JPH11173760A - セメント製造用ロ−タリ−キルンの内張り構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セメント製造用ロ−タリ−キルンのシェルに
対する“腐食性ガスによるアタック”を低減させ、該シ
ェルの腐食を防止する「セメント製造用ロ−タリ−キル
ンの内張り構造」を提供すること。 【解決手段】 ロ−タリ−キルン10のシェル11と内張り
れんが(マグネシア-スピネル質れんが13)との間に、無
機質シ−ト(MgO質シ−ト12)を介在させたセメント製造
用ロ−タリ−キルンの内張り構造。これにより、シェル
11に対する“腐食性ガス(塩素やサルファなどの腐食性
ガス)のアタック”を低減させ、該シェル11の腐食を防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメント製造用ロ
−タリ−キルンの内張り構造に関し、特に、該キルンの
シェル(鋼鉄製シェル)に対する“腐食性ガスによるアタ
ック”を低減させ、シェルの腐食を防止するセメント製
造用ロ−タリ−キルンの内張り構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント製造用ロ−タリ−キルンは、直
径４〜６ｍ，長さ５０〜１１０ｍの円筒形の鋼鉄製シェ
ルからなり、その内側に耐火れんがで内張りした構造の
キルンであって、セメントクリンカ−の製造に使用され
ている。

【０００３】ここで、従来のセメントクリンカ−の代表
的な製造方法を説明すると、「石灰石，粘土，けい石，
鉄原料を主原料とし、一部その他の原料を調合してロ−
タリ−キルンに供給し、一方、原料供給口の反対方向か
ら燃料（石炭，重油など）を吹き込み、このキルンを１
分間に２〜３回の速度で回転させながら、１４５０℃前
後で半溶融になるまで焼き締める」という方法でセメン
トクリンカ−が製造されている。

【０００４】ところで、セメントクリンカ−を製造する
際、使用する原料および燃料中に含まれている“塩素や
サルファなどの腐食性ガス”が気化し、ロ−タリ−キル
ン内を循環している。

【０００５】そして、上記腐食性ガスの一部が内張りれ
んが層に侵入して鉄製のシェルまで到達し、鉄と反応し
てシェルを腐食させる。また、内張りれんがの施工時
に、軸方向の目地材として、通常２〜４ｍｍ厚のボ−ル
紙が使用されているが、このボ−ル紙がキルン内温度の
上昇に伴い消失(焼失)するため、該れんが間の目地を通
って上記腐食性ガスの一部が浸入し、同じくシェルまで
到達し、鉄と反応してシェルを腐食させる。このよう
に、セメント製造用ロ−タリ−キルンにおいては、塩素
やサルファなどの腐食性ガスに起因する“シェル腐食”
が従来より問題となっていた。

【０００６】近年、リサイクル資源の活用が活発に行わ
れており、セメント製造技術分野においても、各種廃棄
物をリサイクルし、資源化することが行われている。そ
して、リサイクル資源のうち、セメント成分となる資源
は“セメント原料”として、熱エネルギ−となるものは
“セメント製造用燃料”として利用されている。

【０００７】例えば廃タイヤ，都市ゴミ，下水汚泥など
が使用されており、これらは、“塩素やサルファなどの
腐食性ガス”の発生源となり、そのため、従来よりもよ
り一層腐食性ガスの量が増加し、これに起因する「シェ
ルの腐食性」の問題がより一層重大視されてきている。
（なお、塩素発生源としては、都市ゴミ，下水汚泥など
であり、サルファ発生源としては、廃タイヤなどであ
る。）

【０００８】上記問題点を解消する手段として、即ち、
塩素やサルファなどの腐食性ガスがシェル面と接触する
のを防止することを目的として、「シェル内面にリン酸
または無機系塗料を塗布する方法」が提案されている。

【０００９】上記従来のリン酸塗布方法は、シェルの下
半周面にリン酸を塗布し、少し乾いた状態にした後反転
し、残りの上半周面を塗布する。そして、次の式(1)に
示すように、リン酸と鉄とを反応させ、ＦｅＰＯ₄膜を
形成させることにより、腐食性ガスと鉄との接触を防止
する方法である。 ・式(1)………２Ｈ₃ＰＯ₄＋２Ｆｅ→２ＦｅＰＯ₄＋３Ｈ₂

【００１０】一方、無機系塗料塗布方法は、被塗布面の
埃，油膜などを除去した後、刷毛またはロ−ラ−を用い
て、前記リン酸塗布方法と同様、シェルの下半周面に無
機系塗料を塗布し、少し乾いた状態にした後反転し、残
りの上半周面を塗布する。このようにして、シェルの全
周にわたって無機系塗膜を形成することにより、腐食性
ガスと鉄との接触を防止する方法である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のリ
ン酸塗布方法では、(1) 使用するリン酸が強酸性である
ところから、塗布作業中に、このリン酸が作業者の着衣
や皮膚に付着し、損傷する危険性があること、(2) リン
酸とシェルとの反応により異臭が発生し、作業環境が悪
化すること、(3) リン酸塗布後の乾燥に１日以上を要す
ること、(4) ロ−タリ−キルンを半周単位で塗布しなけ
ればならないことから、作業効率が低いこと、の問題が
あった。

【００１２】前記従来の無機系塗料塗布方法において
も、塗布後に乾燥しなければならず、また、半周単位で
塗布しなければならないことから、作業効率が低いとい
う問題があった。

【００１３】さらに、前記リン酸塗布方法および無機系
塗料塗布方法では、形成された塗布膜の厚さが非常に薄
く、ロ−タリ−キルンの運転時に起きる「内張りれんが
とシェルとの熱膨張差」により、内張りれんがが滑り、
形成された薄膜(塗布膜)を摩滅ないしは削り取り、シェ
ル内面を露出させ、腐食性ガスと接触する事態が生じ
る。そのため、腐食防止効果が小さいという共通した欠
点を有している。また、シェルの温度が操業中に３００
〜４００℃に上昇するため、シェルと塗布膜との熱膨張
差により塗布膜が剥離するという欠点も有している。

【００１４】本発明は、前記問題点，欠点を解消し、シ
ェルに対する“腐食性ガスによるアタック”を低減さ
せ、シェルの腐食を防止するセメント製造用ロ−タリ−
キルンの内張り構造を提供することを目的とする。

【００１５】なお、セメント製造用ロ−タリ−キルンの
内張り構造に係るものではないが、特許第2,634,356号
公報には、塩化亜鉛法によって活性炭を製造する際や、
硫酸法によって酸化チタンを製造する際に用いられるロ
−タリ−キルンの内張り構造について記載されている。

【００１６】即ち、上記公報に記載のロ−タリ−キルン
の内張り構造は、腐食性ガスの浸透防止のために、シェ
ル(鉄製缶体)の内面に有機系の不浸透性膜(テトラフル
オロエチレンフィルムまたはテトラフルオロエチレン樹
脂)をライニングするものである。しかし、これは、活
性炭，酸化チタン製造用ロ−タリ−キルンであって、操
業中のロ−タリ−キルンの炉内温度が“１０００℃以
下”と低いために耐用するものであり、セメント製造用
ロ−タリ−キルンの場合には、操業中の該キルンの焼成
帯および遷移帯は、活性炭や酸化チタンの製造時の温度
に比して高温であるため(約１４５０℃)、上記のような
有機系の不浸透性膜の適用は不可能である。

【００１７】また、上記特許第2,634,356号公報には、
内張りれんがの目地からの“腐食性ガスの浸透”を防止
するため、相互間を水硝子系の耐酸モルタルにより接着
されたれんが層を形成することについても記載されてい
るが、セメント製造用ロ−タリ−キルンの場合、このよ
うな耐酸モルタルを目地材として使用すると、モルタル
部とセメント成分とが反応して溶損し、その結果、内張
りれんが(マグネシア−クロム質れんが，マグネシア−
スピネルれんが等)の耐用を著しく低下させるので、適
用することができない。

【００１８】上記特許第2,634,356号公報に記載の「ロ
−タリ−キルンの内張り構造」以外に、更に他の従来例
として、石灰，アルミナ，マグネシアの原料製造用ロ−
タリ−キルンであって、シェルの温度低減を目的とし
て、耐熱ファイバ−などのフェルトを、シェルと内張り
れんがとの間に介在させることも知られている。しか
し、このようなフェルトでは、気孔が多いため、腐食性
ガスやアルカリの浸透を防止することができず、したが
って、腐食性ガスの侵入に起因する“シェルの腐食防
止”を目的とするセメント製造用ロ−タリ−キルンで
は、その使用は無意味である。

【００１９】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであって、その目的とするところは、シェル
(鋼鉄製シェル)に対する“腐食性ガスによるアタック”
を低減させ、シェルの腐食を防止するセメント製造用ロ
−タリ−キルンの内張り構造を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、内張りれんが
とシェルとの間に無機質シ−トを介在させることを特徴
とし、これにより、シェルに対する腐食性ガスのアタッ
クを軽減し、前記目的とするセメントロ−タリ−キルン
の内張り構造を提供するものである。

【００２１】即ち、本発明に係るセメント製造用ロ−タ
リ−キルンの内張り構造は、・シェルと内張りれんがと
の間に無機質シ−トを介在してなること(請求項１)を特
徴(発明を特定する事項)とし、さらに、 ・前記無機質シ−トの材質が、Al₂O₃質，Al₂O₃−SiO₂質
(Al₂O₃が45wt％以上のもの)，SiO₂−Al₂O₃質(Al₂O₃が45
wt％未満のもの)，MgO質，MgO−Cr₂O₃質，MgO-C質のい
ずれかであること(請求項２)、 ・前記無機質シ−トが、両面接着テ−プまたは有機系接
着剤によりシェルの内面に貼付されていること(請求項
３)、 ・前記無機質シ−トの厚さが、１〜１０ｍｍであること
(請求項４)、 を特徴とするものである。

【００２２】（作用）本発明において、シェルと内張り
れんがとの間に無機質シ−トを介在させることにより、
内張りれんが層を浸透する腐食性ガスは、無機質シ−ト
と反応して二次鉱物が生成する。そして、この二次鉱物
により、シェル内面に到達する腐食性ガスを減少させ、
このガスによるシェルへのアタックを低減し、シェルを
保護することができる作用が生じる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態として
は、無機質原料で作製した厚さ１〜１０ｍｍの可撓性を
有する無機質シ−トをシェルの内面に貼付し、その上に
従来から使用されている内張りれんがを施工するもので
ある。

【００２４】上記無機質シ−トとしては、“Al₂O₃，SiO
₂，MgO，Cr₂O₃，C”の単独またはそれらを組み合わせた
原料から得られた無機質シ−トであって、Al₂O₃質，Al₂
O₃−SiO₂質(Al₂O₃が45wt％以上のもの)，SiO₂−Al₂O₃質
(Al₂O₃が45wt％未満のもの)，MgO質，MgO−Cr₂O₃質，Mg
O−C質のシ−トが好ましい。

【００２５】これらの無機質シ−トは、任意に製造する
ことができるが、その一例を説明すると、例えば、酢酸
ビニ−ル液に所望量の上記原料粉末(Al₂O₃，SiO₂，Mg
O，Cr₂O₃，C)を加えてシ−ト状に成形した後、７０℃で
乾燥させて製造することができる。(なお、上記原料
は、天然品，人工品のいずれをも用いることができ
る。)上記のように得られた無機質シ−トは、不焼成シ
−トであって可撓性を有するものであり、任意の形状に
加工，変形することが可能であるため、ロ−タリ−キル
ンの円周方向に沿った施工が容易である利点を有する。

【００２６】本発明で使用する上記無機質シ−トについ
て、更に具体的に説明すると、以下の具体例に限定する
ものではないが、無機質シ−トとしては、いずれも“煉
瓦膨張吸収材，パッキン材”を主用途として市販されて
いるものであって、例えば、次のような無機質シ−トを
使用することができる。

【００２７】(1) Al₂O₃質シ−トないしAl₂O₃-SiO₂質シ
−ト(Al₂O₃が45wt％以上のもの)としては、商品名“CRX
-SA7L”の「高アルミナ質可撓性シ−ト(化学組成→Al₂O
₃：70wt％，SiO₂：25wt％，Na₂O：4wt％，Ig.loss：12w
t％)」、(2) SiO₂−Al₂O₃質シ−ト(Al₂O₃が45wt％未満
のもの；SiO₂質シ−トを含む)としては、商品名“CRX-S
K9”の「シリカ質可撓性シ−ト(化学組成→SiO₂：95wt
％，Al₂O₃：2wt％，Na₂O：1.5wt％，Ig.loss：12wt
％)」、(3) MgO質シ−トとしては、商品名“CRX−SM9”
の「マグネシア質可撓性シ−ト(化学組成→MgO：90wt
％，SiO₂：3wt％，Na₂O：2.0wt％，CaO：0.5wt％，Ig.l
oss：12wt％)」、(4) MgO−Cr₂O₃質シ−トとしては、商
品名“CRX−SMCR6”の「マグクロ質可撓性シ−ト(化学
組成→MgO：50wt％，Cr₂O₃：15wt％，Al₂O₃：7.5wt％，
Fe₂O₃：7wt％，SiO₂：4wt％，Ig.loss：16wt％)」、(5)
MgO-C質シ−トとしては、商品名“CRX−SM8C”の「マ
グネシア・カ−ボン質可撓性シ−ト(化学組成→MgO：85
wt％，CaO：1.5wt％，Al₂O₃：0.5wt％，SiO₂：3wt％，
C：5.5wt％，Ig.loss：17.5wt％)」、を使用することが
できる。

【００２８】本発明で使用する無機質シ−トは、腐食性
ガス(塩素やサルファなどの腐食性ガス)と反応して二次
鉱物を生成し、この二次鉱物によりシェル内面に到達す
る腐食性ガスを減少させ、または、遮断し、このガスに
よるシェルへのアタックを低減し、シェルを保護するこ
とができる。例えば、MgO−C質のシ−トを使用した場
合、次の式(2)，式(3)に示すように、ＭｇＣｌ₂やＭｇ
ＳＯ₄の二次鉱物を形成させることにより、シェル内面
に到達する腐食性ガスを減少または遮断することができ
る。 ・式(2)………２ＭｇＯ＋２Ｃｌ＋Ｃ→２ＭｇＣｌ₂＋ＣＯ₂ ・式(3)………ＭｇＯ＋ＳＯ₃→ＭｇＳＯ₄

【００２９】無機質シ−トをシェルの内面に貼付する手
段としては、両面接着テ−プまたは接着材を用いるのが
好ましく、これにより、従来の前記リン酸塗布方法や無
機系塗料塗布方法におけるような乾燥を必要とせず、直
ちに内張りれんがを施工することができる。

【００３０】本発明において、無機質シ−トの厚さは、
１〜１０ｍｍのものを使用するのが好ましい。その厚さ
が１ｍｍ未満では、無機質シ−トが摩耗し、腐食性ガス
のアタックを防止できない場合があるので好ましくな
い。一方、１０ｍｍを超える場合は、可撓性が小さくな
って施工が困難となり、また、摩耗した時は、内張りれ
んがが弛むので好ましくない。特に好ましい厚さは、２
〜８ｍｍである。

【００３１】なお、無機質シ−トの摩耗原因としては、 ・ロ−タリ−キルンの運転時に生じる「内張りれんがと
シェルとの熱膨張差」による内張りれんがの移動、ない
しは、 ・ロ−タリ−キルンの回転に伴う内張りれんがの移動、 によるものと考えられる。

【００３２】本発明において、シェルの内面に必ずしも
同一厚さの無機質シ−トを貼り付る必要はなく、腐食性
ガスのアタックの程度に応じてロ−タリ−キルンを区分
し、アタックの激しい部分には厚い無機質シ−トを、他
の部分には薄いものを貼付することもできる。また、同
一材質または異材質の無機質シ−ト２枚以上を積層し、
これをシェル内面に貼付することもでき、これも本発明
に包含されるものである。

【００３３】なお、本発明において、使用する内張りれ
んがとしては、セメント製造用ロ−タリ−キルンで常用
されている内張りれんがであって、これを例示すれば、
マグネシア−スピネル質れんが，マグネシア−クロム質
れんが，ドロマイトれんがなどが挙げられる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図１を参照
して説明する。なお、図１は、本発明の一実施例(実施
例１)を説明する図であって、(Ａ)は、内張りされたセ
メント製造用ロ−タリ−キルンの横断面の概略図であ
り、(Ｂ)は、該キルンの内張り構造の展開図である。

【００３５】（実施例１）５．４ｍφのセメント製造用
ロ−タリ−キルン10のセメントクリンカ−落口から２５
ｍにわたる鉄製シェル11(肉厚：３５ｍｍ)の内面に、厚
さ２ｍｍのＭｇＯ質シ−ト12を、両面接着テ−プ(図示
せず)を用いて貼付し、その上にマグネシア−スピネル
質れんが13で内張りした。この際、マグネシア−スピネ
ル質れんが13の目地13ａとＭｇＯ質シ−ト12の継ぎ目12
ａとが重ならないように施工した。なお、ＭｇＯ質シ−
ト12としては、前記した「商品名“CRX−SM9”のマグネ
シア質可撓性シ−ト(化学組成→MgO：90wt％，SiO₂：3w
t％，Na₂O：2.0wt％，CaO：0.5wt％，Ig.loss：12wt
％)」を使用した。

【００３６】上記ロ−タリ−キルン10を３２０日間操業
した後、マグネシア−スピネル質れんが13を取り除き、
「ＭｇＯ質シ−トの状態」および「シェル内面(表面)の
“生成物の有無”」について観察し、また、「シェルの
厚さ」を測定した。その結果、ＭｇＯ質シ−ト12は、硬
く焼結し脆い状態であったが、鉄製シェル11の表面には
鉄の化合物が殆ど生成していなかった。また、このシェ
ル11の厚さは、３４〜３５ｍｍで０〜１ｍｍの減少にと
どまっていた。

【００３７】比較のため、ＭｇＯ質シ−ト12を貼付しな
い場合のロ−タリ−キルン（セメントクリンカ−落口か
ら３５ｍを境に、実施例１によるＭｇＯ質シ−ト12を貼
付しない部位も、実施例１と同様にマグネシア−スピネ
ル質れんが13で内張りしたロ−タリ−キルン）について
も、実施例１と同様、３２０日間操業した後、マグネシ
ア−スピネル質れんが13を取り除き、「シェル内面(表
面)の“生成物の有無”」および「シェルの厚さ」を観
察した。その結果、シェルの表面に“鉄の化合物の生
成”が認められ、また、シェルの厚さは、３３〜３４ｍ
ｍであった。

【００３８】以上のように「鉄製シェル11とマグネシア
−スピネル質れんが13との間にＭｇＯ質シ−ト12を介在
させた実施例１」では、鉄製シェル11の厚さが“３４〜
３５ｍｍ”で０〜１ｍｍの減少であり、「ＭｇＯ質シ−
ト12を介在させない前記比較のための例」で見られる
“３３〜３４ｍｍ”に比べて、「シェル損傷の軽減」が
確認できた。また、実施例１では、ＭｇＯ質シ−ト12と
マグネシア−スピネル質れんが13との熱伝導率がほぼ同
じであるため、シェル温度の低減にもつながった。

【００３９】（実施例２）小型のキルン(３．４ｍφ)で
あって、このキルンの落口から４０ｍにわたる鉄製シェ
ルの内面に、厚さ７ｍｍのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂質シ−ト
を、有機系接着剤を用いて貼付し、その上にマグネシア
−スピネル質れんがを内張りした。なお、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓ
ｉＯ₂質シ−トとしては、前記した「商品名“CRX−SA7
L”の高アルミナ質可撓性シ−ト(化学組成→Al₂O₃：70w
t％，SiO₂：25wt％，Na₂O：4wt％，Ig.loss：12wt％)」
を使用した。

【００４０】上記キルンを１年半(547日)にわたり操業
した後、上記れんがを除去し、「Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂質
シ−トの状態，シェルの状態」について観察した。その
結果、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂質シ−トは、焼結し硬い状態
であったが、シェルの腐食は殆ど見られず、きれいな状
態を呈していた。また、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂質シ−トの
熱伝導率は、その上に内張りしたマグネシア−スピネル
質れんがとほぼ同じであるため、前記実施例１と同様、
「シェル温度の低減」にもつながった。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、セメン
ト製造用ロ−タリ−キルンのシェルと内張りれんがとの
間に無機質シ−トを介在させることを特徴とし、無機質
シ−トと腐食性ガスとが反応して生成した二次鉱物によ
り、シェル内面への腐食性ガスのアタックを軽減し、シ
ェルの腐食を防止するという効果を奏する。

【００４２】そして、本発明によれば、使用するシ−ト
は無機質であるため、焼失することはなく、長期間の操
業にも耐えることができ、また、無機質シ−トは、可撓
性を有しているため、貼付作業が容易であるうえ、貼付
後、直ちにれんがの内張りができるため、短時間で施工
できる効果が生じ、更に、シェル温度を低下させるとい
う効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例(実施例１)を説明する図であ
って、(Ａ)は、内張りされたセメント製造用ロ−タリ−
キルンの横断面の概略図であり、(Ｂ)は、該キルンの内
張り構造の展開図である。

【符号の説明】

１０ セメント製造用ロ−タリ−キルン １１ 鉄製シェル １２ ＭｇＯ質シ−ト １２ａ 継ぎ目 １３ マグネシア−スピネル質れんが １３ａ 目地

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメント製造用ロ−タリ−キルンのシェ
   ルと内張りれんがとの間に、無機質シ−トを介在してな
   ることを特徴とするセメント製造用ロ−タリ−キルンの
   内張り構造。
2. 【請求項２】 前記無機質シ−トの材質が、Al₂O₃質，A
   l₂O₃−SiO₂質，SiO₂−Al₂O₃質，MgO質，MgO−Cr₂O₃質，
   MgO−C質のいずれかであることを特徴とする請求項１に
   記載のセメント製造用ロ−タリ−キルンの内張り構造。
3. 【請求項３】 前記無機質シ−トが、両面接着テ−プま
   たは有機系接着剤によりシェルの内面に貼付されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のセメント製
   造用ロ−タリ−キルンの内張り構造。
4. 【請求項４】 前記無機質シ−トの厚さが、１〜１０ｍ
   ｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載のセメント製造用ロ−タリ−キルンの内張り構造。