(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）を式(１)〜式(３)に従って、０.５＜f.CaO＜１.０の範囲で予想することを特徴とするセメントクリンカ中の遊離石灰量の予想方法。
ｆ.ＣａＯ＝０.２９×ｅ０.６５×Ａ  （Ａ＝ａ×ＳＯ３＋ｂ）            （１）
ａ＝０.０００１×Ｆ＋９.２×ｔ−０.１８×ＨＭ−９.２            （２）
ｂ＝−０.０００５×Ｆ−３２.８×ｔ＋２.９×ＨＭ＋２８.４        （３）
式(１)において、ｆ.ＣａＯは遊離石灰量、ＳＯ３はクリンカ中の三酸化硫黄量(wt％)、ａは式(２)を満たす係数、ｂは式(３)を満たす係数、Ｆはクリンカ中のフッ素量(mg/kg)、ｔは１４５０℃を基準とした係数であって焼成温度Ｘ℃のときｔ＝Ｘ／１４５０、ＨＭは水硬率。
【請求項２】
クリンカ中のフッ素源である鉱化剤として用いられる蛍石ないしフッ素含有廃棄物の添加量に基づくフッ素量、およびクリンカ中のＳＯ３源になる燃料の使用量ないし廃石膏の添加量に基づく三酸化硫黄量を上記式(１)〜式(３)に代入してクリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）を予想する請求項１に記載するセメントクリンカ中の遊離石灰量の予想方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントクリンカ中の遊離石灰量をクリンカ中の三酸化硫黄量およびフッ素量に基づいて予想する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント工場では石灰石，粘土，珪石および鉄原料等の混合粉砕物をＳＰキルンあるいはＮＳＰキルンにおいて高温焼成して水硬性のクリンカを製造している。このクリンカ中の遊離石灰量はセメントの物性に影響を及ぼすため，工場においては遊離石灰量が一定範囲内に収まるようにクリンカを製造している。
【０００３】
遊離石灰量を制御する方法としては，従来より，各原料の混合比率（原料混合物の化学成分の調整），キルンに対する原料投入量，キルンの回転速度，バーナ火炎の長さ，キルン排ガス誘引量などを変更したり，鉱化剤を使用する方法が採られている。
【０００４】
例えば、特許文献１の製造方法では、クリンカ等に含まれる遊離石灰量を０.５質量％以下になるように制御している。また、特許文献２の方法では、セメント中の遊離石灰量とフッ素含有量が一定の関係式を満足するように制御している。さらに、特許文献３には、クリンカ焼成物がフッ素と硫黄と塩素および臭素からなる群から選ばれる何れか１つ以上と、第３族元素〜第１２族元素からなる群より選ばれる何れか１つ以上の金属元素とを含有することによって、フッ素量を増大させずにセメントクリンカ焼成温度を低下させることができる製造方法が開示されている。
【０００５】
しかし，これらの方法による遊離石灰量の制御には限界があり，遊離石灰量は大きな変動を余儀なくされているのが現状である。遊離石灰量が変動すると、セメント（コンクリート）の凝結性状，強度や流動性などの基礎的物性が影響を受ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８５３７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３０９３２号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、セメント製造工程において、クリンカ中の遊離石灰量をクリンカ中の三酸化硫黄量およびフッ素量に基づいて予想する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば以下の構成からなる遊離石灰量の予想方法が提供される。
〔１〕クリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）を式(１)〜式(３)に従って、０.５＜f.CaO＜１.０の範囲で予想することを特徴とするセメントクリンカ中の遊離石灰量の予想方法。
ｆ.ＣａＯ＝０.２９×ｅ０.６５×Ａ  （Ａ＝ａ×ＳＯ３＋ｂ）            （１）
ａ＝０.０００１×Ｆ＋９.２×ｔ−０.１８×ＨＭ−９.２            （２）
ｂ＝−０.０００５×Ｆ−３２.８×ｔ＋２.９×ＨＭ＋２８.４        （３）
式(１)において、ｆ.ＣａＯは遊離石灰量、ＳＯ３はクリンカ中の三酸化硫黄量(wt％)、ａは式(２)を満たす係数、ｂは式(３)を満たす係数、Ｆはクリンカ中のフッ素量(mg/kg)、ｔは１４５０℃を基準とした係数であって焼成温度Ｘ℃のときｔ＝Ｘ／１４５０、ＨＭは水硬率。
〔２〕クリンカ中のフッ素源である鉱化剤として用いられる蛍石ないしフッ素含有廃棄物の添加量に基づくフッ素量、およびクリンカ中のＳＯ３源になる燃料の使用量ないし廃石膏の添加量に基づく三酸化硫黄量を上記式(１)〜式(３)に代入してクリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）を予想する請求項１に記載するセメントクリンカ中の遊離石灰量の予想方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の制御方法によれば、クリンカ中のＳＯ3源になる燃料ないし廃石膏の使用量を調整し、また、クリンカ中のフッ素源である鉱化剤として用いられる蛍石ないしフッ素含有廃棄物の添加量を式(１)に従って調整することによって、クリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】遊離石灰量について算出値と実測値の対応を示すグラフ。
【図２】焼成温度１４５０℃におけるＳＯ3量とフッ素量の関係を示すグラフ。
【図３】焼成温度１３５０℃におけるＳＯ3量とフッ素量の関係を示すグラフ。
【図４】焼成温度１３００℃におけるＳＯ3量とフッ素量の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の予想方法を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の制御方法は、クリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）を式(１)〜式(３)に従って、０.５＜f.CaO＜１.０の範囲で予想することを特徴とするセメントクリンカ中の遊離石灰量の予想方法である。
ｆ.ＣａＯ＝０.２９×ｅ０.６５×Ａ （Ａ＝ａ×ＳＯ３＋ｂ）            （１）
ａ＝０.０００１×Ｆ＋９.２×ｔ−０.１８×ＨＭ−９.２            （２）
ｂ＝−０.０００５×Ｆ−３２.８×ｔ＋２.９×ＨＭ＋２８.４        （３）
【００１２】
式(１)において、
ｆ.ＣａＯは遊離石灰量、
ＳＯ3はクリンカ中の三酸化硫黄量(wt％)、
ａは式(２)を満たす係数、
ｂは式(３)を満たす係数、
Ｆはクリンカ中のフッ素量(mg/kg)、
ｔは１４５０℃を基準とした係数であって焼成温度Ｘ℃のときｔ＝Ｘ／1450、
ＨＭは水硬率である。
【００１３】
クリンカ中の三酸化硫黄量ＳＯ３は燃料に由来するものが大部分である。また、廃石膏ボード粉が燃料に混入され、または窯前から窯内に投入されて、クリンカ中のＳＯ３量に含まれる。この燃料の使用量や廃石膏の投入量に基づいたＳＯ３量が式(１)に示されている。
【００１４】
また、クリンカ原料には鉱化剤が添加される。鉱化剤として蛍石やフッ素を含む廃棄物（汚泥）などが用いられる。クリンカ中に含まれるフッ素は主に鉱化剤に由来するので、例えば、鉱化剤の添加量に基づくフッ素量Ｆを含む式(２)の係数ａおよび式(３)の係数ｂを最終的に式(１)に代入してクリンカ中のＳＯ３量を予想することができる。
【００１５】
水硬率ＨＭは、ＨＭ＝CaO／（SiO2＋Al2O3＋Fe2O3）で示される指標であり、ＨＭが大きいとクリンカー中の酸化カルシウム量やエーライト量が多くなり、焼成反応性が低下するので遊離石灰が多くなる。一般に、クリンカ原料の水硬ＨＭは１.９０〜２.３０である。
【００１６】
なお、式(１)はクリンカ中のフッ素量Ｆが３００mg/kg以上の場合によく成立する。クリンカ中のフッ素量Ｆがこれより少ないと、フッ素とＳＯ3の相関関係が低下し、クリンカ中の遊離石灰量（f.CaO）は式(１)で示される値より多くなる傾向がある。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例を以下に示す。
クリンカ中のＳＯ3量はJIS R 5202:2010「セメントの化学分析方法」に従って測定した。クリンカ中のフッ素量は蛍光Ｘ線分析(粉末ブリケット法あるいはビード法)により測定した。
クリンカ中の遊離石灰量(f.CaO)はJCAS I-01:1997「遊離酸化カルシウムの定
量方法」に従って測定した。
焼成温度係数ｔは、１４５０℃を基準とした係数であり、焼成温度が１３５０℃のときｔ＝1350／1450＝0.93、焼成温度が１４５０℃のときｔ＝1450／1450＝1.00である。
【００１８】
〔実施例１〕
製造したセメントクリンカについて、クリンカ中のＳＯ3量、フッ素量、遊離石灰量(f.CaO)を測定した。この結果を水硬率ＨＭ、焼成温度係数ｔと共に表１に示した。また、原料の水硬率、焼成温度係数、および測定したＳＯ3量、フッ素量を式(１)に代入して算出した遊離石灰量(予想f.CaO)を示した。
また、式(１)に基く遊離石灰量(予想f.CaO)と、実測した遊離石灰量(f.CaO)の関係を図１に示した。
【００１９】
式(１)に基く遊離石灰量(f.CaO)と実測した遊離石灰量(f.CaO)の差は表１に示すように小さく、図１に示す斜線の範囲に収まっている。従って、クリンカ中の遊離石灰量(f.CaO)を示す式(１)は信頼性が高く、式(１)に基づいてクリンカ中の遊離石灰量(f.CaO)を信頼性良く予想することができる。
【００２０】
〔実施例２〕
水硬率ＨＭが１.９、２.１、２.３のクリンカ原料をおのおの１３００℃、１３５０℃、１４５０℃で焼成する場合、式(１)に基づき、各焼成温度において遊離石灰量(f.CaO)が０.５＜f.CaO＜１.０の範囲内になるＳＯ３量とフッ素量の関係を図２〜図４に示す。図中の斜線部分が０.５＜f.CaO＜１.０の範囲であり、ＳＯ３量とフッ素量を含む式(１)〜式(３)に基づく遊離石灰量は０.５＜f.CaO＜１.０の範囲内に収まっている。
【００２１】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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