(57)【要約】【課題】廃棄処理された硫酸第一鉄をセメントの製造に悪影響を及ぼすことなく、且つ、セメントに有効に利用することが可能なセメントの製造方法を提供する。【解決手段】硫酸第一鉄を溶解した酸性水溶液に、該酸性水溶液に対して可溶性のカルシウム塩を添加して石膏を析出せしめ、該石膏を分離し、上記分離後の濾液のｐＨを９以上に調整して該濾液より水酸化鉄を析出せしめ、該水酸化鉄を分離し、前記分離された水酸化鉄を鉄源の少なくとも一部としてセメントクリンカを製造し、前記分離された石膏を仕上げ用石膏の少なくとも一部してセメントクリンカに添加してセメントを製造する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸第一鉄を溶解した酸性水溶液に、可溶性のカルシウム塩を添加して石膏を析出せしめ、該石膏を分離し、上記分離後の濾液のｐＨを８以上に調整して該濾液より水酸化鉄を析出せしめ、該水酸化鉄を分離し、前記分離された水酸化鉄を鉄源の少なくとも一部としてセメントクリンカを製造し、前記分離された石膏を仕上げ用石膏の少なくとも一部してセメントクリンカに添加することを特徴とするセメントの製造方法。
【請求項２】
硫酸第一鉄を溶解した酸性水溶液が、硫酸第一鉄を塩酸水溶液に溶解させたものである請求項１記載のセメントの製造方法。
【請求項３】
硫酸第一鉄が、硫酸法により酸化チタンを製造する工程において副生するものである請求項１又は２記載のセメントの製造方法。
【請求項４】
酸性水溶液を酸性に調整しながらカルシウム塩の添加を行う請求項１〜３のいずれかに記載のセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、セメントの新規な製造方法に関する。詳しくは、廃棄される硫酸第一鉄をセメントの製造に悪影響を及ぼすことなく、且つ、セメントに有効に利用することが可能なセメントの製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
硫酸第一鉄は、硫酸法により酸化チタンを製造する工程において、原料のイルメナイトを硫酸で溶解後、冷却することによって析出し、副生物として分離される。この硫酸第一鉄は、廃水処理剤、試薬等として利用されていたが、近年、酸化チタンの生産量の増大によって、硫酸第一鉄の副生量も増大する傾向があり、これを有効利用する方法が検討されていた。
【０００３】
一方、廃棄物の処理方法として、廃棄物をセメントの製造設備において処理する対策が、急速に広がりつつある。例えば、焼却灰、土壌等は、セメント原料の成分を含んでおり、これをセメントクリンカの焼成工程に供給してセメント原料の一部として焼成することにより、セメントを製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２０００−２８８５２７号公報
【発明が解決しようとする課題】
セメントの一成分として鉄が含まれており、前記硫酸第一鉄はかかる鉄源として有効であり、硫酸第一鉄を原料の一部として利用し、セメントを製造する方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、上記焼却灰などと同様に、硫酸第一鉄をセメントクリンカの焼成設備に供給した場合、含有される硫酸成分が原因して設備内、特に、７００〜１２００℃の高温部分、具体的には、窯尻部、或いは、プレヒーター下部にコーチングが起こり、長期間の実施により、設備への悪影響が懸念される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、硫酸第一鉄を上記問題なく、しかも、有効に利用してセメントを製造することができる技術を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の反応により硫酸第一鉄の鉄成分と硫酸成分とを分離し、鉄成分はセメント原料として、硫酸成分は石膏としてセメントクリンカ焼成後のセメント成分の調整用に使用することにより、セメントの製造に問題なく使用することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、硫酸第一鉄を溶解した酸性水溶液に、可溶性のカルシウム塩を添加して石膏を析出せしめ、該石膏を分離し、上記分離後の濾液のｐＨを９以上に調整して該濾液より水酸化鉄を析出せしめ、該水酸化鉄を分離し、前記分離された水酸化鉄を鉄源の少なくとも一部としてセメントクリンカを製造し、前記分離された石膏を仕上げ用石膏の少なくとも一部してセメントクリンカに添加することを特徴とするセメントの製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において処理される硫酸第一鉄は特に制限されないが、前記硫酸法による酸化チタンの製造工程より副生する硫酸第一鉄が一般的である。
【０００８】
本発明において、上記硫酸第一鉄は、先ず、酸性水溶液に溶解される。酸性水溶液のｐＨは５．５以下、好ましくは、１〜４．５以下に調整することが、後記のカルシウム塩との反応を確実に行わせるために好ましい。
【０００９】
また、酸性水溶液のｐＨの調整は、公知の酸を使用して行うことが可能であるが、硫酸第一鉄の硫酸成分とカルシウム塩との反応を理論量で行い、且つ、最終排水の処理が比較的容易である塩酸が最も好適である。即ち、酸として硫酸を使用した場合、所期の反応は達成できるが、硫酸とカルシウム塩との反応により、石膏が大量に発生することが懸念される。また、有機酸を使用した場合、最終排水のＣＯＤの増加が懸念される。
【００１０】
酸性水溶液への硫酸第一鉄の溶解は、前記調整されたｐＨにおける硫酸第一鉄の飽和溶解度以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明において、上記処理に次いで、硫酸第一鉄を溶解した酸性水溶液に、該酸性水溶液に対して可溶性のカルシウム塩を添加することによって、硫酸成分を石膏として析出せしめる。
【００１２】
かかるカルシウム塩としては、炭酸カルシウム、塩化カルシウム等が挙げられ、中でも、塩化カルシウムが好適である。
【００１３】
上記カルシウム塩の添加量は、酸性水溶液中の硫酸成分とほぼ当量となるように決定することが好ましい。即ち、カルシウム塩の添加量が少ない場合は、硫酸成分が最終排水中に残留し、その処理が複雑化することがある。また、当量を大幅に越えてカルシウム塩を添加した場合、カルシウムが最終排水中に残留し、同様に排水処理が複雑化することがある。
【００１４】
また、カルシウム塩の添加によって酸性水溶液のｐＨが上昇する場合、酸を追加する等によって、該酸性水溶液を酸性に調整しながらカルシウム塩を添加することが望ましい。
【００１５】
上記操作によって析出した石膏は、公知の固液分離方法によって分離される。固液分離方法としては、例えば、フィルタープレス式濾過機、遠心分離機、減圧式濾過機等による分離方法が一般的であり、本発明において好適に採用される。
【００１６】
また、上記石膏は、洗浄を行い、付着している溶質成分、例えば、酸性水溶液に塩酸を使用した場合は塩素分等、を５００ｐｐｍ以下となるまで低減させることが好ましい。
【００１７】
尚、本発明において、濾液とは固液分離によって得られた液部分を総称するものである。
【００１８】
本発明において、石膏を分離後の濾液は、そのｐＨを９以上、好ましくは、１０〜１２に調整することによって水酸化鉄を析出させる。上記ｐＨが９未満の場合、濾液中の鉄成分が十分不要化できず、最終排水の処理が複雑化する傾向がある。
【００１９】
上記ｐＨ調整は、公知のアルカリを使用することができるが、排水処理の観点から、無機系のアルカリが好適である。アルカリを具体的に示せば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ化合物、セメント、アルカリ性廃棄物などのアルカリ性組成物が挙げられる。
【００２０】
上記操作によって析出した水酸化鉄は、前記石膏と同様公知の固液分離方法によって分離される。
【００２１】
この場合も、前記石膏と同様、水酸化鉄は、洗浄を行い、付着している溶質成分、例えば、酸性水溶液に塩酸を使用した場合は塩素分等、を５０００ｐｐｍ以下となるまで低減させることが好ましい。
【００２２】
本発明において、上記方法によって分離された水酸化鉄は、セメントクリンカの製造において、鉄源の少なくとも一部として使用する。かかる水酸化鉄の使用態様は、水酸化鉄を含水状態のまま、或いは乾燥してセメントクリンカの製造設備に供給する態様であれば特に制限されない。
【００２３】
一般に、セメントクリンカの製造設備は、セメント原料を予熱、仮焼予熱する仮焼炉付プレヒーター、該プレヒーターに接続し、仮焼されたセメント原料を焼成してセメントクリンカとするロータリーキルンよりなる。水酸化鉄は、上記セメント原料と共にプレヒーターの上部より供給する態様、仮焼炉に供給する態様、ロータリーキルンの窯尻部に供給する態様などが一般的である。
【００２４】
上記態様のうち、他のセメント原料との混合を十分良好に行うため、原料供給系よりプレヒーター上部より供給する態様が好ましい。
【００２５】
また、前記方法によって分離された石膏は、セメントクリンカに混合する仕上げ用の石膏の少なくとも一部として使用される。
【００２６】
かかる石膏の添加方法は、通常の仕上げ用石膏と同様にして添加することが可能である。具体的には、セメントクリンカに添加した後、粉砕する態様が一般的である。
【００２７】
本発明の方法によって得られたセメントは、通常のセメントと全く遜色なく使用することが可能である。
【００２８】
また、前記の本発明の方法によって得られた石膏は、液相から析出させて得られるものであり、その性状は、排脱石膏等、液相から得られる石膏と同等の性状であると考えられるため、セメントへの利用以外にも排脱石膏等と同様の他の用途への利用も可能である。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明をより具体的に説明するため、実施例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
硫酸第一鉄を４倍量の水に分散させ、そのスラリーにｐＨ１となるまで塩酸を加え、硫酸第一鉄を溶解させ、硫酸第一鉄から持ち込まれるＳＯ３量に対してＣａＯ／ＳＯ３モル比１となるように、石灰石（ＣａＣＯ３）を添加すると同時に、塩酸を加え、石灰石の添加によるｐＨの上昇を制御した。
【００３１】
上記操作によって析出した石膏を遠心分離機により濾過および水洗浄を行った後、析出した石膏を回収した。回収した石膏を粉末Ｘ線回折により生成相を同定した結果、二水石膏の単相であった。なお、蛍光Ｘ線分析の結果を表１に示した。
【００３２】
これまでの操作によって得られた濾液および洗浄水に水酸化ナトリウムを加え、ｐＨを１０に調整することによって溶解している鉄成分を析出させた。このスラリーを加圧濾過によって析出物の濾過および水洗浄後回収した。濾液および洗浄水は、塩酸によってｐＨ調整後排出した。回収した鉄成分の析出物について蛍光Ｘ線分析を行ったの結果を回収石膏と共に表１に示した。
【００３３】
【表１】
2004231480.tif 000002
上記操作によって得られた回収鉄成分を鉄原料の一部として利用し、その他は通常の原料を用いてセメントクリンカを製造し、回収石膏を添加してセメントを製造した。
【００３４】
なお、このとき回収鉄成分の使用量は３０ｋｇ／ｔ−クリンカであった。これは、鉄原料の約４０％に相当する。
【００３５】
次いで、ＪＩＳ  Ｒ５２０１の「セメントの物理試験」に準じ、凝結時間およびモルタル圧縮強さを測定した。
【００３６】
測定結果を表２に示した。
【００３７】
参考例１
通常の原料を用いて製造したセメントクリンカに排煙脱硫石膏を添加して普通ポルトランドセメントを製造し、得られたセメントについて実施例１と同様の評価を行った。その結果を実施例１の結果とともに表２に示した。
【００３８】
【表２】
2004231480.tif 000003
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明によれば、従来よりセメント製造用原料としてはその使用が困難とされていた硫酸第一鉄を、セメントの製造における問題を起こすことなく、有効に利用することが可能である。
【００３９】
また、得られるセメントの品質の低下も全く無く、その工業的価値は極めて高いものである。