JPH1053442A - 焼成物の製造法 - Google Patents
焼成物の製造法Info
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Abstract
し、塩素分を低減せしめた有用な焼成物を製造するこ
と。 【解決手段】 無機物質を主成分とし塩素を含有する原
料に、アルカリ金属化合物を添加し、焼成する、塩素含
有量が低減した焼成物の製造法。
Description
産業廃棄物等を利用して、塩素分を低減せしめたセメン
ト等の焼成物を製造する方法に関する。
都市ゴミ焼却灰をはじめとする塩素含有一般廃棄物及び
塩素含有産業廃棄物の著しい増加により、その処理が大
きな社会問題になっている。すなわち、これら廃棄物の
有効利用、再資源化は各方面で進められているが、決定
的な方法はなく、多くは投棄されているのが現状であ
り、この投棄も投棄地の不足、投棄地で発生する二次公
害などの問題を生じている。従って、これらの廃棄物を
資源として再利用する方法を開発することが緊急課題と
なっている。
利用して塩素を含有するセメントを製造する方法が知ら
れている(特開平7−165446号公報)。しかしな
がら、このセメントは、多くの塩素を含むために鉄筋を
腐食させ易いという欠点がある。
廃棄物を原料として最大限に有効利用しつつ、塩素含有
量を低減せしめたセメント等の有用な焼成物を製造する
方法を提供することにある。
明者らは、鋭意研究を行った結果、生活・産業廃棄物等
の塩素を含有する無機物質材料にアルカリ金属化合物を
適当量添加して焼成すれば、塩素がアルカリ金属塩化物
として揮散して、塩素含有率の低下した焼成物が得られ
ることを見出し、本発明を完成した。
塩素を含有する原料に、アルカリ金属化合物を添加し、
焼成することを特徴とする塩素含有量が低減した焼成物
の製造法を提供するものである。
成の表記中、「C」はCaOを、「S」はSiO2を、「A」
はAl2O3を、「F」はFe2O3を、「S」はSO3を、「F」
はフッ素の原子記号を示す。
を含有する原料としては、生活・産業廃棄物、リサイク
ル資源等が代表例として挙げられ、より具体的には都市
ゴミ焼却灰、塩水マッド、シュレッダーダスト等が挙げ
られる。これらは、通常、塩素を5〜12重量%含有す
るが、本発明はこの濃度範囲に十分対応することがで
き、これら廃棄物等の有効利用に資することができる。
しかし、焼成物の製造という観点からは、原料中の塩素
含有量は少ないほど好ましい。本発明は、塩素を0.1
〜12重量%含有する無機物質原料(後述の成分補正用
原料により組成を調整した場合は調整後の濃度)に適用
するのが好ましい。
目的で添加される。添加するアルカリ金属化合物として
はガラスカレット、ソーダ灰、アルカリ長石、アルカリ
廃液などが挙げられる。これらの物質は、ナトリウム及
び/又はカリウムを、合計で10重量%以上含有するこ
とが好ましく、このナトリウム及び/又はカリウムにそ
の他のアルカリ金属を加えた合計で20重量%以上含有
することが特に好ましい。添加するアルカリ金属化合物
中のアルカリ金属は、焼成中に塩素と結合して、蒸気圧
の高い塩化物を作る。この塩化物は焼成中に雰囲気中へ
揮散するので、焼成物中の塩素量は、焼成前の原料中の
塩素量と比べて極めて低くなる。なお、揮散した塩化物
はダストとして回収された後、無害物として処理され
る。
金属塩化物を効率的に生成させる必要があり、このた
め、アルカリ金属化合物の添加量を原料中の塩素含有量
に応じて調整することが好ましい。すなわち、焼成前の
調合原料中のアルカリ金属のモル数Rと塩素のモル数C
との比R/Cが0.95〜2.0、特に1.0〜1.4
となるように、アルカリ金属化合物の添加量を調整すれ
ば、焼成物中の塩素含有量を0.1重量%未満とするこ
とができ、好ましい。アルカリ金属化合物の添加量が少
ないと、塩素が充分に揮散しないことがあり、アルカリ
金属化合物の添加量が多すぎると、アルカリ金属元素が
焼成物中に残留し、アルカリ骨材反応の原因となること
があり、好ましくない。
硬性材料用焼成物、具体的にはセメント、セメントクリ
ンカー、セメント用添加材、セメント・コンクリート混
和材、モルタル・コンクリート用骨材等が挙げられる。
本発明で使用する塩素を含有する原料は、これら用途に
応じて組成を調整するのが好ましい。組成の調整には、
石灰質原料、アルミノ珪酸塩質原料、鉄原料、石膏原料
等の成分補正用原料を単独で又は2種以上を組合せて用
いる。
殻、下水汚泥乾粉(下水汚泥に生石灰を添加し、搬送を
容易にしたもの)等が挙げられるが十分な量が調達でき
ない場合は石灰石を用いても一向にさしつかえない。ア
ルミノ珪酸塩質原料としては、アルミ灰、アルミドロ
ス、鉄鋼スラグ、廃鋳物砂等があるが、十分な量が調達
できない場合には、通常用いられる粘土、石灰石表土等
を用いてもよい。鉄原料としては、銅がらみ、鉄滓等が
ある。石膏原料としては、リン酸無水石膏、排煙脱硫石
膏、天然無水石膏等が挙げられる。これらの原料は、資
源の有効活用の点からはなるべく生活・産業廃棄物を利
用するのが好ましい。
は、フッ素化合物を添加するのが好ましい。Al2O3を多
く含有する調合原料にフッ素化合物を添加せずにアルカ
リ含有物質だけを添加した場合、C3Aが多量に生成す
る。多量のC3Aが生成した場合、凝結の制御が難しくな
る、耐久性が悪化するなどの問題が起こる。これを避け
るために、フッ素化合物を添加し、C3Aの生成を防ぎつ
つ、C11A7CaF 2を生成させる。なお、フッ素化合物とし
ては、蛍石、珪フッ化物等を用いることができる。フッ
素化合物は、調合原料中のAl2O3全量がC11A7CaF 2の生成
に消費されるように、調合原料中のAl2O3量に見合う量
だけ、すなわち添加後の調合原料中のフッ化カルシウム
量が0.8〜1.7重量%となるように添加することが
好ましい。
化学組成が、 CaO :64.0〜70.0重量% SiO2 :19.5〜28.5重量% Al2O3 :1.4〜8.0重量% Fe2O3 :1.5〜5.0重量% となるように、又は焼成物の鉱物組成が、 C3S :40〜70重量% C2S :5〜40重量% C4AF :5〜15重量% C3A :1〜12重量% となるように、塩素を含有する原料に必要に応じて石灰
質原料、アルミノ珪酸塩原料及び鉄原料から選ばれる1
種又は2種以上の成分補正用原料を添加し、組成を調整
する。
が、 CaO :60.0〜68.0重量% SiO2 :14.0〜24.0重量% Al2O3 :8.5〜18.5重量% Fe2O3 :1.5〜5.0重量% となるように、又は焼成物の鉱物組成が、 C3S :40〜70重量% C2S :5〜30重量% C4AF :5〜15重量% C11A7CaF 2:15〜30重量% となるように、塩素を含有する原料に必要に応じて石灰
質原料、アルミノ珪酸塩原料及び鉄原料から選ばれる1
種又は2種以上の成分補正用原料並びにフッ素化合物を
添加し、組成を調整する。
組成が、 CaO :30.0〜60.0重量% SiO2 :5.0〜20.0重量% Al2O3 :10.0〜40.0重量% Fe2O3 :2.0〜10.0重量% SO3 :2.0〜30.0重量% となるように、又は焼成物の鉱物組成が、 C4A 3S :15〜60重量% C2S :20〜50重量% C4AF :3〜30重量% C3A :10重量%以下 CS :30重量%以下 となるように、塩素を含有する原料に必要に応じて、石
灰質原料、アルミノ珪酸塩原料及び鉄原料から選ばれる
1種又は2種以上の成分補正用原料並びにSO3化合物を
添加して組成を調整する。SO3化合物は、SO3の量を制御
し適切な量のC4A 3Sを生成させるために用いる。上記組
成において、C4A 3Sは、セメントの凝結特性、強度発現
性を適切なものにするために上記の範囲に保つことが好
ましい。C2Sが50重量%を超えると強度発現性が低下
し、20重量%未満では単位セメント量の生産に有効利
用できる廃棄物の比率が低くなる。C4AFは、易焼成性及
びC2Sの粒子成長への寄与の点から上記範囲が好まし
い。C3Aが10重量%を超えると凝結速度及び硬化速度
が大きくなりすぎ、好ましくは5重量%以下である。SO
3が30重量%を超えると異常膨張の危険がある。CSが
30重量%を超えると、SO xが大量に揮散してしまい、
特に0〜10重量%の範囲がSOxの揮散抑制の点から好
ましい。
用添加剤、セメント・コンクリート混和剤、モルタル・
コンクリート用骨材:焼成物の化学組成が、 CaO :10〜40重量% SiO2 :45重量%以下 Al2O3 :40重量%以下 Fe2O3 :15重量%以下 となるように、塩素を含有する原料に必要に応じて、石
灰質原料、アルミノ珪酸塩原料及び鉄原料から選ばれる
1種又は2種以上の成分補正用原料を添加し、組成を調
整する。上記組成において、CaOが10重量%未満、SiO
2が45重量%超、Al2O3が40重量%超、又はFe2O3が
15重量%超では、系の融点が低下してアルカリ金属塩
化物が揮散する温度範囲で焼成できなくなり、キルンで
の操業が困難となる。なお、系の融点を上昇させるに
は、石灰質原料を添加すればよい。
温度は1100℃以上、特に1250℃以上とするのが
好ましい。焼成温度が1100℃に満たないと、アルカ
リ金属塩化物の揮散が不十分になる。また、焼成物の強
度、凝結特性を十分発揮させるため、焼成温度を、前記
(1)の通常のタイプのセメントでは、1400〜16
00℃、前記(2)の急硬性セメントでは、1250〜
1400℃、前記(3)のアウイン系セメント及び前記
(4)のセメント原料又は骨材では、1100〜140
0℃、特に1250〜1400℃とするのが好ましい。
焼成温度がこれらの下限より低いと、反応が進まないた
め必要な鉱物が生成されず、また結晶が十分成長しない
ため水和活性の低い鉱物が生成され、強度が低下する。
更にクリンカー塊が形成されにくくなり、粉状化し、強
度の低下、キルン操業の困難化をひき起こすという問題
が生じることがあり、好ましくない。一方、焼成温度が
上記範囲を超えると、クリンカーが融けたり、コーチン
グ(キルン内付着物)が増加してキルンの操業が困難に
なることがあり、また、アウイン系セメントではSO xの
揮散によりアウインの生成量が少なくなり、好ましくな
い。
便であるが、その他の加熱炉を用いることもできる。
料、又はセメント・モルタル・コンクリート用混和材に
することができる。
ために、焼成物を、縦型ミル、ボールミル等で粉砕し、
ブレーン比表面積が3000cm2/g以上にすることが
好ましく、特に3500〜4500cm2/gにすること
が好ましい。このとき、粉砕時又は粉砕後、凝結時間、
強度発現性、寸法安定性等の制御のために、無水石膏、
半水石膏又は二水石膏を添加することが好ましいばかり
でなく、更に、石膏のほか、クエン酸等の有機酸、硫酸
アルカリ、硝酸アルカリ、塩化アルカリ等を添加するこ
とにより、セメントペースト、モルタル、コンクリート
の流動性を高めたり硬化時間を制御することもできる。
砕することもできるばかりでなく、他のセメントクリン
カーの粉砕時に添加し、他のクリンカーと同時に粉砕す
ることもできる。
めに、粉砕又は分級を行うことができる。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
し、これをボールミルにて30分間粉砕混合し、混合後
造粒して調合原料とした。この調合原料の組成を表3に
示す。
示す温度で1時間電気炉にて焼成した。得られたクリン
カーの化学組成を表4に、鉱物組成を表5に示す。
6に示すブレーン比表面積に粉砕し、これに表6に示す
石膏を加えてセメントとした。このセメントの強度をJ
ISモルタル強度により測定した。結果を表7に示す。
ル数Cとの比を変えた調合原料を用い実施例1と同様に
してクリンカーを調製した。このクリンカー中の塩素と
アルカリ金属の残留量を表9に示す。
取し、これをボールミルにて30分間粉砕混合した後、
造粒して調合原料とした。この調合原料の組成を表12
に示す。
ータリーキルンを用いて1350℃にて焼成した。得ら
れたクリンカーの化学組成を表13に、鉱物組成を表1
4に示す。
型ミルで粉砕して、ブレーン比表面積薬3500cm2/
gに調整したセメントを用いて、JIS法に準拠してモ
ルタル試験(〜28日)を行ったところ、いずれも同等
の強度を有していた。
す割合で秤取し、これをボールミルにて粉砕混合した
後、造粒して調合原料とした。この調合原料の組成を表
17に示す。
ータリーキルンを用いて表18に示す温度で焼成した。
得られた焼成物の化学組成を表18に示す。実施例5で
得られた焼成物は、塊状であるが、適当な粉砕を行うこ
とにより、セメント・モルタル・コンクリート用混和材
として利用することができる。実施例6で得られた焼成
物は、粒状であり、そのまま骨材として利用するのに適
している。
素含有廃棄物を原料として有効利用して、塩素含有量を
低減せしめた、鉄筋等の腐食を引き起こさないセメン
ト、セメント原料等の有用な焼成物を製造することがで
きる。
Claims (10)
- 【請求項1】 無機物質を主成分とし塩素を含有する原
料に、アルカリ金属化合物を添加し、焼成することを特
徴とする塩素含有量が低減した焼成物の製造法。 - 【請求項2】 原料が、塩素を含有する生活・産業廃棄
物である請求項1記載の製造法。 - 【請求項3】 原料が、塩素を含有する生活・産業廃棄
物に石灰質原料、アルミノ珪酸塩原料、鉄原料及び石膏
原料から選ばれる1種又は2種以上を配合してなる組成
物である請求項1又は2記載の製造法。 - 【請求項4】 焼成物が、水硬性材料用焼成物である請
求項1〜3のいずれか1項記載の製造法。 - 【請求項5】 焼成物が、セメント、モルタル又はコン
クリート用材料である請求項1〜4のいずれか1項記載
の製造法。 - 【請求項6】 原料中の塩素含有量が0.1〜12重量
%であり、焼成物中の塩素含有量が0.1重量%未満で
ある請求項1〜5のいずれか1項記載の製造法。 - 【請求項7】 アルカリ金属化合物に加えて、フッ素化
合物を添加して焼成する請求項1〜6のいずれか1項記
載の製造法。 - 【請求項8】 アルカリ金属化合物に加えて、SO3化合
物を添加して焼成する請求項1〜6のいずれか1項記載
の製造法。 - 【請求項9】 アルカリ金属化合物の添加量が、アルカ
リ金属化合物添加後の原料中のアルカリ金属のモル数R
と塩素のモル数Cとの比R/Cが0.95〜2.0とな
る量である請求項1〜8のいずれか1項記載の製造法。 - 【請求項10】 焼成温度が1100℃以上である請求
項1〜9のいずれか1項記載の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9145094A JPH1053442A (ja) | 1996-06-07 | 1997-06-03 | 焼成物の製造法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-145530 | 1996-06-07 | ||
JP14553096 | 1996-06-07 | ||
JP9145094A JPH1053442A (ja) | 1996-06-07 | 1997-06-03 | 焼成物の製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1053442A true JPH1053442A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=26476329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9145094A Pending JPH1053442A (ja) | 1996-06-07 | 1997-06-03 | 焼成物の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1053442A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11157890A (ja) * | 1997-12-03 | 1999-06-15 | Taiheiyo Cement Corp | 焼成物の製造法 |
JP2001342045A (ja) * | 2000-05-29 | 2001-12-11 | Taiheiyo Cement Corp | セメントクリンカの製造方法 |
JP2006282455A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | セメント及びその製造方法 |
JP2006314987A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-11-24 | Taiheiyo Cement Corp | 塩素含有ダストの処理方法 |
CN110465538A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-19 | 中南大学 | 一种高氯冶金废料和焚烧飞灰的预脱氯-烧结处理工艺 |
-
1997
- 1997-06-03 JP JP9145094A patent/JPH1053442A/ja active Pending
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JP4566134B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2010-10-20 | 太平洋セメント株式会社 | 塩素含有ダストの処理方法 |
CN110465538A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-19 | 中南大学 | 一种高氯冶金废料和焚烧飞灰的预脱氯-烧结处理工艺 |
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