JP2018168046A - セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発酵熱により乾燥させた有機汚泥を用いてセメントクリンカを製造する方法であって、発酵により生じる臭気ガスを好適に処理し得る方法の提供。
【解決手段】セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程を行う。有機汚泥を発酵させることにより得られた乾燥有機汚泥を焼成工程に投入する。有機汚泥の発酵により生じた臭気ガスを、木くず及び土壌の少なくとも一方を含む臭気処理部３０を通過させることにより臭気ガスの臭気強度を低くする。臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くず及び土壌の少なくとも一方を焼成工程に投入する。望ましくは、有機汚泥を好気性菌により発酵させることが望ましく、臭気ガスに含まれた臭気成分を含む木くずを有機汚泥と混合する工程を含むことが望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法に関する。

従来、有機汚泥をセメントクリンカの焼成工程において燃料として用いることにより、セメントクリンカの製造に要する燃料を低減することが提案されている。しかしながら、有機汚泥は、含水率が高いため、焼成工程に投入する前に有機汚泥を乾燥させておくことが好ましい。例えば、特許文献１には、有機汚泥を発酵させ、発酵熱により有機汚泥を乾燥させることが提案されている。

特開２００５-１１１３７４号公報

有機汚泥を発酵熱により乾燥させた場合、発酵に伴って生じる臭気ガスをどのように処理するかが問題となる。

本発明の主な目的は、発酵熱により乾燥させた有機汚泥を用いてセメントクリンカを製造する方法であって、発酵により生じる臭気ガスを好適に処理し得る方法を提供することにある。

本発明に係る第１のセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程を備える。本発明に係る第１のセメントクリンカの製造方法では、有機汚泥を発酵させることにより得られた乾燥有機汚泥を焼成工程に投入する。有機汚泥の発酵により生じた臭気ガスを、木くず及び土壌の少なくとも一方を含む臭気処理部を通過させることにより臭気ガスの臭気強度を低くする。臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くず及び土壌の少なくとも一方を焼成工程に投入する。

本発明に係る第１のセメントクリンカの製造方法では、発酵により生じた臭気ガスが木くず及び土壌の少なくとも一方により処理される。このため、臭気ガスが大気に放出されにくい。また、臭気ガスを吸着した木くず及び土壌の少なくとも一方は、焼成工程に投入される。焼成工程に投入された木くずは、焼成工程において燃料として寄与する。従って、セメントクリンカの製造に必要な燃料の量を低減することができる。一方、焼成工程に投入された土壌は、セメントクリンカの原料となる。このため、必要となるセメントクリンカの原料の量を少なくすることができる。よって、セメントクリンカの製造コストを低くすることができる。以上のように、本発明に係る第１のセメントクリンカの製造方法によれば、発酵に伴って生じる臭気ガスを好適に処理でき、且つセメントクリンカの製造コストを低減することができる。

本発明に係る第１のセメントクリンカの製造方法では、有機汚泥を好気性菌により発酵させてもよい。

本発明に係る第１のセメントクリンカの製造方法では、臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くずを有機汚泥と混合する工程をさらに行ってもよい。

本発明に係る第２のセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程を備える。本発明に係る第２のセメントクリンカの製造方法では、有機汚泥を好気性菌を用いて発酵させることにより得られた乾燥有機汚泥を焼成工程に投入する。有機汚泥の発酵により生じた臭気ガスを、木くず及び土壌の少なくとも一方を含む臭気処理部を通過させることにより臭気ガスの臭気強度を低くする。臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くずを有機汚泥と混合する。

本発明に係る第２のセメントクリンカの製造方法では、発酵により生じた臭気ガスが木くずにより処理される。このため、臭気ガスが大気に放出されにくい。また、臭気ガスを吸着した木くずは、有機汚泥と混合される。これにより、有機汚泥に隙間が生じ、有機汚泥の内部まで空気が侵入しやすくなる。従って、有機汚泥の好気性菌による発酵が促進される。よって、有機汚泥の乾燥が促進し、焼成工程に投入される有機汚泥の含水率を低くすることができるため、有機汚泥の焼成工程における発熱量を多くすることができる。従って、セメントクリンカの製造に必要な燃料の量を低減することができる。以上のように、本発明に係る第２のセメントクリンカの製造方法によれば、発酵に伴って生じる臭気ガスを好適に処理でき、且つセメントクリンカの製造コストを低減することができる。

本発明に係るセメントの製造方法は、本発明に係る第１又は第２のセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する工程と、セメントクリンカからセメントを製造する工程とを備える。

本発明によれば、発酵熱により乾燥させた有機汚泥を用いてセメントクリンカを製造する方法であって、発酵により生じる臭気ガスを好適に処理し得る方法を提供することができる。

第１の実施形態に係るセメントの製造装置の一部分の模式図である。 第２の実施形態に係るセメントの製造装置の一部分の模式図である。 第３の実施形態に係るセメントの製造装置の一部分の模式図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るセメントの製造装置１の一部分の模式図である。具体的には、図１には、セメントの製造装置１のうち、セメントクリンカの焼成装置１０、発酵部２０及び臭気処理部３０が記載されている。

図１に示すように、焼成装置１０には、原料が投入される。焼成装置１０に投入される原料としては、例えば、石灰石、粘土、けい石、廃棄物系原料等が挙げられる。セメント焼成燃料は、仮焼炉１２、窯前１３ｂから投入される。セメント焼成燃料として、有機汚泥が用いられることがある。

上記原料は、図示しない原料粉砕機（原料ミル）により粉砕、混合された後に、図１に示す焼成装置１０に投入される。具体的には、上記原料は、焼成装置１０のプレヒータ１１に投入される。上記原料は、プレヒータ１１により予熱される。なお、プレヒータ１１は、例えば、サスペンションプレヒーターにより構成されていることが好ましい。上記原料の予熱効率を向上できるためである。

プレヒータ１１には、さらに予熱効率を向上させるために仮焼炉１２が接続されている。プレヒータ１１において予熱された原料は、仮焼炉１２に移送される。予熱された原料中の石灰石は大部分が脱炭酸される。

仮焼炉１２は、ロータリーキルンなどのキルン１３に接続されている。仮焼炉１２において仮焼された原料は、キルン１３の窯尻１３ａに投入される。投入された原料は、キルン１３の窯前１３ｂに設けられたメインバーナー（図示せず）により加熱され、セメントクリンカが生成する。

キルン１３の窯前１３ｂは、クリンカクーラー１４に接続されている。キルン１３において生成したセメントクリンカは、クリンカクーラー１４において冷却され、冷却されたセメントクリンカがクリンカクーラー１４から排出される。

なお、本発明において、焼成工程に用いる焼成装置は、キルンを備えていればよく、プレヒータや仮焼炉を必ずしも備えている必要はない。

製造されたセメントクリンカは、図示しない仕上げミルに接続されている。この仕上げミルにおいて、セメントクリンカと、セメントの硬化速度を調整する役割を果たす石膏や高炉スラグやフライアッシュ等と共に粉砕され、混合されることによりセメントが製造される。

図１に示すように、セメントの製造装置１には、発酵部２０が設けられている。発酵部２０には、有機汚泥又は有機汚泥を含む混合物が供給される。

有機汚泥の具体例としては、例えば、下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥、食品加工残渣等が挙げられる。食品加工残渣の具体例としては、ビールかす、茶かす、畜産残渣等が挙げられる。後述の通り、本実施形態では、発酵乾燥を行うため、上記有機汚泥のなかでも、含水率が高い下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥等を発酵部２０に供給することが好ましい。有機汚泥は、１種類でも、複数種類でも使用することができる。

有機汚泥には、菌の活動を促進する水分、有機分が含まれており、発酵に好適である。なお、一般的に、下水汚泥の場合、含水率は、５０質量％〜９０質量％程度である。

有機汚泥の発酵は、好気性菌、嫌気性菌のどちらかを用いて行われる。有機汚泥の発酵に好気性菌を用いる場合は、有機汚泥を定期的に切り返したり、有機汚泥内部に空気を供給することで好気性菌の活動を促すことができる。一方、有機汚泥の発酵に嫌気性菌を用いる場合は、有機汚泥を切り返さず、空気の供給を行わないことにより嫌気性発酵を促すことができる。好気性発酵、嫌気性発酵のいずれを用いた場合においても発酵熱が発生するので、有機汚泥を発酵乾燥させることができる。通常、好気性発酵は、嫌気性発酵より発酵熱が高いので、高い発酵熱を得る観点からは、好気性菌を用いて有機汚泥を発酵させて乾燥させることが好ましい。

発酵部２０への供給物には、有機汚泥以外の原料又は燃料が含まれていてもよい。例えば、供給物には、生ゴミ、プラスチック、木片等が含まれていてもよい。

発酵部２０では、有機汚泥を発酵させる。この際に生じる発酵熱により有機汚泥を乾燥させ、有機汚泥の含水率を低減する（低減工程）。発酵部２０において、含水率が低減された有機汚泥は、焼成工程に投入される。

有機汚泥の投入箇所は、特に限定されない。有機汚泥は、例えば、プレヒータ１１、仮焼炉１２、キルン１３のうちの少なくとも一カ所に投入することができる。なかでも、有機汚泥を、プレヒータ１１、仮焼炉１２及びキルン１３の窯尻１３ａのうちの少なくとも一カ所に投入することが好ましく、仮焼炉１２に投入することがより好ましい。有機汚泥を、セメント原料だけでなく、仮焼炉１２における補助燃料として利用できるからである。

なお、有機汚泥に含まれる水分を除去するために必要な熱量を十分に低減する観点からは、有機汚泥の含水率を４０質量％以下とすることが好ましく、３０質量％以下とすることがより好ましい。但し、有機汚泥の含水率がより低くなるまで乾燥させようとするほど、有機汚泥の乾燥に要する時間が長くなる。従って、セメントクリンカの製造効率を低下させない観点から、有機汚泥の含水率は、２０質量％以上であることが好ましい。

ところで、有機汚泥の発酵を行うと、通常、アンモニア、トリメチルアミン、硫化水素、メチルメルカプタン等の臭気ガスが発生する。そこで、発酵により生じる臭気ガスをどのように処理するかが問題となる。本実施形態では、木くず及び土壌の少なくとも一方が設けられた臭気処理部３０に臭気ガスを通過させる。臭気ガスが木くず及び土壌の少なくとも一方を通過することにより、臭気ガス中の臭気成分が木くず及び土壌により吸収又は吸着され、吸着した臭気成分は木くず又は土壌に含まれる微生物により分解される。このため、臭気強度が低下したガスが得られる。従って、高い臭気強度を有する臭気ガスが大気中に放出されることが抑制されている。なお、木くずや土壌の脱臭機能を向上するために、木くずや土壌に臭気ガスの臭気成分を分解する微生物をさらに混合しておいてもよい。

臭気成分を吸収又は吸着した木くず及び土壌の少なくとも一方の少なくとも一部は、焼成工程に投入される。焼成工程に投入された木くずは、焼成工程の燃料として利用される。従って、木くずを脱臭剤として用いた場合は、焼成工程において必要となる燃料の量を少なくすることができる。一方、焼成工程に投入された土壌は、セメントクリンカの原料となる。このため、土壌を脱臭剤として用いた場合は、必要となるセメントクリンカの原料の量を少なくすることができる。従って、木くずや土壌を消臭剤として用い、焼成工程に投入することにより、セメントクリンカの製造コストを低減することができる。なお、臭気成分を吸収又は吸着した土壌は、原料ミルに投入したり、原料ミルからプレヒータ１１の間に投入することも可能である。臭気成分の漏洩防止の観点から、臭気成分を燃焼処理できる焼成工程に投入することが好ましい。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るセメントの製造装置１ａの一部分の模式図である。

第１の実施形態では、臭気成分を吸収又は吸着した木くずや土壌を焼成工程に投入する例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、図２に示すように、臭気成分を吸収又は吸着した木くずを、発酵部２０内の有機汚泥と混合し、好気性菌による発酵を行うようにしてもよい。木くずを有機汚泥と混合することにより、有機汚泥の内部にまで酸素が行き渡りやすくなるため、有機汚泥の発酵効率が向上する。その結果、有機汚泥の温度が上昇し、有機汚泥の乾燥が促進される。従って、有機汚泥に含まれる水分の乾燥に要する熱量が少なくなる分、焼成効率が向上する。従って、セメントクリンカの製造コストを低減することができる。

なお、有機汚泥と混合された木くずは、有機汚泥と共に焼成工程に投入され、燃料となる。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係るセメントの製造装置１ｂの一部分の模式図である。図３に示すように、臭気成分を吸収又は吸着した木くずの一部が焼成工程に投入され、残りが有機汚泥と混合されるようにしてもよい。

１、１ａ、１ｂ ：製造装置
１０ ：焼成装置
１１ ：プレヒータ
１２ ：仮焼炉
１３ ：キルン
１３ａ ：窯尻
１３ｂ ：窯前
１４ ：クリンカクーラー
２０ ：発酵部
３０ ：臭気処理部

Claims (5)

1. セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程を備えるセメントクリンカの製造方法であって、
   有機汚泥を発酵させることにより得られた乾燥有機汚泥を前記焼成工程に投入する工程と、
   前記有機汚泥の発酵により生じた臭気ガスを、木くず及び土壌の少なくとも一方を含む臭気処理部を通過させることにより前記臭気ガスの臭気強度を低くする工程と、
   前記臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くず及び土壌の少なくとも一方を前記焼成工程に投入する工程と、
   をさらに備える、セメントクリンカの製造方法。
2. 前記有機汚泥を好気性菌により発酵させる、請求項１に記載のセメントクリンカの製造方法。
3. 前記臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くずを前記有機汚泥と混合する工程をさらに備える、請求項２に記載のセメントクリンカの製造方法。
4. セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程を備えるセメントクリンカの製造方法であって、
   有機汚泥を好気性菌を用いて発酵させることにより得られた乾燥有機汚泥を前記焼成工程に投入する工程と、
   前記有機汚泥の発酵により生じた臭気ガスを、木くずを含む臭気処理部を通過させることにより前記臭気ガスの臭気強度を低くする工程と、
   前記臭気ガスに含まれていた臭気成分を含む木くずを前記有機汚泥と混合する工程と、
   をさらに備える、セメントクリンカの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する工程と、
   前記セメントクリンカからセメントを製造する工程と、
   を備える、セメントの製造方法。

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