JP7490862B2 - Method for producing cement powder composition - Google Patents
Method for producing cement powder composition Download PDFInfo
- Publication number
- JP7490862B2 JP7490862B2 JP2023097671A JP2023097671A JP7490862B2 JP 7490862 B2 JP7490862 B2 JP 7490862B2 JP 2023097671 A JP2023097671 A JP 2023097671A JP 2023097671 A JP2023097671 A JP 2023097671A JP 7490862 B2 JP7490862 B2 JP 7490862B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cement
- powder
- mass
- carbon dioxide
- calcium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 140
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims description 108
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 63
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 131
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 66
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 64
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 64
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 63
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 39
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 18
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 21
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011400 blast furnace cement Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013031 physical testing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
本発明は、セメント粉末組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cement powder composition.
近年のセメント製造分野では、二酸化炭素の排出の削減と、廃棄物や産業副産物の再資源化が重要課題になっている。
特許文献１に、コンクリート廃材を、粉砕し、粗骨材を除去して得た粉粒体を、二酸化炭素を１％以上含むガスに接触させることを特徴とするセメント用混和材の製造方法が、記載されている。また、特許文献１に、該製造方法において、セメント製造工場等から排出されるガスを用いることは、二酸化炭素の排出の抑制の点で望ましいことが記載されている。
特許文献２に、炭酸化が確認されたコンクリート廃材の破砕処理により再生骨材とともに得られた微粉末が、脱水処理された低含水または無水シリカゲルを含有することを特徴とする廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物が、記載されている。
In recent years, reducing carbon dioxide emissions and recycling waste and industrial by-products have become important issues in the cement manufacturing industry.
Patent Document 1 describes a method for producing a cement admixture, which is characterized by crushing concrete waste material, removing coarse aggregate, and contacting the resulting powder with a gas containing 1% or more of carbon dioxide. Patent Document 1 also describes that using gas discharged from a cement manufacturing plant or the like in the production method is desirable in terms of reducing carbon dioxide emissions.
Patent Document 2 describes a cement composition using fine powder of waste concrete, which is characterized in that the fine powder obtained together with recycled aggregate by crushing waste concrete confirmed to be carbonated contains dehydrated low-water content or anhydrous silica gel.
本発明の目的は、炭酸化したカルシウム含有粉末を含むにもかかわらず、優れた強度発現性（例えば、モルタル圧縮強さの強度発現性）を有するセメント粉末組成物の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for producing a cement powder composition that has excellent strength development (e.g., strength development of mortar compressive strength) despite containing carbonated calcium-containing powder.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、炭酸化したカルシウム含有粉末を、特定の方法で得た後に、この炭酸化したカルシウム含有粉末を、セメントクリンカー等を粉砕してセメントを得る手段である仕上げミル内に投入して、セメント粉末組成物の原料の一つとして用いることによって、上記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors discovered that the above object could be achieved by obtaining carbonated calcium-containing powder by a specific method, then feeding the carbonated calcium-containing powder into a finishing mill, which is a means for pulverizing cement clinker and the like to obtain cement, and using the powder as one of the raw materials for a cement powder composition, thereby completing the present invention.
本発明は、以下の［１］～［４］を提供するものである。
［１］ セメントクリンカー粉末、石膏粉末、及び、炭酸化したカルシウム含有粉末を含むセメント粉末組成物を製造するための方法であって、炭酸化前の上記カルシウム含有粉末及び水を含むスラリーの中に、二酸化炭素含有ガスを供給して、炭酸化処理されたスラリーを得る炭酸化工程と、セメント製造用の仕上げミルの中に、セメントクリンカー、石膏、及び、上記炭酸化処理されたスラリーを供給して粉砕し、上記セメント粉末組成物を得る粉砕工程、を含み、上記炭酸化したカルシウム含有粉末中、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が３～５０質量％、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率が６．０質量％以下であることを特徴とするセメント粉末組成物の製造方法。
［２］ 上記カルシウム含有粉末が、セメント、高炉スラグ微粉末、塩素バイパスダスト、及び、コンクリート粉砕物の中から選ばれる一種以上からなる、上記［１］に記載のセメント粉末組成物の製造方法。
［３］ 上記二酸化炭素含有ガスが、セメント工場、石炭火力発電所、ガス火力発電所、石油火力発電所、製鉄工場、石油化学コンビナート、製油工場、または製紙工場から排出される、二酸化炭素の濃度が５体積％以上の排ガスである、上記［１］又は［２］に記載のセメント粉末組成物の製造方法。
［４］ 上記粉砕工程において、上記仕上げミルの一端部である原料投入口に、上記セメントクリンカー及び上記石膏を供給し、上記仕上げミルの他端部であるセメント排出口から、上記セメント粉末組成物を排出し、上記原料投入口と上記セメント排出口の中間に位置する一箇所以上のスラリー供給口に、上記炭酸化処理されたスラリーを供給する、上記［１］～［３］のいずれかに記載のセメント粉末組成物の製造方法。
The present invention provides the following [1] to [4].
[1] A method for producing a cement powder composition containing cement clinker powder, gypsum powder, and a carbonated calcium-containing powder, comprising: a carbonation step of supplying a carbon dioxide-containing gas into a slurry containing the calcium-containing powder and water before carbonation to obtain a carbonated slurry; and a grinding step of supplying the cement clinker, gypsum, and the carbonated slurry into a finishing mill for cement production and grinding them to obtain the cement powder composition, wherein the carbonated calcium-containing powder contains 3 to 50 mass% of a carbon dioxide-derived component (CO 2 ) and 6.0 mass% or less of CaSO 4.2H 2 O.
[2] The method for producing a cement powder composition according to the above [1], wherein the calcium-containing powder is one or more selected from the group consisting of cement, ground granulated blast furnace slag, chlorine bypass dust, and ground concrete.
[3] The method for producing a cement powder composition according to [1] or [2] above, wherein the carbon dioxide-containing gas is exhaust gas having a carbon dioxide concentration of 5% by volume or more discharged from a cement factory, a coal-fired power plant, a gas-fired power plant, an oil-fired power plant, a steel plant, a petrochemical complex, an oil refinery, or a paper factory.
[4] The method for producing a cement powder composition according to any one of [1] to [3], wherein in the grinding step, the cement clinker and the gypsum are supplied to a raw material inlet which is one end of the finishing mill, the cement powder composition is discharged from a cement outlet which is the other end of the finishing mill, and the carbonated slurry is supplied to one or more slurry supply ports located midway between the raw material inlet and the cement outlet.
本発明の製造方法で得られるセメント粉末組成物は、炭酸化したカルシウム含有粉末（換言すると、二酸化炭素を吸収したカルシウム含有粉末）を含むにもかかわらず、優れた強度発現性（例えば、モルタル圧縮強さの強度発現性）を有する。
また、本発明によれば、セメント粉末組成物の原料の一つとして、二酸化炭素を吸収したカルシウム含有粉末を用いているため、セメント工場等からの二酸化炭素の排出量を削減することができる。
また、本発明によれば、上記カルシウム含有粉末として、コンクリート粉砕物、高炉スラグ微粉末等の廃棄物由来物を用いることができるので、その分、セメントクリンカーの量を減らすことができ、セメントクリンカーの製造時に発生する二酸化炭素の排出量を削減することができる。また、廃棄物の有効利用を図ることができる。
さらに、セメント工場等から排出される排ガスをそのまま使用することができ、排ガスから二酸化炭素を分離しなくてもよい。
The cement powder composition obtained by the production method of the present invention has excellent strength development (for example, strength development of mortar compressive strength) despite containing a carbonated calcium-containing powder (in other words, a calcium-containing powder that has absorbed carbon dioxide).
Furthermore, according to the present invention, since the calcium-containing powder that has absorbed carbon dioxide is used as one of the raw materials of the cement powder composition, it is possible to reduce the amount of carbon dioxide emitted from cement factories and the like.
According to the present invention, waste-derived materials such as crushed concrete and ground granulated blast furnace slag can be used as the calcium-containing powder, so that the amount of cement clinker can be reduced accordingly, and the amount of carbon dioxide emitted during the production of cement clinker can be reduced. Also, waste materials can be effectively utilized.
Furthermore, exhaust gas discharged from a cement factory or the like can be used as is, and there is no need to separate carbon dioxide from the exhaust gas.
本発明のセメント粉末組成物の製造方法は、セメントクリンカー粉末、石膏粉末、及び、炭酸化したカルシウム含有粉末を含むセメント粉末組成物を製造するための方法であって、炭酸化前の上記カルシウム含有粉末及び水を含むスラリーの中に、二酸化炭素含有ガスを供給して、炭酸化処理されたスラリーを得る炭酸化工程と、セメント製造用の仕上げミル（本明細書中、「仕上げミル」と略すことがある。）の中に、セメントクリンカー、石膏、及び、炭酸化処理されたスラリーを供給して粉砕し、上記セメント粉末組成物を得る粉砕工程、を含み、炭酸化したカルシウム含有粉末中、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が３～５０質量％、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率が６．０質量％以下であるものである。
本明細書中、セメント粉末組成物とは、セメント製造用の仕上げミルから、粉砕物（セメント）として排出されるものを意味する。
本発明の製造方法で得られるセメント粉末組成物（以下、「本発明のセメント粉末組成物」ともいう。）は、炭酸化したカルシウム含有粉末を含む点で、通常のセメント（セメントクリンカー粉末と石膏粉末からなるもの）とは異なる。
以下、本発明について詳しく説明する。
The method for producing a cement powder composition of the present invention is a method for producing a cement powder composition containing cement clinker powder, gypsum powder, and a carbonated calcium-containing powder, and includes a carbonation step of supplying a carbon dioxide-containing gas into a slurry containing the calcium-containing powder and water before carbonation to obtain a carbonated slurry, and a grinding step of supplying the cement clinker, gypsum, and the carbonated slurry into a finishing mill for cement production (sometimes abbreviated as "finishing mill" in this specification) and grinding them to obtain the cement powder composition, in which the carbonated calcium-containing powder has a carbon dioxide-derived component (CO 2 ) content of 3 to 50 mass % and a CaSO 4.2H 2 O content of 6.0 mass % or less.
By cement powder composition is meant herein the ground product (cement) discharged from a finishing mill used to manufacture cement.
The cement powder composition obtained by the production method of the present invention (hereinafter also referred to as "the cement powder composition of the present invention") differs from ordinary cement (which is composed of cement clinker powder and gypsum powder) in that it contains a carbonated calcium-containing powder.
The present invention will be described in detail below.
［セメント粉末組成物の材料］
本発明のセメント粉末組成物を構成する材料の一つであるセメントクリンカー粉末の例としては、普通ポルトランドセメントクリンカー、早強ポルトランドセメントクリンカー、中庸熱ポルトランドセメントクリンカー、低熱ポルトランドセメントクリンカー等の各種ポルトランドセメントクリンカーの粉末（粉砕物）が挙げられる。中でも、コストや汎用性等の観点から、普通ポルトランドセメントクリンカーの粉末が好ましい。
本発明のセメント粉末組成物を構成する材料の一つである石膏粉末の例としては、二水石膏、半水石膏、無水石膏等の粉末が挙げられる。
[Materials of cement powder composition]
Examples of the cement clinker powder, which is one of the materials constituting the cement powder composition of the present invention, include powders (ground products) of various Portland cement clinkers such as ordinary Portland cement clinker, high-early-strength Portland cement clinker, moderate-heat Portland cement clinker, low-heat Portland cement clinker, etc. Among these, ordinary Portland cement clinker powder is preferred from the viewpoints of cost, versatility, etc.
Examples of gypsum powder, which is one of the materials constituting the cement powder composition of the present invention, include powders of gypsum dihydrate, gypsum hemihydrate, and anhydrous gypsum.
本発明のセメント粉末組成物を構成する材料の一つである炭酸化したカルシウム含有粉末の原料として用いられるカルシウム含有粉末（炭酸化前のカルシウム含有粉末）の例としては、セメント、高炉スラグ微粉末、塩素バイパスダスト、コンクリート粉砕物等が挙げられる。
これらカルシウム含有粉末の例示物のうち、セメントの例としては、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の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
高炉スラグ微粉末の例としては、高炉で銑鉄を製造する際に副生する溶融状態のスラグを、水で急冷及び破砕して得られる水砕スラグの粉砕物や、上記溶融状態のスラグを徐冷及び破砕して得られる徐冷スラグの粉砕物等が挙げられる。
Examples of the calcium-containing powder (calcium-containing powder before carbonation) used as a raw material for the carbonated calcium-containing powder, which is one of the materials constituting the cement powder composition of the present invention, include cement, ground granulated blast furnace slag, chlorine bypass dust, crushed concrete, etc.
Among these calcium-containing powders, examples of cement include various types of Portland cement such as ordinary Portland cement, high-early-strength Portland cement, moderate-heat Portland cement, and low-heat Portland cement, mixed cements such as blast-furnace cement and fly ash cement, and ecocement.
Examples of ground granulated blast furnace slag include ground water granulated slag obtained by rapidly cooling with water and crushing molten slag, which is a by-product of producing pig iron in a blast furnace, and ground slowly cooled slag obtained by slowly cooling and crushing the above-mentioned molten slag.
塩素バイパスダストは、セメントキルンに付設した塩素バイパス装置において、セメントキルンから排出された燃焼ガスの一部を抽気したものから回収されたものである。
コンクリート粉砕物の例としては、コンクリート構造物の解体にともなって発生するコンクリート廃棄物を粉砕したものが挙げられる。
コンクリート粉砕物のブレーン比表面積は、セメント粉末組成物の各種の物性（例えば、強度発現性）のバランスの観点から、好ましくは５００～５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは１，０００～４，０００ｃｍ２／ｇである。
Chlorine bypass dust is recovered from a portion of the combustion gas discharged from a cement kiln that is extracted in a chlorine bypass device attached to the cement kiln.
An example of the crushed concrete material is crushed concrete waste generated during the demolition of concrete structures.
The Blaine specific surface area of the pulverized concrete is preferably 500 to 5,000 cm 2 /g, more preferably 1,000 to 4,000 cm 2 /g, from the viewpoint of the balance of various physical properties (eg, strength development) of the cement powder composition.
炭酸化前のカルシウム含有粉末中のＣａＯの含有率は、セメント組成物の強度発現性をより向上させる観点から、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、特に好ましくは３０質量％以上である。上記含有率の上限値は特に限定されるものではないが、通常、９０質量％（特に、８０質量％）である。 The CaO content in the calcium-containing powder before carbonation is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass or more, from the viewpoint of further improving the strength expression of the cement composition. The upper limit of the above content is not particularly limited, but is usually 90% by mass (particularly 80% by mass).
［炭酸化工程］
炭酸化工程は、カルシウム含有粉末（例えば、上述のセメント、高炉スラグ微粉末等から選ばれるもの）及び水を含むスラリーの中に、二酸化炭素含有ガスを供給して、炭酸化処理されたスラリーを得る工程である。
水１００質量部に対するカルシウム含有粉末の量は、好ましくは０．１～２０質量部、より好ましくは０．５～１５質量部、さらに好ましくは１～１０質量部、特に好ましくは１．５～５質量部である。該量が０．１質量部以上であると、カルシウム含有粉末の炭酸化（二酸化炭素の吸収）を、より促進することができる。該量が２０質量部以下であると、カルシウム含有粉末が液中に均一に分布するスラリーの調製が、より容易となる。
[Carbonation process]
The carbonation process is a process in which a carbon dioxide-containing gas is supplied to a slurry containing a calcium-containing powder (e.g., a powder selected from the above-mentioned cement, ground granulated blast furnace slag, etc.) and water to obtain a carbonated slurry.
The amount of calcium-containing powder per 100 parts by mass of water is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, even more preferably 1 to 10 parts by mass, and particularly preferably 1.5 to 5 parts by mass. When the amount is 0.1 part by mass or more, carbonation (absorption of carbon dioxide) of the calcium-containing powder can be further promoted. When the amount is 20 parts by mass or less, it becomes easier to prepare a slurry in which the calcium-containing powder is uniformly distributed in the liquid.
二酸化炭素含有ガスの例としては、セメント工場、石炭火力発電所、ガス火力発電所、石油火力発電所、製鉄工場、石油化学コンビナート、製油工場、製紙工場等から排出される排ガスが挙げられる。
二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素の濃度は、カルシウム含有粉末の炭酸化の促進の観点から、好ましくは５体積％以上、より好ましくは１０体積％以上、特に好ましくは１５体積％以上である。
二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素の濃度の上限値は、特に限定されないが、通常、４０体積％である。
スラリー中に二酸化炭素含有ガスを供給する時間は、好ましくは１～６０分間、より好ましくは３～３０分間、特に好ましくは５～２０分間である。該時間が１分間以上であると、カルシウム含有粉末の炭酸化を、より促進することができる。該時間が６０分間以下であると、本工程（炭酸化工程）をより効率的に行うことができるので、本発明のセメント粉末組成物の製造効率を高めることができる。
Examples of carbon dioxide-containing gases include exhaust gases emitted from cement plants, coal-fired power plants, gas-fired power plants, oil-fired power plants, steel plants, petrochemical complexes, oil refineries, paper factories, and the like.
From the viewpoint of promoting carbonation of the calcium-containing powder, the concentration of carbon dioxide in the carbon dioxide-containing gas is preferably 5 vol. % or more, more preferably 10 vol. % or more, and particularly preferably 15 vol. % or more.
The upper limit of the carbon dioxide concentration in the carbon dioxide-containing gas is not particularly limited, but is usually 40% by volume.
The time for supplying the carbon dioxide-containing gas into the slurry is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 3 to 30 minutes, and particularly preferably 5 to 20 minutes. When the time is 1 minute or more, the carbonation of the calcium-containing powder can be further promoted. When the time is 60 minutes or less, this step (carbonation step) can be carried out more efficiently, so that the production efficiency of the cement powder composition of the present invention can be improved.
二酸化炭素含有ガスの供給量は、炭酸化処理されたスラリーを乾燥させて、炭酸化したカルシウム含有粉末（乾燥した粉末）を得た場合における当該乾燥した粉末中の二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が１質量％以上になる量であることが、好ましい。該含有率は、二酸化炭素の吸収量をより大きくすることで、二酸化炭素の排出量の削減により貢献することができる観点からは、より好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは４質量％以上、さらに好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは６質量％以上、特に好ましくは７質量％以上である。また、該含有率は、セメント粉末組成物の強度発現性の観点からは、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下、さらに好ましくは４０質量％以下、さらに好ましくは３８質量％以下、特に好ましくは３５質量％以下である。
また、炭酸化したカルシウム含有粉末（乾燥した粉末）中のＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率は、好ましくは６．０質量％以下、より好ましくは５．０質量％以下、さらに好ましくは４．０質量％以下、さらに好ましくは３．０質量％以下、さらに好ましくは２．０質量％以下、特に好ましくは１．０質量％以下である。該含有率が６．０質量％以下であれば、セメント粉末組成物の強度発現性をより向上することができる。
The amount of carbon dioxide-containing gas to be supplied is preferably an amount that, when the carbonated slurry is dried to obtain a carbonated calcium-containing powder (dried powder), the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) in the dried powder is 1% by mass or more. From the viewpoint of contributing to a reduction in carbon dioxide emissions by increasing the amount of carbon dioxide absorbed, the content is more preferably 3% by mass or more, even more preferably 4% by mass or more, even more preferably 5% by mass or more, even more preferably 6% by mass or more, and particularly preferably 7% by mass or more. In addition, from the viewpoint of the strength expression of the cement powder composition, the content is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, even more preferably 40% by mass or less, even more preferably 38% by mass or less, and particularly preferably 35% by mass or less.
The content of CaSO 4.2H 2 O in the carbonated calcium-containing powder (dried powder) is preferably 6.0 mass% or less, more preferably 5.0 mass% or less, even more preferably 4.0 mass% or less, even more preferably 3.0 mass% or less, even more preferably 2.0 mass% or less, and particularly preferably 1.0 mass% or less. If the content is 6.0 mass% or less, the strength development of the cement powder composition can be further improved.
［粉砕工程］
粉砕工程は、セメント製造用の仕上げミルの中に、セメントクリンカー、石膏、及び、上述の炭酸化工程で得られた炭酸化処理されたスラリーを供給して粉砕し、セメント粉末組成物を得る工程である。
石膏の量は、セメント粉末組成物中のＳＯ３の含有率が１～５質量％になる量であることが、好ましい。該含有率が１質量％以上であると、モルタル等の可使時間をより大きくすることができる。該含有率が５質量％以下であると、モルタル等の強度（例えば、圧縮強さ）をより大きくすることができる。
スラリーの量は、セメント粉末組成物中の二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が０．０１質量％以上になる量であることが、好ましい。該含有率は、二酸化炭素の吸収量をより大きくすることで、二酸化炭素の排出量の削減により貢献することができる観点からは、より好ましくは０．１質量％以上、さらに好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上、特に好ましくは２質量％以上である。また、該含有率は、セメント粉末組成物の強度発現性の観点からは、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１２質量％以下、さらに好ましくは８質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下、特に好ましくは４質量％以下である。
なお、本発明のセメント粉末組成物をモルタル等の材料として用いる際に、資源の有効活用の観点から、本発明のセメント粉末組成物に、高炉スラグ微粉末、石炭灰（例えば、フライアッシュ）、シリカヒューム、石灰石粉末、セメントキルンダスト等から選ばれる１種以上を添加してもよい。
[Crushing process]
The grinding step is a step in which cement clinker, gypsum, and the carbonated slurry obtained in the carbonation step described above are fed into a finishing mill for cement production and ground to obtain a cement powder composition.
The amount of gypsum is preferably an amount that results in a SO 3 content of 1 to 5 mass% in the cement powder composition. If the content is 1 mass% or more, the usable time of mortar, etc. can be increased. If the content is 5 mass% or less, the strength (e.g., compressive strength) of mortar, etc. can be increased.
The amount of the slurry is preferably an amount that makes the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) in the cement powder composition 0.01% by mass or more. From the viewpoint of contributing to a reduction in carbon dioxide emissions by increasing the amount of carbon dioxide absorbed, the content is more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.5% by mass or more, even more preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 2% by mass or more. In addition, from the viewpoint of the strength expression of the cement powder composition, the content is preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 4% by mass or less.
When the cement powder composition of the present invention is used as a material for mortar or the like, from the viewpoint of effective utilization of resources, one or more selected from ground granulated blast furnace slag, coal ash (e.g., fly ash), silica fume, limestone powder, cement kiln dust, etc. may be added to the cement powder composition of the present invention.
スラリーの量は、本発明の製造の目的物であるセメント粉末組成物中の強熱減量（ｉｇ．ｌｏｓｓ）が１質量％以上になる量であることが、好ましい。該量は、二酸化炭素の吸収量をより大きくすることで、二酸化炭素の排出量の削減により貢献することができる観点からは、より好ましくは２質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは３．５質量％以上、さらに好ましくは４質量％以上、特に好ましくは５質量％以上である。また、該含有率は、セメント粉末組成物の強度発現性の観点からは、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１２質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは８質量％以下、さらに好ましくは６質量％以下、特に好ましくは４質量％以下である。 The amount of the slurry is preferably an amount that results in an ignition loss (ig. loss) of 1% by mass or more in the cement powder composition that is the object of the present invention. From the viewpoint of contributing to a reduction in carbon dioxide emissions by increasing the amount of carbon dioxide absorbed, the amount is more preferably 2% by mass or more, even more preferably 3% by mass or more, even more preferably 3.5% by mass or more, even more preferably 4% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more. In addition, from the viewpoint of the strength expression of the cement powder composition, the content is preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less, even more preferably 6% by mass or less, and particularly preferably 4% by mass or less.
粉砕工程の好ましい実施形態の一例として、仕上げミルの一端部である原料投入口に、セメントクリンカー及び石膏を供給し、仕上げミルの他端部であるセメント排出口から、セメント粉末組成物を排出し、原料投入口とセメント排出口の中間に位置する一箇所以上のスラリー供給口に、炭酸化処理されたスラリーを供給することが挙げられる。
スラリー供給口は、例えば、仕上げミルの本体部分である円筒状の周壁部に設けられた複数の孔として形成することができる。
As an example of a preferred embodiment of the grinding step, cement clinker and gypsum are supplied to a raw material inlet at one end of the finishing mill, a cement powder composition is discharged from a cement outlet at the other end of the finishing mill, and a carbonated slurry is supplied to one or more slurry supply ports located intermediate the raw material inlet and the cement outlet.
The slurry supply port can be formed, for example, as a plurality of holes provided in a cylindrical peripheral wall portion which is the main body of the finishing mill.
［セメント粉末組成物の組成］
本発明の製造方法で得られたセメント粉末組成物中の炭酸化したカルシウム含有粉末の含有率は、二酸化炭素の排出量の削減等の観点から、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは２質量％以上、さらに好ましくは４質量％以上、特に好ましくは６質量％以上である。該含有率は、セメント粉末組成物の強度発現性の観点からは、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３２質量％以下、さらに好ましくは２５質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、特に好ましくは１２質量％以下である。
[Composition of cement powder composition]
The content of the carbonated calcium-containing powder in the cement powder composition obtained by the production method of the present invention is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, even more preferably 4% by mass or more, and particularly preferably 6% by mass or more, from the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions, etc. The content is preferably 35% by mass or less, more preferably 32% by mass or less, even more preferably 25% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or less, from the viewpoint of strength expression of the cement powder composition.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）カルシウム含有粉末ａ：普通ポルトランドセメント（ブレーン比表面積：３，３００ｃｍ２／ｇ、太平洋セメント社製）
（２）カルシウム含有粉末ｂ：高炉スラグ微粉末（ブレーン比表面積：３，０００ｃｍ２／ｇ）
（３）カルシウム含有粉末ｃ：塩素バイパスダスト
（４）カルシウム含有粉末ｄ：廃コンクリート粉砕物（ブレーン比表面積：２，０００ｃｍ２／ｇ）
（５）セメントクリンカー：普通ポルトランドセメントクリンカー（太平洋セメント社製）
（６）石膏：二水石膏
カルシウム含有粉末ａ～ｄの化学組成を表１に示す。カルシウム含有粉末ａ～ｄは、後述する炭酸化処理前のものである。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Materials used]
(1) Calcium-containing powder a: Ordinary Portland cement (Blaine specific surface area: 3,300 cm 2 /g, manufactured by Taiheiyo Cement Corporation)
(2) Calcium-containing powder b: ground granulated blast furnace slag (Blaine specific surface area: 3,000 cm 2 /g)
(3) Calcium-containing powder c: chlorine bypass dust (4) Calcium-containing powder d: crushed waste concrete (Blaine specific surface area: 2,000 cm 2 /g)
(5) Cement clinker: Ordinary Portland cement clinker (manufactured by Taiheiyo Cement Corporation)
(6) Gypsum: Gypsum dihydrate The chemical compositions of calcium-containing powders a to d are shown in Table 1. Calcium-containing powders a to d are prior to the carbonation treatment described below.
［スラリーを用いた炭酸化処理（液中の炭酸化処理）］
カルシウム含有粉末ａ～ｄの各々について、カルシウム含有粉末３０ｇと、水１，０００ｇを混合して、スラリーを得た。得られたスラリーが収容されている容器の下部から、セメントキルンの排ガス（二酸化炭素の濃度：２０体積％程度）を、１０分間供給（バブリング）することで、スラリーを炭酸化処理した。
次いで、得られたスラリーを乾燥させて、炭酸化したカルシウム含有粉末Ａ～Ｄを得た。該粉末の化学組成、及び、該粉末中の二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率を測定した。
二酸化炭素由来成分の含有率は、以下の方法で得た。
熱重量示差熱分析装置（ＴＧ－ＤＴＡ；雰囲気ガス：窒素ガス）を用いて、試料（炭酸化したカルシウム含有粉末）を２０℃／分の昇温速度で１，０００℃まで加熱して、減量曲線を得た。この減量曲線における６００～７００℃付近のピークの減量値を求めることによって、炭酸カルシウムを定量した。試料（炭酸化したカルシウム含有粉末）中の二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率は、定量された炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）中の二酸化炭素（ＣＯ２）の量に基いて算出した値である。
炭酸化したカルシウム含有粉末Ａ～Ｄの化学組成（強熱減量、ＳｉＯ２等の含有率）及び二酸化炭素由来成分の含有率（表１中の「ＣＯ２」；炭酸化した部分のＣＯ２換算量）を、表１に示す。
また、炭酸化前のカルシウム含有粉末ａ～ｄの化学組成を、表１に示す。
[Carbonation treatment using slurry (carbonation treatment in liquid)]
For each of the calcium-containing powders a to d, 30 g of the calcium-containing powder was mixed with 1,000 g of water to obtain a slurry. The slurry was carbonated by supplying (bubbling) exhaust gas from a cement kiln (carbon dioxide concentration: about 20% by volume) from the bottom of a container containing the obtained slurry.
The resulting slurry was then dried to obtain carbonated calcium-containing powders A to D. The chemical composition of the powders and the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) in the powders were measured.
The content of carbon dioxide-derived components was obtained by the following method.
Using a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG-DTA; atmospheric gas: nitrogen gas), a sample (carbonated calcium-containing powder) was heated to 1,000°C at a heating rate of 20°C/min to obtain a weight loss curve. The amount of calcium carbonate was quantified by determining the weight loss value at the peak near 600 to 700°C in the weight loss curve. The content of carbon dioxide-derived component (CO 2 ) in the sample (carbonated calcium-containing powder) was calculated based on the amount of carbon dioxide (CO 2 ) in the quantified calcium carbonate (CaCO 3 ).
The chemical compositions (ignition loss, SiO2 content, etc.) and carbon dioxide-derived component contents (" CO2 " in Table 1; the CO2 equivalent amount of the carbonated portion) of carbonated calcium-containing powders A to D are shown in Table 1.
The chemical compositions of calcium-containing powders a to d before carbonation are shown in Table 1.
［二酸化炭素を高濃度で含む空気を用いた炭酸化処理（気中の炭酸化処理）］
カルシウム含有粉末ａ～ｃの各々について、恒温室（温度：４０℃、相対湿度：８０％、二酸化炭素濃度：１０体積％）内で２４時間、炭酸化処理を行ない、炭酸化したカルシウム含有粉末Ａ２～Ｃ２を得た。
炭酸化したカルシウム含有粉末Ａ２～Ｃ２の化学組成及び二酸化炭素由来成分の含有率（表１中の「ＣＯ２」）を、表１に示す。
[Carbonation treatment using air containing high concentrations of carbon dioxide (air carbonation treatment)]
Each of the calcium-containing powders a to c was subjected to a carbonation treatment in a constant temperature room (temperature: 40°C, relative humidity: 80%, carbon dioxide concentration: 10% by volume) for 24 hours to obtain carbonated calcium-containing powders A2 to C2.
Table 1 shows the chemical compositions and the contents of carbon dioxide-derived components ("CO 2 " in Table 1) of the carbonated calcium-containing powders A2 to C2.
［実施例１～１６］
仕上げミルの一端部である原料投入口に、普通ポルトランドセメントクリンカー及び石膏（以上、普通ポルトランドセメントの原料）を供給した。また、仕上げミルの原料投入口の後流側に位置する円筒状の周壁部（仕上げミルの本体部分）に設けられた複数の孔（スラリー供給口）に、表２に示す種類及び量（乾燥質量換算）の炭酸化したカルシウム含有粉末を含むスラリーを供給した。仕上げミル内で、普通ポルトランドセメントクリンカー、石膏、及びスラリーを混合及び粉砕して、仕上げミルの他端部であるセメント排出口から、セメント粉末組成物を排出させた。
得られたセメント粉末組成物について、強熱減量、及び、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率を測定した。また、得られたセメント粉末組成物について、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５（セメントの物理試験方法）」に準拠して、モルタルを調製した後、材齢３日、７日、２８日の各時点におけるモルタルの圧縮強さ（表２中、「モルタル圧縮強さ」と表す。）を測定した。
結果を表２に示す。表２中、「二酸化炭素（質量％）」は、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率を表す。
[Examples 1 to 16]
Ordinary Portland cement clinker and gypsum (these are the raw materials of ordinary Portland cement) were supplied to a raw material inlet at one end of the finishing mill. In addition, a slurry containing carbonated calcium-containing powder of the type and amount (converted into dry mass) shown in Table 2 was supplied to a plurality of holes (slurry supply port) provided in a cylindrical peripheral wall part (main body part of the finishing mill) located downstream of the raw material inlet of the finishing mill. In the finishing mill, the ordinary Portland cement clinker, gypsum, and slurry were mixed and pulverized, and the cement powder composition was discharged from the cement discharge port at the other end of the finishing mill.
The ignition loss and the content of carbon dioxide-derived components ( CO2 ) of the obtained cement powder composition were measured. In addition, for the obtained cement powder composition, mortar was prepared in accordance with "JIS R 5201:2015 (Physical testing method for cement)", and the compressive strength of the mortar at each time point of 3 days, 7 days, and 28 days (referred to as "mortar compressive strength" in Table 2) was measured.
The results are shown in Table 2. In Table 2, "Carbon dioxide (mass %)" represents the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ).
［比較例１］
普通ポルトランドセメント（カルシウム含有粉末ａ）について、実施例１と同様にして、モルタルの圧縮強さを測定した。結果を表２に示す。
［比較例２～３］
普通ポルトランドセメント（カルシウム含有粉末ａ）を空気中（温度及び相対湿度を調節していない自然の雰囲気中）で、短期間（４５日間）または長期間（１８０日間）、風化させて、自然風化（換言すると、自然に炭酸化）した普通ポルトランドセメントを得た。
これら２種類の普通ポルトランドセメントについて、強熱減量、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率、及び、モルタルの圧縮強さを測定した。結果を表２に示す。
結果を表２に示す。表２中、「炭酸化の方法」は、短期間風化させた場合を「風化（短）」、長期間風化させた場合を「風化（長）」と記載している。
[Comparative Example 1]
For ordinary Portland cement (calcium-containing powder a), the compressive strength of the mortar was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[Comparative Examples 2 to 3]
Ordinary Portland cement (calcium-containing powder a) was weathered in air (in a natural atmosphere with no controlled temperature and relative humidity) for a short period (45 days) or a long period (180 days) to obtain naturally weathered (in other words, naturally carbonated) ordinary Portland cement.
The ignition loss, the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ), and the compressive strength of the mortar were measured for these two types of ordinary Portland cement. The results are shown in Table 2.
The results are shown in Table 2. In Table 2, for "carbonation method", short-term weathering is recorded as "weathering (short)" and long-term weathering is recorded as "weathering (long)".
［比較例４～９］
普通ポルトランドセメント（カルシウム含有粉末ａ）と、表２に示す種類の炭酸化したカルシウム含有粉末（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化処理したもの）Ａ２、Ｂ２またはＣ２を、表２に示す量（割合）で混合して、セメント粉末組成物を得た。得られたセメント粉末組成物について、強熱減量、及び、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率を測定した。
次いで、得られたセメント粉末組成物について、実施例１～１６と同様にして、モルタルを調製した後、材齢３日、７日、２８日の各時点におけるモルタルの圧縮強さを測定した。
結果を表２に示す。
実施例１～１６及び比較例４～９のセメント粉末組成物、及び、比較例１～３のセメントについて、強熱減量及び化学組成（酸化物換算）を表３に示す。なお、化学組成は蛍光Ｘ線分析を用いて測定した。
[Comparative Examples 4 to 9]
Ordinary Portland cement (calcium-containing powder a) and carbonated calcium-containing powder A2, B2 or C2 (carbonated in air containing a high concentration of carbon dioxide) of the type shown in Table 2 were mixed in the amounts (ratios) shown in Table 2 to obtain cement powder compositions. The ignition loss and carbon dioxide-derived component (CO 2 ) content of the obtained cement powder compositions were measured.
Next, mortar was prepared from the obtained cement powder composition in the same manner as in Examples 1 to 16, and the compressive strength of the mortar was measured at the time points of 3 days, 7 days, and 28 days after the composition was aged.
The results are shown in Table 2.
Table 3 shows the ignition loss and chemical composition (oxide equivalent) of the cement powder compositions of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 4 to 9, and the cements of Comparative Examples 1 to 3. The chemical composition was measured using X-ray fluorescence analysis.
表２から、実施例２（スラリー中で炭酸化）と、比較例２（自然風化で炭酸化）及び比較例４（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化）を比較すると、これら３つの実験例では、いずれも二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が０．７１～０．８０質量％と同程度であるものの、比較例２、４におけるモルタルの圧縮強さが、材齢３日で２４．０～２６．６Ｎ／ｍｍ２、材齢７日で３５．１～３７．０Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日で４１．８～５０．３Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、実施例２におけるモルタルの圧縮強さは、材齢３日で２９．３Ｎ／ｍｍ２、材齢７日で４６．６Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日で６３．１Ｎ／ｍｍ２であり、比較例２、４に比べて高強度であることがわかる。
また、実施例３（スラリー中で炭酸化）と、比較例３（自然風化で炭酸化）及び比較例５（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化）を比較すると、これら３つの実験例では、いずれも二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が１．４２～１．７６質量％と同程度であるものの、比較例３、５におけるモルタルの圧縮強さが、材齢３日で１８．４～２２．９Ｎ／ｍｍ２、材齢７日で２５．２～３１．４Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日で２９．７～４３．３Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、実施例３におけるモルタルの圧縮強さは、材齢３日で２６．７Ｎ／ｍｍ２、材齢７日で３９．９Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日で５４．３Ｎ／ｍｍ２であり、比較例３、５に比べて高強度であることがわかる。
From Table 2, comparing Example 2 (carbonation in a slurry), Comparative Example 2 (carbonation by natural weathering), and Comparative Example 4 (carbonation in air containing a high concentration of carbon dioxide), it can be seen that although the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) in all three experimental examples is similar at 0.71 to 0.80 mass%, the compressive strength of the mortar in Comparative Examples 2 and 4 is 24.0 to 26.6 N/mm 2 at an age of 3 days, 35.1 to 37.0 N/mm 2 at an age of 7 days, and 41.8 to 50.3 N/mm 2 at an age of 28 days, whereas the compressive strength of the mortar in Example 2 is 29.3 N/mm 2 at an age of 3 days, 46.6 N/mm 2 at an age of 7 days, and 63.1 N/mm 2 at an age of 28 days, which is higher than that of Comparative Examples 2 and 4.
Furthermore, when Example 3 (carbonation in a slurry) is compared with Comparative Example 3 (carbonation by natural weathering) and Comparative Example 5 (carbonation in air containing a high concentration of carbon dioxide), although the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) in all three experimental examples is similar at 1.42 to 1.76 mass%, the compressive strength of the mortar in Comparative Examples 3 and 5 is 18.4 to 22.9 N/mm 2 at an age of 3 days, 25.2 to 31.4 N/mm 2 at an age of 7 days, and 29.7 to 43.3 N/mm 2 at an age of 28 days, whereas the compressive strength of the mortar in Example 3 is 26.7 N/mm 2 at an age of 3 days, 39.9 N/mm 2 at an age of 7 days, and 54.3 N/mm 2 at an age of 28 days, which indicates that the strength is higher than that of Comparative Examples 3 and 5.
さらに、高炉スラグ微粉末を用いた実験例として、実施例６（スラリー中で炭酸化）と、比較例６（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化）を比較すると、これら２つの実験例では、いずれも二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が０．６８～０．６９質量％と同程度であるものの、比較例６におけるモルタルの圧縮強さが、材齢３日で２４．３Ｎ／ｍｍ２、材齢７日で４２．１Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日で５５．０Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、実施例６におけるモルタルの圧縮強さは、材齢３日で２８．９Ｎ／ｍｍ２、材齢７日で４７．０Ｎ／ｍｍ２、材齢２８日で６６．０Ｎ／ｍｍ２であり、比較例６に比べて高強度であることがわかる。
実施例７（スラリー中で炭酸化）と、比較例７（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化）を比較した場合でも、上述の実施例６と比較例６を比較した場合と同様の傾向があることがわかる。
塩素バイパスダストを用いた実施例９～１２や、廃コンクリート粉砕物を用いた実施例１３～１６を見ても、モルタルの圧縮強さとして、従来技術からは予想外の大きな値を得ていることがわかる。
Furthermore, when comparing Example 6 (carbonation in a slurry) and Comparative Example 6 (carbonation in air containing a high concentration of carbon dioxide) as experimental examples using ground granulated blast furnace slag, it can be seen that although the content of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) in both of these two experimental examples is similar, at 0.68 to 0.69 mass%, the compressive strength of the mortar in Comparative Example 6 is 24.3 N/mm 2 at an age of 3 days, 42.1 N/mm 2 at an age of 7 days, and 55.0 N/mm 2 at an age of 28 days, whereas the compressive strength of the mortar in Example 6 is 28.9 N/mm 2 at an age of 3 days, 47.0 N/mm 2 at an age of 7 days, and 66.0 N/mm 2 at an age of 28 days, and thus is stronger than Comparative Example 6.
Even when comparing Example 7 (carbonation in a slurry) with Comparative Example 7 (carbonation in air containing a high concentration of carbon dioxide), it can be seen that there is a similar tendency to that observed when comparing Example 6 and Comparative Example 6 described above.
Looking at Examples 9 to 12, in which chlorine bypass dust was used, and Examples 13 to 16, in which crushed waste concrete was used, it can be seen that the compressive strength of the mortar was a large value that was unexpected from the perspective of conventional technology.
表１から、カルシウム含有粉末ＡのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率（０．１質量％）とカルシウム含有粉末Ａ２のＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率（４．１質量％）の比較や、カルシウム含有粉末ＣのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率（３．９質量％）とカルシウム含有粉末Ｃ２のＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率（８．２質量％）の比較から、スラリー中で炭酸化した場合（カルシウム含有粉末Ａ及びＣ）、二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化した場合（カルシウム含有粉末Ａ２及びＣ２）よりも、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率が小さくなっていることがわかる。
また、表２から、実施例１０（スラリー中で炭酸化したカルシウム含有粉末Ｃを用いたもの）と比較例８（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化したカルシウム含有粉末Ｃ２を用いる以外は、実施例１０と同様にしたもの）を比較すると、実施例１０における二酸化炭素由来の成分（ＣＯ２：１．６７質量％）は、比較例４における二酸化炭素由来の成分（ＣＯ２：１．３５質量％）よりも大きいことがわかる。また、実施例１０におけるモルタルの圧縮強さ（３日：３１．１Ｎ／ｍｍ２、７日：４５．６Ｎ／ｍｍ２、２８日：６５．１Ｎ／ｍｍ２）は、比較例８におけるモルタル圧縮強さ（３日：２７．３Ｎ／ｍｍ２、７日：３９．８Ｎ／ｍｍ２、２８日：４８．７Ｎ／ｍｍ２）よりも大きいことがわかる。
実施例１１（スラリー中で炭酸化したカルシウム含有粉末Ｃを用いたもの）と比較例９（二酸化炭素を高濃度で含む空気中で炭酸化したカルシウム含有粉末Ｃ２を用いる以外は、実施例１１と同様にしたもの）を比較した場合でも、上述の実施例１０と比較例８を比較した場合と同様の傾向があることがわかる。
From Table 1, a comparison of the CaSO4.2H2O content of calcium-containing powder A (0.1% by mass) with the CaSO4.2H2O content of calcium-containing powder A2 (4.1% by mass) and a comparison of the CaSO4.2H2O content of calcium-containing powder C (3.9% by mass) with the CaSO4.2H2O content of calcium-containing powder C2 ( 8.2 % by mass) shows that the CaSO4.2H2O content is smaller when carbonated in a slurry ( calcium -containing powders A and C) than when carbonated in air containing a high concentration of carbon dioxide (calcium-containing powders A2 and C2).
In addition, from Table 2, when Example 10 (using calcium-containing powder C carbonated in a slurry) is compared with Comparative Example 8 (similar to Example 10 except for using calcium-containing powder C2 carbonated in air containing a high concentration of carbon dioxide), it is found that the carbon dioxide-derived component (CO 2 : 1.67% by mass) in Example 10 is greater than the carbon dioxide-derived component (CO 2 : 1.35% by mass) in Comparative Example 4. It is also found that the mortar compressive strength in Example 10 (3 days: 31.1 N/mm 2 , 7 days: 45.6 N/mm 2 , 28 days: 65.1 N/mm 2 ) is greater than the mortar compressive strength in Comparative Example 8 (3 days: 27.3 N/mm 2 , 7 days: 39.8 N/mm 2 , 28 days: 48.7 N/mm 2 ).
When Example 11 (which used calcium-containing powder C carbonated in a slurry) is compared with Comparative Example 9 (which is the same as Example 11 except that calcium-containing powder C2 carbonated in air containing a high concentration of carbon dioxide was used), it can be seen that there is a similar tendency to that observed when comparing Example 10 with Comparative Example 8 described above.
Claims (4)
炭酸化前の上記カルシウム含有粉末及び水を含むスラリーの中に、二酸化炭素含有ガスを供給して、炭酸化処理されたスラリーを得る炭酸化工程と、
セメント製造用の仕上げミルの中に、セメントクリンカー、石膏、及び、上記炭酸化処理されたスラリーを供給して粉砕し、上記セメント粉末組成物を得る粉砕工程、
を含み、
上記炭酸化したカルシウム含有粉末中、二酸化炭素由来成分（ＣＯ２）の含有率が３～５０質量％、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの含有率が６．０質量％以下であることを特徴とするセメント粉末組成物の製造方法。 1. A method for producing a cement powder composition comprising cement clinker powder, gypsum powder, and a carbonated calcium-containing powder, comprising:
a carbonation step of supplying a carbon dioxide-containing gas into a slurry containing the calcium-containing powder and water before carbonation to obtain a carbonated slurry;
a grinding step of feeding and grinding the cement clinker, gypsum, and the carbonated slurry in a finishing mill for producing cement to obtain the cement powder composition;
Including,
A method for producing a cement powder composition, characterized in that the carbonated calcium-containing powder contains 3 to 50 mass % of carbon dioxide-derived components (CO 2 ) and 6.0 mass % or less of CaSO 4.2H 2 O.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019046044 | 2019-03-13 | ||
| JP2019046044 | 2019-03-13 | ||
| JP2019172933A JP7299120B2 (en) | 2019-03-13 | 2019-09-24 | Method for producing cement powder composition |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019172933A Division JP7299120B2 (en) | 2019-03-13 | 2019-09-24 | Method for producing cement powder composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023112019A JP2023112019A (en) | 2023-08-10 |
| JP7490862B2 true JP7490862B2 (en) | 2024-05-27 |
Family
ID=72557749
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019172933A Active JP7299120B2 (en) | 2019-03-13 | 2019-09-24 | Method for producing cement powder composition |
| JP2023097671A Active JP7490862B2 (en) | 2019-03-13 | 2023-06-14 | Method for producing cement powder composition |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019172933A Active JP7299120B2 (en) | 2019-03-13 | 2019-09-24 | Method for producing cement powder composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7299120B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102311207B1 (en) * | 2020-12-16 | 2021-10-13 | 조민영 | Method for Producing Asphalt Filler using Chlorine Bypass Dust Generated in a Cement Producing Process and Asphalt Filler made by the method |
| CN115304296B (en) * | 2022-08-27 | 2023-05-05 | 武汉理工大学 | Recyclable cement and preparation method thereof |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000086309A (en) | 1998-07-02 | 2000-03-28 | Mitsubishi Materials Corp | Cement production facility provided with system for removing alkali and chlorine components |
| JP2000354838A (en) | 1999-06-11 | 2000-12-26 | Taiheiyo Cement Corp | Method for treating chlorine bypass dust and its apparatus |
| JP2001139353A (en) | 1999-11-11 | 2001-05-22 | Taiheiyo Cement Corp | Cement production process involving treatment of ready- mixed concrete sludge through addition of the same concrete sludge to cement raw material |
| JP2003063846A (en) | 1998-07-02 | 2003-03-05 | Mitsubishi Materials Corp | Cement production facility provided with system for removing alkali and chlorine components |
| US20040129181A1 (en) | 2001-04-13 | 2004-07-08 | Jean-Marie Lalande | Process and a plant for the production of portland cement clinker |
| JP2004238244A (en) | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Ube Ind Ltd | Method for treating factory waste liquid |
| WO2011162101A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-12-29 | 太平洋セメント株式会社 | Treatment device and treatment method for chlorine bypass dust |
| JP2012056802A (en) | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Ube Industries Ltd | Cement production device and cement producton method |
| JP2014117636A (en) | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method for using cement-containing waste material |
| JP2014189423A (en) | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Blast furnace slag fine powder and cement composition blended with the same |
| WO2015198380A1 (en) | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 電気化学工業株式会社 | Bonding material for carbonated construction materials, and method for producing same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0959050A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-04 | Chichibu Onoda Cement Corp | Production of mixing material for cement |
-
2019
- 2019-09-24 JP JP2019172933A patent/JP7299120B2/en active Active
-
2023
- 2023-06-14 JP JP2023097671A patent/JP7490862B2/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000086309A (en) | 1998-07-02 | 2000-03-28 | Mitsubishi Materials Corp | Cement production facility provided with system for removing alkali and chlorine components |
| JP2003063846A (en) | 1998-07-02 | 2003-03-05 | Mitsubishi Materials Corp | Cement production facility provided with system for removing alkali and chlorine components |
| JP2000354838A (en) | 1999-06-11 | 2000-12-26 | Taiheiyo Cement Corp | Method for treating chlorine bypass dust and its apparatus |
| JP2001139353A (en) | 1999-11-11 | 2001-05-22 | Taiheiyo Cement Corp | Cement production process involving treatment of ready- mixed concrete sludge through addition of the same concrete sludge to cement raw material |
| US20040129181A1 (en) | 2001-04-13 | 2004-07-08 | Jean-Marie Lalande | Process and a plant for the production of portland cement clinker |
| JP2004238244A (en) | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Ube Ind Ltd | Method for treating factory waste liquid |
| WO2011162101A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-12-29 | 太平洋セメント株式会社 | Treatment device and treatment method for chlorine bypass dust |
| JP2012056802A (en) | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Ube Industries Ltd | Cement production device and cement producton method |
| JP2014117636A (en) | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method for using cement-containing waste material |
| JP2014189423A (en) | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Blast furnace slag fine powder and cement composition blended with the same |
| WO2015198380A1 (en) | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 電気化学工業株式会社 | Bonding material for carbonated construction materials, and method for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7299120B2 (en) | 2023-06-27 |
| JP2023112019A (en) | 2023-08-10 |
| JP2020152631A (en) | 2020-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7490862B2 (en) | Method for producing cement powder composition | |
| EP3724147B1 (en) | Method for simultaneous exhaust gas cleaning and manufacturing of supplementary cementitious material | |
| Tzouvalas et al. | Alternative calcium-sulfate-bearing materials as cement retarders: Part II. FGD gypsum | |
| CN102690068B (en) | The manufacture method of clinker | |
| JP4483946B2 (en) | Cement manufacturing method | |
| KR101482530B1 (en) | Cement clinker and cement | |
| JP5627840B2 (en) | Cement composition | |
| JP4568549B2 (en) | Cement composition and method for producing the same | |
| US20240092691A1 (en) | Method of producing a synthetic carbonated mineral component in a cement manufacturing plant | |
| KR102134470B1 (en) | Low carbon low burning cement clinker and preparing method thereof | |
| JP2010120787A (en) | Method for manufacturing low-heat portland cement | |
| WO2023091528A1 (en) | Methods and compositions for low-carbon concrete production using carbon dioxide and solid waste streams | |
| JP5303716B2 (en) | Modified ash, method for producing modified ash, and cement composition | |
| KR102127223B1 (en) | Process for the preparation of initialcompression improving agent for hydraulic cement | |
| JP2009234859A (en) | Method for desulfurizing tail gas in cement production | |
| WO2023063236A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING CALCINED PRODUCT CONTAINING γ-2CAO∙SIO2 | |
| JP6977801B2 (en) | Sulfur-containing compound and its production method, cement composition and its production method, and sulfur-containing compound production equipment | |
| Tosheva | CEMENT PRODUCTION PROCESS AND ENVIRONMENTAL IMPACT OF CEMENT AND CONCRETE. | |
| JP2023111356A (en) | Cement composition, and method for producing the same | |
| KR100696613B1 (en) | Cement replacement agent composition comprising reject fly ash | |
| Tsimas et al. | Evaluation of industrial by-products for the control of setting time of cements | |
| KR20240012896A (en) | cement substitute composition | |
| JP2021161017A (en) | Mixed cement composition | |
| WO2024095140A1 (en) | Method of producing cement clinker from a source of calcium sulfate | |
| JP6306919B2 (en) | Cement additive and cement composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230614 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240322 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240423 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240515 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7490862 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |