JP2015196602A - セメントの製造方法およびセメント製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】セメント製造設備から排出される排ガス中の水銀濃度を所定値に調整し、環境負荷の低減に寄与するセメントの製造方法およびその製造装置を提供すること。
【解決手段】貯蔵した原料を種類ごとに計量後、セメント焼成設備に投入するセメントの製造方法において、（Ａ）セメント原料中の水銀濃度を測定するとともに、セメント原料のうち、原料の種類ごとに区分して貯蔵した少なくとも１種類のセメント原料については、セメント原料を原料中の水銀濃度に応じてさらに２種類以上に区分して貯蔵する貯蔵工程と、（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程とを有し、定められた燃焼排ガス中の水銀濃度に応じて、（Ａ）貯蔵工程により貯蔵された原料から、原料中の水銀濃度に応じてあらかじめ定めた優先順位により選択し、セメント焼成設備への原料投入量を制御し、排ガス中の水銀の排出量を調整するセメントの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント製造設備を構成するセメント焼成設備から排出される燃焼排ガス中の水銀を目標値に制御し、環境負荷の低減に寄与するセメントの製造方法に関する。また、このような燃焼排ガス中の水銀を目標値に制御することができるセメント製造設備に関するものである。

近年、廃棄物の再利用は社旗的に重要な課題であり、セメント製造工場においても、各種の汚泥、焼却灰、廃プラスチックなどの廃棄物をセメント原料や燃料として使用することが少なくない。
これらの廃棄物には、多くの場合、重金属類が含有されており、それらのうち、水銀等およびその塩化物等の揮発性重金属成分は、セメント製造設備の高温部において揮発し、ガス中に含有される。その後、ガスの温度が低下するのに伴いガス中に含有されるダストの表面にこれらの重金属等が析出し、あるいは重金属やその化合物自身の微粒子となる。これらのダストや微粒子は煙道の電気集塵機で捕集され、ガス中から除去されるものの、一部は排ガスとして、セメント製造設備外に排出される。
このような、セメント製造設備において、排ガス中の水銀濃度の低減に関して、例えば、特開２００２−３５５５３１号公報（特許文献１）には、セメント製造工程の排ガスから捕集した集塵ダストを加熱炉に導き、水銀等を揮発、除去した集塵ダストを再度セメント原料の一部に使用することにより、燃焼排ガスの水銀等の濃度を低減する方法、及び装置が提案されている。また、特開２００９−１６１４１５号公報（特許文献２）には、燃焼排ガスの集塵ダストの一部を系外へ排出すること、また、排出した集塵ダストを排煙脱硫用の石灰石の一部として使用することにより排ガス中の水銀濃度を低減する方法が提案されている。

しかしながら、いずれの技術も、燃焼排ガス中のダストに高濃度の水銀が含まれることに着目し、ダスト中の水銀を除去することにより、排ガス中の水銀量を低下させる方法であるが、排ガスとして排出される水銀量と処理すべきダストの量との関係は考慮されておらず、過大、過小のダスト処理量となる危険性があり、所望の燃焼排ガス濃度を達成できない可能性がある。また、高濃度の水銀を含む原料が意図せずに系内に取り込まれた場合、燃焼排ガス中の水銀濃度が増加することから、必要とするダストの処理量が設備能力を超え、所定の排ガス水銀濃度が達成されないおそれもある。

特開２００５−３５５５３１号公報 特開２００９−１６１４１５号公報

したがって、本発明は、燃焼廃ガス中のダストを除去するための集塵装置を備えたセメント製造設備において、燃焼排ガス中の水銀濃度を所定の濃度となるよう調整し、設備外へ排出される排ガス中の水銀濃度を所定値に調整することができ、環境負荷の低減に寄与するセメントの製造方法およびその製造設備を提供することを目的とする。

本発明者らは、設備外へ排出される排ガス中の水銀濃度を調整することについて、セメント製造全体にわたって鋭意検討し、次の手段により燃焼排ガス中の水銀濃度の調整が可能となることを見いだし発明を完成した。すなわち、本発明は、
（１） セメント焼成設備の燃焼排ガス中のダストを集塵機で捕集し、捕集したダストをセメントの原料として使用するとともに、受け入れたセメント原料をその原料の種類ごとに少なくとも２種類以上に区分して貯蔵し、貯蔵した原料を種類ごとに計量後、セメント焼成設備に投入するセメントの製造方法において、（Ａ）セメント原料中の水銀濃度を測定するとともに、セメント原料のうち、原料の種類ごとに区分して貯蔵した少なくとも１種類のセメント原料については、セメント原料を原料中の水銀濃度に応じてさらに２種類以上に区分して貯蔵する貯蔵工程と、（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程とを有し、（Ｂ）水銀濃度決定工程により定められた燃焼排ガス中の水銀濃度に応じて、（Ａ）貯蔵工程により貯蔵された、原料中の水銀濃度に応じて２種類以上に区分されたセメント原料から、原料の種類ごとにあらかじめ定めた優先順位により選択し、セメント焼成設備への原料投入量を制御することにより、セメント製造設備からの排ガス中の水銀の排出量を調整し、目標値以下とすることを特徴とするセメントの製造方法。
（２） 前記（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程を、燃焼排ガスから集塵機によりダストを捕集した後の排ガス中の水銀濃度を測定することにより行う前記（１）に記載のセメントの製造方法。
（３） 前記（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程を、集塵機により捕集したダスト中の水銀濃度を測定することにより行う前記（１）又は（２）に記載のセメントの製造方法。
（４） 集塵機で捕集されたダスト中の水銀濃度の測定結果に基づき、さらにセメント原料の投入量を制御する工程を含む前記（３）に記載のセメントの製造方法。
（５） さらに、集塵機で捕集したダスト中から水銀を回収する工程と、水銀を回収した後のダストを原料として使用する工程とを含み、定められた燃焼排ガス中の水銀濃度と、セメント焼成設備に投入する原料中の水銀量より算出された燃焼排ガス中の水銀濃度とにより、当該投入された原料がセメント焼成設備に移動し燃焼排ガスを生成する際に処理すべき集塵ダスト中の水銀の回収量を予め予測し、この予測にしたがい制御する前記（１）〜（４）のいずれかに記載のセメントの製造方法。
（６） さらに、集塵機で捕集したダスト中から水銀を回収する工程と、水銀を回収した後のダストを原料として使用する工程とを含み、定められた燃焼排ガス中の水銀濃度により、集塵ダスト中の水銀の回収量を制御する前記（１）〜（４）のいずれかに記載のセメントの製造方法。
また、これらのセメントの製造方法においては、セメント原料中の水銀濃度に応じて２種類以上に区分して貯蔵されている原料は、少なくとも０．１ｍｇ／ｋｇ以上の水銀濃度の差を有するように区分されていることが好ましい。
（７） セメント原料を貯蔵する複数の原料貯蔵設備と、セメント焼成設備の燃焼排ガスからダストを集塵する手段と、該ダストから水銀を回収する手段と、セメント原料及び燃焼排ガス中の水銀濃度並びに集塵機で捕集されたダストの水銀濃度を測定する手段と、水銀の測定データおよびそれらを演算する手段とを備え、前記複数の原料貯蔵設備には、セメント原料の種類に応じて、セメント原料中の水銀濃度により２以上の原料に区分されて貯蔵されるとともに、燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいて、区分され貯蔵された原料のうちから、原料の種類ごとにあらかじめ定められた優先順位にしたがい、セメント焼成設備に投入する原料の投入量を制御する手段を備え、排ガス中の水銀の排出量を調整することを特徴とするセメント製造設備。
なお、このセメントの製造設備においては、セメント原料中の水銀濃度により２以上の原料に区分して貯蔵する際には、水銀濃度の差が少なくとも０．１ｍｇ／ｋｇ以上であるようにすることが好ましく、また、ダストから水銀を回収する手段は、前記集塵機で回収されたダストを加熱し、水銀を揮発し、回収するものであることが好ましい。

本発明によれば、水銀を必要以上にセメント焼成設備内に投入することが避けられ、燃焼排ガス中の水銀濃度の維持ができ、その結果、セメント製造設備外へ排出される排ガス中の水銀濃度を所定値に調整することができ、環境負荷の低減に寄与することができる。

本発明のセメント製造設備の概略を示す図である。

本発明は、セメント原料をその種類別（例えば、石灰石、鉄原料、アルミナ原料、シリカ原料などごと）に定量、定率で、セメント焼成設備に供給できる輸送機を備え、かつ、燃焼排ガス中のダストを除去するための集塵機を備えたセメント製造装置において、排ガス中の水銀濃度や集塵機で捕集したダスト中の水銀濃度を監視することにより、あらかじめ計測しておいて各原料中の水銀濃度に応じて、原料の使用量を減じるか、あるいは増加させることにより、燃焼排ガス中の水銀濃度を調整し、セメント製造設備外へ排出する排ガス中の水銀濃度を目標値にできるセメントの製造方法に関するものである。

具体的には、セメント製造設備外に排出される排ガス中の水銀濃度を特定の目標値以下にするために、目標値より水銀濃度が下がれば、原料として投入するセメント原料として、水銀持込量の多いセメント原料を用い、逆に目標値を超えそうになれば、水銀持込量の少ないセメント原料に切り替えて使用し、燃焼排ガス中の水銀濃度を減少させることで、排ガス中の水銀濃度が目標値を超えることがなく、水銀持込量の異なる原料を効率的に使用することを特徴とするものである。

図１は、このようなセメント製造設備の概略を示す図であり、まず、セメントの製造方法について概略を説明する。
ドライア４、原料ミル５を経て粉砕された各製造原料１２は、原料混合・供給系サイロ９に一旦貯蔵され、複数のサイクロン（Ｃ１〜Ｃ４）で構成される予熱器２に投入される。予熱器２に投入された原料は、ロータリーキルン１からの排ガスにより予熱され、仮焼炉３での脱炭酸後、ロータリーキルン１に送られ、焼成されセメントクリンカーが生成される。その後、得られセメントクリンカーは、ロータリーキルン１から、図示されていないクリンカークーラーにより冷却され、石膏などその他の原料が配合されセメントが製造される。

一方、セメント製造設備において、排ガスは次のような流れとなる。すなわち、セメント原料が予熱器２、仮焼炉３およびロータリーキルン１内で加熱されることにより生じる、セメント原料中に含まれる水銀のような揮発性重金属などの不純物を含む燃焼排ガスは、予熱器２の最上段のサイクロンから、ドライア４に流れ、セメント原料１２を乾燥するための熱源の一部として利用され、温度が低下した燃焼排ガスは、次いでスタビライザー６に導入され、燃焼排ガスの温度を調整し、一部がダストとして原料混合・供給系サイロ９へ回収されるとともに、燃焼排ガスは集塵機７に導入される。集塵機７では、燃焼排ガス中からダストが捕集され、集塵されたダストが分離される。一方、ダストが分離された後の燃焼排ガスは、煙突１１からセメント製造設備外へ排ガスとして排出される。

この集塵されたダストには、燃焼排ガス中に存在する水銀などが取り込まれており、ダストを分離回収することにより、燃焼排ガス中の水銀の大部分を回収することができる。この回収されたダストは、必要に応じて、水銀除去回収装置８により水銀を除去した後、原料混合・供給サイロ９に導入され、セメント原料の一部として再使用される。

また、本発明のセメント製造設備においては、水銀分析装置１０が設置されており、図１の例では、この水銀分析装置１０により、集塵機７でダストを捕集した後の排ガス中の水銀濃度が測定される場合を示しているが、設置場所により、集塵機７により捕集したダスト中の水銀濃度、この捕集したダストを水銀除去回収装置８により水銀を除去した後のダスト中の水銀濃度、および受け入れる各セメント原料中の水銀濃度などがそれぞれ測定される。そして、これらの水銀濃度の測定結果に基づき、図示していない演算器により、セメント原料中に持ち込むことができる水銀の量（水銀持込量）が算出され、その算出された水銀の量にしたがい、それぞれのセメント原料がセメント焼成設備に投入される。なお、水銀分析装置１０における水銀濃度の測定は、必要に応じて、上記以外の箇所においても随時水銀濃度を測定することが好ましく、このような測定としては、例えば、セメント焼成設備に投入される原料中の水銀濃度があげられる。

本発明のセメント製造方法は、（Ａ）セメント原料中の水銀濃度を測定するとともに、セメント原料のうち、原料の種類ごとに区分して貯蔵した少なくとも１種類のセメント原料については、セメント原料を原料中の水銀濃度に応じてさらに２種類以上に区分して貯蔵する貯蔵工程と、（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程とを有し、セメント製造設備からの排ガス中の水銀濃度を目標値以下とするため、燃焼排ガス中の水銀濃度に応じて、貯蔵された原料の投入量を制御する。

本発明は、以上のセメントの製造方法において、受け入れるセメント原料の水銀濃度を測定し、原料の種類ごとに、水銀濃度に応じて２種類以上に区分して貯蔵し、燃焼排ガス中の水銀濃度を低減させるために、許容されるセメント原料中に持ち込むことができる水銀量にしたがい、各セメント原料が選択されセメント原料として用いられることを特徴とする。すなわち、製造原料１２は、各セメント原料の種類に応じて区分されているとともに、各セメント原料の種類にごとに、水銀濃度に応じてさらに区分され、いわゆるマトリックスを構成するように貯蔵されている。本発明では、このような種類と水銀量とにより区分された各原料のうちから、水銀の量に応じて必要とする原料を選択して用いるものである。

セメント原料には、例えば、石灰石、粘土、珪石、鉄滓、スラッジなどの他、高炉粉、建設発生土、汚泥、煤塵、食品系廃棄物、廃プラスチック、あるいはこれらの都市ゴミの焼却で生じる主灰などのいわゆる産業廃棄物などがある。
そして、上記の各原料の種類ごとに、水銀濃度に応じてさらに区分して貯蔵するものであるが、石灰石や珪石などの天然系原料では、水銀濃度のバラツキが小さく、現実的には濃度区分のない１種類のものとなることがあるが、廃棄物系のものは、水銀の含有量にバラツキが大きく、水銀濃度により、２種類以上に区分して貯蔵されるようになることが多い。例えば、廃棄物系の原料の中には、水銀濃度が数百μｇ／ｋｇから数千μｇ／ｋｇと大きくバラつくものがある。この際、区分するための水銀濃度の値としては、小さいほど水銀持込量の細かな制御が可能になるが、実際、操作の面から、０．１ｍｇ／ｋｇ以上の水銀濃度の差を有するように区分することが好ましい。

また、集塵機７により捕集され、分離されるダストは、必要に応じて水銀除去回収装置８により水銀が除去され、除去して得られた水銀量が既知のダストを全量セメント原料として使用してもよいが、このようなダストを水銀濃度にしたがい、２種以上に区分して貯蔵し、演算器により算出されたセメント原料中に存在できる水銀の量にしたがい、使い分けすることもできる。すなわち、ダスト中の水銀濃度の測定結果に基づいて、このダストを原料にどの程度の量で使用するか、そして、ダストを使用するに際して、他のセメント原料をどのように組み合わせて使用するのかなどが定められ、セメント焼成設備に投入される投入量、すなわち水銀の持込量が調整される。

要するに、本発明では、使用するセメント原料は、定められた燃焼排ガス中の水銀濃度により、セメント焼成設備に投入するセメント原料中への水銀の持込量が決定され、その持込量を満足するように、予め原料中の水銀濃度により区分された各種原料のうちから、特定の水銀濃度を有する原料が選択され、原料として使用される。なお、水銀の持込量を満足するには、製造するセメントクリンカーの組成に応じて、複数のセメント原料を組合せ、その原料ごとの水銀濃度を勘案し、水銀の持込量を調整し、セメント原料とすることも当然に可能なことである。

燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程では、燃焼排ガスから集塵機によりダストを捕集した後の排ガス中の水銀濃度を測定した結果や、集塵機により捕集したダスト中の水銀濃度を測定した結果に基づいて燃焼排ガス中の水銀濃度が定められる。この燃焼排ガス中の水銀濃度により投入原料が調整される。
燃焼排ガス中の水銀濃度に応じた、原料の投入量の制御は、セメント製造設備から排出される排ガス中の水銀濃度が目標値以下になるように行われるもので、原料が持込む水銀量と燃焼排ガスの原単位から排ガス中の水銀濃度は推算できるが、この推算された排ガスの水銀濃度と実際の排ガス中の水銀濃度（実測値）とは、一致しないことが多く、目標値と実測値の差に基づいてさらに、燃焼排ガス中の水銀濃度が補正される。このようにして定められる燃焼廃ガス中の水銀濃度により原料の投入量が制御される。
また、本発明では、集塵機により捕集されたダスト中の水銀濃度の推移から、今後の排ガス水銀濃度の推移を予測し、この結果を用いて燃焼排ガス中の水銀濃度に反映させることもでき、このようにして定められた燃焼排ガス中の水銀濃度を用いることにより、原料投入量の制御が行われる。例えば、集塵機で捕集されたダスト中の水銀濃度の推移が増加傾向にある場合、排ガスの水銀濃度が今後増加傾向に転ずると予測し、水銀濃度の低い原料の使用を優先する。逆に、ダストの水銀濃度の推移が減少傾向にある場合には、排ガスの水銀濃度が今後減少傾向に転ずると予測し、水銀濃度の高い原料の使用を優先することができる。

なお、本発明でいう「原料の種類ごとにあらかじめ定めた優先順位により選択し」における優先順位とは、水銀持ち込み量を満たすように原料を選択する上で、まず、同じ種類の原料から、水銀濃度と量とに基づいて水銀持込量を満たすように選択するとか、次の選択として、各原料の種類にわたって、水銀持込量を満たすように各原料を選択するというような、随時、選択の幅を拡げるといった選択に対する順序付けがあることを意味するものであり、具体的には、例えば、同一原料種内での使い分けを行うこと（例えば、石灰石における高水銀濃度、低水銀濃度の使い分け、珪石における高水銀濃度、低水銀濃度の使い分けなど）、次いで、このように１種類で調整できなければ、２種以上の原料にわたって水銀の持込量の調整を行うことなど予め定めた順序などをあげることができる。

上記の製造設備としては、通常のセメント製造設備として用いられているものであるが、本発明では、ロータリーキルン１、複数のサイクロンで構成される予熱器２、および仮焼炉３をあわせて、セメント焼成設備という。なお、水銀分析装置１０としては、例えば、セメント原料やダスト中の水銀濃度の測定には、日本インスツルメンツ社製のＭＡ−３０００（商品名）や、排ガス中の水銀濃度の測定には、日本インスツルメンツ社製のＡＭ−３（商品名）などを使用することができる。また、集塵機としては、電気集塵機、またはバグフィルター、あるいはその両方を用いることができる。さらに、セメント原料としては、種類ごとに、さらに水銀濃度に区分されて貯蔵されていることが必要であり、貯蔵には、原料サイロやストックヤードなどによりそれぞれが区分されて貯蔵されていればよく、また、原料混合・供給系サイロ９も同様に、混合サイロや貯蔵サイロなどを用いて、セメント原料が一旦貯蔵されるものであれば差し支えなく、その形式などは問わない。

また、本発明において、燃焼排ガス中の水銀濃度を定めるために、燃焼排ガスから集塵機によりダストを捕集した後の排ガス中の水銀濃度を測定するか、あるいは、集塵機により捕集したダスト中との水銀濃度を測定するか、さらには、排ガスとダスト中の両者の水銀濃度を測定することにより行われ、これらの測定結果に基づいて燃焼排ガス中の水銀濃度が定められ、この水銀濃度からセメント原料による水銀持込量が算出され、これに応じてセメント原料の量が定められる。このようにして燃焼排ガス中の水銀の量が規定の濃度に維持されることから、スタビライザー６および集塵機７を経てセメント製造御設備外へ排出される排ガスの水銀濃度が所定の目標値ないしはそれ以下の値に維持されることになる。

なお、燃焼排ガス中の水銀濃度を定めるために、捕集されたダスト中の水銀濃度を用いて決定するのは、ダスト中の水銀濃度の上昇があると、これに続いて排ガス中の水銀濃度の上昇があり、水銀濃度がこの順で推移するため、現実の排ガス中の水銀濃度を用いて制御するよりも、早めに制御し、対応することができるためである。このような排ガス中の水銀濃度の変化が捕集されたダストにいち早く現れることは、本発明で初めて見出されたことであり、本発明はこのような知見に基づいて、より速い対応が可能となり、適切な制御が達成できるものなのである。

次に、このような燃焼排ガス中の水銀濃度に基づきセメント原料の投入量の調整を制御する方法について説明する。
本発明では、排ガス中の水銀濃度を測定し、濃度目標との差異を確認するとともに、集塵されたダストの水銀濃度を測定することにより、燃焼排ガス中の水銀濃度の変化を予想し、各セメント原料のセメント焼成設備への供給量を個々に増減することにより、セメント原料による水銀持込量を制御し、焼成により発生する燃焼排ガス中の水銀量を調整するとともに、セメント製造設備から排出される排ガス中の水銀濃度を目標値とするものである。

すなわち、セメントの製造方法においては、目的のセメントクリンカーを製造する上で、必要となるセメント原料の種類と量とは、ある程度定められており、この範囲内で使用する原料が調整されている。この場合は、セメント焼成設備に投入されるセメント原料は、使用する原料に応じて、原料中の水銀持込量はそのつど変化し、セメント焼成設備から発生する燃焼排ガス中の水銀量も、それに応じて変化することになる。これに対して、本発明では、このようなセメントクリンカーを製造する上で原料が調整されている範囲内でそれぞれのセメント原料をセメント焼成設備に投入する際に、燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいて、セメント原料を種類ごとに水銀濃度に応じて予め区分された原料のうちから、水銀持込量を調整するために、特定の水銀濃度を有する原料が選択されるとともに、その量が決定され、セメント焼成設備に投入する原料の水銀持込量が制御される。

まず、セメント製造設備では、使用する原料のセメント原料の受け入れ、乾燥、粉砕、成分調整、貯留を行い、貯留した原料を混合してロータリーキルンを含むセメント焼成設備へ供給するものである。受入られる各セメント原料は、原料中の水銀濃度が測定されるとともに、必要に応じて、セメント焼成設備に投入されるセメント原料の水銀濃度についても測定される。さらに、前述のように燃焼排ガス中の水銀濃度を定めるために、排ガス中の水銀濃度やダスト中の水銀濃度が測定されている。また、この燃焼排ガス中の水銀濃度は、この燃焼排ガス中の水銀濃度を直接測定することにより求めてもよい。いずれにしてもこのようにして測定された水銀濃度の測定結果に基づいて、データベースに、以下のデータ、例えば、
ａ）各セメント原料、セメント焼成設備へ投入するために調整した原料の水銀濃度の測定結果、
ｂ）各セメント原料とセメント焼成設備へ投入する送窯原料の使用原単位、
ｃ）セメント焼成排ガス原単位、
ｄ）セメントクリンカーの生産量、
ｅ）送窯原料の水銀濃度と使用原単位から算出したセメント焼成設備への水銀供給量とセメント焼成設備からの燃焼排ガスの水銀濃度測定値（排ガス中やダスト中の水銀濃度）のトレンドデータ、および
ｆ）セメント焼成設備へ投入するために調整した原料セメントの保管情報など、
が入力され、記録される。

次いで、これらのデータベースに記録された各データを用いて、演算機により、セメント焼成設備に投入する送窯原料が新規に持ち込む（受け入れた新たなセメント原料由来の）水銀量を算出し、燃焼排ガス中の水銀濃度を算出する。この水銀量から試算される排ガス中の水銀濃度が目標値を超える場合に、目標値との差分に該当する水銀量を水銀除去回収装置により除去する水銀量とする。その後、水銀濃度実測値の値と目標値となる燃焼排ガス中の水銀濃度との差、及びセメント焼成設備のロータリーキルンなどへの水銀供給量（現在値）と、データベースに記録されている、水銀濃度のトレンドデータとの比較から上記の燃焼排ガス中の水銀濃度を補正する。この補正に際して、再使用されるダストから持ち込まれる水銀量も勘案して、水銀量を補正することもできる。いずれにしてもこのような制御を行うことにより、セメント焼成設備へ投入するために調整したセメント原料の水銀濃度が調整され、燃焼排ガスの水銀濃度が目標値となるとともに、セメント製造設備から排出される排ガスの水銀量を基準値あるいはそれ以下の量に調整することができる。

一方、ダスト中の水銀を水銀除去回収装置によりどの程度除去するかは、セメント焼成設備に投入する送窯原料が新規に持ち込む（受け入れた新たなセメント原料由来の）水銀量を算出し、この水銀量から試算される排ガス中の水銀濃度が目標値を超える場合に、目標値との差分に該当する水銀量として求めることができる。例えば、原料として用いる捕集したダストに対して、送窯原料の水銀濃度と排ガス中の水銀濃度との蓄積された経時的な流れのデータから、目標とする排ガス中の水銀濃度とするには、送窯原料の水銀濃度をどの程度のものにする必要があるかを予測し、その濃度にするには、混合原料に混ぜる水銀濃度がどの程度の濃度を有するものとしなければならないかを試算し、ダスト中の水銀濃度を決定し、そのような量となるように、水銀除去回収装置を操作し、水銀濃度が低減されたダストを得ることができる。

このようにして、水銀除去回収装置でダストから除去、回収する水銀量が決定され、水銀が除去されたダストは、そのままセメント原料として用いて他の原料とともにセメント焼成設備に投入してもよいし、あるいは、他のセメント原料と同様に、水銀濃度の異なるダストとして区分して貯蔵し、これらの水銀濃度が異なる各ダストから、必要となる水銀持込量に応じて、特定のダストを選択し、使用することもできる。

また、ここで用いられる水銀除去回収装置は、例えば、水銀を取り込んだダストを加熱し、水銀などを揮発し、揮発した水銀を、活性炭やゼオライトのような吸着材で吸着して除去するような形式の装置などを用いることができるが、このようなものに限られず、いわゆる湿式法による水銀除去回収装置を用いることもできる。これにより、セメント製造設備中を循環している水銀の一部は除去され、排ガス中の水銀濃度を上昇させることなく、水銀を含む新たなセメント原料も使用することが可能となる。

なお、セメント製造設備から排出される排ガス中の水銀濃度の測定は、排出される水銀濃度が基準値以下に治まっているか否かの確認のためや、ダスト中の水銀濃度と排ガス中の水銀濃度との相関性の持続を確認するためにも用いられ、随時、上記の制御が適切に行われているか否かが検証される。

一般に、排ガス中の水銀濃度は、現在セメント焼成設備に投入されている原料混合・供給系サイロの原料中の水銀量に依存するが、他の原料混合・供給系サイロの原料（調整済みで保管されている原料やこれから調整される原料）中の水銀濃度には関係しない。従って、従来から行われている、排ガス中の水銀濃度に応じて、燃焼排ガスの温度を変化させたり、ダストから除去すべき水銀の量を調整するなどにより燃焼排ガス中の水銀濃度を変化させるような、いわゆるフィードバック制御では、十分に満足できる制御を行うことができなかった。すなわち、一般に、２以上の原料貯蔵設備が有る場合、原料はまず、各原料を混合し、調合原料としてから、これを一時保管し、その後送窯原料に用いている。したがって、現在の排ガス中の水銀濃度が高いから、集塵ダストから水銀を除去したとしても、その結果が反映されるのは、この集塵ダストを使用した調合原料が製造され、その調合原料が原料貯蔵設備に保管され、そして送窯原料として窯に送られてからとなるためである。
しかしながら、本発明では、セメント原料そのものの水銀持込量を予め制御することにより、安定して燃焼排ガス中の水銀濃度を維持することができることになる。これにより、セメント焼成設備への原料投入時とセメント製造設備からの排ガスの排出時との時間差に影響を受けることがなく、排出される排ガス中の水銀濃度を予め定めた基準値ないしは基準値以下に調整することができるようになる。

以上、セメント製造設備からの排ガス中の水銀の排出量を調整し、基準値以下とすることを特徴とするセメントの製造方法およびこの製造方法を実施できるセメント製造設備について詳細に説明したが、本発明のセメントの製造方法および製造設備は、上記の説明に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、変更仕様が可能であることはいうまでもない。

今後、セメント製造においては、廃棄物のリサイクルがますます進められ、廃棄物から混入する水銀量も増加する傾向がある。このような状況に対して、セメント製造設備より排出される排ガス中の水銀濃度を特定の目標値ないしはそれ以下の値に調節することは、環境負荷の低減を図る上でも、また、多くの水銀を含むような廃棄物を再利用するうえにも重要な技術であり、さらに、セメント製造設備外へ排出できる水銀濃度が厳しくなることも考慮すると、本発明のセメント製造方法およびセメント製造設備は、今後のセメント製造において産業上有効な技術となるものである。

１ ロータリーキルン
２ 予熱器
３ 仮焼炉
４ ドライア
５ 原料ミル
６ スタビライザー
７ 集塵機
８ 水銀除去回収装置
９ 原料混合・供給系サイロ
１０ 水銀分析装置
１１ 煙突
１２ 製造原料

Claims (7)

1. セメント焼成設備の燃焼排ガス中のダストを集塵機で捕集し、捕集したダストをセメントの原料として使用するとともに、受け入れたセメント原料をその原料の種類ごとに少なくとも２種類以上に区分して貯蔵し、貯蔵した原料を種類ごとに計量後、セメント焼成設備に投入するセメントの製造方法において、
   （Ａ）セメント原料中の水銀濃度を測定するとともに、セメント原料のうち、原料の種類ごとに区分して貯蔵した少なくとも１種類のセメント原料については、セメント原料を原料中の水銀濃度に応じてさらに２種類以上に区分して貯蔵する貯蔵工程と、
   （Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程とを有し、
   （Ｂ）水銀濃度決定工程により定められた燃焼排ガス中の水銀濃度に応じて、（Ａ）貯蔵工程により貯蔵された、原料中の水銀濃度に応じて２種類以上に区分されたセメント原料から、原料の種類ごとにあらかじめ定めた優先順位により選択し、セメント焼成設備への原料投入量を制御することにより、セメント製造設備からの排ガス中の水銀の排出量を調整し、目標値以下とすることを特徴とするセメントの製造方法。
2. 前記（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程を、燃焼排ガスから集塵機によりダストを捕集した後の排ガス中の水銀濃度を測定することにより行う請求項１に記載のセメントの製造方法。
3. 前記（Ｂ）燃焼排ガス中の水銀濃度を定める水銀濃度決定工程を、集塵機により捕集したダスト中の水銀濃度を測定することにより行う請求項１又は２に記載のセメントの製造方法。
4. 集塵機で捕集されたダスト中の水銀濃度の測定結果に基づき、さらにセメント原料の投入量を制御する工程を含む請求項３に記載のセメントの製造方法。
5. さらに、集塵機で捕集したダスト中から水銀を回収する工程と、水銀を回収した後のダストを原料として使用する工程とを含み、定められた燃焼排ガス中の水銀濃度と、セメント焼成設備に投入する原料中の水銀量より算出された燃焼排ガス中の水銀濃度とにより、当該投入された原料がセメント焼成設備に移動し燃焼排ガスを生成する際に処理すべき集塵ダスト中の水銀の回収量を予め予測し、この予測にしたがい制御する請求項１〜４のいずれかに記載のセメントの製造方法。
6. さらに、集塵機で捕集したダスト中から水銀を回収する工程と、水銀を回収した後のダストを原料として使用する工程とを含み、定められた燃焼排ガス中の水銀濃度により、集塵ダスト中の水銀の回収量を制御する請求項１〜４のいずれかに記載のセメントの製造方法。
7. セメント原料を貯蔵する複数の原料貯蔵設備と、セメント焼成設備の燃焼排ガスからダストを集塵する手段と、該ダストから水銀を回収する手段と、セメント原料及び燃焼排ガス中の水銀濃度並びに集塵機で捕集されたダストの水銀濃度を測定する手段と、水銀の測定データおよびそれらを演算する手段とを備え、前記複数の原料貯蔵設備には、セメント原料の種類に応じて、セメント原料中の水銀濃度により２以上の原料に区分されて貯蔵されるとともに、燃焼排ガス中の水銀濃度に基づいて、区分され貯蔵された原料のうちから、原料の種類ごとにあらかじめ定められた優先順位にしたがい、セメント焼成設備に投入する原料の投入量を制御する手段を備え、排ガス中の水銀の排出量を調整することを特徴とするセメント製造設備。

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