(57)【要約】【課題】  石灰を主成分とする微粒・微細な処理物を、未反応石灰質の含有量が少なく、且つ、高い水和活性と比表面積を備えた高品質のものにする。【解決手段】  石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を、石灰石、消石灰、副産石灰のうち何れか一つ以上の石灰質原料と、必要に応じて配合される副原料とで構成し、処理物を加熱する炉芯管１０と、炉芯管１０内に設けられ該炉芯管１０の中心軸Ｐａの方向に沿って複数列設されるとともに炉芯管１０の回転によって炉芯管１０の内周面を転動して処理物に衝撃を付与するビータ部材２０とを備えた熱処理装置Ｓにより、４００℃〜１２００℃の範囲で焼成し、ＣａＯを６０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2 換算値）を０．１〜５重量％、Ａｌ2Ｏ3を０．０１〜２０重量％、ＳｉＯ2 を０．０１〜２０重量％含有するとともに、水和活性を０．５〜６０秒、ＢＥＴ比表面積を３ｍ2／ｇ以上にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を焼成して得られる生石灰含有焼成物において、
上記処理物として、石灰石、消石灰、副産石灰のうち何れか一つ以上の石灰質原料と、必要に応じて配合される副原料とで構成し、
該処理物を加熱する炉芯管と、該炉芯管内に設けられ該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材とを備えた熱処理装置により、上記処理物を４００℃〜１２００℃の範囲で焼成し、
ＣａＯを６０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2換算値）を０．１〜５重量％含有するとともに、水和活性を０．５〜６０秒、ＢＥＴ比表面積を３ｍ2／ｇ以上にしたことを特徴とする生石灰含有焼成物。
【請求項２】
Ａｌ2Ｏ3を０．０１〜２０重量％、ＳｉＯ2を０．０１〜２０重量％含有することを特徴とする生石灰含有焼成物。
【請求項３】
上記石灰質原料として石灰石を用いる場合、結晶質の石灰石を用いることを特徴とする請求項１または２記載の生石灰含有焼成物。
【請求項４】
上記石灰質原料として副産石灰を用いる場合、石灰石、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰の何れかの製造時に発生する石灰質副産物、石灰利用工程から発生する石灰質副産物のうち何れか一つ以上を用いることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の生石灰含有焼成物。
【請求項５】
防湿材料によって密閉包装されたことを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の生石灰含有焼成物。
【請求項６】
上記請求項１乃至４何れかに記載の生石灰含有焼成物を消化した消石灰含有消化物。
【請求項７】
上記請求項１乃至４何れかに記載の生石灰含有焼成物を製造する生石灰含有焼成物の製造方法において、
上記熱処理装置として、上流側で処理物を受け入れ略水平方向に延びる中心軸を中心に回転させられて該処理物を上流側から下流側に移動させ下流側に設けた排出口から処理物を排出する炉芯管と、該炉芯管内に該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材と、上記炉芯管の上記排出口より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部とを備えたものを用い、
上記炉芯管内に上流側から下流側へ向かう空気を流し、上記炉芯管加熱部での加熱による処理物の焼成温度範囲を８００℃〜１２００℃に設定するとともに、該炉芯管加熱部で加熱された処理物を上記排出口に至るまで上記焼成温度範囲内の８００℃〜１２００℃に保持したことを特徴とする生石灰含有焼成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石灰を主成分とする処理物を焼成して得られる生石灰含有焼成物，その消化物及び生石灰含有焼成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石灰（石灰石、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム）は、建築・土木、化学、製紙、食品、環境などの様々な分野において利用されている。
【０００３】
これらの石灰の製造過程では、石灰質を主成分とする種々の副産物、いわゆる副産石灰が様々な形態で発生する。例えば、石灰石の粗砕工程や精製工程で発生する微粒石灰石・石灰石粉、水洗残渣・脱水ケーキ、生石灰の製造過程で発生する微粉ダスト・焼成ダスト、重質・軽質炭酸カルシウムの製造過程で発生する石灰石粉、湿潤残渣・脱水ケーキ、消石灰の製造過程で発生する湿潤残渣・脱水ケーキ、あるいは製紙・製糖・皮革の製造工程で発生する石灰質の工程副産物などである。
【０００４】
微粒・微細な石灰は、ハンドリング上に問題があるため、その用途は限定的であり、とくに１ｍｍ以下の微粉石灰では有益な用途を見出すことは困難である。さらに、上記の副産石灰は、微粒・微細であるばかりでなく、石灰質以外の無機質・有機質の成分を含有する場合が多く、有効利用をさらに困難なものとさせている。また、これら副産石灰の再資源化に掛かるコストは、良質の石灰原料を加工して製品化するコストに比較してはるかに大きいことも、有効利用に際しての障壁となっている。
【０００５】
微粒・微細な石灰の利用方法として、これらを焼成して生石灰含有焼成物とすることが挙げられるが、既往の立炉（シャフトキルン、バーティカルキルン）では、炉内の通風を確保しなければならない点において、原料の最小粒度は通常には２０ｍｍ程度必要であり、実質的に立炉では微粒・微細な石灰を焼成することは出来ない。
【０００６】
従来、この種の微粒・微細な石灰を焼成する方法として、例えば、特開平０６−９２６３号公報（特許文献１）に記載された技術が知られている。これは、細晶質、または中晶質以上の石灰石を粉砕し、得られた石灰石粉体を所定の大きさに成形後、９００℃以上で焼成するものである。
【０００７】
また、従来においては、例えば、特開２００９−１１４０２９号公報（特許文献２）に記載された技術も知られている。これは、採掘された石灰石を水洗する工程で排出される水洗スラッジと石灰焼成炉の排ガスから捕集される粉塵を混合した石灰スラッジを焼成するもので、石灰スラッジを乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程後の石灰スラッジを所定の形状に造粒する造粒工程と、造粒した石灰スラッジを焼成する焼成工程とを有する。乾燥工程では、石灰スラッジの水分を１６重量％以下に乾燥させ、焼成工程では、原料投入口の温度が６５０℃以下である条件のロータリーキルンを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−９２６３号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記前者の従来の焼成方法においては、焼成手段は明らかでないが、石灰石粉体の成形工程が必須であることから、設備コストが嵩み製造コスト高になっているという問題がある。
また、上記後者の従来の焼成方法においては、ロータリーキルンを用いているので、被焼成物のショートパスが発生しやすく、ショートパスが発生した場合、焼成物には脱炭酸が十分に行われない、いわゆる未反応石灰が残存してしまうことになり、活性が不十分で品質に劣るという問題点がある。また、この従来技術においては、石灰スラッジの成形工程が必須であることから、設備コストが嵩み製造コスト高になっているという問題もある。石灰スラッジを成形せずにそのままロータリーキルンに投入すると、微粒・微細な石灰は付着性が強く、焼成中に炉の内壁にコーティングを形成しやすいといった問題を生じさせてしまう。そのため、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を直接に処理して、品質の高い生石灰含有焼成物を得ることができにくくなっているという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の微粒・微細な処理物を直接に熱処理装置により焼成し、炉への付着を回避しつつ、未反応石灰質の含有量が少なく、且つ、高い水和活性と比表面積を備えた高品質の優れた生石灰含有焼成物，その消化物である高い反応性と比表面積を備えた高品質の消石灰及び生石灰含有焼成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するため、本発明の生石灰含有焼成物は、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を焼成して得られる生石灰含有焼成物において、
上記処理物として、石灰石、消石灰、副産石灰のうち何れか一つ以上の石灰質原料と、必要に応じて配合される副原料とで構成し、
該処理物を加熱する炉芯管と、該炉芯管内に設けられ該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材とを備えた熱処理装置により、上記処理物を４００℃〜１２００℃の範囲で焼成し、
ＣａＯを６０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2換算値）を０．１〜５重量％含有するとともに、水和活性を０．５〜６０秒、ＢＥＴ比表面積を３ｍ2／ｇ以上にした構成としている。炭酸塩（ＣＯ2換算値）とは、目的物に含有するＣＯ2の含有量を意味するものであって、主に、未反応の炭酸カルシウムに由来するものである。
【００１２】
ここで、水和活性とは、以下の方法によって測定される水和反応性の尺度であって、測定方法からも理解される通り、この数値が小さければ小さいほど、水和活性は高いと評価される。
１）２０℃の水６００ｇを、温度測定装置を装着した断熱容器（デュワー瓶）に入れ、この中に３．３６ｍｍ以下に粒度調整した試料１５０ｇを投入する。
２）断熱容器に装着した温度測定装置によって、消化発熱温度を連続的に測定し、発熱温度が最大に達したときの温度を確認する。
３）最大発熱温度の８０％の温度に達したときの時間を読み取り、これを水和活性とする。
【００１３】
本発明において、好ましくは、ＣａＯを７０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2換算値）を０．１〜３重量％含有するとともに、水和活性を０．５〜３０秒、ＢＥＴ比表面積を１０ｍ2／ｇ以上にする。
【００１４】
また、必要に応じ、Ａｌ2Ｏ3を０．０１〜２０重量％、ＳｉＯ2を０．０１〜２０重量％含有する構成としている。
【００１５】
本発明においては、上記の石灰質原料に加えて、本発明で規定する生石灰含有焼成物の化学成分上の規定を満足することを前提に、製品の用途に応じて副原料を配合してもよい。すなわち、本発明の生石灰含有焼成物を製鋼用精錬剤として使用する場合、フラックスとしての機能を有する酸化アルミニウムや酸化珪素、酸化マグネシウム、あるいはアルカリ金属を含有する酸化物等の成分を共存させると精錬効果を向上させるので、これらの酸化物を含有する副原料を石灰質原料と共に焼成に供することは、製品化工程の簡略化、あるいは焼成熱量の低減・ＣＯ2発生量の低減といった観点から合理的である。このように、副原料は製品の使用目的に応じて適宜選定すればよく、その種類や性状においてとくに限定するものではないが、本発明による生石灰含有焼成物を、例えば製鋼用精錬剤として用いる場合には、副原料として鉄鋼スラグ、石炭灰、アルミ灰、製紙スラッジなどが未利用資源・難利用資源の有効利用の観点から推奨される。また、本発明の生石灰含有焼成物をそのまま、あるいは消化して消石灰を含有する消化物として、これらを排ガス処理剤として用いる場合には、主目的成分である石灰の含有量を一定量確保するために、副原料の配合は抑制することが好ましい。
【００１６】
本発明において、処理物を処理するときは、熱処理装置に処理物を供給して焼成する。この場合、炉芯管が回転すると、炉芯管の回転方向と同方向へビータ部材が回転して炉芯管の内面を転動するとともに、処理物が炉芯管内を移動する。この際、処理物は大きさが５ｍｍ以下の微粒・微細であり、処理物が炉芯管の内周面に付着して停留しようとするが、炉芯管の回転方向と同方向へビータ部材が回転して炉芯管の内面を転動して処理物に衝撃を付与するので、炉芯管の内周面に付着して停留しようとする処理物がこの衝撃によって炉芯管の内周面から強制的に離脱させられて分散される。そのため、処理物が炉芯管の内面に接触する時間が極めて短くなり、そのため、焼成が確実に行われる。この焼成においては、炉芯管の回転速度，炉芯管の加熱温度，空気の供給及び排気を適宜調整し、所望の生石灰含有焼成物を得る。
即ち、焼成炉、焼成方法、焼成条件を限定することによって、これまで焼成が困難とされてきた微粒・微細な石灰石や副産石灰、あるいは結晶質石灰石を安定して焼成でき、高活性な生石灰含有焼成物を得ることができる。
【００１７】
焼成温度は、投入する石灰質原料の性状に応じて適宜設定する。即ち、石灰質原料の石灰質が水酸化カルシウムのみの場合、焼成温度は４００〜８００℃が推奨される。また、石灰質原料に炭酸カルシウムを含む場合は、焼成温度は８００〜１２００℃が好適である。なお、焼成にあたっての熱源はとくに限定するものではなく、使用の状況に応じて適宜選択すればよいが、本発明の実施場所に石灰焼成設備や製鋼設備、あるいは廃棄物等の焼却設備が近接し、これらの設備からの廃熱が利用できるのであれば、省エネルギーの観点から、できる限りその利用を図ることが好ましい。
【００１８】
そして、本発明の生石灰含有焼成物は、ＣａＯを６０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2換算値）を０．１〜５重量％含有するとともに、水和活性を０．５〜６０秒、ＢＥＴ比表面積を３ｍ2／ｇ以上にしたので、未反応石灰質の含有量が少なく、且つ、高い水和活性と比表面積であるといった特性を備え、極めて有用になる。従来の生石灰含有焼成物では、活性と脱炭酸率はトレードオフの関係にあり、活性を追求すればするほど残存ＣＯ2が高くなる、即ち、未反応石灰の含有率が高まるのが常である。本発明は、こうした二律背反の関係を打破し、低残存ＣＯ2と高水和活性（短時間の水和活性値）、および高比表面積（高活性）を並両立させた生石灰含有焼成物を提供できた。
【００１９】
そして、必要に応じ、上記石灰質原料として石灰石を用いる場合、結晶質の石灰石を用いる構成としている。
これにより、結晶質石灰石は焼成過程で自己崩壊し、粉化するという特徴を有するが、本発明においては、微細原料の焼成に効力を発揮し、より微細な生石灰含有焼成物として生成される。その結果として、得られる生石灰含有焼成物は高い比表面積、すなわち高い水和活性を呈することになる。また、微粒の結晶質石灰石は有益な使途が乏しく、廃棄処分されているケースも少なくない。そのため、廃棄物の減量化や未利用資源・難利用資源の有効利用の観点からも、微粒の結晶質石灰石の使用はとくに推奨される。
【００２０】
そしてまた、必要に応じ、上記石灰質原料として副産石灰を用いる場合、石灰石、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰の何れかの製造時に発生する石灰質副産物、石灰利用工程から発生する石灰質副産物のうち何れか一つ以上を用いる構成としている。
これらの副産石灰は有益な使途が乏しく、廃棄処分されているケースも少なくない。従って、廃棄物の減量化や未利用資源・難利用資源の有効利用の観点からも、副産石灰の使用はとくに推奨される。
【００２１】
そして、防湿材料によって密閉包装されたことが有効である。得られた生石灰含有焼成物を防湿材料によって密閉包装することは、変質を抑制するためのより効果的な方策である。防湿材料はとくに限定するものではないが、アルミ箔フィルム、アルミ蒸着フィルム、珪素やアルミニウム酸化物を樹脂フィルムに蒸着した無機質蒸着フィルムなどは防湿性に優れているので好ましい。防湿材料によって包装された生石灰含有焼成物は、開梱・開封して使用してもよいし、包装状態のまま使用してもよい。特に本発明の生石灰含有焼成物を製鋼用精錬剤として用いる場合、防湿性の高い包装材料を構成する成分、すなわちアルミニウムや珪素・アルミニウム酸化物は精錬効果を有するので、包装状態のまま溶鋼中に投入するといった用法をとることができる。これはインジェクション法においても同様であり、インジェクション設備に合わせて包装物を製作し、この包装物自体をインジェクションにより溶鋼中に注入するという方法も推奨される。
【００２２】
更に、本発明は、上記の生石灰含有焼成物を消化することによって得られる消石灰含有消化物にある。上述の通り、本発明で得られる生石灰含有焼成物は極めて高い比表面積を有している。従って、これを消化した消化物、すなわち消石灰含有消化物は必然的に高い比表面積を呈することになる。一般に、排ガス処理に用いられる消石灰は反応性を高めるために、生石灰を単純に水のみで消化するのではなく、水にアルコールやグリコール類などを添加して消化し、高比表面積・高反応性の消石灰としている。これに対して本発明の生石灰含有焼成物はそれ自体で排ガス処理剤として機能するほどに高度な反応性を有しているので、これを消化する場合には一切の添加物を使用することなく、水のみで高比表面積・高反応性の消石灰を得ることができる。具体的には、出発原料となる生石灰含有焼成物の性状にもよるが、２０〜５０ｍ2／ｇの高い比表面積を有する消石灰を容易に得ることができる。
【００２３】
また、上記生石灰含有焼成物を製造する本発明の生石灰含有焼成物の製造方法は、上記熱処理装置として、上流側で処理物を受け入れ略水平方向に延びる中心軸を中心に回転させられて該処理物を上流側から下流側に移動させ下流側に設けた排出口から処理物を排出する炉芯管と、該炉芯管内に該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材と、上記炉芯管の上記排出口より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部とを備えたものを用い、
上記炉芯管内に上流側から下流側へ向かう空気を流し、上記炉芯管加熱部での加熱による処理物の焼成温度範囲を８００℃〜１２００℃に設定するとともに、該炉芯管加熱部で加熱された処理物を上記排出口に至るまで上記焼成温度範囲内の８００℃〜１２００℃に保持した構成としている。
【００２４】
これにより、炉芯管内では、石灰を主成分とする処理物を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じるが、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは空気流により下流側から排気されていく。この場合、通風が処理物と対抗方向（向流）の場合には、処理物投入側の上流側に処理物が飛散しやすく、結果として製品の回収率が低下傾向にあるが、本発明では、炉芯管内に上流側から下流側へ向かう空気を流し、通風方向を処理物の搬送方向と同一方向（並流）にしたので、上流側に処理物が飛散してしまう事態を防止することができ、回収率を向上させることができる。
【００２５】
一方、炉芯管内では、石灰を主成分とする処理物を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じるが、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは、処理物と「並流」するために、向流に比較して上記の反応によって発生した水分及び炭酸ガスが被焼成物に再吸収されようとする。しかしながら、本発明では、炉芯管内で焼成された処理物が排出口に至るまで処理物を焼成温度範囲内に保持するので、排出口前位で温度が焼成温度範囲以下になって、処理物に炭酸ガスの再吸収反応が生じる事態を抑制することができる。
その結果、処理物の炉への付着を回避しつつ、未反応処理物の含有量を少なくして、高品質の優れた焼成物とすることができるとともに、製品の回収率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の微粒・微細な処理物を直接に熱処理装置により焼成し、未反応石灰質の含有量が少なく、且つ、高い水和活性と比表面積を備えた高品質の優れた生石灰含有焼成物を提供することができる。更にまた、本発明の生石灰含有焼成物の消化物は高い反応性と比表面積を備えた高品質の優れた消石灰含有消化物を提供することができる。更に、処理物の炉への付着を回避しつつ、未反応処理物の含有量を少なくして、高品質の優れた焼成物とすることができるとともに、製品の回収率を向上させることができる生石灰含有焼成物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る生石灰含有焼成物を焼成するための熱処理装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る生石灰含有焼成物を焼成するための熱処理装置を示す図１中Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る生石灰含有焼成物を焼成するための熱処理装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例及び比較例において用いた焼成原料を示す表図である。
【図５】本発明の実施例１〜１０及び比較例１〜１１の焼成条件、被焼成物の炉内付着の状況、焼成物の回収率、焼成物の性状を示す表図である。
【図６】本発明の実施例１１〜１２及び比較例１２〜１３に係り、包装材料で包装した生石灰含有焼成物の恒温恒湿下における吸湿試験の結果を示す表図である。
【図７】本発明の実施例１３〜１４及び比較例１４〜１５に係り、生石灰含有焼成物を消化して消石灰としたときの性状を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る生石灰含有焼成物を説明する。
実施の形態に係る生石灰含有焼成物は、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を焼成して得られる。
処理物としては、大きさが５ｍｍ以下の石灰石、消石灰、副産石灰のうち何れか一つ以上の石灰質原料を必須原料とする。ここで、石灰質原料はその種類や性状などを何ら限定するものではなく、大きさが５ｍｍ以下であることのみを要件とする。
【００２９】
副産石灰とは、石灰製品の製造時に発生する石灰質副産物や、種々の工業製品や食品などの加工過程において発生する石灰質の工程副産物を言い、とくに石灰石、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰の製造時に発生する石灰質副産物（微粒石灰石・石灰石粉・焼成ダスト・水洗残渣・脱水ケーキ・湿潤残渣等）や、製糖工程において砂糖の精製を目的に使用される石灰を起源とした石灰質副産物などは、微細であるという点において、特に推奨される副産石灰である。
【００３０】
また、大きさが５ｍｍ以下の結晶質石灰石も本発明で使用する石灰石原料として好適である。結晶質石灰石は焼成過程で自己崩壊し、粉化するという特徴を有するが、この特徴が微細原料の焼成に効力を発揮する後述の熱処理装置の特性に合致するからである。これらの副産石灰、あるいは微粒の結晶質石灰石は有益な使途が乏しく、廃棄処分されているケースも少なくない。従って、廃棄物の減量化や未利用資源・難利用資源の有効利用の観点からも、副産石灰、および微粒の結晶質石灰石の使用はとくに推奨される。
【００３１】
更に、石灰質原料に加えて、本発明で規定する生石灰含有焼成物の化学成分上の規定を満足することを前提に、製品の用途に応じて副原料を配合してもよい。例えば、本発明の生石灰含有焼成物を製鋼用精錬剤として用いる場合、フラックスとしての機能を有する酸化アルミニウムや酸化珪素、酸化マグネシウム、あるいはアルカリ金属を含有する酸化物等の成分を共存させると精錬効果を向上させるので、これらの酸化物を含有する副原料を石灰質原料と共に焼成に供することは、製品化工程の簡略化、あるいは焼成熱量の低減・ＣＯ2発生量の低減といった観点から合理的である。また、本発明の生石灰含有焼成物をそのまま、あるいは消化して消石灰を含有する消化物として、これらを排ガス処理剤として用いる場合には、主目的成分である石灰の含有量を一定量確保するために、副原料の配合は抑制することが好ましい。このように、副原料は製品の使用目的に応じて適宜選定すればよく、その種類や性状においてとくに限定するものではないが、本発明による生石灰含有焼成物を、例えば前述の製鋼用精錬剤として用いる場合には、副原料として鉄鋼スラグ、石炭灰、アルミ灰、製紙スラッジなどが未利用資源・難利用資源の有効利用の観点から推奨される。
【００３２】
尚、焼成に供する石灰質原料、および副原料は乾燥状態であっても湿潤状態であっても何れでもよい。熱量消費の観点からは言うまでもなく乾燥状態の方が好ましいが、後述する熱処理装置は通常の内熱式回転炉や外熱式回転炉による乾燥・焼成において懸念される炉内壁への被処理物の付着や、処理物の凝集が生じないので、湿潤状態のまま炉内に投入してもよいのである。言い換えれば、石灰石の精製工程で発生するような水洗・脱水ケーキを湿潤状態のまま熱処理装置に投入することによって、乾燥工程を省略することができる、ということである。
【００３３】
更に、上記の副原料以外に、他の添加物を加えることは、本発明において何ら妨げるものではない。とくに、微粉炭や廃プラスチック、重油、廃油などの可燃物は、炉内で燃焼し、被焼成物の脱水反応、脱炭酸反応に対して有効な熱量を提供するので、焼成に係わるエネルギー消費を抑制するための方策として有用である。
【００３４】
尚また、後述するように、本発明の生石灰含有焼成物は、高水和活性、高比表面積、即ち高活性を指向するが、活性を求めない、言い換えれば硬焼が求められる土木・建築用途や農業用途などに本発明の生石灰含有焼成物を適用する場合には、石灰質原料の品位を選択したり、副原料の配合量を加減することによって、得られる生石灰含有焼成物の比表面積（活性）を制御してよい。即ち、製品の使用目的に応じて、難利用の低品位石灰（低純度石灰石）や副産石灰、あるいは副原料を積極的に利用することができる。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る生石灰含有焼成物は、熱処理装置により製造される。この熱処理装置により、処理物を４００℃〜１２００℃の範囲で焼成し、ＣａＯを６０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2換算値）を０．１〜５重量％、Ａｌ2Ｏ3を０．０１〜２０重量％、ＳｉＯ2を０．０１〜２０重量％含有するとともに、水和活性を０．５〜６０秒、ＢＥＴ比表面積を３ｍ2／ｇ以上にした生石灰含有焼成物とする。
用いられる熱処理装置は、炉内に空気を処理物と同方向に流す並流型の熱処理装置と、炉内に空気を処理物と逆方向に流す向流型の熱処理装置との２種類が用いられる。
【００３６】
図１乃至図３には、本発明の実施の形態に係る製造方法を実施するための並流型の熱処理装置Ｓを示す。これは、処理物Ｗを供給する処理物供給部１を備えている。処理物供給部１は、処理物Ｗを貯留するホッパ２と、ホッパ２内の処理物Ｗを後述の炉芯管１０の上流端側に搬送するスクリューコンベア３とを備えている。スクリューコンベア３は、モータ４により回転させられるスプロケット５及びチェーン６からなる伝動機構を介して駆動される。
【００３７】
また、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０を備えている。炉芯管１０は、上流側に処理物供給部１から供給された処理物Ｗを受け入れる供給口１０ａを備え、下流側に処理物Ｗを排出する排出口７を備えるとともに、略水平方向に延びる中心軸Ｐａを中心に回転させられて処理物Ｗを上流側から下流側に移動させ、排出口７から処理物を排出するものである。供給口１０ａは、炉芯管１０の上流端で構成されている。炉芯管１０の下流端は炉芯管内で発生するガスを排気する排気口１０ｂとして構成されている。
【００３８】
炉芯管１０の上流外側部及び下流外側部には、それぞれ、外輪１１が固定されている。この外輪１１は、設置床面上に設けられた台枠１２に設けたローラ１３に支承されており、これにより、炉芯管１０は、ローラ１３及び外輪１１を介して回転可能になっている。また、炉芯管１０は、供給口１０ａ側から排気口１０ｂ側に向けて下方に傾斜して支持されており、回転により、処理物Ｗを供給口１０ａ側から排気口１０ｂ側へ移動せしめる。
【００３９】
排出口７は、図３に示すように、後述の炉芯管加熱部４０が加熱する所定区間よりも下流側にある炉芯管１０の壁部に設けられている。より詳しくは、排出口７は、後述の炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部と下流側の外輪１１との間に、等角度関係で３つ設けられている。炉芯管１０は、耐熱性の向上を図って耐久性を増すために、材質はニッケル及びクロムを含有した耐熱鋼で形成されている。
【００４０】
炉芯管１０内には、炉芯管１０の中心軸Ｐａの方向に沿って複数列設されるとともに炉芯管１０の回転によって炉芯管１０の内周面を転動して、処理物Ｗに衝撃を付与するビータ部材２０が設けられている。ビータ部材２０は、炉芯管１０と同じ材質で形成されており、炉芯管１０の中心軸Ｐａに対して偏心した軸線Ｐｂを有し、軸線Ｐｂを中心に放射状に設けられ外端縁が炉芯管１０の内周面に当接する３以上（実施の形態では３つ）の矩形板状のフィン２１を備えて構成されている。
【００４１】
各フィン２１は、図２に示すように、等角度間隔になるように一側縁で一体に接合されており、中心からフィン２１の他側縁を半径とする円は、炉芯管１０の中心軸から内周面までを半径とする円よりもやや小さく設定されている。このビータ部材２０は、炉芯管１０が図２に示す回転方向Ｒに回転するとき、倒れて自転し、その３つのフィン２１のうち２つのフィン２１の他側縁が炉芯管１０の内周面に当接し、残りのフィン２１は炉芯管１０の内部空間に直立状態にある。そして、炉芯管１０の回転に伴い、炉芯管１０の内周面に接している２つのフィン２１も付随して回転し、内部空間に直立している１つのフィン２１は自重により回転方向に倒れるとともに、他の２つのフィン２１のうち１つが内周面から離れて内部空間に直立する。尚、炉芯管１０の排出口７の前位には、排出口７側に位置するビータ部材２０の下流側への移動を規制するストッパ（図示せず）が設けられている。
【００４２】
また、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０を回転駆動する駆動部３０を備えている。駆動部３０は、モータ３１と、モータ３１により回転させられる原動スプロケット３２と、炉芯管１０の供給口１０ａ外側に設けられた従動スプロケット３３と、原動スプロケット３２及び従動スプロケット３３に掛け渡されたチェーン３４とからなる伝動機構により構成されている。
【００４３】
更に、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０の排出口７より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部４０を備えている。炉芯管加熱部４０は、架台４１に設けられ炉芯管１０を囲繞する断熱部材からなる保温管４２と、保温管４２の内部に設けられ、炉芯管１０を加熱するヒータ４３とを備えて構成されている。符号４２ａは、保温管の端部を塞ぐ閉塞壁である。
【００４４】
更にまた、熱処理装置Ｓは、炉芯管加熱部４０で加熱された処理物Ｗを排出口７に至るまで所定の保持温度に保持する温度保持手段Ｋを備えている。温度保持手段Ｋが保持する保持温度は、炉芯管加熱部４０での加熱による処理物Ｗの焼成温度範囲内である。温度保持手段Ｋは、排出口７が設けられた炉芯管１０の壁部を被覆する断熱材４６を備えて構成されている。断熱材４６は、上記の保持温度に保持できるように、適宜の材質のものが選択され、炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部を貫通し、下流側の外輪１１に至って、所定厚さで炉芯管１０に被覆されている。断熱材４６の上流側は、保温管４２の閉塞壁４２ａに回転自在に摺接するように設けられている。図３に示すように、断熱材４６の排出口７に対応する部位には、排出口７と同じ大きさの貫通孔４７が形成され、貫通孔４７には金属製の管体４７ａが嵌挿されている。
【００４５】
また、炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部と下流側の外輪１１との間には、排出口７が形成された炉芯管１０を覆う中空状の中間覆部４８が設けられている。中間覆部４８の下側には炉芯管１０の排出口７から排出される処理物Ｗを取り出す取出口４９が設けられている。取出口４９には、図示外のバルブが設けられており、処理物Ｗを、所定量ずつ取り出すことができるようにしている。
【００４６】
更にまた、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０内に上流側から下流側に向かう空気を供給する空気供給部５０を備えている。詳しくは、熱処理装置Ｓにおいては、炉芯管１０の回転を許容して供給口１０ａを覆う上流端覆部５１及び炉芯管１０の排気口１０ｂを覆う下流端覆部５２が設けられている。
上流端覆部５１には、炉芯管１０内に空気を供給する空気供給口５６が設けられており、空気供給部５０は、空気供給口５６から空気を供給する構成としている。上流端覆部５１には、処理物供給部１のスクリューコンベア３が貫通配置されている。
一方、下流端覆部５２の上部には、炉芯管１０の排気口１０ｂから排気される排気ガスを排気する排気出口５３が設けられている。排気出口５３には図示外の排気管が接続されており、排気は、例えば、サイクロン，ウエットスクラバー，バグフィルター等を経て外気に排出される。
【００４７】
また、炉芯管１０の排出口７より下流側に、炉芯管１０の壁部に沿って摺接し排出口７を越えて下流側に至る処理物Ｗを排出口７側に戻す螺旋５７が設けられている。螺旋５７は、下流端覆部５２に軸体５８を介して固定されている。一方、炉芯管１０の供給口１０ａ側には、受け入れた処理物Ｗを下流側に送る螺旋５９が設けられている。尚、本実施の形態において、螺旋５７は、炉芯管１０の壁部に沿って摺接するように下流端覆部５２に軸体５８を介して固定したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、軸体に固定するのではなく、炉芯管１０の壁部に溶接などで直接固定しても良く、適宜変更して差し支えない。
【００４８】
そしてまた、熱処理装置Ｓにおいては、処理物供給部１のモータ４，駆動部３０のモータ３１，炉芯管加熱部４０のヒータ４３及び空気供給部５０を制御し、処理物Ｗの供給量，炉芯管１０の回転，炉芯管１０の温度及び排気口１０ｂの温度を制御する制御部６０が設けられている。制御部６０は、例えば、コンピュータのＣＰＵ等の機能によって実現され、炉芯管１０の焼成温度は、投入する処理物の性状に応じて適宜設定する。即ち、石灰質原料の石灰質が水酸化カルシウムのみの場合、焼成温度は４００〜８００℃が推奨される。また、石灰質原料に炭酸カルシウムを含む場合は、焼成温度は８００〜１２００℃が好適である。
【００４９】
実施の形態においては、制御部６０は、炉芯管１０内の温度を８００℃〜１２００℃に設定している。上記の設定において、石灰質原料に炭酸カルシウムを含む場合、炉芯管１０内の温度が８００℃に満たないと、処理物Ｗの熱分解が不十分になる。炉芯管１０内の温度が１２００℃を超えると、炉芯管１０の高温酸化が進行して、耐久性に著しい悪影響を与える。より望ましくは、炉芯管１０内の温度を８５０℃〜１０５０℃に設定することである。
【００５０】
従って、実施の形態に係る並流型の熱処理装置Ｓにおいて、処理物Ｗを処理するときは、以下のようになる。制御部６０により所要の設定にして、駆動部３０，炉芯管加熱部４０，及び空気供給部５０を作動させる。これにより、炉芯管１０が回転し、炉芯管１０の回転方向と同方向へビータ部材２０が回転して炉芯管１０の内面を転動する。そして、処理物供給部１から炉芯管１０の供給口１０ａに処理物Ｗを供給すると、処理物Ｗが炉芯管１０内を徐々に移動し、この移動の際に処理物Ｗが加熱される。この加熱により、処理物Ｗが熱分解されて、炉芯管１０の排出口７から生石灰含有焼成物として排出されて、取出口５４から取出される。この場合、炉芯管の排出口７より下流側に、炉芯管１０の壁部に沿って摺接し排出口７を越えて下流側に至る処理物Ｗを排出口７側に戻す螺旋５７を設けたので、排出口７を越えて下流側に至ろうとする処理物Ｗがあっても、処理物Ｗは螺旋５７より排出口７側に戻されることから、確実に排出口７から排出することができる。
【００５１】
この処理物Ｗの加熱処理の際、処理物Ｗが炉芯管１０の内周面に付着して停留しようとしても、炉芯管１０の回転方向と同方向へビータ部材２０が回転して炉芯管１０の内面を転動して処理物Ｗに衝撃を付与するので、炉芯管１０の内周面に付着して停留しようとする処理物Ｗがこの衝撃によって炉芯管１０の内周面から強制的に離脱させられて分散される。この場合、ビータ部材２０は、フィン２１を備えているので、ビータ部材２０が転動する際に、フィン２１が処理物Ｗに衝突するので、処理物Ｗを分断するようになり、そのため、確実に振動を付与して分散させることができるようになり、確実に焼成が行われる。
【００５２】
また、炉芯管１０内では、石灰質原料、副原料を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じるが、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは空気流により排気口１０ａ及び排気出口５３から排気されていく。この場合、通風が処理物Ｗと対抗方向（向流）の場合には、処理物投入側の上流側に処理物Ｗが飛散してしまい、結果として製品の回収率が低下傾向になるが、本発明では、通風方向を処理物Ｗの搬送方向と同一方向（並流）にしたので、上流側に処理物Ｗが飛散してしまう事態を防止することができる。そのため、回収率を向上させることができる。
【００５３】
また、炉芯管１０内では、石灰質原料、副原料を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じ、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは、処理物Ｗと「並流」するために、向流に比較して上記の反応によって発生した水分及び炭酸ガスが被焼成物に再吸収されようとするが、実施の形態では、温度保持手段Ｋにより、炉芯管１０内で焼成された処理物Ｗが排出口７に至るまでの間、処理物Ｗを焼成温度範囲内の保持温度に保持するので、排出口７前位で温度が焼成温度以下になって、処理物Ｗに炭酸ガスの再吸収反応が生じる事態を抑制することができる。即ち、排出口７及びその周囲の温度（出口温度）を８００℃〜１２００℃に保持するので、排出口７前位で温度が８００℃未満になって、処理物Ｗに炭酸ガスの再吸収反応が生じる事態を抑制することができる。要するに、ＣａＯ＋ＣＯ2 →ＣａＣＯ3 の反応が生じる事態が防止され、製品中における生石灰の含有量が低下してしまう事態が防止される。
【００５４】
また、実施の形態においては、向流型の熱処理装置（図示せず）を用いることができる。これは、上記の並流型の熱処理装置Ｓにおいて、炉芯管１０の壁部に設けた排出口７，温度保持手段Ｋ，中間覆部４８及び螺旋５７を廃止し、排出口を、炉芯管１０の下流端（排気口１０ｂ）で構成し、更に、空気供給部５０が、下流端覆部５２の排気出口５３（空気供給口として構成される）に接続され、空気を下流側から上流側に送り、上流端覆部５１の空気供給口５６（排気出口として構成される）から排出するように構成される。また、下流端覆部５２の下部に、炉芯管１０の排出口１０ｂから排出される処理物Ｗを取り出す取出口を設けている。
これによっても、制御部６０により所要の設定にして、所望の生石灰含有焼成物を得ることができる。
【００５５】
このようにして得られる生石灰含有焼成物は、ＣａＯを６０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2 換算値）を０．１〜５重量％、Ａｌ2Ｏ3を０．０１〜２０重量％、ＳｉＯ2 を０．０１〜２０重量％含有するとともに、水和活性が０．５〜６０秒、ＢＥＴ比表面積が３ｍ2／ｇ以上のものである。好ましくは、ＣａＯを７０〜９９重量％、炭酸塩（ＣＯ2 換算値）を０．１〜３重量％含有するとともに、水和活性を０．１〜３０秒、ＢＥＴ比表面積を１０ｍ2／ｇ以上にする。炭酸塩（ＣＯ2換算値）とは、目的物に含有するＣＯ2の含有量を意味するものであって、主に、未反応の炭酸カルシウムに由来するものである。
【００５６】
ここで水和活性とは、以下の方法によって測定される水和反応性の尺度であって、測定方法からも理解される通り、この数値が小さければ小さいほど、水和活性は高いと評価される。
１）２０℃の水６００ｇを、温度測定装置を装着した断熱容器（デュワー瓶）に入れ、この中に３．３６ｍｍ以下に粒度調整した試料１５０ｇを投入する。
２）断熱容器に装着した温度測定装置によって、消化発熱温度を連続的に測定し、発熱温度が最大に達したときの温度を確認する。
３）最大発熱温度の８０％の温度に達したときの時間を読み取り、これを水和活性とする。
【００５７】
この生石灰含有焼成物は、ＣＯ2含有量を０．１〜５重量％と規定していること、換言すれば未反応石灰の含有量を低い水準で規定していること、そして、同時に水和活性を０．５〜６０秒、およびＢＥＴ比表面積を３ｍ2／ｇ以上と、従来の焼成法では実現困難な高い水和活性と比表面積を規定していることの二点が大きな特徴である。活性の高い生石灰は一般に軟焼生石灰と呼ばれ、脱炭酸温度の近傍で、且つ短時間で焼成することが製造上の要件となっている。この要件を満たすには、現在のところ内熱式回転炉が好適とされているが、前述したように活性と脱炭酸率はトレードオフの関係にあり、活性を追求すればするほど残存ＣＯ2 が高くなる、すなわち未反応石灰の含有率が高まるのが常である。こうした二律背反の関係を打破したのが本発明に係る生石灰含有焼成物であって、低残存ＣＯ2 と高水和活性（短時間の水和活性値）、および高比表面積（高活性）を並両立させることができるのである。これらの両者の値は使用する石灰質原料の種類や性状、或いは焼成条件によって異なるが、石灰石鉱山で発生する微粉ダストや湿潤残渣のように、炭酸カルシウムの純度が９０％前後の副産石灰であってもＣＯ2 が０．１〜３重量％、水和活性が０．５〜３０秒、ＢＥＴ比表面積が５〜２０ｍ2／ｇの生石灰含有焼成物が得られる。また、高活性が得られやすい微細な石灰質原料や結晶質石灰石を原料とした場合には、ＣＯ2が０．１〜３重量％、水和活性が１０秒以内、ＢＥＴ比表面積が２０ｍ2／ｇを超える生石灰含有焼成物も容易に実現することできる。
【００５８】
化学成分における規定は、以下によるものである。先ず、ＣａＯの含有量は生石灰の機能を最大限に発揮させるには高ければ高いほど好ましいが、一方、その機能を発揮させるための下限は６０重量％である。これ未満では石灰質製品としての価値が大きく損なわれるからである。また、ＣＯ2含有量は０．１〜５重量％とする。ＣＯ2含有量の上限を５重量％とするのは、生石灰としての製品価値を確保するための最低の条件であり、その意味では３重量％以下であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2の含有量はいずれも０．０１〜２０重量％とし、製品の使用目的に応じて、適宜その値を設定する。すなわち、高純度のＣａＯが要求される使途においては、必然的にＡｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2の含有量は少ないものでなければならず、例えば、当該発明による生石灰含有焼成物を製鋼用の精錬剤として利用する場合には、フラックスとして機能するＡｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2の含有量はそれぞれ２〜２０重量％が推奨される。これらＡｌ2Ｏ3、およびＳｉＯ2の成分調整の方法はとくに規定するものではなく、石灰質原料の化学成分を基準に、含有量の不足がある場合には、前述のように副原料を用いて調整することも一つの方法である。
【００５９】
また、本発明の別の実施の形態に係る生石灰含有焼成物は、得られた生石灰含有焼成物を防湿材料によって密閉包装して包装物としている。密閉包装したので、変質を抑制するため効果的である。防湿材料はとくに限定するものではないが、アルミ箔フィルム、アルミ蒸着フィルム、珪素やアルミニウム酸化物を樹脂フィルムに蒸着した無機質蒸着フィルムなどは透湿度に優れているので好ましい。防湿材料によって包装された生石灰含有焼成物は、開梱・開封して使用してもよいし、包装状態のまま使用してもよい。とくに前述した防湿性の高い包装材料を構成する成分、すなわちアルミニウムや珪素・アルミニウム酸化物は精錬効果を有するので、本発明の生石灰含有焼成物を製鋼用精錬剤として用いる場合、包装状態のまま溶鋼中に投入するといった用法が好ましい。これはインジェクション法においても同様であり、インジェクション設備に合わせて包装物を製作し、この包装物自体をインジェクションにより溶鋼中に注入するという方法も推奨される。
【００６０】
なお、本発明の生石灰含有焼成物を製鋼用精錬剤として用いる場合、本生石灰含有焼成物に他の精錬剤を加えて利用することは何ら妨げるものではなく、むしろ精錬効果を高める点において積極的に採択すべき方策と言える。ここで、他の精錬剤とは、一般に用いられているものであって、例えば、鉄鋼スラグ、石炭灰、蛍石、ネフェリン、カルシウムアルミネート、カルシウムシリケート、カルシウムアルミノシリケート、アルミ灰、ソーダ灰、蛇紋岩、ドロマイト、金属カルシウム、金属マグネシウム、カルシウムカーバイドなどが挙げられる。これらの精錬剤の利用形態はとくに限定するものではないが、微細であること、本発明の生石灰含有焼成物と予め混合しておくこと、あるいは混合した後、ブリケットマシンや一軸圧縮成型機などを用いて成型体として利用すること、などは精錬効果の向上に有効であるので好ましい。
【００６１】
更に、本発明は、上記の生石灰含有焼成物を消化することによって得られる消石灰含有消化物にある。上述の通り、本発明で得られる生石灰含有焼成物は極めて高い比表面積を有している。従って、これを消化した消化物、すなわち消石灰含有消化物は必然的に高い比表面積を呈することになる。一般に、排ガス処理に用いられる消石灰は反応性を高めるために、生石灰を単純に水のみで消化するのではなく、水にアルコールやグリコール類などを添加して消化し、高比表面積・高反応性の消石灰としている。これに対して本発明の生石灰含有焼成物はそれ自体で排ガス処理剤として機能するほどに高度な反応性を有しているので、これを消化する場合には一切の添加物を使用することなく、水のみで高比表面積・高反応性の消石灰を得ることができる。具体的には、出発原料となる生石灰含有焼成物の性状にもよるが、２０〜５０ｍ2／ｇの高い比表面積を有する消石灰を容易に得ることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
処理物として、図４に示す石灰質原料（Ａ〜Ｇ）を用意した。
実施例１〜１０に係り、熱処理装置（「ラジアル炉」ともいう）としては、上記の熱処理装置と同様の「並流」型の実験炉、及び、上記と同様の「向流」型の実験炉（排出口を炉芯管の下流端で構成）を作成した。各実験炉は、内径２００ｍｍ、全長４，０００ｍｍ、有効長（加熱部の長さ）２，５００ｍｍの炉芯管で内蔵する電気ヒーター式のものである。
また、比較例１，３，４，６，８及び１１に係り、内径２００ｍｍ、全長２，５００ｍｍの内熱式回転炉を用意した。更に、比較例２，５及び７に係り、上記の向流型の熱処理装置からビーター部材を取り除いた回転炉（以下、「外熱式回転炉」という）を用意した。
また、比較例９〜１０に係り、上記の「向流」型の実験炉（排出口を炉芯管の下流端で構成）において、単に空気の流れを逆にした並流型実験炉も用意した。
尚、石灰質原料の焼成炉としては、ベッケンバッハ炉、メルツ炉、コマ式炉などの立炉もあるが、これらは炉内の通風を確保するために、本発明で使用する大きさが５ｍｍ以下の石灰質原料は焼成できない。従って、比較例ではこれらの立炉は対象外とし、上記の内熱式回転炉、及び外熱式回転炉を焼成炉として使用した。
【００６３】
Ａ．実施例１〜７、及び、比較例１〜８
実施例１〜７は、上記の熱処理装置により、図４に示す石灰質原料を焼成した。
また、比較例１〜８として、内熱式回転炉及び外熱式回転炉によって実施例と同様に図４の石灰質原料を焼成した。
焼成条件（原料送入量、焼成温度、焼成時間）、被焼成物の炉内付着の状況、焼成物の回収率、焼成物の性状（ＣａＯ含有量、Ａｌ2Ｏ3含有量、ＳｉＯ2含有量、ＣＯ2含有量、水和活性、ＢＥＴ比表面積）を図５に示す。
【００６４】
実施例１、及び比較例１、並びに比較例２では、焼成原料として、大きさが５ｍｍ以下の非晶質石灰石を用いた。その結果は図５にも明らかなように、熱処理装置を用いた実施例１では、炉芯管内壁への被焼成物の付着もほとんど見られず、安定して低ＣＯ2 含有量、高水和活性（短時間の水和活性値）、高比表面積の生石灰含有焼成物を高い回収率で得ることができた。一方、内熱式回転炉（比較例１）ではキルン内壁への被焼成物の付着が見られ、安定した焼成を阻害した。また、燃焼空気によって３ｍｍ以下の微粒・微粉の焼成原料は、原料投入口（窯尻）に吹き飛ばされ、製品の回収率は低いものとなった。更に、得られた生石灰含有焼成物は、被焼成物のショートパスに起因して、高ＣＯ2 含有量、且つ低水和活性、低比表面積であった。また、外熱式回転炉（比較例２）では、焼成物のＣＯ2 含有量、および水和活性、比表面積は比較的良好な値が得られるも、運転時間の経過とともに炉内への被焼成物の付着が増大し、安定した焼成を阻害した。その結果、実施例１に比較すると、製品回収率は低下し、且つ炉内付着の増大によって、原料送入量も大幅な抑制が強いられた。
【００６５】
実施例２では、同一の原料を用い、実施例１に対して更に送入量を上げ、且つ滞留時間を短縮して焼成した。その結果、実施例１に比較するとＣＯ2含有量は低下し、且つ水和活性、ＢＥＴ比表面積も低下したものの、内熱式回転炉（比較例１）や外熱式回転炉（比較例２）に比較すれば、はるかに高品質の生石灰含有焼成物であった。また、焼成時の安定性は実施例１と変わらず、高い製品回収率を示した。
【００６６】
実施例３では、石灰質原料として、大きさが５ｍｍ以下の結晶質石灰石を用いた。焼成過程で自己崩壊による微粒化が生じたが、炉内への被焼成物の付着は見られず、むしろ微粒化により易焼成性が向上し、結果として実施例１に比較して高水和活性、高比表面積の生石灰含有焼成物を得ることができた。一方、同じ原料を用いた比較例３では、焼成過程における原料の微粒化に起因して、被焼成物の炉内付着、及び炉外への飛散が増大し、焼成物の回収率は比較例１よりも更に低下した。
【００６７】
実施例４では、石灰質原料として、微粉の消石灰を用いた。炉内付着はほとんど見られなかったが、炉内通風によって被焼成物の炉外飛散が増大し、実施例１〜３に比較すると焼成物の回収率は若干低下した。しかしながら、得られた生石灰含有焼成物の比表面積は極めて高いものであった。これに対して、同じ原料を内熱式回転炉で焼成すると（比較例４）、燃焼ガスの影響によって被焼成物のほとんどは炉外に飛散してしまい、焼成物の回収率は極めてわずかであった。また、外熱式回転炉では（比較例５）、焼成直後から被焼成物の炉内付着が始まり、短時間で炉内が閉塞し、焼成不可と判断された。
【００６８】
実施例５では、石灰質原料として石灰石鉱山から発生する回収ダストを焼成した。図５にも明らかなように炉内付着も見られず、低ＣＯ2 含有量、高水和活性、高比表面積の生石灰含有焼成物を高い回収率で安定して得ることができた。一方、同一の原料を内熱式回転炉で焼成した比較例６では、燃焼ガスによる被焼成物の炉外飛散によって、焼成物の回収率は極めて低いものであった。
【００６９】
実施例６では、製糖工程から発生する副産石灰を石灰質原料とした。製糖工程副産物には可燃性の有機物が付着しているため、焼成過程ではこれらの燃焼が確認されたが、炉芯管内壁への被焼成物の付着はほとんど無く、低ＣＯ2 含有量、高水和活性、高比表面積の生石灰含有焼成物が得られた。また、可燃性有機物の炉内燃焼によって、電気ヒーターの負荷が低減し、焼成熱量は先の実施例に比較しておよそ半減した。一方、同じ原料を外熱式回転炉で焼成した場合（比較例７）、被焼成物の付着により炉内が閉塞し、焼成不可と判断された。この付着性は比較例５よりも顕著であり、これは可燃性有機物の燃焼が影響しているものと考えられた。
【００７０】
実施例７、および比較例８（内熱式回転炉）では、石灰質原料として、実施例１、および２で用いた非晶質石灰石と、消石灰製造時に発生する沈降残渣の副産石灰の混合物を用いた。結果は、これまでの実施例、比較例を踏襲するものであった。
【００７１】
Ｂ．実施例８、９、及び、比較例９、１０
実施例８、および比較例９では、石灰質原料として、大きさが５ｍｍ以下の非晶質石灰石を熱処理装置で並流方式で焼成した。図５にも明らかなように、実施例８、及び比較例９ともに焼成中における炉芯管内壁への被焼成物の付着は確認されず、且つ並流方式の焼成によって焼成物の回収率は高いものであった。しかしながら、焼成物の性状に大きな差異が確認された。すなわち、焼成物の出口温度を８２０℃に設定した実施例８では、低ＣＯ2 含有量、高水和活性、高比表面積の生石灰含有焼成物が得られたが、出口温度を６００℃に設定した比較例９では、炉芯管内における被焼成物の冷却過程で生じたものと考えられる炭酸ガスの再吸収反応によって、得られた生石灰含有焼成物は、高ＣＯ2 含有量、低水和活性、低比表面積であった。
【００７２】
実施例９、および比較例１０では、石灰質原料として、石灰石鉱山から発生する回収ダストを用い、これを熱処理装置で並流方式で焼成した。その結果、実施例９、及び比較例１０ともに焼成中における炉芯管内壁への被焼成物の付着は確認されず、且つ並流方式の焼成によって焼成物の回収率は高いものであった。しかしながら、焼成物の性状は実施例８、及び比較例９と同様の傾向を示し、焼成物の出口温度を９００℃に設定した実施例９では、低ＣＯ2 含有量、高比表面積の生石灰含有焼成物が得られたが、出口温度を５００℃に設定した比較例１０では、高ＣＯ2 含有量、低水和活性、低比表面積であった。
【００７３】
Ｃ．実施例１０、及び、比較例１１
実施例１０、および比較例１１では、石灰質原料として、大きさが５ｍｍ以下の副産石灰（石灰石鉱山脱水ケーキ）を向流方式で焼成した。石灰質以外にＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 を含有するにも関わらず、実施例１０では比較的高い水和活性とＢＥＴ比表面積を有する生石灰含有焼成物が８９％という高い回収率で得ることができた。更に焼成過程においても炉内に付着物を形成することなく、安定した焼成を行うことができた。一方、内熱式回転炉を用いた比較例１１では、原料の多くが原料投入側に飛散してしまい、その結果、焼成物の回収率は８％と低いものであった。また、焼成過程では微粉の原料が回転炉の内壁に付着し、安定した焼成を阻害した。更に、焼成物の水和活性及びＢＥＴ比表面積も低位であった。
【００７４】
Ｄ．実施例１１〜１２、及び比較例１２〜１３
得られた生石灰含有焼成物に対する包装の効果を評価するために、恒温恒湿下における供試体の吸湿試験を行った。試験条件は以下の通りである。
供試原料：実施例１で得られた生石灰含有焼成物（１００ｇ）
供試体の作製：図６に示す包装材料を用いて、上記の供試原料をヒートシールによって密封包装した
試験環境：３０℃、９０％ＲＨ
試験期間：３０日間
測定項目：試験前後の重量変化率
【００７５】
試験結果を図６に示す。図６からも明らかなように、防湿材料であるアルミ箔フィルム、およびアルミ蒸着フィルムで包装した供試体では、３０日間の試験を経ても、重量変化はほとんど見られなかった。一方、包装を施していない比較例１２では、４７％もの増量が確認された。これは試験環境に存在する水分、および炭酸ガスによって、生石灰が水酸化カルシウム、および炭酸カルシウムに変質した結果である。また、防湿性に乏しいとされているポリエチレンフィルムで包装した比較例１３でも、水分、炭酸ガスの吸収によって大きな増量が認められた。
【００７６】
Ｅ．実施例１３〜１４、及び比較例１４〜１５
続いて、本発明の生石灰含有焼成物を消化し、消石灰含有消化物としたときの性状を調べた。消石灰は、高速せん断型ミキサーで撹拌状態にある生石灰含有焼成物に対して同量の水を添加して、見掛け上、乾燥状態を保ちながら消化した。消化物は１８０℃で乾燥し、この乾燥物を０．５ｍｍの篩上で解砕しつつ、回収された篩下を供試材料とした。
【００７７】
図７に示す通り、非晶質石灰石を熱処理装置で焼成して得られた生石灰含有焼成物（実施例１）、および石灰石の採掘・加工工程から発生する脱水ケーキを熱処理装置で焼成して得られた生石灰含有焼成物（実施例１０）の消化物（実施例１３及び１４）は、水のみの消化であるにも関わらず、３２ｍ2／ｇ、４８ｍ2／ｇと消化時にアルコール類やグリコール類を添加して製造された高比表面積消石灰と同等の高い比表面積を有する消化物であった。これは、ベースとなる生石灰含有消化物の比表面積が高いことに他ならない。一方、上記の石灰質原料を内熱式回転炉で焼成し、これを消化した比較例１４及び比較例１５では、ベースとなる生石灰含有消化物の比表面積に起因して、実施例ほどの高い比表面積を得るには至らなかった。
【００７８】
以上、種々の記載の通り、焼成炉、焼成方法、焼成条件等から構成される本発明を用いることによって、これまで焼成が困難とされてきた微粒・微細な石灰質原料を安定して、且つ経済的に焼成することができる。その焼成物は高い水和活性と比表面積を有しており、様々な分野において有効に利用することができる。更に、その焼成物の消化物もまた高い比表面積を有しており、様々な分野において有効に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の生石灰焼成物は、鉄鋼分野を始め、化学、製紙、建築、土木、農業分野において有効に利用することができる。また、本発明の消石灰含有消化物は、建築、土木、農業、水質浄化、排ガス浄化などの分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ 熱処理装置
Ｗ 処理物
１ 処理物供給部
２ ホッパ
３ スクリューコンベア
４ モータ
７ 排出口
１０ 炉芯管
１０ａ 供給口
１０ｂ 排気口
１１ 外輪
１２ 台枠
１３ ローラ
２０ ビータ部材
２１ フィン
３０ 駆動部
３１ モータ
３２ 原動スプロケット
３３ 従動スプロケット
３４ チェーン
４０ 炉芯管加熱部
４１ 架台
４２ 保温管
４２ａ 閉塞壁
４３ ヒータ
Ｋ 温度保持手段
４６ 断熱材
４８ 中間覆部
４９ 取出口
５０ 空気供給部
５１ 一端覆部
５２ 他端覆部
５３ 排気出口
５６ 空気供給口
５７ 螺旋
６０ 制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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