JP2021115522A - セメント製造方法及びセメント製造設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】セメントの品質に影響を及ぼさずに、セメント粉砕に要する消費エネルギーを低減する。【解決手段】竪型ミル５を予粉砕機として用いたセメント仕上げ設備において、竪型ミルへの供給物Ｃ２、又は竪型ミル内に水Ｗを添加する水添加装置６を備えるセメント製造設備１。水添加装置６に代えて竪型ミルへの供給物を水処理する水処理装置１２と、水処理後の固形物から脱水する脱水装置１３と、脱水物を竪型ミルに供給する供給装置を備えてもよい。竪型ミルの後段に、粉砕機としてチューブミル１０を備えてもよい。水添加装置によって竪型ミルのテーブル５ｂ上のローラ５ｃの噛み込み位置に水を添加することで、竪型ミルの内部に固結が発生することを防止することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、セメント製造方法及びセメント製造設備に関し、特に、竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ工程において消費エネルギーを低減する技術に関する。
セメント仕上げ工程では、焼成工程で生成したクリンカに石膏及び必要に応じて添加物を配合した上で粉砕し、セメントを製造する。この際、ローラとテーブルを圧接しながらテーブルを回転させてクリンカを粉砕する竪型ミルを予粉砕機とし、後段にチューブ内でボールで摩擦力や衝撃力を与えてクリンカを粉砕するチューブミルを配置することで、セメントの品質を低下させずに消費エネルギーの低減を図っている（例えば、特許文献１〜３）。
上記特許文献１〜３に記載の発明では、セメント粉砕のエネルギー効率を向上させ、セメント粉砕に要する消費エネルギーの低減にある程度の効果を奏するものの、依然として多くのエネルギーがセメント粉砕に消費されている。そのため、さらに消費エネルギーを低減する技術の開発が求められていた。
そこで、本発明は、セメントの品質に影響を及ぼさずに、単位時間当たりのセメント生産量を増加させ、セメント粉砕に要する消費エネルギーをさらに低減することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ工程において、前記竪型ミルへの供給物、又は前記竪型ミル内に水を添加することを特徴とする。
また、本発明は、竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ工程において、前記竪型ミルへの供給物を水処理し、水処理後の固形物から脱水し、脱水物を前記竪型ミルに供給することを特徴とする。
さらに、本発明は、竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ設備において、前記竪型ミルへの供給物、又は前記竪型ミル内に水を添加する水添加装置を備えることを特徴とする。
さらにまた、本発明は、竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ設備において、前記竪型ミルへの供給物を水処理する水処理装置と、水処理後の固形物から脱水する脱水装置と、脱水物を前記竪型ミルに供給する供給装置を備えることを特徴とする。
上記本発明のセメント製造方法及びセメント製造設備によれば、予粉砕機に投入するセメントクリンカに水を添加することなどで、後段の粉砕機の時産が増加し、単位時間当たりのクリンカ生産量を増加させることができ、セメント粉砕に要する消費エネルギーを低減することができる。
前記セメント製造設備において、竪型ミルの後段に、粉砕機としてチューブミルを設けてもよい。
また、前記水添加装置によって前記竪型ミルのテーブル上のローラの噛み込み位置に水を添加することで、竪型ミルの内部に固結が発生することを防止することができる。
以上のように、本発明によれば、セメントの品質に影響を及ぼさずにセメント粉砕に要する消費エネルギーを低減することができる。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係るセメント製造設備の一実施の形態を示し、このセメント製造設備１は、セメントキルンで焼成されたセメントクリンカ（以下「クリンカ」と略称する。）を冷却するクリンカクーラ２と、冷却されたクリンカを破砕するクラッシャ３と、クラッシャ３で破砕されたクリンカ及びチェーンコンベア２ａで搬送されたクリンカＣ１を貯留するクリンカタンク４と、クリンカタンク４から排出されたクリンカＣ２を予粉砕するプレミル（予粉砕機）５と、プレミル５に水Ｗを添加する水添加装置６と、プレミル５で予粉砕されたクリンカＣ３を搬送するバケットエレベータ７と、バケットエレベータ７から排出されたクリンカを一時的に貯留するクリンカホッパ８と、クリンカホッパ８からのクリンカＣ４を石膏ホッパ９からの石膏Ｇと共に粉砕するセメントミル１０等で構成される。
プレミル５は、図２に示すように、シュート５ａと、モータによって回転するテーブル５ｂと、シュート５ａからテーブル５ｂ上に供給されるクリンカを予粉砕する複数のローラ５ｃ等を備える竪型ローラミルであって、ＣＫＰローラミル等を用いることができる。
水添加装置６は、プレミル５の内部又はプレミル５にクリンカＣ２を投入する経路４ａ等に水Ｗを添加するために設けられる。水Ｗの添加は、ホースやシャワーを介して行われる。水Ｗが拡散してしまうため、噴霧は好ましくない。
セメントミル１０には、水平に回転するドラムに、被粉砕物と金属ボール（媒体）を投入し、ボールとの衝突、ボールとドラム壁面との摩砕及び衝撃によって被粉砕物を連続的に粉砕するチューブミルを用いることが好ましい。
次に上記構成を有するセメント製造設備１の動作について説明する。
セメントキルンで焼成されたクリンカをクリンカクーラ２に投入して冷却する。冷却したクリンカＣ１をクラッシャ３で破砕した後、チェーンコンベア２ａで搬送されたクリンカと共にクリンカタンク４に貯留する。
次に、クリンカタンク４から排出したクリンカＣ２をプレミル５で予粉砕する。ここで、水添加装置６により、プレミル５の内部又はプレミル５へのクリンカＣ２の輸送経路４ａに水Ｗを添加する。輸送経路４ａに水Ｗを添加する場合には、クリンカＣ２がプレミル５に投入される直前にクリンカＣ２に水が付着していればよい。水添加装置６から添加する水Ｗに加え、収縮低減剤、減水剤、油、強度増進剤（アルカリ金属塩）及び粉砕助剤等の薬剤を同時に添加してもよい。また、プレミル５にクリンカＣ２と共に、石灰石やスラグ等の混合材を供給する場合には、これらの輸送経路に水Ｗを添加してもよく、これらがプレミル５に投入される直前に水が付着していればよい。さらに、含水した混合材や添加剤のケーキ、あるいはスラリーをプレミル５に投入してもよい。
上記水Ｗの添加により、単位時間当たりのセメント生産量を増加させ、セメント製造に要する消費エネルギーを低減することができる。尚、水Ｗの添加量や添加位置の詳細は後述する。
プレミル５で予粉砕されたクリンカＣ３をバケットエレベータ７で搬送し、クリンカホッパ８に一時的に貯留した後、クリンカＣ４をセメントミル１０に供給して粉砕する。セメントミル１０には、クリンカＣ４に加え、石膏ホッパ９から石膏Ｇを投入する。尚、プレミル５で予粉砕され、バケットエレベータ７で搬送されたクリンカＣ４の一部をプレミル５に戻して循環させてもよい。
次に、本発明に係るセメント製造方法の試験例について説明する。
図３に示すように、プレミル５のＰ１の位置（シュート５ａの近傍のテーブル５ｂの上方約２７０ｍｍ）から水Ｗを５００Ｌ／ｈ（１．９９Ｌ／ｔ−ｃｌｉ）添加した場合を実施例１とし、水Ｗを添加しない場合を比較例１として、プレミル５やセメントミル１０（図１参照）の時間当たりの生産量（時産）や、クリンカ１トン当たりの電力消費量（電力原単位）等を測定した。セメントミル１０出口の粉体は、ブレーン３０００ｃｍ２／ｇを目標とした。測定結果を表１に示す。また、表２に、各ミル入口出口の粉体の粒径等を示す。表２における平均粒径は、累積重量５０％通過径を示す。プレミル５のテーブル径は２２００ｍｍ、ローラ幅は５８０ｍｍ、ローラ径は１５００ｍｍである。水は径２５ｍｍのホースにて投入した。
実施例１は、比較例１に比べ、プレミル５出口の粉体粒度が粗いにもかかわらず、セメントミル１０の時産が２％増加し、プレミル５とセメントミル１０の合計の電力原単位が５％低下した。
図３に示すように、プレミル５のＰ２の位置（シュート５ａの近傍のテーブル５ｂの上方約１８０ｍｍ）に水Ｗを１００Ｌ／ｈ（０．３５Ｌ／ｔ−ｃｌｉ）添加した場合を実施例２とし、同位置に水Ｗを３００Ｌ／ｈ（１．１２Ｌ／ｔ−ｃｌｉ）添加した場合を実施例３とし、同位置に水Ｗを５００Ｌ／ｈ（１．９２Ｌ／ｔ−ｃｌｉ）添加した場合を実施例４とし、プレミル５のＰ３の位置（テーブル５ｂ上のローラ５ｃの噛み込み位置、すなわち、テーブル５ｂが回転することによってテーブル５ｂの表面とローラ５ｃの表面に挟まれることとなる位置の上方約１８０ｍｍ）に水Ｗを３１８Ｌ／ｈ（１．２０Ｌ／ｔ−ｃｌｉ）添加した場合を実施例５とし、水Ｗを添加しない場合を比較例２、３として、プレミル５やセメントミル１０の時産や、電力原単位等を測定した。測定結果を表１に示し、比較例２、３と実施例２〜５の予粉砕機散水率と時産比率の関係を図４に示す。また、表２に、各ミル入口出口の粉体の粒径等を示す。表２における平均粒径は、累積重量５０％通過径を示す。
表１及び図４から、実施例２を除く実施例３、４、５は、比較例２、３よりもセメントミル１０の時産が増加し、電力原単位が低下している。また、セメントミル１０の出口の精粉の粒径を比較しても、実施例と比較例で同程度となっている。上記結果により、水Ｗの添加量は、クリンカ１トン当たり１〜２Ｌとすることが好ましいことが判る。
さらに、プレミル５への水Ｗの添加によるセメントの強度、流動性、凝結等、セメントの品質への影響は確認されなかった。
尚、実施例１では、図３におけるシュート５ａの袴部に固結が生じ、実施例２〜４では、水添加装置６の散水直下部に固結が生じた。そこで、プレミル５のＰ３の位置（テーブル５ｂ上）に水Ｗを添加したところ、固結が生じなくなった。
次に、本発明に係るセメント製造設備の他の実施形態について、図５を参照しながら説明する。
このセメント製造設備１１は、図１に示したセメント製造設備１の水添加装置６に代え、塩素バイパスダストＢの脱塩素を行うための水処理装置（浮遊選別装置等）１２と、水処理後のスラリーＳを脱水する脱水装置１３とを備え、他の構成要素は、図１に示したセメント製造設備１と同じである。
セメント製造設備１１によれば、セメント焼成装置の塩素バイパスから回収した塩素バイパスダストＢを水処理装置１２で水処理して塩素バイパスダストＢに含まれる塩素（水溶性塩素化合物）を溶解し、塩素が溶解したスラリーＳを脱水装置１３で脱水する。脱水処理によってスラリーＳをケーキＣＡと塩素の水溶液であるろ液Ｆに分離し、ケーキＣＡをプレミル５に投入してクリンカＣ２と共に粉砕する。
上記のように、水添加装置６を設置せずに、ある程度の水分を有する、塩素バイパスダストＢの水処理後のケーキＣＡをプレミル５に投入しても、セメントミル１０での粉砕を含む単位時間当たりのセメント生産量を増加させ、セメント製造に要する消費エネルギーを低減することができる。尚、脱水ケーキを投入する場合には、フィルタープレスを用いると固結等が生じたり、搬送トラブルが発生し運転管理が容易ではない。そこで、スラリーを沈降分離や遠心分離等することで上澄み液を除去し、スラリー状の脱水物とすると実施例１に示す水添加装置６で投入することができる。スラリー状の脱水物とし、先端がホースである水添加装置６を用いると、簡易な装置を用いることができ、容易に運転が可能であるので好ましい。
水洗処理により脱塩素を行ったバイオマス灰の脱水物、浮遊選別によりカーボン除去を行ったフライアッシュの脱水物、ＨＭＸ処理により鉛を除去した残渣の脱水物等、水を使用した処理を行った後の脱水物であればプレミル５に投入しても同様の効果を奏する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
１ セメント製造設備
２ クリンカクーラ
２ａ チェーンコンベア
３ クラッシャ
４ クリンカタンク
５ プレミル
５ａ シュート
５ｂ テーブル
５ｃ ローラ
６ 水添加装置
７ バケットエレベータ
８ クリンカホッパ
９ 石膏ホッパ
１０ セメントミル
１１ セメント製造設備
１２ 水処理装置
１３ 脱水装置
Ｂ 塩素バイパスダスト
Ｃ１〜Ｃ４ クリンカ
ＣＡ ケーキ
Ｆ ろ液
Ｇ 石膏
Ｓ スラリー
Ｗ 水
２ クリンカクーラ
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５ プレミル
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８ クリンカホッパ
９ 石膏ホッパ
１０ セメントミル
１１ セメント製造設備
１２ 水処理装置
１３ 脱水装置
Ｂ 塩素バイパスダスト
Ｃ１〜Ｃ４ クリンカ
ＣＡ ケーキ
Ｆ ろ液
Ｇ 石膏
Ｓ スラリー
Ｗ 水
Claims (6)
- 竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ工程において、前記竪型ミルへの供給物、又は前記竪型ミル内に水を添加することを特徴とするセメント製造方法。
- 竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ工程において、前記竪型ミルへの供給物を水処理し、水処理後の固形物から脱水し、脱水物を前記竪型ミルに供給することを特徴とするセメント製造方法。
- 竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ設備において、
前記竪型ミルへの供給物、又は前記竪型ミル内に水を添加する水添加装置を備えることを特徴とするセメント製造設備。 - 竪型ミルを予粉砕機として用いたセメント仕上げ設備において、
前記竪型ミルへの供給物を水処理する水処理装置と、
水処理後の固形物から脱水する脱水装置と、
脱水物を前記竪型ミルに供給する供給装置を備えることを特徴とするセメント製造設備。 - 前記竪型ミルの後段に、粉砕機としてチューブミルを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のセメント製造設備。
- 前記水添加装置は、前記竪型ミルのテーブル上のローラの噛み込み位置に水を添加することを特徴とする請求項３、４又は５に記載のセメント製造設備。
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2020
- 2020-01-27 JP JP2020010622A patent/JP2021115522A/ja active Pending
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