JP2021155271A - Manufacturing method of cement - Google Patents
Manufacturing method of cement Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021155271A JP2021155271A JP2020057589A JP2020057589A JP2021155271A JP 2021155271 A JP2021155271 A JP 2021155271A JP 2020057589 A JP2020057589 A JP 2020057589A JP 2020057589 A JP2020057589 A JP 2020057589A JP 2021155271 A JP2021155271 A JP 2021155271A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cement
- waste
- cao
- material containing
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 108
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 45
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 40
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 31
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 92
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 46
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 46
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 33
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 11
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 11
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 11
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 8
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 7
- 239000011400 blast furnace cement Substances 0.000 description 7
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 7
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 4
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 4
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- MMCOUVMKNAHQOY-UHFFFAOYSA-N carbonoperoxoic acid Chemical compound OOC(O)=O MMCOUVMKNAHQOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000000404 calcium aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 235000012215 calcium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229940078583 calcium aluminosilicate Drugs 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 235000017168 chlorine Nutrition 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006114 decarboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000007922 dissolution test Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
本発明は、大量の産業副産物や廃棄物を使用しながらCO2排出量を低減することのできるセメント製造方法に関する。 The present invention relates to a cement manufacturing method capable of reducing CO 2 emissions while using a large amount of industrial by-products and wastes.
石炭、石油等の化石燃料を燃焼させることで発生するCO2は、温室効果ガスの一種であり、地球温暖化に大きな影響を与えている。そこで、世界規模でCO2排出量の削減が求められている。セメント工場においては、セメント製造の原料に用いられる石灰石由来のCO2も排出され、これらCO2の排出量削減が求められている。 CO 2 generated by burning fossil fuels such as coal and petroleum is a kind of greenhouse gas and has a great influence on global warming. Therefore, reduction of CO 2 emissions is required on a global scale. In cement factories, CO 2 derived from limestone used as a raw material for cement production is also emitted, and reduction of these CO 2 emissions is required.
一方、 石炭灰や鉄鋼スラグ等の一部は副産物混合材として使用されるが、使用しきれない廃棄物は、大量に埋立処分されている。しかし、最終処分場の新規立地が難しいことから、最終処分場の残余容量は逼迫しつつある。そこで、セメント工場においても種々の廃棄物を受け入れて処理している。また、近年、廃コンクリートや生コンスラッジ等、Caを比較的多く含むCa・Al・Si系廃棄物が多く発生し、そのリサイクル用途の拡大が求められている。Ca・Al・Si系廃棄物を排ガスに接触させ、排ガス中のCO2も吸収させることにより、CO2排出量の削減を図ることが提案されている(例えば、特許文献1〜3)。 On the other hand, some coal ash and steel slag are used as by-product mixture, but a large amount of waste that cannot be used is landfilled. However, the remaining capacity of the final disposal site is becoming tight due to the difficulty of newly locating the final disposal site. Therefore, the cement factory also accepts and treats various types of waste. Further, in recent years, a large amount of Ca / Al / Si-based waste containing a relatively large amount of Ca such as waste concrete and ready-mixed concrete has been generated, and expansion of its recycling use is required. It has been proposed to reduce CO 2 emissions by bringing Ca / Al / Si waste into contact with exhaust gas and absorbing CO 2 in the exhaust gas (for example, Patent Documents 1 to 3).
そこで、例えば、図7に示すように、石灰石、粘土、珪石等の天然原料と、石炭灰や建設発生土等のCaOを5質量%未満含むと共にAl2O3、SiO2を含むリサイクル材(以下「低Ca−R材」という。)を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成したり(比較例1)、石炭灰や高炉スラグ等の副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造することが行われている(参考例)。さらに、高炉スラグと石灰石をセメントクリンカと共に粉砕/混合し、汎用的なセメントである普通ポルトランドセメントや高炉セメントB種と同等の強度発現性を有する混合セメントも見出されている(例えば、特許文献4〜6)。 Therefore, for example, as shown in FIG. 7, a recycled material containing less than 5% by mass of natural raw materials such as limestone, clay, and silica stone, and CaO such as coal ash and construction soil, and containing Al 2 O 3 and SiO 2 ( (Hereinafter referred to as "low Ca-R material") is used as a raw material to fire a cement clinker with a cement calcination device (Comparative Example 1), or by-product mixed materials such as coal ash and blast furnace slag are crushed / mixed together with the cement clinker and mixed. Clay is being manufactured (reference example). Furthermore, mixed cement has been found in which blast furnace slag and limestone are crushed / mixed together with cement clinker and have the same strength development as ordinary Portland cement, which is a general-purpose cement, and blast furnace cement type B (for example, Patent Documents). 4-6).
また、図8に示すように、前記天然原料及び低Ca−R材、並びに、CaOを5質量%以上含むと共にAl2O3、SiO2を含むリサイクル材(以下「高Ca−R材」という。)を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成することが行われている(比較例2)。 Further, as shown in FIG. 8, the natural raw material, the low Ca-R material, and the recycled material containing 5% by mass or more of CaO and also containing Al 2 O 3 and SiO 2 (hereinafter referred to as "high Ca-R material"). ) Is used as a raw material to fire a calcium clinicer with a calcium firing device (Comparative Example 2).
さらに、図9に示すように、前記天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成し、前記高Ca−R材のスラリーにセメント焼成装置からの排ガスをバブリングするなどしてCO2を吸収すると共に、高Ca−R材の炭酸化によってCa物(炭酸カルシウムを含む材料)が得られ(例えば、特許文献7)、アルカリ土類金属が抽出された残渣であるAl2O3、SiO2を含むSi・Al物(アルミノシリケートを含む材料)をクリンカ原料としてセメント焼成装置に供給し、アルカリ土類金属を主成分とするCa物(炭酸カルシウムを含む材料)を外販することが想定される(比較例3)。 Further, as shown in FIG. 9, the cement clinker is fired by the cement firing device using the natural raw material and the low Ca-R material as raw materials, and the exhaust gas from the cement firing device is bubbled on the slurry of the high Ca-R material. Then, while absorbing CO 2 , a Ca substance (material containing calcium carbonate) is obtained by carbonation of a high Ca-R material (for example, Patent Document 7), and Al, which is a residue obtained by extracting an alkaline earth metal. 2 O 3 , Si / Al containing SiO 2 (material containing aluminosilicate) is supplied to the cement firing equipment as a clinker raw material, and Ca (material containing calcium carbonate) containing alkaline earth metal as the main component is sold externally. It is assumed that this will be done (Comparative Example 3).
また、図10に示すように、前記天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成し、前記高Ca−R材の炭酸化・分離によって得られたCa物をクリンカ原料としてセメント焼成装置に供給し、Si・Al物を外販することも提案されている(比較例4)(特許文献8)。 Further, as shown in FIG. 10, a cement clinker is fired with a cement firing device using the natural raw material and a low Ca-R material as raw materials, and the Ca product obtained by carbonation / separation of the high Ca-R material is used as a clinker. It has also been proposed to supply the Si / Al product to a cement firing device as a raw material and sell it to the outside (Comparative Example 4) (Patent Document 8).
しかし、高Ca−R材のセメントクリンカへの原料利用は、高Ca−R材のCa量及び処理量に応じてCO2削減率の限界値が存在する。また、高Ca−R材の利用に伴い、現在受け入れているその他の低Ca−R材の処理可能量が減少する。さらに、近年は強度に寄与する産業副産物である石炭灰や高炉スラグの廃棄量が減少しつつあるという問題もある。 However, when the high Ca-R material is used as a raw material for cement clinker, there is a limit value of the CO 2 reduction rate depending on the Ca amount and the processing amount of the high Ca-R material. In addition, with the use of high Ca-R materials, the amount of other low Ca-R materials currently accepted can be reduced. Furthermore, in recent years, there is also a problem that the amount of waste of coal ash and blast furnace slag, which are industrial by-products that contribute to strength, is decreasing.
そこで、本発明は、前記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、大量の廃棄物(産業副産物を含む)を使用しながらCO2排出量を低減すると共に、処理する廃棄物の種類及び量に応じて柔軟に対応することのできるセメント製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the prior art, and is a waste to be treated while reducing CO 2 emissions while using a large amount of waste (including industrial by-products). It is an object of the present invention to provide a cement manufacturing method that can flexibly respond to the type and amount of the above.
前記目的を達成するため、本発明に係るセメント製造方法は、CaOを5質量%以上含む廃棄物とCO2とを反応させ、得られた炭酸化物の一部又は全部をセメント混合材として使用することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cement manufacturing method according to the present invention reacts CO 2 with a waste containing 5% by mass or more of CaO, and uses a part or all of the obtained carbonic acid oxide as a cement mixture. It is characterized by that.
本発明によれば、CaOを5質量%以上含む廃棄物を活用しつつ、CO2排出量を低減することができる。 According to the present invention, CO 2 emissions can be reduced while utilizing waste containing 5% by mass or more of CaO.
また、本発明に係るセメント製造方法は、CaOを5質量%以上含む廃棄物とCO2とを反応させながら、該廃棄物を炭酸カルシウムを含む材料とアルミノシリケートを含む材料に分離し、少なくともいずれか一方の一部又は全部をセメント混合材として使用することを特徴とする。炭酸カルシウムを含む材料又はアルミノシリケートを含む材料のいずれか一方、あるいは両方の一部を外販してもよい。本発明によれば、廃棄物の種類ごとの量に応じて対応することで、さらにCaOを5質量%以上含む廃棄物の活用を推進し、廃棄物の使用原単位を増加させることができる。 Further, in the cement manufacturing method according to the present invention, while reacting CO 2 with a waste containing 5% by mass or more of CaO, the waste is separated into a material containing calcium carbonate and a material containing aluminosilicate, and at least eventually. It is characterized in that a part or all of one of them is used as a cement mixture. Either one or a part of the material containing calcium carbonate or the material containing aluminosilicate may be sold to the outside. According to the present invention, it is possible to further promote the utilization of waste containing 5% by mass or more of CaO and increase the basic unit of waste by responding to the amount of each type of waste.
また、前記分離した炭酸カルシウムを含む材料をセメント混合材として使用することができ、CO2排出量をさらに低減することができる。 In addition, the separated material containing calcium carbonate can be used as a cement mixture, and CO 2 emissions can be further reduced.
さらに、前記分離したアルミノシリケートを含む材料をセメント混合材として使用することができ、廃棄物の活用をさらに推進することができる。 Further, the material containing the separated aluminosilicate can be used as a cement mixture, and the utilization of waste can be further promoted.
さらに、高炉スラグ又は/及びフライアッシュをセメント混合材として使用することで、より一層CO2を削減することができる。 Furthermore, by using blast furnace slag and / and fly ash as a cement mixture, CO 2 can be further reduced.
前記炭酸カルシウムを含む材料とアルミノシリケートを含む材料のうち、セメント混合材として使用しなかった材料をセメントクリンカ原料として使用することができ、これにより、廃棄物の種類ごとの量に応じて対応することができ、さらに廃棄物の活用が進むと共に、天然資源の使用量削減に繋がる。 Of the above-mentioned materials containing calcium carbonate and materials containing aluminosilicate, a material not used as a cement mixture can be used as a raw material for cement clinker, thereby responding according to the amount of each type of waste. This will lead to further utilization of waste and reduction of the amount of natural resources used.
前記廃棄物とCO2との反応を水を用いて行うことができ、また、前記廃棄物を廃コンクリート微粉又は/及び廃生コンスラッジ、流動床飛灰又は草木系バイオマス灰とすることができる。 The reaction between the waste and CO 2 can be carried out using water, and the waste can be waste concrete fine powder and / and waste consludge, fluidized bed fly ash or vegetation-based biomass ash.
さらに、高炉セメントB種に混合される高炉スラグを前記炭酸化物、炭酸カルシウムを含む材料、及びアルミノシリケートを含む材料のいずれか又は複数で置換することができる。高炉セメント用の高炉スラグが減少したとき、前記炭酸化物や炭酸カルシウムを含む材料、アルミノシリケートを含む材料でそれを置換しても同強度のセメントを製造することができ、かつCO2の削減に繋がる。 Further, the blast furnace slag mixed with the blast furnace cement type B can be replaced with one or more of the above-mentioned carbon oxide, a material containing calcium carbonate, and a material containing aluminosilicate. When the amount of blast furnace slag for blast furnace cement is reduced, cement of the same strength can be produced even if it is replaced with the material containing carbon oxide, calcium carbonate, or aluminosilicate, and CO 2 can be reduced. Connect.
セメントクリンカ原料としてCaOを5質量%未満含む廃棄物の量が少ないときに、前記アルミノシリケートを含む材料をクリンカ原料として利用し、セメントクリンカ原料としてCaOを5質量%未満含む廃棄物の量が多いときに、前記アルミノシリケートを含む材料をセメント混合材として利用するか外販することで、効率よく廃棄物を活用することができると共に、天然資源の使用量削減に繋がる。 When the amount of waste containing less than 5% by mass of CaO as a cement clinker raw material is small, the material containing aluminosilicate is used as a clinker raw material, and the amount of waste containing less than 5% by mass of CaO as a cement clinker raw material is large. Occasionally, by using the material containing aluminosilicate as a cement mixture or selling it outside, it is possible to efficiently utilize waste and reduce the amount of natural resources used.
以上のように、本発明に係るセメント製造方法によれば、大量の廃棄物を使用しながらCO2排出量を低減すると共に、処理する廃棄物の種類及び量に応じて柔軟に対応することができる。 As described above, according to the cement manufacturing method according to the present invention, it is possible to reduce CO 2 emissions while using a large amount of waste, and to flexibly respond to the type and amount of waste to be treated. can.
次に、本発明に係るセメント製造方法について詳細に説明する。 Next, the cement manufacturing method according to the present invention will be described in detail.
本発明に係るセメント製造方法は、CaOを5質量%以上含む廃棄物とCO2とを反応させ、得られた炭酸化物の一部又は全部をセメント混合材として使用することを特徴とする。ここで、CaOを5質量%以上含む廃棄物とは、上述のような高Ca−R材を含み、高炉スラグ、製鋼スラグ、ペーパースラッジ、廃コンクリート微粉、廃生コンスラッジ、都市ごみ灰、流動床式バイオマス飛灰、流動床式石炭飛灰、塩素バイパスダスト等である。 The cement manufacturing method according to the present invention is characterized in that a waste containing 5% by mass or more of CaO is reacted with CO 2 and a part or all of the obtained carbon oxide is used as a cement mixture. Here, the waste containing 5% by mass or more of CaO contains the high Ca-R material as described above, and includes blast furnace slag, steelmaking slag, paper sludge, waste concrete fine powder, waste cons sludge, city waste ash, and fluid bed. Type biomass fly ash, liquid bed type coal fly ash, chlorine bypass dust, etc.
高Ca−R材は、CaOを5%以上含む廃棄物等であり、多くのCO2を吸収するためにCaOを好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上含む。また、CaOのうち炭酸カルシウムによるCaOが半分以下のものであると、炭酸化工程で多くのCO2を吸収するので、CO2低減に寄与するため好ましい。一方、高Ca−R材は、Al2O3・SiO2成分をセメント原料として有効活用するためにCaOが50%以下であることが好ましい。 The high Ca-R material is a waste containing 5% or more of CaO, and preferably contains 10% or more, more preferably 20% or more of CaO in order to absorb a large amount of CO 2. Further, it is preferable that CaO due to calcium carbonate is less than half of CaO because it absorbs a large amount of CO 2 in the carbonation step and contributes to CO 2 reduction. On the other hand, the high Ca-R material preferably has a CaO content of 50% or less in order to effectively utilize the Al 2 O 3 and SiO 2 components as a cement raw material.
廃生コンスラッジは、生コンクリート工場やコンクリート製品工場において、コンクリート製造工程で発生するスラッジを、適当な目開きのふるいを用いてふるい分けすることにより、セメント水和物やセメント未水和物を含む微粉として取り出される。廃生コンスラッジは、セメント水和物やセメント未水和物はCO2ガス中やスラリー中における炭酸化が容易であり、またCaO含有量が30%以上のためCO2の吸収量が多く、CaOを5質量%以上含む廃棄物として好適である。また、廃生コンスラッジは、流動性や凝結の変動要因となるCa(OH)2やセメント未水和物を含むが、これが炭酸化され消失することで、廃生コンスラッジの炭酸化物を混合したセメントは、流動性や凝結の変動が小さくなり、セメントやコンクリートの品質管理が容易となる。さらに、廃生コンスラッジをスラリー中において炭酸化した場合は、硫黄分を吸収するので排ガスを浄化し易いことや、有害物質である水溶性のCr6+を水洗除去することができ好適である。 Waste concrete is a fine powder containing cement hydrate and cement unhydrate by sieving sludge generated in the concrete manufacturing process in a ready-mixed concrete factory or concrete product factory using an appropriate open-opening sieve. Is taken out as. In waste concrete, cement hydrate and cement unhydrate are easily carbonated in CO 2 gas and slurry, and since the CaO content is 30% or more, the amount of CO 2 absorbed is large, and CaO Is suitable as a waste containing 5% by mass or more. In addition, waste concrete contains Ca (OH) 2 and cement unhydrate, which cause fluctuations in fluidity and coagulation, but when these are carbonated and disappear, cement mixed with carbon oxide of waste concrete is mixed. Reduces fluctuations in fluidity and coagulation, and facilitates quality control of cement and concrete. Further, when the waste concrete is carbonated in the slurry, it is preferable because it absorbs sulfur content, so that the exhaust gas can be easily purified, and the water-soluble Cr 6+ , which is a harmful substance, can be removed by washing with water.
廃コンクリート微粉は、コンクリート構造物を解体する際に発生するコンクリート廃棄物を破砕して破砕物から骨材を回収し、その後、セメント水和物やセメント未水和物を含む微粉として取り出して使用する。廃コンクリート微粉のその他の性状は廃生コンスラッジと同じであるため、廃コンクリート微粉は炭酸化が容易であり、また、CaO含有量が15%以上のためCO2の吸収量が多く、CaOを5質量%以上含む廃棄物として好適である。また、廃生コンスラッジと同様に廃コンクリート微粉の炭酸化物を混合したセメントは、流動性や凝結の変動が小さくなり、セメントやコンクリートの品質管理が容易であり、さらに廃生コンスラッジをスラリー中において炭酸化した場合は、硫黄分を吸収するので排ガスを浄化し易いことや、有害物質である水溶性のCr6+を水洗除去することができ好適である。 Waste concrete fine powder is used by crushing concrete waste generated when dismantling a concrete structure, recovering aggregate from the crushed material, and then taking it out as fine powder containing cement hydrate and cement unhydrate. do. Since the other properties of the waste concrete fine powder are the same as those of the waste concrete fine powder, the waste concrete fine powder is easy to carbonate, and since the CaO content is 15% or more, the amount of CO 2 absorbed is large, and the CaO is 5 It is suitable as a waste containing mass% or more. In addition, the cement mixed with the carbon oxide of the waste concrete fine powder like the waste concrete has less fluctuation in fluidity and coagulation, the quality control of the cement and concrete is easy, and the waste concrete is carbonated in the slurry. In the case of concrete , it is suitable because it absorbs sulfur content, so that it is easy to purify the exhaust gas, and water-soluble Cr 6+, which is a harmful substance, can be removed by washing with water.
流動床式飛灰は、草木や畜糞等のバイオマス、あるいは石炭を循環流動床式、及び加圧式流動床式の流動床炉で燃焼させ、発電等を行う際に発生する灰である。炉内で脱硫を行う目的で石灰石が投入されており、CaO含有量が10%以上で、多くは20%程度含まれている。流動床式飛灰は、CaOがガラス中に取り込まれることなく生石灰が生じており、CO2の吸収量が多いためCaOを5質量%以上含む廃棄物として好適である。また、流動床式飛灰は、流動性や凝結の変動要因となる生石灰や吸湿により生じたCa(OH)2を含むが、これが炭酸化され消失することで、流動床式飛灰の炭酸化物を混合したセメントは、流動性や凝結の変動が小さくなり、セメントやコンクリートの品質管理が容易となる。さらに、流動床式飛灰をスラリー中において炭酸化した場合は、硫黄分を吸収するので排ガスを浄化し易いことや、有害物質である水溶性のセレンやCr6+、コンクリートに有害な塩素を水洗除去することができ好適である。 The fluidized bed type flying ash is ash generated when biomass such as plants and livestock manure or coal is burned in a circulating fluidized bed type or a pressurized fluidized bed type fluidized bed furnace to generate power. Limestone is added for the purpose of desulfurization in the furnace, and the CaO content is 10% or more, and most of them are about 20%. The fluidized bed type fly ash is suitable as a waste containing 5% by mass or more of CaO because quicklime is generated without CaO being incorporated into the glass and the amount of CO 2 absorbed is large. In addition, the fluidized bed fly ash contains quicklime and Ca (OH) 2 generated by moisture absorption, which cause fluctuations in fluidity and coagulation. When these are carbonated and disappear, the carbon oxide of the fluidized bed fly ash Cement mixed with the above reduces fluctuations in fluidity and coagulation, and facilitates quality control of cement and concrete. Furthermore, when the liquid bed type fly ash is carbonated in the slurry, it absorbs sulfur so that the exhaust gas can be easily purified, and the harmful substances such as water-soluble selenium and Cr 6+ and chlorine harmful to concrete are washed with water. It can be removed and is suitable.
流動床式飛灰のなかでも草木系バイオマス流動床飛灰は、K2Oの含有率が高く、そのほとんどはガラス中に取り込まれている。バイオマス発電所では、バイオマスと石炭との混焼を行う場合もあるが、石炭との混焼である場合、通常燃料中のバイオマスの比率が70質量%以上であり、K2O含有率は、2〜10質量%となる。 Vegetation based biomass fluidized bed fly ash Among fluidized bed fly ash has a high K 2 O content of, most of which incorporated into the glass. The biomass power plant, there is a case where the mixed combustion of biomass and coal, if a co-combustion with coal, usually the ratio of the biomass in the fuel is not less than 70 mass%, K 2 O content, 2 It becomes 10% by mass.
CaOを5質量%以上含む廃棄物とCO2との反応、すなわちこの廃棄物の炭酸化には、既存の方法を用いることができ、セメント焼成装置の排気ガス中に投入したり、スラリー状の廃棄物に排ガスをバブリングする方法等がある。 For the reaction of CO 2 with waste containing 5% by mass or more of CaO, that is, carbonation of this waste, an existing method can be used, and it can be put into the exhaust gas of a cement firing device or in the form of a slurry. There is a method of bubbling exhaust gas to waste.
セメント混合材として用いる炭酸化物とセメントクリンカとの粉砕/混合は、石膏を加えて行ってもよく、さらに副産物混合材を同時粉砕して混合してもよいし、別途粉砕、混合してもよい。これらの混合材を生コン工場で添加してもよい。別途粉砕の場合は、本発明に係る混合材や副産物混合材の粉砕度を高めることで、より高い強度が得られる。前記粉砕/混合の際に生石灰や消石灰、石灰石、塩素バイパスダストを入れてもよい。 The carbonic acid oxide used as the cement mixture and the cement clinker may be crushed / mixed by adding gypsum, the by-product mixture may be crushed at the same time and mixed, or the by-product mixture may be crushed and mixed separately. .. These mixed materials may be added at the ready-mixed concrete factory. In the case of separate pulverization, higher strength can be obtained by increasing the degree of pulverization of the mixed material and the by-product mixed material according to the present invention. Quick lime, slaked lime, limestone, and chlorine bypass dust may be added during the pulverization / mixing.
前記副産物混合材は、既存の潜在水硬性物質やポゾランであって、高炉スラグやフライアッシュ、シリカフュームが挙げられる。中でも、高炉スラグは、炭酸化物と同時に用いても強度低下が少ないので好ましい。 The by-product mixture is an existing latent hydraulic substance or pozzolan, and examples thereof include blast furnace slag, fly ash, and silica fume. Above all, blast furnace slag is preferable because its strength does not decrease even when it is used at the same time as carbon oxide.
CO2を吸収した炭酸化物をセメント混合材として用いると吸収されたCO2が削減・固定化されるので好ましい。炭酸カルシウムを含む炭酸化物は、混合セメント中の含有率が10質量%以下であれば、製造したコンクリートの強度は変わらない。高炉スラグと共に混合した場合には、含有率が20質量%以下であれば、製造したコンクリートの強度は変わらない。炭酸化物を用いる場合は、後述の酸等の薬剤を用いる方法よりも容易かつ環境負荷が少ない方法であり、高炉スラグセメントB種の高炉スラグの一部、好ましくは高炉スラグの半分以下を置換しても、強度は同等となるため好ましい。 It is preferable to use a carbon oxide that has absorbed CO 2 as a cement mixture because the absorbed CO 2 is reduced and immobilized. As for the carbonic acid containing calcium carbonate, the strength of the produced concrete does not change as long as the content in the mixed cement is 10% by mass or less. When mixed with blast furnace slag, the strength of the produced concrete does not change if the content is 20% by mass or less. When carbon oxide is used, it is a method that is easier and has less environmental load than the method using a chemical such as acid described later, and replaces a part of the blast furnace slag of blast furnace slag cement type B, preferably less than half of the blast furnace slag. However, it is preferable because the strength is the same.
また、本発明に係るセメント製造方法は、前記CaOを5質量%以上含む廃棄物とCO2とを反応させながら、アルカリ土類金属を主成分とするCa物(炭酸カルシウムを含む材料)と、アルカリ土類金属が抽出された残渣であるAl2O3、SiO2を含むSi・Al物(アルミノシリケートを含む材料)に分離し、いずれか一方、あるいは両方の一部をセメント混合材として使用することを特徴とする。 Further, in the cement production method according to the present invention, a Ca product (material containing calcium carbonate) containing an alkaline earth metal as a main component and a Ca product (material containing calcium carbonate) containing an alkaline earth metal as a main component while reacting the waste containing 5% by mass or more of CaO with CO 2. Alkaline earth metal is separated into Si / Al substances (materials containing aluminosilicate) containing Al 2 O 3 and SiO 2, which are the extracted residues, and either one or a part of both is used as a cement mixture. It is characterized by doing.
廃棄物のCO2との反応(炭酸化)と、Ca物とSi・Al物との分離は、CO2を含む気体を、水、廃棄物及び弱塩基と強酸の塩とから得られる水溶液に接触させることなど、従来の方法で行うことができる。CО2を含むガスは二酸化炭素濃度が含まれていればよいが、セメント工場の排気ガスは入手が容易であり、その場で炭酸化物やCa物とSi・Al物を使用できるので好適である。また、流動床炉の排ガスも、その場でCО2を含む排気ガスとCaOを5質量%以上含む廃棄物である流動床式飛灰が得られ、炭酸化物やCa物とSi・Al物を用途に応じて配送できるので好適である。 The reaction (carbonation) of the waste with CO 2 and the separation of the Ca and Si / Al substances turn the gas containing CO 2 into an aqueous solution obtained from water, waste, and a salt of a weak base and a strong acid. It can be done by a conventional method such as contacting. The gas containing CO 2 may contain carbon dioxide concentration, but the exhaust gas of the cement factory is suitable because it is easily available and carbon oxides, Ca substances and Si / Al substances can be used on the spot. .. Further, the exhaust gas of the fluidized bed furnaces, the fly fluidized bed fly ash is a waste containing exhaust gas and CaO containing CО 2 5 wt% or more was obtained with a carbonate or Ca compound and Si · Al compound It is suitable because it can be delivered according to the application.
Si・Al物の主成分であるSiO2やAl2O3を含むゲルは、フライアッシュと同様にポゾラン水硬性を有し、セメントに混合した場合は長期的には混合しない場合と同等強度となり、耐久性が向上する。 Gels containing SiO 2 and Al 2 O 3, which are the main components of Si and Al, have pozzolan hydraulic hardness similar to fly ash, and when mixed with cement, they have the same strength as when not mixed in the long term. , Durability is improved.
Ca物とSi・Al物は、セメントクリンカ原料としての天然原料代替として用いることもでき、これらは化学成分が分離されているので、化学組成の調合が容易となる。従来存在する廃棄物原料に不足する成分をSi・Al物やCa物によって補うこともできる。また、Ca物、Si・Al物を外販してもよい。 The Ca product and the Si / Al product can also be used as substitutes for natural raw materials as cement clinker raw materials, and since the chemical components of these are separated, it is easy to formulate the chemical composition. It is also possible to supplement the components lacking in the conventional waste raw materials with Si / Al products and Ca products. In addition, Ca products and Si / Al products may be sold outside.
セメントクリンカ原料としての低Ca−R材の量が少なく不足するときに、Si・Al物をクリンカ原料として利用し、低Ca−R材の量が多く足りているときに、Si・Al物をセメント混合材として利用するか外販することで、処理する廃棄物の種類及び量に応じて柔軟に対応することができる。 When the amount of low Ca-R material as a cement clinker raw material is small and insufficient, Si / Al material is used as a clinker raw material, and when the amount of low Ca-R material is large and insufficient, Si / Al material is used. By using it as a cement mixture or selling it externally, it is possible to flexibly respond to the type and amount of waste to be treated.
次に、本発明に係るセメント製造方法の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, examples of the cement manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、石灰石、粘土、珪石等の天然原料と、CaOを5質量%未満含むと共にAl2O3、SiO2を含むリサイクル材(低Ca−R材)を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、CaOを5質量%以上含むと共にAl2O3、SiO2を含むリサイクル材(高Ca−R材)をセメント焼成装置からの排ガスを用いて炭酸化・分離し、CO2を吸収すると共に、分離されたアルカリ土類金属が抽出された残渣であるAl2O3、SiO2を含むSi・Al物(アルミノシリケートを含む材料)をクリンカ原料としてセメント焼成装置に供給する。一方、分離されたアルカリ土類金属を主成分とするCa物(炭酸カルシウムを含む材料)を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。これが実施例1である。尚、さらに石炭灰やスラグ等の副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合してもよい(変形例)。 As shown in FIG. 1, a cement firing apparatus using natural raw materials such as limestone, clay, and silica stone, and recycled materials (low Ca-R materials) containing less than 5% by mass of CaO and Al 2 O 3 and SiO 2 as raw materials. Bake the cement clinker in. In addition, a recycled material (high Ca-R material) containing 5% by mass or more of CaO and containing Al 2 O 3 and SiO 2 is carbonized and separated by using the exhaust gas from the cement firing apparatus to absorb CO 2. , Si / Al material (material containing aluminosilicate) containing Al 2 O 3 and SiO 2 which is the residue extracted from the separated alkaline earth metal is supplied to the cement firing apparatus as a clinker raw material. On the other hand, a separated Ca substance (material containing calcium carbonate) containing an alkaline earth metal as a main component is crushed / mixed with a cement clinker as a mixing material to produce a mixed cement. This is Example 1. Further, a by-product mixture such as coal ash and slag may be crushed / mixed together with cement clinker (modification example).
前記天然原料は、主にCaO成分のための石灰石であるが、粘土や珪石のAl2O3・SiO2成分を用いてもよい。また、低Ca−R材は、現在Al2O3・SiO2成分として用いられる石炭灰等であるが、CaO成分を含むスラグ等を用いてもよい。 The natural raw material is mainly limestone for the CaO component, but the Al 2 O 3 · SiO 2 component of clay or silica stone may be used. The low Ca-R material is coal ash or the like currently used as the Al 2 O 3 / SiO 2 component, but slag or the like containing the Ca O component may be used.
次に、本発明の実施例2及びその変形例について図2を参照しながら説明する。 Next, Example 2 of the present invention and a modified example thereof will be described with reference to FIG.
本実施例では、天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、高Ca−R材をセメント焼成装置からの排ガスを用いて炭酸化・分離し、CO2を吸収すると共に、分離されたCa物を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。さらに、Si・Al物を充填材等として外販する(実施例2)。尚、さらに石炭灰やスラグ等の副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合してもよい(変形例)。 In this embodiment, the cement clinker is fired by a cement firing device using a natural raw material and a low Ca-R material as raw materials. In addition, the high Ca-R material is carbonated and separated using the exhaust gas from the cement firing device to absorb CO 2 , and the separated Ca material is crushed / mixed with the cement clinker as a mixed material to form a mixed cement. To manufacture. Further, the Si / Al product is sold outside as a filler or the like (Example 2). Further, a by-product mixture such as coal ash and slag may be crushed / mixed together with cement clinker (modification example).
次に、本発明の実施例3について説明する。 Next, Example 3 of the present invention will be described.
本実施例の図示は省略するが、前記実施例1と実施例2の構成を組み合わせると共に、副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合したのが実施例3である。すなわち、本実施例では、天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、高Ca−R材をセメント焼成装置からの排ガスを用いて炭酸化・分離し、CO2を吸収すると共に、既存の副産物混合材に置換して分離されたCa物を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。さらに、Si・Al物をクリンカ原料としてセメント焼成装置に供給すると共に、充填材等として外販する。また、副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合する。 Although not shown in this example, Example 3 combines the configurations of Example 1 and Example 2 and pulverizes / mixes the by-product mixture together with cement clinker. That is, in this embodiment, the cement clinker is fired by a cement firing device using a natural raw material and a low Ca-R material as raw materials. In addition, the high Ca-R material is carbonized and separated using the exhaust gas from the cement firing device to absorb CO 2 , and the separated Ca material is replaced with the existing by-product mixture material as the cement clinker. Grind / mix with to produce mixed cement. Further, Si / Al products are supplied to cement firing equipment as clinker raw materials and sold externally as fillers and the like. Also, the by-product mixture is crushed / mixed with cement clinker.
次に、本発明の実施例4及び実施例5について図3を参照しながら説明する。 Next, Examples 4 and 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
実施例4では、天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、高Ca−R材をセメント焼成装置からの排ガスを用いて炭酸化・分離し、分離して得られたCa物をクリンカ原料としてセメント焼成装置に供給する。一方、Si・Al物を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。また、前記工程にさらに副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合する工程を含むのが実施例5である。 In Example 4, a cement clinker is fired by a cement firing device using a natural raw material and a low Ca-R material as raw materials. Further, the high Ca-R material is carbonated and separated using the exhaust gas from the cement firing apparatus, and the Ca product obtained by the separation is supplied to the cement firing apparatus as a clinker raw material. On the other hand, a mixed cement is produced by crushing / mixing a Si / Al product together with a cement clinker as a mixed material. Further, in the fifth embodiment, the step further includes a step of pulverizing / mixing the by-product mixture together with the cement clinker.
次に、本発明の実施例6及びその変形例について図4を参照しながら説明する。 Next, Example 6 of the present invention and a modified example thereof will be described with reference to FIG.
本実施例では、天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、高Ca−R材をセメント焼成装置からの排ガスを用いて炭酸化・分離し、分離して得られたSi・Al物を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。さらに、Ca物をフィラー等として外販する(実施例6)。尚、さらに副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合してもよい(変形例)。 In this embodiment, the cement clinker is fired by a cement firing device using a natural raw material and a low Ca-R material as raw materials. Further, the high Ca-R material is carbonated and separated using the exhaust gas from the cement firing apparatus, and the Si / Al product obtained by the separation is crushed / mixed with a cement clinker as a mixed material to produce a mixed cement. .. Further, the Ca product is sold outside as a filler or the like (Example 6). Further, the by-product mixture may be pulverized / mixed together with the cement clinker (modification example).
次に、本発明の実施例7について図5を参照しながら説明する。 Next, Example 7 of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では、天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、高Ca−R材をセメント焼成装置からの排ガスを用いて炭酸化・分離し、既存の副産物混合材に置換して分離して得られたSi・Al物を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。さらに、Ca物をクリンカ原料としてセメント焼成装置に供給すると共に、フィラー等として外販する。 In this embodiment, the cement clinker is fired by a cement firing device using a natural raw material and a low Ca-R material as raw materials. Further, the high Ca-R material is carbonized and separated using the exhaust gas from the cement firing device, replaced with an existing by-product mixed material, and the Si / Al product obtained by separation is used as a mixed material and crushed together with cement clinker. / Mix to produce mixed cement. Further, the Ca product is supplied to the cement firing apparatus as a clinker raw material and sold externally as a filler or the like.
次に、本発明の実施例8〜10について図6を参照しながら説明する。 Next, Examples 8 to 10 of the present invention will be described with reference to FIG.
実施例8では、天然原料と低Ca−R材を原料としてセメント焼成装置でセメントクリンカを焼成する。また、高Ca−R材のスラリーにセメント焼成装置からの排ガスをバブリングするなどしてCO2を吸収すると共に、高Ca−R材の炭酸化によって得られた炭酸化物を混合材としてセメントクリンカと共に粉砕/混合し、混合セメントを製造する。さらに、副産物混合材をセメントクリンカと共に粉砕/混合したのが実施例9である。また、炭酸化物を高炉セメントB種の高炉スラグに置換したのが実施例10である。 In Example 8, a cement clinker is fired by a cement firing apparatus using a natural raw material and a low Ca-R material as raw materials. In addition, CO 2 is absorbed by bubbling the exhaust gas from the cement firing device to the slurry of the high Ca-R material, and the carbon oxide obtained by carbonation of the high Ca-R material is used as a mixed material together with the cement clinker. Crush / mix to produce mixed cement. Further, in Example 9, the by-product mixture was pulverized / mixed together with the cement clinker. Further, in Example 10, the coal oxide was replaced with the blast furnace slag of the blast furnace cement type B.
さらに実施例10について、草木系バイオマス流動床飛灰を高Ca−R材として用いた場合の具体的事例を説明する。 Further, with respect to Example 10, a specific example in the case where vegetation-based biomass fluidized bed fly ash is used as a high Ca-R material will be described.
[試験例1]
木質を燃料にして循環流動床炉による発電を実施しているバイオマス発電施設Aから飛灰を入手し、これをスラリー化して水洗した場合(参考例)と、スラリーにCO2ガスを投入して炭酸化物(試験例)を製造した。具体的には、バイオマス灰100gと水道水400gをビーカーに投入し、スラリーにして、攪拌機にて400rpmで30分間攪拌した。この際に、CO2ガスでバブリングを行ったもの(試験例)と行わないもの(参考例)を準備した。バブリングを行ったものの攪拌後のpHは9であり、行わなかったものは12であった。攪拌を停止後、ブフナーロートを使用して濾別し、得られた濾紙上のケーキには、さらに水道水400gを投入してスラリーを洗浄後、回収した。回収したケーキを自然乾燥後、重量を測定し、各種分析を行った。
[Test Example 1]
When fly ash is obtained from biomass power generation facility A, which uses wood as fuel to generate electricity using a circulating fluidized bed furnace, and this is slurried and washed with water (reference example), CO 2 gas is added to the slurry. A carbon oxide (test example) was produced. Specifically, 100 g of biomass ash and 400 g of tap water were put into a beaker to make a slurry, which was stirred with a stirrer at 400 rpm for 30 minutes. At this time, one with bubbling with CO 2 gas (test example) and one without bubbling (reference example) were prepared. The pH after stirring was 9 with bubbling, and 12 without bubbling. After stopping the stirring, the cake was filtered using a Buchner funnel, and 400 g of tap water was further added to the obtained cake on the filter paper to wash the slurry and then recovered. After the collected cake was naturally dried, the weight was measured and various analyzes were performed.
表1に処理前と処理後の飛灰の化学組成を示す。化学組成は、上記蛍光X線分析装置を用いて、FP法(ファンダメンタルパラメーター法)により測定した。この灰は流動床飛灰であるのでCaO含有量が高い。また、原灰よりも試験例のCO2含有量が高く、炭酸化処理によってCO2が吸収されていることが判る。 Table 1 shows the chemical composition of fly ash before and after the treatment. The chemical composition was measured by the FP method (fundamental parameter method) using the above fluorescent X-ray analyzer. Since this ash is a fluidized bed fly ash, it has a high CaO content. In addition, the CO 2 content of the test example is higher than that of the raw ash, and it can be seen that CO 2 is absorbed by the carbonation treatment.
また、飛灰中のカルシウム成分の存在形態をXRD法(X線回折法)により分析した。その結果、原灰ではカルシウム成分の形態として、CaO(生石灰)、Ca(OH)2(消石灰)、CaCO3(石灰石)、CaSO4(石膏)の各Ca化合物の存在が確認された。これに対して、水洗した参考例では、CaO(生石灰)の存在は消失するが、Ca(OH)2が微量存在した。CO2ガスを吹込んだ試験例では、CaOとCa(OH)2のいずれも消失していた。そこで、流動床飛灰を炭酸化すると、流動性や凝結の変動要因となるCa(OH)2が消失してCaCO3になり、これを混合したセメントは流動性や凝結の異常や変動が小さくなり、セメントやコンクリートの品質管理が容易となることが判る。 Moreover, the existence form of the calcium component in fly ash was analyzed by the XRD method (X-ray diffraction method). As a result, it was confirmed that each Ca compound of CaO (quick lime), Ca (OH) 2 (slaked lime), CaCO 3 (limestone), and CaSO 4 (plaster) was present as the form of calcium component in the raw ash. On the other hand, in the reference example washed with water, the presence of CaO (quick lime) disappeared, but a trace amount of Ca (OH) 2 was present. In the test example in which CO 2 gas was blown, both CaO and Ca (OH) 2 disappeared. Therefore, when the liquid bed fly ash is carbonated, Ca (OH) 2 which is a factor of fluctuation in fluidity and coagulation disappears and becomes CaCO 3 , and the cement mixed with this has small abnormality and fluctuation in fluidity and coagulation. It can be seen that quality control of cement and concrete becomes easier.
表2には、草木系バイオマス流動床飛灰の定量湿式分析による化学組成及びJIS K 0058-1「スラグ類の化学物質試験方法-第1部:溶出試験方法 5.利用有姿による試験」による溶出量を示す。草木系バイオマス流動床飛灰のK2O含有量は高く、水洗や炭酸化によっても除去されないことが判る。セメントと混合した焼却灰のガラスは、ポゾラン反応により硬化体の強度発現に寄与するが、K2Oのほとんどがガラス中に取り込まれている草木系バイオマス流動床飛灰は、ガラスの反応性がより高いのでK2Oを含まない飛灰よりも強度発現性が高い。そこで、ガラスを含む草木系バイオマス流動床飛灰の炭酸化物は、石灰石微粉末や微粉炭燃焼式の石炭灰より強度発現に寄与するものである。また、ガラスが反応し、アルカリ成分であるカリウムが放出されると、アルカリ促進反応によりスラグの反応もより進行するので強度発現性が高くなる。 Table 2 shows the chemical composition of vegetation-based biomass fluid bed flying ash by quantitative wet analysis and JIS K 0058-1 "Test method for chemical substances of slag-Part 1: Dissolution test method 5. Test by actual use". Indicates the amount of elution. Content of K 2 O of vegetation biomass fluidized bed fly ash is high, and it can be seen that not removed by water washing or carbonation. Glass ash mixed with cement, contributes to strength development of the cured body by pozzolanic reaction, mostly vegetation based biomass fluidized bed fly ash is incorporated into the glass of K 2 O is, the reactivity of the glass since higher high strength development than fly ash without the K 2 O. Therefore, the coal oxide of the vegetation-based biomass fluidized bed fly ash containing glass contributes to the development of strength more than the limestone fine powder and the pulverized coal combustion type coal ash. In addition, when the glass reacts and potassium, which is an alkaline component, is released, the slag reaction proceeds further due to the alkali-promoting reaction, so that the strength development becomes high.
従って、少なくとも炭酸カルシウムと高炉スラグをセメントに混合した場合の既往の知見に基づき、炭酸カルシウムに代えて草木系バイオマス流動床飛灰の炭酸化物と高炉スラグを混合したセメントを製造すれば、現在の高炉セメントと同等以上の強度発現を有するセメントを製造することができる。具体的には、高炉スラグの産出量が減少してきたときに、高炉スラグの添加量が40%程度であるJIS R 5211に規定される高炉セメントB種に含まれる高炉スラグの半分以下を必要に応じて草木系バイオマス流動床飛灰の炭酸化物に置換すれば、流動性と強度が高炉セメントB種と同等以上のセメントが得られる。配合としては、セメントクリンカと炭酸化物を100質量部として高炉スラグと草木系バイオマス流動床飛灰の炭酸化物の合計が30〜60質量部であり、草木系バイオマス流動床飛灰の炭酸化物が5〜25質量%である混合セメントとなる。 Therefore, at least based on the previous knowledge when calcium carbonate and blast furnace slag are mixed with cement, if cement is produced by mixing carbon oxide of vegetation-based biomass fluidized bed flying ash and blast furnace slag instead of calcium carbonate, the current state of affairs It is possible to produce cement having a strength equal to or higher than that of blast furnace cement. Specifically, when the amount of blast furnace slag produced decreases, less than half of the blast furnace slag contained in the blast furnace cement type B specified in JIS R 5211, which is about 40% of the amount of blast furnace slag added, is required. If the slag-based biomass fluidized bed flying ash is replaced with charcoal oxide accordingly, cement having fluidity and strength equal to or higher than that of blast furnace cement type B can be obtained. As for the composition, the total amount of carbon oxides of blast furnace slag and vegetation-based biomass fluidized bed fly ash is 30 to 60 parts by mass, with cement clinker and carbon oxide as 100 parts by mass, and the amount of vegetation-based biomass fluidized bed fly ash is 5 parts by mass. It becomes a mixed cement of ~ 25% by mass.
さらに、草木系バイオマス流動床飛灰には通常の石炭灰よりセメント忌避成分である塩素が多く含まれるが、スラリーによる炭酸化と脱水を行うことで高率で除去されたことが判る。また、有害であるセレンやクロムの溶出成分もスラリーによる炭酸化により半分以上取り除かれており、混合材としてより安全性が高まり、使用し易いものになることが判る。 Furthermore, it can be seen that the vegetation-based biomass fluidized bed fly ash contains more chlorine, which is a cement repellent component, than ordinary coal ash, but it was removed at a high rate by carbonation and dehydration with a slurry. In addition, it can be seen that more than half of the harmful elution components of selenium and chromium have been removed by carbonation with the slurry, which makes the mixture safer and easier to use.
前記実施例1〜10並びに背景技術の欄に記載した比較例1〜4及び参考例のシミュレーション結果を表3に示す。このシミュレーションでは、高Ca−R材のCaO含有率を20質量%に設定した。CO2削減率は、原料、燃料及び炭酸化処理によるCO2吸収量の合計である。リサイクル材使用可能総量は、低Ca−R材、高Ca−R材及び副産物混合材の総量である。 Table 3 shows the simulation results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 and Reference Examples described in the column of background technology. In this simulation, the CaO content of the high Ca-R material was set to 20% by mass. The CO 2 reduction rate is the total amount of CO 2 absorbed by raw materials, fuel, and carbonation treatment. The total amount of recycled material that can be used is the total amount of low Ca-R material, high Ca-R material and by-product mixture.
ポルトランドセメントのCaO量は63%とし、残りの37%はSiO2、Al2O3を主に含むとした。ポルトランドセメント製造時の石灰石起源のCO2排出量は、上述したCaO量から505kg/tと算定した。熱エネルギー起源のCO2排出量に関しては、一般社団法人セメント協会の発行するセメントのLCIデータの概要(2019年2月19日)に基づき、348kg/tとした。また、熱エネルギー起源のCO2排出量のうち、石灰石の脱炭酸反応に用いられるCO2排出量が50%を占めると仮定した。炭酸化によるCO2吸収量は、高Ca−R材のCaが全てCaCO3となったと仮定し、CaO含有量に対して80質量%吸収するものとした。 The amount of CaO in Portland cement was 63%, and the remaining 37% mainly contained SiO 2 and Al 2 O 3. The CO 2 emission from limestone during the production of Portland cement was calculated to be 505 kg / t from the CaO amount described above. The CO 2 emissions from thermal energy were set at 348 kg / t based on the outline of LCI data for cement issued by the Cement Association (February 19, 2019). Moreover, it was assumed that the CO 2 emissions used for the decarboxylation reaction of limestone account for 50% of the CO 2 emissions originating from thermal energy. The amount of CO 2 absorbed by carbonation was assumed to be 80% by mass with respect to the CaO content, assuming that all Ca of the high Ca-R material became CaCO 3.
また、前記実施例及び比較例のCO2削減率及びリサイクル材使用可能総量を図11に示す。図11より、CO2削減率及びリサイクル材使用可能総量の双方において、略々すべての実施例が比較例を上回り、実施例3、5、7が参考例を上回っている。 Further, FIG. 11 shows the CO 2 reduction rate and the total amount of recycled material that can be used in the above-mentioned Examples and Comparative Examples. From FIG. 11, in terms of both the CO 2 reduction rate and the total amount of recycled material that can be used, almost all the examples exceed the comparative examples, and the examples 3, 5 and 7 exceed the reference examples.
尚、前記シミュレーションで高Ca−R材のCaO含有率を20質量%に設定したが、上述のように、CaO含有率が5質量%以上のものを高Ca−R材として取り扱うことができる。一例として、実施例4において、高Ca−R材のCaO含有率が10%の場合、CO2削減率は30%であり、リサイクル材使用可能総量は570kg/tである。また、実施例4において、高Ca−R材のCaO含有率が30%の場合、CO2削減率は29%であり、リサイクル材使用可能総量は592kg/tである。従って、高Ca−R材のCaO含有率が異なる場合においても、各々の処理物の発生量は変化するが、製造方法を適宜選択することにより、CO2削減率とリサイクル材使用可能総量はほとんど変動しない。
Although the CaO content of the high Ca-R material was set to 20% by mass in the simulation, as described above, a material having a CaO content of 5% by mass or more can be treated as a high Ca-R material. As an example, in Example 4, when the CaO content of the high Ca-R material is 10%, the CO 2 reduction rate is 30%, and the total usable amount of the recycled material is 570 kg / t. Further, in Example 4, when the CaO content of the high Ca-R material is 30%, the CO 2 reduction rate is 29%, and the total usable amount of the recycled material is 592 kg / t. Therefore, even if the CaO content of the high Ca-R material is different, the amount of each processed product generated will change, but by appropriately selecting the manufacturing method, the CO 2 reduction rate and the total amount of recycled material that can be used will be almost the same. Does not fluctuate.
Claims (12)
When the amount of waste containing less than 5% by mass of CaO as a raw material for cement clinker is small, the material containing aluminosilicate is used as a raw material for clinker, and the amount of waste containing less than 5% by mass of CaO as a raw material for cement clinker is large. The cement manufacturing method according to any one of claims 2 to 11, wherein the material containing the aluminosilicate is sometimes used as a cement mixture or sold to the outside.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020057589A JP7383545B2 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Cement manufacturing method |
JP2023189055A JP2023181518A (en) | 2020-03-27 | 2023-11-06 | Cement manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020057589A JP7383545B2 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Cement manufacturing method |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023189055A Division JP2023181518A (en) | 2020-03-27 | 2023-11-06 | Cement manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021155271A true JP2021155271A (en) | 2021-10-07 |
JP7383545B2 JP7383545B2 (en) | 2023-11-20 |
Family
ID=77917060
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020057589A Active JP7383545B2 (en) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | Cement manufacturing method |
JP2023189055A Pending JP2023181518A (en) | 2020-03-27 | 2023-11-06 | Cement manufacturing method |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023189055A Pending JP2023181518A (en) | 2020-03-27 | 2023-11-06 | Cement manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7383545B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102468337B1 (en) * | 2022-08-19 | 2022-11-17 | 한국세라믹기술원 | An air rigidizable binder that reacts and hardens with carbon dioxide using inorganic recycling industrial by-products and a method for manufacturing low-carbon concrete secondary products using the same |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05238790A (en) * | 1992-02-29 | 1993-09-17 | Sumitomo Cement Co Ltd | Cement extender and production thereof |
JPH08268737A (en) * | 1995-03-28 | 1996-10-15 | Chichibu Onoda Cement Corp | Treatment of incineration ash |
JPH0959050A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-04 | Chichibu Onoda Cement Corp | Production of mixing material for cement |
JP2004261658A (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Method for absorbing/fixing carbon dioxide in combustion exhaust gas |
JP2005262205A (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Mitsubishi Materials Corp | Dust treatment method |
JP2014051433A (en) * | 2013-12-17 | 2014-03-20 | Taiheiyo Cement Corp | Hydraulic composition |
JP2014117636A (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method for using cement-containing waste material |
JP2019123653A (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 太平洋プレコン工業株式会社 | concrete |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4350765B2 (en) | 2007-03-26 | 2009-10-21 | 住友大阪セメント株式会社 | Carbon dioxide recovery method and recovery device for cement firing equipment |
JP2010001196A (en) | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Ube Ind Ltd | Cement composition |
-
2020
- 2020-03-27 JP JP2020057589A patent/JP7383545B2/en active Active
-
2023
- 2023-11-06 JP JP2023189055A patent/JP2023181518A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05238790A (en) * | 1992-02-29 | 1993-09-17 | Sumitomo Cement Co Ltd | Cement extender and production thereof |
JPH08268737A (en) * | 1995-03-28 | 1996-10-15 | Chichibu Onoda Cement Corp | Treatment of incineration ash |
JPH0959050A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-04 | Chichibu Onoda Cement Corp | Production of mixing material for cement |
JP2004261658A (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Method for absorbing/fixing carbon dioxide in combustion exhaust gas |
US20040228788A1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-11-18 | Teruo Nagai | Carbon dioxide absorption and fixation method for flue gas |
JP2005262205A (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Mitsubishi Materials Corp | Dust treatment method |
JP2014117636A (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method for using cement-containing waste material |
JP2014051433A (en) * | 2013-12-17 | 2014-03-20 | Taiheiyo Cement Corp | Hydraulic composition |
JP2019123653A (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 太平洋プレコン工業株式会社 | concrete |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102468337B1 (en) * | 2022-08-19 | 2022-11-17 | 한국세라믹기술원 | An air rigidizable binder that reacts and hardens with carbon dioxide using inorganic recycling industrial by-products and a method for manufacturing low-carbon concrete secondary products using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7383545B2 (en) | 2023-11-20 |
JP2023181518A (en) | 2023-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018382566B2 (en) | Method for simultaneous exhaust gas cleaning and manufacturing of supplementary cementitious material | |
KR20180017837A (en) | Composition agent | |
CN101220312A (en) | Coal powder injection catalytic combustion burning-rate accelerator of blast furnace | |
JP7406994B2 (en) | Method for manufacturing cement composition | |
KR20140092699A (en) | Sludge solidified agent and menufacturing method of artificial soil usign the same | |
JP7052154B2 (en) | Biomass ash reforming method, biomass ash cement raw material system, and reformed biomass ash | |
JP2023181518A (en) | Cement manufacturing method | |
JP2008143740A (en) | Coal ash granule | |
KR101973093B1 (en) | Binder composition for replacement of cement using circulation resources | |
JP6769459B2 (en) | Cement composition manufacturing method and cement composition manufacturing system | |
JP6763419B2 (en) | Cement composition manufacturing method and cement composition manufacturing system | |
JP2022044571A (en) | Manufacturing method of cement, cement manufacturing system, manufacturing method of cement hardened material | |
JP6958682B2 (en) | Cement composition manufacturing method and cement composition manufacturing system | |
JP6693542B2 (en) | Cement composition manufacturing method and cement composition manufacturing system | |
JP2022044570A (en) | Cement production method, cement production system, and cement hardened material production method | |
CN102504908B (en) | Mineralizing sulfur-fixing agent and preparation method thereof | |
KR101236862B1 (en) | Soil Conditioner manufacturing method utilizing sewage sludge | |
KR101917820B1 (en) | Binder composition | |
KR102649805B1 (en) | Active Blast Furnace Slag Fine Powder Containing Slag Stimulanting Materials | |
JP6927377B2 (en) | Cement composition manufacturing method and cement composition manufacturing system | |
JP6977801B2 (en) | Sulfur-containing compound and its production method, cement composition and its production method, and sulfur-containing compound production equipment | |
KR101899805B1 (en) | Admixture stabilized industrial by-products containing large amounts of free-CaO | |
Sigvardsen | Utilisation of Wood Ash in Cement-Based Materials | |
EP4108316A1 (en) | Method for performing desulfurization and decarbonization of a flue gas | |
JPH0650505A (en) | Desulfurizing agent used both for fuel and manufacture thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220804 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230529 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231108 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7383545 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |