(57)【要約】キルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率は、シリカと、カルシウムおよびアルミニウムの中の少なくとも1種類の酸化物とを含む粒子状材料（例えばフライアッシュ）を供給して高温セメントクリンカーと接触させ、フライアッシュを溶融させて部分的に融合した材料にして、これを高温のクリンカーと化学反応させて結晶質水硬性ケイ酸塩の高温処理されたセメントクリンカーを生成することによって向上し、増量材は、セメントクリンカー製造における下流の高温セメントクリンカーに加えられ、好適にはキルン装置のクーラーの上流端で高温セメントクリンカーに加えられるか、あるいは燃焼ゾーン下流のキルンに加えられ、より好ましくはキルンの排出端で初期冷却ゾーンに加えられる。
2004520259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカーを製造するためのセメントキルンと、該キルンからのセメントクリンカーを冷却するためのクーラーと、を含むセメントキルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率を向上させる方法であって、
a）セメントキルン中でセメントクリンカー原材料から高温セメントクリンカーを製造する工程と、
b）工程a）で製造した高温セメントクリンカーをクーラーに供給する工程と、
c）シリカと、カルシウムおよびアルミニウムの中の少なくとも1種類の酸化物とを含む粒子状材料を、該高温セメントクリンカーの製造における下流の該高温セメントクリンカーと接触させ、該材料を溶融させて部分的に融合した材料にして、該部分的に融合した材料を該高温のクリンカーと化学反応させて、部分的に融合した結晶質水硬性ケイ酸塩の高温処理されたセメントクリンカー組成物を生成して、該セメントクリンカー組成物を該クーラーで冷却する工程と、
d）冷却されたセメントクリンカー組成物を該クーラーから回収する工程であって、該組成物は、工程b）における高温セメントクリンカーよりもセメントクリンカー含有率が高い工程と、
を含む方法。
【請求項２】
材料がフライアッシュである、請求項1記載の方法。
【請求項３】
フライアッシュがクラスCフライアッシュである、請求項2記載の方法。
【請求項４】
フライアッシュがクラスFフライアッシュである、請求項2記載の方法。
【請求項５】
工程c）における粒子状材料が、高温セメントクリンカーと粒子状材料との重量の合計を基準にして2〜25重量％の量で存在する、請求項1、2、3、または4記載の方法。
【請求項６】
工程c）におけるフライアッシュが、高温セメントクリンカーとフライアッシュとの重量の合計を基準にして5〜10重量％の量で存在する、請求項2、3、または4記載の方法。
【請求項７】
1000〜1400℃の温度でクーラーの上流端にてフライアッシュが高温のクリンカーと接触する、請求項2、3、4、または6記載の方法。
【請求項８】
材料がボトムアッシュである、請求項1記載の方法。
【請求項９】
材料が高炉スラグである、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
材料が鋼鉄スラグである、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
材料が非鉄スラグである、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
材料がシリカフュームである、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
粒子状材料の少なくとも1重量％が溶融して、高温のクリンカーと反応する部分的に融合した材料を生成する、請求項1から13のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
粒子状材料の少なくとも70重量％が溶融して、高温のクリンカーと反応する部分的に融合した材料を生成する、請求項1から13のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
フライアッシュが炭素によって汚染されており、該炭素が発熱反応により酸化し、該発熱反応で発生した熱が、粒子状材料が溶融して部分的に融合した材料になるのに寄与し、該粒子状材料の少なくとも90重量％が溶融して、高温のクリンカーと反応する該部分的に融合した材料を生成する、請求項2、3、4、6、または7記載の方法。
【請求項１６】
工程c）におけるフライアッシュが、高温セメントクリンカーと粒子状材料との重量の合計を基準にして5〜10重量％の量で存在する、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
工程c）において、フライアッシュが少なくとも1000℃の温度で高温のクリンカーと接触する、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
工程c）において、粒子状材料が少なくとも1000℃の温度で高温セメントクリンカーと接触する、請求項1、8、9、10、11、または12記載の方法。
【請求項１９】
セメントクリンカーの製造における下流のセメントキルン中の高温セメントクリンカーと粒子状材料を接触させる、請求項1記載の方法。
【請求項２０】
工程c）において粒子状材料が、化学的性質を調整するためまたは取り扱いを容易にするための別の改質剤とともに供給される、請求項1から19のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、セメントキルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
セメントプラントでは、セメントクリンカーはセメントキルン中において高温でセメントクリンカー原材料から製造され、原材料は、高温の異なる加工ゾーンを通過しながらキルンを供給端から排出端まで通過する。
【０００３】
得られた高温セメントクリンカーは、キルンの燃焼ゾーンから排出端に到達したときに約1400℃の温度であることが多く、クリンカーを冷却するシステムであるクーラーに供給され、例えばクーラーグレート上などでクリンカー層としてクーラー入口からクーラー出口まで移動する。ここで、グレートの下にあるジェットによってクリンカー層に空気が送り込まれ高温のクリンカーが冷却される。クーラーの構成によって異なるが、クーラー入口におけるクリンカーは約1400℃よりわずかに低い温度であり、クーラー出口におけるクリンカーの温度は約120℃である。
【０００４】
冷却されたセメントクリンカーは所望の細かさに粉砕されてそのまま使用されるか、あるいは場合によっては増量材（特にポゾラン性を有する増量材）と混合されて混合セメントが製造される場合もある。増量材によって、製品セメントのセメントクリンカー含有率を低下させることができる。増量材は、特にシリカを高含有率で有する工業的工程の副生成物であり、酸化された形態、特に酸化物または炭酸塩の形態のカルシウムおよび／またはアルミニウムを含有する。このような増量材としては、石炭がら（特にフライアッシュおよびボトムアッシュ）、高炉スラグ、およびシリカフュームが挙げられる。石灰などの改質剤以外に、セメントキルンダスト、および廃棄セメントまたはセメントクリンカーを、化学的性質の調整に使用したり、あるいは例えば凝集が望ましい場合に増量材の取り扱いを容易にするために使用することもできる。
【０００５】
1986年頃より、発電所の放出するガスの規制が重視された結果、放出ガスの窒素酸化物を減少させる手段として低NOxバーナーが設置されるようになった。このような規制によって、タイプFの炭素含有率が増加し、タイプCポゾラン性フライアッシュの比率が減少した。さらに、一部のプラントでは少量の石油コークスを褐炭、歴青炭、および亜歴青炭に加えることによって、フライアッシュ中の炭素含有量を増加させている。
【０００６】
石炭がらに含まれるような炭素は、セメントにおいて有害な汚染物質であり、化学物質を吸収する作用を有し、そのためコンクリート性能が低下する。
【０００７】
フライアッシュから炭素を除去しようとする従来の試みとしては、静電分離、ケロシンなどの流体をフライアッシュと混合した後に発泡させることによる炭素の分離、および炭素を燃焼させるためのフライアッシュの流動床燃焼区画における処理が挙げられる。ボトムアッシュも不純物として炭素を含有し、ボトムアッシュをセメントに混入する場合には炭素を除去することが好ましい。
【０００８】
混合セメントの製造においてセメントキルン装置のクーラーにおいてセメントクリンカーに石炭がらを加えることが過去に提案されている（米国特許第5,837,052号）。この過去の提案では、石炭がらの完全性および同一性が維持され、クーラーで冷却されるときの高温のクリンカーの熱によって不純物の炭素が酸化され、セメントクリンカーと炭素を含有しない石炭がらとの混合物が生成する。
【０００９】
さらに、米国特許第5,976,243号による提案では、セメントキルン装置のクーラーにおいてセメントクリンカーに高炉スラグを加えることによって、スラグの水が除去されて、セメントクリンカーと高炉スラグの混合物が生成し、この場合に高炉スラグの完全性および同一性は維持される。米国特許第5,650,005号では、遊離石灰源をセメントクリンカーに加えることによってセメントクリンカーの遊離石灰含有率を増加させることが提案されている。
【発明の開示】
【００１０】
発明の開示
本発明は、セメントキルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率を増加させる方法の提供を目的とする。
【００１１】
本発明によると、セメントクリンカーを製造するためのセメントキルンと、該キルンからセメントクリンカーを冷却するためのクーラーと、を含むセメントキルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率を向上させる方法であって、
a）セメントキルン中でセメントクリンカー原材料から高温セメントクリンカーを製造する工程と、
b）工程a）で製造した高温セメントクリンカーをクーラーに供給する工程と、
c）シリカと、カルシウムおよびアルミニウムの中の少なくとも1種類の酸化物とを含む粒子状材料を、該高温セメントクリンカーの製造における下流の該高温セメントクリンカーと接触させ、該材料を溶融させて部分的に融合した材料にして、該部分的に融合した材料を該高温のクリンカーと化学反応させて、部分的に融合した結晶質水硬性ケイ酸塩の高温処理されたセメントクリンカー組成物を生成して、該セメントクリンカー組成物を該クーラーで冷却する工程と、および
d）冷却されたセメントクリンカー組成物を該クーラーから回収する工程であって、該組成物は、工程b）における該高温セメントクリンカーよりもセメントクリンカー含有率が高い工程と、
を含む方法が提供される。
【００１２】
好ましい態様の説明
本発明の方法は、化学的性質、成分、あるいはセメントキルンの工程または操作パラメーターを変化させることなく、セメントキルンのクーラーから回収されるセメントクリンカーの収率を増加させる。
【００１３】
セメントキルンの作業者は保守的であり、十分に操作するためのセメントキルンの操作パラメーターを変えることに抵抗するため、このことは大きな利点である。
【００１４】
i）本発明で使用される増量材は、高シリカ含有率であり、さらに、カルシウム、アルミニウム、またはその両方も含有する材料であり、これらのカルシウム、アルミニウム、またはその両方の形態は、クリンカーキルン装置のクーラーにおいて高温でシリカと反応して、結晶質で水硬性のケイ酸カルシウムおよびケイ酸アルミニウムを主成分とする組成物を生成する形態である。カルシウムおよびアルミニウムは多くの場合それぞれ酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムとして存在するが、少量はケイ酸カルシウムおよびケイ酸アルミニウムなどのケイ酸塩、ならびにアルミノケイ酸カルシウムなどのアルミノケイ酸塩として存在することがある。
【００１５】
増量材は、非晶質の場合も結晶質の場合もあり、通常はシリカと、カルシウム化合物および／またはアルミ化合物とを含有する。
【００１６】
好適な増量材は、カルシウムケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩、あるいはその両方であってよいケイ酸塩分子を結びつけており、多くの場合セメントクリンカーと同じケイ酸塩を含有するが、カルシウム量は有意に少なく、例えば、石炭がら、高炉スラグ、およびシリカフュームが挙げられ、これらはすべて工業的処理または製造における副生成物である。改質剤は、化学的性質の調整に使用したり、あるいは例えば凝集が望ましい場合に増量材の取り扱いを容易にするために使用することもできる。このようなものとしては、石灰、セメントキルンダスト、およびセメントなどの材料を挙げることができる。
【００１７】
高温では、高温処理条件下のキルン中のセメントクリンカー製造における下流は高温であるため、増量材が溶融して部分的に融合した状態になり、これが高温セメントクリンカーと化学反応して、結晶質で水硬性のケイ酸カルシウムを主成分とするセメントクリンカー組成物を精製し、この組成物は高温処理された組成物である。
【００１８】
第1の態様では、高温処理反応はセメントクリンカー出口と隣接するクーラーの上流端で発生し、この場所の温度は1400℃〜1000℃である。
【００１９】
第2の態様では、高温処理反応は、セメントクリンカーが生成するキルンのゾーン下流のセメントキルンで発生することもあり、特にキルンの排出端におけるキルン内部で発生し、キルンの排出端は、粗い粒子の形態の増量材を添加する場所としては特に好都合である。キルンの高温セメントクリンカー生成物を生成するキルン中の化学反応は、キルンの燃焼ゾーンで発生し、そのためこの第2の態様では、増量材の添加は燃焼ゾーン下流で行われる。
【００２０】
粒子状増量材は、増量材を高温セメントクリンカーに添加する時点を考慮して高温処理中の部分的融合が十分となるような粒径を有するべきである。一般に、増量材の少なくとも1重量％、より一般的には少なくとも50重量％、好ましくは少なくとも70重量％、最も好ましくは少なくとも90重量％が、高温処理によって部分的に融合する。
【００２１】
一般に、所与の温度および曝露時間で、より小さい粒子はより大きな粒子よりも部分的に融合しやすい。しかし、多孔質ハニカム構造を有するより大きな粒子は、より小さな粒子と同じくらい容易に部分的に融合しうる。
【００２２】
粒子状増量材の部分的融合の速度および程度は、粒子の物理的形態および粒径、粒子状増量材を加える場所での高温セメントクリンカーの温度、高温のクリンカーの高温に粒子状増量材を曝露する時間、キルン装置の構造、ならびに炭素を不純物として含有するフライアッシュの炭素の燃焼などに由来する発熱エネルギーなどの多数の要因に依存する。
【００２３】
多くの場合でフライアッシュの粒径は100μm未満であり、この形態で使用することができる。
【００２４】
a）石炭がら
本発明で使用される場合、石炭がらは、粉砕無煙炭または褐炭、あるいは歴青炭または亜歴青炭を燃焼させて石炭燃焼炉に生成する残留物を意味する。このような石炭がらとしては、排気ガスまたは煙道ガスによって炉から運び出される微粉砕石炭がらであるフライアッシュや、凝集物として炉の底部から回収されるボトムアッシュが挙げられる。
【００２５】
本発明で使用される石炭がらはタイプFまたはタイプCのフライアッシュであってよく、タイプFの場合には炭素を不純物として含有することが多く、同様にボトムアッシュも炭素を不純物として含有するが、これは例えば石炭燃焼発電所の窒素酸化物を軽減するための低NOxバーナーが原因であるか、一般に石炭で熱せられたバーナーの不均一の発火から、あるいは少量の石油コークス褐炭、亜歴青炭、および歴青炭を加えられることが原因である。
【００２６】
前述のようなタイプFおよびタイプCのフライアッシュは、CSA規格A23.5およびASTM C618によって規定されており、これらの記載内容を参照として本明細書に組み入れられる。通常、クラスCフライアッシュのCaO分析含有率は8重量％を超え、多くの場合20重量％を超える。CaOの分析含有率は酸化物CaOで表されるCaの全含有率を意味し、CaOの分析含有率には、遊離石灰（すなわち遊離CaO）、ならびに化合状態で存在するCaO、例えばケイ酸カルシウムおよびアルミン酸カルシウム中のCaO、結晶質メリライト（Ca2Al2SiO8）、ならびにメルウィナイト（Ca3MgSi2O7）が含まれうる。クラスCフライアッシュの遊離石灰含有率は、分析含有率の3重量％未満である。
【００２７】
タイプFフライアッシュは、1〜30％、より一般的には1〜15％、通常1〜10重量％の炭素を含有しうる。通常のタイプFフライアッシュのCaO分析含有率は8重量％未満であり、多くの場合5重量％未満である。
【００２８】
通常、フライアッシュの大部分、少なくとも約80重量％は45μm未満の粒子である。
【００２９】
一般に、ボトムアッシュは、粒子の80重量％の粒径が100μm〜8cmである粒子として炉の底部から回収される。同じ石炭源から得られる場合、ボトムアッシュは、より微細なフライアッシュと同様の化学組成を有する。適宜ボトムアッシュは微粒子に粉砕または破壊されてからクーラー中のセメントクリンカーに加えられるが、所望の部分的融合を実現するためには粒径は重要ではない。
【００３０】
b）スラグ
高炉スラグは、高炉における鉄の製造の副生成物であり、ケイ素、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、および酸素がこのスラグの主成分である。
【００３１】
高炉スラグは、大気条件で溶融高炉スラグを固化させることによって得られる空冷スラグと、溶融高炉スラグを水に浸漬して急冷して製造されるガラス状粒子材料である粒状高炉スラグと、振動供給板上に溶融スラグを通して膨張させ、散水によって冷却し、続いて回転ドラムに通して空気中に放出されることで急速に固化して球状ペレットとなることによって製造されるペレット化高炉スラグとが挙げられる。
【００３２】
高炉スラグは通常3〜20重量％、一般に5〜15重量％の水を粒子間の空隙に含有する。
【００３３】
本発明において高炉スラグは、空冷高炉スラグおよび水冷高炉スラグを含む高炉スラグを概して含めるものとする。
【００３４】
高炉スラグは、例えば粒状高炉スラグまたはペレット化高炉スラグであってよい。これらのスラグは、水で急冷することによって生じるガラス含有率が通常90重量％を超え、含水率は3〜20重量％であり、一般には5〜15重量％である。
【００３５】
一般に、ペレット化高炉スラグは含水率がより低く5〜10重量％の範囲である。
【００３６】
粒状高炉スラグの粒径または粒度は最大0.25インチまたは最大4.75mmである。ペレット化高炉スラグの大きさは最大0.5インチである。
【００３７】
以下の表Iに示すように、硫黄含有率以外は酸化物としての分析の目的で、ノース・アメリカ（North America）の高炉スラグの分析含有率を示した。
【００３８】
【表１】
2004520259.tif 000003
【００３９】
鋼鉄スラグは、鋼鉄製造の副生成物であり、高炉スラグと同様の化学的性質を有すると見なすことができ、許容されない量のマグネシウムのために添加量は少量に限定されうる。
【００４０】
鉱石からの別の非鉄金属の製造の副生成物である非鉄スラグは、高炉スラグと同様の化学組成を有すると見なすことができる。
【００４１】
c）シリカフューム
シリカフュームは、ケイ素またはフェロシリコン合金の製造の副生成物であり、電気アーク炉から排出されるガスをろ過して回収される。通常は二酸化ケイ素含有率は少なくとも75重量％であり、平均粒径約0.1μmである微細な球状粒子からなる。
【００４２】
ii）方法
以下に、増量材は石炭がらであり、特に炭素で汚染されたフライアッシュである態様を参照して本発明の方法を説明するが、本発明は、炭素で汚染されていないフライアッシュ、および炭素で汚染されたまたは汚染されていないボトムアッシュにも同様に使用される。
【００４３】
炭素を含有するフライアッシュは、セメントキルン燃焼ゾーンの下流でクーラー中の高温セメントクリンカー移動相に添加され、この段階で、セメントクリンカーは、最大10〜12インチの範囲の粒子で通常構成される。高温セメントクリンカーは、クーラーの上流端から下流端に向かう経路を通って移動する。
【００４４】
セメントクリンカー層の厚さは通常6〜24インチであり、移動速度はクーラーの大きさおよびキルンの処理量に依存して変動するが、通常の速度は約2〜6フィート／分であり、温度は、セメントキルン燃焼ゾーンの下流付近のクーラーの入口の約1400℃から、クーラーのクリンカー排出口における100℃〜150℃（通常約120℃）の範囲である。
【００４５】
一般に、クリンカーのクーラー中の滞留時間は15〜60分間であり、より一般的には20〜40分間であり、通常は約30分間である。クリンカー層中のクリンカーの大きさは変動し、10〜12インチの大きさの凝集物を含みうる。冷却空気のジェットが、移動するクリンカー層に、通常は層の下から当てられる。クーラーに供給される大量の冷却空気は、通常のクーラーからの2つの流出経路を有し、その1つはクーラーからセメントキルンへのほぼ上流方向であり（ここでセメントキルンで実施される熱処理のための二次的な空気が供給される）、もう1つはほぼ下流方向であり、クーラーの下流端で集塵機から排出される。
【００４６】
したがって、高温のクリンカーは、層が移動する経路で冷却空気にさらされ、それによってクリンカーは、上流端から下流端に移動する際に、約1400℃から約150℃まで徐々に冷却される。
【００４７】
フライアッシュは、適宜セメントクリンカーの移動相に混入され、それによってフライアッシュのすべてまたは大部分はセメントクリンカーとともにクーラーの出口に移動する。さらに、フライアッシュのクリンカー移動相への供給は、フライアッシュのクーラー中の滞留時間が適切となる時点で、十分な高温、好適には少なくとも1000℃、および通常1000〜1400℃の温度において実施され、これによって、フライアッシュの含有炭素が燃焼し、フライアッシュは溶融して部分的に融合した材料になって、これがクーラー中で高温のクリンカーと化学反応して、部分的に融合した高温処理クリンカーが生成し、これは水硬性ケイ酸カルシウムが主成分である。
【００４８】
含有炭素の燃焼は発熱反応であるため、炭素の燃焼中に発生する熱は、セメントキルン全体の高温処理を促進し、フライアッシュの結晶質水硬性ケイ酸塩への高温処理も促進する。
【００４９】
フライアッシュをクリンカーに供給するためには種々の供給手段を使用することができるが、クーラーにおける好適な共有手段の設計および位置は当業者には公知である。
【００５０】
セメントプラントで実施された試験では、微粉砕Fフライアッシュを増量材として添加する場合、キルンおよびクーラーの構造の最適な空気供給点は、クーラーの最初の最も上流の区画で最高温度となる場所であることが分かった。このことは、キルン近傍では気流によってフライアッシュがクーラーからキルン本体に押し流されるとの予想と正反対であった。クリンカー表面は、融合してフライアッシュ粒子がクリンカーに取り込まれるのに十分な温度であった。
【００５１】
例えば、乾燥（または含水）フライアッシュは、高温のクリンカーとの混合が促進されるようクーラー層に十分分散するように設計された再生スクリューオーガーで供給することができる。層内部に供給することによって、気流がクーラーからキルンに入り込むことにより生じるフライアッシュの損失を最小限にすることもできる。
【００５２】
例えば、凝集フライアッシュ、ボトムアッシュ、またはスラグは粒径が大きいために、燃焼ゾーンから下流のクリンカーに供給することができ、キルンシェルからクーラーに移動して十分に混合される。フライアッシュなどの増量材は、例えば、増量材とクリンカーの重量の合計を基準にして、クリンカー中のフライアッシュが約2〜25％、好ましくは5〜15％、より好ましくは5〜10重量％の量となるようにクーラー中のクリンカーに適宜添加される。
【００５３】
iii）セメント
クーラーから回収されたセメントクリンカーは、セメントクリンカーの所望の細かさまで粉砕される。本発明の方法を使用すると、フライアッシュまたはその他の増量材は、セメントクリンカー中の部分的に融合する高温処理によって一体化して、キルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率が向上する。
【００５４】
図面を参照した好ましい態様の説明
図1をさらに参照すると、キルン装置10は、供給口12、ロータリーキルン14、およびクーラー16を有する。
【００５５】
キルン14は、供給口12およびクーラー16に対して回転するように取り付けられる。ロータリーキルン14は、湿式法で使用される乾燥ゾーン20、焼成ゾーン22、燃焼ゾーン24、およびキルン14の排出端の初期冷却ゾーン26を有する。
【００５６】
ロータリーキルン14は、供給口18とクリンカー出口28の間に延在する。キルン14外部に取り付けられるバーナー装置は、発火フード38に取り付けられたバーナーノズル32を有し、ノズル32は出口28を通ってキルン14まで延在する。ノズル32から火炎36が発生する。
【００５７】
クーラー16は、キルン14のクリンカー出口28と連絡する入口42と、出口44とを有する。クーラー16にはクーラーグレート40が取り付けられ、クーラーグレート40の下にある空気ジェット46は、クーラーグレート40と、クーラーグレート40に支持されるクリンカーの層52を通過するように上方向に冷却空気のジェットを供給する。装置10は、例えば炭素で汚染されたフライアッシュ50などの増量材を供給するための空気ジェット区画54を有し、クーラー16の上流端でクーラーグレート40の下から空気ジェット46により含気的に供給され、より好ましくはクーラー16の上流空気区画54から供給される。
【００５８】
図に示されるように装置10は、増量材を供給するための別の供給口56も有し、例えば、高炉スラグが、燃焼ゾーン24のキルン14下流、より好ましくは初期冷却ゾーン26のキルン14の排出端に供給される。クーラー16は、空気排出口48を有する。
【００５９】
クーラーグレート40は、互いに隣り合った複数の板を有する。一部の板は開口部を有し、そこから冷却空気が通過する。一部の板は固定され、その他の板は前後に振動するように取り付けられる。振動する板の動きによってクリンカーとフライアッシュとが混合される。各組が空気ジェット区画と関連する複数の組である空気ジェット46によってグレート40を通して空気が供給される。
【００６０】
クーラーグレート40は、入口42から出口44に向かって下に傾いている。層52は、一部の板の振動と傾斜とによって出口44に向かって進行し、蓄積したクリンカーはキルン14からクーラー16に送られる。
【００６１】
操作する場合、粒子形態のセメントクリンカー原材料が入口12および供給口18からキルン14に供給され、これらは最初に乾燥ゾーン20に入る。キルン14はゆっくりと回転し、供給口18から出口28に向かって下方に傾斜している。キルン14の回転によって、成分はゆっくりと前進し、乾燥ゾーン20、焼成ゾーン22、および燃焼ゾーン24に進み、ここでバーナーノズル32からの火炎が延在している。
【００６２】
乾燥ゾーン20では、温度は通常300℃〜800℃の範囲である。焼成ゾーン22では、温度は通常825℃〜1000℃の範囲であり、燃焼ゾーン24では温度は通常1400℃〜1425℃である。燃焼ゾーン24でクリンカーの生成が完了する。
【００６３】
キルン14は、セメントクリンカー製造の従来方法で操作され、本発明はキルン14の操作とは関連せず、セメントクリンカー製造におけるキルン14の操作に関しては決して変更していない。キルン14で生成した高温のクリンカーはクリンカー出口28から排出され、入口42からクーラー16に入り、クーラーグレート40上に落下して、高温のクリンカーは出口44に向かって進行する。クーラーグレート40上に落下した高温のクリンカーはクリンカー粒子の層52を形成し、この層の厚さまたは深さは通常6〜24インチである。
【００６４】
クーラーグレート40の下にある空気ジェット46から加圧された空気が注入され、その空気はクーラーグレート40の板および層52を通過し、出口44に向かって進行する間にジェット46による空気によってクリンカーは徐々に冷却される。クーラー16は低圧または部分真空で通常は操作され、層52から上方に通過する空気は、矢印Aで示される経路に沿ってキルン14に流れるか、あるいは矢印Bで示される経路に沿ってクーラーの下流端から排出される。層52の移動経路は矢印Cで示されている。
【００６５】
増量材として選択され微粉砕形態に維持される場合には、炭素で汚染されたフライアッシュは、クーラー16の上流端で空気ジェットの上流の第1区画50を通ってクリンカーに導入され、ここでフライアッシュの高温処理のために十分高い温度となる。これは、炭素で汚染されたフライアッシュを供給可能な位置の中の1つを単に示しただけである。炭素で汚染されたフライアッシュは、区画50を通る層52の下から空気によって供給され、層52に浸透してフライアッシュは層52内部に取り込まれる。
【００６６】
炭素で汚染されたフライアッシュを有する層52が出口44に向かって移動する間に、フライアッシュに含まれる炭素は熱を発生して燃焼して炭素の酸化物を生成し、高温セメントクリンカーの熱によって、結晶質の水硬性ケイ酸カルシウムを主成分とする部分的に融合したクリンカーが得られる。クーラー16の下流端では、冷却されたクリンカーと炭素を含有しないフライアッシュとは、クーラーグレート40から出口44に落下し、さらに進行してセメント製造のための粉砕などさらなる加工が行われる。
【００６７】
矢印Bに沿った空気排出口48に取り込まれたフライアッシュおよび／またはセメントクリンカーの微粒子は捕集され、クリンカー粉砕に現在使用される通常の経路に戻される。
【００６８】
実施例
増量材としてのクラスFフライアッシュをセメントクリンカーに添加することの効率を調べるために、セメントプラントで試験を実施した。
【００６９】
クーラーグレートの下から種々の区画を通して空気によってキルンクーラーにフライアッシュを供給した。
【００７０】
キルンフード、第2ドラグ前のクーラー排出部、第2ドラグ後、砂利層フィルター前処理サイクロン、および掃気サイクロンを含む5つのサンプリング点で試料を回収した。
【００７１】
フライアッシュは、24.42トン／時の速度のキルンに1.22トン／時で供給した。
【００７２】
試験の中の1つでは、フライアッシュを、クーラーファン1番の上流区画から供給した。
【００７３】
個々の場所からの試料を調べると、フライアッシュはキルンフード試料には存在せず、第2ドラグ前では全体の97％の材料が回収され、掃気サイクロンでは材料が実質的に回収されず（0.1％）、第2ドラグ後では100％の材料が回収されたことが分かった。すべての場合で90％を超えるフライアッシュが融合した。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】キルンとクーラーとを有するキルン装置の概略図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月25日(2003.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
i）本発明で使用される増量材は、シリカの分析的含有率が高く、さらに、カルシウム、アルミニウム、またはその両方も含有する材料であり、これらのカルシウム、アルミニウム、またはその両方の形態は、クリンカーキルン装置のクーラーにおいて高温でシリカ内容物と反応して、結晶質で水硬性のケイ酸カルシウムおよびケイ酸アルミニウムを主成分とする組成物を生成する形態である。シリカ、カルシウムおよびアルミニウムは多くの場合それぞれ酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムとして存在するが、少量はケイ酸カルシウムおよびケイ酸アルミニウムなどのケイ酸塩、ならびにアルミノケイ酸カルシウムなどのアルミノケイ酸塩として存在することがある。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
増量材は、非晶質の場合も結晶質の場合もあり、通常はシリカと、カルシウム化合物および／またはアルミ化合物とを含有する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
好適な増量材は、カルシウムケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩、あるいはその両方であってよいケイ酸塩分子を有し、多くの場合セメントクリンカーと同じケイ酸塩を含有するが、カルシウム量は有意に少なく、例えば、石炭がら、高炉スラグ、およびシリカフュームが挙げられ、これらはすべて工業的処理または製造における副生成物である。改質剤は、化学的性質の調整に使用したり、あるいは例えば凝集が望ましい場合に増量材の取り扱いを容易にするために使用することもできる。このようなものとしては、石灰、セメントキルンダスト、およびセメントなどの材料を挙げることができる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
硫黄含有率以外は酸化物としての分析の目的で、ノース・アメリカ（North America）の高炉スラグの分析含有率を以下の表Iに示した。
TARP抗体は前立腺および乳房核抽出物において二重バンドを認識する（図6A）。移動度の速い7kDaのバンドはHis-TARP組換えタンパク質と共移動し、より弱いバンドはより大きな分子量として泳動する。9kDaバンドに関する可能性のある1つの説明は、翻訳後修飾であるということである。TARPが何らかの既知の翻訳後修飾部位を有しているかを決定するために、発明者らは、TARPアミノ酸配列をスイス生物情報科学研究所（Swiss Institute of Bioinformatics）ExPASyプロテオミクスサーバー（http://www.expasy.ch）のPROSITEプログラムを用いて解析した（Appel, R.D.ら、Trends Biochem.Sci.19:248〜260（1994）、Hofmann, K.ら、Nucleic Acids Res.27:215〜219（1999））。図7Aに示されているように、cAMP依存的およびcGMP依存的プロテインキナーゼリン酸化部位（RRAT（配列番号:32）およびRRGT（配列番号:33））およびプロテインキナーゼCリン酸化部位（SSRおよびSRR）を含む多くの可能性のあるリン酸化部位が見出された。リン酸化は多くの場合において、タンパク質をSDS-PAGEゲル上で見かけ上より大きな分子量で泳動させることが示されている。これが正しければ、図6の結果は未修飾型がLNCaP細胞において主要であり、MCF7およびSK-BR-3細胞においてはリン酸化型のみが存在することを示している。9kDaのバンドの真の性質、および前立腺および乳癌細胞において発現される時にTARPが翻訳後修飾されるかを決定するためには付加的な実験が明らかに必要である。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
【表１】
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【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカーを製造するためのセメントキルンと、該キルンからのセメントクリンカーを冷却するためのクーラーと、を含むセメントキルン装置から回収されるセメントクリンカーの収率を向上させる方法であって、
a）セメントキルン中でセメントクリンカー原材料から高温セメントクリンカーを製造する工程と、
b）工程a）で製造した高温セメントクリンカーをクーラーに供給する工程と、
c）シリカと、カルシウムおよびアルミニウムの中の少なくとも1種類の酸化物とを分析的根拠に基づいて含む粒子状材料を、該高温セメントクリンカーの製造における下流の該高温セメントクリンカーと少なくとも1000℃の温度で接触させ、該材料の少なくとも50重量％を溶融させて部分的に融合した材料にして、該部分的に融合した材料を該高温のクリンカーと化学反応させて、部分的に融合した結晶質水硬性ケイ酸塩の高温処理されたセメントクリンカー組成物を生成して、該セメントクリンカー組成物を該クーラーで冷却する工程と、
d）冷却されたセメントクリンカー組成物を該クーラーから回収する工程であって、該組成物は、工程b）における高温セメントクリンカーよりもセメントクリンカー含有率が高い工程と、
を含む方法。
【請求項２】
材料がフライアッシュである、請求項1記載の方法。
【請求項３】
フライアッシュがクラスCフライアッシュである、請求項2記載の方法。
【請求項４】
フライアッシュがクラスFフライアッシュである、請求項2記載の方法。
【請求項５】
工程c）における粒子状材料が、高温セメントクリンカーと粒子状材料との重量の合計を基準にして2〜25重量％の量で存在する、請求項1、2、3、または4記載の方法。
【請求項６】
工程c）におけるフライアッシュが、高温セメントクリンカーとフライアッシュとの重量の合計を基準にして5〜10重量％の量で存在する、請求項2、3、または4記載の方法。
【請求項７】
1000〜1400℃の温度でクーラーの上流端にてフライアッシュが高温のクリンカーと接触する、請求項2、3、4、または6記載の方法。
【請求項８】
材料がボトムアッシュである、請求項1記載の方法。
【請求項９】
材料が高炉スラグである、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
材料が鋼鉄スラグである、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
材料が非鉄スラグである、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
材料がシリカフュームである、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
粒子状材料の少なくとも70重量％が溶融して、高温のクリンカーと反応する部分的に融合した材料を生成する、請求項1から12のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
粒子状材料の少なくとも90重量％が溶融して、高温のクリンカーと反応する部分的に融合した材料を生成する、請求項1から12のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
フライアッシュが炭素によって汚染されており、該炭素が発熱反応により酸化し、該発熱反応で発生した熱が、粒子状材料が溶融して部分的に融合した材料になるのに寄与し、該粒子状材料の少なくとも90重量％が溶融して、高温のクリンカーと反応する該部分的に融合した材料を生成する、請求項2、3、4、6、または7記載の方法。
【請求項１６】
工程c）におけるフライアッシュが、高温セメントクリンカーと粒子状材料との重量の合計を基準にして5〜10重量％の量で存在する、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
工程c）において、粒子状材料が少なくとも1000℃から1400℃の温度で高温セメントクリンカーと接触する、請求項1、8、9、10、11、または12記載の方法。
【請求項１８】
セメントクリンカーの製造における下流のセメントキルン中の高温セメントクリンカーと粒子状材料を接触させる、請求項1から17のいずれか一項記載の方法。
【請求項１９】
工程c）において粒子状材料が、化学的性質を調整するためまたは取り扱いを容易にするための改質剤の添加と組み合わせて供給される、請求項1から18のいずれか一項記載の方法。
【国際調査報告】
2004520259.tif 000031
2004520259.tif 000032