JP2010228923A - Cement clinker, method for producing the same and cement composition - Google Patents

Cement clinker, method for producing the same and cement composition Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide cement clinker where the elution of water-soluble Cr (VI) is sufficiently suppressed and wastes are effectively utilized, a method for producing the same and a cement composition. <P>SOLUTION: The cement clinker is characterized by having 47-58 mass% C<SB>3</SB>S in terms of Bogue equation, 11-13 mass% C<SB>3</SB>A, 6-9 mass% C<SB>4</SB>AF and a total content of Cr of 10-60 mg/kg. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、原料の一部として廃棄物を使用して製造されるセメントクリンカー及びその製造方法に関する。また、本発明は、上記セメントクリンカーを用いて製造されるセメント組成物に関する。   The present invention relates to a cement clinker manufactured using waste as part of a raw material and a method for manufacturing the cement clinker. Moreover, this invention relates to the cement composition manufactured using the said cement clinker.

従来より、セメントクリンカーは、石灰石、粘土、珪石、鉄原料等の主原料をキルン中で高温焼成することにより製造される。クリンカーの製造においては、これらの主原料だけではなく、各種廃棄物を原料として有効利用している。その反面、原料の選択によっては、クリンカー中にCrが持ち込まれ、高温焼成して得られるクリンカー中にCrが有害なCr(VI)の形態で存在する場合がある。Cr(VI)の一部は水溶性であり、これを含むセメント組成物を使用した場合、モルタル硬化体やコンクリート硬化体からCr(VI)が溶出するおそれがある。水溶性のCr(VI)は、クリンカーに含まれるアルカリのような少量成分と化合している。廃棄物原料に含まれる上記少量成分量が増加すれば、水溶性のCr(VI)が増加する。   Conventionally, cement clinker is manufactured by firing main raw materials such as limestone, clay, silica stone, and iron raw materials in a kiln at a high temperature. In the production of clinker, not only these main raw materials but also various wastes are effectively used as raw materials. On the other hand, depending on the selection of raw materials, Cr may be brought into the clinker and Cr may exist in the form of harmful Cr (VI) in the clinker obtained by high-temperature firing. A part of Cr (VI) is water-soluble, and when a cement composition containing this is used, Cr (VI) may be eluted from the mortar hardened body or the concrete hardened body. Water-soluble Cr (VI) is combined with a minor component such as alkali contained in the clinker. If the amount of the small component contained in the waste material increases, water-soluble Cr (VI) increases.

セメント中の水溶性Cr(VI)を低減する方法として、以下のものが知られている。第1に、溶出低減材の添加による方法である。特許文献1には、原料の混練時にCr(VI)の還元性物質及び鉛の固定化物質を添加して水硬性物質を得る方法が記載されている。この文献の請求項2には還元性物質として第一鉄塩、高炉スラグ、硫黄、チオ硫酸塩又は鉄粉を使用し、固定化物質としてキレート剤、不溶化剤又は吸着剤を使用することが記載されている。   The following is known as a method for reducing water-soluble Cr (VI) in cement. The first is a method by adding an elution reducing material. Patent Document 1 describes a method of obtaining a hydraulic substance by adding a reducing substance of Cr (VI) and an immobilized substance of lead during kneading of raw materials. Claim 2 of this document describes that ferrous salt, blast furnace slag, sulfur, thiosulfate or iron powder is used as a reducing substance, and a chelating agent, an insolubilizing agent or an adsorbent is used as an immobilizing substance. Has been.

第2に、原料を事前に処理又は選別する方法である。特許文献2には、鉄系廃棄物原料を粉砕し、分級して得られた粉砕分級物から粒径10μm以下の粒子を除去して重金属類を低減させ、残りの10μmを超える鉄系廃棄物原料粒子をセメント原料として再利用する方法が記載されている。特許文献3には、石炭灰中のCaO含有量を測定することにより、石炭灰からのCr(VI)の溶出量を推定して、Cr(VI)の溶出量の少ない石炭灰を選別する方法が記載されている。   Second, it is a method of processing or sorting the raw materials in advance. Patent Document 2 discloses that iron-based waste materials are pulverized and classified to remove heavy particles by removing particles having a particle size of 10 μm or less from the pulverized and classified product, and the remaining iron-based waste exceeding 10 μm. A method for reusing raw material particles as cement raw material is described. Patent Document 3 discloses a method of estimating the elution amount of Cr (VI) from coal ash by measuring the content of CaO in the coal ash, and selecting coal ash with less elution amount of Cr (VI). Is described.

第3に、焼成雰囲気を制御する方法である。特許文献4には、Cr(VI)を含有するセメントクリンカーを還元雰囲気下において650〜1100℃で加熱処理する方法が記載されている。特許文献5には、クリンカークーラーに導入されたセメントクリンカーの温度が850℃〜1000℃となる領域に、所定の粒径の固形可燃物を供給する方法が記載されている。   Third, there is a method for controlling the firing atmosphere. Patent Document 4 describes a method in which a cement clinker containing Cr (VI) is heated at 650 to 1100 ° C. in a reducing atmosphere. Patent Document 5 describes a method of supplying a solid combustible material having a predetermined particle size to a region where the temperature of the cement clinker introduced into the clinker cooler is 850 ° C to 1000 ° C.

特開2001-191322公報JP 2001-191322 A 特開2008-80299公報JP 2008-80299 A 特開2001-281235公報JP 2001-281235 A 特開2004-18339公報JP 2004-18339 A 特開2002-211961公報JP 2002-211961 A

しかしながら、溶出低減材を使用する方法や、原料を事前の処理又は選別する方法は、セメントの製造原価を上昇させる要因となる。また、焼成雰囲気を制御する方法は、セメントの色に影響を及ぼすことが考えられる。   However, the method of using the elution reducing material and the method of pre-processing or sorting the raw materials increase the manufacturing cost of the cement. In addition, the method of controlling the firing atmosphere may affect the color of the cement.

ところで、セメント組成物に含まれる水溶性Cr(VI)を低減するには、全Cr量が少ないセメントクリンカーを使用することが有効である。セメントクリンカーの製造に使用する鉄源(例えば、鉄精鉱、銅がらみ等)は他の原料と比較してCr量が多いため、鉄源の使用量を少なくすればクリンカーの全Cr量を低減できると考えられる。   By the way, in order to reduce water-soluble Cr (VI) contained in the cement composition, it is effective to use a cement clinker with a small amount of total Cr. Iron sources used in the production of cement clinker (for example, iron concentrate, copper shells, etc.) have a larger amount of Cr than other raw materials, so reducing the amount of iron source reduces the total amount of Cr in the clinker. It is considered possible.

しかし、Cr量の少ない原料を使用してセメントクリンカーを製造する方法については、これまで検討されていない。特に、鉄源の使用量を削減してセメントクリンカーを製造する場合、どのような鉱物組成にすべきか等について検討がなされていないのが現状である。また、鉄源に代表されるCr含有量の多い廃棄物の使用量を単に削減したのでは、廃棄物使用量が低減し、セメント製造原価の上昇を招来する。従って、セメントクリンカーを製造するに際し、Cr含有量の多い廃棄物の使用量を少なくする代わりに、他の廃棄物の使用量を増やして廃棄物使用量の大幅な低減を防ぐことが求められる。   However, a method for producing a cement clinker using a raw material with a small amount of Cr has not been studied so far. In particular, when producing cement clinker by reducing the amount of iron source used, what kind of mineral composition should be considered has not been studied. In addition, simply reducing the amount of waste containing a large amount of Cr, represented by iron sources, reduces the amount of waste used, leading to an increase in cement manufacturing costs. Therefore, when manufacturing cement clinker, instead of reducing the amount of waste containing a large amount of Cr, it is required to increase the amount of other waste used to prevent a significant reduction in the amount of waste used.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、水溶性Cr(VI)の溶出を十分に抑制できるとともに廃棄物を有効利用することが可能であり、更に、セメントの強度低下も抑制できるセメントクリンカー及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、上記セメントクリンカーを原料として製造されるセメント組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, can sufficiently suppress the elution of water-soluble Cr (VI), can effectively use waste, and can further suppress a decrease in cement strength. An object of the present invention is to provide a cement clinker and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a cement composition produced using the cement clinker as a raw material.

本発明は、ボーグ式換算でCS量が47〜58質量%、CA量が11〜13質量%及びCAF量が6〜9質量%であり且つ全Cr量が10〜60mg/kgであることを特徴とするセメントクリンカーを提供する。ここで、CSはエーライト(3CaO・SiO)を、CAFはフェライト相(4CaO・Al・Fe)を、CAはアルミネート相(3CaO・Al)をそれぞれ示す。 In the present invention, the C 3 S amount is 47 to 58% by mass, the C 3 A amount is 11 to 13% by mass, the C 4 AF amount is 6 to 9% by mass, and the total Cr amount is 10 to 60 mg in terms of Borg conversion. A cement clinker is provided. Here, C 3 S is alite (3CaO · SiO 2 ), C 4 AF is a ferrite phase (4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 ), and C 3 A is an aluminate phase (3CaO · Al 2 O 3 ) is shown respectively.

また、本発明は、上記セメントクリンカーと、石膏とを含むセメント組成物であり、当該セメント組成物の全質量を基準とする上記セメントクリンカーの含有量が95〜97質量%であり且つ石膏の含有量が3〜5質量%であることを特徴とするセメント組成物を提供する。   Further, the present invention is a cement composition comprising the cement clinker and gypsum, wherein the cement clinker content based on the total mass of the cement composition is 95 to 97% by mass and the gypsum content A cement composition is provided in which the amount is 3 to 5% by mass.

更に、本発明は、上記セメントクリンカーの製造方法を提供する。すなわち、当該製造方法は、セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、石灰石を1000〜1200kg、石炭灰を160〜360kg、建設発生土を10〜50kg、高炉ダストを10〜40kg使用して混合物を得る第1工程と、この混合物を焼成してセメントクリンカーを得る第2工程とを備え、第2工程においてボーグ式換算でCS量が47〜58質量%、CA量が11〜13質量%及びCAF量が6〜9質量%であり且つ全Cr量が10〜60mg/kgであるセメントクリンカーが得られるように、第1工程において石灰石、石炭灰、建設発生土及び高炉ダストの配合量を調整することを特徴とする。 Furthermore, this invention provides the manufacturing method of the said cement clinker. That is, the manufacturing method uses 1000 to 1200 kg of limestone, 160 to 360 kg of coal ash, 10 to 50 kg of construction generated soil, and 10 to 40 kg of blast furnace dust on a dry basis per ton of cement clinker to obtain a mixture. A first step and a second step of firing the mixture to obtain a cement clinker. In the second step, the C 3 S amount is 47 to 58 mass% and the C 3 A amount is 11 to 13 mass in terms of Borg conversion. % And C 4 AF amount of 6 to 9% by mass and a total amount of Cr of 10 to 60 mg / kg of cement clinker is obtained in the first step of limestone, coal ash, construction generated soil and blast furnace dust The blending amount is adjusted.

本発明のセメントクリンカーは、従来のセメントクリンカーと比較し、CAF量が少なく、他方、CA量が多い組成となっている。換言すれば、本発明のセメントクリンカーは、Cr含有量の多い廃棄物(特に鉄源)の使用量を削減し、火力発電所等で発生する石炭灰の使用量を増加させることによって製造可能である。 The cement clinker of the present invention has a composition with a small amount of C 4 AF and a large amount of C 3 A compared with a conventional cement clinker. In other words, the cement clinker of the present invention can be manufactured by reducing the amount of waste containing a large amount of Cr (particularly iron source) and increasing the amount of coal ash generated at a thermal power plant or the like. is there.

本発明のセメントクリンカーは、Cr含有量の多い廃棄物の使用量を削減したことにより、全Cr量が10〜60mg/kgと低いレベルとなり、水溶性Cr(VI)の溶出を十分に抑制することが可能である。また、Cr含有量の多い廃棄物の使用量を削減した代わりに、石炭灰の使用量を増加させることができ、廃棄物の有効利用が可能である。その結果、セメント製造原価の上昇を十分に抑制できる。   In the cement clinker of the present invention, the amount of waste containing a large amount of Cr is reduced, so that the total Cr amount is as low as 10 to 60 mg / kg, and the elution of water-soluble Cr (VI) is sufficiently suppressed. It is possible. In addition, instead of reducing the amount of waste containing a large amount of Cr, the amount of coal ash used can be increased, and waste can be used effectively. As a result, an increase in cement manufacturing costs can be sufficiently suppressed.

本発明によれば、水溶性Cr(VI)の溶出を十分に抑制できるとともに廃棄物を有効利用することが可能であり、更に、セメントの強度低下も抑制できる。   According to the present invention, elution of water-soluble Cr (VI) can be sufficiently suppressed, waste can be effectively used, and further, a reduction in cement strength can be suppressed.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

(セメントクリンカー)
本実施形態に係るセメントクリンカーは、鉱物組成がボーグ式換算でCS量が47〜58質量%、CA量が11〜13質量%、CAF量が6〜9質量%であり且つ全Cr量が10〜60mg/kg・クリンカーである。
(Cement clinker)
Cement clinker according to the present embodiment, C 3 S content in Borg type conversion mineral composition 47-58 wt%, C 3 A weight 11 to 13 mass%, a C 4 AF weight 6-9 wt% The total Cr amount is 10 to 60 mg / kg · clinker.

セメントクリンカーのCS量は47〜58質量%、好ましくは48〜57質量%、より好ましくは49〜56質量%、更に好ましくは50〜55質量%である。CS量が47質量%未満であると初期の強度発現性の低下があるため、好ましくない。CS量が58質量%を超えると水和熱による発熱量が増加するため、好ましくない。 The amount of C 3 S of the cement clinker is 47 to 58% by mass, preferably 48 to 57% by mass, more preferably 49 to 56% by mass, and still more preferably 50 to 55% by mass. If the amount of C 3 S is less than 47% by mass, the initial strength development is lowered, which is not preferable. When the amount of C 3 S exceeds 58% by mass, the calorific value due to heat of hydration increases, which is not preferable.

セメントクリンカーのCA量は11〜13質量%、好ましくは11.5〜12.5質量%である。クリンカーのCA量を11%未満とするには廃棄物使用量を大幅に削減せざるを得ず、セメント製造原価が上がるため、好ましくない。CA量が13%を超えると水和熱による発熱量が増加するため、好ましくない。 The amount of C 3 A in the cement clinker is 11 to 13% by mass, preferably 11.5 to 12.5% by mass. In order to reduce the C 3 A amount of the clinker to less than 11%, it is not preferable because the amount of waste used must be significantly reduced, and the cost of cement production increases. If the amount of C 3 A exceeds 13%, the amount of heat generated by heat of hydration increases, which is not preferable.

セメントクリンカーのCAF量は6.0〜9.0質量%、好ましくは6.5〜8.5質量%であり、より好ましくは7.0〜8.0質量%である。クリンカーのCAF量を6.0質量%未満とするには廃棄物使用量を大幅に削減せざるを得ず、セメント製造原価が上がるため、好ましくない。CAF量が9.0質量%を超えると、全Cr量の低減効果が小さくなり、水溶性Cr(VI)の低減効果が不十分となる。 The amount of C 4 AF of the cement clinker is 6.0 to 9.0% by mass, preferably 6.5 to 8.5% by mass, and more preferably 7.0 to 8.0% by mass. In order to reduce the amount of C 4 AF of the clinker to less than 6.0% by mass, it is not preferable because the amount of waste used must be greatly reduced, and the cement manufacturing cost increases. When the amount of C 4 AF exceeds 9.0% by mass, the effect of reducing the total Cr amount becomes small, and the effect of reducing water-soluble Cr (VI) becomes insufficient.

セメントクリンカーのCS量は、当該クリンカー全質量から上記のCS量、CA量及びCAF量の合計を除いた量とほぼ等しくなるようすればよい。セメントクリンカーのCS量、CS量、CA量及びCAF量の合計量は、当該クリンカーの全質量を基準として94質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。当該合計量が94質量%未満であると、セメント中のクリンカー量が低減し、セメントの強度が不十分となるおそれがある。なお、CSはビーライト(2CaO・SiO)を示す。 The C 2 S amount of the cement clinker may be substantially equal to the amount obtained by excluding the total of the above C 3 S amount, C 3 A amount, and C 4 AF amount from the total mass of the clinker. The total amount of C 3 S amount, C 2 S amount, C 3 A amount and C 4 AF amount of the cement clinker is preferably 94% by mass or more based on the total mass of the clinker, and is 95% by mass or more. More preferably. If the total amount is less than 94% by mass, the amount of clinker in the cement is reduced, and the strength of the cement may be insufficient. C 2 S represents belite (2CaO · SiO 2 ).

セメントクリンカーの全Cr量は、10〜60mg/kg・クリンカー、好ましくは20〜50mg/kg・クリンカー、より好ましくは25〜45mg/kg・クリンカーである。クリンカーのCr量を10mg/kg・クリンカー未満とするには廃棄物使用量を大幅に削減せざるを得ず、セメント製造原価が上がるため、好ましくない。Cr量が60mg/kg・クリンカーを超えると、水溶性Cr(VI)の低減効果が不十分となる。   The total Cr amount of the cement clinker is 10 to 60 mg / kg · clinker, preferably 20 to 50 mg / kg · clinker, more preferably 25 to 45 mg / kg · clinker. In order to reduce the Cr content of the clinker to less than 10 mg / kg · clinker, the amount of waste used must be significantly reduced, and the cement manufacturing cost increases, which is not preferable. When the amount of Cr exceeds 60 mg / kg · clinker, the effect of reducing water-soluble Cr (VI) becomes insufficient.

セメントクリンカーのf.CaO量は、好ましくは0.5〜2.0質量%、より好ましくは、0.6〜1.5質量%、更に好ましくは0.65〜1.3質量%、より一層好ましくは0.70〜1.2質量%である。f.CaO量が上記範囲内であれば、セメントの十分な強度が得られる。なお、f.CaOはセメントクリンカー中の遊離石灰を示す。   The amount of f.CaO in the cement clinker is preferably 0.5 to 2.0% by mass, more preferably 0.6 to 1.5% by mass, still more preferably 0.65 to 1.3% by mass, and much more. Preferably it is 0.70-1.2 mass%. f. If the amount of CaO is within the above range, sufficient strength of the cement can be obtained. Note that f.CaO indicates free lime in the cement clinker.

セメントクリンカーの水溶性アルカリ量は、好ましくは0.05〜0.4質量%、より好ましくは0.1〜0.35質量%、更に好ましくは0.15〜0.30質量%である。水溶性アルカリ量が上記範囲内であれば、強度や流動性のようなセメントの物性の低下にはつながらない。なお、ここでいう「水溶性アルカリ量」は、JCAS I−04:2004「セメントの水溶性成分の分析方法」によって測定される値を意味する。   The water-soluble alkali amount of the cement clinker is preferably 0.05 to 0.4% by mass, more preferably 0.1 to 0.35% by mass, and still more preferably 0.15 to 0.30% by mass. If the amount of water-soluble alkali is within the above range, it will not lead to a decrease in the physical properties of cement such as strength and fluidity. The “water-soluble alkali amount” referred to here means a value measured by JCAS I-04: 2004 “Analyzing method of water-soluble components of cement”.

本実施形態に係るセメントクリンカーは、当該セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、以下の量の石灰石、石炭灰、建設発生土及び高炉ダストを使用して製造できる。各原料の使用量を以下の範囲とすることにより、水溶性Cr(VI)の溶出を十分に抑制でき、また、セメントの強度低下も抑制できるセメントクリンカーを安定的に製造できる。   The cement clinker according to the present embodiment can be manufactured on a dry basis per ton of the cement clinker using the following amounts of limestone, coal ash, construction generated soil, and blast furnace dust. By setting the amount of each raw material used within the following range, it is possible to stably produce a cement clinker capable of sufficiently suppressing elution of water-soluble Cr (VI) and suppressing a decrease in cement strength.

石灰石の使用量は、セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、好ましくは1000〜1200kg、より好ましくは1020〜1180kg、更に好ましくは1050〜1150kg、より一層好ましくは1080〜1130kgである。   The amount of limestone used is preferably 1000 to 1200 kg, more preferably 1020 to 1180 kg, still more preferably 1050 to 1150 kg, and even more preferably 1080 to 1130 kg per ton of cement clinker.

石炭灰の使用量は、セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、好ましくは160〜360kg、より好ましくは190〜330kg、更に好ましくは210〜310kg、より一層好ましくは220〜300kg、より一層好ましくは220〜280kgである。   The amount of coal ash used is preferably 160 to 360 kg, more preferably 190 to 330 kg, still more preferably 210 to 310 kg, even more preferably 220 to 300 kg, and even more preferably 220 on a dry basis per ton of cement clinker. ~ 280 kg.

建設発生土の使用量は、セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、好ましくは10〜50kg、より好ましくは15〜40kg、更に好ましくは20〜35kg、より一層好ましくは22〜30kgである。   The amount of construction generated soil is preferably 10 to 50 kg, more preferably 15 to 40 kg, still more preferably 20 to 35 kg, and even more preferably 22 to 30 kg on a dry basis per ton of cement clinker.

高炉ダストの使用量は、セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、好ましくは10〜40kg、より好ましくは15〜35kg、更に好ましくは20〜30kg、より一層好ましくは22〜28kgである。   The amount of blast furnace dust used is preferably 10 to 40 kg, more preferably 15 to 35 kg, still more preferably 20 to 30 kg, and still more preferably 22 to 28 kg on a dry basis per ton of cement clinker.

上記セメントクリンカーは、以下の方法によって製造される。すなわち、当該セメントクリンカーの製造方法は、所定量の石灰石、石炭灰、建設発生土及び高炉ダストを使用して混合物を得る第1工程と、混合物を焼成して上述のセメントクリンカーを得る第2工程とを備え、第2工程においてボーグ式換算でCS量が47〜58質量%、CA量が11〜13質量%及びCAF量が6〜9質量%であり且つ全Cr量が10〜60mg/kgであるセメントクリンカーが得られるように、第1工程において石灰石、石炭灰、建設発生土及び高炉ダストの配合量を調整することを特徴とする。 The cement clinker is manufactured by the following method. That is, the cement clinker manufacturing method includes a first step of obtaining a mixture using a predetermined amount of limestone, coal ash, construction generated soil, and blast furnace dust, and a second step of firing the mixture to obtain the above-described cement clinker. In the second step, the C 3 S amount is 47 to 58% by mass, the C 3 A amount is 11 to 13% by mass, the C 4 AF amount is 6 to 9% by mass, and the total Cr amount in the second step. In the first step, the blending amount of limestone, coal ash, construction generated soil, and blast furnace dust is adjusted so that a cement clinker having an amount of 10 to 60 mg / kg can be obtained.

本実施形態に係るセメントクリンカーの特徴は、製造時の石炭灰使用量が通常のポルトランドセメントクリンカーに比べて多い点にある。上記の通り、石炭灰の好適な使用量は160〜360kgの範囲である。当該使用量が160kg未満であると、Al源が不十分となり、目標とする鉱物組成を得ることが困難となりやすく、他方、360kgを超えると原料調合が困難となりやすい。なお、石炭灰としては、石炭火力発電所等から発生するフライアッシュ、ボトムアッシュ等が代表的であるが、これらに限定されるものではない。 The feature of the cement clinker according to the present embodiment is that the amount of coal ash used during production is larger than that of a normal Portland cement clinker. As above-mentioned, the suitable usage-amount of coal ash is the range of 160-360 kg. If the amount used is less than 160 kg, the Al 2 O 3 source will be insufficient, and it will be difficult to obtain the target mineral composition, while if it exceeds 360 kg, it will be difficult to prepare the raw materials. The coal ash is typically fly ash, bottom ash or the like generated from a coal-fired power plant or the like, but is not limited thereto.

セメントクリンカーのAl量は、好ましくは5.3〜6.9質量%、より好ましくは5.6〜6.6質量%、更に好ましくは5.7〜6.5質量%である。セメントクリンカー中のAl量が5.3質量%未満であると廃棄物使用量が低減し、セメント製造原価が上昇しやすく、他方、6.9質量%を超えると原料調合が困難となりやすい。 The amount of Al 2 O 3 in the cement clinker is preferably 5.3 to 6.9% by mass, more preferably 5.6 to 6.6% by mass, and still more preferably 5.7 to 6.5% by mass. When the amount of Al 2 O 3 in the cement clinker is less than 5.3% by mass, the amount of waste used is reduced and the cement manufacturing cost is likely to increase. On the other hand, when it exceeds 6.9% by mass, it is difficult to prepare the raw material. Cheap.

セメントクリンカーのFe量は、好ましくは1.9〜3.0質量%、より好ましくは2.0〜2.9質量%、更に好ましくは2.1〜2.8質量%である。セメントクリンカー中のFe量が1.9質量%未満であると廃棄物使用量が低減し、セメント製造原価が上昇しやすく、他方、3.0質量%を超えると全Cr量の低減効果が小さくなり、水溶性Cr(VI)の低減効果が不十分となる。 The amount of Fe 2 O 3 in the cement clinker is preferably 1.9 to 3.0% by mass, more preferably 2.0 to 2.9% by mass, and still more preferably 2.1 to 2.8% by mass. When the amount of Fe 2 O 3 in the cement clinker is less than 1.9% by mass, the amount of waste used is reduced and the cement manufacturing cost is likely to increase. On the other hand, when the amount exceeds 3.0% by mass, the total amount of Cr is reduced. The effect is reduced, and the effect of reducing water-soluble Cr (VI) is insufficient.

(セメント組成物)
本実施形態に係るセメント組成物は、上記セメントクリンカーと、石膏とを含有し、当該セメント組成物の全質量を基準とするセメントクリンカーの含有量が95〜97質量%であり且つ石膏の含有量が3〜5質量%である。石膏の含有量が3質量%未満であるとセメント組成物が短時間のうちに凝結し、他方、5質量%を超えると製造原価の上昇や、長期強度の低下を招く。
(Cement composition)
The cement composition according to the present embodiment contains the cement clinker and gypsum, the cement clinker content based on the total mass of the cement composition is 95 to 97% by mass, and the gypsum content Is 3 to 5% by mass. If the gypsum content is less than 3% by mass, the cement composition will condense in a short time, while if it exceeds 5% by mass, the production cost will increase and the long-term strength will decrease.

セメントクリンカーと石膏とを混合してセメント組成物を製造するに際し、セメント組成物の全質量を基準とするSO量が1.0〜4.0質量%となるように石膏の添加量を調整することが好ましい。セメント組成物のSO量を1.0質量%以上とすることにより、1.0質量%未満とした場合と比較して適度な流動性を有するセメント組成物を得ることができる。他方、セメント組成物のSO量を4.0質量%以下とすることにより、4.0質量%よりも多い場合と比較してセメントの強度を十分に高くできる。セメント組成物の流動性及びセメントの強度の点から、セメント組成物のSO量は、より好ましくは1.5〜3.5質量%であり、更に好ましくは1.5〜3.5質量%である。 When producing a cement composition by mixing cement clinker and gypsum, the amount of gypsum added is adjusted so that the SO 3 amount based on the total mass of the cement composition is 1.0 to 4.0% by mass. It is preferable to do. By setting the amount of SO 3 in the cement composition to 1.0% by mass or more, a cement composition having moderate fluidity can be obtained as compared with the case of less than 1.0% by mass. On the other hand, when the amount of SO 3 in the cement composition is 4.0% by mass or less, the strength of the cement can be sufficiently increased as compared with a case where the amount is more than 4.0% by mass. From the viewpoint of the fluidity of the cement composition and the strength of the cement, the amount of SO 3 in the cement composition is more preferably 1.5 to 3.5% by mass, still more preferably 1.5 to 3.5% by mass. It is.

本実施形態に係るセメント組成物は、上記セメントクリンカーと石膏との混合物を混合粉砕することによって製造できる。当該混合物の混合粉砕にはチューブミル、振動ミル、竪型ミル等の一般的ミルを使用できる。セメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは2800〜3500cm/g、より好ましくは2900〜3400cm/g、更に好ましくは2850〜3350cm/gである。ブレーン比表面積が上記範囲内であれば、セメント組成物に十分な初期強度及び長期強度を発現させることができる。 The cement composition according to the present embodiment can be produced by mixing and grinding the mixture of the cement clinker and gypsum. A general mill such as a tube mill, a vibration mill, or a vertical mill can be used for mixing and grinding the mixture. The brane specific surface area of the cement composition is preferably 2800 to 3500 cm 2 / g, more preferably 2900 to 3400 cm 2 / g, still more preferably 2850 to 3350 cm 2 / g. If the Blaine specific surface area is within the above range, the cement composition can exhibit sufficient initial strength and long-term strength.

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to these Examples.

[1.クリンカーの原料及び原料調合]
実施例1に係るセメントクリンカーの原料として表1に示す原料のうち、石灰石、珪石、スラグ、石炭灰、建設発生土、高炉ダスト、硫酸カルシウム二水和物(試薬)、炭酸ナトリウム(試薬)及び炭酸カリウム(試薬)を用いた。比較例1に係るセメントクリンカーの原料として、実施例1のセメントクリンカーの原料に加え、銅がらみ及び脱鉄スラグを更に用いた。これらのセメントクリンカーの原料調合は表2に示す原料原単位(乾燥ベース、単位:kg/t−クリンカー)に従い行った。
[1. Clinker ingredients and ingredients]
Among the raw materials shown in Table 1 as raw materials for the cement clinker according to Example 1, limestone, silica stone, slag, coal ash, construction generated soil, blast furnace dust, calcium sulfate dihydrate (reagent), sodium carbonate (reagent) and Potassium carbonate (reagent) was used. As raw materials for the cement clinker according to Comparative Example 1, in addition to the raw materials for the cement clinker of Example 1, copper curl and deiron slag were further used. The raw material preparation of these cement clinker was performed according to the raw material basic unit (dry basis, unit: kg / t-clinker) shown in Table 2.

Figure 2010228923
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Figure 2010228923
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[2.セメントクリンカーの製造及びその試験方法]
上記原料の混合物を1500℃で30分間電気炉で焼成し、実施例1及び比較例1に係るセメントクリンカーをそれぞれ製造した。得られたクリンカーの主要化学組成を表3に示す。クリンカーの化学組成は、JIS R5202:1999「ポルトランドセメントの化学分析法」に準じて測定した。f.CaO量は、セメント協会標準試験方法のJCAS I−01:1997「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定した。また、表3にはクリンカー中の全Cr量及び水溶性Cr(VI)量を示した。クリンカー中のCr量は、セメント協会標準試験方法のJCAS I−52「ICP発光分光分析および電気加熱式原子吸光分析によるセメントの微量成分の分析方法」に準じて測定した。水溶性Cr(VI)量は、セメント協会標準試験方法のJCAS I−51−1981「セメント及びセメント原料中の微量成分の定量方法」に準じて測定した。
[2. Production of cement clinker and test method thereof]
The mixture of the raw materials was baked in an electric furnace at 1500 ° C. for 30 minutes to produce cement clinkers according to Example 1 and Comparative Example 1, respectively. The main chemical composition of the obtained clinker is shown in Table 3. The chemical composition of the clinker was measured according to JIS R5202: 1999 “Chemical analysis method of Portland cement”. f. The amount of CaO was measured according to JCAS I-01: 1997 “Method for Quantifying Free Calcium Oxide” of the Cement Association Standard Test Method. Table 3 shows the total Cr amount and water-soluble Cr (VI) amount in the clinker. The amount of Cr in the clinker was measured in accordance with JCAS I-52 “Analytical Method for Analyzing Trace Components of Cement by ICP Emission Spectroscopy and Electric Heating Atomic Absorption Spectroscopy” of the Cement Association Standard Test Method. The amount of water-soluble Cr (VI) was measured according to JCAS I-51-1981 “Method for quantifying trace components in cement and cement raw materials” of the Cement Association standard test method.

表4に実施例1及び比較例1に係るクリンカーの諸率及び鉱物組成を示す。なお、クリンカーの諸率及び鉱物組成は下式を用いて算出した。

Figure 2010228923
Table 4 shows various ratios and mineral compositions of the clinker according to Example 1 and Comparative Example 1. In addition, various ratios and mineral compositions of clinker were calculated using the following equations.
Figure 2010228923

Figure 2010228923
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Figure 2010228923
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実施例1のクリンカー中の全Cr量及び水溶性Cr(VI)量は、比較例1のクリンカーに比べ低減した。これは、実施例1のCAF量を低減したため全Cr量が低減し、そのため、水溶性Cr(VI)量が低減されたと考えられる。 The total Cr amount and water-soluble Cr (VI) amount in the clinker of Example 1 were reduced as compared with the clinker of Comparative Example 1. This is probably because the total Cr amount was reduced because the amount of C 4 AF in Example 1 was reduced, and thus the amount of water-soluble Cr (VI) was reduced.

[3.セメント調製及びその試験方法]
実施例1及び比較例1に係るクリンカーをそれぞれボールミルに入れ、ブレーン比表面積が3200±50cm/gとなるように粉砕した。セメント組成物のSO量が2.0質量%となるように、クリンカーの粉砕物に二水セッコウ(試薬)及び半水セッコウ(試薬)を添加した。ロッキングミキサーで混合してセメント組成物を調製した。なお、セッコウは、セッコウの半水化率(全セッコウ量中の半水セッコウ量)が70%となるように二水セッコウ及び半水セッコウを所定量添加した。また、ブレーン比表面積は、JIS R5201「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定した。結果を表5に示す。
[3. Cement preparation and test method]
Each of the clinkers according to Example 1 and Comparative Example 1 was put into a ball mill and pulverized so that the specific surface area of the brane was 3200 ± 50 cm 2 / g. Two-water gypsum (reagent) and half-water gypsum (reagent) were added to the clinker grind so that the amount of SO 3 in the cement composition was 2.0 mass%. A cement composition was prepared by mixing with a rocking mixer. The gypsum was added with a predetermined amount of two-water gypsum and half-water gypsum so that the gypsum hemihydrate ratio (the amount of gypsum in the total gypsum amount) was 70%. The specific surface area of the brane was measured using a brane air permeation apparatus in accordance with JIS R5201 “Cement physical test method”. The results are shown in Table 5.

[4.モルタル圧縮強さ試験]
モルタル圧縮強さは、JIS R5201:1997「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。表5に、モルタル圧縮強さを示す。CS量を低減した鉱物組成(実施例1)としても、比較例1と同程度の圧縮強さを維持できることがわかった。このように、強度が維持できた理由には、CA量を増加したことが影響しているものと考えられる。
[4. Mortar compressive strength test]
The mortar compressive strength was measured according to JIS R5201: 1997 “Cement physical test method”. Table 5 shows the mortar compressive strength. It was found that the compressive strength comparable to that of Comparative Example 1 can be maintained even with the mineral composition (Example 1) with a reduced amount of C 3 S. Thus, it can be considered that the reason why the strength was maintained is that the amount of C 3 A was increased.

Figure 2010228923
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Claims (7)

ボーグ式換算でCS量が47〜58質量%、CA量が11〜13質量%及びCAF量が6〜9質量%であり且つ全Cr量が10〜60mg/kgであることを特徴とするセメントクリンカー。 The amount of C 3 S is 47 to 58% by mass, the amount of C 3 A is 11 to 13% by mass, the amount of C 4 AF is 6 to 9% by mass, and the total amount of Cr is 10 to 60 mg / kg in terms of Borg conversion. Cement clinker characterized by that. f.CaO量が0.5〜2.0質量%である、請求項1に記載のセメントクリンカー。   f. The cement clinker according to claim 1, wherein the CaO amount is 0.5 to 2.0 mass%. Al量が5.3〜6.9質量%であり且つFe量が1.9〜3.0質量%である、請求項1又は2に記載のセメントクリンカー。 The cement clinker according to claim 1 or 2, wherein the amount of Al 2 O 3 is 5.3 to 6.9% by mass and the amount of Fe 2 O 3 is 1.9 to 3.0% by mass. セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、石灰石を1000〜1200kg、石炭灰を160〜360kg、建設発生土を10〜50kg、高炉ダストを10〜40kg使用して得られる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセメントクリンカー。   Any one of Claims 1-3 obtained by using 1000-1200 kg of limestone, 160-360 kg of coal ash, 10-50 kg of construction generated soil, and 10-40 kg of blast furnace dust on a dry basis per ton of cement clinker. The cement clinker according to claim 1. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のセメントクリンカーと、石膏とを含むセメント組成物であり、
当該セメント組成物の全質量を基準とする前記セメントクリンカーの含有量が95〜97質量%であり且つ前記石膏の含有量が3〜5質量%であることを特徴とするセメント組成物。
A cement composition comprising the cement clinker according to any one of claims 1 to 4 and gypsum,
A cement composition, wherein the cement clinker content is 95 to 97% by mass and the gypsum content is 3 to 5% by mass based on the total mass of the cement composition.
ブレーン比表面積が2800〜3500cm2/gである、請求項5に記載のセメント組成物。 The cement composition according to claim 5, wherein the specific surface area of the brain is 2800-3500 cm 2 / g. セメントクリンカー1トンあたり、乾燥ベースで、石灰石を1000〜1200kg、石炭灰を160〜360kg、建設発生土を10〜50kg、高炉ダストを10〜40kg使用して混合物を得る第1工程と、
前記混合物を焼成してセメントクリンカーを得る第2工程と、
を備え、
前記第2工程においてボーグ式換算でCS量が47〜58質量%、CA量が11〜13質量%及びCAF量が6〜9質量%であり且つ全Cr量が10〜60mg/kgであるセメントクリンカーが得られるように、前記第1工程において石灰石、石炭灰、建設発生土及び高炉ダストの配合量を調整することを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。
A first step of obtaining a mixture using 1000 to 1200 kg of limestone, 160 to 360 kg of coal ash, 10 to 50 kg of construction generated soil, and 10 to 40 kg of blast furnace dust on a dry basis per ton of cement clinker;
A second step of firing the mixture to obtain a cement clinker;
With
In the second step, the C 3 S amount is 47 to 58% by mass, the C 3 A amount is 11 to 13% by mass, the C 4 AF amount is 6 to 9% by mass, and the total Cr amount is 10 to 10% in terms of Borg conversion. The manufacturing method of the cement clinker characterized by adjusting the compounding quantity of a limestone, coal ash, construction generated soil, and blast furnace dust in the said 1st process so that the cement clinker which is 60 mg / kg may be obtained.
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