JP2013203599A

JP2013203599A - セメントクリンカーのｂ値の制御方法及びセメントクリンカーの製造方法

Info

Publication number: JP2013203599A
Application number: JP2012074844A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Misumi; 英俊三隅; Eiji Maruya; 英二丸屋; Toshiyuki Takahashi; 俊之高橋
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値の上昇を抑制できるセメントクリンカー及びセメントクリンカーの製造方法を提供すること。
【解決手段】セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御するセメントクリンカーのｂ値の制御方法である。また、このセメントクリンカーの容重が０．５〜２ｇ／ｃｍ^３である。また、このセメントクリンカーのＭｇＯ含有量が０．２〜２．５質量％及びＡｌ_２Ｏ_３含有量が３〜８質量％である
【選択図】図１

Description

本発明は、セメントクリンカーの容重を調整することによるセメントクリンカーのｂ値の制御方法及びセメントクリンカーの製造方法に関する。

セメント産業は、循環型社会への貢献が求められていることから、セメント製造における廃棄物・副産物の使用量を高めることが求められる。また、セメント製造に使用する廃棄物・副産物は、ますます多様化する傾向にある。廃棄物・副産物には、ＭｇＯやＡｌ₂Ｏ₃のような成分が多く含まれているケースがあり、このような廃棄物・副産物の使用量の増加により、セメントクリンカー中に含まれるＭｇＯやＡｌ_２Ｏ_３の含有量も増加する。

一方、セメントクリンカー中のＭｇＯ含有量やＡｌ_２Ｏ_３含有量の変動は、セメントクリンカーのｂ値に影響を及ぼすことが、報告されている（非特許文献１）。そこで、ｂ値の変動を抑え、一定の色を示すセメントクリンカーを製造するには、原料中のＭｇＯ量やＡｌ_２Ｏ_３量の変動を極力減らすことが必要であった。

金井謙介，狩野和弘，高田恭子，第62回セメント技術大会講演要旨，pp.194-195（2008）

しかしながら、上記方法では、ＭｇＯ含有量やＡｌ_２Ｏ_３含有量の変動が激しい廃棄物や副産物を原料とするには限界があった。

そこで、本発明は、ＭｇＯやＡｌ_２Ｏ_３を含む廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値の変動を抑制できるセメントクリンカーのｂ値の制御方法及び、ｂ値の変動を制御したセメントの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、セメントクリンカーの容重を変えることによって、ｂ値を制御することを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御するセメントクリンカーのｂ値の制御方法に関する。セメントクリンカーの容重を調整することにより、廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値を制御でき、一定の品質のセメントクリンカーを提供することが可能である。

本発明の前記セメントクリンカーの容重は、０．５〜２ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

また、前記セメントクリンカーのＭｇＯ含有量が０．２〜２．５質量％及びＡｌ_２Ｏ_３含有量が３〜８質量％であることが好ましい。

また、下記式（１）に基づいて、前記セメントクリンカーの容重を調整することが好ましい。

ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ・・・式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒは前記セメントクリンカーの容重であり、係数Ａは３．０〜７．０、係数Ｂは２〜１３である。〕
本発明はまた、下記式（１）に基づいて、セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御する工程を含む、セメントクリンカーの製造方法に関する。

ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ・・・式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカーの容重であり、係数Ａは２．０〜７．０、係数Ｂは２〜１３である。〕
この製造方法により、廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値を制御でき、一定の品質のセメントクリンカーを提供することが可能である。

本発明によれば、廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値が一定である品質の良いセメントクリンカーを提供することができる。

セメントクリンカーの容重とｂ値の関係を現した図である。

以下、本発明の好適な実施形態を以下に説明する。

本発明のセメントクリンカーのｂ値の制御方法は、セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御する。

本発明のセメントクリンカー原料としては、石灰石、珪石、石炭灰、建設発生土、銅ガラミ、高炉ダスト、下水汚泥、脱鉄スラグ、焼却灰、高炉スラグ等があげられる。

ここで示すセメントクリンカーのｂ値とは、ハンターLab表色系における値であり、黄色と青色の強さを表す指標である。数値が大きくなるほど黄色が強くなる。

本発明のセメントクリンカーの容重は、０．５〜２ｇ／ｃｍ^３、好ましくは１．９〜０．６ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは１．８〜０．７ｇ／ｃｍ^３である。

本発明のセメントクリンカーのＭｇＯ含有量は０．２〜２．５質量％、好ましくは０．４〜２．０質量％、より好ましくは０．６〜１．５質量％、さらに好ましくは０．８〜１．２質量％である。また、Ａｌ_２Ｏ_３含有量は３〜８質量％、好ましくは３．５〜７．０質量％、より好ましくは４．０〜６．５質量％、さらに好ましくは４．５〜６．０質量％である。

セメントクリンカーの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜３０質量％、Ｃ_３Ａ含有量が５〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が５〜１５質量％であることが好ましく、Ｃ_３Ｓ含有量が５２〜６７質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が７〜２８質量％、Ｃ_３Ａ含有量が７〜１３質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が７〜１３質量％であることがより好ましく、Ｃ_３Ｓ含有量が５３〜６５質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が１０〜２５質量％、Ｃ_３Ａ含有量が８〜１１質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が８〜１２質量％であることがより好ましい。

本発明のセメントクリンカーのｂ値を制御する方法としては下記式（１）に基づいて行なうことがより好ましい。

ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ・・・式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカーの容重であり、係数Ａは２．０〜７．０、より好ましくは３．０〜６．０、さらに好ましくは４．０〜５．５であり、係数Ｂは２〜１３、より好ましくは５〜１０、さらに好ましくは７〜８である。

本発明のセメントクリンカーの製造方法としては、下記式（１）に基づいて、セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御する工程を含む。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

以下、実施例により本発明の内容を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

[１．クリンカーの原料及び原料調合]
本発明に係るクリンカーの原料は、石灰石、珪石、石炭灰、建設発生土、銅ガラミ、高炉ダスト、下水汚泥、脱鉄スラグおよび焼却灰を使用した。

[２．セメントクリンカーの焼成およびその試験方法]
クリンカーは、調合原料を竪型ミルにて所定粒度になるまで２５０〜３５０℃で乾燥粉砕した。このとき、ミルのセパレータ回転数を変えることによって、粉末度の異なる３種類のクリンカー用の原料を調製した。調製した原料の粒度分布は、ＪＩＳＲ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に従って９０μｍ残分を測定した。その原料をサスペンションプレヒーター上部から送入し、プレヒーター中で予熱及び仮焼した後、ロータリーキルン中で約１４５０℃の高温で焼成し、その後、クーラーで冷却することによりクリンカーを得た。

得られたクリンカーについては、化学組成、鉱物組成およびｂ値を評価した。クリンカーの化学組成を表１に示す。クリンカーの化学組成は、ＪＩＳＲ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析法」に準じて測定した。また、クリンカーの諸率および鉱物組成を表２に示す。それぞれの算出には、以下の式を用いた。さらに、４．７５〜９．５ｍｍの範囲にあるクリンカーを２Ｌの枡に入れたときのクリンカーの質量からクリンカーの容重を求めた。容重については表３に示す。容重はクリンカーの焼点温度を調整することによって制御した。ここで、焼点温度とはクリンカーの焼成時におけるバーナーのフレームの最高温度である。
また、ｂ値については、測色色差計（日本電色工業社製，SE-2000型）により測定した。

ＨＭ＝ＣａＯ／（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）
ＳＭ＝ＳｉＯ_２／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）
ＩＭ＝Ａｌ_２Ｏ_３／Ｆｅ_２Ｏ_３
Ｃ_３Ｓ＝４．０７×ＣａＯ−７．６０×ＳｉＯ_２−６．７２×Ａｌ_２Ｏ_３−１．４３×Ｆｅ_２Ｏ_３
Ｃ_２Ｓ＝２．８７×ＳｉＯ_２−０．７５×Ｃ_３Ｓ
Ｃ_３Ａ＝２．６５×Ａｌ_２Ｏ_３−１．６９×Ｆｅ_２Ｏ_３
Ｃ_４ＡＦ＝３．０４×Ｆｅ_２Ｏ_３

表４に容重が異なるクリンカーのｂ値を示す。容重を小さくするとｂ値は低下し、容重を大きくするとｂ値は増加する。容重を小さくすることで、焼成時におけるクリンカー内部が酸化雰囲気となり、ｂ値が低下したものと考えられる。

クリンカーの容重とｂ値の関係を下記式（２）の回帰式により求めた。また、両者の関係を図１に示す。
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ・・・式（２）
〔式（２）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカーの容重であり、係数Ａは４．７９、係数Ｂは７．７９である。〕

上記回帰式により得られたｂ値の計算値と実測値との比較により、±０．８の誤差範囲内でｂ値を求められることがわかった。

Claims

セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御することを特徴とするセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
前記セメントクリンカーの容重が０．５〜２ｇ／ｃｍ^３である請求項１記載のセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
前記セメントクリンカーのＭｇＯ含有量が０．２〜２．５質量％及びＡｌ_２Ｏ_３含有量が３〜８質量％である請求項１または２記載のセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
下記式（１）に基づいて、前記セメントクリンカーの容重を調整する請求項１〜３のいずれか１項記載のセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ・・・式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカーの容重であり、係数Ａは２．０〜７．０、係数Ｂは２〜１３である。〕
前記セメントクリンカーの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜３０質量％、Ｃ_３Ａ含有量が５〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が５〜１５質量％である請求項１〜４のいずれか一項記載のセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
下記式（１）に基づいて、セメントクリンカーの容重を調整することによりｂ値を制御する工程を含む、セメントクリンカーの製造方法。
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ・・・式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカーの容重、係数Ａは２．０〜７．０、係数Ｂは２〜１３である。〕
前記セメントクリンカーの容重が０．５〜２ｇ／ｃｍ^３である請求項６記載のセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
前記セメントクリンカーの鉱物組成は、Ｃ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜３０質量％、Ｃ_３Ａ含有量が５〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が５〜１５質量％である請求項６または７記載のセメントクリンカーの製造方法。