JPS59128239A - 石炭灰を利用した特殊セメントの製造法 - Google Patents

石炭灰を利用した特殊セメントの製造法

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JPS59128239A
JPS59128239A JP57228286A JP22828682A JPS59128239A JP S59128239 A JPS59128239 A JP S59128239A JP 57228286 A JP57228286 A JP 57228286A JP 22828682 A JP22828682 A JP 22828682A JP S59128239 A JPS59128239 A JP S59128239A
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Japan
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cement
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blast furnace
strength
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JP57228286A
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内田 清彦
福林 幸雄
純成 山下
弘文 田中
徹 奥田
石原 義已
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Sumitomo Cement Co Ltd
Central Research Institute of Electric Power Industry
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Sumitomo Cement Co Ltd
Central Research Institute of Electric Power Industry
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、産業廃棄物である石炭灰の持、つ高アルミナ
含有量を利用して、石炭灰と石灰石とて製造したクリン
カーに石こうを加えたセメント(以下「高C3Aセメン
ト」と記す)VC高炉水砕スラグまたはこれと普通ポル
トランドセメント(以下rOPc Jと記す)を混合す
るか、もしくは高炉セメント(以下rKcJと記す)を
混合する特殊−セメントの製造法に関する。さらに述べ
れば、優れた凝結性や硬化速度を有すると共に水利初期
に高い強度等の特性を持つ高03Aセメントを有効に利
用した特殊セメントの製造方法に関するものである。
現在石炭は石油燃料の代替エネルギー源として、その利
用拡大は国際的な課題とされている。近年、石炭火力発
電への転進が計られ、石炭消費量は大巾に増加しつつち
り、その石炭消費量の約15〜20%を占める多量の石
炭灰が生成してお9、膨大な石炭灰の処理、処分は環境
保全対策上重要な課題とされている。
周知のとおシ、石炭灰はフライアッシュと呼ばれ、昭和
20年後半よりコンクリート混和材料どして利用開発研
究が進められた。これは、フライアッシュが球状粒子で
あることを利用して、そのitQ形でOPCなどと混合
して利用するもので、主としてマスコンクリートに適す
る物理性状を有することから、昭和30〜40年絣のダ
ム工事に多量に用いられた。その後フライアッシュの利
用が一般化すると同時に、セメントとフライアッシュを
十分に混合したフライアッシュセメントが製品化され、
昭和3′5年には訂Sが制定されている。
しかし、この方法の場合では、大気汚染防止法に基づ<
 NOxの規制により低温燃焼法が採用され、石炭灰中
に多量の未燃カーボンが存在するようになった。そのた
め減水剤、AE剤、遅延剤、促進剤、流動化剤などのコ
ンクIJ  )混和剤を未燃カーボンが吸着するため混
和剤の効果が発揮されず、コンクリートに悪影響を及ぼ
すなどの問題が生じ改善の余地が残っている。
一方、セメント原料の粘土代替材料として利用すること
が検討されているが、この方法では、多量の石炭灰をク
リンカー原料こして使用するとAt203量が増加しす
ぎてしまい、3CaO−At203(以下「C3A」と
記す)があまりに多量になり、その使用にあたってはシ
リカ源を別途補給しなければ、従来の化学組成を有する
セメントを形成できない。
そのため少量の石炭灰しか使用できず、余り有効な利用
法ではない。
他方、省エネルギーの観点から、高炉水砕スラグを用い
た高炉セメントの需要拡大が要求されているが、早期強
度が低いこと、乾燥収縮が大きいこと、また低温での強
度発現が低いことなどにより、ヨーロッパはど需要が伸
びていない。今後高炉セメントは大巾に増加し、主セメ
ントとなるであろうと考えられるが、これらを改善する
ためには、高炉セメントに適したクリンカーを製造する
ことが重要である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、産業廃棄物である石炭灰と石灰石を原
料として製造したセメントに高炉水砕スラグを混合物と
して加え、石炭灰及び高炉水砕スラグを有効利用するこ
とにある。
本発明者らは、石炭灰と石灰石を原料として焼成したク
リンカーに適量の石こうを加えた高C3Aセメントに、
高炉水砕スラグまたはさらにoPcを、もしくはKCを
混合することによって、C3Aの持つ特徴を失わせない
で、省エネルギー型の早強性を有する特殊セメントが得
られることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を達
成した。
即ち本発明は、石炭燃焼時に生成した石炭灰100重量
部と石灰石200〜500重量部との粉砕混合物を焼成
して多量のC3Aを含有するクリンカーを形成し、次い
でこのクリンカーと石こう(好ましくは無水石こう)と
を混合粉砕するが、分離粉砕した後混合して、高C3A
セメントを形成し、この高C3Aセメン) 100重量
部に対して、高炉水砕スラグ1〜900重量部、好まし
くは10〜300重量部、またはさらに0PC1〜90
0重量部、好ましくは10〜300重量部を混合するが
、もしくはKCI〜900重量部、好ましくは10〜3
00重量部を混合することによる特殊セメントの製造法
を提供するものである。
なお、石炭灰は微粉炭燃焼法によって生成するフライア
ッシュ、グリーンアッシュ、ボトムアッシュ及び流動層
燃焼法によシ生成する流動屑入などでもよい。また場合
によっては、スラグ(徐冷スラグ、高炉水砕スラグ〕な
どを使用することができる。
以下本発明の詳細な説明する。
1ず、石炭燃焼時に生成した石炭灰100重量部と石灰
石200〜500重量部との粉砕混合物を形成する。次
いで、この粉砕混合物を、ロータリーキルンなどの通常
のセメント焼成炉で1350〜1450℃程度の温度に
おいて焼成して、多量のC3Aを含有するクリンカーを
形成する。高い強度のセメントを得るには、3 CaO
−8i02 (以下「C3S」  と記す)を50〜6
0%になるように原料を配合するのがよく、石炭灰の化
学組成から考えて、、C3850〜60%、C3A 1
5−2596.2cao−8lo2(以下「C2S」ト
記す) 10%前後、4 CaO−At203 ’Fe
203(以下r C4AF J  と記す)3〜7%と
いう鉱物組成のものが焼成し易すい。この配合は、クリ
ンカーIt生産当り、原単位蛍石灰石1100−120
0 ky、石炭灰320〜390に7テ、1350−1
450 ”Cの範囲で焼成可能である。そして、このク
リンカ〜に石こうを添カロして高C3Aセメントとする
添加される石こうとしては、無水石こう、半水こう、二
水石こうの3種類の石こうを使用目的に応じて使い分け
ることにより、多目的用の各種セメントを形成できる。
もっとも初期強度の高いセメントを得たい時には、無水
石こうを用いた方がよい。石こうの量tri、 SOa
/At20s 比t: 0.5〜1.5 Kなるように
添加した方がよい。
ところでこの高C3Aセメント中には、他のカルシウム
アルミネート鉱物に比べて水利速度の速いC3Aが多量
に含有されていると共に凝結速度を遅延する石こうが混
合されているため、セメント使用時に適度の水利速度で
水和でき、急結現象を呈さすに適度に凝結硬化させるこ
とができる。またカルシウムサルホアルミネート水和物
である針状結晶のエトリンジヤイト(C3A ’ 3 
Ca 5O4−32H20)が多量に形成されるため絡
み合い現象などが生じると共に、多量の自由水を結晶水
として取シ込むために、セメント中の自由水が少なくな
り、セメントを減水して混練したのと同じ効果があり、
カルシウムシリケートの水利が起きると、短時間のうち
に強度が発現される。
以上のような高C3Aセメントの持つ優れた性質を利用
して、高炉水砕スラグとOPCが主混合物であるKCに
高C3Aセメントを混合すると初期強度を大巾に改善で
きる。また、高炉水冷スラグに高C3Aセメントを添加
した場合、同高炉水砕スラグ含有のK Cよ夕も初期強
度が非常に高くなる。
高03Aセメント単味に比べて、高炉水砕スラグやKC
との組合せにより短期、長期の強度が大巾に改善される
。高炉水砕スラグやKCと高C3Aセメントとを混合す
ると、高水炉水砕スラグが高C3Aセメントの急硬性に
対しマイルドな働きをし、より適度な水和か起こり高い
強度のでる水利反応とな多、捷た高C3Aセメントの水
利にょ9遊離するC a (OH)2による高炉水砕ス
ラグの組成鉱物への早いうちからの刺激により、高炉水
砕スラグの水和が起こると共に、着実な水和か起こり長
期における安定した強度を示す。これらの相乗効果にょ
シ早強性があり、長期強度の高い高炉セメントが得られ
る。
高C3Aセメントのブレーン法による粉末度は、400
0〜7000 crrp今であることが望ましく、40
00tytFf未満では強度が大きく低下することがあ
シ、一方7000crn/2を超過すると急結現象など
の異常凝結を生ずることがある。また・:高炉水砕スラ
グのブレーン法による粉末度は、4ooo〜6000 
crrp今の間では粉末度による強度差はあま少なく、
粉砕にかかるコストなどを考えると4000 J/?前
後でよい。
高C3Aセメントと高炉水砕スラグとがら彦るセメント
の場合、従来の同スラグ含有量のKCと比較すると、長
期においては同程度の強度であるが、初期強度では高C
3Aセメント配合量が多い時、2倍もしくはそれ以上の
強度発現が見られる。高C3Aセメントの配合が少ない
時でも大巾な改善がなされる。しかし、高炉水砕スラグ
の添加量が、高03Aセメントioo重量部に対して、
1〜900重量部の範囲外ではそれらの相乗効果が小さ
く、大きな改善には至らない。
KCと高03Aセメントを混合して使用した場合でも、
従来のKCよりも2倍以上か、2倍近い初期強度の増進
がある。KCを用いた場合も、高炉水砕スラグを用いた
時と同じく、高C3Aセメント100重量部に対してK
Cが1〜900重量部の範囲をはずれると、その効果は
小さくなる。
また、従来のKCは膨張性が小さいが、高C3Aセメン
トを添加した場合、多くのC3Aがあり、このC3Aは
石こうと共に水和してエトリンジヤイトを生成するが、
この時セメントに膨張性を与え、従来の高炉セメントと
較べて乾燥収縮の少ない高炉セメントになる。
次に実施例によって本発明を更に具体的に説明する。
実施例1 石炭燃焼時に生成した石炭灰100重量部と石灰石30
6重量部の粉砕混合物を、ロータリーキルンにおいて1
350〜1400℃で焼成してクリンカーを形成した。
このクリンカーをプレーン測定法による粉末度4500
 cm”/f/に粉砕した後、外側シで15係(SO3
/At203モル比で1.21)になるように無水石こ
うを添加して高C3Aセメントとし、この高C3Aセメ
ント100重量部に対して高炉水砕スラグをそれぞれ0
 、1 、18 、43 、82 、122 、300
及び900重量部添加してセメントを形成した。得られ
たセメントの圧縮強度及び比較のために同スラグ含有の
KC(OPCとスラグの混合)の圧縮強度を第1表に示
す。
なお、混線方法としては、供試体寸法2X2X8crn
、水/セメント比=0.5、砂/セメント比=1で20
℃において行なった。
第1表から本発明の高C3Aセメントと高炉水砕スラグ
との混合の場合、高C3Aセメント100重量部に対し
て、高炉水砕スラグ量1重量部以上、82重量部までの
添加では、スラグを添加することにより、長期の強度が
上ると共に、初期における強度も太l]に高くなってい
る。スラグ添加量が増加すると、初期はだんだん低下し
てくるが、長期ではスラグの添加量300重量までは添
加量に関係なく高い値を示している。また、0PC−高
炉水砕スラグ系との比較では、いずれの材令においても
高C3Aセメント−高炉水砕スラグ系のセメントの強度
が高い値を示していて、特にスラグ配合の多い場合には
、スラグの刺激効果はOPCよりも高C3Aセメントが
優れている。
実施例2 実施例1で用いた高C3AセメントをKCに添加すると
初期において大巾な改善がなされる。その結果を第2表
に示す。表中の圧縮強度比とは、各種KCの圧縮強度を
100 として、各種KCに高03Aセメントを添加し
た時の圧縮強度の比である。
各種KCの強度は、A種、B種、0種、規格外、それぞ
れの高炉水砕スラグ含有量は、15%、 45%。
60% 、 75%のものを基準とした。なお、試験方
法は実施例1と同じである。また、表中KCの種類と記
しているのは、OPCと高炉水砕スラグの混合割合がJ
ISに規定しであるどの種のKCK対応しているかを示
している。ところでA種とは、高炉水砕スラグ含有量5
〜30%のものをいい、同じようにB種、0種、規格外
とは、それぞれ高炉水砕スラグの含有量が、30〜60
 % 、 60〜70%。
70%〜のものである。
第2表かられかるように、高炉水砕スラグとOPCの混
合物に高C3Aセメントを添加すると、初期、特に1日
強度において、KCのA種相当の配合以外、2倍以上の
強度増進が見られる。なお、A種相当のものも、かなシ
の強度増進を示している。材令が進むと、高C3Aセメ
ント添力1による優位性は少なくなってくるが、長期で
もいくらか優位性を示している。
実施例3 実施例1で用いた高C3Aセメントの粉末度を4000
 、 jooO、6000()/?)とし、それぞれC
4゜C5,C6と記し、捷た高炉スラグの粉末度を40
00 。
5000 、6000 (t7n2/グ)とし、それぞ
れ84 g S5 。
S6  と記載する。それらを等量づつ混合したものの
圧縮強度を第3表に示す。
オ    3    表 高C3Aセメントの粉末度は、高炉水砕スラグの粉末度
に比べて長期強度に与える影響はあ捷9変らないが、初
期強度に与える影響は非常に大きい。
特に5000 tyn”/グと6000α2/7の間に
は大きな差〃二ある。高炉水砕スラグの粉末度は、40
00〜60000+12/g  ではち19強度に影響
を与えない。
特許出願人 住友セメント株式会社B’i力11名代理
人 弁理士 大 野 善 夫 )

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 石炭燃焼時に生成した石炭灰100重量部と石灰石20
    0〜500重量部との粉砕混合物を焼成して得たクリン
    カーと石こう(好ましくは無水石こう)を混合粉砕する
    か、分離粉砕したものを混合したセメント100重量部
    に対して、高炉水砕スラグ1〜900重量部、好ましく
    は10〜300重量部、 またはさらに普通ポルトラン
    ドセメント1〜900重量部、好ましくは10〜300
    重量部を混合するか、もしくは高炉セメント1〜900
    重量部、好ましくは10〜300重量部を混合すること
    を特徴とする特殊セメントの製造法。
JP57228286A 1982-12-30 1982-12-30 石炭灰を利用した特殊セメントの製造法 Granted JPS59128239A (ja)

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WO2001030944A1 (fr) * 1999-10-22 2001-05-03 Chunlei Zheng Decontamination de la combustion du charbon et applications et produits connexes
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