JP2004300028A

JP2004300028A - セメントキルン排ガス中のダストの処理方法および装置

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Publication number: JP2004300028A
Application number: JP2004203461A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamamoto; 泰史山本; Yoshihiko Miyabe; 良彦宮部; Tetsuo Ogiri; 哲雄大桐
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2015-08-08
Also published as: JP4158860B2

Abstract

【課題】セメントキルン排ガス中のダストを、塩素、アルカリおよび重金属等を含む成分とセメント原料として再利用可能な成分とに簡単な手段により分離し、系外へ排出するダストを低減するとともに、塩素、アルカリおよび重金属等の抽出の容易な排ガス中のダストの処理方法および装置を提供する。
【解決手段】セメントキルン（５）の排ガス中のダストを分級装置（１３）により分級し、粒径約１０μｍ以下の微粒ダスト（３ａ）を回収するとともに、残りのダスト（３ｂ）をセメント原料として再利用するものである。なお、セメントキルン排ガスを分級装置（１３）に直接導入するのが良い。
【選択図】図２

Description

この発明は、セメント製造プラントにおける、セメントキルン排ガス中のダストの処理方法および装置に関するものである。

従来、セメントの焼成には、ロータリーキルンが一般的に用いられ、このロータリーキルン中をセメントの原料が移動する際に発生したダストは、ファンによる通風によってキルン外に運び出され、集塵装置によって捕集されている。この集塵装置によって捕集されたキルンダスト中には、塩素、アルカリ等がかなりの量含まれている。また、セメント原料の一部として都市ゴミや廃棄物の焼却灰および下水汚泥等を使用する場合には、これらの原料に、塩素、アルカリおよび重金属等が多量に含まれているので、セメント製造の際に発生するセメントキルン排ガス中のダストは、高濃度に濃縮されたこれらの物質を含むものである。

そして、塩素、アルカリおよび重金属等はプラントの各部に付着し、セメント製造の安定操業の障害になることは良く知られているところである。また、塩素、アルカリおよび重金属等を高濃度で含むセメントキルン排ガス中のダストをセメント原料として再利用すると、セメントにこれらの物質が含まれ、製品の用途が大幅に制限される。

したがって、セメントキルン排ガス中のダストをセメント原料として再利用するためには、塩素、アルカリおよび重金属等を除去またはその濃度を薄める必要があり、その方法として、例えば水洗処理等が行われているが、重金属等を効率良く抽出することは困難であった。すなわち、セメントキルン排ガス中に含まれている、セメント原料となるべきカルシウム成分が重金属とともに抽出され易く、重金属のみの抽出は困難であった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、セメントキルン排ガス中のダストを、塩素、アルカリおよび重金属等を含む成分とセメント原料として再利用可能な成分とに簡単な手段により分離し、系外へ排出するダスト量を低減するとともに、塩素、アルカリおよび重金属等の抽出の容易なセメントキルン排ガス中のダストの処理方法および装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、この発明は、セメントキルン排ガス中のダストを分級し、粒径約１０μｍ以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用するものである。また、排ガスが、原料の一部として都市ゴミや廃棄物の焼却灰そして下水汚泥を含むセメントを焼成したセメントキルン排ガスである場合に適用するのに適し、これらを原料とする場合には造粒されていることが好適である。

さらに、ダストの分級は、セメントキルン排ガスを分級装置に直接導入して行うことが可能である。特に、ダストの分級を、高効率空気分級装置を利用して行うことが好ましい。また、さらに、セメント原料として再利用する残りのダスト中のカルシウム濃度を一定にするために高効率空気分級装置のロータの回転速度を制御すること、および、ダストの分級の際または分級前に、ダストの分散性を良好にするための分散剤を添加することが好ましい。

そして、この発明の方法を実施するための装置としては、予熱炉と、キルンと、そしてクーラーとからなるセメント製造プラントにおいて、予熱炉またはキルンの排気ダクトを分級装置に連結し、この分級装置により分級された、微粒ダストを回収する回収装置と粗粒ダストを予熱炉以降の工程に返却する返却ダクトとを設けたものが好ましい。

この発明によれば、セメントキルン排ガス中のダストを分級し、粒径約１０μｍ以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用するので、簡単な手段により系外へ排出されるダスト量を低減できるとともに、塩素、アルカリおよび重金属等の抽出の容易なダストを分離して提供することができる。

本発明を説明するに先立って、先ず、従来行われている一般的なセメント製造プラントを説明するに、図１に示されるように、セメントの原料１は、予熱炉４を経てキルン５にて１０００℃以上の高温で焼成され、クーラー６において冷却され、クリンカ２となり、図示しないセメント粉砕工程で粉砕されてセメントとなるものである。キルン５内で発生した排ガスは、予熱炉４と集塵機８とを連結する排気ダクト１１により、ファン７の送風で集塵機８に送られる。集塵機８において、排ガス中のダスト３は捕集、分離され、返却ダクト１２によりセメント原料として再び予熱炉４に導入される。また、ダストを分離された排ガスはファン９により煙突１０に送られ、系外である大気中に排出される。

図１に示される従来の集塵機８によるセメントキルンの排ガスの処理方法では、上述のように、得られるセメントが塩素、アルカリおよび重金属を多量に含むため、そのセメントの用途に制約を受けているものである。また、集塵機８により分離されたダストに既知の水洗処理を行い、重金属の抽出を行うとしてもカルシウム成分の妨害により、効率の良い抽出はできない。

図２に示されるセメント製造プラントは、この発明の方法を実施するのに適したセメントキルン排ガス中のダストの処理装置を備えたもので、キルン５からの排ガスを排気ダクト１１により直接分級装置１３に導き、分級された、微粒ダストを含む排ガスは集塵機８に、粗粒ダストは返却ダクト１２を介して原料１の一部として再び予熱炉４に導入される。集塵機８においては、塩素、アルカリおよび重金属の微粒ダストが捕集、分離されて、図示しない回収装置に回収され、一方、微粒ダストの分離された排ガスはファン９の送風によって煙突１０から系外である大気中に排出される。分級して分離、回収されたダストは、重金属等の抽出用として提供される。なお、抽出はダストの水洗処理により行うことができる。

なお、図２に示される仮想線１２’および１２”は、粗粒ダスト３ｂの返却ダクト１２の代替案を示すものであり、キルン５の窯尻に、返却ダクト１２’と連結したシュート１６を設けて、ここからキルン５に送入して再焼成してもよく、また、既に焼成が殆ど終了している場合には、返却ダクト１２”より、クリンカ２と共に図示しないセメント粉砕工程に送り込むこともできる。

なお、分級装置としては、高効率空気分級機、例えば、Ｏ−ＳＥＰＡ（秩父小野田Ｋ．Ｋ製）、セパックス（Ｆ．Ｌ．スミス社製）やセポール（ポリシウス社製）などの強制渦流式の分級機が適しており、サイクロン等と比較して効率的な分級が可能であり、排ガス中のダストを極めてシャープに効率よく粗粒と微粒に分級することができる。また、これらの分級機のロータの回転数を制御することにより、分級する粒子の大きさ、すなわち粉末度をコントロールすることが可能であり、セメントキルン排ガス中のダストの粉末度が変わっても、容易にダスト中のカルシウム濃度を一定にすることができる。

図３は、セメントキルン排ガス中のダストを、第１段サイクロンで捕集、分離した場合（III）、第１段サイクロンに続く第２段サイクロンで捕集、分離した場合（II）、そして第２段サイクロンに続くバッグフィルターにより捕集、分離した場合（I）の捕集、分離されたダストの粒径（μｍ）とＣａＯ、Ｃｌ、Ｒ２Ｏ（アルカリ）および重金属の各割合（％）を示すものである。この図３から、（III）の場合には粒径が大きく、ＣａＯの割合も大きい、（I）の場合には、粒径が小さく、Ｃｌ、Ｒ２Ｏ（アルカリ）および重金属の割合が大きい。そして、粒径についての分岐点は粒径約１０μｍ程度である。したがって、この発明の処理方法においては、セメントキルン排ガス中のダストを分級し、粒径約１０μｍ以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダスト、すなわち、粒径約１０μｍ以上の粗粒ダストをセメント原料として再利用するものである。すなわち、粒径約１０μｍ以下の微粒ダストにおいては塩素、アルカリおよび重金属等の割合が大きく、粒径約１０μｍ以上の粗粒ダストにおいては原料として利用できるカルシウムに富んでおり、回収された微粒ダストは重金属の回収に提供することができる。一方。セメント原料として返却される残りの排ガス中には、塩素、アルカリおよび重金属等のセメント製品として不都合な成分の割合が極めて少なくなるものである。

図４は、都市ゴミの焼却灰をセメント原料の一部として使用し、セメントを製造した場合に発生したキルンの排ガス中のダストを、強制渦式の高性能分級機（Ｏ−ＳＥＰＡ・秩父小野田Ｋ．Ｋ製）により分級した場合のロータの回転速度と分離されるダストの各成分、すなわち、ＣａＯ、Ｃｌ、Ｒ２Ｏ（アルカリ）および重金属の割合の変化を示したもので、ロータの回転速度が遅い程ＣａＯの割合が高いことが理解される。また、図５は、分級の際（分級装置内）または分級の前（ダクト等）に分散剤を添加した場合と添加しなかった場合の、部分分級効率曲線を示すもので、図から明らかなように、分散剤を添加することによって分散性が向上し、極めて効率のよい分級が行われている。なお、図６のデータは、分散剤としてＤＥＧ（ジエチレングリコール）を３％添加した場合のものであるが、他に、セメント粉砕助剤として使用されるアルコール類、例えば、トリエタノールアミン、エタノール等を１０％以下の量を添加しても同様の結果を得ることができる。

通常のセメント製造の場合には、使用する原料は粉砕調合したもので、図２の装置において、予熱炉４はＳＰまたはＮＳＰ（浮遊熱交換式の予熱炉）であるが、都市ゴミや産業廃棄物の焼却灰を原料の一部（例えば、３０〜５０％）とする場合には、塩素が大量に含まれているので、原料が予熱炉やダクトに付着しやすく、閉塞するおそれがある。したがって、都市ゴミや産業廃棄物を原料として使用する場合には、原料を造粒し、直径５〜５０ｍｍのペレットとして予熱炉４に送入することが好ましい。また、予熱炉４としては、コマ型炉やグレート方式のものを使用するのがよい。さらに、キルン５をロングキルンとして予熱炉４を兼ねさせることができる。かくして、都市ゴミや廃棄物の焼却灰をセメント原料して焼成して閉塞の問題を防ぐことが可能であり、同時に排ガス中に含まれるダスト量も少なくなる。

従来のセメント製造工程の説明図である。この発明の方法を示すセメント製造工程の説明図である。セメントキルン排ガス中のダストを３つの粒群に分離し、各粒群の粒度分布および各成分の含有率を示す図である。セメントキルン排ガス中のダストを分級して得られたダストについて、分級機のロータの回転速度と各成分の含有率の関係を示す図である。分散剤の適用の有無による分散効率の違いを示す部分分級効率曲線である。

符号の説明

１セメント原料
２クリンカ
３キルンダスト
３ａ微粒ダスト
３ｂ粗粒ダスト
４予熱炉
５キルン
６クーラー
７，９ファン
８集塵装置
１０煙突
１１排気ダクト
１２，１２’，１２” 返却ダクト
１３分級機
１４集塵装置
１５ファン
１６シュート

Claims

セメントキルン排ガス中のダストを分級し、粒径約１０μｍ以下の微粒ダストを回収するとともに、残りのダストをセメント原料として再利用することを特徴とするセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
上記排ガスが、原料の一部として都市ゴミや廃棄物の焼却灰そして下水汚泥を含むセメントを焼成したセメントキルン排ガスであることを特徴とする請求項１記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
原料が造粒されていることを特徴とする請求項２記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
上記ダストの分級を、セメントキルン排ガスを分級装置に直接導入して行うことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
上記ダストの分級を、高効率空気分級装置を利用して行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
セメント原料として再利用する残りのダスト中のカルシウム濃度を一定にするために高効率空気分級装置のロータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のセメントキルン排ガス中のダストの処理方法。
上記ダストの分級の際または分級の前に、ダストの分散性を良好にするための分散剤を添加することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のセメントキルン排ガス中のダスト処理方法。
予熱炉と、キルンと、そしてクーラーとからなるセメント製造プラントにおいて、前記予熱炉またはキルンの排気ダクトを分級装置に連結し、この分級装置により分級された、微粒ダストを回収する回収装置と粗粒ダストを前記予熱炉以降の工程に返却する返却ダクトとを設けたことを特徴とするセメントキルン排ガス中のダストの処理装置。