JP2575963B2 - 水硬性材料の製造方法 - Google Patents
水硬性材料の製造方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭灰より水硬性材料
を製造する方法に関する。
を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】代表的な水硬性材料としてはセメントが
あり，その製造方法としては，キルン内で粘土，石灰石
を燃料とともに燃焼，焼成し，焼成物を粉砕微粒化し製
品とする方法が用いられている。
あり，その製造方法としては，キルン内で粘土，石灰石
を燃料とともに燃焼，焼成し，焼成物を粉砕微粒化し製
品とする方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】セメントは一般に酸化
珪素（ＳｉＯ2 ），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化ア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等を主成分として焼成することに
より，Ｃ3 Ｓ，β−Ｃ2Ｓ，Ｃ2 Ａ（Ｃ：ＣａＯ，Ｓ：
ＳｉＯ2 ，Ａ：Ａｌ2 Ｏ3 ）等を成分とする平均粒径１
５〜２０μ程度の微粒子で，これに水を添加混合するこ
とにより，これらの成分が水酸基と反応し，ポゾラン生
成物を生じて硬化体を生成するものである。これらの成
分比率により各種セメントが製造されているが，製品粒
度又は結晶形に関しては余り関心が払われていない。し
かし，近年コンクリートの高性能化の観点から，製品の
微粒化と，非晶質形指向が検討されている。
珪素（ＳｉＯ2 ），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化ア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等を主成分として焼成することに
より，Ｃ3 Ｓ，β−Ｃ2Ｓ，Ｃ2 Ａ（Ｃ：ＣａＯ，Ｓ：
ＳｉＯ2 ，Ａ：Ａｌ2 Ｏ3 ）等を成分とする平均粒径１
５〜２０μ程度の微粒子で，これに水を添加混合するこ
とにより，これらの成分が水酸基と反応し，ポゾラン生
成物を生じて硬化体を生成するものである。これらの成
分比率により各種セメントが製造されているが，製品粒
度又は結晶形に関しては余り関心が払われていない。し
かし，近年コンクリートの高性能化の観点から，製品の
微粒化と，非晶質形指向が検討されている。
【０００４】一方，石炭灰はセメントの構成成分である
ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 を多量に含み，またＣａＯも少量
であるが若干含んでいて，水硬性材料として利用できる
成分を含有している。
ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 を多量に含み，またＣａＯも少量
であるが若干含んでいて，水硬性材料として利用できる
成分を含有している。
【０００５】本発明は，以上の点に着目してなされたも
のであって，石炭焚きボイラ等から多量に発生し産業廃
棄として投棄されている石炭灰を有効に利用して水硬性
の良い水硬性材料を製造する方法を提供しようとするも
のである。
のであって，石炭焚きボイラ等から多量に発生し産業廃
棄として投棄されている石炭灰を有効に利用して水硬性
の良い水硬性材料を製造する方法を提供しようとするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段として，本発明の水硬性材料の製造方法は，次の手段
を採用した。
段として，本発明の水硬性材料の製造方法は，次の手段
を採用した。
【０００７】(１) 酸化珪素（ＳｉＯ2 ），酸化アルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を等の鉱物物質で構成される石炭灰を
燃料を酸素又は酸素富化空気で燃焼させる２４００℃以
上の高温場を形成する燃焼炉内へ供給し，石炭灰中の低
沸点物質であるＳｉＯ2 を選択的に気化させる。
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を等の鉱物物質で構成される石炭灰を
燃料を酸素又は酸素富化空気で燃焼させる２４００℃以
上の高温場を形成する燃焼炉内へ供給し，石炭灰中の低
沸点物質であるＳｉＯ2 を選択的に気化させる。
【０００８】(２) 燃焼炉出口部で冷却ガスにより，燃
焼ガス中に含まれる気化されたＳｉＯ 2 蒸気を冷却凝結
し，ＳｉＯ2 成分に富む固体超微粒子を生成させる。
焼ガス中に含まれる気化されたＳｉＯ 2 蒸気を冷却凝結
し，ＳｉＯ2 成分に富む固体超微粒子を生成させる。
【０００９】(３) 酸化カルシウム（ＣａＯ）又は炭酸
カルシウム（ＣａＣＯ3 ）の微粒子（たとえば石灰石の
微粒子）を燃焼炉出口部へ供給し燃焼炉から排出される
高温の排ガス中に混合し，成分的にＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ又はこれらの複合結晶物の微粒子物質を生成
させる。
カルシウム（ＣａＣＯ3 ）の微粒子（たとえば石灰石の
微粒子）を燃焼炉出口部へ供給し燃焼炉から排出される
高温の排ガス中に混合し，成分的にＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ又はこれらの複合結晶物の微粒子物質を生成
させる。
【００１０】(４) 同微粒子物質を冷却した上捕集して
水硬性微粒子を得る。
水硬性微粒子を得る。
【００１１】
【作用】前項に於いて述べた各階段に於ける作用は下記
の通りである。
の通りである。
【００１２】(１) の段階では，石炭灰中のＳｉＯ2 の
１部気化と気化した後の石炭灰の飛び出し飛散過程を持
たせるもので，ＳｉＯ2 の気化量と石炭灰からの飛散微
粒子量の割合及び量がコントロールされる。これは燃焼
炉形状，バーナ配置，燃焼量等により調整される。
１部気化と気化した後の石炭灰の飛び出し飛散過程を持
たせるもので，ＳｉＯ2 の気化量と石炭灰からの飛散微
粒子量の割合及び量がコントロールされる。これは燃焼
炉形状，バーナ配置，燃焼量等により調整される。
【００１３】(２) 〜 (３) の段階では，燃焼炉から排
出されたＳｉＯ2 蒸気を冷却ガスにより冷却しＳｉＯ2
成分に富む０．１μ以下の超微粒子を生成し，併わせて
ＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒子を燃焼炉出口部の高温の
排ガス中に混合して，このＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒
子と前記のＳｉＯ2 成分に富む超微粒子と石炭灰からの
飛散微粒子を反応させて，成分的にＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 又はこれらの複合結晶物の微粒子物質を生
成する。
出されたＳｉＯ2 蒸気を冷却ガスにより冷却しＳｉＯ2
成分に富む０．１μ以下の超微粒子を生成し，併わせて
ＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒子を燃焼炉出口部の高温の
排ガス中に混合して，このＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒
子と前記のＳｉＯ2 成分に富む超微粒子と石炭灰からの
飛散微粒子を反応させて，成分的にＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 又はこれらの複合結晶物の微粒子物質を生
成する。
【００１４】(４) の段階では，前記の微粒子物質を冷
却して，その結晶形の変更を図ると共に，同超微粒子物
質の冷却を行い，捕集する。本段階では冷却ガスの投入
量を調節する等の手段により，反応生成物である超微粒
子物質の冷却速度を変えることにより反応生成物の結晶
形を変化させる。例えば，冷却速度が小さい場合には，
反応生成物は結晶型生成物となる。逆に冷却速度が大き
い場合には非晶質型生成物となる。なお，冷却速度が小
さい場合とは，１００℃／min 〜５００℃／min で，冷
却速度が大きい場合とは，１００℃／sec 〜５００℃／
sec 程度である。
却して，その結晶形の変更を図ると共に，同超微粒子物
質の冷却を行い，捕集する。本段階では冷却ガスの投入
量を調節する等の手段により，反応生成物である超微粒
子物質の冷却速度を変えることにより反応生成物の結晶
形を変化させる。例えば，冷却速度が小さい場合には，
反応生成物は結晶型生成物となる。逆に冷却速度が大き
い場合には非晶質型生成物となる。なお，冷却速度が小
さい場合とは，１００℃／min 〜５００℃／min で，冷
却速度が大きい場合とは，１００℃／sec 〜５００℃／
sec 程度である。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例に係る水硬性材料の製造方
法の系統を図１に示す。
法の系統を図１に示す。
【００１６】図１において，１は冷却壁で構成され燃料
を酸素又は酸素富化空気で燃焼して２４００℃以上の高
温燃焼場を形成する燃焼炉，２は燃焼炉の後流煙道，３
は石炭灰供給装置，４はＣａＯ含有鉱物質供給装置，５
は粗集じん器，６は精密集じん器，７は燃焼炉２より流
下する溶融スラグ，８はスラグタンク，９は粗集じん器
５と精密集じん器６で捕集された水硬性材料，１０は燃
焼炉壁を流下する溶融スラグを示す。
を酸素又は酸素富化空気で燃焼して２４００℃以上の高
温燃焼場を形成する燃焼炉，２は燃焼炉の後流煙道，３
は石炭灰供給装置，４はＣａＯ含有鉱物質供給装置，５
は粗集じん器，６は精密集じん器，７は燃焼炉２より流
下する溶融スラグ，８はスラグタンク，９は粗集じん器
５と精密集じん器６で捕集された水硬性材料，１０は燃
焼炉壁を流下する溶融スラグを示す。
【００１７】図１中の細実線は燃焼を冷却水系，太実線
は燃料系，細一点鎖線は石炭灰供給系，細二点鎖線は酸
素又は富化酸素供給系，太一点鎖線はＣａＯ含有鉱物質
供給系，太破線は冷却ガス供給系の各系統を示す。
は燃料系，細一点鎖線は石炭灰供給系，細二点鎖線は酸
素又は富化酸素供給系，太一点鎖線はＣａＯ含有鉱物質
供給系，太破線は冷却ガス供給系の各系統を示す。
【００１８】燃焼炉１に供給される燃料は，石炭等の固
体燃料，又はガス状燃料，液体燃料が用いられ，また燃
料系統と酸素又は酸素富化空気供給系統は複数系統で構
成される。冷却ガスは空気の他，水蒸気，窒素等の不活
性ガスでも良く，かつ，冷却ガスは，燃焼炉後の流煙道
２の数ケ所から段階的に導入されるようになっている。
体燃料，又はガス状燃料，液体燃料が用いられ，また燃
料系統と酸素又は酸素富化空気供給系統は複数系統で構
成される。冷却ガスは空気の他，水蒸気，窒素等の不活
性ガスでも良く，かつ，冷却ガスは，燃焼炉後の流煙道
２の数ケ所から段階的に導入されるようになっている。
【００１９】図１において，石炭灰は石炭灰供給装置３
から搬送空気により搬送され，燃焼炉１内の２４００℃
以上の高温燃焼場へ供給される。供給石炭灰は高温燃焼
場で溶融し，溶融石炭灰中のＳｉＯ2 は１部気化し，残
部は冷却炉壁へ捕捉され溶融スラグ１０として流下燃焼
炉系外へ溶融スラグ７として，排出スラグタンク８へ排
出される。
から搬送空気により搬送され，燃焼炉１内の２４００℃
以上の高温燃焼場へ供給される。供給石炭灰は高温燃焼
場で溶融し，溶融石炭灰中のＳｉＯ2 は１部気化し，残
部は冷却炉壁へ捕捉され溶融スラグ１０として流下燃焼
炉系外へ溶融スラグ７として，排出スラグタンク８へ排
出される。
【００２０】一方，気化ＳｉＯ2 蒸気と石炭灰空飛出し
た微粒子溶融灰を含む燃焼ガスは，燃焼炉１の上部から
燃焼炉の後流煙道２へ排気され，同煙道２へ導入される
冷却ガスにより，約２００℃／sec の冷却速度で順次冷
却され，冷却される段階で，ＳｉＯ2 蒸気は凝結して
０．１μ以下の固体超微粒子に，また微粒子溶融灰は冷
却固化して数μ以下の微粒子となる。この過程でＳｉＯ
2 蒸気は気相−液相−固相へ相変化し，微粒子溶融灰は
液相−固相へと相変化する。
た微粒子溶融灰を含む燃焼ガスは，燃焼炉１の上部から
燃焼炉の後流煙道２へ排気され，同煙道２へ導入される
冷却ガスにより，約２００℃／sec の冷却速度で順次冷
却され，冷却される段階で，ＳｉＯ2 蒸気は凝結して
０．１μ以下の固体超微粒子に，また微粒子溶融灰は冷
却固化して数μ以下の微粒子となる。この過程でＳｉＯ
2 蒸気は気相−液相−固相へ相変化し，微粒子溶融灰は
液相−固相へと相変化する。
【００２１】この冷却ガス導入過程で，数μに微粒化さ
れたＣａＯ含有鉱物質が供給装置４より燃焼炉１の出口
部の後流煙道２へ搬送ガスにより供給される。この搬送
ガスは冷却ガスと供用するようにしてもよい。
れたＣａＯ含有鉱物質が供給装置４より燃焼炉１の出口
部の後流煙道２へ搬送ガスにより供給される。この搬送
ガスは冷却ガスと供用するようにしてもよい。
【００２２】供給されたＣａＯ含有鉱物質（たとえば石
灰石）は高温排ガス中に混合され，同排ガス中に存在す
る気相，液相，又は固相状態にあるＳｉＯ2 ，及び液
相，固相状態にある微粒子溶融灰と混合しＳｉＯ2 ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 等とＣａＯとの微粒子反応物を生成する。この
微粒子反応物は，供給されるＣａＯ含有鉱物質の大きさ
数μと平均的に同じ大きさを有する。
灰石）は高温排ガス中に混合され，同排ガス中に存在す
る気相，液相，又は固相状態にあるＳｉＯ2 ，及び液
相，固相状態にある微粒子溶融灰と混合しＳｉＯ2 ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 等とＣａＯとの微粒子反応物を生成する。この
微粒子反応物は，供給されるＣａＯ含有鉱物質の大きさ
数μと平均的に同じ大きさを有する。
【００２３】反応生成物は更に冷却ガスにより冷却さ
れ，この冷却速度を適当に設定することにより，反応生
成物の結晶形の相違する水硬性材料が生成される。
れ，この冷却速度を適当に設定することにより，反応生
成物の結晶形の相違する水硬性材料が生成される。
【００２４】一般に冷却速度を速くすると非晶質に，徐
冷すると結晶形とすることができる。また，水硬性材料
の各成分比は，ＣａＯ含有鉱物質の供給量を変化させる
ことにより，任意に調整できる。
冷すると結晶形とすることができる。また，水硬性材料
の各成分比は，ＣａＯ含有鉱物質の供給量を変化させる
ことにより，任意に調整できる。
【００２５】以上のように冷却された超微粒子の反応生
成物は，粗集じん器５及び精密集じん器６で捕集され，
超微粒子の水硬性材料９が得られる。
成物は，粗集じん器５及び精密集じん器６で捕集され，
超微粒子の水硬性材料９が得られる。
【００２６】
【発明の効果】本発明による水硬性材料の製造方法で
は，下記の効果をもつ。
は，下記の効果をもつ。
【００２７】(１) 産業廃棄物として廃棄処分されてい
る石炭灰を有効に利用することができる。
る石炭灰を有効に利用することができる。
【００２８】(２) 石炭灰は高温場での処理とその後の
冷却により，０．１μ以下の超微粒ＳｉＯ2 粒子と数μ
以下の微粒子となる。
冷却により，０．１μ以下の超微粒ＳｉＯ2 粒子と数μ
以下の微粒子となる。
【００２９】また，ＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒子が供
給されるため，結果的に合成される反応生成物（即ち，
水硬性材料）は，平均的にＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒
子と同大きさの微粒子反応生成物となる。ＣａＯ又はＣ
ａＣＯ3 を粉砕して数μとすることは容易であって，こ
の場合には平均的に数μの微粒子反応生成物が生成さ
れ，これは従来のセメントと比較して１オーダ小さいた
め，コンクリートとして使用する場合反応性を活性化す
る効果をもつ。
給されるため，結果的に合成される反応生成物（即ち，
水硬性材料）は，平均的にＣａＯ又はＣａＣＯ3 の微粒
子と同大きさの微粒子反応生成物となる。ＣａＯ又はＣ
ａＣＯ3 を粉砕して数μとすることは容易であって，こ
の場合には平均的に数μの微粒子反応生成物が生成さ
れ，これは従来のセメントと比較して１オーダ小さいた
め，コンクリートとして使用する場合反応性を活性化す
る効果をもつ。
【００３０】(３) 反応生成物は冷却ガスによる冷却速
度の調整により結晶形を変化できる。特に冷却速度を速
くすることによって，非晶質形とすることができるた
め，これもコンクリートとして使用する場合反応性を活
性化することができる。
度の調整により結晶形を変化できる。特に冷却速度を速
くすることによって，非晶質形とすることができるた
め，これもコンクリートとして使用する場合反応性を活
性化することができる。
【図１】本発明の一実施例の系統図である。
１ 燃焼炉 ２ 後流煙道 ３ 石炭灰供給装置 ４ ＣａＯ含有鉱物質供給装置 ５ 粗集じん器 ６ 精密集じん器 ７ 溶融スラグ ８ スラグタンク ９ 水硬性材料 １０ 溶融スラグ
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化珪素，酸化アルミナ等の鉱物質で構
成される石炭灰を燃料を酸素又は酸素富空気で燃焼させ
２，４００℃以上の高温燃焼場を形成する燃焼炉内へ供
給し，当該石炭灰中の低沸点物質である酸化珪素を選択
的に気化させ，その気化蒸気を燃焼炉出口において冷却
ガスにより冷却，凝結させ，酸化珪素成分に富む固体超
微粒子を生成させるとともに，燃焼炉出口部へ酸化カル
シウム又は炭酸カルシウムの微粒子を供給し同出口部の
高温の排ガス中に混合して成分的に酸化珪素，酸化アル
ミナ，酸化カルシウム又は，これらの複合結晶物の微粒
子物質を生成させ，同微粒子物質を冷却した上捕集する
ことを特徴とする水硬性材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061679A JP2575963B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 水硬性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061679A JP2575963B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 水硬性材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183796A JPH06183796A (ja) | 1994-07-05 |
| JP2575963B2 true JP2575963B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=13178191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3061679A Expired - Fee Related JP2575963B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 水硬性材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2575963B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP3061679A patent/JP2575963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06183796A (ja) | 1994-07-05 |
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