【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は人造ドロマイトに関し、さらに詳細には、二重硬焼人造ドロマイト(synthet
ic double burnt dolomite)の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】硬焼ドロマイトまたは焼結ドロマイトは、電気炉、平炉、および鉄溶解炉で使用される耐火煉瓦を製造するための低コスト耐火材等、幅広い用途がある。 【０００３】ドロマイトは、主に炭酸カルシウム（Ｃａ
ＣＯ 3 ）と炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ 3 ）を約６０％：
４０％の割合で含有する鉱物である。 【０００４】原ドロマイトの品位と品質は、天然鉱に含まれるシリカ（ＳｉＯ 2 ）、酸化鉄（Ｆｅ 2 Ｏ 3 ）、およびアルミナ（Ａｌ 2 Ｏ 3 ）の割合の違いに依存するので、
高品位焼結ドロマイトに関しては、このような不純物量は約１％までとすべきである。 【０００５】耐火煉瓦製造用ドロマイトの望ましい耐火特性は、ドロマイトの不純物レベルに依存する。 【０００６】ドロマイト耐火物の使用は、大気中の水分へ暴露されると水酸化物に戻るという、酸化物、特には石灰の性向によって制約を受けている。 【０００７】ドロマイト耐火物における高多孔性で低密度の焼結材料は、鋼スラグにより大きく影響を受け、耐火物の利点を低下させられる。 【０００８】耐火煉瓦の低多孔性、高密度、低水和性という主要特性を改良するために、酸化物やフラックスなどの特定添加物の使用が提案されてきた。 【０００９】耐火煉瓦製造用ドロマイトを調製するためには、高品位天然ドロマイトを、１，８００から２，０
００℃の温度までドロマイトを加熱することから成る焼結プロセスに通す。 【００１０】このプロセスにより、ドロマイトの密度（かさ比重）は高まり、この不純物レベルが、製造される酸化カルシウムの安定化を支援する。 【００１１】煉瓦の製造にとって望ましい耐火特性を持つ高品位天然ドロマイトは、米国など一部の、特に恵まれたところからしか入手できないだろう。 【００１２】このことは、そのような高品位ドロマイトを買い付けるために他の煉瓦製造国に向かわせることになるが、それを必ずしも調達できるわけではなく、また自らの施設まで運ぶことになるので製品価格は上昇する。 【００１３】不純物含有量が低いドロマイト、すなわち先に記載のドロマイトの所望特性を左右するシリカ（Ｓ
ｉＯ 2 ）、酸化鉄（Ｆｅ 2 Ｏ 3 ）、およびアルミナ（Ａｌ 2
Ｏ 3 ）が不足するドロマイトを産出する場所は世界に数多くある。 【００１４】従って不純物含有量が低いドロマイトを処理して、高品位人造焼結ドロマイトで所望レベルの不純物を得ることが極めて望ましい。 【００１５】焼結された材料のこのような不純物量は約１重量％から２重量％までであるべきであることが判明している。 【００１６】しかし、このようなプロセスは、高品位天然ドロマイトよりも、結果として費用がかからないように経済的に実施可能でなければならない。 【００１７】改善された耐水和性を持つ、低多孔性で高い安定性の硬焼ドロマイトを製造するための様々のプロセスが開発されてきた。 【００１８】人造ドロマイト製造のための代表的なプロセスは、下記米国特許に開示されている。 すなわち、米国特許第４，３９４，４５４号は、原ドロマイトへ外部酸化物を導入するために、硬焼ドロマイト、水酸化ドロマイト、半硬焼ドロマイト、およびこれらの組み合せから選択された材料を原ドロマイトに加え、粉砕した原ドロマイトを加圧してブリケットにし、そのブリケットを焼結温度まで加熱することにより、低多孔性で優れた水和安定性を持つドロマイト焼結物をつくるための方法を開示している。 【００１９】米国特許第５，２４６，６４８号と第４，
６２７，９４８号は、特定の装置を使用した脱酸工程を含む方法を開示している。 【００２０】米国特許第４，６４８，９６６号、第４，
６３６，３０３号、および第４，３７２，８４３号は、
幾つかの浮遊選鉱工程を含むとともに、硫酸脂肪酸を炭酸塩コレクタとともに含む、燐酸塩鉱のための方法を開示している。 【００２１】米国特許第５，１２２，３５０号は、特定の酢酸エステルの製造方法を開示している。 【００２２】 【発明が解決しようとする課題】しかし、これら全ての処理は、先に記載の不純物を添加物として導入することにより低品位ドロマイトを高品位人造ドロマイトに変換するよう処理を行なうが、それにもかかわらず、得られたドロマイトは耐火煉瓦製造のために望ましい特性、つまり高いかさ比重と低水和性を示さなかった。 【００２３】人造ドロマイトの製造は、先に記載の不純物の一体化を可能にするための、幾つかの硬焼工程と反応工程、そして幾つかの極めて特殊な添加物の導入を含め、このような不純物を低品位ドロマイトへ導入する方法に左右されることが判明している。 【００２４】また、本出願人は、Ｆｅ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ
2と、Ｍｇ（ＯＨ） 2 、Ｃａ（ＯＨ） 2または両方の組み合せ等、極めて特殊な添加物を見つけたが、天然ドロマイトが必要レベルの不純物を含有していない場合、これらの添加物を天然ドロマイトに添加することにより、ドロマイトを安定化させるための不純物をバランスさせ、
所望特性を確保することができるだろう。 【００２５】 【課題を解決するための手段】人造ドロマイトの製造のための本出願人の方法は、乾燥していて不純物レベルの低い鉱物ドロマイトを粉砕する工程と、Ｆｅ 2 Ｏ 3としての鉄、シリカ（ＳｉＯ 2 ）、そして、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ） 2 ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（Ｏ
Ｈ） 2 ）、または両方の組み合せから成る群から選択された添加物を均質混合する工程と、所望のシリカ（Ｓｉ
Ｏ 2 ）、酸化鉄（Ｆｅ 2 Ｏ 3 ）、およびアルミナ（Ａｌ 2 Ｏ
3 ）のようなドロマイト不純物を反応させてドロマイト組成物に一体化させる工程と、混合機内で、これらの添加物を粉砕ドロマイトとともに全体的に混合する工程と、混合された材料を圧縮して、ブリケットを成形する工程と、圧縮された材料のブリケットを篩い分けして微粒子を取り除く工程と、完全な燒結を確保するために、
ブリケットを１，７００から２，２００℃まで硬焼する工程と、および、ブリケットを冷却して、冷却されたブリケットを篩い分ける工程と、を含む。 【００２６】従って、本発明の主な目的は、耐火煉瓦製造および他の類似製品のための、所望特性を備える二重硬焼人造ドロマイトを製造する方法を提供することである。 【００２７】また、本発明の主な目的は、耐火煉瓦製造に特に適する低多孔性と優れた水和安定性とを持つ二重硬焼人造ドロマイトを製造する方法を提供することである。 【００２８】本発明のもうひとつの主な目的は、Ｆｅ 2
Ｏ 3としての鉄、シリカ（ＳｉＯ 2 ）、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ） 2 、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ） 2または両方の組み合せから成る群から選択された添加物を原ドロマイトに均質混合し、所望のシリカ、酸化鉄、およびアルミナを反応させてドロマイトに一体化させ、これらの反応生成材料を圧縮してブリケットを成形し、圧縮された原料のブリケットを篩い分けし、完全な燒結を確保するためにブリケットを１，７００℃から２，２００
℃の温度まで硬焼し、ブリケットを冷却して、冷却されたブリケットを篩い分けることにより、先に開示された性質の二重硬焼人造ドロマイトを製造する方法を提供することである。 【００２９】本発明の更に別の目的は、経済的でかつ高価な、添加物、工程、および機器を含まない先に開示した性質の二重硬焼人造ドロマイトを製造する方法を提供することである。 【００３０】本発明の追加の目的は、所望のシリカ（Ｓ
ｉＯ 2 ）、酸化鉄（Ｆｅ 2 Ｏ 3 ）、およびアルミナ（Ａｌ 2
Ｏ 3 ）等のドロマイト不純物を反応させて人造ドロマイトに一体化するために、Ｆｅ 2 Ｏ 3としての鉄、シリカ（ＳｉＯ 2 ）と、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ） 2 、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ） 2 、または両方の組み合せ、から成るグループから選択される、二重硬焼人造ドロマイトを製造するための添加物を提供することである。 【００３１】本発明の更なる目的は、耐火煉瓦の製造に特に適する低多孔性と優れた水和安定性とを備える二重硬焼人造ドロマイトを提供することである。 【００３２】本発明のこれらの、そして他の目的と利点は、この技術に精通する当業者にとっては、以下の発明の詳細な説明から明かであろう。 【００３３】 【発明の実施の形態】本発明は、特には耐火煉瓦の製造に適する所望の組成と特性を有する人造ドロマイトを製造する方法の好ましい実施形態を参照して、以下に説明される。 【００３４】本発明による人造ドロマイトの製造方法は、異なる特性のドロマイトの評価に始まり、次に、ドロマイトの焼結とその安定化とを促進するために、不純物の適切なバランスを見つける。 評価に関して、不純物の質と含有量をバランスさせるために、ドロマイト中に存在する各不純物と揮発成分により附与される特性、そして添加物の特性とを考慮した。 【００３５】開発の次の段階は、最も適切な化合物、それらの組成、およびこれらをサンプルドロマイト全体へ均質混合する最良の方法を決めることであった。 【００３６】上記の研究後、下記の製造工程と必要添加物が、以下のように決められた： ａ）粉砕工程 添加物のより良好な一体化にとっては、ドロマイト中へ添加物を均質混合して、それらが、バランスさせねばならない不純物と接触できるようにするために、ドロマイトを、その１００重量％が１００メッシュスクリーンの粒度に、または９０重量％が２００メッシュスクリーンの粒度になるまで粉砕する必要のあることが分かった。 【００３７】粉砕工程は、所望粒度を提供できる利用可能な何れの設備であっても、乾燥状態で行われる。 【００３８】ｂ）添加物の均質混合 使用された添加物は、鉄、シリカと、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、またはその両方の組み合せ、から成るグループの中から選択された。 【００３９】鉄：これは、粒子の境界で分離している遊離石灰の量を減らして、ジカルシウムフェライト（２Ｃ
ａＯ・Ｆｅ 2 Ｏ 3 ）の形成により焼結速度を高めるために、含有量を０．１重量％から０．８重量％の間に確保するよう、最低純度が７０重量％で、９８重量％が３２
５メッシュスクリーン最小粒度である超微粉砕Ｆｅ 2 Ｏ 3
として、添加される。 【００４０】シリカ：シリカは、純度が９８重量％で、
１００重量％が１００メッシュスクリーン粒度のであるＳｉＯ 2として、添加される。 ＳｉＯ 2は、過剰な珪酸塩が焼結工程を遅らせるとともに他の添加物の効果を低下させるとみられるので、０．０７％から０．３％の間のレベルに維持される。 珪酸塩は、主に石灰および鉄と好ましくない反応を行なってジ珪酸カルシウムまたはトリ珪酸カルシウムのような、より融点の低い好ましくない液相を形成する。 【００４１】水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ） 2 、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ） 2 、またはその両方の混合物は、Ｍｇ（ＯＨ） 2自体が添加されると、ＭｇＣｌ 2とＣ
ａＭｇ（Ｏ） 2の反応中に得られる副生成物中に含まれる。 この副生成物は、一般的に、９０重量％以下の水酸化物と、約１０重量％のＦｅ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3
等の不純物および０．５％以下の塩化物を含む。 Ｍｇ
（ＯＨ） 2 、Ｃａ（ＯＨ） 2 、または両方の混合物は粒度の成長を促進し、全体の多孔性を低くし、この全体的多孔性は、そのような多孔性が焼結ドロマイトの高密度化のレベルを決定するので重要である。 添加量は、これらが過剰になると過多孔性の原因になるので、約０．５％
から１０％までの範囲とし、それにより、その含有量を他の添加物とバランスさせなければならない。 【００４２】粒子の反応性と圧縮のレベルおよび超微細人造水酸化物と天然炭酸塩との間の粒子間相互作用により密度は著しく増加した。 ｃ）混合 先に粉砕したドロマイトに添加物が均質に混合される。
プロセスのうちのこの工程は、添加物がドロマイトの量に比べて低い割合で添加されるので、成分の有効な均質化が確保される何れの混合機でも行なうことができ、それにより、適切な分布がより良好な焼結を確保することになろう。 【００４３】ｄ）ブリケット加工 これは、高密度（２．５ｇ／ｃｍ 3 ）で、かつプロセスの次の工程での扱いに抗するのに十分な硬さのブリケットに成形するために、３重量％の水分の存在のもとで、
微粒子原料（混合物）が供給されるブリケット加工装置で行われる、混合された原料を圧縮するための代表的プロセスである。 原料は、２，５００ｐｓｉほどの高い圧力で圧縮機の回転ロールの上面へ集中して連続的に供給される。 【００４４】ｄ）篩い分け 圧縮された原料のナッツ形または枕形のこれらのブリケットは、ブリケット加工機へ後で戻される微粒子と硬さの低い原料とを除去するために篩い分けされる。 【００４５】ｅ）硬焼 最終工程で製造されるブリケットは、ひとたび篩い分けされると、焼結するために炉へ供給される。 炉の最も熱いゾーンでの到達温度は、約１，７００℃から２，００
０℃であり、反応性が低下して密度が上がった原料の完全な焼結を確保するために、原料をこの状態で１．５時間にわたって保たなければならなかった。 【００４６】焼結工程中、炭酸塩は酸化物に変換され、
存在する添加物または不純物により、遊離石灰含有量が低い高密度製品が製造される。 【００４７】ｆ）冷却 ブリケット形のドロマイトは、ひとたび焼結されると、
水分含有量が低い空気で冷却される。 【００４８】ｇ）篩い分け ドロマイトブリケットは、ひとたび冷却されると、異なる分級で篩い分けされて、別々に貯蔵するのが好ましい。 【００４９】このプロセスから得られたドロマイトが、
高密度（３．２３ｇ／ｃｍ 2超）で、１０％未満の水和性向を持つ二重硬焼人造ドロマイトである。 【００５０】以下は、本発明による人造ドロマイトを得るための特定プロセスの実施例である。 【００５１】実施例I 試験は、表１に示されているように、異なる不純物レベルのドロマイトを用いて行なった。 ドロマイトを１００
メッシュに破砕後、Ｆｅ 2 Ｏ 3としての鉄、シリカとＭｇ
（ＯＨ） 2 、Ｃａ（ＯＨ） 2 、またはその両方の混合物を用いて、所望品位になるまで添加物を添加した（表２を参照）。 この配合物を、１．１１５ "*０．７７３"、"*
０．１８８" ポケットサイズのアーモンド形にブリケット加工した。このようなブリケットを１８００℃で２時間焼結した（表３を参照）。 【００５２】 表１ 化学分析（重量％） ドロマイト Ｆｅ 2 Ｏ 3 ＳｉＯ 2 Ａｌ 2 Ｏ 3 ＭｇＯ ＣａＯ １ 0.12 0.07 0.05 20.35 31.38 ２ 0.05 0.26 0.02 20.45 31.94 ３ 0.05 0.10 0.02 20.72 31.65 【００５３】 表２ 化学分析（重量％） 安定化 ドロマイト Ｆｅ 2 Ｏ 3 ＳｉＯ 2 Ａｌ 2 Ｏ 3 ＭｇＯ ＣａＯ 1 0.55 0.3 0.05 21.35 31.88 2 0.55 0.3 0.02 21.45 31.94 3 0.55 0.3 0.02 21.72 31.65 【００５４】 表３ 化学分析（重量％） 焼結 ドロマイト 添加物有り Ｆｅ 2 Ｏ 3 ＳｉＯ 2 Ａｌ 2 Ｏ 3 ＭｇＯ ＣａＯ ＢＳＧ 1 0.65 1.2 0.27 37.04 53.97 3.35 2 0.53 0.69 0.17 36.59 57.18 3.31 3 0.67 1.15 0.27 39.0 53.14 3.32 化学分析（重量％） 添加物なし Ｆｅ 2 Ｏ 3 ＳｉＯ 2 Ａｌ 2 Ｏ 3 ＭｇＯ ＣａＯ ＢＳＧ （ｇ／ｃｍ 3 ） 1 0.12 0.47 0.22 36.80 60.72 2.79 2 0.04 0.10 0.04 35.74 61.52 2.85 3 0.08 0.52 0.09 35.19 62.96 2.62 【００５５】安定した原料は多孔性が低く、ＣａＯの飽和したＭｇＯ結晶を持ち、また遊離石灰含有量と全体多孔性を低下させるシリカ相に結合されていることが、微細構造の研究により分かった。 【００５６】実施例II 試験１で従った同じ手順を用いて、異なる量の安定剤により、同一のドロマイト原料のサンプルを調製した。 表４を参照。 【００５７】原ドロマイト Ｆｅ 2 Ｏ 3 ０．０５重量％ ＳｉＯ 2 ０．０８重量％ Ａｌ 2 Ｏ 3 ０．０２重量％ ＭｇＯ ２０．７２重量％ ＣａＯ ３１．６５重量％ 【００５８】下記不純物レベルに対するサンプルを調製し、以下の結果が得られた。 【００５９】 表４ Ｆｅ 2 Ｏ 3 ＳｉＯ 2 Ｃａ又はＭｇ(ＯＨ) 2 ＨＳ ＢＳＧ 重量％ 重量％ 重量％ 重量％ (g/cm 3 ) Ｆｅ 2 Ｏ 3 ９０〜９８％ 1 (0.45-0.55) (0.07-0.1) (1-2) 5.12 3.35 2 (0.25-0.45) (0.07-0.1) (1-2) 3.24 3.33 3 (0.55-0.8 ) (0.2 -0.3) (1-2) - 3.25 4 (0.2 -0.4 ) (0.07-0.1) (1-2) 5.2 3.32 5 (0.45-0.55) (0.07-0.1) (1-2) 6.07 3.32 6 (0.45-0.55) (0.2 -0.3) (1-2) 5.55 3.33 7 (0.55-0.8 ) (0.2 -0.3) (3-5) - 3.27 【００６０】鉄含有量は０．１％と０．８％の間、シリカは０．０７％と０．３％の間、Ｍｇ（ＯＨ） 2 、Ｃａ
（ＯＨ） 2 、または両方の組み合せは０．５％と１．０
％の間に保つことにより、高い耐火特性を持つ人造焼結ドロマイトを得ることができる、と決定した。 【００６１】実施例III 表５に示される化学分析を持つ原ドロマイトを用いて２
０トンのパイロット試験を実行した。 原ドロマイトを粒子化して添加物と混合した後、ブリケット加工を行なった。 このブリケットをキルン内で１８００〜２０００℃
で２時間にわたり焼結した。 【００６２】 表５ Ｆｅ 2 Ｏ 3 ＳｉＯ 2 Ａｌ 2 Ｏ 3 ＭｇＯ ＣａＯ 重量％ 重量％ 重量％ 重量％ 重量％ 原ドロマイト 0.03 0.08 0.05 20.57 30.02 安定ドロマイト (0.2-0.4) (0.1-0.25) 0.09 21.5 30.2 【００６３】表６ ブリケットの特性 湿度 ２〜５ 重量％ 硬さ ２２〜２６ポンド／平方インチ 密度 ２．０〜２．３ｇ／ｃｍ 3 【００６４】高耐火特性の原料が得られた。 燒結を行なっている間に、多孔性が低く、ＭｇＯ−ＣａＯの大型結晶が生成された。 【００６５】 *ＢＳＧ＝かさ比重（ｇ／ｃｍ3 ） **ＨＳ＝水和安定性（重量％） ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アナ−ビアトリス ルチュンガ−プリエゴ メキシコ， シー． ピー． 64610， ヌ エヴォ レオン， モンテリー， アンプ リアシオン セカンド セクター， コロ ニア クンブレス， パセオ デ ラ オ リンピアダス ナンバー 2601 (72)発明者 リカルド ベナヴィデス−ペレス メキシコ， シー． ピー． 66496， ヌ エヴォ レオン， モンテリー， シウダ ッド サテリト， エーヴィ． デル ア クエダクト ナンバー 6414 (72)発明者 ホゼ−ゲルトルーディス ボカネグラ−ロ ハス メキシコ， シー． ピー． 67189， ヌ エヴォ レオン， シウダッド グアダル ペ， コロニア レジデンシアル コリブ リ， ホコテペック ナンバー 3921 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA27 AA37 BA25 GA03 GA04 GA11 GA22 GA25 GA27 |
