(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カルシウムサルフォアルミネート鉱物の２次的な合成方法であって、
ポルトランドセメント原料内のＳＯ３の含有量が０．５ないし６．０重量％となるように、前記原料内に石膏を加える第１ステップと、
その製造された原料を焼成し、毎分摂氏１ないし２５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第２ステップと、
その冷却されたクリンカを毎分摂氏１ないし２５度の速さで摂氏８００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第３ステップと、
その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４ステップと、
を含むか、あるいは、
ポルトランドセメント原料内のＳＯ３の含有量が０．５ないし６．０重量％となるように、前記原料内に石膏を加える第１Ａステップと、
その製造された原料を焼成し、毎分摂氏１ないし２５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度の速さで冷却する第２Ａステップと、
その温度が摂氏８００度ないし１３００度まで下がったら温度を保持し、それから自然冷却する第３Ａステップと、
その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４Ａステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２ステップ、第３ステップ、第２Ａステップ、第３Ａ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３】
前記第４ステップ、第４Ａ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高ゲル化セメントクリンカ、より具体的にはポルトランドセメントクリンカにおけるカルシウムサルフォアルミネート鉱物の２次的な合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポルトランドセメント内のＣ４Ａ３Ｓ（Ｓは上線付き。以下全てのＣ４Ａ３Ｓで同様。）鉱物は、セメントの初期強度を改善し、複合材料の活性を刺激し、ポルトランドセメントにおける複合材料の利用率を高める。したがって、ポルトランドセメントにおけるＣ４Ａ３Ｓ鉱物の形成は極めて重要である。
【０００３】
Ｃ４Ａ３Ｓ鉱物を含有するポルトランドセメントクリンカを製造（preparation）する際の重要な課題は、Ｃ４Ａ３Ｓとエーライトの共存の問題、すなわちＣ４Ａ３Ｓ鉱物は概して摂氏１３５０度で分解するのに対して、クリンカ内でのエーライトの形成は摂氏１４５０度で始まるので、熱力学的観点からは、Ｃ４Ａ３Ｓとエーライトは単一のシステム内に共存できないことである。現在では、Ｃ４Ａ３Ｓ鉱物を含有するポルトランドセメントクリンカは、主にポルトランドセメント原料にホタル石と石膏を加えることによって製造(prepare)され、その後摂氏１３００度ないし１４００度で焼成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし現在、中国では、ほとんどのセメントは、新たな乾燥焼成法(dry calcination)によって製造される。この方法では、焼成温度が摂氏約１４５０度で、セメントクリンカ内に形成されたＣ４Ａ３Ｓのほとんどが分解されるので、セメントクリンカ内に少量のＣ４Ａ３Ｓが残るのみである。その結果Ｃ４Ａ３Ｓ鉱物を含有するポルトランドセメントの一部の性質（例えば初期強度）が欠如する。したがってＣ４Ａ３Ｓ鉱物を含有するポルトランドセメントクリンカの製造の方法は中国では産業化されておらず、ほとんどのセメント企業は依然として、仮焼成炉(pre-calcing kiln)で伝統的なポルトランドセメントクリンカを製造している。
【０００５】
本発明の課題は、現状のＣ４Ａ３Ｓ鉱物を含有するポルトランドセメントクリンカの焼成方法を改善し、ポルトランドセメントクリンカ内のカルシウムサルフォアルミネートの製造のための２次的な合成方法を提供することである。結果として、セメントの初期強度は改善され、大容量の仮焼成炉でＣ４Ａ３Ｓ鉱物を含有するポルトランドセメントクリンカを製造するための要件は満たされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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カルシウムサルフォアルミネートの２次的な合成法であって、下記のステップを含む。
（１）ポルトランドセメント原料内のＳＯ３の含有量が０．５ないし６．０重量％となるように、前記原料内に石膏を加える（dope）。
（２）製造された前記原料を焼成し、その温度を毎分摂氏１ないし２５度の速さで摂氏１４００度ないし１６００度まで上昇させて、その温度で保持し、それから自然冷却する。
（３）冷却されたクリンカを毎分摂氏１ないし２５度の速さで摂氏８００度ないし１３００度まで昇温させて、同温度で保持し、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。
（１Ａ）ポルトランドセメント原料内のＳＯ３の含有量が０．５ないし６．０重量％となるように、前記原料内に石膏を加える。
（２Ａ）製造された前記原料を焼成し、温度を毎分摂氏１ないし２５度の速さで摂氏１４００度ないし１６００度まで上昇させて、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。
（３Ａ）摂氏８００度ないし１３００度まで下がったら、その温度を維持する。それから自然冷却する。
（４Ａ）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。
【０００７】
好適には、ステップ（２）、（３）、（２Ａ）、（３Ａ）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）、（４Ａ）の粉状物の比表面積は３４０ないし３６０ｍ２／ｋｇである。
【０００８】
ステップ（２）、（２Ａ）における製造された原料の焼成は、標準の処理パラメータのもとで実行する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、カルシウムサルフォアルミネート鉱物を含有するポルトランドセメントクリンカの温度処理に関し、それにより、高温で分解されたカルシウムサルフォアルミネート鉱物が再形成され、セメントクリンカ内のカルシウムサルフォアルミネート鉱物の含有量が改善され、ポルトランドセメントクリンカ内のカルシウムサルフォアルミネート鉱物の機能が十分に発揮され、セメントクリンカの初期および長期性質が改善され、セメント内における複合材料のドープ量が増加される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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限定はされない。
【００１１】
（例１）
（１）０．３０ｋｇの石膏（石膏内のＳＯ３の含有量は３２．９０重量％）が、５ｋｇの製造されたポルトランドセメント原料（セメント原料の組成は表１に示されている）に加えられ、結果として原料内のＳＯ３含有量は１．８６重量％となった。
【００１２】
（２）製造されたセメント原料を毎分摂氏５度の速さで摂氏１４５０度まで昇温し、その温度を３０分維持してから、自然冷却した。
【００１３】
（３）冷却されたセメントクリンカを、摂氏１２００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。
【００１４】
（４）上記の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いた。比表面積は３５０ｍ２／ｋｇとした。ＣＮ２００７１０３０２５９４．１に開示された本発明者によるテスト方法によれば、Ｘｕｚｈｏｕ  Ｈｕａｉｈａｉセメントファクトリによって製造されたセメントクリンカにおけるＣ４Ａ３Ｓ含有量は０．５重量％であり、（温度処理後の）本実施例のセメントクリンカにおけるＣ４Ａ３Ｓ含有量は４．８重量％であった。
【００１５】
（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１日、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２に示されている。
【００１６】
【表１】
0005628336.tif 000002
【００１７】
【表２】
0005628336.tif 000003
【００１８】
（例２）
（１）０．２８ｋｇの石膏（石膏内のＳＯ３の含有量は３２．９０重量％）が、５ｋｇの製造されたポルトランドセメント原料（セメント原料の組成は表１に示されている）に加えられ、結果として原料内のＳＯ３含有量は１．７４重量％となった。
【００１９】
（２）製造されたセメント原料を毎分摂氏１０度の速さで摂氏１４００度まで昇温し、その温度を５０分維持してから、自然冷却した。
【００２０】
（３）冷却されたセメントクリンカを、摂氏１２５０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。
【００２１】
（４）上記の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いた。比表面積は３６０ｍ２／ｋｇとした。
【００２２】
（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１日、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時間養生した。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３に示されている。
【００２３】
【表３】
0005628336.tif 000004
【００２４】
（例３）
（１）０．３ｋｇの石膏（石膏内のＳＯ３の含有量は３２．９０重量％）が、５ｋｇの製造されたポルトランドセメント原料（セメント原料の組成は表１に示されている）に加えられ、結果として原料内のＳＯ３含有量は１．８６重量％となった。
【００２５】
（２）製造されたセメント原料を毎分摂氏５度の速さで摂氏１４５０度まで昇温し、その温度を３０分維持してから、冷却した。それから冷却器に搬送し、毎分摂氏５５度の速さで冷却した。
【００２６】
（３）摂氏１２５０度に達するまで冷却し、その温度を６０分維持してから自然冷却した。
【００２７】
（４）上記の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いた。比表面積は３４０ｍ２／ｋｇとした。
【００２８】
（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１日、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時間養生した。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。
【００２９】
【表４】
0005628336.tif 000005
【００３０】
（例４）
（１）０．２８ｋｇの石膏（石膏内のＳＯ３の含有量は３２．９０重量％）が、５ｋｇの製造されたポルトランドセメント原料（セメント原料の組成は表１に示されている）に加えられ、結果として原料内のＳＯ３含有量は１．７４重量％となった。
【００３１】
（２）製造されたセメント原料を毎分摂氏１０度の速さで摂氏１４００度まで昇温し、その温度を５０分維持した。それから冷却器に搬送し、毎分摂氏５０度の速さで冷却した。
【００３２】
（３）摂氏１２００度に達するまで冷却され、その温度を３０分維持してから自然冷却した。
【００３３】
（４）上記の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いた。比表面積は３４０ないし３６０ｍ２／ｋｇとした。
【００３４】
（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１日、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時間養生した。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５に示されている。
【００３５】
【表５】
0005628336.tif 000006