JP2013244434A - 粉体の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、粉体から石膏と鉛とを効率よく回収する。
【解決手段】石膏Ｇ及び鉛Ｐｂを含有する粉体と、比重が１よりも大きい液体（重液Ｈ）とを混合してスラリーＳを得るスラリー化工程と、スラリー化工程で得られたスラリーを、軽鉱物スラリーＬＳと、重鉱物スラリーＨＳとに分離するスラリー分離工程と、スラリー分離工程で得られた軽鉱物スラリーを固液分離し、鉛濃度の低い軽鉱物を含む固体分と、比重が１よりも大きい液体を含む液分とを得る第１の固液分離工程と、スラリー分離工程で得られた重鉱物スラリーを固液分離し、鉛濃度の高い重鉱物を含む固体分と、比重が１よりも大きい液体とを含む液分を得る第２の固液分離工程とを含む粉体の処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体の処理方法に関し、特に、製造設備に付設された湿式塩素バイパスシステムにおいて、塩素バイパスダストと、塩素バイパス排ガス中に含まれるＳＯｘとの反応によって生成した石膏と鉛とを含む粉体等から、石膏と鉛とを分離して回収する方法に関する。

従来、上記粉体等から石膏と鉛（鉛化合物）とを分離回収するにあたって、例えば特許文献１には、該ダストを湿式集塵して得られたスラリーを、浮選装置によって、鉛を含むフロスと、石膏を含むテールとに分離して回収するセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システム及び処理方法が提案されている。

国際公開第ＷＯ２００６／０３５６３１号パンフレット

しかし、上記従来の技術では、石膏と鉛とを分離回収することができるものの、浮選法を利用するため、浮選装置を設置し、捕集剤や起泡剤等の薬剤を使用する必要があるため、装置コスト及び運転コストの面で改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来の粉体の処理方法における問題点に鑑みてなされたものであって、装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、粉体から石膏と鉛とを効率よく回収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、粉体の処理方法であって、石膏及び鉛を含有する粉体と、比重が１よりも大きい液体とを混合してスラリーを得るスラリー化工程と、該スラリー化工程で得られたスラリーを、軽鉱物スラリーと、重鉱物スラリーとに分離するスラリー分離工程と、該スラリー分離工程で得られた軽鉱物スラリーを固液分離し、鉛濃度の低い軽鉱物を含む固体分と、前記比重が１よりも大きい液体を含む液分とを得る第１の固液分離工程と、前記スラリー分離工程で得られた重鉱物スラリーを固液分離し、鉛濃度の高い重鉱物を含む固体分と、前記比重が１よりも大きい液体とを含む液分を得る第２の固液分離工程とを含むことを特徴とする。

そして、本発明によれば、比重分離等により、鉛濃度の低い軽鉱物を含む固体分と、鉛濃度の高い重鉱物を含む固体分を得ることができるため、従来のように浮選法を利用する場合に比較して、 装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、粉体から石膏と鉛とを効率よく回収することができる。

上記粉体の処理方法は、前記第１の固液分離工程及び第２の固液分離工程で得られた液分の少なくとも一部を、前記スラリー化工程において、前記粉体及び前記比重が１よりも大きい液体と共に混合する液分再利用工程を含むことができる。これにより、液分の消費量を低減し、運転コストの低減を図ることができる。

上記粉体の処理方法は、前記第１の固液分離工程で得られた軽鉱物を含む固体分、又は前記第２の固液分離工程で得られた重鉱物を含む固体分の少なくとも１つを洗浄液で洗浄する洗浄工程を含むことができる。これにより、比重が１よりも大きい液体に有害な物質が含まれている場合でも、得られた重鉱物や軽鉱物を含む固体分に有害物質が残留するのを回避することができる。

上記粉体の処理方法は、前記洗浄工程で得られた比重が１よりも大きい液体及び洗浄液を含む液分を、該液分と比べて、比重が１よりも大きい液体を多く含む液分と、洗浄液を多く含む液分とに分離する液分分離工程を含むことができる。これにより、この液分分離工程の後段で、比重が１よりも大きい液体を多く含む液分と洗浄液を多く含む液分とを利用し易くすることができる。

上記粉体の処理方法は、前記比重が１よりも大きい液体を多く含む液分の少なくとも一部を、前記スラリー化工程において、前記粉体及び比重が１よりも大きい液体と共に混合する液分再利用工程を含むことができる。これにより、液分の消費量を低減し、運転コストの低減を図ることができる。

上記粉体の処理方法は、前記洗浄液を多く含む液分の少なくとも一部を、前記洗浄工程において、前記軽鉱物又は重鉱物を含む固体分の少なくとも１つを洗浄する際に使用する液分再利用工程を含むことができる。これにより、液分の消費量を低減し、運転コストの低減を図ることができる。

上記粉体の処理方法は、前記洗浄液を多く含む液分の少なくとも一部を、前記比重が１よりも大きい液体に添加して該液体の比重調整に利用する比重調整工程を含むことができる。これにより、液分を有効利用し、運転コストの低減を図ることができる。

以上のように、本発明によれば、装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、粉体から石膏と鉛とを効率よく回収することができる。

本発明に係る粉体の処理方法を実施するシステムの全体構成図である。

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。

図１は、本発明に係る粉体の処理方法を実施するシステムの一例を示し、このシステム１は、石膏Ｇ及び鉛（鉛化合物）Ｐｂを含む粉粒体と、重液（比重が１よりも大きい液体）Ｈと、アセントンＡとを混合する混合槽２と、混合槽２で生成されたスラリーＳを重鉱物スラリーＨＳと軽鉱物スラリーＬＳとに比重の差を利用して分離する比重分離槽３と、分離された軽鉱物スラリーＬＳを固液分離しながら、分離されたケーキをアセトンＡで洗浄する第１固液分離機４と、分離された重鉱物スラリーＨＳを固液分離しながら、分離されたケーキをアセトンＡで洗浄する第２固液分離機５と、第１及び第２固液分離機４、５のろ液Ｆ１、Ｆ２を比重の差を利用して水Ｗ、重液Ｈ及びアセトンＡとに分離する比重分離槽６と、比重分離槽６で分離された重液Ｈ及びアセトンＡを工場廃熱ＷＨを用いて蒸留する蒸留槽７と、蒸留により分離された重液Ｈ及びアセトンＡを各々回収して貯留する貯留槽８、９と、回収した重液Ｈ及びアセトンＡの混合液の比重を調整する調整槽１０とで構成される。

次に、上記システム１を用いた本発明に係る粉体の処理方法について図１を参照しながら説明する。

まず、混合槽２に、石膏Ｇ及び鉛（鉛化合物）Ｐｂを含む粉粒体と、重液Ｈと、アセントンＡとを投入して混合する。重液Ｈには、トリブロモメタン（ブロモホルム）、ＳＰＴ、ジブロモメタン、ヨウ化メチレン等を用いることができる。この重液Ｈは、水との親和性が低く、沸点の高いものを好適に使用することができる。水との親和性が高い重液を使用する場合には、(1)蒸留によって水を分離回収するか、(2)水を重液と共に回収することとなるが、(1)の場合には、多量の熱を要するため好ましくなく、(2)は運転を継続すると重液比重が低くなり過ぎて再利用できなくなるため、好ましくない。

次に、混合槽２から排出されたスラリーＳを比重分離槽３に供給し、比重差を利用してスラリーＳを重鉱物スラリーＨＳと軽鉱物スラリーＬＳとに分離する。この際、スラリーＳに遠心力を付与して分離効率を高めてもよい。

軽鉱物スラリーＬＳを第１固液分離機４に供給し、軽鉱物スラリーＬＳを固液分離しながら、分離されたケーキをアセトンＡで洗浄する。アセトンＡでケーキを洗浄するのは、重液Ｈに無害なＳＰＴ以外の物を用いた場合に、有害物質を除去するためである。固液分離されたケーキには、石膏が多く含まれる。

一方、重鉱物スラリーＨＳを第２固液分離機５に供給し、重鉱物スラリーＨＳを固液分離しながら、分離されたケーキをアセトンＡで洗浄する。アセトンＡでケーキを洗浄するのは、上記と同様の理由からである。固液分離されたケーキには、軽鉱物スラリーＬＳから回収したケーキに比較して鉛が多く含まれる。

次に、比重分離槽６において、第１及び第２固液分離機４、５からのろ液Ｆ１、Ｆ２を比重の差を利用して水Ｗと、重液Ｈ及びアセトンＡとに分離する。ここで、水Ｗの回収が完了したことを、分離した水Ｗ又は重液Ｈ及びアセトンＡの比重を測定することで判断することができる。

次いで、蒸留槽７において、工場廃熱ＷＨを用いて重液Ｈ及びアセトンＡを分離し、分離した重液Ｈ及びアセトンＡを各々貯留槽８、９に貯留する。図示を省略するが、貯留槽９に貯留したアセトンＡを第１固液分離機４や第２固液分離機５においてケーキの洗浄に再利用することもできる。

次に、調整槽１０において、貯留槽８からの重液Ｈと、貯留槽９からのアセトンＡとを混合し、比重調整をした後、混合槽２に戻してスラリーＳの生成に再利用することができる。

以上のように、本発明によれば、従来のように浮選法を用いることなく、比重分離によって粉体から石膏Ｇと鉛Ｐｂとを回収すると共に、重液ＨやアセトンＡを再利用し、これらの消費量を最小限に抑えるため、装置コスト及び運転コストを低く抑えることができる。

上記粉体の一例として、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、抽気した燃焼ガスに含まれるダスト（塩素バイパスダスト等）を回収して水を加えてスラリー化し、このスラリーにＳＯ₂を含むガスを吹き込んで得られた石膏スラリーや、上記抽気した燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵によって回収したものが挙げられる。

上記セメントキルンの塩素バイパスダスト等に本発明を適用した場合には、回収した石膏Ｇを、セメントミルにおいてセメントクリンカと共に粉砕してセメントを製造したり、鉛Ｐｂや鉛化合物を非鉄精錬原料として出荷したり、セメントキルンで処理することもできる。また、重液Ｈ及びアセトンＡは、上述のようにシステム１で再利用し、水Ｗは、セメント工場内で使用することができる。

次に、本発明に係る粉体の処理方法の試験例について説明する。

まず、実施例について説明する。セメント製造工程から排出される塩素バイパスダストの鉛濃度を上げるため、試験的にブラウン管テレビのファンネルガラスをセメント製造工程に導入した。得られた塩素バイパスダスト１に対し、水５を添加して混合し、塩素バイパスダストスラリーを得た。この塩素バイパスダストスラリーに、ＳＯ₂を３０００ｐｐｍ含有する模擬ガスと大気とを吹き込み、石膏スラリーを得た。この石膏スラリーをろ過し、ケーキを水洗し、石膏ケーキを得て、得られた石膏ケーキを乾燥した後に粉砕した。

この粉砕物を、アセトンを用いて比重を２．５ｇ／ｃｍ³に調整したブロモホルムに投入し、超音波分散した。得られたスラリーを、４０００ｒｐｍ、２０分の条件で遠心分離機を用いて分離した。軽鉱物、重鉱物を各々ろ過し、アセトンで洗浄し、乾燥させて試料を得た。

比較例として、上記実施例と同様の方法で塩素バイパスダストスラリーを得て、この塩素バイパスダストスラリーにＳＯ₂及び大気を導入することなく、そのままろ過し、得られたケーキを水洗して塩素バイパスダストケーキを得た。得られた塩素バイパスダストケーキに対して実施例と同様の処理を施し、軽鉱物と重鉱物の試料を得た。

上記試験結果を表１に示す。同表に示すように、実施例では、重量比５の重鉱物に鉛が濃縮したが、比較例では、軽鉱物と重鉱物とで鉛含有率に差がなく、比較例における鉛の分離は困難と判断される。

上述のように、実施例では、重鉱物に鉛が濃縮して、粉体から石膏と鉛とを効率よく回収することができたが、これは、実施例では、塩素バイパスダストスラリーにＳＯ₂を含むガスを吹き込んだことにより、スラリー中のカルシウム分から石膏が生成し、鉛とは別の粒子となったのに対し、比較例では、ＳＯ₂を含むガスを吹き込まなかったため、石膏が生成せず、鉛とカルシウムとが１つの粒子と結合しているからと推察される。この点については、ＳＥＭで試料を観察することで確認された。

尚、上記実施の形態及び実施例等の説明では、本発明をセメント製造工程に適用した場合について説明したが、本発明は、セメント製造工程以外の工程であっても、石膏及び鉛を含有する粉体から石膏及び鉛を分離回収する工程に適用することができる。

１ システム
２ 混合槽
３ 比重分離槽
４ 第１固液分離機
５ 第２固液分離機
６ 比重分離槽
７ 蒸留槽
８、９ 貯留槽
１０ 調整槽

Claims (7)

1. 石膏及び鉛を含有する粉体と、比重が１よりも大きい液体とを混合してスラリーを得るスラリー化工程と、
   該スラリー化工程で得られたスラリーを、軽鉱物スラリーと、重鉱物スラリーとに分離するスラリー分離工程と、
   該スラリー分離工程で得られた軽鉱物スラリーを固液分離し、鉛濃度の低い軽鉱物を含む固体分と、前記比重が１よりも大きい液体を含む液分とを得る第１の固液分離工程と、
   前記スラリー分離工程で得られた重鉱物スラリーを固液分離し、鉛濃度の高い重鉱物を含む固体分と、前記比重が１よりも大きい液体とを含む液分を得る第２の固液分離工程とを含むことを特徴とする粉体の処理方法。
2. 前記第１の固液分離工程及び第２の固液分離工程で得られた液分の少なくとも一部を、前記スラリー化工程において、前記粉体及び前記比重が１よりも大きい液体と共に混合する液分再利用工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体の処理方法。
3. 前記第１の固液分離工程で得られた軽鉱物を含む固体分、又は前記第２の固液分離工程で得られた重鉱物を含む固体分の少なくとも１つを洗浄液で洗浄する洗浄工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体の処理方法。
4. 前記洗浄工程で得られた比重が１よりも大きい液体及び洗浄液を含む液分を、該液分と比べて、比重が１よりも大きい液体を多く含む液分と、洗浄液を多く含む液分とに分離する液分分離工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の粉体の処理方法。
5. 前記比重が１よりも大きい液体を多く含む液分の少なくとも一部を、前記スラリー化工程において、前記粉体及び比重が１よりも大きい液体と共に混合する液分再利用工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の粉体の処理方法。
6. 前記洗浄液を多く含む液分の少なくとも一部を、前記洗浄工程において、前記軽鉱物又は重鉱物を含む固体分の少なくとも１つを洗浄する際に使用する液分再利用工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の粉体の処理方法。
7. 前記洗浄液を多く含む液分の少なくとも一部を、前記比重が１よりも大きい液体に添加して該液体の比重調整に利用する比重調整工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の粉体の処理方法。

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