專利名稱：水泥熟料燒成物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠在低于以往的溫度下燒成的水泥熟料燒成物及其制造方法。更詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及一種通過(guò)與氟或氯及硫一同添加特定的金屬成分來(lái)大幅降低燒成溫度的水泥熟料燒成物及其制造方法。本申請(qǐng)基于2010年3月12日在日本申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2010-056745號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。
背景技術(shù)：
水泥制造工序中由于在高溫下燒成水泥熟料，因此需要巨大的燒成能量。之所以在水泥熟料的燒成工序中需要高溫，是因?yàn)樽鳛樗嗍炝现械闹饕V物的阿利特的生成中需要高溫及極大的能量。作為降低阿利特的生成溫度且促進(jìn)反應(yīng)速度的手段，以往已知有添加氟化合物等礦化劑的技術(shù)。 例如，專利文獻(xiàn)I (日本專利公開(kāi)2009-161412號(hào)公報(bào))中，記載有將含氯廢棄物作為原料，在含有一定量的氟、硫及氯的水泥熟料粉碎物中添加含氯物和石膏的水泥組合物。另外，專利文獻(xiàn)2 (日本專利公開(kāi)2009-179512號(hào)公報(bào))中，記載有包含含有一定量的氟、硫及氯的水泥熟料粉碎物、石膏及膨脹材料等的水泥組合物。另外，專利文獻(xiàn)3 (日本專利公開(kāi)2009-190904號(hào)公報(bào))中，記載有含有一定量的氟、硫及氯的水泥熟料粉碎物和含有石膏的固化材料。以往的上述水泥組合物以及固化材料的優(yōu)點(diǎn)是利用能夠在低溫下燒成的水泥熟料。但是，為了使燒成溫度降低至1270°C 1300°C，專利文獻(xiàn)I的實(shí)施例中所示的水泥熟料燒成物包含約1500 約2200mg/kg的氟。專利文獻(xiàn)2、3中，將燒成溫度設(shè)為1370°C時(shí)，實(shí)施例中所示的水泥熟料燒成物也包含約1000mg/kg的氟。S卩，以往的在低溫下燒成的水泥熟料燒成物均包含大量的氟。但是，水泥熟料所含的氟成為顯著延遲水泥凝結(jié)等降低品質(zhì)的主要原因，因此不優(yōu)選增大氟含量。專利文獻(xiàn)I :日本專利公開(kāi)2009-161412號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開(kāi)2009-179512號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本專利公開(kāi)2009-190904號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
一直以來(lái)利用含有氟、氯、硫的礦化劑作為降低燒成溫度的礦化劑。本發(fā)明的水泥熟料燒成物為如下，即作為礦化劑成分在氟、氯、硫的基礎(chǔ)上加入選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素，由此不增加氟量或氯量而大幅降低水泥熟料的燒成溫度，能夠經(jīng)濟(jì)地制造水泥熟料。另外，利用本發(fā)明的水泥熟料燒成物的水泥具有與以往的波特蘭水泥相等的性能。并且，使用本發(fā)明的水泥熟料燒成物的水泥還符合現(xiàn)行的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS R 5210)及日本政府發(fā)布的通告、學(xué)術(shù)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)等。
本發(fā)明涉及一種根據(jù)以下結(jié)構(gòu)解決上述課題的水泥熟料燒成物及其制造方法。[I] 一種水泥熟料燒成物，其特征在于，該水泥熟料燒成物含有氟、硫、選自氯及溴的任意I種以上、以及選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素。[2]如上述[I]所述的水泥熟料燒成物，其中，所述水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kg、硫(SO3)量為I. 5 3. O質(zhì)量％、選自氯及溴的任意I種以上的氯當(dāng)量為150 350mg/kg、選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬兀素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％。
[3]如上述[2]所述的水泥熟料燒成物，其中，所述氯當(dāng)量為氯量及將溴換算為氯的量的合計(jì)。[4]如上述[2]或[3]所述的水泥熟料燒成物，其中，所述金屬元素為選自釩、鈷、鎳、銅及鋅的任意I種以上的金屬元素，所述金屬元素含量為鋅量及將上述各金屬元素?fù)Q算為鋅的量的合計(jì)。[5] 一種水泥熟料燒成物的制造方法，其特征在于，在水泥熟料原料中添加含有氟成分、硫成分、包含選自氯及溴的任意I種以上的成分、以及包含選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素的成分的礦化劑并進(jìn)行燒成，或者在水泥熟料原料中分別添加上述各成分并進(jìn)行燒成。[6]如上述[5]所述的水泥熟料燒成物的制造方法，其中，以水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kg、硫(SO3)量為I. 5 3. O質(zhì)量％、選自氯及溴的任意I種以上成分的氯當(dāng)量為150 350mg/kg、選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％的方式，在水泥熟料原料中添加含有氟成分、硫成分、包含選自氯及溴的任意I種以上的成分、以及所述金屬元素的成分并燒成。根據(jù)本發(fā)明，水泥熟料燒成物含有氟、硫、選自氯及溴的任意I種以上、以及選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素，由此不增加氟量就能夠降低水泥熟料燒成溫度。具體而言，即使是300 750mg/kg的氟量也能夠在1300°C以下燒成水泥熟料。例如，如實(shí)施例I所示，當(dāng)設(shè)為水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kg、硫(SO3)量為I. 5 3.0質(zhì)量％、選自氯及溴的任意I種以上的氯當(dāng)量為150 350mg/kg、選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％的范圍時(shí)，在1300°C燒成的水泥熟料的游離石灰量為I. O質(zhì)量％以下，已經(jīng)分地進(jìn)行了燒成。另外，利用該水泥熟料燒成物的水泥的材齡28日的強(qiáng)度為60N/mm2以上，具有與以往的波特蘭水泥相等的性能。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)實(shí)施方式具體說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種水泥熟料燒成物及其制造方法，該水泥熟料燒成物的特征在于，含有氟、硫、選自氯及溴的任意I種以上、以及選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素。
[水泥熟料燒成物]以往以來(lái)已知，為了降低水泥熟料的燒成溫度而添加包含氟、硫及氯的礦化劑的技術(shù)，本實(shí)施方式中，將氟、硫、選自氯及溴的任意I種以上、以及選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素(以下記載為“金屬元素”)用作礦化劑成分。對(duì)于氟成分、硫成分、含有選自氯及溴的任意I種以上的成分、以及含有所述金屬元素的成分，可將這些成分分別添加在水泥熟料中，或者也可將包含所有上述各成分的礦化劑添加在水泥熟料中。添加上述礦化劑的水泥熟料可以使用通常的普通波特蘭水泥，水泥熟料成分例如只要在JIS標(biāo)準(zhǔn)的范圍即可，并無(wú)限定。
作為上述礦化劑成分，氟使用氟化鈣等即可。硫使用無(wú)水石膏等即可。氯使用氯化鈣等即可。溴使用溴化鈣等即可。用作礦化劑成分的選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素尤其優(yōu)選第4周期的金屬元素。所述第4周期金屬元素中，鋅、釩、鈷、鎳及銅具有降低水泥熟料燒成溫度的效果，因此尤其優(yōu)選。更優(yōu)選在礦化劑成分中含有選自鋅、釩、鈷、鎳及銅的任意I種以上的金屬元素。所述金屬元素中，很難獲得第5周期以上的金屬元素且昂貴，因此使用第4周期的上述金屬即可。這些金屬元素使用其氧化物即可。另外，能夠利用從半導(dǎo)體工廠排出的氟污泥作為氟源，利用廢石膏板粉作為硫源。還能夠利用在銅、鋅等的精煉工序中產(chǎn)生的礦渣、從家電產(chǎn)品或汽車等的粉碎廢料分離出的氯乙烯樹脂包覆銅線、從火力發(fā)電廠的排煙介質(zhì)回收的釩等作為所述金屬元素源。另外，還能夠利用包含溴類阻燃劑的廢棄物等。優(yōu)選水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kg、硫(SO3)量為I. 5 3. O質(zhì)量％、選自氯及溴的任意I種以上的氯當(dāng)量為150 350mg/kg、選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬兀素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％的范圍。若氟量少于300mg/kg，則燒成溫度不會(huì)充分下降，若多于750mg/kg，則有導(dǎo)致水泥品質(zhì)下降之慮。氟量更優(yōu)選為400mg/kg以上且750mg/kg以下,進(jìn)一步優(yōu)選為500mg/kg以上且700mg/kg以下。并且，若硫(SO3)量少于I. 5質(zhì)量％，則燒成溫度不會(huì)充分下降，若多于3. O質(zhì)量％，則導(dǎo)致水泥強(qiáng)度下降，因此不優(yōu)選。硫(SO3)量更優(yōu)選為2. O質(zhì)量％以上且3. O質(zhì)量％以下,進(jìn)一步優(yōu)選為2. 2質(zhì)量％以上且2. 8質(zhì)量％以下。氯當(dāng)量為氯量和將溴的換算為氯換算的量的合計(jì)。具體而言為氯量[Cl]和將溴的換算為氯換算的量〔(Br與Cl的原子量比0. 444)X (Br量)〕的合計(jì)量〔[C1]+0.444X [Br]〕。若氯當(dāng)量少于150mg/kg，則燒成溫度不會(huì)充分下降，若多于350mg/kg，則不符合水泥的標(biāo)準(zhǔn)。氯當(dāng)量更優(yōu)選為175mg/kg以上且330mg/kg以下,進(jìn)一步優(yōu)選為200mg/kg 以上且 300mg/kg 以下。所述金屬元素含量為鋅量及將上述各金屬元素?fù)Q算為鋅的量的合計(jì)。具體而言，例如為以下的合計(jì)量。將V換算為鋅的量=(V與Zn的原子量比)X (V量)=1·284Χ (V量)將Co換算為鋅的量=(Co與Zn的原子量比)X (Co量)=1·110Χ (Co量)將Ni換算為鋅的量=(Ni與Zn的原子量比)X (Ni量)=1. 114Χ (Ni量)
將Cu換算為鋅的量=(Cu與Zn的原子量比)X (Cu量)=1. 029X (Cu量)金屬元素量=[Zn量]+1. 284 [V 量]+1. 110 [Co 量]+1. 114 [Ni 量]+1. 029 [Cu 量]。若所述金屬兀素量少于O. 2質(zhì)量％,則燒成溫度不會(huì)充分下降,若多于O. 8質(zhì)量％,則導(dǎo)致水泥強(qiáng)度下降，因此不優(yōu)選。金屬元素更優(yōu)選為O. 3質(zhì)量％以上且O. 7質(zhì)量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為O. 4質(zhì)量％以上且O. 6質(zhì)量％以下。〔制造方法〕在水泥原料中與所述金屬元素的氧化物一同添加氟化鈣等氟化合物、II型無(wú)水石膏等硫化合物、氯化I丐等氯化物等使水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kgAt(SO3)量為I. 5 3. O質(zhì)量％、氯當(dāng)量為150 350mg/kg、金屬元素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％的方式并進(jìn)行燒成。或者也可制備包含所有上述各成分的礦化劑，在水泥原料中添加該礦化劑并進(jìn)行燒成。另外，還可從窯爐燃燒器側(cè)吹入包含所有上述各成分的礦化劑。作為水泥原料，除了石灰石、粘土、硅石、鐵原料之外還可舉出包括含有可用作水泥原料的成分的廢棄物等的混合物。在水泥原料中添加上述礦化劑成分，由此燒成溫度下降，能夠在1300°C以下燒成水泥熟料。本發(fā)明的水泥熟料燒成物的燒成所需的溫度詳細(xì)而言為1200°C以上且1300°C以下。實(shí)施例以下，與比較例一同示出本實(shí)施方式的實(shí)施例?！苍现苽?試驗(yàn)方法〕使用工廠中的普通波特蘭水泥用原料及為了調(diào)整水泥熟料率值而使用作為試劑的碳酸鈣、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵。并且，使用氟化鈣、II型無(wú)水石膏、氯化鈣及所述金屬元素的氧化物作為水泥熟料中的礦化劑成分。混合上述原料，以便成為表I所示的水泥熟料組成及表2所示的水泥熟料率值和礦物組成，將該混合物放入電爐中，在1300°C下燒成90分鐘。燒成程度以水泥熟料中的游離石灰(游離氧化鈣/f-CaO)量作為指標(biāo)。利用(水泥協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法JCAS I-Ol :1997“游離氧化鈣的定量方法”)來(lái)求出游離石灰量。在已燒成的水泥熟料中添加石膏使SO3量成為2質(zhì)量％并用試驗(yàn)?zāi)C(jī)粉碎，形成基于布萊恩空氣透過(guò)法的比表面積大部分為3300cm2/g的粉末來(lái)制備水泥。利用該水泥，按照J(rèn)IS標(biāo)準(zhǔn)(JISR 5201)測(cè)定凝結(jié)時(shí)間、材齡28日強(qiáng)度。[表 I]〔水泥熟料的化學(xué)組成〕
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5 MnO Total22.07 5.73 2Γ97 66.25 ~L 22 0Λ3 0 29 0Γ 0Λ8 0 23 0 03 99.71(注)單位為質(zhì)量％[表2]
、
〔水泥熟料的率值/基于Bouge式的礦物組成〕
權(quán)利要求
1.一種水泥熟料燒成物，其特征在于， 該水泥熟料燒成物含有氟、硫、選自氯及溴的任意I種以上、以及選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素。
2.如權(quán)利要求I所述的水泥熟料燒成物，其中， 所述水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kg，硫量、即SO3量為I. 5 3. O質(zhì)量％，選自氯及溴的任意I種以上的氯當(dāng)量為150 350mg/kg，選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬兀素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％。
3.如權(quán)利要求2所述的水泥熟料燒成物，其中， 所述氯當(dāng)量為氯量及將溴換算為氯的量的合計(jì)。
4.如權(quán)利要求2所述的水泥熟料燒成物，其中， 所述金屬元素為選自釩、鈷、鎳、銅及鋅的任意I種以上的金屬元素，所述金屬元素含量為鋅量及將上述各金屬元素?fù)Q算為鋅的量的合計(jì)。
5.一種水泥熟料燒成物的制造方法，其特征在于， 在水泥熟料原料中添加礦化劑并進(jìn)行燒成，或者在水泥熟料原料中分別添加所述礦化劑中的各成分并進(jìn)行燒成，所述礦化劑含有氟成分、硫成分、包含選自氯及溴的任意I種以上的成分、以及包含選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素的成分。
6.如權(quán)利要求5所述的水泥熟料燒成物的制造方法，其中， 以水泥熟料燒成物中的氟量為300 750mg/kg ;硫量、即SO3量為I. 5 3. O質(zhì)量％ ；選自氯及溴的任意I種以上成分的氯當(dāng)量為150 350mg/kg ;選自第IIIB族元素 第IIB族元素的任意I種以上的金屬元素含量為O. 2 O. 8質(zhì)量％的方式，在水泥熟料原料中添加含有氟成分、硫成分、包含選自氯及溴的任意I種以上的成分、以及所述金屬元素的成分并進(jìn)行燒成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水泥熟料燒成物及其制造方法，該水泥熟料燒成物的特征在于，含有氟、硫、選自氯及溴的任意1種以上、以及選自第IIIB族元素～第IIB族元素的任意1種以上的金屬元素，優(yōu)選氟量為300～750mg/kg，硫(SO3)量為1.5～3.0質(zhì)量%，選自氯及溴的任意1種以上的氯當(dāng)量為150～350mg/kg，選自第IIIB族元素～第IIB族元素的任意1種以上的金屬元素含量為0.2～0.8質(zhì)量%。
文檔編號(hào)C04B7/38GK102791648SQ201180013078
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者中西陽(yáng)一郎, 山下牧生, 田中久順 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社