特開 2023-144942 セメントクリンカの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023144942

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】セメントクリンカの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/44 20060101AFI20231003BHJP

   C04B 7/52 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

C04B7/44

C04B7/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022052164

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003182

【氏名又は名称】株式会社トクヤマ

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100191204

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 春彦

(72)【発明者】

【氏名】辻尾 賢一

(72)【発明者】

【氏名】柿本 竜太

(72)【発明者】

【氏名】関 卓哉

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 幸二郎

【テーマコード（参考）】

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G112KA02

4G112KA03

4G112KA07

(57)【要約】

【課題】ＣＯ_２の発生量の低減を図ると共に、燃焼ガスの有効利用を図ることが可能な、セメントクリンカの製造方法を提供すること。
【解決手段】
セメントクリンカ原料を乾燥及び粉砕して、粉体原料を調製する原料調製工程（Ｓ１）と、原料調製工程で調製した粉体原料を、ガス燃料を含む熱エネルギー源を用いて焼成する焼成工程（Ｓ２）とを有し、焼成工程におけるガス燃料の使用量を、燃焼ガスの水分量が１０ｖｏｌ％以下となるよう調整し、水分量が１０ｖｏｌ％以下の燃焼ガスを用いて、原料調製工程におけるセメントクリンカ原料の乾燥を行うセメントクリンカの製造方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメントクリンカ原料を乾燥及び粉砕して、粉体原料を調製する原料調製工程と、前記原料調製工程で調製した粉体原料を、ガス燃料を含む熱エネルギー源を用いて焼成する焼成工程とを有するセメントクリンカの製造方法であって、
前記焼成工程におけるガス燃料の使用量を、発生する燃焼ガスの水分量が１０ｖｏｌ％以下となるよう調整し、該水分量が１０ｖｏｌ％以下の燃焼ガスを用いて、前記原料調製工程におけるセメントクリンカ原料の乾燥を行うことを特徴とするセメントクリンカの製造方法。

【請求項2】

前記ガス燃料が、水素であることを特徴とする請求項１記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２記載の製造方法により製造されたセメントクリンカに、石膏を配合して粉砕する仕上げ工程を有することを特徴とするセメントの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメントクリンカの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セメントを製造する際の工程としては、主として、石灰石、粘土等のセメントクリンカ原料を乾燥し、粉砕する原料調製工程、調製したセメントクリンカ原料をロータリーキルン等の焼成装置で焼成してセメントクリンカを製造する焼成工程、及び製造したセメントクリンカに石膏等を加えてセメントとする仕上げ工程がある。

【0003】

上記焼成工程においては、通常、熱源として、石油や石炭などの炭素含有熱エネルギー源が使用されており、燃焼時に多くのＣＯ_２が発生するという問題があった。
そこで、ＣＯ_２発生量を削減するために、ＣＯ_２発生量の少ないガス燃料を主な熱エネルギー源として使用することが提案されている。

【0004】

例えば、ガス燃料として、水素、メタン、エタン、プロパンを使用する方法（特許文献１参照）やアンモニアを使用する方法（特許文献２参照）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－０５２７４６号公報

【特許文献2】特開２０１９－１３７５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

石油、石炭などの炭素含有熱エネルギー源を用いる場合に比べて、水素やメタンなどのガス燃料を用いることにより、ＣＯ_２の発生量は減少するものの、その一方で水の発生量は増加する。焼成工程で発生した燃焼ガスは、通常、原料調製工程におけるセメントクリンカ原料の乾燥処理の熱源として利用されることから、燃焼ガス中の水分量が多すぎるとセメントクリンカ原料の乾燥に支障をきたす。

【0007】

本発明の課題は、ＣＯ_２の発生量の低減を図ると共に、燃焼ガスの有効利用を図ることが可能な、セメントクリンカの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は、上記のように、ＣＯ_２の発生量を低減させるために焼成工程においてガス燃料を使用すると、水の発生量が増加し、燃焼ガスをセメントクリンカ原料の乾燥に利用する際、支障をきたすケースが生じることを知見した。したがって、燃焼ガスをセメントクリンカ原料の乾燥に利用するには、燃焼工程におけるガス燃料の使用量を制限することが有効であることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
［１］ セメントクリンカ原料を乾燥及び粉砕して、粉体原料を調製する原料調製工程と、前記原料調製工程で調製した粉体原料を、ガス燃料を含む熱エネルギー源を用いて焼成する焼成工程とを有するセメントクリンカの製造方法であって、
前記焼成工程におけるガス燃料の使用量を、発生する燃焼ガスの水分量が１０ｖｏｌ％以下となるよう調整し、該水分量が１０ｖｏｌ％以下の燃焼ガスを用いて、前記原料調製工程におけるセメントクリンカ原料の乾燥を行うことを特徴とするセメントクリンカの製造方法。
［２］ 前記ガス燃料が、水素であることを特徴とする［１］記載のセメントクリンカの製造方法。
［３］ ［１］又は［２］記載の製造方法により製造されたセメントクリンカに、石膏を配合して粉砕する仕上げ工程を有することを特徴とするセメントの製造方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明のセメントクリンカの製造方法によれば、ＣＯ_２の発生量の低減を図ると共に、燃焼ガスの有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のセメントクリンカの製造方法の工程を示す図である。

【図2】本発明のセメントの製造方法の工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明のセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカ原料を乾燥及び粉砕して、粉体原料を調製する原料調製工程と、原料調製工程で調製した粉体原料を、ガス燃料を含む熱エネルギー源を用いて焼成する焼成工程とを有し、焼成工程におけるガス燃料の使用量を、発生する燃焼ガスの水分量が１０ｖｏｌ％以下となるよう調整し、水分量が１０ｖｏｌ％以下の燃焼ガスを用いて、原料調製工程におけるセメントクリンカ原料の乾燥を行うことを特徴とする。

【0013】

本発明のセメントクリンカの製造方法は、焼成工程で用いる熱エネルギー源の一部としてガス燃料を用いることから、石油、石炭などの炭素含有熱エネルギー源のみを用いる場合に比べて、ＣＯ_２の発生量の低減を図ることができる。その一方で、焼成工程で生じる燃焼ガスの水分量は増加するものの、ガス燃料を熱エネルギー源全体の一部に制限しているため、かかる焼成工程で発生した燃焼ガスを、原料調製工程におけるセメント材料の乾燥に用いても支障はなく、従来の石油、石炭などの炭素含有熱エネルギー源のみを用いた場合と同様に、セメント材料の乾燥を行うことができる。

【0014】

以下、各工程について具体的に説明する。ここで、図１は、本発明のセメントクリンカの製造方法の工程を示す図である。

【0015】

（原料調製工程）
本発明の原料調製工程は、セメントクリンカ原料を乾燥及び粉砕して、粉体原料を調製する工程である（ステップ１）。ここで、セメントクリンカ原料としては、石灰石、粘土、珪石等の従来公知の一般的なセメントクリンカ原料を用いることができる。

【0016】

原料調製工程においては、主として、調合処理、乾燥処理、粉砕処理を施す。調合処理は、各種セメントクリンカ原料を、目的に応じて所定割合で配合する処理である。乾燥処理は、セメントクリンカ原料を、各原料毎、又は調合（混合）した状態で、加熱乾燥する処理である。粉砕処理は、乾燥したセメントクリンカ原料を粉砕する処理であり、乾燥処理と同時に行ってもよい。乾燥処理は、粉砕処理前及び／又は粉砕処理と同時に行うことができる。

【0017】

本発明の原料調製工程の乾燥処理では、焼成工程で発生した燃焼ガスの熱エネルギーを利用する。すなわち、焼成工程で生じた燃焼ガスを、セメントクリンカ原料を乾燥する乾燥装置に直接導入して利用することができる。また、燃焼ガスを、セメントクリンカ原料収容部を外部から加熱する間接加熱式乾燥装置の間接加熱媒体として利用することもできる。本発明の燃焼ガスは、熱エネルギー源の一部にガス燃料が用いられているものの、その使用量は、セメントクリンカ原料の乾燥に問題ない程度に制限されているため、従来同様、セメントクリンカ原料を十分に乾燥することができる。

【0018】

（焼成工程）
本発明の焼成工程は、原料調製工程で調製した粉体原料を、ガス燃料を含む熱エネルギー源を用いて焼成する工程である（ステップ２）。例えば、ガスバーナーを備えたロータリーキルン等の焼成装置を用いて、粉体原料を焼成し、セメントクリンカを製造する。

【0019】

燃焼工程の熱エネルギー源として、一般的に石油や石炭等の炭素含有熱エネルギー源が用いられるが、本発明においては、その一部にガス燃料を用いる。ガス燃料としては、水素、メタン、エタン、プロパン、アンモニア等が挙げられるが、燃焼性、ＣＯ_２を全く発生させない点から、水素が好ましい。熱エネルギー源の一部としてガス燃料を用いることにより、焼成によるＣＯ_２発生量の低減を図ることができる。

【0020】

ガス燃料の使用量としては、発生する燃焼ガスの水分量が１０ｖｏｌ％以下、好ましくは８ｖｏｌ％以下、より好ましくは６％以下となるように調整する。これまでの製造実績から、水分量が１０ｖｏｌ％以下であれば、セメントクリンカ原料の乾燥処理に直接用いても、問題なく十分にセメントクリンカ原料を乾燥することができることが確認されている。

【0021】

なお、燃焼ガスの水分量の測定は、焼成装置のガス出口で測定することができる。このガス出口での常時測定結果に基づき、ガス燃料の使用量を常時調整してもよいし、予め調査した測定結果に基づき一定のガス燃料の使用量としてもよい。

【0022】

具体的に、ガス燃料の使用量としては、熱量換算で、熱エネルギー源全体の４２％以下であることが好ましく、３１％以下であることがより好ましく、１９％以下であることがさらに好ましい。ガス燃料の割合は、発生する燃焼ガスに含まれるＣＯ_２の低減の観点と、水の発生の観点の両者を勘案して、適宜決定することできる。

【0023】

以上のとおり、本発明のセメントクリンカの製造方法によれば、ＣＯ_２の発生量の低減と、燃焼ガスの有効利用の両立を図ることができる。

【0024】

また、本発明のセメントの製造方法は、上記製造方法により製造されたセメントクリンカに、石膏を配合して粉砕する仕上げ工程を有することを特徴とする。ここで、図２は、本発明のセメントの製造方法の工程を示す図である。

【0025】

（仕上げ工程）
仕上げ工程では、ステップ１及び２で調製したセメントクリンカに、少なくとも石膏を配合して粉砕し、セメントを製造する（ステップ３）。本工程では、セメントクリンカ又は石膏を配合したセメントに対して、必要に応じて、高炉スラグや、フライアッシュ等の他の材料を配合してもよい。

【実施例0026】

以下に、本発明の実施例を示すが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。
熱エネルギー源として石炭と水素を混焼させてセメントクリンカ原料の焼成を行った際の総熱量に対する水素の使用割合と発生する燃焼ガスに含まれる水分量との相関関係を調査した。その結果を表１に示す。

【0027】

【表1】

【0028】

表１に示すように、水素代替率４２％以下（熱量換算）であれば、燃焼ガスの水分量を１０ｖｏｌ％以下とすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明のセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカを製造する方法として有用であることから、産業上有用である。

【図1】

【図2】