JP2016503372A - 酸化クロム製品 - Google Patents
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Abstract
Description
− 好ましくは、酸化クロム(Cr2O3)の含量が、重量%として、50%超、さらには55%超、さらには60%超、さらには65%超、さらには70%超、さらには75%超、さらには80%超、さらには85%超、および/または95%未満である。
− 好ましくは、酸化アルミニウム(Al2O3)の含量が、重量%として、1%超、さらには1.5%超、さらには2%超、および/または45%未満、さらには40%未満、さらには35%未満、さらには30%未満、さらには20%未満、さらには10%未満、さらには8%未満、さらには5%未満、さらには4%未満である。
− 好ましくは、マトリックス中の酸化アルミニウム(Al2O3)の含量が、製品の酸化物の重量に基づく重量%として、1%超、さらには1.5%超、および/または10%未満、さらには8%未満、さらには5%未満である。
− 好ましくは、酸化ジルコニウム(ZrO2)の含量が、重量%として、3%超、さらには4.5%超、さらには5%超、さらには6%超、および/または10%未満、9%未満または8%未満である。
− 好ましくは、重量%として、上記酸化ジルコニウムの30%超、40%超、50%超、60%超が、立方晶形および/または正方晶形で安定化されている。
− マトリックス中に存在する酸化ジルコニウムのみが好ましくは、製品の総重量の2.5%超、さらには4%超、さらには5%超を占める。
− 酸化クロム、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの合計含量(Cr2O3+Al2O3+ZrO2)が、重量%として、80%超、85%超、90%超である。
− Cr2O3、Al2O3、ZrO2、Y2O3およびHfO2以外の酸化物の合計含量が、25%未満、20%未満、15%未満、10%未満または5%未満である。
− 好ましくは、酸化イットリウム(Y2O3)の含量が、重量%として、0.15%超、さらには0.20%超、さらには0.25%超、さらには0.30%超、さらには0.35%超、さらには0.40%超、および/または6.0%未満、5.0%未満、4.0%未満、3.0%未満、2.0%未満、または1.0%未満である。
− 好ましくは、上記酸化イットリウム(Y2O3)の90%超、95%超、さらには97%超、または実質的に100%がマトリックス中に存在する。
− 上記製品が、酸化ジルコニウムのための安定剤として作用するまたは作用しない、CaO、MgO、TiO2およびそれらの混合物から選択される、好ましくはCaOである、共ドーパント(codopant)を含む。
− 酸化カルシウム(CaO)の含量が、重量%として、0.03%超、さらには0.04%超、さらには0.05%超、さらには0.1%超、さらには0.2%超、さらには0.5%超、および/または5.0%未満、さらには4.0%未満、さらには3.0%未満、さらには2.0%未満、さらには1.0%未満である。
− 酸化マグネシウム(MgO)の含量が、重量%として、0.1%超、さらには0.2%超、さらには0.5%超、および/または4.0%未満、さらには3.0%未満、さらには2.0%未満、さらには1.0%未満である。
− 酸化チタン(TiO2)の含量が、重量%として、0.5%超、および/または4.0%未満、さらには3.0%未満、さらには2.0%未満、さらには1.0%未満である。
− 好ましくは、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化チタンの含量の合計(CaO+MgO+TiO2)が、重量%として、6.0%未満、さらには5.0%未満、さらには4.0%未満、さらには3.0%未満、および/または0.5%超、1.0%超、さらには2.0%超である。
− 好ましくは再び、共ドーパントが、少なくとも部分的に、酸化ジルコニウムのための安定剤として作用する。
− 1実施態様では、重量%として、酸化イットリウムのおよび共ドーパント(特に酸化カルシウム)の50%超、75%超、さらには90%超、95%超、さらには実質的に100%が、マトリックス中に存在する。
− 好ましくは、酸化ケイ素(SiO2)の含量が、重量%として、0.5%超、さらには0.7%超、さらには1%超、および/または6%未満、さらには5%未満、さらには4%未満、さらには3%未満、さらには1.5%未満である。
− 好ましくは、製品中の酸化ハフニウム(HfO2)の含量が、重量%として、1.8%未満、さらには1.7%未満、さらには1.5%未満、さらには1.2%未満、さらには1%未満、0.8%未満、0.5%未満、0.3%未満、さらには0.2%未満、さらには0.1%未満である。
− 好ましくは、酸化クロム(Cr2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化マグネシウム(MgO)および酸化ハフニウム(HfO2)の含量の合計が、重量%として、95%超、好ましくは98%超であり、製品の他の成分が、好ましくは不純物である。不純物は慣用的に、主としてFe2O3の形の鉄、およびアルカリ金属の酸化物、例えばNa2OおよびK2O、を含む。不純物のそのような含量は、本発明によって付与される利点に疑いをかけないと考えられる。
− 好ましくは、上記酸化物が、製品の90%超、95%超、99%超、さらには実質的に100%を占める。
− 製品の開放空隙率(open porosity)が、5%超、8%超、10%超、および/または25%未満、20%未満、さらには15%未満である。
− 製品が、ガス化装置の反応器の内壁に対して施与された層の形、または上記壁を保護するために配置されたブロックの集まりの形で提供される。好ましくは、上記層全体または上記集まりのブロックの全てが、本発明に従う製品で構成される。
a)投入物(charge)を形成する段階、
b)上記投入物を型に投入し、そして、例えば上記投入物を型内で振動させるおよび/または加圧するおよび/またはたたく(pound)ことにより成形して、プリフォームを形成する段階、
c)上記プリフォームを型から取り出す段階、
d)好ましくは、上記プリフォームを、好ましくは空気中または湿度が制御された雰囲気中で、好ましくはプリフォームの残留水分量が0〜0.5%であるように、乾燥する段階、
e)上記プリフォームを、好ましくは酸化性雰囲気中で、1300〜1600℃の温度で焼成して、焼結された耐火製品を形成する段階
を含む製造法に関する。
− 1%超、好ましくは2%超、さらには2.5%超、または3%超、および/または10%未満、好ましくは7.5%未満、好ましくは5%未満の第一の粉末、ここで、上記粉末は、重量%として、80%超、好ましくは90%超、さらには実質的に100%の、酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウムを含む粒子で構成されている、
酸化ジルコニウムに基づく重量%として、上記酸化ジルコニウムの40%超、好ましくは50%超、好ましくは60%超、および/または90%未満、さらには80%未満が好ましくは正方晶形および/または立方晶形で安定化されている、
上記第一の粉末のD90パーセンタイルが100μm未満、さらには60μm未満、さらには50μm未満、および/または10μm超、20μm超、さらには30μm超である、
好ましくは、上記第一の粉末のメジアンサイズD50が2μm超、さらには5μm超、および/または30μm未満、さらには20μm未満、さらには15μm未満である、および
− 1%超、さらには1.5%超、および/または10%未満、7%未満、5%未満の第二の粉末、ここで、上記粉末は、重量%として、80%超、好ましくは90%超、さらには実質的に100%の、酸化カルシウムおよび酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウムを含む粒子で構成されている、
酸化ジルコニウムに基づく重量%として、上記酸化ジルコニウムの40%超、好ましくは50%超、好ましくは60%超、および/または90%未満、さらには80%未満が好ましくは正方晶形および/または立方晶形で安定化されている、
上記第二の粉末のD90パーセンタイルが100μm未満、さらには60μm未満、さらには50μm未満、および/または20μm超、さらには30μm超、さらには40μm超である、
好ましくは、上記第二の粉末のメジアンサイズD50が2μm超、さらには5μm超、さらには10μm超、および/または30μm未満、さらには20μm未満、さらには15μm未満である。
「プリフォーム」は慣用的に、バインダー、一般的には一時的なバインダー、によって結合された粒子の集まりを意味し、そのミクロ構造が焼結中に変化するだろうと理解される。プリフォームは特に、ブロックまたは層の形、例えば反応器の壁に噴霧されたもの、を示し得る。
60%<Cr2O3<95%、好ましくは65%<Cr2O3<90%、
1%<Al2O3<25%、好ましくは2%<Al2O3<10%、好ましくはAl2O3<5%、
3%<ZrO2<10%、好ましくは4%<ZrO2<8%、
HfO2<1.0%、好ましくはHfO2<0.5%、
0.1%<Y2O3<4.0%、好ましくは0.2%<Y2O3<3.0%、
他の酸化物<10%、好ましくは他の酸化物<5%
を含む。
焼結された耐火製品を形成するために意図された酸化物の粒子でおよび/またはこれらの酸化物の前駆体の粒子で構成された粒状混合物、
任意的に1以上の添加剤、
任意的に水
を含む投入物が調製される。
一時的な(すなわち、乾燥および焼成段階中に全部または一部が除去される)有機バインダー、例えば、樹脂、セルロース誘導体またはリグノン、またはポリビニルアルコール;好ましくは一時的バインダーの量が、投入物の粒状混合物の重量に対して0.1〜6重量%である;
成形剤、例えばステアリン酸マグネシウムまたはステアリン酸カルシウム;
水硬性バインダー、例えばCaOアルミネート型のセメント;
解膠剤、例えばアルカリ金属ポリホスフェートまたはメタクリレート誘導体;
焼結促進剤、例えば二酸化チタンまたは水酸化マグネシウム;
加工処理を促進し、焼結を助けるであろうクレー型の添加剤。
60%超、好ましくは90%超のグレイン、
40%未満のマトリックス粒子、
7%未満の1以上の成形添加剤
を含む。
約98重量%のCr2O3および2重量%のTiO2を含み、かつ少なくとも90重量%の20ミクロン超かつ5mm未満のサイズを有する粒子で構成された焼結された酸化クロム粉末(粉末G1)、
約88重量%のCr2O3、約6重量%のAl2O3、約3.5重量%のSiO2および約1.8重量%のTiO2を含み、かつ少なくとも90重量%の20ミクロン超かつ5mm未満のサイズを有する粒子で構成された焼結された酸化クロム粉末(粉末G2)、
約45重量%のCr2O3、約52重量%のAl2O3、約1.1重量%のSiO2および約1.6重量%のTiO2を含み、かつ少なくとも90重量%の20ミクロン超かつ5mm未満のサイズを有する粒子で構成された焼結された酸化クロム粉末(粉末G3)、
メジアンサイズ(D50)が2ミクロン未満である顔料酸化クロム粉末(>98%のCr2O3)(粉末P1)、
4.2重量%のCaOで安定化され、粒子のサイズが50ミクロン未満であり、メジアンサイズが約12μmであり、上記粒子が、約70%の正方晶形および/または立方晶形の酸化ジルコニウムを含む、酸化ジルコニウム粉末(>98重量%のZrO2)(粉末P2)、
メジアンサイズ(D50)が10ミクロン未満であるアルミナ粉末(>98重量%のAl2O3)(粉末P3)、
約3.2重量%のCaOおよび約1.1重量%のY2O3で安定化され、ジルコニアに基づく重量%として約70%の正方晶形および/または立方晶形の酸化ジルコニウムを含み、粒子のサイズが60ミクロン未満であり(D90=47μm)、メジアンサイズが約13μmである、酸化ジルコニウム粉末(>91重量%のZrO2)(粉末P4)、
約6.4重量%のY2O3で安定化され、ジルコニアに基づく重量%として約70%の正方晶形および/または立方晶形の酸化ジルコニウムを含む酸化ジルコニウム粉末(>91重量%のZrO2)であって、粒子のサイズが50ミクロン未満であり(D90=34μm)、メジアンサイズが約8μmである粉末(粉末P5a)、または粒子のサイズが50ミクロン未満であり(D90=8μm)、メジアンサイズが約3μmである粉末(粉末P5b)、
メジアンサイズ(D50)が5〜10ミクロンである酸化イットリウム粉末(>99%のY2O3)(粉末P6)、
添加剤:約40%のAl2O3、約55%のSiO2、約2.3%のTiO2、約2%のFe2O3および約0.6%のCaOを含むRR40クレー
SiO2:約30〜50%、
Al2O3:約10〜20%、
Fe2O3またはFeO:15〜25%、
CaO:約10〜20%、
他の成分、例えばMgO:100%までの残部。
HfO2含量は実質的に0.1%に等しい
Claims (15)
- マトリックスによって結合された凝集体を示し、かつ酸化物に基づく重量%として下記
40%超の酸化クロムCr2O3、
50%未満の酸化アルミニウムAl2O3、
1%以上の酸化ジルコニウムZrO2、ここで、該酸化ジルコニウムの少なくとも20重量%が立方晶形および/または正方晶形で安定化されている、
該酸化ジルコニウムZrO2のための安定剤として作用する0.1%以上の酸化イットリウムY2O3、
1.9%未満の酸化ハフニウムHfO2
を含み、酸化クロム、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの合計含量Cr2O3+Al2O3+ZrO2が70%超である、焼結された耐火製品。 - 酸化物に基づく重量%として、
酸化クロムCr2O3の含量が65%超である、および/または
酸化アルミニウムAl2O3の含量が35%未満である、および/または
酸化ジルコニウムZrO2の含量が3%超である、および/または
酸化イットリウムY2O3の含量が0.2%超である、および/または
酸化クロム、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの合計含量Cr2O3+Al2O3+ZrO2が80%超である、
請求項1に記載の製品。 - 酸化物に基づく重量%として、
酸化クロムCr2O3の含量が75%超である、および/または
酸化アルミニウムAl2O3の含量が10%未満である、および/または
酸化ジルコニウムZrO2の含量が4.5%超である、および/または
酸化イットリウムY2O3の含量が0.3%超である、および/または
酸化クロム、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの合計含量Cr2O3+Al2O3+ZrO2が90%超である、および/または
酸化クロムCr2O3、酸化アルミニウムAl2O3、酸化ジルコニウムZrO2、酸化イットリウムY2O3、酸化カルシウムCaO、酸化ケイ素SiO2、酸化マグネシウムMgO、酸化チタンTiO2および酸化ハフニウムHfO2の含量の合計が95%超である、
請求項2に記載の製品。 - 酸化クロムCr2O3の含量が80%超である、および/または
酸化アルミニウムAl2O3の含量が5%未満である、および/または
酸化ジルコニウムZrO2の含量が5%超である、
請求項3に記載の製品。 - 重量%として酸化ジルコニウムの50%超が、立方晶形および/または正方晶形で安定化されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製品。
- マトリックスに存在する酸化ジルコニウムのみが製品の総重量の2.5%超を占める、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製品。
- 酸化イットリウムY2O3の90%超がマトリックスに存在する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製品。
- マトリックス中の酸化アルミニウムAl2O3の含量が、製品の酸化物の重量に基づく重量%として、1%超かつ10%未満である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製品。
- 酸化ジルコニウムのための安定剤として作用するまたは作用しない、CaO、MgO、TiO2およびそれらの混合物から選択される共ドーパントを含み、重量%として、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化チタンの含量の合計CaO+MgO+TiO2が、6.0%未満かつ0.5%超であり、酸化イットリウムおよび共ドーパントの50%超、さらには90%超がマトリックス中に存在する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製品。
- 酸化物に基づく重量%として、
酸化アルミニウムAl2O3の含量が1%超である、および/または
酸化ケイ素SiO2の含量が0.5%超かつ6%未満である、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の製品。 - 酸化アルミニウムAl2O3の含量が2%超である、および/または
酸化ケイ素SiO2の含量が3%未満である、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の製品。 - 酸化物に基づく重量%として、合計100%に対して、
60%<Cr2O3<95%、好ましくは65%<Cr2O3<90%、
1%<Al2O3<25%、好ましくは2%<Al2O3<10%、好ましくはAl2O3<5%、
3%<ZrO2<10%、好ましくは4%<ZrO2<8%、
HfO2<1.0%、好ましくはHfO2<0.5%、
0.1%<Y2O3<4.0%、好ましくは0.2%<Y2O3<3.0%、
他の酸化物<10%、好ましくは他の酸化物<5%
を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の製品。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の製品を含む耐火ライニングで少なくとも部分的に裏張りされた内壁を備えた反応器を含むガス化装置。
- 前記耐火製品が層の形またはブロックの形で提供される、請求項13に記載のガス化装置。
- 下記の逐次の段階:
a)投入物を調製する段階、
b)上記投入物を型に投入し、そして、例えば上記投入物を型内で振動させるおよび/または加圧するおよび/またはたたくことにより成形して、プリフォームを形成する段階、
c)上記プリフォームを型から取り出す段階、
d)好ましくは、上記プリフォームを、好ましくは空気中または湿度が制御された雰囲気中で、好ましくはプリフォームの残留水分量が0〜0.5%であるように、乾燥する段階、
e)上記プリフォームを、好ましくは酸化性雰囲気中で、1300〜1600℃の温度で焼成して、焼結された耐火製品を形成する段階
を含む製造法であって、上記投入物が、段階e)の終わりに、請求項1〜12のいずれか1項に記載の焼結された耐火製品を結果するのに適し、かつ、該投入物は、少なくとも部分的に酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウム粉末を含むマトリックス画分を含む、前記方法。
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