CN102219413B

CN102219413B - 水泥熟料的制造方法

Info

Publication number: CN102219413B
Application number: CN201110083633.XA
Authority: CN
Inventors: 朝仓悦郎; 山下牧生
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: CN102219413A

Abstract

本发明提供通过使用废塑料类和废石膏类作为辅助燃料，促进该废石膏类的利用，且防止该废塑料类在投入管的前端出口附近熔融附着或堵塞的水泥熟料的制造方法。在将水泥原料用预热器(3)预热后，供给到通过燃料的燃烧排气将内部保持在高温气氛的旋转窑(1)中进行烧成的水泥熟料的制造方法中，通过将废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到水泥熟料的制造工序的至少一个部位以上，用作上述燃料的辅助燃料。

Description

水泥熟料的制造方法

技术领域

本发明涉及在制造水泥熟料时，将废塑料类等投入到旋转窑内，用作辅助燃料的水泥熟料的制造方法。

背景技术

现在，石膏板等石膏类的废料的量逐年增加，一年超过100万吨，需要其的处理对策。此外，废石膏板等含有石膏的废弃物，在废弃物处理场中产生硫化氢，是危险的，因此平成10年6月17日以后，必须掩埋在管理型最终处理场中。

因此，在水泥制造中，考虑了在水泥的成品步骤中将废石膏板等石膏类用作作为水泥的冷凝调整剂添加的石膏的石膏替代物的方法。但是该方法由于废石膏板中含有的浆糊、表面活性剂、纸、氯乙烯、布等可燃性废弃物对水泥的品质带来不良影响等，有难以稳定地大量使用的问题。此外，为了从废石膏类除去该可燃性异物，需要很大的工夫和费用。

另一方面，开发了很多将废塑料类在水泥熟料的制造工序中用作辅助燃料的技术。但是，已知塑料类在其性质上，有在将其投入到水泥熟料的制造工序中的投入管的前端出口附近熔融附着，进而堵塞等问题。

因此，在下述专利文献1中提出了具有形成有塑料燃料喷出口的塑料燃料供给管，形成该塑料燃料供给管的管体的壁部形成中空，该中空部的至少前端部形成致冷剂的流路的塑料类燃烧用燃烧器。

此外，在下述专利文献2中提出了从在外周部配置了燃烧一次空气流和主燃料搬运空气流的主燃料燃烧器的中心部将平均重量600mg以下的可燃性废弃物吹入到旋转窑内，不使可燃性废弃物着地而使其在旋转窑内进行空间燃烧的可燃性废弃物的燃烧方法。

该下述专利文献1和2中，通过利用水进行的水冷、利用一次空气进行的空气冷却，冷却将废塑料类投入到旋转窑内的投入管，防止使用塑料类作为辅助燃料时的在投入管前端部的熔融附着、堵塞。

但是，该以往的对策中，有水冷设备及其维护的成本高的问题。此外，由于常温的一次空气量增加，有热回收效率降低等问题。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特开2000-035211号公报

[专利文献2]日本特开2000-310410号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供通过使用废塑料类和废石膏类作为辅助燃料，促进该废石膏类的利用，且防止该废塑料类在投入管的前端出口附近的熔融附着或堵塞的水泥熟料的制造方法。

为了解决上述问题，方案1中记载的发明的特征在于，在将水泥原料用预热器预热后，供给到通过燃料的燃烧排气将内部保持在高温气氛的旋转窑中来进行烧成的水泥熟料的制造方法中，通过将废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到水泥熟料的制造工序的至少一个部位以上，用作上述燃料的辅助燃料。

此外，方案2中记载的发明的特征在于，在方案1中记载的发明中，将上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，从上述旋转窑的窑前侧通过辅助燃料投入管投入到上述旋转窑内，由此用作上述燃料的辅助燃料。

而且，方案3中记载的发明的特征在于，在方案1或2中记载的发明中，上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的混合比率，相对于上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物总重量，上述石膏类的重量为30～80％。

进而，方案4中记载的发明的特征在于，在方案1～3中任意一项记载的发明中，对于上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，将其表面加热至110～180℃使表面的石膏形成半水合石膏后，供给水分使表面部形成二水石膏的固化物。

根据方案1～4中记载的水泥熟料的制造方法，作为供给到旋转窑内的燃料的辅助燃料，将废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到水泥熟料的制造工序的至少一个部位以上，因此可以进行石膏板等石膏类的废料的处理的同时，可以有效地用作水泥熟料的烧成用热源。从而促进可燃性废弃物的利用。

此外，压实或造粒物中的与废塑料类相接触的石膏类，在废塑料类燃烧时易被还原而产生硫化物硫，可以还原、减少水泥熟料中的六价铬。进一步地，若将石膏类投入到水泥熟料的制造工序的500℃以上的部位则生成硬石膏(CaSO₄)、硫化钙(CaS)、生石灰(CaO)，特别是硬石膏(CaSO₄)可以形成成品工序中添加的石膏的替代物。此外，在水泥熟料的制造工序的500℃以上的部位生成的硬石膏(CaSO₄)、硫化钙(CaS)、生石灰(CaO)可以通过温度和气体气氛来调整其组合和量比。

根据方案2中记载的发明，作为供给到上述旋转窑内的燃料的辅助燃料，从上述旋转窑的窑前侧通过辅助燃料投入管，向上述旋转窑内投入上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，因此被上述石膏类被覆的上述废塑料类不会在上述辅助燃料投入管的前端出口附近熔解，可以投入到上述旋转窑内。由此，废塑料类不会在上述辅助燃料投入管的前端出口附近熔融附着，同时可以防止由于该熔融附着所导致的上述辅助燃料投入管的堵塞。

此外，由于可以从上述辅助燃料投入管将上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到气体温度和氧浓度高的上述旋转窑的窑前，可以抑制由于氧分压的降低而在水泥熟料中生成游离石灰(CaO)。从而可以防止水泥的强度、流动性的降低。

根据方案3中记载的发明，上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的混合比率，相对于上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物总重量，上述石膏类的重量为30～80％，因此可以得到适于水泥熟料的烧成的热量的同时，可以容易地用二水石膏等固化物覆盖上述废塑料。

根据方案4中记载的发明，将上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的表面加热至110～180℃使表面的石膏形成半水合石膏后，供给水分使表面部形成二水石膏的固化物，由此可以得到上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的表面硬度。从而通过上述辅助燃料投入管时，可以不破坏上述石膏类地将上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到上述旋转窑内，同时可以防止上述辅助燃料投入管的熔融附着。

此外，对上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的表面的石膏进行加热时，使加热温度为110～180℃，因此可以容易地形成半水合石膏，同时短时间内冷却，可以供给水分形成二水石膏的固化物。进一步地，作为形成半水合石膏时使用的热源，可以利用从水泥熟料制造工序排出的排气等的同时，作为供给的水分，除了从水泥制造工序排出的排水、水蒸气等之外，还可以利用含有水分的各种废液。结果可以抑制制造成本。

附图说明

[图1]为表示使用本发明的水泥熟料的制造方法的水泥熟料制造装置的一实施方式的结构示意图。

符号说明

1 旋转窑

2 窑尾

3 预热器

4 旋风分离器

5 滑槽

6 窑前

7 主燃烧器

8 熟料冷却器

9 辅助燃料投入管

10 排气管路

11 排气扇

12 煅烧炉

具体实施方式

图1表示使用本发明的水泥熟料的制造方法的水泥熟料制造装置的一实施方式。

图1所示的水泥熟料制造装置，具有用于将水泥原料烧成的旋转窑1，串联设置在该旋转窑1的图中左方的窑尾2的用于对水泥原料进行预热的预热器3，从该预热器3的旋风分离器4的下段将水泥原料供给到旋转窑1的窑尾2中的滑槽5，在旋风分离器4的上段具有排出旋转窑1内的燃烧排气的排气扇11的排气管路10，在图中右方的窑前6用于对内部进行加热的主燃烧器7，向该窑前6供给辅助燃料的辅助燃料投入管9，进而在窑前6用于冷却烧成后的水泥熟料的熟料冷却器8来大致构成。

其中，上述预热器3通过串联配置在上下方向上的多段(图中4段)的旋风分离器4a～4d来构成，向第一段的旋风分离器4a中供给水泥原料。此外，在第三段的旋风分离器4c和第四段的旋风分离器4d之间设置有煅烧炉12，该煅烧炉12中，由旋转窑1的窑尾2向下端部导入燃烧排气，且内部设置有由未图示的燃料供给管路供给的煤等燃料的燃烧装置。

供给到最上段的旋风分离器4a中的上述水泥原料，随着依次落下到下方的旋风分离器4，被从下方上升的来自旋转窑1的高温的排气预热，进而由从下方开始第二段的旋风分离器4c取出，送入到煅烧炉12中，在该煅烧炉12中烧成后，由最下段的旋风分离器4d通过滑槽5导入到旋转窑1的窑尾2中。

进一步地，由旋转窑1排出的燃烧排气，通过煅烧炉12送入到最下段的旋风分离器4d中，依次送入到上方的旋风分离器4中，对上述水泥原料进行预热的同时，最终从最上段的旋风分离器4a的上部，利用排气扇11通过排气管路10排出。

此外，辅助燃料投入管9设置在主燃烧器7的上方。该辅助燃料投入管9将废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到旋转窑1内的窑前。由此，可以向旋转窑1内的气体温度高、氧浓度高的区域中投入上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物。

而且，上述废塑料类，除了塑料之外，还可以为含有橡胶、热塑性弹性体等的容易由于热而变形，不适于需要耐热性的用途的物质。此外，对尺寸、形状、纯度不特别限定，除了通常的废塑料类之外，还可以为磨碎粉尘(shredder dust)、氯乙烯等可以压实或造粒的尺寸、性质的废塑料类。而且，石膏可以利用天然石膏、排烟脱硫石膏或废石膏板等，作为石膏的多种形态，优选含有很多二水石膏的。

进一步地，石膏类对于上述废塑料的混入比率，优选为上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的总重量的30～80％。总之，相对于1重量kg的上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，混入0.3～0.8重量kg的石膏。这是由于，若石膏类的量小于30％则表面难以用二水石膏的固化物覆盖，若超过80％则废塑料的投入量减少，作为辅助燃料的效果降低。进一步地，在附着有易分解性有机物的塑料类的情况下，若将具有抗菌作用的消石灰混合到石膏类中则可以延迟腐败。

此外，将上述废塑料类和石膏类的混合物压实时，成型压力为10N/cm²以上，优选为100N/cm²以上。进一步地，为了使成型性良好，可以在混合物中添加油类、各种废液、水等液体、高粘性物。此外，形状优选角尽可能少。而且，可以以塑料类的压实物作为核，在表面部附着石膏的同时进行造粒。

而且，进行造粒时，可以使用通常使用的旋转皿型造粒装置。此时，有必要考虑上述旋转皿型造粒装置的回收率、造粒物的性质等设定成最优条件。作为设定，使造粒皿的角度为42～48°，造粒皿的直径为D(m)时，优选将造粒皿的旋转速度V(rpm)设定为18～20D。此外，造粒中使用的液体，除了水之外，可以使用对造粒不会带来障碍的液体。

进一步地，将上述废塑料类和石膏类压实、造粒时，优选使石膏类形成粒子、粉末的同时，也将废塑料类粉碎、切断后混合。此外，上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的尺寸为30mm以下。而且，由辅助燃料投入管9、主燃烧器7的中心投入时，由于空气输送性、堵塞等问题，优选粒径为1～5mm。

此外，仅通过将上述废塑料类和石膏类压实、造粒，根据塑料的种类，得不到在利用气体进行输送时的充分的表面强度的情况下，可以通过用二水石膏的固化物覆盖表面来确保表面强度。此时，上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的表面部的加热温度优选为二水石膏的结晶水脱去而形成半水合石膏的温度以上，优选为110～180℃。而且，若低于110℃则不能形成半水合石膏，若超过180℃则形成无水石膏。此外，低于140℃时，形成半水合石膏需要很长时间，超过160℃时，为了进行以下的工序而达到100℃以下需要很长时间，因此更优选为140～160℃。然后，供给水分使表面形成二水石膏的固化物。

接着对使用通过上述结构的水泥熟料制造装置的本发明的水泥熟料的制造方法的一实施方式进行说明。

首先，投入到预热器3的第一段的旋风分离器4a中的水泥原料，随着如图中实线箭头所示依次落下到下方的旋风分离器4b～4d中，被从下方上升的来自旋转炉1的高温排气预热，最终从最下段的旋风分离器4d的滑槽5导入到旋转窑1的窑尾2中。

接着，在该旋转窑1内，在从窑尾2侧慢慢地送入到窑前6侧的过程中，通过来自主燃烧器7的燃烧排气而加热，进行烧成，形成水泥熟料。此时，作为主燃烧器7的辅助燃料，从主燃烧器7的上方将上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，从辅助燃料投入管9供给到旋转窑1内。此时，可以以与无熔融附着性的固定燃料的情况相同的供给量和速度与搬运空气一起投入。其中，从熔融附着的观点考虑，优选吹入速度为5m/s以上，吹入量为50kg/t·cli以下。

此时，从辅助燃料投入管9供给到旋转窑1内的上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，由于上述石膏类的重量的比率，相对于上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的总重量，为30～80％，上述废塑料类的表面被石膏覆盖，形成具有高的表面强度的压实或造粒物的同时，发挥作为旋转窑1的主燃烧器7的辅助燃料的效果。

接着，对于从辅助燃料投入管9供给到旋转窑1内的上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，覆盖表面的二水石膏暴露在旋转窑1内的高温下，瞬间结晶水脱去而形成粉末状，与上述废塑料一起分散在旋转窑1内的气流中。

如此，根据本申请发明的水泥熟料的制造方法，上述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，其表面几乎都被石膏覆盖，因此可以防止塑料在辅助燃料投入管9的前端出口附近熔融附着，或由于熔融附着而堵塞辅助燃料投入管9。

以下，基于发明人进行的实验对其效果进行说明。

(实验例1)

实施例1中，在普通波特兰水泥熟料时产约80t的烧成中的旋转窑1内的主燃烧器7的上方设置辅助燃料投入管9，石膏和粒径为1～5mm的废塑料的单纯混合物如表1所示，根据吹入速度(m/s)、吹入量(kg/t·cli)、石膏与废塑料的混合比(重量％)的条件，观察吹入辅助燃料投入管9的前端出口附近的熔融附着以及堵塞情况等1天，如表1所示。石膏使用废石膏板粉末。

<表1>

(实验例2)

实验例2中，在普通波特兰水泥熟料时产约80t的烧成中的旋转窑1内的主燃烧器7的上方设定辅助燃料投入管9，含有石膏和废塑料的粒径为1～5mm的压实物如表2所示，根据吹入速度(m/s)、吹入量(kg/t·cli)、石膏与废塑料的混合比(重量％)的条件长时间吹入，对水泥熟料中的SO₃、水溶性六价铬和游离石灰进行定量，如表2所示。此外，为了进行比较，同时记录相同的旋转窑的通常运转的水泥熟料的测定值。石膏使用废石膏板粉末。Cr⁶⁺有

<表2>

注)实施例6中使用的压实物，通过表面处理而被二水石膏的固化物覆盖。

根据上述实验例1，石膏和粒径为1～5mm的废塑料的单纯混合物的情况下，如比较例1～4所示，在20m/s以下的吹入速度下，发现塑料在辅助燃料投入管9的前端出口附近的熔融附着以及伴随该熔融附着的堵塞。

但是，上述实验例2中，在含有石膏和废塑料的粒径为1～5mm的压实物的情况下，即使吹入1周，如实施例1～6所示，也未发现塑料在辅助燃料投入管9的前端出口附近的熔融附着以及伴随该熔融附着的堵塞。此外，烧成的水泥熟料的品质也不存在问题。进一步地，与通常运转时相比，水泥熟料的水溶性六价铬的量大幅减少。

另一方面，含有石膏和废塑料的粒径为1～5mm的造粒物的情况下，也可以得到与上述实验例2相同的结果。

通过该实验证实了本申请发明的效果。

而且，上述实施方式中，仅对辅助燃料投入管9设置在窑前6的主燃烧器7的上方的情况进行了说明，但是不限于此，例如也可以设置于预热器3的下段的旋风分离器4c～4d、窑尾2或煅烧炉12。进一步地，为在水泥熟料的制造工序中达到500℃以上的温度的部位即可。

产业实用性

可以用于水泥熟料的制造中。

Claims

1.水泥熟料的制造方法，其为将水泥原料用预热器预热后，供给到通过燃料的燃烧排气将内部保持在高温气氛的旋转窑中进行烧成的水泥熟料的制造方法，其特征在于，

通过将废塑料类和石膏类的压实或造粒物投入到水泥熟料的制造工序的至少一个部位以上，用作所述燃料的辅助燃料,

所述废塑料类和石膏类的压实或造粒物的混合比率，相对于所述废塑料类和石膏类的压实或造粒物总重量，所述石膏类的重量为30～80%。

2. 如权利要求1所述的水泥熟料的制造方法，其特征在于，将所述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，从所述旋转窑的窑前侧通过辅助燃料投入管投入到所述旋转窑内，由此用作所述燃料的辅助燃料。

3. 如权利要求1或2所述的水泥熟料的制造方法，其特征在于，对于所述废塑料类和石膏类的压实或造粒物，将其表面加热至110～180℃使表面的石膏形成半水合石膏后，供给水分使表面部形成二水石膏的固化物。