(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラの熱ガスを利用して混和材原料を燃焼することを特徴とするセメント混和材の製造方法。
【請求項２】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラに混和材原料を供給し、クリンカクーラの熱ガスを利用して燃焼することを特徴とするセメント混和材の製造方法。
【請求項３】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラに混和材原料を供給し、クリンカクーラの熱ガスを利用して燃焼してクリンカダストと共に回収することを特徴とするセメント混和材の製造方法。
【請求項４】
焼成が５００〜９００℃の熱ガスを利用した浮遊燃焼であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のセメント混和材の製造方法。
【請求項５】
混和材原料が籾殻、又は石炭灰、若しくは籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のセメント混和材の製造方法。
【請求項６】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラの熱ガスを利用して混和材原料を燃焼することにより得られたセメント混和材をクリンカに添加することを特徴とする混合セメントの製造方法。
【請求項７】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラに混和材原料の供給手段を設けて混和材原料を焼成する工程、焼成した混和材原料をクリンカダストと共に回収する工程、回収した混和材をクリンカと調合する工程とを備えることを特徴とする混合セメントの製造方法。
【請求項８】
混和材原料が籾殻、又は石炭灰、若しくは籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項６若しくは７記載の混合セメントの製造方法。
【請求項９】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラに混和材原料の供給手段を設けたことを特徴とするセメント混和材の製造装置。
【請求項１０】
クリンカクーラの熱ガスが５００〜９００℃にある温度域に混和材原料の供給手段を設けたことを特徴とする請求項９記載のセメント混和材の製造装置。
【請求項１１】
混和材原料が籾殻、又は石炭灰、若しくは籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項９若しくは１０記載のセメント混和材の製造装置。
【請求項１２】
セメント焼成装置におけるクリンカクーラに設けた混和材原料の供給手段と、該混和材原料の焼成灰とクリンカダストの混合材を回収する手段と、回収した混合材をクリンカと調合する手段とを備えることを特徴とする混合セメントの製造装置。
【請求項１３】
クリンカクーラの熱ガスが５００〜９００℃にある温度域に混和材原料の供給手段を設けたことを特徴とする請求項１２記載の混合セメントの製造装置。
【請求項１４】
クリンカと調合する手段が粉砕機と分級機からなることを特徴とする請求項１２若しくは１３記載の混合セメントの製造装置。
【請求項１５】
混和材原料が籾殻、又は石炭灰若しくは籾殻と石炭灰の混合物であることを特徴とする請求項１２〜１４いずれか記載の混合セメントの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、セメント製造設備において、籾殻または石炭灰を燃焼し、可燃分の燃焼熱を有効利用するとともに燃焼後の灰をセメントの混合材として有効利用するセメント混和材及び混合セメントの製造方法並びにその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
籾殻を５００℃〜９００℃の適温で燃焼させると、酸化珪素が８０％以上含まれるポゾラン活性の高い非晶質灰が得られる。この非晶質灰をセメント混和材として、或いはセメントの一部代替としてコンクリートやモルタルに使用すると、強度増進等の利点が有ることは、例えば、コンクリート工学年次論文報告集、１９９３年、第１５巻、１号の杉田等の「高活性もみがら灰製造方法とそれを用いたコンクリートの性質」等の論文によって既に知られている。
【０００３】
この籾殻灰の製造方法の１つとして流動床方式のものが、例えば特開昭６０−３６３６０号として公開されている。しかし、籾殻を焼成して得られる籾殻灰は籾殻の約１０〜２０％の量にすぎず、、流動床のような新たな設備で籾殻灰を製造し、セメントの混和材として利用するには効率が悪く、灰の製造コストが高すぎて利用できないのが現状である。
【０００４】
一方、発電所などから排出される石炭灰は一部セメント原料やセメント混和材等に利用されているが、石炭灰には、未燃カーボンが含まれているために、大半が埋め立て処分されているのが現状である。すなわち、石炭灰に未燃カーボンが含まれると、コンクリート用混和材として使用する場合には、石炭灰中の未燃カーボンがＡＥ剤や高性能ＡＥ剤等のコンクリート混和剤の効果を減じさせるため、大量の混和剤を使用する必要がある。しかし、この混和剤を大量に使用することは、物性面、コスト面で好ましくない上、未燃カーボンによるコンクリート表面の着色の問題も発生する。従って、未燃カーボンの量が多い場合には石炭灰をコンクリートの混和材として利用できない。
【０００５】
この石炭灰中の未燃カーボンを除去する技術として回転窯や流動床による燃焼方法などが知られているが、生産性が悪く、コスト高で、実用化が難しい状況である。そこで、石炭灰をコンクリートに使用する場合には、石炭中の未燃カーボンの量を効率良く極力少なくすることが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法で、籾殻・石炭灰を流動床などで可燃分を燃焼して、セメントの混和材に利用する場合には製造コストが高く、セメントより高価なものとなってしまう。特に籾殻灰においては粉砕設備も必要である。
【０００７】
従って、この発明の目的は上記の事情に鑑み、非常に低コストで籾殻灰・石炭灰をセメントの混和材として利用できるセメント混和材及び混合セメントの製造方法並びにその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明のセメント混和材の製造方法によれば、セメント焼成装置におけるクリンカクーラの熱ガスを利用して混和材原料を燃焼することを特徴とし、又、この発明の混合セメントの製造方法によれば、セメント焼成装置におけるクリンカクーラの熱ガスを利用して混和材原料を燃焼することにより得られたセメント混和材をクリンカに添加することを特徴とする。
【０００９】
又、この発明のセメント混和材の製造装置は、セメント焼成装置におけるクリンカクーラに混和材原料の供給手段を設けたことを特徴とし、さらにこの発明の混合セメントの製造装置によれば、セメント焼成装置におけるクリンカクーラに設けた混和材原料の供給手段と、該混和材原料の焼成灰とクリンカダストの混合材を回収する手段と、回収した混合材をクリンカと調合する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
籾殻・石炭灰をセメント製造設備のクーラに投入して、セメントクリンカとの熱交換により生成した５００〜９００℃の熱ガスにより効果的に浮遊燃焼させる。得られた灰とクリンカダストを既設の集塵器で回収すると共に、サイロに貯蔵し、混合セメントのニーズに併せてセメント粉砕用のミルでクリンカと混合粉砕することにより、設備の大半を既存セメント設備と共有することができ、新たな設備はほとんどいらない。またセメントと共に製造するため、人件費もほとんどいらず、低コストで、籾殻灰・石炭灰を有効利用できることになる。さらに、籾殻または石炭灰の燃焼によって発生する熱はセメント製造ラインにある低熱発電設備等の熱利用設備にて有効利用が可能である。
【００１１】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図において、大部分は既存のセメント製造設備であり、通常のセメントを製造すると共に、この発明のセメント混和材及び混合セメントを得ようとするものである。すなわち、ロータリキルン１、バーナ２、クリンカクーラ３は既存のセメント製造設備であり、この発明は、前記クリンカクーラ３に混和材原料を供給する手段として、石炭灰供給機４、籾殻供給機５、及び送入シュート７を備えることにより、主として構成される。
【００１２】
クリンカクーラ３では、ロータリキルン１で焼成された約１２００〜１３００℃のセメントクリンカが、クーラ３のグレート２１上で冷却ファン１９から導入される空気２０により約１５０℃前後に冷却されて排出される。送入シュート７は、前記セメントクリンカと空気２０との熱交換により生成する熱ガスが５００〜９００℃の温度ゾーンＡに設けられる。温度ゾーンＡが５００℃を下回ると、籾殻及び石炭灰の焼成が十分でなく、温度ゾーンＡが９００℃を越えると、灰中の成分、特に籾殻灰ではクリストバライト等の結晶質成分が生成されセメント混和材としての利用上好ましくない上、セメントクリンカ自体の冷却に悪影響を与える。
【００１３】
前記石炭灰供給機４及び籾殻供給機５から石炭灰又は籾殻若しくは石炭灰と籾殻が送入シュート７内に設けられたロータリバルブ６を介して前記温度ゾーンＡに所定量が供給される。石炭灰又は籾殻の供給量は、前記セメントクリンカの冷却が損なわない範囲で設定され、例えば、籾殻については可燃分が多く、発熱量２８６０ｋｃａｌ／ｋｇと高いため、セメントクリンカに対して１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下の範囲で供給する。供給量が１５重量％を越えると、排ガス温度の高温化によってセメントクリンカ自体の冷却に悪影響を与えるので、好ましくない。又、石炭灰については石炭中の未燃カーボンの量によって異なるが、大略、セメントクリンカに対して２５重量％以下、好ましくは２０重量％以下の範囲で供給する。供給量がこの範囲を超えると、ガス中のダスト濃度が高くなり、前記排ガス温度の高温化問題以前に、セメントクリンカへの灰の混入の点で好ましくない。
【００１４】
クリンカクーラ３内に供給された石炭灰又は籾殻は、前記温度ゾーンＡの５００〜９００℃の熱ガスにより浮遊燃焼される。すなわち、熱ガスはクリンンカクーラ３内で１〜４ｍ／ｓｅｃ程度の上昇速度成分を有し、この雰囲気内で前記混和材原料が浮遊燃焼され、例えば、石炭灰は未燃分が除去され、また籾殻は、非晶質成分が大部分である高品質の籾殻灰が得られる。
【００１５】
尚、石炭灰又は籾殻の燃焼による温度上昇がセメントクリンカ自体の冷却に悪影響を与えないように温度ゾーンＡでは放射温度計等の温度計を設け、温度管理による石炭灰供給機４、又は籾殻供給機５からの供給量を制御することが望ましい。又、石炭灰若しくは籾殻の燃焼が完了した温度ゾーンＡの下流側では、セメントクリンカの冷却を強化することが好ましく、例えば、混和材原料を燃焼しない通常のセメントクリンカの冷却における空気量に比べて１０〜２０容積％程度の空気量の増量を図ることが望ましい。
【００１６】
次に、このように燃焼処理された焼成灰は、クリンカダストと共にプレダスター８、ボイラ９、集塵機１０で回収され、タンク１２内に貯蔵される。プレダスター８、ボイラ９、及び集塵機１０は、既存のセメント製造設備において、通常備え付けられているもので、この発明は、この設備をも有効に活用することができる。すなわち、前記焼成灰に同伴される排ガスの保存熱は点線矢印Ｂに示すように低熱発電設備のボイラ９、あるいは図示しないセメント原料の予熱工程での熱源等として有効利用された後、煙突１８から排出される。
【００１７】
一方、クリンカクーラ３で、冷却されたクリンカは、前記燃焼処理された焼成灰をほとんど含まず、クリンカに対して１重量％以下であり、通常のセメントとして利用できる他、後述するこの発明の混合セメントに供することができる。
【００１８】
タンク１２内の貯蔵物は、セメントクリンカダストと籾殻灰、又は、セメントクリンカダストと石炭灰、あるいは、セメントクリンカダスト、籾殻灰、及び石炭灰の混合物である。これらの混合物は、これをそのままセメント混和材として利用することもできるが、好ましくは、粉砕及び分級して粒度調整する。粒度調整は、混合物が既に十分に細かい粒径のものが多く含まれているために、先に分級を行い、粗粒子分を粉砕してブレーン比表面積３０００〜５０００ｃｍ２／ｇの製品とする。
【００１９】
次に、この発明の混合セメントの製造について説明する。前述したタンク１２内の混合物は、予め、焼成灰とクリンカダストとの混合割合を蛍光Ｘ線分析等により算出し、所望のセメント品質に応じ、適量をクリンカに添加して調合する。調合は、前述したように混合物が既に十分に細かい粒径のものが多く含まれ、特に石炭灰は、粉砕がほとんど不要なこともあり、まず分級を行う。すなわち、タンク１２内の混合材は供給機１３から後述する粉砕機１７の出口粉と共に、まず分級機１６に送入される。分級機１６で分級された細粉はブレーン比表面積３０００〜５０００ｃｍ２／ｇの混合セメント製品Ｃとして回収される。一方、粗粒子Ｄは、クリンカ供給機１４及び石膏供給機１５から供給されるクリンカ及び石膏と共に粉砕機１７に供給されて、前述の分級機１６で分級される、いわゆる閉回路粉砕で処理される。
【００２０】
尚、石膏のみを別粉砕として、別途調合することにより混合セメントとすることも可能であり、又、前記セメント混和材及びセメントをそれぞれ別個に調整し、これらを混合調合するだけの混合セメントとすることもできる。
【００２１】
次に、この発明により得られた混合セメントのモルタル試験をＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠して行った。結果を表１に示す。表１に示すように、この発明による混合セメント、ＮＯ１及びＮＯ２はいずれも優れた特性を示した。
【００２２】
【表１】
0003580896.tif 000002
【００２３】
【発明の効果】
上述したように、この発明は既存のセメント製造設備の大半を活用でき、簡単な製造方法および製造装置にて高ポゾラン活性で低未燃カーボンの籾殻灰または石炭灰を効率よく得て、セメント混和材及び混合セメントとして利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を説明する概略図である。
【符号の説明】
１  ロータリキルン
２  バーナ
３  クリンカクーラ
４  石炭灰供給機
５  籾殻供給機
６  ロータリバルブ
７  送入シュート
８  プレダスター
９  ボイラ
１０  集塵機
１１  ファン
１２  タンク
１３  供給機
１４  クリンカ供給機
１５  石膏供給機
１６  分級機
１７  粉砕機
１８  煙突
１９  冷却ファン
２０  空気
２１  グレート
Ａ  温度ゾーン
【図１】
0003580896.tif 000003