(57)【要約】【課題】比較的簡単な操作によってセメントクリンカ中に含まれる六価クロム量を低減でき、しかも、セメントクリンカの品質に対する悪影響のほとんど無い、セメントクリンカ中の六価クロム量の低減方法を提供する。【解決手段】六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において６５０〜１１００℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法。【選択図】図１
2004018339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において６５０〜１１００℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法。
【請求項２】
還元雰囲気下における加熱処理が、加熱部に還元性ガスを供給して加熱する方法である請求項１に記載のセメントクリンカ中の六価クロム低減方法。
【請求項３】
（１）円筒形のパイプ及びその外部に設置された加熱手段を備え、該円筒形パイプの内部においてセメントクリンカを加熱する加熱部、（２）空気の流入を抑制でき、且つ加熱部にセメントクリンカを供給できる構造を備えたセメントクリンカ供給部、（３）空気の流入を抑制でき、且つ加熱処理されたセメントクリンカを排出できる構造を備えたセメントクリンカ排出部、及び（４）還元性ガス導入部、を含むことを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減処理用装置。
【請求項４】
加熱部が、回転可能な傾斜構造の円筒形パイプ及びその外部に設置された電気ヒーターを備えたものであり、
セメントクリンカ供給部が、ホッパー及びスクリューフィダーを備えたものであり、
セメントクリンカ排出部が、間欠的に開閉できる蓋を備え、蓋を閉じた状態で空気の流入を遮断できる構造を有するものである
請求項３に記載のセメントクリンカ中の六価クロム低減処理用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントクリンカ中の六価クロム低減方法、及び該方法で用いる六価クロム低減処理用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、セメント原料として用いられる天然鉱物原料や廃棄物原料には、微量のクロム酸化物が含まれている。この様な原料を用いてセメントクリンカを製造する場合には、通常の酸化雰囲気における焼成過程において、その多くが六価クロムに転化して、セメントクリンカ中に存在することになる。このため、通常の市販されているセメントには、少なからず六価クロムが含まれることになる。
【０００３】
この様なセメント中に含まれる六価クロムは、水質汚染、土壌汚染等を引き起こす可能性があるため、六価クロム量を低減させることについて強い要望がある。
【０００４】
従来、六価クロムの溶出量が低くなるように各種の対策がなされたセメントが供給されているが、セメントクリンカそのものについては、六価クロム量を低減させるための十分な対策がなされているとはいえない。
【０００５】
例えば、特開平１１−１００２４４号公報、特開平１１−１８９４４２号公報、特開２０００−３１９０５０号公報などには、セメントキルンを用いてセメントクリンカを製造する際に、キルン内の特定の位置に可燃物を供給して焼成することによって、還元雰囲気を形成して六価クロム量を減少させる方法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、この様な方法では、冷却されたクリンカ中に未燃焼状態の可燃物が残存することになり、セメントクリンカの品質に大きな悪影響を及ぼすという弊害がある。更に、これらの方法では、六価クロムを還元する効果が不十分であり、セメントクリンカ中の六価クロム量を十分に低減することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、比較的簡単な操作によってセメントクリンカ中に含まれる六価クロム量を低減でき、しかも、セメントクリンカの品質に対する悪影響がほとんど無い、セメントクリンカ中の六価クロム量の低減方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、六価クロムを含むセメントクリンカについて、還元雰囲気下において６５０〜１１００℃程度の温度範囲で加熱することによって、六価クロムの溶出量を大幅に低減することが可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、セメントクリンカ中の六価クロム低減方法、及び該方法で用いる六価クロム低減処理用装置を提供するものである。
１．　六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において６５０〜１１００℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法。
２．　還元雰囲気下における加熱処理が、加熱部に還元性ガスを供給して加熱する方法である請求項１に記載のセメントクリンカ中の六価クロム低減方法。
３．　（１）円筒形のパイプ及びその外部に設置された加熱手段を備え、該円筒形パイプの内部においてセメントクリンカを加熱する加熱部、（２）空気の流入を抑制でき、且つ加熱部にセメントクリンカを供給できる構造を備えたセメントクリンカ供給部、（３）空気の流入を抑制でき、且つ加熱処理されたセメントクリンカを排出できる構造を備えたセメントクリンカ排出部、及び（４）還元性ガス導入部、を含むことを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減処理用装置。
４．　加熱部が、回転可能な傾斜構造の円筒形パイプ及びその外部に設置された電気ヒーターを備えたものであり、
セメントクリンカ供給部が、ホッパー及びスクリューフィダーを備えたものであり、
セメントクリンカ排出部が、間欠的に開閉できる蓋を備え、蓋を閉じた状態で空気の流入を遮断できる構造を有するものである
上記項３に記載のセメントクリンカ中の六価クロム低減処理用装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明方法では、処理対象とするセメントクリンカは、各種セメントの原料となる水硬性組成物であり、通常、ケイ酸二カルシウム、ケイ酸三カルシウム、アルミン酸三カルシウム、鉄アルミン酸四カルシウム等を主成分とする焼成物である。本発明においては、処理対象とするセメントクリンカは、その組成については特に限定的ではない。
【００１１】
本発明方法では、セメントクリンカは、焼成後、冷却されたものを処理対象としてもよく、或いは、セメントクーラーから適当な経路で取り出された、加熱状態のクリンカを処理対象としても良い。
【００１２】
また、セメントクリンカは、通常、直径５０ｍｍ程度以下の塊状をなしており、本発明においては、この様なセメントクリンカをそのままの大きさで処理することができる。
【００１３】
本発明の六価クロム低減方法は、処理対象とするセメントクリンカを、還元雰囲気下において、６５０〜１１００℃で加熱処理する方法である。この様な方法で加熱処理することによって、水溶性の六価クロムが還元されて不溶性の三価クロムとなって、六価クロムの溶出量が減少するものと考えられる。
【００１４】
還元雰囲気としては、特に限定的ではないが、通常、密閉状態の容器中において酸素の供給を抑制した状態で、一酸化炭素、水素などの還元性ガスを供給しながら加熱する方法、密閉状態の容器中において酸素の供給を抑制した状態で各種固体燃料、可燃性廃棄物等の可燃物を供給して加熱する方法などによって、還元雰囲気とすることができる。本発明方法では、特に、未燃使用物の残留によるクリンカの品質変化が生じない点で、還元性ガスを供給して加熱する方法が好ましい。
【００１５】
還元性ガスは、加熱部に直接供給しても良く、或いは、窒素、アルゴン等の不活性ガスで希釈して供給しても良い。この場合、希釈の程度については、特に限定はないが、通常、還元性ガス濃度が少なくとも１容量％程度以上であることが好ましい。
【００１６】
還元性ガスを供給する際には、酸素の供給を完全に遮断することが好ましいが、還元雰囲気とすることが可能な範囲であれば、少量の酸素が流入してもかまわない。
【００１７】
本発明方法では、加熱温度を６５０〜１１００℃程度とすることが必要である。加熱温度が低すぎる場合には、六価クロムを三価クロムに還元する反応が十分に進行せず、六価クロム量を十分に低減することができない。また、加熱温度が高すぎると、熱分解等によりセメントクリンカを構成する鉱物組成が大きく変化し、セメントクリンカの本来の性質である水硬性が著しく低下するので好ましくない。
【００１８】
加熱時間については、処理対象とするセメントクリンカの量、六価クロム量等によって異なるので一概に決めることはできないが、通常、５分〜９０分程度とすることが好ましい。
【００１９】
次に、本発明方法の一実施態様について、処理装置の一例の概略を示す図１に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示した処理装置では、セメントクリンカ供給部は、空気の流入を抑制でき、且つ加熱部にセメントクリンカを供給できる構造を備えたものである。具体的には、ホッパー３と、スクリューフィダー１及びスクリューフィダー２を含む構造である。この様な構造とすることによって、スクリューフィダー１，２を用いて、ホッパー３にセメントクリンカが十分に存在する状態において、スクリューでセメントクリンカを供給することにより、加熱部である傾斜回転炉本体４の内部は、外部と遮断され、空気の流入がほとんど遮断された状態で加熱を行うことができる。図１の処理装置では、セメントクリンカ供給部にスクリューフィダーを二段階に設置することによって、空気の流入を遮断する効果が非常に優れたものとなっている。
【００２１】
図２に２段目のスクリューフィダー２の縦断面図を示す。スクリューフィーダー２と傾斜回転炉本体４との接合部分は、できるだけ空気の流入を遮断できる構造とする必要があり、たとえば、グランドパッキンなどを用いてシールを行えばよい。図２の装置では、グランドパッキン５及びパッキン固定リング６を備えることによって、空気の流入を遮断できる構造としている。
【００２２】
セメントクリンカ供給部は、図１に示したスクリューフィダーを用いる構造に限定されず、空気の流入をできるだけ抑制できる構造であれば良い。例えば、間欠的にセメントクリンカを押しむことができる構造などとすることができる。
【００２３】
図１の装置では、セメントクリンカの排出部については、空気の流入を抑制でき、且つ加熱処理されたセメントクリンカを排出できる構造としている。図３に、セメントクリンカ排出部に設置されている出口シュート７の縦断面図を示す。該出口シュート７には、間欠的に開閉できる蓋８を設けておき、一定量のセメントクリンカが排出部に蓄積された場合に、蓋を開けてセメントクリンカを排出し、直ちに蓋を閉じることによって、空気に流入をほとんど遮断できる構造としている。更に、セメントクリンカ排出部には、のぞき窓９を設けてセメントクリンカ排出部の内部の状態を確認できる構造としている。
【００２４】
出口シュート７と傾斜回転炉本体４との接合部分については、できるだけ空気の流入を遮断できる構造とする。図３では、グランドパッキン１０及びパッキン固定リング１１を備えることによって、空気の流入をほとんど遮断できる構造としている。セメントクリンカ排出部としては、この様な構造に限定されず、ロータリーインデックスなどの決まった角度ごとに作動するアクチエーターを用いて、セメントクリンカを排出できる構造としても良い。
【００２５】
図１の装置では、セメントクリンカの加熱部は、円筒形のパイプ及びその外部に設置された加熱手段を備え、該円筒形パイプの内部においてセメントクリンカを加熱する構造である。更に、図１の装置では、円筒形のパイプをセメントクリンカの供給部分が高い位置となるように傾斜させて設置し、該パイプを回転可能な構造としている。この様な構造を有する傾斜回転炉４の内部において処理対象のセメントクリンカを加熱することによって、処理対象のセメントクリンカを均一に加熱でき、更に、処理したセメントクリンカを排出部に連続的に送ることによる連続処理が可能となる。図１の装置は、駆動用ウォームギア１２及び支持ローラ１３、１４を備えており、図外の駆動モータによってウォームを駆動し、これによってウォームギア１２を回転させて傾斜回転炉本体４を回転可能な構造としている。
【００２６】
円筒形のパイプの内部を加熱する方法としては、特に限定はなく、通常は、パイプの外部から加熱する方法を適宜採用すれば良く、例えば、電気ヒーターを用いて加熱する方法、燃料を燃焼させて加熱する方法などを採用できる。図１の装置では、電気ヒーター１５を用いてパイプの外部から加熱する方法を採用している。この方法は、排ガスの発生の問題がなく、しかも簡便な方法である。
【００２７】
更に、図１の装置では、セメントクリンカ排出部に、還元性ガスを供給するための内部ガスポート１６を設けており、ここから還元性ガスを供給することによって、加熱部を還元雰囲気とする構造としている。
【００２８】
上記した構造の処理装置を用いることによって、六価クロム低減処理を連続的に行うことが可能となり、大量処理が容易で、しかも低コストでセメントクリンカに含まれる六価クロム量を低減することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明方法によれば、簡単な処理方法によって、セメントクリンカ中に含まれる六価クロム量を低減することが可能であり、セメント中に含まれる六価クロムによる水質汚染、土壌汚染等の問題を大きく改善することができる。特に、還元性ガスを供給して加熱する方法によれば、セメントクリンカの品質に大きな影響を及ぼすことなく、六価クロム量を低減することができる。
【００３０】
また、本発明の処理装置を用いる場合には、連続的な処理が可能となり、大量処理が容易で、しかも低コストでセメントクリンカ中の六価クロム量を低減することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３２】
実施例１
処理対象として普通ポルトランドセメントクリンカを用い、図１に示す装置を用いて六価クロム量の低減処理を行った。普通ポルトランドセメントクリンカの供給速度は５ｋｇ／時間とし、下記表１に示す各加熱温度で連続して加熱処理を行った。加熱装置内の加熱部におけるセメントクリンカの滞留時間は約６０分であった。還元性ガスとしては、一酸化炭素を１０容積％含む一酸化炭素と窒素ガスの混合ガスを用いた。混合ガスの供給量は、０．５リットル／分とした。
【００３３】
処理後の各セメントクリンカについて、ＳＯ３濃度が２％となるように試薬２水石膏を添加した後、ボールミルでブレーン比表面積が３２００ｃｍ２／ｇとなるように粉砕して試製セメントを作製し、環境庁告示第４６号試験に則って六価クロム溶出量を測定した。分析は、ＪＩＳ　Ｋ０１０２−６５．２．４．に準じた方法で行った。
【００３４】
また、処理後の各セメントクリンカを用いてモルタル供試体を作製してモルタル強度を測定し、無処理のセメントクリンカを用いたモルタル供試体の強度を１００として相対値を求めた。
【００３５】
以上の結果を下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
2004018339.tif 000003
【００３７】
表１から明らかなように、無処理のセメントクリンカ（比較例１）における六価クロム溶出量が０．９２ｐｐｍであったものが、実施例１〜３の各方法で処理されたセメントクリンカは、六価クロムの溶出量が０．０４ｐｐｍ以下となり、六価クロム溶出量が大きく低減された。更に、モルタル強度については、最も低い実施例１の場合であっても、十分に許容できる範囲内であった。
【００３８】
一方、加熱温度が１２００℃である比較例２では、六価クロム溶出量は低減したものの、モルタル強度が大きく低下し、また、加熱温度が６００℃である比較例３では、六価クロム溶出量の低減効果が不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】セメントクリンカ中の六価クロム低減処理用装置の概略図。
【図２】図１の装置のセメントクリンカ供給部の縦断面図。
【図３】図１の装置のセメントクリンカ排出部の縦断面図。
【符号の説明】
１，２　スクリューフィダー、　３　ホッパー、　４　傾斜回転炉、
５，１０　グランドパッキン、　６，１１　パッキン固定リング、
７　　出口シュート、　８　間欠開閉蓋、　　９　のぞき窓、
１２　　駆動用ウォームギア、　１３，１４　支持ローラ、
１５　電気ヒータ、　１６　内部ガスポート
【図１】
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【図２】
2004018339.tif 000005
【図３】
2004018339.tif 000006