CN101528953B - 从水泥煅烧炉除去铅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是在不对水泥品质造成影响的情况下，有效率地降低水泥的含铅率。本发明将水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下及/或将CO浓度控制在1000ppm以上，抽取该水泥窑的燃烧气体的一部分，收集该燃烧气体所含的粉尘，并从收集的粉尘回收铅。使水泥窑内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，通过从所述粉尘回收铅，可有效率地降低水泥的含铅率，亦不致对水泥的品质造成影响。设该水泥窑的内径为D，从该水泥窑的窑尾侧在长度方向上朝向窑内部的距离为L时，在进行上述控制的同时将燃料及/或含有可燃物的原料投入该水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域，可确实地维持前述区域的还原气氛。

Description

从水泥煅烧炉除去铅的方法
技术领域
本发明涉及从水泥煅烧炉除去铅的方法，特别是涉及通过自水泥窑的窑尾至最下段旋风分离器的窑排气通路抽取燃烧气体一部分，从所得气体含有的粉尘中回收铅，从而从水泥煅烧炉除去铅的方法。
背景技术
已知，由于将水泥中的铅(Pb)固定化，故应不致溶解析出至土壤。然而，随着近年的水泥制造装置的回收资源的实际用量的增加，水泥中的铅的量亦增加，大幅超过目前为止的含有量。由于随着浓度增加，亦有溶解析出至土壤的可能性，故需将水泥中的铅浓度减低至目前为止的含有量程度。
因此，作为减低水泥中的铅浓度的技术，例如，在专利文献1中公开了如下的废弃物的处理方法，此方法为有效地分离除去水泥制造过程中所供给的废弃物中的氯及铅成分，而具有废弃物的水洗工序、已过滤的固态部分的碱溶解析出工序、从该滤液使铅沉淀而分离的脱铅工序、从已脱铅的滤液使钙沉淀而分离的脱钙工序，及将该滤液加热，使氯化物析出，从而将其分离回收的氯回收工序。
此外，在专利文献2中公开了废弃物的处理方法，其包括以下工序：从飞灰等废弃物将铅等分离除去时，混合含有钙离子的溶液获得浆料后，进行固液分离，而获得含锌的固态部分和含铅的水溶液的工序；在含铅的水溶液中添加硫化剂后，进行固液分离，而获得含硫化铅与钙离子的溶液的工序。
专利文献1：日本专利公开公报2003-1218号
专利文献2：日本专利公开公报2003-201524号
发明内容
然而，在上述专利文献记载的已知技术中，在降低水泥中的铅量时，从水泥窑的窑尾至最下段旋风分离器的窑排气通路抽取燃烧气体的一部分，从所得气体回收的氯旁路(chlorine bypass)粉尘所含的铅被除去，但是从氯旁路粉尘除去至系统外的铅的比例仅为全体的30％，例如，即使氯旁路粉尘中的铅被100％除去，剩余的70％左右仍然混入从水泥窑排出的熔渣，故不易降低水泥的含铅率。因此，促进水泥窑内的铅的挥发，提高氯旁路粉尘等中的铅的浓缩率是重要的。
铅挥发技术中，已知有氯挥发法及还原挥发法。然而，当将一般进行的氯化挥发法应用于水泥烧成工序时，需投入远超过在水泥制造上合乎常理的量的氯。另一方面，由于应用还原挥发法水泥的颜色呈现黄色，故在水泥的品质方面成为问题。
因此，本发明即是鉴于上述已知技术的问题点而完成的，其目的在于提供对水泥的品质不造成影响，促进水泥窑内的铅的挥发，提高氯旁路粉尘等中的铅浓缩率，以有效地降低水泥的含铅率的方法。
为达成上述目的，本发明是从水泥煅烧炉除去铅的方法，其特征在于，是将水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下及/或将CO浓度控制在1000ppm以上，更优选将O2浓度控制在3％以下及/或将CO浓度控制在3000ppm以上，抽取该水泥窑的燃烧气体的一部分，收集该燃烧气体所含的粉尘，并从已收集的粉尘回收铅。
而且，根据本发明，通过使水泥窑窑尾附近的水泥窑内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，故通过抽取水泥窑燃烧气体的一部分，收集燃烧气体所含的粉尘，从已收集的粉尘回收铅，可有效率地降低水泥的含铅率。此外，根据该方法，亦不致对水泥的品质造成影响。
在前述从水泥煅烧炉除去铅的方法中，在将前述水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下及/或将CO浓度控制在1000ppm以上的同时，设该水泥窑的内径为D，从该水泥窑的窑尾侧在长度方向上朝向窑内部的距离为L时，可将燃料及/或含有可燃物的原料投入该水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。藉此，可确实维持前述水泥窑内的原料温度为800～1100℃的区域的还原气氛，而可更有效地降低水泥的含铅率。
在前述从水泥煅烧炉除去铅的方法中，可使用喷嘴，将粉状及/或浆状的燃料以及/或者含有可燃物的原料喷射至前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
可使用远投装置，将块状的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
进一步，可利用该水泥窑的窑尾部的倾斜面，将圆筒状或球状的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域，可使前述圆筒状或球状的燃料及/或含有可燃物的原料成为小片燃料及/或含有可燃物的原料的形成物。
可从设置于前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域内的投入口投入前述燃料及/或含有可燃物的原料。
如以上这样，根据本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法，可在不对水泥的品质造成影响的情况下，有效率地降低水泥的含铅率。
附图说明
图1是显示用以实施本发明从水泥煅烧炉除去铅的方法的装置例的概略图。
图2是显示附设于水泥煅烧炉的氯旁路设备的整体结构的流程图。
图3是显示以化学平衡模拟算出气体温度与铅的挥发率的关系的图表。
图4是显示水泥窑的窑尾CO浓度与铅挥发率的关系的图表。
图5是显示水泥窑的窑尾O2浓度与铅挥发率的关系的图表。
符号说明
1...喷嘴        12...最下段旋风分离器
2...远投装置      21...探测器
3...倾斜面        22...冷却风扇
4...投入口        23...分粒机
10...水泥窑       24...集尘机
10a...窑尾        25...排气风扇
11...煅烧炉
具体实施方式
接着，参照图式，就本发明的实施方式进行说明。
图1(a)是显示用以实施本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的第1实施方式的装置的一例，该装置于水泥窑10的窑尾10a侧(具有煅烧炉11及最下段旋风分离器12的端部侧)具有用以将粉状及/或浆状的燃料以及/或者含有可燃物的原料(以下适当地称为“燃料等”)喷射至水泥窑10内的喷嘴1。
喷嘴1具有图中未示出的燃料等F的供给装置及用以将供给喷嘴1的燃料等F喷射至水泥窑10内的喷射装置，而可将供给喷嘴1的燃料等F供给直至水泥窑10的内部。
另一方面，如第2图所示，水泥窑10具有氯旁路设备，来自水泥窑10的窑尾至最下段旋风分离器的窑排气通路的抽取气体在探测器21处以来自冷却风扇22的冷风冷却后，导入至分粒机23，分离成粗粉粉尘、微粉及气体。粗粉粉尘返回至水泥窑系统，含有氯化钾(KCl)等的微粉(氯旁路粉尘)为集尘机24所回收。此外，从集尘机24排出的排气经由排气风扇25，排放至大气。
接着，就使用上述系统的本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法进行说明。
在第1(a)图中，使用喷嘴1，将粉状或浆状的燃料或者含有可燃物的原料喷射至水泥窑10内。在此，燃料除了使用粉煤、重油等一般作为水泥窑10的主燃料使用的燃料外，亦可使用废弃物燃料等各种燃料。此外，关于含可燃物的原料，不限定其种类，亦可为将废弃物再利用者。但是，若为挥发部分多的燃料等时，即使产生还原性高的气体，仍立刻流至下游侧，替换为氧化性高的气体，故宜使用固定碳量多的燃料等。
使用喷嘴1，设水泥窑10的内径(相对的耐火材料表面之间的距离)为D，从该水泥窑10的窑尾10a侧在长度方向上朝向窑内部的距离为L时，将上述燃料等F喷射至L/D为0以上、12以下的区域。
图3(a)～(e)显示根据化学平衡模拟得出的气体温度与铅的挥发率的关系，横轴表示气体温度，纵轴表示铅的挥发率。再有，图3(a)～(e)中，(a)显示湿润空气气氛(b)显示标准的燃烧气体气氛，(c)显示无氧气氛，(d)显示低浓度CO气氛，(e)显示高浓度CO气氛，随着从(a)至(e)，从氧化气氛移至还原气氛，(e)显示最强的还原气氛。
从图3可知，在(e)的还原性强的气氛下，与其它情形相比，在气体温度为700～1200℃的区域，铅的挥发率大幅上升。该温度范围相当于水泥窑10的窑尾10a附近的区域。因此，通过向水泥窑10的L/D为0以上12以下的区域，即水泥窑10内的原料温度为800～1100℃的区域内喷射粉状或浆状的燃料等F，可以使该区域为还原气氛，使铅的挥发率大幅上升。
图4是显示水泥窑10的窑尾10a的燃烧气体的CO浓度(以下称为“窑尾CO浓度”)与铅挥发率的关系的实验数据，当CO浓度达0.1％(1000ppm)以上时，铅挥发率为90％左右以上，当窑尾CO浓度达0.3％(3000ppm)以上时，铅挥发率为95％左右以上。藉此，证实了在还原性强的气氛下，在图1所示的水泥窑10的窑尾10a附近的区域，铅的挥发率大幅上升。
图5是显示水泥窑10的窑尾10a的燃烧气体的O2浓度(以下称为“O2浓度”)与铅挥发率的关系的实验数据，当窑尾O2浓度达5％以下时，铅挥发率为90％左右以上，当窑尾O2浓度达3％以下时，铅挥发率为95％左右以上。由此亦证实了在还原性强的气氛下，在图1所示的水泥窑10的窑尾10a附近的区域，铅的挥发率大幅上升。
在图2中，在水泥窑10中挥发的铅包含在以探测器21抽取的气体中，抽取气体在探测器21处冷却后，导入至分粒机23，分离成粗粉粉尘、微粉及气体，微粉用集尘机24回收。由于在水泥窑10内铅挥发更多的状态下，此微粉中浓缩有较以往更多的铅，故通过回收此铅，可降低以水泥窑10制造的水泥的含铅率。
图1(b)是显示用以实施本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的第2实施方式的装置的一例，该装置于水泥窑10的窑尾10a侧具有用以将块状燃料等F投入水泥窑10内的远投装置2。远投装置2以弹性体、空气压、油压等为动力，构造成可将供给喷嘴1的燃料等F供给直至水泥窑10的内部。
使用此种远投装置2，将燃料等F投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域，与第1实施方式同样地，使水泥窑10内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，如上述，通过从较以往浓缩有更多铅的氯旁路粉尘回收铅，可降低在水泥窑10中制造的水泥的含铅率。
此外，在本实施方式中，燃料等F的尺寸、初速等的投入条件可从考虑流体阻力R＝C·A·ρ·u2/2(C：阻力系数、A：投影面积、ρ：密度、u：相对速度)的流体模拟算出而决定。藉此，可防止燃料等F因水泥窑10的排气而返回至窑尾10a侧，使用远投装置2，可确实将燃料等F投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域。
此外，关于远投装置2的设置位置，为防止燃料F等的返回，优选设置于水泥窑的背面的原料侧。水泥窑的排气在窑内并非同样地流动，而是优先地在阻力少的反原料侧流动。因此，投入燃料F等时，通过将远投装置设置于通风阻力较少的原料侧，可防止燃料等F的返回。
图1(c)用以说明本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的第3实施方式，在本实施方式中，利用水泥窑10的窑尾10a的倾斜面3，投入圆筒状或球状的燃料等F。利用在倾斜面3转动的圆筒状或球状燃料等F的惯性，将燃料等F供给直至水泥窑10的内部。
如此，将燃料等F投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域，与上述实施方式同样地，使水泥窑10内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛，提高铅的挥发率，通过从较以往浓缩有更多铅的氯旁路粉尘回收铅，可降低在水泥窑10中制造的水泥的含铅率。
此外，关于上述圆筒状或球状的燃料等F，其投入条件通过从投入高度位置及预先以电炉等测定的燃烧完毕的时间等预测到达位置，可更正确地将燃料等F投入水泥窑内的成为目标的位置。另外，制造圆筒状或球状的燃料等F时，亦可形成小片的燃料等。
图1(d)是显示用以实施本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的第4实施方式的装置的一例，该装置具有设置于水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域的投入口4、用以将燃料等F供给至该投入口4的图中末示出的供给装置。此外，投入口4构造成仅在位于水泥窑10的上侧时开启，为将吸入至水泥窑10内的冷风量抑制为最小限度，进行材料密封等。
使用此种投入口4将燃料等F直接供给至L/D为0以上、12以下的区域，与上述实施方式同样地，使水泥窑10内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，通过从较以往浓缩有更多铅的氯旁路粉尘回收铅，可降低在水泥窑10中制造的水泥的含铅率。
此外，在上述实施方式中，说明了将燃料等投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域，使水泥窑10内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛的情形，即使不投入燃料等，通过使上述区域为还原气氛，仍可大幅提高铅的挥发率，在水泥窑10的实际运转中，为确实维持前述区域的还原气氛，优选将水泥窑10的窑尾10a的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下及/或将CO浓度控制在1000ppm以上，同时，将燃料等投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域。

Claims (7)

1.从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是将水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下并将CO浓度控制在1000ppm以上，抽取该水泥窑的燃烧气体的一部分，以收集该燃烧气体所含的粉尘，并从已收集的粉尘回收铅。
2.如权利要求1的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是将前述水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下并将CO浓度控制在1000ppm以上，同时，在设该水泥窑的内径为D、从该水泥窑的窑尾侧在长度方向上朝向窑内部的距离为L时，将燃料及/或含有可燃物的原料投入该水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
3.如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是使用喷嘴将粉状及/或浆状的燃料以及/或者含有可燃物的原料喷射至前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
4.如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是使用远投装置，将块状的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
5.如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是利用该水泥窑的窑尾部的倾斜面，将圆筒状或球状的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
6.如权利要求5的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其中前述圆筒状或球状的燃料及/或含有可燃物的原料是小片燃料及/或含有可燃物的原料的形成物。
7.如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是从设置在前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域内的投入口投入前述燃料及/或含有可燃物的原料。
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