JP2000044299A

JP2000044299A - セメントクリンカーの製造方法

Info

Publication number: JP2000044299A
Application number: JP10207307A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kashiwagi; 佳行柏木; Haruhisa Ishigaki; 治久石垣; Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ハロゲン物質を多量に含有する廃棄物を単一
の回転処理炉で加熱し炭化処理して排出する場合、分解
した有害な塩素成分が加熱処理炉内に充満し、残渣がこ
れを吸収するため、炭化物と排ガスをセメントクリンカ
ーの二次燃料として再利用することはできない。【解決手段】被処理物と多孔質アルカリ粉体からなる
脱塩素剤とを第１の加熱処理炉１０で加熱処理して有害
な塩素成分を熱分解し、塩素系ガスを分解析出すると同
時に脱塩素剤と効果的に反応させて無害な塩化物を生成
することで、発生ガス及び残渣を無害化し、無害化処理
された被処理物を加熱処理炉２０で炭化処理し、ハロゲ
ン物質の含まない炭化物を取り出して無害な排ガスとと
もにセメントクリンカーの二次燃料としての利用をはか
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセメントクリンカー
の製造方法に関し、特にセメント原料に供給する二次燃
料として、ハロゲン（塩素，臭素，ヨウ素）を多量に含
有する廃棄物を無害化処理するとともに、分解反応工程
で被処理物の含有する塩素系ガス等の有害成分を分解析
出する際に、アルカリ物質体と反応させて無害な塩化物
に置換生成することで有害なダイオキシン類の発生を防
止し、合わせて排ガスの無害化と被処理物の無害化をは
かり、この無害化した被処理物及び排ガスを二次燃料と
して用いるようにしたセメントクリンカーの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からセメントクリンカーを製造する
際に用いる二次燃料として、低価格な燃料、例えばゴム
タイヤとか石炭含有屑、油汚泥などが使用されており、
これらの二次燃料をセメントの主原料とともに加熱回転
炉内に供給して、必要な燃焼エネルギーを得るようにし
た手段が知られている（特開平６−１２７９８８号公
報）。

【０００３】この公報には、二次燃料として予め乾燥さ
れた低価格の燃料、例えば含水率約３０重量％の製紙汚
泥を炉の排ガスにより回転筒状炉に装入することでセメ
ントクリンカーを製造し、該回転筒状炉からの排ガスの
一部を主流として粉砕乾燥装置に、他の一部を製紙汚泥
の乾燥装置に供給し、乾燥装置から排出される排ガスを
紙残量分離器通過後に前記排ガスの主流に供給するよう
にした方法が記載されている。

【０００４】このように従来から使用されている二次燃
料は、低価格な廃棄物処理の一形態として行われてい
る。また、得られるセメントは塩素含有量が２００ｐｐ
ｍ以下であることが必要であるため、塩素含有量の低い
廃棄物を選別して二次燃料として利用する手段が通常用
いられている。

【０００５】しかし塩素成分を全く含有していない廃棄
物のみを二次燃料として供給することは困難であって、
これらの廃棄物に含まれている塩素成分は猛毒のダイオ
キシン類の生成要因となり、特に加熱炉で燃料させるこ
とによってダイオキシン類が生成されてしまうという問
題がある。

【０００６】従ってセメントクリンカーの製造時にも二
次燃料に起因するダイオキシン類が生成し、これらのダ
イオキシン類は排ガスとして大気中に排出されるか、又
はクリンカー内に含有されるかの何れかの形態で残存す
ることになる。

【０００７】他方で、従来からセメントクリンカー製造
時の二次燃料として利用されていない廃棄物として、都
市ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄物、シュレッダーダ
スト、塩化ビニルなどの廃棄物があるが、これらの廃棄
物はハロゲン物質（塩素、臭素、沃素、フッ素、アスタ
チン）、特に塩素成分を多量に含んでいるので、焼却な
どの加熱処理をした場合には、塩素系ガス（塩化水素ガ
ス、塩素ガス）を多量に発生することになるため、通常
はセメントクリンカー製造時の二次燃料として用いるこ
とができない。

【０００８】又、これらの廃棄物を、焼却などの加熱処
理をした際、発生した排ガスをバグフィルタで処理剤の
粉末を使用して清浄化することが行われているが、バグ
フィルタで使用した処理済み粉末とか排ガス中の飛灰、
焼却残渣（焼却灰）中にも塩素成分が残存し、ダイオキ
シン類を生成する要因となる。

【０００９】このような有害成分の除去手段として、廃
棄物を焼却炉で焼却する際に焼却炉内にアルカリ物質
（石灰粉）を噴霧して、焼却によって発生した排ガス中
の塩素系ガスと接触反応させ、無害な塩化物（塩化カル
シウム）を生成させて排ガスの無害化をはかる方法があ
る（例えば、特開昭５４−９３８６４号）。

【００１０】また、特開平９−１５５３２６号公報に
は、塩素成分を含有する被処理物を熱処理する時に、塩
素及び塩素化合物と反応しやすいアルカリ系の添加物を
適量混入し、処理灰に塩素成分を効果的に固定化し、更
にこの処理灰を水処理することで処理灰から塩素を除去
するようにした廃棄物の処理方法が提案されている。

【００１１】これら従来の技術手段は、被処理物から塩
素系ガスを発生させた後の工程（バグフィルタ、燃焼な
どの手段）で塩素成分及びダイオキシン類を除去しよう
とするものであり、残渣中に残留している塩素成分及び
ダイオキシン類の除去は行われていないため、残渣から
炭化物を抽出してセメントクリンカー製造時の二次燃料
として利用することは困難である。

【００１２】また、焼却に代えて、被処理物を熱分解
（乾留）し、分解後の残渣を炭化又は灰化等により減容
化する方法も知られている。

【００１３】この処理方法としては、単一の回転処理炉
（ロータリーキルン）を使用して熱分解し、排出された
残渣を後ストーカで焼却し、熱分解ガスを再燃室で燃焼
させ、発生した高温ガスをボイラ等を通した後、反応塔
に導き、この反応塔で前述同様に消石灰スラリを噴霧し
て排ガスと反応させるようにして処理する方法（例え
ば、特開平５−３３９１６号）。

【００１４】また、回転処理炉で低温乾留法により廃棄
物を熱処理して低温乾留ガスと熱分解残留物とに変換
し、これを高温燃焼炉で燃焼して溶融液状のスラグを生
成し、これを冷却してガラス状に固化し、発生したガス
はボイラ、除去フィルタ及びガス浄化装置で処理して排
出する処理の方法（例えば、特表平８−５１０７８９）
等がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】セメント中に含まれる
塩素成分は、ビル等における鉄筋を腐食する等の弊害を
もたらすため、規格上では２００ｐｐｍ以下とされてい
るが、これよりも更に含有量が少ない方が好ましい。

【００１６】従って塩素成分を含んでいる一般廃棄物と
か産業廃棄物、塩化ビニルなどの廃棄物をセメントクリ
ンカー製造時の二次燃料としてそのまま用いることはで
きない。更に廃棄物を焼却処理した後の焼却残渣中から
炭化物を抽出して二次燃料として利用する手段が考えら
れるが、これら焼却残渣，特に炭化物中には塩素成分が
残存したり、生成したダイオキシン類が吸着残留してい
る可能性があるため、二次燃料として利用することがで
きない。

【００１７】従来の廃棄物焼却処理による方法は、アル
カリ物質を焼却炉内に噴霧していることから、発生源に
近い所での処理ではあるが、塩素系ガスを一旦発生させ
た後に処理するのである。

【００１８】従って、この方法によれば、塩素系ガスの
除去効果はある程度期待できるものの、改正された法規
制による各種ガスの排出基準値を十分に満足することは
困難である。

【００１９】しかも焼却であることから、反応温度が高
いものであり、安定した反応を維持することは困難であ
る。またアルカリ物質を多量に噴霧すると本来の燃焼に
も悪影響（未燃現象の発生）を及ぼし、法規制による各
種ガスの排出基準値を満足することが困難となる。

【００２０】また、乾留処理による方法は、被処理物を
燃焼させることなく、熱分解させることから、焼却炉ほ
どの不安定要因は除去されやすい。しかし、焼却炉と同
様に熱処理炉内にアルカリ物質を噴霧したものは、焼却
処理の場合と同様の効果しか期待できない。

【００２１】焼却処理及び乾留処理の共通の問題点とし
て、被処理物が多量の塩素系ガスを含む場合には、加熱
処理炉及び煙道など施設の腐食が著しいものとなり、施
設の耐久性の低下とか排ガス漏れなどを引き起こす惧れ
があり、保守の面からも留意する必要がある。

【００２２】上記の問題を解決するために、本願出願人
は、被処理物を加熱処理する際にアルカリ系の添加剤を
混入する技術手段を提案している（特開平９−１５５３
２６号）。

【００２３】本発明が解決しようとする課題は、被処理
物の分解処理時に被処理物から分解析出した有害な塩素
成分とアルカリ物質体の脱塩素剤とを接触反応させて、
無害な塩化物を形成することで、排ガスおよび残渣の無
害化を実現し、この無害化された残渣を別の処理炉で炭
化処理して、排ガスとともにセメントクリンカー製造時
の二次燃料としての再利用を可能とする技術の提供にあ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】従来からハロゲン物質と
アルカリ物質が接触すると、反応して無害な塩化物を生
成することは知られているが、本願の発明者らの実験に
よると、この反応は十分なものではなく、塩素成分を含
有する被処理物を加熱処理する場合に、アルカリ物質体
からなる脱塩素剤を添加混合して、分解析出した塩素系
ガスと接触反応させることで、分解ガスを無害な塩化物
に置換生成して、有害な塩素成分を除去した炭化物を得
て、この炭化物と排ガスをセメントクリンカー製造時の
二次燃料として有効利用することができることを見出
し、すでに提案している（特願平１０−８２３６１
号）。

【００２５】本発明は、この先の提案の実用化を検討中
に、より反応が効果的に行える脱塩素剤を見出したの
で、これを使用したセメントクリンカーの製造方法を提
案するものである。

【００２６】本願による課題解決の手段は、加熱回転炉
内にセメント原料とともに二次燃料を供給して燃焼させ
るセメントクリンカーの製造方法において、上記二次燃
料を製造するための工程は、加熱により分離飛散する気
化成分を含有し、且つ有害な成分と反応して無害な塩類
を生成するアルカリ物質体であって、加熱により含有す
る気化成分を分離除去して表面積を増加した多孔質アル
カリ粉体から成る脱塩素剤を、被処理物に添加混合して
加熱処理炉で加熱し、被処理物から有害な塩素成分を分
解析出させるとともに、脱塩素剤と接触反応させて無害
な塩化物を生成することで排ガスの無害化と被処理物の
無害化処理を行う分解反応工程と、該分解反応工程で処
理した被処理物を加熱処理炉で加熱処理して炭化する炭
化処理工程とからなり、炭化処理工程で得られた無害な
被処理物を溶液に浸し、溶解後に脱液して抽出した炭化
物を二次燃料とし使用する。

【００２７】また、脱塩素剤と接触反応して得られた無
害な排ガスを二次燃料として使用する。

【００２８】被処理物に添加する脱塩素剤は、被処理物
の含有する塩素量の２〜１０倍、又は被処理物の５〜３
０重量％を添加する。

【００２９】即ち、分解反応工程において、加熱処理炉
に被処理物と脱塩素剤を添加混合して２００℃〜３５０
℃に加熱し、被処理物から分解析出したガスは発生と同
時に周辺に存在する脱塩素剤の多孔質アルカリ粉体と接
触反応して無害な塩化物に置換生成され、排ガスの無害
化ができ、同時に有害な塩素成分を含まない被処理物と
なる。

【００３０】また、炭化処理工程での加熱処理は、被処
理物が炭化する温度である３５０℃〜７００℃とするこ
とにより、セメントクリンカー製造用の二次燃料として
安全に使用可能な炭化物が得られる。

【００３１】この脱塩素剤は、アルカリ物質体を加熱し
て気化成分を分離除去して多孔質化し、表面積を増加し
た粉体による。粉体の平均粒径は１５０μｍ以下が好ま
しい。

【００３２】アルカリ物質体から気化成分を分解除去す
る加熱手段は、熱ガスによる間接加熱、電気加熱（誘導
加熱，抵抗加熱）、マイクロ波加熱のいずれか、又は組
み合わせのいずれでもよい。アルカリ物質体から気化成
分を分離除去する加熱温度は、気化成分が分離飛散する
温度、例えば２００℃〜４００℃である。

【００３３】アルカリ物質体は、含有する気化成分
（Ｏ，Ｈ，ＣＯ，ＣＯ₂など）が分離飛散するときＨ
₂Ｏ，ＣＯ₂として分離し、脱塩素剤に貫通孔，凹部
（穴）を形成して多孔質化することによって表面積を増
加する粉体を使用する。

【００３４】また、アルカリ物質体は、気化成分を含有
し、且つ有害成分と反応して無害な塩類を生成するアル
カリ金属化合物に含まれる物質の中から少なくとも１種
類を選択、又は２種以上を混合したものから成る。

【００３５】そして、このアルカリ金属化合物は、炭酸
水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリ
ウムから選択した単体、複数種の混合物による。

【００３６】なお、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣ
Ｏ₃）は、別称として、酸性炭酸ナトリウム、重炭酸ナ
トリウム、重炭酸ソーダと称され、更には俗称として、
重曹とも称されている。

【００３７】セスキ炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃・Ｎａ
ＨＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ）は、別称として、二炭酸−水素ナト
リウム、三二炭酸水素ナトリウム、ナトリウムセスキカ
ーボネートと称され、天然にはトロナ（天然ソーダ）と
して産出する。

【００３８】上記の分解反応工程と炭化処理工程とは、
単一の加熱処理炉で行ってもよいし、また別々の加熱処
理炉で行ってもよい。別々の加熱処理炉で行う場合は、
ダクトを介して少なくとも各一つの加熱処理炉を設け
て、被処理物が分解反応工程の加熱処理炉から炭化処理
工程の加熱処理炉を経て排出されるようにする。

【００３９】この際、加熱処理炉が複数基の場合は、ダ
クトの側面に平行に配置する（上下方向、又は水平方
向）、又はダクトを挾んで両側面に配置する。

【００４０】分解反応工程は、乾燥工程と塩化物を生成
する工程とからなるようにしてもよい。この乾燥工程と
塩化物を生成する工程とは、同一の加熱処理炉、又は異
なる加熱処理炉のいずれかの方法で行ってもよい。

【００４１】この分解反応工程における加熱処理温度
は、被処理物からハロゲン物質が分解析出する温度、例
えば２５０℃〜３５０℃で加熱する。

【００４２】炭化処理工程の加熱処理温度は、被処理物
が炭化する温度、例えば３５０℃〜７００℃で加熱す
る。

【００４３】加熱処理炉は、円筒形で内部に被処理物の
撹拌（被処理物と脱塩素剤との混合）と、移送を行う手
段を設ける。

【００４４】以上の処理方法により被処理物を加熱処理
すると、炭化物と排ガスの無害化が実現でき、炭化処理
炉内には塩素系ガス成分、ダイオキシン類は存在しない
ので、炭化した被処理物がこれらの有害な塩素成分を吸
着することがないので、この炭化物は二次燃料として使
用でき、また、排ガスも二次燃料又は熱源として利用す
ることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。本発明はセメント原料とともに二次
燃料を燃焼させてセメントクリンカーを製造する方法に
おいて、有害な塩素成分等を含有する被処理物を加熱処
理する際に、被処理物から塩素系ガスを分解析出して多
孔質アルカリ粉体からなる脱塩素剤と反応する分解反応
工程と、この分解反応工程で処理した被処理物を炭化す
る炭化処理工程を加熱処理炉で行い、得られた炭化物と
高温の排ガスを二次燃料として用いることが基本手段と
なっている。

【００４６】図１は本実施形態を具現するための廃棄物
処理設備の概念図であり、図中の１０は第１の加熱処理
炉、２０は第２の加熱処理炉を示す。第１の加熱処理炉
１０は、回転自在の円筒体１１と、該円筒体１１の外周
にガスダクトを形成して熱ガスの導入により円筒体１１
を加熱する加熱筒１２と、円筒体１１の一方の端部に設
けられ、被処理物を円筒体１１内に供給する供給口１３
と、円筒体１１の他方の端部に設けられた排出口１４と
で構成され、この円筒体１１は図示しない回転駆動手段
によって回転駆動される。

【００４７】円筒体１１の内部には、図示を省略した
が、被処理物を撹拌・移送する複数の羽根が設けられ、
円筒体１１自体の回転によって被処理物と脱塩素剤の混
合物を排出口１４側に撹拌しながら移送する。

【００４８】円筒体１１の回転駆動手段は、通常の駆動
用モータと駆動歯車及び円筒体に設けられた従動歯車等
から構成される。

【００４９】１５は供給口１３側を包囲する供給側ダク
ト、１６は排出口１４側を包囲する排出側ダクトであ
る。

【００５０】第２の加熱処理炉２０の構成は、第１の加
熱処理炉１０の構成とほぼ同一であり、回転自在の円筒
体２１と、該円筒体２１の外周にあって熱ガスの導入に
より円筒体２１を加熱する加熱筒２２と、円筒体２１の
一方の端部，この例では第１の加熱処１０の排出口１４
側に設けられ、被処理物を円筒体２１内に供給する供給
口２３と、円筒体２１の他方の端部に設けられた排出口
２４とで構成されている。

【００５１】２５は第２の加熱処理炉２０への供給口２
３側を包囲する供給側ダクト、２６は同排出口２４側を
包囲する排出側ダクトである。第１の加熱処理炉１０の
円筒体１１と、第２の加熱処理炉２０の円筒体２１とは
上下方向に配設され、円筒体１１（２１）外周に配置さ
れた加熱筒１２（２２）が固定部材２８により支持固定
されている。

【００５２】３０はホッパであり、このホッパ３０に被
処理物と多孔質アルカリ粉体からなる脱塩素剤とを混合
して投入し、円筒体１１の供給口１３から円筒体１１内
に供給可能となっている。

【００５３】このホッパ３０に被処理物の破砕機能と脱
塩素剤の混合機能を合わせて持たせ、固形物を破砕しな
がら脱塩素剤と混合してもよいし、また、予め破砕した
被処理物と脱塩素剤とを混合してホッパ３０に投入して
もよい。

【００５４】３１は燃焼装置であり、例えばＬＮＧを燃
焼させる場合には、図外のＬＮＧタンクから供給される
ＬＮＧを燃焼して熱ガスを発生させる。この熱ガスは第
２の加熱処理炉２０の円筒体２１外周に設けた加熱筒２
２内に供給されて円筒体２１を加熱した後、連絡管３２
を介して第１の加熱処理炉１０の円筒体１１の加熱筒１
２内に送り込まれ、この円筒体１１を加熱した後、排出
管３３を経由してセメントクリンカー製造加熱回転炉３
５の供給側に設けた供給ダクト３４に送り込まれ、熱源
として利用される。

【００５５】３６は溶解槽、３７は脱水手段、３８は炭
化物貯留サイロ、３９はセメント原料貯留サイロ、４０
は排ガス処理装置、４１は煙突である。溶解槽３６内の
溶液は脱水手段３７で固液分離され、固形物は炭化物貯
留サイロ３８に送り込まれ、この貯留サイロ３８で金属
類が除去されてからセメント原料貯留サイロ３９内のセ
メント原料とともに供給ダクト３４に送り込まれるよう
に構成されている。

【００５６】次に本実施形態に基づく一連の処理方法に
ついて説明すると、予め被処理物は破砕機により破砕し
ておき、この被処理物に脱塩素剤としての多孔質アルカ
リ粉体を混合する。

【００５７】被処理物としては、一般廃棄物，産業廃棄
物等の固形物や、灰類，汚泥いずれでもよく、この被処
理物に対する脱塩素剤の混合割合は５〜３０重量％とす
る。被処理物に脱塩素剤を混合してから破砕してもよ
い。

【００５８】同時に燃焼装置３１でＬＮＧを燃焼して熱
ガスを発生させ、加熱筒２２及び加熱筒１２に供給して
第１の加熱処理炉１０と第２の加熱処理炉２０の炉内を
加熱状態としてから、被処理物と脱塩素剤の混合物をホ
ッパ３０から供給口１３を介して第１の加熱処理炉１０
の円筒体１１内に供給する。この円筒体１１は図示しな
い回転駆動手段によって回転駆動されている。

【００５９】第１の加熱処理炉１０での加熱処理は、被
処理物からのハロゲン物質，特に塩素系ガスが分解析出
する温度と時間を事前に調査して被処理物の性質を把握
し、この調査結果を十分にカバーできる温度（２００℃
〜３５０℃）と時間（３０分）で処理する。尚、被処理
物から塩素系ガスを分解析出させる温度としては、２５
０℃〜３５０℃が適当である。

【００６０】尚、第１の加熱処理炉１０での加熱温度と
時間は、加熱炉の状態（大きさ、加熱手段などの炉に依
存する条件等）、被処理物の処理量などにも関係するの
で、事前に調査などを十分に行っておく必要があり、ま
たデータを取り蓄積しておく必要がある。

【００６１】また、第１の加熱処理炉１０での加熱は、
「燃焼、焼却」ではなく、「蒸し焼き、熱分解」での処
理とすると、析出した有害な塩素系ガスと多孔質アルカ
リ粉体の脱塩素剤とを効果的に接触反応させることがで
き、有害なＨＣｌガスを無害な塩化物に置換生成するこ
とができる。

【００６２】第１の加熱処理炉１０内においては、ＨＣ
ｌ成分を含む塩素系ガスが発生するが、この塩素系ガス
中のＨＣｌ成分は、添加されている脱塩素剤、例えば炭
酸水素ナトリウムと反応して無害な塩化物である塩化ナ
トリウム(ＮａＣｌ)を生成する。これによって、分解ガ
ス中のＨＣｌ成分の無害化と残渣の無害化が同時に行い
る。

【００６３】塩素成分の析出により無害化された被処理
物は、円筒体１１内の羽根により撹拌されながら移送さ
れ、排出口１４から次段の供給口２３を介して第２の加
熱処理炉２０の円筒体２１内に送り込まれ、ここで被処
理物が炭化する温度と時間（紙類は３５０℃程度で炭化
が始まる。）３５０℃〜７００℃，３０分程度の加熱処
理により炭化処理を行う。この炭化処理工程の第２の加
熱処理炉２０内には、無害な塩化物が存在するが有害な
塩素成分は存在しないので、炭化した被処理物はこれを
吸収することはない。

【００６４】尚、第１の加熱処理炉１０と第２の加熱処
理炉２０での加熱で生じた排ガス中には有害な塩素系ガ
スは含まれていないが、環境汚染防止の観点から他のガ
ス成分とか塵芥を除去するため、これらの排ガスを排ガ
ス処理装置４０により処理した後に一部を煙突４１から
放出し、他の一部は二次燃料としてダクト３４に供給す
る。

【００６５】炭化した被処理物と、反応後の塩化ナトリ
ウム等は排出口２４を介して溶解槽３６内に排出され
る。この溶解槽３６内で被処理物と反応後の処理剤等は
水に溶解し、次段の脱水手段３７での脱水作用で固体成
分と液体成分とに分離され、液体成分は排水されるとと
もに固体成分である炭化物は、そのまま又は必要に応じ
て乾燥処理してから炭化物貯留サイロ３８に送り込まれ
る。

【００６６】この炭化物貯留サイロ３８で金属類が除去
されてからセメント原料貯留サイロ３９内のセメント原
料とともにダクト３４を介してセメントクリンカー製造
加熱回転炉３５に所定量送り込まれてセメントクリンカ
ーが製造される。製造時に生じた排ガスは煙突４１から
放出される。

【００６７】尚、上記炭化物貯留サイロ３８を使用せず
に、固体成分である炭化物を直接セメントクリンカー製
造加熱回転炉３５に送り込むようにしても良い。

【００６８】これにより、発生する分解ガス中の有害な
塩素成分（塩素系ガス）と加えた脱塩素剤との接触反応
により、塩素成分が無害な塩化ナトリウム等に置換生成
されるので、分解ガスおよび残渣から有害な塩素成分
（塩素系ガス）を無くすることができ、無害な分解ガス
および無害な残渣とすることができる。

【００６９】従って分解ガスはダクト１６，２６から取
り出し、排ガス処理装置４０で所定の処理を行った後、
ダクト３４に送り込み、二次燃料又は加熱源として利用
でき、また、残渣は上記のように炭化物にして二次燃料
として利用できる。

【００７０】燃焼装置３１で発生した熱ガスは、円筒体
２１，２２を加熱した後にダクト３４に送り、セメント
クリンカー製造加熱回転炉３５を加熱する補助熱源とし
て利用することにより、資源の有効利用をはかることが
できる。

【００７１】以上のように本発明は、セメントクリンカ
ー製造時に用いる二次燃料として、廃棄物を加熱処理炉
で加熱処理して、被処理物から有害物質（成分）を分解
析出し、同時に析出したガスと多孔質アルカリ粉体とを
反応させて無害化し、この無害化した被処理物を他の加
熱処理炉で炭化する技術手段を基本としているので、加
熱処理炉の数およびその配置の仕方は、設置場所の条件
等により任意に選定しても実現できる。

【００７２】加熱処理炉内で被処理物と多孔質アルカリ
粉体とを加熱処理すると、分解した塩素系ガスと多孔質
アルカリ粉体とが効果的に反応して分解ガスの無害化と
残渣の無害化が同時に行うことができること、および脱
塩素剤は、多孔質化することにより表面積が増加し、有
害な塩素系ガスとの接触反応が促進されて少量で脱塩素
効果が得られることは、次の実験より明らかとなった。

【００７３】先ず、アルカリ物質体の多孔質化処理につ
いて説明する。

【００７４】図２はアルカリ物質体を多孔質化処理する
ための実験に供した実験装置で、電子レンジを使用した
場合である。

【００７５】実験は、アルカリ物質体で、平均粒径が１
５０μｍ以下の粉体からなる脱塩素剤を使用し、これを
セラミックス容器１１に充填し、電子レンジ１０内に入
れ、加熱温度を変えて気化成分の蒸発分離量を重量の変
化で測定し、更に電子顕微鏡で粉体の表面を観察した。

【００７６】実験に供したアルカリ物質体は、気化成分
が含有し、該気化成分が分離飛散する際にＣＯ₂又はＨ₂
Ｏとなる物質の中から炭酸水素ナトリウム（試料１と称
す）、セスキ炭酸ナトリウム（試料２と称す）を選び、
また気化成分を含まない炭酸ナトリウム（試料３と称
す）を用いた。

【００７７】この試料１および２については、表１に示
すように１５０℃から５０℃間隔で３５０℃まで、各温
度を一定に保ち、２．５分後、５．０分後、７．５分
後、１０分後、１５分後、２０分後からは１０分間隔で
６０分後まで各温度における重量を測定した。

【００７８】

【表１】

【００７９】実施１〜実施５は、試料１について初期重
量が２．００ｇを使用した場合、実施６，実施７は、試
料の量を増やし初期重量を１０ｇおよび２０ｇとした場
合を示す。

【００８０】また、実施８〜実施１２は、試料２につい
て、初期重量が２．００ｇを使用した場合である。

【００８１】また、比較１および比較２は、試料３につ
いて試料の使用量を２．００ｇとし、３００℃と３５０
℃において加熱し、各２．５分から３０分後まで表１に
記載の時間経過時に重量を測定したものである。

【００８２】表１にこの測定結果を示す。

【００８３】この表１から次のことが明らかとなった。

【００８４】（１）試料１では気化成分が分離蒸発して
重量は初期値に対して３７％程度減少していること。

【００８５】（２）試料２でも重量は初期値に対して３
０％程度減少していること。

【００８６】（３）試料３は、重量は初期値とほとんど
変らないこと。

【００８７】また、試料１および２の表面を電子顕微鏡
で観察したところ、図３に示すように表面に多数の凹部
が形成され多孔質化されていることが確認された。な
お、試料３では凹部の形成は見られなかった。

【００８８】図４は気化成分を含有するアルカリ物質か
らなる脱塩素剤が加熱により多孔質化する過程の加熱反
応模式図で、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）の粉
体の例を示す。この図で白丸はＮａ、網丸はＣＯ₂、斜
線丸はＨ₂Ｏを示している。

【００８９】１００℃以上で、１０分以上加熱すると、
ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏが蒸発飛散し多孔質のＮａ₂ＣＯ₃となり、
ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏが蒸発して穴ａ又は貫通孔ｂが形成され、
粉体の表面がＮａのリッチな表面となり、表面積が増加
する。

【００９０】図５は上記の多孔化したＮａ₂ＣＯ₃に塩素
系ガス（ＨＣｌ，Ｃｌ）が接触反応する場合の接触反応
模式図で、縦線丸はＨＣｌ，Ｃｌを示し、２００℃〜３
００℃に加熱・保持し、多孔質化したＮａ₂ＣＯ₃に被処
理物から分解析出した塩素系ガス（ＨＣｌ，Ｃｌ）成分
が接触反応して新たにＮａＣｌが生成される。

【００９１】即ち、有害な塩素系ガス（ＨＣｌ）が無害
なＮａＣｌ（塩化ナトリウム）に置換生成される。

【００９２】有害な塩素系ガス（塩化水素）が無害な塩
化物に置換生成される理由は下記の反応による。

【００９３】炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）の場
合加熱による多孔化処理ＮａＨＣＯ₃→Ｎａ₂ＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 塩化水素との反応Ｎａ₂ＣＯ₃＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）の場合加熱による多孔化処理ＫＨＣＯ₃→ＫＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 塩化水素との反応は、ＫＣＯ₃＋２ＨＣｌ→２ＫＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ セスキ炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃・ＮａＨＣＯ₃・２
Ｈ₂Ｏ）の場合加熱による多孔化処理２（Ｎａ₂ＣＯ₃・ＮａＨＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ）→３Ｎａ₂Ｃ
Ｏ₃＋５Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 塩化水素との反応Ｎａ₂ＣＯ₃＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 即ち、有害な塩化水素は無害な塩類（２ＮａＣｌ，２Ｋ
Ｃｌ、）に置換される。

【００９４】次に、本発明にかかわる多孔質化した脱塩
素剤と、多孔質化しない脱塩素剤の試料を使用し、有害
成分の中のＨＣｌとの反応効果を比較検証した。

【００９５】実験は、排気管付きで、開閉扉を有する密
閉容器にて低酸素雰囲気を作り、この密閉容器に試料を
入れ、電気炉にて加熱し、２５０℃から６５０℃まで５
０℃間隔で各温度にて５分間保持し、昇温時、５分間保
持後に、排気管を開けて塩化水素ガス（ＨＣｌ）濃度
（ｐｐｍ）を測定した。

【００９６】ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０８０４に
規定されている検知管によって測定した。

【００９７】測定は、まず塩素成分を多量に含んでいる
ポリ塩化ビニリデンのみ４ｇを用いて予備実験を行っ
た。その結果を表２の比較Ｂ−１に示す。

【００９８】

【表２】

【００９９】次に、従来より脱塩素剤として知られてい
る消石灰および炭酸カルシウムの粉末を各２０ｇ添加混
合して実験した。その結果を比較Ｂ−２，比較Ｂ−３に
示す。

【０１００】次に、被処理物としてポリ塩化ビニリデン
４ｇを用い、脱塩素剤として炭酸水素ナトリウムを多孔
質化処理した処理剤（以下、済み剤と称す）と、多孔質
化処理しない処理剤（以下、未処理剤と称す）とを１
２．５ｇと７．５ｇを使用して比較実験を行った。

【０１０１】その結果を済み剤によるものを表２の実施
例１および実施例２に、未処理剤によるものを比較Ａ−
２および比較Ａ−３に示す。

【０１０２】比較Ａ−１は、未処理剤の使用量を２０ｇ
に増加した場合の結果を示している。

【０１０３】次に、標準的な都市ゴミを模擬した次のよ
うな模擬ゴミを作成し、この模擬ゴミを破砕し、破砕し
た模擬ゴミ２０ｇとポリ塩化ビニリデン１ｇを混合して
被処理物を作り、済み剤を３．１５ｇを添加混合した場
合と、未処理剤を５ｇ添加混合した場合との比較実験を
行った。その結果を表２の実施例３および比較Ａ−４に
示す。

【０１０４】模擬ゴミの構成は、次の通り、２０重量％…プラスチック（ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＤ
Ｃ）５０重量％…紙（ティッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料
パック）２０重量％…布（ウエスなど）１０重量％…厨芥表２は、表２の左欄の各温度においてＨＣｌ濃度（ｐｐ
ｍ）を測定した結果を示す。表２において塩化水素ガス
濃度は実験１０回における測定値で、各実施例は最高
値、各比較例は最低値を示す。また、“ＮＤ”は“検出
されずを表わし、１０回の実験でいずれも検出されなか
ったことを示している。

【０１０５】この表２の実験結果から、次のように考察
される。

【０１０６】まず、塩素成分を多量に含有する塩化ビニ
リデンを被処理物とした場合、脱塩素剤を添加しない比
較Ｂ−１では、熱処理による各温度にわたって塩化水素
ガスが多量に発生している。

【０１０７】この被処理物に従来の脱塩素剤である消石
灰を添加混合した比較Ｂ−２と、炭酸カルシウムを添加
混合した比較Ｂ−３では、比較Ｂ−１と比べて塩化水素
ガスの発生がかなり抑制されているものの、まだ十分で
あるとは言えない。

【０１０８】これに対し、脱塩素剤として炭酸水素ナト
リウムを添加混合したものは全体として非常に良好な結
果が得られている。そして、この炭酸水素ナトリウム
を、多孔質化処理した済み剤と未処理剤とを比較する
と、未処理剤を１２．５ｇ添加混合した場合は比較Ａ−
２に示すように３００℃、５分保持後〜３５０℃、５分
保持後において極微量の塩化水素が検出されているが、
済み剤の場合は実施例１のように全温度範囲にわたり全
く検出されない。

【０１０９】処理剤の添加量を７．５ｇに減らして比較
すると、実施例２および比較Ａ−３に示すように３００
℃、５分保持後〜３５０℃、５分保持後間において塩化
水素ガスの発生は見られるが、実施例２は極く微量（２
ｐｐｍ〜１５ｐｐｍ）であるのに対し、比較Ａ−４は若
干多く（５ｐｐｍ〜９０ｐｐｍ）検出されている。

【０１１０】しかし、比較Ａ−１のように、添加量を２
０ｇに増加すれば良好な結果が得られる。

【０１１１】次に、被処理物として、ポリ塩化ビニリデ
ン１ｇと模擬ゴミ２０ｇを混合したものを使用した場合
は、比較Ａ−４においては、未処理剤５ｇを使用して４
００℃〜５００℃で若干の塩化水素が検出されている
が、実施例３では済み剤が３．１５ｇと少ないにもかか
わらず、全温度範囲で全く検出されなかった。

【０１１２】以上の実験調査により、次のことが判明し
た。

【０１１３】（１）多孔質化処理した脱塩素剤は、実施
例２のように添加量が少ないときは若干の塩化水素の発
生が見られるが、その他は良好に反応して塩化水素が発
生していないこと、（２）多孔質化処理しない未処理剤
では、比較Ａ−２〜Ａ−４で３００℃〜４００℃の範囲
の中で微量の塩化水素の発生が見られるが、しかし、比
較Ａ−１のように添加量を多くすれば良好な結果が得ら
れること、（３）以上のことから、多孔質化した脱塩素
剤は、多孔質化しなかった脱塩素剤と比較して、少量の
添加量で良好な効果が得られること、（４）比較Ｂ−１
〜Ｂ−３では、塩化水素が多量に発生していること。

【０１１４】また、この実験結果から、塩素成分を含有
する被処理物を処理する場合には、有害なＨＣｌと反応
して無害な塩化物を生成するアルカリ物質を添加して処
理することで、ＨＣｌの無害化処理できることが確認で
きた。

【０１１５】しかも、多孔質化した脱塩素剤を添加する
場合には、多孔質化処理しない場合に比較して少量で良
いことが判明した。

【０１１６】なお、６５０℃以上においても同様な脱塩
素効果はあるが、設備の形態，時間，処理量などに基づ
いて決定すればよい。

【０１１７】このように、気化成分を含有するアルカリ
物質を加熱処理すると、含有する気化成分（Ｏ，Ｈ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ₂など）がＣＯ₂又はＨ₂Ｏとして分離飛散して
アルカリ物質の表面積が増加し、これを有害成分の脱塩
素剤として添加すると、ＨＣｌとの反応が促進され、少
量で脱塩素効果が得られる。

【０１１８】実験の最後に、多孔質化した脱塩素剤を添
加して加熱処理した被処理物（残渣）を取り出して分析
し、塩素系物質の存在の確認を行った。

【０１１９】取り出した残渣を分析した結果、有害な塩
素系ガス成分は検出されず、無害な塩化物である塩化ナ
トリウム、塩化カリウムが検出された。更に残渣を１０
分間撹拌して水洗浄することにより、塩化ナトリウム、
塩化カリウムは水に溶解し、炭化物が残存するが、この
炭化物中にも有害な塩素系ガス成分は検出されなかっ
た。

【０１２０】従って、有害な塩素成分は、残渣の一部と
なる、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（Ｋ
Ｃｌ）、水分（Ｈ₂Ｏ）、気体（ＣＯ₂）となり、ダイオ
キシンの原因となる塩化水素を発生することはなく、排
ガス及び残渣の無害化が実現できる。

【０１２１】また、発生する分解ガス中の有害な成分
（塩素系ガス）と加えた脱塩素剤との接触反応により、
有害成分が無害な塩化ナトリウム（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）
に置換生成されるので、分解ガスから有害な成分（塩素
系ガス）を分離することができ、無害な分解ガスとする
ことができる。

【０１２２】一方、残渣の一部となる無害な塩化ナトリ
ウムは、水などの溶液による洗浄処理により効果的に除
去でき、しかも洗浄後には再利用可能な金属、炭化物な
どが残り、有害な塩素系ガスを含有しないので、再利用
できる。

【０１２３】また、洗浄処理前・後において、任意の分
離手段により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥固化
して燃料その他有効に活用することができる。

【０１２４】なお、洗浄後の処理液は無害な塩化物を含
有するが、有害な物質はほとんど含まれず、必要に応じ
て廃水処理を行い、河川又は海洋に放流することができ
る。

【０１２５】また、必要に応じて、除塵その他のガスの
処理は、一般的に知られている排ガス処理方法で行う。

【０１２６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、セメント
クリンカー製造時の加熱回転炉内にセメント原料ととも
に供給して燃焼させる二次燃料を得るために、被処理物
の含有する有害成分を分解析出させると同時に脱塩素剤
と反応させる分解反応工程と、その後の被処理物を加熱
して炭化処理する工程を加熱処理炉で行い、脱塩素剤と
して多孔質アルカリ粉体を使用するようにしたので、次
の効果を奏する。

【０１２７】（１）実験の結果から明らかなように、加
熱により発生する塩素系ガスと効果的に反応して無害な
塩化物を生成する多孔質化したアルカリ粉体からなる脱
塩素剤を添加することにより、有害な塩素系ガスを含ま
ない排ガスを得ることができる。

【０１２８】（２）アルカリ物質は多孔質粉体で表面が
アルカリ物質のリッチな表面となっていることから、被
処理物から分解析出した塩素系ガス成分と効果的に反応
する。

【０１２９】従って、同時に残渣の無害化が実現でき、
残渣から炭化物を抽出することで燃料として利用でき、
炭化物、及び排ガスはセメントクリンカー製造時の二次
燃料として利用できる。

【０１３０】（３）都市ゴミやハロゲン物質（特に塩
素）を含有する廃棄物であっても、塩素を除去した無害
な排ガスと無害な残渣を得ることができるため、従来か
らセメントクリンカー製造時の二次燃料として利用され
ていない廃棄物でも有効に再利用することができる。

【０１３１】（４）廃棄物処理を無害化処理すること
で、従来の処理では有害であった廃棄物を無害化処理で
きることから、これらの無害化した廃棄物を利用してセ
メントなどの新たな資源を再生産することができて、２
１世紀の子孫に有益な環境と技術を伝えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図。

【図２】本発明の実験に供した実験装置。

【図３】本発明の多孔質化処理した脱塩素剤の顕微鏡写
真図。

【図４】加熱反応模式図。

【図５】接触反応模式図。

【符号の説明】

１…電子レンジ２…セラミックス容器１０…第１の加熱処理炉１１，２１…円筒体１２，２２…加熱筒１３，２３ …供給口１４，２４…排出口１５，２５…供給側ダクト１６，２６…排出側ダクト２８…固定部材３０…ホッパ３１…燃焼装置３２…連絡管３３…排出管３４…供給ダクト３５…セメントクリンカー製造加熱回転炉３６…溶解槽３７…脱水手段３８…炭化物貯留サイロ３９…セメント原料貯留サイロ４０…排ガス処理装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡信行東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内Ｆターム(参考） 4G012 KA02 KA04 KA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱回転炉内にセメント原料とともに二
次燃料を供給して燃焼させるセメントクリンカーの製造
方法において、上記二次燃料を製造するための工程は、加熱により分離
飛散する気化成分を含有し、且つ有害な成分と反応して
無害な塩類を生成するアルカリ物質体であって、加熱に
より含有する気化成分を分離除去して表面積を増加した
多孔質アルカリ粉体から成る脱塩素剤を、被処理物に添
加混合して加熱処理炉で加熱し、被処理物から有害な塩
素成分を分解析出させるとともに、脱塩素剤と接触反応
させて無害な塩化物を生成することで排ガスの無害化と
被処理物の無害化処理を行う分解反応工程と、該分解反
応工程で処理した被処理物を加熱処理炉で加熱処理して
炭化する炭化処理工程とからなり、炭化処理工程で得ら
れた無害な被処理物を溶液に浸し、溶解後に脱液して抽
出した炭化物を二次燃料としたことを特徴とするセメン
トクリンカーの製造方法。
【請求項２】加熱回転炉内にセメント原料とともに二
次燃料を供給して燃焼させるセメントクリンカーの製造
方法において、上記二次燃料を製造するための工程は、加熱により分離
飛散する気化成分を含有し、且つ有害な成分と反応して
無害な塩類を生成するアルカリ物質体であって、加熱に
より含有する気化成分を分離除去して表面積を増加した
多孔質アルカリ粉体から成る脱塩素剤を、被処理物に添
加混合して加熱処理炉で加熱し、被処理物から有害な塩
素成分を分解析出させるとともに、脱塩素剤と接触反応
させて無害な塩化物を生成することで排ガスの無害化と
被処理物の無害化処理を行う分解反応工程と、該分解反
応工程で処理した被処理物を加熱処理して炭化する炭化
処理工程とからなり、得られた無害な排ガスを二次燃料
としたことを特徴とするセメントクリンカーの製造方
法。
【請求項３】アルカリ物質体を多孔質化する加熱処理
手段は、熱ガスによる間接加熱，電気加熱，マイクロ波
加熱のいずれか又は組み合わせによることを特徴とする
請求項１又は２記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項４】多孔質化する加熱温度は、含有するアル
カリ物質の気化成分が分離飛散する温度であることを特
徴とする請求項１又は２に記載のセメントクリンカーの
製造方法。
【請求項５】多孔質化する加熱温度は、１００℃〜４
００℃であることを特徴とする請求項１，２，４のいず
れか１項に記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項６】粉体の平均粒径は１５０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２記載のセメントクリン
カーの製造方法。
【請求項７】アルカリ物質体が含有する気化成分は、
ＣＯ₂又はＨ₂Ｏとして蒸発分離するものであることを特
徴とする請求項１又は２記載のセメントクリンカーの製
造方法。
【請求項８】アルカリ物質体は、気化成分を含有し、
且つ有害成分と反応して無害な塩類を生成するアルカリ
金属化合物に含まれる物質の中から、少なくとも１種類
を選択，又は２種以上を混合したものであることを特徴
とする請求項１，２，６，７のいずれか１項にに記載の
セメントクリンカーの製造方法。
【請求項９】アルカリ金属化合物は、炭素水素ナトリ
ウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウムから選
択した単体、複数種の混合であることを特徴とする請求
項８記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項１０】表面積の増加は、多孔質化、凹部形成
によることを特徴とする請求項１，２，６，７，８，９
のいずれか１項に記載のセメントクリンカーの製造方
法。
【請求項１１】分解反応工程で用いる加熱処理炉と、
炭化処理工程で用いる加熱処理炉とを少なくとも各１基
設置して、両加熱炉をダクトを介して被処理物が移送可
能に連通したことを特徴とする請求項１又は２項記載の
セメントクリンカーの製造方法。
【請求項１２】加熱処理炉は、円筒形で、内部に被処
理物と脱塩素剤とを混合撹拌しながら移送する手段を有
することを特徴とする請求項１，２，１１の何れか１項
に記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項１３】分解反応工程は、被処理物の乾燥工程
と、脱塩素剤との反応による無害な塩化物を生成する工
程とからなることを特徴とする請求項１，２，１１，１
２の何れか１項に記載のセメントクリンカーの製造方
法。
【請求項１４】分解反応工程における加熱処理温度
は、被処理物からハロゲン物質が分解析出する温度であ
ることを特徴とする請求項１，２，１１，１２，１３の
いずれか１項に記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項１５】分解反応工程における加熱処理温度
は、被処理物から塩素系ガスが分解析出する温度である
２５０℃〜３５０℃であることを特徴とする請求項１，
２，１１，１２，１３，１４の何れか１項に記載のセメ
ントクリンカーの製造方法。
【請求項１６】炭化処理工程の加熱処理は、被処理物
が炭化する温度で加熱処理することを特徴とする請求項
１，２，１１，１２のいずれか１項に記載のセメントク
リンカーの製造方法。
【請求項１７】炭化処理工程の加熱処理温度は、被処
理物が炭化する３５０℃〜７００℃であることを特徴と
する請求項１，２，１１，１２，１６の何れか１項に記
載のセメントクリンカーの製造方法。