第四相(Q相)-3CaO-3Al2O3-CaSO4セメントクリンカーの共重合における鉱物生産能力と生理化学的性質の関係に関する実験的研究

Experimental study on the relationship between the mineral production capability and the physiochemical properties in the coproduction of Q phase-3CaO·3Al2O3·CaSO4 cement clinker.

• Chao He
• Chaochao Tian
• Gang Li
• Yahe Mei
• Quanguo Zhang
• Youzhou Jiao

抄録

長光石炭を用いた二段多相反応試験床を用いて、第四相(6CaO-4Al2O3-MgO-SiO2)-3CaO-3Al2O3-CaSO4セメントクリンカーの共生成試験を行い、鉱物生産能力と生理化学的性質の関係について実験的に検討した。共晶クリンカ試料についてX線回折計(XRD)分析を実施した。その結果、石炭粉末と添加剤の粒径が小さくなり、それらの間のスクリーニングレベルの差が拡大すると、クリンカ中のQ相の割合と3CaO-3Al2O3-CaSO4の質量が増加することが明らかになった。石炭粉末と添加剤との粒度差を小さくし、スクリーニングレベルの差を拡大して混合石炭粉末粒子を調製すると、添加剤であるＣａＯとＭｇＯが石炭粉末に封入されて球状の重合粒子を形成しやすくなり、また、添加剤であるＣａＯとＭｇＯが石炭粉末に封入されて球状の重合粒子を形成しやすくなる。また、このように調製することにより、重合が助長され、ＣａＯ、ＭｇＯ及び石炭鉱物の均一な分布が促進されるため、混合石炭粉末中の無機物のクリンカー鉱物生成反応が促進される。2CaO-SiO2やQ相などの目的鉱物は、工業用の高カルシウム石灰石や低カルシウム石灰石の共産クリンカ試料に含まれています。また、両方の試料において、遊離CaOの回折ピークが見られた。また、高カルシウム石灰石の共晶クリンカー試料に比べて、低カルシウム石灰石の共晶クリンカー試料では、2CaO-SiO2及びQ相の回折ピークが高いことがわかった。現状では、Q相セメントクリンカの製造においてCaOの代わりにCaCO3を使用することが最適な選択であるとは言えない。この技術が成熟して実用化されるまでには、セメントクリンカ共晶用のカルシウム系添加剤の形態や混合プロセスに関する研究が必要である。

A coproduction tests of quaternary (Q) phase(6CaO·4Al2O3·MgO·SiO2) -3CaO·3Al2O3·CaSO4 cement clinker and an experimental study on the relationship between the mineral production capability and the physiochemical properties are conducted in a two-stage multiphase reaction test bed with Changguang coal. X-ray diffractometer (XRD) analyses are performed on the coproduction clinker samples. The results demonstrate that, with the reduction in particle sizes of the coal powder and the additives and expanded screening level differences between them, both the proportion of Q phase and the mass of 3CaO·3Al2O3·CaSO4 in the clinker increase accordingly. When mixed coal powder particles are prepared through reducing particle sizes and expanding screening level differences between coal powder and additives, the additives CaO and MgO are more likely to be enclosed by coal powder to form globular polymerized particles. In addition, this preparation aids in polymerization and promotes even distribution of CaO, MgO and coal minerals, thus facilitating clinker mineral formation reactions of inorganic substances in the mixed coal powder. Target minerals, such as 2CaO·SiO2 and Q phase, are found in both industrial high-calcium limestone and low-calcium limestone coproduction clinker samples. A diffraction peak of free CaO is also evident in both samples. Compared with a coproduction clinker sample of high-calcium limestone, that of low-calcium limestone exhibits higher diffraction peaks for 2CaO·SiO2 and Q phase. With the current state of the art, it is not yet the optimum choice to substitute CaCO3 for CaO in Q-phase cement clinker coproduction. Before the technology matures and gains practical application, further study on the form and the mixing process of calcium-based additives for cement clinker coproduction will be required.