JP2005521620A5

JP2005521620A5 -

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Publication number: JP2005521620A5
Application number: JP2003580237A
Authority: JP
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2022-03-28

Description

本発明の一実施の形態においては、均一な原料混合物中のＣａＯ／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）と、Ｓｉ／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）と、（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）との重量比は、１．３〜２．５：０．２〜０．５：０．２５〜０．８である。

本発明における製造方法の詳細を以下に述べる。石灰石、石灰、石灰スラッジ、石灰含有廃棄物、鉄鉱石、赤泥スライム、褐色ボーキサイト、ラテライト、粘土、酸化鉄を含有する鉱業廃棄物又は化学廃棄物、鉱滓、粉炭、木炭、炭素質スラッジ、炭素含有固形廃棄物が鉄鉱セメントの製造に用いられる種々の原材料である。本製造方法においては、硫酸塩、フッ素、塩素を含有する鉱物または化学廃棄物も鉱化剤として使用できる。鉄は鉄鉱セメントの主要成分であって、その含有量はポルトランドセメントやアルミナセメントにおける限度を越えている。鉄鉱セメントの原料混合の設計における化学的パラメータの基準もまたポルトランドセメントやアルミナセメントとは異なる。本発明による鉄鉱セメントの原料混合物の調製においては、種々の原材料及び添加物のＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、炭素などの含有量に基づいて、原材料中のＣａＯ／（Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３）と、ＳｉＯ _２／（Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３）と、Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３との重量比が、１．３〜２．５：０．２〜０．５：０．２５〜０．８であり、炭素が４〜１２％及び鉱化剤を添加するかまたはしないか、のような基本化学的パラメータを維持して、種々の特性にしたがって配合される。

実験例１
乾燥粉末状のアセチレンプラントの石灰スラッジ（ＣａＯ６３．２５％）、溶鉱炉（ＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅ）ダスト（Ｆｅ_２Ｏ_３４６．７０％、ＳｉＯ_２７．２４％、炭素３０．１７％）及び添加剤を混合し、５０ｋｇの原料混合物を調製した。石灰スラッジと溶鉱炉ダストの重量比は２：１とした。混合した原料を均一化のためボールミルで１５メッシュ（ＢＳＳ）の粒度に粉化した。均一化した原料混合物を構成する成分のＣａＯ／（Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３）と、ＳｉＯ _２／（Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３）と、Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３との重量比は、１．９６：０．２１：０．３１であった。次いで、均一化した原料混合物に水を加えてディスク造粒機を用いてペレット化し、水分１０％を含む１５ｍｍサイズの粒状体とした。未焼成の粒状体の嵩密度は１２５０ｋｇ／ｍ^３であり、５０ｋｇの未焼成粒状体を、研究室内にセットしたＤＤＳユニットの、断面積３００×３００ｍｍ高さ５００ｍｍの箱型の焼成炉に充填し、４５０ｍｍ厚さの床を形成した。床の頂面に火のついた木炭により点火し、３５０ｍｍ水圧ゲージの空気吸引圧を充填床の下方に印加し、３０分間で焼成と冷却操作を完了し、鉄鉱セメントクリンカを製造した。ペレット化粒状体中の固形炭素はクリンカ形成のため１３７５℃に発熱した。５０ｋｇの充填材料から３０ｋｇの鉄鉱セメントクリンカが製造された。

実験例２
乾燥粉末状のアセチレンプラントの石灰、塩基性酸素炉（ＢａｓｉｃＯｘｙｇｅｎＦｕｒｎａｃｅ）ダスト［７６．８０％Ｆｅ_２Ｏ_３、３．６０％ＳｉＯ_２、２．８５％Ａｌ_２Ｏ_３、１１．０８％ＣａＯ、０．１５％ＴｉＯ_２、０．７８％（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）］、粘土（５０．５９％ＳｉＯ_２、２０．８２％Ａｌ_２Ｏ_３、１４．２０％Ｆｅ_２Ｏ_３、１．６５％ＴｉＯ_２）及び粉炭（６８％固定炭素、２９％灰分、３％揮発成分）を異なる重量パーセントで使用し、固形炭素が７％であり、ＣａＯ／（Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３）と、ＳｉＯ _２／（Ａｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３）とＡｌ _２Ｏ _３＋Ｆｅ _２Ｏ _３との重量比が１．４８：０．２７：０．３である原料混合物５０ｋｇを調製した。粉砕した混合物を１２％の水と共にディスク造粒機で１５ｍｍサイズ以下の粒状ペレットに成形した。粒状ペレット５０ｋｇを、研究室にセットしたＤＤＳシステムを用い、４００ｍｍ高さの床厚に充填し、２５０ｍｍ水圧ゲージの空気吸引圧で、２８分間で焼成、冷却を完了した。粒状ペレット中の粉炭が発熱し、１４２０℃でクリンカの形成が行われた。５０ｋｇの原料供給量から３４ｋｇのクリンカが得られた。

実験例３
仮焼石灰（８８％ＣａＯ、４．５０％ＳｉＯ_２、１．８０％ＭｇＯ）、鉄鉱石スライム（９３％Ｆｅ_２Ｏ_３、１．１２％ＳｉＯ_２、２．１７％Ａｌ_２Ｏ_３）、ラテライト性ボーキサイト（３８％Ｆｅ_２Ｏ_３、４１．５％Ａｌ_２Ｏ_３、３．８％ＳｉＯ_２、１．８％ＴｉＯ_２）、木炭粉（８８％固定炭素）、蛍石及び石膏とをそれぞれ重量％４８、２２、１６、１０．２、２で混合し、５０ｋｇの原料混合物を調製した。次いで、ボールミルを使用して粉砕し１５０メッシュ（ＢＳＳ篩目）以下の粒子にした。原料混合物のＣａＯ／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）と、ＳｉＯ_２／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）と、Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３との重量比は１．４２：０．２：０．３５であった。この混合粉末を１５％の水とともに造粒し、１２ｍｍサイズ以下の粒状体にした。５０ｋｇの粒状体をダウンドラフト技術により４６０ｍｍの床厚さ、１４００℃でクリンカを製造した。
製造されたクリンカは５６％のＣａＯと３４％のＦｅ_２Ｏ_３とを主成分として含み、種々のミネラル相はＣ_６ＡＦ_２、Ｃ_４ＡＦ、カルシウムシリケート（Ｃ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓ）、カルシウムフルオロアルミネート（Ｃ_１１Ａ_７ＣａＦ_２）、カルシウムスルフォアルミネート（Ｃ_４Ａ_３Ｓ）、カルシウムスルフォアルミノフェライトなどである。このクリンカは種々のミネラル相の微細な結晶構造を有する。１０％の石膏を添加して調整されたセメントは早い硬化時間（６０分より短い）と３、７，２８日間の養生後の圧縮強度が５１０、７００ｋｇ／ｃｍ^２と非常に高い圧縮強度を示した。この種の鉄鉱セメントにおいては、石膏の使用が明白な効果を示した。

Claims

ダウンドラフト焼成技術を用いて少なくとも３３％のＦｅ_２Ｏ_３を含む水硬性高鉄含有セメントクリンカを製造する方法であって、
石灰石、石灰、石灰スラッジ、石灰含有固形廃棄物、鉄鉱石、赤泥スライム、含鉄ボーキサイト、ラテライト、粘土、酸化鉄を含有する金属工業又は化学工業の廃棄物、鉱滓、粉炭、木炭、炭素質スラッジ、炭素含有固形廃棄物、及びこれら何れかの混合物から選択された原材料からなる均一な原料混合物中の、ＣａＯ／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）と、ＳｉＯ_２／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）と、Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３との比が１．３〜２．５：０．２〜０．５：０．２５〜０．８であり、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量が４０％未満の範囲にあり、固形炭素の含有量が４〜１２％の範囲にある均一原材料混合物を調製し、該均一原料混合物に水を加えてペレット化して粒状体とし、
該ペレット化した粒状体をダウンドラフト焼成技術により焼成及び冷却してクリンカに変換し、
該粒状クリンカを石膏を添加するかあるいは無添加で粉砕して水硬性高鉄含有セメント
または種々な用途のバインダーを製造する、ことを特徴とするクリンカ製造方法。