有量は２０〜９７重量％が好ましい。ただし、上記においてスピネル粒子とは、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４結晶を含み、粒子中にＭｇＯ成分を５〜６０重量％含み、かつＭｇＯ成分とＡｌ_２Ｏ_３成分の合計量が９５重量％以上である粒子をいう。また、上記耐火煉瓦を炉の少なくとも一部に使用した廃棄物溶融炉である。

酸化クロムとスピネル粒子を組み合わせることにより、少ない酸化クロム含有量で優れた耐食性を獲得することができる。

また、酸化クロム含有量を少なくすることにより、高酸化クロム耐火物の欠点である耐熱衝撃性の低下を防ぐことができる。

酸化ジルコニウムを含有しないことにより耐食性の向上に繋がる。

本発明において、スピネル粒子はＭｇＯ成分とＡｌ_２Ｏ_３成分とからなり、不可避的な不純物または本発明の目的、効果を損なわない程度の他の成分を含んでも良いがＭｇＯ成分とＡｌ_２Ｏ_３成分の合計量は９５重量％以上が望ましい。

本発明におけるスピネル粒子はＭｇＯ成分を５〜６０重量％含むものが好ましい。
ＭｇＯ成分が６０％を超えると耐熱衝撃性が低下する。ＭｇＯ成分が５％未満になると優れた耐食性を望めない。スピネル粒子中のＭｇＯ成分が１０〜６０重量％であるとさらに好ましい。

本発明において、使用するスピネル粒子は理論組成であるＭｇＯ成分２８％、Ａｌ_２Ｏ_３成分７２％に近いものが最も望ましいが、ＭｇＯ成分とＡｌ_２Ｏ_３成分の成分比を変えたスピネル粒子を使用しても効果はある。

基本的に酸化アルミニウムと酸化クロムを含有する耐火煉瓦の酸化アルミニウム部をスピネル粒子に全量置き換えることにより効果が得られるが、部分的に置き換えても効果がある。

スピネル粒子として、酸化アルミニウムと酸化マグネシウムを焼成して得られる焼結スピネル粒子と、酸化アルミニウムと酸化マグネシウムを溶融して得られる溶融スピネル粒子がある。溶融スピネル粒子を使用した場合、最も大きな効果が得られる。

耐火煉瓦成分として、スピネル粒子や酸化クロム成分以外の成分を含んだ場合でも同様の効果が得られる。

表１と表２に示した原料を表３〜７に示した比率で調合し、常法により混練、成形、乾燥、焼成しスピネル含有酸化クロム質煉瓦を製作した。

耐食性の評価方法は次のとおりである。

回転侵食ドラム法にて１６５０℃×２４時間の侵食試験を塩基度１．０のスラグと塩基度２．０のスラグの二つの条件で行い、双方の原寸よりの侵食量の合計数値を、比較例１を１００として指数で示した。

耐熱衝撃性はＪＩＳＲ２６５７（耐火れんが及び断熱れんがのスポーリング試験方法）に準じ、１２００℃水冷で行なった。評価方法は、試験後のクラック量、長さから比較例１を１００として指数で示した。

酸化クロム含有量が２０重量％のものでは、酸化アルミニウム−酸化クロム系の材質である比較例１よりもスピネルを含んだ実施例にあるものが優れた耐食性を示した。

酸化アルミニウム−スピネル−酸化クロム−酸化ジルコニウム系材質（特許文献２）である比較例３よりも酸化アルミニウム−スピネル−酸化クロム系材質である実施例１が優れた耐食性を示した。

以上のように、酸化アルミニウム−酸化クロム系材質の酸化アルミニウム部をスピネル粒子、特に理論組成の溶融スピネル粒子に置換することにより従来の酸化クロム含有量による耐食性の向上以外の方法で耐食性が向上した。また、酸化クロム含有量を低下させることにより耐熱衝撃性の向上に繋がった。

表６の実施例１４に示した組成の耐火煉瓦を飛灰溶融炉の側壁で使用したところ、１８０日以上の高耐用が得られた。

発明の効果

酸化クロムとスピネル粒子を併用した耐火煉瓦は耐食性と耐熱衝撃性が優れており、廃棄物溶融炉の耐用向上に役立つ。また、酸化クロムの使用量を制限することにより、六価クロムの問題を軽減することができる。

Claims

酸化クロムとスピネル粒子を主成分とすることを特長とする廃棄物溶融炉用耐火物。
酸化クロムとスピネル粒子を主成分とすることを特長とする廃棄物溶融炉用耐火物を炉の少なくとも一部に使用した廃棄物溶融炉。