セメント及びコンクリート分析

効率的かつ高品質で持続可能なセメント製造をサポート

循環型のNet Zero事業は、代替燃料とクリンカ代替品の使用を推進しているので、高品質セメントの製造では、堅牢な元素分析と鉱物組成分析がますます重要になっています。同時に、粉砕効率と最終的なセメント特性を最適化するには、粒子径分析も引き続き不可欠です。セメントメーカーは、これまで以上に製造プロセスのあらゆる工程を厳密に管理して、最高の効率、コスト効率、品質を達成する必要があります。

セメントの品質と均一性を向上させると同時に持続可能性をサポートし、製造コストを削減するために、メーカーは信頼性の高い原材料分析ソリューションを必要としています。Malvern Panalyticalの世界トップレベルの装置に相当するソリューション: 鉱物組成分析用X線回折、化学組成用蛍光X線分析装置及び中性子放射化クロスベルト分析装置、粒子径分布用レーザ回折ソリューション。当社のセメントポートフォリオでは、製造プロセスのすべての部分にソリューションのワンストップセットを提供します。このソリューションは既存の製造プロセスにシームレスに統合され、世界中のどこでも信頼性の高いサポートが提供されます。

セメントプロセスのどの操作でどの装置を使用しますか?次の図で答えを見つけてください。

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メリット:

排出の削減アイコン.png

世界トップレベルの装置

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分析ソリューションのワンストップセット

スキル開発の世界ジグソーアイコン.png

シームレスインテグレーション

お客さまとの親密な関係に関する握手アイコン(ガソリン).png

グローバルなサービスとサポート

原料の抽出

原料を選定する際、メーカーはコストを最小限に抑えると同時に原料のセメント製造への適合性を確保する必要があります。特に代替原料を使用する場合に重要です。原料のコストに加えて、プロセス効率への影響や持続可能性の難しい目標(2050 Net Zero)も考慮する必要があります。そのためには、化学組成と鉱物学が重要です。

当社のソリューションは、特に自動化された場合に、原料の成分を高頻度で分析することで、スクラップを最小限に抑え、原料の鉱物組成と化学組成を最適化するのに役立ちます。採石時と原料混合物の配合時の両方で可能です。これらの装置により、迅速に結果が得られ、メーカーはサンプリングからの廃棄物を削減し、安定したキルン供給を確保して残りのプロセス(プレ均質化と配合)でのエネルギー効率を確保できます。

当社のソリューション

Epsilon 4

鉱山の迅速なフィードバックと、スクラップを最小限に抑える低所有コストのブレンドを実現する元素XRF分析
Epsilon 4

Aeris Cementエディション

XRDによる原料の鉱物組成分析で、セメント製造プロセスでの最適なブレンドを実現
Aeris Cementエディション

CNA Pentos-Cement

中性子放射化クロスベルト分析装置により、ミル内の原料比をリアルタイムで制御し、安定した製造プロセスを実現(水分測定を含む)
CNA Pentos-Cement

Claisse LeNeo

溶融ビーズを使用して原料の変化を排除する高信頼性融合装置で正確なXRF分析を実現
Claisse LeNeo

Claisse Eagon 2

溶融ビーズを使用して原料の変化を排除する2ポジション融合装置で正確なXRF分析を実現(自動化バージョンを利用可能)
Claisse Eagon 2

WROXI - 認定参照資料

合成認証済み参照材料をベースとした、原料元素分析用のコスト効率の高いソリューション
WROXI - 認定参照資料

キルンでの原料混合物の処理

原料混合物の処理では、エネルギー消費、排出、メンテナンス要件を削減するために、キルン効率を最大化することが不可欠です。これはキルンに入る原料を最適化することで実現できます。適切で安定した混合化学を監視することと、適切な原料粉砕を実現することの2つの重要なポイントに注目します。 

原料粉の組成が安定していることは、キルンの熱プロファイルを一定に保ち、圧縮強度などの適切な特性を備えた高品質な最終製品を提供するためにも不可欠です。これはエネルギー消費、粉砕添加物の使用、耐火寿命、添加物の消費量、燃料需要、その他のプロセス要因にも影響します。たとえば、Alite C3SがBelite C2Sと遊離石灰に分解されるのを防ぐためには、キルン酸化条件が必須です。この安定性は、XRFまたは中性子放射化クロスベルト分析装置などのオンライン元素分析を使用して化学組成を制御するか、XRDを使用して鉱物を制御することで実現できます。

最適な運転要件には、微細な原料粉の使用も含まれます(特に粗い方解石や石英粒子は避けること)。強い燃焼なしに原料の混合粒子を混合して粉砕できるほど十分に微細である必要があります。粒子径分析用レーザ回折は、この問題を確実に解決するのに役立ちます。 

当社のソリューション

Zetiumのセメントエディション

高速で正確な元素XRF分析により、正確で安定した原料混合化学を保証し、エネルギー消費、排出、メンテナンスを削減
Zetiumのセメントエディション

Epsilon 4

原料混合物の高速元素XRF分析により、所有コストの低いプロセス制御を実現
Epsilon 4

Aeris Cementエディション

原料混合物の粉砕を制御し、最高のプロセス効率と高いクリンカ品質を確保するコンパクトXRD
Aeris Cementエディション

マスターサイザー3000

原料粉の粒子径分布分析に対応した超高速で信頼性の高いレーザ回折により、適切な原料粉砕を実現
マスターサイザー3000

インシテックシリーズ

レーザ回折を使用した原料のリアルタイム粒子径分布分析により、適切な原料粉砕とコスト管理を実現
インシテックシリーズ
WROXI - 認定参照資料

WROXI - 認定参照資料

広範な材料の酸化物を判定する完ぺきなソリューションです

WROXIモジュール

XRFにより、広範な原材料の酸化物を判定する認証済み参照材料ベースのソリューション。

WROXIは、鉱石、岩石、地質物質などのさまざまな酸化物をカバーする、高品質の合成認証済み参照材料(CRM)キットです。一次融合ガラスディスクキャリブレーション用、または二次圧粉キャリブレーション開発用の2つの目的があります。

ビーズベースのWROXI-CRMベースのソフトウェアパッケージは、15個の認証済み参照材料、アプリケーションテンプレート、モニタリングサンプルで構成されています。WROXI-CRMセメント拡張(9個の追加CRM)を使用して完了すると、さまざまな原料、原料粉、クリンカ、セメントサンプルの一次及び二次元素分析用の既製ソリューションになります。

代替燃料

排出係数が低いバイオマス、混合燃料、または化石燃料廃棄物型の代替燃料は、資源消費型の化石燃料に取って代わりつつあります。これらの添加物燃料は、燃料廃棄物の発熱量を回収することで、セメント製造からの排出を削減します。 

しかし代替燃料については、火炎温度や熱交換のようなパラメータへの影響を評価するために、安全、化学、熱、及び物理特性を十分特徴付ける必要があります。

当社の元素分析装置(蛍光X線とクロスベルトCNA)、鉱物X線回折装置、自動融合サンプル装置により、この作業が容易になります。

当社のソリューション

Epsilon 4

代替燃料の高速で正確な元素XRF分析により、違法な排出を防ぎ、プロセスにおける望ましくない変化を回避
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

溶融ビーズを使用して代替燃料の変化を排除する2ポジション融合装置で正確なXRF分析を実現(自動化バージョンを利用可能)
Claisse Eagon 2

Aeris Cementエディション

XRDによる代替燃料の鉱物組成分析により、違法な排出を防ぎ、プロセスにおける望ましくない変化を回避
Aeris Cementエディション

Zetiumのセメントエディション

代替燃料の高速で正確な元素XRF分析により、CO2排出量と購入量を削減しながら不要な元素を回避
Zetiumのセメントエディション

Omnian

未知のサンプルの迅速かつ確実な分析や代替燃料の健全性検査のためのノンスタンダードソリューション
Omnian

Pro-Trace

さまざまな代替燃料中の元素の正確な微量成分分析を実現
Pro-Trace

クリンカの製造

クリンカの製造は焼成処理によるもので、原料粉の予熱、焼成クリンカ化、クリンカ冷却、粉砕があります。上記のような適切なセメント特性を達成するには、適切な焼成条件を制御してから、クリンカを急速にクエンチする必要があります。

次に、適切な焼成(遊離石灰)を制御し、不要な元素を回避し、セメントの目標とする特性の鉱物相を最適化することに注目します。 

X線回折は適切な焼成とクリンカ鉱物を確保するのに最適な分析装置です。これにより、強度開発に影響を与えるC3Sの含有量とタイプ、出来立ての特性に影響を与えるC3Aの含有量とタイプ、及び目標とする限界を超えない必要がある遊離石灰とペリクレースを定量化できます。Malvern Panalyticalの分析ソリューションでは、Aeris XRDコンパクト回折装置を使用してこの監視をサポートしています。 

不要な元素は、蛍光X線を使用して、燃料または原料混合物からの内部リサイクルストリームで制御されます。ZetiumとEpsilon 4の両方で、この問題を極めて効率的に監視するために必要なデータを提供します。

最後に、前述のように、持続可能なアプローチでは、メーカーは高品質のクリンカだけでなく、エネルギーと資源の節約も目標としています。クリンカの焼成処理には1450 °Cでの焼成が必要で、関連エネルギーは通常、焼炉とキルンのメインバーナーで石炭を燃焼させることで供給されます。エネルギーを節約し、CO2排出量を削減するために、ますます多くの廃棄物やバイオマスを代替燃料として使用しています。代替原料も使用しています。そのような代替燃料または代替原料の投入量には、クリンカの反応性に負の影響を与えないようにある特定の制御が必要です。当社のX線ソリューションを使用すると、品質への影響を心配することなく、クリンカ製造の代替ソリューションの利益を享受できます。

当社のソリューション

Aeris Cementエディション

クリンカの鉱物相同定及び定量用のコンパクトXRDで化学反応を監視し、過燃焼を検出
Aeris Cementエディション

Zetiumのセメントエディション

クリンカの高速で正確な元素XRF分析により、燃料リサイクルストリームや原料混合物からの不要な元素の発生を防止し、ハイスループットを実現
Zetiumのセメントエディション

Epsilon 4

クリンカの高速元素XRF分析により、燃料リサイクルストリームや原料混合物からの不要な元素の発生を防止
Epsilon 4

Claisse Eagon 2

溶融ビーズを使用して原料の変化を排除する2ポジション融合装置で正確なXRF分析を実現(自動化バージョンを利用可能)
Claisse Eagon 2

Claisse LeNeo

溶融ビーズを使用して原料の変化を排除する高信頼性融合装置で正確なXRF分析を実現
Claisse LeNeo

セメント:組成、粉砕、搬出

セメントは、さまざまな活性成分(SCM)を使用してクリンカを粉砕して必要なセメント特性を達成する微粉にすることで製造されます。最も一般的な添加物は、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰岩フィラー、天然ポゾラン、焼成粘土のような石膏及び混合原材料です。目標とする結晶セメント段階に必要な細かさに正しい組成で粉砕されます。 

エネルギー消費を削減するには、過剰な粉砕を最小限に抑える必要があります。完成したセメントの粒度は、水和反応の速度と、必要な水、難燃剤、分散剤の量に影響し、セメントの強度を決定する重要な要因となります。当社の粒子径分布測定ソリューションは、最適なセメント粒度の達成に役立ちます。過酷なプロセス環境を含め、高速のリアルタイム分析によりメーカーはあらゆる異常に迅速に対応し、正確で極めて高い目標を監視できます。このようにして、大幅な省エネと、最適な短期及び長期のセメント強度を実現します。さらに、中断を最小限に抑えるために、迅速かつ簡単に設置できます。

硫酸塩含有量と鉱物組成のタイプ(粉砕中の脱水に関連)の監視は、出来たてと硬化後のセメント特性を達成するために不可欠です。混合セメントについては、お客さまの仕様とCO2排出量目標を満たすために、組成(アモルファス材料を含む)を厳密に制御する必要があります。当社の蛍光X線分析装置とX線回折装置は、この問題の解決に非常に役立ちます。

当社のソリューション

インシテックシリーズ

レーザ回折を使用したクリンカと添加物のリアルタイム粒子径分布分析により、適切な原料粉砕とコスト管理を実現
インシテックシリーズ

Aeris Cementエディション

鉱物相同定及び定量用のコンパクトXRDによりクリンカへの添加物を制御し、出荷品質を確認
Aeris Cementエディション

コンクリート:出荷品質の確認(リサイクルの準備)

コンクリートは、水、砕石(岩や砂、砂利)、セメントの3つの主成分で構成されています。セメントは通常粉末状で、水及び砕石と混合すると結合剤として機能します。この組み合わせ、つまりコンクリート混合物が流し込まれて固まると、よく知られている高耐久性材料になります。

コンクリートのリサイクルは、構造物や道路を解体するときに残る砕石を利用する方法として、ますます普及しています。これまでは、がれきを埋め立て地に廃棄していましたが、環境問題にさらに配慮して、コンクリートリサイクルにより、建設コストも低減しながらがれきを再利用できるようになりました。

どちらの場合も注目すべき点は、コンクリートが約束された作業性、硬化後の品質(凍結耐性、防水性、耐摩耗性、強度)、使用価格(水量)を満たしていることです。

組成と原料のサイズもまた極めて重要です。当社のレーザまたはX線ベースの装置は、このような特性の高品質な検査に必要な情報を提供します。

当社のソリューション

Epsilon 4

プロセス制御用の高速アットライン元素分析
Epsilon 4

参考文献