説明

セメント製造設備からのハロゲンの低減方法及び低減装置

【課題】
セメント製造設備内で循環濃縮するハロゲンを効果的に低減させることができる、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法及び低減装置を提供する。
【解決手段】
セメント製造設備において、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間で、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタから回収されるダストをスラリー化し、次いで脱水処理して固液分離し、得られた濾液を廃水処理して含有されるハロゲンをセメント製造設備から除去し、前記固液分離により得られる固形分は原料とともに混合されて再利用される、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法及び低減装置であり、好適にはセメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に実施されるものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法及び低減装置に関し、詳細にはセメント製造設備内で循環する臭素等のハロゲンを低減する方法及び該臭素等のハロゲンを低減する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、セメント製造設備においては、建設発生土、汚泥、煤塵、食品系廃棄物、廃プラスチックなどの廃棄物の有効利用を図るため、これらを原燃料として活用しているが、セメント製造原単位に占める廃棄物系原燃料の増加に伴い、これらの廃棄物に含まれる微量成分により、セメント製造設備の操業状態の不安定化やセメント組成がJIS規格から逸脱したりするという問題を生じている。
【0003】
臭素やフッ素等のハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックや廃樹脂などをセメント原燃料として利用する場合、セメント製造設備内で臭素が循環濃縮し、予熱器でのコーチングの発生、セメント中に含まれるハロゲン濃度が上昇するなどの問題が発生する。
従って、セメント製造設備内で循環濃縮する臭素等のハロゲンを低減する必要が生じる。
【0004】
セメント製造設備内における臭素等のハロゲンを低減させる方法としては、従来より、セメントロータリーキルンの窯尻より、臭素等のハロゲンを高濃度に含む排ガスを抜出して処理する方法(脱塩バイパス)によって、セメント設備内における、臭素等のハロゲンを低減させている。
かかる脱塩バイパス装置は、セメントキルンと予熱機の間で揮発と凝縮を繰り返し濃縮した塩素等の揮発性成分を取り除くために、セメントキルンの窯尻部から排ガスを抽気し冷却することにより、塩素等の化合物を主とする揮発性成分を固化させた塩素バイパスダストを生成させ、この塩素バイパスダストを系外に排出することで、塩素をセメントキルン内から除去する装置である。
【0005】
しかし、かかる脱塩バイパス方法では、臭素等のハロゲンを高濃度に含む排ガスを抜出し処理しているので、セメント設備内におけるハロゲンを低減することも可能であるが、排ガスの抜出量の増大とともに、熱損失が増大してしまい、好ましくない。
また、セメント製造工程の運転上の制約から、該脱塩バイパスによる排ガスの抜出量が上限に近づきつつある。
【0006】
特開2005−97005号公報(特許文献1)には、セメントを製造する際、該設備内に蓄積する水銀、ダイオキシン等の有害物質が蓄積するのを効果的に且つ安定して防止するために、セメント原料焼成用のロータリーキルンで発生する燃焼排ガスを、該セメント原料を予熱するためのプレヒータ、該セメント原料を乾燥せしめるためのドライヤーおよび集塵機を経て煙突より排出するようにしたセメントの製造方法において、プレヒータより排出された後、煙突に至るまでの間の配管又は装置内を流通する温度350℃以上の排ガスの一部を抽気して、抽気した排ガスよりダストを分離後、ガスを温度100℃以下に冷却して含有する気化物を凝縮せしめる、セメントの製造方法が記載されている。
かかる方法においては、ダストはそのまま原料系に循環利用されており、セメント製造設備内で循環濃縮する臭素等のハロゲンを効果的に低減するには不十分である。
【0007】
特開2002−147722号公報(特許文献2)では、外部からセメント工場に持ち込まれたPCB含有物を、ロータリーキルン内に投入し、これをセメントクリンカを焼成するときの熱(1000℃以上)で熱分解し、この熱分解時に発生した排ガスをロータリーキルン外に導出した後、20℃/秒以上の冷却速度で急冷する方法が提案されている。
かかる方法は、セメント製造設備の系外から搬入された塩素含有物を分解することもできるが、セメント製造設備内で循環濃縮する臭素等のハロゲンを効果的に、有効に低減するには不十分である。
【0008】
今後、セメント製造設備において、廃棄物のリサイクルがますます進められ、廃棄物からの臭素等のハロゲン量も増加する傾向にあり、かかる廃棄物系資源の有効利用の拡大を図るためには、臭素等のハロゲン含有量の高い産業廃棄物等の原燃料の受入に対応した、セメント製造設備の脱塩技術の確立が望まれているところである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2005−97005号公報
【特許文献2】特開2002−147722号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決し、セメント製造設備内で循環濃縮する臭素等のハロゲンを効果的に低減させることができる、セメント製造設備からのハロゲンの新規な低減方法及び低減装置を提供することである。
具体的には、臭素やフッ素等のハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックや廃樹脂、廃建築資材、廃内装品、シュレッダーダストなどをセメント原燃料として利用する場合に、セメント設備内、特にセメントロータリーキルンやプレヒータの間で循環濃縮するセメント原燃料等に由来する臭素等のハロゲンの濃度及び量を低減させることができる、セメント製造設備からのハロゲンの新規な低減方法及び低減装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法は、セメント製造設備において、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間で、排ガスから回収されるダストをスラリー化し、次いで脱水処理して固液分離し、得られた濾液を廃水処理して、含有されるハロゲンを該セメント製造設備から除去し、前記固液分離により得られる固形分は原料とともに混合されて再利用されることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法である。
【0012】
好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該ダストは、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタからなる群より選ばれる少なくとも1箇所から回収されることを特徴とする。
更に好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、集塵機には複数の電場が設けられており、少なくとも排ガス流の最も下流側の電場から、該ダストを回収することを特徴とする。
【0013】
また、好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該固液分離して得られた濾液から有用金属を回収した後、廃水処理してハロゲンをセメント製造設備から除去することを特徴とする。
更に好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該固液分離して得られた固形分を乾燥させ、乾燥させた固形分を、原料と混合した後、プレヒータに導入して再利用することを特徴とする。
【0014】
好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法は、セメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に実施されることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法である。
さらに好適には、前記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法が原料粉砕装置が停止中の時に実施される場合において、該セメント原料粉砕装置が稼働中の時には、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間に該排ガスから回収されるダストは、原料と混合された後、プレヒータに導入されて循環することを特徴とする。
さらに好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、ハロゲンは臭素である。
【0015】
本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置は、セメント原料焼成用ロータリーキルン及びプレヒータを備える原料焼成装置、該原料焼成装置から排出された排ガスから回収したダストのスラリー化装置、該スラリーを脱水処理する固液分離装置、該固液分離により得られた濾液の廃水処理装置、該固液分離より得られた固体分と原料とを混合するための原料混合・供給装置を備えることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置である。
【0016】
好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該排ガスからダストを回収する、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタを備えることを特徴とする。
更に好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該集塵機には複数の電場が設けられている。
更に好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該固液分離装置と該廃水処理装置の間に、更に、該固液分離装置から得られた濾液から有用金属を回収する有用金属回収装置を設けることを特徴とする。
【0017】
また、好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該固液分離装置と該原料混合・供給装置との間に、更に、該固液分離により得られた固形分を乾燥させる乾燥装置を設け、該原料混合・供給装置で該固形分と混合された原料はプレヒータに導入されるように、原料混合・供給装置、プレヒータが設置されることを特徴とする。
【0018】
好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置は、セメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に稼動することを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置である。
さらに好適には、前記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該セメント原料粉砕装置が稼働中の時には、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間に該排ガスから回収されるダストが、該原料混合・供給装置に導入されて原料と混合され、プレヒータに導入されるように該原料混合・供給装置、プレヒータが設置されることを特徴とする。
さらに好適には、上記本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、ハロゲンは臭素である。
【発明の効果】
【0019】
本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法及び低減装置により、セメント製造設備装置内を循環する、臭素等のハロゲンの濃度及び量を低減することが可能となる。
特に従来、プレヒータ内で循環濃縮し、更に排ガスに含まれ捕捉されたダストをフレッシュ原料と混合してセメント製造原料・燃料として供給されることにより循環濃縮していた、セメント設備内の臭素等のハロゲンの濃度及び量を低減することができるようになる。
【0020】
また、脱塩バイパス以外の方法で、セメント設備外に排出する臭素等のハロゲン量を増大させて、セメント製造設備内での循環濃縮量を減少させることができ、脱塩バイパス法では問題であった排ガスの抜出による熱損失の問題が生じることがない。
更に、原料粉砕装置がオンのときもオフのときでも、セメント製造設備内でのハロゲンの循環する濃度及び量を効率的に低減させることが可能となる。
【0021】
また、本発明の方法及び装置を用いることで、セメント製造設備において、廃棄物系資源の有効利用の拡大を図ることができ、臭素等のハロゲン含有量の高い産業廃棄物等の原燃料の受入に対応した、セメント製造設備の確立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】従来のセメント製造設備装置の一例を模式的に表す図である。
【図2】本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法を実施するための低減装置の一例を模式的に表す図である。
【図3】従来のセメント製造設備の原料・供給装置における臭素濃度の変化の一例を示す図である。
【図4】本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法を適用した場合の原料・供給装置における臭素濃度の変化の一例を示す図である。
【図5】従来のセメント製造設備の原料・供給装置における臭素濃度の変化の他の一例を示す図である。
【図6】本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法を適用した場合の原料・供給装置における臭素濃度の変化の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
従来のセメント製造設備の代表的な一例を図1を参照しながら概略説明する。
図1は、従来のセメント製造設備の代表的なフローを示す図である。
プレヒータ2に供給された、セメント原料は、セメントロータリーキルン1からの排ガスにより予熱され、仮焼炉3での脱炭酸後、ロータリーキルン1に送られ焼成されている。
セメント原料やセメント燃料に含まれる臭素等のハロゲンは、プレヒータ2とセメントロータリーキルン1の窯尻の間でその多くが循環濃縮し、一部は、排ガス処理系に飛散して、ダストとして補足され、原料混合・供給装置10内でフレッシュなセメント原料と混合されて、セメント原料・燃料として、セメント製造設備内を再循環する。
この場合、臭素等のハロゲンのセメント設備外への排出は、脱塩バイパス、バグフィルタ9の排気、エアクエンチングクーラ(AQC)系の集塵機21(AQC−EP)の排気、及びクリンカ18であり、定常状態では、臭素等のハロゲンの持込量と排出量が等しくなっている。
【0024】
かかる通常の場合には、沈降室4、スタビライザ5、集塵機8及びバグフィルタ9から回収されたダストは、セメント原料と共に、プレヒータ2及び仮焼炉3を通過して、ロータリーキルン1内で焼成されることになるが、この場合、ダストに含まれる臭素等のハロゲンの一部は、プレヒータ2の下方へ移動する前にセメント原料から離脱して上方へと飛散し、供給される原料に再度含まれることとなり、従って、プレヒータ2内で循環濃縮することとなる。
【0025】
また、ダストに含まれる臭素等のハロゲンの一部は、プレヒータ2の下方へ移動する前にセメント原料から離脱して上方へと飛散し、排ガスと共に排ガス配管中に流入し、ダストに吸着される。ダストに吸着されたハロゲンは、再度、集塵機8やバグフィルタ9等における捕捉、及びセメント製造装置内への再度の投入という経過をたどり、かかる経過を繰り返すことになる。
このように、ハロゲンは繰り返し循環するため、セメント原料の一部として廃棄物を供給した場合には、ダストに含まれるハロゲンの濃度が次第に増大し、その結果、セメント設備内でのハロゲンの濃度も増大していくことになる。
【0026】
従って、本発明は、臭素等のハロゲンの排出量を増やして、該ハロゲンのセメント設備内での循環濃縮量等を減少させるものである。
本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法は、セメント製造設備においてセメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間で、排ガスから回収されるダストをスラリー化し、次いで脱水処理して固液分離し、得られた濾液を廃水処理して、含有されるハロゲンを該セメント製造設備から除去し、前記固液分離により得られる固形分は原料とともに混合されて再利用される、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法である。
好適には、該ダストは、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタからなる群より選ばれる少なくとも1箇所から回収される。
また特に本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法は、セメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に実施されることが有効である。
【0027】
また、本発明のセメント製造設備からのハロゲン低減装置は、セメント原料焼成用ロータリーキルン及びプレヒータを備える原料焼成装置、該原料焼成装置から排出された排ガスから回収したダストのスラリー化装置、該スラリーを脱水処理する固液分離装置、該固液分離により得られた濾液の廃水処理装置、該固液分離より得られた固体分と原料とを混合するための原料混合・供給装置を備える、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置である。
好適には、排ガスからダストを回収する、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタを備える。
また特に本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置は、セメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に稼動することが有効である。
【0028】
図2は、本発明のセメント製造設備からのハロゲン低減方法を実施するための低減装置を模式的に示す一例の図であり、図2を参照して本発明を詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
なお、図1及び図2中、実線はガスの流れ、点線は原料等の材料の流れを表す。
セメント製造原料は、原料粉砕装置6で粉砕混合されて、原料混合・供給系装置10を経由してプレヒータ2の上部、プレヒータ2dに供給される。
ここでセメント原料としては、例えば石灰石、粘土、珪石、鉄滓、スラッジ・都市ごみの焼却で発生する主灰等の廃棄物を使用することができ、これらの原料中、特に廃棄物中に、臭素等のハロゲンが多く含まれる。
【0029】
プレヒータ2は、複数のサイクロン2a、2b、2c、2dから構成されており、その数は限定されない。
前記セメント原料は、プレヒータ2内を、上部のサイクロン2dから下部方向へサイクロン2c、サイクロン2b、サイクロン2aへと順次移動しながら予熱されて、最下部のサイクロン2aに導入された後、ロータリーキルン1へと供給される。
【0030】
さらに、プレヒータ2とロータリーキルン1の間に仮焼炉3を設けてもよく、セメント原料の仮焼を効率的に促進させるために設けられるものである。
該仮焼炉3としては、任意の公知の仮焼炉を用いることができ、例えば、SF仮焼炉、MFC仮焼炉、RSP仮焼炉、KSV仮焼炉、DD仮焼炉、SLC仮焼炉等が例示できる。
仮焼炉3が設けられている場合には、仮焼成されたセメント原料はロータリーキルン1へ供給される。
本発明においては、セメントロータリーキルン1、プレヒータ2、仮焼炉3を原料焼成装置という。
【0031】
ロータリーキルン1内に供給されたセメント原料は、焼成されてクリンカを製造する。
製造されたセメントクリンカは、エアクエンチングクーラ(AQC)7に導入されて、冷却された後、クリンカサイロ18に貯蔵される。AQCからの排ガスは、AQC沈降室19・20、AQC集塵機21に導かれて処理されて、煙突22より外部に排気される。
これらのAQC7、AQC沈降室19・20及びAQC集塵機21等は、特に限定されず、公知の装置を適用して、公知の方法によって処理される。
【0032】
該ロータリーキルン1で上記セメント原料が加熱焼成される際に発生する排ガスは、ロータリーキルン1から排出されてプレヒータ2aに流入する。
また図2に示すように、仮焼炉3が設けられている場合には、該ロータリーキルン1から排出された高温の排ガスは、仮焼炉3中でのセメント原料の仮焼成に利用され、仮焼炉3に流入する。該仮焼炉3で発生した排ガスもプレヒータ2aに流入する。
またロータリーキルン1からの排出される排ガスは、一部抽気されて脱塩バイパス処理される。
【0033】
該サイクロン2aに流入した排ガスは、サイクロン2b、サイクロン2c、サイクロン2dに順次流入して、プレヒータ2内を上方へと移動し、最上部のサイクロン2dから排出される。その際の排ガスの温度は通常、400℃前後である。
該プレヒータ内における排ガスは、供給された原料と接触して原料を予備加熱する。その際に、該排ガス中に含まれる臭素等のハロゲンは、供給された原料に吸着されて、プレヒータ2内を再循環することとなる。
排ガス中に含まれる一部の臭素等のハロゲンは、該排ガス中に含まれた状態でプレヒータ2から排出される。
【0034】
プレヒータ2(最上部のサイクロン2d)から排出した排ガスは、沈降室4に導入されるが、かかる沈降室4は必須の装置ではなく、任意に設けることができるものである。
沈降室4に排ガスが導入されることでプレヒータ2から排出される排ガス中に含まれるダストを沈降させて回収することができる。
好ましくは、回収されたダスト等は、原料ミル等の原料粉砕装置がオン(稼動)している場合には、原料混合・供給装置10に導入されて(図2中「a」で示す)、フレッシュな原料と混合され、プレヒータに導入して再利用され、一方、原料ミル等の原料粉砕装置がオフ(稼動していない)場合には、該回収されたダスト等は、ダストスラリー化装置13に導入されるが(図2中「b」で示す)、好ましくは、まずダスト貯留タンク12に貯留される。
【0035】
次いで、原料粉砕装置6がオンの場合とオフの場合に、沈降室4から排出された排ガスの流れは異なる。
該排ガスは、原料粉砕装置6がオンの場合には、必要に応じて設けられたスタビライザ5を通過した後、原料粉砕装置6に導入され、また原料粉砕装置6がオフの場合には、必要に応じて設けられたスタビライザ5を通過した後、集塵機8に導入される。
該スタビライザに排ガスが導入されることで排ガス中に含まれるダストを沈降させて回収することができる。
スタビライザ5は、原料ミル等の原料粉砕装置6がオンの場合と原料ミル6がオフの場合の2系列に分けてそれぞれ設けても、原料ミル6がオンとオフとの場合で共有していても、原料ミルがオフの場合だけ設けてもいずれの場合でもよい。
好ましくは、回収されたダスト等は、原料ミル等の原料粉砕装置がオン(稼動)している場合には、原料混合・供給装置10に導入されて(図2中「a」で示す)、フレッシュな原料と混合され、プレヒータに導入して再利用され、一方、原料ミル等の原料粉砕装置がオフ(稼動していない)場合には、該回収されたダスト等は、ダストスラリー化装置13に導入されるが(図2中「b」で示す)、好ましくは、まずダスト貯留タンク12に貯留される。
【0036】
まず、原料粉砕装置6がオンの場合について説明する。図2中、白抜きの矢印で示す流れが、原料粉砕装置6がオンの場合の排ガスの流れである。
沈降室4から排出された排ガスは、必要に応じて設けられたスラビライザ5に導入され、原料粉砕装置6に導入されて、原料粉砕装置6中での原料の乾燥に利用される。ここで原料粉砕装置6には、原料ミル及び/又は原料乾燥機及び/又はインパクトドライヤーが含まれる。
【0037】
排ガス中の臭素等のハロゲンは、原料ミル等の原料粉砕装置6でその多く(50〜80%)が捕集されるので、原料粉砕装置6の下流側に設置される集塵機8、バグフィルタ9で捕集されるダストに含まれる臭素量は、原粉粉砕装置6がオフの場合と比較して下記表1に記載の通り激減する。
原料粉砕装置6の上流側に設置される沈降室4、スタビライザ5で捕集されるダストは、原料粉砕装置6がONの場合とOFFの場合の影響を受けないが、その量は、排ガス処理系で回収されるダストの総量の10〜30%程度で、脱塩量の大小にも影響するが、多量の臭素等のハロゲンを除去する場合には、その絶対量が不足し、集塵機ダスト8及びバグフィルタダスト9を含め、脱塩処理を行う必要が生じる。
この場合、原料粉砕装置6がOFFで脱塩操作を行った方が、ダスト中の臭素等のハロゲン濃度が高く効率的である。
【0038】
また原料粉砕装置6がオフの場合には、図1の黒塗り矢印で示す流れが、排ガスの流れである。原料粉砕装置6がオフの場合には、上記スタビライザ5を通過した排ガスは集塵機8に導入される。
【0039】
即ち、原料粉砕装置6がオンのときの該原料粉砕装置6、原料粉砕装置6がオフのときの上記スタビライザ5を通過した排ガスは、集塵機8に導入される。集塵機8としては、通常、電気集塵機が用いられるが、それ以外の集塵機(例えば、重力集塵装置、慣性力集塵装置、遠心力集塵装置、濾過集塵装置等)を用いてもよい。
また集塵機8は複数設置されてもよく、複数の電場を備えていてもよい。
好ましくは、該集塵機8で回収されたダスト等は、原料ミル等の原料粉砕装置がオン(稼動)している場合には、原料混合・供給装置10に導入されて(図2中「a」で示す)、フレッシュな原料と混合され、プレヒータに導入して再利用され、一方、原料ミル等の原料粉砕装置がオフ(稼動していない)場合には、該回収されたダスト等は、ダストスラリー化装置13に導入されるが(図2中「b」で示す)、好ましくは、まずダスト貯留タンク12に貯留される。
【0040】
前記集塵機8から排出された排ガスはバグフィルタ9に導入されて、より微細なダスト等を捕捉する。
好ましくは、該バグフィルタ9で回収されたダスト等は、原料ミル等の原料粉砕装置がオン(稼動)している場合には、原料混合・供給装置10に導入されて(図2中「a」で示す)、フレッシュな原料と混合され、プレヒータに導入して再利用され、一方、原料ミル等の原料粉砕装置がオフ(稼動していない)場合には、該回収されたダスト等は、ダストスラリー化装置13に導入されるが(図2中「b」で示す)、好ましくは、まずダスト貯留タンク12に貯留される。
かかるバグフィルタ9を通過した排ガスは、煙突11より大気中に放出される。
【0041】
本発明においては、脱塩処理の対象とするのは、沈降室ダスト4、スタビライザダスト5、集塵機ダスト8、バグフィルタダスト9であり、上記した沈降室ダスト4、スラビライザダスト5、集塵機ダスト8、バグフィルタダスト9におけるダストの臭素の濃度を表1に示す。なお、表1では原料粉砕装置6である原料ミルが稼動している場合(オン)と停止している場合(オフ)の両方の場合を示す。なお、沈降室4ではガス流速を遅くすることで粒子を重力沈降させており比較的大きな粒子のダストが補足され、スタビライザ5では該装置内でガス流速が遅くなりガス流れ方向が変わることで、慣性で粒子が補足されるので、比較的大きな粒子が補足される。なお、ハロゲン化物(臭素)は、粉体の形状で予熱器から排出されており、ハロゲン化物(臭素)は微粉となっていると予想されるため、集塵機やバグフィルタ等で細かい粒子を補足すると、臭素の補足が多くなると考えられる。
【0042】
【表1】

【0043】
本発明においては、セメント原燃料のセメント製造設備内への臭素持込量を考慮して、脱塩処理を行うダスト量を適宜決定することができる。脱塩処理を行うダストは、上記沈降室ダスト4、スタビライザダスト5、集塵機ダスト8、バグフィルタダスト9のうち、少なくとも一ヶ所から回収されたダストであり、また、脱塩量によっては、さらにその一部を処理する場合もある。臭素除去効果は、沈降室ダスト4、スタビライザダスト5、集塵機ダスト8、バグフィルタダスト9の全量を脱塩処理したときに最大となる。
【0044】
上記表1より、ダスト中の臭素濃度は、集塵機ダスト8、バグフィルタダスト9が、沈降室ダスト4、スタビライザダスト5より大きく、従って、原料粉砕装置6がオンまたはオフに拘らず、集塵機ダスト8、バグフィルタダスト9を処理することが、ダストの処理量をより少なくすることができ、効率的である。特に原料粉砕装置6がオフのときに回収されたダストを脱塩処理することで、有効に脱塩処理を実施でき、セメント製造設備内で循環濃縮するハロゲン濃度を低減することができる。
【0045】
また、集塵機8に複数(例えば第一電場、第二電場、第三電場)の電場を設けていてもよく、この場合の各電場から回収されたダストの臭素濃度を示す。なお、表1では原料粉砕装置6である原料ミルが稼動している場合(オン)と停止している場合(オフ)の両方の場合を示す。
なお、合併ダストとは、第一電場、第二電場及び第三電場の全ての電場から回収されたダストを示す。
【0046】
【表2】

【0047】
上記表2より原料ミル6が稼動していないオフの場合であって、集塵機8に複数(例えば第一電場、第二電場、第三電場)の電場を設けられている場合には、上記排ガス流に対して少なくとも最も下流側に配置された電場(第三電場)で回収されたダストを処理したほうが、臭素が濃縮しているので、より効果的であることがわかる。
【0048】
該ダスト貯蔵タンク12で貯蔵されているダストから、含有される臭素等のハロゲンを回収する方法を説明する。
回収方法としては、該ダストに水を添加して、スラリー化装置13でスラリーとする。
好ましくは、ダストの質量1に対して水を質量4〜20程度を加えスラリーとし、これを十分に撹拌することにより、ダスト中の可溶性臭素(ハロゲン)を水に溶解させる。
水としては、上水道水、工業用水、セメント製造工程等から排出される2次排水等が利用できる。また、溶解度を高めるため、スラリー化装置13の温度を、例えば40℃以上に高めても良い。
スラリー化装置13は、公知の任意のスラリー化装置を利用することができる。
【0049】
次に、得られたスラリー溶液を脱水装置等の固液分離装置14に送り、圧搾して固液分離を行い、脱水ケーキとろ液の分離を行う。固液分離装置14としては、市販の脱水装置、フィルタープレス、遠心脱水機、スクリュープレス等の公知の任意の装置を用いることができ、得られる固体分である脱水ケーキの含水率が質量基準で50質量%以下、好ましくは40質量%以下となるように脱水する。
【0050】
該脱水ケーキは、乾燥装置15で乾燥後、原料混合・供給系装置10に導入され、原料粉砕装置6から導入される原料と混合されて、セメント製造原料としてプレヒータの上部のサイクロン2dに循環供給される。
【0051】
前記脱水後の濾液から、有用金属回収装置で有用金属を回収する。
脱水処理後の濾液には有用金属が含まれている場合があり、これらを回収して有効利用することが望ましい。
有用金属の回収方法は特に限定されず、公知の任意の回収方法及び回収装置16を適用することができ、例えば、pH調整剤を添加して、高分子凝集剤や、キレート剤等を添加して、有用金属を沈殿させ、濾過装置16を用いて固液分離して回収する。また、必要に応じて、電解工程を設けてもよい。このようにして回収された有用金属は、再利用に供される。
【0052】
有用金属を除去した後に該濾液を、廃水処理装置17で水質汚濁防止法、下水道法等に規定された放流基準を満足するまでの処理、例えば水処理等を行い、公共水域、あるいは下水道へ放流する。
また、必要に応じて、精密濾過工程を設けることにより、微細な浮遊物質を除去して、その後放流してもよい。
【0053】
かかるダスト脱塩処理により、セメント設備からの臭素等のハロゲンが有効にセメント製造系外に排出されることとなり、セメント設備で循環濃縮する臭素等のハロゲンの濃度及び量を有効に低減させることが可能となる。
特に、原料ミル等の原料粉砕装置が稼働していない時だけ、本発明のダスト脱塩処理を実施することで、循環するハロゲン量を急激に減少させることができるため、脱塩処理装置(ハロゲン低減装置)の運転を間欠運転とすることにより、ランニングコストの削減も図ることができる、極めて優れたハロゲン低減装置及び低減方法である。例えば、原料ミル等の原料粉砕装置が停止している約9時間/日、脱塩処理装置を運転すれば、循環するハロゲン量を急激に減少させることができ、脱塩処理装置の運転時間を24分の9に削減可能とすることができる。
従って、セメント設備における操業の安定性を確保できることも可能となる。
【実施例】
【0054】
(実施例1〜2、比較例1〜2)
実施例においては図2に示すハロゲン低減装置を備えるセメント製造設備を用いて、また比較例においては図1に示すセメント製造設備を用いて、集塵機からダストを回収した時の、原料混合・供給装置(ストレージサイロ)中の臭素濃度を測定し、セメント製造設備の運転時間による変化で表した。
【0055】
但し、下記表3に示す条件で実施した。
実施例1及び2においては、原料ミルがオフである9時間/1日の間だけ、集塵機からのダスト(合併ダスト)を、下記表3に示す処理量で、本発明のダスト脱塩処理を適用して、集塵機8から回収したダストからの脱塩率が70質量%となるように処理した。
それ以外の条件はすべての実施例及び比較例で同様にして行なった。
【0056】
【表3】

【0057】
その結果を図3〜6に示す。
図3は比較例1、図4は実施例1、図5は比較例2、図6は実施例2の、原料混合・供給装置(ストレージサイロ)中の臭素濃度の測定結果(初期値(1日目)からの週単位の測定値)である。
図3より、比較例1では、原料混合・供給装置(ストレージサイロ)の臭素濃度は、365ppm程度で推移していることがわかる。
一方、図4より、本発明の方法を適用した場合には、原料混合・供給装置(ストレージサイロ)の臭素濃度は、当初の365ppmから250ppm程度まで低減していることがわかる。
【0058】
また、図5より、臭素を含む生原料の量を倍に増やした時の、原料混合・供給装置(ストレージサイロ)内の臭素濃度は、365ppmから、約640ppmまで上昇していることがわかる。
一方、図6より、本発明の方法を適用した場合には、原料混合・供給装置(ストレージサイロ)の臭素濃度は、当初の365ppmから325ppm程度まで低減して保持しており、生原料中に含まれる臭素の持込量の増加分を、本発明の方法により低減していることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法及び低減装置は、廃棄物を原料として利用するセメント製造設備に有効に適用することができる。
【符号の説明】
【0060】
1・・・ロータリーキルン
2・・・プレヒータ
3・・・仮焼炉
4・・・沈降室
5・・・スタビライザ
6・・・原料粉砕装置
7・・・エアクエンチクーラ(AQC)
8・・・集塵機
9・・・バグフィルタ
10・・・原料混合・供給装置
11、22・・・煙突
12・・・ダスト貯留タンク
13・・・ダストスラリー化装置
14・・・固液分離装置
15・・・乾燥装置
16・・・有用金属回収装置
17・・・廃水処理装置
18・・・セメントクリンカ
19、20・・・AQC系沈降室
21・・・AQC系集塵機
X・・・セメント製造設備

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメント製造設備において、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間に該排ガスから回収されるダストをスラリー化し、次いで脱水処理して固液分離し、得られた濾液を廃水処理して含有されるハロゲンを該セメント製造設備から除去し、前記固液分離により得られる固形分は原料とともに混合されて再利用されることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項2】
請求項1記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該ダストは、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタからなる群より選ばれる少なくとも1箇所から回収されることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項3】
請求項2記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、集塵機には複数の電場が設けられており、少なくとも排ガス流の最下流側の電場から、該ダストを回収することを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項4】
請求項1〜3記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該固液分離して得られた濾液から有用金属を回収した後、廃水処理してハロゲンをセメント製造設備から除去することを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項5】
請求項1〜4記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該固液分離して得られた固形分を乾燥させ、乾燥させた固形分を原料と混合した後、プレヒータに導入して再利用することを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項6】
請求項1〜5いずれかの項記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法は、セメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に実施されることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項7】
請求項6記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、該セメント原料粉砕装置が稼働中の時には、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間に該排ガスから回収されるダストは、原料と混合された後、プレヒータに導入されて循環することを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項8】
請求項1〜7記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減方法において、ハロゲンは臭素であることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減方法。
【請求項9】
セメント原料焼成用ロータリーキルン及びプレヒータを備える原料焼成装置、該原料焼成装置から排出された排ガスから回収したダストのスラリー化装置、該スラリーを脱水処理する固液分離装置、該固液分離により得られた濾液の廃水処理装置、該固液分離より得られた固形分と原料とを混合するための原料混合・供給装置を備えることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項10】
請求項9記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該排ガスからダストを回収する、沈降室、スタビライザ、集塵機及びバグフィルタを備えることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項11】
請求項10記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該集塵機には複数の電場が設けられていることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項12】
請求項7〜11いずれかの項記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該固液分離装置と該廃水処理装置の間に、更に、該固液分離により得られた濾液から有用金属を回収する有用金属回収装置を設けることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項13】
請求項7〜12記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、該固液分離装置と、該原料混合・供給装置との間に、更に、該固液分離により得られた固形分を乾燥させる乾燥装置を設けることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項14】
請求項7〜13のいずれかの項記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置は、セメント製造設備に含まれるセメント原料粉砕装置が停止中の時に稼動することを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項15】
請求項14記載のセメント製造設備からのハロゲン低減装置において、該セメント原料粉砕装置が稼働中の時には、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスが外気中に放出されるまでの間に該排ガスから回収されるダストが、該原料混合・供給装置に導入されて原料と混合され、プレヒータに導入されるように該原料混合・供給装置、プレヒータが設置されることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。
【請求項16】
請求項7〜15記載のセメント製造設備からのハロゲンの低減装置において、ハロゲンは臭素であることを特徴とする、セメント製造設備からのハロゲンの低減装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−166121(P2012−166121A)
【公開日】平成24年9月6日(2012.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−27043(P2011−27043)
【出願日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【出願人】(000183266)住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Fターム(参考)】