JP4157662B2

JP4157662B2 - Cement clinker and cement composition

Info

Publication number: JP4157662B2
Application number: JP36039899A
Authority: JP
Inventors: 尚志小澤; 牧彦市川; 健一本間; 哲廣瀬; 浩司鎌田; 和則山田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP2000344555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭灰を原料として利用したセメントクリンカとそのセメントクリンカを用いたセメント組成物に関し、特に、化学組成が大きく異なる石炭灰を原料として用いても、操業が安定し、かつ品質設計を容易とするセメントクリンカと、そのセメントクリンカを用いたセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、未利用資源の開発、産業廃棄物の利用等の問題の解決を図るために、火力発電所、各種工場の燃焼炉等において石炭の燃焼の際に排出される石炭灰を有効利用することが望まれている。
セメントクリンカ用として利用されている石炭灰は、クリンカ1ton当たり50〜70kg程度である。この量を増加しようとすると、石炭灰の化学組成の影響を受け、セメントクリンカの化学組成が変化する。
【０００３】
例えば、石炭灰を有効利用する方法として、特殊セメントの製造に石炭灰を利用する方法が、特公平1-49657号公報に開示されている。
該特公平1-49657号公報は、石炭灰をセメントクリンカ用の原料として利用するものであり、具体的には、
石炭燃焼時に精製した石炭灰100重量部と石灰石200〜400重量部との粉砕混合物を焼成することによって15〜25％の3CaO・Al₂O₃を含有するクリンカを形成し、次いで、このクリンカにSO₃量が3〜21％となるように石膏を混合して粉砕するか、互いに分離粉砕した後混合して、使用時にカルシウムサルホアルミネート水和物である針状結晶のエトリンガイトが多量に形成されるセメントを得る特殊セメントの製造法である。
そして、クリンカを形成する際の目標鉱物としては3CaO・SiO₂（C₃S）量を規定するのが良く、その量を50〜60％程度にするのが望ましい、としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公平1-49657号公報では、セメントクリンカ1ton製造するのに、石炭灰を300〜400kg使用するものである（特公平1-49657号公報第１表参照）。
しかしながら、石炭灰は、その使用した石炭の炭種や燃焼温度等の条件により、化学組成が大きく異なることが知られている。例えば、現在主に使用されている海外炭では、石炭灰の化学組成が、SiO₂が44.6〜74.0％、Al₂O₃が16.4〜38.3％、CaOが0.1〜14.3％、Fe₂O₃が0.6〜22.7％の範囲であることが報告されている（日本フライアッシュ協会発行「石炭灰」平成10年）。
このような石炭灰を用いてセメントクリンカを製造する場合、上記特公平1-49657号公報のように単にC₃S量を規定しても、他の鉱物（2CaO・SiO₂、3CaO・Al₂O₃、4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃）の生成量は、石炭灰の化学組成の影響を受け異なるものであり、一定の品質のセメントクリンカ及びセメント組成物を得ることは不可能であった。
【０００５】
また、セメントクリンカの化学組成が変化すると、焼成時の操業条件（例えば、ＮＳＰキルンの燃料使用量、生産量、プレヒーター出口温度等）を変えることが必要となり、実用的な方法とは言い難かった。
【０００６】
また一般に、水硬性結合材としてセメントを使用する水硬性配合物（ペースト、モルタル又はコンクリート）を製造する際には、単位水量の低減、あるいは軟度を増大させるために減水剤が配合されているが、これら減水剤は、セメント中の各鉱物の割合等により、適正な添加量が変化するものである。それゆえ、一定の品質の水硬性配合物（ペースト、モルタル又はコンクリート）を得るためにも、セメントクリンカの品質を安定化させることが必要となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み石炭灰を原料として利用したセメントクリンカとそのセメントクリンカを用いたセメント組成物に関し鋭意研究した結果、
石炭灰を原料としたセメントクリンカの水硬率、ケイ酸率及び鉄率を特定の範囲とすること、そして総SO₃量を特定の範囲とするように該セメントクリンカに石膏を混合して粉砕するか／又は分離粉砕した後混合する、さらには高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を混合することによって上記課題が解決することを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、石炭灰を原料として使用し、水硬率（H.M.）が1.8〜2.3、ケイ酸率（S.M.）が1.3〜2.3、鉄率（I.M.）が1.8〜2.8であることを特徴とするセメントクリンカ（請求項１）である。
そして、クリンカ1ton当たり、石炭灰を100kg以上原料として使用するのが好ましい（請求項２）。
また、本発明は、前記セメントクリンカに、総SO₃量が2.0〜10.0％となるように石膏を混合して粉砕するか／又は互いに分離粉砕した後混合したことを特徴とするセメント組成物（請求項３）である。
そしてさらに、前記セメント組成物と、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末、および必要に応じて石膏を混合したセメント組成物（請求項４）である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のセメントクリンカは、石炭灰を原料として使用し、水硬率（H.M.）、ケイ酸率（S.M.）および鉄率（I.M.）が一定範囲のものである。
一般に、セメントクリンカの製造においては、原料の水硬率（H.M.）、ケイ酸率（S.M.）および鉄率（I.M.）で管理されている。それゆえに、セメントクリンカの品質を管理し、操業条件を安定させるには、前記各係数（H.M.、S.M.、I.M.）を一定範囲とすることが不可欠である。
クリンカの各係数（H.M.、S.M.、I.M.）を一定範囲とすることによって、化学組成が大きく異なる石炭灰を原料として使用した場合でも、セメントクリンカの品質を安定化させること、また操業条件も安定化させることが可能となる。そして、セメントクリンカの品質が安定しているため、該セメントクリンカを用いたセメント組成物も安定した品質のものが得られる。
【００１０】
セメントクリンカの各係数は、石炭灰の有効利用の推進、セメントクリンカ及びセメント組成物の生産性（焼成温度、焼成のし易さ、粉砕性等）、セメント組成物の品質（減水剤添加量、発熱量、凝結、強度発現性等）を考慮して、水硬率（H.M.）を1.8〜2.3、ケイ酸率（S.M.）を1.3〜2.3、鉄率（I.M.）を1.8〜2.8とするのが好ましい。なお、セメントクリンカの各係数は、後述するセメントクリンカ用原料を前記範囲となるように混合することで調整することができる。
水硬率（H.M.）が小さくなると、セメントクリンカ中の間隙相（3CaO・Al₂O₃、4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃）の含有量が多くなり、該セメントクリンカを用いたセメント組成物では、減水剤の使用量が増加する傾向にある。また、間隙相の生成量が多くなりすぎると、キルン内の液相が増加し、安定したクリンカの焼成が困難となる。一方、水硬率（H.M.）が大きくなると、初期の発熱量が増加する傾向にある。そのため、水硬率（H.M.）は1.8〜2.3が好ましい。
ケイ酸率（S.M.）が小さくなると、セメントクリンカ中の間隙相（3CaO・Al₂O₃、4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃）の含有量が多くなり、該セメントクリンカを用いたセメント組成物では、減水剤の使用量が増加する傾向にある。また、間隙相の生成量が多くなりすぎると、キルン内の液相が増加し、安定したクリンカの焼成が困難となる。一方、ケイ酸率（S.M.）が大きくなると、石炭灰をクリンカ用の原料として大量に使用することが困難となり、石炭灰の有効利用を推進するという本願発明の目的を達成することが困難となる。そのため、ケイ酸率（S.M.）は1.3〜2.3が好ましい。
鉄率（I.M.）が大きくなると、セメントクリンカ中の3CaO・Al₂O₃の含有量が多くなり、該セメントクリンカを用いたセメント組成物では、減水剤の使用量が増加する。また、初期の発熱量が増加する。一方、鉄率（I.M.）が小さくなると、セメントクリンカの粉砕性が低下し、セメント組成物の生産性が悪くなる。そのため、鉄率（I.M.）は1.8〜2.8が好ましい。
【００１１】
セメントクリンカ用原料の石炭灰としては、火力発電所、各種工場等において石炭を燃焼した際に発生する石炭灰、例えば、フライアッシュ、シンダーアッシュ、ボトムアッシュ、クリンカアッシュ等を使用することができる。
本発明においては、セメントクリンカの化学組成を前記範囲に調整するのに前記石炭灰以外に、CaO原料、SiO₂原料及びFe₂O₃原料を使用する必要がある。
ここで、CaO原料としては、石灰石、生石灰、消石灰等を使用することができる。
また、SiO₂原料としては、珪石、粘土等を使用することができる。さらに、Fe₂O₃原料としては、鉄滓、鉄ケーキ等を使用することができる。
【００１２】
本発明のセメントクリンカは、上記各原料を所定のH.M.、S.M.、I.M.となるように混合し、焼成することによって得られるものである。
各原料を混合する方法は、特に限定するものではなく、慣用の装置等で行えばよい。
また、セメントクリンカの焼成も、慣用の装置（ポルトランドセメントクリンカの焼成に用いられているＮＳＰキルン、ＳＰキルン等）で行えばよい。
【００１３】
本発明においては、石炭灰の有効利用を推進するという観点から、上記セメントクリンカ1ton当たり、石炭灰を100kg以上原料として使用するのが好ましく、より好ましくは150〜350kgである。なお、石炭灰の使用量が350kgを超えると、セメントクリンカの水硬率（H.M.）、ケイ酸率（S.M.）及び鉄率（I.M.）を所定の範囲に調整することが困難となる。
【００１４】
次に、本発明のセメント組成物について説明する。
本発明のセメント組成物は、上記セメントクリンカに総SO₃量が2.0〜10.0％となるように石膏を混合して粉砕するか／又は互いに分離粉砕した後混合したものである。
セメント組成物の生産性の点からは、セメントクリンカに石膏を混合して粉砕するのが好ましい。
総SO₃量が2.0％未満では、急結等の異常凝結が生じることがあり好ましくない。一方、総SO₃量が10.0％を超えると、凝結が遅延するので好ましくない。
石膏としては２水、半水、無水石膏およびこれらの混合物が挙げられる。
粉砕に用いる装置は、特に限定されず、従来よりポルトランドセメントクリンカの粉砕に用いられているボールミル等を用いることができる。
セメント組成物のブレーン比表面積は3000〜4500cm²/gであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のセメント組成物は、前記セメント組成物と、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末、および必要に応じて石膏を混合したものである。
この場合、混合する無機粉末は、目的とするセメントの性能や、無機粉末の種類により、その細かさや混合割合が異なる。例えば、高炉スラグ粉末であれば、ブレーン比表面積2500〜10000cm²/g、好ましくは3500〜8000cm²/gのものを、80％以下内割りで混合することが好ましい。また、石灰石粉末であれば、ブレーン比表面積2500〜20000cm²/g、好ましくは3000〜10000cm²/gのものを、50％以下内割りで混合することが好ましい。
また、前記無機粉末を含むセメント組成物においても、総SO₃量は2.0〜10.0％であることが好ましいことから、無機粉末と混合することにより総SO₃量が2.0％未満となる場合は、石膏も添加する必要がある。石膏としては、２水、半水、無水石膏およびこれらの混合物が挙げられ、ブレーン比表面積3000〜4500cm²/gのものを使用するのが好ましい。
なお、無機粉末（必要に応じて石膏も）を混合する方法は、特に限定するものではない。
【００１６】
本発明のセメント組成物は、ペースト、モルタル又はコンクリートの状態で使用される。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤（高性能減水剤・高性能ＡＥ減水剤も含む）が使用できる。
モルタル又はコンクリートの状態で使用する場合は、通常モルタル、コンクリートの製造に使用されている細・粗骨材、すなわち、川砂、山砂、海砂、砕砂等や、川砂利、山砂利、海砂利、砕石等を使用することができる。
また、必要に応じて、支障のない範囲内で、空気連行剤、消泡剤等を添加することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．セメントクリンカ用原料
セメントクリンカ用原料として、表１に示す化学成分を有する石炭灰（２種）、石灰石、珪石、鉄ケーキを使用した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
これらの原料を用いて表２に示す水硬率（H.M.）、ケイ酸率（S.M.）及び鉄率（I.M.）となるように慣用の方法で配合し混合し、ＮＳＰキルンを用いて1400℃で焼成し、セメントクリンカを調製した。
【００２０】
【表２】

【００２１】
各セメントクリンカに総SO₃量が3.7％となるように石膏を添加し、混合粉砕してブレーン比表面積約3300cm²/gのセメント組成物を製造した。
また、セラメント（第一セメント（株）製、高炉スラグ粉末）を内割りで50％添加し、さらに総SO₃量が3.5％となるように無水石膏を添加したセメント組成物も製造した。
【００２２】
前記各セメント組成物を用いて、以下の１）〜２）の特性を測定した。
１）流動性
水／セメント＝0.33、細骨材／セメント＝3.0、高性能ＡＥ減水剤／セメント＝0.012の配合で、モルタルを混練し、混練直後のモルタルフローを「JIS R 5201（ポルトランドセメントの物理試験方法）」に準じて測定した。
なお、混練方法は、「JIS R 5201（ポルトランドセメントの物理試験方法）」に準じた（高性能ＡＥ減水剤は水と予め混合しておいた）。
２）圧縮強度
水／セメント＝0.5、細骨材／セメント＝3.0の配合（高性能ＡＥ減水剤無添加）で、「JIS R 5201（ポルトランドセメントの物理試験方法）」に準じて、4×4×16cmの供試体を作成し、圧縮強度を測定した。材令は、1、7、28日とした。
それらの結果を表３に示す。
なお、高性能ＡＥ減水剤、細骨材および水は、以下のものを使用した。
高性能ＡＥ減水剤；「NP-55」（太平洋セメント（株）製）
細骨材；青梅砕砂
水；水道水
【００２３】
【表３】

【００２４】
表３より、化学組成が大きく異なる石炭灰を原料として使用した場合でも、安定した品質のセメント組成物が得られていることが分かる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセメントクリンカは、水硬率（H.M.）、ケイ酸率（S.M.）及び鉄率（I.M.）を一定範囲に調整したものであるので、化学組成が大きく異なる石炭灰を原料として使用した場合でも、焼成時の操業条件（例えば、ＮＳＰキルンの燃料使用量、生産量、プレヒーター出口温度等）を変えることなく、セメントクリンカの品質を安定化させることが可能となり実用的である。
そして、セメントクリンカの品質が安定しているため、該セメントクリンカを用いたセメント組成物も安定した品質のものが得られる。
【００２６】
また、本発明においては、該セメントクリンカ1ton当たり石炭灰を100kg以上原料として使用するので、石炭灰の有効利用を推進することができる。
さらに、本発明で規定するセメントクリンカを用いたセメント組成物では、水硬性配合物（ペースト、モルタル又はコンクリート）の品質も安定化させることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cement clinker using coal ash as a raw material and a cement composition using the cement clinker, and in particular, even if coal ash having a significantly different chemical composition is used as a raw material, operation is stable and quality design is achieved. The present invention relates to an easy cement clinker and a cement composition using the cement clinker.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to solve problems such as the development of unused resources and the use of industrial waste, effective use of coal ash discharged during coal combustion in thermal power plants, combustion furnaces of various factories, etc. Is desired.
Coal ash used for cement clinker is about 50 to 70 kg per ton of clinker. An attempt to increase this amount will affect the chemical composition of the cement clinker under the influence of the chemical composition of the coal ash.
[0003]
For example, as a method of effectively using coal ash, a method of using coal ash for producing special cement is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-49657.
The Japanese Patent Publication No. 1-49657 uses coal ash as a raw material for cement clinker. Specifically,
A clinker containing 15 to 25% of 3CaO · Al ₂ O ₃ is formed by firing a pulverized mixture of 100 parts by weight of coal ash refined during coal combustion and 200 to 400 parts by weight of limestone. Gypsum is mixed and pulverized so that the amount of SO ₃ becomes 3-21%, or separated and pulverized from each other, and mixed to form a large amount of needle crystal ettringite that is calcium sulfoaluminate hydrate during use. It is a manufacturing method of a special cement to obtain a cement to be used.
Then, as the target minerals in the formation of the clinker well to define a _{_{3CaO · SiO 2 (C 3 S}} ) content, and it is desirable to the amount of about 50% to 60%, and.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above Japanese Patent Publication No. 1-449657, 300 to 400 kg of coal ash is used to produce 1 ton of cement clinker (see Table 1 of Japanese Patent Publication No. 1-49657).
However, it is known that the chemical composition of coal ash varies greatly depending on conditions such as the coal type and combustion temperature of the coal used. For example, in the overseas coal currently used mainly, the chemical composition of coal ash is 44.6-74.0% of SiO ₂ , 16.4-38.3% of Al ₂ O ₃ , 0.1-14.3% of CaO, Fe ₂ O ₃ It is reported that it is in the range of 0.6-22.7% (Japan Fly Ash Association "Coal Ash" 1998).
When producing cement clinker using such coal ash, it is defined simply C ₃ S content as described above KOKOKU 1-49657 JP, other minerals _{(2CaO · SiO 2, 3CaO ·} Al 2 The amount of O ₃ , 4CaO · Al ₂ O ₃ · Fe ₂ O ₃ ) varies depending on the chemical composition of coal ash, making it impossible to obtain cement clinker and cement composition of a certain quality. Met.
[0005]
Also, if the chemical composition of the cement clinker changes, it will be necessary to change the operating conditions during firing (for example, the amount of NSP kiln fuel used, the amount of production, the preheater outlet temperature, etc.), which is not a practical method. It was.
[0006]
In general, when producing a hydraulic compound (paste, mortar, or concrete) using cement as a hydraulic binder, a water reducing agent is added to reduce the unit water amount or increase the softness. However, the appropriate amount of these water reducing agents changes depending on the proportion of each mineral in the cement. It is therefore necessary to stabilize the quality of the cement clinker in order to obtain a constant quality hydraulic formulation (paste, mortar or concrete).
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In light of the above problems, the present inventors have conducted extensive research on a cement clinker using coal ash as a raw material and a cement composition using the cement clinker,
Cement clinker made from coal ash as the raw material has a hydraulic ratio, silicic acid ratio and iron ratio within a specific range, and the cement clinker is mixed with gypsum so that the total SO ₃ content falls within a specific range. It is found that the above problems can be solved by mixing one or more inorganic powders selected from blast furnace slag powder, fly ash, and limestone powder. It is a thing.
[0008]
That is, the present invention uses coal ash as a raw material, and has a hydraulic modulus (HM) of 1.8 to 2.3, a silicic acid rate (SM) of 1.3 to 2.3, and an iron rate (IM) of 1.8 to 2.8. A cement clinker (claim 1).
And it is preferable to use 100 kg or more of coal ash as a raw material per ton of clinker (Claim 2).
In the present invention, the cement clinker is characterized in that gypsum is mixed and pulverized so that the total SO ₃ amount is 2.0 to 10.0%, or is separated and pulverized and mixed. Claim 3).
Furthermore, it is a cement composition in which the cement composition is mixed with one or more inorganic powders selected from blast furnace slag powder, fly ash, and limestone powder, and, if necessary, gypsum.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The cement clinker of the present invention uses coal ash as a raw material, and has a hydraulic ratio (HM), a silicic acid ratio (SM), and an iron ratio (IM) within a certain range.
In general, in the production of cement clinker, the raw material is controlled by its hydraulic ratio (HM), silicic acid ratio (SM) and iron ratio (IM). Therefore, in order to control the quality of cement clinker and stabilize the operating conditions, it is indispensable to set the coefficients (HM, SM, IM) within a certain range.
By setting each coefficient (HM, SM, IM) of clinker within a certain range, even when coal ash having a significantly different chemical composition is used as a raw material, the quality of cement clinker is stabilized and the operating conditions are also stabilized. It becomes possible to make it. And since the quality of a cement clinker is stable, the thing of the stable quality is also obtained for the cement composition using this cement clinker.
[0010]
Each coefficient of cement clinker is related to promotion of effective use of coal ash, productivity of cement clinker and cement composition (firing temperature, ease of firing, grindability, etc.), quality of cement composition (addition amount of water reducing agent, Considering the calorific value, condensation, strength development, etc., the hydraulic modulus (HM) is 1.8 to 2.3, the silicic acid rate (SM) is 1.3 to 2.3, and the iron rate (IM) is 1.8 to 2.8. preferable. In addition, each coefficient of a cement clinker can be adjusted by mixing the raw material for cement clinker mentioned later so that it may become the said range.
When the water hardness ratio (HM) is reduced, the more the content of interstitial phases in the cement clinker _{_{(3CaO · Al 2 O 3,}} 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3), using said cement clinker cement In the composition, the amount of water reducing agent used tends to increase. Moreover, when the production | generation amount of a gap | interval phase increases too much, the liquid phase in a kiln will increase and the baking of the stable clinker will become difficult. On the other hand, when the hydraulic modulus (HM) increases, the initial calorific value tends to increase. Therefore, the hydraulic modulus (HM) is preferably 1.8 to 2.3.
When silicate modulus (SM) is reduced, the more the content of interstitial phases in the cement clinker _{_{(3CaO · Al 2 O 3,}} 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3), using said cement clinker cement In the composition, the amount of water reducing agent used tends to increase. Moreover, when the production | generation amount of a gap | interval phase increases too much, the liquid phase in a kiln will increase and the baking of the stable clinker will become difficult. On the other hand, when the silicic acid ratio (SM) increases, it becomes difficult to use a large amount of coal ash as a raw material for clinker, and it becomes difficult to achieve the object of the present invention to promote effective utilization of coal ash. . Therefore, the silicic acid ratio (SM) is preferably 1.3 to 2.3.
When the iron ratio (IM) increases, the content of 3CaO · Al ₂ O _{3 in} the cement clinker increases, and the amount of water reducing agent used in the cement composition using the cement clinker increases. In addition, the initial heat generation amount increases. On the other hand, when the iron ratio (IM) decreases, the grindability of the cement clinker decreases, and the productivity of the cement composition deteriorates. Therefore, the iron ratio (IM) is preferably 1.8 to 2.8.
[0011]
As the coal ash used as a raw material for cement clinker, coal ash generated when coal is burned in a thermal power plant, various factories, etc., for example, fly ash, cinder ash, bottom ash, clinker ash and the like can be used.
In the present invention, it is necessary to use a CaO raw material, a SiO ₂ raw material and a Fe ₂ O ₃ raw material in addition to the coal ash in order to adjust the chemical composition of the cement clinker to the above range.
Here, as a CaO raw material, limestone, quicklime, slaked lime, etc. can be used.
Further, as the SiO ₂ raw material, silica stone, clay or the like can be used. Furthermore, iron slag, iron cake, etc. can be used as the Fe ₂ O ₃ raw material.
[0012]
The cement clinker of the present invention is obtained by mixing the above-mentioned raw materials so as to have predetermined HM, SM, and IM, followed by firing.
The method of mixing each raw material is not particularly limited, and may be performed with a conventional apparatus or the like.
Further, the cement clinker may be fired with a conventional apparatus (NSP kiln, SP kiln or the like used for firing Portland cement clinker).
[0013]
In the present invention, from the viewpoint of promoting effective utilization of coal ash, it is preferable to use 100 kg or more of coal ash per 1 ton of the cement clinker as a raw material, and more preferably 150 to 350 kg. In addition, when the usage-amount of coal ash exceeds 350 kg, it will become difficult to adjust the hydraulic rate (HM), silicic acid rate (SM), and iron rate (IM) of a cement clinker in a predetermined range.
[0014]
Next, the cement composition of the present invention will be described.
The cement composition of the present invention is a mixture obtained by mixing and crushing gypsum with the cement clinker so that the total SO ₃ amount is 2.0 to 10.0%, or by separating and crushing each other.
From the viewpoint of the productivity of the cement composition, it is preferable to mix gypsum with a cement clinker and grind it.
If the total amount of SO ₃ is less than 2.0%, abnormal condensation such as rapid setting may occur, which is not preferable. On the other hand, if the total SO ₃ content exceeds 10.0%, condensation is delayed, which is not preferable.
Examples of the gypsum include 2 water, half water, anhydrous gypsum, and mixtures thereof.
The apparatus used for pulverization is not particularly limited, and a ball mill or the like conventionally used for pulverization of Portland cement clinker can be used.
The brane specific surface area of the cement composition is preferably 3000 to 4500 cm ² / g.
[0015]
The cement composition of the present invention is a mixture of the cement composition, one or more inorganic powders selected from blast furnace slag powder, fly ash, and limestone powder, and gypsum as necessary.
In this case, the fineness and mixing ratio of the inorganic powder to be mixed differ depending on the performance of the target cement and the kind of the inorganic powder. For example, in the case of blast furnace slag powder, it is preferable to mix one having a Blaine specific surface area of 2500 to 10000 cm ² / g, preferably 3500 to 8000 cm ² / g, at an internal rate of 80% or less. Also, if limestone powder, the Blaine specific surface area 2500~20000cm ² / g, preferably those 3000~10000cm ² / g, preferably be mixed in an inner split 50% or less.
Also, in the cement composition containing the inorganic powder, since the total SO ₃ amount is preferably 2.0 to 10.0%, when the total SO ₃ amount is less than 2.0% by mixing with the inorganic powder, Gypsum also needs to be added. Examples of the gypsum include 2-water, semi-water, anhydrous gypsum and a mixture thereof, and those having a specific surface area of 3000 to 4500 cm ² / g are preferable.
In addition, the method of mixing inorganic powder (gypsum also as needed) is not specifically limited.
[0016]
The cement composition of the present invention is used in the state of paste, mortar or concrete. As the water reducing agent, lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, melamine-based, and polycarboxylic acid-based water reducing agents (including high-performance water-reducing agents and high-performance AE water-reducing agents) can be used.
When used in the state of mortar or concrete, fine and coarse aggregates usually used in mortar and concrete production, ie river sand, mountain sand, sea sand, crushed sand, river gravel, mountain gravel, sea gravel , Crushed stone, etc. can be used.
Moreover, an air entraining agent, an antifoamer, etc. can be added as needed within the range which does not have trouble.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
1. As raw materials for cement clinker, coal ash (2 types), limestone, silica stone, and iron cake having chemical components shown in Table 1 were used.
[0018]
[Table 1]

[0019]
Using these raw materials, the hydraulic modulus (HM), silicic acid rate (SM), and iron rate (IM) shown in Table 2 are blended and mixed by a conventional method so as to be 1400 ° C. using an NSP kiln. The cement clinker was prepared by firing.
[0020]
[Table 2]

[0021]
Gypsum was added to each cement clinker so that the total amount of SO ₃ was 3.7%, mixed and pulverized to produce a cement composition having a Blaine specific surface area of about 3300 cm ² / g.
Also, a cement composition was prepared by adding 50% of Celamento (Daiichi Cement Co., Ltd., blast furnace slag powder) and adding anhydrous gypsum so that the total SO ₃ amount was 3.5%.
[0022]
The following properties 1) to 2) were measured using each cement composition.
1) Mixing mortar with fluid water / cement = 0.33, fine aggregate / cement = 3.0, high-performance AE water reducing agent / cement = 0.102. Physical test method) ”.
The kneading method was in accordance with “JIS R 5201 (Portland cement physical test method)” (the high-performance AE water reducing agent was previously mixed with water).
2) 4 × 4 in accordance with “JIS R 5201 (Portland cement physical test method)” with a combination of compressive strength water / cement = 0.5, fine aggregate / cement = 3.0 (no high-performance AE water reducing agent added). A x16 cm specimen was prepared and the compressive strength was measured. The ages were 1, 7 and 28 days.
The results are shown in Table 3.
In addition, the following were used for the high performance AE water reducing agent, the fine aggregate, and water.
High-performance AE water reducing agent; “NP-55” (manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.)
Fine aggregates; Ome ground water; tap water [0023]
[Table 3]

[0024]
From Table 3, it can be seen that a stable quality cement composition is obtained even when coal ash having a significantly different chemical composition is used as a raw material.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the cement clinker of the present invention has a hydraulic ratio (HM), a silicic acid ratio (SM), and an iron ratio (IM) adjusted to a certain range, so that coal ash having greatly different chemical compositions is used. Even when used as a raw material, it is possible to stabilize the quality of cement clinker without changing the operating conditions during firing (for example, NSP kiln fuel consumption, production volume, preheater outlet temperature, etc.). Is.
And since the quality of a cement clinker is stable, the thing of the stable quality is also obtained for the cement composition using this cement clinker.
[0026]
In the present invention, 100 kg or more of coal ash per ton of the cement clinker is used as a raw material, so that effective utilization of coal ash can be promoted.
Furthermore, in the cement composition using the cement clinker defined in the present invention, the quality of the hydraulic compound (paste, mortar or concrete) can be stabilized.

Claims

Clinker 1ton Hit 150kg more than 350 For the production of cement clinker that uses less than kg of coal ash as raw material, H.M. )But 1.8 ~ 2.3 , Silicic acid rate ( S.M. )But 1.3 ~ 2.3 , Iron rate ( I.M. )But 1.8 ~ 2.8 So that the cement raw material containing coal ash is blended and the resulting cement clinker SO3 Amount 2.0 ~ 10.0 % Gypsum is mixed and pulverized or separated and pulverized from each other and mixed to obtain a Blaine specific surface area of 3000 to 4500 cm. 2 / The manufacturing method of the cement composition set to g.

In addition, fly ash, blast furnace slag powder (Brain specific surface area 2500 ~ 10000cm2 / g ) And / or limestone powder (Blaine specific surface area) 2500 ~ 20000cm2 / g ), The total SO3 Amount 2.0 ~ 10.0 %, And mixed so as to become% 1 The manufacturing method of the cement composition as described.