(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメントクリンカ内のエーライトの結晶形を制御する方法であって、
準備されたポルトランドセメント原料を焼成する第１ステップと、
前記第１ステップで焼成されたポルトランドセメント原料を毎分摂氏１ないし３５度の速さで摂氏１４００度ないし１６００度の第１温度範囲まで昇温させて、前記第１温度範囲で保持し、それから自然冷却する第２ステップと、
前記第２ステップにおける自然冷却でセメントクリンカの温度が摂氏６００ないし８００度になったら、毎分摂氏１ないし３５度の速さで摂氏７００度ないし１３００度の第２温度範囲まで昇温させて、前記第２温度範囲で保持し、それから自然冷却する第３ステップと、
前記第３ステップにより冷却されたセメントクリンカを、ボールミルを用いて粉状に挽く第４ステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
準備されたポルトランドセメント原料を焼成する第１Ｂステップと、
前記第１Ｂステップで焼成されたポルトランドセメント原料を、毎分摂氏１ないし３５度の速さで摂氏１４００度ないし１６００度の第１温度範囲まで昇温させて、前記第１温度範囲で保持し、それから冷却器に搬送し、前記ポルトランドセメント原料の温度を毎分摂氏４０ないし８０度の速さで低下させる第２Ｂステップと、
前記第２Ｂステップにおける温度低下でクリンカの温度が摂氏７００度ないし１３００度の第２温度範囲に達したら、前記第２温度範囲で保持する第３Ｂステップと、
前記第３Ｂステップ後に、前記クリンカを自然冷却し、冷却されたクリンカを、ボールミルを用いて粉状に挽く第４Ｂステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記第２ステップ、第３ステップでの保持時間は、それぞれ５ないし１２０分である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２Ｂステップ、第３Ｂステップでの保持時間は、それぞれ５ないし１２０分である請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第４ステップの粉状物の比表面積は３４０ないし３６０ｍ２／ｋｇである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第４Ｂステップの粉状物の比表面積は３４０ないし３６０ｍ２／ｋｇである請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポルトランドセメントクリンカにおけるアーライトの結晶形の制御方法、特にポルトランドセメントクリンカの性能の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
中国においてセメント産業は急速に発展している。２００８年における中国のセメント生産量は約１４．５億トンで、世界のセメント総生産量の約５０％を占め、２４年連続世界一であった。中国経済が急速な発展段階にはいっていることにより、中国のセメント生産量は年率１０％で増加し続けると予想されている。多くのセメントが中国で生産されているにも関わらず、全体的なセメントの品質は相対的に低く、それによりコンクリート製品の寿命が影響を受けている。したがってセメント性能が改善されなければならない。ポルトランドセメントは主にポルトランドセメントクリンカ、石膏、複合材料から構成される。ポルトランドセメントの性能を向上させるためには、ポルトランドセメントクリンカの性能が向上しなくてはならない。ポルトランドセメントクリンカは主に、エーライト、ビーライト、アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３））、鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃ４ＡＦ（４ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３））から構成される。エーライトはポルトランドセメントクリンカのゲル化特性の主要な供給源である一方、エネルギー消費の主要な原因でもある。したがってポルトランドセメントクリンカのゲル化特性を改善するためには、クリンカ内のＣ３Ｓの含有量あるいはその活性を改善しなければならない。しかし、クリンカ内のＣ３Ｓの含有量を増加させることは、エネルギー消費の増加につながる。よって省エネルギーと排出量低減の国家的な要請のもとでは、セメントクリンカの性能を改善することの１つの効果的な尺度は、ポルトランドクリンカ内のエーライトの活性を改善することである。現在では、高活性のエーライトがその結晶形の修正によって得られるようなドーピングが、エーライトの活性を改善する最も広く用いられる方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、結果的に、ポルトランドセメントクリンカにおけるエーライトの結晶形が変更されて、ポルトランドセメントクリンカの性能が改善されるように、ポルトランドセメントクリンカにおけるエーライトの結晶形を制御する処理を提供して、ポルトランドセメントクリンカの性能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を達成するために、本発明の技術的特徴は、ポルトランドセメントクリンカ内のエーライトの結晶形を制御する方法であって、以下のステップを含む。
（１）準備されたポルトランドセメント原料を焼成する。
（２）ポルトランドセメント原料を毎分摂氏１ないし３５度の速さで摂氏１４００度ないし１６００度まで昇温させて、その温度で保持し、それから自然冷却する。
（３）その温度が摂氏６００ないし８００度になったら、毎分摂氏１ないし３５度の速さで摂氏７００度ないし１３００度まで昇温させて、その温度で保持し、それから自然冷却する。
（４）冷却されたクリンカを、ボールミルを用いて粉状に挽く。
あるいは以下のステップを含む。
（１Ｂ）準備されたポルトランドセメント原料を焼成する。
（２Ｂ）ポルトランドセメント原料を、毎分摂氏１ないし３５度の速さで摂氏１４００度ないし１６００度まで昇温させて、その温度で保持する。それから冷却器に搬送し、その温度を毎分摂氏４０ないし８０度の速さで低下させる。
（３Ｂ）摂氏７００度ないし１３００度に達したら、その温度を維持する。
（４Ｂ）それから自然冷却する。冷却されたセメントクリンカを、ボールミルを用いて粉状に挽く。
【０００５】
好適には、ステップ（２）、（３）、（２Ｂ）、（３Ｂ）での保持時間は、それぞれ５ないし１２０分である。好適には、ステップ（４）、（４Ｂ）の粉状物の比表面積は３４０ないし３６０ｍ２／ｋｇである。
【０００６】
ステップ（１）、（１Ｂ）において、準備されたセメント原料は、標準の処理パラメータのもとで、クリンカを形成するように焼成される。それに加えて、焼成されたクリンカは、続く熱処理に直接用いられてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、ポルトランドセメントクリンカにおけるエーライトの結晶形が変更されて、ポルトランドセメントクリンカの性能が改善されるように、セメントクリンカを熱処理して、ポルトランドセメントクリンカにおけるエーライトの結晶形を制御する処理に関する。本処理は簡素で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１−１】熱処理なしのセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝３２ないし３３度）を示す図。
【図１−２】熱処理なしのセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝５１．５ないし５２．７度）を示す図。
【図２−１】熱処理後のセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝３２ないし３３度）を示す図。
【図２−２】熱処理後のセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝５１．０ないし５２．５度）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、異なった２θでのセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトルである（クリンカはＨｕａｉｈａｉセメントファクトリによって製造された）。ここで図１−１は熱処理なしのセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝３２ないし３３度）、図１−２は熱処理なしのセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝５１．５ないし５２．７度）である。
【００１０】
図２は、異なった２θでのセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトルである（クリンカはＨｕａｉｈａｉセメントファクトリによって製造され熱処理された）。ここで図２−１は熱処理後のセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝３２ないし３３度）、図２−２は熱処理後のセメントクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトル（２θ＝５１．０ないし５２．５度）である。
【００１１】
（実施例）
本発明を以下の例によってさらに説明する。しかし本発明は以下の例には限定されない。
【００１２】
（例１）
（１）準備されたポルトランドセメント原料を摂氏１４５０度まで昇温し、１時間焼成して冷却する。
【００１３】
（２）ポルトランドセメント原料を、摂氏１４５０度に達するまで毎分摂氏５度の速さで昇温し、その温度を３０分維持してから自然冷却した。
【００１４】
（３）摂氏８００度以下の温度まで冷却されたクリンカを昇温する。摂氏１１００度に達するまで温度は毎分摂氏１０度の速さで昇温し、その温度を６０分維持してから、自然冷却した。
【００１５】
（４）冷却されたクリンカをボールミルを用いて粉状に挽いた。比表面積は３４０ｍ２／ｋｇとした。上記クリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトルと、Ｘｕｃｈｏｕ  Ｈｕａｕｈａｉセメントファクトリの熱処理なしのクリンカ内のエーライトのＸＲＤスペクトルとが図１と図２に示されている。摂氏１１００度で６０分間の焼成後に、Ｈｕａｕｈａｉセメントファクトリのポルトランドセメントクリンカ内のエーライトの結晶形がＭ３からＭ１に変化していることがわかる。
【００１６】
（５）最終的に得られた９６ｇのセメントクリンカに４ｇの石膏を加えて、一様に混合した。その後、２９ｍＬの水（水セメント比ｗ／ｃ＝０．２９）を加えて、混合して、２０×２０×２０ｍｍのサンプルへ成型した。そして３日、２８日の圧縮強度を計測した。サンプルは、まず養生ケース（curing case）内で２４時間養生(cure)された。その際、相対湿度は９０％、温度は摂氏２０±２度とした。それから、離型されたサンプルを水養生ケース(water curing case)のなかで摂氏２０±１度で養生した。その結果得られた強度の比較が表１に示されている。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
（例２）
（１）準備されたポルトランドセメント原料を摂氏１４８０度まで昇温し、０．５時間焼成して冷却する。
【００１９】
（２）そのポルトランドセメント原料を、摂氏１５００度に達するまで毎分摂氏１０度の速さで昇温し、その温度を６０分維持してから自然冷却した。
【００２０】
（３）摂氏７００度以下の温度まで冷却されたクリンカを昇温する。摂氏１０００度に達するまで毎分摂氏１５度の速さで昇温し、その温度を９０分維持してから、自然冷却した。冷却されたクリンカをボールミルを用いて粉状に挽いた。比表面積は３５０ｍ２／ｋｇとした。
【００２１】
（４）最終的に得られた９６ｇのセメントクリンカに４ｇの石膏を加えて、一様に混合した。その後、２９ｍＬの水（水セメント比ｗ／ｃ＝０．２９）を加えて、混合して、２０×２０×２０ｍｍのサンプルへ成型した。そして３日、２８日の圧縮強度を計測した。サンプルは、まず養生ケース内で２４時間養生された。その際、相対湿度は９０％、温度は摂氏２０±２度とした。それから、離型されたサンプルを水養生ケースのなかで摂氏２０±１度で養生した。その結果得られた強度の比較が表２に示されている。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
（例３）
（１）準備されたポルトランドセメント原料を摂氏１４５０度まで昇温し、１時間焼成して冷却した。
【００２４】
（２）そのポルトランドセメント原料を、摂氏１４５０度に達するまで毎分摂氏５度の速さで昇温し、その温度を６０分維持してから、冷却装置に入れて、温度を毎分摂氏５５度の速さで低下させた。
【００２５】
（３）温度を摂氏１０００度まで冷却し、その温度を６０分維持した。
【００２６】
（４）その後自然冷却した。冷却されたクリンカをボールミルを用いて粉状に挽いた。比表面積は３６０ｍ２／ｋｇとした。
【００２７】
（５）最終的に得られた９６ｇのセメントクリンカに４ｇの石膏を加えて、一様に混合した。その後、２９ｍＬの水（水セメント比ｗ／ｃ＝０．２９）を加えて、混合して、２０×２０×２０ｍｍのサンプルへ成型した。そして３日、２８日の圧縮強度を計測した。サンプルは、まず養生ケース内で２４時間養生(cure)された。その際、相対湿度は９０％、温度は摂氏２０±２度とした。それから、離型されたサンプルを水養生ケース(water curing case)のなかで摂氏２０±１度で養生した。その結果得られた強度の比較が表３に示されている。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
（例４）
（１）準備されたポルトランドセメント原料を摂氏１４５０度まで昇温し、１時間焼成して冷却した。
【００３０】
（２）そのポルトランドセメント原料を、摂氏１５００度に達するまで毎分摂氏１５度の速さで昇温し、その温度を３０分維持してから、冷却装置に入れて、温度を毎分摂氏５０度の速さで低下させた。
【００３１】
（３）温度を摂氏１１００度まで冷却し、その温度を３０分維持した。
【００３２】
（４）その後自然冷却した。冷却されたクリンカをボールミルを用いて粉状に挽いた。比表面積は３５０ｍ２／ｋｇとした。
【００３３】
（５）最終的に得られた９６ｇのセメントクリンカに４ｇの石膏を加えて、一様に混合した。その後、２９ｍＬの水（水セメント比ｗ／ｃ＝０．２９）を加えて、混合して、２０×２０×２０ｍｍのサンプルへ成型した。そして３日、２８日の圧縮強度を計測した。サンプルは、まず養生ケース内で２４時間養生された。その際、相対湿度は９０％、温度は摂氏２０±２度とした。それから、離型されたサンプルを水養生ケースのなかで摂氏２０±１度で養生した。その結果得られた強度の比較が表４に示されている。
【００３４】
【表４】
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【図１−１】
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【図１−２】
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【図２−１】
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【図２−２】
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