JPS61256913A - γ型珪酸二石灰粉末の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、珪酸二石灰の１種であるγ型珪酸二石灰粉
末を主成分とする粉末の製造方法に関する。

（従来の技術） 珪酸二石灰は、２ＣａＯ＊　Ｓ　ｉ　０２　　（Ｃ２Ｓ
）の分子式で示され、ポルトランド セメントを構成する主要鉱物の一つである。

Ｃ２Ｓには４種類の変態、即ちα、α、βおよびγ型の
４種がある。このうちγ型Ｃ２Ｓ　（以下、γ−Ｃ２Ｓ
という）は、水硬性がなく、かつγ−Ｃ２Ｓの生成時、
即ち転移時にこれが粉末となる現象（以下、これをダス
チングという）を呈すため、これはセメントクリカーの
製造において非常に好ましくない鉱物とされている。こ
うしたことから、セメントクリカーの製造にあたって、
これまでγ−Ｃ２Ｓの生成防止について多くの研究が行
われて来た。

−５γ−Ｃ２Ｓ粉末それ自体は、従来から安定な珪酸力
ルシュウムの微粒子であるとこ−ろから合成樹脂その他
の充填材料として注目され、また最近ではこれを炭酸ガ
スで硬化して気硬性セメントとして利用する研究が一部
で行われるようになって来ている。しかしながら、γ−
Ｃ２Ｓは、これまでのところその大量生産技術が確立さ
れていないこともあって高価であり、また製品の品質に
ついていえば、特に一定の粒度をもったγ−Ｃ２Ｓ粉末
の製造技術がいまだ確立されていない、といった問題が
存在している。

従来、γ−Ｃ２Ｓは、不純物（例えば、Ａｊ２２０３　
、　Ｆｅ２０ｑ　、　Ｎａ２Ｏ，Ｋ２０）の少ない高純
度の石灰及び珪酸質原料のみから合成されていた。γ−
Ｃ２Ｓのダスチングは、Ｃ２Ｓがβ型からγ型への転移
時に、高比重から低比重の物質に変化するため体積が膨
張しその結果起こる現象である。ところが、使用する原
料の中に不純物が存在すると、β−Ｃ２Ｓがγ−Ｃ２Ｓ
へ転移するのが抑制され、β−Ｃ２Ｓがそのままで空温
まで冷却されて安定し、この場合はタリン力−がダスチ
ングしなかったり或は局部的にしかダスチングしないで
、良好なγ−Ｃ２Ｓを得ることは出ない。

こうしたところから現在までのところ、γ−Ｃ２Ｓを工
業的に製造してこれを工業材料として使用しているとい
う報告はない。また高品位のγ−Ｃ２Ｓを工業的に製造
する技術の研究発表も殆んどなされていないのが現状で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、γ−Ｃ２Ｓ粉末の予想外の利用価値を発見
したことにもとづき、良くダスチングしたγ−Ｃ２Ｓを
安価に、効率よく、工業生産の出来る方法を得ようとし
たものである。即ち、発明者はγ−Ｃ２Ｓ粉末は水の存
在下で炭酸ガスと容易に反応して固化し、コンクリート
を製造するときのバインダーとして有効に利用でき、し
かもγ−Ｃ２Ｓをバインダーとしてコンクリートを製造
すると、常温養生でも１時間以内という非常に短時間で
高強度を発現することを見出だしたものである。こうし
た知見にもとづいて、この発明は良くダスチングされた
良好なγ−Ｃ２Ｓを工業的に生産しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） この発明は、焼成した石灰質原料と珪酸質原料の混合物
１００重１部に対して、グラファイト扮末、無定形炭素
粉末の１種またはこれらの混合物を０．５〜５重口部添
加し、これを窯尻の酸素濃度を３％以下にしてロータリ
ーキルンで焼成することを特徴とするγ型理酸二石灰粉
末の製造方法である。以下にこの発明をさらに説明する
。

この発明で用いる主原料は石灰質原料と珪酸質原料であ
る。前者の石灰質原料としては、石灰石。

消石灰、生石灰或はこれらの混合物が使用出来る。

しかしながら、セメント製造に使用されている石灰石が
安価で経済的である。また、珪酸質原料としては、珪石
、珪砂、粘土、非晶質シリカ或はこれらの混合物が使用
出来るが、これらの中、珪石。

粘土を使用すると経済的である。石灰質原料と珪酸質原
料の配合比は、ＣａＯ／Ｓ　ｉ　０２モル比で１．９〜
２．１とするのが良い。この発明では、原料として上記
の主原料の・外に、グラファイト粉末、無定形炭素の１
種または２種を用いる。グラファイト、無定形炭素とし
ては、天然黒鉛９人造黒鉛、コークス、石炭、木炭、獣
炭、カーボンブラックのいずれも使用出来る。この配合
比は、燃焼した主原料の石灰質原料と珪酸質原料との混
合物１００重量部に対して０．５〜５．０重量部となる
ようにする。これが０．５重量部未満であると効果なく
、また５部を超えると製造原価を上げる外、炭素がγ−
Ｃ２Ｓ粉末の中に残留して好ましくない。石灰質原料、
珪酸質原料、グラフアイ１−またはく及び）無定形炭素
は、いずれも個々に或は混合して粉砕して使用されるが
、好ましくは混合して粉砕するのがよい。その粒径は８
８μふるい残分が２０％以下となるようにする。こうし
て調合された原料は、これを粉末状でキルンに送り焼成
してもよいが、これに先だってベレット状に成形した方
がよい。それは、少量添加した炭素粉末を有効に反応に
寄与させるにはベレット状にするのが有効であるからで
ある。それ故に炭素粉末を粉末のままで使用するとその
添加量を多口にしないと製品の品質が低下するおそれが
ある。

焼成設備としては、トンネルキルン、ロータリーキルン
、のいづれも使用出来るが、安価にしかも大量生産する
にはロータリーキルン、特にレボル式ロータリーキルン
キルンが好ましい。キルンで焼成するにあたっては、窯
尻の酸素濃度を３％以下にしなければならない。これが
３％を超えると、原料中の炭素が酸化され消失し、酸素
添加の効果が期待出来ないからである。焼成温度は、１
３００℃以上、１５００℃以下が好ましい。

１３００℃未満のときは、製品の品質が低■する。

また１　５００℃を超えてもそれが製品の品質に反映し
ないばかりか、キルンの焼点部でクリンカーの融着等が
生じ、これによって製品の品質を低下させ好ましくない
。以上によって、よくダスチングしたγ−Ｃ２Ｓを能率
よく製造出来るが、それはこの発明において所定量のグ
ラファイトおよび（又は）無定形炭素を主原料に添加し
たためであるが、その理由として発明者は、現在までの
ところ次のように考えている。

即ち、主原料の石灰質原料と珪酸質原料に炭素を添加し
て焼成すると、クリンカーの中で焼成時に、Ｆｅｚ　　
０３　　＋３０−＋２Ｆｅ＋３ＣＯ。

ＦｅＯ＋Ｃ−＋Ｆｅ＋ＣＯとイッた反応が起り、主原料
である石灰質原料、珪酸質原料の中にあってγ−Ｃ２Ｓ
への転移を阻害する要因となっていたＦｅ２０３　、Ｆ
ｅＱが捕捉され、その結果冷却時に容易にγ−Ｃ２Ｓに
転移するものと考えた。さらに、上記の反応で生成した
ＣＯガスがクリンカーの内部を還元雰囲気とするため、
主原料の石灰質原料、珪酸質原料の中に含まれている不
純物であるＡｎ２０３のＣ２Ｓへの固溶が阻止され、そ
の結果冷却時にこれがγ−Ｃ２Ｓに容易に転移するもの
と考えた。なお、ＡＱ２０３は、メリライト（２Ｃａ○
・ＡＪ２２０３（Ｆｅ２０３）・５ｉＯ２）として結合
される。以下に実施よび比較例をあげてさらに説明する
。

実施例及び比較例 １１０で乾燥後２ｍ＋ふるい全通に粉砕した石灰石、珪
石および粘土をボールミルで粉砕し、次の性状を有する
調合原料を調整した。この調合原料の化学成分（１００
０℃焼成後の分析値）は次の通りであった。

第１表 上記調合原料１００重量部対し、８８μふるい残分が１
５．１％となるように粉砕したオイルコークス（灰分０
．５％、硫黄２．２％）をＯ〜１５重目部の範囲で第２
表に示す如く各種添加し、その後これをナウターミキサ
−で混合し更にパン型ペレタイザーで９５〜１５．９ｍ
径のベレットに造粒した。このベレットはその後１１０
℃で乾燥してから、内径２７０ｍ、長さ４５００ｍ、ベ
レットの炉内滞留時間約６０分の小型ロータリーキルン
で、焼成温度１４２０℃とし、また窯尻酸素濃度は第２
表に示すように各種変化させて焼成した。なお、ベレッ
トのキルンへの送入量は１５Ｋｇ１時とした。

キルンから落ちたクリンカーは、鉄製容器の中でダスチ
ングさせてから放冷し、得られたγ−Ｃ２Ｓ粉末を４０
μふるい通過分として測定し、これを第２表に示した。

同表から明かなように、炭素質材料の添加が０．５〜５
重量部、ロータリーキルンの窯尻の酸素濃度３％以下と
したとき、粒径４０μ以下の良好なγ−Ｃ２Ｓが６０％
以上を含有している口とが明らかである。

第２表 （効果） この発明によると以上の如く、よくダスチングした良好
なγ−Ｃ２Ｓが容易に、しかも大量生産方式で製造する
ことが出来るようになった。しかもそのために特殊な設
備を必要としないで従来の設備がそのまま適用出来る。

こうしたことから、従来それ程注目されていなかったγ
−Ｃ２Ｓの工業材料としての価値がこの発明の完成によ
って今後−挙に見直されるものと考える。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石灰質原料と珪酸質原料の混合物１００重量部に対して
   、グラファイト粉末、無定形炭素粉末の１種またはこれ
   らの混合物を０．５〜５重量部添加し、これを窯尻の酸
   素濃度を３％以下にしてロータリーキルンで焼成するこ
   とを特徴とするγ型珪酸二石灰粉末の製造方法。