ES2708947T3

ES2708947T3 - Aparato de eliminación de metales pesados y sistema de producción de cemento

Info

Publication number: ES2708947T3
Application number: ES09838785T
Authority: ES
Inventors: Kazuhiko Soma; Takahiro Kawano; Tokuhiko Shirasaka; Hidenori Isoda; Osamu Yamaguchi
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: US8679234B2; EP2389997A1; WO2010084594A1; HK1163004A1; CN102292141A; EP2389997B1; CA2750068A1; DK2389997T3; KR20110132330A; US20110315055A1; CA2750068C; EP2389997A4; CN102292141B; KR101610988B1

Abstract

Un método de producción de cemento en el que el mercurio contenido en el polvo generado mediante la quema de materia prima que contiene mercurio se elimina, que comprende: usar un precalentador (4) para precalentar una materia prima de cemento que contiene mercurio, usar un horno (6a) para quemar la materia prima de cemento precalentada en el precalentador (4), usar una unidad de recogida de polvo (8) para recoger polvo en el gas de escape que sale del precalentador (4), y usar un aparato de separación para separar el gas de escape que contiene mercurio y el polvo calentado a una temperatura igual o superior a la temperatura a la que puede volatilizarse el mercurio, caracterizado porque: el aparato de separación tiene una primera unidad de separación (11) para separar el gas de escape y una parte del polvo, y una segunda unidad de separación (13) proporcionada en una etapa posterior a la primera unidad de separación (11) para separar el gas de escape y el resto del polvo, y en que el método comprende adicionalmente: conducir el polvo recogido mediante la unidad (8) de recogida de polvo a una parte intermedia de un conducto que conecta el precalentador (4) o una parte posterior (6b) del horno del horno (6a) con la primera unidad de separación (11), suministra gas de purga de 400 a 1100 ºC purgado del precalentador (4) o la parte posterior (6b) del horno del horno (6a) a la primera unidad de separación (11) a través del conducto, poner el polvo separado en la primera unidad de separación (11) y la segunda unidad de separación (13) en el precalentador (4); y usar una torre (14) de eliminación de mercurio para eliminar el mercurio del gas de escape separado por el aparato de separación.

Description

DESCRIPCION

Aparato de eliminacion de metales pesados y sistema de produccion de cemento

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un aparato de eliminacion de metales pesados y a un sistema de produccion de cemento y, mas en particular, a un aparato para eliminar un metal pesado contenido en el gas de escape de un sistema de produccion de cemento.

Antecedentes de la tecnica

En los ultimos anos, con el fin de promover el reciclaje de materiales de desecho, se usan cada vez mas diversos tipos de materiales de desecho como materia prima del cemento o combustible. Debido a que algunos de los materiales de desecho utilizados como materia prima del cemento o combustible, tales como la ceniza de desechos municipales generales incinerados, diversos tipos de lodo, ceniza de carbon, suelo desplazado en la construccion o similares, contienen metales pesados, existe preocupacion de que la cantidad de metal pesado introducido en el sistema de produccion de cemento aumente.

Entre los metales pesados introducidos en un proceso de produccion de cemento, el mercurio, el cinc, el selenio, cloruros de los mismos, etc., se volatilizan en las secciones de alta temperatura (por ejemplo, un horno rotativo, un precalentador, etc.) del sistema de produccion de cemento y estan contenidas en el gas de escape. Entonces, en relacion con la temperatura de la cafda del gas de escape, estos metales pesados se depositan sobre la superficie del polvo contenido en el gas de escape o se convierten en partfculas finas de los metales pesados y los propios compuestos.

Este polvo y partfculas son recogidos por un recogedor de polvo (un precipitador electrostatico, un filtro de bolsa, etc.) dispuesto en el canal del gas de escape del sistema de produccion de cemento y se eliminan del gas de escape.

Cuando el polvo o similar recogido por este medio se reutiliza como parte de la materia prima del cemento y del combustible, la mayor parte de los metales pesados volatiles contenidos en el polvo o similares se vuelven a volatilizar en las secciones de alta temperatura del sistema de produccion de cemento y se conducen nuevamente dentro del canal de gas de escape en las condiciones en las que estan contenidos en el gas de escape.

Puesto que el mercurio, entre dichos metales pesados, tiene una alta volatilidad y es facil de gasificar a altas temperaturas, apenas esta contenido en el clinker, pero esta contenido en el gas de escape. Por tanto, una parte del mercurio sale del sistema con el gas de escape, pero la mayor parte del mercurio debe circular en el sistema de gas de escape. Por esta razon, si no se equipa con un medio para eliminar el mercurio del gas de escape, la concentracion de mercurio en el gas de escape aumenta gradualmente de acuerdo con la cantidad de mercurio que proviene de la materia prima del cemento o similar y surge el problema de que aumenta el mercurio que sale al exterior del sistema.

Por tanto, con el fin de reducir la cantidad de mercurio del gas de escape en el sistema de produccion de cemento, se ha propuesto un metodo en el que el polvo contenido en el gas de escape que salen del equipo de combustion de cemento es recogido por el precipitador electrostatico o similar, despues, el polvo se conduce al horno de calentamiento, el componente metalico volatil contenido en el polvo se elimina calentando el polvo a una temperatura igual o superior a la temperatura de volatilizacion del componente metalico volatil y gasificando el componente metalico volatil, y el polvo del que se elimina el componente metalico volatil se usa como parte de la materia prima del cemento (consultese el Documento de Patente 1).

[Documento de Patente 1] Solicitud de Patente Japonesa abierta a inspeccion publica N.° 2002-355531

El documento EP 0519225 A1 desvela una planta de cemento que comprende un ciclon seguido de una unidad de filtro.

El documento JP 2005097005 A desvela un metodo de produccion de cemento capaz de producir cemento evitando al mismo tiempo que se acumulen sustancias toxicas tales como mercurio o dioxinas en una instalacion de produccion de cemento. El gas de escape de combustion producido en un horno rotativo para quemar una materia prima del cemento se descarga de una chimenea despues de haber pasado por un precalentador para precalentar la materia prima del cemento, un secador para secar la materia prima del cemento y un recogedor de polvo. Se extrae parte del gas de escape que pasa a traves de una tubena o un aparato presente entre una salida del precalentador y la chimenea, y que tiene una temperatura de 350 °C o superior, se condensa y elimina sustancias toxicas tales como el mercurio o la dioxina contenidos en el gas.

El documento US 6719828 B1 desvela un sorbente regenerable de alta capacidad para la eliminacion del mercurio de los gases de combustion y procesos y sistemas para fabricar y usar el sorbente.

Divulgacion de la invencion

Problema que ha de resolver la invencion

Sin embargo, en el metodo que se describe en la Bibliograffa de Patente 1 existe el problema de que se requiere una fuente de calor adicional para conducir el polvo al horno de calentamiento y calentar el polvo a la temperatura igual a o mas que la temperatura de volatilizacion del componente metalico volatil, y que el calentamiento indirecto del polvo por la periferia del horno de calentamiento provoca ineficiencia en el proceso de reduccion de la cantidad de mercurio en el gas de escape.

En consecuencia, un objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato de eliminacion de metales pesados que pueda eliminar eficientemente el metal pesado contenido en el polvo producido por la combustion de la materia prima que contiene el metal pesado y un sistema de produccion de cemento que comprenda el aparato de eliminacion de metales pesados.

Medio para resolver el problema

El alcance de la invencion se define en las reivindicaciones adjuntas. De acuerdo con una disposicion desvelada, se proporciona un aparato de eliminacion de metales pesados que elimina un metal pesado contenido en el polvo generado por la combustion de materia prima que contiene un metal pesado, caracterizado porque comprende un aparato de separacion que separa el gas de escape que contiene el metal pesado y el polvo se calienta a una temperatura igual o superior a la temperatura a la que el metal pesado puede volatilizarse y una torre de eliminacion de metales pesados que elimina el metal pesado del gas de escape separado por el aparato de separacion (Disposicion 1).

Despues de calentar el polvo y de volatilizar el metal pesado contenido en el polvo, cuando la temperatura del polvo cae, el metal pesado que se volatilizo puede depositarse nuevamente sobre la superficie del polvo. De acuerdo con la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 1), el polvo calentado y el gas de escape que contiene el metal pesado volatilizado pueden separarse en el aparato de separacion, solo el gas de escape que contiene el metal pesado puede conducirse dentro de la torre de eliminacion de metales pesados sin que el metal pesado volatilizado se deposite sobre la superficie del polvo nuevamente y el metal pesado contenido en el polvo puede eliminarse eficientemente.

En la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 1), se prefiere que el aparato de separacion tenga una primera unidad de separacion para separar el gas de escape y una parte del polvo, y una segunda unidad de separacion provista de una etapa posterior de la primera unidad de separacion para separar el gas de escape y el resto del polvo (Disposicion 2). En esta disposicion (Disposicion 2), como primera unidad de separacion, por ejemplo, puede usarse un separador de polvo por gravedad, un separador de polvo inercial, un separador ciclonico (separador de polvo centnfugo) o similares. Entre estos, se prefiere usar el separador ciclonico. Adicionalmente, como segunda unidad de separacion, por ejemplo, puede usarse un precipitador electrostatico, un filtro de bolsa (separador de polvo de filtro) o similares. Entre estos, se prefiere usar el filtro de bolsa.

De acuerdo con la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 2), puesto que una parte del polvo se separa y se recoge en la primera unidad de separacion, solo el resto del polvo puede separarse y recogerse en la segunda unidad de separacion. Por tanto, puede mejorarse la eficiencia de separacion y recogida del polvo, puede inhibirse la redeposicion del metal pesado sobre la superficie del polvo debido a la cafda de la temperatura del polvo y puede mejorarse mas la eficiencia de eliminacion del metal pesado.

En la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 2), se prefiere que el aparato de eliminacion de metales pesados comprenda adicionalmente una unidad de ajuste de temperatura dispuesta entre la primera unidad de separacion y la segunda unidad de separacion para ajustar la temperatura del polvo a una temperatura que sea adecuada para un proceso de separacion en la segunda unidad de separacion y sea igual o superior a una temperatura a la cual el metal pesado pueda volatilizarse (Disposicion 3).

De acuerdo con la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 3), puesto que la unidad de ajuste de temperatura se dispone en la etapa anterior de la segunda unidad de separacion y el polvo, ajustado a la temperatura adecuada para el proceso de separacion en la segunda unidad de separacion e igual o superior a la temperatura a la que el metal pesado puede volatilizarse, se conduce a la segunda unidad de separacion, es posible reducir la carga en la segunda unidad de separacion y conducir solo el metal pesado volatilizado a la torre de eliminacion de metales pesados y, por tanto, el metal pesado puede eliminarse mas eficazmente.

Ademas, en el presente documento se desvela un sistema de produccion de cemento caracterizado porque comprende un precalentador que precalienta una materia prima del cemento que contiene un metal pesado, un horno que quema la materia prima del cemento precalentada en el precalentador, una unidad de recogida de polvo que recoge el polvo del gas de escape que sale del precalentador, el aparato de eliminacion de metales pesados de acuerdo con la disposicion descrita anteriormente (Disposicion 2 o 3) y un conducto que conecta el precalentador o una parte posterior del horno y la primera unidad de separacion para suministrar gas de purga purgado desde el precalentador o la parte posterior del horno a la primera unidad de separacion, y se caracteriza porque el polvo recogido por la unidad de recogida se conduce a la parte intermedia del conducto y porque el polvo separado en la primera unidad de separacion y la segunda unidad de separacion se coloca en el precalentador (Disposicion 4). De acuerdo con la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 4), puesto que el polvo recogido en la unidad de recogida puede calentarse mediante el gas de purga purgado del precalentador o la parte posterior del horno del sistema de produccion de cemento, la fuente de calefaccion adicional no es necesaria para la volatilizacion del metal pesado depositado sobre la superficie del polvo, el metal pesado contenido en el polvo puede eliminarse eficazmente en vista de la energfa. Ademas de esto, puesto que el polvo separado y recogido en la primera unidad de separacion y la segunda unidad de separacion se ha reducido drasticamente en la concentracion del metal pesado, el polvo puede reusarse como materia prima del cemento y la concentracion del metal pesado en el sistema de produccion de cemento puede reducirse.

En la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 4), se prefiere que el gas de purga de 400 a 1100 °C purgado del precalentador o la parte posterior del horno se suministre a la primera unidad de separacion a traves del conducto (Disposicion 5).

De acuerdo con la disposicion mencionada anteriormente (Disposicion 5), puesto que la temperatura del gas de purga esta en el intervalo mencionado anteriormente, es posible eliminar eficazmente el metal pesado depositado sobre la superficie del polvo, en particular, es posible eliminar eficazmente el mercurio depositado sobre la superficie del polvo.

Efecto ventajoso de la invencion

De acuerdo con la presente invencion, es posible proporcionar un aparato de eliminacion de metales pesados que pueda eliminar el metal pesado contenido en el polvo producido por la quema de la materia prima que contiene el metal pesado, y un sistema de produccion de cemento que comprenda el aparato de eliminacion de metales pesados y pueda eliminar eficazmente el metal pesado contenido en el gas de escape sin la necesidad de una fuente de calefaccion adicional.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama esquematico de configuracion que muestra un sistema de produccion de cemento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 2 es un diagrama esquematico de configuracion que muestra un aparato de calentamiento de flujo de aire del Ejemplo 1 de la presente invencion.

La Fig. 3 es una grafica que muestra la relacion entre la concentracion de Hg de polvo (mg/kg) despues del proceso de calentamiento y el tiempo de calentamiento (s) del Ejemplo 1 de la presente invencion.

La Fig. 4 es una grafica que muestra la relacion entre la relacion de extraccion de Hg (%) y el tiempo de calentamiento (s) del Ejemplo 1 de la presente invencion.

Descripcion de los numeros de referencia

1: Sistema de produccion de cemento

4: precalentador

6a: horno rotativo (horno)

6b: parte posterior del horno rotativo (parte trasera del horno)

8: Unidad de recogida de polvo

10: aparato de eliminacion de metales pesados

11: separador ciclonico (primera unidad de separacion)

12: unidad de ajuste de temperatura

13: filtro de bolsa (segunda unidad de separacion)

14: torre de eliminacion de metales pesados

Mejor modo para realizar la invencion

Se describira un sistema de produccion de cemento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion con referencia los dibujos.

La Fig. 1 es un diagrama esquematico que muestra el sistema de produccion de cemento de acuerdo con la realizacion de la presente invencion.

Como se muestra en la Fig. 1, el sistema 1 de produccion de cemento comprende un secador 2 para secar la materia prima del cemento, un pulverizador 3 para pulverizar la materia prima del cemento secada en el secador 2, un precalentador 4 que tiene los ciclones 4a a 4d, del primero al cuarto, para precalentar la materia prima del cemento pulverizada en un tamano de partfcula predeterminado mediante el pulverizador 3, un horno de calcinacion 5 para calcinar la materia prima del cemento, un horno rotativo 6a para quemar la materia prima precalentada y calcinada para generar clinker, un molino de acabado 7 para producir un cemento a partir del clinker generado por el horno rotativo 6a, una unidad 8 de recogida de polvo para recoger el polvo contenido en el gas de escape del horno rotativo 6a, una chimenea 9 para extraer el gas de escape del sistema 1 de produccion de cemento y un aparato 10 de eliminacion de metales pesados para eliminar el metal pesado contenido en el gas de escape del sistema 1 de produccion de cemento. Observese que, en la Fig. 1, la flecha indicada con una lmea discontinua muestra el flujo del gas de escape del precalentador 4.

El aparato 10 de eliminacion de metales pesados comprende un separador ciclonico 11 conectado al segundo ciclon 4b del precalentador 4 a traves del conducto, una unidad de ajuste de temperatura 12 conectada a la etapa posterior del separador ciclonico 11, un filtro de bolsa 13 conectado a la etapa posterior de la unidad de ajuste de temperatura 12 y una torre 14 de eliminacion de metales pesados conectada a la etapa posterior del filtro de bolsa 13. Observese que la parte intermedia del conducto conectado entre el segundo ciclon 4b del precalentador 4 y el separador ciclonico 11 esta configurada de manera que pueda suministrarse el polvo recogido en la unidad 8 de recogida de polvo.

Puesto que el gas de purga purgado del segundo ciclon 4b y el polvo recogido suministrado al conducto se conducen al separador ciclonico 11, el separador ciclonico 11 puede captar el gas de purga a una temperatura alta de aproximadamente 650 °C y el polvo recogido, y puede separar y recoger al menos una parte del polvo recogido (un componente de grano grueso, polvo de grano grueso).

La unidad de ajuste de temperatura 12 debe ser capaz de ajustar la temperatura del gas de purga y el resto del polvo recogido (un componente de grano fino, polvo de grano fino) conducido al filtro de bolsa 13 conectado a la etapa posterior a una temperatura que sea adecuada para el proceso de separacion en el filtro de bolsa 13 y sea igual o superior a una temperatura a la que el metal pesado pueda volatilizarse. Por ejemplo, no es necesario emplear la unidad de ajuste de temperatura 12 en un caso en el que se use un elemento de filtro ceramico resistente al calor o similar que pueda conducir el gas de purga a una temperatura alta de aproximadamente 650 °C. Puesto que el lfmite superior de la temperatura de funcionamiento del filtro de bolsa utilizado habitualmente es de aproximadamente 250 °C y es deseable recoger el polvo a una temperatura alta tanto como sea posible dentro del intervalo de la temperatura de funcionamiento permitida para evitar que el metal pesado existente en el gas de purga en un estado volatil se absorba en el polvo de grano fino, la unidad de ajuste de temperatura 12 debe poder ajustar la temperatura del gas de purga y el resto del polvo recogido a aproximadamente 250 a 260 °C. Cuando la temperatura del resto del gas de purga y el polvo recogido ajustada por la unidad de ajuste de temperatura 12 supere los 260 °C, el filtro de bolsa 13 en la etapa posterior puede sobrecargarse y el proceso de separacion apropiado en el filtro de bolsa 13 puede volverse diflcil.

El filtro de bolsa 13 puede separar y recoger el resto del polvo recogido (polvo de grano fino) que no se separa y recoge en el separador ciclonico 11 y se ajusta a una temperatura predeterminada en la unidad de ajuste de temperatura 12. Observese que es preferible que el filtro de bolsa 13 tenga resistencia al calor con respecto a la temperatura igual o superior a la temperatura de volatilizacion del metal pesado (por ejemplo, una temperatura igual o superior a 250 °C), de manera que el metal pesado volatilizado del polvo recogido sea conducido a la torre de eliminacion de metales pesados 14, permaneciendo en estado volatilizado. En un punto de vista de este tipo, se prefiere que el filtro hecho de fibra de vidrio, el filtro hecho de Teflon (marca registrada) o similar, que sea susceptible de usarse con la temperatura igual o superior a 250 °C, se use como filtro de bolsa 13.

La torre 14 de eliminacion de metales pesados debena poder ser capaz de eliminar el metal pesado existente en el gas de purga en un estado volatil. Los ejemplos de la torre de eliminacion de metales pesados 14 incluyen un aparato que consiste en una torre de absorcion de carbon activado rellena con un carbon activado o similar. El carbon activado absorbido en la torre de absorcion de carbon activado puede reutilizarse calentando. Observese que el gas de escape obtenido mediante el calentamiento del carbon activado debe limpiarse en la torre de pulverizacion. El gas de escape limpiado se conduce a una torre para recoger los metales pesados de los gases. Una solucion de limpieza, despues de controlar su pH, debe someterse a una torre para recoger metales pesados en soluciones acuosas. La solucion, despues de eliminar los metales pesados, debe someterse a un equipo de tratamiento de aguas residuales y, despues, la solucion puede desecharse.

Observese que la torre 14 de eliminacion de metales pesados puede ser un aparato cargado con el metal (metal de formacion de amalgama) que puede reaccionar con el metal pesado en lugar del carbon activado y puede ser un aparato cargado con el material de absorcion que soporta el metal de formacion de amalgama en lugar de ellos, o puede ser un aparato cargado con una combinacion de ellos.

Como el metal que puede reaccionar al metal pesado (mercurio o similar), por ejemplo, pueden usarse metales que formen amalgama, tales como el oro, la plata, el cobre, el cinc y el aluminio o similares, de manera conveniente.

Cuando se carga la torre 14 de eliminacion de metales pesados con estos metales, los ejemplos de la forma del metal incluyen la forma de grano, la forma enrollada, la forma fibrosa, la forma de silla de montar, la forma de anillo de Raschig, la forma de panal, etc. Especialmente es deseable la forma de panal entre estas, puesto que la perdida de presion del gas que fluye a traves de la torre 14 de eliminacion de metales pesados puede reducirse.

La relacion de carga de los materiales de absorcion (el carbon activado, el metal de formacion de amalgama y el material de adsorcion que soporta el metal de formacion de amalgama) en la torre 14 de eliminacion de metales pesados es preferentemente 10 veces o mas en una relacion molar de la cantidad de metal pesado que se ha de procesar, si la racion es 100 veces o mas, la eficiencia de eliminacion del metal pesado puede traer una mejora notable.

En el sistema 1 de produccion de cemento, la materia prima del cemento que incluye en parte una materia prima del cemento que contiene el producto de desecho que contiene el metal pesado se seca en el secador 2 si es necesario. Los ejemplos de productos de desecho que contienen el metal pesado incluyen, pero no deben considerarse limitados a los siguientes: suelo que contiene metales pesados, cenizas volatiles, cenizas secundarias de alto horno, cenizas de incineradores municipales y lodos de aguas residuales.

El metal pesado contenido en el producto de desecho no esta limitado especialmente. Los ejemplos de metales pesados incluyen metales pesados volatiles, tales como mercurio, selenio, cadmio y cinc, y compuestos de metales pesados volatiles, tales como cloruros de los metales pesados mencionados anteriormente.

En el sistema 1 de produccion de cemento, la materia prima del cemento, que se seca en el secador 2 si es necesario, se alimenta al pulverizador 3 y se pulveriza a un tamano de partfcula predeterminado. La materia prima del cemento pulverizada experimenta el primer ciclon 4a del precalentador 4, el segundo ciclon 4b, el tercer ciclon 4c, el horno de calcinacion 5, el cuarto ciclon 4d y el horno rotativo 6a en este orden y el cemento pulverizado se quema en el horno rotativo 6a.

El gas de escape que sale del horno rotativo 6a mientras que la materia prima del cemento se quema en el horno rotativo 6a pasa a traves del horno de calcinacion 5, el cuarto ciclon 4d al primer ciclon 4a del precalentador 4, el pulverizador 3 o el secador 2 y, entonces, el gas de escape se refiere a la unidad 8 de recogida de polvo (consultese la flecha de lmea discontinua en la Fig. 1).

El metal pesado contenido en la materia prima del cemento se volatiliza y permanece en el gas de escape del precalentador 4 y el polvo esta contenido en el gas de escape. El metal pesado se deposita sobre la superficie del polvo de acuerdo con la disminucion de la temperatura delgas de escape. Espedficamente, la temperatura del gas de escape que sale del precalentador 4 es aproximadamente de 100 a 150 °C en la unidad 8 de recogida de polvo y la mayor parte del metal pesado se deposita sobre la superficie del polvo.

El polvo (polvo recogido) recogido en la unidad de recogida 8 es conducido al conducto conectado entre el segundo ciclon 4b del precalentador 4 y el separador ciclonico 11. El polvo recogido conducido al conducto despues es conducido al separador ciclonico 11 mientras es calentado por el gas de purga que sale desde el segundo ciclon 4b y fluye en el conducto. El polvo recogido se calienta continuamente en el separador ciclonico 11.

La temperatura del gas de purga es de aproximadamente 650 °C y la presente temperatura es igual o superior a la temperatura a la que el metal pesado puede volatilizarse. El metal pesado depositado sobre la superficie del polvo recogido, por tanto, se volatiliza en el gas de purga calentando el polvo recogido con el gas de purga.

Observese que la cantidad de gas de purga debe ser aproximadamente 1/10 de la cantidad total del gas de escape descargado del segundo ciclon 4b. Si es la cantidad de este grado, el polvo recogido puede calentarse lo suficiente con el fin de volatilizar el metal pesado del polvo recogido. Ademas, puesto que la cantidad de gas de escape (gas de purga) que se ha de procesar puede reducirse y la concentracion de mercurio en el gas de escape (gas de purga) puede convertirse en una concentracion mas alta, el metal pesado puede eliminarse de manera mas eficiente.

Una parte del polvo recogido (polvo de grano grueso) se separa y se recoge en el separador ciclonico 11 y el resto del polvo recogido (polvo de grano fino), que no se separa y no se recoge con el separador ciclonico 11, y el gas de purga se introducen en la unidad de ajuste de temperatura 12. Despues, el resto y el gas de purga se conducen dentro del filtro de bolsa 13 despues de calentarlos a una temperatura adecuada para el proceso de recogida de polvo en el filtro de bolsa 13 y es igual o superior a una temperatura a la que el metal pesado puede volatilizarse. El gas de purga y el polvo de grano fino cuya temperatura se ajusta en la unidad de ajuste de temperatura 12 se introducen en el filtro de bolsa 13, el polvo de grano fino se separa y se recoge en el filtro de bolsa 13 y despues se introduce el gas de purga en la torre 14 de eliminacion de metales pesados. De este modo, el metal pesado existente en el gas de purga en un estado de volatilidad es absorbido y eliminado en la torre 14 de eliminacion de metales pesados.

El gas de purga que se descarga fuera de la torre 14 de eliminacion de metales pesados y desde la que se elimina el metal pesado se conduce a la unidad 8 de recogida de polvo a traves de la trayectoria del flujo de gas de escape y despues se expulsa de la chimenea 9. El gas de purga del que se extrae el metal pesado puede expulsarse tal como esta, puesto que la concentracion de mercurio en el gas de escape es suficientemente baja.

Como se ha explicado anteriormente, el sistema 1 de produccion de cemento de acuerdo con la presente realizacion puede volatilizar el metal pesado depositado sobre la superficie del polvo recogido calentando el polvo recogido en la unidad 8 de recogida de polvo. La redeposicion del metal pesado sobre la superficie del polvo recogido debido a la disminucion de la temperatura del polvo recogido se evita y el metal pesado en el gas de purga puede eliminarse mediante un metodo en el que el componente de grano grueso del polvo recogido se separa y se recoge en el separador ciclonico 11, la temperatura del componente de grano fino del polvo recogido se ajusta y, despues, el polvo de grano fino se separa y se recoge en el filtro de bolsa 13 despues del ajuste de temperatura.

Ademas, puesto que el polvo recogido en la unidad 8 de recogida de polvo es calentado por el gas de purga del segundo ciclon 4b, no se requiere una fuente de calentamiento adicional para volatilizar y eliminar el metal pesado y, por tanto, el metal pesado puede eliminarse eficazmente en vista de la energfa.

Ademas, puesto que la cantidad de gas de purga que sale del segundo ciclon 4b es aproximadamente 1/10 de la cantidad de gas de escape del sistema 1 de produccion de cemento, la concentracion de metales pesados en el gas de escape puede ser alta y el metal pesado puede eliminarse eficientemente en comparacion con el sistema de produccion de cemento convencional.

La concentracion de metales pesados en el polvo separado y recogido en el separador ciclonico 11 y el filtro de bolsa 13 se reduce drasticamente. Por tanto, incluso si vuelve a usarse el polvo como materia prima del cemento, la concentracion de metales pesados en el sistema del sistema 1 de produccion de cemento puede reducirse.

La realizacion descrita anteriormente en el presente documento se ha presentado para una facil comprension de la presente invencion y no pretende limitar la presente invencion. En consecuencia, los elementos respectivos desvelados en la realizacion anterior se interpretaran de modo que cubran todas las modificaciones de diseno y equivalentes que pertenezcan al alcance tecnico de la invencion.

En la realizacion mencionada anteriormente, la unidad de ajuste de temperatura 12 se dispone entre el separador ciclonico 11 y el filtro de bolsa 13 y la temperatura del polvo recogido calentado se ajusta a una temperatura que sea adecuada para el proceso de separacion en el filtro de bolsa 13 y a la que el metal pesado en el polvo recogido pueda volatilizarse. Sin embargo, en el caso de que la unidad de separacion tenga una resistencia al calor de aproximadamente 400 a 600 °C como el filtro de bolsa 13, es posible que no sea necesario instalar la unidad de ajuste de temperatura 12.

Ademas, en la realizacion mencionada anteriormente, el aparato 10 de eliminacion de metales pesados 10 comprende dos unidades de separacion (el separador ciclonico 11 y el filtro de bolsa 13). Sin embargo, el aparato 10 puede comprender una unidad de separacion que puede separar el polvo del gas de escape y recoger todo el polvo. En este caso, puede usarse un filtro de bolsa que puede separar y recoger el polvo mas pequeno en el tamano del grano, un precipitador electrostatico, etc.

Ademas, en la realizacion mencionada anteriormente, el polvo recogido es calentado por el gas de purga con una temperatura de aproximadamente 650 °C que sale del segundo ciclon 4b. Sin embargo, el polvo puede ser calentado por el gas de purga que sale de las otras secciones (por ejemplo, el tercer ciclon 4c, el cuarto ciclon 4d, el horno de calcinacion 5, la parte posterior del horno rotativo 6b, etc.) del sistema 1 de produccion de cemento, siempre que se consiga el objeto de volatilizar el metal pesado. En este caso, la temperatura del gas de purga puede ser de aproximadamente 400 a 1100 °C, en particular es preferible la temperatura de aproximadamente 500 a 600 °C. Puede ser diffcil volatilizar suficientemente el metal pesado si la temperatura es inferior a 400 °C y es diffcil purgar el gas si la temperatura es superior a 1100 °C.

Ejemplos

A continuacion, se usaran ejemplos para explicar la presente invencion mas espedficamente, pero la presente invencion no se limita a estos ejemplos a continuacion.

(Ejemplo 1)

La concentracion de Hg (mercurio) (mg/kg) en polvo de PE se midio usando el aparato experimental de calentamiento de flujo de aire que se muestra en la Fig. 2. El aparato experimental 20 de calentamiento de flujo de aire comprende un tubo de calentamiento 23 que tiene un calentador a chorro (fabricado por LEISTER TECHNOLOGIES KK, nombre del producto: LEISTER HOT AIR BLOWER HOTWIND TYPE S) 21 y una pluralidad de quemadores de calentamiento 22, un tubo de enfriamiento 24 conectado a la parte final del tubo de calentamiento 23 y una sonda para recoger el polvo de PE 25 que tiene un filtro de papel y esta provisto de la porcion de conexion entre el tubo de calentamiento 23 y el tubo de enfriamiento 24. En el aparato experimental 20 de calentamiento por flujo de aire, el polvo de PE suministrado desde la otra porcion terminal del tubo de calentamiento 23 se mueve en el tubo de calentamiento 23, mientras que el polvo de PE se calienta a mediante succion a traves del tubo de enfriamiento 24 y el polvo de PE se recoge en el filtro de papel de la sonda para recoger el polvo de PE 25 mediante succion a traves de la sonda 25. Observese que la concentracion de Hg (mg/kg) en el polvo de PE despues del calentamiento se midio usando espectrofotometros de absorcion atomica de vaporizacion por calor (fabricados por Nippon Instruments Corporation Co., Ltd., nombre de producto: SP-3D y RD-3).

Observese que, como polvo de PE utilizado para la presente medicion, el polvo de PE recogido mediante un precipitador electrostatico (PE) del aparato de produccion de cemento existente se uso cuando la concentracion de Hg en el polvo de PE era de 12,8 mg/kg. Ademas, las temperaturas de calentamiento se ajustaron a 400 °C, 500 °C y 600 °C y los tiempos de calentamiento se ajustaron a 2 segundos, 4 segundos y 6 segundos.

El resultado de la medicion se muestra en la Tabla 1, la Fig. 3 y la Fig. 4.

T l 11

Como se muestra en la Tabla 1, la Fig. 3 y la Fig. 4, se valido que el 85 % o mas del Hg del polvo podna volatilizarse calentando a una temperatura de 400 °C o mas durante 2 segundos o mas, y que el 90 % o mas del Hg del polvo podna volatilizarse calentando durante 6 segundos o mas. Ademas, se valido que el 98 % o mas del Hg del polvo podna volatilizarse calentando a una temperatura de 600 °C o mas sin verse influido por el tiempo de calentamiento. (Ejemplo 2)

El aparato experimental 20 de calentamiento de flujo de aire utilizado en el Ejemplo 1 se uso en condiciones en las que la temperatura de calentamiento se ajusto a 600 °C y la concentracion de Hg en el tubo de enfriamiento 24 (250 °C) se midio mediante un metodo similar al metodo del Ejemplo 1.

El resultado de la medicion se muestra en la Tabla 2.

T l 21

Como se muestra en la Tabla 2, se valido que el 80 % o mas del Hg podna volatilizarse incluso en el caso de que el polvo de PE primero se calentara a 600 °C y despues se redujera a 250 °C con el tubo de enfriamiento 24. A partir de este resultado, se piensa que el 80 % o mas del Hg en un polvo recogido puede eliminarse mediante un proceso en el que el polvo recogido se caliente mediante el gas de purga de aproximadamente 650 °C del segundo ciclon 4b del sistema 1 de produccion de cemento que se muestra en la Fig. 1, la temperatura del polvo recogido se reduce a aproximadamente 250 °C en la unidad de ajuste de temperatura 12 y, despues, se realiza el proceso con el filtro de bolsa 13 y la torre 14 de eliminacion de metales pesados.

Aplicabilidad industrial

El aparato de eliminacion de metales pesados de la presente invencion es util para reducir la concentracion de un metal pesado en el sistema de un sistema de produccion de cemento, especialmente en la reduccion de la concentracion de mercurio.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un metodo de produccion de cemento en el que el mercurio contenido en el polvo generado mediante la quema de materia prima que contiene mercurio se elimina, que comprende:

usar un precalentador (4) para precalentar una materia prima de cemento que contiene mercurio,

usar un horno (6a) para quemar la materia prima de cemento precalentada en el precalentador (4),

usar una unidad de recogida de polvo (8) para recoger polvo en el gas de escape que sale del precalentador (4), y

usar un aparato de separacion para separar el gas de escape que contiene mercurio y el polvo calentado a una temperatura igual o superior a la temperatura a la que puede volatilizarse el mercurio, caracterizado porque: el aparato de separacion tiene una primera unidad de separacion (11) para separar el gas de escape y una parte del polvo, y una segunda unidad de separacion (13) proporcionada en una etapa posterior a la primera unidad de separacion (11) para separar el gas de escape y el resto del polvo, y en que

el metodo comprende adicionalmente:

conducir el polvo recogido mediante la unidad (8) de recogida de polvo a una parte intermedia de un conducto que conecta el precalentador (4) o una parte posterior (6b) del horno del horno (6a) con la primera unidad de separacion (11),

suministra gas de purga de 400 a 1100 °C purgado del precalentador (4) o la parte posterior (6b) del horno del horno (6a) a la primera unidad de separacion (11) a traves del conducto,

poner el polvo separado en la primera unidad de separacion (11) y la segunda unidad de separacion (13) en el precalentador (4); y

usar una torre (14) de eliminacion de mercurio para eliminar el mercurio del gas de escape separado por el aparato de separacion.

2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que se usa una unidad (12) de ajuste de temperatura dispuesta entre la primera unidad de separacion (11) y la segunda unidad de separacion (13) para ajustar la temperatura del polvo a una temperatura que es adecuada para un proceso de separacion en la segunda unidad de separacion (13) y es igual o superior a una temperatura a la que el mercurio puede volatilizarse.