特許 6505011 耐火性製品およびその製品の使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6505011

(24)【登録日】2019年4月5日

(45)【発行日】2019年4月24日

(54)【発明の名称】耐火性製品およびその製品の使用

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/043 20060101AFI20190415BHJP

   C04B 35/66 20060101ALI20190415BHJP

   C04B 35/63 20060101ALI20190415BHJP

   F27D 1/00 20060101ALI20190415BHJP

【ＦＩ】

   C04B35/043

   C04B35/66

   C04B35/63

   F27D1/00 N

【請求項の数】37

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-523454(P2015-523454)

(86)(22)【出願日】2013年5月23日

(65)【公表番号】特表2015-528790(P2015-528790A)

(43)【公表日】2015年10月1日

(86)【国際出願番号】EP2013060572

(87)【国際公開番号】WO2014016010

(87)【国際公開日】20140130

【審査請求日】2016年3月3日

(31)【優先権主張番号】102012015026.1

(32)【優先日】2012年7月27日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500261042

【氏名又は名称】レフラテクニック ホルディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＦＲＡＴＥＣＨＮＩＫ Ｈｏｌｄｉｎｇ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100137095

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 武史

(74)【代理人】

【識別番号】100173532

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 彰文

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】ヤンセン， ヘルゲ ドクトル

【審査官】 吉川 潤

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４９−００５４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１２５６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４８６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７４７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−００５６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１６４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０１６８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０４４０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１３００６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４８６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４９７９０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００７６８３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１３２８０７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１６０７８２６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３５／０４ − ３５／０４３

Ｃ０４Ｂ ３５／２０

Ｃ０４Ｂ ３５／６２６ − ３５／６６

Ｆ２７Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

重非鉄金属製錬システムを内張りするための耐火性バッチ用の乾燥物質混合物であって、
−少なくとも７０質量％のフォルステライト成分を含有し、０．１ｍｍ超が１００質量％に相当する粒子サイズを有する、３０〜６０質量％の粗粒状の粗オリビン物質と、
−１ｍｍ以下が１００質量％に相当する粒子サイズを有し、９０質量％超のＭｇＯ含有量を有する、粉末の形態での、３５〜５０質量％のマグネシアと、
−１ｍｍ以下が１００質量％に相当する粒子サイズを有し、９０質量％超のＳｉＣの純度を有する、粉末の形態での、５〜２０質量％のシリコンカーバイドと、
−０〜１０質量％の乾燥粉砕されたシリカと、
−０〜１０質量％の少なくとも１つの耐火性製品用の更なる添加物と、
−それぞれ残り１００質量％までの少なくとも１つの他の固形物とを含有する乾燥物質混合物。

【請求項2】

次の混合比で、以下の前記固形物を含有する請求項１に記載の乾燥物質混合物。
粗オリビン物質：４０〜５０質量％
マグネシア ：４０〜４５質量％
シリコンカーバイド ：１０〜１５質量％
シリカ ：０〜５質量％
耐火性添加物 ：０〜５質量％

【請求項3】

前記乾燥物質混合物は、４０〜６０質量％の前記粗粒状の粗オリビン物質を含有する請求項１に記載の乾燥物質混合物。

【請求項4】

前記乾燥物質混合物は、前記粉末の形態での、４０〜５０質量％の前記マグネシアを含有する請求項１に記載の乾燥物質混合物。

【請求項5】

前記乾燥物質混合物は、前記粉末の形態での、１０〜２０質量％の前記シリコンカーバイドを含有する請求項１に記載の乾燥物質混合物。

【請求項6】

前記乾燥物質混合物は、０〜５質量％の前記乾燥粉砕されたシリカを含有する請求項１に記載の乾燥物質混合物。

【請求項7】

前記乾燥物質混合物は、０〜５質量％の前記更なる添加物を含有する請求項１に記載の乾燥物質混合物。

【請求項8】

前記添加物は、酸化防止剤である請求項１ないし７のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項9】

前記乾燥粉砕されたシリカは、マイクロシリカ、発熱性シリカまたは沈降性シリカの少なくとも一つの形態である請求項１ないし８のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項10】

前記粗オリビン物質は、天然の粗オリビン物質または合成的に製造されたフォルステライト材料またはその混合物であり、前記粗オリビン物質の前記粒子サイズは、０．１〜６ｍｍのサイズ範囲に存在することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項11】

前記粗オリビン物質の前記粒子サイズは、０．１〜６ｍｍに存在する請求項１ないし９のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項12】

前記粗オリビン物質の前記粒子サイズは、１〜６ｍｍに存在する請求項１１に記載の乾燥物質混合物。

【請求項13】

前記粗オリビン物質の前記粒子サイズは、ガウスの粒子サイズ分布を有する請求項１１または１２に記載の乾燥物質混合物。

【請求項14】

前記マグネシアの粉末の粒子サイズ分布は、ガウスの粒子サイズ分布に一致することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項15】

前記マグネシアの前記ＭｇＯ含有量は、９５質量％超である請求項１４に記載の乾燥物質混合物。

【請求項16】

前記乾燥物質混合物は、銅精錬転炉を内張りするための耐火性バッチの使用に適している請求項１ないし１５のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項17】

前記シリコンカーバイド粉末は、９４質量％超のＳｉＣの純度を有することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の乾燥物質混合物。

【請求項18】

請求項１ないし１７のいずれかに記載の乾燥物質混合物を含有する耐火性バッチであって、
当該バッチは、前記乾燥物質混合物に加えて、低アルカリのシリカゾルの形態での、乾燥固形物に換算して２〜１０質量％の液状バインダーを含有することを特徴とするバッチ。

【請求項19】

前記バッチは、前記乾燥物質混合物から、９０質量％超で形成されている請求項１８に記載のバッチ。

【請求項20】

前記シリカゾルは、アモルファス二酸化シリコン粒子の水コロイド分散液であり、１５〜５０質量％のＳｉＯ_２濃度を有し、前記二酸化シリコン粒子の比表面積が１００〜４００ｍ^２／ｇに存在することを特徴とする請求項１８または１９に記載のバッチ。

【請求項21】

前記シリカゾルは、前記乾燥固形物に換算して、３〜６質量％の割合で存在する請求項１８ないし２０のいずれかに記載のバッチ。

【請求項22】

前記バッチは、少なくとも２つの容器のパッケージ内に分割されて提供され、乾燥固形物が一方の前記容器に収容され、前記シリカゾルが他方の前記容器に収容されることを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載のバッチ。

【請求項23】

前記バッチは、重非鉄金属製錬システムを内張りするための使用に適している請求項１８ないし２２のいずれかに記載のバッチ。

【請求項24】

前記バッチは、銅精錬転炉を内張りするための使用に適している請求項２３に記載のバッチ。

【請求項25】

請求項１８ないし２４のいずれかに記載のバッチの使用であって、
前記バッチの成分は、水性化合物に混合された後、その混合物は、成形圧縮で成形レンガに圧縮され、その後、前記成形レンガは、乾燥されることを特徴とする使用。

【請求項26】

前記成形レンガは、２質量％の最大残存水分含有量に乾燥される請求項２５に記載の使用。

【請求項27】

前記成形レンガは、２．６〜２．７ｋｇ／ｍ^３の見掛け密度を有する請求項２５または２６に記載の使用。

【請求項28】

前記成形レンガは、２５〜５０ＭＰａの圧縮強度を有する請求項２７に記載の使用。

【請求項29】

前記乾燥された成形レンガは、セラミック炉内で、酸化性雰囲気中セラミック様に焼成されることを特徴とする請求項２５または２６に記載の使用。

【請求項30】

前記乾燥された成形レンガは、１０００〜１３００℃の温度で焼成される請求項２９に記載の使用。

【請求項31】

前記乾燥された成形レンガは、１１５０〜１２５０℃の温度で焼成される請求項３０に記載の使用。

【請求項32】

前記乾燥された成形レンガは、４〜８時間の焼成持続時間で焼成される請求項２９ないし３１のいずれかに記載の使用。

【請求項33】

前記バッチの乾燥および乾燥された成分が、焼成時に、互いに全く反応しないか、あるいは僅かに反応するように、焼成条件が選択される請求項２９ないし３２のいずれかに記載の使用。

【請求項34】

前記焼成されたレンガは、２．５５〜２．６５ｋｇ／ｍ^３の見掛け密度を有する請求項２９ないし３３のいずれかに記載の使用。

【請求項35】

前記焼成されたレンガは、３０〜５５ＭＰａの圧縮強度を有する請求項３４に記載の使用。

【請求項36】

前記焼成されたレンガは、４０〜５０ＭＰａの圧縮強度を有する請求項３５に記載の使用。

【請求項37】

耐火性鋳造混合物または耐火性振動混合物を製造するための請求項１８ないし２４のいずれかに記載のバッチの使用であって、前記混合物の延性は、前記シリカゾルの水分がその目的のために十分でない場合、追加の水によって好適に調整される使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、そのままでファイヤライトスラグ（鉄ケイ酸塩スラグ）および硫酸塩による腐食に対して高い耐性を示し、かつ、溶融された重非鉄金属、特に銅溶融物に対して耐性を示す、未成形または成形バッチの形態での、ＩＳＯ／Ｒ８３６、ＤＩＮ５１０６０に準ずる耐火性製品に関する。加えて、本発明は、特にバッチの使用に関する。

【背景技術】

【0002】

ファイヤライトスラグは、例えば黄銅鉱（ＣｕＦｅＳ_２）から銅を製造する際に形成される。黄銅鉱は、焼成されることにより、硫化第一銅（Ｃｕ_２Ｓ）および鉄化合物（例えばＦｅＳおよびＦｅ_２Ｏ_３）を含有する、いわゆる銅マットを生成する。空気の供給と、例えば石英の形態でのＳｉＯ_２の添加とにより、溶融された銅マットを転炉内で処理する過程で、銅マットは、さらに粗銅に加工される。この過程において、主に、鉱物ファイヤライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ_２）および粗酸化第一銅（Ｃｕ_２Ｏ）を含有するファイヤライトスラグが生成される。

【0003】

現在、粗銅を製造するための転炉、例えばピアース−スミス転炉の焼成側は、主に、焼成されたマグネシア−クロマイト製品で内張りされている（例えばＤＥ１４７１２３１Ａ１）。しかしながら、これらの耐火性製品は、硫化物の酸化から生じる硫酸塩（例えば硫酸マグネシウムの形態）による腐食に対して十分な耐性を有していない。さらに、マグネシア−クロマイトレンガは、限定的なあるいは不十分な高温耐濡れ性しか有しておらず、高温重非鉄金属溶融物、特に銅溶融物による侵食に対して十分な耐性を有していない。

【0004】

また、マグネシア−クロマイトレンガは、他の非鉄金属（Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎのような重非鉄金属）を生産するための溶融システムにおいても使用されるが、そこでも同様の種類の問題に悩まされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、重非鉄金属溶融物、特に銅溶融物に対して良好な耐濡れ性を有し、ファイヤライトスラグによる侵食に対する優れた耐性を示し、この耐火性の分野で従来から使用される耐火性製品よりも使用温度で、好適に硫酸塩の腐食に抵抗する耐火性製品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この本発明の目的は、粗オリビン物質、マグネシア（ＭｇＯ）およびシリコンカーバイド（ＳｉＣ）の乾燥物質混合物と、シリカゾル（ＳｉＯ_２）の形態での液状バインダーとから、主に（９０質量％超で）形成された耐火性バッチによって達成される。

【0007】

本発明によれば、市販されている天然の粗オリビン物質は、粒子として使用され、本発明によれば、可能な限り１００質量％、少なくとも７０質量％の割合で、鉱物フォルステライトを含有すべきである。残部は、鉱物ファイヤライトおよび／またはエンスタタイトおよび／またはモンティセライトおよび／またはメルウィナイトのようなその他の既知の不純物であってもよい。合成的に製造された純フォルステライト材料の単独、または、粗オリビン物質との組み合わせでの使用は、本発明の目的の範囲内である。以下、粗オリビン物質なる用語が使用される場合、それは合成フォルステライト材料とも関連する。

【0008】

使用される粗オリビン粒子の粒子サイズは、例えば０．１〜６ｍｍ、特に１〜６ｍｍの中程度〜粗いサイズ範囲に存在し、粒子は、例えばガウスの粒子サイズ分布を有する。

【0009】

本発明に係る混合物中において、粗オリビン物質は、３０〜６０質量％、特に４０〜５０質量％の割合で使用される。

【0010】

マグネシア（ＭｇＯ）は、例えば１ｍｍ以下が１００質量％に相当する粒子サイズを有する粉末の形態または粉体の形態で使用される。例として、溶融されたマグネシアおよび／または焼成されたマグネシア、および／または、合成的に重焼されたまたは腐食性のマグネシアは、マグネシアとして使用される。（本発明の文脈中において、「粉末」および「粉体」なる用語は、同一の意味を有する同義語として理解される）。

【0011】

マグネシアのＭｇＯ含有量は、好ましくは９０質量％超、特に９５質量％超であるべきである。残部は、ケイ酸塩および／または酸化鉄のような一般的な不純物である。

【0012】

また、ＭｇＯ粉末も、例えばガウスの粒子サイズ分布を示す。

【0013】

ＭｇＯ粉末は、３５〜５０質量％、特に４０〜４５質量％の割合で、乾燥混合物中において使用される。

【0014】

シリコンカーバイド（ＳｉＣ）は、高純度の合成製品として、様々な粒子サイズおよび粒粒子サイズ分布において市販されており、本発明によれば、粉体の形態または粉末の形態で使用され、本発明によれば、例えば１ｍｍ以下が１００質量％に相当する粒子サイズを有するものが使用される。粒子サイズ分布は、好ましくはガウスの粒子サイズ分布と一致する。

【0015】

ＳｉＣ粉体は、例えば９０質量％超、特に９４質量％超のＳｉＣの純度を有するものが使用される。乾燥混合物中で使用される割合は、５〜２０質量％、特に１０〜１５質量％である。

【0016】

さらに、最高１００質量％で構成される乾燥混合物は、必要に応じて、少なくとも１つの粉末状または微粉砕された乾燥シリカ成分（ＳｉＯ_２）を、前記混合物中に最高１０質量％、特に最高５質量％で含有してもよい。ＳｉＯ_２に関連する高純度のこのＳｉＯ_２成分は、例えば、市販されているマイクロシリカ、および／または、発熱性および／または沈降性シリカであってもよい。さらに、乾燥混合物は、最高１０質量％、特に最高５質量％の酸化防止剤、および／または、耐火性製品用の他の一般的な添加物を含有してもよいが、オリビン、ＭｇＯおよびＳｉＣについての上記割合に由来する量比は、維持されなければならない。これは、乾燥シリカの選択的な添加にも当てはまる。

【0017】

本発明によれば、可能な限り無アルカリ、または、実質的に無アルカリであるシリカゾルの形態での液状バインダーは、本発明に係る上述の１００質量％と計算される乾燥混合物に混合されてもよい。シリカゾルのアルカリ含有量は、例えば１質量％未満、特に０．５質量％未満であるべきである。固形物および液状バインダーのみを含有する耐火性乾燥混合物の湿潤配合物は、重非鉄金属用の製錬転炉のような製錬システムを内張りするための未成形の耐火性製品として使用することができる耐火性バッチであり、また、これから成形された未焼成および焼成された耐火性製品は、圧縮により製造され、上記製錬システムを内張りするのに使用することができる。

【0018】

シリカゾルは、シリカの水コロイド分散液の形態でのシリカハイドロゾルとして知られている。高分子量ポリケイ酸のコロイド分散液と、ナノメートル範囲（ｎｍ範囲）の粒子サイズを有するアモルファス二酸化シリコン粒子のコロイド分散液とに区別される。本発明によれば、１５〜５０質量％、例えば特に２０〜４０質量％のＳｉＯ_２濃度を有するアモルファス二酸化シリコン粒子のコロイド分散液の形態でのシリカゾルは、好適に使用される。これらの水コロイド分散液中において、アモルファス二酸化シリコン粒子は、互いに架橋せず、かつ、表面で水酸化された球形の個別粒子の形態で存在する。粒子のサイズは、コロイド範囲に存在する。平均粒子サイズは、通常、５〜７５ｎｍである。

【0019】

これらの無アルカリまたは低アルカリのシリカゾルは、相分離を受けない低粘度液体の形態で取り扱われる。

【0020】

ＳｉＯ_２粒子の比表面積が１００〜４００ｍ^２／ｇ、特に２００〜３００ｍ^２／ｇであり、ＳｉＯ_２固形分濃度が１５〜２０質量％、特に２０〜４０質量％である、これらのシリカゾルは、本発明の目的のためのバインダーとして特に好適である。

【0021】

本発明によれば、シリカゾルは、２〜１０質量％、特に３〜６質量％の割合で乾燥混合物に添加される。これらの条件下において、シリカゾルの水分は、主に、加工性の目的のために、バッチ混合物に所定の可塑性または延性を付与するように機能する。シリカゾルの二酸化シリコン粒子は、バッチ中におけるゲル生成の強化を通して、および続くバッチの乾燥により混合成分の結合を確実にする役割を主に果たす。そのまま高温に曝すことで、この結合は、混合物の基本成分と結合層の反応によって補強される。

【0022】

本発明に係る製品は、粗オリビン物質、マグネシア粉末、ＳｉＣ、および必要に応じて乾燥シリカを含有する乾燥物質と、液状シリカゾルバインダーとを適切なミキサー内で混合して、所定の加工性を有する均質なバッチ混合物を生成することによって製造される。この耐火性バッチの延性混合物は、製錬転炉を内張りするために使用されてもよい。しかしながら、このバッチを圧縮して、成形レンガを生産することもでき、順次乾燥後、未焼成でまたはセラミック様に焼成して、製錬転炉を内張りするために使用してもよい。本発明に係るバッチを振動混合物、鋳造混合物等に加工して、同様に使用することもできる。

【0023】

よって、本発明は、例えば、オリビン粒子、ＭｇＯ粉末およびＳｉＣ粉末と、必要に応じてマイクロシリカのような微粉砕された乾燥ＳｉＯ_２成分とのみ、または、これらを主に（９０質量％超で）含有する乾燥混合物を発端とする。

【0024】

また、本発明は、所定の割合の乾燥混合物と、混合物の割合に適合させた所定の割合のシリカゾルとで構成される耐火性バッチにも関連する。かかるバッチは、一方の容器が乾燥物質の混合物を含み、他方の容器が液状シリカゾルを含む２つの容器を備えるパッケージの形態で、好適には市場に提供される。意図された方法でパッケージを使用するため、容器の内容物は、単純に混合される。これに代えて、湿潤バッチは、密閉容器内で予め混合してから取り扱ってもよい。

【0025】

上述のシリカゾルを含む水分含有バッチ混合物から、レンガ圧縮を用いて圧縮することにより圧縮された成形形状を製造し、好ましくは０．１〜２質量％の残留水分含有量に形成形状を乾燥すること、あるいは、本発明の更なる実施形態によれば、成形形状を乾燥し、酸化性雰囲気中において好ましくは１０００〜１３００℃、特に１１５０〜１２５０℃の温度で、好ましくは４〜８時間、特に５〜６時間の期間、セラミックス炉内でセラミックス様に焼成することも、本発明の目的の範囲内である。本発明によれば、焼成時に、バッチの乾燥および乾燥された成分が、互いに可能であれば全く反応しないか、あるいは僅かに反応するように、焼成条件が選択される。そのため、本発明によれば、溶融物および／またはスラグによる腐食の存在下、乾燥および乾燥された混合物成分をそのまま転炉内で使用して、特に抗濡れ効果およびスラグ成分との化学的相互作用による耐火特性を保証することができる。

【0026】

本発明に係る未焼成および焼成された混合物および成形形状によって、耐火特性および耐性の観点から、従来の内張りよりも優れた内張りおよび重非鉄金属精錬転炉を構成することができる。特に、本発明に係る耐火性製品の優位性は、銅精錬転炉、例えばピアース−スミス転炉（ＰＳ転炉）において明白である。

【0027】

未焼成の圧縮および乾燥された成形形状は、例えば、以下の特徴を有する。
見掛け密度：２．６〜２．７ｋｇ／ｍ^３
圧縮強度 ：２５〜５０ＭＰａ、特に、３５〜４５ＭＰａ

【0028】

本発明に係る焼成された成形形状は、例えば、以下の特徴を有する。
見掛け密度：２．５５〜２．６５ｋｇ／ｍ^３
圧縮強度 ：３０〜５５ＭＰａ、特に、４０〜５０ＭＰａ

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、以下に特定された処方から製造された、本発明に係る圧縮された未焼成の耐火性レンガ（ＦＳＭレンガ）を斜めに切断した正面図を示す。

【図2】図２は、同一のバッチから製造され、焼成されたＦＳＭレンガを斜めに切断して示す。

【図3】図３は、ＦＳＭレンガで形成され、斜めに切断されたるつぼを示す。これは、粉末状のスラグで充填され、１３５０℃に加熱され、６時間この温度で維持され、そして、斜めに切断される前に冷却された。

【図4】図４は、７５ｇの銅線で充填された未焼成のＦＳＭレンガで形成されたるつぼを示す。

【図5】図５は、１３５０℃に６時間加熱し、冷却した後の、図４の斜めに切断されたるつぼを示す。

【図6】図６は、７５ｇの銅線で充填された直接結合されたＭｇ−Ｃｒレンガで形成されたるつぼを示す。

【図7】図７は、１３５０℃に６時間加熱し、冷却した後の、図６の斜めに切断されたるつぼを示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明を、図１〜図７に基づいて説明する。

【0031】

上述したように、図１は、以下の処方から製造された、本発明に係る圧縮された未焼成の耐火性レンガ（ＦＳＭレンガ）を斜めに切断した正面図を示す。

【0032】

【表1】

【0033】

ＦＳＭレンガは、１質量％の残留水分含有量に１５０℃で乾燥された。

【0034】

ＦＳＭレンガのマトリクスは、比較的粗いオリビン粒子１（暗い粒子）と、より小さいＭｇＯ粒子２（白）との支持フレームを示す。ＭｇＯの微細および最微細粒子は、観察することができない。灰色がかったマトリクス材料３は、実質的にＳｉＣの微細粒子とシリカゾルのシリカ粒子とを示す。

【0035】

図２は、同一のバッチから製造され、焼成されたＦＳＭレンガを斜めに切断して示す。図１に係るマトリクスと比較して、マトリクスは、実質的に変化していないため、同様の符号は、同様の成分を示すために使用される。上で既に示したように、本発明によれば、焼成時に、バッチの混合成分が互いに僅かにのみ反応するように、焼成条件が選択された。

【0036】

同一の目的で従来から使用されるマグネシア−クロマイトレンガと比較して、本発明に係る耐火性製品の優位性は、ＤＩＮ５１０６９に基づく以下のるつぼ試験から明白である。

【0037】

以下の組成の鉱物相を有する銅製錬ＰＳ転炉から得られたファイヤライトスラグが使用された。
ファイヤライト Ｆｅ_２ＳｉＯ_４
ヘデンバージャイト ＣａＦｅ（Ｓｉ_２Ｏ_６）
マグネタイト Ｆｅ_３Ｏ_４
混合スピネル

【0038】

スラグの化学組成は、以下の通りであった。

【0039】

スラグは、るつぼ試験用に用意された未焼成のＦＳＭレンガ１０の凹部、または、るつぼ４内に、粉体として導入され、１３５０℃に加熱され、その温度に６時間保持された。冷却後、るつぼは、斜めに切断された。図３は、斜めに切断されたレンガの結果を示す。溶融されたスラグ６は、レンガにほとんど侵入しなかった。るつぼ４の未だに鋭い輪郭５が明確であるので、ＦＳＭレンガの腐食もわずかである。

【0040】

更なる試験では、銅溶融物に関する挙動が調査された。この目的のために、７５ｇの銅線７が未焼成のＦＳＭレンガ１０から作成されたるつぼ４に充填され（図４）、１３５０℃に６時間加熱された。比較（図６）として、直接結合されたＭｇ−Ｃｒレンガ１１（２８％：Ｃｒ_２Ｏ_３、主成分：溶融マグネシア）は、厳密に同一の方法で処理された。

【0041】

るつぼ４を冷却および斜めに切断した後、銅溶融物がＭｇ−Ｃｒレンガのるつぼ４に既に存在しないことが確認された（図７）。この挙動は、周知であり、実際には、Ｍｇ−Ｃｒレンガが損傷して、浸潤部分の熱機械的特性の変化により比較的急速に消失することを意味する。これに対して、完全に固化した銅溶融物８は、未だ、ＦＳＭレンガ１０のるつぼ４中に確認することができる。ほとんど何も、レンガに浸潤していなかった（図５）。

【0042】

したがって、Ｍｇ−Ｃｒレンガと比較して、ＦＳＭレンガは、ＰＳ転炉内で特に以下の利点を示す。

【0043】

−製造関連：レンガを処理して、取り付け可能にするためには、焼成する必要はなく、単に乾燥すればよい。したがって、レンガは、より安価かつ低環境汚染の方法で製造することができる。

【0044】

−用途関連：ＦＳＭレンガは、銅溶融物によって浸潤されず、ファイヤライトスラグによって極僅かに浸潤されるのみであるので、その高い熱機械的耐性によって、Ｍｇ−Ｃｒレンガより緩徐に消失する。

【0045】

本発明に係る製品は、特に銅生成用のＰＳ転炉における使用に適するが、上述の利点を有する全重非鉄金属産業の場合と事実上同様に。ファイヤライトスラグおよび高流動性の重非鉄金属溶融物が存在する他の用途における通常の耐火性製品と比較しても有利に使用することができる。

【0046】

本発明のコンセプトは、微細な粒状のＳｉＣおよびＭｇＯ、および粗い粒状のオリビンにより、レンガからの反応物質とスラグとの間におけるレンガ内での平衡が、例えば１２００〜１３５０℃の処理温度でのみ確立されるという事実に基づく。これらの温度において、ＳｉＣは、酸化処理条件に係らず、未だ、耐濡れ性効果の点において完全に活性を有する。ＭｇＯは、フォルステライトを形成する可能性があるＳｉＣの酸化生成物とだけでなく、Ｓｉゲル（シリカゾルのゲル化したバインダー成分）（ナノ結合）との結合成分とも反応する。本発明によれば、ＭｇＯは、耐火性ではないエンスタタイトの形成を防止するために、反応に利用可能なＳｉＯ_２に対して化学量論的過剰量で選択される。これらの反応は、そのまま焼成側で直接的にレンガを封止し、かつ、高い流動性の金属溶融物、例えば銅溶融物による浸潤を防止する。ＳｉＣは、さらにスラグブレーキとして機能する。通常存在するファイヤライトスラグとの接触では、フォルステライトとともに過剰のＭｇＯは、オリビン固溶体とも反応する。液相温度は、結果として上昇する。すなわち、スラグとレンガとの間での反応生成物は、動きを止めるか、またはスラグの硬化を引き起こして、腐食反応が停止するか、少なくとも大きく減退する。

【0047】

したがって、本発明に係るバッチは、少なくとも以下の組成を示す。
−例えば少なくとも７０質量％、特に少なくとも９０質量％、好ましくは少なくとも１００質量％のフォルステライト成分を含有し、例えば０．１ｍｍ超が１００質量％、特に８０質量％、好ましくは５０質量％に相当する粒子サイズを有する、少なくとも３０質量％、特に少なくとも４０質量％の粗い粒状の粗オリビン物質、
−例えば１ｍｍ以下が１００質量％、特に８０質量％、好ましくは５０質量％に相当する粒子サイズを有する粉末の形態での、少なくとも３５質量％、特に少なくとも４０質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、
−例えば１ｍｍ以下が１００質量％、特に８０質量％、好ましくは５０質量％に相当する粒子サイズを有する粉末の形態での、少なくとも５質量％、特に少なくとも１０質量％のシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、
−必要に応じて、好ましくはマイクロシリカ、および／または、発熱性および／または沈降性シリカの形態での、多くとも１０質量％、特に多くとも５質量％の乾燥微粉砕されたシリカ（ＳｉＯ_２）、
−必要に応じて、多くとも１０質量％、特に多くとも５質量％の少なくとも１つの酸化防止剤のような耐火性製品用の更なる添加物、
−それぞれ残り１００質量％までの少なくとも１つの他の固形物、加えて、
−低アルカリ、好ましくは無アルカリのシリカゾルの形態での、乾燥固形物に換算して少なくとも２質量％の液状バインダー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】