サクセスストーリー

セメント混合によるクリンカ代替で炭素排出量を削減

親会社のCementos Argosが経営するコロンビアのArgos Rio Claroは、代替セメント系材料を混合することでポルトランドセメントのクリンカ代替率を高めたいと考えていました。この代替セメントは、2050年までにはコンクリートの炭素排出量ゼロを達成するという同社の持続可能性の推進に貢献しています。最終的にこのプロジェクトでは、1,500トン/日の生産能力を誇る、現在でも稼働している焼成粘土キルンとしては世界最大のキルンが建設されました。

この種の事業では通常、要求されるレベルの精度で材料を管理、測定、混合するために複雑なシステムが必要になりますが、Argos Rio Claroは精度や効率を犠牲にすることなく、工程手順を簡素化するコンパクトなシステムで工程の更新を管理できました。

ポゾランセメントとは？

ポゾランという言葉は、ベスビオ火山の近くで発見された火山粉を意味するイタリア語「Pozzolana」に由来します。天然のポゾランとは火山由来の原料や堆積粘土のことで、ローマ帝国時代から結合材として使用されてきました。最近になって、水酸化カルシウムと反応する他の材料が次々と発見されたため、補助セメント系材料（SCM）という言葉が使われるようになっています。SCMは、人工ポゾランや高炉スラグ、フライアッシュ、もみ殻灰などの産業廃棄物や加工材料に由来します。またSCMを使用したセメントは、ASTM国際規格によって管理されています。

ポゾラナポルトランドセメント（PPC）は、OPCに20～30%のポゾランまたはSCMを混合して作られます。水や石灰と混合すると、ポゾラン材料は水酸化カルシウムと反応を起こし、セメントのような性質を持つ化合物を形成します。

普通ポルトランドセメントは石灰石、石膏、石灰物質の混合物で、業界で最も一般的に使用されています。OPCは混合時の初期強度が大きく、PPCよりも硬化時間が少なくて済みます。

しかし、耐用期間中はPPCの方が耐久性や加工性に優れており、硬化するにつれて強度も増します。さらに、PPCは環境に優しいうえ、エネルギー消費が少なく、OPCよりも製造費が低くなるためセメント業界には好都合です。

ポゾランに含まれる材料は多岐にわたるため、目的とする特性や作用を持つ最終製品を得るためには、計量と混合を慎重に行う必要があります。また、ポゾラン材料の反応性は、個々の粒子径や材料組成、温度など、様々な要因に左右されます。その他にも、母材の配合や構成材料、硬化時間・硬化手順も、目的の結果を得るために考慮に入れなければなりません。

ポゾランの反応時間は、温度上昇に比例して速くなったり、高アルカリポルトランドセメントと併用された場合に速くなったりします。Argosの工場が使おうとしている焼成粘土は、加工性を高めます。反応時間に関係するその他の要因としては、水の要件や化学添加剤の再調整などがあります。

Argosの取り組みの今後の展開

Giraldo氏は「これに続くような画期的なシステムの登場を楽しみにしています。きっと業界のゲームチェンジャーになるはずです」と語ります。

そして次のように付け加えます。「図面から現場施工へと進み、計画されていたことが機能する様子を実際目の当たりにすると、本当に圧巻です。自分がそのチームに関われたことをとても誇りに思います」

このキルンを2020年に設置して以来、Qlarは北米でさらに3つのセメント計量・混合ラインを提供しており、他に設計段階のラインも複数あります。

Cementos Argos, S.A.でプロジェクトディレクターを務めるMiguel R. Suarez氏からは、「（Qlarの）混合システムでは混合物の均質性が確保されるので、品質面での貢献度は絶大です」との評価をいただいています。

Suarez氏は、Qlarとの協働がもたらした利点をいくつか挙げています。

1. セメントミル製造を最適化することで、費用を削減できた
2. セメントの二酸化炭素排出量を最大38%削減することで、持続可能性の取り組みを促進できた
3. 以前の方法に比べて精度と標準偏差が向上する混合工程になり、セメントの品質が向上した
4. 製造の柔軟性が向上したライン内混合により、オペレーターは市場の需要に合わせて比率や添加剤をすぐに変更できるようになった
5. 製造の改善によって施設の生産能力計画が合理化され、完成品の発送スピードと貯蔵サイロの有効活用によって貯蔵施設も最適化された