JP2002274900A - セメント原料化方法およびその原料 - Google Patents
セメント原料化方法およびその原料Info
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Abstract
製造された固形燃料とセメント原料およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 塩素含有可燃物を、塩化物形成金属を含
有する無機粉末と共に加熱分解し、生成した可水性金属
塩化物を分離する脱塩処理方法において、塩素含有可燃
物と上記無機粉末とを、低酸素雰囲気下、300℃以上
〜800℃以下の温度で反応させ、生成した可水性金属
塩化物を水洗除去した後に上記無機粉末を回収し、セメ
ント原料の一部として利用することを特徴とするセメン
ト原料化方法とその原料。
Description
アルカリ金属等を含有する無機粉末とを同時に処理し、
塩素およびアルカリの少ないセメント原料を製造する方
法、およびこの方法によって得たセメント原料に関す
る。本発明によれば、廃ガラスや塩化ビニル樹脂等の塩
素系樹脂廃棄物を利用してアルカリおよび塩素の少ない
セメント原料を得ることができ、また塩素系樹脂の熱分
解によって発生した可燃性ガスを再び塩素系樹脂の熱分
解に利用して経済性良くセメント原料を得ることができ
る。
されているが、樹脂組成物は炭素分を多く含むことか
ら、最近、これを燃料として再利用する試みがなされて
いる。ところが、樹脂廃棄物のかなりの部分を占める塩
化ビニル廃材には塩素が含まれているため、不用意に燃
焼するとダイオキシンを発生する等の問題がある。
石灰等と一緒に乾留することによって塩素成分をガス化
して除去し、乾留残渣から炭素分を抽出して固形燃料を
得る方法が知られている(特開平9−227882
号)。この他に、塩化ビニル等の塩素含有可燃物に生石
灰等を混合し、これを不活性雰囲気下、350℃未満の
温度で加熱することによって、可水性塩化物を生成させ
て脱塩すると共に可燃性有機成分の大部分を回収して固
形燃料とする方法が提案されている(特開平11−11
6979号)。
は、塩化ビニル等の廃棄物を燃料化するために有価の生
石灰等を大量に使用しており、コストの面で不利である
と共に、廃棄物の有用資源化を図る観点からも不十分で
ある。
解決したものであり、有価の生石灰等に代えて、廃ガラ
ス等の廃棄物を使用することによって塩素含有可燃性廃
棄物の脱塩熱分解を行い、塩素残量の少ないセメント原
料を回収できるようにしたものである。すなわち、本発
明は、塩化ビニル廃材等の塩素含有可燃物を廃ガラス粉
末等と一緒に加熱し、廃ガラスに含まれるアルカリ金属
等と可燃物の塩素成分とを反応させて脱塩する処理方法
において、加熱雰囲気、加熱温度、および好ましくは塩
化水素濃度と熱分解ガスの炉内滞留時間などを制御する
ことによって、生石灰や消石灰並みに脱塩効果を高める
と共に可燃物の発熱量を有効に利用して反応を促進し、
セメント原料を得ることができるセメント原料化方法、
およびその原料を提供するものである。
下の構成からなるセメント原料化方法とこの方法による
原料が提供される。 (1)塩素含有可燃物を、塩化物形成金属を含有する無
機粉末と共に加熱分解し、生成した可水性金属塩化物を
分離する脱塩処理方法において、塩素含有可燃物と上記
無機粉末とを、低酸素雰囲気下、300℃以上〜800
℃以下の温度で反応させ、生成した可水性金属塩化物を
水洗除去した後に上記無機粉末を回収し、セメント原料
の一部として利用することを特徴とするセメント原料化
方法。 (2)塩素含有可燃物と塩化物形成金属を含有する無機
粉末とを、400℃〜700℃、塩化水素のピーク濃度
10%以上で加熱反応させる上記(1)のセメント原料化
方法。 (3)加熱炉を用い、炉中央部の塩化水素濃度10%以
上および炉内温度400℃〜700℃で加熱反応させる
上記(1)または(2)のセメント原料化方法。、 (4)加熱炉として外熱キルンを用い、熱分解ガスを炉
内に1分以上滞留させて金属塩化物を生成させる上記
(1)、(2)または(3)のセメント原料化方法。 (5)塩素含有可燃物から発生した可燃性ガスを外熱キ
ルンの熱源として利用する上記(4)のセメント原料化方
法。 (6) 塩素含有可燃物が塩化ビニル樹脂を含有する廃
プラスチックである上記(1)〜(5)の何れかに記載するセ
メント原料化方法。 (7)無機粉末がアルカリ金属を含有するガラス粉末、
ないし廃ガラス粉末である上記(1)〜(6)の何れかに記載
するセメント原料化方法。 (8)上記(1)〜(7)の何れかの方法によって回収された
熱分解残渣を含む無機粉末からなり、塩素含有量200
0ppm以下、かつアルカリ含有率1%以下であるセメン
ト原料。
塩素含有可燃物を、塩化物形成金属を含有する無機粉末
と共に加熱して可水性金属塩化物を生成させ、これを分
離する脱塩処理方法において、塩素含有可燃物と上記無
機粉末を、低酸素雰囲気下、300℃以上〜800℃以
下の温度で反応させ、生成した金属塩化物を水洗除去し
た後に上記無機粉末を回収してセメント原料の一部とし
て利用することを特徴とする方法である。さらに、好ま
しくは、塩素系樹脂の熱分解によって発生した可燃性ガ
スを再び塩素系樹脂の熱分解に利用する方法である。
塩素成分を含有する可燃性材料であり、例えば、塩化ビ
ニルなどの塩素系樹脂である。この塩素系樹脂は塩化ビ
ニル廃棄物などの廃プラスチックを用いることができ
る。また、塩化物形成金属を含有する無機粉末とは塩素
系樹脂等の加熱によって発生する塩素ガスや塩化水素ガ
スと反応して可水性塩化物を形成する金属を含有する無
機粉末であり、例えば、アルカリ金属を含有するガラス
粉末である。このガラス粉末は廃ガラスを用いることが
できる。
素雰囲気下で300℃以上〜800℃以下の温度で加熱
分解する。好ましくは400℃以上〜700℃以下が良
い。加熱温度が300℃未満であると可燃物から発生す
る塩素ガスや塩化水素ガスなどの塩素系ガスとガラス粉
末に含まれるアルカリ金属等との反応が十分に進行せ
ず、また塩素系樹脂の熱分解による可燃性ガスの発生も
不十分で、加熱用燃料としての利用ができない。また、
加熱温度が800℃より高いとガラス粉末の表面が溶融
し、この場合もガラス粉末内部のアルカリ金属と塩素系
ガスとの反応が十分に進行しない。なお、加熱炉として
外熱ロータリーキルン等を用いる場合には、一般にキル
ンの入口は常温になり、出口温度は最高温度になるの
で、出口近傍の炉内温度を基準にするのが好ましい。
などの低酸素雰囲気である。これらを低酸素雰囲気下で
加熱分解する手段として、好ましくは例えば外熱キルン
を用いる。低酸素雰囲気下で塩素含有可燃物を加熱分解
することにより、高濃度の塩化水素ガスおよび可燃性ガ
スが加熱炉内に滞留する。塩化水素の濃度は炉内で必ず
しも均一ではないのが、そのピーク濃度が10%以上、
好ましくは30%以上になるように制御するのが良い。
加熱炉として外熱キルンを用いる場合、炉中央部の塩化
水素濃度がほぼピーク濃度になるので、炉中央部の塩化
水素濃度を10%以上、好ましくは30%以上に制御す
る。炉中央部での塩化水素の濃度が10%より少ない
と、塩素系ガスとアルカリ金属等との反応が不十分にな
る。
においては、さらに熱分解ガスを炉内に1分以上、好ま
しくは5分以上滞留させる。塩化水素濃度を10%以
上、好ましくは30%以上に制御し、熱分解ガスを炉内
に1分以上滞留させることによって、ガラス粉末のよう
な反応性の乏しいものでも生石灰や消石灰なみの脱塩効
果が得られる。熱分解ガスの炉内滞留時間が1分未満で
は、塩素系ガスとアルカリ金属等との反応が不十分とな
り、未反応の塩化水素ガスが炉外に多量に排出されるの
で好ましくない。
範囲に制御するには加熱炉として外熱キルンを用いるの
が良い。また、外熱キルンを用いれば塩素含有可燃物か
ら発生した可燃ガスを炉外に導き、外熱キルンの熱源と
して利用することができる。なお、内熱キルンを用いる
と炉内に燃焼用空気が導入されるのでこれによって炉内
が希釈され、塩化水素濃度が上記範囲よりも格段に薄く
なる。外熱キルンを用い、外熱によって炉内温度を上記
範囲に高め、炉内に投入した塩素含有可燃物を加熱分解
すれば、発生した塩素ガスや塩化水素ガスは内熱キルン
の場合よりも高濃度に維持され、炉内に投入された無機
粉末に含まれるアルカリ金属等と十分に反応して可水性
のアルカリ金属塩化物等を生成する。
し、残渣に含まれる炭素源を回収して燃料として利用す
ることができる。この熱分解残渣から発熱量5000kc
al/kg以上の燃料を得ることができる。なお、実施例に
示すように、例えば1トン当たり40kgの炭素源を回収す
ることができる。熱分解残渣から不燃分と炭素源を分離
する場合、その方法は限定されない。風力分離、浮遊分
離、比重分離など既存の方法によることができる。
の加熱工程において脱塩剤としてアルカリ金属等を含有
するガラス粉末を用いるが、このガラス粉末はシリカ分
に富むので、使用したガラス粉末を回収してセメント原
料の一部に再利用する。具体的には、炉内からガラス粉
末を回収して水洗槽に入れ、可水性のアルカリ金属塩化
物等を洗い流し、脱水する。この水洗処理によって塩素
残量2000ppm以下、アルカリ残量1wt%以下のガラ
ス粉末を回収することができる。これをセメント原料の
一部に利用する。
図1に示す。加熱炉として外熱キルン1が用いられてお
り、キルンの外周には炉内を高温に保つ燃焼ガスが流れ
る加熱室2が設けられている。この加熱室2には外部燃
焼炉3が接続している。キルン1の入口には炉内を低酸
素雰囲気に保つための窒素ガス室4が設けられている。
さらにキルン入口には原料の供給手段5が設けられてお
り、塩化ビニル樹脂等の塩素含有可燃物とガラス粉末と
の混合物が炉内に投入される。炉内の塩素含有可燃物は
外熱によって熱分解する。この熱分解ガスは燃焼炉3に
循環されて可燃性ガスが燃料の一部に利用される。な
お、燃焼炉3には重油等の補助燃料が必要に応じて供給
され、熱量を高めてキルンを外側から加熱する。熱分解
残渣は炉外に取り出され、水洗槽6に導かれる。水洗
後、残渣から分離された固定炭素は燃料として利用さ
れ、またシリカ分はセメント原料として利用される。
化ビニル廃材と平均粒径10μmの廃ガラス粉末を3:
7の割合で混合したものを、処理量100kg/hの割合
で、表1に示す条件下で加熱処理した。処理温度は外熱
炉出口近傍での物温度を測定してコントロールした。ま
た、炉中心部での発生ガスをサンプリングし、サンプリ
ングガス中の塩化水素濃度を測定した。塩化水素濃度、
ガス滞留時間は炉内に導入する窒素の送入量によって調
整した。残渣中のシリカ源および炭素源の回収率はシリ
カ源630kg/t、炭素源40kg/tであった。また、各条
件下での発生ガス発熱量、シリカ源のアルカリ含有率お
よび塩素含有率、炭素源の発熱量は表1のとおりであっ
た。
ニル廃材などの塩素系樹脂廃材と廃ガラスとを原料とし
て用い、これからセメント原料を得ることができる。ま
た、本発明の方法は、低酸素雰囲気下で炉内の塩化水素
濃度を高めて脱塩反応させるので、反応性の低い廃ガラ
ス粉末を用いても、これを生石灰や消石灰なみの反応効
率で反応させることができ、アルカリ残量および塩素残
量の少ないシリカ分を回収することができる。さらに低
酸素雰囲気下で熱分解するので炭素分の多い熱分解残渣
を回収することができ、発熱量の大きい燃料を得ること
ができる。
素ガス室、5−供給手段、6−水洗槽。
Claims (8)
- 【請求項1】 塩素含有可燃物を、塩化物形成金属を含
有する無機粉末と共に加熱分解し、生成した可水性金属
塩化物を分離する脱塩処理方法において、塩素含有可燃
物と上記無機粉末とを、低酸素雰囲気下、300℃以上
〜800℃以下の温度で反応させ、生成した可水性金属
塩化物を水洗除去した後に上記無機粉末を回収し、セメ
ント原料の一部として利用することを特徴とするセメン
ト原料化方法。 - 【請求項2】 塩素含有可燃物と塩化物形成金属を含有
する無機粉末とを、400℃〜700℃、塩化水素のピ
ーク濃度10%以上で加熱反応させる請求項1のセメン
ト原料化方法。 - 【請求項3】 加熱炉を用い、炉中央部の塩化水素濃度
10%以上および炉内温度400℃〜700℃で加熱反
応させる請求項1または2のセメント原料化方法。 - 【請求項4】 加熱炉として外熱キルンを用い、熱分解
ガスを炉内に1分以上滞留させて金属塩化物を生成させ
る請求項1、2または3のセメント原料化方法。 - 【請求項5】 塩素含有可燃物から発生した可燃性ガス
を外熱キルンの熱源として利用する請求項4のセメント
原料化方法。 - 【請求項6】 塩素含有可燃物が塩化ビニル樹脂を含有
する廃プラスチックである請求項1〜5の何れかに記載
するセメント原料化方法。 - 【請求項7】 無機粉末がアルカリ金属を含有するガラ
ス粉末、ないし廃ガラス粉末である請求項1〜6の何れ
かに記載するセメント原料化方法。 - 【請求項8】 請求項1〜7の何れかの方法によって回
収された熱分解残渣を含む無機粉末からなり、塩素含有
量2000ppm以下、かつアルカリ含有率1%以下であ
るセメント原料。
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