新刊発行

セラミックスの化学反応

―環境を支える耐火物の基礎と化学―

定価 3,000円(送料 500円,2冊以上一律1,000円)


 今世紀に入って,人類最大の課題として地球環境問題がクローズアップしてきた。地球規模としての食料,資源,エネルギーの安定供給の課題や,二酸化炭素をはじめとした地球温暖化ガス排出問題などがそれらの中心である。
 耐火物は鉄鋼業,非鉄金属,セメント,ガラスなど高温を扱う産業の礎として古くから発展してきており,まさにこれら高温を扱う産業の環境対策の大きな側面を担ってきたとも評価できる。このような視点で耐火物を見ることは,環境問題対策を考える上で重要なことであり,そのためには,まず,反応など耐火物が使用されているときに起こる諸現象を理解することが先決である。
 耐火物が関係する反応は,耐火物の原料や製品を製造する工程中における反応を含め,耐火物製品の鉄鋼生産におけるスラグや溶銑,溶鋼などとの反応,ガラス窯内の反応,セメントロータリーキルン内での反応など,製造工程や使用中の加熱に関わるすべての工程で起こる最も基本的な現象を含んでいる。
反応が起こっている現象を理解する手助けとしての耐火物誌上の実践的耐火物講座には,既に1986年11月号から始まった“熱力学”,1990年1月号からの“相平衡状態図の読み方”があり,それぞれ「すぐ使える熱力学」「相平衡状態図の読み方」の冊子にまとめられ,刊行されている。

 本書は,これらに続く3番目の講座として,耐火物誌に1996年8月号から1998年12月号まで21回にわたって連載された,耐火物の反応を速度論的に解説したものを一冊にまとめたものである。

 本書は次のような三部構成となっている。

目次

 第一部「一般基礎」では,化学反応と反応速度,点欠陥の生成と拡散現象,核の生成と結晶成長の項目によって,一般的化学反応の基本概念を分かり易く説明した。
第1部 一般基礎
1・1化学反応と反応速度 ----------------------------------------------------------------1
1・2点欠陥の生成と拡散現象 -----------------------------------------------------------12
1・3結晶化 ---------------------------------------------------------------------------20
 第二部「固相が関与した反応」では,耐火物が関係する反応には必ず固相が関与するので,固相の熱分解,固体−固体間反応,固体−液体間反応,固体−気体間反応について典型的な例を示して解説し,第三部応用編の基礎資料と位置づけた。
第2部 固相が関与した反応
2・1 固相の熱分解 ---------------------------------------------------------------------29
2・2 固体−固体間反応 -----------------------------------------------------------------37
2・3 固体−液体間反応 -----------------------------------------------------------------44
2・4 固体−気体間反応 -----------------------------------------------------------------50

 第三部「応用編」は本書の中心をなす部分であり,耐火物メーカーやユーザーで現在問題となっている反応に関する課題やこれまで経験された反応の解析例を題材として取り上げ,耐火物が関係する実際的な反応の解説を行った。
第3部 応用編
3・1 熱水を用いたマグネシアの耐消化性試験 ---------------------------------------------57
3・2 焼成AZS耐火物のガラス窯における反応 ---------------------------------------------66
3・3 アルミナ−窒化チタンおよびアルミナ−炭化チタン複合体の酸化抵抗性
(J. Am. Ceram. Soc. からの和訳)-------------------------------------------------71
3・4 自然対流下および強制対流下での固体酸化物の溶融スラグへの溶解速度 -----------------76
3・5 マグネシアの水蒸気による水和 -----------------------------------------------------83
3・6 マグネシアと黒鉛の酸化還元反応(反応層の厚みが変化する場合の速度論的解析)--------92
3・7 ケイ石の相転移と焼結 ------------------------------------------------------------101
3・8 耐火物−ガス間反応の速度論 ---------------サンプル頁------------------------------106
3・9 高温構造材料用シリケート化合物の溶融ガラスまたは溶融塩による腐食反応 ------------115
3・10 マグネシアとスラグの反応 --------------------------------------------------------123
3・11 炭素含有耐火物に添加されたAlに由来するAl4C3の水和反応とSiの共存によるその抑制 -134
3・12 溶融スラグ,メタルによるマグネシア・クロム質耐火物の溶損 -------------------------139

耐火物の研究開発現場では,化学反応の現象に対して反応速度までデータを取り定量的に考えていくという観点が比較的弱く,熱力学的,あるいは平衡論的理解である定性的な観点に留まっているところが多々あるのではないかと思われる。講座小委員会では,“実践的耐火物講座”に相応しいように,通常の教科書的な記述に留めないで身近な題材を取り上げて解説し,応用しやすい実例を示すことに努力をしたつもりである。本書が耐火物に関した化学反応に対してより定量的な見方が出来ることに役立ち,耐火物の開発・改良やその使用法の改善,ひいては環境問題対策の糧になれば幸いである。


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