JP2015178060A - 排ガス処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
セメント製造設備から排出される排ガス中に含まれる水銀の含有量を効果的に低減するための新規な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】
排ガス処理方法は、セメント製造設備の集塵装置及びバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率を５〜５０質量％となるように調整し、次いでキャリアガスを特別に導入することなく該集塵ダストを２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させ、揮発した水銀及び水蒸気を含むガスを水銀回収装置で冷却して金属水銀を回収する工程を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排ガス処理方法及び処理装置に関し、特に詳細には、セメント製造設備の集塵装置等で捕集されたダストに含有される水銀を揮発除去することで、排ガスに含まれる水銀の含有量を低減する処理方法及び低減する処理装置に関する。

２０１３年１０月に「水銀に関する水俣条約外交会議及び準備会合」が開催され、同条約の採択・署名が行われた。今後、環境中への水銀の排出量の削減とその適正管理に向けた取組が強化されるものと考えられる。

セメント製造用の原燃料は、天然由来及び廃棄物由来の水銀を含有しており、セメント焼成の過程で排ガス中に揮発し、煙突より大気に排出されている。
排出される水銀量は、水銀を含有する原燃料の使用量とその水銀濃度に依存する。
また、水銀とその化合物は沸点が低く（例 金属水銀：３５７℃、塩化水銀（II）：３０２℃）、排ガス中のこれらの水銀は、排ガス温度の低下とともに排ガス中のダストに吸着、あるいは微粒子となり、電気集塵装置で捕集され、セメント製造の原料の一部に再利用される。従って、水銀はセメント製造設備内を循環、濃縮している。

セメント製造設備からの排ガス中の水銀低減方法として、特開２０１２−１１６６８２号公報（特許文献１）には、セメント原料粉砕装置が稼働中の時には、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスを、プレヒータ、該セメント原料粉砕装置及び集塵装置、ダスト分離フィルタ装置を経て外部に排出するとともに、セメント原料粉砕装置が停止中の時には、該燃焼排ガスを該プレヒータ、該ダスト分離フィルタ装置を経て重金属除去装置に導入して重金属を除去した後に外部に排出することを特徴とする、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法が開示されている。

また特開２０１２−２０６８８３号公報（特許文献２）には、セメント原料焼成用ロータリーキルンで発生する燃焼排ガスをプレヒータから排出させた後に２経路に分岐させ、セメント原料粉砕装置が稼働中の時には、該プレヒータから排出した該燃焼排ガスを、沈降室、該セメント原料粉砕装置、集塵装置、バグフィルタ装置及び外部排気手段を経て外部に排出するとともに、該プレヒータから排出された該燃焼排ガスの一部を、セラミックフィルタ装置を通過させた後、前記セメント原料粉砕装置の手前で前記沈降室からの排気と合流させて、該セメント原料粉砕装置、該集塵装置、該バグフィルタ装置及び該外部排気手段を経て外部に排出し、セメント原料粉砕装置が停止中の時には、該プレヒータから排出した該燃焼排ガスを、該沈降室、該集塵装置、該バグフィルタ装置及び該外部排気手段を経て外部に排出するとともに、該プレヒータから排出した該燃焼排ガスの一部を、該セラミックフィルタ装置、重金属除去装置を通過させた後、該バグフィルタ装置の下流で、前記バグフィルタ装置からの排気と合流させて、該外部排気手段より外部に排出することを特徴とする、セメント製造設備からの排ガス中の重金属低減方法が開示されている。

しかし、上記特許文献１及び２に記載された処理方法やシステムは、セメント原料粉砕装置が稼働中の時と停止中の時とで、セメント製造設備内の排ガスの流れを変化させることにより、セメント製造整備からの排ガス中の重金属を低減するものであり、電気集塵装置により捕集されたダストを処理する方法やシステムではない。

特開２００９−１８４９０２号公報（特許文献３）には、セメント焼成設備のサスペンションプレヒータ上部から排出される排ガスを、原料粉砕工程でセメント原料の乾燥に使用し、原料粉砕工程から排出される排ガスを集塵装置で浄化排ガスと集塵ダストとに分離した後、浄化排ガスを大気中に放出し、集塵ダストをセメント原料の一部としてサスペンションプレヒータ上部に送入するセメント製造工程において、（Ａ）集塵ダストの一部を、セメントクリンカ製造工程の循環経路から排出する工程と、（Ｂ）工程（Ａ）により排出した集塵ダストを、加熱装置内に導入し、還元雰囲気中で加熱処理する工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）により加熱処理した集塵ダストを、急速冷却する工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）により急速冷却した集塵ダストを、セメントクリンカ製造工程の循環経路に戻し、サスペンションプレヒータ上段からセメント原料として再度送入する工程と、を含むことを特徴とするセメントの製造方法が記載されている。

また、特開２０１１−８４４２５号公報（特許文献４）には、セメント製造設備の集塵装置後半部分で捕集された集塵ダストを加熱炉に導き、キャリアガス導入下、３００〜６００℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び有機塩素化合物を揮発させ、該加熱炉を出た排ガスを、水銀成分除去装置中で洗浄水と接触させて水銀成分を吸収し、該水銀成分除去装置を出た排ガスを８００℃以上のセメント製造設備内の高温部に導いて有機塩素化合物を分解することを特徴とするセメント製造設備からの排ガス中の水銀成分及び有機塩素化合物の低減方法が提案されている。

しかし、上記特許文献３の処理方法は、セメント焼成炉より発生するダストを加熱して水銀を揮発させ回収するものであり、特許文献４の処理方法はキャリアガス導入下で集塵ダストを加熱し、加熱炉の排ガスを吸収液に吸収または沈殿して回収するものであるが、これらの従来の集塵ダストを加熱し水銀を回収する方法には、加熱雰囲気による水銀の形態（金属水銀：水銀の価数は０価、塩化水銀：水銀の価数は２価）を考慮した処理方法等は記載されていない。また、加熱時にキャリアガスを導入することで、揮発成分含有排ガス中の水銀濃度が低下し、後段での水銀回収装置での効率の低下を招いている。

今後、水銀を含有する天然及び廃棄物系の多様な原燃料を使用してセメント製造を行うには、セメント製造設備の排ガス中の水銀の回収効率を向上させて、排ガス中に含有される水銀濃度を有効に低減することができる、セメント製造設備の新規な水銀低減技術の確立が望まれているところである。

特開２０１２−１１６６８２号公報 特開２０１２−２０６８８３号公報 特開２００９−１８４９０２号公報 特開２０１１−８４４２５号公報

従って、本発明の目的は、上記課題を解決し、セメント製造設備から排出される排ガス中に含まれる揮発性重金属である水銀の含有量を効果的に低減するための新規な排ガス処理方法及び処理装置を提供することである。
具体的には、セメント製造設備の排ガス中のダストを除去するための集塵装置から発生するダスト及びバグフィルタ装置から回収されるダストを、該ダストに含まれる水分を調整して、キャリアガスを特に導入することなく加熱することにより、水銀の除去、回収効率を向上させて、セメント製造設備から排出される排ガス中に含まれる水銀を効果的に低減する新規な排ガス処理方法及び処理装置を提供することである。
なお、本発明において、集塵ダストとは、セメント製造設備の集塵装置で捕集されたダスト及びバグフィルタ装置から回収されるダストの双方のダストを意味するものとする。

本発明者らは、集塵ダストに含まれる水銀の揮発挙動に加熱雰囲気中の酸素が大きくかかわっていることに着目し、集塵ダストに含まれる含水率を調整することで、加熱雰囲気に不活性ガスやセメント製造設備からの排ガス等のキャリアガスを特別に導入することなく加熱することで、上記課題を達成した。

即ち、請求項１記載の発明は、セメント製造設備の集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率を５〜５０質量％となるように調整し、
次いでキャリアガスを特別に導入することなく該集塵ダストを２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させ、
揮発した水銀及び水蒸気を含むガスを水銀回収装置で冷却して金属水銀を回収することを特徴とする、排ガス処理方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の排ガス処理方法において、集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率を調整するにあたり、該集塵ダストの含水率を測定し、その後含水率が５〜５０質量％となるように水分を供給して調整することを特徴とする、排ガス処理方法である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の排ガス処理方法において、水銀回収装置で金属水銀を回収した後の排ガスをセメント製造設備に再循環させることを特徴とする、排ガス処理方法である。

また請求項４記載の発明は、セメント製造設備の排ガス中のダストを捕集する集塵装置及びバグフィルタ装置と、
該集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率が５〜５０質量％となるように調整する含水率調整装置と、
含水率調整装置から排出された集塵ダストを、特別なキャリアガスを伴うことなく、２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させる加熱機と、
該加熱機から揮発した水銀及び水蒸気を含む排ガスを冷却して、水と金属水銀を回収する水銀回収装置とを備えることを特徴とする、排ガス処理装置である。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の排ガス処理装置において、含水率調整装置は、集塵ダストの含水率を測定する含水率測定装置と、集塵ダストに水分を供給して含水率を５〜５０％に調整する水分供給装置とを備えることを特徴とする、排ガス処理装置である。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の排ガス処理装置において、加熱機から水銀回収装置に導入される揮発した水銀及び水蒸気を含むガスは、加熱機に備えられる固気フィルタを通過したガスであることを特徴とする、排ガス処理装置である。

本発明の排ガス処理方法及び処理装置、詳細にはセメント製造設備からの排ガス中の水銀低減処理方法及び低減処理装置により、燃焼排ガス中のダストを除去するための集塵装置及び/又はバグフィルタ装置から捕集した集塵ダストを、キャリアガスを特別に導入することなく加熱することにより水銀を有効に揮発除去して効率よく回収することができ、これによりセメント製造設備から排出される排ガス中に含まれる水銀を低減することが可能となる。
また、本発明では、水銀を金属水銀として回収することができるので、水銀の再利用及び適正管理に有効である。
なお、本発明において、集塵ダストからの水銀の有効な揮発除去とは、集塵ダストの含水率を調整しない場合（含水率：５質量％未満）に比して、集塵ダストの含水率を５〜５０質量％とすることで、水銀の揮発率を１０％以上向上させることを示すものである。
揮発率は、以下の式で定義される。
揮発率＝（1−加熱後の集塵ダスト中の水銀量÷加熱前の集塵ダストの水銀含有量）×100

また、本発明の排ガス処理方法及び装置を用いることで、セメント製造設備において、水銀を高濃度に含有し、あるいは使用量の多い天然及び廃棄物系資源の有効利用の拡大を図ることができ、水銀等の重金属の含有量が高い原燃料の受入に対応した、セメント製造設備の確立が可能となる。

集塵ダストから水銀を回収する本発明の排ガス処理装置である水銀除去・回収設備の一例を模式的に表す図である。 集塵ダストから水銀を回収する本発明の排ガス処理装置である水銀除去・回収設備を組み入れたセメント製造設備の一例を模式的に表す図である。 加熱機３の一例を模式的に表す図である。 ダスト含水率と水銀揮発率との関係を示す線図である。 水銀回収装置の一例を模式的に表す図である。 石英カラム内酸素濃度と、揮発した水銀の形態別割合との関係を示す図である。

本発明を図面を参照して、以下の実施形態により説明する。
本発明の排ガス処理方法は、セメント製造設備の集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率を５〜５０質量％となるように調整し、
次いでキャリアガスを特別に導入することなく該集塵ダストを２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させ、
揮発した水銀及び水蒸気を含むガスを水銀回収装置で冷却して金属水銀を回収する、排ガス処理方法である。
好適には、集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率を調整するにあたり、集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率を測定し、その後含水率を５〜５０質量％となるように水分を供給して調整する。

また、本発明の排ガス処理装置は、セメント製造設備の排ガス中のダストを捕集する集塵装置及びバグフィルタ装置と、該集塵装置及び/又はバグフィルタ装置で捕集された集塵ダストの含水率が５〜５０質量％となるように調整する含水率調整装置と、
含水率調整装置から排出された集塵ダストを、特別なキャリアガスを伴うことなく、２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させる加熱機と、
該加熱機からの揮発した水銀及び水蒸気を含む排ガスを冷却して、水と金属水銀を回収する水銀回収装置とを備える、排ガス処理装置である。
好適には、含水率調整装置は、集塵ダストの含水率を測定する含水率測定装置と、集塵ダストに水分を供給して含水率を５〜５０質量％とする水分供給装置とを備える。

図１は、本発明の排ガス処理方法、特に詳細にはセメント製造設備Ｘからの排ガス中の水銀低減方法を実施するための、集塵ダストから水銀を回収する本発明の排ガス処理装置、特に水銀除去・回収設備Ｙの代表的な一例の図であり、図１を参照して本発明を詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。

セメント製造設備の集塵装置１においては、水銀等を吸着したダストを含む排ガスが導入され、該ダストが捕集される。
該集塵装置１に導入される排ガス温度は、約８０〜１５０℃であるので、排ガス中の水銀の大部分はダストに吸着されており、したがって、集塵装置１で捕集されたダストには、大部分の水銀が吸着している。
更に、集塵装置１から排出された排ガス中に含まれる細かいダストは、バグフィルタ装置１７で捕集される。かかるバグフィルタ装置１７で回収された細かいダストにも、水銀が吸着している。
上記したように、集塵装置１で捕集されたダスト及び/又はバグフィルタ装置１７で捕集されたダストを集塵ダストと称する。
このようにして捕集された集塵ダストの一部は、まず含水率調整装置２に導入されて、ダストの含水率が５〜５０質量％となるように調整される。好適には、含水率調整装置２は、含水率測定装置２ａ及び水分供給装置２ｂを備える。

ダストの含水率を調整するには、例えば集塵ダストの含水率を測定する含水率測定装置２ａに集塵ダストを導入して、含水率を測定する。具体的には、集塵ダストに含まれる水分量を測定し、該水分量から含水率を決定することができる。
次いで、含水率測定装置２ａで測定した含水率測定結果に基づき、ダストに水分供給装置２ｂより水分を供給して含水率が５〜５０質量％となるように調整する。
かかる範囲に集塵ダストの含有水分率を調整することで、後段の加熱機における加熱により、加熱機内のガス雰囲気が低酸素雰囲気、好適には２容量％以下の酸素雰囲気となり、水銀回収装置で金属水銀を効率よく回収することができることとなる。
更に、含水率が５質量％以下では、集塵ダストからの水銀の有効な揮発除去が行えず、また５０質量％を超えると、水分を蒸発させるための加熱に要する電力等のエネルギー量が増大し望ましくない。

集塵ダストの含水率が５〜５０質量％に調整された集塵ダストを、加熱機３に導入して加熱する。加熱機３の構造は特に限定されず、例えば、スクリュー式加熱機、パドル式加熱機、ロータリー式加熱機等を用いることができる。
また、加熱機の熱源としては、電気加熱、熱風加熱やバーナーによる加熱等を採用することができる。

加熱温度としては、２５０〜４５０℃、好ましくは３００〜３５０℃とすることが、集塵ダスト中の水分を蒸発させるとともに、含有される水銀を揮発させることができるため望ましい。
２５０℃未満では、集塵ダストからの水銀の揮発が不十分となり、４５０℃を超えても水銀の揮発効果は変化が少ないため不経済だからである。
特に３００℃以上とすることで、水銀の揮発率が７５％以上となりより好ましい。
加熱機中での集塵ダストの加熱時間は、例えば１５〜１２０分程度であることが望ましく例示できる。

水銀回収装置において水銀が金属水銀（０価）として回収することができれば、水銀の再利用又は適正処理あるいは保管に有利であるが、上記本発明の範囲内に水分調整を行わない場合には、水溶性の二価水銀が生成してしまい、金属水銀を効率的に回収することができない。この集塵ダスト中の水銀の回収効率は、加熱する際の雰囲気中の酸素濃度に大きく依存している。

加熱機３において、上記範囲に水分含量を調整した集塵ダストを加熱することで、加熱が還元雰囲気、即ち低酸素雰囲気となり、水銀は金属水銀として揮発するので、後段の水銀回収装置４で回収される水銀は金属水銀となる。例えば、加熱は空気中で実施されるが、上記範囲に水分含量を調整した集塵ダストを加熱することで、加熱が還元雰囲気、即ち低酸素雰囲気となり、水銀は金属水銀として揮発して回収される水銀は金属水銀となる。キャリアガスを加熱機に特に導入するものではないと、加熱機３内の雰囲気中は加熱とともに、還元雰囲気となるが、該雰囲気中に含まれる酸素濃度は好ましくは２容量％以下、より好ましくは１容量％以下であることが水銀を金属水銀として揮発させることができるので望ましい。
一方、加熱が酸化雰囲気であると、水銀は水溶性の二価水銀となり、水銀の回収効率は著しく劣ってしまう。
しかし、本発明においては、集塵ダスト中に含まれる５〜５０質量％の水分が蒸発して、水蒸気となり、該水蒸気の存在により雰囲気は還元雰囲気となるため、０価の水銀、即ち金属水銀が揮発して得られることとなる。

また、従来は、加熱機に、キャリアガスとしてセメント焼成ガスや不活性ガス等のキャリアガスを導入していたが、キャリアガスを積極的に導入すると、水銀の露点が低下してしまい、水銀を効率的に回収することができない。
しかし、本発明においては、キャリアガスを特別に導入する必要がないため、揮発成分含有ガス中の水銀濃度を向上させることができ、上記金属水銀を効率的に回収することが可能となる。
水蒸気が、従来導入していたキャリアガスの代わりとなり、揮発した水銀成分等を、後段の水銀回収装置に押し出す機能を有することとなる。

加熱機３にはフィルタを備えることが望ましく、加熱機３で加熱されて水銀が分離された後のダストは、原料混合・供給装置１０に導入されて、ドライヤー１４や粉砕装置１６から導入される原料と混合されて、セメント製造原料として、プレヒータ１２に搬送されて再利用される。

加熱機３から排出された、金属水銀及び水蒸気を含有するガスは、水銀回収装置４に導入されて、冷却される。冷却は例えば、洗浄水等を接触させることにより行うことができる。冷却されることにより、水蒸気は液体となり、相対的にキャリアガス中の水銀濃度が上昇して水銀の露点が高くなり、金属水銀の回収効率が良好となる。冷却により、金属水銀及び水蒸気は凝縮して液化し、水と金属水銀とが比重の相違により、水銀回収装置の底部に金属水銀が滞留して、分離回収される。

水銀回収装置４としては、スプレー塔、サイクロンスクライバー、空冷式又は水冷式の熱交換器等を例示することができる。
回収された水分（余剰ドレーン）は、セメント焼成設備内の排ガス温度200℃以上の、例えば仮焼炉１３、予熱器１２、スタビライザ１５、あるいは、これらをつなぐダクトに噴霧されて利用される。
また回収した金属水銀は再利用、または適正に処理あるいは保管される。
また、水銀回収装置４から水銀と水分とを回収した排ガスは、ガス送管（図示せず）によりセメント焼成設備（例えば、バグフィルタ装置１７入口から上流側の機器、ダクト）に再循環される。

図２は、図１の集塵ダストから金属水銀を回収する設備を組み込んだセメント製造設備の代表的な一例を図であり、これらに限定されるものではない。
セメント製造原料は、ドライヤー１４に導入されて乾燥されてから、必要に応じて粉砕装置１６で粉砕混合されて、原料混合・供給系装置１０を経由してプレヒータ１２の上部、プレヒータ１２ｄの入口ダクトに供給される。

プレヒータ２は、複数のサイクロン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから構成されており、その数は限定されない。
前記セメント原料は、プレヒータ１２内を、上部のサイクロン１２ｄから下部方向へサイクロン１２ｃ、サイクロン１２ｂ、サイクロン１２ａへと順次移動しながら予熱されて、最下部のサイクロン１２ａに導入された後、ロータリーキルン１１へと供給される。

さらに、プレヒータ１２とロータリーキルン１１の間に仮焼炉１３を設けてもよく、セメント原料の仮焼を効率的に促進させるために設けられるものである。
該仮焼炉１３としては、任意の公知の仮焼炉を用いることができ、例えば、ＳＦ仮焼炉、ＭＦＣ仮焼炉、ＲＳＰ仮焼炉、ＫＳＶ仮焼炉、ＤＤ仮焼炉、ＳＬＣ仮焼炉等が例示できる。
仮焼炉３が設けられている場合には、仮焼成されたセメント原料はロータリーキルン１１へ供給される。
本発明においては、セメントロータリーキルン１１、プレヒータ１２、仮焼炉１３を原料焼成装置という。

ロータリーキルン１１内に供給されたセメント原料は、焼成されてクリンカを製造する。
該ロータリーキルン１１で上記セメント原料が加熱焼成される際に発生する排ガスは、ロータリーキルン１１から排出されてプレヒータ１２ａに流入する。
また図２に示すように、仮焼炉１３が設けられている場合には、該ロータリーキルン１１から排出された高温の排ガスは、仮焼炉１３中でのセメント原料の仮焼成に利用され、仮焼炉３に流入する。該仮焼炉１３で発生した排ガスもプレヒータ１２ａに流入する。
またロータリーキルン１１からの排出される排ガスは、一部抽気されて脱塩バイパス処理される。

該サイクロン１２ａに流入した排ガスは、サイクロン１２ｂ、サイクロン１２ｃ、サイクロン１２ｄに順次流入して、プレヒータ１２内を上方へと移動し、最上部のサイクロン１２ｄから排出される。その際の排ガスの温度は通常約４００℃前後である。
該プレヒータ内における排ガスは、供給された原料と接触して原料を予備加熱する。
該排ガス中に含まれる水銀及びその化合物は、該排ガス中に含まれた状態でプレヒータ１２から排出される。

プレヒータ１２（最上部のサイクロン１２ｄ）から排出した排ガスは、ドライヤー１４に導入される。該ドライヤー１４に該プレヒータからの排ガスが導入されることで、プレヒータ１２から排出される排ガス中に含まれる粒子径の大きいダストが分離されて沈降して回収することができる。
該ドライヤー１４には、原料も導入されて乾燥される。
当該原料と、プレヒータ１２から排出される排ガス中に含まれ回収された粒子径の大きいダスト等とは、原料混合・供給装置１０に導入される。また、必要に応じて、粉砕措置１６により粉砕されて、原料混合・供給装置１０に導入される。これらの原料及び粒子径の大きいダスト等は、原料混合・供給装置１０から、セメント製造原料としてプレヒータ１２の上部のサイクロン１２ｄに循環供給されることができる。

次いで、ドライヤー１４で粒子径の大きいダストが分離されて排出された排ガスは、スタビライザ１５でガス温度を調節されて、集塵装置１に導入される。
該スタビライザ１５で回収されたダスト等は、原料混合・供給装置１０に導入され、粉砕装置１６やドライヤー１４から導入される原料やダスト等と混合されて、セメント製造原料としてプレヒータ１２の上部のサイクロン１２ｄの入口ダクトに循環供給されることができる。

スタビライザ１５から排出された粒径の小さいダストを含有している排ガスを、集塵装置１に導入し、集塵装置１でダストが捕集された後の排ガスは必要に応じてバグフィルタ装置１７に送られ、さらに粒径の小さいダストを捕集除去後、煙突１８等の外気排気手段より大気へ排出する。

ここで、集塵装置１で回収されたダスト及び/又はバグフィルタ装置１７で捕集された細かいダストである集塵ダストは、集塵ダストから水銀を分離、回収する、上記図１に示す水銀除去・回収設備Ｙに搬送されて、水銀低減処理がなされる。

また、上記集塵装置１及び/又はバクフィルタ１７で回収されたダストの一部は、原料混合・供給装置１０に導入され、粉砕装置１６やドライヤー１４から導入される原料やダスト等と混合されて、セメント製造原料としてプレヒータ２の上部のサイクロン１２ｄの入口ダクトに循環供給されることができる。

本発明の方法及び装置により、集塵装置で捕集した集塵ダスト中に含まれる水銀を、加熱機に不活性ガス等のキャリアガスを導入すること無く、揮発成分含有ガス中の水銀濃度を上昇させて、経済的に金属水銀を効率よく回収することができ、その結果として煙突から排出される水銀量を減少することができる。従って、セメント製造設備における操業の安定性を確保することが可能となる。
また、セメント設備からの排ガス中の水銀がセメント製造設備外に分離、回収されることとなり、金属水銀の有効利用又は適正処分或は保管が図れることとなる。

以下、本発明を実施例により説明する。
（実施例１、比較例１〜３）
セメント製造設備の集塵装置１で捕集したダストである集塵ダストに含まれる水銀を、図２に示す実機設備を模した装置に相当する図３に示す試験加熱機３を用いて集塵ダストより除去した。
具体的には、集塵装置から捕集した集塵ダスト２９．７ｇについて、ＪＩＳ Ｍ ８８１２−５に準拠して水分量を測定した。その水分量は、比較例１、比較例３及び実施例１の集塵ダストは水分量０．０２８ｇであり、比較例２の集塵ダストは０．３２７ｇであった。

実施例１の集塵ダストの含水率を５〜５０質量％とするため、該集塵ダストを石英カラムにセットする前に、霧吹きで水を２ｍｌ吹付けて含有させ、ダストの含水率を６．４質量％（合計２．０２８ｇ）とした。なお、比較例１及び比較例２のダストは、水分を追加して調整することは行わなかった（比較例１のダストの含水率：０．１％、比較例２のダストの含水率：１．１％）。比較例３のダストは、霧吹きで水を０．９ｍｌ吹付けて含有させ、ダストの含水率を３．０質量％（合計０．９２８ｇ）とした。

該集塵ダスト２９．７ｇ（乾燥状態）を、図３に示す石英カラムにセットして、下記条件で加熱し、該ダストに含まれる水銀を揮発させるとともに、水分を水蒸気として蒸発させた。
なお、ダストの水銀測定には、水銀分析計 ＭＡ−２０００（日本インスツルメンツ社製）を用いた。
加熱前後のダスト水銀濃度から揮発率を算出し、その結果を表１に示す。
揮発率＝（1−加熱後の集塵ダスト中の水銀量÷加熱前の集塵ダストの水銀含有量）×100
また、ダスト中に含まれる含水率と水銀揮発率との関係を図４に示す。

なお、加熱機に相当する図３に示す管状電気炉の加熱条件は、以下の通りとした。
管状電気炉設定温度： ３００℃
ダスト量： ２９．７ｇ（乾燥基準）
加熱時間： ３０分
石英カラム：０．３Ｌ
石英カラム内ガス雰囲気：
（１）酸素５ｖｏｌ％（石英カラム内：０．０１５５Ｌ）・窒素９５ｖｏｌ％（石英カラム内：０．２９４５Ｌ）に調整（加熱機で集塵ダストを連続処理する際の雰囲気に相当）した。
（２）前記還元雰囲気に調整後、Ｎ_２供給を停止し、エアポンプを停止して、キャリアガス０Ｌ／分の状態とした。
加熱方法：石英カラム内のガス雰囲気を上記管状電気炉のスウィッチを入れて、３００℃で３０分加熱し、３０分経過後に管状電気炉のスウィッチをオフした。その際、石英カラム内の雰囲気ガスと水蒸気とが完全混合したとして、以下の数２の式により、混合ガス中の酸素濃度を算出した。その結果を表１に示す。
なおカラム内のダスト水分の蒸発による水蒸気発生量は以下の数１の式により算出した。その結果も表１に示す。

また、加熱後の集塵ダストの水銀濃度を測定して、水銀揮発率を求めた。その結果も表１に示す。
加熱機から排出された水蒸気と揮発した水銀を含むガスを、図５の水銀回収装置４に導入して、水銀を回収した。回収した水銀の形態別割合を表１に示す。
なお、表１中の石英カラム内の酸素濃度と、揮発した水銀の形態別割合との関係を図６に示す。

上記表１及び図４より、ダスト中に含まれる含水率を本発明の範囲内に調整した実施例１は、ダスト中に含まれる含水率が本発明の範囲外である比較例１〜２と比べて、水銀の揮発率を１０％以上向上させることを確認することができた。

また、上記表１及び図６の結果より、キャリアガス中の酸素濃度が低いほど、金属水銀の割合が高いことを確認することができた。

このように、本発明の排ガス処理方法及び処理装置を適用することにより、排ガス中に含まれる水銀を有効に低減することができる。

本発明の排ガス処理方法及び処理装置は、天然由来及び廃棄物由来の水銀を含有する原燃料として利用するセメント製造設備に有効に適用することができる。

１・・・・集塵装置
２・・・・含水率調整装置
２ａ・・・含水率測定装置
２ｂ・・・水分供給装置
３・・・・加熱機
４・・・・水銀回収装置
１０・・・原料混合・供給装置
１１・・・ロータリーキルン
１２・・・プレヒータ
１３・・・仮焼炉
１４・・・ドライヤー
１５・・・スタビライザ
１６・・・粉砕装置
１７・・・バグフィルタ装置
１８・・・煙突
Ｘ・・・・セメント製造設備
Ｙ・・・・集塵ダストからの水銀除去・回収設備

Claims (6)

1. セメント製造設備の集塵装置で捕集された集塵ダストの含水率を５〜５０質量％となるように調整し、
   次いでキャリアガスを特別に導入することなく該集塵ダストを２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させ、
   揮発した水銀及び水蒸気を含むガスを水銀回収装置で冷却して金属水銀を回収することを特徴とする、排ガス処理方法。
2. 請求項１記載の排ガス処理方法において、集塵装置で捕集された集塵ダストの含水率を調整するにあたり、集塵ダストから捕集された集塵ダストの含水率を測定し、その後含水率が５〜５０質量％となるように水分を供給して調整することを特徴とする、排ガス処理方法。
3. 請求項１又は２記載の排ガス処理方法において、水銀回収装置で金属水銀を回収した後の排ガスをセメント焼成装置に再循環させることを特徴とする、排ガス処理方法。
4. セメント製造設備の排ガス中のダストを捕集する集塵装置と、
   該集塵装置で捕集された集塵ダストの含水率が５〜５０質量％となるように調整する含水率調整装置と、
   含水率調整装置から排出された集塵ダストを、特別なキャリアガスを伴うことなく、２５０〜４５０℃に加熱して、集塵ダスト中の水銀成分及び水分を揮発させる加熱機と、
   該加熱機からの揮発した水銀及び水蒸気を含む排ガスを冷却して、水と金属水銀を回収する水銀回収装置とを備えることを特徴とする、排ガス処理装置。
5. 請求項４記載の排ガス処理装置において、含水率調整装置は、集塵ダストの含水率を測定する含水率測定装置と、集塵ダストに水分を供給して含水率を５〜５０質量％とする水分供給装置とを備えることを特徴とする、排ガス処理装置。
6. 請求項４または５記載の排ガス処理装置において、加熱機から水銀回収装置に導入される揮発した水銀及び水蒸気を含むガスは、加熱機に備えられる固気フィルタを通過したガスであることを特徴とする、排ガス処理装置。

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