JP2012192389A - 塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塩素バイパスダストなどの塩素及び鉛を含有する微粉末を低コストで処理する。
【解決手段】塩素及び鉛を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成し、該スラリーを固液分離して固体分と液分とを得て、該液分を蒸発乾固処理し、前記固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理する。蒸発乾固により、前記液分の排水処理設備及び薬剤が不要となり、設備・運転コストを削減できる。浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で有効利用できる。前記固体分をスラリー化した後、硫酸及び捕集剤を添加して浮遊選鉱処理を行うことができ、発生した排水にアルカリ剤を添加してｐＨ調整し、該ｐＨ調整後のテールを固液分離し、得られた液分の一部、又は該液分とフロスを固液分離して得られた排水の一部をセメント製造設備で使用できる。蒸発乾固した液分は、その残渣の一部又は全量をセメントの塩素濃度が上限に達するまでセメントに添加できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント製造設備に付設された塩素バイパスシステムで回収された塩素バイパスダストなど、塩素及び鉛を含有する微粉末を処理する方法に関する。

従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、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キルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。

この塩素バイパスシステムでは、抽気した燃焼ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、分級機によってダストを粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム等を含む微粉（塩素バイパスダスト）を回収していた。

これら回収された塩素バイパスダストは、廃棄されるか、セメントに添加されるか、水洗後にセメント製造設備の原料系に戻されることが通常であるが、当該ダストには、上記塩素等の他に、鉛等の重金属類等が含まれており、その含有量次第では、いずれの場合でも適切に処理する必要がある。

上記の点に鑑み、例えば、特許文献１には、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストから塩素及び鉛等の重金属類を回収するにあたり、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キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気するプローブと、サイクロンから排出される微粉を含む排ガスを湿式集塵する湿式集塵機と、湿式集塵機で生成したスラリーを固液分離する第１の固液分離機と、第１の固液分離機で分離したケーキから重金属類を分離する浮選機とを備えるセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システムが記載されている。

特開２００９−２９８６７８号公報

しかし、上記特許文献１に記載の処理システムは、湿式集塵機や浮選機を備えた湿式システムであり、このような湿式システムは、処理後に排水が発生するため、発生した排水を適切に処理する必要がある。そのため、排水処理設備を設けると共に、排水処理のための薬剤が必要となり、処理コストが高騰するという問題があった。

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、塩素バイパスダストなどの塩素及び鉛を含有する微粉末を、低コストで処理する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、塩素及び鉛を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成し、該スラリーを固液分離して固体分と液分とを得て、該液分を蒸発乾固処理し、前記固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理することを特徴とする。

そして、本発明によれば、従来排水処理をしていた、硫化剤を添加して固液分離した後の液分を蒸発乾固するため、液分の排水処理設備及び薬剤が不要となり、設備コスト及び運転コストを大幅に削減することができる。また、放流配管の建設やそれに伴う自治体への届け出が不要となる。

上記微粉末の処理方法において、前記浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で使用することができ、該排水を有効利用することができる。

上記微粉末の処理方法において、前記固体分をスラリー化した後、硫酸及び捕集剤を添加して前記浮遊選鉱処理を行うことができ、効率よく浮選を行い、浮遊選鉱処理によって石膏と、鉛とを分離回収することができる。

また、前記浮遊選鉱処理で発生したテールにアルカリ剤を添加してｐＨ調整し、該ｐＨ調整後のテールを固液分離し、得られた液分の一部、又は該液分とフロスを固液分離して得られた排水の一部をセメント製造設備で使用することができる。これによって、該微粉末にカドミウムなどの重金属類を含む場合に、これらを沈殿化することができる。また、アルカリ剤として、消石灰を使用する場合には、テールにフッ素、硫酸根が含まれる場合に、これらを沈殿化し、液中から除去することができる。

さらに、前記塩素及び鉛を含有する微粉末を、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キルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダストとすることができ、塩素バイパスダストなどを低コストで処理することができる。

また、前記液分を、セメント製造設備に付設されたプレヒータの排ガス又は／及びクリンカクーラーの排ガスを熱源として蒸発乾固処理することができる。これにより、セメント製造設備の廃熱を有効利用することができる。

前記液分を蒸発乾固処理した後、その残渣の一部又は全量をセメント添加することができる。セメントの塩素濃度が上限に達するまで残渣を添加して有効利用することができる。

以上のように、本発明によれば、塩素及び鉛を含有する微粉末を低コストで処理することが可能となる。

本発明にかかる塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。 本発明にかかる塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる微粉末の処理方法を、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キルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダストの処理に適用した場合について説明する。

図１は、本発明にかかる微粉末の処理方法の第１の実施形態を適用したセメントキルン抽気ダストの処理装置（以下、適宜「処理装置」と略称する）を示し、この処理装置１は、大別して、ガス抽気部２と、ガス処理部３と、微粉末処理部４とから構成される。

ガス抽気部２は、セメントキルン５の窯尻から最下段サイクロン（不図示）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するための設備である。このガス抽気部２は、燃焼ガスを抽気するプローブ６と、プローブ６内に冷風を供給して抽気した燃焼ガスを急冷する冷却ファン７と、プローブ６から排出された抽気ガスＧ１に含まれるダスト中の粗粉Ｄ１を分離する分級機としてのサイクロン１０等から構成される。

ガス処理部３は、サイクロン１０から排出された排ガスＧ２に含まれる微粉Ｄ２を捕集するための設備である。このガス処理部３は、サイクロン１０から排出された微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却する冷却器１１と、冷却器１１に冷風を供給する冷却ファン１２と、冷却器１１で冷却された排ガスＧ３中のダストＤ４を集塵するバグフィルタ１３と、冷却器１１及びバグフィルタ１３から排出されたダストＤ３、Ｄ４を回収するダストタンク１４とを備える。

微粉末処理部４は、ダストタンク１４に貯留された塩素バイパスダストＤ５を調整槽２０でスラリー化し、発生したスラリー中の固体分から石膏と、鉛等の重金属類の硫化物とを分離回収するとともに、発生した液分を蒸発乾固するための設備である。

この微粉末処理部４は、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）等の硫化剤を調整槽２０に添加し、スラリー中の塩化鉛、酸化鉛等を硫化して硫化鉛等の重金属類の硫化物（以下、「硫化物」という）を生成する調整槽２０と、硫化剤が添加された後のスラリーＳ１を固液分離する第１の固液分離機２１と、第１の固液分離機２１で分離したケーキＣ１に水分を添加してスラリーＳ２を生成するスラリータンク２２と、硫酸等のｐＨ調整剤をスラリーＳ２に添加してｐＨ値を３〜４に調整する調整槽２３と、ｐＨ調整後のスラリーＳ３に捕集剤としての疎水化剤を添加する調整槽２４と、スラリーＳ４中の硫化物を気泡に付着させ、浮上させて分離する浮選機２５と、浮選機２５からのフロスＦを固液分離してケーキＣ２を生成し、重金属類の硫化物を回収する第２の固液分離機２６と、浮選機２５からのテールＴにアルカリ剤を添加してｐＨ調整する調整槽２８と、調整槽２８からのスラリーＳ５を固液分離する第３の固液分離機２９と、第１の固液分離機２１から排出されたろ液Ｗ１を蒸発乾固するための蒸発乾固装置３０等から構成される。

次に、上記処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。

セメントキルン５の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部をプローブ６によって抽気すると同時に、冷却ファン７からの冷風によって、抽気した燃焼ガスを塩素化合物の融点である７００℃以下に急冷する。次に、プローブ６からの抽気ガスＧ１を、サイクロン１０によって、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。

その一方で、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却器１１に導入し、冷却された排ガスＧ３をバグフィルタ１３に導入し、バグフィルタ１３において排ガスＧ３に含まれるダストＤ４を回収する。バグフィルタ１３で回収したダストＤ４は、冷却器１１から排出されたダストＤ３と共に、塩素濃度の高い塩素バイパスダストとしてダストタンク１４に貯留する。

次に、調整槽２０において、ダストタンク１４からの塩素バイパスダストＤ５に硫化剤を添加し、スラリー中の塩化鉛、酸化鉛等を硫化して硫化物を生成させる。

次いで、硫化物が生成されたスラリーＳ１を第１の固液分離機２１により固液分離し、スラリーＳ１からろ液Ｗ１を分離し、蒸発乾固装置３０で蒸発乾固してその残渣の一部をセメント添加するとともに、分離したケーキＣ１をスラリータンク２２に供給する。蒸発乾固装置３０は、その熱源として、セメントキルン５に付設されるプレヒータの排ガスやクリンカクーラーの排ガスを利用することもできる。

次に、スラリータンク２２において、ケーキＣ１に水を添加し、スラリーＳ２を生成する。さらに、調整槽２３において、スラリーＳ２にｐＨ調整剤として硫酸を添加してｐＨ値を３〜４に調整し、調整槽２４において、捕集剤としての疎水化剤を添加する。

次に、疎水化剤が添加されたスラリーＳ４と空気とを浮選機２５に供給し、浮選機２５において、気泡を発生させ、その気泡に硫化物を付着させるとともに、硫化物が付着して浮上した気泡、すなわちフロスＦを回収する。このとき、スラリーＳ４に含まれる石膏は、浮選機２５からテールＴとして排出される。

次に、第２の固液分離機２６において、浮選機２５からのフロスＦを固液分離し、ケーキＣ２を生成して重金属類の硫化物を回収する。この際に発生するろ液Ｗ２は、調整槽２０に供給され、調整槽２０内のスラリーの固液比の調整に使用される。

それと併行して、調整槽２８に浮選機２５のテールＴを供給し、アルカリ剤を添加してテールＴのｐＨを調整し、残留するカドミウムなどの重金属類を沈殿化する。アルカリ剤として、消石灰、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム等を使用することができる。さらに、アルカリ剤として消石灰を使用する場合については、フッ素、硫酸根を沈殿化し、液中から除去することができる。この場合、硫酸根の系内循環によるトラブルを回避することができる。特に、硫酸根については、セメント製造工程におけるコーチング成長や、排ガス中のＳＯｘ濃度上昇のトラブルを回避することができる。

第３の固液分離機２９において、沈殿化した重金属類及び石膏ＳをケーキＣ３側に回収することができる。この石膏Ｓには上記重金属類が含まれるが、極微量であるため問題にならない。また、ろ液Ｗ５をセメント製造設備の原料乾燥機、排ガスの調湿等において有効利用する。セメント製造設備のセメントキルンの前段の工程で、比較的フッ素濃度の高いろ液Ｗ５を使用する場合であっても、ろ液Ｗ５中に含まれるフッ素の大部分は、クリンカとともに排出されるため、フッ素がセメント製造工程内で循環してクリンカ中のフッ素濃度が極端に上昇する可能性は低い。また、ケーキＣ３側に沈殿しなかったセレン及び重金属類についてもクリンカとともに排出される。

次に、本発明にかかる微粉末の処理方法の第２の実施形態を適用したセメントキルン抽気ダストの処理装置について、図２を参照しながら説明する。この処理装置４１は、図１に示した処理装置１と基本構成は同一であり、処理装置１と異なるのは、浮選機２５と調整槽２８との間に第３の固液分離機４２を設けた点である。これに伴い、調整槽２８の後段の固液分離機４４は、第４の固液分離機となる。以下の説明では、処理装置４１において、処理装置１と同一の構成要素及び物質については同一の参照番号及び符号を付して詳細説明を省略する。

処理装置４１のガス抽気部２、ガス処理部３、微粉末処理部４の調整槽２０〜第２の固液分離機２６の構成は、図１の処理装置１と同様である。

処理装置４１では、浮選機２５からのテールＴを固液分離してケーキＣ３を生成し、石膏Ｓを回収する第３の固液分離機４２と、第３の固液分離機４２からのろ液Ｗ３にアルカリ剤を添加してｐＨ調整する調整槽２８と、調整槽２８からのスラリーＳ５を固液分離する第４の固液分離機４４を備える。

本実施の形態では、上記のように構成したため、第２の固液分離機２６において、浮選機２５からのフロスＦを固液分離し、ケーキＣ２を生成して重金属類の硫化物を回収し、この際に発生するろ液Ｗ２は、調整槽２０に供給するとともに、浮選機２５のテールＴを第３の固液分離機４２に供給し、ケーキＣ３を生成して石膏Ｓを回収する。一方、第３の固液分離機４２で固液分離したろ液Ｗ３は、調整槽２８に供給される。

次に、調整槽２８において、ろ液Ｗ３にアルカリ剤を添加し、ろ液Ｗ３のｐＨを調整し、残留するカドミウムなどの重金属類を沈殿化する。

第４の固液分離機４４において、沈殿化した重金属類をケーキＣ４側に回収するとともに、ろ液Ｗ５をセメント製造設備の原料乾燥機等において有効利用する。本実施の形態においても、セメント製造設備のセメントキルンの前段の工程で、比較的フッ素濃度の高いろ液Ｗ５を使用する場合であっても、ろ液Ｗ５中に含まれるフッ素の大部分は、クリンカとともに排出されるため、フッ素がセメント製造工程内で循環してクリンカ中のフッ素濃度が極端に上昇する可能性は低い。また、ケーキＣ４側に沈殿しなかったセレン及び重金属類についてもクリンカとともに排出される。

尚、上記実施の形態においては、サイクロン１０で粗粉Ｄ１を分級した後に、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却器１１を介してバグフィルタ１３に導入したが、サイクロン１０を設けることなく、プローブ６で抽気した抽気ガスＧ１を直接冷却器１１を介してバグフィルタ１３に導入してもよい。また、バグフィルタ１３に高温ガスを処理可能なものを使用し、冷却器１１を設置しない構成とすることもできる。

さらに、上記実施の形態においては、バグフィルタ１３を用いて微粉Ｄ２を乾式集塵したが、微粉Ｄ２をスクラバ等の湿式集塵機を介して水と硫化剤を添加しながらスラリー化してもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、第１の固液分離機２１からのろ液Ｗ１を蒸発乾固し、従来の高度な排水処理を施していた複数の作業工程が簡略化されることで、設備コスト及び運転コストを大幅に低減することができる。また、前記蒸発乾固の熱源として、セメント製造時に発生するプレヒータの排ガスやクリンカクーラーの排ガスを利用することができ、より効率的なエネルギーの再利用が可能となる。さらに、蒸発乾固された残渣の一部又は全量をセメント添加して有効利用することができるため、系外へ排出することなく、環境への悪影響も少ない。

尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる処理方法を、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キルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダスト（塩素バイパスダストなど）の処理に適用した場合を例示したが、これらのダスト以外にも、塩素及び鉛等の重金属類を含有する微粉末の処理に本発明を利用することができる。

１ 処理装置
２ ガス抽気部
３ ガス処理部
４ 微粉末処理部
５ セメントキルン
６ プローブ
７ 冷却ファン
１０ サイクロン
１１ 冷却器
１２ 冷却ファン
１３ バグフィルタ
１４ ダストタンク
２０ 調整槽
２１ 第１の固液分離機
２２ スラリータンク
２３、２４ 調整槽
２５ 浮選機
２６ 第２の固液分離機
２８ 調整槽
２９ 第３の固液分離機
３０ 蒸発乾固装置
４１ 処理装置
４２ 第３の固液分離機
４４ 第４の固液分離機
Ｇ１ 抽気ガス
Ｇ２、Ｇ３ 排ガス
Ｄ１ 粗粉
Ｄ２ 微粉
Ｓ１〜Ｓ５ スラリー
Ｃ１〜Ｃ４ ケーキ
Ｗ１〜Ｗ５ ろ液
Ｆ フロス
Ｔ テール

Claims (7)

1. 塩素及び鉛を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成し、
   該スラリーを固液分離して固体分と液分とを得て、該液分を蒸発乾固処理し、
   前記固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理することを特徴とする塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。
2. 前記浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で使用することを特徴とする請求項１に記載の塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。
3. 前記固体分をスラリー化した後、硫酸及び捕集剤を添加して前記浮遊選鉱処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。
4. 前記浮遊選鉱処理で発生したテールにアルカリ剤を添加してｐＨ調整し、
   該ｐＨ調整後のテールを固液分離し、得られた液分の一部、又は該液分とフロスを固液分離して得られた排水の一部をセメント製造設備で使用することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。
5. 前記塩素及び鉛を含有する微粉末は、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キルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダストであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。
6. 前記液分を、セメント製造設備に付設されたプレヒータの排ガス又は／及びクリンカクーラーの排ガスを熱源として蒸発乾固処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。
7. 前記液分を蒸発乾固処理した後、その残渣の一部又は全量をセメント添加することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の塩素及び鉛を含有する微粉末の処理方法。

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