(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰質原料、珪酸質原料、添加材及び補強繊維を加え、水とともに混合分散して成形後、オートクレーブによる水熱養生硬化する珪酸カルシウム成形体の製造法であって、セメント原料を予熱装置（プレヒーター）で回転窯（ロータリーキルン）からの燃焼ガスにより予熱し、回転窯（ロータリーキルン）で焼成するセメントの製造装置において、予熱装置（プレヒーター）から分取した仮焼セメント原料であって、石灰成分の生石灰への分解度が、８５％以上である仮焼セメント原料を、石灰質原料及び／又は珪酸質原料及び／又は添加材として用いることを特徴とする、曲げ強度が７１kg／cm2以上の珪酸カルシウム成形体の製造法。
【請求項２】
前記仮焼セメント原料が、微粒分を除去したものである請求項１記載の珪酸カルシウム成形体の製造法。
【請求項３】
前記仮焼セメント原料が、所定の粒度以下に粉砕及び／又は分級したものである請求項１記載の珪酸カルシウム成形体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、珪酸カルシウム成形体やセメント成形体等の窯業系成形体の原料として用いる窯業系成形体用原料に係り、特にセメントの製造工程において、セメント焼成炉（ロータリーキルンなどの回転窯）に供給される前の予熱装置（プレヒーター）から分取されたセメント原料の仮焼セメント原料の利用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメントを製造するには、その原料及び燃料を受け入れてから、▲１▼原料調合工程、▲２▼焼成工程、▲３▼仕上工程の３段階の工程を経て、セメントになる。
原料調合工程では、石灰石（カルシウム）、珪石（シリカ）、粘土（アルミニウム）、酸化鉄などの粉砕物を所定の配合に調整混合し、調合原料とする。
焼成工程では、ロータリーキルンなどの回転窯を用いるが、事前に予熱装置（ブレヒーター）で処理してからロータリーキルンなどの回転窯に送るのが一般的である。予熱装置には、ＳＰ（サスペンションプレヒーター）方式とＮＳＰ（ニューサスペンションプレヒーター）方式があり、ＳＰ方式は回転窯から出る高温の排ガスと調合原料とを熱交換させて石灰石の分解を進める方式で、ＮＳＰ方式は、さらに仮焼炉（バーナー）を設けて石灰石の分解をさらに促進させてしまおうとする方式である。原料は、このような予熱装置により処理されて、回転窯へ送られて焼成され、クリンカーとなる。
さらに仕上工程で、クリンカーに石膏を添加し、所定の粒度に混合粉砕されてセメントとなる。
【０００３】
具体的には、予熱装置に投入された調合原料は、サイクロン、ダクトを経由しながら降下する。一方回転窯の排ガスは、調合原料とは反対に予熱装置内を上昇し、やがては装置外部に排出される。調合原料は、この排ガスにより、徐々に熱交換されながら回転窯に送られる。
ところが、調合原料および燃料に含まれる塩素、アルカリ等の揮発成分が、回転窯と予熱装置との間で循環濃縮されるため、これらにより低融点合成物が、形成されて堆積し、予熱装置内の閉塞が生じ、安定運転が損なわれる原因となる他、クリンカー中への揮発成分の混入も多くなり、品質に悪影響を与える。
【０００４】
そこで、回転窯に供給される前の調合原料の一部を排ガスと共に抜き取る事により、予熱装置内あるいは後のセメントクリンカー中の揮発成分を低減させる方策がとられている。また、ここで抜き取られた調合原料の殆どは廃棄処分されていた。
【０００５】
一方、窯業系成形体特にＪＩＳ  Ａ  ５４３０に記載されている繊維補強セメント成形体においては、セメント、添加材に必要に応じて補強繊維を加え、水とともに混合分散した後常法に従い成形後、養生硬化することにより得られるものであり、内外装、屋根、耐火などの建築及び耐火材料として広く用いられている。
【０００６】
また、珪酸カルシウム成形体などの窯業系成形体においては、珪酸質原料、石灰質原料及び添加材に必要に応じて補強繊維を加え、水とともに混合分散した後常法に従い成形後、オートクレーブによる水熱養生硬化することにより得られるものであり、内外装、耐火、保温などの建築及び耐火材料として広く用いられる。
【０００７】
本発明でいう仮焼セメント原料は、セメントの製造工程において予熱装置から塩素、アルカリ等の揮発成分の除去を目的として取り出されたセメント調合原料の一部であり、この仮焼セメント原料は、水洗等の処理により揮発分を完全に除去することは難しく、処理済みの全ての仮焼セメント原料を焼成工程に再び戻すことは揮発分の除去効率を悪化させ、経済的にも問題があり、相当量を廃棄物として廃棄処分せざるを得ない状況であった。
更に近年、廃棄処分場の不足、近隣住民の意識変化などの理由により、廃棄処分することが年々困難となってきている。
【０００８】
また、窯業系成形体においては、環境問題、資源の有効利用への貢献や原料及び製品の低コスト化が求められている。
そこで本発明は、セメント製造工程において予熱装置内から取り出された仮焼セメント原料の新規な利用方法を提供する事を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、石灰質原料、珪酸質原料、添加材及び補強繊維を加え、水とともに混合分散して成形後、オートクレーブによる水熱養生硬化する珪酸カルシウム成形体の製造法であって、セメント原料を予熱装置（プレヒーター）で回転窯（ロータリーキルン）からの燃焼ガスにより予熱し、回転窯（ロータリーキルン）で焼成するセメントの製造装置において、予熱装置（プレヒーター）から分取した仮焼セメント原料であって、石灰成分の生石灰への分解度が、８５％以上である仮焼セメント原料を、石灰質原料及び／又は珪酸質原料及び／又は添加材として用いることを特徴とする、曲げ強度が７１kg／cm2以上の珪酸カルシウム成形体の製造法である。
【００１０】
また、本発明は、前記仮焼セメント原料が、微粒分を除去したものである上記の珪酸カルシウム成形体の製造法である。
【００１１】
さらに、本発明は、前記仮焼セメント原料が、所定の粒度以下に粉砕及び／又は分級したものである上記の珪酸カルシウム成形体の製造法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明でいう窯業系成形体用原料とは、セメント製造工程の予熱装置（プレヒーター）から分取された仮焼セメント原料であるが、予熱装置（プレヒーター）からの取り出しにおいては、その装置の下部の方が石灰分の分解度が高くなっていることから好ましい。
さらに、窯業系成形体用原料は、粉末状で仮焼状態にあるのでそのまま使用することができるが、反応性を高める目的で更に粉砕分級又は単に分級などにより処理して使用しても良い。また、付着している揮発成分（塩素分等）は、通常問題はないが、場合によっては、分級により粗粒分と比較して揮発成分（塩素分等）が多い微粒分を除去して揮発成分（塩素分等）を低減したものでも使用できる。
【００１５】
本発明における窯業系成形体用原料の分解度とは、窯業系成形体用原料に使用される石灰石（ＣａＣＯ３）の熱分解の程度を示すものであり，次の式で示される。
【００１６】
【数１】
式１
0004275785.tif 000002
【００１７】
本発明における予熱装置（プレヒーター）は、ＳＰ方式よりＮＳＰ方式の方が、石灰分の分解が促進されることから望ましいが、ＳＰ方式でも分解度が求められる値に達していれば窯業系成形体に使用することができる。
【００１８】
本発明における窯業系成形体用原料の石灰分の分解度は、７０％以上であれば強度発現等の理由により、窯業系成形体特に繊維補強セメント成形体に使用でき、窯業系成形体用原料は、石灰質原料（カルシウム）としてだけでなく、珪酸質原料（シリカ）や添加材としても使用できる。
【００１９】
更に分解度が、８５％以上であれば水熱反応性に富んでいる等の理由によりさらに好適である。すなわち、分解度を７０％以上、好ましくは８５％以上、更に好ましくは９０％以上とすることにより、得られる珪酸カルシウム成形体は、より高強度のものとなる。但し、それほど高い強度が必要でない場合には、分解度が７０％以下でも使用可能であり、また添加材として比較的多量の添加することもできる。
【００２０】
また、予熱装置（プレヒーター）からの取り出しにおいては、その装置の下部の方が石灰分の分解度が高くなっていることから好ましい。
さらに、窯業系成形体用原料は、粉末状であるのでそのまま使用することができるが、反応性を高める目的で更に粉砕分級又は単に分級などの処理により調整して使用しても良い。
【００２１】
本発明における窯業系成形体、特に繊維補強セメント成形体は、セメント、添加材に必要に応じて補強繊維を加え、水とともに混合分散させて常法に従い成形後、養生硬化することにより得られるものであり、本発明における窯業系成形体用原料を添加材として用いることができる。
【００２２】
また、本発明における珪酸カルシウム成形体は、珪酸質原料、石灰質原料及び添加材に必要に応じて補強繊維を加え、水とともに混合分散させて常法に従い成形後、オートクレーブによる水熱養生硬化することにより得られるものであり，建築・耐火材料として広く用いられるものである。
【００２３】
ここで、本発明の窯業系成形体用原料は、珪酸質原料として用いることが出来るが、この他に珪石粉、フライアッシュ、珪藻土、シリカヒューム、ゼオライト等、結晶質、非晶質を問わず併用することもできる。
また、本発明の窯業系成形体用原料は、石灰質原料として用いることが出来るが、この他に、生石灰、消石灰、ポルトランドセメントあるいはスラグ等に含まれるＣａＯ成分を石灰質原料として併用することもできる。
更に、これら珪酸質原料と石灰質原料の比率はＣａＯ／ＳｉＯ２モル比で０．３〜１．５程度が常法として採用される。
【００２４】
先に述べたように本発明に用いる窯業系成形体用原料は、ＣａＯ及びＳｉＯ２を含むものであり、この原料のみでもオートクレーブ反応により硬化するが、ＣａＯ／ＳｉＯ２モル比を調整する目的で前述の珪酸質原料及び／又は石灰質原料として添加することができる。
【００２５】
補強繊維としては、石綿の他セルロース、レーヨン、アクリル等の有機繊維、あるいは耐アルカリガラス繊維、ロックウール、セラミックファイバー等の無機繊維あるいは炭素繊維、金属繊維等であり、少なくとも一種以上のものを使用することができる。
【００２６】
また、本発明の窯業系成形体用原料は、添加材として用いることが出来るが、この他にマイカ、ワラストナイト、パーライト、炭酸カルシウム、コンクリート廃材等があり、寸法安定性向上、比重の低減あるいは単なる増量の目的で併用、添加しても良い。
【００２７】
次にこれらの原料を成形する方法としては、抄造法、プレス脱水法、流し込み法、押し出し成形法等があげられ、このような方法で成形された成形体は、１２０〜２５０℃程度の温度でオートクレーブを用い水熱養生により硬化体となる。なお、ここでいう窯業系成形体用原料は、塩素、アルカリ等の揮発成分を除去する目的でセメント製造工程中の予熱装置から分取した仮焼セメント原料に限らず、窯業系成形体用原料として分取したものも含む。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
セメントは、例えばサスペンジョンプレヒータ付焼成装置の場合にはプレヒーターに設けられたサイクロン内でキルン排ガスと順次熱交換をし、予熱されキルンに送られ焼成される。予熱装置で予熱された窯業系成形体用原料の一部はキルンに投入される前にキルン排ガスを抽出する際に同時に排出され、これを回収して珪酸カルシウム成形体用原料として利用する。
【００２９】
あるいは排出された窯業系成形体用原料を分級機に導入し、塩素濃度の高い例えば５〜７μｍ以下の微粉末を分離除去したものを珪酸カルシウム成形板用原料として使用することもできる。上記のようにして回収された窯業系成形体用原料を分級して、微粉末を除去したものの組成の一例を表１に示す。
【００３０】
更にこの窯業系成形体原料を利用して、表２に示す配合でプレス法により脱水成形し、長さ２０ｃｍ×幅２０ｃｍ×厚さ６ｍｍの成形体を作製後、１８０℃で１０時間のオートクレーブ養生を行い、珪酸カルシウム成形体を得た。得られた珪酸カルシウム成形体の比重及び曲げ強度は表２に示すとおりであり、珪酸カルシウム成形体として充分な特性を有することが確認された。
【００３１】
【表１】
0004275785.tif 000003
【００３２】
【表２】
0004275785.tif 000004
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来、セメント製造工程中から分取した仮焼セメント原料を珪酸カルシウム成形体やセメント成形体等の窯業系成形体用原料として有効に利用できるものであり、経済性はもちろん環境の保全にも多大なる効果をもたらすものである。