JP2011079716A - Method for reducing lead in cement clinker - Google Patents

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聰一郎 岡村
Takayuki Suzuki
崇幸 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for reducing lead in cement clinker which can efficiently exhaust lead volatized within a cement kiln to the outside of a cement kiln system, reduces the content of lead in a cement clinker, and increases the receiving amount in a cement production process in city waste incineration ash or the like. <P>SOLUTION: SiO<SB>2</SB>component-containing grains with a 50% grain size of ≤10 μm are sprayed into a cement kiln 2, a part of combustion gas is bled from a cement kiln exhaust gas flow passage ranging from the kiln inlet 2a to the lowermost stage cyclone 4, dust comprised in the bled combustion gas G is classified, and fine powder dust F comprising lead separated by the classification is removed to the outside of the system of the cement kiln. The SiO<SB>2</SB>component-containing grains are sprayed preferably to a PbO volatilization region in the cement kiln, and coal ash can be used as the SiO<SB>2</SB>component-containing grains. The process from the bleeding of the combustion gas to the removal of the fine powder dust comprising lead to the outside of the cement kiln system can be performed by using a chlorine bypass system fitted to the cement kiln. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、セメントクリンカ中の鉛低減方法に関し、特に、都市ごみ焼却灰等の廃棄物の受入れ量を増加させながらセメントクリンカ中の鉛を低減する方法に関する。   The present invention relates to a method for reducing lead in cement clinker, and more particularly to a method for reducing lead in cement clinker while increasing the amount of waste such as municipal waste incineration ash.

都市ごみ焼却灰、建設発生土、鉱さいなどの廃棄物は、セメント原料としての再利用や、無害化処理のニーズが高く、また実際にこれら再利用、無害化処理が行われつつある。しかし、これらの廃棄物の中にはセメントの忌避成分である塩素(Cl)と鉛(Pb)を含有しているものがあり、セメント原料として再利用し、セメント中の鉛含有量が多い場合には、溶出し、環境汚染に繋がる虞がある。このため、セメント製造工程での上記廃棄物の受入れ量には限界があり、許容量を超えて受け入れようとした場合には、何らかの方法で忌避成分を系外に除去しなければならない。   Wastes such as municipal waste incineration ash, construction waste soil, and slag are highly demanded for reuse as cement raw materials and detoxification treatment, and these reuse and detoxification treatments are actually being carried out. However, some of these wastes contain chlorine (Cl) and lead (Pb), which are the repellent components of cement, and are reused as cement raw materials, where the lead content in the cement is high May elute and lead to environmental pollution. For this reason, there is a limit to the amount of waste that can be received in the cement manufacturing process, and when it is attempted to accept the waste exceeding the allowable amount, the repellent component must be removed from the system by some method.

忌避成分の一つの塩素については、これまで多くの検討がなされ、その受入れ許容量を大幅に向上させてきた。一方、鉛については、過剰な鉛をセメントキルンで揮発させた後、塩素バイパスシステムを通してセメント工程から排出し、別途処理する方法が提案されている(特許文献1参照)。   With regard to chlorine as one of the repellent components, many studies have been made so far, and its acceptance tolerance has been greatly improved. On the other hand, a method has been proposed in which excess lead is volatilized in a cement kiln and then discharged from the cement process through a chlorine bypass system and treated separately (see Patent Document 1).

ところで、特許文献2には、ごみ焼却炉の排ガス中の鉛等の重金属類を効率よく低減するとともに、排ガス処理に用いる添加剤の量をできるだけ減らすため、重金属吸着剤として比表面積の大きい珪藻土、アルミナ、シリカ、活性炭等を担体とする吸着剤を用いる技術が開示されている。   By the way, in Patent Document 2, diatomaceous earth having a large specific surface area as a heavy metal adsorbent in order to reduce heavy metals such as lead in the exhaust gas of a waste incinerator efficiently and to reduce the amount of additives used for exhaust gas treatment as much as possible. A technique using an adsorbent using alumina, silica, activated carbon or the like as a carrier is disclosed.

また、特許文献3には、都市ごみ焼却炉等で発生する排気ガスに含まれるダイオキシンなどの有害有機物や重金属を効率的に除去して安定化させるため、特定の物質からなる粉体状の焼却炉煙道吹込剤等が提案されている。   In addition, Patent Document 3 discloses a powder incineration composed of a specific substance in order to efficiently remove and stabilize harmful organic substances such as dioxin and heavy metals contained in exhaust gas generated in municipal waste incinerators. Furnace flue blowing agents and the like have been proposed.

上記特許文献2、3に記載の技術は、鉛等を除去するにあたって物理的な吸着機構を利用したものであって、都市ごみ焼却炉等の排ガス中に吸着剤を供給するものである。   The techniques described in Patent Documents 2 and 3 utilize a physical adsorption mechanism for removing lead and the like, and supply an adsorbent into exhaust gas from a municipal waste incinerator or the like.

また、特許文献4には、セメントキルンの窯前部から石炭灰をセメントキルン中に直接吹き込み、該石炭灰中に含まれる未燃カーボンを燃焼させるとともに、残部の灰分をセメントクリンカ中に混合して焼成するセメントの製造方法が提案されている。   In Patent Document 4, coal ash is directly blown into the cement kiln from the front of the kiln of the cement kiln, unburned carbon contained in the coal ash is burned, and the remaining ash is mixed into the cement clinker. A method of manufacturing cement to be fired is proposed.

さらに、特許文献5には、汎用普通ポルトランドセメント製造ラインを使用し、簡単かつ経済的に、中性化し難いコンクリートを得るための低発熱セメントを製造するにあたり、セメントキルン窯前等へ珪素含有物質を投入する方法が開示されている。   Furthermore, Patent Document 5 discloses that a silicon-containing substance is used in front of a cement kiln kiln in order to produce a low heat-generating cement for obtaining concrete that is difficult to neutralize using a general-purpose ordinary Portland cement production line. Is disclosed.

上記特許文献4、5に記載の技術は、石炭灰及び珪素含有物質をセメントクリンカ中に取り込み、クリンカ焼成物の一部として排出するものである。   The technologies described in Patent Documents 4 and 5 take coal ash and silicon-containing substances into a cement clinker and discharge them as part of the clinker fired product.

特開2006−347794号公報JP 2006-347794 A 特開平10−109016号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-109016 特開平11−9963号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-9963 特開平6−329453号公報JP-A-6-329453 特開2004−299954号公報JP 2004-299954 A

しかし、都市ごみ焼却灰等の廃棄物に含まれる忌避成分の鉛を除去するにあたり、セメントキルン内における鉛の揮発率を向上させただけでは、鉛をセメントキルンから十分に排出させる(回収する)ことができず、鉛がセメントキルン内で濃縮し、鉛を含有する都市ごみ焼却灰等のセメント製造工程での受入れ量を期待した程増加させることができない場合があることが判明した。   However, in order to remove lead as a repellent component contained in municipal waste incineration ash and other waste, simply improving the volatilization rate of lead in the cement kiln causes sufficient discharge (recovery) of lead from the cement kiln. As a result, it was found that lead could be concentrated in the cement kiln and could not be increased as much as expected in the cement manufacturing process, such as municipal waste incineration ash containing lead.

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントクリンカ中の鉛の量を低減し、鉛を含有する都市ごみ焼却灰等の廃棄物のセメント製造工程での受入れ量を増加させることなどを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and reduces the amount of lead in a cement clinker, and produces a cement manufacturing process for waste such as municipal waste incineration ash containing lead. The purpose is to increase the amount of receipts.

上記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、セメントキルン内における鉛の挙動、すなわち、鉛の揮発から該セメントキルン系外への排出までのメカニズムと、鉛の形態を調査し、この鉛の挙動に基づいた対策を講じることにより、セメントキルン内で揮発した鉛を効率よくセメントキルン系外へ排出することができ、鉛を含有する都市ごみ焼却灰等の廃棄物をセメント製造工程でより多く受け入れることができることを見出した。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have conducted extensive research, and as a result, the behavior of lead in the cement kiln, that is, the mechanism from the volatilization of lead to the discharge from the cement kiln system, and the form of lead By taking measures based on the behavior of this lead, it is possible to efficiently discharge lead volatilized in the cement kiln out of the cement kiln system, and waste such as municipal waste incineration ash containing lead Has been found to be more acceptable in the cement manufacturing process.

上記調査の結果、Pbはセメントキルン内でPbO、PbS、PbC12の形態で揮発し、PbSは、O2との反応によって一部はPbSO4となり、一部はPbO[2PbS+3O2→2PbO+2SO2]となり、揮発形態としては比較的PbOの形態が多いことが判明した。そして、PbOは、セメントキルン排ガス気流中でSiO2成分含有ダストと反応し易い。しかし、セメントキルンのダストは、10μm以下の粒子は少なく、10μmを超える粗粉ダストの割合は90%程度もある。このため、たとえセメントキルン内でのPbの揮発率を向上させても、10μm以下の微粒子のみをセメントキルン系外に除去する塩素バイパスシステムからは、塩素バイパスダストとしてのPb回収量が期待通りに増加することがなく、却ってPb回収率としては低下する場合が生じていた。 The above investigation, Pb volatilizes at PbO, PbS, PbC1 2 forms in the cement kiln, PbS is, PbSO 4 next part by reaction with O 2, some PbO [2PbS + 3O 2 → 2PbO + 2SO 2] Thus, it has been found that there are relatively many volatile forms of PbO. PbO easily reacts with the SiO 2 component-containing dust in the cement kiln exhaust gas stream. However, the cement kiln dust has few particles of 10 μm or less, and the ratio of coarse dust exceeding 10 μm is about 90%. For this reason, even if the volatilization rate of Pb in the cement kiln is improved, the amount of Pb recovered as chlorine bypass dust is as expected from the chlorine bypass system that removes only fine particles of 10 μm or less outside the cement kiln system. There was a case where the Pb recovery rate did not increase, but instead decreased.

そこで、セメントキルン内に50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子を吹き込み、揮発したPbOと反応させることによって、反応後の生成物を微粒とし、塩素バイパスダストとして塩素バイパスシステムから排出することが可能となる。 Therefore, by blowing SiO 2 component-containing particles having a particle size of 10 μm or less into a cement kiln and reacting with volatilized PbO, the product after the reaction is made fine and discharged from the chlorine bypass system as chlorine bypass dust. It becomes possible.

すなわち、本発明は、セメントクリンカ中の鉛低減方法であって、セメントキルン内に50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子を吹き込み、前記セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを分級し、該分級によって分離した鉛を含む微粉ダストを該セメントキルンの系外に除去することを特徴とする。ここで、50%粒子径とは、メディアン径とも呼ばれ、レーザー回折式粒度分布測定装置等によって測定された粒度分布に基づいて算出される。 That is, the present invention is a method for reducing lead in a cement clinker, in which SiO 2 component-containing particles having a 50% particle size of 10 μm or less are blown into a cement kiln, from the kiln bottom of the cement kiln to the bottom cyclone. A part of the combustion gas is extracted from the cement kiln exhaust gas flow path, the dust contained in the extracted combustion gas is classified, and the fine dust containing lead separated by the classification is removed from the cement kiln system. It is characterized by. Here, the 50% particle diameter is also called a median diameter, and is calculated based on a particle size distribution measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device or the like.

そして、本発明によれば、セメントキルン内に吹き込まれた50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子が揮発したPbOと反応し、抽気ガスに含まれるダストを分級して得られた鉛を含む微粉ダストをセメントキルンの系外に除去するため、従来のようにPbOとSiO2成分との反応による生成物がセメントキルンに戻ることがなく、揮発したPbOを効率よくセメントキルンの系外に除去することができる。その結果、セメントクリンカの鉛含有率を低下させることができ、鉛を含有する廃棄物のセメント製造工程での受入れ量を増加させることが可能となる。 According to the present invention, the lead obtained by classifying the dust contained in the extraction gas reacts with PbO in which the SiO 2 component-containing particles having a 50% particle size of 10 μm or less injected into the cement kiln are volatilized. In order to remove fine dust dust containing cement from the cement kiln system, the product of the reaction between PbO and SiO 2 component does not return to the cement kiln as in the past, and the volatilized PbO is efficiently removed from the cement kiln system. Can be removed. As a result, the lead content of the cement clinker can be reduced, and the amount of waste containing lead in the cement manufacturing process can be increased.

上記セメントクリンカ中の鉛低減方法において、前記SiO2成分含有粒子を、前記セメントキルン内のPbO揮発領域に吹き込むことができる。これにより、吹き込んだSiO2成分含有粒子を効率よくPbと反応させることができ、より多くのPbを系外に除去することができる。 In the lead reduction method in the cement clinker, the SiO 2 component-containing particles can be blown into the PbO volatilization region in the cement kiln. Thereby, the blown SiO 2 component-containing particles can be efficiently reacted with Pb, and more Pb can be removed out of the system.

上記セメントクリンカ中の鉛低減方法において、前記SiO2成分含有粒子を石炭灰とすることができ、廃棄物として石炭灰を有効利用しながらセメントクリンカ中の鉛の量を低減することができる。 In the lead reduction method in the cement clinker, the SiO 2 component-containing particles can be made of coal ash, and the amount of lead in the cement clinker can be reduced while effectively using the coal ash as waste.

上記セメントクリンカ中の鉛低減方法において、前記燃焼ガスの抽気から鉛を含む微粉ダストのセメントキルン系外への除去までの工程を、該セメントキルンに付設された塩素バイパスシステムを用いて行うことができる。これにより、通常セメントキルンに付設されている塩素バイパスシステムを利用してセメントクリンカの鉛含有率を低減することができる。   In the method for reducing lead in the cement clinker, the steps from the extraction of the combustion gas to the removal of fine dust containing lead from the cement kiln system can be performed using a chlorine bypass system attached to the cement kiln. it can. Thereby, the lead content rate of a cement clinker can be reduced using the chlorine bypass system normally attached to the cement kiln.

以上のように、本発明によれば、セメントキルン内で揮発した鉛を効率よくキルン系外へ排出することができ、セメントクリンカの鉛含有率を低下させ、都市ごみ焼却灰等のセメント製造工程での受入れ量を増加させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, lead volatilized in the cement kiln can be efficiently discharged out of the kiln system, the lead content of the cement clinker is reduced, and a cement manufacturing process such as municipal waste incineration ash It is possible to increase the amount of receipts at.

本発明にかかるセメントクリンカ中の鉛低減方法を用いた場合のセメント焼成装置における鉛の挙動を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the behavior of lead in the cement baking apparatus at the time of using the lead reduction method in the cement clinker concerning this invention. 従来のセメント焼成装置における鉛の挙動を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the behavior of the lead in the conventional cement baking apparatus.

次に、本発明を実施するための形態について説明するが、その前に、従来のセメント焼成装置における鉛の挙動について、図2を参照しながら説明する。   Next, a mode for carrying out the present invention will be described. Before that, the behavior of lead in a conventional cement baking apparatus will be described with reference to FIG.

セメント焼成装置1は、セメントキルン2と、仮焼炉3と、最下段サイクロン4を備えるプレヒータ(不図示)と、塩素バイパスシステム11等から構成され、塩素バイパスシステム11は、セメントキルン2の窯尻2aから燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ12と、抽気ガスGを、粗粉Cと、微粉(塩素バイパスダスト)Fとに分離するサイクロン13等を備える。   The cement baking apparatus 1 includes a cement kiln 2, a calcining furnace 3, a preheater (not shown) including a lowermost cyclone 4, a chlorine bypass system 11, and the like. The chlorine bypass system 11 is a kiln of the cement kiln 2. A probe 12 for extracting air while cooling a part of the combustion exhaust gas from the bottom 2a, a cyclone 13 for separating the extracted gas G into coarse powder C and fine powder (chlorine bypass dust) F, and the like are provided.

セメント焼成装置1では、最下段サイクロン4を含むプレヒータでセメント原料の予熱を行い、仮焼炉3で仮焼し、セメントキルン2の主バーナー(不図示)から微粉炭等の主燃料を吹き込んでセメント原料を焼成し、得られたセメントクリンカをクリンカクーラー(不図示)で冷却する。   In the cement firing apparatus 1, the cement raw material is preheated with a preheater including the lowermost cyclone 4, calcined in the calcining furnace 3, and main fuel such as pulverized coal is blown from a main burner (not shown) of the cement kiln 2. The cement raw material is fired, and the obtained cement clinker is cooled by a clinker cooler (not shown).

また、塩素バイパスシステム11において、プローブ12で窯尻2aからセメントキルン2の燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、サイクロン13によって抽気ガスGを粗粉Cと、微粉Fとに分離し、サイクロン13で分離した塩素含有率の低い粗粉Cをセメントキルン2に戻し、塩素含有率の高い微粉Fをセメントキルン2の系外に除去する。   Further, in the chlorine bypass system 11, the probe 12 is extracted while cooling a part of the combustion exhaust gas of the cement kiln 2 from the kiln bottom 2a, and the extracted gas G is separated into coarse powder C and fine powder F by the cyclone 13. The coarse powder C having a low chlorine content separated by the cyclone 13 is returned to the cement kiln 2 and the fine powder F having a high chlorine content is removed from the cement kiln 2.

上記運転において、本発明者らの調査により、セメント原料及び燃料に含まれていたPbは、セメントキルン2内でPbO、PbS、PbC12の形態で揮発し、PbSは、セメントキルン2内のO2との反応によって一部はPbSO4となり、一部はPbO[2PbS+3O2→2PbO+2SO2]となる。このため、揮発形態としては比較的PbOの形態が多いことが判った。 In the above operation, the investigation of the present inventors, Pb contained in the cement raw material and fuel, volatilized in the cement kiln 2 PbO, in the form PbS, pBC1 2, PbS is O in the cement kiln 2 A part becomes PbSO 4 by the reaction with 2, and a part becomes PbO [2PbS + 3O 2 → 2PbO + 2SO 2 ]. For this reason, it turned out that there are many forms of PbO as a volatile form.

揮発したPbOは、セメントキルン2の燃焼排ガス気流中に存在するSiO2成分含有ダストと反応し易い。しかし、セメントキルン2内のダストは、10μm以下の粒子は少なく、10μmを超える粗粉ダストの割合は90%程度であり、微粉ダストの割合は10%程度である。そのため、反応によって生じた(PbO)2SiO2の一部は、仮焼炉3から最下段サイクロン4に移動し、最下段サイクロン4においてセメント原料中に取り込まれて再度窯尻2aを介してセメントキルン2に戻される。また、プローブ12で抽気されたセメントキルン2の燃焼排ガス(抽気ガスG)に含まれる(PbO)2SiO2は、サイクロン13によって粗粉C側に分離された後、窯尻2aを介してセメントキルン2に戻される。 The volatilized PbO easily reacts with the SiO 2 component-containing dust present in the combustion exhaust gas stream of the cement kiln 2. However, the dust in the cement kiln 2 has few particles of 10 μm or less, the ratio of coarse powder dust exceeding 10 μm is about 90%, and the ratio of fine powder dust is about 10%. Therefore, a part of (PbO) 2 SiO 2 generated by the reaction moves from the calcining furnace 3 to the lowermost cyclone 4 and is taken into the cement raw material in the lowermost cyclone 4 and again through the kiln bottom 2a. Returned to kiln 2. Further, (PbO) 2 SiO 2 contained in the combustion exhaust gas (extraction gas G) of the cement kiln 2 extracted by the probe 12 is separated to the coarse powder C side by the cyclone 13 and then cemented through the kiln bottom 2a. Returned to kiln 2.

以上のように、セメントキルン2内で揮発したPbOは、(PbO)2SiO2としてそのほとんどがセメントキルン2に戻されるため、セメントキルン2内でPbの揮発率を向上させたとしても、微粉Fと共にセメントキルン2の系外に除去されるPbは僅かであり、却ってPb回収率の低下を招く場合があり、セメントキルン2内で揮発したPbOを効率よくセメントキルン2系外へ排出することができなかった。 As described above, since most of the PbO volatilized in the cement kiln 2 is returned to the cement kiln 2 as (PbO) 2 SiO 2 , even if the volatilization rate of Pb is improved in the cement kiln 2, fine powder The amount of Pb removed from the system of the cement kiln 2 together with F is very small. On the contrary, the Pb recovery rate may be reduced, and the PbO volatilized in the cement kiln 2 is efficiently discharged out of the cement kiln 2 system. I could not.

次に、本発明にかかるセメントクリンカ中の鉛低減方法について図1を参照しながら説明する。尚、本発明においても、セメント焼成装置1の基本構成及びマテリアルフローは、図2に示した従来のものと同様であるため、図2と同じ装置、物質等については、同一の参照番号及び符号を付して説明を省略する。   Next, a method for reducing lead in a cement clinker according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, the basic structure and material flow of the cement baking apparatus 1 are the same as those of the conventional apparatus shown in FIG. 2, and therefore, the same reference numerals and symbols are used for the same apparatus and materials as those in FIG. The description is omitted.

本発明では、セメントキルン2内に50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子を吹き込み、セメントキルン2内で揮発したPbOと反応させる。これにより、発生した(PbO)2SiO2は、吹き込んだSiO2成分含有粒子と同様、反応後も微粒である。微粒としての(PbO)2SiO2の一部は、仮焼炉3から最下段サイクロン4に移動し、最下段サイクロン4においてセメント原料中に取り込まれて再度セメントキルン2に戻されるものも存在するが、その他の(PbO)2SiO2は、プローブ12による抽気ガスGに含まれ、サイクロン13によって微粉F側に分離された後、塩素バイパスダストとしてセメントキルン2の系外に除去される。 In the present invention, SiO 2 component-containing particles having a 50% particle size of 10 μm or less are blown into the cement kiln 2 and reacted with PbO volatilized in the cement kiln 2. As a result, the generated (PbO) 2 SiO 2 is fine after the reaction, like the blown SiO 2 component-containing particles. A part of (PbO) 2 SiO 2 as fine particles moves from the calcining furnace 3 to the lowermost cyclone 4 and is taken into the cement raw material in the lowermost cyclone 4 and returned to the cement kiln 2 again. However, the other (PbO) 2 SiO 2 is contained in the extraction gas G by the probe 12, separated to the fine powder F side by the cyclone 13, and then removed from the cement kiln 2 as chlorine bypass dust.

SiO2成分含有粒子は、好ましくは窯前から、セメントキルン2のセメントキルン2に着地させないように吹き込み、SiO2成分含有粒子がガス中でPbOと反応し、さらにガス流に乗ってプローブ12に達する必要がある。そのため、浮遊性が良好であることが求められ、50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子を用いる。尚、10μm以下というのは、分級処理の設定から決められたものであるが、日本の環境基準の測定の対象になるものの定義によれば、浮遊粒子状物質の定義は、粒径10μm以下のものとされているため、浮遊可能な粒度とも合致している。 The SiO 2 component-containing particles are preferably blown from before the kiln so as not to land on the cement kiln 2 of the cement kiln 2, and the SiO 2 component-containing particles react with PbO in the gas and further ride on the gas flow to the probe 12. Need to reach. Therefore, it is required that the floatability is good, and SiO 2 component-containing particles having a 50% particle diameter of 10 μm or less are used. Note that 10 μm or less is determined from the setting of the classification process, but according to the definition of what is subject to measurement in Japanese environmental standards, the definition of suspended particulate matter is that the particle size is 10 μm or less. Therefore, it is consistent with the floatable particle size.

吹き込まれるSiO2成分含有粒子としては、珪石(シリカ)粉、長石粉、珪藻土、石炭灰、焼成粘土、籾殻灰、高炉スラグ粉砕物等が挙げられる。本発明では、SiO2成分とPbOとを反応させるものであるため、吹き込まれるSiO2成分含有粒子のSiO2含有率が高い方が望ましい。SiO2含有率としては、好ましくは50%以上、さらに好ましくは60%以上である。一方、上記SiO2成分含有粒子の中では、リサイクル原料の活用、コストの観点から石炭灰を有効利用することができる。国内で発生する石炭灰のSiO2含有率は、50%〜70%と言われており、本発明に十分利用できる。また、石炭灰の平均粒子径は、5〜10μmであるため、吹き込まれるSiO2成分含有粒子の粒度に関する条件を満足している。 Examples of the SiO 2 component-containing particles to be blown include silica (silica) powder, feldspar powder, diatomaceous earth, coal ash, calcined clay, rice husk ash, and ground blast furnace slag. In the present invention, since the SiO 2 component and PbO are reacted, it is desirable that the SiO 2 component-containing particles to be blown have a higher SiO 2 content. The SiO 2 content is preferably 50% or more, more preferably 60% or more. On the other hand, among the SiO 2 component-containing particles, coal ash can be effectively used from the viewpoint of utilization of recycled raw materials and cost. The SiO 2 content of coal ash generated in Japan is said to be 50% to 70%, and can be sufficiently used in the present invention. The average particle diameter of the coal ash are the 5 to 10 [mu] m, which satisfies the condition regarding particle size of the SiO 2 ingredient-containing particles blown.

尚、セメントキルン2内でPbOの揮発を促進するため、還元雰囲気で揮発させる還元揮発を行うことが好ましく、還元揮発のための手法は、特に限定されないが、例えば、可燃物をセメント原料と混合してセメントキルン2に供給したり、セメントキルン2の1000℃以上の温度領域に可燃物を投入することが挙げられる。この還元揮発が行われる領域は、還元剤となる可燃物が投入されてPbOが揮発している領域に相当し、セメントキルン2内の1200℃付近の領域と考えられる。尚、この還元揮発に、塩化カルシウムなどの塩素源を添加することにより鉛を揮発させる塩化揮発を併用することも可能である。   In order to promote the volatilization of PbO in the cement kiln 2, it is preferable to carry out the reduction volatilization in a reducing atmosphere, and the method for the reduction volatilization is not particularly limited. For example, combustible materials are mixed with the cement raw material. And supplying the cement kiln 2 to the cement kiln 2 or putting a combustible material in the temperature range of 1000 ° C. or higher. The region where the reduction volatilization is performed corresponds to a region where combustible material as a reducing agent is introduced and PbO is volatilized, and is considered to be a region around 1200 ° C. in the cement kiln 2. In addition, it is also possible to use this reduction volatilization together with the chlorination volatilization that volatilizes lead by adding a chlorine source such as calcium chloride.

以上のように、本実施の形態においては、石炭灰等、50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子をセメントキルン2内に吹き込み、セメントキルン2内で揮発したPbOと反応させ、発生した微粒としての(PbO)2SiO2を含むセメントキルン2の燃焼ガスの一部を塩素バイパスシステム11のプローブ12によって抽気した後、サイクロン13によって微粉F側に分離し、塩素バイパスダストとしてセメントキルン2の系外に除去するため、従来、粗大なSiO2との反応によって生じ、サイクロン13によって粗粉C側に分離された後、窯尻2aを介してセメントキルン2に戻されていたPbOをセメントキルン2の系外に除去することができるため、その分、PbOの除去効率を高めることができる。 As described above, in this embodiment, coal ash or the like is generated by blowing SiO 2 component-containing particles having a 50% particle size of 10 μm or less into the cement kiln 2 and reacting with the PbO volatilized in the cement kiln 2. A part of the combustion gas of the cement kiln 2 containing (PbO) 2 SiO 2 as fine particles is extracted by the probe 12 of the chlorine bypass system 11 and then separated to the fine powder F side by the cyclone 13 to be cement kiln as chlorine bypass dust In order to remove the PbO from the system 2, the PbO that has been generated by the reaction with coarse SiO 2 and separated into the coarse powder C by the cyclone 13 and then returned to the cement kiln 2 through the kiln bottom 2a is removed. Since the cement kiln 2 can be removed from the system, the PbO removal efficiency can be increased accordingly.

尚、上記実施の形態においては、セメントキルン2に付設されている塩素バイパスシステム11を利用してセメントクリンカの鉛含有率を低減したが、塩素バイパスシステム以外にも、セメントキルン2の窯尻2aから最下段サイクロン4に至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、上記と同様の方法にてクリンカの鉛含有率を低減することもできる。   In the above embodiment, the lead content of the cement clinker is reduced by using the chlorine bypass system 11 attached to the cement kiln 2. However, in addition to the chlorine bypass system, the kiln bottom 2a of the cement kiln 2 is also used. It is also possible to extract a part of the combustion gas from the kiln exhaust gas passage from the first to the lowest cyclone 4 and reduce the lead content of the clinker by the same method as described above.

最後に、背景技術の欄で紹介した特許文献2〜5に記載の発明と、本発明とを比較すると、特許文献2、3に記載の技術は、鉛等を除去するにあたって物理的な吸着機構を利用したものであって、本発明のように、Pb成分(主にPbO)とSiO2成分との化学反応(化学的な結合)を利用したものではない。このため、特許文献2、3では、吸着剤を高温の焼成炉へ供給するのではなく、あくまでも排ガス中へ供給している。本発明は、セメントキルン2内の高温環境でのPb成分とSiO2成分との化学的な反応を利用した鉛除去技術であり、低温の排ガスにSiO2成分を含む粒子を供給しても本発明の効果を奏することはない。 Finally, when the inventions described in Patent Documents 2 to 5 introduced in the background art section are compared with the present invention, the techniques described in Patent Documents 2 and 3 are based on physical adsorption mechanisms for removing lead and the like However, unlike the present invention, it does not use a chemical reaction (chemical bond) between the Pb component (mainly PbO) and the SiO 2 component. For this reason, in Patent Documents 2 and 3, the adsorbent is not supplied to the high-temperature firing furnace but is supplied to the exhaust gas to the last. The present invention is a lead removal technique using a chemical reaction between a Pb component and a SiO 2 component in a high-temperature environment in the cement kiln 2, and even if particles containing the SiO 2 component are supplied to a low-temperature exhaust gas. There is no effect of the invention.

また、特許文献4には、セメントキルンの窯前部から石炭灰をセメントキルン中に直接吹き込む技術が開示され、特許文献5には、セメントキルン窯前等へ珪素含有物質を投入する方法が開示されているが、これらの技術は、石炭灰及び珪素含有物質をセメントクリンカ中に取り込み、クリンカ焼成物の一部として排出するものであって、石炭灰等に含まれるSiO2成分がPbO成分と結合して排ガス中のダストとして排出されることは示唆されておらず、吹き込まれる物質の粒度の設定に関する記載もなく、本発明とは本質的に異なる。 Patent Document 4 discloses a technique in which coal ash is directly blown into the cement kiln from the front part of the cement kiln, and Patent Document 5 discloses a method of introducing a silicon-containing material into the cement kiln front. However, these technologies take coal ash and silicon-containing substances into cement clinker and discharge them as a part of the clinker fired product, and the SiO 2 component contained in coal ash and the like is a PbO component. There is no suggestion that they are combined and discharged as dust in the exhaust gas, and there is no description regarding the setting of the particle size of the material to be blown in, which is essentially different from the present invention.

1 セメント焼成装置
2 セメントキルン
2a 窯尻
3 仮焼炉
4 最下段サイクロン
11 塩素バイパスシステム
12 プローブ
13 サイクロン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cement baking apparatus 2 Cement kiln 2a Kiln bottom 3 Calcining furnace 4 Bottom cyclone 11 Chlorine bypass system 12 Probe 13 Cyclone

Claims (4)

セメントキルン内に50%粒子径が10μm以下のSiO2成分含有粒子を吹き込み、
前記セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを分級し、
該分級によって分離した鉛を含む微粉ダストを該セメントキルンの系外に除去することを特徴とするセメントクリンカ中の鉛低減方法。
Injecting SiO 2 component-containing particles having a 50% particle size of 10 μm or less into a cement kiln,
Extracting a part of the combustion gas from the cement kiln exhaust gas flow path from the bottom of the kiln to the bottom cyclone,
Classifying the dust contained in the extracted combustion gas;
A method for reducing lead in a cement clinker, wherein fine dust containing lead separated by the classification is removed from the cement kiln system.
前記SiO2成分含有粒子を、前記セメントキルン内のPbO揮発領域に吹き込むことを特徴とする請求項1に記載のセメントクリンカ中の鉛低減方法。 2. The method for reducing lead in a cement clinker according to claim 1, wherein the SiO 2 component-containing particles are blown into a PbO volatile region in the cement kiln. 前記SiO2成分含有粒子が石炭灰であることを特徴とする請求項1又は2に記載のセメントクリンカ中の鉛低減方法。 The method for reducing lead in a cement clinker according to claim 1 or 2, wherein the SiO 2 component-containing particles are coal ash. 前記燃焼ガスの抽気から鉛を含む微粉ダストのセメントキルン系外への除去までの工程を、該セメントキルンに付設された塩素バイパスシステムを用いて行うことを特徴とする請求項1、2又は3に記載のセメントクリンカ中の鉛低減方法。   The process from the extraction of the combustion gas to the removal of the fine dust containing lead out of the cement kiln system is performed using a chlorine bypass system attached to the cement kiln. The method for reducing lead in cement clinker as described in 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015098406A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 太平洋セメント株式会社 Method for removing lead from cement firing device

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