JP4554217B2 - 水硬性鉄鉱セメントクリンカの製造方法 - Google Patents
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Description
Visn. L‘Viv. Politech. Inst. 1975, 95, 98−100 (Uklaine) Kimenko Z.G., Tikhonov V.A., Bobik G.L., Petrovskaya N.L., Dmitrievskii V.S., Ozerov V.M. "Production of high iron cement for sintering iron ore concentrate (Chemical Abs.:1975, 85:1294451g) Tr−Mezhdunar. Kongr. Khim. Tsem.,6th 1974(Pub.1976), 3, 154−6 (Russ) Edited by Boldyrev A.S., Stroiizdat:Moscow, USSR. Tikhonov V.A., Klimenko Z.G., Berezhnenko E.T., Zahvoronkova E.V.(L‘Viv. Politekh. Inst. L’Vov,USSR) "Special highly ferruginous cement"(Chemical Abs.: 1977, 86:110385n) Kompleskn Ispol‘. Miner. Syr’ya, 1984 (2) 72−75(Russ) Buraev M.L., Tuzyak V.e, Shpinova L.G.(L‘Viv. Politekh. Inst. L’Vov,USSR) "Synthesis of alumina−iron oxide cement from red slime" (Chemical Abs.:1985,102:50050h) Congr. Int. Quim. Cemento [An]8th 1986, 2, 285−92 Feng Xiuji, Zhu Yufeng(Wuhan Inst. Build Mater. Wuhan, Peop. Rep. China) "Research on an early strength cement containing high content of iron" (Chemical Abs.:1988, 109:78641y)
本発明の他の目的は、石灰や鉄を含む粒子状、固形状廃棄物など多くの種類の原材料を利用するため製造方法の適応性を維持することにある。
本発明の更なる他の目的は、製造方法における燃料源としてコークス、石炭、木炭及び炭素含有固形廃棄物を使用することにある。
更に、本発明の他の目的は、バッチ式又は連続式による商業ベースの製造のため、簡単なプラント設備を用い、環境にやさしい製造方法を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、鉄分(Fe2O3)を40%未満含む鉄鉱セメントの製造において、高い生産性と低いエネルギ消費量を維持することにある。
本発明の一実施の形態においては、前記均一な原料混合物は、粒度に応じて粉砕し、半湿潤状態または乾燥状態で混合することにより調製される。
本発明の更なる他の実施形態においては、前記均一混合物の水を添加して行うペレット化は、8〜15%の水を含む15mmサイズ以下の粒状体を生成する。
本発明の更なる他の実施形態においては、セメントクリンカを形成する焼成と冷却の両操作は床中で15〜30分の時間範囲でなされる。
本発明の更なる他の実施形態においては、クリンカ化された集合塊を小サイズに破砕し、石膏及び他の添加物を添加するかまたは石膏を添加せず粉砕してセメントあるいは種々の用途のバインダーとする。
2.石炭、コークス、木炭の廃棄粉末等のような固形炭素を含有する材料を燃料として利用できる。
3.種々の用途に適した鉄鉱セメントの製造における原料配分設計の柔軟性。
4.材料粒子内に炭素を存在させることによるクリンカ形成の高い熱効率。
5.良好なセメント特性を達成するためのクリンカ中の鉄ミネラル相の高度な固溶体及びマイクロ結晶性を促進する、焼成システムにおける急速な焼成及び冷却速度。
6.乾燥及びガスやダストを洗浄するガス洗浄装置を備える焼成システムによる汚染の最小化。
7.低い保持時間による焼成システムの高生産性。
8.耐火物質を不要とする焼成システムによるコスト効果。
乾燥粉末状のアセチレンプラントの石灰スラッジ(CaO63.25%)、溶鉱炉(Blast Furnace)ダスト(Fe2O346.70%、SiO27.24%、炭素30.17%)及び添加剤を混合し、50kgの原料混合物を調製した。石灰スラッジと溶鉱炉ダストの重量比は2:1とした。混合した原料を均一化のためボールミルで15メッシュ(BSS)の粒度に粉化した。均一化した原料混合物を構成する成分のCaO/(Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 )と、SiO 2 /(Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 )と、Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 との重量比は、1.96:0.21:0.31であった。次いで、均一化した原料混合物に水を加えてディスク造粒機を用いてペレット化し、水分10%を含む15mmサイズの粒状体とした。未焼成の粒状体の嵩密度は1250kg/m3であり、50kgの未焼成粒状体を、研究室内にセットしたDDSユニットの、断面積300×300mm高さ500mmの箱型の焼成炉に充填し、450mm厚さの床を形成した。床の頂面に火のついた木炭により点火し、350mm水圧ゲージの空気吸引圧を充填床の下方に印加し、30分間で焼成と冷却操作を完了し、鉄鉱セメントクリンカを製造した。ペレット化粒状体中の固形炭素はクリンカ形成のため1375℃に発熱した。50kgの充填材料から30kgの鉄鉱セメントクリンカが製造された。
乾燥粉末状のアセチレンプラントの石灰、塩基性酸素炉(Basic Oxygen Furnace)ダスト[76.80%Fe2O3、3.60%SiO2、2.85%Al2O3、11.08%CaO、0.15%TiO2、0.78%(Na2O+K2O)]、粘土(50.59%SiO2、20.82%Al2O3、14.20%Fe2O3、1.65%TiO2)及び粉炭(68%固定炭素、29%灰分、3%揮発成分)を異なる重量パーセントで使用し、固形炭素が7%であり、CaO/(Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 )と、SiO 2 /(Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 )とAl 2 O 3 +Fe 2 O 3 との重量比が1.48:0.27:0.3である原料混合物50kgを調製した。粉砕した混合物を12%の水と共にディスク造粒機で15mmサイズ以下の粒状ペレットに成形した。粒状ペレット50kgを、研究室にセットしたDDSシステムを用い、400mm高さの床厚に充填し、250mm水圧ゲージの空気吸引圧で、28分間で焼成、冷却を完了した。粒状ペレット中の粉炭が発熱し、1420℃でクリンカの形成が行われた。50kgの原料供給量から34kgのクリンカが得られた。
仮焼石灰(88%CaO、4.50%SiO2、1.80%MgO)、鉄鉱石スライム(93%Fe2O3、1.12%SiO2、2.17%Al2O3)、ラテライト性ボーキサイト(38%Fe2O3、41.5%Al2O3、3.8%SiO2、1.8%TiO2)、木炭粉(88%固定炭素)、蛍石及び石膏とをそれぞれ重量%48、22、16、10.2、2で混合し、50kgの原料混合物を調製した。次いで、ボールミルを使用して粉砕し150メッシュ(BSS篩目)以下の粒子にした。原料混合物のCaO/(Al2O3+Fe2O3)と、SiO2/(Al2O3+Fe2O3)と、Al2O3+Fe2O3 との重量比は1.42:0.2:0.35であった。この混合粉末を15%の水とともに造粒し、12mmサイズ以下の粒状体にした。50kgの粒状体をダウンドラフト技術により460mmの床厚さ、1400℃でクリンカを製造した。
製造されたクリンカは56%のCaOと34%のFe2O3とを主成分として含み、種々のミネラル相はC6AF2、C4AF、カルシウムシリケート(C3S、C2S)、カルシウムフルオロアルミネート(C11A7CaF2)、カルシウムスルフォアルミネート(C4A3S)、カルシウムスルフォアルミノフェライトなどである。このクリンカは種々のミネラル相の微細な結晶構造を有する。10%の石膏を添加して調整されたセメントは早い硬化時間(60分より短い)と3、7,28日間の養生後の圧縮強度が510、700kg/cm2と非常に高い圧縮強度を示した。この種の鉄鉱セメントにおいては、石膏の使用が明白な効果を示した。
Claims (12)
- ダウンドラフト焼成技術を用いて少なくとも33%のFe2O3を含む水硬性高鉄含有セメントクリンカを製造する方法であって、
石灰石、石灰、石灰スラッジ、石灰含有固形廃棄物、鉄鉱石、赤泥スライム、含鉄ボーキサイト、ラテライト、粘土、酸化鉄を含有する金属工業又は化学工業の廃棄物、鉱滓、粉炭、木炭、炭素質スラッジ、炭素含有固形廃棄物、及びこれら何れかの混合物から選択された原材料からなる均一な原料混合物中の、CaO/(Al2O3+Fe2O3)と、SiO2/(Al2O3+Fe2O3)と、Al2O3+Fe2O3 との比が1.3〜2.5:0.2〜0.5:0.25〜0.8であり、Fe2O3の含有量が40%未満の範囲にあり、固形炭素の含有量が4〜12%の範囲にある均一原材料混合物を調製し、該均一原料混合物に水を加えてペレット化して粒状体とし、
該ペレット化した粒状体をダウンドラフト焼成技術により焼成及び冷却してクリンカに変換し、
該粒状クリンカを石膏を添加するかあるいは無添加で粉砕して水硬性高鉄含有セメント
または種々な用途のバインダーを製造する、ことを特徴とするクリンカ製造方法。 - 前記均一原料混合物は、原材料の粒度によっては粉砕し、半湿潤状態または乾燥状態で混合することにより調製されることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記均一原料混合物の粒度は150メッシュ(100ミクロン)サイズ以下であることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記均一原料混合物のペレット化は水を添加して行われ、8〜15%の水を含む15mmサイズ以下の粒状体を形成することを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記粒状体の焼成は、ダウンドラフト焼成によりクリンカに変換するため1050〜1450℃の温度範囲で行われ、操作条件は粒状体床の高さは300〜600mm、該床の下方より空気を吸引する吸引圧は水圧ゲージ200〜800mm(WG)、該床の頂上から底部への垂直方向への焼成速度は15〜20mm/分であることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記粒状体のサイズに応じて、200〜1000℃または400〜600℃の間に冷却することにより製品を得ることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- セメントクリンカを形成する焼成と冷却の両操作は床中で15〜30分の間になされることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記焼成を行う焼成炉は耐火ライニングをせず、焼成作動中の汚染を制御するためダストを含む高温ガスを除去するガス洗浄装置を備えることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記クリンカ化により得られた集合塊を破砕し、石膏及び他の添加物を添加するかまたは石膏を添加せず粉砕してセメントあるいは種々の用途のバインダーとすることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記均一原料混合物に、硫酸塩、フッ素、塩素を含む鉱物や化学廃棄物から選択した鉱化剤を添加することを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記均一原料混合物の鉄(Fe2O3)含有量は前記原料混合物の40%未満であること特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
- 前記焼成及び冷却の速度はそれぞれ200〜1000℃/分、400〜600℃/分であることを特徴とする請求項1記載のクリンカ製造方法。
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