(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントの原料粉砕工程ないしクリンカ粉砕工程に砕石汚泥を投入して処理する方法において、砕石汚泥の凝集剤の含有量に応じて、砕石汚泥の原料粉砕工程への投入量およびクリンカ粉砕工程への投入量の量比を調整することを特徴とするセメント製造工程を利用した砕石汚泥の処理方法。
【請求項２】
砕石汚泥の凝集剤含有量を測定し、凝集剤含有量に比例して原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を調整する請求項１に記載する砕石汚泥の処理方法。
【請求項３】
クリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ｎ)が５wt％以下の範囲内において、クリンカ粉砕工程に投入される砕石汚泥について、その凝集剤含有量(Ａ)と投入量(N)から算出される凝集剤の混入量（AN）が基準量未満になるように、砕石汚泥のクリンカ粉砕工程への投入量(N)を定める請求項１または請求項２に記載する砕石汚泥の処理方法。
【請求項４】
砕石汚泥の凝集剤含有量を熱重量減少法、比濁法、またはクロマトグラフ法によって測定し、測定した凝集剤含有量に比例して原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を調整する請求項１〜請求項３の何れかに記載する砕石汚泥の処理方法。
【請求項５】
砕石汚泥が、石灰石砕石の洗浄排水を凝集剤を使用して回収した汚泥である請求項１〜請求項４の何れかに記載するセメント製造工程を利用した砕石汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕石汚泥について、セメントの製造工程を利用した処理方法に関し、より詳しくは、凝集剤が添加された砕石汚泥の脱水ケーキ等について、凝集剤の含有量によって砕石汚泥の投入量を調整するセメントの製造工程を利用した砕石汚泥の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砕石汚泥は産業廃棄物の分類では「汚泥」に分類されることから、廃棄物処理法 (廃棄物の処理及び清掃に関する法律)においては、「管理型最終処分場」への搬入が義務付けられている。しかし、最近は処分場の余裕がなく、管理費用も嵩むので、砕石汚泥等を再利用する試みがなされている。
【０００３】
例えば、砕石の洗浄排水を凝集処理して発生する汚泥の脱水ケーキを物理的、化学的に処理し、路盤材料、盛土材料、築堤材料、埋め戻し材料、裏込め材料として再利用する方法が提案されている（特開平１１−２９０８９７号公報：特許文献１）。また、湿式粉砕によって生じるＢＥＴ比表面積５ｍ2/ｇ以上の石灰石粒子を含む石灰石スラリーをセメント混和材として用いることが提案されている（特開２００７−１５３６８３号公報：特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９０８９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１５３６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
石灰石砕石汚泥は、主構成物である石灰石微粉の他に、石灰石微粉の表面に付着する土、石灰石に含まれる不純物鉱物等を数％程度含んでおり、さらに、凝集沈殿処理の際に添加した有機系の凝集剤を含んでいる。また、その脱水ケーキの含水率は１５wt%〜２５wt％であるため取扱い難い。この砕石汚泥の脱水ケーキをセメント原料として利用するために原料ミルに添加すると、セメントクリンカの製造量が少ない時などには、乾燥するための熱量が不足し、コーチングが発生して、ミルの運転停止を招くなどの問題が発生していた。
【０００６】
また、セメント品質規格（JIS R 5210）では、普通ポルトランドセメントに混合材を５wt％まで添加しても良いため、セメント製造工程のクリンカ粉砕ミルに砕石汚泥の脱水ケーキを添加することが試みられているが、脱水ケーキの凝集剤含有量が多いと、セメントの品質を低下させる問題がある。本発明は、セメント製造工程において、石灰石砕石汚泥の性状が変動してもセメントの品質を低下させることなく、砕石汚泥を安定に処理する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以下の構成からなるセメントの製造方法が提供される。
〔１〕セメントの原料粉砕工程ないしクリンカ粉砕工程に砕石汚泥を投入して処理する方法において、砕石汚泥の凝集剤の含有量に応じて、砕石汚泥の原料粉砕工程への投入量およびクリンカ粉砕工程への投入量の量比を調整することを特徴とするセメント製造工程を利用した砕石汚泥の処理方法。
〔２〕砕石汚泥の凝集剤含有量を測定し、凝集剤含有量に比例して原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を調整する上記[１]に記載する砕石汚泥の処理方法。
〔３〕クリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ｎ)が５wt％以下の範囲内において、クリンカ粉砕工程に投入される砕石汚泥について、その凝集剤含有量(Ａ)と投入量(N)から算出される凝集剤の混入量（AN）が基準量未満になるように、砕石汚泥のクリンカ粉砕工程への投入量Nを定める請求項１または請求項２に記載する砕石汚泥の処理方法。
〔４〕砕石汚泥の凝集剤含有量を熱重量減少法、比濁法、またはクロマトグラフ法によって測定し、測定した凝集剤含有量に比例して原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を調整する上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する砕石汚泥の処理方法。
〔５〕砕石汚泥が、石灰石砕石の洗浄排水を凝集剤を使用して回収した汚泥である上記[１]〜上記[４]の何れかに記載するセメント製造工程を利用した砕石汚泥の処理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の処理方法によれば、砕石汚泥の凝集剤含有量が多い場合には、原料粉砕工程に投入される砕石汚泥の量を多くして処理するので、投入された砕石汚泥はセメント原料と共にクリンカ焼成工程において高温処理され、凝集剤が燃焼ないし揮発して除去される。従って、製造されるセメントの品質を低下させずに砕石汚泥を処理することができる。
【０００９】
一方、砕石汚泥の全量を原料粉砕工程に投入すると、原料粉砕工程およびクリンカ焼成工程の負担が増すので好ましくない。本発明の処理方法は凝集剤含有量が少ない砕石汚泥はクリンカ粉砕工程への投入量を増やすので、原料粉砕工程およびクリンカ焼成工程の負担を軽減することができる。
【００１０】
本発明の処理方法は、このように砕石汚泥の凝集剤の含有量に応じて、砕石汚泥の原料粉砕工程への投入量およびクリンカ粉砕工程への投入量の量比を調整するので、安定に長期的な連続操業を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
本発明の処理方法は、セメントの原料粉砕工程ないしクリンカ粉砕工程に砕石汚泥を投入して処理する方法において、砕石汚泥の凝集剤の含有量に応じて、砕石汚泥の原料粉砕工程への投入量およびクリンカ粉砕工程への投入量の量比を調整することを特徴とするセメント製造工程を利用した砕石汚泥の処理方法である。
【００１２】
本発明の砕石汚泥は、例えば、石灰石等の砕石を洗浄した排水を湿式処理して生じた脱水ケーキなどである。これらの脱水ケーキには凝集剤を含む場合がある。
【００１３】
砕石汚泥（脱水ケーキ）に含まれる凝集剤を定量する。定量方法は熱重量減少法(TG)、比濁法、またはクロマトグラフ法などを利用することができる。一般に砕石汚泥の凝集剤含有量は、数日間の間の変動はあるが、一日の間の変動は少ないので、発生日毎に３試料程度の代表試料を採取すれば良い。
【００１４】
砕石汚泥をセメントの原料粉砕工程ないしクリンカ粉砕工程に投入して処理する方法において、測定した砕石汚泥の凝集剤含有量に応じて、原料粉砕工程への砕石汚泥投入量とクリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量の量比を調整する。
【００１５】
具体的には、セメントには混合材を５wt％まで配合することができるので、この配合量の範囲内で、原料粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ａ)と、クリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ｂ)の量比を調整する。なお、混合材はクリンカ粉砕工程に投入されるので、クリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ｂ)を５wt％以下に制限して上記投入量(Ａ)と投入量(Ｂ)の量比を調整するとよい。
【００１６】
セメント原料粉砕工程に投入された砕石汚泥は次工程の燃焼工程で凝集剤が燃焼して除去されるが、クリンカ粉砕工程は燃焼を行わないので、クリンカ粉砕工程に投入された砕石汚泥に含まれる凝集剤はそのままセメントの中に残ることになる。このため、例えば、クリンカ粉砕工程に投入される砕石汚泥について、その凝集剤含有量と投入量から算出される凝集剤の混入量が、後述の比較例３に示すように、例えば１５ppm（５００ppm×０.０３）を上回るとセメントの品質が低下する。
【００１７】
そこで、クリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ｎ)が５wt％以下の範囲内において、クリンカ粉砕工程に投入される砕石汚泥について、その凝集剤含有量(Ａ)と投入量(N)から算出される凝集剤の混入量（AN）が例えば１５ppm未満になるように、砕石汚泥のクリンカ粉砕工程への投入量(N)を定める。
【００１８】
上記凝集剤混入量（AN）の基準量（上記説明では１５ppm）はセメントの種類や目標品質等によって異なるので、セメントの種類や目標品質等に応じて上記基準量を定めればよい。この基準量未満になるように、砕石汚泥のクリンカ粉砕工程への投入量(N)を定め、コーチングなどが発生しない範囲内で原料粉砕工程への砕石汚泥投入量(Ｍ)を定めればよい。
【００１９】
なお、例えば、砕石汚泥から凝集剤が検出された場合には、砕石汚泥の全量をセメント原料粉砕工程に投入し、クリンカ粉砕工程への砕石汚泥投入量をゼロにしてもよい。あるいは、砕石汚泥から凝集剤が検出されない場合には、砕石汚泥の全量をクリンカ粉砕工程に投入し、セメント原料粉砕工程への砕石汚泥投入量をゼロにしてもよい。
【００２０】
また、砕石汚泥の凝集剤含有量を測定し、凝集剤含有量に比例して原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を調整して上記投入量(Ａ)と投入量(Ｂ)の量比を決定する。具体的には、砕石汚泥に含まれる凝集剤の含有量が多い場合には原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を増加するとよい。
【実施例】
【００２１】
〔実施例Ａ〕
砕石汚泥（凝集剤を検出しない）の乾燥物を粉砕して粉末度をブレーン値5500cm2/gにしたものを、混合材を含まない普通ポルトランドセメントに内割りで添加混合して試製セメント試料を得た。比較として、石灰石を粉砕して粉末度をブレーン値5500cm2/gにしたもの、砕石汚泥の乾燥物に対して500ppmの凝集剤を添加したものを試験した。使用材料を表１に示した。使用した普通ポルトランドセメントの化学組成を表２に示した。表１および表２に示す普通ポルトランドセメントに、表３に示す混合材（石灰石粉末、砕石汚泥、砕石汚泥と凝集剤）について表示する量を加えた。この試製セメントについて規格（JIS R 5201）に従って凝結時間および圧縮強さを調べた。この結果を表４に示した。また、規格（JIS R 5201およびJASS 5T-701）に従ってモルタルの流動性を調べた。この結果を表５に示した。
【００２２】
〔実施例Ｂ〕
表３に示す試製セメントにつて、表６に示す配合量に従ってコンクリートを調製した。このコンクリートについて、空気量、スランプ、圧縮強度を表７に示した。さらに、表３に示す試製セメントにつて、表８に示す配合量に従ってコンクリートを調製した。このコンクリートについて、空気量、スランプ、圧縮強度を表９に示した。
なお、空気量、スランプ、圧縮強度は規格（それぞれJIS A 1128、JIS A 1101、JIS A 1108）に従って測定した。
【００２３】
表４に示すように、凝集剤を含む比較例３は凝結終了時間がやや長く、また表５に示すように、高性能AE減水剤を添加するとモルタルフローが大幅に減少する。さらに、表７および表９に示すように、凝集剤を含む比較例３は空気量は多いが、６０分のスランプが大幅に小さく、材齢２８日圧縮強度が低い。
【００２４】
なお、凝集剤が検出されない砕石汚泥を混合した実施例１〜２は砕石汚泥の混合量が５wt％でも、混合材を含まない比較例１、石灰石粉末を含む比較例２と同程度の物性（凝結時間、圧縮強度、モルタルフロー、スランプ）を示しており、凝集剤が少なければ砕石汚泥を混合してもセメントの品質に問題を生じないことが分かる。
【００２５】
【表１】
0005413591.tif 000002
【００２６】
【表２】
0005413591.tif 000003
【００２７】
【表３】
0005413591.tif 000004
【００２８】
【表４】
0005413591.tif 000005
【００２９】
【表５】
0005413591.tif 000006
【００３０】
【表６】
0005413591.tif 000007
【００３１】
【表７】
0005413591.tif 000008
【００３２】
【表８】
0005413591.tif 000009
【００３３】
【表９】
0005413591.tif 000010
【００３４】
〔実施例C〕
凝集剤の含有量が６５０ppmの砕石汚泥（石灰石砕石汚泥）について、クリンカ粉砕工程での凝集剤の合計混入量が１５ppm未満になるように、クリンカ粉砕工程への砕石汚泥の投入量を２wt％にし、セメント原料粉砕工程への砕石汚泥投入量を３wt％に調整した。他は表２に示す化学組成になるように原料を調整し、通常のセメント製造方法に従って普通ポルトランドセメントを製造した。このセメントの凝結時間、圧縮強さは表４の実施例１〜２の範囲内であり、表６または表８の配合に従ったコンクリートの空気量、スランプフロー、圧縮強度は表８および表９の実施例１〜２に示す範囲内であった。