JP6143156B2 - Cement clinker, cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、セメントクリンカ、セメント組成物に関する。
The present invention relates to a cement clinker and a cement composition.
セメント組成物は、セメント中の成分と水との水和反応によって硬化してコンクリートやモルタル等の硬化体となる。
かかる硬化体の強度発現性を向上させるために、セメント組成物の粉末度や、セメント組成物に含まれるセメントクリンカの鉱物組成を調整することが行なわれているが、セメント組成物の粉末度やセメントクリンカの鉱物組成を調整して強度発現性を向上させた場合に、フレッシュコンクリートあるいはフレッシュモルタルの凝結時間が短縮して流動性が低下するという問題がある。
そこで、強度発現性を向上させると同時にフレッシュコンクリートあるいはフレッシュモルタルの流動性を維持できるセメント組成物が検討されている。
The cement composition is hardened by a hydration reaction between the components in the cement and water and becomes a hardened body such as concrete or mortar.
In order to improve the strength development of such a cured product, the fineness of the cement composition and the mineral composition of the cement clinker contained in the cement composition are adjusted. When the mineral composition of cement clinker is adjusted to improve strength development, there is a problem that the setting time of fresh concrete or fresh mortar is shortened and the fluidity is lowered.
Therefore, a cement composition that can improve strength development and maintain the fluidity of fresh concrete or fresh mortar has been studied.
例えば、特許文献１には、特定の鉱物組成のセメント組成物において、Ｓｒ（ストロンチウム）を特定量含有させたセメント組成物が記載されている。
また、特許文献２には、特定の鉱物組成物のセメント組成物において、ＳｒおよびＶ（バナジウム）を特定量含有させたセメント組成物が記載されている。
For example, Patent Document 1 describes a cement composition containing a specific amount of Sr (strontium) in a cement composition having a specific mineral composition.
Patent Document 2 describes a cement composition containing a specific amount of Sr and V (vanadium) in a cement composition of a specific mineral composition.
しかし、特許文献１および２に記載のセメント組成物は、硬化体とした場合に、例えば、材齢２８日程度のように比較的長時間かけると十分な強度が得られるが、短時間では十分な強度が得られないという問題がある。 However, when the cement compositions described in Patent Documents 1 and 2 are hardened, a sufficient strength can be obtained when they are applied for a relatively long time such as a material age of about 28 days. There is a problem that a sufficient strength cannot be obtained.
本発明は、上記問題点に鑑み、流動性の低下を抑制できると同時に、比較的短時間での硬化体の強度発現性を向上させることができるセメントクリンカ、および、そのセメントクリンカを含むセメント組成物を提供すること課題とする。
In view of the above problems, the present invention can suppress a decrease in fluidity, and at the same time, can improve the strength development of a cured product in a relatively short time , and a cement composition including the cement clinker The issue is to provide goods.
本発明のセメントクリンカは、Ｃ３Ｓが４５質量％以上７５質量％以下、Ｃ２Ｓが５質量％以上３０質量％以下、Ｃ３Ａが５質量％以上１５質量％以下、Ｃ４ＡＦが５質量％以上１５質量％以下、Ｌｉが０．００３５質量％以上０．０１質量％以下、およびＣｕが０．００５質量％以上０．０５質量％以下含まれている。
In the cement clinker of the present invention, C 3 S is 45% by mass to 75% by mass, C 2 S is 5% by mass to 30% by mass, C 3 A is 5% by mass to 15% by mass, and C 4 AF is C 4 AF. 5 mass% or more and 15 mass% or less, Li is 0.0035 mass% or more and 0.01 mass% or less, and Cu is 0.005 mass% or more and 0.05 mass% or less.
Ｃ3Ｓが４５質量％以上７５質量％以下、Ｃ2Ｓが５質量％以上３０質量％以下、Ｃ3Ａが５質量％以上１５質量％以下、Ｃ4ＡＦが５質量％以上１５質量％以下、Ｌｉ（リチウム）が０．００３５質量％以上０．１質量％以下含まれていることにより、凝結時間の短縮による流動性の低下を抑制できると同時に、比較的短時間での強度発現性を向上させることができる。 C 3 S is 45 mass% to 75 mass%, C 2 S is 5 mass% to 30 mass%, C 3 A is 5 mass% to 15 mass%, and C 4 AF is 5 mass% to 15 mass%. Hereinafter, when Li (lithium) is contained in an amount of 0.0035% by mass or more and 0.1% by mass or less, a decrease in fluidity due to shortening of the setting time can be suppressed, and at the same time, a strength development property in a relatively short time. Can be improved.
尚、本発明において、Ｃ3Ｓは３ＣａＯ・ＳｉＯ2、Ｃ2Ｓは２ＣａＯ・ＳｉＯ2、Ｃ3Ａは３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、Ｃ4ＡＦは４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3を意味する。ここで、Ｃ＝ＣａＯ、Ｓ＝ＳｉＯ2で、Ａ＝Ａｌ2Ｏ3、Ｆ＝Ｆｅ2Ｏ3である。 In the present invention, C 3 S is 3CaO · SiO 2, C 2 S is 2CaO · SiO 2, C 3 A is 3CaO · Al 2 O 3, C 4 AF are 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 Means. Here, C = CaO, S = SiO 2 , A = Al 2 O 3 , and F = Fe 2 O 3 .
本発明では、Ｃｏが０．０００５質量％以上０．００３０質量％以下含まれていてもよい。 In this invention, Co may be contained 0.0005 mass% or more and 0.0030 mass% or less.
Ｃｏ（コバルト）が０．０００５質量％以上０．００３０質量％以下含まれていることで、流動性の低下をより抑制できると同時に、短時間での強度発現性を向上させることができる。 By containing Co (cobalt) in an amount of 0.0005 mass% or more and 0.0030 mass% or less, it is possible to further suppress a decrease in fluidity and improve strength development in a short time.
本発明によれば、流動性の低下を抑制できると同時に、比較的短時間での硬化体の強度発現性を向上させることができる。 According to the present invention, a decrease in fluidity can be suppressed, and at the same time, the strength development of a cured product can be improved in a relatively short time.
以下、本発明にかかるセメント組成物の一例について説明する。
本実施形態のセメント組成物には、Ｃ3Ｓが４５質量％以上７５質量％以下、Ｃ2Ｓが５質量％以上３０質量％以下、Ｃ3Ａが５質量％以上１５質量％、Ｃ4ＡＦが５質量％以上１５質量％、Ｌｉが０．００３５質量％以上０．１質量％含まれている。
Hereinafter, an example of the cement composition according to the present invention will be described.
In the cement composition of the present embodiment, C 3 S is 45 mass% to 75 mass%, C 2 S is 5 mass% to 30 mass%, C 3 A is 5 mass% to 15 mass%, C 4 5 mass% to 15 mass% of AF and 0.0035 mass% to 0.1 mass% of Li are contained.
セメント組成物中のＣ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ3Ａ及びＣ4ＡＦの鉱物組成が前記範囲である場合には、流動性の低下を抑制できると同時に、比較的短時間での硬化体の強度発現性を向上させることができる。 When the mineral composition of C 3 S, C 2 S, C 3 A, and C 4 AF in the cement composition is in the above range, it is possible to suppress a decrease in fluidity and at the same time, a cured product in a relatively short time. Strength development can be improved.
セメント組成物中の、Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ3Ａ及びＣ4ＡＦの鉱物組成は、セメント組成物中に含まれるセメントクリンカ中のＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3の含有量からＢｏｕｇｅの計算式に基づき算出することができる。
また、セメントクリンカ中のＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3の含有量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「セメントの化学分析方法」によって測定することができる。
The mineral compositions of C 3 S, C 2 S, C 3 A and C 4 AF in the cement composition are CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O in the cement clinker contained in the cement composition. From the content of 3 , it can be calculated based on the calculation formula of Bouge.
The contents of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 in the cement clinker can be measured by JIS R 5202 “Cement chemical analysis method”.
本実施形態のセメント組成物は、Ｌｉが０．００３５質量％以上０．１質量％以下、好ましくは、０．００３５質量％以上０．０１質量％以下、さらに好ましくは０．００３５質量％以上０．００６５質量％以下含まれている。
Ｌｉの含有量が前記範囲である場合には、前記Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ3Ａ及びＣ4ＡＦ等からなる結晶構造中にＬｉを十分に含有させておくことができ、それによって、流動性の低下を抑制できると同時に、比較的短時間での硬化体の強度発現性を向上させることができる。
In the cement composition of this embodiment, Li is 0.0035% by mass or more and 0.1% by mass or less, preferably 0.0035% by mass or more and 0.01% by mass or less, and more preferably 0.0035% by mass or more and 0% by mass. .0065 mass% or less is contained.
When the content of Li is in the above range, Li can be sufficiently contained in the crystal structure composed of C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF, etc. In addition, the decrease in fluidity can be suppressed, and at the same time, the strength development of the cured product can be improved in a relatively short time.
本実施形態のセメント組成物には、Ｌｉ以外にも、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）などの金属を含んでいてもよい。
セメント組成物中の各金属の含有量としては、例えば、Ｃｏについては０．０００５質量％〜０．００３０質量％、Ｃｕについては０．００５質量％〜０．０５質量％、Ｎｉについては０．００１質量％〜０．０１質量％、Ｍｎについては０．００５質量％〜０．１２０質量％程度である。
In addition to Li, the cement composition of the present embodiment may contain a metal such as Co (cobalt), Cu (copper), Ni (nickel), or Mn (manganese).
The content of each metal in the cement composition is, for example, 0.0005 mass% to 0.0030 mass% for Co, 0.005 mass% to 0.05 mass% for Cu, and 0.005 mass% for Ni. About 001 mass%-0.01 mass%, about Mn, it is about 0.005 mass%-0.120 mass%.
前記各金属としては、前記各金属のうちのいずれか一種が含まれていてもよく、二種以上が混合されて含まれていてもよい。
セメント組成物中に各金属が前記範囲の量含まれていることで、セメント硬化体とした場合に強度に優れた硬化体を得ることができる。
特に、Ｃｏが前記範囲含まれていることによって、より強度に優れた硬化体を得ることができる。
As each said metal, any 1 type of each said metal may be contained, and 2 or more types may be mixed and contained.
When each metal is contained in the cement composition in an amount within the above range, a hardened body having excellent strength can be obtained when the cement hardened body is used.
In particular, when Co is included in the above range, a cured body having higher strength can be obtained.
本実施形態のセメント組成物は、例えば、Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ3Ａ及びＣ4ＡＦの含有量及びＬｉの含有量が特定の範囲であるセメントクリンカと、その他の成分とを、セメント組成物の鉱物組成およびＬｉ量が前記範囲となるように混合量等を調整したものであることが好ましい。 The cement composition of the present embodiment includes, for example, a cement clinker in which the content of C 3 S, C 2 S, C 3 A and C 4 AF and the content of Li are in a specific range, and other components, It is preferable that the mixing amount and the like are adjusted so that the mineral composition and the Li amount of the cement composition fall within the above ranges.
前記セメントクリンカとしては、普通ポルトランドクリンカ、早強ポルトランドクリンカ等を用いることが、セメント組成物中の鉱物組成を前記範囲に調整することが容易にできるため好ましい。 As the cement clinker, it is preferable to use a normal Portland clinker, an early strong Portland clinker or the like because the mineral composition in the cement composition can be easily adjusted to the above range.
その他の成分としては、例えば、二水石膏、無水石膏、半水石膏などの石膏が挙げられる。前記石膏の配合量としては、例えば、セメントクリンカ１００質量部に対して１質量部以上８質量部程度であることが好ましい。 Examples of other components include gypsum such as dihydrate gypsum, anhydrous gypsum, and hemihydrate gypsum. The blending amount of the gypsum is preferably about 1 part by mass or more and about 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement clinker, for example.
本実施形態のセメント組成物には、さらに他の成分として、必要に応じて、各種骨材、混和材、添加剤、増量材等を適宜配合してもよい。 In the cement composition of the present embodiment, various other aggregates, admixtures, additives, extenders and the like may be appropriately blended as other components as necessary.
本実施形態のセメント組成物において、セメントクリンカとその他の成分とを混合する場合には、セメントクリンカが８０質量％以上、好ましくは８５質量％以上含まれていることが好ましい。 In the cement composition of the present embodiment, when the cement clinker and other components are mixed, the cement clinker is preferably contained in an amount of 80% by mass or more, and preferably 85% by mass or more.
本実施形態のセメント組成物は、平均ブレーン比表面積が３０００ｃｍ2／ｇ以上
５０００ｃｍ2／ｇ以下となるように調整されていることが好ましい。
前記セメントクリンカとして普通ポルトランドクリンカを用いた場合には、３０００ｃｍ2／ｇ以上３６００ｃｍ2／ｇ以下となるように調整されていることが好ましく、早強ポルトランドクリンカを用いた場合には、４２００ｃｍ2／ｇ以上４９００ｃｍ2／ｇ以下となるように調整されていることが好ましい。
Cement composition of this embodiment preferably an average Blaine specific surface area is adjusted to be equal to or less than 3000 cm 2 / g or more 5000 cm 2 / g.
In the case of using the ordinary Portland clinker as the cement clinker, when preferred to be adjusted to be equal to or less than 3000 cm 2 / g or more 3600 cm 2 / g, with early-strength Portland clinker, 4200Cm which is preferably adjusted to be 2 / g or more 4900Cm 2 / g or less.
本実施形態のセメント組成物には、ＳＯ3が１．５質量％以上３．５質量％以下含まれていてもよい。かかる範囲のＳＯ3が含まれていることによってセメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も向上することができるため好ましい。
セメント組成物中のＳＯ3が前記範囲となるようにするためには、例えば、前記石膏の配合量等で調整することができる。
The cement composition of this embodiment may contain SO 3 in an amount of 1.5% by mass to 3.5% by mass. The inclusion of SO 3 in such a range is preferable because the fluidity of the cement composition can be appropriately maintained and the strength development of mortar and concrete can be improved.
For SO 3 of the cement composition is made to be the range, for example, it can be adjusted by the amount and the like of the plaster.
本実施形態のセメント組成物は、遊離石灰（ｆ−ＣａＯ）の含有量が、１．５質量％以下であることが好ましい。遊離石灰の含有量が前記範囲であることでモルタルやコンクリートの強度発現性を向上することができるため好ましい。
セメント組成物中の遊離石灰の含有量が前記範囲となるようにするためには、例えば、
焼成条件（時間、温度、雰囲気等）や原料配合変更等により調整することができる。
In the cement composition of the present embodiment, the content of free lime (f-CaO) is preferably 1.5% by mass or less. It is preferable for the content of free lime to be in the above range since the strength development of mortar and concrete can be improved.
In order for the content of free lime in the cement composition to fall within the above range, for example,
It can be adjusted by changing the firing conditions (time, temperature, atmosphere, etc.) and changing the raw material composition.
次に、本実施形態のセメント組成物を製造する方法の一例について説明する。
本実施形態のセメント組成物は、例えば、所定のＣ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、Ｃ3Ａ、Ｃ4ＡＦの含有量及びＬｉの含有量であるセメントクリンカと、石膏等とを混合することで製造することができる。
Next, an example of a method for producing the cement composition of the present embodiment will be described.
The cement composition of the present embodiment is obtained by, for example, mixing a cement clinker that is a predetermined C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF content and Li content with gypsum and the like. Can be manufactured.
セメントクリンカは、通常、各種セメント原料を粉砕、混合することで調整した混合原料を、予備加熱し、さらに焼成炉で焼成し、冷却することで得られる。 The cement clinker is usually obtained by preheating a mixed raw material prepared by pulverizing and mixing various cement raw materials, further firing in a firing furnace, and cooling.
セメント原料としては、例えば、石灰石、粘土、珪石、鉄原料、汚泥、スラッジ、高炉スラグ、焼却灰、鋳物砂、石炭灰、建設発生土等が挙げられる。
例えば、ポルトランドセメントクリンカを製造する場合には、セメント原料として石灰石５００〜１５００ｋｇ、珪石１０〜２００ｋｇ、石炭灰０〜３００ｋｇ、粘土０〜１００ｋｇ、高炉スラグ０〜１００ｋｇ、建設発生土０〜２００ｋｇ、汚泥０〜１００ｋｇ、鉄原料０〜１００ｋｇ程度混合することが好ましい。
Examples of the cement raw material include limestone, clay, silica stone, iron raw material, sludge, sludge, blast furnace slag, incineration ash, foundry sand, coal ash, construction generated soil, and the like.
For example, when manufacturing Portland cement clinker, limestone 500-1500 kg, silica 10-200 kg, coal ash 0-300 kg, clay 0-100 kg, blast furnace slag 0-100 kg, construction generated soil 0-200 kg, sludge It is preferable to mix about 0 to 100 kg and about 0 to 100 kg of iron raw material.
前記セメント原料には、Ｌｉを含む前記各金属を含有した金属含有原料を混合することが好ましい。かかる金属含有原料をセメント原料に混合することで、前記各金属を含むセメントクリンカを得ることができる。 The cement raw material is preferably mixed with a metal-containing raw material containing each of the metals including Li. By mixing such a metal-containing raw material with a cement raw material, a cement clinker containing each of the metals can be obtained.
前記金属含有原料としては、廃棄リチウムイオン電池等が好ましい。
リチウムイオン電池はＬｉの他に、通常、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎなどの金属を含んでいるため、前記各金属をバランスよくセメントクリンカに含有させることができる。同時に、廃棄リチウムイオン電池の廃棄処理方法としても、複雑な手間をかけることなく、また、環境に負荷をかけることなく処理できるため好ましい。
As said metal containing raw material, a waste lithium ion battery etc. are preferable.
Since the lithium ion battery normally contains metals such as Co, Cu, Ni, and Mn in addition to Li, the metals can be contained in the cement clinker in a well-balanced manner. At the same time, the disposal method of the discarded lithium ion battery is preferable because it can be processed without taking complicated steps and without burdening the environment.
前記金属含有原料をセメント原料に混合する量は、金属含有原料中の金属量によって相違するが、例えば、金属含有原料として廃棄リチウムイオン電池を使用する場合には、セメントクリンカ１ｔあたり、０．１〜１０ｋｇ程度になるように混合することが好ましい。かかる程度の混合量であれば、セメント材料としての品質を損なうことなく且つセメントクリンカに十分に各種金属を含有させうる。 The amount of the metal-containing raw material to be mixed with the cement raw material varies depending on the amount of metal in the metal-containing raw material. For example, when a waste lithium ion battery is used as the metal-containing raw material, 0.1% per 1 ton of cement clinker is used. It is preferable to mix so that it may become about 10 kg. With such a mixing amount, various metals can be sufficiently contained in the cement clinker without impairing the quality as a cement material.
前記セメント原料及び金属含有原料を用いて、例えば、以下のような方法でセメント組成物を製造する。
前記セメント原料は、混合槽等に導入し混合する。
混合槽内では、攪拌用の空気を導入しながら空気によって攪拌することで、均一に混合された混合原料を得ることができる。尚、セメント原料とともに、前記金属含有原料を混合槽に導入してもよい。この場合には、前記金属含有原料は粉砕しておくことが好ましい。
Using the cement raw material and the metal-containing raw material, for example, a cement composition is produced by the following method.
The cement raw material is introduced into a mixing tank or the like and mixed.
In the mixing tank, a uniformly mixed raw material can be obtained by stirring with air while introducing stirring air. In addition, you may introduce | transduce the said metal containing raw material into a mixing tank with a cement raw material. In this case, the metal-containing raw material is preferably pulverized.
次に、混合原料を予備加熱装置で予備加熱する。予備加熱装置としては、例えば、多段サイクロン及び仮焼炉を備えた予備加熱装置（いわゆる、ニューサスペンションプレヒーター）や、仮焼炉を備えていない多段サイクロンを備えた予備加熱装置（いわゆる、サスペンションプレヒーター）等が挙げられる。
以下、多段サイクロン及び仮焼炉を備えた予備加熱装置（ニューサスペンションプレヒーター）を用いる場合について説明する。
Next, the mixed raw material is preheated with a preheating device. Examples of the preheating device include a preheating device (so-called new suspension preheater) having a multistage cyclone and a calcining furnace, and a preheating device (so-called suspension preheater) having a multistage cyclone not having a calcining furnace. Heater).
Hereinafter, the case where the preheating apparatus (new suspension preheater) provided with the multistage cyclone and the calcining furnace is used will be described.
多段サイクロンのうち最上段のサイクロンに、前記混合原料を投入し、サイクロン内部で混合原料と高温ガスとを熱交換し、順次下段のサイクロンへ移送し、下段のサイクロンを経て、仮焼炉に混合原料を移送する。
高温ガスは、後述するキルンの窯尻から排出される排ガスであり、窯尻から排出された高温ガスをライジングダクトを介してサイクロン内へ導入する。
The mixed raw material is charged into the uppermost cyclone of the multi-stage cyclone, the mixed raw material and the high-temperature gas are heat-exchanged inside the cyclone, sequentially transferred to the lower cyclone, and mixed into the calcining furnace via the lower cyclone. Transfer raw materials.
The high-temperature gas is exhaust gas discharged from the kiln bottom of the kiln described later, and the high-temperature gas discharged from the kiln bottom is introduced into the cyclone through the rising duct.
多段サイクロンで予備加熱する温度は、例えば、最上段のサイクロン内部の温度で約３００〜４００℃、仮焼炉の直前のサイクロンの内部は約８００〜９００℃程度であることが好ましい。 The preheating temperature in the multistage cyclone is preferably about 300 to 400 ° C. as the temperature inside the uppermost cyclone, and about 800 to 900 ° C. inside the cyclone immediately before the calcining furnace.
さらに、仮焼炉の温度は、例えば、約９００〜１０００℃程度であることが好ましい。かかる温度であれば混合原料を加熱して脱炭酸させるために適している。
仮焼炉内には、石炭等の燃料を噴出させるバーナーを設け、かかるバーナーで仮焼炉内のセメント原料を加熱するが、前記石炭等の燃料とともに、廃タイヤ、廃肉骨粉などの産業廃棄物を燃料の一部として導入してもよい。
仮焼炉から排出された混合原料は、さらにサイクロンに導入して、該サイクロンにおいて仮焼炉で仮焼された混合原料と、高温ガスとを分離する。
Furthermore, it is preferable that the temperature of a calcining furnace is about 900-1000 degreeC, for example. Such a temperature is suitable for heating and decarboxylation of the mixed raw material.
In the calcining furnace, a burner for injecting fuel such as coal is provided, and the cement raw material in the calcining furnace is heated by the burner, but together with the fuel such as coal, industrial waste such as waste tires and waste meat and bone meal Things may be introduced as part of the fuel.
The mixed raw material discharged from the calciner is further introduced into a cyclone, and the mixed raw material calcined in the calciner in the cyclone and the high-temperature gas are separated.
前記サイクロンにて分離された混合原料を、前記サイクロンの排出口とキルン入り口である窯尻とを接続するシュートを介してキルンへ導入する。
尚、金属含有原料を予備加熱後の混合原料に混合する場合には、かかるシュート内に金属含有原料を導入することで、混合してもよい。
この場合、前記シュートにはシュート内と外とを通じさせる開口を設け、該開口から金属含有廃材をシュート内に投入することで、シュート内を移動する混合原料と金属含有原料とを混合させることができるため、均一に混合しやすくなる。
予備加熱後の混合原料は約９００〜１０００℃程度の温度である。
The mixed raw material separated by the cyclone is introduced into the kiln through a chute connecting the cyclone discharge port and the kiln bottom as the kiln inlet.
In addition, when mixing a metal containing raw material with the mixed raw material after a preheating, you may mix by introduce | transducing a metal containing raw material in this chute | shoot.
In this case, the chute is provided with an opening that allows the inside and outside of the chute to pass through, and by introducing the metal-containing waste material into the chute from the opening, the mixed raw material moving in the chute and the metal-containing raw material can be mixed. Therefore, it becomes easy to mix uniformly.
The mixed raw material after the preheating has a temperature of about 900 to 1000 ° C.
尚、予備加熱装置として、仮焼炉を備えていない多段サイクロンを備えた予備加熱装置（いわゆる、サスペンションプレヒーター）を用いる場合には、予備加熱工程後、すなわちサイクロンから混合原料が排出された後であって、該混合原料をキルンへ導入する前に、前記金属含有原料と混合原料とを混合することが好ましい。 In the case of using a preheating device (so-called suspension preheater) equipped with a multistage cyclone not equipped with a calcining furnace as the preheating device, after the preheating step, that is, after the mixed raw material is discharged from the cyclone. In addition, it is preferable to mix the metal-containing raw material and the mixed raw material before introducing the mixed raw material into the kiln.
前記金属含有原料を前記シュート内で混合原料に混合する場合には、その後のキルンでの焼成において混合原料と混合されながら高温で焼成されるため、金属含有原料を予め粉砕しなくても十分に混合原料と混合することができる。 When the metal-containing raw material is mixed with the mixed raw material in the chute, since it is fired at a high temperature while being mixed with the mixed raw material in the subsequent firing in the kiln, it is sufficient even if the metal-containing raw material is not pulverized in advance. Can be mixed with mixed raw materials.
前記金属含有原料と混合された混合原料を、前記シュートからキルン内へ導入する。
キルンには石炭などの燃料を噴出させるバーナーが設けられており、このバーナーによって約１４００〜１５００℃でキルン内の混合原料を焼成する。
The mixed raw material mixed with the metal-containing raw material is introduced from the chute into the kiln.
The kiln is provided with a burner for injecting fuel such as coal, and the mixed raw material in the kiln is fired at about 1400 to 1500 ° C. by this burner.
キルンで焼成された混合原料をキルンからクリンカクーラーへ移送し、クリンカクーラーで焼成された混合セメント原料を冷却してセメントクリンカが得られる。 The mixed raw material fired in the kiln is transferred from the kiln to the clinker cooler, and the mixed cement raw material fired in the clinker cooler is cooled to obtain a cement clinker.
本実施形態のセメント組成物に用いられるセメントクリンカとしては、例えば、Ｃ3Ｓが４５質量％以上７５質量％以下、Ｃ2Ｓが５質量％以上３０質量％以下、Ｃ3Ａが５質量％以上１５質量％、Ｃ4ＡＦが５質量％以上１５質量％であるような鉱物組成を有するセメントクリンカであることが好ましい。従って、各原料はかかる鉱物組成のセメントクリンカが得られるように適宜調整の上、混合されることが好ましい。
前記鉱物組成であるセメントクリンカとしては、例えば、ポルトランドセメントクリンカが挙げられ、中でも、普通ポルトランドセメントクリンカ、早強ポルトランドセメントクリンカ等が好ましい。
As the cement clinker used in the cement composition of the present embodiment, for example, C 3 S is 45% by mass to 75% by mass, C 2 S is 5% by mass to 30% by mass, and C 3 A is 5% by mass. A cement clinker having a mineral composition of 15% by mass or more and C 4 AF of 5% by mass or more and 15% by mass is preferable. Accordingly, it is preferable that the raw materials are mixed with appropriate adjustment so that a cement clinker having such a mineral composition can be obtained.
Examples of the cement clinker having the mineral composition include Portland cement clinker, and among them, ordinary Portland cement clinker, early-strength Portland cement clinker, and the like are preferable.
また、本実施形態のセメント組成物に用いられるセメントクリンカは、微量成分として、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎなどの金属を一般的なセメントクリンカよりも多く含有している。
例えば、Ｃｏについては０．０００５〜０．００３質量％、Ｃｕについては０．００５〜０．０５質量％、Ｎｉについては０．００１〜０．０１質量％、Ｍｎについては０．００５〜０．１２０質量％程度含むセメントクリンカであることが好ましい。従って、前記金属含有原料はかかる含有量の金属を含むセメントクリンカが得られるように適宜調整されることが好ましい。
Moreover, the cement clinker used for the cement composition of this embodiment contains more metals, such as Li, Co, Cu, Ni, and Mn, as a trace component than a general cement clinker.
For example, 0.0005 to 0.003 mass% for Co, 0.005 to 0.05 mass% for Cu, 0.001 to 0.01 mass% for Ni, and 0.005 to 0.00 mass for Mn. A cement clinker containing about 120% by mass is preferable. Therefore, it is preferable that the metal-containing raw material is appropriately adjusted so as to obtain a cement clinker containing such a content of metal.
冷却されたセメントクリンカは、さらに石膏、あるいは高炉スラグなどと混合し、ミルなどで粉砕してセメント組成物として製造される。 The cooled cement clinker is further mixed with gypsum or blast furnace slag, and pulverized with a mill or the like to produce a cement composition.
尚、本実施形態にかかるセメント組成物は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 In addition, although the cement composition concerning this embodiment is as above, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以下に実施例を示して、本発明にかかるセメント組成物についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The cement composition according to the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
本実施例では、金属含有原料を混合原料に混合して、焼成することで製造したセメントクリンカを用いたセメント組成物を作製した。
具体的には、以下のような方法で各セメントクリンカを得た。
In this example, a cement composition using a cement clinker manufactured by mixing a metal-containing raw material with a mixed raw material and firing it was produced.
Specifically, each cement clinker was obtained by the following method.
まず、セメント原料として石灰石、粘土、珪石、鉄を用いて、表１に示すNo.1乃至No.5の鉱物組成になるように混合した混合原料を、多段サイクロンにて９００℃に加熱した後、仮焼炉で１０００℃に仮焼した。仮焼後の混合原料をさらにサイクロンでガスと分離し、キルンへ移送した。
本実施例では、ロータリーキルンを用いた。ロータリーキルンで１４５０℃焼成した後に、クリンカクーラーで冷却してセメントクリンカを得た。
尚、表１に示すNo.２、３及び５のセメントクリンカは、混合原料を仮焼した後に、リチウムイオン電池セル廃材をセメント原料に混合した。
First, after heating the mixed raw material mixed to the mineral composition of No. 1 to No. 5 shown in Table 1 to 900 ° C. in a multistage cyclone using limestone, clay, silica, and iron as cement raw materials. And calcined at 1000 ° C. in a calcining furnace. The mixed raw material after calcination was further separated from gas by a cyclone and transferred to a kiln.
In this example, a rotary kiln was used. After firing at 1450 ° C. in a rotary kiln, the cement clinker was obtained by cooling with a clinker cooler.
The cement clinkers No. 2, 3 and 5 shown in Table 1 were prepared by calcining the mixed raw material and then mixing the lithium ion battery cell waste material with the cement raw material.
各セメントクリンカの組成を表１に示す。
セメントクリンカの組成としては、Ｂｏｇｕｅ鉱物組成（質量％）および微量成分量（ｐｐｍ）を示す。
The composition of each cement clinker is shown in Table 1.
As a composition of a cement clinker, a Bogue mineral composition (mass%) and a trace component amount (ppm) are shown.
さらに前記表１に示す各セメントクリンカにセメントのＳＯ3が表２に記載の割合になるように排脱二水石膏を添加し、平均ブレーン比表面積３４５０ｃｍ2／ｇとなるようにボールミルにて粉砕して表２に示す鉱物組成、および微量金属元素を含む実施例１、２、比較例１乃至３の各セメント組成物を得た。 Furthermore, drained dihydrate gypsum was added to each cement clinker shown in Table 1 so that the SO 3 of the cement would be the ratio shown in Table 2, and pulverized with a ball mill so as to have an average brain specific surface area of 3450 cm 2 / g. Thus, the cement compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 containing the mineral composition and trace metal elements shown in Table 2 were obtained.
表２に示す各セメント組成物を用いて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に基づいて凝結試験を行なった。
Using each cement composition shown in Table 2, a setting test was performed based on JIS R 5201 “Physical Test Method for Cement”.
《圧縮強さ試験》
強度試験は、前記表２の各セメント組成物を用いて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に基づいて供試体を作製し、材齢３日、７日、２８日の各供試体の圧縮強さ試験を行なった。
《Compressive strength test》
In the strength test, specimens were prepared based on JIS R 5201 “Physical testing method of cement” using each cement composition of Table 2 above, and the test specimens of the 3rd, 7th and 28th ages were used. A compressive strength test was performed.
各結果を表３に示す。 Table 3 shows the results.
表３に示すとおり、実施例１、２は、比較例１乃至３に対して、特に、３日目の圧縮強さ、すなわち、初期強度が向上している。 As shown in Table 3, in Examples 1 and 2, the compression strength on the third day, that is, the initial strength, is particularly improved as compared with Comparative Examples 1 to 3.
以上より、特定の鉱物組成物及び特定のリチウム含有量である実施例のセメント組成物は、セメント硬化体とした場合には特に初期において圧縮強度が向上することが確認できた。
また、凝結試験の結果から、各実施例のセメント組成物は、セメントの凝結には特に影響を与えないことが確認できた。
From the above, it was confirmed that the compressive strength of the cement composition of the example having the specific mineral composition and the specific lithium content was improved particularly in the initial stage when the cement hardened body was used.
Further, from the results of the setting test, it was confirmed that the cement compositions of the respective examples did not particularly affect the setting of the cement.
Claims (3)
のセメントクリンカ。 The cement clinker according to claim 1, wherein Co is contained in an amount of 0.0005 mass% to 0.0030 mass%.
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