JP2020023415A - Manufacturing method of cement composition, and manufacturing system of cement composition - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、セメント組成物の製造方法、及びセメント組成物の製造システムに関する。 The present disclosure relates to a method for producing a cement composition, and a system for producing a cement composition.
セメントクリンカーは、石灰石、粘土、硅石、酸化鉄等を主原料として製造される。セメントクリンカーの製造では、これらの主原料の他に、各種産業副産物及び産業廃棄物等を原燃料として有効利用している。ところが、原材料の選択に応じて、セメントクリンカー中に、各種原燃料に由来するカドミウム、クロム、鉛等の重金属類が極少量混入することがある。 Cement clinker is manufactured mainly from limestone, clay, silica, iron oxide, and the like. In the production of cement clinker, in addition to these main raw materials, various industrial by-products and industrial wastes are effectively used as raw fuels. However, depending on the selection of raw materials, very small amounts of heavy metals such as cadmium, chromium, and lead derived from various raw fuels may be mixed into the cement clinker.
重金属類のうち、六価クロムは、他の重金属類とは異なり、クロム酸イオン(CrO4 2−)等の安定なオキソ陰イオンの状態で存在し、高pH条件下であっても難溶性の水酸化物を形成しない。このため、六価クロムは、その溶出対策が比較的難しい重金属に分類される。六価クロムの溶出量は、特に関東ローム等の火山灰質粘性土を地盤改良の対象とした場合に多くなることが知られている。 Among the heavy metals, hexavalent chromium, unlike other heavy metals, exists as a stable oxoanion such as chromate ion (CrO 4 2− ), and is hardly soluble even under high pH conditions. Do not form hydroxides. For this reason, hexavalent chromium is classified as a heavy metal whose elution countermeasures are relatively difficult. It is known that the amount of hexavalent chromium eluted increases especially when volcanic ash-like clay such as Kanto loam is targeted for ground improvement.
セメントクリンカーあるいはセメントは、地盤改良材の原料として用いられることもある。地盤改良土からの六価クロムの溶出量は、土壌環境基準で0.05mg/L以下に制限されている。特許文献1では、排煙脱硫工程で得られる亜硫酸カルシウム半水和物と二水石膏を含むスラリーを乾粉化して得られる還元性せっこう組成物をセメント系固化材に配合して六価クロムを三価クロムに還元し、固化処理土を無害化する技術が提案されている。 Cement clinker or cement is sometimes used as a raw material for soil improvement materials. The amount of hexavalent chromium eluted from the ground improvement soil is limited to 0.05 mg / L or less based on soil environmental standards. In Patent Document 1, a reducing gypsum composition obtained by drying a slurry containing calcium sulfite hemihydrate and gypsum dihydrate obtained in a flue gas desulfurization step is mixed with a cement-based solidifying material to form hexavalent chromium. There has been proposed a technology for reducing trivalent chromium to render the solidified soil harmless.
市販されている亜硫酸カルシウム等の亜硫酸塩は高価であるため、市販品を用いるとセメント組成物の製造原価が上がってしまう。一方で、特許文献1のように、セメント系固化材に還元性せっこう組成物を用いることは、固化処理土からの六価クロムの溶出低減に有効ではあるものの、還元性せっこう組成物を生産することが必要となる。そこで、本開示では、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を低コストで製造することが可能なセメント組成物の製造方法及び製造システムを提供する。 Since commercially available sulfites such as calcium sulfite are expensive, using a commercially available product increases the production cost of the cement composition. On the other hand, as described in Patent Document 1, the use of a reducing gypsum composition in a cement-based solidifying material is effective in reducing the elution of hexavalent chromium from solidified soil, but the use of a reducing gypsum composition It needs to be produced. Thus, the present disclosure provides a method and system for producing a cement composition capable of producing, at low cost, a cement composition effective for reducing the elution of hexavalent chromium.
本開示の一側面に係るセメント組成物の製造方法は、セメントクリンカーと亜硫酸化合物を含む亜硫酸スラリーとを配合して粉砕しセメント組成物を得る粉砕工程を有し、亜硫酸スラリーは、粉砕工程を行うセメント工場とは異なる敷地にある別工場で発生する排ガスを脱硫して得られる亜硫酸化合物を含む。 The method for producing a cement composition according to an aspect of the present disclosure includes a pulverizing step of mixing and cementing a cement clinker and a sulfurous acid slurry containing a sulfite compound to obtain a cement composition, and the sulfurous acid slurry performs a pulverizing step. Includes sulfite compounds obtained by desulfurizing exhaust gas generated at another factory located on a site different from the cement factory.
この製造方法では、別工場で発生する排ガスを脱硫して得られる亜硫酸化合物を含む亜硫酸スラリーとセメントクリンカーとを配合してセメント組成物を製造する。このように、六価クロムの溶出低減に有効な亜硫酸化合物を、別工場で発生する排ガスから得ていることから、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を低コストで製造することができる。 In this production method, a cement composition is produced by mixing a sulfurous acid slurry containing a sulfurous acid compound obtained by desulfurizing exhaust gas generated in another factory with a cement clinker. As described above, since a sulfite compound effective for reducing the dissolution of hexavalent chromium is obtained from exhaust gas generated at another factory, it is possible to produce a cement composition effective for reducing the dissolution of hexavalent chromium at low cost. it can.
亜硫酸スラリーは、排ガス中の亜硫酸ガスを吸収する脱硫工程の後、亜硫酸化合物を酸化する酸化処理工程を経ずに得られることが好ましい。亜硫酸スラリーの一部を酸化処理して亜硫酸化合物と石膏を含む石膏スラリーを得てもよい。このようにして得られた石膏スラリーをセメント組成物の製造に使用すれば、セメント組成物の製造コストを一層低減することができる。 It is preferable that the sulfurous acid slurry is obtained without going through an oxidation treatment step of oxidizing a sulfurous acid compound after the desulfurization step of absorbing sulfurous acid gas in the exhaust gas. A gypsum slurry containing a sulfite compound and gypsum may be obtained by oxidizing a part of the sulfurous acid slurry. If the gypsum slurry thus obtained is used for the production of a cement composition, the production cost of the cement composition can be further reduced.
粉砕工程では、亜硫酸スラリーとともに石膏を配合してセメント組成物を得ることが好ましい。これによって、セメント組成物の性状を柔軟に調整することができる。また、亜硫酸スラリーと石膏とセメントクリンカーとは同時に混合粉砕することが好ましい。これによって亜硫酸カルシウム塩が細かく粉砕され、六価クロムの還元作用を高めることができる。 In the pulverizing step, it is preferable to mix gypsum together with the sulfurous acid slurry to obtain a cement composition. This allows the properties of the cement composition to be adjusted flexibly. It is preferable that the sulfurous acid slurry, the gypsum, and the cement clinker are simultaneously mixed and pulverized. As a result, the calcium sulfite is finely pulverized, and the reducing action of hexavalent chromium can be enhanced.
亜硫酸スラリー中の固形分の割合は0.1〜95質量%であることが好ましい。これによって、亜硫酸スラリーの取り扱い性を良好に維持できるとともに、セメントクリンカーに適量の水分を混合して粉砕することで粉砕効率の向上を図ることができる。また、セメント組成物中に含まれる石膏が過度に半水石膏化することが抑制され、流動性及び強度発現性に優れ、長期間貯蔵しても固結し難いセメント組成物を製造できる。 The proportion of the solid content in the sulfurous acid slurry is preferably 0.1 to 95% by mass. Thereby, the handleability of the sulfurous acid slurry can be maintained satisfactorily, and the pulverization efficiency can be improved by mixing an appropriate amount of water with the cement clinker and pulverizing the mixture. In addition, the gypsum contained in the cement composition is prevented from being excessively converted into gypsum gypsum, has excellent fluidity and strength, and is hardly solidified even when stored for a long period of time.
上記亜硫酸スラリーは、固形分として、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの亜硫酸化合物と、硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩と、を含有することが好ましい。このような成分を含有することによって、六価クロムの溶出を一層低減することが可能なセメント組成物を製造することができる。同様の観点から、亜硫酸スラリーは、特に亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含有することが好ましい。 The sulfurous acid slurry contains at least one sulfurous acid selected from the group consisting of calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca (HSO 3 ) 2 ), and a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate as a solid content. It is preferable to contain a compound and at least one salt selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. By containing such a component, a cement composition capable of further reducing the elution of hexavalent chromium can be produced. From the same viewpoint, the sulfite slurry preferably contains a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate.
セメント組成物を100質量部としたときに、セメントクリンカーに、亜硫酸スラリーを亜硫酸化合物の無水物換算で0.1〜20質量部配合することが好ましい。これによって、六価クロムの溶出を十分に低い水準に維持しつつ粉砕を十分に円滑に行うことができる。 When the cement composition is 100 parts by mass, it is preferable to mix 0.1 to 20 parts by mass of the sulfurous acid slurry with the cement clinker in terms of anhydride of the sulfurous acid compound. Thus, the pulverization can be performed sufficiently smoothly while maintaining the elution of hexavalent chromium at a sufficiently low level.
亜硫酸スラリーは、排ガスに含まれる亜硫酸ガスを、Caとは異なるアルカリ土類金属及び/又はアルカリ金属の塩を含む水溶液に吸収させた後、カルシウム化合物を混合して得られることが好ましい。これによって、亜硫酸カルシウムによるスケーリングの影響を低減してプロセスの安定性を向上することができる。 The sulfurous acid slurry is preferably obtained by absorbing a sulfurous acid gas contained in an exhaust gas into an aqueous solution containing an alkaline earth metal and / or an alkali metal salt different from Ca, and then mixing a calcium compound. Thereby, the effect of scaling by calcium sulfite can be reduced and the stability of the process can be improved.
亜硫酸スラリーは、Caとは異なるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一方を含有する水溶性亜硫酸塩を含む工業廃水を、カルシウム化合物で処理して得られる亜硫酸カルシウムを含んでよい。これによって、亜硫酸塩の一層の有効利用を図り、セメント組成物の製造コストを一層低減することができる。 The sulfite slurry may contain calcium sulfite obtained by treating industrial wastewater containing a water-soluble sulfite containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal different from Ca with a calcium compound. Thereby, the sulfites can be more effectively used, and the production cost of the cement composition can be further reduced.
上記製造方法は、原料スラリーに亜硫酸ガスを吸収して亜硫酸スラリーを得る脱硫工程と、亜硫酸スラリーを酸化して石膏を含むスラリーを得る酸化処理工程と、を有し、亜硫酸スラリーの他部は酸化処理工程をバイパスすることが好ましい。また、脱硫工程で得られる亜硫酸スラリーの固形分に含まれるSO2含有量を分析する分析工程を有し、SO2含有量の分析結果に応じて、亜硫酸スラリーが酸化処理工程をバイパスするか否かを決定することが好ましい。これによって、亜硫酸化合物と石膏の生成量を、必要に応じて調整することが可能になる。したがって、セメント組成物の製造コストを安定的に低くすることができる。 The production method has a desulfurization step of obtaining a sulfurous acid slurry by absorbing a sulfurous acid gas into a raw material slurry, and an oxidation treatment step of oxidizing the sulfurous acid slurry to obtain a slurry containing gypsum. Preferably, the processing steps are bypassed. Also has an analysis step of analyzing the SO 2 content in the solid content of the sulfite slurry obtained in the desulfurization step, depending on the analysis result of the SO 2 content, or sulfite slurry to bypass the oxidation process not It is preferred to determine This makes it possible to adjust the production amounts of the sulfite compound and the gypsum as needed. Therefore, the production cost of the cement composition can be stably reduced.
亜硫酸スラリーの固形分の割合を30〜95質量%に調整するスラリー濃度調整工程を有することが好ましい。これによって、亜硫酸スラリーのハンドリング性を良好にしつつ搬送コストを低減することができ、またセメント組成物中に過剰な水分を持ち込むことを抑制できる。 It is preferable to have a slurry concentration adjusting step of adjusting the ratio of the solid content of the sulfurous acid slurry to 30 to 95% by mass. As a result, the handling cost of the sulfurous acid slurry can be improved while the transportation cost can be reduced, and the introduction of excessive moisture into the cement composition can be suppressed.
上記製造方法では、排ガスに含まれる亜硫酸ガスから亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーを調製し、当該水溶液又はスラリーとカルシウム化合物とを混合して亜硫酸スラリーを得ることが好ましい。これによって、亜硫酸カルシウムによるスケーリングの影響を低減してプロセスの安定性を向上することができる。 In the above production method, it is preferable to prepare an aqueous solution or slurry containing magnesium sulfite from the sulfur dioxide gas contained in the exhaust gas, and mix the aqueous solution or slurry with a calcium compound to obtain a sulfurous acid slurry. Thereby, the effect of scaling by calcium sulfite can be reduced and the stability of the process can be improved.
上記製造方法は、セメントクリンカーの原料を粉砕するときに発生する、CaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生するCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、前記ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子、並びにセメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いて前記排ガスを脱硫する原料スラリーを調製する原料スラリー調製工程を備えることが好ましい。これによって、セメント組成物の製造コストを十分に低減することができる。 The above production method is characterized in that fine particles containing CaCO 3 as a main component, dust particles containing CaO and / or Ca (OH) 2 generated in a chlorine bypass part, and dust particles are generated when a raw material for cement clinker is crushed. A raw material slurry preparing step of preparing a raw material slurry for desulfurizing the exhaust gas using at least one selected from the group consisting of water-washed dust particles obtained by washing water and sludge containing cement and / or cement hydrate. Is preferred. Thereby, the production cost of the cement composition can be sufficiently reduced.
上記製造方法は、排ガス又は亜硫酸スラリーを、別工場からセメント工場に搬送する搬送工程を有することが好ましい。 It is preferable that the above-mentioned production method has a transportation step of transporting the exhaust gas or the sulfurous acid slurry from another factory to a cement factory.
本開示の一側面に係るセメント組成物の製造システムは、セメントクリンカーと亜硫酸化合物を含む亜硫酸スラリーとを含む配合物を混合してセメント組成物を得る粉砕部と、粉砕部を備えるセメント工場とは異なる敷地にある別工場で発生する排ガスの少なくとも一部を脱硫して前記亜硫酸スラリーを得る脱硫部と、を備える。 A cement composition manufacturing system according to an aspect of the present disclosure includes a pulverizing unit that obtains a cement composition by mixing a mixture including a cement clinker and a sulfurous acid slurry including a sulfite compound, and a cement plant including a pulverizing unit. A desulfurization unit for desulfurizing at least a part of the exhaust gas generated at another factory on a different site to obtain the sulfurous acid slurry.
この製造システムでは、別工場で発生する排ガスを脱硫して得られる亜硫酸化合物を含む亜硫酸スラリーとセメントクリンカーとを配合してセメント組成物を製造する。このように、六価クロムの溶出低減に有効な亜硫酸化合物を、別工場で発生する排ガスから得ていることから、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を低コストで製造することができる。 In this production system, a cement composition is produced by mixing a sulfurous acid slurry containing a sulfurous acid compound obtained by desulfurizing exhaust gas generated in another factory with a cement clinker. As described above, since a sulfite compound effective for reducing the dissolution of hexavalent chromium is obtained from exhaust gas generated at another factory, it is possible to produce a cement composition effective for reducing the dissolution of hexavalent chromium at low cost. it can.
上記製造システムは、亜硫酸スラリー中の固形分の割合が0.1〜95質量%であることが好ましい。これによって、スラリーの取り扱い性を良好に維持できるとともに、セメントクリンカーに適量の水分が混合されることとなり粉砕を円滑にすることができる。また、これによって、セメント組成物中に含まれる石膏が過度に半水石膏化することが抑制され、流動性及び強度発現性に優れ、長期間貯蔵しても固結し難いセメント組成物を製造できる。 In the above production system, it is preferable that a ratio of a solid content in the sulfurous acid slurry is 0.1 to 95% by mass. Thereby, the handleability of the slurry can be maintained satisfactorily, and an appropriate amount of water can be mixed with the cement clinker, so that the pulverization can be smoothly performed. Further, by this, the gypsum contained in the cement composition is suppressed from being excessively gypsum-formed gypsum, is excellent in fluidity and strength development, and produces a cement composition that is difficult to solidify even when stored for a long time. it can.
亜硫酸スラリーは、固形分として、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの亜硫酸化合物と、硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩と、を含有することが好ましい。このような成分を含有することによって、六価クロムの溶出を一層低減することが可能なセメント組成物を製造することができる。同様の観点から、亜硫酸スラリーは、特に亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含有することが好ましい。 The sulfurous acid slurry includes, as solid components, at least one sulfurous acid compound selected from the group consisting of calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca (HSO 3 ) 2 ), and double salts of calcium sulfite and calcium sulfate. And at least one salt selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. By containing such a component, a cement composition capable of further reducing the elution of hexavalent chromium can be produced. From the same viewpoint, the sulfite slurry preferably contains a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate.
上記製造システムは、原料スラリーに亜硫酸ガスを吸収して亜硫酸スラリーを得る亜硫酸スラリー調製部と、亜硫酸スラリーを酸化して石膏を含むスラリーを得る酸化処理部と、を備えることが好ましい。これによって、亜硫酸化合物と石膏の生成量を、必要に応じて調整することが可能になる。したがって、セメント組成物の製造コストを安定的に低くすることができる。 It is preferable that the production system includes a sulfurous acid slurry preparation unit that obtains a sulfurous acid slurry by absorbing sulfurous acid gas into the raw material slurry, and an oxidation processing unit that oxidizes the sulfurous acid slurry to obtain a slurry containing gypsum. This makes it possible to adjust the production amounts of the sulfite compound and the gypsum as needed. Therefore, the production cost of the cement composition can be stably reduced.
上記製造システムは、亜硫酸スラリーの固形分の割合を30〜95質量%に調整するスラリー濃度調整部を備えることが好ましい。これによって、亜硫酸スラリーの搬送コストを低減することができる。 It is preferable that the production system includes a slurry concentration adjusting unit that adjusts a ratio of a solid content of the sulfurous acid slurry to 30 to 95% by mass. Thereby, the transportation cost of the sulfurous acid slurry can be reduced.
上記製造システムは、排ガスに含まれる亜硫酸ガスを、Caとは異なるアルカリ土類金属及び/又はアルカリ金属の塩を含む水溶液に吸収させて亜硫酸カルシウムとは異なる亜硫酸化合物を得る第1調製部と、亜硫酸化合物とカルシウム化合物とを混合して、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得る第2調製部と、を有することが好ましい。これによって、亜硫酸カルシウムによるスケーリングの影響を低減して製造システムの安定性を向上することができる。 A first preparation unit that absorbs sulfurous acid gas contained in exhaust gas into an aqueous solution containing an alkaline earth metal different from Ca and / or a salt of an alkali metal to obtain a sulfite compound different from calcium sulfite; A second preparation unit for mixing a sulfite compound and a calcium compound to obtain a sulfite slurry containing calcium sulfite. Thereby, the influence of scaling by calcium sulfite can be reduced, and the stability of the manufacturing system can be improved.
上記製造システムは、セメントクリンカーの原料を粉砕するときに発生する、CaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生するCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、前記ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子、並びにセメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いて原料スラリーを調製する原料スラリー調製部を備えることが好ましい。これによって、セメント組成物の製造コストを十分に低減することができる。 The production system includes a fine particle powder containing CaCO 3 as a main component, a dust particle containing CaO and / or Ca (OH) 2 generated in a chlorine bypass portion, which is generated when a raw material for cement clinker is crushed, and the dust particle. It is preferable to provide a raw material slurry preparation unit that prepares a raw material slurry using at least one selected from the group consisting of water-washed dust particles obtained by washing water and sludge containing cement and / or cement hydrate. Thereby, the production cost of the cement composition can be sufficiently reduced.
上記製造システムは、排ガス又は亜硫酸スラリーを、別工場からセメント工場に搬送する搬送部を備えることが好ましい。 It is preferable that the production system includes a transport unit that transports the exhaust gas or the sulfurous acid slurry from another factory to a cement factory.
本開示によれば、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を低コストで製造することが可能なセメント組成物の製造方法及び製造システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this indication, the manufacturing method and manufacturing system of a cement composition which can manufacture the cement composition effective in reduction of the elution of hexavalent chromium at low cost can be provided.
以下、場合により図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings as necessary. However, the following embodiments are exemplifications for describing the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents. In the description, the same elements or elements having the same functions will be denoted by the same reference symbols, and duplicate description will be omitted in some cases. Further, the dimensional ratio of each element is not limited to the illustrated ratio.
本開示の一実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、セメントクリンカーと、亜硫酸化合物を含む亜硫酸スラリーと、を配合して粉砕し、セメント組成物を得る粉砕工程を有する。亜硫酸スラリーは、粉砕工程を行うセメント工場とは異なる敷地にある別工場で発生する排ガスを脱硫して得られる亜硫酸化合物を含む。別工場は、亜硫酸ガスを含む排ガスを産出するプラントを備えていれば特にその設備の種類は限定されない。例えばセメント工場以外であってよく、火力発電所又は鉄鋼業のプラント(製鋼所)であってよい。このような別工場では、硫黄を含む重油又は石炭を燃焼することによって、二酸化硫黄を含む排ガスが発生する。このような排ガスの排煙脱硫工程において、例えば石灰を含む原料スラリーと排ガスとを接触させることによって、亜硫酸化合物を含む亜硫酸スラリーを用いることができる。 The method for producing a cement composition according to an embodiment of the present disclosure includes a pulverizing step of mixing and pulverizing a cement clinker and a sulfurous acid slurry containing a sulfite compound to obtain a cement composition. The sulfurous acid slurry contains a sulfurous acid compound obtained by desulfurizing exhaust gas generated at another factory located on a site different from the cement factory where the pulverizing step is performed. The type of the other factory is not particularly limited as long as it has a plant that produces exhaust gas containing sulfurous acid gas. For example, it may be other than a cement plant, and may be a thermal power plant or a plant (steel mill) in the steel industry. In such a separate factory, combustion of heavy oil or coal containing sulfur generates exhaust gas containing sulfur dioxide. In such an exhaust gas flue gas desulfurization step, for example, a sulfurous acid slurry containing a sulfite compound can be used by bringing a raw material slurry containing lime into contact with the exhaust gas.
粉砕工程では、セメントクリンカーと亜硫酸スラリーと石膏を配合した後、これらを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得てもよい。別の例では、粉砕工程では、セメントクリンカーと亜硫酸スラリーと石膏の配合と粉砕を同時に行ってもよい。さらに別の例として、粉砕工程では、セメントクリンカーをある程度粉砕した後、亜硫酸スラリーと石膏を配合し、得られた配合物をさらに粉砕してもよい。 In the pulverizing step, a cement composition may be obtained by mixing a cement clinker, a sulfurous acid slurry, and gypsum, and then pulverizing a compound containing these. In another example, in the grinding step, the mixing and grinding of the cement clinker, the sulfurous acid slurry, and the gypsum may be performed simultaneously. As yet another example, in the pulverizing step, after the cement clinker is pulverized to some extent, the sulfurous acid slurry and the gypsum are blended, and the resulting blend may be further pulverized.
本実施形態の製造方法は、原料を焼成してセメントクリンカーを製造する焼成工程を有してもよい。セメントクリンカーの原料としては、例えば、石灰石が挙げられる。亜硫酸スラリーは、原料スラリーに排ガスに含まれる亜硫酸ガスを吸収させる脱硫工程で得ることができる。 The manufacturing method of the present embodiment may include a firing step of firing the raw materials to manufacture a cement clinker. As a raw material of the cement clinker, for example, limestone can be mentioned. The sulfurous acid slurry can be obtained in a desulfurization step in which the raw material slurry absorbs sulfurous acid gas contained in the exhaust gas.
亜硫酸スラリーに含まれる亜硫酸化合物としては、亜硫酸カルシウム(例えば半水和物)、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO2)2)、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩、及び亜硫酸マグネシウムが挙げられる。亜硫酸スラリーにおける亜硫酸化合物(無水物換算)の含有量は、固形分全体に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。 Examples of the sulfite compound contained in the sulfite slurry include calcium sulfite (for example, hemihydrate), calcium bisulfite (Ca (HSO 2 ) 2 ), a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate, and magnesium sulfite. The content of the sulfite compound (in terms of anhydride) in the sulfite slurry is preferably 5% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, particularly based on the entire solid content. It is preferably at least 70% by mass.
亜硫酸スラリーは亜硫酸化合物以外の成分を含んでもよい。そのような成分として、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び硫酸カルシウム等が挙げられる。亜硫酸スラリーは、これらの成分の少なくとも一種を含んでよい。硫酸カルシウムは、二水和物(二水石膏)、半水和物(半水石膏)、及び無水物(無水石膏)のいずれを含んでもよい。 The sulfite slurry may contain components other than the sulfite compound. Such components include calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium sulfate, and the like. The sulfurous acid slurry may include at least one of these components. Calcium sulfate may include any of dihydrate (gypsum dihydrate), hemihydrate (gypsum hemihydrate), and anhydride (anhydrite).
亜硫酸スラリーが硫酸カルシウムを適量含有する場合、粉砕工程における石膏の配合を低減又は省略することができる。亜硫酸スラリーにおける硫酸カルシウム・二水和物の含有量は、固形分全体に対して例えば70質量%以下、好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。上述の各成分を好適な範囲で含む亜硫酸スラリーとする観点から、そのpHは3.0〜11.0であることが好ましく、4.0〜9.0がより好ましく、5.0〜7.0がさらに好ましい。 When the sulfite slurry contains an appropriate amount of calcium sulfate, the amount of gypsum in the pulverizing step can be reduced or omitted. The content of calcium sulfate dihydrate in the sulfurous acid slurry is, for example, 70% by mass or less, preferably 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less based on the whole solid content. From the viewpoint of obtaining a sulfurous acid slurry containing the above components in a suitable range, the pH is preferably 3.0 to 11.0, more preferably 4.0 to 9.0, and more preferably 5.0 to 7.0. 0 is more preferred.
一例において、亜硫酸スラリー中の固形分の割合は0.1〜95質量%であることが好ましい。亜硫酸スラリー中の固形分の割合は、より好ましくは1〜70質量%であり、あらに好ましくは3〜50質量%であり、特に好ましくは5〜40質量%である。このような範囲であれば、亜硫酸スラリーの取り扱い性を高水準に維持しつつ、亜硫酸スラリーとセメント組成物との混合を十分に均一にすることができる。亜硫酸スラリーを脱水、又は亜硫酸スラリーに加水して、固形分の割合を30〜95質量%に調整するスラリー濃度調整工程を有していてもよい。 In one example, the ratio of the solid content in the sulfurous acid slurry is preferably 0.1 to 95% by mass. The ratio of the solid content in the sulfurous acid slurry is more preferably 1 to 70% by mass, still more preferably 3 to 50% by mass, and particularly preferably 5 to 40% by mass. Within such a range, the mixture of the sulfurous acid slurry and the cement composition can be sufficiently uniform while maintaining the handleability of the sulfurous acid slurry at a high level. The method may include a slurry concentration adjusting step of dehydrating the sulfurous acid slurry or adding water to the sulfurous acid slurry to adjust the solid content ratio to 30 to 95% by mass.
脱硫工程で得られる亜硫酸スラリーの一部を空気又は酸素と接触させる酸化処理工程を行って石膏を含む石膏スラリーを得てもよい。石膏スラリーは脱水して石膏とし、これを粉砕工程で用いてもよい。亜硫酸スラリーを酸化処理する割合は、亜硫酸スラリーと石膏スラリー又は石膏との需給バランスに応じて調整してよい。これによって、セメント組成物の製造コストを一層低減することができる。 A gypsum slurry containing gypsum may be obtained by performing an oxidation treatment step of bringing a part of the sulfurous acid slurry obtained in the desulfurization step into contact with air or oxygen. The gypsum slurry is dehydrated to form gypsum, which may be used in the grinding step. The ratio of oxidizing the sulfurous acid slurry may be adjusted according to the supply and demand balance between the sulfurous acid slurry and the gypsum slurry or gypsum. Thereby, the production cost of the cement composition can be further reduced.
亜硫酸スラリーの他部は酸化処理工程をバイパスしてもよい。また、脱硫工程で得られる亜硫酸スラリーの固形分に含まれるSO2含有量を分析する分析工程を備えていてよい。分析工程におけるSO2含有量の分析結果に応じて、脱硫工程で得られた亜硫酸スラリーが酸化処理工程をバイパスするか否かを決定することが好ましい。これによって、亜硫酸化合物(亜硫酸カルシウム)と石膏の生成量を、亜硫酸スラリーの性状に応じて調整することが可能になる。したがって、セメント組成物の製造コストを安定的に低くすることができる。亜硫酸スラリーの固形分に含まれるSO2濃度は例えば5〜50質量%である。 The other part of the sulfurous acid slurry may bypass the oxidation treatment step. Further, it may comprise an analysis step of analyzing the SO 2 content in the solid content of the sulfite slurry obtained in the desulfurization step. It is preferable to determine whether or not the sulfurous acid slurry obtained in the desulfurization step bypasses the oxidation treatment step according to the analysis result of the SO 2 content in the analysis step. This makes it possible to adjust the amounts of the sulfite compound (calcium sulfite) and the gypsum according to the properties of the sulfite slurry. Therefore, the production cost of the cement composition can be stably reduced. SO 2 concentration in the solids content of the sulfite slurry is 5 to 50 mass%, for example.
セメント製造工程で得られるセメントクリンカーは、その種類に特に制限はなく、JIS R 5210:2003「ポルトランドセメント」に規定の各種ポルトランドセメントのいずれであってもよい。本実施形態のセメント組成物によれば、十分に六価クロムの溶出を抑制できる。セメントクリンカーの全クロム量は、例えば、20mg/kg〜250mg/kgであってもよく、80mg/kg〜200mg/kgであってもよく、100〜150mg/kgであってもよい。セメント協会標準試験方法JCAS I−53−2018記載の方法に準拠して測定されるセメントクリンカーの水溶性六価クロムの量は、例えば、3〜40mg/kgであってもよく、10〜40mg/kgであってもよく、20〜30mg/kgであってもよい。 The type of cement clinker obtained in the cement production process is not particularly limited, and may be any of various portland cements specified in JIS R 5210: 2003 “Portland cement”. According to the cement composition of the present embodiment, the elution of hexavalent chromium can be sufficiently suppressed. The total chromium content of the cement clinker may be, for example, from 20 mg / kg to 250 mg / kg, from 80 mg / kg to 200 mg / kg, or from 100 to 150 mg / kg. The amount of the water-soluble hexavalent chromium of the cement clinker measured according to the method described in the Cement Institute Standard Test Method JCAS I-53-2018 may be, for example, 3 to 40 mg / kg, or 10 to 40 mg / kg. kg or 20 to 30 mg / kg.
本実施形態の製造方法で製造されるセメント組成物は、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定のポルトランドセメントにすることができる。このようなポルトランドセメントとして、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等が挙げられる。更に、これらのポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカ質から選ばれる少なくとも1種を加えて混合セメントにしてもよい。 The cement composition manufactured by the manufacturing method of the present embodiment can be Portland cement specified in JIS R 5210 “Portland cement”. Examples of such Portland cement include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, low heat Portland cement, and the like. Further, at least one selected from blast furnace slag, fly ash and siliceous material may be added to these Portland cements to form a mixed cement.
粉砕工程では、セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び必要に応じて石膏を配合して粉砕しセメント組成物を得てもよい。配合される石膏は、二水石膏、半水石膏及び無水石膏のいずれの形態であってよい。各形態の石膏は単独で配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び石膏の配合の順序は特に制限されず、これらのうちの2種を先に配合した後に残りの1種を配合してもよいし、3種を同時に配合してもよい。石膏の配合量は、セメントクリンカーに対して、SO3換算で3〜10質量%程度としてよい。石膏は、亜硫酸スラリーの一部を酸化及び脱水して調製したものであってよい。 In the pulverizing step, a cement composition may be obtained by blending and pulverizing a cement clinker, a sulfurous acid slurry and, if necessary, gypsum. The gypsum to be blended may be in any form of gypsum dihydrate, gypsum hemihydrate and anhydrite. Each form of gypsum may be blended alone or in combination of a plurality of types. The order of blending the cement clinker, the sulfite slurry and the gypsum is not particularly limited, and two of these may be blended first and then the remaining one blended, or three may be blended simultaneously. . The mixing amount of gypsum may be about 3 to 10% by mass in terms of SO 3 with respect to cement clinker. The gypsum may be prepared by oxidizing and dehydrating a part of the sulfurous acid slurry.
粉砕工程における粉砕は、ボールミル、又は竪型ミル等の仕上げミルで行ってよい。仕上げミルには、セメントクリンカー、亜硫酸スラリー、石膏、及び粉砕助剤等を導入し、粉砕しながら混合することでセメント組成物を製造する。このようにして得られるセメント組成物には、亜硫酸化合物が含まれる。したがって、セメント組成物における六価クロムの含有量を低減することができる。セメント組成物における亜硫酸化合物の含有量は、例えば0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。 The pulverization in the pulverization step may be performed by a finishing mill such as a ball mill or a vertical mill. Into the finishing mill, a cement composition is manufactured by introducing a cement clinker, a sulfurous acid slurry, gypsum, a grinding aid, and the like, and mixing while grinding. The cement composition thus obtained contains a sulfite compound. Therefore, the content of hexavalent chromium in the cement composition can be reduced. The content of the sulfite compound in the cement composition is, for example, preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 5% by mass.
粉砕処理して得られるセメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは2500〜6000cm2/gであり、より好ましくは3000〜5000cm2/gである。ブレーン比表面積が2500cm2/g以上であれば、優れた強度発現性を達成しやすくなる。他方、ブレーン比表面積が6000cm2/g以下であれば、コンクリート又は固化材スラリーとして使用したときの粘性を好適な範囲に制御しやすい。 The Blaine specific surface area of the cement composition obtained by the pulverization treatment is preferably 2500 to 6000 cm 2 / g, more preferably 3000 to 5000 cm 2 / g. When the Blaine specific surface area is 2500 cm 2 / g or more, it is easy to achieve excellent strength development. On the other hand, if the Blaine specific surface area is 6000 cm 2 / g or less, the viscosity when used as a concrete or solidified material slurry can be easily controlled to a suitable range.
セメント組成物に含まれる石膏の形態は、二水石膏又は無水石膏(II型)であることが好ましい。セメント組成物に含まれる石膏のうち、半水石膏の割合は二水石膏と無水石膏の合量に対して90質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが最も好ましい。 The form of gypsum contained in the cement composition is preferably gypsum dihydrate or anhydrous gypsum (type II). Of the gypsum contained in the cement composition, the proportion of hemihydrate gypsum is preferably 90% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, based on the total amount of gypsum dihydrate and anhydrous gypsum. It is more preferably at most 20 mass%, most preferably at most 20 mass%.
原料スラリーを調製する原料スラリー調製工程を有していてもよい。原料スラリー調製工程では、塩素バイパス部からの抽気ガスから得られるCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子を用いて原料スラリーを調製してもよいし、ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子を用いて原料スラリーを調製してもよい。 You may have the raw material slurry preparation process of preparing a raw material slurry. In the raw material slurry preparation step, the raw material slurry may be prepared using dust particles containing CaO and / or Ca (OH) 2 obtained from the bleed gas from the chlorine bypass section, or may be obtained by washing the dust particles with water. A raw material slurry may be prepared using water-washed dust particles.
原料スラリーは、セメント工場で発生する無機化合物を回収して調製してもよい。このような無機化合物としては、セメントクリンカーの原料を粉砕する際に発生するCaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生したCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、並びに該ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子等が挙げられる。原料スラリーには、セメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥を配合して調製してもよい。汚泥としては、例えば、生コン工場で得られる生コンスラッジが挙げられる。 The raw material slurry may be prepared by collecting an inorganic compound generated in a cement factory. Examples of such an inorganic compound include fine particle powder containing CaCO 3 as a main component, which is generated when pulverizing a raw material for cement clinker, dust particles containing CaO and / or Ca (OH) 2 generated in a chlorine bypass section, and Washed dust particles obtained by washing the dust particles with water are exemplified. The raw material slurry may be prepared by mixing sludge containing cement and / or cement hydrate. As the sludge, for example, ready-mixed sludge obtained at a ready-mixed concrete factory can be mentioned.
原料スラリーは、カルシウム化合物を含む無機粉末を含有してよい。原料スラリーに含まれる無機粉末全体に対してカルシウム化合物をCaOとして10〜98質量%含有することが好ましい。これによって、脱硫工程において亜硫酸ガスを十分に吸収することができる。カルシウム化合物としては、炭酸カルシウム、並びに石灰(消石灰及び生石灰)等が挙げられる。 The raw material slurry may contain an inorganic powder containing a calcium compound. It is preferable that the calcium compound is contained in an amount of 10 to 98% by mass as CaO based on the entire inorganic powder contained in the raw material slurry. Thereby, the sulfurous acid gas can be sufficiently absorbed in the desulfurization step. Examples of the calcium compound include calcium carbonate, lime (slaked lime and quick lime), and the like.
別工場における排ガスのSO2濃度は、例えば200〜100000ppmであってよく、1000〜20000ppmであってもよい。SO2をこのような濃度で含有する排ガスを用いることによって、脱硫工程の安定性を維持しつつ、排ガスから十分な量の亜硫酸化合物を得ることができる。 The SO 2 concentration of the exhaust gas in another factory may be, for example, 200 to 100,000 ppm or 1000 to 20,000 ppm. By using the exhaust gas containing SO 2 at such a concentration, a sufficient amount of the sulfite compound can be obtained from the exhaust gas while maintaining the stability of the desulfurization step.
脱硫工程は、セメント工場で行ってもよいし、セメント工場とは異なる敷地にある別工場において行ってもよい。脱硫工程をセメント工場で行う場合は、別工場で発生した亜硫酸ガスを含む排ガスを、例えばパイプラインでセメント工場に搬送する搬送工程を行う。セメント工場に搬送された排ガスの脱硫工程を行うことによって亜硫酸スラリーを調製することができる。一方、脱硫工程を別工場において行う場合、別工場で調製した亜硫酸スラリーを、例えばパイプライン又は船、ローリー車等を用いて搬送する搬送工程を行う。 The desulfurization step may be performed in a cement factory, or may be performed in another factory located on a site different from the cement factory. When the desulfurization step is performed in a cement factory, a transfer step of transferring exhaust gas containing sulfurous acid gas generated in another factory to a cement factory by a pipeline, for example, is performed. The sulfurous acid slurry can be prepared by performing a desulfurization step of the exhaust gas transported to the cement factory. On the other hand, when the desulfurization step is performed in another factory, a transport step of transporting the sulfurous acid slurry prepared in another factory using, for example, a pipeline, a ship, a lorry, or the like is performed.
本実施形態の製造方法は、別工場で発生する排ガスに含まれる亜硫酸ガスを原料スラリーに吸収して得られる亜硫酸スラリーを用いることから、六価クロムの溶出を低減できるセメント組成物を低コストで製造することができる。亜硫酸スラリーは排ガスの脱硫にも寄与し、また、亜硫酸化合物を乾燥させることなくスラリーのまま用いることから、脱硫及びセメント組成物の製造の一連のプロセスを簡素化することができる。また、セメント組成物の粉砕時における注水の代わりに亜硫酸スラリーを使用できること、及び、スラリー状であることから、亜硫酸化合物とセメントクリンカーとの混合性が良好となり、粉砕工程の短縮及び設備の簡素化のみならず、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物の製造コストを大幅に削減できるという利点がある。 The manufacturing method of the present embodiment uses a sulfurous acid slurry obtained by absorbing the sulfurous acid gas contained in the exhaust gas generated in another factory into the raw material slurry, so that a cement composition capable of reducing the elution of hexavalent chromium can be produced at low cost. Can be manufactured. The sulfurous acid slurry also contributes to the desulfurization of the exhaust gas, and since the sulfurous acid compound is used as a slurry without drying, a series of processes of desulfurization and production of the cement composition can be simplified. In addition, since a sulfite slurry can be used instead of water injection at the time of pulverizing the cement composition, and since the slurry is in the form of a slurry, the mixing property between the sulfite compound and the cement clinker is improved, thereby shortening the pulverization process and simplifying the equipment. In addition, there is an advantage that the production cost of a cement composition effective for reducing the elution of hexavalent chromium can be significantly reduced.
本実施形態のセメント組成物の製造方法は、以下に説明するセメント組成物の製造システムを用いて行ってもよいし、それ以外のセメント組成物の製造システムを用いて行ってもよい。本実施形態のセメント組成物の製造方法には、以下に説明するセメント組成物の製造システムについての説明内容を適用できる。 The method for producing a cement composition of the present embodiment may be performed using a cement composition production system described below, or may be performed using another cement composition production system. The description of the cement composition manufacturing system described below can be applied to the cement composition manufacturing method of the present embodiment.
図1は、セメント組成物の製造システムの一実施形態を示す図である。セメント組成物の製造システム300は、セメント工場100と、セメント工場100とは異なる敷地に設置される別工場200とを備える。セメント工場100は、原料を焼成してセメントクリンカーを生産するセメントキルン部10、排ガスを抽気するバイパス部12及び1つ又は複数のサイクロンを有するプレヒータ部16を備えるセメント焼成部70と、セメントクリンカーと亜硫酸スラリーとを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得る粉砕部50とを備える。別工場200は、排ガス発生装置20と、排ガス発生装置20で発生する排ガスの少なくとも一部を脱硫して亜硫酸スラリーを得る脱硫部60と、を備える。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a system for producing a cement composition. The cement
別工場200は、セメント焼成部70及び粉砕部50を備えるセメント工場100から地理的に離れた場所に設置されていてよい。セメント工場100と別工場200は、例えば、道路で隔てられていてもよいし、海、河川又は山地によって隔てられていてもよい。セメント工場100は、セメント焼成部70によってセメントクリンカーを製造し、これを用いてセメント組成物を製造する。一方、別工場200は、亜硫酸ガスを含む排ガスを産出する設備を備えていれば特にその業種は限定されない。例えば、セメント工場とは異なる工場であってよく、火力発電所又は鉄鋼業の工場(製鋼所)であってよい。排ガス発生装置20は、例えば、燃焼装置、ボイラー、ガスタービン、又は焼結炉であってよい。
The
セメント工場100のセメント焼成部70に備えられるプレヒータ部16は、原料とセメントキルン部10からの排ガスとを接触させて原料を予熱する。バイパス部12は、セメントキルン部10の窯尻10aとプレヒータ部16のボトムサイクロン(最下部にあるサイクロン)又は仮焼炉(不図示)との間から排ガスを抽気する。このバイパス部12は塩素バイパス部であってよい。セメントキルン部10で製造されたセメントクリンカーは、冷却部11において例えば40〜220℃、好ましくは80〜150℃に冷却されて、サイロ18に導入される。
The
別工場200に備えられる脱硫部60は、亜硫酸ガスを含む排ガスを、排ガスとカルシウム化合物を含む原料スラリーとを接触させて、亜硫酸化合物として亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得る亜硫酸スラリー調製部30と、原料スラリーを調製する原料スラリー調製部34を備える。原料スラリー調製部34には、水と、セメント工場100に備えられる、原料(例えば石灰石)を粉砕する粉砕部82から、CaCO3を主成分とする微粒子粉末とが供給される。この他に、原料スラリー調製部34には、バイパス部12から抽気ガスを例えば400℃以下、好ましくは100〜200℃に冷却して凝集する塩素化合物を含むダスト粒子、当該ダスト粒子を洗浄して得られる水洗ダスト粒子、セメント又はセメント水和物を含む汚泥(生コン工場で得られる生コンスラッジ等)が供給されてもよい(原料スラリー調製工程)。原料スラリーに配合される各原材料は、パイプライン、ローリー車又は船舶等によって、セメント工場100から別工場200に搬送されてもよいし、別工場200で発生するものを用いてもよい。
The
亜硫酸スラリー調製部30は例えばバブリング槽であり、原料スラリー調製部34から連続的又は断続的に供給される原料スラリーと亜硫酸ガスを含む排ガスとを接触させる。これによって、亜硫酸ガスが原料スラリーに取り込まれて、亜硫酸スラリーを得ることができる。また、大気中への放出が規制される亜硫酸ガスの有効利用を図ることができる。このように亜硫酸スラリー調製部30は、排煙脱硫部としても機能する。なお、原料スラリーと排ガスの接触手段はバブリングに限定されるものではなく、原料スラリーをスプレーする方式でもよい。
The sulfurous acid
亜硫酸スラリー調製部30で調製された亜硫酸スラリーの一部は、酸化処理部41に導入され、空気と接触する。酸化処理部41では亜硫酸スラリーに含まれる亜硫酸カルシウムが酸化されて石膏を生成する。このようにして生成した石膏を含む石膏スラリーは、別工場200からセメント工場100に搬送して、粉砕部50で用いてもよいし、別の用途に用いてもよい。亜硫酸スラリー調製部30で調製された亜硫酸スラリーの他部は、酸化処理部41をバイパスして亜硫酸スラリーとして搬送部90を経由してセメント工場100に搬送されてよい。
A part of the sulfurous acid slurry prepared by the sulfurous acid
石膏スラリーを調製せずに、亜硫酸スラリーの全量を、搬送部90を介して別工場200からセメント工場100に搬送してもよいし、亜硫酸スラリーと石膏スラリー又は石膏との需給のバランスに基づいて酸化処理する亜硫酸スラリーの量を調整してもよい。図1中、別工場200とセメント工場100との境界に示される搬送部90は、地理的に互いに離れて設置される別工場200とセメント工場100と間で流体の移送を行う移送手段であり、例えばパイプラインであってよい。別の例では、ローリー車又は船舶等であってよい。また、亜硫酸スラリーの流動性が低い場合は、水密ダンプであってもよい。
Without preparing the gypsum slurry, the entire amount of the sulfite slurry may be transported from the
亜硫酸スラリー調製部30には、空気を導入してもよい。これによって、亜硫酸カルシウムの一部を酸化して硫酸カルシウムの二水和物を得てもよい。これによって、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムの二水和物とを含む亜硫酸スラリーを得ることができる。亜硫酸スラリーが硫酸カルシウムの二水和物を含有することによって、配合部51における石膏の配合量を低減又はなくすことができる。
Air may be introduced into the sulfurous acid
亜硫酸スラリー調製部30で得られた亜硫酸スラリーの固形分に含まれるSO2含有量を分析する分析部を備えていてよい。分析部におけるSO2含有量の分析結果に応じて、亜硫酸スラリー調製部30で得られた亜硫酸スラリーが酸化処理部41をバイパスするか否かを決定することが好ましい。これによって、亜硫酸化合物(亜硫酸カルシウム)と石膏の生成量を、亜硫酸スラリーの性状に応じて調整することが可能になる。したがって、セメント組成物の製造コストを安定的に低くすることができる。亜硫酸スラリーの固形分に含まれるSO2濃度は例えば5〜50質量%である。
An analysis unit for analyzing the SO 2 content contained in the solid content of the sulfurous acid slurry obtained by the sulfurous acid
別工場200から搬送部90によって搬送された亜硫酸スラリーの一部は、スラリー濃度調整部36に導入される。スラリー濃度調整部36は、脱水又は加水によって、亜硫酸スラリー中の固形分濃度を調整可能に構成される。亜硫酸スラリー中の固形分濃度は、0.1〜95質量%であってよく、30〜95質量%であってもよい。亜硫酸スラリーにおける固形分全体に対する亜硫酸化合物の含有量(無水物換算)は、例えば5質量%以上であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは15質量%以上であり、さらに好ましくは20質量%以上である。なお、スラリー濃度調整部36は、別工場200に設置されてもよい。また、亜硫酸スラリー調製部30とスラリー濃度調整部36とを個別に設けることは必須ではない。別の実施形態では、亜硫酸スラリー調製部30において固形分濃度の調整を行ってもよい。
Part of the sulfurous acid slurry transported by the
別工場200から搬送部90によって搬送された亜硫酸スラリーの他部は、酸化処理部42において酸化処理される。酸化処理は例えば空気をバブリングすることによって行う。このようにして亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーから石膏を含む石膏スラリーが得られる。石膏スラリーは脱水部44で脱水して固形の石膏にしてもよい。このようにして得られた石膏は配合部51に導入される。酸化処理部42及び脱水部44の両方をセメント工場100に設けることは必ずしも必要ではなく、例えば、別工場200において酸化処理部41の下流側に脱水部44を設けて、脱水後の石膏をセメント工場100に搬送して粉砕部50に導入してもよい。また、酸化処理部41で得られた石膏スラリーをセメント工場100に搬送し、セメント工場100に設けられた脱水部44に導入してもよい。
The other part of the sulfurous acid slurry transported from the
スラリー濃度調整部36において固形分濃度が調製された亜硫酸スラリーと、サイロ18に貯留されていたセメントクリンカーは、粉砕部50における配合部51に導入される。セメントクリンカーは、一旦サイロ18に貯留された後に導入されてもよいし、冷却部11から直接導入されてもよい。配合部51に導入されるセメントクリンカーの温度は、例えば80〜150℃である。
The sulfurous acid slurry whose solid content concentration is adjusted in the slurry
配合部51では、必要に応じて脱水部44から供給される石膏以外の石膏を配合してもよい。亜硫酸スラリーは、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの亜硫酸化合物を含有することが好ましい。この場合、セメント組成物を100質量部としたときに、セメントクリンカーに、亜硫酸スラリーを上記亜硫酸化合物の無水物換算(又は亜硫酸カルシウムの無水物換算)で好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.15〜15質量部、さらに好ましくは0.2〜10質量部、特に好ましくは0.25〜5質量部配合する。これによって、得られるセメント組成物における亜硫酸化合物の含有量を維持しつつ、配合物の粉砕を円滑に行うことができる。亜硫酸化合物として亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含む場合は、複塩における亜硫酸カルシウムが上述の質量割合で含有されてよい。セメントクリンカー100質量部に対する石膏の配合比は、SO3換算で1.5〜20質量部程度であってよい。
In the
セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び必要に応じて石膏を含む配合物は、セメントミル52に導入される。セメントミル52は、ボールミルであってよいし竪型ミルであってもよい。セメントミル52は、粉砕時の摩擦熱により温度が上昇する傾向にある。セメントミル52内部の温度が過剰に上昇しないようにセメントミル52内に散水することが行われる。したがって亜硫酸スラリーが適量の水分を含むことによって、セメントミル52内の過剰な温度上昇を抑制することができる。このため、亜硫酸化合物をスラリー状で配合することは、セメントミル52内への散水量の低減にも寄与する。
A formulation comprising cement clinker, a sulfite slurry and, optionally, gypsum is introduced into a
セメントミル52の出口におけるセメント組成物の温度は、好ましくは20℃〜180℃であり、より好ましくは40℃〜150℃であり、さらに好ましくは60℃〜90℃である。当該温度が低くなり過ぎると、亜硫酸スラリーの水分がセメント組成物と水和反応を起こし、強度発現が低下する傾向がある。一方、当該温度が高くなり過ぎると、亜硫酸カルシウムが酸化されて硫酸カルシウムに変化したり、併せて添加する二水石膏が脱水して流動性の低下を引き起こす半水石膏の量が増加したりする傾向がある。すなわち、上記温度を上述の温度範囲にすることによって、亜硫酸カルシウムの酸化を抑制しつつ、配合物の乾燥が十分な速度で進行する。また、セメントクリンカー、亜硫酸カルシウム及び石膏を十分均一に混合することができる。
The temperature of the cement composition at the outlet of the
本実施形態では、粉砕部50は、配合部51とセメントミル52を備えるが、これに限定されない。例えば、変形例では、セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び必要に応じて配合される石膏は、セメントミル52に直接導入され、セメントミル52で配合及び粉砕を行ってもよい。また、セメントクリンカーと石膏を配合部51で配合し、配合部51からセメントミル52に得られた配合物を搬送するベルトコンベア上において、配合物に亜硫酸スラリーを散布し、セメントミル52で粉砕を行ってもよい。このようにして六価クロムの溶出を低減できるセメント組成物を低コストで製造することができる。セメントミル52での粉砕で得られたセメント組成物はタンク54に貯蔵される。
In the present embodiment, the crushing
別の変形例では、セメントキルン部10から導出されるセメントクリンカーのクロム含有量に応じて、セメントクリンカーに対する亜硫酸スラリーの配合比を調整する制御部を備えていてもよい。セメントクリンカーのクロム含有量は、所定の頻度でサイロ18からサンプリングして計測してもよいし、セメント焼成部70に導入される原料に含まれるクロム含有量から計算で求めてもよい。
In another modification, a control unit that adjusts the blending ratio of the sulfurous acid slurry to the cement clinker according to the chromium content of the cement clinker derived from the
セメント組成物の製造システム300及びその変形例、並びに後述するセメント組成物の製造システム310,320は、上述のセメント組成物の製造方法の内容に基づいて使用されてもよい。したがって、セメント組成物の製造方法で説明した内容はセメント組成物の製造システム300,310,320にも適用される。また、セメント組成物の製造システム300,310,320及びこれらの変形例の説明内容は、上述のセメント組成物の製造方法にも適用される。本開示のセメント組成物の製造システムは、亜硫酸スラリーの製造と、排ガスの脱硫を併せて行うことが可能であるうえに、亜硫酸スラリーの脱水設備等を設けたり、脱水後の固形物用の専用タンク、計量機、輸送設備を設けたりしなくてよい。このため、設備の導入コスト及び運転コストを十分に低減することができる。ただし、本開示は、このような設備を備えるものを排除するものではない。
The cement
図2は、セメント組成物の製造システムの別の実施形態を示す図である。この実施形態のセメント組成物の製造システム310は、別工場201の排ガス発生装置20から発生する亜硫酸ガスを含む排ガスを搬送部90によって搬送する点、及び、脱硫部60がセメント工場101に設けられている点で、セメント組成物の製造システム300と異なっている。その他の要素は、セメント組成物の製造システム300と同じであり、セメント組成物の製造システム300の説明内容が適用される。セメント組成物の製造システム310であれば、粉砕部82で得られるCaCO3を主成分とする微粒子粉末を、セメント工場101内にある原料スラリー調製部34に導入することによって原料スラリーを調製することができる。したがって、原料スラリーの原材料を別工場201に搬送する必要がなく、搬送品目を減らすことができる。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the system for producing a cement composition. The cement
図3は、セメント組成物の製造システムのさらに別の実施形態を示す図である。この実施形態のセメント組成物の製造システム320は、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製する亜硫酸スラリー調製部30に代えて、亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーを調製する第1調製部30A及び第1調製部30Aで調製された亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーとカルシウム化合物を含む原料スラリーとを混合して亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製する第2調製部32を備える点で、セメント組成物の製造システム300と異なっている。その他の要素は、セメント組成物の製造システム300と同じであることから、セメント組成物の製造システム300についての説明内容が適用される。
FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the system for producing a cement composition. The cement
第1調製部30Aでは、水酸化マグネシウムを含む水溶液に、別工場202の排ガス発生装置20で発生する亜硫酸ガスを含む排ガスが吸収される。これによって、亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーが得られる(水酸化マグネシウム法)。亜硫酸マグネシウムは、亜硫酸カルシウムに比べて水に対する溶解度が高いため、第1調製部30Aにおける固形分の閉塞を抑制することができる。第1調製部30Aで調製された水溶液又はスラリーには、第1調製部30Aの下流側に設けられた第2調製部32において原料スラリー調製部34からカルシウム化合物を含む原料スラリーが加えられる。これによって、第2調製部32では亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得ることができる。この亜硫酸スラリーは、搬送部90によってセメント工場100に搬送され、セメント組成物の製造システム300と同様にして使用される。
In the
第1調製部30Aは、排ガスが外部に放出されることを抑制するため、ある程度の気密性を維持する必要がある。このため、メンテナンス頻度を低くすることが好ましい。本実施形態では、亜硫酸塩の中で、亜硫酸カルシウムをよりも水に対する溶解度が高い亜硫酸マグネシウムをまず生成させ、その後、第2調製部32で亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製している。したがって、亜硫酸カルシウムのスケーリングによる第1調製部30Aのメンテナンス頻度を低減し、別工場202におけるプロセスの安定性を向上することができる。
The
本実施形態では、第1調製部30Aにおいて水酸化マグネシウムを用いたがこれに限定されず、亜硫酸カルシウムよりも水に対して高い溶解度を有する亜硫酸化合物を生成することが可能な塩を用いることができる。このような塩として、Ca及びMgとは異なるアルカリ土類金属又はアルカリ金属の塩を用いることが可能であり、例えば、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムが挙げられる。
In the present embodiment, magnesium hydroxide is used in the
以上、幾つかの実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、セメント組成物の製造システム310のセメント工場101に、第1調製部30A及び第2調製部32を設け、亜硫酸マグネシウムから亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製してもよい。また別の例では、別工場に第1調製部を設け、亜硫酸マグネシウムを含むスラリー又は水溶液を搬送部でセメント工場に搬送し、セメント工場に設けられた第2調製部で亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製してもよい。また、亜硫酸源として、排ガスに加えて、セメント工場又は別工場で発生するCaとは異なるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一方を含有する水溶性亜硫酸塩を含む工業廃水を用いてもよい。亜硫酸スラリーは、このような工業廃水をカルシウム化合物で処理して得られる亜硫酸カルシウムを含んでいてもよい。
Although some embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments. For example, the
(参考例1)
市販のCaCO3粉末と水とを配合して、固形分の割合が3質量%である原料スラリー(0.4L)を調製した。セメント組成物の製造装置の塩素バイパス部から抽気ガスを採取した。採取した抽気ガスは、約200℃まで冷却した後、バグフィルタでダスト粒子を除去した。ダスト粒子除去後の抽気ガスにおける二酸化硫黄の濃度は1500ppm(体積基準)であった。この抽気ガスを、原料スラリー中に吹き込んでバブリングさせ、抽気ガス中の硫黄酸化物を原料スラリーに吸収させた。これによって、亜硫酸カルシウムを含有する亜硫酸スラリーが得られた。得られたスラリーの固形分の割合は約10質量%であった。
(Reference Example 1)
A raw material slurry (0.4 L) having a solid content of 3% by mass was prepared by mixing commercially available CaCO 3 powder and water. Bleed gas was collected from the chlorine bypass section of the cement composition manufacturing apparatus. After the extracted gas was cooled to about 200 ° C., dust particles were removed with a bag filter. The concentration of sulfur dioxide in the extracted gas after removing the dust particles was 1500 ppm (by volume). This bleed gas was blown into the raw material slurry for bubbling, and the sulfur oxide in the bleed gas was absorbed by the raw material slurry. As a result, a sulfite slurry containing calcium sulfite was obtained. The solid content of the obtained slurry was about 10% by mass.
亜硫酸スラリーの濾過を行って固形分を回収した。回収した固形分を約40℃の空気雰囲気下で乾燥させた。X線回折装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、加速電圧:30kV、電流:10mA、管球:Cu)を用いて、得られた固形分のX線パターンを測定した。X線パターンは、解析ソフトウェア(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、Topas(R))を用いてリートベルト解析を行い、CaCO3、Ca(OH)2、CaSO3・0.5H2O、及びCaSO4・2H2Oを定量した。分析結果は表1に示すとおりであった。 The sulfurous acid slurry was filtered to collect a solid content. The collected solid was dried in an air atmosphere at about 40 ° C. Using an X-ray diffractometer (manufactured by Bruker AXS, Inc., acceleration voltage: 30 kV, current: 10 mA, tube: Cu), the X-ray pattern of the obtained solid was measured. The X-ray pattern was subjected to Rietveld analysis using analysis software (Topas®, manufactured by Bruker AXS Corporation), and CaCO 3 , Ca (OH) 2 , CaSO 3 .0.5H 2 O, and were quantified CaSO 4 · 2H 2 O. The analysis results were as shown in Table 1.
(参考例2)
CaCO3粉末に代えて、Ca(OH)2粉末を用いて原料スラリーを調製したこと以外は、参考例1と同様にして亜硫酸スラリーを得た。参考例1と同様にして、得られた亜硫酸スラリーのX線回折を行った。分析結果は表1に示すとおりであった。
(Reference Example 2)
A sulfurous acid slurry was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that a raw material slurry was prepared using Ca (OH) 2 powder instead of CaCO 3 powder. In the same manner as in Reference Example 1, the obtained sulfurous acid slurry was subjected to X-ray diffraction. The analysis results were as shown in Table 1.
表1に示すとおり、参考例1、2において、亜硫酸カルシウム半水和物が、それぞれ9質量%、23質量%検出された。この結果から、亜硫酸を含む排ガスを接触させた後の亜硫酸スラリーには、亜硫酸カルシウムが含まれることが確認された。このようにして得られた亜硫酸スラリーを、粉砕工程に用いることで、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント組成物を製造することができる。 As shown in Table 1, in Reference Examples 1 and 2, 9% by mass and 23% by mass of calcium sulfite hemihydrate were detected, respectively. From this result, it was confirmed that the sulfurous acid slurry after contacting the exhaust gas containing sulfurous acid contained calcium sulfite. By using the sulfurous acid slurry thus obtained in the pulverizing step, a cement composition capable of reducing the elution of hexavalent chromium can be produced.
本開示によれば、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を低コストで製造することが可能なセメント組成物の製造方法及び製造システムが提供される。 According to the present disclosure, a method and system for producing a cement composition capable of producing a cement composition effective for reducing elution of hexavalent chromium at low cost are provided.
10…セメントキルン部、10a…窯尻、11…冷却部、12…バイパス部、16…プレヒータ部、18…サイロ、20…排ガス発生装置、30…亜硫酸スラリー調製部、30…亜硫酸スラリー調製部、30A…第1調製部、32…第2調製部、34…原料スラリー調製部、36…スラリー濃度調整部、41,42…酸化処理部、44…脱水部、50…粉砕部、51…配合部、52…セメントミル、60…脱硫部、70…セメント焼成部、82…粉砕部、90…搬送部、100,101…セメント工場、200,201、202…別工場、300,310,320…セメント組成物の製造システム。
DESCRIPTION OF
亜硫酸スラリーに含まれる亜硫酸化合物としては、亜硫酸カルシウム(例えば半水和物)、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO 3 )2)、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩、及び亜硫酸マグネシウムが挙げられる。亜硫酸スラリーにおける亜硫酸化合物(無水物換算)の含有量は、固形分全体に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。 Examples of the sulfite compound contained in the sulfite slurry include calcium sulfite (for example, hemihydrate), calcium bisulfite (Ca (HSO 3 ) 2 ), a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate, and magnesium sulfite. The content of the sulfite compound (in terms of anhydride) in the sulfite slurry is preferably 5% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, particularly based on the entire solid content. It is preferably at least 70% by mass.
Claims (22)
前記亜硫酸スラリーは、前記粉砕工程を行うセメント工場とは異なる敷地にある別工場で発生する排ガスを脱硫して得られる亜硫酸化合物を含む、セメント組成物の製造方法。 A pulverizing step of blending and pulverizing a cement clinker and a sulfite slurry containing a sulfite compound to obtain a cement composition,
A method for producing a cement composition, wherein the sulfurous acid slurry contains a sulfurous acid compound obtained by desulfurizing exhaust gas generated at another factory located on a site different from the cement factory where the pulverizing step is performed.
亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの亜硫酸化合物と、
硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩と、
を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。 The sulfurous acid slurry, as a solid content,
At least one sulfite compound selected from the group consisting of calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca (HSO 3 ) 2 ), and double salts of calcium sulfite and calcium sulfate;
Dihydrate of calcium sulfate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and at least one salt selected from the group consisting of magnesium hydroxide,
The method for producing a cement composition according to any one of claims 1 to 4, comprising:
前記亜硫酸スラリーの一部を酸化して石膏を含むスラリーを得る酸化処理工程と、を有し、前記亜硫酸スラリーの他部は前記酸化処理工程をバイパスする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。 A desulfurization step of obtaining a sulfurous acid slurry by absorbing sulfurous acid gas into the raw material slurry,
An oxidation treatment step of oxidizing a part of the sulfurous acid slurry to obtain a slurry containing gypsum, wherein the other part of the sulfurous acid slurry bypasses the oxidation treatment step. 3. The method for producing a cement composition according to item 1.
前記SO2含有量の分析結果に応じて、前記亜硫酸スラリーが前記酸化処理工程をバイパスするか否かを決定する、請求項9に記載のセメント組成物の製造方法。 Has analysis step of analyzing the SO 2 content in the solid content of the sulfite slurry obtained in the desulfurization step,
In response to said analysis result of the SO 2 content, the sulfite slurry determines whether to bypass the oxidation step, the manufacturing method of the cement composition of claim 9.
前記粉砕部を備えるセメント工場とは異なる敷地にある別工場で発生する排ガスの少なくとも一部を脱硫して前記亜硫酸スラリーを得る脱硫部と、を備える、セメント組成物の製造システム。 A pulverizing unit that obtains a cement composition by mixing a compound including a cement clinker and a sulfite slurry containing a sulfite compound,
A desulfurization unit for desulfurizing at least a part of exhaust gas generated in another plant located on a site different from a cement plant including the pulverizing unit to obtain the sulfurous acid slurry, a cement composition production system.
重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの亜硫酸化合物と、
硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩と、を含有する、請求項15又は16に記載のセメント組成物の製造システム。 The sulfurous acid slurry, as a solid content,
Calcium bisulfite (Ca (HSO 3 ) 2 ) and at least one sulfite compound selected from the group consisting of double salts of calcium sulfite and calcium sulfate;
The system for producing a cement composition according to claim 15 or 16, comprising: at least one salt selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide.
前記亜硫酸化合物とカルシウム化合物とを混合して、亜硫酸カルシウムを含む前記亜硫酸スラリーを得る第2調製部と、を有する、請求項19に記載のセメント組成物の製造システム。 A first preparation unit for absorbing a sulfurous acid gas contained in the exhaust gas into an aqueous solution containing an alkaline earth metal and / or an alkali metal salt different from Ca to obtain a sulfite compound different from calcium sulfite;
20. The cement composition manufacturing system according to claim 19, further comprising: a second preparation unit that mixes the sulfite compound and the calcium compound to obtain the sulfite slurry containing calcium sulfite.
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