JP2001342045A - セメントクリンカの製造方法 - Google Patents

セメントクリンカの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃ガラスやプラスチック廃棄物などを原料と
して、アルカリ金属量および塩素量の少ないセメントク
リンカを製造する方法を提供する。 【解決手段】塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部と
して用い、ガラスおよび/または陶磁器(ガラス類)をシ
リカ源および塩素低減剤として用い、これに成分調整原
料を加えて焼成することによりセメントクリンカを製造
することを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスや陶磁器な
どのガラス類をシリカ源とし、かつ塩素含有可燃物を燃
料の一部に利用し、ガラス類に含有されているアルカリ
金属と可燃物中の塩素を同時に除去してアルカリ金属量
と塩素量の少ないセメントクリンカを製造する方法に関
する。本発明によれば、廃ガラス類や塩素含有可燃性廃
棄物を利用してアルカリ金属量および塩素量の少ないセ
メントクリンカを製造することができる。
【０００２】
【従来の技術】塩化ビニル等の塩素を含有するプラスチ
ック廃棄物を一般の燃焼温度で燃焼するとダイオキシン
類などの有害物質が発生することが知られている。そこ
でセメントキルンを用いて高温焼成することが試みられ
ている。ところが、このようなプラスチック廃棄物を燃
料の一部に用い、セメント原料と共にセメントキルンで
燃焼すると、クリンカ中に塩素が残留し、塩素量の多い
クリンカになる。このセメントを鉄筋コンクリートに使
用すると、塩素によって鉄筋が腐食する問題がある。従
って、現状の方法ではセメント原料化によってプラスチ
ック廃棄物を処理するには限界がある。
【０００３】廃ガラスの処理に関しては、透明ガラスの
再利用は進んでいるが、緑色、青色等のいわゆる色付き
ガラスは、再生透明ガラスに混入すると透明度が低下す
るため在のところ再利用の途が事実上閉ざされており、
埋め立て処分以外に適当な処理方法が見出されていな
い。特に、ワイン需要の増加に伴い、その廃瓶(色付き
瓶)の処理量が極端に増大し、何らかの再利用方法が切
望されていた。
【０００４】
【発明が解決する課題】本発明は、従来の上記問題を解
決したものであり、ガラスや陶磁器等のガラス類をセメ
ント原料のシリカ源として利用すると共にプラスチック
廃棄物を燃料または燃料の一部に用いることによって、
ガラス類に含まれるアルカリ金属とプラスチック廃棄物
の塩素とを同時に除去し、アルカリ金属量および塩素量
の少ないセメントクリンカを製造する方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部として用
い、ガラスおよび/または陶磁器(以下、ガラス類と云
う)をシリカ源および塩素低減剤として用い、これに成
分調整原料を加えて焼成することによりセメントクリン
カを製造することを特徴とする方法に関する。
【０００６】本発明の上記製造方法は、（２）ガラス
類、塩素含有可燃物および成分調整原料の混合物を焼成
する製造方法、（３）焼成原料(原料の合計)に含まれる
アルカリ金属と塩素の含有量が、アルカリ金属のモル数
[Ｒ]と塩素のモル数[Ｃｌ]の比［Ｒ/Ｃｌ]が０.９〜１.
１となる量である製造方法、（４）焼成原料に含まれる
カルシウムの含有量が、カルシウムのモル数[Ｃａ]と塩
素のモル数[Ｃｌ]との比[Ｃａ/Ｃｌ]が５以上となる量
である製造方法、（５）焼成原料に含まれるアルカリ金
属酸化物含有量を０.５〜６.０重量％、塩素含有量を
０.４〜６.７重量％とし、これを焼成してアルカリ金属
酸化物含有量０.５重量％未満および塩素含有量０.１重
量％未満のセメントクリンカを得る製造方法を含む。
【０００７】本発明の製造方法によれば、ガラス類とプ
ラスチック廃棄物とを同時に燃焼することにより、ガラ
ス類に含まれるアルカリ金属とプラスチック廃棄物の塩
素が反応してアルカリ金属塩化物を生成し、これが高温
下で揮発してアルカリ金属と塩素とが同時に除去され
る。従って、ガラス類のシリカ源を利用してアルカリ金
属量と塩素量の少ないセメントクリンカを得ることがで
きる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。本発明は、ガラスや陶磁器のガラス
類をシリカ源として用いる。ガラスは廃ガラスを用いる
ことができる。廃ガラスの種類は限定されない。板ガラ
ス、自動車ガラス等各種のガラスを含む。従来は再利用
が難しかった色付きガラスも用いることができる。ま
た、陶磁器も同様に用いることができる。陶磁器は工業
用および家庭用の何れでも良い。ガラス類はシリカ源で
あると共にそのアルカリ金属成分が可燃性塩素含有物に
対して塩素低減剤として作用する。このガラス類を用い
た焼成原料に含まれるアルカリ金属含有量は酸化物換算
で０.５〜６.０重量％が適当である。
【０００９】ガラス類は粉砕して用いるのが好ましい。
ボールミル、ロッドミルなどを用いて一段階で粉砕して
も良いが、好ましくは、ガラス類を粗粉砕した後に微粉
砕する二段階の粉砕を行うと良い。粗粉砕はジョークラ
ッシャー、ロールクラッシャーなどを用いて５mm以下に
粉砕する。微粉砕はボールミル、ロッドミルなどを用い
て平均粒径１mm以下、好ましくは０.１mm以下の粉体に
する。なお、粉砕装置は上記粒径範囲の粉体が得られれ
ば何れの装置でもよい。
【００１０】ガラス類以外のセメントクリンカの原料と
して、石灰質原料、アルミノ珪酸塩質原料、鉄原料等の
成分調整用原料を用いる。これらは単独または２種以上
を組み合わせて用いても良い。廃棄物の石灰質原料とし
ては貝殻、下水汚泥乾粉(下水汚泥に生石灰を添加し、
搬送を容易にしたもの)などを用いることができる。こ
れら廃棄物が十分な量を得られない場合には石灰石を用
いても良い。アルミノ珪酸塩質原料の廃棄物としてはア
ルミ灰、アルミドロス、鉄鋼スラグ、廃鋳物砂等があ
る。なお、これらの十分な量が調達できない場合には、
通常用いられる粘土、石灰石表土等を用いてもよい。鉄
原料としては銅がらみ等である。これらの成分調整用原
料は資源の有効活用の点から出来る限り生活・産業廃棄
物を利用するのが好ましい。
【００１１】上記クリンカ原料を焼成する燃料または燃
料の一部として塩素含有可燃物を利用する。この塩素含
有可燃物は、塩素含有廃プラスチックを含み、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素化合物、ある
いは塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム等
の無機化合物塩素が混入している可燃性廃棄物などであ
る。なお、これらの可燃物を用いた焼成原料に含まれる
塩素含有量は０.４〜６.７重量％が適当である。
【００１２】塩素含有可燃物は粉砕して用いるのが好ま
しい。粉砕は破砕、破断、磨砕の何れでもよい。ガラス
類に含まれるアルカリ金属と塩素含有可燃物との反応性
を高めるには、ガラス類と塩素含有可燃物を均一に混合
するのが良く、塩素含有可燃物の平均粒径を３mm以下、
好ましくは０.５mm以下に粉砕するのが好ましい。粉砕
装置は一軸あるいは多軸のせん断粉砕機等を用いると良
い。
【００１３】塩素含有可燃物の燃焼によって含有塩素が
塩化水素を発生するが、この塩化水素はガラス類に含有
されているアルカリ金属と反応してアルカリ金属塩化物
を生成し、このアルカリ金属塩化物は高温下で揮発して
系外に除去される。従って、焼成クリンカ中のアルカリ
金属量および塩素量は焼成前の原料に比べて格段に低下
する。
【００１４】燃焼ガス中の塩化水素、ダイオキシン等の
有害物質の発生を抑えるには、塩素含有可燃物の燃焼に
よって発生した塩化水素をできるだけ捕捉する必要があ
る。これは、ガラス類と塩素含有可燃物を共存させて焼
成することによって可能である。これらを同時に焼成す
ることにより互いの接触効率が増加し、発生した塩化水
素とガラス類のアルカリ金属との気固反応率が高まって
アルカリ金属塩化物を効率よく生成し、また、この塩化
水素は成分調整原料として用いた石灰質原料のカルシウ
ムと反応して塩化カルシウムを生成するので、発生した
塩化水素の９０％以上がこれらの反応によって捕捉され
る。
【００１５】塩素含有可燃物に含まれる塩素をガラス類
のアルカリ金属成分や石灰のカルシウムによって効率よ
く除去するには、このアルカリ金属量およびカルシウム
量が塩素含有量に対応した含有量であることが求められ
る。具体的には、焼成原料(上記原料の合計)に含まれる
アルカリ金属のモル数[Ｒ]と塩素のモル数[Ｃｌ]の比
[Ｒ/Ｃｌ]が０.９〜１.１となる量が好ましい。このモ
ル比は１.０がより好ましい。また、焼成原料に含まれ
るカルシウムのモル数[Ｃａ]と塩素のモル数[Ｃｌ]の比
[Ｃａ/Ｃｌ]が５以上であるのが好ましい。焼成原料に
おいて、ガラス類や石灰質原料等に含まれるアルカリ金
属量およびカルシウム量が、塩素に対して上記モル比の
範囲であれば、アルカリ金属酸化物量０.５重量％未満
および塩素量０.１％未満のセメントクリンカを好適に
得ることができる。
【００１６】なお、塩素含有可燃物の添加量が少なく、
従って、[Ｒ/Ｃｌ]モル比が上記範囲よりも大きい場合
には、焼成クリンカ中にアルカリ金属が残留し、アルカ
リ骨材反応を引き起こす原因となることがあるので好ま
しくない。一方、塩素含有可燃物の添加量が多すぎ、従
って、[Ｒ/Ｃｌ]モル比が上記範囲よりも小さい場合に
は、焼成クリンカ中に塩素が残留し、鉄筋を腐食させや
すくなるので好ましくない。
【００１７】本発明のセメントクリンカ製造方法におい
て、焼成温度は１１００℃以上が適当であり、１２５０
℃以上が好ましい。焼成温度が１１００℃に満たない
と、アルカリ金属塩化物の揮発が不十分になる。また、
焼成物の強度、凝結特性を十分に発揮させるためには焼
成温度を１４００〜１６００℃とするのが好ましい。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す。
なお、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
実施例および比較例において用いた原料の化学組成を表
１に示す。なお、ガラス粉末はボールミルを用いて、平
均粒径０.０５mmに粉砕したものを使用した。塩化ビニ
ル粉末は平均粒径０.５mmに粉砕したものを使用した。
【００１９】
【表１】
【００２０】〔実施例１〕焼成後のセメントクリンカの
鉱物組成(重量比)がＣ3Ｓ(3CaO・SiO2)：Ｃ2Ｓ(2CaO・SiO
2)：Ｃ3Ａ3(CaO・Al2O3)：Ｃ4ＡＦ(4CaO・Al2O3・Fe2O3)＝
５５：２５：１０：１０となるように表１に示す原料を
表２の量比に従って配合した。なお、この焼成原料中の
アルカリ金属と塩素のモル比(R/Cl)、およびカルシウム
と塩素のモル比(Ca/Cl)を表２に併せて示す。これらの
原料を均一に混合し、８００℃に加熱した電気炉に入れ
て、１０℃/minで１４５０℃まで昇温した後、１４５０
℃で３０分間保持して得られた焼成クリンカ中のアルカ
リ金属酸化物および塩素量を表３に示す。
【００２１】〔実施例２〕ガラス粉末に代えて陶磁器粉
末を用い、表２に示す原料配合とした以外は実施例１と
同様にして混合原料を焼成した。得られた焼成クリンカ
中のアルカリ金属酸化物および塩素量を表３に示す。
【００２２】〔比較例１〕実施例１と同様の原料配合に
従い、塩化ビニル以外の原料を均一に混合した後、この
混合物と塩化ビニルとをルツボに入れ蓋を閉めた状態で
電気炉に入れ、実施例１と同様の条件下で焼成した。得
られた焼成クリンカ中のアルカリ金属酸化物および塩素
量を表３に示す。
【００２３】〔比較例２、３〕焼成原料中のアルカリ金
属と塩素のモル比(R/Cl)が０.８、１.２となるように各
原料を配合した以外は実施例１と同様にして混合原料を
焼成した。得られた焼成クリンカ中のアルカリ金属酸化
物および塩素量を表３に示す。
【００２４】表２および表３に示すように、本発明の実
施例１、２では、焼成クリンカ中のアルカリ金属量およ
び塩素量は何れも低いが、比較例１では焼成クリンカ中
のアルカリ金属量が多く、また比較例２では焼成原料中
のアルカリ金属量に対して塩素量が多いため、塩素が十
分に除去されずに焼成クリンカ中に残留している。一
方、比較例３では焼成原料中のアルカリ金属量が塩素量
に対して多いため、アルカリ金属が十分に除去されずに
焼成クリンカ中に残留している。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【発明の効果】本発明のセメントクリンカ製造方法は、
ガラス類をシリカ源として利用し、これに石灰質原料な
どの成分調整原料を加え、さらに燃料の一部として塩素
含有可燃物を使用し、塩素含有可燃物の燃焼によって生
成した塩化水素をガラス類に含まれるアルカリ金属と反
応させて同時に揮発除去する方法であり、本発明によれ
ば廃ガラスやプラスチック廃棄物などを原料として、ア
ルカリ金属量および塩素量の少ないセメントクリンカを
製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 久範 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋 セメント株式会社佐倉研究所内 (72)発明者 山本 泰史 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋 セメント株式会社佐倉研究所内 Ｆターム(参考） 4G012 KA05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部
    として用い、ガラスおよび/または陶磁器(以下、ガラス
    類と云う)をシリカ源および塩素低減剤として用い、こ
    れに成分調整原料を加えて焼成することによりセメント
    クリンカを製造することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ガラス類、塩素含有可燃物および成分調
    整原料の混合物を焼成する請求項１の製造方法。
  3. 【請求項３】 焼成原料(原料の合計)に含まれるアルカ
    リ金属と塩素の含有量が、アルカリ金属のモル数[Ｒ]と
    塩素のモル数[Ｃｌ]の比［Ｒ/Ｃｌ]が０.９〜１.１とな
    る量である請求項１または２の製造方法。
  4. 【請求項４】 焼成原料に含まれるカルシウムの含有量
    が、カルシウムのモル数[Ｃａ]と塩素のモル数[Ｃｌ]と
    の比[Ｃａ/Ｃｌ]が５以上となる量である請求項１、２ま
    たは３の製造方法。
  5. 【請求項５】 焼成原料に含まれるアルカリ金属酸化物
    含有量を０.５〜６.０重量％、塩素含有量を０.４〜６.
    ７重量％とし、これを焼成してアルカリ金属酸化物含有
    量０.５重量％未満および塩素含有量０.１重量％未満の
    セメントクリンカを得る請求項１〜４いずれかに記載す
    る製造方法。
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