JP6977788B2 - Cement composition manufacturing method and cement composition manufacturing system - Google Patents

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Description

本開示は、セメント組成物の製造方法、及びセメント組成物の製造システムに関する。 The present disclosure relates to a method for producing a cement composition and a system for producing a cement composition.

セメントクリンカーは、石灰石、粘土、硅石、酸化鉄等を主原料として製造される。セメントクリンカーの製造では、これらの主原料の他に、各種産業副産物及び産業廃棄物等を原燃料として有効利用している。ところが、原材料の選択に応じて、セメントクリンカー中に、各種原燃料に由来するカドミウム、クロム、鉛、モリブデン等の重金属類が少量混入することがある。 Cement clinker is manufactured using limestone, clay, silica stone, iron oxide and the like as main raw materials. In the production of cement clinker, in addition to these main raw materials, various industrial by-products and industrial wastes are effectively used as raw materials and fuels. However, depending on the selection of raw materials, a small amount of heavy metals such as cadmium, chromium, lead, and molybdenum derived from various raw materials and fuels may be mixed in the cement clinker.

重金属類のうち、六価クロムは、他の重金属類とは異なり、クロム酸イオン(CrO 2−)等の安定なオキソ陰イオンの状態で存在し、高pH条件下であっても難溶性の水酸化物を形成しない。このため、六価クロムは、その溶出対策が比較的難しい重金属に分類される。六価クロムの溶出量は、特に関東ローム等の火山灰質粘性土を地盤改良の対象とした場合に多くなることが知られている。 Among heavy metals, hexavalent chromium, unlike other heavy metals, present in the form of a stable oxo anions such chromate ions (CrO 4 2-), even at high pH conditions hardly soluble Does not form hydroxides. For this reason, hexavalent chromium is classified as a heavy metal whose elution countermeasures are relatively difficult. It is known that the elution amount of hexavalent chromium increases especially when volcanic ash cohesive soil such as Kanto Loam is targeted for ground improvement.

セメントクリンカー及びセメントは、地盤改良材の原料として用いられることもある。地盤改良土からの六価クロムの溶出量は、土壌環境基準で0.05mg/L以下に制限されている。特許文献1では、排煙脱硫工程で得られる亜硫酸カルシウム半水和物と二水石膏を含むスラリーを乾粉化して得られる還元性せっこう組成物をセメント系固化材に配合して六価クロムを三価クロムに還元し、固化処理土を無害化する技術が提案されている。 Cement clinker and cement may also be used as raw materials for ground improvement materials. The amount of hexavalent chromium eluted from the ground-improved soil is limited to 0.05 mg / L or less according to the soil environmental standard. In Patent Document 1, a reducing gypsum composition obtained by drying a slurry containing calcium sulfite hemihydrate and dihydrate gypsum obtained in a flue gas desulfurization step is blended with a cement-based solidifying material to obtain hexavalent chromium. A technique has been proposed in which the soil is reduced to trivalent chromium to detoxify the solidified gypsum.

特開2007−246306号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-246306

市販されている亜硫酸カルシウム等の亜硫酸塩は高価であるため、市販品を用いるとセメント組成物の製造原価が上がってしまう。一方で、特許文献1のように、セメント系固化材に還元性せっこう組成物を用いることは、固化処理土からの六価クロムの溶出低減に有効ではあるものの、還元性せっこう組成物を生産することが必要となる。そこで、本開示では、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を簡便に製造することが可能なセメント組成物の製造方法及びセメント組成物の製造システムを提供する。 Since commercially available sulfites such as calcium sulfite are expensive, the manufacturing cost of cement compositions increases when commercially available products are used. On the other hand, as in Patent Document 1, the use of a reducing gypsum composition for the cement-based solidifying material is effective in reducing the elution of hexavalent chromium from the solidified soil, but the reducing gypsum composition can be obtained. It will be necessary to produce. Therefore, the present disclosure provides a method for producing a cement composition and a system for producing a cement composition, which can easily produce a cement composition effective for reducing the elution of hexavalent chromium.

本開示の一側面に係るセメント組成物の製造方法は、セメントクリンカーと、亜硫酸塩組成物と、を配合して粉砕し、セメント組成物を得る混合工程を有する。この製造方法では、亜硫酸塩組成物とセメントクリンカーとを配合して粉砕しセメント組成物を得ていることから、簡便にセメント組成物を製造することができる。そして、このセメント組成物は亜硫酸塩組成物を含むことから、粉砕性に優れるとともに、例えば固化材として用いられた場合に六価クロムの溶出を低減することができる。 The method for producing a cement composition according to one aspect of the present disclosure includes a mixing step of blending a cement clinker and a sulfite composition and pulverizing the mixture to obtain a cement composition. In this production method, since the sulfite composition and the cement clinker are mixed and pulverized to obtain a cement composition, the cement composition can be easily produced. Since this cement composition contains a sulfite composition, it is excellent in pulverizability and can reduce the elution of hexavalent chromium when used as a solidifying material, for example.

混合工程では、さらに石膏を配合してセメント組成物を得ることが好ましい。これによって、セメント組成物の組成を容易に調整することができる。 In the mixing step, it is preferable to further add gypsum to obtain a cement composition. Thereby, the composition of the cement composition can be easily adjusted.

混合工程では、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーとして配合され、当該亜硫酸塩スラリー中の固形分の濃度が0.1〜90質量%であることが好ましい。当該固形分中の亜硫酸塩の含有量は1質量%以上であることが好ましい。これによって、取り扱い性が良好な亜硫酸塩スラリーを用いることができるとともに、セメントクリンカーに適量の水分が混合されることとなり粉砕を円滑にすることができる。また、セメント組成物中に含まれる石膏が過度に半水石膏化することを抑制し、流動性及び強度発現性に優れ、長期間貯蔵しても固結し難いセメント組成物を製造できる。このようなセメント組成物は、固化材として用いた場合に六価クロムの溶出を十分に低減することができる。 In the mixing step, the solid content containing the sulfite composition is blended as a sulfite slurry dispersed in a solvent containing water, and the concentration of the solid content in the sulfite slurry is preferably 0.1 to 90% by mass. .. The content of sulfite in the solid content is preferably 1% by mass or more. As a result, a sulfite slurry having good handleability can be used, and an appropriate amount of water is mixed with the cement clinker, so that pulverization can be facilitated. In addition, it is possible to produce a cement composition that suppresses the gypsum contained in the cement composition from being excessively converted into hemihydrate gypsum, has excellent fluidity and strength development, and is difficult to solidify even when stored for a long period of time. Such a cement composition can sufficiently reduce the elution of hexavalent chromium when used as a solidifying material.

上記製造方法は、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーから水分を低減し、固形分の濃度が90質量%以上である粉末状又はケーキ状の固形物を得る水分調整工程を有し、固形分における亜硫酸塩の含有量が1質量%以上であり、混合工程では亜硫酸塩組成物は固形物として配合されることが好ましい。これによって、亜硫酸塩スラリー中の亜硫酸塩組成物の含有量が少なくても、セメント組成物中の亜硫酸塩組成物の含有量を十分に高くすることができる。また、ベルトコンベア等による輸送、及び一時的な保管が容易となり、取り扱い性を向上することができる。 The above-mentioned production method reduces the water content from the sulfite slurry in which the solid content containing the sulfite composition is dispersed in a solvent containing water, and produces a powdery or cake-like solid having a solid content concentration of 90% by mass or more. It is preferable that the sulfite composition has a water content adjusting step to obtain, the sulfite content in the solid content is 1% by mass or more, and the sulfite composition is blended as a solid in the mixing step. Thereby, even if the content of the sulfite composition in the sulfite slurry is small, the content of the sulfite composition in the cement composition can be sufficiently increased. In addition, transportation by a belt conveyor or the like and temporary storage are facilitated, and handleability can be improved.

亜硫酸塩組成物は、亜硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩及び重亜硫酸カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。また、亜硫酸塩組成物を含む固形分は、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。このような成分を含有することによって、六価クロムの溶出を一層低減することが可能なセメント組成物とすることができる。 The calcium sulfite composition preferably contains at least one selected from the group consisting of calcium sulfite, a compound salt of calcium sulfite and calcium sulfate, and calcium sulfite. Further, the solid content containing the sulfite composition preferably contains at least one selected from the group consisting of calcium sulfate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. By containing such a component, a cement composition capable of further reducing the elution of hexavalent chromium can be obtained.

亜硫酸塩組成物に含まれる亜硫酸カルシウムは、主面の長軸及び短軸の長さがそれぞれ1〜500μm及び0.5〜300μmであり、厚さが長軸の長さの50%以下である薄片状結晶を含有することが好ましい。このような薄片状結晶を含有することによって、粉砕性に優れるとともに、比表面積を簡便に高めることが可能なセメント組成物を製造することができる。 The calcium sulfite contained in the sulfite composition has the lengths of the major axis and the minor axis of the main surface of 1 to 500 μm and 0.5 to 300 μm, respectively, and the thickness is 50% or less of the length of the major axis. It preferably contains flaky crystals. By containing such flaky crystals, it is possible to produce a cement composition which is excellent in pulverizability and can easily increase the specific surface area.

亜硫酸塩組成物は、亜硫酸カルシウム及び重亜硫酸カルシウムの少なくとも一方の塩を含み、上記混合工程において、セメントクリンカー100質量部に対する亜硫酸塩組成物の配合比が、上記塩の無水物換算の合計(すなわち、亜硫酸カルシウムと重亜硫酸カルシウムの無水物換算の合計)で0.1〜20質量部であることが好ましい。これによって、六価クロムの溶出を十分に低い水準に維持しつつ、粉砕を十分に円滑に行うことができる。 The sulfite composition contains at least one salt of calcium sulfite and calcium sulfite, and in the above mixing step, the compounding ratio of the sulfite composition to 100 parts by mass of the cement clinker is the total of the salts in terms of anhydride (that is, , The sum of calcium sulfite and calcium sulfite in terms of anhydride) is preferably 0.1 to 20 parts by mass. This makes it possible to carry out pulverization sufficiently smoothly while maintaining the elution of hexavalent chromium at a sufficiently low level.

上記製造方法は、セメントクリンカーを製造する際に発生する排ガス、火力発電設備で発生する排ガス、硫黄を燃焼して得られる燃焼ガス、及び硫黄化合物を加熱分解して得られる加熱分解ガスからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、亜硫酸ガスを含有するガスと、アルカリ土類金属及び/又はアルカリ金属を有する化合物を含む原料スラリーと、を接触させて、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製工程を有することが好ましい。なお、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、炭酸塩及び/又は水酸化物として原料スラリーに含まれてよい。これによって、セメント組成物の製造コストを十分に低減することができる。 The above-mentioned manufacturing method is a group consisting of exhaust gas generated when manufacturing a cement clinker, exhaust gas generated in a thermal power generation facility, a combustion gas obtained by burning sulfur, and a heat-decomposed gas obtained by heat-decomposing a sulfur compound. A gas containing sulfurous acid gas, which comprises at least one selected from the above, and a raw material slurry containing an alkaline earth metal and / or a compound having an alkali metal are brought into contact with each other, and the solid content containing the sulfurous acid composition is water. It is preferable to have a slurry preparation step of obtaining a sulfurous acid sulfate slurry dispersed in a solvent containing. The alkali metal and the alkaline earth metal may be contained in the raw material slurry as a carbonate and / or a hydroxide. Thereby, the manufacturing cost of the cement composition can be sufficiently reduced.

上記製造方法は、セメントキルン部の窯尻とプレヒータ部のボトムサイクロンとの間のガスを抽気して排ガスを得る抽気工程を有することが好ましい。これによって、既存のセメントクリンカー製造設備におけるバイパス部を活用して、亜硫酸塩組成物を調製することができる。ただし、本開示は、セメントクリンカーの製造設備を新設することを排除するものではない。 The above manufacturing method preferably includes an bleeding step of extracting gas between the kiln bottom of the cement kiln portion and the bottom cyclone of the preheater portion to obtain exhaust gas. This makes it possible to prepare a sulfite composition by utilizing the bypass portion in the existing cement clinker manufacturing facility. However, this disclosure does not exclude the establishment of new cement clinker manufacturing equipment.

上記製造方法は、上記排ガスを原料スラリーと接触させる前に、排ガスを冷却して、塩素化合物を含むダスト粒子を得る冷却工程と、集塵部で排ガスからダスト粒子の少なくとも一部を除去する集塵工程と、を有することが好ましい。これによって、不要な成分が低減された亜硫酸塩組成物を効率良く製造することができる。 The manufacturing method includes a cooling step of cooling the exhaust gas to obtain dust particles containing a chlorine compound before bringing the exhaust gas into contact with the raw material slurry, and a collection of dust particles from which at least a part of the dust particles is removed from the exhaust gas at a dust collecting portion. It is preferable to have a dust process. This makes it possible to efficiently produce a sulfite composition in which unnecessary components are reduced.

上記原料スラリーと接触する上記ガスは、硫黄を燃焼して得られる燃焼ガス、及び/又は硫黄化合物を加熱分解して得られる加熱分解ガスを、空気及び/又はセメントクリンカーを製造する際に発生する排ガスで希釈して得られる混合ガスを含むことが好ましい。これによって、亜硫酸ガスの濃度、及び排ガスの温度を好適な範囲に調整して、排ガスに含まれる亜硫酸ガスを効率よく亜硫酸塩組成物にすることができる。 The gas in contact with the raw material slurry is generated when a combustion gas obtained by burning sulfur and / or a heat-decomposed gas obtained by heat-decomposing a sulfur compound is used to produce air and / or a cement clinker. It is preferable to include a mixed gas obtained by diluting with exhaust gas. Thereby, the concentration of the sulfurous acid gas and the temperature of the exhaust gas can be adjusted in a suitable range, and the sulfurous acid gas contained in the exhaust gas can be efficiently made into a sulfite composition.

セメント組成物のブレーン比表面積は2500〜10000cm/gであることが好ましい。亜硫酸塩組成物は粉砕性に優れることから、このようなブレーン比表面積を有するセメント組成物を円滑に製造することができる。 The brain specific surface area of the cement composition is preferably 2500 to 10000 cm 2 / g. Since the sulfite composition is excellent in pulverizability, a cement composition having such a brain specific surface area can be smoothly produced.

本開示の一側面に係るセメント組成物の製造システムは、セメントクリンカーと、亜硫酸塩組成物と、を配合して粉砕し、セメント組成物を製造する混合部を備える。この製造システムでは、亜硫酸塩組成物をセメントクリンカーに配合して粉砕する混合部を備えていることから、簡便にセメント組成物を製造することができる。そして、このセメント組成物は亜硫酸塩組成物を含むことから、粉砕性に優れるとともに、例えば固化材として用いられた場合に六価クロムの溶出を低減することができる。 The cement composition manufacturing system according to one aspect of the present disclosure includes a mixing portion in which a cement clinker and a sulfite composition are mixed and pulverized to manufacture a cement composition. Since this production system includes a mixing unit in which the sulfite composition is mixed with cement clinker and pulverized, the cement composition can be easily produced. Since this cement composition contains a sulfite composition, it is excellent in pulverizability and can reduce the elution of hexavalent chromium when used as a solidifying material, for example.

上記混合部では、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーとして配合され、当該亜硫酸塩スラリー中の固形分の濃度が0.1〜90質量%であり、固形分中の亜硫酸塩の含有量が1質量%以上であることが好ましい。これによって、取り扱い性が良好な亜硫酸塩スラリーを用いることができるとともに、セメントクリンカーに適量の水分が混合されることとなり粉砕を円滑にすることができる。また、セメント組成物中に含まれる石膏が過度に半水石膏化することを抑制し、流動性及び強度発現性に優れ、長期間貯蔵しても固結し難いセメント組成物を製造できる。このようなセメント組成物は、固化材として用いた場合に六価クロムの溶出を十分に低減することができる。 In the above mixing portion, the solid content containing the sulfite composition is blended as a sulfite slurry dispersed in a solvent containing water, and the concentration of the solid content in the sulfite slurry is 0.1 to 90% by mass and is solid. The content of sulfite in the minute is preferably 1% by mass or more. As a result, a sulfite slurry having good handleability can be used, and an appropriate amount of water is mixed with the cement clinker, so that pulverization can be facilitated. In addition, it is possible to produce a cement composition that suppresses the gypsum contained in the cement composition from being excessively converted into hemihydrate gypsum, has excellent fluidity and strength development, and is difficult to solidify even when stored for a long period of time. Such a cement composition can sufficiently reduce the elution of hexavalent chromium when used as a solidifying material.

上記製造システムは、硫黄分を含む原料を焼成してセメントクリンカーを得るセメントキルン部と、サイクロンを備え、原料とセメントキルン部からの排ガスを含むガスとを接触させて原料を予熱するプレヒータ部と、セメントキルン部の窯尻とプレヒータ部のボトムサイクロンとの間から亜硫酸ガスを含む排ガスを抽気するバイパス部と、排ガスを含むガスとアルカリ土類金属及びアルカリ金属の少なくとも一方の炭酸塩及び/又は水酸化物を含む原料スラリーとを接触させて、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製部と、を備えることが好ましい。これによって、既存のセメントクリンカーの製造設備を活用することが可能となり、セメント組成物の製造コストを十分に低減しつつ、設備構成の簡略化を図ることができる。ただし、本開示は、セメントクリンカーの製造設備を新設することを排除するものではない。 The above manufacturing system includes a cement kiln section for calcining a raw material containing sulfur to obtain a cement clinker, and a preheater section provided with a cyclone for contacting the raw material with a gas containing exhaust gas from the cement kiln section to preheat the raw material. , A bypass section that draws exhaust gas containing sulfite gas from between the kiln bottom of the cement kiln section and the bottom cyclone of the preheater section, and the gas containing the exhaust gas and at least one carbonate of alkaline earth metal and alkali metal and / or It is preferable to provide a slurry preparation unit for contacting a raw material slurry containing a hydroxide to obtain a sulfite slurry in which the solid content containing the sulfite composition is dispersed in a solvent containing water. As a result, the existing cement clinker manufacturing equipment can be utilized, and the equipment configuration can be simplified while sufficiently reducing the manufacturing cost of the cement composition. However, this disclosure does not exclude the establishment of new cement clinker manufacturing equipment.

上記製造システムは、セメントキルン部からの排ガスを冷却して凝集する塩素化合物を含むダスト粒子を生成する冷却部と、排ガスに含まれるダスト粒子の少なくとも一部を除去して、亜硫酸ガスを含む排ガスを得る集塵部と、を備えることが好ましい。これによって、不要な成分が低減されたスラリーを効率良く製造することができる。 In the above manufacturing system, the exhaust gas containing sulfurous acid gas is removed by removing at least a part of the dust particles contained in the exhaust gas and the cooling unit that cools the exhaust gas from the cement kiln to generate dust particles containing chlorine compounds that aggregate. It is preferable to provide a dust collecting unit for obtaining the above. This makes it possible to efficiently produce a slurry in which unnecessary components are reduced.

上記製造システムは、硫黄を燃焼させる硫黄炉、及び/又は硫黄化合物を加熱分解する加熱炉と、上記硫黄炉で得られる燃焼ガス、及び/又は上記加熱炉で得られる加熱分解ガスを含むガスと、アルカリ土類金属及びアルカリ金属の少なくとも一方の炭酸塩及び/又は水酸化物を含む原料スラリーとを接触させて、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製部と、を備えることが好ましい。これによって、亜硫酸塩を高い含有率で含むスラリーを容易に調製することができる。 The manufacturing system includes a sulfur furnace that burns sulfur and / or a heating furnace that heats and decomposes sulfur compounds, a combustion gas obtained in the sulfur furnace, and / or a gas containing a heating decomposition gas obtained in the heating furnace. , Alkaline earth metal and a raw material slurry containing at least one carbonate and / or hydroxide of alkali metal are brought into contact with each other to obtain a sulfur sulfate slurry in which the solid content containing the sulfurous acid composition is dispersed in a solvent containing water. It is preferable to provide a slurry preparation unit for obtaining. This makes it possible to easily prepare a slurry containing a high content of sulfites.

上記製造システムは、燃焼ガス及び/又は加熱分解ガスと、空気及び/又はセメントキルン部からの排ガスと、を混合するガス混合部を備え、スラリー調製部はガス混合部で得られる混合ガスを含むガスと原料スラリーとを接触させて、亜硫酸塩スラリーを得ることが好ましい。これによって、亜硫酸ガスの濃度、及びガスの温度を好適な範囲に調整して、亜硫酸ガスを効率よく亜硫酸塩組成物にすることができる。 The manufacturing system includes a gas mixing section that mixes combustion gas and / or heat decomposition gas with air and / or exhaust gas from the cement kiln section, and the slurry preparation section contains the mixed gas obtained in the gas mixing section. It is preferable to bring the gas and the raw material slurry into contact with each other to obtain a sulfite slurry. Thereby, the concentration of the sulfurous acid gas and the temperature of the gas can be adjusted in a suitable range, and the sulfurous acid gas can be efficiently made into a sulfite composition.

上記製造システムは、セメントクリンカーのクロム含有量に応じて、セメントクリンカーに対する、亜硫酸塩組成物の配合比を調整する制御部を備えることが好ましい。これによって、六価クロムの溶出を十分に低減しつつ、亜硫酸塩組成物を有効活用することができる。 The manufacturing system preferably includes a control unit that adjusts the compounding ratio of the sulfite composition to the cement clinker according to the chromium content of the cement clinker. Thereby, the sulfite composition can be effectively utilized while sufficiently reducing the elution of hexavalent chromium.

本開示によれば、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を簡便に製造することが可能なセメント組成物の製造方法及びセメント組成物の製造システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for producing a cement composition and a system for producing a cement composition, which can easily produce a cement composition effective for reducing the elution of hexavalent chromium.

図1は薄片状結晶の一例を示す模式図である。図1(A)は薄片状結晶の平面図であり、図1(B)は薄片状結晶の側面図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of flaky crystals. 1 (A) is a plan view of a flaky crystal, and FIG. 1 (B) is a side view of the flaky crystal. 図2は、セメント組成物の製造システムの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cement composition manufacturing system. 図3は、セメント組成物の製造システムの別の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of a cement composition manufacturing system. 図4は、実施例において、スラリー調製部として用いた装置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an apparatus used as a slurry preparation unit in the examples. 図5(A)及び図5(B)は、実施例1−1の亜硫酸塩組成物のSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。5 (A) and 5 (B) are SEM (scanning electron microscope) photographs of the sulfite composition of Example 1-1. 図6は、横軸を粉砕時間、縦軸をブレーン比表面積として、実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。FIG. 6 is a graph in which the results of Examples and Comparative Examples are plotted with the horizontal axis representing the crushing time and the vertical axis representing the brain specific surface area.

以下、場合により図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings as the case may be. However, the following embodiments are examples for explaining the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and duplicate description may be omitted in some cases. In addition, the positional relationship such as up, down, left, and right shall be based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratio of each element is not limited to the ratio shown in the figure.

本開示の一実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、セメントクリンカーと、亜硫酸塩組成物を含む固形分と、を配合して粉砕し、セメント組成物を得る混合工程を有する。一例として、混合工程では、セメントクリンカーと、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散したスラリーとを配合した後、得られた配合物を粉砕してセメント組成物を得てもよい。別の例として、混合工程では、セメントクリンカーと亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散したスラリーとの配合と、粉砕とを同時に行ってもよい。さらに別の例として、混合工程では、セメントクリンカーをある程度粉砕した後、亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散したスラリーとを配合し、得られた配合物をさらに粉砕してもよい。上述のいずれかの混合工程では、石膏を同時に配合又は後から配合してセメント組成物を得てもよい。 The method for producing a cement composition according to an embodiment of the present disclosure includes a mixing step of blending a cement clinker and a solid content containing a sulfite composition and pulverizing the mixture to obtain a cement composition. As an example, in the mixing step, a cement clinker and a slurry in which a solid content containing a sulfite composition is dispersed in a solvent containing water may be blended, and then the obtained formulation may be pulverized to obtain a cement composition. good. As another example, in the mixing step, the mixing of the cement clinker and the slurry in which the solid content containing the sulfite composition is dispersed in the solvent containing water may be performed at the same time. As yet another example, in the mixing step, after crushing the cement clinker to some extent, a slurry in which the solid content containing the sulfite composition is dispersed in a solvent containing water is mixed, and the obtained combination is further crushed. May be good. In any of the above-mentioned mixing steps, gypsum may be blended at the same time or later to obtain a cement composition.

本開示において、亜硫酸塩組成物とは、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、又はこれらの一方又は双方を含む複塩を含む。亜硫酸塩としては、例えばアルカリ金属及びアルカリ土類金属の亜硫酸塩、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸銅、亜硫酸鉄、亜硫酸亜鉛、及び亜硫酸アルミニウム等が挙げられる。亜硫酸塩は、例えば、亜硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩及び重亜硫酸カルシウム、亜硫酸マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。本開示における「亜硫酸カルシウム」は、特に言及しない限り、半水和物である。ただし、亜硫酸塩として、亜硫酸カルシウム半水和物以外の4水和物及び無水和物等、半水和物以外の水和物を含有してもよい。 In the present disclosure, the sulfite composition includes a sulfite, a sulfite, or a double salt containing one or both of them. Examples of the sulfurous acid salt include sulfurous acid salts of alkali metals and alkaline earth metals, ammonium sulfite, copper sulfite, iron sulfite, zinc sulfite, aluminum sulfite and the like. The calcium sulfite preferably contains, for example, at least one selected from the group consisting of calcium sulfite, a compound salt of calcium sulfite and calcium sulfate, calcium sulfite, and magnesium sulfite. "Calcium sulfite" in the present disclosure is a hemihydrate unless otherwise specified. However, the sulfite may contain a hydrate other than the hemihydrate, such as a tetrahydrate other than the calcium sulfite hemihydrate and an anhydrous sum.

亜硫酸カルシウムは、主面の長軸及び短軸の長さがそれぞれ1〜500μm及び0.5〜300μmであり、厚さが長軸の長さの50%以下である薄片状結晶を含有することが好ましい。このような亜硫酸カルシウムは、結晶サイズが小さいため反応性に優れる。薄片状結晶は粉砕性に優れることから、反応性の高い亜硫酸塩組成物を容易に製造することができる。薄片状結晶の主面の長軸及び短軸の長さと厚さは、SEMによる観察画像に基づいて測定することができる。 Calcium sulfite contains flaky crystals having a major axis length and a minor axis length of 1 to 500 μm and 0.5 to 300 μm, respectively, and a thickness of 50% or less of the length of the major axis. Is preferable. Such calcium sulfite has excellent reactivity because of its small crystal size. Since the flaky crystals are excellent in pulverizability, a highly reactive sulfite composition can be easily produced. The length and thickness of the major axis and the minor axis of the main surface of the flaky crystal can be measured based on the observation image by SEM.

図1は、SEMによる観察画像に含まれる薄片状結晶の一例を示す模式図である。図1の(A)は薄片状結晶61の平面図であり、図1の(B)は薄片状結晶61の側面図である。薄片状結晶61の主面62の長軸64の長さは、板状結晶の主面(面積が最も大きい平面を有する面)において、主面の外縁上において選ばれる互いに異なる位置にある2つの点を結ぶ距離のうち、最大距離である。主面62の短軸66の長さは、主面62の長軸64に直交する方向において、主面62の外縁上において選ばれる互いに異なる位置にある2つの点を結ぶ距離のうち、最大距離である。例えば、主面が正方形である場合は、主軸及び短軸の長さは、ともに対角線の長さに等しくなる。薄片状結晶の厚さは、主面に直交する方向に沿う長さのうち、最大長さである。図1の(B)では、薄片状結晶61の厚みはTである。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of flaky crystals included in an observation image by SEM. 1A is a plan view of the flaky crystal 61, and FIG. 1B is a side view of the flaky crystal 61. The length of the major axis 64 of the main surface 62 of the flaky crystal 61 is two different positions selected on the outer edge of the main surface of the plate-like crystal (the surface having the plane having the largest area). It is the maximum distance among the distances connecting points. The length of the minor axis 66 of the main surface 62 is the maximum distance among the distances connecting two points at different positions selected on the outer edge of the main surface 62 in the direction orthogonal to the major axis 64 of the main surface 62. Is. For example, if the main surface is square, the lengths of the main axis and the minor axis are both equal to the length of the diagonal line. The thickness of the flaky crystal is the maximum length along the direction orthogonal to the main plane. In FIG. 1B, the thickness of the flaky crystal 61 is T.

主面62の長軸64の長さは、好ましくは1〜500μmであり、より好ましくは3〜300μmであり、更に好ましくは5〜150μmであり、最も好ましくは10〜100μmである。主面62の短軸66の長さは、好ましくは0.5〜300μmであり、より好ましくは1〜150μmであり、更に好ましくは5〜50μmである。薄片状結晶61の厚さTは、主面の長軸64の長さに対して、好ましくは50%以下であり、より好ましくは30%以下であり、さらに好ましくは10%以下であり、特に好ましくは5%以下であり、最も好ましくは1%以下である。具体的には、厚さTは、例えば30μm以下であってよく、10μm以下であってよく、1μm以下であってもよい。 The length of the major axis 64 of the main surface 62 is preferably 1 to 500 μm, more preferably 3 to 300 μm, still more preferably 5 to 150 μm, and most preferably 10 to 100 μm. The length of the minor axis 66 of the main surface 62 is preferably 0.5 to 300 μm, more preferably 1 to 150 μm, and further preferably 5 to 50 μm. The thickness T of the flaky crystal 61 is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 10% or less, and particularly preferably 10% or less, with respect to the length of the major axis 64 of the main surface. It is preferably 5% or less, and most preferably 1% or less. Specifically, the thickness T may be, for example, 30 μm or less, 10 μm or less, or 1 μm or less.

本開示において、亜硫酸塩組成物を含む固形分が溶媒に分散したスラリーを「亜硫酸塩スラリー」と称することもある。本開示において、原料スラリーとは、アルカリ土類金属及び/又はアルカリ金属を有する化合物が溶媒に分散されたスラリーである。そのような化合物の例としては、アルカリ土類金属及びアルカリ金属の少なくとも一方の炭酸塩及び/又は水酸化物が挙げられる。具体的には、炭酸カルシウム及び水酸化カルシウム等のカルシウム化合物であってよい。ただし、原料スラリーはカルシウム化合物以外の成分を含んでもよい。そのような成分としては、例えば、水酸化マグネシウムが挙げられる。原料スラリーにおけるカルシウム化合物の含有量は、排ガスの流量、排ガスにおける硫黄酸化物の濃度、吸収設備の大きさ等を考慮して調整することができる。原料スラリーの流動性を良好に維持する観点から、原料スラリーにおけるカルシウム化合物等の固形分の濃度は、例えば1〜90質量%であってよい。 In the present disclosure, a slurry in which a solid content containing a sulfite composition is dispersed in a solvent may be referred to as a “sulfite slurry”. In the present disclosure, the raw material slurry is a slurry in which an alkaline earth metal and / or a compound having an alkali metal is dispersed in a solvent. Examples of such compounds include alkali earth metals and at least one carbonate and / or hydroxide of alkali metals. Specifically, it may be a calcium compound such as calcium carbonate and calcium hydroxide. However, the raw material slurry may contain components other than the calcium compound. Examples of such a component include magnesium hydroxide. The content of the calcium compound in the raw material slurry can be adjusted in consideration of the flow rate of the exhaust gas, the concentration of sulfur oxides in the exhaust gas, the size of the absorption equipment, and the like. From the viewpoint of maintaining good fluidity of the raw material slurry, the concentration of the solid content of the calcium compound or the like in the raw material slurry may be, for example, 1 to 90% by mass.

亜硫酸塩スラリー及び原料スラリーの溶媒は、水であってよく、水を主成分とする液体であってよい。本開示におけるスラリー(亜硫酸塩スラリー及び原料スラリー)は、粒状の固体と水を主成分とする溶媒とを含む。本開示のスラリーは懸濁液であってもよいし、流動性が汚泥の同程度の流体であってもよい。 The solvent of the sulfite slurry and the raw material slurry may be water or a liquid containing water as a main component. The slurry (sulfite slurry and raw material slurry) in the present disclosure includes a granular solid and a solvent containing water as a main component. The slurry of the present disclosure may be a suspension or a fluid having a fluidity similar to that of sludge.

亜硫酸塩組成物を含む固形分は、亜硫酸塩組成物の他に、石膏、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、銅、アルミニウム及び亜鉛等の硫酸塩、亜硫酸塩組成物を合成する際に用いられた未反応のアルカリ成分(消石灰等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸カルシウム等のアルカリ金属及びアルカリ金属の炭酸塩等)並びにその他の不純物成分(塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物;硫化カルシウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の硫化物;カルシウムシリケート等のケイ酸塩化合物;鉄等の酸化物等)を含み得る。固形分は、硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。 The solid content containing the sulfite composition is used when synthesizing sulfates such as gypsum, alkali metals, alkaline earth metals, iron, copper, aluminum and zinc, and sulfite compositions in addition to the sulfite compositions. Unreacted alkaline components (alkali metals such as slaked lime and hydroxides of alkaline earth metals, alkali metals such as calcium carbonate and carbonates of alkali metals, etc.) and other impurity components (sodium chloride, potassium chloride, chloride, etc.) It may contain chlorides such as calcium and magnesium chloride; alkali metals such as calcium sulfide and sulfides of alkaline earth metals; silicate compounds such as calcium silicate; oxides such as iron). The solid content preferably contains at least one selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide.

亜硫酸塩スラリーは、例えば、石炭、石油、石炭コークス、石油コークス等の硫黄含有燃料の排ガスに含まれる硫黄酸化物(SO、SO等)と、原料スラリーとを、接触させて得ることができる。接触の方法は特に限定されず、例えば、原料スラリー中において、排ガスをバブリングさせることによって両者を接触させてもよい。 The sulfite slurry can be obtained by contacting a sulfur oxide (SO 2 , SO 3, etc.) contained in the exhaust gas of a sulfur-containing fuel such as coal, petroleum, coal coke, and petroleum coke with a raw material slurry. can. The contact method is not particularly limited, and for example, the two may be brought into contact with each other by bubbling the exhaust gas in the raw material slurry.

硫黄酸化物を含有する排ガスとしては、石炭又は石油を用いる火力発電設備に設置されるボイラからの排ガス、及びセメントキルンからの排ガス等が挙げられる。火力発電設備において、石灰・石膏法による排煙脱硫工程によって亜硫酸塩スラリーを得てもよい。また、上記排ガスに代えて、又は排ガスとともに、硫黄を燃焼する硫黄炉で得られる燃焼ガス及び/又は石膏等の硫黄化合物を加熱分解する加熱炉で得られる加熱分解ガスを用いてもよい。硫黄酸化物を含有するガスは、2種以上を混合して得られる混合ガスとして用いてもよいし、空気で希釈して硫黄酸化物及び温度を調節してもよい。ただし、亜硫酸塩スラリーを得る手段は、上述のものに限定されない。 Examples of the exhaust gas containing sulfur oxides include exhaust gas from a boiler installed in a thermal power generation facility using coal or petroleum, exhaust gas from a cement kiln, and the like. In a thermal power generation facility, a sulfite slurry may be obtained by a flue gas desulfurization step by a lime / gypsum method. Further, instead of or together with the exhaust gas, a combustion gas obtained in a sulfur furnace that burns sulfur and / or a heat decomposition gas obtained in a heating furnace that heats and decomposes a sulfur compound such as gypsum may be used. The gas containing sulfur oxide may be used as a mixed gas obtained by mixing two or more kinds, or may be diluted with air to adjust the sulfur oxide and the temperature. However, the means for obtaining the sulfite slurry is not limited to the above.

例えば、セメントキルン部からの排ガスには硫黄を含む原料から発生する硫黄酸化物が含まれている。そのため、セメントキルン部からの排ガスを原料スラリーと接触させることで亜硫酸塩組成物を含む亜硫酸塩スラリーを効率良く製造することができる。特に、セメントキルン部の窯尻から仮焼炉の間のガスには硫黄酸化物が多く含まれるため、この間の排ガスを利用すれば、亜硫酸塩を多く含む亜硫酸塩スラリーを十分に高い効率で製造することができる。セメントキルン部の窯尻から仮焼炉にかけての排ガスを抽気する設備として塩素バイパスが設置されていることが多い。したがって、塩素バイパスからガスを抽気して排ガスを得る抽気工程を行って、排ガスと原料スラリーとを接触させれば好適な亜硫酸塩スラリーを得ることができる。 For example, the exhaust gas from the cement kiln contains sulfur oxides generated from raw materials containing sulfur. Therefore, the sulfite slurry containing the sulfite composition can be efficiently produced by bringing the exhaust gas from the cement kiln portion into contact with the raw material slurry. In particular, the gas between the kiln butt of the cement kiln and the calcination furnace contains a large amount of sulfur oxides, so if the exhaust gas during this period is used, a sulfite slurry containing a large amount of sulfites can be produced with sufficiently high efficiency. can do. Chlorine bypass is often installed as a facility to extract exhaust gas from the kiln butt of the cement kiln to the calcination furnace. Therefore, a suitable sulfite slurry can be obtained by performing an bleeding step of extracting gas from a chlorine bypass to obtain exhaust gas and bringing the exhaust gas into contact with the raw material slurry.

また例えば、水酸化マグネシウム法による脱硫工程から排出される亜硫酸マグネシウムを含む水溶液をカルシウムで処理して亜硫酸塩スラリーを得てもよい。また、化学工場等で発生するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一方を含有する水溶性亜硫酸塩を含む工業廃水を、カルシウムで処理して亜硫酸塩スラリーを得てもよい。このようにして得られる亜硫酸塩スラリーの一種を単独で、又は複数種を組み合わせて用いてもよい。 Further, for example, an aqueous solution containing magnesium sulfite discharged from the desulfurization step by the magnesium hydroxide method may be treated with calcium to obtain a sulfite slurry. Further, industrial wastewater containing a water-soluble sulfite containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal generated in a chemical factory or the like may be treated with calcium to obtain a sulfite slurry. One kind of the sulfite slurry thus obtained may be used alone or in combination of a plurality of kinds.

亜硫酸塩スラリーに含まれる固形分における亜硫酸塩の含有量は、例えば1質量%以上であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。亜硫酸塩スラリーは、固形分として、亜硫酸塩組成物以外の成分を含んでもよい。そのような成分として、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び硫酸カルシウム等が挙げられる。硫酸カルシウムは、二水和物(二水石膏)、半水和物(半水石膏)、及び無水物(無水石膏)のいずれを含んでもよい。亜硫酸塩スラリーが硫酸カルシウムを適量含有する場合、混合工程における石膏の配合を低減又は省略することができる。亜硫酸塩スラリーにおける硫酸カルシウム・二水和物の含有量は、固形分全体に対して例えば30質量%以下である。上述の各成分を好適な範囲で含む亜硫酸塩スラリーとする観点から、そのpHは3.0〜11.0であることが好ましく、4.0〜9.0がより好ましく、5.0〜7.0がさらに好ましい。 The content of sulfite in the solid content contained in the sulfite slurry is, for example, 1% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more. , Particularly preferably 70% by mass or more. The sulfite slurry may contain a component other than the sulfite composition as a solid content. Examples of such a component include calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium sulfate and the like. Calcium sulfate may contain any of dihydrate (dihydrate gypsum), hemihydrate (hemihydrate gypsum), and anhydride (anhydrous gypsum). When the sulfite slurry contains an appropriate amount of calcium sulfate, the compounding of gypsum in the mixing step can be reduced or omitted. The content of calcium sulfate / dihydrate in the sulfite slurry is, for example, 30% by mass or less with respect to the total solid content. From the viewpoint of preparing a sulfite slurry containing each of the above components in a suitable range, the pH thereof is preferably 3.0 to 11.0, more preferably 4.0 to 9.0, and 5.0 to 7 .0 is even more preferred.

亜硫酸塩スラリー中の固形分の濃度は、例えば0.1〜90質量%であり、好ましくは1〜70質量%であり、より好ましくは3〜50質量%であり、さらに好ましくは5〜40質量%である。このような範囲であれば、亜硫酸塩スラリーの取り扱い性を高水準に維持しつつ、亜硫酸塩スラリーとセメント組成物との混合を十分に均一にすることができる。 The concentration of the solid content in the sulfite slurry is, for example, 0.1 to 90% by mass, preferably 1 to 70% by mass, more preferably 3 to 50% by mass, and further preferably 5 to 40% by mass. %. Within such a range, the mixing of the sulfite slurry and the cement composition can be sufficiently uniform while maintaining the handleability of the sulfite slurry at a high level.

セメントクリンカーは、その種類に特に制限はなく、JIS R 5210:2003「ポルトランドセメント」に規定の各種ポルトランドセメントのいずれであってもよい。本実施形態のセメント組成物によれば、十分に六価クロムの溶出を抑制できる。セメントクリンカーの全クロム量は、例えば、20〜250mg/kgであってもよく、80〜200mg/kgであってもよく、100〜150mg/kgであってもよい。セメント協会標準試験方法I−51−1981記載の方法に準拠して測定されるセメントクリンカーの水溶性六価クロムの量は、例えば、3〜40mg/kgであってもよく、10〜40mg/kgであってもよく、20〜30mg/kgであってもよい。 The type of cement clinker is not particularly limited, and may be any of various Portland cements specified in JIS R 5210: 2003 “Portland cement”. According to the cement composition of the present embodiment, the elution of hexavalent chromium can be sufficiently suppressed. The total amount of chromium in the cement clinker may be, for example, 20 to 250 mg / kg, 80 to 200 mg / kg, or 100 to 150 mg / kg. The amount of water-soluble hexavalent chromium of the cement clinker measured according to the method described in Cement Association Standard Test Method I-51-1981 may be, for example, 3 to 40 mg / kg, and may be 10 to 40 mg / kg. It may be 20 to 30 mg / kg.

本実施形態の製造方法で製造されるセメント組成物は、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定のポルトランドセメントにすることができる。このようなポルトランドセメントとして、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等が挙げられる。更に、これらのポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカ質から選ばれる少なくとも1種を加えて混合セメントにしてもよい。 The cement composition produced by the production method of the present embodiment can be the Portland cement specified in JIS R 5210 “Portland cement”. Examples of such Portland cement include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, and low heat Portland cement. Further, at least one selected from blast furnace slag, fly ash and siliceous material may be added to these Portland cements to make mixed cements.

混合工程では、セメントクリンカー、亜硫酸塩スラリー及び石膏を配合して粉砕しセメント組成物を得てもよい。配合される石膏は、二水石膏、半水石膏及び無水石膏のいずれの形態であってよい。各形態の石膏は単独で配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。セメントクリンカー、亜硫酸塩スラリー及び石膏の配合の順序は特に制限されず、これらのうちの2種を先に配合した後に残りの1種を配合してもよいし、3種を同時に配合してもよい。石膏の配合量は、セメントクリンカーに対して、SO換算で3〜10質量%程度としてよい。 In the mixing step, a cement clinker, a sulfite slurry and gypsum may be mixed and pulverized to obtain a cement composition. The gypsum to be blended may be in any form of dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum. Each form of gypsum may be blended alone or in combination of a plurality of types. The order of blending the cement clinker, the sulfite slurry and the gypsum is not particularly limited, and two of them may be blended first and then the remaining one may be blended, or three of them may be blended at the same time. good. The blending amount of gypsum may be about 3 to 10% by mass in terms of SO 3 with respect to the cement clinker.

混合工程における粉砕は、ボールミル、又は竪型ミル等の仕上げミルで行ってよい。仕上げミルには、セメントクリンカー、亜硫酸塩スラリー、石膏、及び粉砕助剤等を投入し、粉砕しながら混合することでセメント組成物を製造する。このようにして得られるセメント組成物には、亜硫酸塩が含まれる。したがって、セメント組成物における六価クロムの含有量を低減することができる。セメント組成物における亜硫酸塩の含有量は、例えば0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。 The pulverization in the mixing step may be performed by a finishing mill such as a ball mill or a vertical mill. A cement clinker, a sulfite slurry, gypsum, a pulverizing aid, and the like are added to the finishing mill and mixed while being pulverized to produce a cement composition. The cement composition thus obtained contains sulfites. Therefore, the content of hexavalent chromium in the cement composition can be reduced. The content of sulfite in the cement composition is, for example, preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, still more preferably 1 to 5% by mass.

粉砕処理して得られるセメント組成物のブレーン比表面積は、例えば2500〜10000cm/gであり、好ましくは3000〜8000cm/gであり、より好ましくは3500〜7000cm/gであり、さらに好ましくは4300〜6000cm/gであり、最も好ましくは5000〜6000cm/gである。ブレーン比表面積が2500cm/g以上であれば、優れた強度発現性を達成しやすくなる。他方、ブレーン比表面積が10000cm/g以下であれば、コンクリート又は固化材スラリーとして使用したときの粘性を好適な範囲に制御しやすい。 The brain specific surface area of the cement composition obtained by the pulverization treatment is, for example, 2500 to 10000 cm 2 / g, preferably 3000 to 8000 cm 2 / g, more preferably 3500 to 7000 cm 2 / g, and further preferably. Is 4300 to 6000 cm 2 / g, and most preferably 5000 to 6000 cm 2 / g. When the brain specific surface area is 2500 cm 2 / g or more, it becomes easy to achieve excellent strength development. On the other hand, when the brain specific surface area is 10,000 cm 2 / g or less, it is easy to control the viscosity when used as a concrete or solidifying material slurry within a suitable range.

セメント組成物に含まれる石膏の形態は、二水石膏又は無水石膏(II型)であることが好ましい。セメント組成物に含まれる石膏のうち、半水石膏の割合は二水石膏と無水石膏の合量に対して50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。 The form of gypsum contained in the cement composition is preferably dihydrate gypsum or anhydrous gypsum (type II). The proportion of hemihydrate gypsum in the gypsum contained in the cement composition is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass with respect to the total amount of dihydrate gypsum and anhydrous gypsum. It is more preferably mass% or less.

各種設備から発生する排ガス、燃焼ガス、及び/又は加熱分解ガスに含まれる亜硫酸ガスと原料スラリーとを接触させて得られる亜硫酸塩組成物を含む亜硫酸塩スラリーを、そのままセメントクリンカーに配合することによって、大規模な新規設備の設置をしなくても六価クロムの溶出を低減できるセメント組成物を簡便に製造することができる。亜硫酸塩スラリーは排ガス、燃焼ガス、及び/又は加熱分解ガスの脱硫にも寄与し、また、亜硫酸塩を乾燥させることなくスラリーのまま用いることから、脱硫及びセメント組成物の製造の一連のプロセスを簡素化することができる。また、セメント組成物の粉砕時における注水の代わりに亜硫酸塩スラリーを使用できること、及び、既存設備を活用して亜硫酸塩組成物とセメントクリンカーとを均一に混合できることから、製造工程の短縮及び設備の簡素化のみならず、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物の製造コストを大幅に削減できるという利点がある。 By blending the sulfurous acid slurry containing the sulfurous acid composition obtained by contacting the sulfurous acid gas contained in the exhaust gas, the combustion gas, and / or the heat decomposition gas generated from various facilities with the raw material slurry into the cement clinker as it is. It is possible to easily produce a cement composition capable of reducing the elution of hexavalent chromium without installing a large-scale new facility. The sulfite slurry also contributes to the desulfurization of exhaust gas, combustion gas, and / or heat decomposition gas, and since the sulfite is used as the slurry without drying, a series of processes for desulfurization and production of the cement composition can be carried out. Can be simplified. In addition, since the sulfite slurry can be used instead of water injection at the time of crushing the cement composition, and the sulfite composition and the cement clinker can be uniformly mixed by utilizing the existing equipment, the manufacturing process can be shortened and the equipment can be shortened. In addition to simplification, it has the advantage of significantly reducing the manufacturing cost of a cement composition that is effective in reducing the elution of hexavalent chromium.

上記実施形態では、亜硫酸塩スラリーとセメントクリンカーとを配合していたが、変形例では、亜硫酸塩スラリーから水分を低減し、固形分の濃度が90質量%以上である粉末状又はケーキ状の固形物を得る水分調整工程と、セメントクリンカーと、亜硫酸塩組成物を含む固形物とを配合して粉砕し、セメント組成物を得る混合工程を有する。この混合工程では、石膏を同時に配合又は後から配合してセメント組成物を得てもよい。 In the above embodiment, the sulfite slurry and the cement clinker are blended, but in the modified example, the water content is reduced from the sulfite slurry, and the solid content is 90% by mass or more, which is a powdery or cake-like solid. It has a water content adjusting step for obtaining a product, and a mixing step for obtaining a cement composition by blending a cement clinker and a solid material containing a sulfite composition and pulverizing the mixture. In this mixing step, gypsum may be blended at the same time or later to obtain a cement composition.

水分調整工程は、脱水と乾粉化を行って固形物を得てもよい。例えば、脱水して得られたケーキに、せん断を加えながら減圧乾燥して亜硫酸塩組成物を粉末状にしてもよい。固形物における固形分の濃度は、90質量%以上であってよく、95質量%以上であってよく、98質量%以上であってもよい。混合工程では、亜硫酸塩組成物を含むケーキ又は粉末等の固形物と、セメントクリンカーとを配合してセメント組成物を得る。石膏も併せて配合してもよい。セメント組成物は、セメントクリンカー100質量部に対して亜硫酸塩を例えば固形分基準で0.1〜20質量部含んでよく、2〜20質量部含んでもよい。 In the moisture adjusting step, a solid substance may be obtained by dehydration and dry powdering. For example, the desulfite composition may be powdered by drying under reduced pressure while applying shear to the cake obtained by dehydration. The concentration of the solid content in the solid matter may be 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 98% by mass or more. In the mixing step, a solid material such as a cake or powder containing a sulfite composition and a cement clinker are mixed to obtain a cement composition. Gypsum may also be added. The cement composition may contain, for example, 0.1 to 20 parts by mass of sulfites based on solid content, or 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement clinker.

混合工程では、亜硫酸塩組成物を含むケーキ又は粉末とセメントクリンカーと石膏とを順次又は同時に粉砕機(例えばミル)に導入し、粉砕しながら混合してセメント組成物を調製してもよい。高温のセメントクリンカーと亜硫酸塩組成物を含む固形分を含有するケーキを粉砕機に導入すれば、乾燥、混合及び粉砕を並行して行ってセメント組成物を製造することができる。 In the mixing step, the cake or powder containing the sulfite composition, the cement clinker and the gypsum may be introduced into a pulverizer (for example, a mill) sequentially or simultaneously, and mixed while pulverizing to prepare a cement composition. If a cake containing a solid content containing a high-temperature cement clinker and a sulfite composition is introduced into a crusher, the cement composition can be produced by performing drying, mixing and pulverization in parallel.

上述の各例で得られるセメント組成物は、そのまま土壌改良材として用いてもよいし、石膏と配合して土壌改良材としてもよい。土壌改良土は、改良対象の土壌とセメント組成物と石膏を配合して調製してもよい。 The cement composition obtained in each of the above examples may be used as it is as a soil conditioner, or may be blended with gypsum to form a soil conditioner. The soil-improved soil may be prepared by blending the soil to be improved, the cement composition and gypsum.

本実施形態のセメント組成物の製造方法は、以下に説明するセメント組成物の製造システムを用いて行ってもよいし、それ以外のセメント組成物の製造システムを用いて行ってもよい。本実施形態のセメント組成物の製造方法には、以下に説明するセメント組成物の製造システムについての説明内容が適用可能である。 The method for producing the cement composition of the present embodiment may be carried out using the cement composition manufacturing system described below, or may be carried out using other cement composition manufacturing systems. The description of the cement composition manufacturing system described below can be applied to the cement composition manufacturing method of the present embodiment.

本開示の一実施形態に係るセメント組成物の製造システムは、セメントクリンカーと、亜硫酸塩を含むスラリーと、を配合して粉砕しセメント組成物を製造する混合部を備える。この製造システムは、セメントクリンカーの製造装置を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。亜硫酸塩組成物を含む亜硫酸塩スラリーは、硫黄含有原料を用いるセメントクリンカーの製造装置、又は火力発電設備等から排出される排ガスとCa系スラリーとを接触して得られるものであってよい。 The cement composition manufacturing system according to the embodiment of the present disclosure includes a mixing unit in which a cement clinker and a slurry containing a sulfite are mixed and pulverized to manufacture a cement composition. This manufacturing system may or may not include a cement clinker manufacturing apparatus. The sulfite slurry containing the sulfite composition may be obtained by contacting the Ca-based slurry with the exhaust gas discharged from a cement clinker manufacturing apparatus using a sulfur-containing raw material, a thermal power generation facility, or the like.

図2は、セメント組成物の製造システムの一例を示す図である。セメント組成物の製造システム100は、硫黄分を含む原料を焼成してセメントクリンカーを生産するセメントキルン部10及び排ガスを抽気するバイパス部12を有するセメントクリンカー製造装置70と、バイパス部12から抽気された排ガスを冷却して凝集する塩素化合物を含むダスト粒子を生成する冷却部17と、排ガスに含まれるダスト粒子の少なくとも一部を除去して、亜硫酸ガスを含む排ガスを得る集塵部19と、排ガスとカルシウム化合物を含む原料スラリーとを接触させて、亜硫酸塩として亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製部30と、を備える。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a cement composition manufacturing system. The cement composition manufacturing system 100 is extracted from a cement clinker manufacturing apparatus 70 having a cement kiln section 10 for producing a cement clinker by firing a raw material containing sulfur and a bypass section 12 for extracting exhaust gas, and a bypass section 12. A cooling unit 17 that cools the exhaust gas to generate dust particles containing a chlorine compound that aggregates, and a dust collecting unit 19 that removes at least a part of the dust particles contained in the exhaust gas to obtain an exhaust gas containing sulfurous acid gas. A slurry preparation unit 30 for contacting the exhaust gas with a raw material slurry containing a calcium compound to obtain a sulfurous acid sulfate slurry containing calcium sulfite as a sulfurous acid salt is provided.

セメントクリンカー製造装置70は、複数のサイクロンを備える、硫黄分を含む原料とセメントキルン部10からの排ガスとを接触させて原料を予熱するプレヒータ部(不図示)と、セメントキルン部10の窯尻とプレヒータ部のボトムサイクロン(最下部にあるサイクロン)又は仮焼炉との間から亜硫酸ガスを含む排ガスを抽気するバイパス部12と、を備える。このバイパス部12は、セメントクリンカー製造装置70の塩素バイパス部であってよい。 The cement clinker manufacturing apparatus 70 includes a preheater unit (not shown) for preheating the raw material by contacting a raw material containing sulfur with the exhaust gas from the cement kiln unit 10, and a kiln tail of the cement kiln unit 10, which includes a plurality of cyclones. A bypass section 12 for extracting exhaust gas containing sulfite gas from between the bottom cyclone of the preheater section (the cyclone at the bottom) or the calciner is provided. The bypass portion 12 may be a chlorine bypass portion of the cement clinker manufacturing apparatus 70.

セメントキルン部10では、石炭、及び石油コークス等が燃焼し、二酸化硫黄を含む排ガスが発生する。セメントキルン部10の窯尻とボトムサイクロン又は仮焼炉(図示せず)の間に、バイパス部12を構成する抽気管から抽気したガスを排ガスとして用いる。このバイパス部12からの排ガス中の二酸化硫黄の濃度は、体積基準(標準状態)で、例えば100〜5000ppm程度であってよい。バイパス部12から排ガスが抽気される(抽気工程)。抽気された排ガスは、冷却部17によって例えば100〜200℃程度に冷却される(冷却工程)。冷却部17における冷却は、排ガスに外気(空気)等を混ぜることによって行ってもよいし、冷却水又は空気等との熱を用いたクーラーによって行ってもよい。 In the cement kiln portion 10, coal, petroleum coke and the like are burned to generate exhaust gas containing sulfur dioxide. The gas extracted from the bleeding pipe constituting the bypass portion 12 is used as the exhaust gas between the kiln butt of the cement kiln portion 10 and the bottom cyclone or the calcining furnace (not shown). The concentration of sulfur dioxide in the exhaust gas from the bypass portion 12 may be, for example, about 100 to 5000 ppm on a volume basis (standard temperature). Exhaust gas is extracted from the bypass portion 12 (bleeding process). The extracted exhaust gas is cooled to, for example, about 100 to 200 ° C. by the cooling unit 17 (cooling step). The cooling in the cooling unit 17 may be performed by mixing the exhaust gas with outside air (air) or the like, or may be performed by a cooler using heat with cooling water or air or the like.

排ガスを冷却することによって、排ガスに元々含まれるダスト粒子の表面に揮発性の塩素化合物等が凝集する。このようなダスト粒子の少なくとも一部は、集塵部19によって取り除かれる(集塵工程)。集塵部19は、例えばバグフィルタを有する。排ガスがダスト粒子を含んでいてもよい場合は、集塵部19をバイパスしてもよい。 By cooling the exhaust gas, volatile chlorine compounds and the like aggregate on the surface of the dust particles originally contained in the exhaust gas. At least a part of such dust particles is removed by the dust collecting unit 19 (dust collecting step). The dust collector 19 has, for example, a bug filter. If the exhaust gas may contain dust particles, the dust collecting unit 19 may be bypassed.

集塵部19においてダスト粒子の少なくとも一部が取り除かれた排ガスは、スラリー調製部30に導入される。スラリー調製部30は、例えば、カルシウム化合物を含む原料スラリーを貯留するバブリング槽を備える。原料スラリー中に排ガスを導入してバブリングさせることによって両者を接触させる(スラリー調製工程)。これによって、二酸化硫黄が原料スラリーに取り込まれて、亜硫酸塩スラリーを得ることができる。また、大気中への放出が規制される二酸化硫黄の有効利用を図ることができる。このようにスラリー調製部30は、排煙脱硫部としても機能する。なお、原料スラリーと排ガスの接触手段はバブリングに限定されるものではない。 The exhaust gas from which at least a part of the dust particles has been removed in the dust collecting unit 19 is introduced into the slurry preparing unit 30. The slurry preparation unit 30 includes, for example, a bubbling tank for storing a raw material slurry containing a calcium compound. Exhaust gas is introduced into the raw material slurry and bubbling to bring them into contact with each other (slurry preparation step). As a result, sulfur dioxide is incorporated into the raw material slurry to obtain a sulfite slurry. In addition, it is possible to effectively utilize sulfur dioxide whose release into the atmosphere is restricted. In this way, the slurry preparation unit 30 also functions as a flue gas desulfurization unit. The means of contact between the raw material slurry and the exhaust gas is not limited to bubbling.

スラリー調製部30には、空気を導入してもよい。これによって、亜硫酸カルシウムの一部を酸化して硫酸カルシウムの二水和物を得てもよい。これによって、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムの二水和物とを含む亜硫酸塩スラリーを得ることができる。亜硫酸塩スラリーが硫酸カルシウムの二水和物を含有することによって、配合部51における石膏の配合量を低減又はなくすことができる。亜硫酸塩スラリーに含まれる固形分における亜硫酸塩の含有量は、例えば1質量%以上であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。各亜硫酸塩の含有量は、例えば、実施例に示すような熱重量分析、又はXRDリートベルト法によって求めることができる。亜硫酸塩スラリーは、固形分として、亜硫酸塩組成物以外の成分を含んでもよい。そのような成分として、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び硫酸カルシウム等が挙げられる。 Air may be introduced into the slurry preparation unit 30. Thereby, a part of calcium sulfite may be oxidized to obtain a dihydrate of calcium sulfate. Thereby, a sulfite slurry containing calcium sulfite and a dihydrate of calcium sulfate can be obtained. By containing the dihydrate of calcium sulfate in the sulfite slurry, the amount of gypsum compounded in the compounding portion 51 can be reduced or eliminated. The content of sulfite in the solid content contained in the sulfite slurry is, for example, 1% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more. , Particularly preferably 70% by mass or more. The content of each sulfite can be determined, for example, by thermogravimetric analysis as shown in Examples, or by the XRD Rietveld method. The sulfite slurry may contain a component other than the sulfite composition as a solid content. Examples of such a component include calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium sulfate and the like.

スラリー調製部30で得られた亜硫酸塩スラリーと、セメントクリンカーは、混合部50における配合部51に導入される。セメントクリンカーは、一旦サイロ18に貯留されたものであってもよいし、セメントキルン部10で得られたものをそのまま用いてもよい。亜硫酸塩スラリーは、送液部を経由して配合部51に導入される。 The sulfite slurry obtained in the slurry preparation unit 30 and the cement clinker are introduced into the compounding unit 51 in the mixing unit 50. The cement clinker may be one temporarily stored in the silo 18, or the cement clinker obtained in the cement kiln portion 10 may be used as it is. The sulfite slurry is introduced into the compounding section 51 via the liquid feeding section.

配合部51では、必要に応じて石膏を配合してもよい。亜硫酸塩スラリーは、亜硫酸カルシウム及び重亜硫酸カルシウムの少なくとも一方の塩を含んでよい。セメントクリンカー100質量部に対する亜硫酸塩スラリーの配合比は、上記塩の無水物換算の合計で、好ましくは0.1〜20質量部であり、より好ましくは0.15〜15質量部であり、さらに好ましくは0.2〜10質量部であり、特に好ましくは0.25〜5質量部である。これによって、得られるセメント組成物における亜硫酸塩組成物の含有量を維持しつつ、配合物の粉砕を円滑に行うことができる。セメントクリンカー100質量部に対する石膏の配合比は、SO換算で1.5〜20質量部程度であってよい。 In the compounding section 51, gypsum may be compounded as needed. The sulfite slurry may contain at least one salt of calcium sulfite and calcium sulfite. The compounding ratio of the sulfite slurry to 100 parts by mass of the cement clinker is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.15 to 15 parts by mass, and further, in terms of the total amount of the salts in terms of anhydride. It is preferably 0.2 to 10 parts by mass, and particularly preferably 0.25 to 5 parts by mass. Thereby, the compound can be smoothly pulverized while maintaining the content of the sulfite composition in the obtained cement composition. The compounding ratio of gypsum to 100 parts by mass of cement clinker may be about 1.5 to 20 parts by mass in terms of SO 3.

セメントクリンカー、亜硫酸塩及び石膏を含む配合物は、仕上げミル52に導入される。仕上げミル52は、ボールミルであってよいし竪型ミルであってもよい。仕上げミル52は、粉砕時の摩擦熱により温度が上昇する傾向にある。仕上げミル52内部の温度が過剰に上昇しないように仕上げミル52内に散水することが行われる。したがって亜硫酸塩スラリーが水分を含むことによって、仕上げミル52内の過剰な温度上昇を抑制することができる。このため、亜硫酸塩をスラリー状で配合することは、仕上げミル52内への散水量の低減にも寄与する。 The formulation containing cement clinker, sulfites and gypsum is introduced into the finishing mill 52. The finishing mill 52 may be a ball mill or a vertical mill. The temperature of the finishing mill 52 tends to rise due to frictional heat during grinding. Water is sprinkled into the finishing mill 52 so that the temperature inside the finishing mill 52 does not rise excessively. Therefore, when the sulfite slurry contains water, it is possible to suppress an excessive temperature rise in the finishing mill 52. Therefore, blending the sulfite in the form of a slurry also contributes to reducing the amount of water sprinkled into the finishing mill 52.

仕上げミル52の温度は、好ましくは20℃〜180℃であり、より好ましくは40℃〜130℃であり、さらに好ましくは70℃〜110℃である。仕上げミル52の温度が80℃よりも低くなると、亜硫酸塩スラリーの水分がセメント組成物と水和反応を起こす傾向がある。一方、180℃を超えると、亜硫酸カルシウムが酸化されて硫酸カルシウムに変化する傾向がある。すなわち、仕上げミル52を上述の温度範囲にすることによって、亜硫酸カルシウムの酸化を抑制しつつ、配合物の乾燥が十分な速度で進行する。また、セメントクリンカー、亜硫酸カルシウム及び石膏を十分均一に混合することができる(混合工程)。 The temperature of the finishing mill 52 is preferably 20 ° C to 180 ° C, more preferably 40 ° C to 130 ° C, and even more preferably 70 ° C to 110 ° C. When the temperature of the finishing mill 52 is lower than 80 ° C., the water content of the sulfite slurry tends to cause a hydration reaction with the cement composition. On the other hand, when the temperature exceeds 180 ° C., calcium sulfite tends to be oxidized and changed to calcium sulfate. That is, by setting the finishing mill 52 in the above temperature range, the drying of the formulation proceeds at a sufficient rate while suppressing the oxidation of calcium sulfite. In addition, cement clinker, calcium sulfite and gypsum can be mixed sufficiently uniformly (mixing step).

このようにして得られる、六価クロムの溶出量を低減することが可能なセメント組成物は、サイロ60に収容して保管してもよい。本例では、混合部50は、配合部51と仕上げミル52を備えるが、これに限定されない。例えば、本例の変形例では、セメントクリンカー、亜硫酸塩スラリー及び必要に応じて配合される石膏は、仕上げミル52に直接投入され、仕上げミル52で配合及び粉砕を行ってもよい。また、セメントクリンカーと石膏を配合部51で配合し、配合部51から仕上げミル52に得られた配合物を搬送するベルトコンベア上において、配合物に亜硫酸塩スラリーを散布し、仕上げミル52で粉砕を行ってもよい。 The cement composition thus obtained capable of reducing the elution amount of hexavalent chromium may be stored in a silo 60. In this example, the mixing section 50 includes, but is not limited to, a blending section 51 and a finishing mill 52. For example, in the modification of this example, the cement clinker, the sulfite slurry and the gypsum to be blended as needed may be directly charged into the finishing mill 52 and blended and pulverized in the finishing mill 52. Further, the cement clinker and gypsum are blended in the compounding section 51, and the sulfite slurry is sprayed on the compounding portion on a belt conveyor for transporting the compounding obtained from the compounding section 51 to the finishing mill 52, and crushed by the finishing mill 52. May be done.

別の変形例では、スラリー調製部30で調製された亜硫酸塩スラリーの少なくとも一部が、水分調整部に導入されてよい。水分調整部は、脱水又は加水によって、亜硫酸塩スラリー中の固形分濃度を調整可能に構成される。亜硫酸塩スラリー中の固形分濃度は、0.1〜95質量%であってよい。スラリー濃度調製部では、亜硫酸塩スラリーの脱水及び/又は乾燥を行って、脱水ケーキ状又は粉末状の固形物を得てもよい。これによって、亜硫酸塩スラリー中の亜硫酸塩組成物の含有量が少なくても、セメント組成物中の亜硫酸塩組成物の含有量を十分に高くすることができる。また、ベルトコンベア等による輸送、及び一時的な保管が容易となり、取り扱い性を向上することができる。固形物における固形分の濃度は、90質量%以上であってよく、95質量%以上であってよく、98質量%以上であってもよい。 In another modification, at least a part of the sulfite slurry prepared by the slurry preparation unit 30 may be introduced into the water content adjustment unit. The water content adjusting unit is configured to be able to adjust the solid content concentration in the sulfite slurry by dehydration or water addition. The solid content concentration in the sulfite slurry may be 0.1 to 95% by mass. In the slurry concentration adjusting unit, the sulfite slurry may be dehydrated and / or dried to obtain a dehydrated cake-like or powdery solid substance. Thereby, even if the content of the sulfite composition in the sulfite slurry is small, the content of the sulfite composition in the cement composition can be sufficiently increased. In addition, transportation by a belt conveyor or the like and temporary storage are facilitated, and handleability can be improved. The concentration of the solid content in the solid matter may be 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 98% by mass or more.

さらに別の変形例では、セメントキルン部10から導出されるセメントクリンカーのクロム含有量に応じて、セメントクリンカーに対する亜硫酸塩スラリーの配合比を調整する制御部を備えていてもよい。セメントクリンカーのクロム含有量は、所定の頻度でサイロ18からサンプリングして計測してもよいし、セメントクリンカー製造装置70に導入される原料に含まれるクロム含有量から計算で求めてもよい。 In yet another modification, a control unit may be provided that adjusts the compounding ratio of the sulfite slurry to the cement clinker according to the chromium content of the cement clinker derived from the cement kiln unit 10. The chromium content of the cement clinker may be measured by sampling from the silo 18 at a predetermined frequency, or may be calculated from the chromium content contained in the raw material introduced into the cement clinker manufacturing apparatus 70.

制御部は、上述のようにして求められるセメントクリンカーのクロム含有量の入力値に基づいて、セメントクリンカーに配合される亜硫酸塩スラリー(亜硫酸塩組成物)の量を算出する。制御部は、セメントクロム含有量と亜硫酸塩スラリーの配合量の関係を示すテーブルデータを有していてもよいし、両者の相関式データを有していてもよい。制御部は、このようなデータを用いて亜硫酸塩スラリーの配合量を算出する。制御部は算出結果に基づいて、例えば、亜硫酸塩スラリーの流量を調節する流量調節弁の制御を行う。このようにして、セメントクリンカーに対する亜硫酸塩スラリーの配合比を調整することができる。このような制御は、流動性を有するスラリーであるために容易に実現することができる。 The control unit calculates the amount of the sulfite slurry (sulfite composition) to be blended in the cement clinker based on the input value of the chromium content of the cement clinker obtained as described above. The control unit may have table data showing the relationship between the cement chromium content and the amount of the sulfite slurry blended, or may have correlation data between the two. The control unit calculates the blending amount of the sulfite slurry using such data. Based on the calculation result, the control unit controls, for example, a flow rate control valve that adjusts the flow rate of the sulfite slurry. In this way, the compounding ratio of the sulfite slurry to the cement clinker can be adjusted. Such control can be easily realized because the slurry has fluidity.

セメント組成物の製造システム100及びその変形例は、既存のセメントクリンカーの製造装置を用いれば、大掛かりな新規設備の設置をせずに、六価クロムの溶出が低減できるセメント組成物を製造することができる。亜硫酸塩スラリーの製造と、排ガスの脱硫を併せて行うことが可能であるうえに、スラリーの脱水設備等を設けたり、脱水後の固形物用の専用タンク、計量機、輸送設備を設けたりすることが必要ではなくなる。このため、設備の導入コスト及び運転コストを十分に低減することができる。 The cement composition manufacturing system 100 and its modification are to manufacture a cement composition that can reduce the elution of hexavalent chromium by using the existing cement clinker manufacturing equipment without installing large-scale new equipment. Can be done. In addition to being able to manufacture sulfite slurry and desulfurize exhaust gas at the same time, it is possible to install dehydration equipment for the slurry, and a dedicated tank, weighing machine, and transportation equipment for the solid matter after dehydration. Is no longer necessary. Therefore, the introduction cost and the operation cost of the equipment can be sufficiently reduced.

図3は、セメント組成物の製造システムの別の例を示す図である。図3の製造システム110は、セメントクリンカー製造装置70からの排ガスに代えて、ボイラ40の排ガスを使用している点で、図2の製造システムと異なっている。その他の点は、図2の製造システム100と同じである。ここでは、製造システム100とは異なる点を中心に説明する。 FIG. 3 is a diagram showing another example of a cement composition manufacturing system. The manufacturing system 110 of FIG. 3 is different from the manufacturing system of FIG. 2 in that the exhaust gas of the boiler 40 is used instead of the exhaust gas from the cement clinker manufacturing apparatus 70. Other points are the same as the manufacturing system 100 of FIG. Here, the points different from the manufacturing system 100 will be mainly described.

ボイラ40は、例えば火力発電設備に備えられるボイラである。ボイラ40からの排ガスには二酸化硫黄が含まれる。排ガスは、スラリー調製部30Aに導入される。スラリー調製部30Aは、スラリー調製部30と同様の構成及び機能を有する。したがって、スラリー調製部30Aにおいて、二酸化硫黄が原料スラリーに取り込まれて、亜硫酸塩スラリーを得ることができる。また、大気中への放出が規制される二酸化硫黄の有効利用を図ることができる。 The boiler 40 is, for example, a boiler provided in a thermal power generation facility. The exhaust gas from the boiler 40 contains sulfur dioxide. The exhaust gas is introduced into the slurry preparation unit 30A. The slurry preparation unit 30A has the same configuration and function as the slurry preparation unit 30. Therefore, in the slurry preparation unit 30A, sulfur dioxide can be incorporated into the raw material slurry to obtain a sulfite slurry. In addition, it is possible to effectively utilize sulfur dioxide whose release into the atmosphere is restricted.

ボイラ40が、セメントクリンカー製造装置70及び粉砕設備から離れて設置されている場合、ボイラ40からの排ガスと原料スラリーとを接触させて得られる亜硫酸塩スラリーを、パイプライン、タンクローリー車、又は船で搬送してもよい。 When the boiler 40 is installed away from the cement clinker manufacturing apparatus 70 and the crushing equipment, the sulfite slurry obtained by contacting the exhaust gas from the boiler 40 with the raw material slurry is produced by a pipeline, a tank lorry car, or a ship. It may be transported.

セメント組成物の製造システム110であれば、排ガスに含まれる二酸化硫黄を活用して、六価クロムの溶出が低減できるセメント組成物を製造することができる。 If the cement composition production system 110 is used, sulfur dioxide contained in the exhaust gas can be utilized to produce a cement composition capable of reducing the elution of hexavalent chromium.

本実施形態のセメント組成物の製造システムは、上述したセメント組成物の製造方法を用いて行ってもよいし、それ以外のセメント組成物の製造方法を行ってもよい。本実施形態のセメント組成物の製造システムにも、上述したセメント組成物の製造方法についての説明内容が適用可能である。 The cement composition production system of the present embodiment may be performed by using the above-mentioned cement composition production method, or may be performed by other cement composition production methods. The above-mentioned description of the cement composition manufacturing method can also be applied to the cement composition manufacturing system of the present embodiment.

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、ボイラ40の代わりに硫黄を燃焼する硫黄炉を用いてもよく、石膏等の硫黄化合物を加熱分解する加熱炉を用いてもよい。硫黄炉において硫黄を燃焼して得られた燃焼ガス、及び/又は加熱炉において石膏等の硫黄化合物を分解して得られた加熱分解ガスをスラリー調製部30(30A)に導入して亜硫酸塩組成物を含む亜硫酸塩スラリーを調製してもよい。燃焼ガス及び/又は加熱分解ガスは、ガス混合部において、他のガス(排ガス)で希釈して二酸化硫黄濃度及び温度が調整された混合ガスとしてよい。このような混合ガスを単独で又は他の排ガスとともにスラリー調製部30(30A)に導入してよい。他のガスは、空気であってよく、セメントクリンカー製造装置の塩素バイパス部から抽気された排ガスであってもよい。 Although one embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiment. For example, a sulfur furnace that burns sulfur may be used instead of the boiler 40, or a heating furnace that heats and decomposes sulfur compounds such as gypsum may be used. A combustion gas obtained by burning sulfur in a sulfur furnace and / or a heat-decomposed gas obtained by decomposing a sulfur compound such as gypsum in a heating furnace is introduced into a slurry preparation unit 30 (30A) to form a sulfite composition. A sulfite slurry containing a substance may be prepared. The combustion gas and / or the heat-decomposed gas may be a mixed gas whose sulfur dioxide concentration and temperature are adjusted by diluting with another gas (exhaust gas) in the gas mixing section. Such a mixed gas may be introduced into the slurry preparation unit 30 (30A) alone or together with other exhaust gases. The other gas may be air or exhaust gas extracted from the chlorine bypass portion of the cement clinker manufacturing apparatus.

実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明するが、本開示は下記の実施例に限定されるものではない。 The contents of the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present disclosure is not limited to the following examples.

(実施例1−1〜実施例1−9)
[亜硫酸塩スラリーの調製]
スラリー調製部としての機能を有する図4に示すような製造装置を用いた。図4の製造装置31は、亜硫酸塩組成物を含む亜硫酸塩スラリーを調製する吸収塔81と、原料スラリーを吸収塔81に供給する原料スラリータンク90と、吸収塔81から導出ライン85で導出された亜硫酸塩スラリーを貯留する亜硫酸塩スラリータンク92と、亜硫酸塩スラリーに含まれる水分を低減する水分調整部94と、亜硫酸塩スラリーを冷却する冷却部95とを備える。吸収塔81の底部に滞留する亜硫酸塩スラリー98は、冷却部95から冷却液が供給される熱交換器96との熱交換によって冷却される。
(Examples 1-1 to 1-9)
[Preparation of sulfite slurry]
A manufacturing apparatus as shown in FIG. 4, which has a function as a slurry preparation unit, was used. The manufacturing apparatus 31 of FIG. 4 is led out from the absorption tower 81 for preparing the sulfite slurry containing the sulfurous acid composition, the raw material slurry tank 90 for supplying the raw material slurry to the absorption tower 81, and the lead-out line 85 from the absorption tower 81. A sulfurous acid slurry tank 92 for storing the sulfurous acid slurry, a water content adjusting unit 94 for reducing the water content contained in the sulfurous acid slurry, and a cooling unit 95 for cooling the sulfurous acid slurry are provided. The sulfite slurry 98 staying at the bottom of the absorption tower 81 is cooled by heat exchange with the heat exchanger 96 to which the cooling liquid is supplied from the cooling unit 95.

吸収塔81の底部に滞留する亜硫酸塩スラリーの一部は吸収塔81の上部に循環ライン82によって循環され、ノズル84で吸収塔81内に噴霧される。吸収塔81の底部に滞留する亜硫酸塩スラリーの他部は、導出ライン85を経由して亜硫酸塩スラリータンク92に導出される。 A part of the sulfite slurry retained at the bottom of the absorption tower 81 is circulated in the upper part of the absorption tower 81 by the circulation line 82, and is sprayed into the absorption tower 81 by the nozzle 84. The other part of the sulfite slurry staying at the bottom of the absorption tower 81 is led out to the sulfite slurry tank 92 via the lead-out line 85.

セメントキルン部の窯尻とプレヒータ部のボトムサイクロンとの間のガスを抽気して得られた排ガスを含む原料ガスを、ガス導入部86から吸収塔81に約200℃で導入した。また、炭酸カルシウムを含む原料スラリーを原料スラリータンク90から吸収塔81に導入した。吸収塔81の底部に滞留する亜硫酸塩スラリー98のpHを5.50〜5.80に調節しながら、表1に示すとおり、原料ガス中のSO濃度を変えて、亜硫酸塩スラリーに含まれる固形分の組成が互いに異なる実施例1−1〜1−9の亜硫酸塩スラリーを製造した。各実施例における、吸収塔81の底部の亜硫酸塩スラリー98の温度は、表1に示すとおりであった。 The raw material gas containing the exhaust gas obtained by extracting the gas between the kiln bottom of the cement kiln section and the bottom cyclone of the preheater section was introduced from the gas introduction section 86 into the absorption tower 81 at about 200 ° C. Further, the raw material slurry containing calcium carbonate was introduced from the raw material slurry tank 90 into the absorption tower 81. While adjusting the pH of the sulfite slurry 98 collected in the bottom of the absorption tower 81 to 5.50 to 5.80, as shown in Table 1, by changing the SO 2 concentration in the feed gas, contained in the sulfite slurry The sulfite slurry of Examples 1-1 to 1-9 having different solid content compositions was produced. The temperature of the sulfite slurry 98 at the bottom of the absorption tower 81 in each example was as shown in Table 1.

[亜硫酸塩スラリー中の固形分濃度の分析]
亜硫酸塩スラリーを、空気中、100℃で乾燥し、質量減少量から固形分濃度を測定した。具体的な計算式は以下のとおりである。各実施例の固形分濃度は表1に示すとおりであった。
・固形分濃度(質量%)=(亜硫酸塩スラリーの質量−質量減少量)/亜硫酸塩スラリーの質量×100
[Analysis of solid content concentration in sulfite slurry]
The sulfite slurry was dried in air at 100 ° C., and the solid content concentration was measured from the amount of mass loss. The specific calculation formula is as follows. The solid content concentration of each example was as shown in Table 1.
-Solid content concentration (mass%) = (mass of sulfite slurry-mass reduction amount) / mass of sulfite slurry x 100

[固形分の組成分析]
亜硫酸塩スラリーをろ過して脱水してケーキを得た。このケーキを、空気中、60℃で乾燥して固形分を得た。得られた固形分の粉末XRD分析を行い、亜硫酸カルシウム・半水和物、炭酸カルシウム、及び二水石膏のみが検出されることを確認した。その後、熱重量分析を行って、固形分中の亜硫酸カルシウム半水和物、炭酸カルシウム、及び二水石膏の含有率(質量%)を求めた。結果は、表1に示すとおりであった。なお、各分析条件は下記のとおりとした。
[Solid composition analysis]
The sulfite slurry was filtered and dehydrated to obtain a cake. This cake was dried in air at 60 ° C. to obtain a solid content. The powder XRD analysis of the obtained solid content was performed, and it was confirmed that only calcium sulfite / hemihydrate, calcium carbonate, and dihydrate gypsum were detected. Then, thermogravimetric analysis was performed to determine the content (% by mass) of calcium sulfite hemihydrate, calcium carbonate, and dihydrate gypsum in the solid content. The results are as shown in Table 1. The analysis conditions are as follows.

<粉末XRD分析>
X線回折装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、加速電圧:30kV、電流:10mA、管球:Cu)を用いた。
<Powder XRD analysis>
An X-ray diffractometer (manufactured by Bruker AXS Co., Ltd., acceleration voltage: 30 kV, current: 10 mA, tube: Cu) was used.

<熱重量分析>
市販の熱重量分析計を用い、200℃、600℃及び900℃に加熱したときの熱重量変化を測定した。200℃では二水石膏が脱水する。600℃では亜硫酸カルシウムが酸化する。900℃では炭酸カルシウムが分解する。各温度における質量の変化を利用して、以下の式に基づいて、二水石膏、亜硫酸カルシウム及び炭酸カルシウムの含有率をそれぞれ算出した。試料質量とは、熱重量分析に用いた固形分の質量である。なお、各加熱温度における保持は、重量変化がなくなるまでとした。各加熱温度における保持時間は、それぞれ1時間であった。また、加熱時の雰囲気はいずれも空気とした。
<Thermogravimetric analysis>
Using a commercially available thermogravimetric analyzer, the change in thermogravimetric analysis when heated to 200 ° C., 600 ° C. and 900 ° C. was measured. At 200 ° C, the dihydrate gypsum dehydrates. Calcium sulfite oxidizes at 600 ° C. Calcium carbonate decomposes at 900 ° C. Using the change in mass at each temperature, the contents of dihydrate gypsum, calcium sulfite and calcium carbonate were calculated based on the following formulas. The sample mass is the mass of the solid content used in the thermogravimetric analysis. It should be noted that the holding at each heating temperature was set until the weight change disappeared. The holding time at each heating temperature was 1 hour. In addition, the atmosphere at the time of heating was air.

・二水石膏の含有率(質量%)=室温から200℃に加熱して質量変化がなくなるまでの質量減少量×([二水石膏の分子量]/[二水石膏中に含まれる結晶水の分子量])/試料質量×100
・炭酸カルシウムの含有率(質量%)=(900℃に加熱して質量変化がなくなった後の試料の質量−600℃に加熱して質量変化がなくなった後の試料の質量)×[CaCOの分子量]/[COの分子量]/試料の質量×100
・亜硫酸カルシウムの含有率(質量%)=100−(二水石膏の含有率+炭酸カルシウムの含有率)
-Content rate of dihydrate gypsum (mass%) = mass reduction amount until the mass change disappears after heating from room temperature to 200 ° C. x ([Molecular weight of dihydrate gypsum] / [Crystal water contained in dihydrate gypsum] Molecular weight]) / sample mass x 100
-Calcium carbonate content (mass%) = (mass of sample after heating to 900 ° C and no change in mass) x [mass of sample after heating to -600 ° C and no change in mass) x [CaCO 3 Molecular weight] / [Molecular weight of CO 2 ] / Mass of sample x 100
-Calcium sulfite content (mass%) = 100- (dihydrate gypsum content + calcium carbonate content)

Figure 0006977788
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表1に示すとおり、実施例1−1〜1−9は、いずれも、固形分中に亜硫酸カルシウム・半水和物、炭酸カルシウム及び二水石膏を含有しており、亜硫酸カルシウム・半水和物の含有率が30質量%以上であった。 As shown in Table 1, all of Examples 1-1 to 1-9 contain calcium sulfite / hemihydrate, calcium carbonate and dihydrate gypsum in the solid content, and calcium sulfite / hemihydrate. The content of the substance was 30% by mass or more.

図5(A)及び図5(B)は、実施例1−1の亜硫酸塩組成物のSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。図5(A)は、図5(B)よりも拡大して示すSEM写真である。亜硫酸塩組成物に含まれる亜硫酸カルシウム・半水和物の結晶は、主面における短軸の長さが10〜30μm、主面における長軸の長さが15〜100μmであり、厚みが1μmである薄い板状結晶であることが確認された。このような結晶は粉砕されやすく、粉砕機を用いなくても容易に1μm未満の微粒子にすることができる。 5 (A) and 5 (B) are SEM (scanning electron microscope) photographs of the sulfite composition of Example 1-1. FIG. 5A is an SEM photograph enlarged from FIG. 5B. The crystals of calcium sulfite / hemihydrate contained in the sulfite composition have a minor axis length of 10 to 30 μm on the main surface, a major axis length of 15 to 100 μm on the main surface, and a thickness of 1 μm. It was confirmed that it was a thin plate-like crystal. Such crystals are easily crushed and can be easily made into fine particles of less than 1 μm without using a crusher.

(実施例2−1〜2−5、比較例2−1〜2−4)
[セメント組成物の調製]
実施例1−9の亜硫酸塩スラリーを、空気中、40℃で乾燥して亜硫酸塩組成物を含む粉末状の固形物(含水率:<1質量%)を調製した。この固形物及び/又は排煙脱硫石膏と、普通ポルトランドセメントクリンカーとを、表2に示す配合でボールミルに投入し、所定の時間粉砕してセメント組成物を得た。このようにして得たセメント組成物の粉末度を評価した。評価方法は以下のとおりである。なお、ここで用いた排煙脱硫石膏は、石灰−石膏法で脱硫している火力発電設備で生成された二水石膏である(以下、排脱二水石膏という)。
(Examples 2-1 to 2-5, Comparative Examples 2-1 to 2-4)
[Preparation of cement composition]
The sulfite slurry of Example 1-9 was dried in air at 40 ° C. to prepare a powdery solid (moisture content: <1% by mass) containing a sulfite composition. This solid substance and / or flue gas desulfurization gypsum and ordinary Portland cement clinker were put into a ball mill with the formulations shown in Table 2 and pulverized for a predetermined time to obtain a cement composition. The degree of powderiness of the cement composition thus obtained was evaluated. The evaluation method is as follows. The flue gas desulfurization gypsum used here is a dihydrate gypsum produced by a thermal power generation facility that is desulfurized by the lime-gypsum method (hereinafter referred to as flue gas desulfurization gypsum).

[セメント組成物の粉末度の評価]
セメント組成物の粉末度は、ブレーン比表面積と、45μm残分で評価した。ブレーン比表面積は、JIS R5201:2015「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した。45μm残分は、JCAS K−02−2004「45μm網ふるいによるセメントの粉末度試験方法」に準拠して測定した。これらの測定結果は表2に示すとおりであった。
[Evaluation of powderiness of cement composition]
The degree of powderiness of the cement composition was evaluated by the specific surface area of the brain and the residue of 45 μm. The brain specific surface area was measured according to JIS R5201: 2015 “Physical test method for cement”. The 45 μm residue was measured in accordance with JCAS K-02-2004 “Cement Powder Degree Test Method Using 45 μm Net Sieve”. The results of these measurements are shown in Table 2.

Figure 0006977788
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[セメント組成物の粉砕性の評価結果]
亜硫酸塩組成物を含む固形物を配合した実施例2−1及び実施例2−2のセメント組成物は、亜硫酸塩組成物を配合していない比較例2−1のセメント組成物に対して、短い粉砕時間でブレーン比表面積が4420〜4470cm/gとなった。
[Evaluation result of crushability of cement composition]
The cement compositions of Example 2-1 and Example 2-2 containing a solid substance containing a sulfite composition were compared with the cement composition of Comparative Example 2-1 containing no sulfite composition. The brain specific surface area became 4420-4470 cm 2 / g in a short grinding time.

図6は、横軸を粉砕時間、縦軸をブレーン比表面積として、表2の結果をプロットしたグラフである。図6中、黒丸は、亜硫酸塩組成物を含む固形物の配合割合が15.5質量%の場合のデータ(実施例2−2,2−5)であり、黒四角は、亜硫酸塩組成物を含む固形物の配合割合が4質量%及び排脱二水石膏の配合割合が11.5質量%のデータ(実施例2−1,2−3,2−4)である。一方、白三角は、亜硫酸塩組成物が配合されておらず、排脱二水石膏の配合割合が15.5質量%のデータ(比較例2−1〜2−4)である。図6に示すとおり、亜硫酸塩組成物を含む固形物を配合すると短時間でブレーン比表面積を高くできることが確認された。このように、亜硫酸カルシウム・半水和物を含む亜硫酸塩組成物を配合することによってセメント組成物の粉砕効率を向上することができる。 FIG. 6 is a graph in which the results of Table 2 are plotted with the horizontal axis representing the crushing time and the vertical axis representing the brain specific surface area. In FIG. 6, black circles are data when the blending ratio of the solid matter containing the sulfite composition is 15.5% by mass (Examples 2-2, 2-5), and black squares are the sulfite composition. It is the data (Examples 2-1, 2-3, 2-4) that the blending ratio of the solid matter containing is 4% by mass and the blending ratio of the drained sulfurous acid gypsum is 11.5% by mass. On the other hand, the white triangles are data in which the sulfite composition is not blended and the blending ratio of the drained dihydrate gypsum is 15.5% by mass (Comparative Examples 2-1 to 2-4). As shown in FIG. 6, it was confirmed that the brain specific surface area can be increased in a short time by blending a solid substance containing a sulfite composition. As described above, the pulverization efficiency of the cement composition can be improved by blending the sulfite composition containing calcium sulfite / hemihydrate.

(実施例3−1)
[セメント組成物の製造]
セメント製造に通常用いられているボールミルを使用して、普通ポルトランドセメントクリンカー、二水石膏及び亜硫酸塩組成物を含む亜硫酸塩スラリーを混合して粉砕し、実施例3−1のセメント組成物を製造した。
(Example 3-1)
[Manufacturing of cement composition]
Using a ball mill commonly used for cement production, a sulfite slurry containing ordinary Portland cement clinker, dihydrate gypsum and sulfite composition is mixed and pulverized to produce the cement composition of Example 3-1. did.

亜硫酸塩スラリーとしては、実施例1−1〜実施例1−9と同様にして調製した亜硫酸塩スラリーを用いた。固形分濃度が6質量%である亜硫酸塩スラリーを脱水して含水率60質量%の脱水ケーキを調製し、ボールミルに投入した。亜硫酸塩スラリーの固形分の組成は、亜硫酸カルシウム・半水和物が78.1質量%、二水石膏が16.3質量%、炭酸カルシウムが5.6質量%であった。 As the sulfite slurry, a sulfite slurry prepared in the same manner as in Examples 1-1 to 1-9 was used. A dehydrated cake having a water content of 60% by mass was prepared by dehydrating a sulfite slurry having a solid content concentration of 6% by mass, and then put into a ball mill. The solid content of the sulfite slurry was 78.1% by mass of calcium sulfite / hemihydrate, 16.3% by mass of dihydrate gypsum, and 5.6% by mass of calcium carbonate.

固形分の組成と配合比から算出される、セメント組成物における亜硫酸カルシウム・半水和物の含有率は3.48質量%であった。セメント組成物のブレーン比表面積は、5050cm/gであった。亜硫酸塩組成物を含有する亜硫酸塩スラリーを添加しない場合に比べて、セメント組成物の単位時間当たりのミル挽き入れ量が最大60%向上した。したがって、セメント組成物の生産量を増加することができた。 The content of calcium sulfite / hemihydrate in the cement composition calculated from the composition of the solid content and the compounding ratio was 3.48% by mass. The brain specific surface area of the cement composition was 5050 cm 2 / g. Compared with the case where the sulfite slurry containing the sulfite composition was not added, the milling amount of the cement composition per unit time was improved by up to 60%. Therefore, it was possible to increase the production of the cement composition.

[固化処理土の評価]
実施例3−1のセメント組成物を用いて、以下の要領で土壌の地盤改良を行い、その性能を評価した。処理対象土として、関東ローム(湿潤密度:1.36cm/g)を準備した。この処理対象土に対し、実施例3−1のセメント組成物を、300kg/mの割合で配合し、ホバートミキサーを用いて混合し、混合物を得た。
[Evaluation of solidified soil]
Using the cement composition of Example 3-1 the soil ground was improved in the following manner, and its performance was evaluated. Kanto Loam (wet density: 1.36 cm 3 / g) was prepared as the soil to be treated. The processed soil to the cement composition of Example 3-1, in proportions of 300 kg / m 3, were mixed using a Hobart mixer to obtain a mixture.

調製した混合物を、直径50mm×高さ100mmの円柱型枠内にランマーを用いて3層詰めした後、20℃で材齢7日まで密封養生し、固化処理土を作製した。作製した固化処理土について、環境庁告示46号(平成3年8月23日)に則って溶出試験を行い、六価クロム[Cr(VI)]の溶出量を求めところ、六価クロムの溶出量は、土壌環境基準の基準値(0.05mg/L以下)を満足した。 The prepared mixture was packed in three layers using a rammer in a cylindrical frame having a diameter of 50 mm and a height of 100 mm, and then sealed and cured at 20 ° C. until the age of 7 days to prepare solidified soil. The prepared solidified soil was subjected to an elution test in accordance with Environmental Standards Notification No. 46 (August 23, 1991), and the elution amount of hexavalent chromium [Cr (VI)] was determined. The amount satisfied the standard value (0.05 mg / L or less) of the soil environmental standard.

本開示によれば、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を簡便に製造することが可能なセメント組成物の製造方法及びセメント組成物の製造システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for producing a cement composition and a system for producing a cement composition, which can easily produce a cement composition effective for reducing the elution of hexavalent chromium.

10…セメントキルン部、12…バイパス部、17…冷却部、18…サイロ、19…集塵部、30,30A…スラリー調製部、31…製造装置、40…ボイラ、50…混合部、51…配合部、52…ミル、60…サイロ、61…薄片状結晶、62…主面、64…長軸、66…短軸、70…セメントクリンカー製造装置、81…吸収塔、82…循環ライン、84…ノズル、85…導出ライン、86…ガス導入部、90…原料スラリータンク、92…亜硫酸塩スラリータンク、94…水分調整部、95…冷却部、96…熱交換器、98…亜硫酸塩スラリー、100…製造システム。 10 ... Cement kiln part, 12 ... Bypass part, 17 ... Cooling part, 18 ... Silo, 19 ... Dust collection part, 30, 30A ... Slurry preparation part, 31 ... Manufacturing equipment, 40 ... Boiler, 50 ... Mixing part, 51 ... Blending part, 52 ... mill, 60 ... silo, 61 ... flaky crystal, 62 ... main surface, 64 ... long axis, 66 ... short axis, 70 ... cement clinker manufacturing equipment, 81 ... absorption tower, 82 ... circulation line, 84 ... Nozzle, 85 ... Derivation line, 86 ... Gas introduction section, 90 ... Raw material slurry tank, 92 ... Sulfuric acid slurry tank, 94 ... Moisture control section, 95 ... Cooling section, 96 ... Heat exchanger, 98 ... Sulfate slurry, 100 ... Manufacturing system.

Claims (22)

セメントクリンカーと、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸塩組成物と、を配合して粉砕し、セメント組成物を得る混合工程を有し、
前記亜硫酸カルシウムは、主面の長軸及び短軸の長さがそれぞれ1〜500μm及び0.5〜300μmであり、厚さが前記長軸の長さの50%以下である薄片状結晶を含有する、セメント組成物の製造方法。
Cement clinker, a sulfite composition, was to crushed formulation containing calcium sulfite, have a mixing step of obtaining a cement composition,
The calcium sulfite contains flaky crystals having a major axis length and a minor axis length of 1 to 500 μm and 0.5 to 300 μm, respectively, and a thickness of 50% or less of the length of the major axis. A method for producing a cement composition.
前記混合工程では、さらに石膏を配合して前記セメント組成物を得る、請求項1に記載のセメント組成物の製造方法。 The method for producing a cement composition according to claim 1, wherein in the mixing step, gypsum is further blended to obtain the cement composition. 前記混合工程では、前記亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーとして配合され、
当該亜硫酸塩スラリー中の前記固形分の濃度が0.1〜90質量%であり、
前記固形分中の亜硫酸カルシウムの含有量が1質量%以上である、請求項1又は2に記載のセメント組成物の製造方法。
In the mixing step, the solid content containing the sulfite composition is blended as a sulfite slurry dispersed in a solvent containing water.
The concentration of the solid content in the sulfite slurry is 0.1 to 90% by mass, and the concentration is 0.1 to 90% by mass.
The method for producing a cement composition according to claim 1 or 2, wherein the content of calcium sulfite in the solid content is 1% by mass or more.
前記亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーから水分を低減し、前記固形分の濃度が90質量%以上である粉末状又はケーキ状の固形物を得る水分調整工程を有し、
前記固形分における亜硫酸カルシウムの含有量が1質量%以上であり、
前記混合工程では前記亜硫酸塩組成物は前記固形物として配合される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。
Moisture adjustment to reduce the water content from the sulfite slurry in which the solid content containing the sulfite composition is dispersed in a solvent containing water to obtain a powdery or cake-like solid material having a solid content concentration of 90% by mass or more. Have a process,
The content of calcium sulfite in the solid content is 1% by mass or more, and the content is 1% by mass or more.
The method for producing a cement composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the sulfite composition is blended as the solid substance in the mixing step.
前記薄片状結晶は、前記主面の長軸及び短軸の長さがそれぞれ15〜100μm及び10〜30μmであり、前記厚さが1μmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。The flaky crystal according to any one of claims 1 to 4, wherein the lengths of the major axis and the minor axis of the main surface are 15 to 100 μm and 10 to 30 μm, respectively, and the thickness is 1 μm. How to make a cement composition. 前記亜硫酸塩組成物を含む固形分における前記亜硫酸カルシウムの前記薄片状結晶の含有率が30質量%以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。The method for producing a cement composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the flaky crystals of calcium sulfite in the solid content containing the sulfite composition is 30% by mass or more. 前記亜硫酸塩組成物を含む固形分は、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有し、
前記混合工程では、前記セメントクリンカーと前記固形分とを配合して粉砕し、前記セメント組成物を得る、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。
The solid content containing the sulfite composition contains at least one selected from the group consisting of calcium sulfate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide.
The method for producing a cement composition according to any one of claims 1 to 6, wherein in the mixing step, the cement clinker and the solid content are mixed and pulverized to obtain the cement composition.
記混合工程において、前記セメントクリンカー100質量部に対する前記亜硫酸塩組成物の配合比は、前記亜硫酸カルシウムの無水物換算で0.1〜20質量部である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。 Prior Symbol mixing step, the mixing ratio of the sulfite composition to the cement clinker 100 parts by weight, the from 0.1 to 20 parts by weight anhydrous Mono換calculation of calcium sulfite, any one of claims 1 to 7, The method for producing a cement composition according to item 1. 前記セメントクリンカーを製造する際に発生する排ガス、火力発電設備で発生する排ガス、硫黄を燃焼して得られる燃焼ガス、及び硫黄化合物を加熱分解して得られる加熱分解ガスからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、亜硫酸ガスを含有するガスと、
カルシウム化合物を含む原料スラリーと、を接触させて、前記亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製工程を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。
At least selected from the group consisting of exhaust gas generated when manufacturing the cement clinker, exhaust gas generated in a thermal power generation facility, combustion gas obtained by burning sulfur, and heat decomposition gas obtained by heat-decomposing a sulfur compound. A gas containing sulfurous acid gas, including one, and
Any one of claims 1 to 8, comprising a slurry preparation step of contacting a raw material slurry containing a calcium compound with a sulfurous acid slurry in which the solid content containing the sulfurous acid composition is dispersed in a solvent containing water. The method for producing a cement composition according to a section.
セメントキルン部の窯尻とプレヒータ部のボトムサイクロンとの間のガスを抽気して前記排ガスを得る抽気工程を有する、請求項9に記載のセメント組成物の製造方法。 The method for producing a cement composition according to claim 9, further comprising an bleeding step of extracting gas between the kiln bottom of the cement kiln portion and the bottom cyclone of the preheater portion to obtain the exhaust gas. 前記排ガスを前記原料スラリーと接触させる前に、
前記排ガスを冷却して、塩素化合物を含むダスト粒子を得る冷却工程と、
集塵部で前記排ガスから前記ダスト粒子の少なくとも一部を除去する集塵工程と、を有する、請求項9又は10に記載のセメント組成物の製造方法。
Before contacting the exhaust gas with the raw material slurry,
A cooling step of cooling the exhaust gas to obtain dust particles containing chlorine compounds,
The method for producing a cement composition according to claim 9, further comprising a dust collecting step of removing at least a part of the dust particles from the exhaust gas at the dust collecting unit.
前記原料スラリーと接触する前記ガスは、硫黄を燃焼して得られる燃焼ガス、及び/又は硫黄化合物を加熱分解して得られる加熱分解ガスを、空気及び/又は前記セメントクリンカーを製造する際に発生する前記排ガスで希釈して得られる混合ガスを含む、請求項9〜11のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。 The gas in contact with the raw material slurry is generated when a combustion gas obtained by burning sulfur and / or a heat-decomposed gas obtained by heat-decomposing a sulfur compound is produced in the air and / or in the production of the cement clinker. The method for producing a cement composition according to any one of claims 9 to 11, which comprises a mixed gas obtained by diluting with the exhaust gas. セメント組成物のブレーン比表面積が、2500〜10000cm/gである、請求項1〜12のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。 The method for producing a cement composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the brain specific surface area of the cement composition is 2500 to 10000 cm 2 / g. セメントクリンカーと、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸塩組成物と、を配合して粉砕し、セメント組成物を製造する混合部を備え
前記亜硫酸カルシウムは、主面の長軸及び短軸の長さがそれぞれ1〜500μm及び0.5〜300μmであり、厚さが前記長軸の長さの50%以下である薄片状結晶を含有する、セメント組成物の製造システム。
A mixing portion for producing a cement composition by blending and pulverizing a cement clinker and a sulfite composition containing calcium sulfite is provided.
The calcium sulfite contains flaky crystals having a major axis length and a minor axis length of 1 to 500 μm and 0.5 to 300 μm, respectively, and a thickness of 50% or less of the length of the major axis. A cement composition manufacturing system.
前記混合部では、前記亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーとして配合され、
当該亜硫酸塩スラリー中の前記固形分の濃度が0.1〜90質量%であり、
前記固形分中の亜硫酸カルシウムの含有量が1質量%以上である、請求項14に記載のセメント組成物の製造システム。
In the mixing portion, the solid content containing the sulfite composition is blended as a sulfite slurry in which a solvent containing water is dispersed.
The concentration of the solid content in the sulfite slurry is 0.1 to 90% by mass, and the concentration is 0.1 to 90% by mass.
The system for producing a cement composition according to claim 14, wherein the content of calcium sulfite in the solid content is 1% by mass or more.
前記薄片状結晶は、前記主面の長軸及び短軸の長さがそれぞれ15〜100μm及び10〜30μmであり、前記厚さが1μmである、請求項14又は15に記載のセメント組成物の製造システム。The cement composition according to claim 14 or 15, wherein the flaky crystals have a major axis length and a minor axis length of 15 to 100 μm and 10 to 30 μm, respectively, and a thickness of 1 μm. Manufacturing system. 前記亜硫酸塩組成物を含む固形分における前記亜硫酸カルシウムの前記薄片状結晶の含有率が30質量%以上である、請求項14〜16のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造システム。The system for producing a cement composition according to any one of claims 14 to 16, wherein the content of the flaky crystals of calcium sulfite in the solid content containing the sulfite composition is 30% by mass or more. 硫黄分を含む原料を焼成して前記セメントクリンカーを得るセメントキルン部と、
サイクロンを備え、前記原料と前記セメントキルン部からの排ガスを含むガスとを接触させて前記原料を予熱するプレヒータ部と、
前記セメントキルン部の窯尻と前記プレヒータ部のボトムサイクロンとの間から亜硫酸ガスを含む排ガスを抽気するバイパス部と、
前記排ガスを含むガスと炭酸カルシウム及び/又は水酸化カルシウムを含む原料スラリーとを接触させて、前記亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製部と、を備える、請求項14〜17のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造システム。
A cement kiln portion that obtains the cement clinker by firing a raw material containing sulfur, and
A preheater unit provided with a cyclone to preheat the raw material by bringing the raw material into contact with a gas containing exhaust gas from the cement kiln portion.
A bypass section for extracting exhaust gas containing sulfurous acid gas from between the kiln bottom of the cement kiln section and the bottom cyclone of the preheater section.
A slurry preparation unit for contacting the gas containing the exhaust gas with the raw material slurry containing calcium carbonate and / or calcium hydroxide to obtain a sulfite slurry in which the solid content containing the sulfite composition is dispersed in a solvent containing water. The system for producing a cement composition according to any one of claims 14 to 17, comprising the above.
前記セメントキルン部からの前記排ガスを冷却して凝集する塩素化合物を含むダスト粒子を生成する冷却部と、
前記排ガスに含まれる前記ダスト粒子の少なくとも一部を除去して、亜硫酸ガスを含む前記排ガスを得る集塵部と、を備える、請求項1に記載のセメント組成物の製造システム。
A cooling unit that cools the exhaust gas from the cement kiln unit to generate dust particles containing chlorine compounds that aggregate.
The cement composition manufacturing system according to claim 18 , further comprising a dust collecting unit for removing at least a part of the dust particles contained in the exhaust gas to obtain the exhaust gas containing sulfite gas.
硫黄を燃焼する硫黄炉、及び/又は硫黄化合物を加熱分解する加熱炉と、
前記硫黄炉で得られる燃焼ガス、及び/又は前記加熱炉で得られる加熱分解ガスを含むガスと、炭酸カルシウム及び/又は水酸化カルシウムを含む原料スラリーとを接触させて、前記亜硫酸塩組成物を含む固形分が水を含む溶媒に分散した亜硫酸塩スラリーを得るスラリー調製部と、を備える、請求項14〜19のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造システム。
A sulfur furnace that burns sulfur and / or a heating furnace that heats and decomposes sulfur compounds,
The sulfurous acid composition is obtained by contacting the combustion gas obtained in the sulfur furnace and / or the gas containing the heat-decomposed gas obtained in the heating furnace with the raw material slurry containing calcium carbonate and / or calcium hydroxide. The system for producing a cement composition according to any one of claims 14 to 19, further comprising a slurry preparation unit for obtaining a sulfite slurry in which the solid content contained is dispersed in a solvent containing water.
前記燃焼ガス及び/又は前記加熱分解ガスと、空気及び/又はセメントキルン部からの排ガスと、を混合するガス混合部を備え、前記スラリー調製部は前記ガス混合部で得られる混合ガスを含む前記ガスと前記原料スラリーとを接触させて、前記亜硫酸塩スラリーを得る、請求項20に記載のセメント組成物の製造システム。 The slurry preparation section includes a gas mixing section that mixes the combustion gas and / or the heat-decomposed gas with air and / or the exhaust gas from the cement kiln section, and the slurry preparation section contains the mixed gas obtained in the gas mixing section. The cement composition manufacturing system according to claim 20 , wherein the gas and the raw material slurry are brought into contact with each other to obtain the sulfite slurry. 前記セメントクリンカーのクロム含有量に応じて、前記セメントクリンカーに対する、前記亜硫酸塩組成物の配合比を調整する制御部を備える、請求項14〜21のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造システム。 The production of the cement composition according to any one of claims 14 to 21 , comprising a control unit for adjusting the compounding ratio of the sulfite composition with respect to the cement clinker according to the chromium content of the cement clinker. system.
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