JPH03503629A - ポルトランドクリンカーの製造方法 - 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】 ボルトランドタリン力−の製造方法 本発明は、結合剤の製造、特にボルトランドタリン力−の製造に関する。

発明の背景 現在、ポルトランドクリンカーは、石灰石（５５〜６０質量％）及び燐酸スラグ （４０〜４５質量％）の微粉砕した及び均質混合物より製造されている。原料の 前記混合物中の成分の比はタリン力−の飽和係数（ＳＣ）： により、すなわち３Ｃａ口・Ｓ＋Ｏ，に対するＳ＋Ｏｚの飽和度により求められ る。

原料の製造された混合物は、酸化されたカルシウムがボルトランドタリン力−の ミネラル内に完全に固定されるまで１３５０〜１４５０℃において焼成される。

次いで、製造されたポルトランドクリンカーは強性空冷又は水冷される（ＳＩＪ 、　Ａ、　５０７５３７゜２９９４７５）。

しかし、製造されたタリンカーはタリンカー内に固体溶液の形状で酸化燐（五酸 化燐Ｐ２Ｏ５）を含み、これはセメントの硬化時間を遅らせ、最初の硬化の間に おいて圧縮強さを１５〜２０ＭＰａに低下させる。これはその蒸煮において新た に成形した製品の暴露表面の膨潤及び剥離となる。

石灰石、燐酸スラグ及び珪酸アルミニウム成分を含む粗原料の粉砕及び均質混合 物からの焼成によるボルトランドタリン力−の他の公知の製造方法がある（Ｓｌ ｌ、　Ａ、　８７６５８０）。この方法は蒸煮における新たに成形した製品の膨 潤及び剥離を一部減少させ、最初の３日間のその強度を２３ＭＰａに上げる。

従来公知のボルトランドタリン力−の製造方法は、１４５０℃の低酸化媒体中、 石灰石、燐酸スラグ及びパイライトの焼成により形成したシンダーを以下の成分 の比で焼成することである。

石灰石　　　　　　５３〜５８．７ｗｔ％燐酸スラグ　　　　３６〜４４ シンダー　　　　　２．１〜６．６ （Ｓ、Ａ、５ｌｏｂｏｄｃｈｉｋｏｖａ　　ｒｌｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ　ａ 　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｈｉｇｈ−ｇｒａｄｅ　 ｃｌｉｎｋｅｒ　ｆｒｏｍ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　−ｃｏｎｔａｉｎ−ｉｎｇ 　　ｓｌａｇ」　、　　ａ　　ｔｈｅｓｉｓ、　　Ｃｅｍｅｎｔ　　Ｒｅ５ｅａ ｒｃｈ　　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ、　　１９６４）この方法の欠点は蒸煮（１０〜 ２０１Ｐａ）後のセメントの低強度及び新たに成形した製品の蒸煮後の暴露面の 膨潤及び剥離により示される破壊にある。

発明の概要 本発明の主要な目的は、クリンカーミネラルを含む固溶体を形成しない燐化鉄の 形成用の適切な条件を与え、従って高強度のセメントを有するボルトランドタリ ン力−の製造方法を開発し、湿熱処理の間断たに成形したセメント製品の暴露表 面の膨潤を排除することにある。

この目的は石灰石及び燐酸スラブをベースとする粗原料の混合物を製造し、これ を１３５０〜１４５０℃で焼成し酸化カルシウムをポルトランドクリンカーミネ ラル中に固定させ、次いで形成したタリン力−を強制冷却することを含むボルト ランドタリン力−の製造方法において実現され、ここで石灰石５９．７〜６５． ０５質量％、燐酸スラグ３２．８３〜３９．０７質量％及び添加物（酸化鉄を４ ０質量％以上含む）１．０７〜６．２１質量％含む粗原料の混合物が酸化炭素を ８０質量％以上含む還元気体媒体中で焼成される。

本発明により、ここに開示されたタリン力−をベースとして製造された燐含有セ メントの強度は蒸煮後１０．０〜２０．０から２８〜３８ＭＰａに増す。その上 、そのようなセメントより製造された製品の新たに成形された表面は膨潤も剥離 もおこさない。

最良の態様 本発明の他の目的及び利点は、以下のポルトランドクリンカーの製造方法の詳細 な説明及びその実施例より明らかとなるであろう。

ポルトランドクリンカーは、本発明に従い、石灰含有化合物（石灰石）、燐酸ス ラブ及び添加物（酸化鉄を４０質量％以上含む）より製造される。

石灰石は方解石並びに珪素、マグネシウム、アルミニウム及び鉄の酸化物の混合 物からなる稠密前である。使用に好適な石灰石の化学組成は以下のとおりである 。酸化珪素０．５重量部、酸化アルミニウム０〜２重量部、酸化鉄０〜２重量部 、酸化カルシウム５０〜５５重量部。焼成により３６〜４２重量部損失する（Ｃ ｏ２）。

本発明においてシリカ含有成分源として用いられる燐酸スラグは黄燐の電熱製造 の副生成物である。

化学組成に関し、燐酸スラグは原則として酸化珪素３８〜４５質量％、酸化アル ミニウム２〜５質量％、酸化鉄０．１〜０．５質量％、酸化カルシウム３８〜５ ２質量％、酸化マグネシウム２〜５質量％、酸化燐０．５〜３，０質量％、弗素 １〜３質量％、酸化マンガン０．１〜０．３質量％からなる。

ミネラルの組成に関し、粒状燐酸スラグはガラス相の珪灰石組成物８０〜８５質 量％、珪灰石７〜１０質量％、ミリオライト（ｍｉｌｉｏｌｉｔｅ）　５〜７質 量％、アケルマナイト　（ａｋｅｒｍａｎｉｔｅ）３〜５質量％、燐化鉄及び燐 化マンガン２〜３質量％からなる。結晶化状態において、燐酸スラグは珪灰石６ ０〜７０質量％、ミリオライト２０〜３０質量％、アケルマナイト１０〜１５質 量％及びカスビラン１０〜２０質量％からなる。

鉄含有添加物は、非鉄金属、例えば鉛、亜鉛、銅の製造において形成されるスラ グ及び硫酸製造の工程において得られるパイライト（ＦｅＳ２）の酸化焼成の生 成物であるシンダーより構成されている。

シンダーの化学組成は以下のとおりである。酸化珪素７．２質量％、酸化アルミ ニウム２．９質量％、酸化鉄７２．６質量％、酸化カルシウム５．６３質量％、 三酸化硫黄４．６６質量％。パイライトシンダーのミネラルの組成は赤鉄鉱７０ 〜７６質量％及びカルシウムの低塩基珪酸アルミニウムをベースとするガラス２ ４〜３０質量％である。

パイライトシンダーはＦｅ、Ｏｓを４０％以上含むどのような産業廃棄物より構 成されていてもよい。鉄含有添加物が４０質量％未満である場合、粗原料の混合 物中の燐酸スラグの比が低下するのでセメントの蒸煮の間に分解をおこし及び粗 原料の混合物の反応性が低下する。

非鉄金属のスラグは鉛、亜鉛及び銅の廃棄物である。その化学組成に関し、非鉄 金属のスラグは原則として酸化珪素２１〜２８質量％、酸化アルミニウム１２〜 ２２質量％、酸化鉄４０〜６０質量％、酸化カルシウム５〜１０質量％、酸化マ グネシウム４〜２０質量％からなる。石灰含有成分、燐酸スラグ、及び鉄含有添 加物は微粉砕される。これは通常従来の粉砕装置、例えばボール及び気流ミルを 用いることにより達成される。

上記原料の混合物の成分の粉砕は８０ｐａのふるいメツシュに１０〜１８％、２ ００Ｊ−のふるいメツシュに１〜３％のふるい残留物によりチェックされる。

原料成分の粉砕は湿及び乾燥法によりおこなわれる。湿粉砕法において、上記成 分は水の存在下粉砕され、その後原料の混合物は均一にされ２８〜３５％の水分 含量で懸濁液（スライム）の形状で保存される。

粗原料の混合物の上記成分の乾繰混合において、物質は水を添加しないで粉砕さ れる。この場合、成分の均一化は困難である。

ボルトランドタリン力−の開示された製造方法は前記成分の１３５０〜１４５０ ℃での焼成を含む。粗原料の焼成された混合物は石灰石を５９．７〜６５．０５ 質量％、燐酸スラグを３２．８３〜３９、０７質量％、添加物（酸化鉄を４０質 量％以上含む）を１．０７〜６．２１質量％含む。

粗原料中の上記最の石灰石が減少した場合、燐酸スラグの上記含量、すなわち３ ２．８３〜３９．０７質量％が応じて増し、強度が低下する。

石灰石の含量が６５．０５質量％以上に増し、それに応じて燐酸スラグ含量が低 下すると（３２，８３質量％以下）、最終生成物の強度が低下し、タリンカー製 造の工程がより高価となる。

６．２１質量％以上の混合物中の鉄含有添加物の含量は、焼成用の燃料の消費を 増す。

鉄含有添加物の含量が１．０７％質量未満である場合、セメント試験片は還元さ れた燐を燐化鉄に固定する鉄の量が不十分であるため蒸煮後膨潤し及び剥離する 。

本発明に従い、前記原料の混合物は１３５０〜１４５０℃の温度において一酸化 炭素を８０質量％以上含む還元気体媒体中で焼成される。粗原料の混合物の焼成 の間、酸化カルシウムはボルトランドクリンカーミネラルに固定される。

上記のように、成分の焼成温度は１３５０℃以下であってはならない。さもなけ れば形成されたタリンカーは遊離酸化カルシウムの割合を増し、セメント強度を 低下させる。

焼成温度を１４５０℃以上に上げると、燃料消費が過剰となる。

この場合、気体媒体中の一酸化炭素含量の低下（２０質量％未満）は鉄及び燐化 マンガンを酸化させ、五酸化燐を形成し、これはクリンカーミネラルの結晶格子 に浸入し、セメントの水和の間セメント粒子のまわりに燐酸カルシウムのゼリー 状シェルを形成し、このシェルは粒子への水の浸透を妨げ、従ってセメントを硬 化させる。

上記条件下での焼成後、形成したタリン力−を気流で又は水中で強制冷却する。

強制気流冷却は灰色のボルトランドタリン力−を形成し、これは原則として木工 業構造体内の耐硫酸、低水和熱セメントのキャビティ内のプレキャスト強化コン クリートの製造用に用いられ、アスベストセメントを形成する。

この場合、タリンカー冷却に用いられる空気は５００〜６００℃に加熱され、燃 料を燃焼し、従ってその消費を低下させるために用いられる。

本発明は、万国共通の建築特性を有するボルトランドタリン力−の製造を可能に する。形成されたポルトランドクリンカーはカルシウムアルミネートで表わされ る中間相を５〜７質量％含む。このアルミネート相は三カルシウムアルミネー） 　（３Ｃａ口・　Ａｚ２Ｌ）だけでなく、より活性なハロゲン含有アルミネート 相１１ＣａＯ・７Ａｆ２０ｓ　・Ｃａｂ、によっても表わされる。

本発明の方法により製造されたタリンカー内の多量（８０〜９０質量％）のアラ イト（ａｌｌｉｔｅ）及びより活性なアルミネート相の存在はセメントの強度を ３．５〜５Ｐａ高める。

ここで本発明を以下の例により詳細に説明する。

例１ 石灰石５９．７ｋｇ、燐酸スラグ３９．０７ｋｇ及びＦｅＪｓを７９．６質量％ 含むパイライトシンダー３９．０７ｋｇを８０Ｊｓのふるいメツシュに１０〜２ ０％及び２００Ｊ、のふるいメツシュに２％のふるい残留物まで粉砕し均一にし 混合する。

この製造した混合物を１３００〜１３５０℃の温度において一酸化炭素を８０質 量％含む還元気体大気中窯内で焼成する。焼成の開方灰石の分解により形成する 酸化カルシウムはクリンカーミネラル、すなわちアライト、ベライト及びカルシ ウムアルミネートに完全に固定される。

気流により冷却された得られた生成物、ポルトランドクリンカーは粉砕されポル トランドセメントを形成する。粉砕は３〜５質量％の石膏の存在下行なわれる。

′　　形成されたポルトランドセメントの塑性溶液を用い１：３の砂に対するセ メントの比及び０．４の水−セメント比で４ｘ４Ｘ１６ｃｍの大きさの試験片を 形成する。製造した試験片を２時間硬化させ、次いで蒸煮する。

試験片を調べ、試験片の暴露面の剥離及び膨潤により生ずる破壊現象が存在しな いことがわかる。蒸煮後の形成された試験片の強度テストは、蒸煮前に新たに成 形された製品を２時間硬化させ、８０〜９５℃に３時間加熱し、８０〜９５℃に おいて６時間恒温硬化させ、室温に３時間冷却することからなる。

圧縮強度は２８ＭＰａであった。

例２ 石灰石６５．０５ｋｇ　、燐酸スラグ３２．８３ｋｇ及びＦｅ２０ｉを７９．６ 質量％含むパイライトシンダー２．１２ｋｇからなる原料の混合物を製造し、以 下のようにして焼成する。

原料の混合物の上記成分すべてを粉砕し、よく混合する。

粉砕の程度は８０Ｉ！ｍメツシュで１０〜２０％、２００−メツシュで１〜３％ であるふるいメツシュにより調べる。

形成された粗原料の混合物を１４００〜１４５０℃において一酸化炭素を９０質 量％含む還元気体大気中で焼成する。

焼成により窯内で形成されたボルトランドタリン力−を水で強制冷却する。

このタリン力−より形成されたポルトランドセメントは新たに成形した製品の蒸 煮後暴露面の膨潤及び剥離の形状の破壊現象を示さない。

湿気流硬化の２８後０．４の水−セメント比において塑性モルタルにおいてテス トした形成されたセメントの曲げ強度は３８ＭＰａである。

例３ 石灰石６４．３１ｋｇ　、燐酸スラグ３４．６２ｋｇ及び酸化鉄を７９．６質量 ％含むパイライトシンダー１．０７ｋｇからなる原料の混合物を製造し、以下の ようにして焼成るする。

原料の混合物の上記成分すべてを粉砕する。

成分の砕解の程度は８０ｍメツシュで１０〜２０％、２００ＩＩＩＩメツシユで １〜３％であるふるいメツシュにより調べる。

形成された粗原料の混合物を１４００〜１４５０℃において一酸化炭素を８２質 量％含む還元気体大気中で焼成する。

焼成により窯内で形成されたボルトランドタリン力−を水冷する。

与えられたクリンカーより形成されたポルトランドセメントは新たに成形した製 品の蒸煮後暴露面の膨潤及び剥離のような破壊現象を示さない。

湿気流硬化の２８後０．４の水−セメント比において塑性モルタルにおいてテス トした形成されたセメントの曲げ強度は３０、５ＭＰａである。

例４ 石灰石６０．０２ｋｇ　、燐酸スラグ３３．７７ｋｇ　、及び酸化鉄を４６質量 ％含む、鉛の製造において得られるスラグ６、２１ｋｇを含む原料の混合物を製 造し、例３と同じ条件で焼成する。

しかし、焼成の間の気体媒体は一酸化炭素を８０質量％含む。

焼成後形成され、続いて強制冷却したタリン力−より形成されるポルトランドセ メントは新たに成形した製品の蒸煮後破壊現象を全く示さない。

湿気流硬化２日後、０．４の水−セメント比で塑性モルタルにおいてテストした 形成されたセメントの曲げ強度は３２．５ＭＰａである。

例５ 石灰石６４．２３ｋｇ　、燐酸スラグ３０．１４ｋｇ及び４６質量％の酸化鉄含 量を有する鉛スラグ５．６３ｋｇを含む原料の混合物を製造し、例３に記載の条 件で焼成する。

焼成及びその後の冷却により形成されるタリン力−より形成されるポルトランド セメントは新たに成形した製品の蒸煮後破壊現象を全く示さない。

湿気流硬化２日後、０．４の水−セメント比で塑性モルタルにおいてテストした 形成されたセメントの圧縮強度は４５ＭＰａである。

産業上の適用性 本発明は多目的の建築特性を有するセメント、すなわち水エンジニアリング構造 体く運河、ダム）用に用いられる耐硫酸、低温ポルトランドセメント；温水及び 冷水溜め用のグラウトセメント；耐力強化コンクリート構造体に用いられる高強 度ポルトランドセメントの製造においてその価値を示す。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 石灰石及び燐酸スラグをベースとする原料の混合物を製造し、前記混合物を１３ ５０〜１４５０℃で焼成し酸化カルシウムをポルトランドクリンカーのミネラル に固定し、続いて形成されたクリンカーを強制冷却することを含むボルトランド クリンカーの製造方法であって、原料の焼成した混合物か５９．７〜６５．０５ ｗｔ％の石灰石、３９．０７〜３２．８３ｗｔ％の燐酸スラグ、及び１．０７〜 ６．２１ｗｔ％の添加物（酸化鉄を４０質量％以上含む）を含み、この粗原料の 混合物が一酸化炭素を８０質量％以上含む還元気体媒体中で焼成されることを特 徴とする方法。