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公開番号2025168043
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024073144
出願日2024-04-26
発明の名称水硬性セメント組成物の製造装置
出願人グローバル・マテリアルリサーチ株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C04B 7/36 20060101AFI20251030BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】酸性材料と塩基性材料を原料とし、製造時に必要なエネルギーから排出されるCO₂、及び、原料から排出されるCO₂が低減された水硬性セメント組成物を連続的に製造できるようにする。
【解決手段】水硬性セメント組成物の製造装置10は、酸性鉄鋼スラグである高炉スラグ又は電気炉スラグを含む酸性材料と、塩基性鉄鋼スラグである転炉スラグ又は塩基性材料である石灰石を含む塩基性材料とを原料とし、酸性材料及び塩基性材料の少なくとも一方が溶融状態のスラグである原料を混合して溶融混合物12を連続的に製造する装置Aと、装置Aから得られる溶融混合物12を連続的に急冷してクリンカ52を製造する装置Bと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸性鉄鋼スラグである高炉スラグ又は電気炉スラグを含む酸性材料と、塩基性鉄鋼スラグである転炉スラグ又は塩基性材料である石灰石を含む塩基性材料とを原料とし、前記酸性材料及び塩基性材料の少なくとも一方が溶融状態のスラグである前記原料を混合して溶融混合物を連続的に製造する装置Ａと、
前記装置Ａから得られる前記溶融混合物を連続的に急冷してクリンカを製造する装置Ｂと、
を有する水硬性セメント組成物の製造装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
更に前記装置Ｂから得られるクリンカに石膏と粉砕助剤を連続的に添加して粉砕し、セメント組成物を連続的に製造する装置Ｃを有する、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項３】
前記装置Ａは、内面に耐火レンガが取り付けられ、軸方向の両端に開口部が設けられ、軸が水平方向に対し下流側に向かって１～６％の下り勾配で設置され、軸回りに回転駆動される鋼製の筒体であり、
少なくとも下流側の前記開口部に加熱用のバーナーが設けられている、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項４】
前記装置Ａの内部における少なくとも上流側の一部に平均密度３．５ｇ／ｃｍ
３
以上の耐熱ボールが設けられている、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項５】
前記装置Ａの内部に、前記耐熱ボールの可動範囲を前記装置Ａの内部における上流側の一部に制限するための、耐火レンガで被覆された仕切りリングが設けられている、請求項４に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項６】
前記装置Ａの内面における少なくとも上流側の一部に、耐火レンガで被覆された複数の突起部又は窪み部が設けられている、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項７】
前記装置Ａの内部に、チッソガス吹き出し部が設けられている、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項８】
前記装置Ａの上流側に、前記装置Ａに先立って前記原料を混合する補助装置Ａ１が設けられている、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項９】
成分調整材が前記補助装置Ａ１の上流側に供給される、請求項８に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
【請求項１０】
前記補助装置Ａ１は、耐熱材料で構成される機械式スクリューを用いた連続式混合装置である、請求項８に記載の水硬性セメント組成物の製造装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水硬性セメント組成物の製造装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
我が国の粗鋼生産量は、２０２０年で８３００万トンであり、このうち６２００万トンは、高炉法で生産されている。高炉法による粗鋼１トンの生産に伴う二酸化炭素（以下、ＣＯ
２
とも称する）排出量を２．０トンとすると、６２００万トンの粗鋼生産によって排出されるＣＯ
２
は、１億２４００万トンとなる。これは、国全体のＣＯ
２
排出量、約１２億トンの１０％に相当する。同時に、高炉法による粗鋼生産に伴う副産物として、２０２０年で、高炉スラグ２０００万トンと転炉スラグ９５０万トンが生成している。これらの負荷に対して、高炉法から電炉法への転換やＣＯ
２
発生の少ない製鋼法の開発等、様々な動きがある。高炉スラグや転炉スラグの利用についても、様々な取り組みがある。
【０００３】
高炉スラグは、セメント原料、セメント混和材、道路用材等として、ほぼ１００％利用されている。しかし、いずれも付加価値が十分に高いとは言えず、さらに価値の高い利用技術が求められている。転炉スラグは、道路用材料や土木用材、肥料、藻場形成材等、様々の利用の試みがあるが、高炉スラグに比べて定着した用途への展開は限定的である。高炉スラグ及び転炉スラグはいずれも、現状以上に付加価値の高い用途での利用技術が求められている。
【０００４】
一方、わが国のセメント生産量は、２０２０年で５６００万トンであり、セメント１トン当たりのＣＯ
２
排出量を０．７５トンとすると、４２００万トンのＣＯ
２
が排出されていることになる。これは、国全体のＣＯ
２
排出量の約３．５％に相当し、鉄鋼生産からの排出量の約１／３に相当するが、相当に大きなＣＯ
２
を排出していることになる。そのため、セメント製造に伴うＣＯ
２
発生の削減を目的に様々の取り組みがなされている。
【０００５】
セメント製造時におけるＣＯ
２
削減に関して、高炉スラグと転炉スラグを活用する方策で未利用の技術が残されている。高炉スラグも転炉スラグも溶融状態で生成するため、溶融状態からセメント組成物を製造することが出来れば、ロータリーキルンを使用して原料を１４５０℃まで加熱して製造される現在のセメント製造に要するエネルギーがほぼ不要となる。また、高炉スラグも転炉スラグも、既に脱炭酸された材料であるため、原料からのＣＯ
２
排出もほぼゼロとなる可能性がある。すなわち、エネルギーからのＣＯ
２
と原料からのＣＯ
２
がほとんど発生しない環境対応型のセメントの可能性があることになる。
【０００６】
本発明に関連した技術として、例えば、電気炉による製鋼工程で生成する電気炉還元スラグを酸性材料として使用し、生石灰を塩基性材料として使用する水硬性セメントの製造方法において、溶融状態の電気炉還元スラグと粉末の生石灰を電気炉に投入して溶融させるとともに窒素ガスを吹き込んで混合して溶融混合物を生成した後、この溶融混合物を急冷固化して水硬性セメントを製造する方法と装置（特許文献１参照）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０００－３１３９０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、溶融状態のスラグを用いて水硬性セメント組成物が得られることを示す事例ではあるが、電気炉を用いてバッチ式で製造する方法であり、連続的に効率的に製造するには至っていない。
【０００９】
既述のように、従来の方法では溶融状態のスラグを原料として利用してはいるが、電気炉によるバッチ式の製造であり、生産効率では十分な効果が得られないと考えられる。
【００１０】
本発明は、酸性材料と塩基性材料を原料とし、製造時に必要なエネルギーから排出されるＣＯ
２
、及び、原料から排出されるＣＯ
２
が低減された水硬性セメント組成物を連続的に製造できるようにすることを目的する。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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