JP2009227529A - 水銀排出量低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水溶性の塩化水銀のみではなく、水に不溶の金属水銀も除去することができ、セメント製造装置からの水銀の排出量を効率的に低減することのできる水銀排出量低減方法を提供する。
【解決手段】本発明の水銀排出量低減方法は、セメント製造装置１０からの排ガスに含まれるダストを捕集し、当該捕集されたダストに、次亜塩素酸塩水溶液を添加し、次亜塩素酸塩水溶液を添加した後のダストを、セメント製造装置１０にセメント原料として供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント製造装置からの水銀の排出量を低減する方法に関する。

近年、セメント原料や焼成燃料の一部として、各種廃棄物が多く使用されるようになってきている。これらの廃棄物のうち一部の廃棄物には、水銀が含まれるものもあるため、このような廃棄物をセメント原料や焼成燃料の一部として使用すると、セメント製造装置内の水銀量が増大することが懸念されている。

セメント製造装置内の水銀は、セメント製造装置内の高温部（例えば、ロータリーキルン、プレヒータ等）において揮発し、排ガス中に含まれる。その後排ガスの温度の低下に伴い、排ガス中に含まれるダストの表面に水銀が析出したり、水銀又は水銀化合物の微粒子となったりする。これらのダストや微粒子のほとんどは、集塵機で捕集され、排ガス中から除去される。

このようにして捕集されたダスト等をセメント原料や焼成燃料の一部として再利用する場合、ダスト等に含まれる揮発性の水銀の大部分は、セメント製造装置内の高温部で再び揮発する。すなわち、セメント製造時にセメント原料等から揮発する水銀の大部分は、排ガス中のダストを媒体としてセメント製造装置内を循環している。しかしながら、集塵機で排ガス中のダストとともに捕集されなかった水銀及びガス状の水銀は、排ガスとともに大気中に排出されてしまっている。そのため、このような水銀の排出量をさらに低減することが望ましいと考えられている。そこで、このような問題を解決すべく、従来、セメント原料を水で洗浄することにより、セメント原料に含まれる水溶性水銀を除去した上で、セメント製造装置に投入するセメント製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００７−３２６７５０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、セメント原料を水で洗浄するのみなので、セメント原料に含まれる水溶性の塩化水銀は除去することができるが、水に不溶の金属水銀は除去することができないという問題がある。

また、上記特許文献１に記載の方法では、大量のセメント原料を水洗処理する必要があるため、操作が煩雑であるとともに、水銀の除去効率が悪いという問題もある。

そこで、本発明は、水溶性の塩化水銀のみではなく、水に不溶の金属水銀も除去することができ、セメント製造装置からの水銀の排出量を効率的に低減することのできる水銀排出量低減方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、セメント製造装置からの水銀の排出量を低減する方法であって、前記セメント製造装置からの排ガスに含まれるダストを捕集し、当該捕集されたダストに、次亜塩素酸塩水溶液を添加し、前記次亜塩素酸塩水溶液を添加した後のダストを、前記セメント製造装置にセメント原料として供給することを特徴とする水銀排出量低減方法を提供する（請求項１）。

上記発明（請求項１）によれば、捕集されたダストに次亜塩素酸塩水溶液を添加することで、ダストの表面に析出した金属水銀を水溶性の塩化水銀として溶出させることができるため、ダストから効率的に水銀を除去することができる。また、水銀を除去した後のダストをセメント製造装置に供給することで、セメント製造装置の循環系内の水銀量を低減することができ、結果としてセメント製造装置からの水銀排出量を低減することができる。

上記発明（請求項１）においては、前記次亜塩素酸塩水溶液の濃度が、１．６質量％以上であるのが好ましい（請求項２）。かかる発明（請求項２）によれば、次亜塩素酸塩水溶液の濃度が１．６質量％以上であることで、より効率的にダストから水銀を除去することができ、セメント製造装置からの水銀排出量を低減することができる。

上記発明（請求項１，２）においては、前記捕集されたダストのうちの一部に、前記次亜塩素酸塩水溶液を添加し、前記捕集されたダストのうちの残部は、前記次亜塩素酸塩水溶液を添加することなく、前記セメント製造装置にセメント原料として供給するのが好ましく（請求項３）、かかる発明（請求項３）においては、前記捕集されたダストのうちの５質量％以上に、次亜塩素酸塩水溶液を添加するのが好ましい（請求項４）。

上記発明（請求項３，４）によれば、次亜塩素酸塩水溶液による水銀除去処理を施すダスト量が少なくて済むため、より効率的にダストから水銀を除去することができ、セメント製造装置からの水銀排出量を効果的に低減することができる。

本発明の水銀排出量低減方法によれば、水溶性の塩化水銀のみではなく、水に不溶の金属水銀も除去することができるため、セメント製造装置からの水銀の排出量を効率的に低減することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る水銀排出量低減方法について説明する。
本実施形態に係る水銀排出量低減方法は、セメント製造装置の排ガス中に含まれるダストを捕集し、当該ダストに次亜塩素酸塩水溶液を添加する。

図１に示すように、セメント製造装置１０は、セメント原料を乾燥する乾燥機１と、乾燥機１にて乾燥したセメント原料を粉砕する粉砕機２と、粉砕機２にて所定の粒度に粉砕されたセメント原料を予備的に加熱する第１〜第４のサイクロン３ａ〜３ｄを有するプレヒータ３と、セメント原料を仮焼する仮焼炉４と、予備的に加熱され、仮焼されたセメント原料を焼成しクリンカを生成するロータリーキルン５と、ロータリーキルン５により生成したクリンカからセメントを製造する仕上げミル６と、ロータリーキルン５からの排ガス中に含まれるダストを集塵する集塵機７と、セメント製造装置１０からの排ガスを排出する煙突８とを備える。なお、図１において、破線で示される矢印は、プレヒータ３からの排ガスの流れを示すものである。

集塵機７は、セメント製造装置からの排ガスに含まれる、水銀が表面に析出したダストを捕集するための装置であり、集塵機７としては、例えば、電気集塵機、重力集塵機、慣性力集塵機、遠心力集塵機、濾過集塵機等が挙げられる。

このようなセメント製造装置１０において、セメント原料として水銀を含む原料が、乾燥機１にて乾燥され、粉砕機２により所定の粒度に粉砕された上で、プレヒータ３上部（第１のサイクロン３ａと第２のサイクロン３ｂとを接続するダクト）に投入される。プレヒータ３上部に投入されたセメント原料は、第１〜第３のサイクロン３ａ〜３ｃ、仮焼炉４及び第４のサイクロン３ｄを経て予備的に加熱され、ロータリーキルン５に供給される。

ロータリーキルン５内に供給されたセメント原料は、約１５００℃の温度条件下で焼成され、これによりクリンカが生成される。生成されたクリンカはロータリーキルン５から排出されて、石膏等が添加された後に仕上げミル６内で粉砕される。これにより、所望のセメントが製造される。

ロータリーキルン５内にてセメント原料が焼成される際に生じる排ガスは、ロータリーキルン５から排出されて、仮焼炉４、サスペンションプレヒータ３の第４サイクロン３ｄから第１サイクロン３ａ、粉砕機２又は乾燥機１を経て、集塵機７に導入される（図１の破線矢印を参照）。

ロータリーキルン５からの排ガスには、セメント原料の加熱により揮発した金属水銀が残存しているとともに、ダストが含まれる。排ガス中の金属水銀は、排ガスの温度の低下に伴いダストの表面に析出し、当該金属水銀が表面に析出したダストは、排ガスとともに集塵機７に導入される。

集塵機７に導入されたダストは、集塵機７にて捕集されるとともに、排ガスは煙突８から排出される。集塵機７にて捕集されたダストは、ダスト貯留槽（図示せず）に一時的に貯留される。

このようにして捕集されたダストの一部に、次亜塩素酸塩水溶液を添加する。これにより、ダストの表面に析出した金属水銀を塩化水銀として溶出させることができ、排ガス中に含まれる水銀を除去することができる。なお、本発明において使用し得る次亜塩素酸塩としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム等が挙げられる。

捕集されたダストの全量に次亜塩素酸塩水溶液を添加してもよいが、次亜塩素酸塩水溶液の添加対象であるダストの量が増大すると、かかる処理が煩雑となり、効率的に水銀を除去することができないおそれがあるため、捕集されたダストのうちの少なくとも５質量％以上、好ましくは１０〜３０質量％のダストに次亜塩素酸塩水溶液を添加するのが好ましい。５質量％未満であると、ダスト中に含まれる水銀を効果的に除去し得ないおそれがある。また、３０質量％を超えると、次亜塩素酸塩水溶液の添加対象たるダスト量が増大し、処理が煩雑となるおそれがある。

捕集されたダストに添加される次亜塩素酸塩水溶液の濃度は、ダスト中に含まれる水銀量に応じて適宜変更することができるが、例えば、ダスト中の水銀量が２０．５ｍｇ／ｋｇである場合には、０．５質量％以上であるのが好ましく、特に１．６質量％以上であるのが好ましい。次亜塩素酸塩水溶液の濃度が０．５質量％未満であると、ダスト中の水銀を塩化水銀として除去するのが困難となるおそれがあり、１．６質量％以上であれば、ダスト中の水銀のうちの８０％以上を除去することができる。

また、捕集されたダストに添加される次亜塩素酸塩水溶液の量は、ダスト中に含まれる水銀量や次亜塩素酸塩水溶液の濃度に応じて適宜変更することができるが、ダスト１００ｇに対して１〜２Ｌ程度の次亜塩素酸塩水溶液を添加すればよい。かかる量の次亜塩素酸塩水溶液を添加することで、ダスト中の水銀を効率的に除去することができる。

捕集されたダストに次亜塩素酸塩水溶液を添加してスラリーとした後、所定の時間（例えば、３０分程度）攪拌する。これにより、ダスト表面に析出した金属水銀を水溶性の塩化水銀として溶出させることができる。

攪拌後、ろ過し、残渣を乾燥する。残渣からは、効果的に水銀が除去されているため、かかる残渣と、次亜塩素酸塩水溶液を添加しなかったダストとを再びセメント原料としてプレヒータ３上部から投入する。これにより、セメント製造装置１０内の水銀量を効果的に低減することができ、結果としてセメント製造装置１０からの水銀排出量を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る水銀排出量低減方法によれば、水溶性の塩化水銀のみではなく、水に不溶の金属水銀も塩化水銀として溶出させて除去することができるため、セメント製造装置からの水銀の排出量を効率的に低減することができる。特に、集塵機で捕集されたダストの一部について次亜塩素酸塩水溶液による処理を施せばよいため、処理対象ダスト量が少量で済み、処理が煩雑とならず、また効率的に水銀を除去することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

〔実施例１〕
図１に示すセメント製造装置１０にて、セメント原料として石灰石、粘土、珪石、鉄滓及び廃棄物（石炭灰、煤塵、汚泥、鉱滓等）を用いてセメントを製造し、かかるセメント製造装置１０の集塵機７から、排ガス中に含まれるダスト（試料１）を採取した。なお、採取したダスト中に含まれる水銀（金属水銀）の濃度を、水銀測定装置（製品名：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、２０．５ｍｇ／ｋｇであった。

上述のようにして採取したダスト（試料１）５ｇに、下記表１に示す濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液５０ｍＬを加えてスラリーとし、３０分間攪拌した。攪拌後、溶液中の水銀量を水銀測定装置（製品名：ＳＰ−３Ｄ，日本インスツルメンツ社製）を用いて測定した。

このようにして測定した溶液中の水銀濃度に基づいて、下記式によりダストから溶液への水銀の移行率（％）を算出した。
水銀移行率(％)＝{(Ａ×Ｂ)／(Ｃ×Ｄ)}×１００
式中、Ａは「溶液中の水銀濃度（ｎｇ／ｍＬ）」を表し、Ｂは「次亜塩素酸ナトリウム水溶液添加量（ｍＬ）」を表し、Ｃは「ダスト中の水銀濃度（ｎｇ／ｇ）」を表し、Ｄは「処理に付されたダスト量（ｇ）」を表す。
結果を表１に示す。

表１に示すように、０．５質量％以上の濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液をダストに添加することで、ダスト中に含まれる金属水銀を水溶性の塩化水銀として除去し得ることが確認された。特に、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が１．６質量％以上であることで、ダスト中に含まれる金属水銀のうちの８０％以上を溶液中に移行させることができ、より効率的にダスト中の水銀を除去し得ることが確認された。

〔実施例２〕
図１に示すセメント製造装置１０の集塵機７にて採取したダストのうちの５質量％（２．５ｔ／ｈｒ）に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液（濃度：１．６質量％，添加量：５０ｋＬ）を添加し、実施例１と同様にして処理した。

処理後のダストを、図１に示すセメント製造装置１０のプレヒータ３上部に投入するとともに、残りの９５質量％に対しては何らの処理を施すことなく、図１に示すセメント製造装置１０のプレヒータ３上部に投入し、セメント製造装置１０から排出される排ガス中の水銀濃度（μｇ／ｍ^３Ｎ）を、ＪＩＳ−Ｋ０２２２に準拠して測定した（実施例２）。
結果を表２に示す。

〔実施例３〕
図１に示すセメント製造装置１０の集塵機７にて採取したダストのうちの１０質量％（５ｔ／ｈｒ）に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液（濃度：１．６質量％，添加量：５０ｋＬ）を添加し、実施例１と同様にして処理した。

処理後のダストを、図１に示すセメント製造装置１０のプレヒータ３上部に投入するとともに、残りの９０質量％に対しては何らの処理を施すことなく、図１に示すセメント製造装置１０のプレヒータ３上部に投入し、セメント製造装置１０から排出される排ガス中の水銀濃度（μｇ／ｍ^３Ｎ）を、ＪＩＳ−Ｋ０２２２に準拠して測定した（実施例３）。
結果を表２にあわせて示す。

〔比較例１〕
比較例として、図１に示すセメント製造装置１０の集塵機７にて採取したダストの全量を、何らの処理を施すことなくセメント製造装置１０のプレヒータ３上部に投入し、実施例２と同様にして排ガス中の水銀濃度（μｇ／ｍ^３Ｎ）を測定した（比較例１）。
結果を表２にあわせて示す。

表２に示すように、実施例２のように、集塵ダストのうちの５質量％について次亜塩素酸ナトリウム水溶液により処理することで、効率的にダスト中の金属水銀を水溶性の塩化水銀として除去し得ることが確認された。また、実施例３のように、集塵ダストのうちの１０質量％について次亜塩素酸ナトリウム水溶液により処理することで、より効率的にダスト中の金属水銀を水溶性の塩化水銀として除去し得ることが確認された。このように、集塵機で捕集されたダストの一部についてのみ次亜塩素酸塩（次亜塩素酸ナトリウム）水溶液により処理することで、セメント製造装置の循環系内における水銀量を十分に低減することができると考えられる。

本発明の水銀排出量低減方法は、水溶性の塩化水銀のみではなく、水に不溶の金属水銀も除去することができ、セメント製造装置からの水銀の排出量を低減可能なセメント製造に有用である。

本発明の一実施形態に係る水銀排出量低減方法を適用し得るセメント製造装置を示す概略構成図である。

符号の説明

７…集塵機
１０…セメント製造装置

Claims (4)

1. セメント製造装置からの水銀の排出量を低減する方法であって、
   前記セメント製造装置からの排ガスに含まれるダストを捕集し、当該捕集されたダストに、次亜塩素酸塩水溶液を添加し、
   前記次亜塩素酸塩水溶液を添加した後のダストを、前記セメント製造装置にセメント原料として供給することを特徴とする水銀排出量低減方法。
2. 前記次亜塩素酸塩水溶液の濃度が、１．６質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の水銀排出量低減方法。
3. 前記捕集されたダストのうちの一部に、前記次亜塩素酸塩水溶液を添加し、
   前記捕集されたダストのうちの残部は、前記次亜塩素酸塩水溶液を添加することなく、前記セメント製造装置にセメント原料として供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の水銀排出量低減方法。
4. 前記捕集されたダストのうちの５質量％以上に、次亜塩素酸塩水溶液を添加することを特徴とする請求項３に記載の水銀排出量低減方法。

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