JP4175017B2 - セメントクリンカーの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート建造物等の解体に伴って生じるコンクリート廃材から骨材を再生する際に生じる副産微粉をセメント原料として利用したセメントクリンカーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源のリサイクルの観点から、解体に伴って廃棄されるコンクリートからセメントや骨材を再生することが行われている。骨材を再生するために、通常、コンクリート廃材を所定の大きさのコンクリート塊に破砕した後、このコンクリート塊を回転式のチューブミルに供給してすりもみ処理を行う。このすりもみ処理により、各コンクリート塊が破砕、摩砕されることから、セメントペーストが取り除かれた粗骨材や細骨材の骨材を得ることができる。また、同時に、セメントペーストが粉砕されたものや骨材の一部が削り取られたものが副産微粉として回収されることになる。
【０００３】
上記再生骨材は、構造用コンクリートの優良な骨材として再利用することができる。
一方、副産微粉については、土壌改良材等に利用されているものの、さらなる用途の開発が望まれていた。
【０００４】
そこで、本発明者等は、副産微粉の用途について、鋭意研究を重ねたところ、セメントクリンカーの製造のために有効に利用することができるという知見を得た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉を有効に利用することのできるセメントクリンカーの製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、１００〜５００℃に加熱処理後のコンクリート塊から骨材を回収する際に生じる副産微粉を分級し、粒径が９０μｍ以下の副産微粉を、ロータリーキルンからの排ガスを利用してセメント原料を予熱するプレヒータまたはセメント原料を焼成するロータリーキルンの窯尻側に導入し、粒径が９０μｍ超の副産微粉を、セメント原料を粉砕する粉砕機にセメント原料の一部として導入して、上記ロータリーキルンで焼成することを特徴としている。
【０００９】
上記のように構成された請求項１に記載の発明においては、副産微粉が最終的にはセメント原料の一部としてロータリーキルンに導入されて、セメントクリンカーに焼成されることになる。すなわち、副産微粉には、石灰質原料としての生石灰（ＣａＯ）および珪酸質原料としての二酸化珪素（ＳｉＯ2）が多く含まれていることから、これらの反応によって珪酸三石灰（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）や珪酸二石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）を確実に生成することができる。
したがって、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉をセメント原料として有効に利用することができる。
【００１０】
また、石灰質原料として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）以外の生石灰や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が多く含まれていることから、脱炭酸による二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出を抑えることができる。しかも、脱炭酸に必要な熱量が不要であることから、燃料を燃焼させる際に生じる二酸化炭素の排出も抑えることができる。しかも、燃料の消費量を低減することができることから、最終的にはセメント製造のためのコストの低減を図ることができる。また、通常、粘土から多く供給されるＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 が微粉に多く含まれているので、粘土の使用量が減る結果、粘土鉱物の脱水に要する熱量が低減される。したがって、この点もコストの低減に寄与する。さらに、微粉は９０μｍ以上のものが２０％以下であって十分に微細なものとなっており、原料粉砕工程を経ず、プレヒータに直接導入しても他の原料とよく反応するため、通常のセメント原料のような粉砕を行う必要がない。したがって、この点からもセメント製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
また、９０μｍ超の副産微粉を粉砕機で粉砕してから、プレヒータに供給し、９０μｍ以下の副産微粉をプレヒータまたはロータリーキルンの窯尻側に導入しているので、結局、ロータリーキルンには、例えば９０μｍ以下の微細に粉砕された副産微粉を供給することができる。したがって、ロータリーキルンにおいて、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。また、９０μｍ超の副産微粉は粉砕機に投入される前の段階で、すでに相当に細かく粉砕されているので、通常のセメント原料を粉砕する場合に比較して、その粉砕に要するエネルギの低減を図ることができる。したがって、セメント製造コストの低減を図ることができる。そして、この方法は、原料の粒度がより小さなものでないと焼成が困難な早強セメントクリンカーや低熱セメントクリンカーの焼成時に特に有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法を説明する。
図１は、セメントクリンカーの製造方法を実施するためのセメント製造設備の概略構成図であり、図２は、コンクリート廃材から骨材を回収するための骨材再生設備を示す図であり、図３は、骨材再生設備で発生した副産微粉を分級する微粉分級処理設備を示す図である。
【００１６】
図２図において、１はコンクリート塊Ａを加熱するための充填型加熱炉である。この充填型加熱炉１は、円筒炉壁１ａの上部に連続的に供給されるコンクリート塊Ａを一定の温度で所定時間加熱した後、円筒炉壁１ａの下部からテーブルフィーダ（図示せず）を介して連続的に排出するようになっている。加熱は、灯油等を燃焼させることによって生じた熱風を円筒炉壁１ａの下方位置の周囲および中央から供給し、円筒炉壁１ａ内を上昇させることにより行うようになっている。
【００１７】
上記コンクリート塊Ａは、コンクリート建造物の解体に伴って生じたコンクリート廃材を破砕機によって２０〜４０ｍｍに破砕したものである。この破砕機としては、例えば固定歯と可動歯との間にコンクリート廃材を挟んで破砕するジョークラッシャや、高速で回転するハンマーの衝撃力を利用してコンクリート廃材を破砕するハンマークラッシャや、コンクリート廃材を遠心力によって高速で飛散させることにより、すでに周囲に存在するコンクリート塊Ａに衝突させ、その際の衝撃力で破砕する遠心破砕機等の乾式のものが用いられる。
【００１８】
また、コンクリート塊Ａは、最大寸法で５ｍｍ未満のものを篩で排除したものを充填型加熱炉１に投入することが好ましい。すなわち、このように５ｍｍ未満のコンクリート塊Ａを排除することによって、充填型加熱炉１における垂直方向の上方への熱風の通りが良くなり、コンクリート塊Ａが均一の温度に加熱されることになる。コンクリート塊Ａの加熱温度としては、１００〜５００℃、好ましくは３００〜３５０℃に設定することが後述する粗骨材ミル２や細骨材ミル３におけるすりもみ処理で、骨材からセメントペーストを効率よく取り除く上で好ましい。なお、この実施の形態では３００〜３５０℃に設定している。
【００１９】
そして、上記のように１００〜５００℃に設定したのは、１００℃未満では、コンクリート塊Ａ中のセメントペーストを脆弱化する上で効果が薄いとともに、セメントペースト等の脱水に多くの時間がかかるからである。また、５００℃超の温度ではコンクリート塊中の粗骨材や細骨材に変質や劣化が生じるおそれがあるからである。そして、この点を考慮すると、実際に加熱する温度は、３００〜３５０℃が好ましい。
【００２０】
充填型加熱炉１で加熱処理を受けた後のコンクリート塊Ａは、粗骨材ミル２および細骨材ミル３に順次送られてすりもみ処理がなされるようになっている。
【００２１】
粗骨材ミル２は、二重ドラム型のもので構成されており、外ドラム２１と、この外ドラム２１の内側に同軸状に設けられた内ドラム２２と、この内ドラム２２内に投入された複数のすりもみ媒体２３とを備えている。
【００２２】
外ドラム２１および内ドラム２２は、ともに円筒状の外周壁を有し、その軸線が供給口２２ａ側から搬出口２２ｂ、２１ａ側に向かって斜め下方に傾けられた状態で、その軸線回りに回転駆動されるようになっている。内ドラム２２には複数の貫通孔が形成されているとともに、その外周に網目サイズが４．５ｍｍ程度の網部２２ｃが巻き付けられている。網部２２ｃは、内ドラム２２内ですりもみ処理によって生じた４．５ｍｍ以下のモルタルＣを篩い分けて外ドラム２１側に移動させるようになっている。すりもみ媒体２３は、耐磨耗性を有する鋼球によって構成されたものであり、コンクリート塊Ａに対する破砕、摩砕によって、粗骨材ＢからモルタルＣを分離するようになっている。
【００２３】
また、上記供給口２２ａは、粗骨材ミル２の軸線方向の一端における内ドラム２２の内側に位置しており、搬出口２２ｂは、粗骨材ミル２の軸線方向の他端における内ドラム２２の内側に位置しており、もう一つの搬出口２１ａは、粗骨材ミル２の軸線方向の他端における内ドラム２２と外ドラム２１との間に位置している。このため、充填型加熱炉１から供給されたコンクリート塊Ａは、供給口２２ａから内ドラム２２内に入り、同内ドラム２２内ですりもみ処理されて粗骨材Ｂとなったものは搬出口２２ｂから搬出されて細骨材ミル３に供給され、すりもみ処理時に内ドラム２２から網部２２ｃを介して外ドラム２１側に流出したモルタルＣは搬出口２１ａから搬出されて細骨材ミル３に供給されるようになっている。
【００２４】
細骨材ミル３は、円筒状の外周壁を有し、その軸線が供給口３ａ側から搬出口３ｂ側に向けて斜め下方に傾けられた状態で、その軸線回りに回転駆動されるようになっている。この細骨材ミル３は、粗骨材ミル２で分別されたモルタルＣを、粗骨材Ｂをすりもみ媒体として利用するようになっている。このすりもみ処理により、モルタルＣにおける細骨材Ｄからセメントペーストが破砕、摩砕により分離されることになる。
【００２５】
細骨材ミル３において製造された細骨材Ｄおよび粗骨材Ｂは、骨材分級設備４に送られ、細骨材Ｄと粗骨材Ｂとに分級されるようになっている。骨材分級設備４は、篩目が５ｍｍの振動篩４１を備えており、振動篩４１を通過した骨材を細骨材Ｄとして回収し、振動篩４１を通過せず篩い上となった骨材を粗骨材Ｂとして回収するようになっている。
【００２６】
一方、細骨材ミル３で細骨材Ｄが製造されることに伴って、副産微粉が生じることになる。この副産微粉は、細骨材ミル３内を供給口３ａから搬出口３ｂに流れ、微粉分級処理設備５に吸引される空気の流れによって、回収されるようになっている。また、粗骨材ミル２、骨材分級設備４において発生した副産微粉についても、微粉分級処理設備５に吸引される空気の流れによって、回収されるようになっている。また、上述した空気の流れは、粒径が１５０μｍ以下の副産微粉を移送することが可能な速さに設定されている。
【００２７】
微粉分級処理設備５は、図３に示すように、第１の分級器５１と、第２の分級器５２と、バグフィルタ５３とを備えたもので構成されている。第１の分級器５１は、空気の流れによって運ばれてきた１５０μｍ以下の副産微粉のうち、９０μｍ超の副産微粉の通過を阻止し、９０μｍ以下の副産微粉の通過を許容するものである。この第１の分級器５１で捕らえた９０μｍ超で１５０μｍ以下の副産微粉は、粗の副産微粉Ｅとしてタンク５１ａに貯蔵するようになっている。なお、粗の副産微粉Ｅは、細骨材Ｄの粒度調整に利用し、余ったものをタンク５１ａに貯蔵するようにしてもよい。
【００２８】
第２の分級器５２は、第１の分級器５１を通過した９０μｍ以下の副産微粉のうち、３０μｍ超の副産微粉の通過を阻止し、３０μｍ以下の副産微粉の通過を許容するものである。この第２の分級器５２で捕らえられた３０μｍ超で９０μｍ以下の副産微粉は、細の副産微粉Ｆとしてタンク５２ａに貯蔵するようになっている。
【００２９】
バグフィルタ５３は、第２の分級器５２を通過した３０μｍ以下の副産微粉を回収するフィルタを備えたもので構成されている。このバグフィルタ５３で捕らえられた３０μｍ以下の副産微粉は、微細の副産微粉Ｇとしてタンク５３ａに貯蔵するようになっている。また、図４は、１５０μｍ以下の全副産微粉について、粒径と累積頻度との関係について実測した結果を示している。この図から、粒径が３０μｍ以下の副産微粉は、全副産微粉の約６０重量％に達し、粒径が９０μｍ以下の副産微粉は、全副産微粉の約８０重量％に達していることがわかる。
【００３０】
また、１５０μｍ以下の副産微粉について化学分析と熱分析の結果に基づき成分組成を求めたものを表１および表２に示す。表１から、副産微粉全体では、セメント水和物の成分と骨材の成分とがそれぞれ５０重量％の割合で存在していることがわかる。さらに、表２から、３０μｍ超で１５０μｍ以下の副産微粉では、ＳｉＯ2 （酸化珪素）成分が５６．５重量％と多いことから骨材の成分が多く含まれていることがわかるとともに、ＣａＯ成分が１７．６重量％と少ないことからセメント水和物の成分が少ないことがわかる。これに対して、３０μｍ以下の副産微粉では、ＳｉＯ2 成分が４０．４重量％と少なくなっていることから骨材の成分が少なくなっていることがわかるとともに、ＣａＯ成分が３２．６重量％と多くなっていることからセメント水和物の成分が多くなっていることがわかる。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
また、上述したタンク５２ａに蓄えられた細の副産微粉Ｆおよびタンク５３ａに蓄えられた微細の副産微粉Ｇは、図１に示すように、セメント製造設備におけるプレヒータ６１の上端部にセメント原料の一部として導入して、ロータリーキルン６２でセメントクリンカーに焼成するようになっている。一方、タンク４１ａに蓄えられた粗の副産微粉Ｅは、セメント原料を粉砕する粉砕機７１にセメント原料の一部として導入して、プレヒータ６１を介してロータリーキルン６２でセメントクリンカーに焼成するようになっている。すなわち、タンク５１ａ、５２ａ、５３ａに蓄えられた１５０μｍ以下のすべての副産微粉は、セメントとして再利用可能になっている。
【００３４】
なお、３０μｍ以下の微細の副産微粉Ｇについては、活性度が高いことから、強度の落ちない程度にセメントに混ぜて使用したり、地盤改良材等の固化材として使用してもよい。
【００３５】
一方、セメント製造設備は、図１に示すように、セメント原料８０を粉砕する粉砕機７１と、粉砕されたセメント原料８０を予熱するプレヒータ６１と、セメントクリンカー焼成用のロータリーキルン６２と、焼成したセメントクリンカーを冷却するクリンカークーラー６３を主要部とするもので構成れている。
【００３６】
上記プレヒータ６１は、サスペンションプレヒータと呼ばれるもので、複数のサイクロン６１ａ〜６１ｄを上下方向にダクト６１ｈ〜６１ｋでつないだ構成をなしている。そして、最上位置のダクト６１ｈには、粉砕機７１で粉砕されたセメント原料８０および粗の副産微粉Ｅが実線矢印で示すように、シュート６４を介して投入されるようになっている。また、最上位置のダクト６１ｈには、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇがシュート６４を介して投入されるようにもなっている。投入されたセメント原料８０や副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは、サイクロン６１ａ〜６１ｄ及びダクト６１ｈ〜６１ｋを経由しながら順次降下する。一方、排ガスは、誘引ファン６６により吸引され、破線矢印に示すようにセメント原料８０等と反対に順次上昇してプレヒータ６１から流出することになる。
【００３７】
これにより、投入されたセメント原料８０および副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは、排ガスの熱で徐々に加熱された後、最下位置のサイクロン６１ｄに供給され、次いでシュート６７及びロータリーキルン６２の窯尻側に位置する接続ハウジング６８を経て、ロータリーキルン６２に導入される。ロータリーキルン６２には、クリンカークーラー６３から供給されてくる高温空気とバーナ６５から送られてくる焼成用の燃料８１が導入され、セメント原料および副産微粉はロータリーキルン６２内を回転しながら移動する間に焼成され、焼成されたセメントクリンカーはクリンカークーラー６３で冷却されて系外に排出される。
【００３８】
さらに、誘引ファン６６より排出された排ガスは、乾燥機７０及び粉砕機７１に送り込まれる。乾燥機７０及び粉砕機７１では、それぞれプレヒータ６１の排ガスの熱を利用して効率よくセメント原料８０を乾燥してから粉砕する。ただし、粗の副産微粉Ｅは、加熱すりもみ処理により充分乾燥した状態になっているので、乾燥機７０を介さずに粉砕機７１に送り込まれる。乾燥機７０及び粉砕機７１で利用された排ガスは、誘引ファン６６より排出されたときに含んでいたダストの他に、乾燥、粉砕中に生じた微粉をも含む。これらのダストや微粉を含む排ガスは、集塵機７３でダスト等が除去された後、誘引ファン７２により誘引され、煙突７４より大気に放出される。
【００３９】
次に、上記骨材再生設備の作用効果について説明する。この骨材再生設備においては、５ｍｍ以上のコンクリート塊Ａを充填型加熱炉１で加熱処理するようにしているので、熱風が各コンクリート塊Ａの間の隙間を流れやすくなる。このため、コンクリート塊Ａの加熱時間の短縮を図ることができるとともに、加熱炉１に投入されたコンクリート塊Ａを一定の温度で均一に加熱することができる。したがって、セメントペーストを均一に脱水脆弱化させることができるので、加熱後のすりもみ処理において、粗骨材や細骨材からセメントペーストを効率よく確実に分離することができる。
【００４０】
また、粗骨材ミル２においては、モルタルＣが網部２２ｃから外ドラム２１側に移動するので、モルタルＣにおける細骨材が鋼球のすりもみ媒体２３によって過度に粉砕されることがない。すなわち、細骨材がすりもみ媒体２３によってさらに小さなものに粉砕されるのを防止することができる。
【００４１】
一方、細骨材ミル３においては、粗骨材Ｂをすりもみ媒体として使用し、鋼球等のすりもみ媒体を使用していないので、すりもみ処理に要するコストの低減を図ることができるとともに、細骨材Ｄが鋼球等の比重の大きなすりもみ媒体によってさらに細かく粉砕されてしまうのを防止することができる。また、粗骨材Ｂについても細骨材ＤやモルタルＣ等によって仕上げ処理をすることができる利点がある。
【００４２】
さらに、粗骨材ミル２、細骨材ミル３および骨材分級設備４において発生した副産微粉を微粉分級処理設備５で回収することができるので、作業環境の悪化を防止することができる。そして、微粉分級処理設備５においては、各分級器５１、５２と、バグフィルタ５３によって、副産微粉を上述した所定の粒度範囲ごとに、粗の副産微粉Ｅ、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇに分級することができる。
【００４３】
一方、上記副産微粉を用いたセメントクリンカーの製造方法は、骨材再生設備において発生した副産微粉を微粉分級処理設備５で分級して上記タンク５１ａ、５２ａ、５３ａにそれぞれ蓄えられた副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇを、プレヒータ６１にセメント原料の一部として供給した後、ロータリーキルン６２内に導入して焼成する方法を採用している。
【００４４】
そして特に、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇを、プレヒータ６１の上端部にシュート６４を介して導入し、粗の副産微粉Ｅを、粉砕機７１に導入してさらに細かく粉砕してから、シュート６４を介してプレヒータ６１に導入する方法を採用している。
【００４５】
上記のように構成されたセメントクリンカーの製造方法においては、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇが最終的には所定の粒径以下のセメント原料となってロータリーキルン６２に導入されて、セメントクリンカーに焼成されることになる。すなわち、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇが表１および表２に示すように、生石灰（ＣａＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を多く含んでいることから、これらの反応によって珪酸三石灰（３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）や珪酸二石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）を確実に生成することができる。
したがって、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉をセメント原料として有効に利用することができる。
【００４６】
また、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇには炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）以外のカルシウム源として生石灰（ＣａＯ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が多く含まれていることから、脱炭酸による二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出を抑えることができる。しかも、脱炭酸に必要な熱量が不要であることから、燃料を燃焼させる際に生じる二酸化炭素の排出量の低減を図ることができる。しかも、燃料の消費量を低減することができることから、最終的にはセメント製造のためのコストの低減を図ることができる。また、通常、粘土から多く供給されるＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 が微粉に多く含まれているので、粘土の使用量が減る結果、粘土鉱物の脱水に要する熱量が低減される。したがって、この点もコストの低減に寄与する。さらに、微粉は９０μｍ以上のものが２０％以下であって十分に微細なものとなっており、原料粉砕工程を経ず、プレヒータに直接導入しても他の原料とよく反応するため、通常のセメント原料のような粉砕を行う必要がない。したがって、この点からもセメント製造コストの低減を図ることができる。
【００４７】
また、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは必ずプレヒータ６１を通ることになるので、万一、これらの副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇに水分が含まれるようなことがあったとしても、この水分を取り除いて所定の温度に加熱した後の副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇをロータリーキルン６２に供給することができる。したがって、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。
【００４８】
さらに、粗の副産微粉Ｅを粉砕機７１で粉砕しているので、例えば９０μｍ以下の粉砕された副産微粉のみを、プレヒータ６１およびロータリーキルン６２に供給することができる。したがって、ロータリーキルン６２において、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。また、粗の副産微粉Ｅは粉砕機に投入される前の段階で、すでに相当に細かく粉砕されているので、通常のセメント原料を粉砕する場合に比べて、その粉砕に要するエネルギを低減することができる。したがって、セメント製造コストの低減を図ることができる。そして、この方法は、原料の粒度がより小さなものでないと焼成が困難な早強セメントクリンカーや低熱セメントクリンカーの焼成時に特に有効である。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法を図５を参照して説明する。ただし、図１に示す構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その共通する構成要素についての説明を省略する。
【００５０】
この第２実施形態では、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇをプレヒータ６１ではなく、接続ハウジング６８に供給している。すなわち、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇを、ロータリーキルン６２の窯尻側に位置する接続ハウジング６８に供給し、該ロータリーキルン６２で焼成するようにしている。
【００５１】
上記のように構成されたセメントクリンカーの製造方法においては、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇをロータリーキルン６２の入り口側である窯尻側に導いているので、プレヒータ６１等の圧損を低下させ、例えば誘引ファン６６の電力を低減させることができるとともに、より直接的かつ短時間でセメントクリンカーに焼成することができる。すなわち、副産微粉は、１００〜５００℃の加熱によって水分や化学的結合水が取り除かれた状態になっているとともに、９０μｍ以下に粉砕された状態になっているので、ロータリーキルン６２の窯尻側に直接的に投入した場合でも、ロータリーキルン６２で効率よくセメントクリンカーに焼成することができる。
【００５２】
なお、粗の副産微粉Ｅ、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇを、接続ハウジング６８、シュート６４および粉砕機７１のずれか一個所に集中させて供給してもよく、また、例えば、粗の副産微粉Ｅは粉砕機７１に、細の副産微粉Ｆはシュート６４からプレヒータ６１に、微細の副産微粉Ｇは接続ハウジング６８に、というようにそれぞれ複数個所に分散させて供給するようにしてもよい。また、粗の副産微粉Ｅを細骨材Ｄの粒度調整に使用し、微細の副産微粉Ｇを固化材として使用した場合に、細の副産微粉Ｆのみを接続ハウジング６８、シュート６４および粉砕機７１のずれか一個所あるいは複数個所に供給するようにしてもよい。
【００５３】
また、ロータリーキルン６２の窯尻側を、上述の各実施形態では接続ハウジング６８の位置を意味するものとしたが、この窯尻側としては、ロータリーキルン６１における接続ハウジング６８側の開口端すなわち上流側の開口端の位置であってもよく、またロータリーキルン６１における上記開口端近傍の内側部分としての窯尻部の位置であってもよい。すなわち、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは、ロータリーキルン６２の上流側の開口端や窯尻部に供給するようにしてもよい。ただし、粗の副産微粉Ｅのように粒径の大きな副産微粉については、粉砕機７１に供給することが好ましいことは上述した通りである。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、副産微粉に、石灰質原料としての生石灰（ＣａＯ）および珪酸質原料としての二酸化珪素（ＳｉＯ2）が多く含まれていることから、これらの反応によって珪酸三石灰（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）や珪酸二石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）を確実に生成することができる。
したがって、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉をセメント原料として有効に利用することができる。
【００５５】
また、石灰質原料として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）以外の生石灰（ＣａＯ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が多く含まれていることから、脱炭酸による二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出を抑えることができる。しかも、脱炭酸に必要な熱量が不要であることから、燃料を燃焼させる際に生じる二酸化炭素の排出も抑えることができる。しかも、燃料の消費量を低減することができることから、最終的にはセメント製造のためのコストの低減を図ることができる。また、通常、粘土から多く供給されるＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 が微粉に多く含まれているので、粘土の使用量が減る結果、粘土鉱物の脱水に要する熱量が低減される。したがって、この点もコストの低減に寄与する。さらに、微粉は９０μｍ以上のものが２０％以下であって十分に微細なものとなっており、原料粉砕工程を経ず、プレヒータに直接導入しても他の原料とよく反応するため、通常のセメント原料のような粉砕を行う必要がない。したがって、この点からもセメント製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
さらに、９０μｍ超の副産微粉を粉砕機で粉砕してから、プレヒータに供給し、９０μｍ以下の副産微粉をプレヒータまたはロータリーキルンの窯尻側に導入しているので、結局、ロータリーキルンには、例えば９０μｍ以下の微細に粉砕された副産微粉を供給することができる。したがって、ロータリーキルンにおいて、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。また、９０μｍ超の副産微粉は粉砕機に投入される前の段階で、すでに相当に細かく粉砕されているので、通常のセメント原料を粉砕する場合に比較して、その粉砕に要するエネルギの低減を図ることができる。したがって、セメント製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法の実施に直接使用するセメント製造設備を示す概略構成図である。
【図２】同セメントクリンカーの製造方法で使用する副産微粉を産出する骨材再生設備を示す概略構成図である。
【図３】上記骨材再生設備における微粉分級処理設備を示す概略構成図である。
【図４】上記骨材再生設備において産出した副産微粉の粒径と累積頻度との関係を測定した結果を示す図である。
【図５】この発明の第２実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法の実施に直接使用するセメント製造設備を示すの概略構成図である。
【符号の説明】
６１ プレヒータ
６２ ロータリーキルン
６８ 接続ハウジング（窯尻側の部分）
８０ セメント原料
Ａ コンクリート塊
Ｂ 粗骨材（骨材）
Ｄ 細骨材（骨材）
Ｅ 粗の副産微粉（副産微粉）
Ｆ 細の副産微粉（副産微粉）
Ｇ 微細の副産微粉（副産微粉）
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート建造物等の解体に伴って生じるコンクリート廃材から骨材を再生する際に生じる副産微粉をセメント原料として利用したセメントクリンカーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源のリサイクルの観点から、解体に伴って廃棄されるコンクリートからセメントや骨材を再生することが行われている。骨材を再生するために、通常、コンクリート廃材を所定の大きさのコンクリート塊に破砕した後、このコンクリート塊を回転式のチューブミルに供給してすりもみ処理を行う。このすりもみ処理により、各コンクリート塊が破砕、摩砕されることから、セメントペーストが取り除かれた粗骨材や細骨材の骨材を得ることができる。また、同時に、セメントペーストが粉砕されたものや骨材の一部が削り取られたものが副産微粉として回収されることになる。
【０００３】
上記再生骨材は、構造用コンクリートの優良な骨材として再利用することができる。
一方、副産微粉については、土壌改良材等に利用されているものの、さらなる用途の開発が望まれていた。
【０００４】
そこで、本発明者等は、副産微粉の用途について、鋭意研究を重ねたところ、セメントクリンカーの製造のために有効に利用することができるという知見を得た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉を有効に利用することのできるセメントクリンカーの製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、１００〜５００℃に加熱処理後のコンクリート塊から骨材を回収する際に生じる副産微粉を分級し、粒径が９０μｍ以下の副産微粉を、ロータリーキルンからの排ガスを利用してセメント原料を予熱するプレヒータまたはセメント原料を焼成するロータリーキルンの窯尻側に導入し、粒径が９０μｍ超の副産微粉を、セメント原料を粉砕する粉砕機にセメント原料の一部として導入して、上記ロータリーキルンで焼成することを特徴としている。
【０００９】
上記のように構成された請求項１に記載の発明においては、副産微粉が最終的にはセメント原料の一部としてロータリーキルンに導入されて、セメントクリンカーに焼成されることになる。すなわち、副産微粉には、石灰質原料としての生石灰（ＣａＯ）および珪酸質原料としての二酸化珪素（ＳｉＯ2）が多く含まれていることから、これらの反応によって珪酸三石灰（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）や珪酸二石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）を確実に生成することができる。
したがって、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉をセメント原料として有効に利用することができる。
【００１０】
また、石灰質原料として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）以外の生石灰や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が多く含まれていることから、脱炭酸による二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出を抑えることができる。しかも、脱炭酸に必要な熱量が不要であることから、燃料を燃焼させる際に生じる二酸化炭素の排出も抑えることができる。しかも、燃料の消費量を低減することができることから、最終的にはセメント製造のためのコストの低減を図ることができる。また、通常、粘土から多く供給されるＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 が微粉に多く含まれているので、粘土の使用量が減る結果、粘土鉱物の脱水に要する熱量が低減される。したがって、この点もコストの低減に寄与する。さらに、微粉は９０μｍ以上のものが２０％以下であって十分に微細なものとなっており、原料粉砕工程を経ず、プレヒータに直接導入しても他の原料とよく反応するため、通常のセメント原料のような粉砕を行う必要がない。したがって、この点からもセメント製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
また、９０μｍ超の副産微粉を粉砕機で粉砕してから、プレヒータに供給し、９０μｍ以下の副産微粉をプレヒータまたはロータリーキルンの窯尻側に導入しているので、結局、ロータリーキルンには、例えば９０μｍ以下の微細に粉砕された副産微粉を供給することができる。したがって、ロータリーキルンにおいて、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。また、９０μｍ超の副産微粉は粉砕機に投入される前の段階で、すでに相当に細かく粉砕されているので、通常のセメント原料を粉砕する場合に比較して、その粉砕に要するエネルギの低減を図ることができる。したがって、セメント製造コストの低減を図ることができる。そして、この方法は、原料の粒度がより小さなものでないと焼成が困難な早強セメントクリンカーや低熱セメントクリンカーの焼成時に特に有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法を説明する。
図１は、セメントクリンカーの製造方法を実施するためのセメント製造設備の概略構成図であり、図２は、コンクリート廃材から骨材を回収するための骨材再生設備を示す図であり、図３は、骨材再生設備で発生した副産微粉を分級する微粉分級処理設備を示す図である。
【００１６】
図２図において、１はコンクリート塊Ａを加熱するための充填型加熱炉である。この充填型加熱炉１は、円筒炉壁１ａの上部に連続的に供給されるコンクリート塊Ａを一定の温度で所定時間加熱した後、円筒炉壁１ａの下部からテーブルフィーダ（図示せず）を介して連続的に排出するようになっている。加熱は、灯油等を燃焼させることによって生じた熱風を円筒炉壁１ａの下方位置の周囲および中央から供給し、円筒炉壁１ａ内を上昇させることにより行うようになっている。
【００１７】
上記コンクリート塊Ａは、コンクリート建造物の解体に伴って生じたコンクリート廃材を破砕機によって２０〜４０ｍｍに破砕したものである。この破砕機としては、例えば固定歯と可動歯との間にコンクリート廃材を挟んで破砕するジョークラッシャや、高速で回転するハンマーの衝撃力を利用してコンクリート廃材を破砕するハンマークラッシャや、コンクリート廃材を遠心力によって高速で飛散させることにより、すでに周囲に存在するコンクリート塊Ａに衝突させ、その際の衝撃力で破砕する遠心破砕機等の乾式のものが用いられる。
【００１８】
また、コンクリート塊Ａは、最大寸法で５ｍｍ未満のものを篩で排除したものを充填型加熱炉１に投入することが好ましい。すなわち、このように５ｍｍ未満のコンクリート塊Ａを排除することによって、充填型加熱炉１における垂直方向の上方への熱風の通りが良くなり、コンクリート塊Ａが均一の温度に加熱されることになる。コンクリート塊Ａの加熱温度としては、１００〜５００℃、好ましくは３００〜３５０℃に設定することが後述する粗骨材ミル２や細骨材ミル３におけるすりもみ処理で、骨材からセメントペーストを効率よく取り除く上で好ましい。なお、この実施の形態では３００〜３５０℃に設定している。
【００１９】
そして、上記のように１００〜５００℃に設定したのは、１００℃未満では、コンクリート塊Ａ中のセメントペーストを脆弱化する上で効果が薄いとともに、セメントペースト等の脱水に多くの時間がかかるからである。また、５００℃超の温度ではコンクリート塊中の粗骨材や細骨材に変質や劣化が生じるおそれがあるからである。そして、この点を考慮すると、実際に加熱する温度は、３００〜３５０℃が好ましい。
【００２０】
充填型加熱炉１で加熱処理を受けた後のコンクリート塊Ａは、粗骨材ミル２および細骨材ミル３に順次送られてすりもみ処理がなされるようになっている。
【００２１】
粗骨材ミル２は、二重ドラム型のもので構成されており、外ドラム２１と、この外ドラム２１の内側に同軸状に設けられた内ドラム２２と、この内ドラム２２内に投入された複数のすりもみ媒体２３とを備えている。
【００２２】
外ドラム２１および内ドラム２２は、ともに円筒状の外周壁を有し、その軸線が供給口２２ａ側から搬出口２２ｂ、２１ａ側に向かって斜め下方に傾けられた状態で、その軸線回りに回転駆動されるようになっている。内ドラム２２には複数の貫通孔が形成されているとともに、その外周に網目サイズが４．５ｍｍ程度の網部２２ｃが巻き付けられている。網部２２ｃは、内ドラム２２内ですりもみ処理によって生じた４．５ｍｍ以下のモルタルＣを篩い分けて外ドラム２１側に移動させるようになっている。すりもみ媒体２３は、耐磨耗性を有する鋼球によって構成されたものであり、コンクリート塊Ａに対する破砕、摩砕によって、粗骨材ＢからモルタルＣを分離するようになっている。
【００２３】
また、上記供給口２２ａは、粗骨材ミル２の軸線方向の一端における内ドラム２２の内側に位置しており、搬出口２２ｂは、粗骨材ミル２の軸線方向の他端における内ドラム２２の内側に位置しており、もう一つの搬出口２１ａは、粗骨材ミル２の軸線方向の他端における内ドラム２２と外ドラム２１との間に位置している。このため、充填型加熱炉１から供給されたコンクリート塊Ａは、供給口２２ａから内ドラム２２内に入り、同内ドラム２２内ですりもみ処理されて粗骨材Ｂとなったものは搬出口２２ｂから搬出されて細骨材ミル３に供給され、すりもみ処理時に内ドラム２２から網部２２ｃを介して外ドラム２１側に流出したモルタルＣは搬出口２１ａから搬出されて細骨材ミル３に供給されるようになっている。
【００２４】
細骨材ミル３は、円筒状の外周壁を有し、その軸線が供給口３ａ側から搬出口３ｂ側に向けて斜め下方に傾けられた状態で、その軸線回りに回転駆動されるようになっている。この細骨材ミル３は、粗骨材ミル２で分別されたモルタルＣを、粗骨材Ｂをすりもみ媒体として利用するようになっている。このすりもみ処理により、モルタルＣにおける細骨材Ｄからセメントペーストが破砕、摩砕により分離されることになる。
【００２５】
細骨材ミル３において製造された細骨材Ｄおよび粗骨材Ｂは、骨材分級設備４に送られ、細骨材Ｄと粗骨材Ｂとに分級されるようになっている。骨材分級設備４は、篩目が５ｍｍの振動篩４１を備えており、振動篩４１を通過した骨材を細骨材Ｄとして回収し、振動篩４１を通過せず篩い上となった骨材を粗骨材Ｂとして回収するようになっている。
【００２６】
一方、細骨材ミル３で細骨材Ｄが製造されることに伴って、副産微粉が生じることになる。この副産微粉は、細骨材ミル３内を供給口３ａから搬出口３ｂに流れ、微粉分級処理設備５に吸引される空気の流れによって、回収されるようになっている。また、粗骨材ミル２、骨材分級設備４において発生した副産微粉についても、微粉分級処理設備５に吸引される空気の流れによって、回収されるようになっている。また、上述した空気の流れは、粒径が１５０μｍ以下の副産微粉を移送することが可能な速さに設定されている。
【００２７】
微粉分級処理設備５は、図３に示すように、第１の分級器５１と、第２の分級器５２と、バグフィルタ５３とを備えたもので構成されている。第１の分級器５１は、空気の流れによって運ばれてきた１５０μｍ以下の副産微粉のうち、９０μｍ超の副産微粉の通過を阻止し、９０μｍ以下の副産微粉の通過を許容するものである。この第１の分級器５１で捕らえた９０μｍ超で１５０μｍ以下の副産微粉は、粗の副産微粉Ｅとしてタンク５１ａに貯蔵するようになっている。なお、粗の副産微粉Ｅは、細骨材Ｄの粒度調整に利用し、余ったものをタンク５１ａに貯蔵するようにしてもよい。
【００２８】
第２の分級器５２は、第１の分級器５１を通過した９０μｍ以下の副産微粉のうち、３０μｍ超の副産微粉の通過を阻止し、３０μｍ以下の副産微粉の通過を許容するものである。この第２の分級器５２で捕らえられた３０μｍ超で９０μｍ以下の副産微粉は、細の副産微粉Ｆとしてタンク５２ａに貯蔵するようになっている。
【００２９】
バグフィルタ５３は、第２の分級器５２を通過した３０μｍ以下の副産微粉を回収するフィルタを備えたもので構成されている。このバグフィルタ５３で捕らえられた３０μｍ以下の副産微粉は、微細の副産微粉Ｇとしてタンク５３ａに貯蔵するようになっている。また、図４は、１５０μｍ以下の全副産微粉について、粒径と累積頻度との関係について実測した結果を示している。この図から、粒径が３０μｍ以下の副産微粉は、全副産微粉の約６０重量％に達し、粒径が９０μｍ以下の副産微粉は、全副産微粉の約８０重量％に達していることがわかる。
【００３０】
また、１５０μｍ以下の副産微粉について化学分析と熱分析の結果に基づき成分組成を求めたものを表１および表２に示す。表１から、副産微粉全体では、セメント水和物の成分と骨材の成分とがそれぞれ５０重量％の割合で存在していることがわかる。さらに、表２から、３０μｍ超で１５０μｍ以下の副産微粉では、ＳｉＯ2 （酸化珪素）成分が５６．５重量％と多いことから骨材の成分が多く含まれていることがわかるとともに、ＣａＯ成分が１７．６重量％と少ないことからセメント水和物の成分が少ないことがわかる。これに対して、３０μｍ以下の副産微粉では、ＳｉＯ2 成分が４０．４重量％と少なくなっていることから骨材の成分が少なくなっていることがわかるとともに、ＣａＯ成分が３２．６重量％と多くなっていることからセメント水和物の成分が多くなっていることがわかる。
【００３１】
【表１】
【表２】
また、上述したタンク５２ａに蓄えられた細の副産微粉Ｆおよびタンク５３ａに蓄えられた微細の副産微粉Ｇは、図１に示すように、セメント製造設備におけるプレヒータ６１の上端部にセメント原料の一部として導入して、ロータリーキルン６２でセメントクリンカーに焼成するようになっている。一方、タンク４１ａに蓄えられた粗の副産微粉Ｅは、セメント原料を粉砕する粉砕機７１にセメント原料の一部として導入して、プレヒータ６１を介してロータリーキルン６２でセメントクリンカーに焼成するようになっている。すなわち、タンク５１ａ、５２ａ、５３ａに蓄えられた１５０μｍ以下のすべての副産微粉は、セメントとして再利用可能になっている。
【００３４】
なお、３０μｍ以下の微細の副産微粉Ｇについては、活性度が高いことから、強度の落ちない程度にセメントに混ぜて使用したり、地盤改良材等の固化材として使用してもよい。
【００３５】
一方、セメント製造設備は、図１に示すように、セメント原料８０を粉砕する粉砕機７１と、粉砕されたセメント原料８０を予熱するプレヒータ６１と、セメントクリンカー焼成用のロータリーキルン６２と、焼成したセメントクリンカーを冷却するクリンカークーラー６３を主要部とするもので構成れている。
【００３６】
上記プレヒータ６１は、サスペンションプレヒータと呼ばれるもので、複数のサイクロン６１ａ〜６１ｄを上下方向にダクト６１ｈ〜６１ｋでつないだ構成をなしている。そして、最上位置のダクト６１ｈには、粉砕機７１で粉砕されたセメント原料８０および粗の副産微粉Ｅが実線矢印で示すように、シュート６４を介して投入されるようになっている。また、最上位置のダクト６１ｈには、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇがシュート６４を介して投入されるようにもなっている。投入されたセメント原料８０や副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは、サイクロン６１ａ〜６１ｄ及びダクト６１ｈ〜６１ｋを経由しながら順次降下する。一方、排ガスは、誘引ファン６６により吸引され、破線矢印に示すようにセメント原料８０等と反対に順次上昇してプレヒータ６１から流出することになる。
【００３７】
これにより、投入されたセメント原料８０および副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは、排ガスの熱で徐々に加熱された後、最下位置のサイクロン６１ｄに供給され、次いでシュート６７及びロータリーキルン６２の窯尻側に位置する接続ハウジング６８を経て、ロータリーキルン６２に導入される。ロータリーキルン６２には、クリンカークーラー６３から供給されてくる高温空気とバーナ６５から送られてくる焼成用の燃料８１が導入され、セメント原料および副産微粉はロータリーキルン６２内を回転しながら移動する間に焼成され、焼成されたセメントクリンカーはクリンカークーラー６３で冷却されて系外に排出される。
【００３８】
さらに、誘引ファン６６より排出された排ガスは、乾燥機７０及び粉砕機７１に送り込まれる。乾燥機７０及び粉砕機７１では、それぞれプレヒータ６１の排ガスの熱を利用して効率よくセメント原料８０を乾燥してから粉砕する。ただし、粗の副産微粉Ｅは、加熱すりもみ処理により充分乾燥した状態になっているので、乾燥機７０を介さずに粉砕機７１に送り込まれる。乾燥機７０及び粉砕機７１で利用された排ガスは、誘引ファン６６より排出されたときに含んでいたダストの他に、乾燥、粉砕中に生じた微粉をも含む。これらのダストや微粉を含む排ガスは、集塵機７３でダスト等が除去された後、誘引ファン７２により誘引され、煙突７４より大気に放出される。
【００３９】
次に、上記骨材再生設備の作用効果について説明する。この骨材再生設備においては、５ｍｍ以上のコンクリート塊Ａを充填型加熱炉１で加熱処理するようにしているので、熱風が各コンクリート塊Ａの間の隙間を流れやすくなる。このため、コンクリート塊Ａの加熱時間の短縮を図ることができるとともに、加熱炉１に投入されたコンクリート塊Ａを一定の温度で均一に加熱することができる。したがって、セメントペーストを均一に脱水脆弱化させることができるので、加熱後のすりもみ処理において、粗骨材や細骨材からセメントペーストを効率よく確実に分離することができる。
【００４０】
また、粗骨材ミル２においては、モルタルＣが網部２２ｃから外ドラム２１側に移動するので、モルタルＣにおける細骨材が鋼球のすりもみ媒体２３によって過度に粉砕されることがない。すなわち、細骨材がすりもみ媒体２３によってさらに小さなものに粉砕されるのを防止することができる。
【００４１】
一方、細骨材ミル３においては、粗骨材Ｂをすりもみ媒体として使用し、鋼球等のすりもみ媒体を使用していないので、すりもみ処理に要するコストの低減を図ることができるとともに、細骨材Ｄが鋼球等の比重の大きなすりもみ媒体によってさらに細かく粉砕されてしまうのを防止することができる。また、粗骨材Ｂについても細骨材ＤやモルタルＣ等によって仕上げ処理をすることができる利点がある。
【００４２】
さらに、粗骨材ミル２、細骨材ミル３および骨材分級設備４において発生した副産微粉を微粉分級処理設備５で回収することができるので、作業環境の悪化を防止することができる。そして、微粉分級処理設備５においては、各分級器５１、５２と、バグフィルタ５３によって、副産微粉を上述した所定の粒度範囲ごとに、粗の副産微粉Ｅ、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇに分級することができる。
【００４３】
一方、上記副産微粉を用いたセメントクリンカーの製造方法は、骨材再生設備において発生した副産微粉を微粉分級処理設備５で分級して上記タンク５１ａ、５２ａ、５３ａにそれぞれ蓄えられた副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇを、プレヒータ６１にセメント原料の一部として供給した後、ロータリーキルン６２内に導入して焼成する方法を採用している。
【００４４】
そして特に、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇを、プレヒータ６１の上端部にシュート６４を介して導入し、粗の副産微粉Ｅを、粉砕機７１に導入してさらに細かく粉砕してから、シュート６４を介してプレヒータ６１に導入する方法を採用している。
【００４５】
上記のように構成されたセメントクリンカーの製造方法においては、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇが最終的には所定の粒径以下のセメント原料となってロータリーキルン６２に導入されて、セメントクリンカーに焼成されることになる。すなわち、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇが表１および表２に示すように、生石灰（ＣａＯ）および二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を多く含んでいることから、これらの反応によって珪酸三石灰（３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）や珪酸二石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）を確実に生成することができる。
したがって、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉をセメント原料として有効に利用することができる。
【００４６】
また、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇには炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）以外のカルシウム源として生石灰（ＣａＯ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が多く含まれていることから、脱炭酸による二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出を抑えることができる。しかも、脱炭酸に必要な熱量が不要であることから、燃料を燃焼させる際に生じる二酸化炭素の排出量の低減を図ることができる。しかも、燃料の消費量を低減することができることから、最終的にはセメント製造のためのコストの低減を図ることができる。また、通常、粘土から多く供給されるＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 が微粉に多く含まれているので、粘土の使用量が減る結果、粘土鉱物の脱水に要する熱量が低減される。したがって、この点もコストの低減に寄与する。さらに、微粉は９０μｍ以上のものが２０％以下であって十分に微細なものとなっており、原料粉砕工程を経ず、プレヒータに直接導入しても他の原料とよく反応するため、通常のセメント原料のような粉砕を行う必要がない。したがって、この点からもセメント製造コストの低減を図ることができる。
【００４７】
また、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは必ずプレヒータ６１を通ることになるので、万一、これらの副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇに水分が含まれるようなことがあったとしても、この水分を取り除いて所定の温度に加熱した後の副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇをロータリーキルン６２に供給することができる。したがって、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。
【００４８】
さらに、粗の副産微粉Ｅを粉砕機７１で粉砕しているので、例えば９０μｍ以下の粉砕された副産微粉のみを、プレヒータ６１およびロータリーキルン６２に供給することができる。したがって、ロータリーキルン６２において、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。また、粗の副産微粉Ｅは粉砕機に投入される前の段階で、すでに相当に細かく粉砕されているので、通常のセメント原料を粉砕する場合に比べて、その粉砕に要するエネルギを低減することができる。したがって、セメント製造コストの低減を図ることができる。そして、この方法は、原料の粒度がより小さなものでないと焼成が困難な早強セメントクリンカーや低熱セメントクリンカーの焼成時に特に有効である。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法を図５を参照して説明する。ただし、図１に示す構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その共通する構成要素についての説明を省略する。
【００５０】
この第２実施形態では、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇをプレヒータ６１ではなく、接続ハウジング６８に供給している。すなわち、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇを、ロータリーキルン６２の窯尻側に位置する接続ハウジング６８に供給し、該ロータリーキルン６２で焼成するようにしている。
【００５１】
上記のように構成されたセメントクリンカーの製造方法においては、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇをロータリーキルン６２の入り口側である窯尻側に導いているので、プレヒータ６１等の圧損を低下させ、例えば誘引ファン６６の電力を低減させることができるとともに、より直接的かつ短時間でセメントクリンカーに焼成することができる。すなわち、副産微粉は、１００〜５００℃の加熱によって水分や化学的結合水が取り除かれた状態になっているとともに、９０μｍ以下に粉砕された状態になっているので、ロータリーキルン６２の窯尻側に直接的に投入した場合でも、ロータリーキルン６２で効率よくセメントクリンカーに焼成することができる。
【００５２】
なお、粗の副産微粉Ｅ、細の副産微粉Ｆおよび微細の副産微粉Ｇを、接続ハウジング６８、シュート６４および粉砕機７１のずれか一個所に集中させて供給してもよく、また、例えば、粗の副産微粉Ｅは粉砕機７１に、細の副産微粉Ｆはシュート６４からプレヒータ６１に、微細の副産微粉Ｇは接続ハウジング６８に、というようにそれぞれ複数個所に分散させて供給するようにしてもよい。また、粗の副産微粉Ｅを細骨材Ｄの粒度調整に使用し、微細の副産微粉Ｇを固化材として使用した場合に、細の副産微粉Ｆのみを接続ハウジング６８、シュート６４および粉砕機７１のずれか一個所あるいは複数個所に供給するようにしてもよい。
【００５３】
また、ロータリーキルン６２の窯尻側を、上述の各実施形態では接続ハウジング６８の位置を意味するものとしたが、この窯尻側としては、ロータリーキルン６１における接続ハウジング６８側の開口端すなわち上流側の開口端の位置であってもよく、またロータリーキルン６１における上記開口端近傍の内側部分としての窯尻部の位置であってもよい。すなわち、副産微粉Ｅ、Ｆ、Ｇは、ロータリーキルン６２の上流側の開口端や窯尻部に供給するようにしてもよい。ただし、粗の副産微粉Ｅのように粒径の大きな副産微粉については、粉砕機７１に供給することが好ましいことは上述した通りである。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、副産微粉に、石灰質原料としての生石灰（ＣａＯ）および珪酸質原料としての二酸化珪素（ＳｉＯ2）が多く含まれていることから、これらの反応によって珪酸三石灰（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）や珪酸二石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）を確実に生成することができる。
したがって、コンクリート廃材から骨材を回収する際に生じた副産微粉をセメント原料として有効に利用することができる。
【００５５】
また、石灰質原料として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）以外の生石灰（ＣａＯ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が多く含まれていることから、脱炭酸による二酸化炭素（ＣＯ2 ）の排出を抑えることができる。しかも、脱炭酸に必要な熱量が不要であることから、燃料を燃焼させる際に生じる二酸化炭素の排出も抑えることができる。しかも、燃料の消費量を低減することができることから、最終的にはセメント製造のためのコストの低減を図ることができる。また、通常、粘土から多く供給されるＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 が微粉に多く含まれているので、粘土の使用量が減る結果、粘土鉱物の脱水に要する熱量が低減される。したがって、この点もコストの低減に寄与する。さらに、微粉は９０μｍ以上のものが２０％以下であって十分に微細なものとなっており、原料粉砕工程を経ず、プレヒータに直接導入しても他の原料とよく反応するため、通常のセメント原料のような粉砕を行う必要がない。したがって、この点からもセメント製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
さらに、９０μｍ超の副産微粉を粉砕機で粉砕してから、プレヒータに供給し、９０μｍ以下の副産微粉をプレヒータまたはロータリーキルンの窯尻側に導入しているので、結局、ロータリーキルンには、例えば９０μｍ以下の微細に粉砕された副産微粉を供給することができる。したがって、ロータリーキルンにおいて、効率よくセメントクリンカーを製造することができる。また、９０μｍ超の副産微粉は粉砕機に投入される前の段階で、すでに相当に細かく粉砕されているので、通常のセメント原料を粉砕する場合に比較して、その粉砕に要するエネルギの低減を図ることができる。したがって、セメント製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法の実施に直接使用するセメント製造設備を示す概略構成図である。
【図２】同セメントクリンカーの製造方法で使用する副産微粉を産出する骨材再生設備を示す概略構成図である。
【図３】上記骨材再生設備における微粉分級処理設備を示す概略構成図である。
【図４】上記骨材再生設備において産出した副産微粉の粒径と累積頻度との関係を測定した結果を示す図である。
【図５】この発明の第２実施形態としてのセメントクリンカーの製造方法の実施に直接使用するセメント製造設備を示すの概略構成図である。
【符号の説明】
６１ プレヒータ
６２ ロータリーキルン
６８ 接続ハウジング（窯尻側の部分）
８０ セメント原料
Ａ コンクリート塊
Ｂ 粗骨材（骨材）
Ｄ 細骨材（骨材）
Ｅ 粗の副産微粉（副産微粉）
Ｆ 細の副産微粉（副産微粉）
Ｇ 微細の副産微粉（副産微粉）
Claims (1)
- １００〜５００℃に加熱処理後のコンクリート塊から骨材を回収する際に生じる副産微粉を分級し、粒径が９０μｍ以下の副産微粉を、ロータリーキルンからの排ガスを利用してセメント原料を予熱するプレヒータまたはセメント原料を焼成するロータリーキルンの窯尻側に導入し、粒径が９０μｍ超の副産微粉を、セメント原料を粉砕する粉砕機にセメント原料の一部として導入して、上記ロータリーキルンで焼成することを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。
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