JPS61270241A - セメントクリンカの流動焼成法 - 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〕 本発明はセメントクリンカの流動焼成法に関し、詳しく
は、産業廃棄物を造粒核としてセメント原料粉に添加す
るようにしたタリン力の流動焼成方法に関する。これは
、造粒核を用いてセメントクリンカを生成する技術の分
野で利用されるものである。

〔従来技術〕

セメント原料粉を流動層炉を用いて造粒しながら焼成し
てセメントクリンカを生成することは、例えば米国特許
第２．８７４，９５０号に提案されているように、かな
り古くから知られている。これは、流動層炉に常温の核
タリン力とセメント原料粉が投入され、流動層内で核ク
リンカが半溶融状態になると、それが流動層内で滞留す
る間に原料粉が付着して造粒され、それと同時に造粒物
を焼成することができるようになっている。

しかし、その流動焼成法では、生成されたクリンカの一
部を再循環させて核タリン力として使用するため、常温
に戻されたクリンカは粉砕された後スクリーンなどで粒
度調整され、粉砕エネルギが消費されると共にクリンカ
生成に必要な加熱エネルギが浪費されることになるので
、流動層炉の熱効率を低下させる問題がある。また、製
品であるセメントクリンカが循環再使用されるため、歩
留りが悪くなり生産性が低下する問題がある。

それを解決しようとしたものに、特公昭４７−４７９７
７号公報に記載された造粒焼成用の流動層炉がある。こ
の炉を用いたクリンカの流動焼成法では、造粒用の核と
してクリンカが使用されず、別途セメント原料粉の一部
に水が添加され、それが流動層造粒機で小粒のベレット
に造粒されたものが使用されている。その核用のベレッ
トは、常温のま−でセメント原料粉と共に流動層内に供
給されるので、ベレットの水分の乾燥や昇温に要する余
分な熱エネルギが消費され、流動層炉の熱効率を低下さ
せる問題がある。

また、特公昭４０−１５１０９号公報に記載された造粒
焼成用の流動層炉がある。これは、全ての原料粉を小粒
のベレットに造粒し、それを投入している点が上述の特
公昭４７−４７９７７号公報のものと異なる。

この場合においても、ベレットの水分の乾燥や昇温に要
する余分な熱エネルギが消費され、流動層炉の熱効率を
低下させる問題が残る。加えて、特公昭４７−４７９７
７号公報の場合と同様に原料粉に水を添加してベレット
を製造する装置が必要とされ、工程が複雑となる欠点が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的
は、産業廃棄物の有効利用を図ると共に、流動層炉にお
ける造粒・焼成効率の向上を図ることができるセメント
クリンカの流動焼成法を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明のセメントクリンカの流動焼成法の特徴は、セメ
ントクリンカの流動焼成において、粒度調整または造粒
された産業廃棄物を、セメント原料粉に添加し、その産
業廃棄物を造粒核としてセメント原料粉を造粒させ、そ
の造粒物を流動焼成するようにしたことである。

また、第２の発明にあっては、セメントクリンカの流動
焼成において、粒度調整または造粒された低融点物質を
含む産業廃棄物を、セメント原料粉に添加し、その産業
廃棄物を造粒核としてセメント原料粉を造粒させ、その
造粒物を流動焼成するようにしたことである。

〔実　施　例〕

以下に、本発明のセメントクリンカの流動焼成法を、そ
れを実現できる焼成装置の実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は予熱部１、造粒炉２、焼成炉３およびクーラ４
を主たる構成とするセメントクリンカの焼成装置５の１
実施例を示す全体図で、予熱されたセメント原料粉を造
粒・焼成してクリンカを生成するものである。予熱部１
は例えば複数個のサイクロンからなる浮遊式熱交換器で
あり、原料投入口６から投入されたセメント原料粉が、
それぞれのダクト内を上昇する排ガスと熱交換しながら
順次サイクロンＣ４，Ｃ３，Ｃ２，ＣＩで捕集されて降
下し、所定の温度に予熱されるようになっている。

造粒炉２は予熱部】で昇温されたセメント原料粉を造粒
する炉であって、炉内での造粒効果を高めるための操作
を容易にするために、造粒物を焼成する焼成炉３とは独
立して設けられている。この造粒炉２は後述する焼成炉
排ガス１１を導入して噴流層７を形成する噴流層炉であ
り、胴部２Ａとその下に形成された逆円錐形部２Ｂから
なっている。

その逆円錐形部２Ｂの下部には、ホットスポット８を形
成するように、予熱された例えば製鉄スラグおよび必要
に応じてフライアッシュと、予熱されたセメント原料粉
が投入される被造粒物投入口９が開口され、その投入口
９の近傍に被造粒物を加熱する適数個のバーナ１０が設
置されている。

逆円錐形部２Ｂの下端には、バーナ１０のための燃焼用
空気とすると共に上述の噴流層７を形成させる焼成炉排
ガス１１を導入する排ガス導入口１２が開口されている
。なお、被造粒物投入口９より上方の逆円錐形部２Ｂま
たは胴部２Ａの側部には、噴流層７中を循環することに
より粒子が成長した造粒物を、焼成炉３に排出するため
の造粒物排出口１３が開口されている。

このような造粒炉２の上部には造粒炉排ガス１４を予熱
部ｌに導出する造粒炉排ガスダクト１５が接続され、こ
れに、例えば粒径がｌｌｌ１１未満の造粒核を予熱する
ために投入する核投入口１６が設、　けられている。ま
た、造粒核は原料粉と共に原料投入口６から予熱部１へ
投入されることも可能である。したがって、上述した製
鉄スラグなどの産業廃棄物である造粒核は、造粒炉排ガ
スの保有する熱エネルギで予熱され、造粒効率が向上さ
れる。

焼成炉３は造粒物を流動ｊｉｔｌＴ内で焼成する流動層
炉であり、４クーラ４を流過した空気が流動化用ガスと
して導入されるようになっている。この焼成炉３には、
造粒炉２の造粒物排出口１３から排出された造粒物を流
動層１７に供給する造粒物シュート１８が設けられ、炉
上には焼成炉排ガス１１を造粒炉２の排ガス導入口１２
に送出する焼成炉排ガスダクト１９が接続されている。

なお、焼成されたクリンカの粒径は１〜２ｍｍ程度であ
り、それを冷却するためのクーラ４も、焼成炉３と同様
な流動層が採用されている。

ところで、造粒核として使用される製鉄スラグは、６高
炉スラグや転炉スラグなどであり、塊状のものが粉砕さ
れるなどして粒状にして投入される。

フライアッシュはそれ自体は細かい粉体であり、粉の状
態でまたは別途造粒した後核などとして使用される。ち
なみに、製鉄所から出るスラグ量は、生産されるｍｌ）
ンに対して３００〜４００ｋｇにも達する。また、フラ
イアッシュは火力発電所などにおいて、ボイラ用微粉炭
バーナなどから発生する灰で、いずれの産業廃棄物にし
ても多量のものを安価かつ簡単に入手できるものである
。フライアッシュは、その融点が１２００℃〜１０５０
℃の低融点物質であり、製鉄スラグ以上に造粒温度の降
下を助長させる性質を有している。

製鉄スラグの一例である高炉スラグＡ種とセメントクリ
ンカの主成分の組成を比較すると、以下の通りである。

すなわち、高炉スラグＡ種はセメントクリンカに近い組
成であり、セメント原料粉に核として添加させても何ら
差し支えない。また、それらの添加によりセメント原料
粉の使用量を低減させることができる。しかも、スラグ
中のＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３は精錬の際に説炭酸されている
ので、１３ｏｏ′ｃ程度に加熱され半溶融状態となる際
に分解熱を吸収することもない。また、水砕スラグなど
は９００℃以上で発熱反応を起こすため、セメントクリ
ンカ生成に必要な加熱エネルギの消費を低減させること
ができる。高炉スラグ８種、転炉スラグやフライアッシ
ュも、上述の主成分の組成と余り異ならなず、その含有
比率が相違する程度であるので、Ａ種と同様に造粒核な
どとして使用することができるのである。

さらに、製鉄スラグには、上述の成分以外に微量成分の
ＭｇＯ、Ｔｉなどが含まれていて、セメント原料粉の熔
融開始温度が約１４００℃であったものが、ＭｇＯ、Ｔ
ｉなどの作用により約１２５０℃以下に低下させる効果
がある。しかも、セメントとしての製品中にＭｇＯ、Ｔ
ｉなどが含まれることにより、アルカリ骨材反応が抑制
される利点もある。

このような実施例によれば、以下に説明するようにして
、省エネルギを図りながら原料粉を急速に一定粒度に造
粒できると共に所望の焼成が行なわれ、品質の高いクリ
ンカを生成することができる。

原料投入口６から投入されたセメント原料粉は、予熱炉
１のダク）ｌａを上昇する排ガスと熱交換した後サイク
ロンＣ４で捕集され、ダクト１ｂに投入されると再度上
昇する排ガスに浮遊しながら熱交換される。このような
動作が繰り返されて、原料粉が順次サイクロンＣ３，Ｃ
２からＣＬに至る間に、所定の温度に予熱される。なお
、排ガスは造粒炉２から排出されたものであるが、それ
は原料粉とは逆の経路を辿ってサイクロンＣ４から排出
される。

一方、製鉄スラグはクラッシャ２０で砕かれ、スクリー
ン２１で粒度が１ｍ１−未満の造粒核に整えられたり、
あるいは、粉状または造粒されたフライアッシュが、ホ
ッパ２３から造粒炉排ガスダクト１５を介して核投入口
１６から投入される。その投入量はセメント原料粉の５
〜３５％の範囲であって、組成が僅か異なる各種の製鉄
スラグやフライアッシュ、さらには、両者の混合物であ
って、それぞれが有する組成やセメント原料粉の組成に
応じて決められる。

この造粒核はダクト１５内を上昇する排ガスに浮遊しな
から熱交換し、サイクロンＣ１で捕集される。このよう
にして予熱された造粒核と予熱部１を流過した原料粉と
が、造粒炉２の下部に開口された被造粒物投入口９から
、１２５０〜１３５０℃のホットスポット８に投入され
る。この部分には焼成炉３からの焼成炉排ガス１１が供
給されると共に、バーナ１０から噴出される燃料が燃焼
される。その結果、被造粒物が急激に加熱されて半溶融
状態となり、燃焼ガスや焼成炉排ガスのエネルギで噴流
層７が形成されて造粒核が循環運動する。その間に原料
粉が付着して１　ｍ＋ｓ未満であった造粒核が１〜２ａ
＋ａ＋程度の造粒物に成長する。この際、造粒核の微量
成分であるＭｇＯ、Ｔｉなどにより、セメント原料粉の
溶融開始温度が約１４００℃から約１２５０℃以下に低
下し、低い温度でも半溶融状態となり、原料粉はより一
層急速に造粒核に付着し造粒効率が向上する。低融点物
質であるフライアッシュが用いられると、原料粉の粘性
が増加してより一層造粒効率が向上され、熱消費の低減
が可能となる。

所定の大きさに成長したセメント原料は、造粒物排出口
１３から造粒物シュート１８を通って焼成炉３に供給さ
れる。燃料供給器２２から例えば石炭などが供給され、
それに造粒物が混合されて焼成炉３内の温度は１３５０
〜１４５０℃に維持され、クリンカが生成される。

焼成炉３の流動層１７より溢れるようにして排出された
クリンカは、クーラ４で流動層冷却されて所定温度に降
温され、クリンカは次の仕上げ粉砕工程などに搬送され
る。なお、クリンカ焼成装置は上述のものに限らず、造
粒と焼成が独立に設けているものであれば、種々の組合
せからなる装置においても、本発明を通用することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は以上の実施例の詳細な説明から判るように、産
業廃棄物を粒度調整または造粒し、それをセメント原料
粉に添加してセメント原料粉を造粒させ、その造粒物を
流動焼成するようにしたので、それら廃棄物の有する造
粒促進機能が発揮され、迅速な造粒と効率的な焼成が行
なわれる。加えて、使用された産業廃棄物は、セメント
原料粉の主成分とほとんど異ならないので、生成される
セメントクリンカの品質が低下するといったことはない
。もちろん、公害の元になる製鉄スラグやフライアッシ
ュをセメントクリンカの生成に使用することにより、公
害の発生が抑制される一方、造粒核のために消費される
造粒・焼成における熱エネルギの損失を少なくすること
ができる。

第２の発明にあっては、低融点物質を含む産業廃棄物を
も使用するようにしたので、セメント原料粉の溶融開始
温度を低下させることができ、造粒効率の向上と、焼成
に必要な熱エネルギ消費を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセメントクリンカの流動焼成法が適用
される流動焼成装置の全体図である。 ２−造粒炉、３−焼成炉、１６−核投入口。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメントクリンカの流動焼成において、粒度調整
   または造粒された産業廃棄物を、セメント原料粉に添加
   し、 その産業廃棄物を造粒核としてセメント原料粉を造粒さ
   せ、その造粒物を流動焼成するようにしたことを特徴と
   するセメントクリンカの流動焼成法。
2. （２）前記産業廃棄物は、製鉄スラグであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のセメントクリンカの
   流動焼成法。
3. （３）前記産業廃棄物は、フライアッシュであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセメントクリン
   カの流動焼成法。
4. （４）セメントクリンカの流動焼成において、粒度調整
   または造粒された低融点物質を含む産業廃棄物を、セメ
   ント原料粉に添加し、 その産業廃棄物を造粒核としてセメント原料粉を造粒さ
   せ、その造粒物を流動焼成するようにしたことを特徴と
   するセメントクリンカの流動焼成法。
5. （５）前記産業廃棄物のうち低融点物質は、フライアッ
   シュであり、他の産業廃棄物は製鉄スラグであることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載のセメントクリン
   カの流動焼成法。