(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の種類のセメントの材料であるセメントクリンカを、特定の粒度を境に分級して、粗粒分および細粒分を得るクリンカ分級工程と、
上記粗粒分を用いて、上記特定の種類のセメントに相当するセメントを調製し、かつ、上記細粒分を用いて、上記特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントを調製するセメント調製工程、
を含むセメントの製造方法であって、
上記特定の種類のセメントが、普通ポルトランドセメントであり、かつ、上記特定の種類とは異なる種類のセメントが、早強ポルトランドセメントであることを特徴とするセメントの製造方法。
【請求項２】
上記特定の種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、各々、上記特定の種類のセメントの材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、±５％以内の幅に収まるものであり、かつ、上記特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、各々、上記特定の種類のセメントの材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、±５％以内の幅に収まらないものである請求項１に記載のセメントの製造方法。
【請求項３】
上記特定の粒度が、０．５〜１０ｍｍの間で選択された値である請求項１又は２に記載のセメントの製造方法。
【請求項４】
上記分級が、ふるい分けによる分級、または乾式分級である請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポルトランドセメントとして、普通ポルトランドセメント（以下、普通セメントともいう。）、早強ポルトランドセメント（以下、早強セメントともいう。）、中庸熱ポルトランドセメント等の各種のポルトランドセメントが製造されている。
また、これら各種のポルトランドセメントの材料として、ポルトランドセメントの種類に応じた各種のクリンカが製造されている。
セメント工場において、製造の対象であるクリンカの種類の切り替えは、通常、連続した製造運転の中で行われる。このため、種類の切り替え時に製造されるクリンカには、切り替え前のクリンカと切り替え後のクリンカの中間の物性を有するものが含まれている。このような中間の物性を有するクリンカは、切り替え前のクリンカや切り替え後のクリンカに、これら切り替え前後のクリンカの物性（品質）に影響を及ぼさない程度の量で加えるなどして、処理されている。しかし、このような処理は、高度な品質管理を必要とするなど、セメント工場にとって負担となっている。
【０００３】
一方、日本国内において、生産量が最も大きい普通ポルトランドセメントクリンカ（以下、普通クリンカともいう。）と、生産量が２番目に大きい早強ポルトランドセメントクリンカ（以下、早強クリンカともいう。）の生産量の比率は、１４：１程度である。この比率（１４：１）を考慮すると、仮に、早強クリンカの連続的な製造を１日程度行うとすれば、２週間に１回程度の頻度で、普通クリンカと早強クリンカの生産を切り替えていることになる。つまり、この場合、２週間に１回程度の頻度で、上述のような中間の物性を有するクリンカが発生していることになる。
【０００４】
ところで、従来、クリンカを粒度の大きさに応じて２種以上に分離する技術が、知られている。
例えば、特許文献１に、所定サイズ以上の大塊セメントクリンカを分離し、充填層に充填されるセメントクリンカの粒度を均一としてセメントクリンカの冷却効率を向上させるためのセメントクリンカ冷却装置が、記載されている。このセメントクリンカ冷却装置において、充填層に充填されるセメントクリンカは、粗粒と細粒に分離され、粗粒と細粒は、別個に冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２１１５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のとおり、セメント工場において、製造の対象であるクリンカの種類を切り替える際に、切り替え前のクリンカと切り替え後のクリンカの中間の物性を有するクリンカが発生し、その処理がセメント工場の負担となっているという問題がある。
本発明の目的は、セメント工場におけるクリンカの種類の切り替えに伴う規格外のクリンカの発生の問題を解消することのできるセメントの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の種類のセメントの材料であるセメントクリンカを、特定の粒度を境に分級して、粗粒分および細粒分を得るクリンカ分級工程と、このクリンカ分級工程で得られた粗粒分を用いて、上述の特定の種類のセメントに相当するセメントを調製し、かつ、このクリンカ分級工程で得られた細粒分を用いて、上述の特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントを調製するセメント調製工程を含むセメントの製造方法によれば、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［５］を提供するものである。
［１］  特定の種類のセメントの材料であるセメントクリンカを、特定の粒度を境に分級して、粗粒分および細粒分を得るクリンカ分級工程と、上記粗粒分を用いて、上記特定の種類のセメントに相当するセメントを調製し、かつ、上記細粒分を用いて、上記特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントを調製するセメント調製工程、を含むことを特徴とするセメントの製造方法。
［２］  上記特定の種類のセメントが、普通ポルトランドセメントであり、かつ、上記特定の種類とは異なる種類のセメントが、早強ポルトランドセメントである前記［１］に記載のセメントの製造方法。
［３］  上記特定の種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、各々、上記特定の種類のセメントの材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、±５％以内の幅に収まるものであり、かつ、上記特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、各々、上記特定の種類のセメントの材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、±５％以内の幅に収まらないものである前記［１］又は［２］に記載のセメントの製造方法。
［４］  上記特定の粒度が、０．５〜１０ｍｍの間で選択された値である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のセメントの製造方法。
［５］  上記分級が、ふるい分けによる分級、または乾式分級である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のセメントの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセメントの製造方法によれば、セメント工場におけるクリンカの種類の切り替えに伴う規格外のクリンカの発生の問題を解消することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のセメントの製造方法は、特定の種類のセメントの材料であるセメントクリンカを、特定の粒度を境に分級して、粗粒分および細粒分を得るクリンカ分級工程と、粗粒分を用いて、特定の種類のセメントに相当するセメントを調製し、かつ、細粒分を用いて、特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントを調製するセメント調製工程
を含む。以下、各工程について詳しく説明する。
【００１１】
［クリンカ分級工程］
本工程は、特定の種類のセメントの材料であるセメントクリンカを、特定の粒度を境に分級して、粗粒分および細粒分を得る工程である。
特定の種類のセメントとは、特に限定されるものではなく、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
中でも、ポルトランドセメントの全種類の中で最も生産量が多い観点から、本発明においては、通常、普通ポルトランドセメントが用いられる。
【００１２】
特定の種類のセメントの材料であるセメントクリンカは、特定の粒度を境に分級される。
特定の粒度は、好ましくは０．５〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍ、さらに好ましくは１〜３ｍｍの間で選択された値である。該粒度が０．５ｍｍ以上であれば、特定の種類のセメント（例えば、普通ポルトランドセメント）とは異なる種類のセメント（例えば、早強ポルトランドセメント）に相当する細粒分を十分な量で得ることができる。該粒度が１０ｍｍ以下であれば、本発明で得られる細粒分を用いた場合に、特定の種類のセメントとは異なる種類のセメントの物性を与えることができる。
分級によって、特定の粒度以下の粒度を有するセメントクリンカ（細粒分）と、特定の粒度を超える粒度を有するセメントクリンカ（粗粒分）を得ることができる。
なお、上記「特定の粒度以下」、「特定の粒度を超える」の各語は、細粒分と粗粒分を区別するために便宜上用いたものであり、各々、「特定の粒度未満」、「特定の粒度以上」に置き換えることができる。
【００１３】
分級の方法としては、例えば、ふるい分けによる分級や、乾式分級等が挙げられる。
ふるい分けによる分級において、ふるい分けを行うふるい機の網面運動は、振動ふるいまたは面内ふるいのいずれの形式でも良い。また、上記特定の粒度は、セメントクリンカの平均的な粒度を考慮すると、比較的小さいものであるため、目開きの異なる複数の種類のふるいを用意して、目開きの大きなふるいから、目開きの小さなふるいへと段階的にふるいの種類を変更しながら分級することが好ましい。
乾式分級は、重力分級機（水平流型、垂直型、傾斜流型）、慣性分級機、または遠心分級機（自由渦形式、半自由渦形式、強制渦形式（回転体を用いたもの））のいずれを用いてもよい。中でも、本発明において、分級の対象物であるセメントクリンカは、その粒度分布の範囲が大きく、また、その分級処理すべき量が多いことから、水平流型の重力分級機を用いることが好ましい。
【００１４】
分級は、セメントクリンカの製造工程において、焼成後のセメントクリンカが仕上げミルまたは仕上げプレミルに搬送される前に行うことが好ましい。また、分級は、焼成直後の高温のセメントクリンカに対して行ってもよく、冷却後のセメントクリンカに対して行ってもよい。分級されたセメントクリンカ（粗粒分、細粒分）は、各々、仕上げミルに直接、搬送してもよく、サイロ等の中間貯蔵設備に一旦貯蔵された後、仕上げミルに搬送してもよい。
【００１５】
［セメント調製工程］
本工程は、前工程（クリンカ分級工程）で得られた粗粒分を用いて、特定の種類のセメント（特定の種類のセメントの製造のために準備したクリンカ調合原料の全てからなる、全てのセメントクリンカから得られるもの；以下、「全粒を用いて得られるもの」ともいう。）に相当するセメント（例えば、特定の種類のセメントが、普通ポルトランドセメントである場合、これと同様に普通ポルトランドセメントと称することができるもの）を調製し、かつ、前工程（クリンカ分級工程）で得られた細粒分を用いて、特定の種類とは異なる種類のセメント（例えば、早強ポルトランドセメント）に相当するセメント（例えば、全粒を用いて得られるものに比べて、エーライト（Ｃ３Ｓ：３ＣａＯ・ＳｉＯ2）の含有率が大きく、ビーライト（Ｃ２Ｓ：２ＣａＯ・ＳｉＯ2）の含有率が小さいもの）を調製する工程である。
本工程において、セメントの調製は、粗粒分または細粒分と、石膏と、任意で配合される少量混合成分（「ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０（ポルトランドセメント）」に規定されるもの）を混合することで行われる。
【００１６】
ここで、特定の種類のセメントに相当するセメント（粗粒分を用いて得られるもの）とは、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）と同等の物性（品質）を有するものである。
より具体的には、特定の種類のセメントに相当するセメント（粗粒分を用いて得られるもの）は、その材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、各々、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）の材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、好ましくは±５％以内の幅に収まるものであり、より好ましくは±４％以内の幅に収まるものであり、特に好ましくは±３％以内の幅に収まるものである。
なお、特定の種類のセメントに相当するセメント（粗粒分を用いて得られるもの）は、強度発現性に優れる細粒分を含まないため、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）と比べて、材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さは小さくなる。
ここで、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）の、上述した各材齢におけるモルタル圧縮強さが、上述した好ましい範囲内に収まらない場合は、セメントの粉末度の調整や石膏添加量の調整等、セメントの仕上げ粉砕工程における通常の品質管理手法を用いて、当該モルタル圧縮強さを、上述した好ましい範囲内に収まるように調整することができる。
また、本明細書中、モルタルの圧縮強さの数値は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準拠して測定された数値である。
【００１７】
特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメント（細粒分を用いて得られるもの）とは、特定の種類（例えば、普通ポルトランドセメント）とは異なる種類のセメント（例えば、早強ポルトランドセメント）と同等の物性（品質）を有するものである。
より具体的には、特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、各々、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）の材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、好ましくは±５％以内の幅に収まらないものであり、より好ましくは±６％以内の幅に収まらないものであり、さらに好ましくは±６．５％以内の幅に収まらないものである。また、特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日及び７日のモルタル圧縮強さが、各々、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）の材齢３日及び７日のモルタル圧縮強さの、特に好ましくは±１０％以内の幅に収まらないものである。
また、特定の種類とは異なる種類のセメントに相当するセメントは、その材齢３日、７日、及び２８日の中のモルタル圧縮強さが、各々、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）の材齢３日、７日、及び２８日におけるモルタル圧縮強さの、好ましくは±４０％以内の幅に収まるものであり、より好ましくは±３５％以内の幅に収まるものであり、特に好ましくは±３０％以内の幅に収まるものである。
また、特定の種類とは異なる種類のセメント（例えば、早強ポルトランドセメント）についても、セメントの粉末度の調整や石膏添加量の調整等、セメントの仕上げ粉砕工程における通常の品質管理手法を用いて、モルタル圧縮強さを調整することができる。
【００１８】
本発明において好ましい実施形態の一例として、特定の種類のセメントが、普通ポルトランドセメントであり、特定の種類とは異なる種類のセメントが、早強ポルトランドセメントであり、特定の種類のセメントに相当するセメント（粗粒分を用いて得られるもの）の材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）のモルタル圧縮強さを基準にして、いずれも±５％以内であり、特定の種類とは異なる種類のセメント（細粒分を用いて得られるもの）の材齢３日、７日、及び２８日のモルタル圧縮強さが、特定の種類のセメント（全粒を用いて得られるもの）のモルタル圧縮強さを基準にして、＋５％を超える（好ましくは＋６％以上）ものが挙げられる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
ジョークラッシャ―を用いて粗砕した後、ディスクミルを用いて、ブレーン比表面積が３，５００ｃｍ２／ｇ程度となるまで粉砕した普通ポルトランドセメントクリンカ（太平洋セメント社製；Ｈ．Ｍ．：２．１８；Ｓ．Ｍ．２．４７；Ｉ．Ｍ．１．７２）５０ｋｇを、目開きが２ｍｍのふるい（「ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１（試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい）」の規格に準拠したもの）を用いて分級し、粒度が２ｍｍ以下である細粒分、及び、粒度が２ｍｍを超える粗粒分を得た。
粉砕した普通ポルトランドセメントクリンカ（表１〜３中、「全粒」と示す。）、細粒分、及び粗粒分の化学組成を、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０４（セメントの蛍光Ｘ線分析方法）」に準拠して測定した。
また、粉砕した普通ポルトランドセメントクリンカ等の鉱物組成を、Ｘ線回折装置（ブルカー・エイエックス社製、「Ｄ８  ＡＤＶＡＮＣＥ」）を用いたリートベルト解析によって測定した。リートベルト解析には、解析ソフトウェア（ブルカー・エイエックス社製、「ＤＩＦＦＲＡＣｐｌｕｓＴＯＰＡＳ（Ｖｅｒ．３）」）を使用した。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0006495073.tif 000002
【００２１】
得られたクリンカの細粒分と、排脱二水石膏（住友金属社製）を、セメントのブレーン比表面積およびセメント中のＳＯ３含有率が表２に示す目標値となるように、ボールミルに投入して粉砕し、細粒分を用いてなるセメントを調製した。なお、粉砕の際に、粉砕助剤としてジエチレングリコールを、クリンカと石膏の合計量１００質量部に対して、０．０２質量部の配合量となるように添加した。
また、クリンカの細粒分の代わりに、クリンカの粗粒分を用いた以外は、上述したクリンカの細粒分を用いたセメントの調製方法と同様にして、粗粒分を用いてなるセメントを調製した。
さらに、クリンカの細粒分の代わりに、クリンカの全粒（細粒分及び粗粒分）を用いた以外は、上述したクリンカの細粒分を用いたセメントの調製方法と同様にして、全粒を用いてなるセメントを調製した。
得られた各セメントのブレーン比表面積およびセメント中のＳＯ3含有率の実測値を、以下の測定方法を用いて測定した。結果を表２に示す。
（１）ブレーン比表面積：「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメント物理試験方法）」に準拠して、ブレーン比表面積を測定した。
（２）セメント中のＳＯ3含有率：「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０４（セメントの蛍光Ｘ線分析方法）」に準拠して、ＳＯ3含有率を測定した。
結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
0006495073.tif 000003
【００２３】
得られた各セメントのモルタルの圧縮強さを、以下の方法を用いて測定した。
（３）モルタル圧縮強さ：「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準拠して、モルタル圧縮強さを測定した。
また、参考例として、普通ポルトランドセメントの市販品の一例（太平洋セメント社製；ブレーン比表面積；３，２３０ｃｍ２／ｇ；セメント中のＳＯ3含有率；２．２質量％）、及び、早強ポルトランドセメントの市販品の一例（太平洋セメント社製；ブレーン比表面積；４，４６０ｃｍ２／ｇ；セメント中のＳＯ3含有率；３．２質量％）について、モルタル圧縮強さ（表３中、各々、「普通セメントクリンカ」、「早強セメントクリンカ」と記載した。）を測定した。
結果を表３に示す。
また、全粒を用いてなるセメントのモルタル圧縮強さを１００％とした場合における、各セメントの各材齢におけるモルタル圧縮強さ（％）を表４に示す。
【００２４】
【表３】
0006495073.tif 000004
【００２５】
【表４】
0006495073.tif 000005
【００２６】
表３より、セメントクリンカの細粒分を用いて調製されたセメントのモルタル圧縮強さは、早強ポルトランドセメントの市販品と同等のモルタル圧縮強さを有することがわかる。
また、セメントクリンカの粗粒分を用いて調製されたセメントのモルタル圧縮強さは、普通ポルトランドセメントの市販品と同等のモルタル圧縮強さを有することがわかる。
このことから、普通ポルトランドセメント用クリンカを分級した後、得られた粗粒分を用いることで、普通ポルトランドセメントに相当するセメントを調製することができ、また、得られた細粒分を用いることで、早強ポルトランドセメントに相当するセメントを調製できることがわかる。