JP3704775B2 - Hydraulic alumina and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水硬性アルミナおよびその製造方法に関する。更に詳細には、それ自身単独で、あるいは他の骨材成分と混合し成形して耐火組成物を形成し得るに於いて、該成形体に強度を賦与するためのバインダー能を有する水硬性アルミナおよびその製造方法に関するもので、特に夏季の使用に適した、水と混合して硬化せしめるにおける可使時間が延長された水硬性アルミナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐火物、各種成形体のバインダーとしてはアルミナセメント、粘土等各種の無機結合材が使用されている。その中でも、再水和性を有するアルミナは実質的にＣａ分を含まないため、高温耐熱性が優れているとか耐Ｃｌ性が優れている等の特長が知られている（特公昭５７−７５９０号公報）。
再水和性を有するアルミナは、アルミナセメントに比較して、このような特長を有するものの、硬化速度の温度依存性が大きいため、冬季の施工時に硬化が不十分であったり、逆に夏季においては成形型に流し込む前に流動性を失い、作業性が悪いとの問題があった。
【０００３】
これらの問題を解消するため、再水和性を有するアルミナに、硬化調整剤を添加する方法が知られている（特開昭５６−９２７２号公報）。硬化促進剤としては、Ｌｉ塩、アルミナセメント、アルミナセメント水和物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、粘土類が挙げられており、可使時間延長剤としては、気化製シリカ、分散剤、ポリリン酸類、アミノカルボン酸類、オキシアミノカルボン酸類、カルボン酸やオキシカルボン酸類又はそれらの塩類、塩化アルミニウム類、石膏、蔗糖類、多価アルコール、食塩あるいはリン酸化合物等が提示されている。
また、再水和性アルミナの表面を水に対する常温での溶解度が約２０重量％以下の固体状の有機物で被覆することにより硬化を抑制する方法が知られている（特公昭５７−５７２４７号公報）。
【０００４】
一方、再水和性アルミナを水と混合して硬化せしめる時の可使時間を延長する目的で単純に耐火組成物中の水硬性アルミナの添加量を減らすことも可使時間のみを考えれば当然思いつく手法であるが、このような操作を行うと成形体の強度が不足し焼成時の保形性が低下し製品歩留りが悪化する等の問題が生起する。
更に、バインダーとして再水和性アルミナ以外に硬化調整剤を添加することは成形後の焼成物の強度、耐熱性、化学的性質を変化させたり、また製造コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情下に鑑み、本発明者等は上述したような硬化調整剤を用いることなく、夏季の使用に於いても可使時間の長い水硬性アルミナを見出すべく鋭意研究を重ねた結果、再水和性アルミナの平均粒子径、ＢＥＴ比表面積と該アルミナが保持する灼熱減量を特定範囲に調製する場合には上記目的を満足する再水和性アルミナ、即ち夏季にも可使時間の長い水硬性アルミナが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、灼熱減量が８〜１５重量％、好ましくは９〜１３重量％、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ2 ／ｇ〜２５０ｍ2 ／ｇ、中心粒径が１〜２０μｍでかつ再水和性を有することを特徴とする水硬性アルミナを提供するにある。
【０００７】
また、本発明はギブサイトを瞬間仮焼して再水和性アルミナを得る方法において、瞬間仮焼時の仮焼部出口の熱ガス温度を約３５０℃〜５００℃としたことを特徴とする、灼熱減量が８〜１５重量％、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ2 ／ｇ〜２５０ｍ2 ／ｇ、中心粒径が約１〜２０μｍでかつ再水和性を有する水硬性アルミナの製造方法を提供するものである。
【０００８】
さらに本発明はギブサイトを瞬間仮焼して再水和性を有するアルミナを得る方法において、瞬間仮焼時の仮焼部出口の熱ガス温度を約５００℃〜８００℃として得たアルミナを加湿させ灼熱減量が８〜１５重量％、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ2 ／ｇ〜２５０ｍ2 ／ｇ、中心粒径が１〜２０μｍでかつ再水和性を有する水硬性アルミナの製造方法を提供するものでもある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に於いて再水和性アルミナとは、１００℃以下で水と接触させると硬化性を呈するアルミナであり、より具体的にはＸ線回折によりρアルミナおよびχアルミナを総量で少なくとも５０重量％含有し、残部が他の遷移アルミナ、或いは無定形アルミナ等を含有した混合物のパターンを示すアルミナをいう。
このような再水和性アルミナは、従来、代表的にはバイヤー法で得られるギブサイトを、熱ガス温度約４００℃〜１２００℃、線速度約５ｍ／秒〜約５０ｍ／秒の気流中に同伴させて、接触時間約０．１秒〜約１０秒間、瞬間仮焼して得られる。
【００１０】
瞬間仮焼に供するギブサイトの純度については異物を含まないものであれば特に制限はないが、通常Ｎａ2 Ｏ含有量は約１重量％以下、好ましくは０．０２〜１．０重量％程度のものが使用される。
【００１１】
本発明者等は多数の実験結果より、仮焼したアルミナの硬化物性の指標として灼熱減量、ＢＥＴ比表面積およびアルミナの中心粒径が有効であることがわかった。灼熱減量、ＢＥＴ比表面積が特定範囲内で、かつ中心粒径が特定範囲内の水硬性アルミナは，水と混合し硬化させる時の可使時間が延長され、また成形後あるいは焼成後の強度も満足すべきものが得られることを見いだした。市販の再水和性を有する水硬性アルミナとしては、例えば住友化学工業株式会社のカタログには５．３〜５．６、ローヌプーラン社のカタログには５、アルコア社のカタログには６．５〜７．５の灼熱減量のものが紹介されている。
【００１２】
ここで可使時間とは、水硬性アルミナをバインダーとするキャスタブル耐火物を流し込み成形する場合、流し込み施工が可能な時間範囲を示している。流し込み成形の場合可使時間は成形物の大きさにより一義的ではないが大型成形物の場合には通常約８０分〜約１２０分の施工時間が要求される。しかしながら現在市販されている水硬性アルミナは夏季室外での施工の場合にはこの時間の下限以下になってしまうことがある。
【００１３】
灼熱減量は試料を１１００℃で２時間焼成したときの減量を表し、化学的にはＡｌに結合したＯＨ基もしくは表面に吸着したＨ2 Ｏ量を表すとされている。
灼熱減量が８重量％未満の場合には可使時間が短く、１５重量％を越える場合は可使時間は長いものの成形体硬化時間が長くなりすぎるため好ましくない。
また、ＢＥＴ比表面積が２５０ｍ2 ／ｇを越える場合には所望とする可使時間が得られず、他方１００ｍ2 ／ｇ未満の場合には再水和能が低下し所望とする硬化性能を有するアルミナが得られない。
灼熱減量が可使時間を長くする機構については明確ではないが、灼熱減量がＯＨ基と結合したＡｌの量を表しており、水に対するＡｌの溶解を阻害しているため、再水和速度が小さくなるためと考えられる。
【００１４】
本発明で提示される灼熱減量を制御する具体的方法としては、
１）仮焼条件を限定する。
２）加湿する
３）ギブサイトを混合する
等の方法があり、水硬性アルミナの可使時間に与える灼熱減量は意外なことに瞬間仮焼条件により得られたアルミナ中に残存するＯＨによるもののみではないことがわかった。
【００１５】
上記１）の仮焼条件を限定する、本発明の灼熱減量が８〜１５重量％、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ2 ／ｇ〜２５０ｍ2 ／ｇ、中心粒径が１〜２０μｍの再水和性を有する水硬性アルミナの具体的製造方法としては、従来公知の瞬間仮焼装置、焼成条件を用いるが、供給した焼成原料であるギブサイトと同時に排出される熱ガスの仮焼管出口温度を約３５０℃〜５００℃に制御することにより得られる。
仮焼管出口より排出される熱ガス温度をこのようにするためには瞬間仮焼装置に導入する熱ガス温度、もしくは原料であるギブサイト供給量を調節することにより制御できる。仮焼管出口を通過したアルミナは、通常サイクロン、バグフィルター、電気集塵機等公知の方法で気流より分離、回収される。
分離、回収と同時に、あるいはその後に冷却し再水和性アルミナを得る。
【００１６】
上記に於いて２）の製造方法は、従来法と略同一の焼成方法であり、仮焼管出口の熱ガス温度が約５００℃〜約１０００℃の場合は、仮焼後のアルミナの灼熱減量は８重量％未満であるが、これを加湿することにより、灼熱減量８重量％〜１５重量％の水硬性アルミナが得られる。加湿により導入されたＨ2 Ｏ分子は，上記範囲ではアルミナ上で解離しＯＨ基として存在すると考えられる。均一な加湿を行うためには、仮焼後のアルミナを加湿空気と接触させるのが実用的である。この操作は、公知の粉体／ガス接触装置で実施できる。そのような装置としては、流動層、ロータリー形、皿型の装置がある。
【００１７】
水硬性アルミナの灼熱減量を制御する第３の方法として，多量のＯＨ基を含むギブサイトを混合させる方法がある。ギブサイトの添加量としては添加後の灼熱減量が８重量％ないし１５重量％となる範囲であればよく、通常、ギブサイト（付着水；１０重量％以下）を仮焼管出口の熱ガス温度が約５００℃〜約１０００℃で仮焼して得たアルミナ粉末に対し約５〜３０重量部添加すればよい。添加するギブサイトの物性は公知のものであれば特に制限されない。
【００１８】
水硬性アルミナの粒径は、中心粒径で約１〜２０μｍ、好ましくは約１〜１５μｍであることが必要である。中心粒径がこれ以上の場合、成形中に沈降したりハンドリングが困難であるばかりでなく、成形体のバインダーとして十分な強度を持たない。中心粒径がこれ未満の場合は、かさ密度が低いためこれを含む耐火組成物の必要水混合量が大きくなり好ましくない。
【００１９】
灼熱減量を本発明の範囲に制御したアルミナの中心粒径が上記範囲以上の場合、水硬性アルミナとしての効果をより発揮するために粉砕を行う。瞬間仮焼前に原料であるギブサイトを粉砕しても良いし、瞬間仮焼後に粉砕しても良いし、ギブサイトを添加する場合は添加後でも良い。粉砕は、ボールミル等、公知の装置を用いればよい。
【００２０】
灼熱減量を本発明の範囲に制御したアルミナの中心粒径が上記範囲内であっても、成形体の強度向上の目的で、粉砕を行うことは有効である。但しこの場合にも粉砕後の中心粒径は１μｍ以上の範囲で粉砕する必要がある。瞬間仮焼アルミナにギブサイトを添加する場合は、添加後に粉砕することにより、粉砕しない場合に較べ強度の大きな成形体が得られ一層好ましい。
【００２１】
本発明の水硬性アルミナは単独でアルミナ成形体原料とすることもできる。また、公知の骨材成分と混合し、耐火物、触媒担体、各種薬品の担体、吸着剤、無機膜、吸着ボード、断熱材その他の成形体のバインダーとして利用できる。
【００２２】
本発明の水硬性アルミナが適用できる骨材の例としては、α−アルミナ、再水和性を有しない遷移アルミナ、ムライト、シリカ、珪藻土、シリカアルミナ、天然ゼオライト、合成ゼオライト、シャモット，水酸化アルミニウム、粘土、タルク、ベントナイト、ゼオライト、コージェライト、チタニア、ジルコンサンド、ジルコニア、炭化珪素、クロミア、マグネシア等があり、また骨材の形状としては、粉状、塊状、発泡体、繊維状等が利用できる。
骨材成分のほか、成形性あるいは多孔性を改良する目的の有機物を添加することもできる。骨材成分中に占める水硬性アルミナは通常１重量％以上、好ましくは約３重量％以上の範囲で使用される。
【００２３】
通常は、水硬性アルミナと水と骨材等成分を混合した後、あるいは混合しながら公知の方法で成形できる。水硬性アルミナがその効果を発揮するためには、水の存在が不可欠である。水の量は、混合する他の成分等により異なるが、水硬性アルミナ１００重量部あたり約２０〜２００重量部が必要である。本発明の水硬性アルミナは、夏季使用に適したものであり、水温および気温が約１０℃以上で、成形中の水の蒸発が実質上無視できる温度以下で使用可能である。硬化速度あるいは硬化後の強度を制御する目的で成形体を、水が実質的に蒸発しないような条件で加熱あるいは冷却することも可能である。
【００２４】
本発明の水硬性アルミナは、このような広い利用が考えられるが、いずれの場合においても熟成が必要である。熟成は成形後の成形体を水が存在する条件で静置することにより達成される。水が蒸発しやすい条件下での熟成はシートをかぶせる等の処置が必要である。熟成時間は、熟成温度により異なるが、約１分〜１週間程度である。
この時間内に水硬性アルミナは硬化し、成形体に強度を賦与する。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述した本発明の方法によれば、硬化調整剤を用いることなく可使時間が延長された水硬性アルミナが廉価に得られるものでその産業的効果は頗る大である。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明方法を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明方法はかかる実施例により制限されるものではない。
なお、本文中において示した物性値は次の測定法によった。
可使時間；２５℃の水硬性アルミナ１００ｇと２５℃の水１５０ｇを混合し、ジャーに投入した後、室温２５℃の雰囲気下で、長さ１６０ｍｍ、直径２ｍｍ綿糸での引き揚げ荷重が１００ｇ重になる時間を測定した。
ＢＥＴ比表面積；測定装置として日機装４２００型を用い、窒素吸着１点法で測定した。
灼熱減量；ＪＩＳ Ｈ１９０１に準拠し測定した。
【００２７】
実施例１
バイヤー工程で得られた中心粒径４２μｍのギブサイトを約７００℃の熱ガス気流中に投入し瞬間仮焼した。このときの瞬間仮焼管出口のガス温度は４１０℃であった。次いで仮焼品をボールミルで２時間粉砕した。得られた粉体の灼熱減量は１１重量％、ＢＥＴ比表面積は２１５ｍ2 ／ｇ、中心粒径は１０μｍでありＸ線回折による結晶形はρアルミナとχアルミナを主体とする再水和性アルミナであった。 このアルミナの可使時間を測定したところ、８８分であった。
【００２８】
実施例２
バイヤー工程で得られた中心粒径８μのギブサイトを約８５０℃の熱ガス気流中に投入し瞬間仮焼した。このときの瞬間仮焼管出口のガス温度は５５０℃であった。このものをボールミルで４時間粉砕した。得られた粉体の灼熱原料は６重量％、ＢＥＴ比表面積は２６０ｍ2 ／ｇ、中心粒径は３μｍであり、Ｘ線回折による結晶形はρアルミナとχアルミナを主体とする再水和性アルミナであった。次いでこのアルミナ１ｋｇを皿形造粒機に入れ、２５分空気中で回転し、吸湿させた。吸湿後の灼熱減量は１０重量％、ＢＥＴ比表面積は２３３ｍ2 ／ｇ、中心粒径は３μｍであった。
このアルミナの可使時間を測定したところ、１２３分であった。
【００２９】
実施例３
実施例１のギブサイトを約８５０℃の熱ガス気流中に投入し瞬間仮焼した。このときの瞬間仮焼管出口のガス温度は５３０℃であった。瞬間仮焼品５００ｇにバイヤー工程で得られた中心粒径１μのギブサイトを２８ｇ添加し、ボールミルで２時間粉砕した。得られた粉体の灼熱減量は１３重量％、ＢＥＴ比表面積は１９８ｍ2 ／ｇ、中心粒径は１２μｍであり、Ｘ線回折による結晶形はρアルミナとχアルミナを主体とする再水和性アルミナであった。
このアルミナの可使時間を測定したところ、１０１分であった。
【００３０】
比較例１
中心粒径が１μｍのギブサイトを添加すること以外は、実施例３と同じ操作で無機結合材試料を得た。製品の灼熱減量が６重量％、ＢＥＴ比表面積は２８０ｍ2 ／ｇ、中心粒径は１２μｍであり、Ｘ線回折による結晶形はρアルミナとχアルミナを主体とする再水和性アルミナであった。
このアルミナの可使時間を測定したところ、６４分であった。
【００３１】
比較例２
加湿しなかった以外は実施例２と同じ操作で再水和性アルミナを得た。得られた粉末の灼熱減量は５重量％、ＢＥＴ比表面積は２６０ｍ2 ／ｇ、中心粒径は３μｍであり、Ｘ線回折による結晶形はρアルミナとχアルミナを主体とする再水和性アルミナであった。
このアルミナの可使時間を測定したところ、７４分であった。
【００３２】
実施例４
実施例１および３のアルミナ１００ｇと４Ａ型合成ゼオライト２００ｇを各々混合後、水１６０ｇを混合し、２０ｍｍ×５ｍｍの型枠に流し込んだ。２時間静置後、型枠に入れたままポリエチレン製のフィルムで包み、乾燥機にいれ８０℃で１６時間保持した。その後フィルムを除き１１０℃で１６時間乾燥した。乾燥品の圧壊強度を測定したところ、実施例１、３とも３０ｋｇ／ｃｍ2 であった。
このことより本発明の水硬性アルミナを用いて得たアルミナの強度は、可使時間の長短にかかわらないことがわかる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to hydraulic alumina and a method for producing the same. More specifically, a hydraulic alumina having a binder function for imparting strength to the molded body by itself or by mixing with other aggregate components to form a refractory composition. In particular, the present invention relates to a hydraulic alumina which is suitable for use in summer and has a long usable time in curing by mixing with water.
[0002]
[Prior art]
Various binders such as alumina cement and clay are used as binders for refractories and various molded products. Among them, alumina having rehydration properties does not substantially contain Ca, and therefore has features such as excellent high-temperature heat resistance and excellent Cl resistance (Japanese Patent Publication No. 57-7590). Issue gazette).
Alumina, which has rehydration properties, has these features compared to alumina cement, but the temperature dependence of the curing rate is large, so that it is not sufficiently cured during construction in winter, or conversely in summer Had a problem of loss of fluidity before pouring into a mold and poor workability.
[0003]
In order to solve these problems, a method of adding a curing regulator to alumina having rehydration properties is known (Japanese Patent Laid-Open No. 56-9272). Examples of the curing accelerator include Li salt, alumina cement, alumina cement hydrate, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, and clay. Silica, dispersants, polyphosphoric acids, aminocarboxylic acids, oxyaminocarboxylic acids, carboxylic acids and oxycarboxylic acids or their salts, aluminum chlorides, gypsum, sucrose, polyhydric alcohol, sodium chloride or phosphate compounds are presented ing.
Further, a method is known in which the surface of rehydratable alumina is coated with a solid organic substance having a solubility in water at room temperature of about 20% by weight or less (Japanese Patent Publication No. 57-57247). ).
[0004]
On the other hand, simply reducing the amount of hydraulic alumina added to the refractory composition for the purpose of extending the pot life when the rehydratable alumina is mixed with water and curing is naturally considered if only the pot life is considered. Although it is a conceivable technique, when such an operation is performed, problems such as insufficient strength of the molded body, a decrease in shape retention during firing, and a deterioration in product yield occur.
Furthermore, the addition of a curing regulator other than rehydratable alumina as a binder has problems that the strength, heat resistance, and chemical properties of the fired product after molding are changed, and the production cost is increased.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, the present inventors conducted extensive research to find hydraulic alumina with a long pot life even in summer use, without using the above-described curing modifier, When preparing the average particle size, BET specific surface area of the rehydratable alumina and the loss on ignition retained by the alumina within a specific range, the rehydratable alumina satisfying the above purpose, that is, having a long usable time even in summer. The present inventors have found that hydraulic alumina can be obtained and have completed the present invention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is, ignition loss 8 to 15 wt%, preferably 9-13% by weight, BET specific surface area of 100m 2 / g~250m 2 / g, median particle size of a and rehydration properties 1~20μm It is in providing the hydraulic alumina characterized by having.
[0007]
Further, the present invention is characterized in that in the method of obtaining calcined gibbsite and rehydratable alumina, the hot gas temperature at the calcining part outlet at the time of instantaneous calcination is about 350 ° C. to 500 ° C., ignition loss 8 to 15% by weight, intended to provide a method of manufacturing a hydraulic alumina BET specific surface area has a 100m 2 / g~250m 2 / g, median particle size and rehydration of about 1~20μm is there.
[0008]
Furthermore, the present invention provides a method for obtaining alumina having rehydration properties by instantaneously calcining gibbsite, and humidifying the obtained alumina with the hot gas temperature at the calcining part outlet at the time of instantaneous calcination being about 500 ° C to 800 ° C. there ignition loss 8 to 15 wt%, even those provides BET specific surface area of 100m 2 / g~250m 2 / g, a method of manufacturing a hydraulic alumina median particle size has a and rehydration properties 1~20μm .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the rehydratable alumina is an alumina that exhibits curability when brought into contact with water at 100 ° C. or lower. More specifically, the total amount of ρ-alumina and χ-alumina is at least 50 wt. %, And the balance is alumina showing a pattern of a mixture containing other transition alumina, amorphous alumina or the like.
Such rehydratable alumina conventionally entails gibbsite, typically obtained by the Bayer process, in an air stream having a hot gas temperature of about 400 ° C. to 1200 ° C. and a linear velocity of about 5 m / sec to about 50 m / sec. It is obtained by instantaneous calcination for a contact time of about 0.1 seconds to about 10 seconds.
[0010]
The purity of the gibbsite to be subjected to instantaneous calcination is not particularly limited as long as it does not contain foreign matters. Usually, the Na 2 O content is about 1% by weight or less, preferably about 0.02 to 1.0% by weight. Things are used.
[0011]
As a result of numerous experiments, the present inventors have found that ignition loss, BET specific surface area, and central particle diameter of alumina are effective as indicators of the cured physical properties of calcined alumina. Hydrous alumina whose ignition loss, BET specific surface area is within a specified range and whose center particle size is within a specified range is extended in pot life when mixed with water and cured, and also has strength after molding or firing. I have found that I can be satisfied. Examples of commercially available hydraulic alumina having rehydration properties include 5.3 to 5.6 for Sumitomo Chemical Co., Ltd., 5 for Rhône-Poulenc catalog, and 6.5 for Alcoa catalog. The one with a loss on ignition of ~ 7.5 is introduced.
[0012]
Here, the pot life indicates a time range in which casting work is possible when castable refractories using hydraulic alumina as a binder are cast. In the case of cast molding, the pot life is not unique depending on the size of the molded product, but in the case of a large molded product, a construction time of about 80 minutes to about 120 minutes is usually required. However, hydraulic alumina currently on the market may fall below the lower limit of this time when it is applied outdoors in the summer.
[0013]
The loss on ignition indicates the loss when the sample is baked at 1100 ° C. for 2 hours, and is chemically expressed as the amount of OH groups bonded to Al or H 2 O adsorbed on the surface.
When the loss on ignition is less than 8% by weight, the usable time is short, and when it exceeds 15% by weight, the usable time is long, but the molded body curing time becomes too long.
Further, when the BET specific surface area exceeds 250 m 2 / g, the desired pot life cannot be obtained, and when it is less than 100 m 2 / g, the rehydration ability is lowered and the desired curing performance is obtained. Alumina cannot be obtained.
The mechanism by which the loss of ignition increases the pot life is not clear, but the loss of ignition represents the amount of Al bound to the OH group and inhibits the dissolution of Al in water. This is considered to be smaller.
[0014]
As a specific method for controlling the loss of ignition presented in the present invention,
1) Limit calcination conditions.
2) Humidification 3) There is a method such as mixing gibbsite, and the loss of ignition given to the working time of hydraulic alumina is surprisingly only due to OH remaining in the alumina obtained by instantaneous calcining conditions. I knew it wasn't.
[0015]
Limiting the calcination conditions of the above 1), ignition loss 8 to 15% by weight of the present invention, BET specific surface area of 100m 2 / g~250m 2 / g, median particle size is the rehydration of 1~20μm As a specific method for producing hydraulic alumina, a conventionally known instantaneous calcining apparatus and calcining conditions are used, but the calcining tube outlet temperature of the hot gas discharged simultaneously with the supplied gibbsite is about 350 ° C. It is obtained by controlling to ˜500 ° C.
The hot gas temperature discharged from the calcining tube outlet can be controlled by adjusting the hot gas temperature introduced into the instantaneous calcining apparatus or the supply amount of gibbsite as a raw material. The alumina that has passed through the calcining tube outlet is usually separated and recovered from the airflow by a known method such as a cyclone, bag filter, or electrostatic precipitator.
At the same time as separation and recovery, or after cooling, rehydratable alumina is obtained.
[0016]
In the above, the production method 2) is substantially the same firing method as the conventional method. When the hot gas temperature at the calcining tube outlet is about 500 ° C. to about 1000 ° C., the loss of ignition of alumina after calcining is reduced. Is less than 8% by weight. By humidifying this, a hydraulic alumina having a loss on ignition of 8% by weight to 15% by weight can be obtained. It is considered that H 2 O molecules introduced by humidification are dissociated on alumina and exist as OH groups in the above range. In order to perform uniform humidification, it is practical to bring the calcined alumina into contact with humidified air. This operation can be carried out with a known powder / gas contact device. Such devices include fluidized bed, rotary and dish type devices.
[0017]
As a third method for controlling the loss of ignition of hydraulic alumina, there is a method of mixing gibbsite containing a large amount of OH groups. The amount of gibbsite added may be in the range where the loss on ignition after addition is 8 wt% to 15 wt%. Usually, the hot gas temperature at the outlet of the calcining tube is about gibbsite (adhered water; 10 wt% or less). What is necessary is just to add about 5-30 weight part with respect to the alumina powder obtained by calcining at 500 degreeC-about 1000 degreeC. The physical properties of the gibbsite to be added are not particularly limited as long as they are known.
[0018]
The particle size of the hydraulic alumina is required to be about 1 to 20 μm, preferably about 1 to 15 μm, as the center particle size. When the center particle size is more than this, not only does it settle during molding and handling is difficult, but it does not have sufficient strength as a binder for the molded product. When the center particle size is less than this, the bulk density is low, so that the necessary water mixing amount of the refractory composition containing this is undesirably large.
[0019]
When the center particle diameter of the alumina whose ignition loss is controlled within the range of the present invention is not less than the above range, pulverization is performed in order to exhibit the effect as the hydraulic alumina. The gibbsite which is a raw material may be pulverized before the instantaneous calcination, may be pulverized after the instantaneous calcination, or may be added after adding gibbsite. For the pulverization, a known apparatus such as a ball mill may be used.
[0020]
Even if the center particle diameter of alumina whose ignition loss is controlled within the range of the present invention is within the above range, it is effective to perform pulverization for the purpose of improving the strength of the molded body. However, in this case as well, it is necessary to pulverize the center particle diameter after pulverization within a range of 1 μm or more. In the case of adding gibbsite to the instantaneous calcined alumina, it is more preferable to obtain a molded product having a higher strength than the case of not grinding by grinding after the addition.
[0021]
The hydraulic alumina of the present invention can be used alone as a raw material for an alumina molded body. Further, it can be mixed with known aggregate components and used as a binder for refractories, catalyst carriers, various chemical carriers, adsorbents, inorganic films, adsorption boards, heat insulating materials and other molded products.
[0022]
Examples of aggregates to which the hydraulic alumina of the present invention can be applied include α-alumina, transition alumina without rehydration, mullite, silica, diatomaceous earth, silica alumina, natural zeolite, synthetic zeolite, chamotte, aluminum hydroxide , Clay, talc, bentonite, zeolite, cordierite, titania, zircon sand, zirconia, silicon carbide, chromia, magnesia, etc., and the aggregate shape is powder, lump, foam, fiber, etc. it can.
In addition to the aggregate component, an organic substance for the purpose of improving moldability or porosity can be added. The hydraulic alumina in the aggregate component is usually used in an amount of 1% by weight or more, preferably about 3% by weight or more.
[0023]
Usually, it can be formed by a known method after mixing components such as hydraulic alumina, water and aggregate, or while mixing them. The presence of water is essential for hydraulic alumina to exert its effect. The amount of water varies depending on other components to be mixed, but about 20 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of hydraulic alumina is required. The hydraulic alumina of the present invention is suitable for summer use, and can be used at a water temperature and an air temperature of about 10 ° C. or higher, and below a temperature at which evaporation of water during molding can be substantially ignored. For the purpose of controlling the curing rate or the strength after curing, it is also possible to heat or cool the molded body under conditions such that water does not substantially evaporate.
[0024]
The hydraulic alumina of the present invention can be used in such a wide range, but aging is necessary in any case. Aging is achieved by allowing the molded body after molding to stand in the presence of water. Aging under conditions in which water tends to evaporate requires treatment such as covering the sheet. The aging time varies depending on the aging temperature, but is about 1 minute to 1 week.
Within this time, the hydraulic alumina hardens and imparts strength to the molded body.
[0025]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention described in detail above, hydraulic alumina with an extended pot life can be obtained at low cost without using a curing modifier, and its industrial effect is greatly increased.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the method of the present invention is not limited to the examples.
In addition, the physical property value shown in the text was based on the following measuring method.
Pot life: Mixing 100g of 25 ° C hydraulic alumina and 150g of water at 25 ° C, putting them in a jar, then at a room temperature of 25 ° C, a length of 160mm, a diameter of 2mm cotton yarn with a lifting load of 100g Was measured.
BET specific surface area: Measured by a nitrogen adsorption one-point method using Nikkiso 4200 as a measuring device.
Loss on ignition: Measured according to JIS H1901.
[0027]
Example 1
The gibbsite having a center particle size of 42 μm obtained in the buyer process was put into a hot gas stream at about 700 ° C. and instantaneously calcined. At this time, the gas temperature at the exit of the instantaneous calcined tube was 410 ° C. Next, the calcined product was pulverized with a ball mill for 2 hours. The obtained powder has a loss on ignition of 11% by weight, a BET specific surface area of 215 m 2 / g, a center particle size of 10 μm, and a crystal form by X-ray diffraction is a rehydratable alumina mainly composed of ρ alumina and χ alumina. Met. When the pot life of this alumina was measured, it was 88 minutes.
[0028]
Example 2
Gibbsite having a center particle diameter of 8 μ obtained in the buyer process was put into a hot gas stream at about 850 ° C. and instantaneously calcined. At this time, the gas temperature at the exit of the instantaneous calcined tube was 550 ° C. This was pulverized with a ball mill for 4 hours. The obtained powder is 6% by weight of the burning raw material, the BET specific surface area is 260 m 2 / g, the center particle size is 3 μm, and the crystal form by X-ray diffraction is rehydration mainly composed of ρ alumina and χ alumina. It was alumina. Next, 1 kg of this alumina was put in a dish-type granulator, rotated in the air for 25 minutes, and absorbed moisture. The loss on ignition after moisture absorption was 10% by weight, the BET specific surface area was 233 m 2 / g, and the center particle size was 3 μm.
When the pot life of this alumina was measured, it was 123 minutes.
[0029]
Example 3
The gibbsite of Example 1 was put into a hot gas stream at about 850 ° C. and calcined instantaneously. At this time, the gas temperature at the outlet of the instantaneous calcined tube was 530 ° C. 28 g of gibbsite having a center particle diameter of 1 μ obtained in the buyer process was added to 500 g of the instantaneous calcined product, and pulverized with a ball mill for 2 hours. The obtained powder has a loss on ignition of 13% by weight, a BET specific surface area of 198 m 2 / g, a center particle size of 12 μm, and the crystal form by X-ray diffraction is rehydratability mainly composed of ρ alumina and χ alumina. It was alumina.
When the pot life of this alumina was measured, it was 101 minutes.
[0030]
Comparative Example 1
An inorganic binder sample was obtained by the same operation as in Example 3 except that gibbsite having a center particle diameter of 1 μm was added. The loss on ignition of the product was 6% by weight, the BET specific surface area was 280 m 2 / g, the center particle size was 12 μm, and the crystal form by X-ray diffraction was rehydratable alumina mainly composed of ρ alumina and χ alumina. .
It was 64 minutes when the pot life of this alumina was measured.
[0031]
Comparative Example 2
A rehydratable alumina was obtained by the same operation as in Example 2 except that it was not humidified. The obtained powder has a loss on ignition of 5% by weight, a BET specific surface area of 260 m 2 / g, a center particle diameter of 3 μm, and a crystal form by X-ray diffraction is a rehydratable alumina mainly composed of ρ alumina and χ alumina. Met.
It was 74 minutes when the pot life of this alumina was measured.
[0032]
Example 4
After mixing 100 g of alumina of Examples 1 and 3 and 200 g of 4A type synthetic zeolite, 160 g of water was mixed and poured into a 20 mm × 5 mm mold. After leaving still for 2 hours, it was wrapped in a polyethylene film while placed in a mold, placed in a dryer and kept at 80 ° C. for 16 hours. Thereafter, the film was removed and the film was dried at 110 ° C. for 16 hours. The crushing strength of the dried product was measured and found to be 30 kg / cm 2 in both Examples 1 and 3.
This shows that the strength of the alumina obtained using the hydraulic alumina of the present invention does not depend on the length of pot life.
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