JPH08268740A - セメント混和材及び混合セメントの製造方法並びにその装置 - Google Patents

セメント混和材及び混合セメントの製造方法並びにその装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非常に低コストで籾殻灰・石炭灰をセメント
の混和材として利用できるセメント混和材及び混合セメ
ントの製造方法並びにその装置を提供する。 【構成】 セメント焼成装置におけるクリンカクーラの
熱ガスを利用して混和材原料を燃焼する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、セメント製造設備に
おいて、籾殻または石炭灰を燃焼し、可燃分の燃焼熱を
有効利用するとともに燃焼後の灰をセメントの混合材と
して有効利用するセメント混和材及び混合セメントの製
造方法並びにその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】籾殻を500℃〜900℃の適温で燃焼させる
と、酸化珪素が80%以上含まれるポゾラン活性の高い非
晶質灰が得られる。この非晶質灰をセメント混和材とし
て、或いはセメントの一部代替としてコンクリートやモ
ルタルに使用すると、強度増進等の利点が有ることは、
例えば、コンクリート工学年次論文報告集、1993年、第
15巻、1号の杉田等の「高活性もみがら灰製造方法と
それを用いたコンクリートの性質」等の論文によって既
に知られている。
【0003】この籾殻灰の製造方法の1つとして流動床
方式のものが、例えば特開昭60−36360号として
公開されている。しかし、籾殻を焼成して得られる籾殻
灰は籾殻の約10〜20%の量にすぎず、、流動床のよ
うな新たな設備で籾殻灰を製造し、セメントの混和材と
して利用するには効率が悪く、灰の製造コストが高すぎ
て利用できないのが現状である。
【0004】一方、発電所などから排出される石炭灰は
一部セメント原料やセメント混和材等に利用されている
が、石炭灰には、未燃カーボンが含まれているために、
大半が埋め立て処分されているのが現状である。すなわ
ち、石炭灰に未燃カーボンが含まれると、コンクリート
用混和材として使用する場合には、石炭灰中の未燃カー
ボンがAE剤や高性能AE剤等のコンクリート混和剤の
効果を減じさせるため、大量の混和剤を使用する必要が
ある。しかし、この混和剤を大量に使用することは、物
性面、コスト面で好ましくない上、未燃カーボンによる
コンクリート表面の着色の問題も発生する。従って、未
燃カーボンの量が多い場合には石炭灰をコンクリートの
混和材として利用できない。
【0005】この石炭灰中の未燃カーボンを除去する技
術として回転窯や流動床による燃焼方法などが知られて
いるが、生産性が悪く、コスト高で、実用化が難しい状
況である。そこで、石炭灰をコンクリートに使用する場
合には、石炭中の未燃カーボンの量を効率良く極力少な
くすることが必要となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
で、籾殻・石炭灰を流動床などで可燃分を燃焼して、セ
メントの混和材に利用する場合には製造コストが高く、
セメントより高価なものとなってしまう。特に籾殻灰に
おいては粉砕設備も必要である。
【0007】従って、この発明の目的は上記の事情に鑑
み、非常に低コストで籾殻灰・石炭灰をセメントの混和
材として利用できるセメント混和材及び混合セメントの
製造方法並びにその装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明のセメント混和材の製造方法によれば、
セメント焼成装置におけるクリンカクーラの熱ガスを利
用して混和材原料を燃焼することを特徴とし、又、この
発明の混合セメントの製造方法によれば、セメント焼成
装置におけるクリンカクーラの熱ガスを利用して混和材
原料を燃焼することにより得られたセメント混和材をク
リンカに添加することを特徴とする。
【0009】又、この発明のセメント混和材の製造装置
は、セメント焼成装置におけるクリンカクーラに混和材
原料の供給手段を設けたことを特徴とし、さらにこの発
明の混合セメントの製造装置によれば、セメント焼成装
置におけるクリンカクーラに設けた混和材原料の供給手
段と、該混和材原料の焼成灰とクリンカダストの混合材
を回収する手段と、回収した混合材をクリンカと調合す
る手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
【作用】籾殻・石炭灰をセメント製造設備のクーラに投
入して、セメントクリンカとの熱交換により生成した50
0〜900℃の熱ガスにより効果的に浮遊燃焼させる。得ら
れた灰とクリンカダストを既設の集塵器で回収すると共
に、サイロに貯蔵し、混合セメントのニーズに併せてセ
メント粉砕用のミルでクリンカと混合粉砕することによ
り、設備の大半を既存セメント設備と共有することがで
き、新たな設備はほとんどいらない。またセメントと共
に製造するため、人件費もほとんどいらず、低コスト
で、籾殻灰・石炭灰を有効利用できることになる。さら
に、籾殻または石炭灰の燃焼によって発生する熱はセメ
ント製造ラインにある低熱発電設備等の熱利用設備にて
有効利用が可能である。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図において、大部分は既存のセメント製造設
備であり、通常のセメントを製造すると共に、この発明
のセメント混和材及び混合セメントを得ようとするもの
である。すなわち、ロータリキルン1、バーナ2、クリ
ンカクーラ3は既存のセメント製造設備であり、この発
明は、前記クリンカクーラ3に混和材原料を供給する手
段として、石炭灰供給機4、籾殻供給機5、及び送入シ
ュート7を備えることにより、主として構成される。
【0012】クリンカクーラ3では、ロータリキルン1
で焼成された約1200〜1300℃のセメントクリン
カが、クーラ3のグレート21上で冷却ファン19から
導入される空気20により約150℃前後に冷却されて
排出される。送入シュート7は、前記セメントクリンカ
と空気20との熱交換により生成する熱ガスが500〜
900℃の温度ゾーンAに設けられる。温度ゾーンAが
500℃を下回ると、籾殻及び石炭灰の焼成が十分でな
く、温度ゾーンAが900℃を越えると、灰中の成分、
特に籾殻灰ではクリストバライト等の結晶質成分が生成
されセメント混和材としての利用上好ましくない上、セ
メントクリンカ自体の冷却に悪影響を与える。
【0013】前記石炭灰供給機4及び籾殻供給機5から
石炭灰又は籾殻若しくは石炭灰と籾殻が送入シュート7
内に設けられたロータリバルブ6を介して前記温度ゾー
ンAに所定量が供給される。石炭灰又は籾殻の供給量
は、前記セメントクリンカの冷却が損なわない範囲で設
定され、例えば、籾殻については可燃分が多く、発熱量
2860kcal/kgと高いため、セメントクリンカに対して1
5重量%以下、好ましくは10重量%以下の範囲で供給
する。供給量が15重量%を越えると、排ガス温度の高
温化によってセメントクリンカ自体の冷却に悪影響を与
えるので、好ましくない。又、石炭灰については石炭中
の未燃カーボンの量によって異なるが、大略、セメント
クリンカに対して25重量%以下、好ましくは20重量
%以下の範囲で供給する。供給量がこの範囲を超える
と、ガス中のダスト濃度が高くなり、前記排ガス温度の
高温化問題以前に、セメントクリンカへの灰の混入の点
で好ましくない。
【0014】クリンカクーラ3内に供給された石炭灰又
は籾殻は、前記温度ゾーンAの500〜900℃の熱ガ
スにより浮遊燃焼される。すなわち、熱ガスはクリンン
カクーラ3内で1〜4m/sec程度の上昇速度成分を
有し、この雰囲気内で前記混和材原料が浮遊燃焼され、
例えば、石炭灰は未燃分が除去され、また籾殻は、非晶
質成分が大部分である高品質の籾殻灰が得られる。
【0015】尚、石炭灰又は籾殻の燃焼による温度上昇
がセメントクリンカ自体の冷却に悪影響を与えないよう
に温度ゾーンAでは放射温度計等の温度計を設け、温度
管理による石炭灰供給機4、又は籾殻供給機5からの供
給量を制御することが望ましい。又、石炭灰若しくは籾
殻の燃焼が完了した温度ゾーンAの下流側では、セメン
トクリンカの冷却を強化することが好ましく、例えば、
混和材原料を燃焼しない通常のセメントクリンカの冷却
における空気量に比べて10〜20容積%程度の空気量
の増量を図ることが望ましい。
【0016】次に、このように燃焼処理された焼成灰
は、クリンカダストと共にプレダスター8、ボイラ9、
集塵機10で回収され、タンク12内に貯蔵される。プ
レダスター8、ボイラ9、及び集塵機10は、既存のセ
メント製造設備において、通常備え付けられているもの
で、この発明は、この設備をも有効に活用することがで
きる。すなわち、前記焼成灰に同伴される排ガスの保存
熱は点線矢印Bに示すように低熱発電設備のボイラ9、
あるいは図示しないセメント原料の予熱工程での熱源等
として有効利用された後、煙突18から排出される。
【0017】一方、クリンカクーラ3で、冷却されたク
リンカは、前記燃焼処理された焼成灰をほとんど含ま
ず、クリンカに対して1重量%以下であり、通常のセメ
ントとして利用できる他、後述するこの発明の混合セメ
ントに供することができる。
【0018】タンク12内の貯蔵物は、セメントクリン
カダストと籾殻灰、又は、セメントクリンカダストと石
炭灰、あるいは、セメントクリンカダスト、籾殻灰、及
び石炭灰の混合物である。これらの混合物は、これをそ
のままセメント混和材として利用することもできるが、
好ましくは、粉砕及び分級して粒度調整する。粒度調整
は、混合物が既に十分に細かい粒径のものが多く含まれ
ているために、先に分級を行い、粗粒子分を粉砕してブ
レーン比表面積3000〜5000cm2/gの製品と
する。
【0019】次に、この発明の混合セメントの製造につ
いて説明する。前述したタンク12内の混合物は、予
め、焼成灰とクリンカダストとの混合割合を蛍光X線分
析等により算出し、所望のセメント品質に応じ、適量を
クリンカに添加して調合する。調合は、前述したように
混合物が既に十分に細かい粒径のものが多く含まれ、特
に石炭灰は、粉砕がほとんど不要なこともあり、まず分
級を行う。すなわち、タンク12内の混合材は供給機1
3から後述する粉砕機17の出口粉と共に、まず分級機
16に送入される。分級機16で分級された細粉はブレ
ーン比表面積3000〜5000cm2/gの混合セメ
ント製品Cとして回収される。一方、粗粒子Dは、クリ
ンカ供給機14及び石膏供給機15から供給されるクリ
ンカ及び石膏と共に粉砕機17に供給されて、前述の分
級機16で分級される、いわゆる閉回路粉砕で処理され
る。
【0020】尚、石膏のみを別粉砕として、別途調合す
ることにより混合セメントとすることも可能であり、
又、前記セメント混和材及びセメントをそれぞれ別個に
調整し、これらを混合調合するだけの混合セメントとす
ることもできる。
【0021】次に、この発明により得られた混合セメン
トのモルタル試験をJIS R 5201に準拠して行
った。結果を表1に示す。表1に示すように、この発明
による混合セメント、NO1及びNO2はいずれも優れ
た特性を示した。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】上述したように、この発明は既存のセメ
ント製造設備の大半を活用でき、簡単な製造方法および
製造装置にて高ポゾラン活性で低未燃カーボンの籾殻灰
または石炭灰を効率よく得て、セメント混和材及び混合
セメントとして利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を説明する概略図である。
【符号の説明】
1 ロータリキルン 2 バーナ 3 クリンカクーラ 4 石炭灰供給機 5 籾殻供給機 6 ロータリバルブ 7 送入シュート 8 プレダスター 9 ボイラ 10 集塵機 11 ファン 12 タンク 13 供給機 14 クリンカ供給機 15 石膏供給機 16 分級機 17 粉砕機 18 煙突 19 冷却ファン 20 空気 21 グレート A 温度ゾーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 20/04 C04B 20/04

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント焼成装置におけるクリンカクー
    ラの熱ガスを利用して混和材原料を燃焼することを特徴
    とするセメント混和材の製造方法。
  2. 【請求項2】 セメント焼成装置におけるクリンカクー
    ラに混和材原料を供給し、クリンカクーラの熱ガスを利
    用して燃焼することを特徴とするセメント混和材の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 セメント焼成装置におけるクリンカクー
    ラに混和材原料を供給し、クリンカクーラの熱ガスを利
    用して燃焼してクリンカダストと共に回収することを特
    徴とするセメント混和材の製造方法。
  4. 【請求項4】 焼成が500〜900℃の熱ガスを利用
    した浮遊燃焼であることを特徴とする請求項1〜3いず
    れか記載のセメント混和材の製造方法。
  5. 【請求項5】 混和材原料が籾殻、又は石炭灰、若しく
    は籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項
    1〜4いずれか記載のセメント混和材の製造方法。
  6. 【請求項6】 セメント焼成装置におけるクリンカクー
    ラの熱ガスを利用して混和材原料を燃焼することにより
    得られたセメント混和材をクリンカに添加することを特
    徴とする混合セメントの製造方法。
  7. 【請求項7】 セメント焼成装置におけるクリンカクー
    ラに混和材原料の供給手段を設けて混和材原料を焼成す
    る工程、焼成した混和材原料をクリンカダストと共に回
    収する工程、回収した混和材をクリンカと調合する工程
    とを備えることを特徴とする混合セメントの製造方法。
  8. 【請求項8】 混和材原料が籾殻、又は石炭灰、若しく
    は籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項
    6若しくは7記載の混合セメントの製造方法。
  9. 【請求項9】 セメント焼成装置におけるクリンカクー
    ラに混和材原料の供給手段を設けたことを特徴とするセ
    メント混和材の製造装置。
  10. 【請求項10】 クリンカクーラの熱ガスが500〜9
    00℃にある温度域に混和材原料の供給手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項9記載のセメント混和材の製造装
    置。
  11. 【請求項11】 混和材原料が籾殻、又は石炭灰、若し
    くは籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求
    項9若しくは10記載のセメント混和材の製造装置。
  12. 【請求項12】 セメント焼成装置におけるクリンカク
    ーラに設けた混和材原料の供給手段と、該混和材原料の
    焼成灰とクリンカダストの混合材を回収する手段と、回
    収した混合材をクリンカと調合する手段とを備えること
    を特徴とする混合セメントの製造装置。
  13. 【請求項13】 クリンカクーラの熱ガスが500〜9
    00℃にある温度域に混和材原料の供給手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項12記載の混合セメントの製造装
    置。
  14. 【請求項14】 クリンカと調合する手段が粉砕機と分
    級機からなることを特徴とする請求項12若しくは13
    記載の混合セメントの製造装置。
  15. 【請求項15】 混和材原料が籾殻、又は石炭灰若しく
    は籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項
    12〜14いずれか記載の混合セメントの製造装置。
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