JPH10512841A - ポートランドセメントクリンカ及びその利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ポートランドセメントクリンカ、その利用及びポートランドセメントに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 ポートランドセメントクリンカ及びその利用 本発明は、ポートランドセメントクリンカ、その利用及びポートランドセメン トに関する。ポートランドセメントは、通常ポートランドセメント及び硫酸塩担 体、通常は石膏からなる。 ポートランドセメントクリンカは、主として所定の割合の酸化カルシウム（Ｃ ａＯ）、２酸化けい素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化 鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含む原料混合物から製造される。この混合物を焼結するまで 加熱することによって、それにより新しい化合物が、すなわちいわゆるクリンカ 相が生じる。重量パーセントにおけるそれらの典型的な量的成分は、次のように 表示することができる： −Ｃ３Ｓ （３ＣａＯｘＳｉＯ２） ４０ないし８０ −Ｃ２Ｓ （２ＣａＯｘＳｉＯ２） ＜３０ −Ｃ４ＡＦ（４ＣａＯｘＡｌ２Ｏ３ｘＦｅ２Ｏ３） ４ないし１５ −Ｃ３Ａ （３ＣａＯｘＡｌ２Ｏ３）７ないし１５ 水と混合されかつ硬化されたセメントは、とりわけクリンカ相Ｃ３Ｓのおかげ でその強度を取得する。 セメントクリンカの製造は、かなりのエネルギー消費を必要とする。このエネ ルギー消費は、一部、燃焼の際の熱損失（とくに放射、排気ガス損失及び炉端部 から取出される熱いクリンカによる）からなる。エネルギーの別の成分は、とく に炭酸カルシウム（重要なＣａＯ担体）を酸化カルシウムに分解する際の吸熱反 応のために消費される。 相応してエネルギーコストを低下するように努力されている。 その際、まずＣａＯの豊富なクリンカ相（Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｓ）の成分を量的に減 少し、かつＣａＯの乏しい相（Ｃ２Ｓ，Ｃ４ＡＦ）の含有量を相応して量的に増 加すれば、それによりこの目標が、もっとも簡単に達成できることは、論理的で あると思われる。 しかしながらその際、Ｃ２Ｓ及びＣ４ＡＦの水和は、Ｃ３Ｓ及びＣ３Ａのもの より著しくゆっくりと経過するので、相応したセメントが、その強度の発展にお いて大幅に通常のポートランドセメントに遅れていることは、欠点である。 Ｏ３の代理である）に置き換えることが試みられている。なぜならＣ４ 塩担体を分離して添加することが不可欠であり、その際、硫酸塩（ＳＯ 硫酸塩（ＳＯ３）の存在によりＣ３Ｓの形成が妨げられ、又は阻止されるので 、燃焼プロセスの際にそもそももはやＣ３Ｓが形成されないことは、この周知の セメント（クリンカ）において不利である。“ツェメント−カルク−ギプス、１ ９９０／４、第１９９頁”は、クリンカのＳＯ３の含有量の増大とともにＣ３Ｓ （アリート）の含有量が減少するこ に不可欠な多くのＳＯ３成分（３−１０重量％）の存在するところで、Ｃ３Ｓは 形成されないということがさらに加わる。この時、再びＣ４Ａ 昇は排除される。 ドイツ連邦共和国特許第４２０４２２７号明細書は、３−８重量パーセントの ＳＯ３含有量を有するポートランドセメントクリンカを記載し でいる。このクリンカの合成は、原料混合物にＦ−を含んだ添加剤を添加するこ とによって達成される。その際、熱エネルギーの他に、クリンカの粉砕のために 電気エネルギーも必要である。 本発明の課題は、従来のポートランドセメントの場合よりも低い燃焼温度でそ のクリンカが製造できかつ減少したエネルギー消費量で粉砕で きる、ポートランドセメントを提供することにあり、その際、それにより形成さ れたポートランドセメントは、水と混合した後に、従来のポートランドセメント のものと少なくとも同等である強度の発展を示すようにする。 驚くべきことに、原料混合物にＳＯ３含有添加剤を添加混合し、その際、クリ ンカ中におけるＳＯ３含有量が、＞１．０と＜３．０重量％との間にあるように すると、このような４０と８０重量％の間のＣ３Ｓ含有量を有するポートランド セメントクリンカが製造可能であり、かつ１２５０ないし１３５０°の低い温度 で燃焼することができるとわかった。燃焼プロセスを加速するためにフッ素を含 んだ添加剤（例えばＣａＦ２又はＺｎＯ）を添加することは、不要であるが、可 能である。 前提条件は、特許請求の範囲第１項に記載の特徴を守ることである。それによ り次の利点が得られる。 一層低い燃焼温度によって、クリンカ製造の際のエネルギー消費量は減少する 。 クリンカは、それより高い温度で燃焼したクリンカの場合よりも高い遊離石灰 の値を有するが、５．０重量％ＣａＯまでの含有量でさえ、本発明によるクリン カ（セメント）において、硬化の際の膨張現象又は強度損失には至らない。この ことは、明らかに低い温度において形成されるＣａＯの増加した反応能力に関連 し、このＣａＯは、硬化プロセスがまだ起こらないうちにＣａ（ＯＨ）２に変換 され、かつこのように危険はない。その際、同じ石灰基準及び同じ粉砕細度の際 に従来のポートランドセメントに対して増加したクリンカ（セメント）の初期強 度が確認された。クリンカ相形成のために不可欠な酸化カルシウムの一部は、炭 酸カルシウムによる代わりに、硫酸塩担体によって、例えば無水石膏（ＣａＳＯ ４）によって持込まれ、それにより同じ石灰基準の際にエネルギー需要は、さら に低下する。 重要な利点は、クリンカの大きな（総合）多孔率であり、この多孔率 は、容易な、エネルギーを節約した、したがって一層値ごろの粉砕に通じる。こ の多孔率は、通常８．０体積％より大きい。 強度の発展は、通常のポートランドセメントの場合より大きい。 セメントの総合ＳＯ３含有量は、２及び４重量％の間にあるようにする。 重量％で次のクリンカ相成分を有するセメントクリンカは、有利である： −Ｃ３Ｓ： 〜７０（６５−７５） −Ｃ２Ｓ： 〜１０（７−１３） −Ｃ４ＡＦ：〜１０（７−１３） −Ｃ３Ａ： 〜１０（７−１３） クリンカ中における有利なＳＯ３含有量は、クリンカに関して１．５ないし２ ．５重量％によって示すことができる。 不可欠なＳＯ３を含有した成分は、なるべく硫酸カルシウム担体の形で持込ま れる。この硫酸カルシウム担体は、石膏又は無水石膏からなる。しかし流動層燃 焼の灰及び／又は煙道ガス脱硫の安定化剤のような亜硫酸塩及び／又は硫酸塩を 含んだ産業残留物を使用することも可能である。亜硫酸塩を含む生成物を添加す る際に、亜硫酸塩から硫酸塩への酸化は発熱反応なので、さらなる燃料節約に至 る。 相応する硫酸カルシウム担体は、前記のクリンカから完成したポートランドセ メントを製造するためにも利用できる。 硬化反応を最適化するために、有利な構成は次のことを提案する。すなわちク リンカを、２，５００と４，０００ｃｍ＊２／ｇ（ブラインによる）の比表面積 に粉砕し、その際、粉砕は、クリンカの高い多孔率に基づいてわずかなエネルギ ー消費量で、又は一層短い粉砕期間で行なうことができる。 本発明によるクリンカの製造によって可能なさらにわずかな燃料需要について は、すでに指摘した。実験は、エネルギー需要が１０％までだ け減少することを示した。 その上さらに一層低い燃焼温度に基づいて燃焼炉（ロータリキルン）のれんが 積みには、さらにわずかしか負荷がかからない。ここにおいてもコスト上の利点 が存在する。 最後にクリンカ燃焼の際にさらにわずかしか溶融相が発生せず（同様に低い燃 焼温度に基づいて）、このことは、前記の多くの孔を有するクリンカに通じる。 改善された粉砕能力は、５０％までであることができる粉砕の際のエネルギー節 約に通じる。 同様に一層低い燃焼温度により有害放射物、例えばＣＯ２及びＮＯｘ放射物は 減少する。流動層の灰のような硫黄を含んだ産業残留物も、原料粉末の成分とし て一緒に処理することができる。 次に本発明を種々の実施例により詳細に説明する。 試料１は、スルホベリツトセメントを記述しており、このセメントは、 試料２は、本発明によるセメントを記述しており、このセメントは、 試料３は、ドイツ連邦共和国特許第４２０４２２７号明細書によるセメントに 関する。 セメントのクリンカ相の割合、クリンカ中のＳＯ３含有量、選ばれた燃焼温度 及び総合ＳＯ３含有量は、１、３、７、２８及び３６５日後の耐圧値と同様に次 の表に示されている。 それにより本発明による試料は、はっきりと改善された初期硬度を有し、かつ その後の強度の発展も、一部比較試料１のものを徹底的に越えている。 本発明によるポートランドセメントにより達成可能な利点をはっきりさせるた めに、さらに試料４として、摂氏１４８０°で焼成した従来のポートランドセメ ントが示されている。 一層良好な強度の発展は、周知のポートランドセメントに対して次の 利点に通じる： −同じ石灰基準及び粉砕細度の際の一層高級なセメントの製造。 −同じ強度発展の際の一層小さな比表面積への粉砕。 −望ましい強度発展又はさらに多くの粉砕物質含有量を有する混合セメントの 製造。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で次のクリンカ相成分を有し： −Ｃ３Ｓ： ４０ないし８０ −Ｃ４ＡＦ：＜２０ −Ｃ２Ｓ： ＜３０ −Ｃ３Ａ： ＜２０ かつクリンカに関して１．０と３．０重量％の間のＳＯ３含有量を有し、摂氏 １２００と１３５０°の温度においてＳＯ３を含む添加剤を添加しながらＣａＯ ，ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３を含む原料混合物の燃焼によって得られる 、ポートランドセメントクリンカ。 ２、クリンカに関して１．５と２．５重量％の間のＳＯ３含有量を有する、請 求項１記載のポートランドセメントクリンカ。 ３、ＳＯ３含有添加物が、硫酸カルシウム担体の形で持込まれている、請求項 １又は２記載のポートランドセメントクリンカ。 ４、ＳＯ３含有添加物が、石膏、無水石膏、及び／又は流動層燃焼の灰及び／ 又は煙道ガス脱硫の安定化剤のような産業残留物の形で持込まれている、請求項 ３記載のポートランドセメントクリンカ。 ５、Ｃ４Ａ３Ｓを含まない、請求項１ないし４の１つに記載のポートランドセ メントクリンカ。 ６、Ｃ２ＳとＣ３Ａのクリンカ相成分の合計が、５重量％より少ない、請求項 １ないし５の１つに記載のポートランドセメントクリンカ。 ７、０．５と５．０重量％の間の遊離ＣａＯの含有量を含む、請求項１ないし ６の１つに記載のポートランドセメントクリンカ。 ８、＞８体積％の開いた総合多孔率を有する、請求項１ないし７の１つに記載 のポートランドセメントクリンカ。 ９、ポートランドセメントとしての請求項１ないし８の１つに記載のポートラ ンドセメントクリンカの利用。 １０、個別的又は混合して冶金用の砂、シリカ、又は流動層燃焼の灰 及び／又は煙道ガス脱硫の安定化剤のようなその他の潜在的水圧物質を添加した 後に、混合セメントを製造する、請求項１ないし８の１つに記載のポートランド セメントクリンカの利用。 １１、請求項１ないし８の１つに記載のポートランドセメントクリンカ、及び 一緒に粉砕した後に、２，５００と４，０００ｃｍ＊２／ｇのブラインによる比 表面積を有する石膏及び／又は無水石膏の形の２重量％までのＳＯ３からなるポ ートランドセメント。