JP3215016B2 - 溶融炉用保護管 - Google Patents
溶融炉用保護管Info
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- JP3215016B2 JP3215016B2 JP19385195A JP19385195A JP3215016B2 JP 3215016 B2 JP3215016 B2 JP 3215016B2 JP 19385195 A JP19385195 A JP 19385195A JP 19385195 A JP19385195 A JP 19385195A JP 3215016 B2 JP3215016 B2 JP 3215016B2
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却灰再処理
溶融炉等の溶融炉において、ヒーターやセンサー等を保
護するための保護管に関する。
溶融炉等の溶融炉において、ヒーターやセンサー等を保
護するための保護管に関する。
【0002】
【従来の技術】家庭、会社から捨てられたゴミは地方自
治体の焼却炉で燃やされ、その未燃分の焼却灰及び煙に
含まれる飛灰(含有元素:Si、Al、Fe、Ca、M
g、K、Mn、Cl、S)は廃棄物処理法改正によりそ
の処理基準に基づいて、再処理溶融炉で無害化され最終
処分または有効利用される。
治体の焼却炉で燃やされ、その未燃分の焼却灰及び煙に
含まれる飛灰(含有元素:Si、Al、Fe、Ca、M
g、K、Mn、Cl、S)は廃棄物処理法改正によりそ
の処理基準に基づいて、再処理溶融炉で無害化され最終
処分または有効利用される。
【0003】この再処理工程を図2に示すように、溶融
炉12内に焼却灰11を入れ、電熱源である加熱用ヒー
ター2で1300〜1600℃に加熱すると、焼却灰1
1が溶融して金属元素13が蒸発する。この金属元素1
3を取り出して冷却装置(不図示)で急冷し凝縮させて
微粒子とし、これをバグフィルタ15で回収して重金属
濃縮物16を回収する。一方無害化されたガス17はガ
ス処理装置を経て大気中へ放出される。また、溶融炉1
2内の残存物はガラス顆粒18として取り出され、有効
利用または処分されるようになっている。
炉12内に焼却灰11を入れ、電熱源である加熱用ヒー
ター2で1300〜1600℃に加熱すると、焼却灰1
1が溶融して金属元素13が蒸発する。この金属元素1
3を取り出して冷却装置(不図示)で急冷し凝縮させて
微粒子とし、これをバグフィルタ15で回収して重金属
濃縮物16を回収する。一方無害化されたガス17はガ
ス処理装置を経て大気中へ放出される。また、溶融炉1
2内の残存物はガラス顆粒18として取り出され、有効
利用または処分されるようになっている。
【0004】この溶融炉12には、加熱用ヒーター2と
温度管理のための熱電対3が必要であるが、溶融した焼
却灰11は溶融炉12内で溶融スラグ、溶融塩、あるい
はその蒸気成分として存在するため、これらの物質から
加熱用ヒーター2または熱電対3を保護する必要があ
る。
温度管理のための熱電対3が必要であるが、溶融した焼
却灰11は溶融炉12内で溶融スラグ、溶融塩、あるい
はその蒸気成分として存在するため、これらの物質から
加熱用ヒーター2または熱電対3を保護する必要があ
る。
【0005】そこで、耐熱性・耐食性に優れたセラミッ
クス製の保護管1で加熱用ヒーター2や熱電対3を覆う
ことが行われている。上記保護管1の材質としては例え
ば特開昭51−71312号公報に示されるように、M
gO−ZrSiO2 −Al2O3 の複合セラミックスが
使用されている。
クス製の保護管1で加熱用ヒーター2や熱電対3を覆う
ことが行われている。上記保護管1の材質としては例え
ば特開昭51−71312号公報に示されるように、M
gO−ZrSiO2 −Al2O3 の複合セラミックスが
使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ゴミ焼却に
より発生する灰分を再加熱処理する際、灰に含まれるC
d、Pb、Zn等の金属元素類やダイオキシン、フラン
等の有害汚染物質を分解するため、電熱により1300
〜1600℃で加熱溶融処理を行い無害化するが、溶融
炉12で使用する保護管1は、焼却灰11が溶けてでき
る溶融塩、溶融スラグ、あるいは蒸気等にさらされるこ
とになる。そのため、これら成分中のSi、Al、F
e、Ca、Naは保護管1を成すセラミックス中に徐々
に浸食し、次第にセラミックスが変質して強度劣化を起
こすことから、クラックを生じたり、破損が生じやすく
なって、長期にわたり使用できるものではなかった。
より発生する灰分を再加熱処理する際、灰に含まれるC
d、Pb、Zn等の金属元素類やダイオキシン、フラン
等の有害汚染物質を分解するため、電熱により1300
〜1600℃で加熱溶融処理を行い無害化するが、溶融
炉12で使用する保護管1は、焼却灰11が溶けてでき
る溶融塩、溶融スラグ、あるいは蒸気等にさらされるこ
とになる。そのため、これら成分中のSi、Al、F
e、Ca、Naは保護管1を成すセラミックス中に徐々
に浸食し、次第にセラミックスが変質して強度劣化を起
こすことから、クラックを生じたり、破損が生じやすく
なって、長期にわたり使用できるものではなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、MgOまたはMgOスピネル(MgAl
2O4)を95.8重量%以上含有し、残部がSiO2、
CaO、Na2O等のガラス成分からなり、平均結晶粒
径2μm以上、気孔率3%以下であるセラミックスによ
り、先端の閉じた管状体を形成して溶融炉用保護管とし
たものである。
題に鑑み、MgOまたはMgOスピネル(MgAl
2O4)を95.8重量%以上含有し、残部がSiO2、
CaO、Na2O等のガラス成分からなり、平均結晶粒
径2μm以上、気孔率3%以下であるセラミックスによ
り、先端の閉じた管状体を形成して溶融炉用保護管とし
たものである。
【0008】即ち、本発明は、保護管を成すセラミック
スとして、MgOまたはMgOスピネルを主成分するこ
とを特徴とする。
スとして、MgOまたはMgOスピネルを主成分するこ
とを特徴とする。
【0009】例えばSiC、Si3 N4 等を主成分とす
る非酸化物セラミックスでは大気中1500℃以上での
耐熱性が悪く、またAl2 O3 、ZrO2 を主成分とす
るセラミックスでは高純度原料を使用しても耐食性に問
題があり、特にZrO2 を主成分とするセラミックスは
1500℃以上の高温にさらされると相変態を起こして
強度劣化を生じることから、保護管材料としては不適当
である。これらに対し、酸化物セラミックス中でも、M
gOまたはMgOスピネルを主成分とするセラミックス
は、それぞれ融点が2800℃、2135℃と融点が極
めて高いことから耐熱性、耐食性に優れ、保護管として
最適である。
る非酸化物セラミックスでは大気中1500℃以上での
耐熱性が悪く、またAl2 O3 、ZrO2 を主成分とす
るセラミックスでは高純度原料を使用しても耐食性に問
題があり、特にZrO2 を主成分とするセラミックスは
1500℃以上の高温にさらされると相変態を起こして
強度劣化を生じることから、保護管材料としては不適当
である。これらに対し、酸化物セラミックス中でも、M
gOまたはMgOスピネルを主成分とするセラミックス
は、それぞれ融点が2800℃、2135℃と融点が極
めて高いことから耐熱性、耐食性に優れ、保護管として
最適である。
【0010】なおMgOスピネルとは、MgAl2 O4
で表され、MgOとAl2 O3 がモル比1:1で結合し
た化合物のことである。
で表され、MgOとAl2 O3 がモル比1:1で結合し
た化合物のことである。
【0011】そして、本発明では主成分を成すMgOま
たはMgOスピネルの含有量(以下純度という)を95
重量%以上とし、残部を成すSiO2 、CaO、Na2
O等のガラス成分の合計量を5重量%以下としたことを
特徴とする。
たはMgOスピネルの含有量(以下純度という)を95
重量%以上とし、残部を成すSiO2 、CaO、Na2
O等のガラス成分の合計量を5重量%以下としたことを
特徴とする。
【0012】即ち、溶融炉において、灰成分中のSi、
Al、Fe、Ca、Na等の浸食元素は保護管を成すセ
ラミックスの結晶粒界中に優先的に侵入してセラミック
スを腐食し変質させる。そのため、MgOまたはMgO
スピネルを主成分とし、純度を95重量%以上とすれ
ば、結晶粒界を構成するSiO2 、CaO、Na2 O等
のガラス成分を少なくし、浸食元素が侵入しにくくなる
のである。
Al、Fe、Ca、Na等の浸食元素は保護管を成すセ
ラミックスの結晶粒界中に優先的に侵入してセラミック
スを腐食し変質させる。そのため、MgOまたはMgO
スピネルを主成分とし、純度を95重量%以上とすれ
ば、結晶粒界を構成するSiO2 、CaO、Na2 O等
のガラス成分を少なくし、浸食元素が侵入しにくくなる
のである。
【0013】なお、純度を95重量%以上とするために
は、予め高純度の一次原料を使用するとともに、製造工
程において不純物の混入を防止すれば良い。
は、予め高純度の一次原料を使用するとともに、製造工
程において不純物の混入を防止すれば良い。
【0014】また、本発明では、保護管を成すセラミッ
クスの平均結晶粒径を2μm以上としたことを特徴とす
るが、これは平均結晶粒径が2μm未満であると浸食元
素が著しく侵入して変質を促しやすくなるためである。
即ち、本発明では結晶粒径を大きくすることによって結
晶粒界のガラス成分を少なくし、上記と同様の理由によ
り浸食元素の進入を防止するようにしたものである。
クスの平均結晶粒径を2μm以上としたことを特徴とす
るが、これは平均結晶粒径が2μm未満であると浸食元
素が著しく侵入して変質を促しやすくなるためである。
即ち、本発明では結晶粒径を大きくすることによって結
晶粒界のガラス成分を少なくし、上記と同様の理由によ
り浸食元素の進入を防止するようにしたものである。
【0015】さらに、本発明では、気孔率を3%以下と
したことを特徴とするが、これは気孔率が3%を超える
と、浸食元素が著しく侵入して変質を促しやすくなるた
めである。
したことを特徴とするが、これは気孔率が3%を超える
と、浸食元素が著しく侵入して変質を促しやすくなるた
めである。
【0016】なお、上記平均結晶粒径や気孔率は、出発
原料の粒径や焼成条件等によって自由に調整することが
できる。
原料の粒径や焼成条件等によって自由に調整することが
できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を説明す
る。
る。
【0018】図1に示すように、本発明の保護管1は、
先端の閉じた管状体であり、全体がMgOまたはMgO
スピネルを95重量%以上含み、平均結晶粒径2μm以
上、気孔率3%以下のセラミックスから成っている。
先端の閉じた管状体であり、全体がMgOまたはMgO
スピネルを95重量%以上含み、平均結晶粒径2μm以
上、気孔率3%以下のセラミックスから成っている。
【0019】この保護管1は、図2に示すように、ゴミ
焼却灰再処理用の溶融炉12中にて加熱用ヒーター2や
熱電対3を覆うように設置し、これらを保護することが
できる。この時、保護管1を成すMgOまたはMgOス
ピネルを主成分とするセラミックスは、耐熱性、耐食性
が高いことから長期間安定して使用することができる。
焼却灰再処理用の溶融炉12中にて加熱用ヒーター2や
熱電対3を覆うように設置し、これらを保護することが
できる。この時、保護管1を成すMgOまたはMgOス
ピネルを主成分とするセラミックスは、耐熱性、耐食性
が高いことから長期間安定して使用することができる。
【0020】また、保護管1の肉厚tについては、耐ヒ
ートショック性や加熱効率等の点からは薄い方が好まし
いが、保護性や製造上の点からは厚い方が好ましく、一
般に肉厚tは5mm以上とすることが好ましい。さら
に、部分的に肉厚tを変化させることも可能である。
ートショック性や加熱効率等の点からは薄い方が好まし
いが、保護性や製造上の点からは厚い方が好ましく、一
般に肉厚tは5mm以上とすることが好ましい。さら
に、部分的に肉厚tを変化させることも可能である。
【0021】なお、本発明の保護管1は、上述したゴミ
焼却灰再処理用の溶融炉12に限らず、金属溶融炉等の
さまざまな溶融炉において、ヒーターや各種センサーを
保護するための保護管として用いることができる。
焼却灰再処理用の溶融炉12に限らず、金属溶融炉等の
さまざまな溶融炉において、ヒーターや各種センサーを
保護するための保護管として用いることができる。
【0022】
【実施例】実験例1 ゴミ焼却灰再処理溶融炉内環境を想定し、さまざまなセ
ラミックス材料とゴミ焼却灰との反応試験を行った。
ラミックス材料とゴミ焼却灰との反応試験を行った。
【0023】まず焼却灰として、主成分がSi、Al、
Ca、Mg、Na、Ca、Zn、Pb、Cl等からなる
焼却灰を焼却炉より回収し、乾式加圧成形により直径1
2mm×1mmで重さ0.3gのタブレットを作製し
た。
Ca、Mg、Na、Ca、Zn、Pb、Cl等からなる
焼却灰を焼却炉より回収し、乾式加圧成形により直径1
2mm×1mmで重さ0.3gのタブレットを作製し
た。
【0024】次に、表1、表2に示す各種セラミックス
で直径30mm×厚み10mmの試験片を作製し、各試
験片には焼却灰タブレットを入れるための座ぐり穴(直
径13mm×深さ1mm)を形成した。
で直径30mm×厚み10mmの試験片を作製し、各試
験片には焼却灰タブレットを入れるための座ぐり穴(直
径13mm×深さ1mm)を形成した。
【0025】それぞれの試験片の座ぐり穴に焼却灰タブ
レットを置き、大気中1550℃で50時間の熱処理を
加えた。
レットを置き、大気中1550℃で50時間の熱処理を
加えた。
【0026】その後、各試験片について外観を目視で観
察し、溶融あるいはクラックの有無を調べた。また、各
試験片を切断した断面について、SEMでクラックの有
無を調べ、EPMA分析でSi、Fe、Ca、Na、K
の各元素の検出を行い、これらの元素の反応層の有無を
調べた。
察し、溶融あるいはクラックの有無を調べた。また、各
試験片を切断した断面について、SEMでクラックの有
無を調べ、EPMA分析でSi、Fe、Ca、Na、K
の各元素の検出を行い、これらの元素の反応層の有無を
調べた。
【0027】これらの結果は表1、2に示す通りであ
る。なお、これらの表において、クラック、溶融、反応
層が有るものは×、無いものは○で表した。
る。なお、これらの表において、クラック、溶融、反応
層が有るものは×、無いものは○で表した。
【0028】これらの結果から、Al2 O3 、ZrO2
では溶融・クラックが発生し、焼却灰中の金属元素との
反応層も存在するため、保護管用材料としては不適であ
った。また、SiC、Si3 N4 は、熱処理試験後完全
に溶融している事が確認されたため、同様に不適であっ
た。
では溶融・クラックが発生し、焼却灰中の金属元素との
反応層も存在するため、保護管用材料としては不適であ
った。また、SiC、Si3 N4 は、熱処理試験後完全
に溶融している事が確認されたため、同様に不適であっ
た。
【0029】これらに対し、No.5,7に示す純度9
9重量%のMgOまたはMgOスピネルを主成分とする
セラミックスでは、溶融・クラックの発生は無く、焼却
灰中の金属元素との反応層も認められないことから、保
護管材料として問題無く使用できることがわかる。
9重量%のMgOまたはMgOスピネルを主成分とする
セラミックスでは、溶融・クラックの発生は無く、焼却
灰中の金属元素との反応層も認められないことから、保
護管材料として問題無く使用できることがわかる。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】実験例2 次に、MgOまたはMgOスピネルを主成分とするセラ
ミックスの純度、平均結晶粒径、気孔率を種々変更させ
て、実験例1と同し反応試験を実施した。
ミックスの純度、平均結晶粒径、気孔率を種々変更させ
て、実験例1と同し反応試験を実施した。
【0033】結果を表3、4に示す。この結果より、M
gOまたはMgOスピネルを主成分とするセラミックス
で、純度95重量%以上、平均結晶粒径2μm以上、気
孔率3%以下としたものは、溶融やクラックがなく、焼
却灰中の金属元素との反応層も無いことから保護管とし
て好適に使用できることがわかる。
gOまたはMgOスピネルを主成分とするセラミックス
で、純度95重量%以上、平均結晶粒径2μm以上、気
孔率3%以下としたものは、溶融やクラックがなく、焼
却灰中の金属元素との反応層も無いことから保護管とし
て好適に使用できることがわかる。
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】実験例3 比較例として表1中No.2のAl2 O3 、本発明実施
例として表3中No.4のMgO、及び表4中No.2
7のMgOスピネルを用いて、外径180mm、内径1
60mm、肉厚tが10mm、長さ800mmの図1に
示す保護管1を製作し、図2に示すゴミ焼却灰再処理用
の溶融炉12で使用試験を行い、再処理温度1500℃
における寿命を確認した。
例として表3中No.4のMgO、及び表4中No.2
7のMgOスピネルを用いて、外径180mm、内径1
60mm、肉厚tが10mm、長さ800mmの図1に
示す保護管1を製作し、図2に示すゴミ焼却灰再処理用
の溶融炉12で使用試験を行い、再処理温度1500℃
における寿命を確認した。
【0037】結果を表5に示すように、本発明の保護管
を用いれば、ゴミ焼却灰再処理用の溶融炉において20
00時間に渡って使用可能である事が実証された。
を用いれば、ゴミ焼却灰再処理用の溶融炉において20
00時間に渡って使用可能である事が実証された。
【0038】
【表5】
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、MgO
またはMgAl2O4を95.8重量%以上含有し、残部
がSiO2、CaO、Na2O等のガラス成分からなり、
平均結晶粒径2μm以上、気孔率3%以下であるセラミ
ックスにより、先端の閉じた管状体を形成して溶融炉用
保護管としたことによって、耐熱性、耐食性に優れるこ
とから長期間良好に使用することができます。
またはMgAl2O4を95.8重量%以上含有し、残部
がSiO2、CaO、Na2O等のガラス成分からなり、
平均結晶粒径2μm以上、気孔率3%以下であるセラミ
ックスにより、先端の閉じた管状体を形成して溶融炉用
保護管としたことによって、耐熱性、耐食性に優れるこ
とから長期間良好に使用することができます。
【0040】特に、ゴミ焼却灰再処理用の溶融炉に用い
れば、焼却灰中に含まれる金属元素の浸食を防止し、寿
命を長くすることができる。
れば、焼却灰中に含まれる金属元素の浸食を防止し、寿
命を長くすることができる。
【図1】本発明の溶融炉用保護管を示す断面図である。
【図2】ゴミ焼却灰再処理装置を示す概略図である。
1:保護管 2:加熱用ヒーター 3:熱電対 11:焼却灰 12:溶融炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/42 - 35/49 C04B 35/62 - 35/632
Claims (1)
- 【請求項1】MgOまたはMgAl 2 O 4 を95.8重量
%以上含有し、残部がSiO 2 、CaO、Na 2 O等のガ
ラス成分からなり、平均結晶粒径2μm以上、気孔率3
%以下であるセラミックスにより、先端の閉じた管状体
を形成したことを特徴とする溶融炉用保護管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19385195A JP3215016B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 溶融炉用保護管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19385195A JP3215016B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 溶融炉用保護管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0940453A JPH0940453A (ja) | 1997-02-10 |
JP3215016B2 true JP3215016B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=16314814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19385195A Expired - Fee Related JP3215016B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 溶融炉用保護管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3215016B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0832862B1 (en) * | 1996-09-30 | 2002-11-20 | Kyocera Corporation | Heat- and corrosion-resisting protection tube |
US6227127B1 (en) | 1998-04-28 | 2001-05-08 | Kyocera Corporation | Furnace material, heat resisting protection tube and protective member using the same sintered material |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP19385195A patent/JP3215016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0940453A (ja) | 1997-02-10 |
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---|---|---|---|
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