JP2007145624A - Method of producing cement - Google Patents

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卓見 泉谷
Masahiro Fukiage
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing cement by which the crushing property of cement clinker is enhanced to improve the initial reactivity of cement and a treatment in finish crushing is facilitated to reduce the cost. <P>SOLUTION: The cement clinker containing A-lite and γ-B-lite is manufactured by firing a mixture prepared by mixing raw materials including silica component and calcium component and cooling the resultant fired material. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、セメントの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing cement.

セメントは、建築物や構造体の他にも、窯業系建材(例えば、繊維強化セメント板、押出成型セメント板、住宅屋根用化粧スレート)の接着剤として使用されている。このように多様な用途に用いられるセメントは、次の製造プロセスによって製造される。   Cement is used as an adhesive for ceramic building materials (for example, fiber-reinforced cement boards, extruded cement boards, and residential roof slate) in addition to buildings and structures. Thus, the cement used for various uses is manufactured by the following manufacturing process.

まず、主な原料として、シリカ成分、カルシウム成分、アルミナ成分、鉄分を用意し、原料を混合した後、焼成して、溶岩状の塊であるセメントの中間生成物であるセメントクリンカとする(以下、「セメントクリンカ」と呼ぶ)。   First, as a main raw material, a silica component, a calcium component, an alumina component, and an iron component are prepared. After mixing the raw materials, firing is performed to obtain a cement clinker that is an intermediate product of cement that is a lava-like lump (hereinafter referred to as a cement clinker). , Called "cement clinker").

次に、得られたセメントクリンカをボールミルなどで物理的に粉砕することで、最終的にセメント製品とする。   Next, the obtained cement clinker is physically pulverized with a ball mill or the like to finally obtain a cement product.

セメントクリンカは、エーライト(C3S : 3CaO・SiO2)とビーライト(C2S : 2CaO・SiO2)を主要鉱物とし、アルミネート相(C3A : 3CaO・Al2O3)とフェライト相(C4AF : 4CaO・Al2O3・Fe2O3)を間隙相として構成される。この中でも、ビーライト(C2S : 2CaO・SiO2)は、α型、α’型、β型、γ型の多形が存在し、α型とα’型は高温安定型、β型とγ型は低温安定型となっている。 Cement clinker, alite: and (C 3 S 3CaO · SiO 2 ) belite (C 2 S: 2CaO · SiO 2) was used as a primary mineral, aluminate phase: and (C 3 A 3CaO · Al 2 O 3) A ferrite phase (C 4 AF: 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 ) is formed as a gap phase. Among them, belite (C 2 S: 2CaO · SiO 2 ) has polymorphs of α type, α 'type, β type, and γ type, and α type and α' type are high temperature stable type, β type The γ type is a low temperature stable type.

前述したセメントクリンカを得る際、原料を混合した混合物を1450℃〜1600℃の範囲で焼成すると、焼成後の冷却過程において、セメントクリンカ中のビーライトは、α型からα’型やβ型を経てγ型に転移し、安定なγ型となる。ところが、γ型のビーライトは、ほとんど水硬性を示さないため、セメント用途には適さない。さらに、γ型のビーライトは、その密度が小さく、α’型及びβ型からγ型に転移するときに急激な体積膨張を伴い、ダスティング現象と呼ばれる粉化現象を生じさせてしまい、硬いセメントクリンカが一瞬にして粉々となる。このため、セメントの製造プロセスでは、水硬性を示さず、ダスティング現象を引き起こす要因となるγ型のビーライトの生成を抑制することが望ましいとされている。   When obtaining the cement clinker described above, if the mixture of raw materials is fired in the range of 1450 ° C to 1600 ° C, the belite in the cement clinker will change from α type to α 'type and β type in the cooling process after firing. After that, it transitions to γ type and becomes a stable γ type. However, γ-type belite does not exhibit hydraulic properties and is not suitable for cement use. Furthermore, γ-type belite has a small density, and is accompanied by a rapid volume expansion when transitioning from α′-type and β-type to γ-type, causing a pulverization phenomenon called dusting phenomenon, which is hard. Cement clinker shatters in an instant. For this reason, in the cement manufacturing process, it is desirable to suppress the generation of γ-type belite which does not show hydraulic properties and causes a dusting phenomenon.

例えば、焼成後のセメントクリンカを急冷処理するセメントクリンカの焼成方法とその焼成装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、焼成後に急冷処理をして、γ型のビーライトへの転移温度以下に一気に冷却することで、α’型のビーライトは水硬性を示すβ型のビーライトとなり、γ型のビーライトの生成を抑制している。また、β型のビーライトは、α’型と密度差が小さく体積変化が生じないため、転移の際に結晶の破壊は起こらない。
特開2002−29792号公報
For example, a cement clinker firing method and a firing apparatus for quenching cement clinker after firing are disclosed (for example, see Patent Document 1). According to this technique, by rapid cooling after firing and cooling at a glance below the transition temperature to γ-type belite, α′-type belite becomes β-type belite showing hydraulic properties, and γ Suppresses the generation of mold belite. In addition, the β-type belite has a small density difference from the α′-type and does not change in volume, so that no crystal breakage occurs during the transition.
JP 2002-29792 A

普通セメントは、上述の方法により得られたセメントクリンカを、比表面積3300cm2/g程度に粉砕して得られるが、この時、比表面積を高くすると、セメントの初期反応性が高まることが、広く知られている。 Ordinary cement is obtained by pulverizing the cement clinker obtained by the above method to a specific surface area of about 3300 cm 2 / g. At this time, if the specific surface area is increased, the initial reactivity of the cement is widely increased. Are known.

例えば、初期反応性の高いセメントとして、早強セメントが開発されているが、早強セメントは、セメントクリンカに含まれるエーライト(C3S)の割合を高めると共に、比表面積を高くしている。しかし、早強セメントの場合であっても、その比表面積は4000〜5000cm2/g程度に留まっていた。また、エーライトやビーライトを主としたセメントクリンカからこれ以上の比表面積を得るためには、特殊な粉砕が必要となり、コストが上昇するなどの弊害も生じていた。 For example, early-strength cement has been developed as a cement with high initial reactivity. However, early-strength cement increases the ratio of alite (C3S) contained in the cement clinker and increases the specific surface area. However, even in the case of early-strength cement, the specific surface area remained at about 4000 to 5000 cm 2 / g. Further, in order to obtain a specific surface area larger than this from a cement clinker mainly composed of alite and belite, special pulverization is required, resulting in problems such as an increase in cost.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、水硬性を示さず、ダスティング現象を引き起こす要因となるγ型のビーライトを敢えて生成することで、セメントクリンカの被粉砕性を高めて、容易に粉砕処理できるようにしたものである。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and does not show hydraulic properties, but daringly produces γ-type belite that causes dusting phenomenon, thereby improving the grindability of cement clinker. It is made high and can be easily pulverized.

すなわち、本発明のセメントの製造方法は、シリカ成分とカルシウム成分を含む原料を混合した混合物を焼成して得られた焼成物を冷却して、エーライト(C3S)とγ−ビーライトを含むセメントクリンカとすることを要旨とする。   That is, the method for producing a cement according to the present invention includes a cement containing alite (C3S) and γ-belite by cooling a fired product obtained by firing a mixture of raw materials containing a silica component and a calcium component. The main point is to use clinker.

本発明のセメントの製造方法によれば、セメントクリンカにビーライト(C3S)とγ−ビーライト(C2S)を生成したため、セメントクリンカの被粉砕性を高めることができる。この結果、セメントクリンカの比表面積が向上し、セメントの初期反応性が向上するだけではなく、仕上げ粉砕時の処理が容易となり、低コスト化を実現することができる。   According to the method for producing a cement of the present invention, since belite (C3S) and γ-belite (C2S) are generated in the cement clinker, the grindability of the cement clinker can be improved. As a result, the specific surface area of the cement clinker is improved and not only the initial reactivity of the cement is improved, but also the processing at the time of finish pulverization is facilitated, and the cost can be reduced.

以下、本発明に係るセメントの製造方法を説明する。   Hereinafter, a method for producing a cement according to the present invention will be described.

本発明に係るセメントの製造方法は、シリカ成分とカルシウム成分を含む原料を混合した混合物を焼成して得られた焼成物を冷却して、エーライト(C3S)とγ−ビーライト(C2S)を含むセメントクリンカとする。次に、得られたセメントクリンカをボールミルなどで物理的に粉砕することで、最終的にセメント製品とする。   The method for producing a cement according to the present invention comprises cooling a fired product obtained by firing a mixture obtained by mixing a raw material containing a silica component and a calcium component, and adding alite (C3S) and γ-belite (C2S). Including cement clinker. Next, the obtained cement clinker is physically pulverized with a ball mill or the like to finally obtain a cement product.

ここで、セメントクリンカにエーライトとγ−ビーライトを生成しているが、エーライト(C3S)は強度発現の役割を担い、γ−ビーライト(C2S)は、セメントクリンカではあくまでも混和材的な存在である。しかし、本発明に係るセメントの製造方法では、セメントクリンカに敢えてγ−C2Sを生成している。これは、
セメントクリンカの至る所に内在したγ−C2Sが、生成時に体積膨脹を起こし、セメントクリンカ内に粉砕に必要な応力を持った状態で存在することから、セメントクリンカの被粉砕性が向上するからである。たいていの場合には、γ−C2Sを含むセメントクリンカは、冷却の過程で自然に粉体の状態に粗砕されるが、応力を加えると微砕も可能となり、被粉砕性が高まる。この結果、セメントクリンカの粉砕時に要する多大な物理的エネルギを大幅に抑制することが可能となる。
Here, alite and γ-belite are produced in cement clinker, but alite (C3S) plays a role of strength development, and γ-belite (C2S) is just an admixture in cement clinker. It exists. However, in the cement manufacturing method according to the present invention, γ-C2S is intentionally generated in the cement clinker. this is,
Because γ-C2S, which is present throughout the cement clinker, causes volume expansion at the time of generation and exists in the cement clinker with the stress necessary for crushing, the grindability of the cement clinker is improved. is there. In most cases, the cement clinker containing γ-C2S is naturally crushed into a powder state in the course of cooling. However, when stress is applied, it can be pulverized and the grindability is improved. As a result, a great deal of physical energy required when grinding the cement clinker can be greatly suppressed.

また、上記セメントの製造方法によって製造されるセメントクリンカには、β−C2Sとγ−C2Sとの両方が存在する。セメントクリンカのXRD分析をすると、2θ=39.5°、2θ=20.5°のそれぞれに特徴的なピークが存在しており、これらの各ピークは、それぞれの第1ピークではないが、セメントクリンカ内の鉱物中、ほぼ単独に位置する。このため、本発明では、セメントクリンカに存在するβ−C2Sとγ−C2Sの存在量の目安として、上記2つのピークの強度を利用した。なお、それぞれの第1ピークに対する強度比は、I=22%、45%である。   Moreover, both β-C2S and γ-C2S exist in the cement clinker manufactured by the above-described cement manufacturing method. When XRD analysis of cement clinker is performed, there are characteristic peaks at 2θ = 39.5 ° and 2θ = 20.5 °, and each of these peaks is not the first peak, but the mineral in cement clinker It is located almost alone. For this reason, in this invention, the intensity | strength of the said 2 peak was utilized as a standard of the abundance of (beta) -C2S and (gamma) -C2S which exist in a cement clinker. The intensity ratio with respect to each first peak is I = 22% and 45%.

セメントクリンカのγ−C2Sの存在量は、下式1から求められる存在比により規定される。   The abundance of γ-C2S in the cement clinker is defined by the abundance ratio obtained from Equation 1 below.

(γ−C2S/β−C2S)=(20.5°のピーク強度)/(39.5°のピーク強度)…(式1)
ここで、セメントクリンカに含まれるγ−C2Sの存在量は、存在比で、(γ−C2S)/(β−C2S)=1/10以上、より好ましくは1/4以上とすることが好ましい。この範囲では、セメントクリンカの鉱物中にγ−C2Sが十分に存在し、被粉砕性が良くなる。一方、存在比が1/4未満になると、セメントクリンカの表面が微量に転移するレベルであり、十分な被粉砕性を得ることができない。
(Γ-C2S / β-C2S) = (20.5 ° peak intensity) / (39.5 ° peak intensity) (Equation 1)
Here, the abundance of γ-C2S contained in the cement clinker is preferably (γ-C2S) / (β-C2S) = 1/10 or more, more preferably 1/4 or more in terms of abundance ratio. In this range, γ-C2S is sufficiently present in the cement clinker mineral and the grindability is improved. On the other hand, when the abundance ratio is less than 1/4, the surface of the cement clinker is at a level that is transferred to a minute amount, and sufficient grindability cannot be obtained.

また、上記セメントの製造方法において、焼成処理後にクリンカを冷却する際、徐冷することが好ましい。通常、約1200℃から室温まで急冷処理をするが、約600℃まで徐冷処理をすることで、鉱物中のα’−C2Sがγ−C2Sに転移する。なお、降温は20℃/分以下とすることが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the said cement, when cooling a clinker after a baking process, it is preferable to cool slowly. Usually, rapid cooling is performed from about 1200 ° C. to room temperature, but by slowly cooling to about 600 ° C., α′-C2S in the mineral is transferred to γ-C2S. The temperature drop is preferably 20 ° C./min or less.

さらに、上記セメントの製造方法において、セメントクリンカの成分であるSiO2、Al2O3、Fe2O3の重量比S/(A+F)は、5.0以上とすることが好ましい。この範囲で製造されたセメントクリンカは、室温による急冷処理をした場合でも、γ−C2Sの生成によるダスティング現象が起こり易いからである。逆に、S/(A+F)が5.0未満になると、γ−C2Sの生成が起こり難くなり、徐冷等の処理が必要となるからである。 Furthermore, in the above-mentioned cement manufacturing method, the weight ratio S / (A + F) of SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 which are components of the cement clinker is preferably 5.0 or more. This is because the cement clinker manufactured in this range is susceptible to dusting due to the formation of γ-C2S even when subjected to a rapid cooling treatment at room temperature. Conversely, when S / (A + F) is less than 5.0, the formation of γ-C2S is difficult to occur and a treatment such as slow cooling is required.

また、上記セメントの製造方法において、シリカ原料として結晶質のシリカを用いることが好ましい。通常、シリカ系材料としては、粘土等の非晶質系あるいは風化された反応し易いものが使用されるが、この方法では、珪砂、珪石粉等の石英系のシリカを使用している。なお、石英系材料を用いて窯業系建築廃材などを形成しても良く、これにより、急冷処理を施しても、γ−C2Sに転移し易くなる。   Moreover, in the said manufacturing method of a cement, it is preferable to use crystalline silica as a silica raw material. Usually, as the silica-based material, an amorphous material such as clay or a weathered material that reacts easily is used, but in this method, silica-based silica such as silica sand or silica stone powder is used. In addition, ceramic-based building waste materials and the like may be formed using a quartz-based material, and this facilitates transfer to γ-C2S even when a rapid cooling treatment is performed.

上記セメントの製造方法において、焼成前の混合物の平均粒度は、40μm以上とすることが好ましい。混合物の平均粒度が40μm未満になると、結晶性シリカ(石英)を使用した場合であっても、γ−C2Sが生成され難くなり、逆に、混合物の平均粒度が40μmを超えると、焼成後に徐冷をしたり、原料中のシリカ成分とアルミナ成分と酸化鉄成分との存在比を規定したり、あるいは原料のシリカ成分として結晶性のシリカを使用しない場合であっても、γ−C2Sが生成され易くなり、ダスティング現象が起こる可能性が高くなるからである。   In the above method for producing cement, the average particle size of the mixture before firing is preferably 40 μm or more. When the average particle size of the mixture is less than 40 μm, γ-C2S is hardly formed even when crystalline silica (quartz) is used. Conversely, when the average particle size of the mixture exceeds 40 μm, the mixture is gradually reduced after firing. Γ-C2S is generated even when cooling, prescribing the abundance ratio of silica component, alumina component and iron oxide component in the raw material, or even without using crystalline silica as the silica component of the raw material This is because the possibility of dusting is increased.

さらに、上記セメントの製造方法において、焼成温度は、1100℃以上1350℃以下、より好ましくは1300℃以上1350℃以下とすることが好ましい。焼成温度が1350℃を超えると、γ−C2Sへの転移が起こり難くなり、逆に、焼成温度が1100℃未満になると、α−C2Sが十分に生成されず、γ−C2Sへの転移が生じないからである。   Further, in the method for producing cement, the firing temperature is preferably 1100 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower, more preferably 1300 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower. When the firing temperature exceeds 1350 ° C, the transition to γ-C2S is less likely to occur, and conversely, when the firing temperature is less than 1100 ° C, α-C2S is not sufficiently formed and the transition to γ-C2S occurs. Because there is no.

以上説明したように、本発明に係るセメントの製造方法によれば、C3Sとγ-C2Sを含むセメントクリンカを生成することで、仕上げ粉砕時での粉砕処理を容易とし、低コスト化を図ることができる。   As described above, according to the method for producing a cement according to the present invention, by generating a cement clinker containing C3S and γ-C2S, the pulverization process at the time of final pulverization is facilitated, and the cost is reduced. Can do.

また、セメントクリンカが微砕可能となり、比表面積が高くなることから、このセメントを硬化体の作成に用いた場合、普通セメントを用いた場合と比較して初期反応性が高まり、早期硬化が見込める。   In addition, since the cement clinker can be finely pulverized and the specific surface area becomes high, when this cement is used to make a hardened body, the initial reactivity is higher than when using ordinary cement, and early hardening can be expected. .

さらに、オートクレーブなどの水熱処理を施す建材等に用いる場合には、より高強度が得られる可能性があり、用途に応じて、このセメントを使用することで、利用価値を高めることができる。   Furthermore, when it is used for building materials subjected to hydrothermal treatment such as an autoclave, higher strength may be obtained, and the use value can be increased by using this cement according to applications.

以下、さらに具体的に実施例を用いて説明する。なお、例示した実施例に限定されないことはもちろんである。   Hereinafter, more specific description will be given using examples. It goes without saying that the present invention is not limited to the illustrated embodiment.

実施例1〜実施例7
実施例1〜実施例7は、セメントの中間生成物(クリンカ)にγ−C2Sとβ−C2Sの鉱物を含有している。
Examples 1 to 7
In Examples 1 to 7, the cement intermediate (clinker) contains γ-C2S and β-C2S minerals.

比較例
比較例は、セメントの中間生成物(クリンカ)に、γ−C2Sとβ−C2Sの鉱物を含有していない。
Comparative Example In the comparative example, the intermediate product (clinker) of cement does not contain the minerals of γ-C2S and β-C2S.

上記実施例及び比較例では、いずれも、原料として、非晶質のシリカである廃ガラス、結晶質のシリカである石英(珪石粉)を使用し、シリカ成分の他にも、カルシウム成分として炭酸カルシウム、アルミナ成分としてアルミナ(Al2O3)、鉄成分としてFe2O3を用いた。 In each of the above examples and comparative examples, waste glass which is amorphous silica and quartz (silica powder) which is crystalline silica are used as raw materials. In addition to the silica component, carbonic acid is used as a calcium component. Calcium, alumina (Al 2 O 3 ) was used as the alumina component, and Fe 2 O 3 was used as the iron component.

まず、普通セメントの配合をベースとして、表1に示す配合比率(重量比)として原料を配合した。

Figure 2007145624
First, raw materials were blended in the blending ratio (weight ratio) shown in Table 1 based on blending of ordinary cement.
Figure 2007145624

次に、配合した原料を混合して、得られた混合物200gを容器(500cc)内に投入し、さらにステンレスボールを20個入れて、回転数200rpmとして20分間粉砕処理をした。なお、この時、遊星型ボールミルを使用して混合粉砕をした。   Next, the blended raw materials were mixed, 200 g of the obtained mixture was put into a container (500 cc), 20 stainless balls were further put, and pulverized for 20 minutes at a rotation speed of 200 rpm. At this time, the mixture was pulverized using a planetary ball mill.

粉砕処理後の混合物の平均粒度を、レーザー式の粒度分布装置を用いて湿式により求めた。これを焼成前の混合物の平均粒度として、表1に示した。   The average particle size of the mixture after the pulverization treatment was determined by a wet method using a laser type particle size distribution device. This is shown in Table 1 as the average particle size of the mixture before firing.

その後、電気炉内に粉砕処理後の混合物を投入し、表1に示した温度で焼成した後、それぞれの試料を60分間保持し、さらに1200℃にまで降温した。その後、電気炉から焼成物を取り出して、焼成物を冷却し、セメントの中間生成物(クリンカ)を得た。なお、この時、焼成物を室温で冷却するか、あるいは焼成物をそのまま電気炉内で600℃にまで徐冷して、冷却を行った。   Thereafter, the pulverized mixture was put into an electric furnace and baked at the temperature shown in Table 1, and then each sample was held for 60 minutes and further cooled to 1200 ° C. Thereafter, the fired product was taken out from the electric furnace, and the fired product was cooled to obtain a cement intermediate product (clinker). At this time, the fired product was cooled at room temperature, or the fired product was cooled as it was to 600 ° C. in an electric furnace.

得られたセメントの中間生成物(クリンカ)についてXRD分析を行い、物性を評価した。評価結果を表2に示す。

Figure 2007145624
The obtained cement intermediate product (clinker) was subjected to XRD analysis to evaluate the physical properties. The evaluation results are shown in Table 2.
Figure 2007145624

上記表2においては、γ−C2Sのピーク強度をX、β−C2Sのピーク強度をYにそれぞれ示し、両者の存在比をX/Yとして示した。なお、この存在比の値(X/Y)が大きくなる程、γ−C2Sの存在する比率が高いことを意味する。   In Table 2, the peak intensity of γ-C2S is shown as X, the peak intensity of β-C2S is shown as Y, and the abundance ratio between them is shown as X / Y. In addition, it means that the ratio with which γ-C2S exists is high, so that the value (X / Y) of this abundance ratio becomes large.

次に、遊星型ボールミルを用いて、容器(500cc)内に、セメントの中間生成物(クリンカ)を200gと、ステンレスボールを20個投入して、200rpmで60分間粉砕処理をした。   Next, using a planetary ball mill, 200 g of cement intermediate product (clinker) and 20 stainless balls were placed in a container (500 cc) and pulverized at 200 rpm for 60 minutes.

その後、クリンカ粉砕処理後の粉末の粒度として、ブレーン比表面積測定器を用いて、粉末の比表面積(cm2/g)を測定した。 Thereafter, the specific surface area (cm 2 / g) of the powder was measured using a Blaine specific surface area measuring device as the particle size of the powder after the clinker pulverization treatment.

最後に、クリンカ粉砕後の粉末(セメント)を用いて製板を行い、この製板の曲げ強度を測定して、その結果を上記表2に示した。   Finally, the clinker pulverized powder (cement) was used to make a plate, the bending strength of this plate was measured, and the results are shown in Table 2 above.

まず、下表3に示すように、クリンカ粉砕後の粉末(セメント)を40%と、予め解繊したパルプ10%と、フライアッシュ40%と、珪石粉10%とを配合し、これを多量の水により均一に混合し、余分な水分を濾過した。濾過後、30kg/cm2の加圧下でプレスをして脱水した後、表3に示す条件により、湿熱養生(表3に示す(a))後、オートクレーブ養生(表3に示す(b))をして、二段階に亘る養生を行い、硬化体を得た。得られた硬化体の厚さは約12mmであった。

Figure 2007145624
First, as shown in Table 3 below, 40% powder (cement) after clinker pulverization, 10% pulp that has been defibrated beforehand, 40% fly ash, and 10% silica powder are blended in large amounts. The mixture was uniformly mixed with water and excess water was filtered. After filtration, after pressing and dehydrating under a pressure of 30 kg / cm 2 , under conditions shown in Table 3, after wet heat curing (Table 3 (a)), autoclave curing (Table 3 (b)) Then, curing was carried out in two stages to obtain a cured product. The thickness of the obtained cured body was about 12 mm.
Figure 2007145624

得られた硬化体を縦150mm×横40mm×厚さ12mmのサイズに切断して試験サンプルとした。この試験サンプルを恒温恒湿槽(60℃、20%RH)内で72h保管して、含水率を調整した。その後、実施例及び比較例の試験サンプル毎に3点曲げ試験を実施して、3点曲げ強度を測定した。   The obtained cured body was cut into a size of 150 mm long × 40 mm wide × 12 mm thick to prepare a test sample. This test sample was stored for 72 hours in a thermo-hygrostat (60 ° C., 20% RH) to adjust the moisture content. Thereafter, a three-point bending test was performed for each test sample of the example and the comparative example, and the three-point bending strength was measured.

この時の試験条件は、スパンを100mm、試験速度を2mm/minとして、下式2に基づいて、3点曲げ強度の値を算出した。なお、式2において、kは曲げ強度[MPa]、sはスパン[mm]、mは曲げ破壊荷重[N]、hは幅(横寸法)[mm]、wは厚さ[mm]をそれぞれ示す。   As test conditions at this time, the span was set to 100 mm, the test speed was set to 2 mm / min, and the value of the three-point bending strength was calculated based on the following formula 2. In Equation 2, k is the bending strength [MPa], s is the span [mm], m is the bending fracture load [N], h is the width (lateral dimension) [mm], and w is the thickness [mm]. Show.

k = 3 × s × m / (2×h×w2) …(式2)
表2に示すように、実施例1は、通常の普通セメント作成を意図した水準であり、クリンカに存在するγ−C2Sの生成量が僅かであった。実施例2、3は、クリンカを冷却する際に徐冷したため、焼成温度をそれぞれ1300℃、1350℃としたが、徐冷することで、クリンカに存在するγ−C2Sの生成量が確実に増加していることが判明した。さらに、実施例2、3を比較すると、焼成温度が高くなる程、γ−C2Sの生成量が低下することが判明した。実施例4は、他の実施例に比べて、S/(A+F)の値を大きくし、つまり、S(シリカ)量に対して、A(アルミナ)とF(酸化鉄)の量を減少させたものであるが、実施例4は、実施例1に比べてγ−C2Sの生成量が増加していた。実施例5は、シリカ成分として石英を使用したものであるが、実施例5と実施例1を比較すると、他の条件は同じであるが、クリンカ中のγ−C2Sの生成量が増加していることが判明した。さらに、実施例6は、実施例1をベースとして、焼成前の混合物の粒度を粗くしたものであり、混合物の粒度を粗くすることで、クリンカ中のγ−C2Sの生成量が増加することが判明した。
k = 3 × s × m / (2 × h × w 2 )… (Formula 2)
As shown in Table 2, Example 1 was at a level intended to produce ordinary ordinary cement, and the amount of γ-C2S produced in the clinker was slight. In Examples 2 and 3, since the clinker was gradually cooled when it was cooled, the firing temperatures were 1300 ° C and 1350 ° C, respectively, but by slowly cooling, the amount of γ-C2S present in the clinker was reliably increased. Turned out to be. Furthermore, when Examples 2 and 3 were compared, it was found that the amount of γ-C2S produced decreased as the firing temperature increased. In Example 4, the value of S / (A + F) is increased as compared with the other examples, that is, the amounts of A (alumina) and F (iron oxide) with respect to the amount of S (silica). Although decreased, the amount of γ-C2S produced in Example 4 was increased compared to Example 1. Example 5 uses quartz as the silica component. When Example 5 is compared with Example 1, the other conditions are the same, but the amount of γ-C2S produced in the clinker increases. Turned out to be. Furthermore, Example 6 is based on Example 1, and the particle size of the mixture before firing is coarsened. By making the particle size of the mixture coarse, the amount of γ-C2S produced in the clinker may increase. found.

さらに、各実施例を比較すると、X/Yの存在比の値を0.25以上として、γ−C2Sを多く含むクリンカとした場合には(実施例2〜6)、ダスティング現象が確認されるが、いずれも被粉砕性が良くなり、同じ条件で粉砕した場合であっても、実施例1に比べて比表面積が大きくなっており、これと同時に水硬性物質であるエーライト(C3S)を含む反応性の良いセメントとなり、製板後も硬強度になることが判明した。   Furthermore, when each example is compared, when the value of the abundance ratio of X / Y is set to 0.25 or more and the clinker contains a large amount of γ-C2S (Examples 2 to 6), the dusting phenomenon is confirmed. In any case, the pulverization property is improved, and even when pulverized under the same conditions, the specific surface area is larger than that of Example 1, and at the same time, alite (C3S), which is a hydraulic substance, is included. It became clear that it became a cement with good reactivity and became hard after making the plate.

また、実施例7は、実施例5の結晶性シリカを使用した時の条件をベースとして、焼成温度を1400℃の高温で処理したが、この場合には、クリンカにγ−C2Sがほとんど生成することなく、被粉砕性も低下していた。   Further, in Example 7, the calcination temperature was processed at a high temperature of 1400 ° C. based on the conditions when the crystalline silica of Example 5 was used. In this case, almost γ-C 2 S is generated in the clinker. The pulverizability was also reduced.

これに対して、比較例は、1050℃の低温で焼成したため、クリンカに存在する水硬性鉱物であるビーライト(C2S)の生成自体が十分ではなく、γ−C2Sが生成されず、また、クリンカの強度発現に必須となるエーライト(C3S)も生成していなかった。この結果、比較例の製板後の強度は、実施例に比べて大幅に低下していた。

In contrast, since the comparative example was fired at a low temperature of 1050 ° C., the generation of belite (C2S), which is a hydraulic mineral present in the clinker, was not sufficient, γ-C2S was not generated, and the clinker Alite (C3S), which is essential for the development of strength, was not generated. As a result, the strength after the plate-making of the comparative example was significantly reduced as compared with the example.

Claims (7)

シリカ成分とカルシウム成分を含む原料を混合した混合物を焼成して得られた焼成物を冷却して、エーライトとγ−ビーライトを含むセメントクリンカとすることを特徴とするセメントの製造方法。   A method for producing a cement, comprising cooling a fired product obtained by firing a mixture of raw materials containing a silica component and a calcium component to obtain a cement clinker containing alite and γ-belite. 前記セメントクリンカは、β−ビーライトを含み、前記セメントクリンカのXRD観察によるピーク強度のβ−ビーライトに対するγ−ビーライトの存在比が、0.25以上であることを特徴とする請求項1記載のセメントの製造方法。   The cement clinker contains β-belite, and an abundance ratio of γ-belite to β-belite having a peak intensity by XRD observation of the cement clinker is 0.25 or more. Cement manufacturing method. 前記焼成物を徐冷することを特徴とする請求項1又は2記載のセメントの製造方法。   The method for producing a cement according to claim 1 or 2, wherein the fired product is gradually cooled. 前記原料に含まれるシリカ成分(S)は、前記原料に含まれるアルミナ成分(A)及び酸化鉄成分(F)に対する存在比(S/(A+F))が、重量比で5.0以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセメントの製造方法。   The abundance ratio (S / (A + F)) of the silica component (S) contained in the raw material with respect to the alumina component (A) and the iron oxide component (F) contained in the raw material is 5.0 or more by weight. The method for producing a cement according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記シリカ成分は、結晶性シリカを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセメントの製造方法。   The said silica component contains crystalline silica, The manufacturing method of the cement of any one of the Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 前記混合物の平均粒度は、40μm以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセメントの製造方法。   The method for producing a cement according to any one of claims 1 to 5, wherein an average particle size of the mixture is 40 µm or more. 前記混合物を1100℃〜1350℃で焼成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のセメントの製造方法。
The method for producing a cement according to any one of claims 1 to 6, wherein the mixture is fired at 1100 ° C to 1350 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111847919A (en) * 2020-07-20 2020-10-30 娲石水泥集团有限公司 Preparation method of high-performance cement

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