JP2008080299A - 鉄系廃棄物原料の処理方法 - Google Patents
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Abstract
鉄系廃棄物原料を重金属類を多く含む成分と鉄分を多く含む成分とに簡便な手段により分離し、更にセメント原料として再利用可能な重金属が低減された成分を得て、鉄系廃棄物原料を有効にリサイクル活用することができる、鉄系廃棄物原料の処理方法を提供する。
【解決手段】
鉄系廃棄物原料を粉砕し分級して、得られた粉砕分級物から粒径10μm以下の粒子を除去して重金属類を低減させ、かかる粉砕・分級処理して粒径10μm以下の粒子を除去した残りの10μmを超える鉄系廃棄物原料粒子をセメント原料として再利用する。
【選択図】 図1
Description
また、セメントの重金属含有量を低減するための方法としては、脱塩素バイパスダスト(脱塩ダストなどダスト類)をセメントプロセスから系外排出する方法が主流となっている。
一方、原料段階での除去は、重金属類が微量かつ拡散しているため、除塩処理など限定的なものとなっているのが現状である。
また、これらの従来の方法では、廃棄物中の対象金属元素の濃縮率や含有率が低いと、その低減効果が限定的であるといった課題を有している。
特に、廃棄物をリサイクルするために廃棄物のセメント原料化が望まれる中、原料段階での重金属除去の重要性が高まっている。
更に本発明の目的は、セメント原料として再利用可能な重金属が低減された成分を得て、鉄系廃棄物原料を有効にリサイクル活用することができる、鉄系廃棄物原料の処理方法を提供することである。
好適には、請求項2記載の鉄系廃棄物原料の処理方法は、請求項1記載の処理方法において、粉砕・分級処理して粒径10μm以下の粒子を除去し、残りの10μmを超える鉄系廃棄物原料粒子をセメント原料として再利用することを特徴とする、鉄系廃棄物原料の処理方法。
また更に好適には、請求項4記載の鉄系廃棄物原料の処理方法は、請求項1〜3いずれかの項記載の鉄系廃棄物原料の処理方法において、鉄系廃棄物は、からみ類、滓、鋼スラグ及び高炉粉からなる群より選ばれることを特徴とする処理方法である。
従って、重金属を除去した鉄系廃棄物をセメント製造用プロセスに有効に再利用することができ、またセメント製造プロセス(キルン)での濃縮・揮発に伴うトラブルを防止し、操業の長期安定化実現および得られるセメントの品質の安定化が可能となる。
また、本発明の鉄系廃棄物原料の処理方法は、セメント組成に影響を与えることなく、比較的安価で低コストの処理方法であって、特殊な設備を必要としない、重金属が低減されたセメント原料を得ることができる。
本発明の鉄系廃棄物原料の処理方法は、鉄系廃棄物原料を粉砕し分級して、得られた粉砕分級物から粒径10μm以下の粒子を除去して重金属類を低減させるものである。
このように、廃棄物のセメント原料化が望まれる中、原料段階での重金属除去を可能とし、鉄原料のからみ類などから重金属を除去することにより、セメント組成に影響を与えることなく、比較的安価で特殊な設備を必要としないセメントの重金属含有量の低減方法が実現できることとなる。
特に重金属は粒径が5μm以下の粒子に多く含まれるものである。
これらの鉄系廃棄物にはクロム等の重金属がかなりの量で含有されている場合が多いことが知られている。
また、これらの粉砕機の圧力、ロータの回転数、投入量、粉砕時間等を制御することにより、粉砕する程度、粉砕する粒子の大きさ分布、すなわち粒度分布をコントロールすることが可能である。
具体的には、まず、鉄系廃棄物原料を、たとえばブラウンミルを用いて粗粉砕し、粗粉砕した鉄系廃棄物原料中の粒度が一定の範囲以上のものを、更に、ジェットミル等を用いて微粉砕することが好ましい。
このように2段階で鉄系廃棄物を粉砕処理することで、微粉砕側により多くの粒子が得られることになる。
重金属は、10μm以下の粉砕物に多く含まれているので、鉄系廃棄物原料塊を粉砕して、粒径が10μm以下の粉砕物とそれ以上の粉砕物とに分離することで、10μmを超える粉砕物中の重金属含量が低減されることとなる。
従って、鉄は粒径10μmを超える粒子に多く存在し、銅及び/又は亜鉛は粒径5〜10μmの粒子に多く存在し、更には鉛、クロム、カドミウム等の重金属類は粒径1μm程度の粒子に多く存在するのである。
このことを模式的に表したものが図1である。
図1(a)は粒径が大きい状態の粒子中に含まれる成分を模式的に表したものであり、図1(b)は、粒径を細かくした範囲の粒子に含まれる成分を模式的に表したものであり、図1(c)は、更により粒径を細かくした範囲、例えば粒径が5μm以下の範囲の粒子に含まれる成分を模式的に表したものである。
特に遠心分級法の一種である強制渦流式の空気分級機が適しており、効率的な分級が可能であり、極めてシャープに効率よく粗粉と微粉と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、処理量及び空気量を制御することにより、分級する粒子の大きさ、すなわち粒度をコントロールすることが可能である。
なお、本明細書において粒径とは、JIS篩分け法及びレーザー回折散乱法(マイクロトラック法)で測定した粒径をいう。
また平均径とは、体積平均径をいい、マイクロトラック法において体積で重み付けされた平均径を表す。
また粒子径D50とは、累積中位径(メディアン径)として、一般的に粒度分布を評価するパラメータの一つであり、粉体の集団の全体積を100%として累積カーブを求めたときに、その累積カーブが50%となる点の粒子径を表す。
下記表1に示す成分分布(鉄、銅、亜鉛、クロム、鉛)を有する、粒径が2〜5mmのからみ類を、水分を含む場合は150℃で24時間乾燥した。
当該粗粉砕したからみ類材料の平均径は26.42μmで、D50は74.5μmであった。
粗粉砕したからみ類をターボクラシファイア(空気分級機;製品番号TC−15NS;日清エンジニアリング株式会社製)を用いて粒度区間ごとに分別した。
当該ターボクラシファイアでの分級条件は、回転数2000〜11000rpmで、風量2.5m3/分、投入量は2kg/時とした。
それぞれの粒度区間に占める粉砕物の割合(質量%)と、各粒度区間ごとの成分割合(鉄、銅、亜鉛、クロム、鉛)をからみ類全体に占める割合で表した成分割合とを表2に示す。
また表3は、表2の各粒度区間ごとを100%として、各成分割合(鉄、銅、亜鉛、クロム、鉛)を表した結果を示す。
一方、表3より、粗粉砕したからみ類は、粒度分布が10μm以下のものに鉄が多く含まれ、重金属は特に10〜25μmの粒度分布のものに多く含まれることがわかった。
当該ジェットミルでの粉砕条件は、JIS篩目75μm残分を、0.1〜0.5g/秒で投入するとともに、圧力0.8MPaであった。
当該ターボクラシファイアでの分級条件は、回転数2000〜11000rpmで、風量2.8m3/分、投入量は3kg/時とした。
このようにして分級して得られた粉砕分級物の平均径は8.06μmで、D50は15.62μmであった。
粉砕分級したからみ類を粒度区間ごとに分別し、それぞれの粒度区間に占める粉砕物の割合(質量%)と、各粒度区間ごとの成分割合(鉄、銅、亜鉛、クロム、鉛)をからみ類全体に占める割合で表した成分割合とを表4に示す。
また表5は、表4の各粒度区間ごとを100%として、各成分割合(鉄、銅、亜鉛、クロム、鉛)を表した結果を示す。
表5より、粒径が5μm以下の粒子に特に重金属類が多く含まれることがわかる。
これにより得られたセメントは、品質が安定し、重金属含量が少ないため、環境的にも極めて有効である。
また、鉄成分を多く含む粒径10μmを超える粒子を、製鋼プロセスに戻して用いることも可能となる。
このように、鉄系廃棄物の再利用が有効に実施できるようになる。
Claims (4)
- 鉄系廃棄物原料を粉砕し分級して、得られた粉砕分級物から粒径10μm以下の粒子を除去して重金属類を低減させることを特徴とする、鉄系廃棄物原料の処理方法。
- 請求項1記載の処理方法において、粉砕・分級処理して粒径10μm以下の粒子を除去し、残りの10μmを超える鉄系廃棄物原料粒子をセメント原料として再利用することを特徴とする、鉄系廃棄物原料の処理方法。
- 請求項1または2記載の処理方法において、鉄系廃棄物原料の粉砕を、2段階で行うことを特徴とする、鉄系廃棄物原料の処理方法。
- 請求項1〜3いずれかの項記載の鉄系廃棄物原料の処理方法において、鉄系廃棄物は、からみ類、滓、鋼スラグ及び高炉粉からなる群より選ばれることを特徴とする、鉄系廃棄物原料の処理方法。
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