JP2017205589A - Detoxicating method for fly ash - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイオキシンを含む飛灰の無害化処理方法に関する。 The present invention relates to a method for detoxifying fly ash containing dioxins.
ごみ処理設備においてごみを焼却する際に発生する焼却排ガス中に含まれる飛灰は、ダイオキシン等の有害物質を含む場合がある。近年、廃棄物を低減する目的で、飛灰をセメント原料等として利用することが行なわれているが、飛灰を利用するにあたり、飛灰中のダイオキシン等の有害物質を除去して無害化する必要がある。
飛灰からダイオキシンを除去する方法としては、飛灰をダイオキシンの分解温度以上の温度で加熱処理することが行われている。しかしながら一般的に、ダイオキシンを分解する温度は３５０℃以上の高温であり、かかる高温で飛灰を加熱すると、飛灰が固化して、加熱装置内部等に付着して、装置が損傷するおそれがある。
そこで、このような飛灰の無害化処理において、飛灰に固化を防止する成分を混合してから、加熱処理することが行われている。
The fly ash contained in the incineration exhaust gas generated when incineration of garbage in the waste treatment facility may contain harmful substances such as dioxins. In recent years, fly ash has been used as a raw material for cement for the purpose of reducing waste. However, when fly ash is used, harmful substances such as dioxins in fly ash are removed and rendered harmless. There is a need.
As a method for removing dioxin from fly ash, heat treatment of fly ash at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of dioxin is performed. However, in general, the temperature for decomposing dioxins is a high temperature of 350 ° C. or higher, and when fly ash is heated at such a high temperature, the fly ash may solidify and adhere to the inside of the heating device, etc., possibly damaging the device. is there.
Therefore, in such a detoxification process of fly ash, a heat treatment is performed after mixing components that prevent solidification into the fly ash.
例えば、特許文献１には、飛灰に消石灰を混合してからヒーティングドラムで加熱処理することが記載されている。
特許文献２には、水酸化カルシウムを飛灰に添加してから、加熱処理することが記載されている。
For example, Patent Document 1 describes that slaked lime is mixed with fly ash and then heat-treated with a heating drum.
Patent Document 2 describes heat treatment after adding calcium hydroxide to fly ash.
特許文献１及び２に記載されている方法によれば、飛灰に消石灰や水酸化カルシウムを混合してから加熱することで、飛灰が固着することを低減することができる。
しかしながら、消石灰や水酸化カルシウムは水分を吸収すると固まる性質があるため、通常の保存状態のままでは、流動性が悪く、飛灰に混合する作業が困難である。従って、予め、乾燥空気で乾燥させる等の乾燥処理を行なってから、使用することが必要であり手間がかかるという問題があった。あるいは、流動性が悪いことから飛灰に均一に混合しにくいことを見越して、確実に固化を防止するために、消石灰や水酸化カルシウムの飛灰への混合量を多めに設定する必要がある。
消石灰や水酸化カルシウムを、必要以上に多く飛灰に混合した場合には、加熱処理後の飛灰にもカルシウムが残留することになる。加熱処理後の飛灰は、通常洗浄液等で洗浄されるが、カルシウムが多く残留した飛灰を洗浄すると、洗浄液中にカルシウムが多く溶解することになり、洗浄装置や配管などにカルシウムが析出しやすくなる、という問題があった。
According to the methods described in Patent Documents 1 and 2, it is possible to reduce the sticking of fly ash by heating after mixing slaked lime or calcium hydroxide with fly ash.
However, since slaked lime and calcium hydroxide have the property of solidifying when they absorb moisture, the fluidity is poor and the work of mixing with fly ash is difficult under normal storage conditions. Therefore, there has been a problem that it is necessary to use after performing a drying process such as drying with dry air in advance. Alternatively, it is necessary to set a large amount of slaked lime or calcium hydroxide to fly ash in order to prevent solidification reliably in anticipation of being difficult to mix uniformly with fly ash due to poor fluidity .
When more slaked lime or calcium hydroxide is mixed with fly ash than necessary, calcium remains in the fly ash after heat treatment. The fly ash after heat treatment is usually washed with a washing solution, etc., but if the fly ash with a large amount of calcium remaining is washed, a large amount of calcium will be dissolved in the washing solution, and calcium will precipitate in the washing apparatus and piping. There was a problem that it became easy.
そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、簡単に飛灰の固化を低減することができ、及び、加熱処理後の飛灰における残留カルシウム量を低減できる飛灰の無害化処理方法を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art as described above, the present invention can easily reduce the solidification of fly ash and can reduce the amount of residual calcium in the fly ash after heat treatment. It is an object to provide a detoxification method.
本発明にかかる飛灰の無害化処理方法は、ダイオキシンを含む飛灰と、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含み且つセメント製造設備から排出される排ガス中に含まれるダストとを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程と、前記加熱された混合物を洗浄する洗浄工程とを備えており、前記混合工程では、前記混合物中のカルシウムの含有量が１５質量％以上３５質量％以下になるように前記飛灰と前記ダストとが混合される。 The detoxification treatment method for fly ash according to the present invention comprises mixing fly ash containing dioxin and dust contained in exhaust gas containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium and discharged from a cement manufacturing facility. A mixing step for obtaining a mixture, a heat treatment step for heating the mixture at a decomposition temperature of dioxin or higher, and a washing step for washing the heated mixture. In the mixing step, the calcium in the mixture The fly ash and the dust are mixed so that the content is 15% by mass or more and 35% by mass or less.
前記混合工程では、前記混合物中のダストに起因するカルシウムの含有量が１．１質量％以上１５．７質量％以下となるように前記飛灰と前記ダストとが混合されてもよい。 In the mixing step, the fly ash and the dust may be mixed so that a calcium content caused by dust in the mixture is 1.1% by mass or more and 15.7% by mass or less.
また、本発明にかかる他の飛灰の無害化処理方法は、ダイオキシンを含む飛灰と、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含み且つセメント製造設備から排出される排ガス中に含まれるダストとを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程と、前記加熱された混合物を洗浄する洗浄工程とを備えており、前記混合工程では、前記混合物中のダストに起因するカルシウムの含有量が１．１質量％以上１５．７質量％以下となるように前記飛灰と前記ダストとが混合される。 Further, another fly ash detoxification treatment method according to the present invention includes: fly ash containing dioxin; and dust contained in exhaust gas containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium and discharged from a cement production facility. A mixing step for obtaining a mixture, a heating treatment step for heating the mixture at a decomposition temperature of dioxin or higher, and a washing step for washing the heated mixture. In the mixing step, the mixture The fly ash and the dust are mixed so that the content of calcium due to the dust in the inside becomes 1.1 mass% or more and 15.7 mass% or less.
本発明の飛灰の無害化処理方法では、ダイオキシンを含む飛灰と、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含み且つセメント製造設備から排出される排ガス中に含まれるダストとを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程とを備えていることにより、飛灰が加熱処理時に固化することを抑制できる。また、前記ダストを飛灰に混合することにより、加熱処理後の飛灰の残留カルシウムを低減することができる。よって、その後の洗浄工程において、洗浄液に溶出するカルシウムを低減することができ、装置等へのカルシウムの析出を抑制できる。
また、セメント製造設備から排出されるダストを用いるため、特別な処理を施さなくても比較的流動性が良好であり、飛灰に均一に混合することが容易にできる。
In the method for detoxifying fly ash according to the present invention, a mixture comprising fly ash containing dioxin and dust contained in exhaust gas containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium and discharged from a cement production facility. It is possible to suppress the fly ash from solidifying during the heat treatment by including the mixing step for obtaining the heat treatment and the heat treatment step for heating the mixture at a decomposition temperature of dioxin or higher. Moreover, the residual calcium of the fly ash after heat processing can be reduced by mixing the said dust with fly ash. Therefore, in the subsequent cleaning process, calcium eluted in the cleaning liquid can be reduced, and precipitation of calcium on the apparatus or the like can be suppressed.
Moreover, since the dust discharged from the cement production facility is used, the fluidity is relatively good without special treatment, and it can be easily mixed uniformly with the fly ash.
前記ダストが、セメントキルンから排出された排ガス中に含まれるダストであってもよい。 The dust may be dust contained in exhaust gas discharged from a cement kiln.
セメントキルンから排出された排ガス中に含まれるダストは、特に、微細なダストであり、より乾燥された状態で得られやすい。従って、より流動性が良好であり、飛灰に均一に混合しやすい。 The dust contained in the exhaust gas discharged from the cement kiln is particularly fine dust and is easily obtained in a more dried state. Therefore, the fluidity is better and it is easy to uniformly mix with fly ash.
前記混合工程において、前記混合物中にダストが５質量％以上４０質量％以下含まれるように前記飛灰とダストとを混合してもよい。 In the mixing step, the fly ash and dust may be mixed so that dust is contained in the mixture in an amount of 5% by mass to 40% by mass.
前記混合物中にダストが５質量％以上４０質量％以下含まれるように前記飛灰とダストとを混合することで、加熱処理後の飛灰が固着することを十分に低減でき、且つ、処理後の飛灰中の残留カルシウムを抑制できる。 By mixing the fly ash and dust so that the dust is contained in the mixture in an amount of 5% by mass or more and 40% by mass or less, it is possible to sufficiently reduce the sticking of the fly ash after the heat treatment, and after the treatment Residual calcium in the fly ash can be suppressed.
以上のように、本発明にかかる飛灰の無害化処理方法によれば、簡単に飛灰の固化を低減することができ、及び、加熱処理後の飛灰における残留カルシウム量を低減できる。 As described above, according to the fly ash detoxification method according to the present invention, solidification of fly ash can be easily reduced, and the amount of residual calcium in the fly ash after heat treatment can be reduced.
以下、本発明にかかる実施形態について説明する。
本実施形態にかかる飛灰の無害化処理方法は、ダイオキシンを含む飛灰と、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含み且つセメント製造設備から排出される排ガス中に含まれるダストとを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程と、前記加熱された混合物を洗浄する洗浄工程とを備えている。
Embodiments according to the present invention will be described below.
The detoxification treatment method for fly ash according to the present embodiment mixes fly ash containing dioxin and dust contained in exhaust gas containing 10% by mass or more and less than 40% by mass of calcium and discharged from a cement manufacturing facility. A mixing step for obtaining a mixture, a heat treatment step for heating the mixture at a decomposition temperature of dioxin or higher, and a washing step for washing the heated mixture.
（飛灰）
焼却灰は、一般的に、焼却炉の底部などから回収される焼却主灰（ボトムアッシュ）と焼却排ガス中に浮遊する飛灰（フライアッシュ）に分けられる。前記飛灰は、煤、灰など焼却排ガス中に浮遊する固体の粒子状物質であって、集塵灰、ボイラー、ガス冷却室、再燃焼室等で捕集されるものである。
本実施形態の方法で処理される飛灰は、都市ごみ、産業廃棄物などを処理するごみ処理設備において発生する燃焼排ガスに、中和剤を添加することで発生する煤塵である。前記飛灰は、廃棄物を減少する目的で種々の目的で再利用することができ、特に、セメント原料として利用することが好ましい。
飛灰には原料であるごみなどに由来するダイオキシンを含む場合があるため、セメント原料等として利用する場合には、ダイオキシンを除去する必要がある。
(Fly ash)
Incineration ash is generally divided into incineration main ash (bottom ash) recovered from the bottom of the incinerator and fly ash (fly ash) floating in the incineration exhaust gas. The fly ash is a solid particulate matter floating in the incineration exhaust gas such as soot and ash, and is collected in a dust collection ash, a boiler, a gas cooling chamber, a recombustion chamber, or the like.
Fly ash treated by the method of the present embodiment is dust generated by adding a neutralizing agent to combustion exhaust gas generated in a waste treatment facility for treating municipal waste, industrial waste, and the like. The fly ash can be reused for various purposes in order to reduce waste, and is particularly preferably used as a cement raw material.
Since fly ash may contain dioxins derived from raw materials such as garbage, it is necessary to remove dioxins when used as cement raw materials.
（ダスト）
本実施形態において、前記飛灰に混合されるダストは、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含み、セメント製造設備の排ガス中に含まれるダストである。
前記ダストとしては、セメント製造設備の排ガス、例えば、セメントキルンから排出された排ガス中に含まれるダスト等が挙げられる。
前記セメントキルンから排出される排ガスとは、例えば、セメントキルンの窯尻と仮焼炉を含む熱交換装置との間の位置にあたる位置に配置されたライジングダクト、脱塩バイパスダスト等から排気されたガス、前記予熱機を含む熱交換器から排気されたガス、などが挙げられる。
前記各箇所から排気された排ガスは、サイクロン、バグフィルター、電気集塵機等の固体と気体とを分離する手段によってガス中の固形成分と、気体成分とに分離され、前記固形成分がダストとして得られる。
例えば、前記脱塩バイパスから排出されたガスは、バグフィルター、その他の分離手段によって、固体成分と気体成分とが分離され、固体成分は脱塩バイパスダストとして回収される。
また、前記熱交換器から得られたガスは、電気集塵機によって、固体成分と気体成分とが分離されて、固体成分は電気集塵ダスト（以下、ＥＰダストともいう）として回収される。また、電気集塵機と、気体成分を排出する煙突との間に設けたバグフィルターによってＥＰダストよりもさらに微細な微粉が回収される。
本実施形態において、前記ダストとしては、これらの脱塩バイパスダスト、電気集塵機ダスト、及び微粉等を用いることができる。
(dust)
In this embodiment, the dust mixed with the fly ash is dust that contains 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium and is contained in the exhaust gas of the cement manufacturing facility.
As said dust, the dust etc. which are contained in the waste gas discharged from a cement kiln, for example, the waste gas discharged | emitted from the cement kiln, are mentioned.
The exhaust gas discharged from the cement kiln is, for example, exhausted from a rising duct disposed at a position corresponding to a position between the kiln bottom of the cement kiln and a heat exchanger including a calcining furnace, desalting bypass dust, etc. Gas, gas exhausted from a heat exchanger including the preheater, and the like.
The exhaust gas exhausted from each of the parts is separated into a solid component in the gas and a gas component by means of separating the solid and the gas, such as a cyclone, a bag filter, and an electric dust collector, and the solid component is obtained as dust. .
For example, the gas discharged from the desalting bypass is separated into a solid component and a gas component by a bag filter or other separation means, and the solid component is recovered as desalting bypass dust.
The gas obtained from the heat exchanger is separated into a solid component and a gas component by an electric dust collector, and the solid component is recovered as electric dust collection dust (hereinafter also referred to as EP dust). Further, finer powder than the EP dust is collected by a bag filter provided between the electric dust collector and the chimney for discharging the gas component.
In the present embodiment, as the dust, these desalted bypass dust, electrostatic precipitator dust, fine powder, and the like can be used.
前記セメントキルンからの排ガス中に含まれているダストは、酸化カルシウム等のカルシウム化合物を含み、ダスト中のカルシウム含有量は、Ｃａとして、１０質量％以上４０質量％未満程度である。
ダストが前記脱塩バイパスダストである場合には、一般的には、ダスト中のカルシウム含有量は、Ｃａとして、１０質量％以上４０質量％未満程度であり、前記ＥＰダストである場合には、一般的には、ダスト中のカルシウム含有量は、Ｃａとして、２０質量％以上４０質量％未満程度である。
The dust contained in the exhaust gas from the cement kiln contains a calcium compound such as calcium oxide, and the calcium content in the dust is about 10% by mass or more and less than 40% by mass as Ca.
When the dust is the desalted bypass dust, generally, the calcium content in the dust is about 10% by mass or more and less than 40% by mass as Ca, and when the dust is the EP dust, Generally, the calcium content in the dust is about 20% by mass or more and less than 40% by mass as Ca.
尚、本明細書においてダスト中のカルシウム含有量は、イオンクロマトグラフ法、ＩＣＰ発光分光分析法、原子吸光分析法等によって測定される量をいい、具体的には後述する実施例に記載する方法で測定される量である。 In the present specification, the calcium content in the dust refers to an amount measured by ion chromatography, ICP emission spectrometry, atomic absorption spectrometry, or the like, and specifically, a method described in the examples described later. Is the amount measured in
本実施形態で使用される前記ダストは、セメント製造設備の排ガス中に含まれるダストであり、通常高温の排ガス中から分離されたダストであるため、乾燥された状態でガスから分離される。よって、特に、乾燥処理等を施さなくとも、高い流動性を有している。
特に、前記脱塩バイパスダスト、ＥＰダストは、乾燥された状態で得られやすく、且つ微細な粒子であるため、より流動性の高いダストである。よって、本実施形態のダストとして適している。
The dust used in the present embodiment is dust contained in the exhaust gas of the cement manufacturing facility, and is usually separated from the high-temperature exhaust gas, and thus is separated from the gas in a dry state. Therefore, in particular, it has high fluidity without being subjected to a drying treatment or the like.
In particular, the desalting bypass dust and EP dust are easily obtained in a dry state and are fine particles, and are therefore more fluid. Therefore, it is suitable as the dust of this embodiment.
《混合工程》
本実施形態の飛灰の無害化処理方法では、まず、前記ダイオキシンを含む飛灰と、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含み、セメント製造設備の排ガス中に含まれるダストとを混合して混合物を得る混合工程を実施する。
《Mixing process》
In the fly ash detoxification method of the present embodiment, first, the fly ash containing the dioxin is mixed with the dust contained in the exhaust gas of the cement production facility, containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium. A mixing step is performed to obtain a mixture.
飛灰は、ごみ処理施設などから運搬された飛灰を、貯留タンクなどに保管しておき、混合装置へ前記貯留タンクから所定の量を導入してもよい。
前記混合装置としては、例えば、バッチ式混合機であるヘンシェルミキサー（日本コークス工業製）、ナウターミキサー（ホソカワミクロン社製）、バッチ及び連続式混合機プロシェアミキサー（大平洋機工社製）等の公知の混合装置が挙げられる。
一方、ダストは、排ガスから分離直後のもの、あるいは、分離後、密閉空間に保管されたものを前記混合装置へ導入することが流動性を維持する観点から好ましい。
さらに、前記ダストは、エアなどを用いて圧送することで、前記混合装置へ導入してもよい。かかる圧送によってダストを導入することで、ダストの流動性をより向上させることができる。
前記混合装置は、例えば、セメント製造設備内に配置しておき、前記ダストを混合装置が配置されたセメント製造設備内で発生するダストを用いてもよい。かかる場合には、ダストの移送コストが低減できるという利点がある。
The fly ash may be stored in a storage tank or the like as fly ash transported from a waste disposal facility or the like, and a predetermined amount may be introduced into the mixing device from the storage tank.
Examples of the mixing apparatus include a Henschel mixer (manufactured by Nihon Coke Kogyo Co., Ltd.), a nauter mixer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), a batch and continuous mixer, a pro-share mixer (manufactured by Taihei Koki Co., Ltd.), and the like. A well-known mixing apparatus is mentioned.
On the other hand, it is preferable from the viewpoint of maintaining fluidity that the dust is introduced immediately after separation from the exhaust gas, or after separation, the dust stored in a sealed space is introduced into the mixing device.
Furthermore, the dust may be introduced into the mixing device by being pumped using air or the like. By introducing dust by such pressure feeding, the fluidity of dust can be further improved.
For example, the mixing device may be disposed in a cement manufacturing facility, and dust generated in the cement manufacturing facility in which the mixing device is disposed may be used. In such a case, there is an advantage that the dust transfer cost can be reduced.
前記混合物中のダストの量は、例えば、５質量％以上４０質量％以下、好ましくは１０質量％以上３０質量％以下程度である。
ダストの混合量が５質量％以上４０質量％以内であることで、加熱処理後の飛灰が固着することを十分に低減でき、且つ、処理後の飛灰中の残留カルシウムを抑制させることができる。
また、前記ダストは流動性が良好であるため、均一に混合することが容易にできる。従って、飛灰に対するダストの量を必要以上に多くすることなく、確実に飛灰の固化を低減することができる。
本実施形態において、前記飛灰とダストとの混合物中のカルシウムは、Ｃａ量として、例えば、１５．０質量以上３５．０質量％以下、好ましくは、２２．５質量％以上２６質量％以下程度であることが好ましい。
The amount of dust in the mixture is, for example, about 5% by mass to 40% by mass, and preferably about 10% by mass to 30% by mass.
When the mixing amount of dust is 5% by mass or more and within 40% by mass, it is possible to sufficiently reduce the fixation of fly ash after heat treatment, and to suppress residual calcium in the fly ash after treatment. it can.
Further, since the dust has good fluidity, it can be easily mixed uniformly. Therefore, solidification of the fly ash can be reliably reduced without increasing the amount of dust with respect to the fly ash more than necessary.
In the present embodiment, calcium in the mixture of fly ash and dust is, for example, about 15.0 to 35.0% by mass, preferably about 22.5 to 26% by mass as the amount of Ca. It is preferable that
本実施形態において、飛灰とダストとを混合する条件としては、例えば、バッチ式混合装置（プロシェアミキサー等）を用いる場合には、温度５℃〜４０℃で、回転数５０〜５００ｒｐｍ、１分間〜６０分間混合することが好ましい。 In this embodiment, as conditions for mixing fly ash and dust, for example, when using a batch-type mixing device (such as a Proshear mixer), the temperature is 5 ° C. to 40 ° C., and the rotational speed is 50 to 500 rpm. It is preferable to mix for 60 minutes.
本実施形態では、前記ダストを飛灰に混合するため、ダストの流動性が良好であり、従って、ダストと飛灰とが均一に混合された混合物を得ることができる。 In this embodiment, since the dust is mixed with the fly ash, the fluidity of the dust is good. Therefore, a mixture in which the dust and the fly ash are uniformly mixed can be obtained.
《加熱処理工程》
次に、前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程を実施する。
前記混合物を、加熱処理を行なうための加熱装置に移送する。
前記加熱装置としては、例えば、ＪＦＥハイクリーンＤＸ（ＪＦＥエンジニアリング社製）、ロータリーキルン（ジェイテック社製）、マイクロ波ダイオキシン無害化装置（日本スピンドル製造社製）のような公知の加熱装置が挙げられる。
<< Heat treatment process >>
Next, a heat treatment step is performed in which the mixture is heated at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of dioxin.
The mixture is transferred to a heating device for heat treatment.
Examples of the heating device include known heating devices such as JFE Hi-Clean DX (manufactured by JFE Engineering), rotary kiln (manufactured by J-Tech), and microwave dioxin detoxifying device (manufactured by Nippon Spindle Manufacturing Co., Ltd.). .
加熱処理工程における、飛灰の加熱温度は、ダイオキシンが分解される温度以上であればよい。
一般に、ダイオキシンは、酸素存在雰囲気下では８００℃以上の高温、酸素欠乏雰囲気下では３５０℃〜３８０℃以上の高温で、分解されることが知られている。
従って、本実施形態の加熱処理工程においても、前記温度以上で加熱することが好ましい。具体的には、酸素欠乏雰囲気下４００℃以上５００℃以下程度の加熱温度であることが好ましい。
尚、前記酸素欠乏雰囲気下とは、酸素濃度が１体積％以下程度である雰囲気をいう。
The heating temperature of fly ash in the heat treatment step may be equal to or higher than the temperature at which dioxins are decomposed.
In general, it is known that dioxin is decomposed at a high temperature of 800 ° C. or higher in an oxygen-existing atmosphere and at a high temperature of 350 ° C. to 380 ° C. or higher in an oxygen-deficient atmosphere.
Therefore, it is preferable to heat at the temperature or higher also in the heat treatment step of the present embodiment. Specifically, the heating temperature is preferably about 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower in an oxygen-deficient atmosphere.
The oxygen-deficient atmosphere refers to an atmosphere having an oxygen concentration of about 1% by volume or less.
一方、飛灰は、３００℃以上で加熱すると、固化が始まり、４００℃を超えると急激に固化が進むことが知られている。
これは、以下のような理由によるものと考えられている。
すなわち、飛灰を加熱すると、飛灰中のＣａ（ＯＨ）２が、同じく飛灰中のＣａＣｌ２と反応して、ＣａＣｌＯＨが生成される。ＣａＣｌＯＨは、例えば、３００℃以上の高温に加熱されると、緻密で強度の高い焼結体を形成する。この焼結体が、飛灰の固化の原因であると考えられる。
On the other hand, it is known that fly ash starts to solidify when heated at 300 ° C. or higher, and rapidly solidifies when it exceeds 400 ° C.
This is thought to be due to the following reasons.
That is, when fly ash is heated, Ca (OH) 2 in the fly ash reacts with CaCl 2 in the fly ash to produce CaClOH. CaClOH, for example, forms a dense and high-strength sintered body when heated to a high temperature of 300 ° C. or higher. This sintered body is considered to be the cause of solidification of fly ash.
一方、飛灰に水酸化カルシウム等のカルシウム成分を混合してから加熱すると、加熱処理工程において、カルシウムの作用でＣａＣＯ３を生成する反応がおきる。すなわち、カルシウム成分を添加することでＣａ（ＯＨ）２とＣａＣｌ２との反応を阻害して、固化の原因成分であるＣａＣｌＯＨの生成を抑制させることで、固化を低減させることができると考えられる。
しかし、水酸化カルシウム等を多量に飛灰に添加すると、飛灰にカルシウムが多く残留することになり、後述する洗浄工程において、飛灰を洗浄した際に、洗浄液にカルシウムが多く溶解することになる。
On the other hand, when a calcium component such as calcium hydroxide is mixed with fly ash and then heated, a reaction of generating CaCO 3 by the action of calcium occurs in the heat treatment step. That is, it is considered that solidification can be reduced by inhibiting the reaction between Ca (OH) 2 and CaCl 2 by adding a calcium component and suppressing the formation of CaClOH, which is a causative component of solidification. .
However, if calcium hydroxide or the like is added to the fly ash in a large amount, a large amount of calcium remains in the fly ash, and when the fly ash is washed in the cleaning step described later, a large amount of calcium is dissolved in the cleaning liquid. Become.
本実施形態で、飛灰に混合するダストは、カルシウムを１０質量％以上４０質量％未満含むセメント製造設備の排ガス中に含まれるダストであるため、水酸化カルシウムや消石灰と比較して少ないカルシウム量でも、同等以上の固化抑制効果が得られる。
前記セメント製造設備の排ガス中に含まれるダストが、このような高い固化抑制作用を生じる詳細な理由は不明であるが、おそらく、セメント製造設備の排ガス中に含まれるダスト中に含まれる他の成分が、カルシウムと協働して、より、ＣａＣｌＯＨの生成を抑制させる作用があるものと推測できる。
In this embodiment, the dust mixed with fly ash is dust contained in the exhaust gas of a cement production facility containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium, so that the amount of calcium is small compared to calcium hydroxide or slaked lime. However, a solidification suppressing effect equal to or higher than that can be obtained.
The detailed reason why the dust contained in the exhaust gas of the cement manufacturing facility produces such a high solidification suppressing action is unknown, but probably other components contained in the dust contained in the exhaust gas of the cement manufacturing facility. However, in cooperation with calcium, it can be presumed that there is an action to suppress the production of CaClOH.
本実施形態の処理方法における加熱処理工程の処理条件は、例えば、３００℃以上６００℃以下、好ましくは４００℃以上５００℃以下の温度で、１０分以上１８０分間以下、好ましくは、３０分以上６０分間以下程度である。
前記範囲の処理条件であることで、飛灰中のダイオキシンを十分に分解できると同時に、固化を効果的に抑制することができる。
The treatment conditions of the heat treatment step in the treatment method of the present embodiment are, for example, 300 ° C. or more and 600 ° C. or less, preferably 400 ° C. or more and 500 ° C. or less, 10 minutes or more and 180 minutes or less, preferably 30 minutes or more and 60 minutes. Less than a minute.
When the treatment conditions are within the above range, dioxins in fly ash can be sufficiently decomposed, and at the same time, solidification can be effectively suppressed.
《洗浄工程》
前記加熱処理工程の後に、前記加熱された混合物を洗浄する洗浄工程を実施する。
本実施形態の洗浄工程は、前記加熱処理後の飛灰とダストの混合物を、例えば、洗浄槽内に洗浄液と共に導入して、攪拌することで飛灰中の塩素等を除去することができる。
洗浄水は、上水、処理水、蒸留水などの水の他、これらの水に各種成分を配合した洗浄液等が挙げられる。
前記洗浄液としては、塩酸、硫酸、硝酸等の酸の水溶液等が挙げられる。
前記飛灰には、アルカリ成分が含まれるため、洗浄水で洗浄するときに、スラリーは強アルカリになり、飛灰中に金属が含まれている場合には、該金属が洗浄液中に溶出しやすくなる。かかる金属の溶出を低減するために、前記加熱処理後の混合物と、洗浄液とのスラリーがｐＨ８〜１０程度の弱アルカリ性、好ましくは、ｐＨ７．０前後の中性になるように、ｐＨ３程度に調整された酸性溶液を洗浄液として用いることが特に好ましい。
《Cleaning process》
After the heat treatment step, a washing step for washing the heated mixture is performed.
In the cleaning step of this embodiment, the mixture of fly ash and dust after the heat treatment can be introduced into the cleaning tank together with the cleaning liquid and stirred to remove chlorine and the like in the fly ash.
Examples of the washing water include water such as clean water, treated water, and distilled water, and washing liquids in which various components are blended with these waters.
Examples of the cleaning liquid include aqueous solutions of acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid.
Since the fly ash contains an alkali component, the slurry becomes a strong alkali when washed with washing water, and if the fly ash contains a metal, the metal is eluted into the washing liquid. It becomes easy. In order to reduce the elution of the metal, the slurry of the mixture after the heat treatment and the cleaning liquid is adjusted to about pH 3 so that the slurry is weakly alkaline with a pH of about 8 to 10, preferably about pH 7.0. It is particularly preferable to use the acid solution thus prepared as a cleaning liquid.
前記洗浄工程は、例えば、洗浄槽中で、５℃以上４０℃以下の洗浄液中に混合物を混合したスラリーを１分以上３００分間以下の時間、所定の強さで攪拌しながら洗浄することが挙げられる。 In the cleaning step, for example, a slurry obtained by mixing a mixture in a cleaning solution of 5 ° C. or higher and 40 ° C. or lower in a cleaning tank is cleaned while being stirred at a predetermined strength for a period of 1 minute to 300 minutes. It is done.
前記洗浄工程を実施した後、本実施形態の飛灰の無害化処理方法では、前記スラリーを固液分離する固液分離工程を実施してもよい。
固液分離をする手段は、フィルタープレス、ベルトプレス、遠心分離機、デカンター等の公知のろ過装置を用いることができる。
かかる固液分離工程で、固体成分として分離された処理済の飛灰は、セメント原料としてセメントキルンなどに投入することで利用することができる。
本実施形態の処理方法で処理された飛灰は、ダイオキシンが十分に分解されているため、セメント原料として利用した場合でも、セメントにダイオキシンが混入することが抑制できる。
一方、固液分離工程で分離された液体成分の洗浄液は、飛灰の固化防止のために水酸化カルシウムや消石灰を添加した場合に比べて、カルシウムの溶出量を少なくすることができる。従って、洗浄掃装置、洗浄液の排出管等にカルシウム成分が析出することを抑制できる。
After implementing the said washing | cleaning process, you may implement the solid-liquid separation process of carrying out the solid-liquid separation of the said slurry in the detoxification processing method of the fly ash of this embodiment.
As a means for solid-liquid separation, a known filtration device such as a filter press, a belt press, a centrifuge, a decanter or the like can be used.
The treated fly ash separated as a solid component in the solid-liquid separation step can be used by being put into a cement kiln or the like as a cement raw material.
The fly ash treated by the treatment method of the present embodiment has dioxins sufficiently decomposed, so that dioxins can be prevented from being mixed into the cement even when used as a cement raw material.
On the other hand, the liquid component cleaning liquid separated in the solid-liquid separation step can reduce the amount of calcium elution compared to the case where calcium hydroxide or slaked lime is added to prevent fly ash from solidifying. Therefore, it is possible to suppress the calcium component from being deposited on the cleaning and cleaning device, the discharge pipe of the cleaning liquid, and the like.
本実施形態の飛灰の無害化処理方法は、処理後の飛灰をセメント原料として利用する場合に、前記セメント原料からセメントが製造されるセメント製造設備内において実施してもよい。
この場合、処理後の飛灰を同一セメント製造設備内で原料として利用することができ、処理後の飛灰の移送コスト等が低減できるという利点がある。
また、本実施形態の飛灰の無害化処理方法は、ダストが発生するセメント製造設備と同一のセメント製造設備内で実施してもよい。この場合、同じセメント製造設備内において発生した前記各ダストを用いることができ、ダストの移送コストが低減できるという利点がある。
さらに、本実施形態の飛灰の無害化処理方法は、一つのセメント製造設備内で実施し、該セメント製造設備内から発生するダストを利用して飛灰の処理を行い、処理後の飛灰を該セメント製造設備内でセメント原料として利用してもよい。
The fly ash detoxification treatment method of this embodiment may be carried out in a cement production facility in which cement is produced from the cement raw material when the treated fly ash is used as a cement raw material.
In this case, the fly ash after the treatment can be used as a raw material in the same cement manufacturing facility, and there is an advantage that the transfer cost of the fly ash after the treatment can be reduced.
Further, the fly ash detoxification method of the present embodiment may be performed in the same cement production facility as the cement production facility in which dust is generated. In this case, each dust generated in the same cement production facility can be used, and there is an advantage that the dust transfer cost can be reduced.
Furthermore, the fly ash detoxification method of the present embodiment is carried out in one cement production facility, and the fly ash is treated using dust generated from the cement production facility, and the fly ash after treatment is treated. May be used as a cement raw material in the cement production facility.
尚、本実施形態にかかる飛灰の無害化処理方法は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The fly ash detoxification method according to the present embodiment is as described above, but the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. . The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
（ダスト）
本実施例では、セメント製造設備のキルンの窯尻に設けられた脱塩バイパスから排出されたガスを冷却して、サイクロンで分離されたダスト（脱塩バイパスダスト）及び電気集塵機ダスト（ＥＰダスト）を準備した。
前記各ダストは、サイクロンまたは電気集塵機で分離された後は、貯留槽に密閉状態で保管したものを用いた。
本実施例で用いたダストの成分については、表１に、脱塩バイパスダストの成分を、表２にＥＰダストの成分を示す。
尚、ダストの成分は、前処理として、酸溶解あるいはアルカリ溶融し、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ：スペクトロ社製）、フレーム原子吸光装置（原子吸光分析装置：日立ハイテクノロジーズ社製）等を用いて測定できる。
本実施例においては、装置は前記ＩＣＰ発光分光分析装置を用いた。
(dust)
In this embodiment, the gas discharged from the desalination bypass provided in the kiln bottom of the kiln of the cement production facility is cooled, and the dust separated by the cyclone (desalting bypass dust) and the electrostatic precipitator dust (EP dust) Prepared.
Each dust was stored in a storage tank in a sealed state after being separated by a cyclone or an electric dust collector.
As for the dust components used in this example, Table 1 shows the components of desalted bypass dust, and Table 2 shows the components of EP dust.
In addition, as for the component of dust, acid dissolution or alkali melting is performed as a pretreatment, and an ICP emission spectroscopic analyzer (ICP: manufactured by Spectro Corporation), a flame atomic absorption apparatus (atomic absorption analyzer: manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) or the like is used. Can be measured.
In this embodiment, the ICP emission spectroscopic analyzer was used as the apparatus.
（水酸化カルシウム）
比較例の飛灰に前記各ダストに代えて混合する水酸化カルシウムとして以下のものを準備した。
水酸化カルシウム：純度９５％以上、関東化学株式会社製、試薬１級
(Calcium hydroxide)
The following were prepared as calcium hydroxide to be mixed in place of each dust in the fly ash of the comparative example.
Calcium hydroxide: Purity 95% or more, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent grade 1
《カルシウム量の算出》
前記脱塩バイパスダスト、ＥＰダストおよび水酸化カルシウムのカルシウム量を表１および表２より以下の式（１）を用いて算出した。
その結果、脱塩バイパスダストのカルシウム量は２２質量％であり、ＥＰダストのカルシウム量は３９質量％であり、水酸化カルシウムのカルシウム量は５１質量％であった（水酸化カルシウムの純度を９５％として計算）。
Ca量＝CaO成分（％）×Caの原子量（40.1）／CaOの分子量（56.1）・・・（１）
<Calculation of calcium content>
The amount of calcium in the desalted bypass dust, EP dust and calcium hydroxide was calculated from Tables 1 and 2 using the following formula (1).
As a result, the calcium amount of the desalted bypass dust was 22% by mass, the calcium amount of EP dust was 39% by mass, and the calcium amount of calcium hydroxide was 51% by mass (the purity of calcium hydroxide was 95%). As a percentage).
Ca content = CaO component (%) x Ca atomic weight (40.1) / CaO molecular weight (56.1) (1)
（飛灰）
都市ごみ焼却処理設備から排出された飛灰を準備した。
本実施例で用いた飛灰の成分は表３に示す通りである。
尚、成分の量は前記各ダストと同様に測定した。
さらに、強熱減量はＪＩＳ Ｒ ５２０２に準じて、９５０℃の電気炉にて加熱し、減少した質量を測定した。
(Fly ash)
Prepared fly ash discharged from municipal waste incineration equipment.
The components of fly ash used in this example are as shown in Table 3.
In addition, the quantity of the component was measured similarly to each said dust.
Further, the ignition loss was measured in accordance with JIS R 5202 by heating in an electric furnace at 950 ° C., and the reduced mass was measured.
《飛灰の加熱による硬度の変化》
前記飛灰を電気炉（装置名：小型ボックス炉、光洋サーモシステム社製）で１時間加熱した後の飛灰の硬度を測定した。加熱温度は、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃である。
硬度は、土壌硬度計（装置名：中山式土壌硬度計、藤原製作所製）を用いた。結果を図１に示す。
図１に示された結果から、温度が高くなるにつれて硬度は上がるが、特に４５０℃を超えると急激に硬度が上がることがわかる。
硬度が高いということは、すなわち、飛灰の固化が進んでいることを示している。
《Change in hardness due to heating of fly ash》
The hardness of fly ash was measured after heating the fly ash in an electric furnace (device name: small box furnace, manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) for 1 hour. The heating temperatures are 350 ° C., 400 ° C., 450 ° C., and 500 ° C.
The hardness was a soil hardness meter (device name: Nakayama type soil hardness meter, manufactured by Fujiwara Seisakusho). The results are shown in FIG.
From the results shown in FIG. 1, it can be seen that the hardness increases as the temperature increases, but particularly when the temperature exceeds 450 ° C., the hardness increases rapidly.
High hardness indicates that solidification of fly ash is progressing.
《ダスト／水酸化カルシウムの混合量による硬度の変化》
次に、前記飛灰に脱塩バイパスダスト、ＥＰダストまたは水酸化カルシウムの混合量を変えて混合した混合物を加熱した場合の硬度を測定した。
実施例として、脱塩バイパスダストまたはＥＰダストを、飛灰との混合物の全体量に対して、０質量％〜４０質量％まで５質量％刻みで混合した混合サンプルを作製し（実施例１、２）、それぞれ、５００℃、１時間で、前記電気炉を用いて加熱した後、前記土壌硬度計を用いて硬度を測定した。
比較例としては、実施例の脱塩バイパスダストまたはＥＰダストに代えて水酸化カルシウムを混合した混合サンプルを作製し、同様に加熱後の硬度を測定した。
尚、混合サンプル中に含まれるカルシウム量から添加カルシウム量を換算し、該添加カルシウム量による硬度への影響を、図２乃至４に示す。
また、水酸化カルシウム単独の硬度をゼロとして、水酸化カルシウムをダストに添加した場合に予想される硬度低下の基準線を図２乃至４中に直線で示した。
また、表４に、飛灰に各ダスト又は水酸化カルシウムを、５質量％、１０質量％、２０質量％混合した場合の、添加カルシウム量を換算した値を示す。
<Change in hardness depending on the amount of dust / calcium hydroxide mixture>
Next, the hardness was measured when the mixture obtained by changing the mixing amount of desalted bypass dust, EP dust or calcium hydroxide to the fly ash was heated.
As an example, a desalted bypass dust or EP dust was prepared by mixing 5% by mass from 0% by mass to 40% by mass with respect to the total amount of the mixture with fly ash (Example 1, 2) After heating at 500 ° C. for 1 hour using the electric furnace, the hardness was measured using the soil hardness meter.
As a comparative example, a mixed sample in which calcium hydroxide was mixed in place of the desalted bypass dust or EP dust of the example was prepared, and the hardness after heating was measured in the same manner.
In addition, the amount of added calcium is converted from the amount of calcium contained in the mixed sample, and the influence of the added calcium amount on the hardness is shown in FIGS.
Further, the reference line of the hardness decrease expected when calcium hydroxide is added to dust with the hardness of calcium hydroxide alone being zero is shown as a straight line in FIGS.
Table 4 shows values obtained by converting the amount of added calcium when each dust or calcium hydroxide is mixed with fly ash at 5% by mass, 10% by mass, and 20% by mass.
図２乃至４および表４から明らかなように、実施例１及び２では、水酸化カルシウムを飛灰に混合した比較例よりも添加Ｃａ量が少なくても、同等の硬度に抑制できていた。 As is clear from FIGS. 2 to 4 and Table 4, in Examples 1 and 2, even if the amount of added Ca was smaller than that of the comparative example in which calcium hydroxide was mixed with fly ash, the hardness could be suppressed to the same level.
《流動性の測定１》
実施例１で使用した脱塩ダスト、ＥＰダスト及び比較例で使用した水酸化カルシウムの流動性についてかさ比重を測定して比較した。
流動性の測定方法は、まず、口径８５ｍｍ、足外径８．３ｍｍ、足長８１ｍｍの漏斗を用いて、高さ１００ｍｍから容量５０ｍｌの円筒形の容器に、ダスト又は水酸化カルシウムを落下させながら、自然状態で詰めた場合の重量を測定し、軽圧縮時のかさ比重を求める。次に、その容器を２０回地面に軽く叩き、ダストまたは水酸化カルシウムを充填し、次に漏斗からさらに、ダスト又は水酸化カルシウムを落下させ、山盛りにし、また２０回容器を地面に軽く叩き、ダスト又は水酸化カルシウムを充填し、容器上面が均一になるよう、へらですりきり、高さを一定にする。その後充填したときのかさ比重測定し、重圧縮時かさ比重として求める。
重圧縮時かさ比重から、軽圧縮時のかさ比重を引いた値を、かさ比重差として求める。
かさ比重差が小さいほど、詰まりづらく、流動性が高い粉体である。
結果を表５に示した。
<< Measurement of fluidity 1 >>
The bulk specific gravity was measured and compared for the fluidity of the desalted dust, the EP dust used in Example 1, and the calcium hydroxide used in the comparative example.
The fluidity was measured by first dropping dust or calcium hydroxide into a cylindrical container having a capacity of 100 mm to a capacity of 50 ml using a funnel having a diameter of 85 mm, a foot outer diameter of 8.3 mm, and a foot length of 81 mm. Measure the weight when packed in a natural state and determine the bulk specific gravity during light compression. Next, tap the container 20 times on the ground, fill with dust or calcium hydroxide, then drop more dust or calcium hydroxide from the funnel, pile up, and tap the container 20 times on the ground. Fill with dust or calcium hydroxide and use a spatula to keep the upper surface of the container uniform and keep the height constant. After that, the bulk specific gravity when filled is measured and determined as the bulk specific gravity during heavy compression.
The value obtained by subtracting the bulk specific gravity during light compression from the bulk specific gravity during heavy compression is determined as the bulk specific gravity difference.
The smaller the bulk specific gravity difference, the harder it is to clog and the more fluid the powder.
The results are shown in Table 5.
表５に示す結果より、脱塩バイパスダストおよびＥＰダストは、水酸化カルシウムに比べ流動性が高いことがあきらかである。 From the results shown in Table 5, it is clear that desalted bypass dust and EP dust have higher fluidity than calcium hydroxide.
《流動性の測定２》
実施例で使用した脱塩バイパスダスト、ＥＰダスト及び比較例で使用した水酸化カルシウムの流動性について、安息角を測定して比較した。
ダスト、水酸化カルシウムを３０ｇずつ準備し、漏斗（口径８５ｍｍ、足外径８．３ｍｍ、足長８１ｍｍ）を用いてそれぞれ高さ１００ｍｍからプラスチック板上に落下させ、山型に層を形成した時の斜面が水平面となす角度（図５に示す角度）を測定する。
<< Measurement of fluidity 2 >>
About the fluidity | liquidity of the desalination bypass dust used in the Example, EP dust, and the calcium hydroxide used by the comparative example, the angle of repose was measured and compared.
When 30g each of dust and calcium hydroxide were prepared and dropped onto a plastic plate from a height of 100mm using a funnel (caliber 85mm, foot outer diameter 8.3mm, foot length 81mm), forming a mountain shape layer The angle (angle shown in FIG. 5) formed by the slanted surface with the horizontal plane is measured.
結果は、脱塩ダスト２２°、ＥＰダスト３５°、水酸化カルシウム５０°であった。すなわち、各ダストの方が水酸化カルシウムよりも流動性が高いことがあきらかである。 As a result, the desalted dust was 22 °, the EP dust was 35 °, and the calcium hydroxide was 50 °. That is, it is clear that each dust has higher fluidity than calcium hydroxide.
Claims (5)
前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程と、
前記加熱された混合物を洗浄する洗浄工程とを備えており、
前記混合工程では、前記混合物中のカルシウムの含有量が１５質量％以上３５質量％以下になるように前記飛灰と前記ダストとが混合される飛灰の無害化処理方法。 A mixing step of obtaining a mixture by mixing fly ash containing dioxin with dust contained in exhaust gas containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium and discharged from a cement production facility;
A heat treatment step of heating the mixture at a temperature equal to or higher than a decomposition temperature of dioxin;
A washing step for washing the heated mixture,
In the mixing step, the fly ash detoxification method in which the fly ash and the dust are mixed so that the calcium content in the mixture is 15% by mass or more and 35% by mass or less.
前記混合物をダイオキシンの分解温度以上で加熱する加熱処理工程と、
前記加熱された混合物を洗浄する洗浄工程とを備えており、
前記混合工程では、前記混合物中のダストに起因するカルシウムの含有量が１．１質量％以上１５．７質量％以下となるように前記飛灰と前記ダストとが混合される飛灰の無害化処理方法。 A mixing step of obtaining a mixture by mixing fly ash containing dioxin with dust contained in exhaust gas containing 10 mass% or more and less than 40 mass% of calcium and discharged from a cement production facility;
A heat treatment step of heating the mixture at a temperature equal to or higher than a decomposition temperature of dioxin;
A washing step for washing the heated mixture,
In the mixing step, the fly ash is made harmless so that the fly ash and the dust are mixed so that the calcium content due to dust in the mixture is 1.1 mass% or more and 15.7 mass% or less. Processing method.
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