JP7488677B2 - Method for producing fine clinker aggregate and method for producing cement clinker - Google Patents

Method for producing fine clinker aggregate and method for producing cement clinker Download PDF

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Description

本発明は、セメントクリンカを用いて細骨材を製造する方法に関する。また、本発明は、この方法で製造された細骨材を用いてセメントクリンカを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing fine aggregate using cement clinker. The present invention also relates to a method for producing cement clinker using the fine aggregate produced by this method.

近年、セメントクリンカを製造するに際しては、その原料として処理困難な多様な廃棄物が利用されている。これにより、産業廃棄物の処理とセメントの生産の両立が行われている。 In recent years, various waste materials that are difficult to process have been used as raw materials for producing cement clinker. This allows for both industrial waste processing and cement production.

しかしながら、セメントの需要が低下してくると、セメントの生産量は低下してしまう。この場合、セメント製造工場において受け入れることのできる産業廃棄物の量も減少してしまい、循環型社会を構築する観点からは好ましくない。 However, as demand for cement declines, the amount of cement produced will also decline. In this case, the amount of industrial waste that can be accepted at cement manufacturing plants will also decrease, which is undesirable from the perspective of building a recycling-based society.

そこで、セメントクリンカを骨材として使用することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。骨材は、コンクリートやモルタルなどのセメント硬化物を製造する際に、セメントと共に導入される。このため、セメントクリンカを骨材として利用できれば、セメントクリンカの消費量を増やすことができるため、セメントクリンカの生産量を増加できる。 As a result, it has been considered to use cement clinker as aggregate (see, for example, Patent Document 1). Aggregate is introduced together with cement when producing hardened cement products such as concrete and mortar. Therefore, if cement clinker could be used as aggregate, the consumption of cement clinker could be increased, and therefore the production volume of cement clinker could be increased.

また、本発明者らの鋭意研究により、セメントクリンカを細骨材に使用することで、コンクリートの圧縮強度などの物性や中性化抵抗性などの耐久性を向上できることが確認されている(下記非特許文献1参照)。 In addition, through intensive research by the inventors, it has been confirmed that the use of cement clinker as fine aggregate can improve the physical properties of concrete, such as compressive strength, and durability, such as carbonation resistance (see Non-Patent Document 1 below).

特開平8-231255号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-231255 特開2016-193805号公報JP 2016-193805 A

林 他、『クリンカー骨材を使用したモルタルの物性ならびに遷移帯改善効果に関する研究』、太平洋セメント研究報告 第173号(2017)Hayashi et al., "Study on the physical properties of mortar using clinker aggregate and its effect on improving the transition zone," Taiheiyo Cement Research Report No. 173 (2017)

現時点では、セメントクリンカを骨材として使用してコンクリートやモルタルを製造することについては、実用化に至っていないのが現状である。 At present, the use of cement clinker as aggregate to produce concrete or mortar has not yet been put to practical use.

本発明者らは、セメントクリンカを骨材として使用する場合には、以下のような課題が存在すると考えている。 The inventors believe that the following problems arise when using cement clinker as aggregate:

コンクリート用の骨材を製造する際には、JISなどの規格によって定められた粒度分布を満たす必要がある。このため、セメントクリンカを用いて骨材を製造する場合には、粗砕処理や分級処理などを行うことで粒度調整を行う必要がある。 When producing aggregate for concrete, it is necessary to satisfy the particle size distribution stipulated by standards such as JIS. For this reason, when producing aggregate using cement clinker, it is necessary to adjust the particle size by carrying out processes such as coarse crushing and classification.

しかし、このような粗砕処理や分級処理を行うと、不回避的に微粉が発生する。セメントクリンカに対して上記の処理を行うことで生じた微粉について、現時点ではその取り扱い方法が確立されていない。 However, when this type of coarse crushing and classification process is carried out, fine powder is inevitably generated. At present, there is no established method for handling the fine powder that is generated when carrying out the above processes on cement clinker.

また、セメントクリンカに少量含有される可能性があるフリーライム(生石灰)は、その含有量によっては、コンクリートに有害な膨張破壊を生じる可能性がある。フリーライムは、セメントクリンカ中に、1.5%以下程度含まれている可能性があり、この程度の含有量であれば、セメントのような微粉として使用する場合には、コンクリートを練り混ぜる際の水とセメントの反応過程において大部分が水酸化カルシウムとなるため、有害な成分とはなりえない。しかし、クリンカのような粗い粒子では、クリンカ内部に存在するフリーライムはコンクリートの練り混ぜ工程では反応が終了することはなく、コンクリートが硬化した後に反応し水酸化カルシウムを形成することで、コンクリートに膨張破壊を生じさせるおそれがある。 In addition, free lime (quicklime), which may be contained in small amounts in cement clinker, may cause harmful expansion failure in concrete depending on the amount. Free lime may be contained in cement clinker at about 1.5% or less, and at this content, when used as a fine powder like cement, most of it becomes calcium hydroxide in the reaction process between water and cement when mixing concrete, so it is not a harmful component. However, with coarse particles like clinker, the reaction of the free lime present inside the clinker does not finish during the concrete mixing process, and it reacts after the concrete hardens to form calcium hydroxide, which may cause expansion failure in the concrete.

このような観点から、セメントクリンカを骨材として使用する場合は、できる限りフリーライムが少なく、含まれている場合もコンクリート硬化体を形成する以前に反応するように、なるべくクリンカの表面に存在することが望ましく、そのためには、セメントクリンカを比表面積が大きな細骨材として使用することが望ましい。 From this perspective, when using cement clinker as aggregate, it is desirable that it contains as little free lime as possible, and even if it does contain free lime, it should be present on the surface of the clinker as much as possible so that it reacts before the hardened concrete is formed. For this reason, it is desirable to use cement clinker as a fine aggregate with a large specific surface area.

本発明は、上記の課題に鑑み、セメントクリンカに対して粒度調整をすることで生じる微粉についても有効に活用することができ、フリーライムの影響を小さくできる、クリンカ細骨材の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a method for producing fine clinker aggregate that can effectively utilize the fine powder generated by adjusting the particle size of cement clinker and reduce the effects of free lime.

本発明に係るクリンカ細骨材の製造方法は、
セメント原料を焼成する工程(a)と、
前記工程(a)で焼成された前記セメント原料を冷却する工程(b)と、
前記工程(b)を経て生成されたクリンカを、所定範囲内の分級点を基準に粗粒と微粒に分級する工程(c)と、
前記工程(c)で得られた前記粗粒を粉砕して、粉砕微粒を得る工程(d)と、
前記工程(c)の実行時に生成された、前記微粒よりも粒径の細かい第一分級微粉を、石膏を含む材料と共に混合してセメントを得る工程(e)と、
前記工程(c)で得られた前記微粒、及び前記工程(d)で得られた前記粉砕微粒を混合した混合物からクリンカ細骨材を得る工程(f)とを有することを特徴とする
The method for producing clinker fine aggregate according to the present invention comprises the steps of:
A step (a) of calcining a cement raw material;
A step (b) of cooling the cement raw material fired in the step (a);
A step (c) of classifying the clinker produced through the step (b) into coarse particles and fine particles based on classification points within a predetermined range;
A step (d) of pulverizing the coarse particles obtained in the step (c) to obtain pulverized fine particles;
A step (e) of mixing the first-class fine powder having a particle size smaller than that of the fine particles produced during the execution of the step (c) with a material containing gypsum to obtain cement;
and a step (f) of obtaining a clinker fine aggregate from a mixture of the fine particles obtained in the step (c) and the pulverized fine particles obtained in the step (d).

コンクリート用の細骨材を製造する際には、JISなどの規格によって定められた粒度分布を満たす必要がある。一般的に、細骨材とは、10mm網の篩を全量通過し、更に、5mm網の篩を質量で85%以上通過する骨材(およそ5mm未満の骨材)とされる。このため、当該規格を満足するように上記の分級点が設定される。一例として、分級点を4mm~6mmの範囲内で設定することができ、より詳細には5mmとすることができる。 When manufacturing fine aggregate for concrete, it is necessary to satisfy the particle size distribution stipulated by standards such as JIS. Generally, fine aggregate is defined as aggregate that passes entirely through a 10 mm mesh sieve, and furthermore, 85% or more by mass passes through a 5 mm mesh sieve (aggregate less than approximately 5 mm). For this reason, the above classification point is set to satisfy the standards. As an example, the classification point can be set within the range of 4 mm to 6 mm, and more specifically, it can be set to 5 mm.

工程(c)において上記の分級点より径が小さいものとして分級された微粒は、細骨材としての規格を満たす大きさである。また、工程(c)において上記の分級点より径が大きいものとして抽出された粗粒は、工程(d)によって粉砕されることで、工程(c)で得られる微粒と同様の粒径を有する粒子(粉砕微粒)となる。更に、セメントクリンカ中に内包されたフリーライムも粉砕されることで、微粒及び粉砕微粒表面に現れてくる。よって、これらの微粒及び粉砕微粒は、細骨材として利用することができる。 The fine particles classified in step (c) as having a diameter smaller than the above classification point are of a size that meets the standards for fine aggregate. Furthermore, the coarse particles extracted in step (c) as having a diameter larger than the above classification point are crushed in step (d) to become particles (crushed fine particles) having the same diameter as the fine particles obtained in step (c). Furthermore, the free lime contained in the cement clinker is crushed and appears on the surfaces of the fine particles and crushed fine particles. Therefore, these fine particles and crushed fine particles can be used as fine aggregate.

一方、工程(c)の分級処理によって、粒度の細かい微粉(第一分級微粉)が不可避的に得られる。この微粉には、工程(c)で分級されることで得られた微粒よりもCaOが多く含まれる。このため、この微粉をセメントに利用することで、高い強度を示すセメントを得ることができる。また、フリーライムもこの微粉に多く含まれており、微粒及び粉砕微粒の含有量は相対的に少ない。より詳細には、工程(e)において、石膏を含む材料と共に第一分級微粉を混合することでセメントを得ることができる。なお、フリーライムが微粉に多く含まれやすい点、及びフリーライムを多く含む微粉によれば強度発現性が高い点については、例えば上記特許文献2に記載されている。 On the other hand, the classification process in step (c) inevitably produces fine powder (first-class fine powder) with a fine particle size. This fine powder contains more CaO than the fine particles obtained by classification in step (c). Therefore, by using this fine powder in cement, a cement with high strength can be obtained. In addition, this fine powder also contains a large amount of free lime, and the content of fine particles and pulverized fine particles is relatively small. More specifically, in step (e), cement can be obtained by mixing the first-class fine powder with a material containing gypsum. The fact that the fine powder is likely to contain a large amount of free lime and that fine powder containing a large amount of free lime has high strength development are described, for example, in the above-mentioned Patent Document 2.

つまり、上記方法によれば、細骨材を生成するためにセメントクリンカに対して分級処理を行いつつ、この処理の過程で生じる微粉についてはセメントとして活用できる。 In other words, according to the above method, the cement clinker is classified to produce fine aggregate, and the fine powder produced during this process can be used as cement.

前記工程(b)は、エアークエンチングクーラによる冷却工程であり、
前記(e)は、前記第一分級微粉と共に、前記エアークエンチングクーラの冷却風導入口から抽出されたスピレージが混合されるものとしても構わない。
The step (b) is a cooling step using an air quenching cooler,
The (e) may be a mixture of the first classified fine powder and spillage extracted from a cooling air inlet of the air quenching cooler.

エアークエンチングクーラは、冷却風導入口から冷却空気を上方に導入しつつ、焼成後のセメント原料を急激に冷却する目的で用いられる装置である。この冷却の過程で、冷却風導入口から下方に一部の冷却物が落下する場合がある。この冷却物(以下、「スピレージ」と呼ぶ。)は、エアークエンチングクーラの出口側より抽出されたクリンカよりも急激に冷却されて得られたものであり、CaO含有率も高く、高い強度を示す。このため、このスピレージを工程(e)の混合・粉砕処理で利用することで、強度の高いセメントを実現できる。また、このスピレージを細骨材の原料に用いないことで、細骨材に含まれるフリーライムの含有量を低下できる。 The air quenching cooler is a device used to rapidly cool the cement raw materials after burning by introducing cooling air upward from a cooling air inlet. During this cooling process, some of the cooled material may fall downward from the cooling air inlet. This cooled material (hereinafter referred to as "spillage") is obtained by cooling more rapidly than the clinker extracted from the outlet side of the air quenching cooler, and has a high CaO content and high strength. Therefore, by using this spillage in the mixing and grinding process in step (e), it is possible to realize a high-strength cement. In addition, by not using this spillage as a raw material for fine aggregate, the free lime content in the fine aggregate can be reduced.

前記のように、セメントクリンカ(以下、単に「クリンカ」と略記することがある。)は、セメント原料が焼成され、その後冷却されることによって生成される。ここで、クリンカは、セメント原料の焼成処理によって、C3S、C2S、C3A及びC4AFのセメント化合物を主成分とする粒子の集合体である。なお、本明細書において、「C3S」、「C2S」、「C3A」、「C4AF」なる表記は、いずれもセメント化学分野で汎用的に用いられている略記号であり、それぞれは、3CaO・SiO2、2CaO・SiO2、3CaO・Al23、4CaO・Al23・Fe23に対応する。 As described above, cement clinker (hereinafter, sometimes simply abbreviated as "clinker") is produced by burning cement raw materials and then cooling them. Here, clinker is an aggregate of particles whose main components are cement compounds C3S, C2S , C3A, and C4AF , which are produced by burning the cement raw materials. In this specification, the terms " C3S ", " C2S ", " C3A ", and " C4AF " are all abbreviations commonly used in the field of cement chemistry, and correspond to 3CaO.SiO2 , 2CaO.SiO2 , 3CaO.Al2O3 , and 4CaO.Al2O3.Fe2O3 , respectively .

焼成及び冷却を経て生成されたクリンカには、上記セメント化合物を構成せず未反応のまま遊離された生石灰が不可避的に存在する。これは、フリーライム(f.CaO)と呼ばれる。 In the clinker produced through burning and cooling, there is inevitably some free, unreacted quicklime that does not form the above cement compounds. This is called free lime (f.CaO).

セメントクリンカは、セメントとして利用される場合には、石膏及び混合材が添加された状態で、仕上げミルによって平均粒径10μm程度にまで微粉砕される。 When cement clinker is used as cement, it is pulverized in a finishing mill to an average particle size of about 10 μm with gypsum and admixtures added.

「発明が解決しようとする課題」の項で上述したように、クリンカを骨材に利用する場合、細骨材であってもその粒径は1mm~5mm程度と粗いため、コンクリートの練り混ぜ工程後においても骨材内部には依然としてフリーライムが存在し得る。このため、コンクリートが硬化した後であっても時間の経過と共に、骨材内部に水分が浸透して残存するフリーライムに対して水和反応が生じ、コンクリートが膨張する懸念がある。 As mentioned above in the "Problems to be Solved by the Invention" section, when clinker is used as aggregate, even fine aggregate has a coarse particle size of about 1mm to 5mm, so free lime can still be present inside the aggregate even after the concrete mixing process. For this reason, even after the concrete has hardened, there is a concern that over time, moisture will penetrate into the aggregate, causing a hydration reaction with the remaining free lime, resulting in the concrete expanding.

しかし、上記の方法によれば、予めCaO含有率の高いスピレージが除去された後に、工程(c)で得られた微粒、及び工程(d)で得られた粉砕微粒によって細骨材が生成されるため、細骨材に含まれるフリーライムの含有率を低下することができる。 However, according to the above method, after the spillage with a high CaO content is removed in advance, fine aggregate is produced from the fine particles obtained in step (c) and the crushed fine particles obtained in step (d), so the free lime content in the fine aggregate can be reduced.

更に、細骨材にフリーライムが多く含まれていると、含有率に応じてコンクリートの凝結時間にばらつきが生じてしまう。この方法によれば、細骨材に含まれるフリーライムの含有率が低下されるため、従来の細骨材を利用してコンクリートを製造する場合とほぼ同等の時間でコンクリートを凝結できるため、従来と同様の方法にてコンクリートの品質管理が行える。 Furthermore, if fine aggregate contains a large amount of free lime, the setting time of the concrete will vary depending on the content. With this method, the free lime content in the fine aggregate is reduced, allowing the concrete to set in approximately the same time as when concrete is produced using conventional fine aggregate, so the quality of the concrete can be controlled in the same way as before.

前記工程(f)は、前記混合物に対してエージング処理を行う工程(f1)を有するものとしても構わない。 The step (f) may include a step (f1) of subjecting the mixture to an aging treatment.

上記方法によれば、前記混合物に含まれているフリーライムを消石灰等に変化させることができるため、コンクリートに膨張が生じることのない細骨材を生成できる。この工程(f1)としては、前記混合物に対して水、CO2ガス、排ガス等と反応させる方法が採用できる。 According to the above method, the free lime contained in the mixture can be converted into slaked lime, etc., so that fine aggregate that does not cause expansion in concrete can be produced. In this step (f1), a method of reacting the mixture with water, CO2 gas, exhaust gas, etc. can be adopted.

前記工程(f)は、前記混合物に対して固結防止処理を行う工程(f2)を有するものとしても構わない。 The step (f) may also include a step (f2) of subjecting the mixture to an anti-caking treatment.

セメントクリンカは水硬性を有するため、このクリンカによって生成された細骨材を保管していると、大気中の水分を吸収することで水和物を生成し、細骨材同士が固結する現象を生じる場合がある。これに対し、上記の方法によれば、固結防止処理が施された状態で細骨材が得られるため、仮に屋外に保管されたとしても、固結の進展を抑制する効果が得られる。 Since cement clinker is hydraulic, when fine aggregate produced from this clinker is stored, it may absorb moisture from the air to produce hydrates, causing the fine aggregate to harden together. In contrast, the above method produces fine aggregate that has been treated to prevent caking, so even if it is stored outdoors, the progress of caking can be inhibited.

この固結防止処理としては、前記混合物に対して非水硬性の骨材や微粉を混合する方法を利用することができる。 This anti-caking treatment can be achieved by mixing non-hydraulic aggregate or fine powder into the mixture.

上記方法において、分級処理は複数回実行することも可能である。 In the above method, the classification process can be performed multiple times.

例えば、前記工程(c)は、
前記クリンカを、第一粗粒と前記微粒に分級する工程(c1)と、
前記粗粒に対して粒径を小さくする予粉砕処理を行う工程(c2)と、
前記工程(c2)で得られた予粉砕物を、第二粗粒と前記微粒に分級する工程(c3)とを有し、
前記工程(d)は、前記第二粗粒を粉砕する工程であり、
前記工程(f)は、前記工程(c1)及び前記工程(c3)で得られた前記微粒から前記クリンカ細骨材を生成する工程であるものとしても構わない。
For example, the step (c) is
(c1) classifying the clinker into first coarse particles and the fine particles;
A step (c2) of subjecting the coarse particles to a pre-pulverization treatment to reduce their particle size;
The method includes a step (c3) of classifying the pre-pulverized product obtained in the step (c2) into second coarse particles and the fine particles,
The step (d) is a step of pulverizing the second coarse particles,
The step (f) may be a step of producing the clinker fine aggregate from the fine particles obtained in the steps (c1) and (c3).

このとき、前記工程(e)は、前記工程(c1)又は前記工程(c2)の少なくとも一方で得られた前記第一分級微粉から、前記セメントを得る工程であるものとしても構わない。 In this case, the step (e) may be a step of obtaining the cement from the first classified fine powder obtained in at least one of the steps (c1) and (c2).

また、工程(d)の後に再度分級処理を行うものとしても構わない。すなわち、
前記クリンカ細骨材の製造方法は、
前記工程(d)で得られた生成物を、残余粗粒と前記微粒に分級する工程(g)を有し、
前記工程(d)は、前記工程(g)で得られた前記残余粗粒を、前記工程(c)で得られた前記粗粒と共に粉砕する工程であり、
前記工程(e)は、前記工程(g)の実行時に生成された、前記微粒よりも粒径の細かい第二分級微粉が、前記第一分級微粉と共に混合される工程であるものとしても構わない。
In addition, classification may be performed again after step (d).
The method for producing the clinker fine aggregate comprises:
The method includes a step (g) of classifying the product obtained in the step (d) into residual coarse particles and the fine particles,
The step (d) is a step of grinding the residual coarse particles obtained in the step (g) together with the coarse particles obtained in the step (c),
The step (e) may be a step in which second-class fine powder, which has a particle size smaller than that of the fine particles and which is produced during the execution of the step (g), is mixed with the first-class fine powder.

なお、上記の方法によって得られたクリンカ細骨材は、コンクリート又はモルタルとして共用終了後に回収され、再びセメント原料として利用することができる。すなわち、このセメント原料を用いてセメントクリンカを製造することが可能である。 The fine clinker aggregate obtained by the above method can be recovered after use as concrete or mortar and reused as a cement raw material. In other words, this cement raw material can be used to produce cement clinker.

すなわち、本発明に係るセメントクリンカの製造方法は、
上述した方法によって前記クリンカ細骨材を得る工程と、
セメントと、前記工程(f)で得られた前記クリンカ細骨材と、粗骨材とを混合して、コンクリートを製造する工程(h1)と、
前記工程(h1)で得られた前記コンクリートの共用終了後に、前記粗骨材を分離する工程(i)と、
前記工程(i)で得られた残留物をセメントクリンカ原料として焼成する工程(j1)とを有するものとしても構わない。
That is, the method for producing cement clinker according to the present invention is as follows:
obtaining the clinker fine aggregate by the method described above;
A step (h1) of mixing cement, the clinker fine aggregate obtained in the step (f), and coarse aggregate to produce concrete;
A step (i) of separating the coarse aggregate after the completion of use of the concrete obtained in the step (h1);
The method may further include a step (j1) of burning the residue obtained in the step (i) as a cement clinker raw material.

また、本発明に係るセメントクリンカの製造方法は、
上述した方法によって前記クリンカ細骨材を得る工程と、
セメントと、前記工程(f)で得られた前記クリンカ細骨材とを混合して、モルタルを製造する工程(h2)と、
前記工程(h2)で得られた前記モルタルの共用終了後に、前記モルタルをセメントクリンカ原料として焼成する工程(j2)とを有するものとしても構わない。
Further, the method for producing cement clinker according to the present invention comprises the steps of:
obtaining the clinker fine aggregate by the method described above;
A step (h2) of mixing cement with the clinker fine aggregate obtained in the step (f) to produce mortar;
After the mortar obtained in the step (h2) is used for sharing, the method may further include a step (j2) of burning the mortar as a cement clinker raw material.

上記のセメントクリンカの製造方法において、工程(h1)又は工程(h2)で用いられるセメントとしては、本発明に係るクリンカ細骨材の製造方法における工程(e)で得られたセメントを採用しても構わないし、他のセメント工場で得られたセメントを採用しても構わない。 In the above-mentioned method for producing cement clinker, the cement used in step (h1) or step (h2) may be the cement obtained in step (e) in the method for producing fine clinker aggregate according to the present invention, or may be the cement obtained in another cement plant.

また、上記のセメントクリンカの製造方法において、工程(j1)又は工程(j2)に係る焼成工程は、本発明に係るクリンカ細骨材の製造方法の工程(a)とすることもできるし、クリンカ細骨材を得ることを目的としない一般的なセメント製造時に実行されるセメントクリンカ焼成工程とすることもできる。 In addition, in the above-mentioned method for producing cement clinker, the burning step in step (j1) or step (j2) can be the step (a) in the method for producing fine clinker aggregate according to the present invention, or can be a cement clinker burning step carried out in general cement production that is not intended to produce fine clinker aggregate.

本発明によれば、分級処理時に生じる微粉についても有効的に活用しつつ、セメントクリンカから、フリーライムの影響が緩和された細骨材を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to effectively utilize the fine powder generated during classification processing, while producing fine aggregate from cement clinker in which the effects of free lime are mitigated.

本発明に係るクリンカ細骨材の製造方法の手順の一例を模式的に示すフローチャートである。1 is a flowchart showing an example of a procedure of a method for producing clinker fine aggregate according to the present invention. 図1に示すクリンカ細骨材の製造方法を実施するシステムの一例を模式的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a system for implementing the method for producing fine clinker aggregate illustrated in FIG. 1 .

以下、本発明についてより具体的に図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、これら図面と共に説明する態様に限定されるものではない。 The present invention will now be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described with these drawings.

図1は、本発明に係るクリンカ細骨材の製造方法の手順を模式的に示すフローチャートである。また、図2は、図1に示すクリンカ細骨材の製造方法を実施するシステム(以下、「クリンカ細骨材製造システム」と称する。)の一例を模式的に示すブロック図である。 Figure 1 is a flow chart showing the steps of the method for producing fine clinker aggregate according to the present invention. Also, Figure 2 is a block diagram showing an example of a system for implementing the method for producing fine clinker aggregate shown in Figure 1 (hereinafter referred to as the "fine clinker aggregate production system").

なお、図1に示すフローチャートは、一部省略可能なステップを含んでいる。また、図2に示すクリンカ細骨材製造システム1についても、一部省略可能な装置構成を含んでいる。この点については、下記において併せて説明される。 The flowchart shown in FIG. 1 includes some steps that can be omitted. The clinker fine aggregate manufacturing system 1 shown in FIG. 2 also includes some device configurations that can be omitted. This will be explained below.

以下、図1に示す各工程での処理内容につき、適宜図2に示されるクリンカ細骨材製造システム1を参照しながら詳述する。 The processing contents of each process shown in Figure 1 will be described in detail below, with reference to the clinker fine aggregate manufacturing system 1 shown in Figure 2 as appropriate.

(焼成処理工程S1)
焼成処理工程S1は、供給されるセメント原料M1を焼成する工程である。この焼成工程は、必要に応じてプレヒータ3が搭載されたロータリーキルン5を用いて実行される。このセメント原料M1は、一般的なセメント原料であっても構わないし、本発明の方法によって製造されたクリンカ細骨材FAを含むコンクリートやモルタルから回収されたリサイクル原料RMとすることも可能である。
(Firing process S1)
The calcination process S1 is a process for calcining the supplied cement raw material M1. This calcination process is carried out using a rotary kiln 5 equipped with a preheater 3 as necessary. This cement raw material M1 may be a general cement raw material, or it may be a recycled raw material RM recovered from concrete or mortar containing the clinker fine aggregate FA produced by the method of the present invention.

この焼成処理工程S1が、工程(a)に対応する。 This firing process S1 corresponds to process (a).

(冷却処理工程S2)
焼成処理工程S1で焼成処理されたセメント原料(焼成物M2)は、冷却処理工程S2によって冷却されてセメントクリンカ(クリンカC1)に変化される。この冷却処理工程S2は、ドラムクーラやエアークエンチングクーラなどの冷却装置を利用することができるが、急激な冷却を行って強度の高いクリンカC1を得る観点からエアークエンチングクーラが好適に利用される。図2では、冷却装置がエアークエンチングクーラ7で構成される例が図示されている。
(Cooling treatment step S2)
The cement raw material (calcined product M2) calcined in the calcination process S1 is cooled in the cooling process S2 and converted into cement clinker (clinker C1). This cooling process S2 can utilize a cooling device such as a drum cooler or an air quenching cooler, but an air quenching cooler is preferably used from the viewpoint of obtaining high-strength clinker C1 by rapid cooling. FIG. 2 shows an example in which the cooling device is configured as an air quenching cooler 7.

エアークエンチングクーラ7は、底部側に形成されたスリット(冷却風導入口)から上方に向かって冷却風が吹き込まれることで、ロータリーキルン5から供給された高温の焼成物M2を急冷する。このとき、前記スリットを介して、一部の焼成物M2が急冷された状態で落下する場合がある。この落下物を「スピレージCS」と称する。このスピレージCSに対する処理については後述される。 The air quenching cooler 7 rapidly cools the high-temperature sintered material M2 supplied from the rotary kiln 5 by blowing cooling air upward from a slit (cooling air inlet) formed on the bottom side. At this time, some of the sintered material M2 may fall in a rapidly cooled state through the slit. This falling material is called "spillag CS." The treatment of this spillage CS will be described later.

この冷却処理工程S2が、工程(b)に対応する。 This cooling process step S2 corresponds to step (b).

(粗粉砕処理工程S3)
冷却処理工程S2を経て得られたクリンカC1は、粗砕機9によって、例えば粒径40mm以下程度に粉砕(粗粉砕)される。この粗粉砕処理工程S3は、クリンカC1をベルトコンベアなどの搬送機構によって搬送できる程度の大きさに粉砕する目的で行われる。粗砕機9としては、例えばジョークラッシャーやハンマークラッシャーを利用することができる。
(Coarse crushing process S3)
The clinker C1 obtained through the cooling process S2 is crushed (coarsely crushed) by a coarse crusher 9 to a particle size of, for example, about 40 mm or less. This coarse crushing process S3 is performed for the purpose of crushing the clinker C1 to a size that can be transported by a transport mechanism such as a belt conveyor. As the coarse crusher 9, for example, a jaw crusher or a hammer crusher can be used.

この粗粉砕処理工程S3を経たクリンカC1には、粒径が5mm以下のものも含まれる。すなわち、この粒径が5mm以下のクリンカC1は、後段の分級処理工程S4によって微粒FC2に分級される。 The clinker C1 that has been through this coarse crushing process S3 includes clinker with a particle size of 5 mm or less. In other words, this clinker C1 with a particle size of 5 mm or less is classified into fine particles FC2 in the subsequent classification process S4.

なお、冷却処理工程S2を経て得られたクリンカC1の粒径が40mm以下の範囲内にとどまっている場合には、この工程S3は省略することができる。 If the particle size of the clinker C1 obtained through the cooling treatment step S2 remains within the range of 40 mm or less, this step S3 can be omitted.

(分級処理工程S4)
クリンカC1は、分級機11によって、所定の分級点よりも粒径の粗い粗粒CC2(「第一粗粒」に対応する。)と、粒径の細かい微粒FC2とに分級される。分級機11は、目開きが前記分級点の大きさを示す篩や、エアセパレータ等の回転羽根付きの遠心式空気分級機などを利用できる。分級点は例えば5mmに設定できる。
(Classification process S4)
The clinker C1 is classified by a classifier 11 into coarse particles CC2 (corresponding to "first coarse particles") having a particle size larger than a predetermined classification point, and fine particles FC2 having a finer particle size. The classifier 11 may be a sieve whose mesh size indicates the size of the classification point, or a centrifugal air classifier with rotating blades such as an air separator. The classification point may be set to, for example, 5 mm.

分級機11によって分級処理を行うと、クリンカC1の微粉が不可避的に発生する。本明細書では、以下において、分級処理時に発生する微粉を「分級微粉CF」と呼ぶ。分級微粉CFは、微粒FC2よりも十分に粒径が細かいものであり、例えば2mm以下である。後述する分級処理も含め、分級点は各分級工程で得られる分級微粉CFのフリーライムの含有量やセメントとしたときの強度に応じて適宜設定すればよい。また、後段に分級処理工程を有する場合は、必ずしもそれ以前の分級工程を必要とするわけではない。この分級微粉CFに対する処理については後述される。 When the classification process is performed by the classifier 11, fine powder of clinker C1 is inevitably generated. In the following of this specification, the fine powder generated during the classification process is called "classified fine powder CF". The classified fine powder CF has a particle size sufficiently finer than the fine particles FC2, for example, 2 mm or less. The classification point, including the classification process described below, can be set appropriately depending on the free lime content of the classified fine powder CF obtained in each classification process and the strength when made into cement. In addition, if there is a classification process at a later stage, it is not necessarily necessary to perform a classification process before that. The processing of this classified fine powder CF will be described later.

分級処理工程S4によって分級された微粒FC2は、クリンカ細骨材原料MFAとなる。また、分級処理工程S4によって分級された粗粒CC2は、後段において予粉砕処理が実行される。 The fine particles FC2 classified by the classification process S4 become the clinker fine aggregate raw material MFA. In addition, the coarse particles CC2 classified by the classification process S4 are subjected to a pre-crushing process in a later stage.

この分級処理工程S4は、工程(c1)に対応する。なお、この分級処理工程S4は省略が可能である。すなわち、粗粉砕処理工程S3で得られたクリンカC1の全てに対して、後段の予粉砕処理工程S5を実行しても構わない。 This classification process S4 corresponds to process (c1). Note that this classification process S4 can be omitted. In other words, the subsequent pre-crushing process S5 can be performed on all of the clinker C1 obtained in the coarse crushing process S3.

(予粉砕処理工程S5)
分級処理工程S4によって分級された粗粒CC2は、予粉砕機13によって、例えば粒径20mm以下程度に粉砕(粗砕)される。この処理は、後述する粉砕処理工程S7における処理時間の短縮化を図る目的で、事前に粗粒CC2の粒径を少し小さくすることを目的として実行される。従って、粗粒CC2(又はクリンカC1)が、直接粉砕処理工程S7を実行できる程度に細かい粒径を示す場合には、この予粉砕処理工程S5は省略可能である。
(Pre-grinding process S5)
The coarse particles CC2 classified in the classification process S4 are crushed (coarsely crushed) by a pre-crusher 13 to a particle size of, for example, about 20 mm or less. This process is performed to reduce the particle size of the coarse particles CC2 in advance in order to shorten the processing time in the crushing process S7 described later. Therefore, if the coarse particles CC2 (or clinker C1) have a particle size fine enough to be directly crushed in the crushing process S7, the pre-crushing process S5 can be omitted.

予粉砕機13は、例えば竪型ミルやジョークラッシャ―を利用することができる。 The pre-crusher 13 can be, for example, a vertical mill or a jaw crusher.

この予粉砕処理工程S5は、工程(c2)に対応する。 This pre-grinding process step S5 corresponds to step (c2).

(分級処理工程S6)
予粉砕処理工程S5で得られた予粉砕物CC3は、分級機15によって、所定の分級点よりも粒径の粗い粗粒CC4(「第二粗粒」に対応する。)と、粒径の細かい微粒FC4とに分級される。分級機11は、目開きが前記分級点の大きさを示す篩などを利用できる。例えば、目開き5mmの篩を利用できる。
(Classification process S6)
The pre-pulverized material CC3 obtained in the pre-pulverization process S5 is classified by a classifier 15 into coarse particles CC4 (corresponding to "second coarse particles") having a particle size larger than a predetermined classification point, and fine particles FC4 having a finer particle size. The classifier 11 may be a sieve whose mesh size indicates the size of the classification point. For example, a sieve with a mesh size of 5 mm may be used.

分級機15によって分級処理を行うと、予粉砕物CC3の微粉(分級微粉CF)が不可避的に発生する。この分級微粉CFに対する処理については後述される。 When classification is performed by the classifier 15, fine powder (classified fine powder CF) of the pre-ground material CC3 is inevitably generated. The processing of this classified fine powder CF will be described later.

分級処理工程S6によって分級された微粒FC4は、クリンカ細骨材原料MFAとなる。また、分級処理工程S6によって分級された第二粗粒CC4は、後段の粉砕処理工程S7において粉砕処理が実行される。 The fine particles FC4 classified in the classification process S6 become the clinker fine aggregate raw material MFA. The second coarse particles CC4 classified in the classification process S6 are crushed in the subsequent crushing process S7.

この分級処理工程S6は、工程(c3)に対応する。なお、前段の予粉砕処理工程S5が省略されている場合には、この分級処理工程S6によって予粉砕物CC3ではなく、クリンカC1に対して分級処理が実行されるものとして構わない。 This classification process S6 corresponds to process (c3). If the preceding pre-crushing process S5 is omitted, this classification process S6 may be performed on the clinker C1 instead of the pre-crushed material CC3.

すなわち、分級処理工程S4、予粉砕処理工程S5、及び分級処理工程S6によって構成される処理群は、クリンカC1に対して所定の分級点を基準として粗粒と微粒に分級する目的で実行されるものであり、いずれも工程(c)に対応する。 In other words, the process group consisting of the classification process S4, the pre-grinding process S5, and the classification process S6 is carried out for the purpose of classifying the clinker C1 into coarse particles and fine particles based on a predetermined classification point, and all of these correspond to process (c).

(粉砕処理工程S7)
分級処理工程S6で分級された第二粗粒CC4は、粉砕機17によってそのほとんどが例えば粒径5mm以下程度に粉砕される。粉砕機17は、竪型ミル、チューブミル、ボールミルなどを利用することができる。
(Crushing process S7)
Most of the second coarse particles CC4 classified in the classification step S6 are pulverized to a particle size of, for example, about 5 mm or less by a pulverizer 17. The pulverizer 17 may be a vertical mill, a tube mill, a ball mill, or the like.

粉砕機17は、好ましくは2室を有するチューブミルで構成される。この場合、前段に位置する第一室内に存在するボール(媒体)は、後段に位置する第二室内に存在するボール(媒体)よりも大径化しておくのが好適である。なお、第二室はボールを配さないものとしても構わない。 The crusher 17 is preferably a tube mill having two chambers. In this case, it is preferable that the balls (medium) in the first chamber located at the front stage are made larger in diameter than the balls (medium) in the second chamber located at the rear stage. It is also possible that the second chamber does not have balls.

上記の構成の場合、第一室内において第二粗粒CC4はボールによって微粒化された後、更に第二室内に送られて粒子の角が丸みを帯びるようになり、整粒化される。整粒化された微粒によって細骨材が形成されることで、コンクリートの流動性が高められるため、好適である。 In the above configuration, the second coarse particles CC4 are atomized by the balls in the first chamber, and then sent to the second chamber where the corners of the particles are rounded and the particles are sized uniformly. This is preferable because the fluidity of the concrete is increased by forming fine aggregate from the sized fine particles.

この粉砕処理工程S7は、工程(d)に対応する。 This grinding process step S7 corresponds to step (d).

(分級処理工程S8)
粉砕処理工程S7で得られた粉砕物CC5のうち、粒径の大きなものが含まれている可能性がある場合には、更に分級機19によって分級し、粗粒CC6(「残余粗粒」に対応する。)を再び粉砕処理工程S7に戻すものとしても構わない(工程(g)に対応)。なお、分級機19によって分級された微粒FC6(粉砕微粒FC6)は、クリンカ細骨材原料MFAとなる。
(Classification process S8)
If there is a possibility that the pulverized material CC5 obtained in the pulverization process S7 contains particles with a large particle size, it may be further classified by a classifier 19, and the coarse particles CC6 (corresponding to the "residual coarse particles") may be returned to the pulverization process S7 (corresponding to step (g)). The fine particles FC6 (pulverized fine particles FC6) classified by the classifier 19 become the clinker fine aggregate raw material MFA.

分級機19によって分級処理を行うと、粉砕物CC5の微粉(分級微粉CF)が不可避的に発生する。この分級微粉CFに対する処理については後述される。 When classification is performed by the classifier 19, fine powder (classified fine powder CF) of the pulverized material CC5 is inevitably generated. The processing of this classified fine powder CF will be described later.

なお、粉砕処理工程S7によって得られる粉砕物CC5の粒径が、ほぼ5mm以下である場合、すなわち、粉砕処理工程S7によって第二粗粒CC4が十分に粉砕できており、粉砕物CC5の微粉(分級微粉CF)が細骨材として許容できる範囲である場合には、この分級処理工程S8は不要である。この場合、粉砕処理工程S7によって得られる粉砕物CC5の全てが粉砕微粒FC6に対応し、クリンカ細骨材原料MFAとなる。 If the particle size of the pulverized material CC5 obtained by the pulverization process S7 is approximately 5 mm or less, that is, if the second coarse particles CC4 have been sufficiently pulverized by the pulverization process S7 and the fine powder (classified fine powder CF) of the pulverized material CC5 is within an acceptable range for fine aggregate, this classification process S8 is not necessary. In this case, all of the pulverized material CC5 obtained by the pulverization process S7 corresponds to the pulverized fine particles FC6 and becomes the clinker fine aggregate raw material MFA.

(骨材化後処理工程S10)
分級処理工程S4又は分級処理工程S6によって得られた微粒(FC2,FC4)、及び分級処理工程S8によって得られた粉砕微粒FC6は、混合されてクリンカ細骨材原料MFAとなる。このクリンカ細骨材原料MFAは、そのままクリンカ細骨材FAとして利用することもできるが、後処理装置20において骨材化後処理工程S10が実行されることで、より良質なクリンカ細骨材FAを得ることができる。
(Aggregate post-treatment process S10)
The fine particles (FC2, FC4) obtained by the classification process S4 or S6 and the pulverized fine particles FC6 obtained by the classification process S8 are mixed to become the clinker fine aggregate raw material MFA. This clinker fine aggregate raw material MFA can be used as the clinker fine aggregate FA as it is, but by performing the aggregate formation post-processing process S10 in the post-processing device 20, a better quality clinker fine aggregate FA can be obtained.

なお、図1では、骨材化後処理工程S10が、整粒処理工程S11、エージング処理工程S12、固結防止処理工程S13を含むものとして図示されているが、これらのうちの一部の工程のみを含むものとしても構わない。すなわち、図2に示す後処理装置20は、整粒機21、エージング処理装置23、及び固結防止処理装置25のうちの、一部の装置のみを含むものとしても構わない。 In FIG. 1, the aggregate post-processing process S10 is illustrated as including the granulation process S11, the aging process S12, and the caking prevention process S13, but it may include only some of these processes. In other words, the post-processing device 20 shown in FIG. 2 may include only some of the devices among the granulator 21, the aging process device 23, and the caking prevention process device 25.

〈整粒処理工程S11〉
整粒機21は、クリンカ細骨材原料MFAとして供給される微粒(FC2,FC4,FC6)の角を取ることで、前記微粒を丸みを帯びた流動性の高い粒子に変化させる。整粒機21は、上述した粉砕機17と同様に、例えばボールを配さないチューブミル(ドラム)によって構成される。
<Grain sizing process S11>
The granulator 21 rounds off the corners of the fine particles (FC2, FC4, FC6) supplied as the clinker fine aggregate raw material MFA, thereby changing the fine particles into rounded particles with high fluidity. The granulator 21 is configured, for example, by a tube mill (drum) without balls, similar to the above-mentioned crusher 17.

ただし、上述した粉砕処理工程S7によって微粒FC6の整粒化が実行されており、微粒(FC2,FC4)の量が相対的に少ない/又は存在しない、などの事情が存在する場合には、整粒処理工程S11は省略が可能である。 However, if the fine particles FC6 have been sized by the above-mentioned crushing process S7 and the amount of fine particles (FC2, FC4) is relatively small and/or nonexistent, the sizing process S11 can be omitted.

〈エージング処理工程S12〉
エージング処理装置23は、クリンカ細骨材原料MFAに含まれるフリーライム(f.CaO)に対してエージング処理を行って、フリーライムを消石灰等に変化させる。この処理が実行された後のクリンカ細骨材FAは、フリーライム含有量が低下されるため、コンクリートとして使用された後、経時的に水和反応することでコンクリートが膨張するという現象を抑制できる。
<Aging treatment step S12>
The aging treatment device 23 performs aging treatment on the free lime (f.CaO) contained in the clinker fine aggregate raw material MFA, and changes the free lime to slaked lime, etc. After this treatment is performed, the clinker fine aggregate FA has a reduced free lime content, so that after it is used as concrete, the phenomenon of concrete expanding due to hydration reaction over time can be suppressed.

エージング処理装置23は、クリンカ細骨材原料MFAに対して水蒸気、CO2ガス、排ガスなどを通流させることのできる装置又は倉庫などで構成できる。特に、クリンカ細骨材原料MFAに対して排ガスを通流させることで、フリーライムが炭酸カルシウムに変化し、消失するため好ましい。 The aging treatment device 23 can be composed of a device or a warehouse that can pass steam, CO2 gas, exhaust gas, etc. through the clinker fine aggregate raw material MFA. In particular, passing exhaust gas through the clinker fine aggregate raw material MFA is preferable because free lime is converted to calcium carbonate and disappears.

なお、上記整粒処理工程S11を実行時において、整粒機21に対して散水する、排ガスを通流させるなどの処理を並行して行うことで、エージング処理工程S12と整粒処理工程S11とを並行して実行できる。この場合には、整粒機21はエージング処理装置23を兼ねる。 When carrying out the above-mentioned sizing process S11, the aging process S12 and the sizing process S11 can be carried out in parallel by carrying out processes such as spraying water on the sizing machine 21 and passing exhaust gas through it. In this case, the sizing machine 21 also serves as the aging treatment device 23.

このエージング処理工程S12が、工程(f1)に対応する。 This aging treatment step S12 corresponds to step (f1).

〈固結防止処理工程S13〉
固結防止処理装置25は、クリンカ細骨材原料MFAに対して固結を防止する処理を施す装置であり、例えば高炉スラグ骨材や石灰石砂などの非水硬性の骨材や、石灰石やγ-C2S、石炭灰、焼却灰の微粉を混合する処理を行う。この混合処理は、混合機、ドラムなどの装置で実現される。
<Anti-caking treatment step S13>
The anti-caking treatment device 25 is a device that performs a treatment to prevent caking of the clinker fine aggregate raw material MFA, and performs a treatment to mix, for example, non-hydraulic aggregate such as blast furnace slag aggregate or limestone sand, or fine powder of limestone, γ- C2S , coal ash, or incineration ash. This mixing treatment is realized by a device such as a mixer or drum.

特に、後述する粗骨材分離工程S51において、共用終了後のコンクリートから粗骨材が分離される際、粗骨材由来のSiO2がリサイクル原料RMに混入される。このため、リサイクル原料RMをセメント原料M1に近づける観点から、この固結防止処理工程S13において石灰石砂や石灰石微粉を混合させて、CaO成分の含有量を高めておくのが好適である。 In particular, when the coarse aggregate is separated from the concrete after the end of the shared use in the coarse aggregate separation step S51 described later, SiO2 derived from the coarse aggregate is mixed into the recycled raw material RM. Therefore, from the viewpoint of bringing the recycled raw material RM closer to the cement raw material M1, it is preferable to mix limestone sand or limestone fine powder in the anti-caking treatment step S13 to increase the content of the CaO component.

クリンカ細骨材原料MFAを構成するクリンカは水硬性を有する。このため、クリンカ細骨材原料MFAを保管していると、大気中の水分を吸収することで水和物を生成し、コンクリートの流動性の低下を生じたり、場合によっては細骨材同士が固結する現象を生じる場合がある。固結防止処理工程S13によれば、水硬性の低い材料からなる粉体や骨材が混合されているため、この処理を経たクリンカ細骨材FAによれば、保管中の水和物の生成や固結の進展が抑制される。 The clinker that constitutes the clinker fine aggregate raw material MFA has hydraulic properties. Therefore, when the clinker fine aggregate raw material MFA is stored, it absorbs moisture from the air and generates hydrates, which can reduce the fluidity of the concrete and, in some cases, can cause the fine aggregates to harden together. According to the anti-caking treatment process S13, powder and aggregate made of materials with low hydraulic properties are mixed, so that the clinker fine aggregate FA that has undergone this treatment suppresses the generation of hydrates and the progression of hardening during storage.

また、通常細骨材には若干の微粉分が含まれるため、この固結防止処理工程S13において微粉を混合する場合には、前段の分級工程で取り除かれた微粉分を補給することもできる。 Fine aggregates usually contain a small amount of fine powder, so when fine powder is mixed in this anti-caking treatment step S13, it is also possible to replenish the fine powder removed in the previous classification step.

この固結防止処理工程S13が、工程(f2)に対応する。 This anti-caking treatment step S13 corresponds to step (f2).

(セメント仕上げ処理S21)
分級処理工程(S4,S6,S8)で得られた微粉(分級微粉CF)は、仕上げミル31によって、石膏PL及び他の少量混合成分Z1と共に混合・粉砕される。なお、この処理S21において、冷却処理工程S2においてスピレージCSが得られている場合には、このスピレージCSについても、分級微粉CFと共に混合され、仕上げミル31によって粉砕される。
(Cement finishing treatment S21)
The fine powder (classified fine powder CF) obtained in the classification process (S4, S6, S8) is mixed and pulverized together with the gypsum PL and other small amounts of mixed components Z1 by the finishing mill 31. In this process S21, if the spillage CS is obtained in the cooling process S2, this spillage CS is also mixed together with the classified fine powder CF and pulverized by the finishing mill 31.

分級微粉CFは、各分級処理工程(S4,S6,S8)の実行時にバグフィルタ等によって集塵することで、仕上げミル31に送出されるものとしても構わない。 The classified fine powder CF may be sent to the finishing mill 31 by collecting dust using a bag filter or the like during each classification process (S4, S6, S8).

上記特許文献2に記載されているように、クリンカC1は、粒径が小さいほどCaOの含有率が高くなることが確認されている。このため、上記の各分級処理工程(S4,S6,S8)で得られた分級微粉CFについては、セメントCMとして利用することで、高い強度を示すセメントを得ることができる。また、冷却処理工程S2において得られたスピレージCSは、クリンカC1よりも急冷されているため、その強度が高いことから、セメントCMとして利用することで、高い強度を示すセメントを得ることができる。 As described in Patent Document 2, it has been confirmed that the smaller the particle size of clinker C1, the higher the CaO content. For this reason, the classified fine powder CF obtained in each of the above classification processes (S4, S6, S8) can be used as cement CM to obtain a cement with high strength. In addition, the spillage CS obtained in the cooling process S2 is cooled more rapidly than the clinker C1, and therefore has a higher strength. Therefore, by using it as cement CM, a cement with high strength can be obtained.

つまり、分級処理工程(S4,S6,S8)で得られた分級微粉CF、及び冷却処理工程S2において得られたスピレージCSについては、クリンカ細骨材FAとしては利用せずに、処理S21において石膏PL等と共に混合・粉砕されることにより、セメントCMとして利用される。 In other words, the classified fine powder CF obtained in the classification process (S4, S6, S8) and the spillage CS obtained in the cooling process S2 are not used as clinker fine aggregate FA, but are mixed and crushed with gypsum PL, etc. in process S21 and used as cement CM.

これにより、分級処理工程(S4,S6,S8)で得られた分級微粉CFを、有効に活用することができる。 This allows the classified fine powder CF obtained in the classification process (S4, S6, S8) to be effectively utilized.

このセメント仕上げ処理S21が、工程(e)に対応する。 This cement finishing process S21 corresponds to step (e).

なお、必要に応じて分級機33を用いて、大径を示す粒子については分級後、再度仕上げミル31に送出して粉砕処理を実行することで、セメントCMを生成するものとしても構わない。 If necessary, a classifier 33 may be used to classify large particles, and the particles may then be sent back to the finishing mill 31 for grinding to produce cement CM.

また、すでにセメントとして利用できるほどの微粉末となった分級微粉CFについては、粉砕を行わずに石膏PL等を混合するのみでセメントCMとして利用できる。すなわち、このセメント仕上げ処理S21では、粉砕処理を含まずに、混合処理のみが行われるものとしても構わない。 In addition, the classified fine powder CF that has already become fine enough to be used as cement can be used as cement CM by simply mixing with gypsum PL, etc., without grinding. In other words, this cement finishing process S21 may involve only the mixing process, without including the grinding process.

(コンクリート化処理S31,モルタル化処理S32)
クリンカ細骨材FAは、コンクリートとして利用される場合には、セメントCM、及び粗骨材CAと共に水と混合される(処理S31)。また、クリンカ細骨材FAは、モルタルとして利用される場合には、セメントCM及び水と混合される(処理S32)。なお、図1では、図示の都合上、水の表記が省略されている。
(Concrete processing S31, mortar processing S32)
When the clinker fine aggregate FA is used as concrete, it is mixed with cement CM, coarse aggregate CA, and water (step S31). When the clinker fine aggregate FA is used as mortar, it is mixed with cement CM and water (step S32). Note that water is omitted in FIG. 1 for convenience of illustration.

処理S31が工程(h1)に対応し、処理S32が工程(h2)に対応する。 Process S31 corresponds to step (h1), and process S32 corresponds to step (h2).

なお、この処理S31,S32において混合されるセメントCMは、どのようなセメントCMを用いても構わない。すなわち、上述したクリンカ細骨材FAの製造と並行して得られた、分級処理工程(S4,S6,S8)で得られた微粉(分級微粉CF)や冷却処理工程S2においてスピレージCSから製造されたセメントCMを用いることもできるし、他のセメント工場で製造されたセメントCMを用いることもできる。 The cement CM mixed in steps S31 and S32 can be any type of cement CM. That is, it is possible to use fine powder (classified fine powder CF) obtained in the classification process (S4, S6, S8) in parallel with the production of the clinker fine aggregate FA described above, or cement CM produced from spillage CS in the cooling process S2, or cement CM produced at another cement plant.

(共用工程S40)
コンクリート又はモルタルが製品として出荷され、現場において利用される。
(Shared process S40)
The concrete or mortar is shipped as a product and used on-site.

(リサイクル工程S50)
利用後のコンクリートは、粗骨材分離機構51において粗骨材RCAが分離される(粗骨材分離工程S51、工程(i)に対応)。利用後のモルタル、又は利用後のコンクリートから粗骨材RCAが分離された後の回収物のうち、必要に応じて他の原料Y1と混合されて成分が調製されることで、リサイクル原料RMが得られる(原料調合工程S52)。
(Recycling step S50)
From the used concrete, the coarse aggregate RCA is separated in a coarse aggregate separation mechanism 51 (corresponding to a coarse aggregate separation step S51, step (i)). The recovered material remaining after separation of the coarse aggregate RCA from the used mortar or the used concrete is mixed with other raw materials Y1 as necessary to prepare the components, thereby obtaining the recycled raw material RM (raw material mixing step S52).

また、回収物が元のセメント原料M1とほぼ同等の原料構成である場合には、原料調合工程S52を経ることなく、リサイクル原料RMが得られる。なお、コンクリート化処理S31,モルタル化処理S32において、共用終了後の回収物を元のセメント原料M1とほぼ同等の原料構成にすべく、石灰石微粉や石灰石骨材を混合するものとしても構わない。 In addition, if the recovered material has a raw material composition almost the same as that of the original cement raw material M1, recycled raw material RM can be obtained without going through the raw material mixing step S52. In the concrete processing step S31 and the mortar processing step S32, limestone fine powder or limestone aggregate may be mixed into the recovered material after the shared use is completed so that the raw material composition is almost the same as that of the original cement raw material M1.

このリサイクル工程S50で得られたリサイクル原料RMが、セメント原料M1として利用され、焼成処理工程S1において焼成処理されることで、セメントクリンカC1が再び得られる。この場合、加熱時にCO2を排出する石灰石原料の利用量を低下できるため、焼成処理工程S1時に発生するCO2の発生量が減少すると共に、この処理に要するエネルギー量も削減できるため、地球温暖化の抑制に寄与する効果が得られる。 The recycled raw material RM obtained in the recycling step S50 is used as the cement raw material M1 and is calcined in the calcination step S1 to obtain the cement clinker C1 again. In this case, the amount of limestone raw material that emits CO2 when heated can be reduced, so that the amount of CO2 generated in the calcination step S1 is reduced and the amount of energy required for this process can be reduced, which contributes to the prevention of global warming.

なお、このリサイクル原料RMは、図2に示すクリンカ細骨材製造システム1以外に適用することも可能である。すなわち、リサイクル原料RMは、上述した各工程を経て再びクリンカ細骨材FAの原料として利用されることも可能であるし、クリンカ細骨材FAを製造しない、一般的なセメント製造プロセスにおけるセメントクリンカ原料として利用されることも可能である。前者の場合、リサイクル原料RMが上記の焼成処理工程S1に用いられ、上述した工程S2以後の各工程を経て再びクリンカ細骨材FAが得られる。後者の場合、リサイクル原料RMが一般的なセメント製造プロセスにおける焼成処理工程(工程(j1),工程(j2)に対応)に用いられて、セメントクリンカが得られ、このセメントクリンカよりセメントが生成される。 The recycled raw material RM can also be applied to systems other than the clinker fine aggregate manufacturing system 1 shown in FIG. 2. That is, the recycled raw material RM can be used again as a raw material for the clinker fine aggregate FA after passing through the above-mentioned processes, or can be used as a cement clinker raw material in a general cement manufacturing process that does not manufacture the clinker fine aggregate FA. In the former case, the recycled raw material RM is used in the above-mentioned firing process S1, and the clinker fine aggregate FA is obtained again after passing through the above-mentioned processes after step S2. In the latter case, the recycled raw material RM is used in the firing process (corresponding to steps (j1) and (j2)) in a general cement manufacturing process to obtain cement clinker, and cement is produced from this cement clinker.

1 :クリンカ細骨材製造システム
3 :プレヒータ
5 :ロータリーキルン
7 :エアークエンチングクーラ
9 :粗砕機
11 :分級機
13 :予粉砕機
15 :分級機
17 :粉砕機
19 :分級機
20 :後処理装置
21 :整粒機
23 :エージング処理装置
25 :固結防止処理装置
31 :仕上げミル
33 :分級機
51 :粗骨材分離機構
C1 :クリンカ
CA :粗骨材
CC2 :粗粒(第一粗粒)
CC3 :予粉砕物
CC4 :粗粒(第二粗粒)
CC5 :粉砕物
CC6 :粗粒
CF :分級微粉
CM :セメント
CS :スピレージ
FA :クリンカ細骨材
FC2 :微粒
FC4 :微粒
FC6 :微粒(粉砕微粒)
M1 :セメント原料
M2 :焼成物
MFA :クリンカ細骨材原料
PL :石膏
RCA :粗骨材
RM :リサイクル原料
Y1 :原料
Z1 :少量混合成分
1: Clinker fine aggregate manufacturing system 3: Preheater 5: Rotary kiln 7: Air quenching cooler 9: Crusher 11: Classifier 13: Pre-crusher 15: Classifier 17: Crusher 19: Classifier 20: Post-treatment device 21: Granulator 23: Aging treatment device 25: Anti-caking treatment device 31: Finishing mill 33: Classifier 51: Coarse aggregate separation mechanism C1: Clinker CA: Coarse aggregate CC2: Coarse particles (first coarse particles)
CC3: Pre-ground material CC4: Coarse particles (second coarse particles)
CC5: Crushed material CC6: Coarse grain CF: Classified fine powder CM: Cement CS: Spillage FA: Clinker fine aggregate FC2: Fine grain FC4: Fine grain FC6: Fine grain (crushed fine grain)
M1: Cement raw material M2: Burnt product MFA: Clinker fine aggregate raw material PL: Gypsum RCA: Coarse aggregate RM: Recycled raw material Y1: Raw material Z1: Small amount of mixed component

Claims (7)

セメント原料を焼成する工程(a)と、
前記工程(a)で焼成された前記セメント原料を冷却する工程(b)と、
前記工程(b)を経て生成されたクリンカを、4mm~6mmの範囲内の分級点を基準に分級機を用いて粗粒と微粒に分級すると共に、分級時に集塵可能な程度に前記微粒よりも粒径が細かい粒径2mm以下の第一分級微粉を得る工程(c)と、
前記工程(c)で得られた前記粗粒を粉砕して、粉砕微粒を得る工程(d)と、
前記工程(c)の実行時に得られた前記第一分級微粉を集塵した後に石膏を含む材料と共に混合してセメントを得る工程(e)と、
前記工程(c)で得られた前記微粒、及び前記工程(d)で得られた前記粉砕微粒を混合した混合物からクリンカ細骨材を得る工程(f)とを有し、
前記工程(b)は、スリット状の冷却風導入口を有し、前記冷却風導入口から上方に向けて冷却風を吹き込む構成のエアークエンチングクーラによる冷却工程であり、
前記(e)は、前記第一分級微粉と共に、前記エアークエンチングクーラの前記冷却風導入口を通じて下方に落下した、前記工程(a)による焼成物であるスピレージが混合されることを特徴とする、クリンカ細骨材の製造方法。
A step (a) of calcining a cement raw material;
A step (b) of cooling the cement raw material fired in the step (a);
A step (c) of classifying the clinker produced through the step (b) into coarse particles and fine particles using a classifier based on a classification point within a range of 4 mm to 6 mm, and obtaining a first-class fine powder having a particle size of 2 mm or less that is finer than the fine particles to such an extent that it can be collected during classification;
A step (d) of pulverizing the coarse particles obtained in the step (c) to obtain pulverized fine particles;
A step (e) of collecting the first-class fine powder obtained during the execution of the step (c) and then mixing it with a material containing gypsum to obtain cement;
and (f) obtaining a clinker fine aggregate from a mixture of the fine particles obtained in the step (c) and the pulverized fine particles obtained in the step (d),
The step (b) is a cooling step using an air quenching cooler having a slit-shaped cooling air inlet and configured to blow cooling air upward from the cooling air inlet,
The method for producing clinker fine aggregate (e) is characterized in that spillage, which is the burned product of the step (a) that has fallen downward through the cooling air inlet of the air quenching cooler, is mixed with the first classified fine powder.
前記工程(f)は、前記混合物に対して、水蒸気、CO2ガス、又は排ガスを通流させるエージング処理を行う工程(f1)を有することを特徴とする、請求項1に記載のクリンカ細骨材の製造方法。 The method for producing clinker fine aggregate according to claim 1, characterized in that the step (f) includes a step (f1) of performing an aging treatment by passing water vapor, CO2 gas, or exhaust gas through the mixture. 前記工程(c)は、
前記クリンカを、第一粗粒と前記微粒に分級する工程(c1)と、
前記粗粒に対して粒径を小さくする予粉砕処理を行う工程(c2)と、
前記工程(c2)で得られた予粉砕物を、第二粗粒と前記微粒に分級する工程(c3)とを有し、
前記工程(d)は、前記第二粗粒を粉砕する工程であり、
前記工程(f)は、前記工程(c1)及び前記工程(c3)で得られた前記微粒から前記クリンカ細骨材を生成する工程であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のクリンカ細骨材の製造方法。
The step (c)
(c1) classifying the clinker into first coarse particles and the fine particles;
A step (c2) of subjecting the coarse particles to a pre-pulverization treatment to reduce their particle size;
The method includes a step (c3) of classifying the pre-pulverized product obtained in the step (c2) into second coarse particles and the fine particles,
The step (d) is a step of pulverizing the second coarse particles,
3. The method for producing clinker fine aggregate according to claim 1 or 2, wherein the step (f) is a step of producing the clinker fine aggregate from the fine particles obtained in the steps (c1) and (c3).
前記工程(e)は、前記工程(c1)又は前記工程(c2)の少なくとも一方で得られた前記第一分級微粉から、前記セメントを得る工程であることを特徴とする、請求項3に記載のクリンカ細骨材の製造方法。 The method for producing fine clinker aggregate according to claim 3, characterized in that the step (e) is a step of obtaining the cement from the first classified fine powder obtained in at least one of the steps (c1) and (c2). 前記工程(d)で得られた生成物を、残余粗粒と前記微粒に分級する工程(g)を有し、
前記工程(d)は、前記工程(g)で得られた前記残余粗粒を、前記工程(c)で得られた前記粗粒と共に粉砕する工程であり、
前記工程(e)は、前記工程(g)の実行時に生成された、前記微粒よりも粒径の細かい第二分級微粉が、前記第一分級微粉と共に混合される工程であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のクリンカ細骨材の製造方法。
The method includes a step (g) of classifying the product obtained in the step (d) into residual coarse particles and the fine particles,
The step (d) is a step of grinding the residual coarse particles obtained in the step (g) together with the coarse particles obtained in the step (c),
The method for producing clinker fine aggregate according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the step (e) is a step of mixing second-classified fine powder, which is generated during the execution of the step (g) and has a particle size smaller than that of the fine particles, with the first-classified fine powder.
請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法で前記クリンカ細骨材を得る工程と、
セメントと、前記工程(f)で得られた前記クリンカ細骨材と、粗骨材とを混合して、コンクリートを製造する工程(h1)と、
前記工程(h1)で得られた前記コンクリートの共用終了後に、前記粗骨材を分離する工程(i)と、
前記工程(i)で得られた残留物をセメントクリンカ原料として焼成する工程(j1)とを有することを特徴とする、セメントクリンカの製造方法。
Obtaining the clinker fine aggregate by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 5;
A step (h1) of mixing cement, the clinker fine aggregate obtained in the step (f), and coarse aggregate to produce concrete;
A step (i) of separating the coarse aggregate after the completion of use of the concrete obtained in the step (h1);
and a step (j1) of burning the residue obtained in the step (i) as a cement clinker raw material.
請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法で前記クリンカ細骨材を得る工程と、
セメントと、前記工程(f)で得られた前記クリンカ細骨材とを混合して、モルタルを製造する工程(h2)と、
前記工程(h2)で得られた前記モルタルの共用終了後に、前記モルタルをセメントクリンカ原料として焼成する工程(j2)とを有することを特徴とする、セメントクリンカの製造方法。
Obtaining the clinker fine aggregate by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 5;
A step (h2) of mixing cement with the clinker fine aggregate obtained in the step (f) to produce mortar;
and after completion of sharing of the mortar obtained in the step (h2), a step (j2) of burning the mortar as a cement clinker raw material.
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