(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカー原料の粉末度を調整することによりｂ値を制御するセメントクリンカーのｂ値の制御方法であって、
前記セメントクリンカー原料の粉末度が、９０μｍ残分で２３〜３５質量％であり、
前記セメントクリンカーのＭｇＯ含有量が０．２〜２．５質量％及びＡｌ２Ｏ３含有量が３〜８質量％であり、
下記式（１）に基づいて、前記セメントクリンカー原料の粉末度を調整するセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは５．０〜５．５、係数Ｂは７〜８である。〕
【請求項２】
前記セメントクリンカーの鉱物組成は、Ｃ３Ｓ含有量が５０〜６５質量％、Ｃ２Ｓ含有量が１０〜３０質量％、Ｃ３Ａ含有量が５〜１５質量％及びＣ４ＡＦ含有量が５〜１５質量％である請求項１記載のセメントクリンカーのｂ値の制御方法。
【請求項３】
下記式（１）に基づいて、セメントクリンカー原料の粉末度を調整する工程と、
調整した原料を用いてセメントクリンカーを焼成する工程とを含むセメントクリンカーの製造方法であって、
前記セメントクリンカー原料の粉末度が、９０μｍ残分で２３〜３５質量％であり、
前記セメントクリンカーのＭｇＯ含有量が０．２〜２．５質量％及びＡｌ２Ｏ３含有量が３〜８質量％であるセメントクリンカーの製造方法。
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは５．０〜５．５、係数Ｂは７〜８である。〕
【請求項４】
前記セメントクリンカーの鉱物組成は、Ｃ３Ｓ含有量が５０〜６５質量％、Ｃ２Ｓ含有量が１０〜３０質量％、Ｃ３Ａ含有量が５〜１５質量％及びＣ４ＡＦ含有量が５〜１５質量％である請求項３記載のセメントクリンカーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントクリンカーの原料粒度を調整することによるセメントクリンカーのｂ値の制御方法及びセメントクリンカーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント産業は、循環型社会への貢献が求められていることから、セメント製造における廃棄物・副産物の使用量を高めることが求められる。また、セメント製造に使用する廃棄物・副産物は、ますます多様化する傾向にある。廃棄物・副産物には、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3のような成分が多く含まれているケースがあり、このような廃棄物・副産物の使用量の増加により、セメントクリンカー中に含まれるＭｇＯやＡｌ２Ｏ３の含有量も増加する。
【０００３】
一方、セメントクリンカー中のＭｇＯ含有量やＡｌ２Ｏ３含有量の変動は、セメントクリンカーのｂ値に影響を及ぼすことが、報告されている（非特許文献１）。そこで、ｂ値の変動を抑え、一定の色を示すセメントクリンカーを製造するには、原料中のＭｇＯ量やＡｌ２Ｏ３量の変動を極力減らすことが必要であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】金井謙介，狩野和弘，高田恭子，第62回セメント技術大会講演要旨，pp.194-195（2008）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法では、ＭｇＯ含有量やＡｌ２Ｏ３含有量の変動が激しい廃棄物や副産物を原料とするには限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、ＭｇＯやＡｌ２Ｏ３を含む廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値の変動を抑制できるセメントクリンカーのｂ値の制御方法及び、ｂ値の変動を制御したセメント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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、クリンカー原料の粉末度を変えることによって、ｂ値を制御することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、セメントクリンカー原料の粉末度を調整することによりｂ値を制御するセメントクリンカーのｂ値の制御方法に関する。セメントクリンカー原料の粉末度を調整することにより、廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値を制御でき、一定の品質のセメントクリンカーを提供することが可能である。
【０００９】
本発明の前記セメントクリンカー原料の粉末度が、９０μｍ残分で１０〜５０質量％であることが好ましい。
【００１０】
また、前記セメントクリンカーのＭｇＯ含有量が０．２〜２．５質量％及びＡｌ２Ｏ３含有量が３〜８質量％であることが好ましい。
【００１１】
また、下記式（１）に基づいて、前記セメントクリンカー原料の粉末度を調整することが好ましい。
【００１２】
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは３．０〜７．０、係数Ｂは２〜１３である。〕
本発明はまた、下記式（１）に基づいて、セメントクリンカー原料の粉末度を調整する工程と、調整した原料を用いてセメントクリンカーを焼成する工程とを含むことを特徴とするセメントクリンカーの製造方法を提供する。
【００１３】
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは３．０〜７．０、係数Ｂは２〜１３である。〕
この製造方法により、廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値を制御でき、一定の品質のセメントクリンカーを提供することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、廃棄物・副産物の使用量を増加しても、セメントクリンカーのｂ値が一定である品質の良いセメントクリンカーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】原料粉末度とｂ値の関係を現した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を以下に説明する。
【００１７】
本発明は、セメントクリンカー原料の粉末度を調整することによりｂ値を制御する。
本発明のセメントクリンカー原料としては、石灰石、珪石、石炭灰、建設発生土、銅ガラミ、高炉ダスト、下水汚泥、脱鉄スラグ、焼却灰、高炉スラグ等があげられる。
【００１８】
ここで示すセメントクリンカーのｂ値とは、ハンターＬａｂ表色系における値であり、黄色と青色の強さを表す指標である。数値が大きくなるほど黄色が強くなる。
【００１９】
セメントクリンカー原料の粉末度は、原料粒子の大きさを意味し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」で規定される９０μｍ残分で表すことが可能である。
【００２０】
９０μｍ残分の量は１０〜５０質量％、好ましくは１５〜４５質量％、より好ましくは２０〜４０質量％、さらに好ましくは２３〜３５質量％である。
【００２１】
本発明のセメントクリンカーのＭｇＯ含有量は０．２〜２．５質量％、好ましくは０．４〜２．０質量％、より好ましくは０．６〜１．５質量％、さらに好ましくは０．８〜１．２質量％である。また、Ａｌ２Ｏ３含有量は３〜８質量％、好ましくは３．５〜７．０質量％、より好ましくは４．０〜６．５質量％、さらに好ましくは４．５〜６．０質量％である。
【００２２】
セメントクリンカーの鉱物組成は、Ｃ３Ｓ含有量が５０〜６５質量％、Ｃ２Ｓ含有量が１０〜３０質量％、Ｃ３Ａ含有量が５〜１５質量％及びＣ４ＡＦ含有量が５〜１５質量％であることが好ましく、Ｃ３Ｓ含有量が５２〜６２質量％、Ｃ２Ｓ含有量が１２〜２８質量％、Ｃ３Ａ含有量が７〜１３質量％及びＣ４ＡＦ含有量が７〜１３質量％であることがより好ましく、Ｃ３Ｓ含有量が５３〜６１質量％、Ｃ２Ｓ含有量が１５〜２５質量％、Ｃ３Ａ含有量が８〜１１質量％及びＣ４ＡＦ含有量が８〜１２質量％であることがより好ましい。
【００２３】
本発明のセメントクリンカーのｂ値を制御する方法としては下記式（１）に基づいて行なうことがより好ましい。
【００２４】
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは３．０〜７．０、より好ましくは４．０〜６．０、さらに好ましくは５．０〜５．５であり、係数Ｂは２〜１３、より好ましくは５〜１０、さらに好ましくは７〜８である。
【００２５】
本発明のセメントクリンカーの製造方法としては、下記式（１）に基づいて、セメントクリンカー原料の粉末度を調整する工程と、調整した原料を用いてセメントクリンカーを焼成する工程とを含む。
【００２６】
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（１）
〔式（１）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは３．０〜７．０、より好ましくは４．０〜６．０、さらに好ましくは５．０〜５．５であり、係数Ｂは２〜１３、より好ましくは５〜１０、さらに好ましくは７〜８である。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明の内容を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００２９】
[１．クリンカーの原料及び原料調合]
本発明に係るクリンカーの原料は、石灰石、珪石、石炭灰、建設発生土、銅ガラミ、高炉ダスト、下水汚泥、脱鉄スラグおよび焼却灰を使用した。
【００３０】
[２．セメントクリンカーの焼成およびその試験方法]
クリンカーは、調合原料を竪型ミルにて所定粒度になるまで２５０〜３５０℃で乾燥粉砕した。このとき、ミルのセパレータ回転数を変えることによって、粉末度の異なる３種類のクリンカー用の原料を調製した。調製した原料の粒度分布は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に従って９０μｍ残分を測定した。各々の原料の９０μｍ残分は、３０質量％，２５質量％および２３質量％であった。その原料をサスペンションプレヒーター上部から送入し、プレヒーター中で予熱及び仮焼した後、ロータリーキルン中で約１４５０℃の高温で焼成し、その後、クーラーで冷却することによりクリンカーを得た。
【００３１】
得られたクリンカーについては、化学組成、鉱物組成およびｂ値を評価した。クリンカーの化学組成を表１に示す。クリンカーの化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析法」に準じて測定した。また、クリンカーの諸率および鉱物組成を表２に示す。それぞれの算出には、以下の式を用いた。ｂ値については、測色色差計（日本電色工業社製，SE-2000型）により測定した。
【００３２】
ＨＭ＝ＣａＯ／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３）
ＳＭ＝ＳｉＯ２／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３）
ＩＭ＝Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３
Ｃ３Ｓ＝４．０７×ＣａＯ−７．６０×ＳｉＯ２−６．７２×Ａｌ２Ｏ３−１．４３×Ｆｅ２Ｏ３
Ｃ２Ｓ＝２．８７×ＳｉＯ２−０．７５×Ｃ３Ｓ
Ｃ３Ａ＝２．６５×Ａｌ２Ｏ３−１．６９×Ｆｅ２Ｏ３
Ｃ４ＡＦ＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
【００３３】
【表１】
0005903944.tif 000002
【００３４】
【表２】
0005903944.tif 000003
【００３５】
表３に原料粉末度を変えて焼成したクリンカーのｂ値を示す。原料粉末度の90μm残分を下げるとb値は低下し、上げるとb値は増加する。このことから、ｂ値を制御するには、クリンカーの原料粉末度を調製することが有効である。
【００３６】
【表３】
0005903944.tif 000004
【００３７】
クリンカーの９０μｍ残分とｂ値の関係を下記式（２）の回帰式により求めた。また、両者の関係を図１に示す。
ｂ＝（Ａ×ｌｎ（Ｒ））−Ｂ  ・・・  式（２）
〔式（２）中、ｂはクリンカーのｂ値、Ｒはセメントクリンカー原料の９０μｍ残分量（質量％）であり、係数Ａは５．１９、係数Ｂは７．５２である。〕
上記回帰式により得られたｂ値の計算値と実測値との比較により、±０．３の誤差範囲内でｂ値を求められることがわかった。
【図１】
0005903944.tif 000005