JP2006096615A - セメントキルンの排ガスの処理方法 - Google Patents

セメントキルンの排ガスの処理方法 Download PDF

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修 山口
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Abstract

【課題】重金属(例えば、水銀)及び有機塩素化合物を除去するための加熱手段の小型化が可能であり、それに伴い、熱エネルギーを削減することのできるセメントキルンの排ガスの処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は、(A)集塵機9を用いて、排ガス中のダストの一部を捕集して、水銀、有機塩素化合物及びダストの残部を含む排ガスを得る工程と、(B)工程(A)で得られた排ガス中の水銀及び有機塩素化合物を、吸着塔11にて活性炭及び/又は微粉炭に吸着させる工程と、(C)工程(B)で得られた活性炭及び/又は微粉炭を、加熱炉14にて不活性ガス雰囲気中で350℃以上に加熱して、水銀及び有機塩素化合物を除去する工程と、(D)工程(C)で得られた活性炭及び/又は微粉炭を、セメントキルン5に投入する工程とを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、各種の廃棄物を原料や燃料として用いるセメントキルンから排出される、水銀、有機塩素化合物及びダストを含む排ガスの処理方法に関する。
近年、廃棄物の最終処分場(埋立て地等)の確保が困難になりつつある中で、セメント製造の原料または燃料の一部として、各種汚泥や焼却灰等の廃棄物が用いられている。
しかし、これら廃棄物に含まれている水銀等の重金属やPCB等の有機塩素化合物は、セメントキルン内で揮発して、排ガス中に揮発成分または固体分として含まれた状態で排出される。排ガス中の重金属及び有機塩素化合物は、有害物質であるため、適当な方法を用いて除去することが必要である。
かかる事情の下、セメントキルンの排ガスから重金属等を除去する方法として、種々の方法が提案されている。
例えば、セメント製造工程の排ガスから捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、集塵ダストに含まれる揮発性金属成分(例えば、水銀)の揮発温度以上に加熱して上記揮発性金属成分をガス化して除去し、揮発性金属成分を除去した集塵ダストをセメント原料の一部に用いることを特徴とするセメント製造排ガスの処理方法が、提案されている(特許文献1)。
特開2002−355531号公報
上述の文献に記載されているセメント製造排ガスの処理方法は、捕集した集塵ダストの全量を加熱して、水銀等の揮発性金属成分を揮発させ除去するものであるため、除去対象物(揮発性金属成分)以外の本来加熱を要しない多量の固体分を加熱することになり、加熱炉の容積及び熱エネルギーの使用量の観点から、不経済な面がある。
一方、都市ごみの焼却灰等を原料の一部として用いるセメントキルンで発生する排ガスの中には、廃プラスチック、生ごみ等に由来する種々の有機塩素化合物(例えば、PCB、クロロベンゼン、クロロフェノール等)が存在する。これら有機塩素化合物も、上述のように、排ガスから除去する必要がある。
そこで、本発明は、重金属(例えば、水銀)及び有機塩素化合物を除去するための加熱手段の小型化が可能であり、それに伴い、熱エネルギーを削減することのできるセメントキルンの排ガスの処理方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、水銀、有機塩素化合物及びダストを含む、セメントキルンの排ガスに対し、ダストの一部(例えば、粗粒分と、細粒分の一部)を除去する処理を行なった後、ダストの量が削減された処理後の排ガスと、吸着性能を有する物質を接触させて、排ガス中の水銀及び有機塩素化合物を、吸着性能を有する物質に吸着させ、次いで、吸着性能を有する物質を所定の温度で加熱して、水銀及び有機塩素化合物を除去すれば、排ガス中のダストの全量を加熱して水銀等を除去する場合と比べて、加熱の対象物の量を大幅に減少させることができ、加熱炉の小型化、及び熱エネルギーの削減を実現しうること、さらには、吸着性能を有する物質として、活性炭及び/又は微粉炭を用いれば、水銀及び有機塩素化合物の除去手段としての使用後に、セメント原料としても利用しうることなどを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]の方法を提供するものである。
[1]
水銀、有機塩素化合物及びダストを含む、セメントキルンの排ガスの処理方法であって、(A)集塵手段を用いて、前記排ガスに含まれているダストの少なくとも一部を捕集して、水銀、有機塩素化合物及びダストの残部を含む排ガスを得る工程と、(B)工程(A)で得られた排ガスと、吸着性能を有する物質を接触させて、該吸着性能を有する物質に、前記排ガス中の水銀及び有機塩素化合物を吸着させる工程と、(C)工程(B)で得られた吸着性能を有する物質を、不活性ガス雰囲気中で350℃以上に加熱して、吸着している水銀及び有機塩素化合物を除去する工程とを含むことを特徴とするセメントキルンの排ガスの処理方法。
[2]
(D)工程(C)で得られた前記吸着性能を有する物質を、前記セメントキルンに供給する工程、を含む前記[1]のセメントキルンの排ガスの処理方法。
[3]
工程(B)において、前記吸着性能を有する物質として、活性炭及び/又は微粉炭を用いる前記[1]又は[2]のセメントキルンの排ガスの処理方法。
[4]
工程(B)は、前記排ガスの流路にフィルター手段を配設するとともに、該フィルター手段に向けて、該フィルター手段を通過し得ない粉粒状の吸着性能を有する物質を散布するものである前記[1]〜[3]のいずれかのセメントキルンの排ガスの処理方法。
[5]
前記粉粒状の吸着性能を有する物質と共に、無機系粉末を散布する前記[4]のセメントキルンの排ガスの処理方法。
[6]
工程(B)は、粉粒状の吸着性能を有する物質を充填した吸着塔に、前記排ガスを通気するものである前記[1]〜[3]のいずれかのセメントキルンの排ガスの処理方法。
本発明のセメントキルンの排ガスの処理方法によれば、重金属(例えば、水銀)及び有機塩素化合物を除去するための加熱炉の小型化が可能であり、それに伴い、加熱に要する熱エネルギーを削減することができる。
本発明の排ガスの処理方法について、工程毎に説明する。
[工程(A)]
工程(A)は、集塵手段を用いて、セメントキルンの排ガス(水銀、有機塩素化合物及びダストを含むもの)に含まれているダストの少なくとも一部を捕集して、水銀、有機塩素化合物及びダストの残部を含む排ガスを得る工程である。
本発明における処理対象物は、水銀、有機塩素化合物及びダストを含む、セメントキルンの排ガスである。
ここで、水銀及び有機塩素化合物は、セメントクリンカの原料の一部として用いられる、都市ごみの焼却灰等に由来するものである。有機塩素化合物の例としては、PCB、クロロベンゼン、クロロフェノール等が挙げられる。
セメントキルンは、セメントクリンカを焼成するための加熱炉であり、例えば、ロータリーキルンが挙げられる。
「セメントキルンの排ガス」とは、セメントキルン及びその関連設備(例えば、仮焼炉等)においてセメントクリンカ原料の燃焼または仮焼(脱炭酸反応)によって生じる排ガスを意味する。
ダストとは、本明細書において、排ガス中の固体分のうち、水銀及び有機塩素化合物の固体分を除いたものを総称し、粗粒分、細粒分及び微粒子を含む。
なお、水銀及び有機塩素化合物は、高温の排ガス中には揮発成分として存在しているが、排ガスの温度が低下するにつれて、排ガス中に固体分として存在するようになる。
本工程で用いられる「集塵手段」は、ダストの少なくとも一部を捕集するためのものであり、好ましくは、ダストの90質量%以上を捕集し、かつ、水銀及び有機塩素化合物の一部を通過させるものである。
集塵手段としては、例えば、除塵用バグフィルターや、電気集塵機や、複数種の集塵機を組み合わせたもの(例えば、排ガスの上流側から、重力集塵機、慣性力集塵機、遠心力集塵機の順に直列に設置して、粒度の大きなダストから捕集していくように構成したもの)等が挙げられる。
集塵手段が設けられる地点における排ガスの温度は、通常、80〜200℃である。
集塵手段を通過した後の排ガスは、水銀、有機塩素化合物及びダストの残部を含む。なお、ダストの残部とは、集塵手段で捕集されない微粒子(ただし、水銀及び有機塩素化合物を除く。)を主体とする固体分をいう。
排ガス中に固体分として含まれる水銀は、例えば、塩化水銀等の化合物または金属水銀として存在する。
[工程(B)]
工程(B)は、工程(A)で得られた排ガスと、吸着性能を有する物質を接触させて、吸着性能を有する物質に、排ガス中の水銀及び有機塩素化合物を吸着させる工程である。
吸着性能を有する物質を配置する地点における排ガスの温度は、通常、70〜150℃である。該温度が70℃未満では、後述のバグフィルターにおいて著しい結露を生じて、ろ布が目詰まりすることがある。
吸着性能を有する物質としては、排ガス中の水銀及び有機塩素化合物を吸着しうるものであればよく、特に限定されないが、資源の有効利用の観点から、後述の工程(C)(水銀等の除去)の後に、セメントクリンカの原料または焼成用燃料として再利用しうるものが好ましい。
このような再利用しうる物質の例としては、活性炭、微粉炭等が挙げられる。
活性炭は、多孔質であるため比表面積が大きく、単位質量当たりの水銀及び有機塩素化合物の吸着量が大きいという特長を有する。
微粉炭は、所定の粒度に微粉砕されたものであれば、活性炭と同様に優れた吸着性能を発揮することができる。なお、微粉炭は、セメントキルンの汎用の燃料であり、本発明の実施のために新たに用意する必要がない。
活性炭及び微粉炭は、いずれかを単独で使用してもよいし、あるいは適宜の配合割合で併用してもよい。
吸着性能を有する物質の使用形態としては、次のように、煙道にて散布する方法や、充填塔に充填する方法等がある。
[吸着性能を有する物質を散布する方法]
この方法は、排ガスの流路にフィルター手段を配設するとともに、このフィルター手段に向けて、フィルター手段を通過し得ない粉粒状の吸着性能を有する物質(例えば、活性炭、微粉炭等)を散布する方法である。
ここで、フィルター手段の例としては、バグフィルター等が挙げられる。バグフィルターは、排ガスの流量に適合するものであればよく、払落とし方式としては、逆洗式、パルスジェット式、機械振動式等の形式のものを用いることができる。
なお、逆洗式とは、ろ過の方向と逆向きに清浄な空気を流通させて、ろ布上の粒子を剥離させる乾式の方法をいう。
パルスジェット式とは、圧縮空気を瞬時に小刻みにろ布に吹き込み、ろ布上の粒子を払い落とす方法をいう。複数の室に区切る必要がなく、風量の変動が少なく、ろ過速度を大きくさせうる等の特長がある。
機械振動式とは、複数の室に区切り、各室の気流を順に停止させながら、気流の停止した室内のろ布に機械的振動を与えて、ろ布上の粒子を払い落とす方法をいう。
バグフィルターのろ布は、吸着性能を有する物質(例えば、活性炭、微粉炭等)の通過を阻止し、かつ、排ガスを円滑に通過させうるものであればよい。このようなろ布としては、例えば、上述の工程(A)で用いられる除塵用バグフィルターのろ布と同様のものが挙げられる。
吸着性能を有する物質としては、粉粒状のものが用いられる。「粉粒状」とは粉状または粒状を意味する。
吸着性能を有する物質の粒度は、吸着性能を発揮することができる限りにおいて特に限定されないが、平均粒径が1〜50μmで、かつ90μmの残分が20質量%以下であることが好ましい。
吸着性能を有する物質の吹き込み量は、本工程による処理後の排ガス中の水銀及び有機塩素化合物の濃度が、各々、50μg/m3N(EU規制値)、0.1ng−TEQ/m3N(ダイオキシン類の国内排出基準値)等の基準値を満足する限りにおいて特に限定されないが、通常、排ガス1m3N当たり0.01〜1.0g程度である。
吹き込みは、例えば、定量供給フィーダーを用いて、吸着性能を有する物質を計量した後、圧縮空気を用いて、この計量済みの吸着性能を有する物質を噴射させることによって行なわれる。
バグフィルターの設置箇所において、排ガスの温度が比較的低く、結露が発生し易い場合には、粉粒状の吸着性能を有する物質が、ろ布から剥離し易くなるように、バグフィルターに向けて無機系粉末を散布することができる。
この場合、無機系粉末は、吸着性能を有する物質と同時に吹き込んでもよいし、あるいは、吸着性能を有する物質と交互に吹き込んでもよい。なお、同時に吹き込む場合、無機系粉末は、粉粒状の吸着性能を有する物質との混合物(プレミックス品)として、予め用意しておくことができる。
無機系粉末としては、本工程で使用後の無機系粉末を、セメントキルンにセメントクリンカ原料として供給することのできるように、セメントの主成分と同様の成分(カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、酸化鉄等)を主成分とし、かつ、塩素、アルカリ金属、重金属の含有率が小さいものを用いることが、好ましい。このような無機系粉末の例としては、珪藻土、珪石粉末、石灰石粉末、消石灰粉末、生石灰粉末等が挙げられる。
無機系粉末の吹き込み量は、吸着性能を有する物質の吹き込み量100質量部に対して、好ましくは150質量部以下、より好ましくは25〜125質量部、特に好ましくは50〜100質量部である。該量が150質量部を超えると、吹き込み後に回収して加熱する際の加熱対象物の量が増大するので、好ましくない。
水銀及び有機塩素化合物を吸着した、吸着性能を有する物質は、逆洗、パルスジェット等によってろ布から払い落として、回収する。回収した吸着性能を有する物質は、1回の吹き込みによる吸着だけでは、吸着性能が残っているので、吸着性能がある程度低下するまでは、繰り返し、吹き込みに使用することができる。
吸着性能が低下した、吸着性能を有する物質は、次の工程(D)においてセメントキルンに供給される。
[吸着性能を有する物質を充填塔に充填する方法]
吸着性能を有する物質は、セメントキルンの排ガスを通気しうるように設置された充填塔に充填して用いることもできる。
この場合、充填塔は、排ガスの流量に適合するものであればよく、特に種類が限定されるものではない。
充填塔における吸着性能を有する物質の収容手段の形状及び大きさは、特に限定されないが、例えば、直径が数mmでかつ長さが数cmの円柱状に成形されたカゴ体が挙げられる。
充填塔に充填される吸着性能を有する物質の例として、粒状の活性炭(市販品あり)や、微粉炭等が挙げられる。
吸着性能を有する物質の充填量は、本工程による処理後の排ガス中の水銀及び有機塩素化合物の濃度が、各々、50μg/m3N(EU規制値)、0.1ng−TEQ/m3N(ダイオキシン類の国内排出基準値)等の基準値を満足する限りにおいて、特に限定されない。
充填塔に充填した吸着性能を有する物質は、吸着性能がある程度低下するまで使用を継続し、その後、新たなものと交換すればよい。
[工程(C)]
本工程は、工程(B)で得られた吸着性能を有する物質(水銀及び有機塩素化合物を吸着済みのもの)を、不活性ガス雰囲気中で350℃以上に加熱して、吸着された水銀を揮発させて除去し、かつ、吸着された有機塩素化合物を分解して除去する工程である。
不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス等が挙げられる。中でも、窒素ガスは、入手し易い点で好ましく用いられる。
不活性ガス以外のガス(例えば、空気の如き酸素含有ガス)を用いた場合、有機塩素化合物の脱塩素化が生じず、該化合物を分解することが困難となり、また、吸着性能を有する物質(例えば、活性炭や微粉炭)が燃焼するおそれもある。
加熱温度は、350℃以上、好ましくは400℃以上である。加熱温度が350℃未満では、水銀が十分に揮発せず、また、有機塩素化合物の分解が不完全となることがある。
加熱温度の上限値は、特に制限されないが、エネルギーコスト、設備費、安全性等の観点から、好ましくは600℃以下、より好ましくは550℃以下、特に好ましくは500℃以下である。
加熱手段としては、不活性ガス雰囲気下で350℃以上に加熱することができるものであればよく、特に限定されないが、好ましい例として、外熱式の加熱炉が挙げられる。加熱源としては、電気、灯油、重油等が挙げられるが、公害防止の観点から電気が好ましい。
なお、加熱後の吸着性能を有する物質を冷却する付属機構を有する加熱手段を用いれば、ダイオキシン類の再合成を防止することができる。このような加熱手段の例として、ハーゲンマイヤ方式と呼ばれる加熱炉が挙げられる。ハーゲンマイヤ方式は、金属酸化物(Ca、Na、Si等の酸化物)による触媒効果を利用して、酸素の不存在下(例えば、窒素ガス雰囲気下)で200〜550℃に加熱して、処理対象物である粉体中のダイオキシン類を分解する方法をいう。
加熱炉(加熱手段)の炉内の容積に占める吸着性能を有する物質の容積の割合(充填率)は、炉内の吸着性能を有する物質を十分に加熱して、水銀の揮発及び有機塩素化合物の分解を十分に行いうる限りにおいて、特に限定されないが、好ましくは5〜30%である。
加熱炉から排出される不活性ガスは、揮発成分である水銀、塩化水素等を含んでいるため、スクラバー、水冷式冷却器等を用いて、これら水銀、塩化水素等を吸収させて除去する。水銀、塩化水素等を除去した後の不活性ガスは、繰り返し用いることができる。
[工程(D)]
本工程は、工程(C)で得られた吸着性能を有する物質(水銀及び有機塩素化合物を除去した活性炭、微粉炭等)を、燃料等として、セメントキルンに供給する工程である。
工程(C)で得られた吸着性能を有する物質は、吸着性能が低下しておらず工程(B)に戻して再利用されるものを除き、セメントキルンに燃料等として投入される。この場合、工程(B)において吸着性能を有する物質と共に使用された無機系物質も、吸着性能を有する物質と共にセメントキルンに投入される。無機系物質は、キルン内で他のセメントクリンカ原料と共に焼成され、セメントクリンカの構成成分となる。
本工程で用いられる吸着性能を有する物質は、水銀及び有機塩素化合物が除去されているので、セメントクリンカ製造設備の中で水銀及び有機塩素化合物が濃縮されながら循環するような事態を生じさせることがない。
以下、本発明の排ガスの処理方法を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の方法で用いられる排ガスの処理システムを示す図である。
図1中、まず、セメントクリンカ原料(具体的には、石灰石、粘土、珪石、鉄滓、廃棄物(例えば、鋳物砂、スラグ、アルミナスラッジ、都市ごみの焼却灰等)等)を、ドライヤ(乾燥機)1で乾燥した後、原料ミル(粉砕機)2で粉砕して混合し、さらに必要に応じてフライアッシュを添加し、次いで、原料供給路3を経由してサスペンションプレヒータ4に供給する。
ここで、サスペンションプレヒータ4は、熱交換を行ないながらセメント原料を予熱するためのものであり、複数のサイクロン4a,4b,4c,4dから構成されている。
セメントクリンカ原料は、サスペンションプレヒータ4内において、上段のサイクロン4aから下方のサイクロンへと順次移動しながら予熱され、ロータリーキルン5へと供給される。なお、ロータリーキルン5は、セメントクリンカを焼成するための加熱炉(セメントキルン)である。
サスペンションプレヒータ4とロータリーキルン5の間には、仮焼炉6を併設してもよい。仮焼炉6は、セメントクリンカ原料の仮焼(脱炭酸反応)を促進させるために設けられる。
ロータリーキルン5内に供給されたセメントクリンカ原料は、1,300〜1,600℃の温度条件下で焼成されて、粒状のセメントクリンカとなる。ロータリーキルン5から排出されたセメントクリンカは、石膏等を添加された後、仕上げミル7内で微粉砕され、セメントとなる。
ロータリーキルン5及び仮焼炉6内の燃焼によって発生する排ガス、及び、セメント原料が加熱分解(脱炭酸反応)される際に発生する排ガスは、ロータリーキルン5及び仮焼炉6からサスペンションプレヒータ4内に流入して、サスペンションプレヒータ4内を上方へと移動していき、最上段のサイクロン4aに達した後、最上段のサイクロン4aに接続されている排ガス路8(図1中、一点鎖線で示す。)内に流入する。そして、排ガスは、熱源となるために原料ミル2及びドライヤ1を通過し、排ガス路8から集塵機9内に流入し、集塵機9にて排ガス中のダストの大部分が除去される。
集塵機9は、セメントキルンの排ガス中のダストを捕集するためのものである。集塵機9としては、通常、電気集塵機が用いられるが、それ以外の集塵機(例えば、重力集塵装置、慣性力集塵装置、遠心力集塵装置、濾過集塵装置等)を用いてもよい。
集塵機9で捕集されたダストは、水銀及び有機塩素化合物の含有量が少なく、ダスト供給路10を介して原料供給路3に投入され、セメントクリンカ原料の一部となる。
一方、集塵機9を通過した排ガスは、排ガス路8を経由して、吸着手段(吸着塔)11に導かれる。排ガス中の水銀及び有機塩素化合物は、吸着手段11内の吸着性能を有する物質(例えば、活性炭)に吸着される。吸着手段11を通過した排ガスは、排ガス路8を経て煙突12から大気中に排出される。
水銀及び有機塩素化合物を吸着した、吸着手段11内の吸着性能を有する物質(活性炭)は、供給路13を経て加熱炉14で350℃以上に加熱され、水銀及び有機塩素化合物が除去される。その後、吸着性能を有する物質(活性炭)は、供給路15を経てロータリーキルン5または仮焼炉6に燃料として投入される。
加熱炉14で生じた水銀、塩化水素等の揮発分は、ガス路16を介してスクラバー16に導かれ、スクラバー16の吸収液に吸収される。この吸収液は、水銀を含むため、水銀回収業者に引き渡すなどして処分する。一方、スクラバー16を通過したガスは、ガス路18を介して再び加熱炉14に導かれ、再利用される。
以下、本発明を実施例により説明する。
[実施例1]
小型の試験用キルンを用い、かつ、水銀及びポリ塩化ビニルを混入した燃料を用いて、セメントクリンカを焼成した。試験用キルン内で発生した排ガスを、除塵用バグフィルター(集塵手段)に通過させ、排ガス中のダストの大部分(95質量%以上)を捕集した。なお、除塵用バグフィルターを通過する排ガスの温度は、120℃程度であった。
次に、除塵用バグフィルターを通過した後の排ガスの一部を、吸着塔に導いた。吸着塔を通過する排ガスの流量は、0.5m3N/時間(hour)とした。吸着塔を通過する排ガスの温度は、90℃程度であった。
吸着塔としては、底面を網状に形成した直径20cm、長さ70cmの円筒状の金属製の活性炭ホルダーの内部に、粒状の活性炭(製品名:G2x、日本エンバイロケミカルズ社製)を底面から20cmの高さまで充填したものを用いた。なお、排ガスは、吸着塔の底面から上方に向かって流れるように通気した。
排ガスを通気しながら、吸着塔の入口における排ガスの水銀濃度、及び、吸着塔の出口における排ガスの水銀濃度を測定した。測定装置としては、水銀分析計(商品名:AM−2、日本インスツルメンツ社製)を用いた。
排ガスを通気しながら、吸着塔の入口における排ガスのダイオキシン類の濃度、及び、吸着塔の出口における排ガスのダイオキシン類の濃度を測定した。測定方法は、JIS K 0311に規定する方法を用いた。
結果を表1に示す。表1から、吸着塔の出口では、吸着塔の入口と比べて、水銀及びダイオキシン類の濃度が大幅に減少していることがわかる。
さらに1週間通気した後に、吸着塔から粒状の活性炭を全て取り出し、その一部をサンプリングして、活性炭の加熱前の水銀及びダイオキシン類の吸着量を測定した。この際、水銀の吸着量は、水銀分析計(商品名:SP−3D、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定した。ダイオキシン類の吸着量は、JIS K 0311に規定する方法によって求めた。
次に、外熱式キルン(電気加熱式)の内部にアルミナ製チューブ(内径8cm×長さ180cm)を通して固定して、このチューブがキルンの胴部と共に回転するようにした後、キルンの内部を400℃まで昇温した。そして、アルミナ製チューブの中に粒状の活性炭を通過させて、加熱処理した。この際、不活性ガスである窒素ガスを、20リットル/分の流量で、アルミナ製チューブの中に活性炭と向流になるように通気した。
加熱処理後、粒状の活性炭の一部をサンプリングして、活性炭の加熱後の水銀及びダイオキシン類の吸着量を、加熱前の測定方法と同様の方法で測定した。
結果を表2に示す。表2から、活性炭を加熱することによって、活性炭に吸着していた水銀及びダイオキシン類の大部分が除去されたことがわかる。加熱後の活性炭は、セメントキルンの燃料として好適に用いうるものである。
外熱式キルンを通過した後の窒素ガス中の水銀の濃度、及びダイオキシン類の濃度を測定したところ、水銀の濃度は39μg/mN、ダイオキシン類の濃度は0.061ng−TEQ/mNであった。なお、水銀の濃度は、水銀分析計(商品名:AM−2、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定した。ダイオキシン類の濃度は、JIS K 0311に規定する方法によって求めた。
この測定結果から、活性炭から揮発した水銀等が、窒素ガス中に移行したことが確認された。
さらに、活性炭の加熱処理の終了後、外熱式キルンを冷却して、アルミナ製チューブを外し、アルミナ製チューブの内壁を硝酸で洗浄した。洗液中の水銀の量を、水銀分析計(商品名:SP−3D、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定したところ、5400μgであった。
この測定結果から、アルミナ製チューブの内壁に水銀が付着したこと、及び、この水銀を容易に回収しうることが確認された。
[実施例2]
小型の試験用キルンを用い、かつ、水銀及びポリ塩化ビニルを混入した燃料を用いて、セメントクリンカを焼成した。試験用キルン内で発生した排ガスを、除塵用バグフィルター(集塵手段)に通過させ、排ガス中のダストの大部分(95質量%以上)を捕集した。なお、除塵用バグフィルターを通過する排ガスの温度は、120℃程度であった。
次に、除塵用バグフィルターを通過した後の排ガスの一部を、バグフィルターに導いた。バグフィルターを通過する排ガスの流量は、0.5m3N/時間とした。バグフィルターを通過する排ガスの温度は、100℃程度であった。バグフィルターに向けて、排ガス上流側から、微粉炭(セメントキルンの燃料として用いられているもの)を排ガスの単位体積当たり0.3g/m3Nの添加量で連続的に投入した。
バグフィルターへの微粉炭の投入を行ないつつ、バグフィルターに対して排ガス上流側の地点における排ガス中の水銀濃度、及び、バグフィルターに対して排ガス下流側の地点における排ガス中の水銀濃度を測定した。測定装置としては、水銀分析計(商品名:AM−2、日本インスツルメンツ社製)を用いた。
バグフィルターへの微粉炭の投入を行ないつつ、バグフィルターに対して排ガス上流側の地点における排ガス中のダイオキシン類の濃度、及び、バグフィルターに対して排ガス下流側の地点における排ガス中のダイオキシン類の濃度を測定した。測定方法は、JIS K 0311に規定する方法を用いた。
結果を表3に示す。表3から、バグフィルターに対して排ガス下流側の地点では、バグフィルターに対して排ガス上流側の地点と比べて、水銀及びダイオキシン類の濃度が大幅に減少していることがわかる。
さらに1週間通気した後に、バグフィルターから微粉炭を全て取り出し、その一部をサンプリングして、微粉炭の加熱前の水銀及びダイオキシン類の吸着量を測定した。この際、水銀の吸着量は、水銀分析計(商品名:SP−3D、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定した。ダイオキシン類の吸着量は、JIS K 0311に規定する方法によって求めた。
次に、回収した微粉炭5gを、ほうけい酸ガラス製反応管(直径3cm×長さ50cm)の中央に充填し、不活性ガスとして窒素ガスを2リットル/分で供給しつつ、400℃に加熱した管状炉で1時間加熱した。加熱後、回収した微粉炭5gにおける水銀及びダイオキシン類の吸着量を、加熱前の測定方法と同様の方法で測定した。
結果を表4に示す。表4から、微粉炭を加熱することによって、微粉炭に吸着していた水銀及びダイオキシン類の大部分が除去されたことがわかる。加熱後の微粉炭は、セメントキルンの燃料として好適に用いうるものである。
上述の管状炉(炉内温度:400℃)を通過後の窒素ガス中の水銀の濃度、及びダイオキシン類の濃度を測定したところ、水銀の濃度は44μg/mN、ダイオキシン類の濃度は0.052ng−TEQ/mNであった。なお、水銀の濃度は、水銀分析計(商品名:SP−3D、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定した。ダイオキシン類の濃度は、JIS K 0311に規定する方法によって求めた。
この測定結果から、微粉炭から揮発した水銀等が、窒素ガス中に移行したことが確認された。
さらに、微粉炭の加熱処理の終了後、ほうけい酸ガラス製反応管を冷却して、該反応管の内壁を硝酸で洗浄し、洗液中の水銀の量を、水銀分析計(商品名:SP−3D、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定したところ、320μgであった。
この測定結果から、アルミナ製チューブの内壁に水銀が付着したこと、及び、この水銀を容易に回収しうることが確認された。
[比較例1]
微粉炭の加熱温度を300℃にした以外は実施例2と同様にして実験した。
加熱処理後、回収した微粉炭5gにおける水銀及びダイオキシン類の吸着量を、実施例2と同様の方法で測定した。
結果を表5に示す。表5から、加熱温度が300℃では、微粉炭に吸着した水銀及びダイオキシン類を十分に除去できないことがわかる。
管状炉を通過後の窒素ガス中の水銀の濃度、及びダイオキシン類の濃度を測定したところ、水銀の濃度は37μg/mN、ダイオキシン類の濃度は3.5ng−TEQ/mNであった。なお、水銀の濃度は、水銀分析計(商品名:AM−2、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定した。ダイオキシン類の濃度は、JIS K 0311に規定する方法によって求めた。
この測定結果は、実施例2の測定結果(水銀の濃度:44μg/mN、ダイオキシン類の濃度:0.052ng−TEQ/mNで)と比べて、微粉炭における水銀の揮発及び有機塩素化合物の分解が不十分であることを示す。
さらに、微粉炭の加熱処理の終了後、ほうけい酸ガラス製反応管を冷却して、該反応管の内壁を硝酸で洗浄し、洗液中の水銀の量を、水銀分析計(商品名:SP−3D、日本インスツルメンツ社製)を用いて測定したところ、110μgであった。
この測定結果は、微粉炭における水銀の揮発が不十分であり、反応管への水銀の付着量が少ないことを示す。
本発明の方法で用いられる排ガスの処理システムを示す図である。
符号の説明
1 ドライヤ(乾燥機)
2 原料ミル(粉砕機)
3 原料供給路
4 サスペンションプレヒータ
5 ロータリーキルン
6 仮焼炉
7 仕上げミル
8 排ガス路
9 集塵機
10 ダスト供給路
11 吸着塔
12 煙突
13 供給路
14 加熱炉
15 供給路
16,18 ガス路
17 スクラバー

Claims (6)

  1. 水銀、有機塩素化合物及びダストを含む、セメントキルンの排ガスの処理方法であって、
    (A)集塵手段を用いて、前記排ガスに含まれているダストの少なくとも一部を捕集して、水銀、有機塩素化合物及びダストの残部を含む排ガスを得る工程と、
    (B)工程(A)で得られた排ガスと、吸着性能を有する物質を接触させて、該吸着性能を有する物質に、前記排ガス中の水銀及び有機塩素化合物を吸着させる工程と、
    (C)工程(B)で得られた吸着性能を有する物質を、不活性ガス雰囲気中で350℃以上に加熱して、吸着している水銀及び有機塩素化合物を除去する工程と
    を含むことを特徴とするセメントキルンの排ガスの処理方法。
  2. (D)工程(C)で得られた前記吸着性能を有する物質を、前記セメントキルンに供給する工程
    を含む請求項1に記載のセメントキルンの排ガスの処理方法。
  3. 工程(B)において、前記吸着性能を有する物質として、活性炭及び/又は微粉炭を用いる請求項1又は2に記載のセメントキルンの排ガスの処理方法。
  4. 工程(B)は、前記排ガスの流路にフィルター手段を配設するとともに、該フィルター手段に向けて、該フィルター手段を通過し得ない粉粒状の吸着性能を有する物質を散布するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメントキルンの排ガスの処理方法。
  5. 前記粉粒状の吸着性能を有する物質と共に、無機系粉末を散布する請求項4に記載のセメントキルンの排ガスの処理方法。
  6. 工程(B)は、粉粒状の吸着性能を有する物質を充填した吸着塔に、前記排ガスを通気するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメントキルンの排ガスの処理方法。
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