JP2015147191A - セメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セメントキルン燃焼ガス抽気ダストを水洗した際に生じる排水を低コストで処理する。【解決手段】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冷却しながら抽気したガスに含まれるダストＤを加熱し、加熱後のダストを水洗する。加熱することで、セレンを含む重金属類を不溶化して排水へ溶出することを防止し、排水処理に要する薬剤コストを削減する。抽気したガスに含まれるダストをマイクロ波で加熱することができ、ダスト１ｋｇに対し、０．５ｋＷ以上４ｋＷ以下の出力でマイクロ波を照射することができる。ダストを水洗装置３へ搬送するベルトコンベア２ａと、ベルトコンベアの上方に配置され、搬送されるダストにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部２ｂとを備える加熱装置２を用いることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、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燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気したガスに含まれるダストを処理する方法及び装置に関する。

従来、上記ダスト（塩素バイパスダスト等）の水洗排水には重金属類が含まれているため、薬剤で処理している。例えば、特許文献１に記載の方法では、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストを水に溶解させ、溶解液に硫酸を含む薬剤を添加して重金属類を回収し、重金属類を回収した後のスラリーを固液分離し、分離した固形分をセメント粉砕工程に添加する。

また、上記水洗の前処理として、例えば、特許文献２及び特許文献３には、上記ダストを集塵し、集塵したダストにキレート剤等の重金属不溶化剤を添加してダスト中の重金属類を不溶化することで、水洗後のろ液に重金属類が溶出することを防止し、水洗ろ液に対して特別な排水処理を不要として低コストでダストを水洗する方法が提案されている。

２００８−７５１３９号公報 ２０１０−５１８６８号公報 ２０１０−５１８６９号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、重金属類の中でも特にセレンの処理コストが高くなるため、低コストで排水処理を行う方法が求められていた。また、特許文献２及び特許文献３に記載の方法では、セレンに対しては不活性化の効果が小さく、実用化に至っていないのが現状である。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストを水洗した際に生じる排水を低コストで処理することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法は、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燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気したガスに含まれるダストを加熱し、該加熱後のダストを水洗することを特徴とする。

本発明に係る処理方法によれば、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストを水洗する前に加熱することで、セレンを含む重金属類を不溶化して排水へ溶出することを防止できるため、排水処理に要する薬剤コストを削減し、低コストで前記抽気ダストを処理することができる。

前記処理方法において、前記ダストをマイクロ波で加熱することができ、前記ダスト１ｋｇに対し、０．５ｋＷ以上４ｋＷ以下の出力でマイクロ波を照射してセレンを含む重金属類の不溶化を図ることができる。

また、本発明は、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置であって、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冷却しながら抽気したガスに含まれるダストを加熱する加熱装置と、該加熱装置で加熱されたダストを水洗する水洗装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上述のように、水洗装置の前段でセメントキルン燃焼ガス抽気ダストを加熱することにより、重金属類を不溶化して排水へ溶出することを防止し、排水処理に要する薬剤コストを削減し、低コストで前記抽気ダストを処理することができる。

前記処理装置において、前記加熱装置を、前記ダストを前記水洗装置へ搬送するベルトコンベアと、該ベルトコンベアの上方に配置され、搬送されるダストにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とで構成することができ、簡易な構成でダストを加熱し、重金属類の不溶化を図ることができる。

さらに、前記処理装置において、前記加熱装置を、内部に供給された前記ダストを撹拌する回転ドラムと、該回転ドラム内の上部から、撹拌されるダストにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とで構成することができ、ダストを撹拌しながらマイクロ波を照射することで、効率よく抽気ダストを加熱し、重金属類の不溶化を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストを水洗した際に生じる排水中にセレン等の重金属類が溶出することを防止し、排水処理コストを低く抑えることができる。

本発明に係るセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置の第１の実施形態を示す概略図である。 本発明に係るセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置の第２の実施形態を示す概略図である。

図１は、本発明に係るセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置の第１の実施形態を示し、この処理装置１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燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気したガスに含まれるダスト（以下「抽気ダスト」という。）Ｄを加熱する加熱装置２と、加熱装置２からの抽気ダストＤ１を水洗する水洗装置３とで構成される。

加熱装置２は、抽気ダストＤを水洗装置３へ搬送するベルトコンベア２ａと、ベルトコンベア２ａの上方に配置され、搬送される抽気ダストＤにマイクロ波（破線で示す）を照射するマイクロ波照射部２ｂとを備える連続コンベア式マイクロ波加熱装置である。尚、マイクロ波とは、波長が０．３〜３０ｃｍ、周波数では１〜１００ＧＨｚの電磁波である。このマイクロ波を抽気ダストＤ１ｋｇに対し、０．５ｋＷ以上４ｋＷ以下の出力でマイクロ波を照射することで、後述するように、セレンを含む重金属類が不溶化され、排水への溶出が防止される。

水洗装置３は、加熱装置２からの抽気ダストＤ１と、水Ｗとが供給される本体３ａと、これらを撹拌する撹拌手段３ｂとで構成される。

水洗装置３の後段には、図示を省略するが、抽気ダストＤ１及び水Ｗの撹拌により生じたスラリーＳをろ過するろ過装置と、ろ液を処理する排水処理設備を備えた排水処理工程が存在する。

次に、本発明に係る抽気ダストの処理方法の試験例について説明する。

比較例として、抽気ダスト１３．３ｇと、水道水４０ｇとをビーカーに投入し、これらを５００ｒｐｍで６０分間撹拌し、生じたスラリーをろ過してろ液を得た。

実施例として、水洗の前処理として、抽気ダスト１３．３ｇを出力２ｋＷで４分間マイクロ波加熱し、加熱後の抽気ダストを比較例と同様に水洗、撹拌及びろ過を行ってろ液を得た。

上記試験結果を表１に示す。同表に示すように、比較例におけるろ液中のセレン（Ｓｅ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）及びカドミウム（Ｃｄ）の各々の濃度が実施例において低下していることが判る。

実施例のろ液中の各重金属類の濃度が比較例に比べて低下したのは、例えば、抽気ダスト中のセレン酸イオン（ＳｅＯ₄ ^2-）が、マイクロ波加熱により、鉛（II）イオン（Ｐｂ²⁺）と反応してセレン酸塩（II）（ＰｂＳｅＯ₄）となり（ＳｅＯ₄ ^2-＋Ｐｂ²⁺→ＰｂＳｅＯ₄）、このセレン酸塩（II）の溶解度が０．０１３１ｇ／１００ｇＨ₂Ｏと低いためである。また、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ₃ ^2-）も鉛（II）イオン（Ｐｂ²⁺）と反応して溶解度の低いセレン酸塩となる。さらに、他の重金属類についても、マイクロ波加熱により不溶化してろ液側への溶出が抑えられたものと考えられる。

次に、上記実施例でろ過後に得られたケーキを水４０ｍｌで洗浄し、得られたスラリーを再度ろ過し、ろ過によって得られたケーキを乾燥させてＸＲＦ分析を行った。その結果を表２に示す。また同表には、抽気ダストそのもの及びマイクロ波加熱後の抽気ダストのＸＲＦ分析結果を示す。

表２より、マイクロ波加熱により抽気ダスト中の揮発成分が揮発し、その分各成分の濃度が低下している。水洗により、水溶性塩素等がろ液に溶出すると共に、マイクロ波加熱により生じた不溶性の重金属類がケーキ中に残留し、マイクロ波加熱及び水洗後のケーキ中の重金属類の濃度が増加していることが判る。

以上のように、本実施の形態では、抽気ダストを加熱してセレン等の重金属類を不溶化した後、水洗処理を行うことで、水洗処理後のろ液中の重金属類の濃度を低減することができるため、重金属類の排水処理に要する薬剤コストを削減することができる。そのため、排水処理コストを低く抑えることができる。

次に、本発明に係る抽気ダスト処理装置の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。この処理装置１１は、図１の処理装置１と比較して加熱装置及びそれに付随する構成要素が異なる。図２において図１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。

加熱装置１２は、軸線回りに回転する回転ドラム１２ａと、回転ドラム１２ａ内の上部に配置され、回転ドラム１２ａ内で撹拌される抽気ダストＤにマイクロ波（破線で示す）を照射するマイクロ波照射部１２ｂとを備える回転ドラム式のマイクロ波加熱装置であって、ホッパー１４等を介して供給された抽気ダストＤをマイクロ波で加熱し、加熱後の抽気ダストＤ１を排出部１５を介して水洗装置３へ投入する。

上記回転ドラム式のマイクロ波加熱装置を用いることで、抽気ダストＤを撹拌しながらマイクロ波を照射することができるため、連続コンベア式マイクロ波加熱装置と比較してより効率よく抽気ダストを加熱し、重金属類の不溶化を行うことができる。

尚、上記実施の形態においては、抽気ダストＤを加熱するにあたってマイクロ波を用いたが、その他の加熱方法を用いることもできる。

１ 処理装置
２ 加熱装置
２ａ ベルトコンベア
２ｂ マイクロ波照射部
３ 水洗装置
３ａ 本体
３ｂ 撹拌手段
１１ 処理装置
１２ 加熱装置
１２ａ 回転ドラム
１２ｂ マイクロ波照射部
１４ ホッパー
１５ 排出部

Claims (6)

1. 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冷却しながら抽気したガスに含まれるダストを加熱し、
   該加熱後のダストを水洗することを特徴とするセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法。
2. 前記抽気したガスに含まれるダストをマイクロ波で加熱することを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法。
3. 前記ダスト１ｋｇに対し、０．５ｋＷ以上４ｋＷ以下の出力でマイクロ波を照射することを特徴とする請求項２に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理方法。
4. 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冷却しながら抽気したガスに含まれるダストを加熱する加熱装置と、
   該加熱装置で加熱されたダストを水洗する水洗装置とを備えることを特徴とするセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置。
5. 前記加熱装置は、
   前記ダストを前記水洗装置へ搬送するベルトコンベアと、
   該ベルトコンベアの上方に配置され、搬送されるダストにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを備えることを特徴とする請求項４に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置。
6. 前記加熱装置は、
   内部に供給された前記ダストを撹拌する回転ドラムと、
   該回転ドラム内の上部から、撹拌されるダストにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを備えることを特徴とする請求項４に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理装置。