(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キルン下流側からクリンカを採取し、該クリンカの被粉砕性を被粗砕性と被微粉砕性に分けてそれぞれ個別評価することにより、被粗砕性若しくは被微粉砕性のいずれか劣るほうを改善すべく、クリンカを焼成するための原料条件または焼成条件を調整してクリンカのフリーライム量および／または容重を制御することを特徴とするセメントの製造方法。
【請求項２】
キルン下流側からクリンカを採取し、該クリンカを被粗砕性評価のためのクリンカと、該被粗砕性評価クリンカよりも細かい被微粉砕性評価のためのクリンカに粒度調整して、それぞれ所定条件で粉砕試験を実施するとともに粉砕したクリンカの粒度特性を測定し、該粒度特性に基づいて前記クリンカの被粉砕性を被粗砕性と被微粉砕性に分けてそれぞれ個別評価することにより、被粗砕性若しくは被微粉砕性のいずれか劣るほうを改善すべく、クリンカを焼成するための原料条件または焼成条件を調整してクリンカのフリーライム量および／または容重を制御することを特徴とするセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、セメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメントの製造において、粉砕の果たす役割は極めて大きく、例えば、セメント仕上げ工程でのクリンカ粉砕に必要な電力費は製造直接比のかなりの部分を占め、これの低減は大きな課題の一つである。このため粉砕機や分級機等に種々の改良が加えられ、かなりの成果を上げてきている。
【０００３】
一方、セメントクリカの被粉砕性は、原料条件（鉱物、化学成分、細かさ）、焼成条件、冷却条件などによって、生成するクリンカの性状（空隙の量と分布、ガラス相量、鉱物組成、鉱物の形態、大きさ、結晶構造等）が一様でなく、同じクリンカでもかなり変動するものである。このクリンカの被粉砕性を的確に測定し、易粉砕性のクリンカを焼成するための的確な原料条件や焼成条件等を定めることができれば、消費電力の低減に大きく寄与することができる。
【０００４】
従来、砕料の被粉砕性を示すものとして、粉砕しやすさを尺度とするもの（粉砕能）と粉砕しにくさを尺度とするもの（粉砕抵抗）があり、種々の方法が提案されている。代表的なものにボンド（Ｂｏｎｄ）の粉砕仕事指数があり、その詳細な試験方法がＪＩＳ、Ｍ４００２に規定されている。この粉砕仕事指数は、所定細かさまでの粉砕に要する粉砕仕事量を測定することによって得られる砕料の粉砕抵抗を表すもので、粉砕回路設計の基礎として広く利用されているほか、現場粉砕機の操業実績から、計算式により粉砕仕事指数を算出し、試験ミルでの実測値との差が、現場粉砕機の機械効率の差を表すものとして現場粉砕機の操業指針として利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述するように、粉砕仕事指数は、実用上の価値が大きいものであるが、実際の現場プロセスにおいては、粉砕仕事指数で評価した被粉砕性を前述したセメントクリンカの性状と対応づけ、易粉砕性のクリンカを焼成するための的確な原料条件や焼成条件等を定めるなどのアクションに結付けることができないものであり、これを直接的な電力低減に活用することができなかった。
【０００６】
又、粉砕仕事指数は、煩雑な実験条件に加え、かなりの労力と時間、及び多量の砕料を用いて測定しなければならないこともあり、これを簡略化すると共に、実プラントにおける所望製品粒度に対応した被粉砕性を示す指数もいくらか提案されている。例えば、セメントクリンカの被粉砕性は、クリンカを一定時間、同一条件で粉砕した後のブレーン値（比表面積）や、所定ブレーン値を得るために必要な消費エネルギーを被粉砕性指数として表しているが、いずれも、所望製品粒度に対応するブレーン値まで一挙にクリンカを粉砕して被粉砕性を評価しており、基本的には、前記ボンドの粉砕仕事指数と同様であり、これを電力低減に活用することができない。
【０００７】
この発明の目的は、上記事情に鑑み、クリンカの被粉砕性を的確に評価し、この評価に基いて、クリンカの被粉砕性を改善し、セメント仕上工程での粉砕の原価低減を可能とするセメントの製造方法を提供することにある。
【０００８】
上述の問題を解決するために、この発明のセメント製造方法によれば、キルン下流側からクリンカを採取し、該クリンカの被粉砕性を被粗砕性と被微粉砕性に分けてそれぞれ個別評価することにより、被粗砕性若しくは被微粉砕性のいずれか劣るほうを改善すべく、クリンカを焼成するための原料条件または焼成条件を調整してクリンカのフリーライム量および／または容重を制御すること（請求項１）、キルン下流側からクリンカを採取し、該クリンカを被粗砕性評価のためのクリンカと、該被粗砕性評価クリンカよりも細かい被微粉砕性評価のためのクリンカに粒度調整して、それぞれ所定条件で粉砕試験を実施するとともに粉砕したクリンカの粒度特性を測定し、該粒度特性に基づいて前記クリンカの被粉砕性を被粗砕性と被微粉砕性に分けてそれぞれ個別評価することにより、被粗砕性若しくは被微粉砕性のいずれか劣るほうを改善すべく、クリンカを焼成するための原料条件または焼成条件を調整してクリンカのフリーライム量および／または容重を制御すること（請求項２）を特徴とする。
【０００９】
【作用】
クリンカの被粉砕性を評価するに当り、クリンカを粗粉砕域及び微粉砕域において、所定条件で粉砕試験をし、それぞれの領域でのクリンカの被粉砕性、即ち、被粗砕性と被微粉砕性を求める。クリンカの被粉砕性は、粗粉砕域と微粉砕域では相反する現象を示し、求めた被粗砕性と被微粉砕性をそれぞれ個別評価することにより、セメントキルンの操作条件を適切に制御し、クリンカの被粉砕性の改善に結付けることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明の実施例を説明する。図１において、石灰石、粘土、珪石、鉄原料等が調合されたセメント原料１０は、サスペンションプレヒータ（ＳＰ、ＮＳＰ）付キルン、クーラ等を備えた焼成工程２０で中間製品３０としてのセメントクリンカが生成され、ついで、粉砕機、分級機等を備えたセメント仕上工程４０で石膏等を加えて粉砕調整され、最終製品５０として出荷される。このような一般的なセメント製造設備において、焼成工程２０におけるキルン下流側、すなわち、仕上工程４０の上流側で、砕料としてセメントクリンカ１が採取され、後述するようにクリンカ１の被粉砕性を被粗砕性と被微粉砕性に分けてそれぞれ個別評価６０する。このクリンカ１の被粉砕性評価６０に基いて矢印Ａで示すように、焼成工程２０におけるキルンを制御、例えば、キルンバーナの燃料量、空気量、キルン回転数及びキルン内通風量等を制御する。こうして焼成工程２０で被粗砕性若しくは被微粉砕性に優れたクリンカ１を生成し、後段の仕上工程４０での粉砕の原価低減を可能とする。
【００１１】
次に、クリンカ１の被粉砕性評価６０の詳細を図２に基いて説明する。現場粉砕機入口等から採取されるセメントクリンカ１は、被粗砕性試験２及び被微粉砕性試験３に供される。被粗砕性試験２及び被微粉砕性試験３では、それぞれ粒度調整手段４ａ、４ｂ、秤量手段５ａ、５ｂ、粉砕手段６ａ、６ｂ及び粉砕したクリンカの粒度特性測定手段７ａ、７ｂからなる試験設備を備え、評価部８でクリンカの粒度特性から被粗砕性と被微粉砕性をそれぞれ個別評価する。
【００１２】
粒度調整手段４ａ、４ｂは、粉砕手段６ａ、６ｂでの最も好ましいクリンカの粉砕開始時粒度を調整して、被粗砕性試験２及び被微粉砕性試験３を効果的にしかも試験誤差を極力少なくするための条件設定をするもので、ジョークラッシャーやロールクラッシャー等の粉砕機と篩設備からなる。粒度調整手段４ａ、４ｂで所定粒度に調整された被粗砕性評価及び被微粉砕性評価クリンカは、秤量手段５ａ、５ｂで一定量が秤量され、粉砕手段６ａ、６ｂに供給される。粉砕手段６ａ、６ｂは、好ましくは回分式ボールミルが用いられ、それぞれ粗粉砕域及び微粉砕域で、前記秤量されたクリンカを所定時間又は所定回数粉砕して、測定手段７ａ、７ｂで所定の篩目通過分やブレーン比表面積等の粒度特性を測定する。評価部８では、この粒度特性とあらかじめ測定した基準試料の粒度特性を比較することにより、クリンカの被粗砕性と被微粉砕性をそれぞれ個別評価する。尚、試験設備は被粗砕性試験２及び被微粉砕性試験３で共用、例えば、粉砕手段６ａ、６ｂは、同一の回分式ボールミルで共用しても良い。
【００１３】
前述したクリンカの粉砕開始時粒度や粉砕条件は、実際の現場粉砕機の入口粒度や出口粒度等の実績を考慮して定める。例えば、クリンカ粉砕で汎用されている２室式ボールミルと分級機による閉回路粉砕において、分級機出口の製品粒度をブレーン比表面積３０００〜３３００ｃｍ２／ｇ程度、ボールミル第１室の粉砕を被粗砕性、第２室の粉砕を被微粉砕性と想定し、所定の試験条件を定める。すなわち、被粗砕性評価クリンカはボールミル第１室と同程度の粉砕を想定し、粒度調整手段４ａで粉砕開始時粒度を２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下に調整すると共に、粉砕終了時粒度をブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ程度以下、好ましくは５００〜１０００ｃｍ２／ｇ程度になるように、粉砕時間又は粉砕回数を定める。
【００１４】
被微粉砕性評価クリンカは、粉砕開始時粒度を２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下に調整すると共に、粉砕終了時粒度をブレーン比表面積１５００ｃｍ２／ｇ程度以上、好ましくは１６００〜２２００ｃｍ２／ｇ程度になるように、粉砕手段６ａでの粉砕時間又は粉砕回数を定める。又、粉砕開始時粒度を２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下に調整したクリンカと前記被粗砕性試験２で粉砕したブレーン比表面積５００〜１０００ｃｍ２／ｇ程度のクリンカを混合調整して被微粉砕性評価クリンカとすると、被粗砕性の影響を極力排除する事ができる。尚、当然のことながら、粉砕終了時粒度は、被粉砕性に応じて大幅に変動するものであり、一応の目安として定めればよく、更に、現場分級機出口の所望製品粒度と対応して種々設定することも可能である。
【００１５】
次に、回分式テストボールミル（径４００ｍｍ×長さ４５０ｍｍ、回転数５７ｒｐｍ、ボール充填率３２．６％、ボール径５０〜１７ｍｍ）を用いて、表１に示す条件によりセメントクリンカの被粉砕性試験を行った。セメントクリンカは、異なる粉砕方式（Ａ；予備粉砕機付ボールミル、Ｂ；ボールミル、Ｃ；予備粉砕機付ボールミル）を有するセメント３工場の現場粉砕機入口で採取して被粉砕性試験に供する一方、セメントクリンカ採取時における実操業データとして現場粉砕機の電力原単位を測定した。電力原単位とブレーン比表面積若しくは０．６ｍｍ篩目通過分の関係を図３〜図５に示す。尚、被粗砕性試験及び被微粉砕性試験は、２室式現場ボールミルと分級機からなる閉回路粉砕における第１室（被粗砕性）及び第２室（被微粉砕）でのクリンカ粉砕を想定して条件を定めた。
【００１６】
【表１】
0003715995.tif 000002
【００１７】
図３は、従来型の所望製品粒度に対応するブレーン値まで一挙にクリンカを粉砕して被粉砕性を評価する場合を示す。図３に示すように、被粉砕性指数として表したブレーン比表面積が高くなる（被粉砕性が良くなる）と、いずれの工場（Ａ、Ｂ、Ｃ）も各現場粉砕機の電力原単位は低減しており、セメントクリンカそのものの被粉砕性は一応評価できる。
【００１８】
これに対し、ボールミル第１室での粉砕を想定した被粗砕性試験では、図４に示すように、被粉砕性指数として表した０．６ｍｍ篩目通過分が高くなる（被粗砕性が良くなる）と、工場Ａ、Ｂにおける現場粉砕機の電力原単位は低減するものの、工場Ｃでは上昇している。また、ボールミル第２室での粉砕を想定した被微粉砕性試験では、図５に示すように、被粉砕性指数として表したブレーン比表面積が高くなる（被微粉砕性が良くなる）と、被粗砕性試験結果とは逆に、工場Ａ、Ｂにおける現場粉砕機の電力原単位は上昇し、工場Ｃでは低減している。
【００１９】
図６は、被微粉砕性試験におけるブレーン比表面積と被粗砕性試験の０．６ｍｍ篩目通過分の関係を示したもので、被粗砕性試験で良く粉砕されるセメントクリンカは、被微粉砕性試験では粉砕されにくく、クリンカの被粗砕性と被微粉砕性は相反することが分かる。
【００２０】
この様に、セメントクリンカの被粉砕性は、各セメント工場で異なることは無論、同一工場においても大きく変動し、しかも、被粗砕性と被微粉砕性とは相反する上、現場粉砕機の粉砕方式により、被粗砕性と被微粉砕性の対応関係も異なる。従って、前記図３に示す従来の被粉砕性評価方法では、セメントクリンカそのものの被粉砕性は一応評価できるものの、この評価に対応して、例えば、易粉砕性のクリンカを焼成するための的確な原料条件や焼成条件を定めるなどの現場アクションに結付けることができない。
【００２１】
一方、この発明では、クリンカの被粗砕性と被微粉砕性を個別評価することにより、現場粉砕機の粉砕方式に応じて現場アクションに結付けることができる。例えば前記図４及び図５において、工場Ａ、Ｂでは、クリンカの被粗砕性や現場粉砕機の粗砕能力の改善により、また工場Ｃでは、クリンカの被微粉砕性や、現場粉砕機の微粉砕能力の改善を行うこと等により、消費電力の低減に大きく貢献する現場アクションに結付けることができる。
【００２２】
具体的なクリンカの被粗砕性や被微粉砕性の改善策としては、前述した原料条件（鉱物、化学成分、細かさ）、焼成条件、冷却条件等によって、生成するクリンカの性状（空隙の量と分布、ガラス相量、鉱物組成、鉱物の形態、大きさ、結晶構造等）が異なることを考慮し、これらクリンカの性状と被粗砕性及び被微粉砕性との対応関係を予め求めておくことにより、容易に現場アクションに結付けることができる。中でも種々検討した結果、クリンカのフリーライム量及び容重は、被粗砕性や被微粉砕性と良く対応し、しかもフリーライム量及び容重は、クリンカの品質分析項目として広く採用されており、そのコントロールが容易なこともあり、これを現場アクションに結付けることが好ましい。
【００２３】
すなわち、被粗砕性に優れたクリンカは、比較的低容重、高フリーライムであり、被微粉砕性に優れたクリンカは、逆に、比較的高容重、低フリーライムである対応関係を示す。一方、クリンカのフリーライム量及び容重は、クリンカの焼成度と密接に関連し、焼成度が高いほど、クリンカ中の液相量が多くなり焼締まって容重は高くなるが、フリーライム量は逆にゼロに近づく。従って、クリンカのフリーライム量及び容重のコントロールは、焼成条件のコントロール、すなわち、焼成工程２０におけるキルンを制御すること、例えば、キルンバーナの燃料量、空気量、キルン回転数及びキルン内通風量等を制御することにより、被粗砕性若しくは被微粉砕性に優れたクリンカとし、後段の仕上げ工程４０での粉砕効率の改善を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、極めて簡単な方法により、セメントクリンカの被粉砕性を的確に評価し、この評価に基いて焼成工程で易粉砕性のクリンカを焼成することができ、セメント仕上工程での粉砕の原価低減を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す概略図である。
【図２】セメントクリンカの被粉砕性評価試験を示す概略図である。
【図３】従来の被粉砕性試験における電力原単位とブレーン比表面積の関係を示す図である。
【図４】この発明に基く被粗砕性試験における電力原単位と０．６ｍｍ篩目通過分の関係を示す図である。
【図５】この発明に基く被微粉砕性試験における電力原単位とブレーン比表面積の関係を示す図である。
【図６】この発明に基く被微粉砕性試験におけるブレーン比表面積と被粗砕性試験の０．６ｍｍ篩目通過分の関係を示す図である。
【符号の説明】
１        セメントクリンカ
２        被粗砕性試験
３        被微粉砕性試験
４ａ      粒度調整手段
４ｂ      粒度調整手段
５ａ      秤量手段
５ｂ      秤量手段
６ａ      粉砕手段
６ｂ      粉砕手段
７ａ      粒度特性測定手段
７ｂ      粒度特性測定手段
８        評価部
１０        セメント原料
２０        焼成工程
３０        中間製品
４０        仕上工程
５０        最終製品
６０        被粉砕性評価
【図１】
0003715995.tif 000003
【図２】
0003715995.tif 000004
【図３】
0003715995.tif 000005
【図４】
0003715995.tif 000006
【図５】
0003715995.tif 000007
【図６】
0003715995.tif 000008