JP2022044571A - Manufacturing method of cement, cement manufacturing system, manufacturing method of cement hardened material - Google Patents

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Yusuke Kirino
俊一郎 内田
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Abstract

To provide a cement manufacturing method capable of effectively utilizing a biomass ash, while suppressing an increase of a chlorine content rate of a generated cement hardened material, a cement manufacturing method and a cement manufacturing system.SOLUTION: A cement manufacturing method of the present invention comprises: a step (a) of classifying a biomass ash into coarse powder and fine powder; and a step of charging the coarse powder obtained in the step (a) to at least any one of a cement clinker raw material charged into a cement kiln, a cement clinker obtained from the cement kiln, or a cement after pulverization treatment to the cement clinker.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明はセメント製造方法及びセメント製造システムに関し、特にバイオマス灰をセメント原料等に利用したセメント製造方法及びセメント製造システムに関する。また、本発明は、バイオマス灰を利用したセメント硬化物の製造方法に関する。 The present invention relates to a cement manufacturing method and a cement manufacturing system, and more particularly to a cement manufacturing method and a cement manufacturing system using biomass ash as a cement raw material or the like. The present invention also relates to a method for producing a hardened cement product using biomass ash.

都市ゴミの焼却等により発生する焼却灰は、近年、処分場が逼迫しつつあることを背景に、セメント原料等として資源化することが望まれている。また、再生可能エネルギーの普及に向けた諸般の取り組みにより、バイオマス発電設備の建設や運開が進んでおり、バイオマス発電で発生する焼却灰(バイオマス灰)の発生量も増大している。このため、バイオマス灰についても、都市ゴミ等の焼却灰と同様に、セメント原料等として資源化することが期待されている。 Incinerator ash generated by incineration of municipal waste is desired to be recycled as a raw material for cement, etc. against the background of the tightness of disposal sites in recent years. In addition, the construction and operation of biomass power generation facilities are progressing due to various efforts toward the spread of renewable energy, and the amount of incineration ash (biomass ash) generated by biomass power generation is also increasing. Therefore, it is expected that biomass ash will be recycled as a raw material for cement as well as incinerated ash such as municipal waste.

このような課題に関連して、例えば、下記非特許文献1では、バイオマス灰をセメント混和材に適用することが検討されている。 In relation to such a problem, for example, in Non-Patent Document 1 below, it is considered to apply biomass ash to a cement admixture.

佐川孝広 他,『木質バイオマス焼却灰のセメント混和材への適用』,第70回セメント技術大会講演要旨,2016〔1307〕 Takahiro Sagawa et al., "Application of Woody Biomass Incinerator Ash to Cement Admixtures", Abstract of the 70th Cement Technology Conference, 2016 [1307]

上記非特許文献1では、バイオマス灰がそのままセメント混和材として使用されている。しかしながら、この方法によれば、バイオマス灰には塩素が多く含まれることから、得られたセメントを利用したコンクリートの塩素含有量が規制値を超過し、場合によっては鉄筋腐食を生じさせるおそれがある。 In Non-Patent Document 1, biomass ash is used as it is as a cement admixture. However, according to this method, since the biomass ash contains a large amount of chlorine, the chlorine content of the concrete using the obtained cement exceeds the regulation value, and in some cases, rebar corrosion may occur. ..

本発明は、生成されるセメント硬化物の塩素含有率の上昇を抑制しつつ、バイオマス灰を有効に活用できる、セメント製造方法及びセメント製造システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a cement manufacturing method and a cement manufacturing system capable of effectively utilizing biomass ash while suppressing an increase in the chlorine content of the produced hardened cement product.

本発明に係るセメント製造方法は、
バイオマス灰を粗粉と細粉に分級する工程(a)と、
前記工程(a)で得られた前記粗粉を、セメントキルンに投入されるセメントクリンカ原料、前記セメントキルンから得られたセメントクリンカ、又は前記セメントクリンカに対する粉砕処理後のセメント、の少なくともいずれかに対して投入する工程(b)とを有することを特徴とする。
The cement manufacturing method according to the present invention is
Step (a) of classifying biomass ash into coarse powder and fine powder,
The coarse powder obtained in the step (a) is applied to at least one of a cement clinker raw material to be charged into a cement kiln, a cement clinker obtained from the cement clinker, or a cement after crushing the cement clinker. It is characterized by having a step (b) of charging.

上述したように、バイオマス灰は、塩素の含有率が高いため、そのままセメントクリンカ原料やセメントクリンカ(以下、両者をまとめて「セメント原料」と称することがある。)又はセメントに対して投入されると、コンクリート中の塩素規制値を超過して、鉄筋腐食を招来するおそれがある。 As described above, since the biomass ash has a high chlorine content, it is directly added to a cement clinker raw material, a cement clinker (hereinafter, both may be collectively referred to as “cement raw material”) or cement. In addition, the chlorine regulation value in cement may be exceeded, leading to reinforcement corrosion.

バイオマス灰のうち、相対的に粒度の大きい粗粉は、相対的に粒度の小さい細粉に比べて、カルシウム、硫黄、塩素、及び炭素の含有率が低く、石炭灰の組成に近い。このため、クリンカ原料として利用した場合、従来のクリンカ原料に対する均質性が確保できる。特に、硫黄や塩素の含有率が低いため、セメントキルン内におけるコーチングが生成されにくく、塩素バイパスに対する負荷の増加が生じにくいという効果を有する。また、セメントの混合材として利用した場合においても、カルシウム、硫黄、塩素、及び炭素の含有率が低いため、セメントの品質を均質化できるという効果を有する。 Of the biomass ash, the coarse powder having a relatively large particle size has a lower content of calcium, sulfur, chlorine, and carbon than the fine powder having a relatively small particle size, and has a composition close to that of coal ash. Therefore, when used as a clinker raw material, homogeneity with that of a conventional clinker raw material can be ensured. In particular, since the content of sulfur and chlorine is low, it is difficult to generate coaching in the cement kiln, and it is difficult to increase the load on the chlorine bypass. Further, even when it is used as a mixed material of cement, it has an effect that the quality of cement can be homogenized because the content of calcium, sulfur, chlorine and carbon is low.

上記工程(b)の具体的な方法としては、セメントクリンカの原料の調合のための混合機や粉砕機など原料調合系統設備への投入、セメントキルン(ロータリーキルン)前のプレヒータトップや仮焼炉への投入、セメントキルン窯尻への投入、セメントキルン窯前への投入、焼成して得られたセメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラへの投入、セメントクリンカを粉砕するための粉砕装置(ミル)への投入、混合セメント製造用の混合機への投入、コンクリートミキサへの投入等が挙げられる。すなわち、工程(a)で得られたバイオマス灰の粗粉は、セメント製造の際の種々の段階に投入が可能であり、セメントクリンカ原料や、セメント混合材として好適に使用され得る。 As a specific method of the above step (b), it is put into the raw material mixing system equipment such as a mixer and a crusher for preparing the raw material of the cement cleaner, and to the preheater top and the calcination furnace before the cement kiln (rotary kiln). , Put into the cement kiln kiln butt, Put into the front of the cement kiln kiln, Put into the cleaner cooler to cool the cement clinker obtained by firing, Crushing device (mill) to crush the cement cleaner. It can be put into a mixing machine, put into a mixer for producing mixed cement, put into a concrete mixer, and the like. That is, the coarse powder of biomass ash obtained in the step (a) can be added to various stages during cement production, and can be suitably used as a raw material for cement clinker or a cement mixture.

以下において、本明細書では「混合材」と記載した場合には、セメント製造段階にかかわらずセメントクリンカ又はセメントに対して投入される材料を指すものとする。 In the following, when the term "mixed material" is used in the present specification, it means a material to be added to cement clinker or cement regardless of the cement manufacturing stage.

したがって、工程(a)を経て得られた分級後のバイオマス灰(すなわち、粗粉や微粉)の化学組成などの特性が異なることを利用して、クリンカ特性やクリンカ製造工程における影響とセメント特性に及ぼす影響を考慮しながら、粗紛や細粉の全てやその一部をセメントクリンカの原料又は混合材に投入することができる。この結果、バイオマス灰原粉をそのまま投入する場合と比べて、セメントクリンカやセメントの組成や特性が異なることになる。 Therefore, by utilizing the difference in characteristics such as the chemical composition of the classified biomass ash (that is, coarse powder and fine powder) obtained through the step (a), the influence on the clinker characteristics and the clinker manufacturing process and the cement characteristics can be obtained. All or part of the coarse powder or fine powder can be added to the raw material or mixture of cement clinker while considering the effect. As a result, the composition and characteristics of the cement clinker and cement are different from those in which the raw biomass ash powder is added as it is.

なお、工程(a)で得られた粗粉は、少なくともその一部がセメント原料やセメントに投入されるものとしてよく、必ずしもすべての前記粗粉がセメント原料やセメントに投入される必要はない。残余の粗粉は、例えば細骨材として利用することも可能である。 It should be noted that at least a part of the coarse powder obtained in the step (a) may be added to the cement raw material or cement, and it is not always necessary that all the coarse powder is added to the cement raw material or cement. The residual coarse powder can also be used, for example, as a fine aggregate.

この工程(a)は、水が添加されておらず水和物の形成反応が進行していない状態のバイオマス灰(好ましくは乾灰)に対して実行されるのが好ましい。例えば、バイオマス灰が湿灰であって、凝集したり水和物が形成されている状態の場合には、分級を行った場合においても、粗粉側にも塩素が多く含まれる可能性がある。 This step (a) is preferably carried out on biomass ash (preferably dry ash) in a state where water has not been added and the hydrate formation reaction has not progressed. For example, when the biomass ash is wet ash and aggregates or hydrates are formed, there is a possibility that a large amount of chlorine is contained on the coarse powder side even when the classification is performed. ..

本明細書において、「乾灰」とは、バイオマス灰のうち乾燥された状態で回収され、分級処理を行うまでに水が添加されておらず、凝集したり水和物が形成されていないものを指す。また、前記の乾灰は、分級処理を行う前に水が添加されても、水が多く添加され分散された状態であり、長期間の保管により水和物が形成されていない場合も含む。また、本明細書において、「湿灰」とは、例えば焼却炉の炉底から排出される焼却残留物である主灰や集塵機等で回収された飛灰を、水冷又は散水されたことで水分を含む状態で回収されたものや、それを乾燥したものを指す。一般的に、湿灰は含水率が15質量%以上である。 As used herein, the term "dry ash" refers to biomass ash that has been recovered in a dry state, has not been watered by the time it is classified, and has not aggregated or formed hydrates. Point to. Further, the dry ash is in a state where a large amount of water is added and dispersed even if water is added before the classification treatment, and a case where hydrate is not formed by long-term storage is also included. Further, in the present specification, "wet ash" is, for example, water-cooled or sprinkled with water-cooled or sprinkled with main ash which is an incineration residue discharged from the bottom of an incinerator or fly ash collected by a dust collector or the like. Refers to those collected in a state containing ash and those that have been dried. Generally, the wet ash has a water content of 15% by mass or more.

前記セメント製造方法は、前記工程(a)で得られた前記細粉を、前記セメントクリンカ、又は前記セメントクリンカに対する粉砕処理後のセメント、の少なくともいずれかに対して投入する工程(c)を有し、
前記工程(b)は、前記工程(a)で得られた前記粗粉を、セメントキルンに投入されるセメントクリンカ原料に投入する工程であるものとしても構わない。
The cement manufacturing method includes a step (c) of charging the fine powder obtained in the step (a) into at least one of the cement clinker and the cement after the crushing treatment for the cement clinker. death,
The step (b) may be a step of putting the coarse powder obtained in the step (a) into a cement clinker raw material to be put into a cement kiln.

また、前記セメント製造方法は、前記工程(a)で得られた前記細粉を、前記セメントクリンカ原料に対して投入する工程(c)を有し、
前記工程(b)は、前記工程(a)で得られた前記粗粉を、セメントキルンに投入されるセメントクリンカ原料に投入する工程であるものとしても構わない。
Further, the cement manufacturing method includes a step (c) of feeding the fine powder obtained in the step (a) into the cement clinker raw material.
The step (b) may be a step of putting the coarse powder obtained in the step (a) into a cement clinker raw material to be put into a cement kiln.

バイオマス灰は活性が低いが、粒度の小さい細粉ほど活性が高く、アルカリ金属含有量も高い。このため、上記方法のように、バイオマス灰を分級した後に得られる細粉が、セメント原料又はセメントに対して混合されることで、ポゾラン反応が活性化する。従って、分級前のバイオマス灰(以下、「原灰」と称することがある。)をセメント原料やセメントに投入した場合よりも、セメント硬化物の強度が高められる。 Biomass ash has low activity, but finer powder with smaller particle size has higher activity and higher alkali metal content. Therefore, as in the above method, the fine powder obtained after classifying the biomass ash is mixed with the cement raw material or cement to activate the pozzolan reaction. Therefore, the strength of the hardened cement product is higher than that in the case where the biomass ash before classification (hereinafter, may be referred to as “raw ash”) is added to the cement raw material or cement.

なお、後述の水洗する工程(d)を行わずに、単に工程(a)で得られた細粉と粗紛の全てをセメントクリンカ原料に投入する場合は、原灰を投入することと変わらないため、本発明からは除外される。 If all of the fine powder and coarse powder obtained in the step (a) are simply added to the cement clinker raw material without performing the washing step (d) described later, it is the same as adding the raw ash. Therefore, it is excluded from the present invention.

前記セメント製造方法は、前記バイオマス灰を水洗する工程(d)を有し、
前記工程(c)は、前記工程(d)によって水洗された後の前記細粉を投入する工程としても構わない。
The cement manufacturing method includes a step (d) of washing the biomass ash with water.
The step (c) may be a step of adding the fine powder after being washed with water by the step (d).

本発明者らの検討によれば、バイオマス灰は、セメントやコンクリートにおいて有害となる成分が含まれていたり、易反応性のカルシウム成分の存在により品質の安定性が悪く、このためにセメント原料等としての資源化に制約を受ける懸念があった。これに対し、上記方法によれば、水洗工程(d)を経たバイオマス灰がセメント原料(セメントクリンカ原料、セメントクリンカ)又はセメントに投入されるため、投入されるバイオマス灰はセメント忌避成分である塩素が効率よく除去されており、セメント硬化物としてのコンクリートの鉄筋腐食が抑制できる。また、環境汚染のおそれのあるセレンやクロム等の重金属類や、易反応性の酸化カルシウムや水酸化カルシウムが減少して、セメントの品質を均質化できる。水洗工程(d)を経たバイオマス灰をクリンカ原料に用いた場合は、プレヒーターや窯尻、キルンへの低融点物質の付着による閉塞が抑制される。 According to the studies by the present inventors, biomass ash contains harmful components in cement and concrete, and the quality is not stable due to the presence of easily reactive calcium components. Therefore, cement raw materials and the like are used. There was a concern that it would be restricted by the recycling of resources. On the other hand, according to the above method, the biomass ash that has undergone the washing step (d) is charged into the cement raw material (cement clinker raw material, cement clinker) or cement, so that the charged biomass ash is chlorine, which is a cement repellent component. Is efficiently removed, and the corrosion of the reinforcing bars of concrete as a hardened cement product can be suppressed. In addition, heavy metals such as selenium and chromium, which may pollute the environment, and easily reactive calcium oxide and calcium hydroxide are reduced, and the quality of cement can be homogenized. When the biomass ash that has undergone the water washing step (d) is used as a cleanser raw material, clogging due to adhesion of a low melting point substance to the preheater, the kiln bottom, and the kiln is suppressed.

この水洗工程(d)は、バイオマス灰に水を加えてスラリーにする工程(d1)と、このスラリーに対して水洗水を供給して水洗する工程(d2)と、水洗後のスラリーを脱水する工程(d3)とを有するのが好適である。スラリーにした後に水洗し、その後に脱水することで脱水物を得るため、塩素及び重金属を取り除くことができる。 The water washing step (d) includes a step (d1) of adding water to biomass ash to form a slurry, a step of supplying water washing water to the slurry and washing it with water (d2), and dehydration of the slurry after washing with water. It is preferable to have the step (d3). Chlorine and heavy metals can be removed because the dehydrated product is obtained by washing the slurry with water and then dehydrating it.

なお、前記工程(b)は、前記工程(d)で水洗処理が施された後のバイオマス灰が分級されて得られた前記粗粉が、セメント原料やセメントに対して投入される工程としても構わない。 The step (b) can also be a step in which the coarse powder obtained by classifying the biomass ash after the washing treatment in the step (d) is added to the cement raw material or cement. I do not care.

前記工程(d)は、前記工程(a)で得られた前記細粉のみを水洗するものとしても構わない。 In the step (d), only the fine powder obtained in the step (a) may be washed with water.

本発明者らの検討によれば、バイオマス灰を分級した後に得られる粗粉と細粉を対比すると、バイオマス灰に含まれる塩素分の多くは細粉に含まれることが確認された。このため、上記方法によれば、水洗に利用される水量を抑制しながら、効率的にバイオマス灰に含まれる塩素を除去できる。 According to the study by the present inventors, it was confirmed that most of the chlorine content contained in the biomass ash is contained in the fine powder when the coarse powder obtained after classifying the biomass ash and the fine powder are compared. Therefore, according to the above method, chlorine contained in the biomass ash can be efficiently removed while suppressing the amount of water used for washing with water.

前記セメント製造方法は、前記工程(a)で得られた前記粗粉の少なくとも一部を粉砕する工程(e)を有し、
前記工程(b)は、前記工程(e)によって粉砕された後の前記粗粉を、前記セメントキルンから得られたセメントクリンカ、又は前記セメントクリンカに対する粉砕処理後のセメントに投入する工程であるものとしても構わない。
The cement manufacturing method includes a step (e) of pulverizing at least a part of the coarse powder obtained in the step (a).
The step (b) is a step of putting the coarse powder after being crushed by the step (e) into a cement clinker obtained from the cement kiln or a cement after crushing the cement clinker. It doesn't matter.

この方法によれば、粗粉が粉砕されて粒度が細かくされた状態でセメントクリンカやセメントに投入されるため、セメントの強度を高めることができる。なお、粗粉の粉砕は、セメントクリンカの粉砕と同時に行われるものとしても構わない。 According to this method, the coarse powder is crushed and put into a cement clinker or cement in a state where the particle size is made fine, so that the strength of the cement can be increased. The crushing of the coarse powder may be performed at the same time as the crushing of the cement clinker.

前記セメント製造方法は、前記工程(d)の実行中又は前記工程(d)の実行後に、前記バイオマス灰を酸化処理する工程(f)を有するものとしても構わない。 The cement manufacturing method may include a step (f) of oxidizing the biomass ash during or after the execution of the step (d).

上記方法によれば、水洗時のpHが酸性側に調整されるため、塩素をより効率的に取り除くことができる。また、バイオマス灰中に易反応性の酸化カルシウムや水酸化カルシウムが大量に含まれる場合であっても、炭酸カルシウムや硫酸カルシウムの形態に漏れなく置換できるため、セメントの流動性等の品質を均質化させることができる。 According to the above method, since the pH at the time of washing with water is adjusted to the acidic side, chlorine can be removed more efficiently. In addition, even if the biomass ash contains a large amount of easily reactive calcium oxide or calcium hydroxide, it can be replaced without omission in the form of calcium carbonate or calcium sulfate, so that the quality such as the fluidity of cement is uniform. Can be transformed into.

工程(f)としては、バイオマス灰の水洗中に酸溶液を添加したり、二酸化炭素(CO2)含有ガスを吹き込むものとしても構わないし、水洗処理後のバイオマス灰に対してCO2含有ガスを吹き込むものとしても構わない。特に、CO2含有ガスとして、セメントキルンの燃焼排ガスや塩素バイパスの抽気ガス、バイオマスの焼却設備やバイオマス発電所の燃焼排ガスを用いることで、これらのガスに含まれるCO2を炭酸カルシウムに変化させてバイオマス灰に固定できるため、CO2排出量の削減効果も期待できる。加えて、前記排ガスに含まれる硫黄酸物(SOx)等の有害ガスについても、硫酸カルシウムに変化させてバイオマス灰に固定化できる。 In the step (f), an acid solution may be added during washing of the biomass ash, or a carbon dioxide (CO 2 ) -containing gas may be blown into the biomass ash, or the CO 2 -containing gas may be added to the biomass ash after the washing treatment. It does not matter if it is blown into it. In particular, by using the combustion exhaust gas of cement kiln, the bleed gas of chlorine bypass, and the combustion exhaust gas of biomass incineration equipment and biomass power plant as CO 2 containing gas, CO 2 contained in these gases can be changed to calcium carbonate. Since it can be fixed to biomass ash, it can be expected to reduce CO 2 emissions. In addition, harmful gases such as sulfur acid substances (SO x ) contained in the exhaust gas can be converted into calcium sulfate and immobilized on biomass ash.

また、特に工程(f)において、工程(d)に係る水洗中にバイオマス灰を炭酸化処理することで、水洗後の廃液に多く含まれるカルシウム分が炭酸カルシウムとして析出できるため、スケールの発生が抑制される。これにより、排水処理のための配管等が閉塞するのを抑制できる。 Further, especially in the step (f), by carbonating the biomass ash during the washing with water according to the step (d), the calcium content contained in a large amount in the waste liquid after washing with water can be precipitated as calcium carbonate, so that scale is generated. It is suppressed. As a result, it is possible to prevent the piping for wastewater treatment from being blocked.

前記セメント製造方法は、前記工程(d)の実行中に、前記バイオマス灰に含まれる未燃カーボンを除去する工程(g)を有するものとしても構わない。 The cement manufacturing method may include a step (g) of removing unburned carbon contained in the biomass ash during the execution of the step (d).

バイオマス灰(原灰)には、多くの未燃カーボンが含まれる可能性がある。このため、カーボンを多く含むバイオマス灰をセメントクリンカ原料として使用する場合には、プレヒータの高温化を招くおそれがあり、混合材として使用する場合はコンクリートの黒ずみや、減水剤がカーボンに吸着することによる流動性の低下を招くおそれがある。 Biomass ash (raw ash) can contain a lot of unburned carbon. For this reason, when biomass ash containing a large amount of carbon is used as a raw material for cement clinker, the temperature of the preheater may rise, and when used as a mixed material, darkening of concrete and a water reducing agent may be adsorbed on carbon. May cause a decrease in liquidity.

これに対し、上記方法によれば、水洗中に未燃カーボンが除去できるため、前述したような課題の招来を抑制できる。具体的には、油や界面活性剤等の脱未燃炭素剤を混合して浮遊選鉱を行うことで、含有されている未燃カーボンの量を低下するものとして構わない。 On the other hand, according to the above method, unburned carbon can be removed during washing with water, so that the above-mentioned problems can be suppressed. Specifically, the amount of unburned carbon contained may be reduced by performing flotation by mixing a decombustible carbon agent such as oil or a surfactant.

前記工程(c)は、前記細粉に加えて、潜在水硬性物質及びポゾランの少なくとも一種を混合する工程としても構わない。 The step (c) may be a step of mixing at least one of a latent hydraulic substance and pozzolan in addition to the fine powder.

セメント製造の際にバイオマス灰の分級後の細粉が投入されると、アルカリ金属含有量の高いセメントが生成され得る。このセメントと骨材を混合してコンクリートを生成すると、骨材中のアルカリ反応性鉱物(非晶質シリカ等)とアルカリ金属とが反応して吸水性のアルカリシリカゲルが発生し、コンクリートにひび割れ等を招くおそれがある(アルカリ骨材反応)。 When fine powder after classification of biomass ash is added during cement production, cement having a high alkali metal content can be produced. When this cement and aggregate are mixed to form concrete, the alkali-reactive minerals (amorphous silica, etc.) in the aggregate react with the alkali metal to generate water-absorbent alkaline silica gel, which causes cracks in the concrete. (Alkaline aggregate reaction).

これに対し、上記方法によれば、高炉スラグ等の潜在水硬性物質や、ポゾラン(珪石粉末、石粉等の天然ポゾランや、フライアッシュ、焼成粘土等の人工ポゾランを含む)が細粉と併せて投入されるため、アルカリ骨材反応を抑制できる。 On the other hand, according to the above method, latent hydraulic substances such as blast furnace slag and pozzolan (including natural pozzolan such as silica stone powder and stone powder and artificial pozzolan such as fly ash and calcined clay) are combined with fine powder. Since it is added, the reaction of alkaline aggregate can be suppressed.

ただし、コンクリートの製造の際に混合される骨材として、アルカリ骨材反応が生じにくい骨材を利用することで、潜在水硬性物質やポゾランを混合することなく、アルカリ骨材反応を抑制することは可能である。 However, by using an aggregate that does not easily cause an alkaline aggregate reaction as the aggregate that is mixed during the production of concrete, it is possible to suppress the alkaline aggregate reaction without mixing latent hydraulic substances or pozzolan. Is possible.

前記工程(a)は、20μm以上100μm以下を分級点として分級する工程とするのが好適である。これにより、特に塩素や硫黄が細粉側に支配的に分配されるため、効率的である。 The step (a) is preferably a step of classifying with a classification point of 20 μm or more and 100 μm or less. This is particularly efficient because chlorine and sulfur are predominantly distributed to the fine powder side.

本発明に係るセメント製造システムは、
バイオマス灰を粗粉と細粉に分級する分級設備と、
セメントクリンカ原料を焼成してセメントクリンカを生成するセメントキルンと、
前記セメントキルンから得られた前記セメントクリンカを粉砕してセメントを生成する第一粉砕設備とを備え、
前記分級装置で得られた前記粗粉が、前記セメントクリンカ原料、前記セメントキルンから得られた前記セメントクリンカ、又は前記第一粉砕設備から得られた前記セメントの少なくともいずれかに対して投入されることを特徴とする。
The cement manufacturing system according to the present invention is
A classification facility that classifies biomass ash into coarse powder and fine powder,
Cement clinker A cement kiln that fires raw materials to produce cement clinker,
It is equipped with a first crushing facility that crushes the cement clinker obtained from the cement kiln to produce cement.
The coarse powder obtained by the classification device is charged into at least one of the cement clinker raw material, the cement clinker obtained from the cement kiln, or the cement obtained from the first crushing facility. It is characterized by that.

上記システムによれば、バイオマス灰を分級した後に得られる粗粉がセメント原料やセメントに対して投入されるため、原灰をセメント原料やセメントに混合した場合よりも塩素含有量が低下され、鉄筋腐食の招来を抑制できる。 According to the above system, the coarse powder obtained after classifying the biomass ash is added to the cement raw material or cement, so that the chlorine content is lower than when the raw ash is mixed with the cement raw material or cement, and the reinforcing bar is reinforced. Invitation of corrosion can be suppressed.

このとき、前記分級装置で得られた前記粗粉が、前記第一粉砕設備に投入されるものとしても構わない。 At this time, the coarse powder obtained by the classification device may be charged into the first crushing equipment.

これによれば、セメントクリンカを粉砕する工程と並行して、粗粉を粉砕する工程が行える。これにより、別途の粉砕設備を設けることなく、セメントの強度を高めることができる。 According to this, the step of crushing the coarse powder can be performed in parallel with the step of crushing the cement clinker. As a result, the strength of the cement can be increased without providing a separate crushing facility.

また、前記セメント製造システムは、前記分級設備で分級された前記粗粉を粉砕する第二粉砕設備を備え、
前記第二粉砕設備によって粉砕された後の前記粗粉が、前記セメントキルンから得られた前記セメントクリンカ、又は前記第一粉砕設備から得られた前記セメントの少なくともいずれかに対して投入されるものとしても構わない。
Further, the cement manufacturing system includes a second crushing facility for crushing the coarse powder classified by the classifying facility.
The coarse powder after being crushed by the second crushing facility is charged into at least one of the cement clinker obtained from the cement kiln or the cement obtained from the first crushing facility. It doesn't matter.

また、本発明に係るセメント硬化物の製造方法は、
バイオマス灰を、粗粉と細粉に分級する工程(a)と、
前記工程(a)で得られた前記粗粉を粉砕する工程(e)と、
前記工程(e)で得られた粉砕後の前記粗粉と、粉砕処理後のセメントと、水とを投入する工程(b)とを有することを特徴とする。
Further, the method for producing a hardened cement product according to the present invention is as follows.
Step (a) of classifying biomass ash into coarse powder and fine powder,
In the step (e) of crushing the coarse powder obtained in the step (a),
It is characterized by having the step (b) of adding the coarse powder after pulverization obtained in the step (e), the cement after the pulverization treatment, and water.

この方法によっても、上述したのと同様の理由により、分級前の原灰を投入した場合よりも、塩素含有率が低く、強度の高いセメント硬化物を得ることができる。セメント硬化物としては、コンクリートやモルタルが挙げられる。いずれの場合も、粉砕後の粗粉、セメント、水に加えて、適切な骨材が適宜投入されるものとしても構わない。なお、これらを投入した後は、例えばコンクリートミキサ内でコンクリート混和材として混合されるものとしても構わない。 Also by this method, for the same reason as described above, it is possible to obtain a hardened cement product having a lower chlorine content and higher strength than the case where the raw ash before classification is added. Examples of the hardened cement product include concrete and mortar. In either case, in addition to the pulverized coarse powder, cement, and water, an appropriate aggregate may be appropriately added. After these are added, they may be mixed as a concrete admixture in a concrete mixer, for example.

本発明によれば、生成されるセメント硬化物の塩素含有率の上昇を抑制しつつ、セメント製造の際にバイオマス灰を有効に活用することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to effectively utilize biomass ash in cement production while suppressing an increase in the chlorine content of the produced hardened cement product.

第一実施形態におけるセメント製造方法の処理フローを模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the processing flow of the cement manufacturing method in 1st Embodiment. 第一実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the cement manufacturing system in 1st Embodiment. 実施例1のバイオマス発電施設P1から焼却飛灰の粒度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle size distribution of the incinerator fly ash from the biomass power generation facility P1 of Example 1. 第一実施形態におけるセメント製造システムの別構造を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram schematically showing another structure of the cement manufacturing system in 1st Embodiment. 第二実施形態におけるセメント製造方法の処理フローを模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the processing flow of the cement manufacturing method in 2nd Embodiment. 水洗工程の詳細な処理フローの一例を模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically an example of the detailed processing flow of a water washing process. 第二実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the cement manufacturing system in 2nd Embodiment. 図7のセメント製造システムが備える水洗設備の構造の一例を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram schematically showing an example of the structure of the washing equipment provided in the cement manufacturing system of FIG. 7. 第二実施形態におけるセメント製造方法の処理フローの別の例を模式的に示す図面である。It is a drawing which shows another example of the processing flow of the cement manufacturing method in 2nd Embodiment schematically. 水洗設備の構造の一例を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram schematically showing an example of the structure of a water washing facility. 第三実施形態におけるセメント製造方法の処理フローを模式的に示す図面である。It is a figure which shows typically the processing flow of the cement manufacturing method in 3rd Embodiment. 第三実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the cement manufacturing system in 3rd Embodiment. 第三実施形態におけるセメント製造システムの別構造を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram schematically showing another structure of the cement manufacturing system in 3rd Embodiment. 別実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the cement manufacturing system in another embodiment.

[バイオマス灰]
本発明は、セメント製造の際にバイオマス灰を用いる技術に関する。まず、本発明が適用されるバイオマス灰について説明する。
[Biomass ash]
The present invention relates to a technique for using biomass ash in the production of cement. First, the biomass ash to which the present invention is applied will be described.

本発明が適用されるバイオマス灰としては、広く一般にバイオマスの焼却灰であるものを含み、例えば草木竹の焼却灰や食品残渣の焼却灰を含む。バイオマス灰は、水溶性のアルカリ金属塩化物、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩を含んでいる。バイオマス灰は、都市ごみ焼却灰や塩素バイパスダストに比べて、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩の占める割合が多く、アルカリ塩素物濃度は低いという利点を有する。 The biomass ash to which the present invention is applied generally includes incinerator ash of biomass, and includes, for example, incinerator ash of plants and bamboo and incinerator ash of food residue. The biomass ash contains water-soluble alkali metal chloride, alkali metal sulfate, and alkali metal carbonate. Compared to municipal waste incineration ash and chlorine bypass dust, biomass ash has the advantage that the proportion of alkali metal sulfate and alkali metal carbonate is large and the concentration of alkaline chlorine is low.

バイオマス灰は焼却灰であるので、石炭灰と同様にポゾラン反応性を有するガラス成分を含んでいる。バイオマス灰のうち、草木竹の焼却灰は、K2Oの含有率が比較的高く、カリウム(K2O)がそのガラス相に包埋されて含まれているものもある。従って、バイオマス灰は混合材として用いた場合の活性が高いので、セメント製造時に利用するのが好ましい。 Since the biomass ash is an incinerator ash, it contains a glass component having pozzolan reactivity like coal ash. Among the biomass ash, the incinerated ash of vegetation and bamboo has a relatively high content of K 2 O, and some of them contain potassium (K 2 O) embedded in the glass phase. Therefore, since biomass ash has high activity when used as a mixed material, it is preferable to use it at the time of cement production.

バイオマス灰のK2Oの含有率は、2質量%~10質量%であることが好ましく、3質量%~8質量%であることがより好ましく、3質量%~5質量%であることが更により好ましい。バイオマス灰のK2O含有率が2質量%未満であると、混合材として用いた場合のセメントの強度が低くなる可能性があり、また、そもそもセメントに添加する材料としての必要な量が確保できないおそれがある。一方、バイオマス灰のK2O含有率が10質量%を超えると、セメントクリンカの原料として用いた場合の使用量が制限されたり、混合材として用いた場合のアルカリ骨材反応の発生が増加するおそれがある。 The content of K 2 O in the biomass ash is preferably 2% by mass to 10% by mass, more preferably 3% by mass to 8% by mass, and further preferably 3% by mass to 5% by mass. More preferred. If the K 2 O content of the biomass ash is less than 2% by mass, the strength of the cement when used as a mixed material may be low, and the required amount as a material to be added to the cement is secured in the first place. It may not be possible. On the other hand, when the K 2 O content of biomass ash exceeds 10% by mass, the amount used as a raw material for cement clinker is limited, and the occurrence of alkaline aggregate reaction when used as a mixed material increases. There is a risk.

バイオマス灰に含まれる全アルカリ濃度は、R2O換算(R2O=Na2O+0.658×K2O)で2質量%~11質量%が好ましく、3質量%~6質量%がより好ましい。また、バイオマス灰に含まれる硫黄酸化物(SO3)濃度は、0.5質量%~6質量%が好ましく、1質量%~5質量%がより好ましい。 The total alkali concentration contained in the biomass ash is preferably 2% by mass to 11% by mass, more preferably 3% by mass to 6% by mass in terms of R 2 O (R 2 O = Na 2 O + 0.658 × K 2 O). .. The sulfur oxide (SO 3 ) concentration contained in the biomass ash is preferably 0.5% by mass to 6% by mass, more preferably 1% by mass to 5% by mass.

バイオマス発電所では、バイオマスと石炭との混焼を行う場合もあるが、本発明が適用されるバイオマス灰には、そのような混焼を行う場合に生じる灰も含まれる。ただし、一般に石炭を燃焼した石炭灰はK2O含有率が低くなるので、混焼時の石炭の使用量によりバイオマス灰の活性が異なる。そのため、セメント製造時の混合材として資源化する観点からは、石炭との混焼である場合、燃料中のバイオマスの比率が50質量%以上のものから得られた灰であることが好ましい。 In a biomass power plant, co-firing of biomass and coal may be carried out, and the biomass ash to which the present invention is applied includes ash generated when such co-firing is carried out. However, since coal ash obtained by burning coal generally has a low K 2 O content, the activity of biomass ash differs depending on the amount of coal used during co-firing. Therefore, from the viewpoint of recycling as a mixed material at the time of cement production, in the case of co-firing with coal, it is preferable that the ash is obtained from a fuel having a biomass ratio of 50% by mass or more.

本発明が適用されるバイオマス灰としては、草木竹の焼却灰のなかでもパーム椰子殻を燃料として得られたパーム椰子殻灰(PKS灰)も好適に例示される。パーム椰子殻はパーム油生産の副産物であり、天然バイオマス・エネルギー産業で主に使用されている。パーム椰子殻は、灰分の少ない黄褐色の繊維状物質で、その粒径は5mm~40mm程度であり、発熱量は4000Kcal/kg程度であるため、再生可能資源を用いたエネルギー生産において、パーム椰子殻は、近年、バイオマス発電の燃料としての利用が増えている。 As the biomass ash to which the present invention is applied, palm coconut ash (PKS ash) obtained by using palm coconut husk as a fuel is also preferably exemplified among the incinerated ash of vegetation and bamboo. Palm palm husks are a by-product of palm oil production and are primarily used in the natural biomass energy industry. Palm coconut shell is a yellowish brown fibrous substance with low ash content, its particle size is about 5 mm to 40 mm, and its calorific value is about 4000 Kcal / kg. Therefore, in energy production using renewable resources, palm coconut husks. In recent years, shells have been increasingly used as fuel for biomass power generation.

一般に、バイオマス発電の燃焼炉には、ストーカ式や流動床式があるが、流動床式である循環流動床式や加圧式流動床式の燃焼炉では炉内で脱硫を行うために石灰石が投入される。そこで、そのような燃焼炉からのバイオマス灰には、カルシウム成分や硫黄成分が多く含まれており、例えばCaO含有率は、一般に5質量%~45質量%となっている。また、投入した石灰石由来のCa化合物の形態として、CaO(生石灰)、Ca(OH)2(消石灰)、CaCO3(石灰石)、CaSO4(石膏)等の形態が含まれる。 Generally, there are stoker type and fluidized bed type combustion furnaces for biomass power generation, but in fluidized bed type and pressurized fluidized bed type combustion furnaces, limestone is added to perform desulfurization in the furnace. Will be done. Therefore, the biomass ash from such a combustion furnace contains a large amount of calcium component and sulfur component, and for example, the CaO content is generally 5% by mass to 45% by mass. The morphology of the Ca compound derived from the added limestone includes forms such as CaO (quick lime), Ca (OH) 2 (slaked lime), CaCO 3 (limestone), and CaSO 4 (plaster).

本発明が適用されるバイオマス灰のCaO含有率は、混合材として資源化した場合のセメントの強度の観点から、10質量%~40質量%であることが好ましく、15質量%~30質量%であることがより好ましい。 The CaO content of the biomass ash to which the present invention is applied is preferably 10% by mass to 40% by mass, preferably 15% by mass to 30% by mass, from the viewpoint of the strength of cement when recycled as a mixed material. It is more preferable to have.

本発明が適用されるバイオマス灰の灰種別としては、バイオマス発電の燃焼炉等で炉底に燃え残る主灰であっても構わないし、燃焼排ガスに含まれて気体として浮遊する煤塵を集塵機により収集して得られる飛灰であっても構わない。このうち飛灰は、アルカリ金属や塩素濃度がより高い上に、分級や水洗により塩素が分離しやすく、効率的なため好ましい。 The ash type of the biomass ash to which the present invention is applied may be the main ash that remains unburned at the bottom of the combustion furnace of biomass power generation, or soot dust that is contained in the combustion exhaust gas and floats as a gas is collected by a dust collector. It does not matter if it is the fly ash obtained by the above. Of these, fly ash is preferable because it has a higher concentration of alkali metal and chlorine, and chlorine is easily separated by classification or washing with water, which is efficient.

また、バイオマス灰は、乾灰であることが好ましい。一度水を噴霧されたバイオマス灰は、粒状になったり、生成した水和物に塩素が取り込まれて、分級や水洗により塩素が分離しにくい場合がある。乾灰としては、例えば、粉末X線回折法により水和物であるフリーデル氏塩、またはエトリンガイトが検出されないことが好ましい。または、含水率が10質量%以下であることが好ましく、5%質量以下であることがより好ましい。または、強熱減量が10%以下であることが好ましい。含水率は、105℃で乾燥した際の質量減少率として求めることができる。また、強熱減量は、105℃で乾燥された対象物を975℃で加熱した際の質量減少率として求めることができる。 Further, the biomass ash is preferably dry ash. Biomass ash that has been sprayed with water once may become granular, or chlorine may be incorporated into the produced hydrate, making it difficult to separate chlorine by classification or washing with water. As the dry ash, for example, it is preferable that Friedel's salt or ettringite, which is a hydrate, is not detected by powder X-ray diffraction. Alternatively, the water content is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. Alternatively, the ignition loss is preferably 10% or less. The water content can be determined as the mass reduction rate when dried at 105 ° C. The ignition loss can be determined as the mass loss rate when the object dried at 105 ° C. is heated at 975 ° C.

また、強熱減量から炭酸カルシウムによる脱炭酸量を差し引いて、バイオマス灰中の水和物の構造水量を水和物生成量として求めてもよい。当該水和物生成量は、5%以下が好ましく、3%以下であることがより好ましい。 Further, the structural water amount of the hydrate in the biomass ash may be obtained as the hydrate production amount by subtracting the decarbonation amount by calcium carbonate from the ignition loss. The amount of hydrate produced is preferably 5% or less, more preferably 3% or less.

バイオマス灰の粒度は、例えば、セメントの強度がより高くなる、メジアン径(D50)が200μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましく、90μm以下であることが更に好ましい。粒度は、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置が使用でき、例えば、マイクロトラック・ベル社製 MW3300EXII にてエタノールを分散媒とし、1分間の超音波分散後に測定すること等により測定することができる。なお、D50値とは、体積基準の粒度分布において累積50%での粒径を意味する。 The particle size of the biomass ash is, for example, preferably 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, and further preferably 90 μm or less, which increases the strength of the cement. The particle size can be measured by using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device, for example, by using ethanol as a dispersion medium with MW3300EXII manufactured by Microtrac Bell, and measuring after ultrasonic dispersion for 1 minute. can. The D 50 value means the particle size at a cumulative 50% in the volume-based particle size distribution.

[第一実施形態]
セメント製造方法及びセメント製造システムの第一実施形態について説明する。図1は、本実施形態におけるセメント製造方法の処理フローを模式的に示す図面である。図2は、本実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。
[First Embodiment]
The cement manufacturing method and the first embodiment of the cement manufacturing system will be described. FIG. 1 is a drawing schematically showing a processing flow of the cement manufacturing method in the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram schematically showing the structure of the cement manufacturing system according to the present embodiment.

図2に示すセメント製造システム1は、セメントクリンカ原料Y1が貯槽された原料槽3と、バイオマス灰B1が貯槽された粉体貯槽5と、クリンカ製造設備10と、分級設備20と、第一粉砕設備30とを備える。クリンカ製造設備10は、セメントクリンカ原料Y1を焼成してセメントクリンカCn1を生成する設備であり、焼成用のセメントキルン12と、セメントキルン12に投入する前にセメントクリンカ原料Y1を事前に加熱するプレヒータ11と、焼成後のセメントクリンカCn1を冷却するクリンカクーラ13とを備える。 The cement manufacturing system 1 shown in FIG. 2 includes a raw material tank 3 in which the cement clinker raw material Y1 is stored, a powder storage tank 5 in which the biomass ash B1 is stored, a clinker manufacturing facility 10, a classification facility 20, and first crushing. It is equipped with equipment 30. The clinker manufacturing facility 10 is a facility for firing the cement clinker raw material Y1 to generate the cement clinker Cn1, and is a preheater that preheats the cement clinker 12 for firing and the cement clinker raw material Y1 before being charged into the cement kiln 12. 11 and a clinker cooler 13 for cooling the cement clinker Cn1 after firing.

図1に示すように、本実施形態のセメント製造方法は、バイオマス灰B1を分級する工程S10と、分級された後のバイオマス灰B1をセメント原料等に投入又は添加する工程S20とを有する。なお、以下では、投入又は添加工程を「投入」工程と総称する。 As shown in FIG. 1, the cement manufacturing method of the present embodiment includes a step S10 for classifying the biomass ash B1 and a step S20 for adding or adding the classified biomass ash B1 to a cement raw material or the like. In the following, the charging or adding process is collectively referred to as a “loading” process.

(分級工程S10)
粉体貯槽5に貯槽されたバイオマス灰B1は、分級設備20によって、所定の分級点を基準として粒度の粗い粗粉B1Cと、粒度の細かい細粉B1Fとに分級される。分級工程S10において定められる分級点は、好ましくは20μm以上100μm以下であり、より好ましくは30μm以上90μm以下であり、特に好ましくは38μm以上75μm以下である。
(Classification step S10)
The biomass ash B1 stored in the powder storage tank 5 is classified into coarse powder B1C having a coarse particle size and fine powder B1F having a fine particle size based on a predetermined classification point by the classification equipment 20. The classification point defined in the classification step S10 is preferably 20 μm or more and 100 μm or less, more preferably 30 μm or more and 90 μm or less, and particularly preferably 38 μm or more and 75 μm or less.

分級設備20としては、バイオマス灰B1を上述したようなμmオーダの分級点で分級できる装置であれば特に限定されず、例えば、ふるい、重力沈降、慣性分級装置、遠心分級装置、重力式分級装置等が好適に使用でき、特に分級精度の観点から、サイクロン型エアセパレータ、渦流型遠心分級装置、ふるい分け装置等の使用が好ましい。水洗を行う場合は、湿式で行うと効率的である。 The classification equipment 20 is not particularly limited as long as it is a device capable of classifying the biomass ash B1 at the classification points on the order of μm as described above. Etc. can be preferably used, and particularly from the viewpoint of classification accuracy, it is preferable to use a cyclone type air separator, a vortex type centrifugal classification device, a sieving device and the like. When washing with water, it is efficient to perform it in a wet manner.

流動床式である焼却炉には、流動媒体としての石英を主成分とした砂と脱硫用の石灰石が投入される。そこで、そのような焼却炉からのバイオマス灰の飛灰には、比較的粗粒な溶融固化や凝集したガラスや砂由来物と、比較的細粒な揮発したアルカリ金属塩や前述の石灰石由来物とが含まれる。そこで、バイオマス灰を粒度分布を頻度で表した場合の、細粒側の山と粗粒側の山の間を分級点とすると、塩素分、硫黄分、カルシウム分を効率よく分離することができる。 In the fluidized bed type incinerator, sand containing quartz as a main component as a fluidized medium and limestone for desulfurization are put into the incinerator. Therefore, the fly ash of biomass ash from such an incinerator includes relatively coarse-grained melt-solidified and aggregated glass and sand-derived substances, and relatively fine-grained volatile alkali metal salts and the above-mentioned limestone-derived substances. And are included. Therefore, when the particle size distribution of biomass ash is expressed by frequency, if the classification point is set between the peaks on the fine grain side and the peaks on the coarse grain side, chlorine, sulfur, and calcium can be efficiently separated. ..

図3は、後述する実施例1のバイオマス発電施設P1から焼却飛灰の粒度分布を示すグラフである。図3のグラフによれば、細粒側と粗粒側にそれぞれ山が現れていることが確認される。細粒側は、石灰類、アルカリ金属塩に由来するものであり、粗粒側は、石英やガラスに由来するものであると考えられる。よって、これらの山の間の領域(谷の領域)の粒度を分級点として分級することで、塩素分、硫黄分、カルシウム分を効率よく分離できることが分かる。流動床式である焼却炉には、ボイラや空気予熱器、高温ガス流路等に沈降した焼却灰を回収する設備や、サイクロンによる焼却灰回収設備、バグフィルタによる焼却灰回収設備などが備えらえれている場合がある。これら回収設備で回収された焼却灰の粒度は異なることから、これらを分別回収することで分級装置に代えることもできる。 FIG. 3 is a graph showing the particle size distribution of incinerated fly ash from the biomass power generation facility P1 of Example 1 described later. According to the graph of FIG. 3, it is confirmed that peaks appear on the fine grain side and the coarse grain side, respectively. It is considered that the fine grain side is derived from limes and alkali metal salts, and the coarse grain side is derived from quartz or glass. Therefore, it can be seen that chlorine, sulfur, and calcium can be efficiently separated by classifying the particle size of the region between these mountains (the region of the valley) as the classification point. The fluidized bed incinerator is equipped with a boiler, an air preheater, equipment to recover incinerated ash settled in a high-temperature gas flow path, incinerator ash recovery equipment using a cyclone, and incinerator ash recovery equipment using a bag filter. It may be incinerated. Since the particle size of the incinerator ash collected by these collection facilities is different, it is possible to replace them with a classification device by separately collecting them.

分級設備20には、バイオマス灰B1の貯槽が付設されていてもよい。さらに、かかる貯槽からバイオマス灰B1を定量的に分級設備20に供給するための供給装置が付設されていてもよい。これらの貯槽や供給装置は、受入れたバイオマス灰B1の状態に応じて適宜に使用するようにしてもよい。 The classification facility 20 may be provided with a storage tank for biomass ash B1. Further, a supply device for quantitatively supplying the biomass ash B1 from the storage tank to the classification facility 20 may be attached. These storage tanks and supply devices may be appropriately used depending on the state of the received biomass ash B1.

分級工程S10における分級の目安としては、細粉B1Fの活性度指数、細粉B1Fの収率、細粉B1Fや粗粉B1Cの塩素濃度、硫黄酸化物濃度、酸化カルシウム濃度等が挙げられる。 Examples of the classification in the classification step S10 include the activity index of the fine powder B1F, the yield of the fine powder B1F, the chlorine concentration, the sulfur oxide concentration, and the calcium oxide concentration of the fine powder B1F and the coarse powder B1C.

分級工程S10で得られる細粉B1Fの活性度指数は、バイオマス灰(原灰)B1より高い値となり、典型的には7日で70%以上、28日で65%以上となり、より典型的には7日で75%以上、28日で70%以上となる。 The activity index of the fine powder B1F obtained in the classification step S10 is higher than that of biomass ash (raw ash) B1, typically 70% or more in 7 days, 65% or more in 28 days, and more typically. Will be 75% or more in 7 days and 70% or more in 28 days.

バイオマス灰B1(B1C,B1F等)に含まれる活性度指数については、周知の方法で測定することができ、例えば、JISA 6201:2015「コンクリート用フライアッシュ」に準拠した方法が好ましく例示される。 The activity index contained in the biomass ash B1 (B1C, B1F, etc.) can be measured by a well-known method, and for example, a method based on JIS A 6201: 2015 “Fly ash for concrete” is preferably exemplified.

細粉B1Fの収率は、10質量%~80質量%であることが好ましく、20質量%~70質量%であることがより好ましく、30質量%~60質量%であることが更に好ましい。細粉B1Fの収率は、分級工程S10の実行前のバイオマス灰B1の全質量に対する、得られた細粉B1Fの全質量の割合として構わない。一方、粗粉B1Cの収率は、20質量%~90質量%であることが好ましく、30質量%~80質量%であることがより好ましく、40質量%~70質量%であることが更に好ましい。 The yield of the fine powder B1F is preferably 10% by mass to 80% by mass, more preferably 20% by mass to 70% by mass, and further preferably 30% by mass to 60% by mass. The yield of the fine powder B1F may be the ratio of the total mass of the obtained fine powder B1F to the total mass of the biomass ash B1 before the execution of the classification step S10. On the other hand, the yield of the crude powder B1C is preferably 20% by mass to 90% by mass, more preferably 30% by mass to 80% by mass, and further preferably 40% by mass to 70% by mass. ..

粗粉B1Cに対する細粉B1Fの塩素濃度比は、4以上であることが好ましく、8以上であることがより好ましく、12以上であることが更に好ましい。細粉B1Fの塩素濃度は、例えば典型的には0.2質量%~2質量%となり、より典型的には0.3質量%~1.5質量%となる。一方、粗粉B1Cの塩素濃度は、典型的には0.01質量%~0.2質量%にまで低減され、より典型的には0.02質量%~0.1質量%にまで低減される。 The chlorine concentration ratio of the fine powder B1F to the coarse powder B1C is preferably 4 or more, more preferably 8 or more, and further preferably 12 or more. The chlorine concentration of the fine powder B1F is, for example, typically 0.2% by mass to 2% by mass, and more typically 0.3% by mass to 1.5% by mass. On the other hand, the chlorine concentration of the crude powder B1C is typically reduced to 0.01% by mass to 0.2% by mass, and more typically reduced to 0.02% by mass to 0.1% by mass. To.

バイオマス灰B1(B1C,B1F等)に含まれる塩素濃度については、周知の方法で測定でき、例えば、酸分解処理した後、電位差滴定法により測定する方法等が好ましく例示される。 The chlorine concentration contained in the biomass ash B1 (B1C, B1F, etc.) can be measured by a well-known method, and for example, a method of measuring by a potentiometric titration method after acid decomposition treatment is preferably exemplified.

粗粉B1Cに対する細粉B1Fの全アルカリ濃度比は、R2O換算(R2O=Na2O+0.658×K2O)で1.05以上であることが好ましく、1.1以上であることがより好ましく、1.2以上であることが更に好ましい。細粉B1Fの全アルカリ濃度は、例えば典型的には2質量%~10質量%となり、より典型的には3質量%~8質量%となる。一方、粗粉B1Cの全アルカリ濃度は、典型的には0.5質量%~6質量%にまで低減され、より典型的には2質量%~5質量%にまで低減される。 The total alkali concentration ratio of the fine powder B1F to the coarse powder B1C is preferably 1.05 or more, preferably 1.1 or more in terms of R 2 O (R 2 O = Na 2 O + 0.658 × K 2 O). More preferably, it is more preferably 1.2 or more. The total alkali concentration of the fine powder B1F is, for example, typically 2% by mass to 10% by mass, and more typically 3% by mass to 8% by mass. On the other hand, the total alkali concentration of the crude powder B1C is typically reduced to 0.5% by mass to 6% by mass, and more typically to 2% by mass to 5% by mass.

バイオマス灰B1(B1C,B1F等)に含まれる全アルカリ濃度については、周知の方法で測定することができ、例えば、JISR 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に準拠した方法等が好ましく例示される。 The total alkali concentration contained in the biomass ash B1 (B1C, B1F, etc.) can be measured by a well-known method, and for example, a method based on JISR 5204 "Fluorescent X-ray analysis method of cement" is preferably exemplified. To.

粗粉B1Cに対する細粉B1Fの硫黄酸化物濃度比は、5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、20以上であることが更に好ましい。細粉B1Fの硫黄酸化物濃度は、例えば典型的には1質量%~6質量%となり、より典型的には2質量%~5質量%となる。一方、粗粉B1Cの硫黄酸化物濃度は、典型的には0.01質量%~2質量%にまで低減され、より典型的には0.05質量%~1質量%にまで低減される。 The sulfur oxide concentration ratio of the fine powder B1F to the coarse powder B1C is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and further preferably 20 or more. The sulfur oxide concentration of the fine powder B1F is, for example, typically 1% by mass to 6% by mass, and more typically 2% by mass to 5% by mass. On the other hand, the sulfur oxide concentration of the crude powder B1C is typically reduced to 0.01% by mass to 2% by mass, and more typically to 0.05% by mass to 1% by mass.

バイオマス灰B1(B1C,B1F等)に含まれる硫黄酸化物濃度については、周知の方法で測定することができ、例えば、蛍光X線装置による検量線法等が好ましく例示される。 The sulfur oxide concentration contained in the biomass ash B1 (B1C, B1F, etc.) can be measured by a well-known method, and for example, a calibration curve method using a fluorescent X-ray apparatus is preferably exemplified.

粗粉B1Cに対する細粉B1Fの酸化カルシウム濃度比は、1.5以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、3以上であることが更に好ましい。細粉B1Fの酸化カルシウム濃度は、例えば典型的には8質量%~40質量%となり、より典型的には15質量%~35質量%となる。一方、粗粉B1Cの酸化カルシウム濃度は、典型的には3質量%~15質量%にまで低減され、より典型的には5質量%~10質量%にまで低減される。 The calcium oxide concentration ratio of the fine powder B1F to the coarse powder B1C is preferably 1.5 or more, more preferably 2 or more, and further preferably 3 or more. The calcium oxide concentration of the fine powder B1F is, for example, typically 8% by mass to 40% by mass, and more typically 15% by mass to 35% by mass. On the other hand, the calcium oxide concentration of the crude powder B1C is typically reduced to 3% by mass to 15% by mass, and more typically reduced to 5% by mass to 10% by mass.

バイオマス灰B1(B1C,B1F等)に含まれる酸化カルシウム濃度については、周知の方法で測定することができ、例えば、蛍光X線装置による検量線法等が好ましく例示される。 The calcium oxide concentration contained in the biomass ash B1 (B1C, B1F, etc.) can be measured by a well-known method, and for example, a calibration curve method using a fluorescent X-ray apparatus is preferably exemplified.

この分級工程S10が、工程(a)に対応する。 This classification step S10 corresponds to the step (a).

(投入工程S20)
分級工程S10で得られた粗粉B1Cは、セメントクリンカの原料としてや、セメントクリンカ又はセメントに混合材として投入(添加)される。図2の例では、粗粉B1Cが、クリンカ製造設備10に投入される場合と、クリンカ製造設備10から得られるセメントクリンカCn1を必要に応じて石膏と共に混合して粉砕する第一粉砕設備30に投入される場合が図示されている。後者の場合、粗粉B1Cに対してセメントクリンカCn1と共に粉砕処理が行われることで、混合セメントが生成される。その際、必要に応じて散水や粉砕助剤が添加される。ただし、粗粉B1Cは、クリンカ製造設備10と第一粉砕設備30のいずれか一方に投入されるものとしても構わない。
(Injection step S20)
The crude powder B1C obtained in the classification step S10 is added (added) as a raw material for cement clinker or as a mixed material to cement clinker or cement. In the example of FIG. 2, the coarse powder B1C is charged into the clinker manufacturing facility 10, and the cement clinker Cn1 obtained from the clinker manufacturing facility 10 is mixed with gypsum as needed and crushed into the first crushing facility 30. The case of being thrown in is illustrated. In the latter case, the coarse powder B1C is pulverized together with the cement clinker Cn1 to produce mixed cement. At that time, watering and crushing aids are added as needed. However, the coarse powder B1C may be charged into either the clinker production facility 10 or the first crushing facility 30.

第一粉砕設備30としては、チューブミル等の仕上げ工程で利用される一般的なミルが利用できる。ミルは仕上げ粉砕機とも呼ばれ、円筒状のドラムの中で鋼鉄のボールと、セメントクリンカCn1、及び必要に応じて付加される石膏がドラムの回転によって互いに衝突しながら粉砕される。石膏を使用する場合、その石膏は、特に限定されるものではなく、例えば、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏等が例示できる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the first crushing equipment 30, a general mill used in a finishing process such as a tube mill can be used. The mill is also called a finish crusher, and in a cylindrical drum, a steel ball, cement clinker Cn1, and gypsum added as needed are crushed while colliding with each other by the rotation of the drum. When gypsum is used, the gypsum is not particularly limited, and examples thereof include natural dihydrate gypsum, flue gas desulfurized gypsum, phosphoric acid gypsum, titanium gypsum, and phosphoric acid gypsum. These may be used alone or in combination of two or more.

粗粉B1Cは、セメント原料の一部と置換するものであり、セメント原料の質量に対して0.5質量%~30質量%添加することが好ましい。また、石膏は、SO3換算で好ましくは1.5質量%~5.0質量%添加することが、セメントの強度発現性および流動性を向上する上で好ましい。 The crude powder B1C replaces a part of the cement raw material, and it is preferable to add 0.5% by mass to 30% by mass with respect to the mass of the cement raw material. Further, it is preferable to add gypsum in an SO 3 equivalent of 1.5% by mass to 5.0% by mass in order to improve the strength development and fluidity of the cement.

別の方法として、分級工程S10で得られた粗粉B1Cをクリンカクーラ13に直接投入しても構わない。投入方法としては、クリンカクーラ13内の所望の温度の位置に、クリンカクーラ13の上部から落下させる方法が挙げられる。投入量は、セメントの質量に対して0.5質量%~20質量%程度となるように設定されるのが好ましい。なお、クリンカクーラ13として、エアクエンチングクーラーを使用すれば、クリンカクーラ13内の所定の位置に粗粉B1Cを投入できるので、好適である。 As another method, the crude powder B1C obtained in the classification step S10 may be directly charged into the clinker cooler 13. Examples of the charging method include a method of dropping from the upper part of the clinker cooler 13 at a position of a desired temperature in the clinker cooler 13. The input amount is preferably set to be about 0.5% by mass to 20% by mass with respect to the mass of the cement. If an air-quenching cooler is used as the clinker cooler 13, the coarse powder B1C can be charged at a predetermined position in the clinker cooler 13, which is preferable.

粗粉B1Cを水洗してからクリンカクーラ13に投入する場合、セメントクリンカCn1の製造とは直接関係のない熱エネルギーを利用して水分を蒸発除去することができ好都合である。また、クリンカクーラ13内に粉塵が大量に発生することを防ぐ意味から、粗粉B1Cは含水率を好ましくは50質量%以下とし、塊状か粒状のまま投入することが好ましい。 When the crude powder B1C is washed with water and then put into the clinker cooler 13, it is convenient because the water can be evaporated and removed by using heat energy which is not directly related to the production of the cement clinker Cn1. Further, in order to prevent a large amount of dust from being generated in the clinker cooler 13, the coarse powder B1C preferably has a water content of 50% by mass or less, and is preferably added in the form of lumps or granules.

分級工程S10後に得られた粗粉B1Cは、アルカリ金属濃度、カルシウム濃度、塩素濃度、硫黄濃度についても細粉B1Fより低減される。このため、図2に示すように、セメントクリンカ原料Y1と共にクリンカ製造設備10で利用することができる。例えばクリンカ製造設備10における、セメントクリンカ原料Y1の調合のための混合機への投入、プレヒータ11や仮焼炉への投入、セメントキルン12の窯尻や窯前への投入等が可能であり、様々なセメント製造段階に投入可能なセメントクリンカCn1の原料として好適に使用され得る。 The crude powder B1C obtained after the classification step S10 is also reduced in alkali metal concentration, calcium concentration, chlorine concentration, and sulfur concentration as compared with the fine powder B1F. Therefore, as shown in FIG. 2, it can be used in the clinker manufacturing facility 10 together with the cement clinker raw material Y1. For example, in the clinker manufacturing facility 10, it is possible to put the cement clinker raw material Y1 into a mixer for preparation, put it into a preheater 11 or a calcination furnace, put the cement kiln 12 into a kiln butt or a kiln front, and the like. It can be suitably used as a raw material for cement clinker Cn1 that can be put into various cement manufacturing stages.

別の例として、図4に図示されるように、セメント製造システム1が、セメントクリンカCn1を粉砕するための第一粉砕設備30とは別の粉砕設備(第二粉砕設備35)を備えるものとしても構わない。分級設備20において分級された粗粉B1Cは、第二粉砕設備35において粉砕された後、クリンカクーラ13や第一粉砕設備30に投入されるものとしても構わない。なお、第二粉砕設備35は、第一粉砕設備30と同様の設備で実現できる。 As another example, as shown in FIG. 4, assuming that the cement manufacturing system 1 is provided with a crushing facility (second crushing facility 35) different from the first crushing facility 30 for crushing the cement clinker Cn1. It doesn't matter. The coarse powder B1C classified in the classification facility 20 may be crushed in the second crushing facility 35 and then charged into the clinker cooler 13 or the first crushing facility 30. The second crushing equipment 35 can be realized by the same equipment as the first crushing equipment 30.

更に、この粉砕後の粗粉B1Cが、セメントクリンカCn1が第一粉砕設備30において粉砕された後に得られるセメントに対して混合されても構わない。この混合のタイミングは、第一粉砕設備30の後段においてセメントが貯槽されるセメントサイロまでの経路上であっても構わないし、セメントサイロ内であっても構わないし、更には、セメントを利用する際のコンクリート練り混ぜ工程時であっても構わない。粗粉B1Cは、塩素の含有率が低いため、粗粉B1Cの混合のタイミングに関わらず、バイオマス灰B1を利用しながらもセメント硬化物の塩素含有率の上昇を抑制する効果が得られる。 Further, the coarse powder B1C after crushing may be mixed with the cement obtained after the cement clinker Cn1 is crushed in the first crushing facility 30. The timing of this mixing may be on the route to the cement silo in which the cement is stored in the subsequent stage of the first crushing facility 30, may be in the cement silo, and further, when the cement is used. It does not matter even during the cement mixing process. Since the crude powder B1C has a low chlorine content, the effect of suppressing an increase in the chlorine content of the hardened cement product can be obtained while using the biomass ash B1 regardless of the timing of mixing the crude powder B1C.

粗粉B1Cは、ポゾラン反応が活性化してセメント硬化物の強度を高めるために、ブレーン比表面積が4000cm2/g以上となるように粉砕するのが好ましく、4500cm2/g以上となるように粉砕することが特に好ましい。また、粉砕後の粗粉B1Cの活性度指数は、バイオマス灰(原灰)B1より高い値となり、典型的には7日で65%以上、28日で70%以上となり、より典型的には7日で68%以上、28日で70%以上となる。 The crude powder B1C is preferably pulverized so that the specific surface area of the brain is 4000 cm 2 / g or more in order to activate the pozzolan reaction and increase the strength of the hardened cement product. It is particularly preferable to do so. The activity index of the coarse powder B1C after pulverization is higher than that of biomass ash (raw ash) B1, typically 65% or more in 7 days, 70% or more in 28 days, and more typically. It will be 68% or more in 7 days and 70% or more in 28 days.

また、上述したように、分級工程S10によって粗粉B1Cは塩素濃度が大きく低減され、更に硫黄分も大きく低減されるため、プレヒータや窯尻、キルンへの低融点物質の付着による閉塞が抑制される。また、第二粉砕設備35で粉砕されることで反応性が高められた状態の粗粉B1Cが、セメント混合材として利用されても構わない。 Further, as described above, the chlorine concentration of the crude powder B1C is greatly reduced by the classification step S10, and the sulfur content is also greatly reduced, so that clogging due to the adhesion of the low melting point substance to the preheater, the kiln bottom, and the kiln is suppressed. To. Further, the coarse powder B1C in a state where the reactivity is enhanced by being crushed by the second crushing equipment 35 may be used as a cement mixture.

この投入工程S20が、工程(b)に対応する。 This charging step S20 corresponds to the step (b).

なお、本実施形態のセメント製造システム1では、分級設備20において分級された細粉B1Fについては、その利用が制限されない。例えば、後述するように、粗粉B1Cと同様に、セメントクリンカの原料として、又はセメントクリンカやセメントに混合材として投入(添加)されるものとしても構わないし、肥料や細骨材として利用されるものとしても構わない。特に、細粉B1Fは、粗粉B1Cと比べて粒度が細かく高い反応性を示すため、この細粉B1Fを回収してセメント混合材として利用することで、ポゾラン反応が活性化してセメント硬化物の強度を高める効果が期待される。 In the cement manufacturing system 1 of the present embodiment, the use of the fine powder B1F classified in the classification facility 20 is not restricted. For example, as will be described later, like the coarse powder B1C, it may be used as a raw material for cement clinker, or may be added (added) to cement clinker or cement as a mixed material, and may be used as fertilizer or fine aggregate. It doesn't matter if it is a thing. In particular, the fine powder B1F has a finer particle size and exhibits higher reactivity than the coarse powder B1C. Therefore, by recovering the fine powder B1F and using it as a cement mixture, the pozzolan reaction is activated and the cement cured product is obtained. The effect of increasing the strength is expected.

[第二実施形態]
セメント製造方法及びセメント製造システムの第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。図5は、本実施形態におけるセメント製造方法の処理フローを模式的に示す図面である。図6は、後述する水洗工程S30の詳細な処理フローの一例を模式的に示す図面である。図7は、本実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。
[Second Embodiment]
The cement manufacturing method and the second embodiment of the cement manufacturing system will be described focusing on the parts different from the first embodiment. FIG. 5 is a drawing schematically showing a processing flow of the cement manufacturing method in the present embodiment. FIG. 6 is a drawing schematically showing an example of a detailed processing flow of the water washing step S30 described later. FIG. 7 is a block diagram schematically showing the structure of the cement manufacturing system according to the present embodiment.

図7に示す本実施形態のセメント製造システム1は、第一実施形態と比較して、水洗設備40を備える点が異なる。水洗設備40は、バイオマス灰B1を水洗する設備であり、バイオマス灰B1に含まれる塩素等のセメント忌避成分の濃度を低下する目的で設けられている。水洗設備40の詳細な構造の一例については、図8を参照して後述される。 The cement manufacturing system 1 of the present embodiment shown in FIG. 7 is different from the first embodiment in that it is provided with a water washing facility 40. The water washing facility 40 is a facility for washing the biomass ash B1 with water, and is provided for the purpose of reducing the concentration of cement repellent components such as chlorine contained in the biomass ash B1. An example of the detailed structure of the water washing facility 40 will be described later with reference to FIG.

なお、図7に示す本実施形態のセメント製造システム1では、水洗された後のバイオマス灰(改質バイオマス灰B2)に対して分級設備20において分級された後、得られた粗粉B2Cがセメント製造設備10に投入され、細粉B2FがセメントクリンカCn1と共に第一粉砕設備30に投入される例が図示されている。ただし、第一実施形態において上述したのと同様、粗粉B2Cは、第一粉砕設備30に投入されても構わないし、セメントクリンカCn1が第一粉砕設備30において粉砕された後に得られるセメントに対して投入されても構わない。なお、特に後者の場合には、図4を参照して上述したのと同様、第二粉砕設備35において粗粉B2Cに対して粉砕処理が行われることで反応性が高められた状態でセメントに混合されるのが好適である。 In the cement manufacturing system 1 of the present embodiment shown in FIG. 7, the coarse powder B2C obtained after classifying the biomass ash (modified biomass ash B2) after washing with water in the classification facility 20 is cement. An example is shown in which the fine powder B2F is charged into the production facility 10 and is charged into the first crushing facility 30 together with the cement cleaner Cn1. However, as described above in the first embodiment, the coarse powder B2C may be charged into the first crushing equipment 30, and the cement clinker Cn1 may be charged into the cement obtained after being crushed in the first crushing equipment 30. It does not matter if it is thrown in. In particular, in the latter case, as described above with reference to FIG. 4, the coarse powder B2C is crushed in the second crushing equipment 35 to make the cement in a state where the reactivity is enhanced. It is preferable to mix.

(水洗工程S30)
バイオマス灰B1は、水洗設備40によって水洗処理が行われる。より詳細には、図6に示すように、バイオマス灰B1をスラリー化する工程S31と、スラリーを水洗する工程S32と、脱水する工程S33とが実行される。
(Water washing step S30)
The biomass ash B1 is washed with water by the water washing facility 40. More specifically, as shown in FIG. 6, a step S31 for slurrying the biomass ash B1, a step S32 for washing the slurry with water, and a step S33 for dehydrating the biomass ash B1 are executed.

一例として、図8に示す水洗設備40には、収容されたバイオマス灰B1に水W1を加えてスラリーLr1にして水洗するための粉体溶解槽43と、水洗後に粉体溶解槽43から排出されたスラリーLr2を脱水するための固液分離装置46と、固液分離装置46で分離された脱水物Ck1を搬送するための搬送装置47を備えている。 As an example, in the water washing facility 40 shown in FIG. 8, water W1 is added to the contained biomass ash B1 to form a slurry Lr1 for washing with water, and the water is discharged from the powder dissolving tank 43 after washing with water. It is provided with a solid-liquid separation device 46 for dehydrating the slurry Lr2 and a transfer device 47 for transporting the dehydrated product Ck1 separated by the solid-liquid separation device 46.

更に、図8に示す水洗設備40の例では、粉体溶解槽43には、バイオマス灰B1を供給するための粉体供給装置41と、水W1を供給するための液体供給装置42が付設されている。また、バイオマス灰B1と水W1の混合、及び、その混合によって生成されたスラリーLr1の攪拌のために、攪拌翼を備えたスラリー攪拌装置44が付設されている。 Further, in the example of the water washing facility 40 shown in FIG. 8, the powder dissolving tank 43 is provided with a powder supply device 41 for supplying the biomass ash B1 and a liquid supply device 42 for supplying the water W1. ing. Further, a slurry stirring device 44 equipped with a stirring blade is attached for mixing the biomass ash B1 and water W1 and stirring the slurry Lr1 generated by the mixing.

粉体溶解槽43では、バイオマス灰B1と水W1を混合撹拌してスラリーLr1を生成するスラリー化工程S31、及びそのスラリーLr1中で塩素等のセメント忌避成分を液相に溶出させる水洗工程S32が行われる。そのためのスラリー攪拌装置44としては、例えば、パドル型やスクリュー型の一般的な撹拌装置を使用することができる。 In the powder dissolution tank 43, a slurrying step S31 for mixing and stirring biomass ash B1 and water W1 to generate a slurry Lr1 and a water washing step S32 for eluting a cement repellent component such as chlorine into the liquid phase in the slurry Lr1 are performed. Will be done. As the slurry agitator 44 for that purpose, for example, a paddle type or screw type general agitator can be used.

スラリー化工程S31における、バイオマス灰B1と水W1との質量比(W1/B1)は、2~10が好ましく、3~7がより好ましく、4~5が特に好ましい。質量比(W1/B1)が2よりも小さいと、バイオマス灰B1からの塩素等の水溶性成分の溶出が不十分となる等、改質効果が不十分となる場合がある。また、質量比(W1/B1)が10よりも大きいと、排水W3の量が多くなってしまう。 The mass ratio (W1 / B1) of the biomass ash B1 and the water W1 in the slurrying step S31 is preferably 2 to 10, more preferably 3 to 7, and particularly preferably 4 to 5. If the mass ratio (W1 / B1) is smaller than 2, the reforming effect may be insufficient, such as insufficient elution of water-soluble components such as chlorine from the biomass ash B1. Further, if the mass ratio (W1 / B1) is larger than 10, the amount of wastewater W3 will increase.

水洗工程S32は、スラリーLr1を所定時間静置又は攪拌することによりなされる。これにより、バイオマス灰B1の溶解性成分がスラリーの液相に溶出した状態のスラリーLr2が得られる。 The water washing step S32 is performed by allowing the slurry Lr1 to stand for a predetermined time or stirring it. As a result, the slurry Lr2 in which the soluble component of the biomass ash B1 is eluted in the liquid phase of the slurry can be obtained.

水洗工程S32の所要時間は、バイオマス灰B1を水W1で十分に改質するため、30分間以上とすることが好ましく、45分間以上がより好ましい。また、温度条件は、高い程、バイオマス灰B1からの塩素等の水溶性成分の溶出効率がよくなるが、処理に係るコストの観点からは、5℃~50℃とすることが好ましく、25℃~50℃がより好ましい。 The time required for the water washing step S32 is preferably 30 minutes or more, more preferably 45 minutes or more, because the biomass ash B1 is sufficiently reformed with water W1. Further, the higher the temperature condition, the better the elution efficiency of water-soluble components such as chlorine from the biomass ash B1, but from the viewpoint of the cost of treatment, it is preferably 5 ° C to 50 ° C, and 25 ° C to 25 ° C. 50 ° C. is more preferable.

水洗工程S32の後、塩素等のセメント忌避成分がスラリー中で液相に溶出された状態となったスラリーLr2は、粉体溶解槽43から排出され、固液分離装置46に移送される。スラリーLr2の移送には、スラリー用渦巻きポンプ、ピストンポンプ、モーノポンプ等の通常のスラリー液用輸送装置(不図示)を用いればよい。 After the washing step S32, the slurry Lr2 in which the cement repellent component such as chlorine is eluted in the liquid phase in the slurry is discharged from the powder dissolution tank 43 and transferred to the solid-liquid separation device 46. For the transfer of the slurry Lr2, a normal slurry liquid transport device (not shown) such as a centrifugal pump for slurry, a piston pump, and a mono pump may be used.

固液分離装置46では、スラリーLr2を固液分離して脱水物Ck1を得る(脱水工程S33)。固液分離装置46としては、フィルタープレス、加圧葉状ろ過装置、スクリュープレス、ベルトプレス、ベルトフィルター、沈降分離等の通常のろ過装置等を用いることができる。 In the solid-liquid separation device 46, the slurry Lr2 is solid-liquid separated to obtain a dehydrated product Ck1 (dehydration step S33). As the solid-liquid separation device 46, a filter press, a pressurized leaf filter device, a screw press, a belt press, a belt filter, a normal filtration device such as sedimentation separation, or the like can be used.

脱水工程S33においては、スラリーLr2中に含まれる塩素等の水溶性成分が液相と共に残留することを防ぐため、脱水物の水分は20質量%~90質量%とすることが好ましく、30質量%~70質量%とすることがより好ましい。 In the dehydration step S33, in order to prevent water-soluble components such as chlorine contained in the slurry Lr2 from remaining together with the liquid phase, the water content of the dehydrated product is preferably 20% by mass to 90% by mass, preferably 30% by mass. It is more preferably to be about 70% by mass.

スラリーLr2の液相に溶出させた成分は排水W3へと除かれるので、得られる脱水物Ck1は、原灰(バイオマス灰B1)に比べて塩素等のセメント忌避成分の量が低下される。一方で、排水W3には、原灰に含まれていた重金属類等も溶出されているので、適宜に水質浄化処理を行った後に環境中に放流してもよい。 Since the components eluted in the liquid phase of the slurry Lr2 are removed to the waste water W3, the amount of the cement repellent component such as chlorine is reduced in the obtained dehydrated product Ck1 as compared with the raw ash (biomass ash B1). On the other hand, since heavy metals and the like contained in the raw ash are also eluted in the wastewater W3, they may be discharged into the environment after being appropriately treated for water quality.

なお、図8に示すように、固液分離装置46に水洗浄装置49を付設し、脱水物Ck1に対して水W2を加えた後に再度脱水するものとしても構わない。これによれば、スラリーLr2の液相がほとんど水に置き換わるので、溶出させた成分をより確実に除去ができる。 As shown in FIG. 8, a water cleaning device 49 may be attached to the solid-liquid separation device 46, and water W2 may be added to the dehydrated product Ck1 and then dehydrated again. According to this, since the liquid phase of the slurry Lr2 is almost replaced with water, the eluted components can be removed more reliably.

この水洗工程S30が、工程(d)に対応する。 This water washing step S30 corresponds to the step (d).

水洗工程S30を経て得られた脱水物Ck1は、バイオマス灰B1が改質された状態であり(改質バイオマス灰B2)、塩素等のセメント忌避成分が減じられ、且つ、セメントの強度発現性や流動性に影響を及ぼす易反応性の酸化カルシウムや水酸化カルシウムの含有量が十分に減じられている。よって、この改質バイオマス灰B2を用いて、第一実施形態と同様に、分級、混合の各工程を行うことで、セメント混合材としての品質を均質に保つことが容易となる。特に、カルシウム成分を含む石灰石が投入された流動床式燃焼炉から排出されたバイオマス灰B1を用いることで、上記効果を顕著に実現できる。 The dehydrated product Ck1 obtained through the washing step S30 is in a state where the biomass ash B1 is modified (modified biomass ash B2), the cement repellent component such as chlorine is reduced, and the strength development of the cement is increased. The content of easily reactive calcium oxide and calcium hydroxide that affect fluidity is sufficiently reduced. Therefore, by using the modified biomass ash B2 to perform each step of classification and mixing as in the first embodiment, it becomes easy to keep the quality as a cement mixed material homogeneous. In particular, the above effect can be remarkably realized by using the biomass ash B1 discharged from the fluidized bed type combustion furnace into which the limestone containing the calcium component is charged.

なお、脱水工程S33で得られる排水W3は、イオン交換樹脂、膜分離、銀や鉛イオンによる沈殿形成等の周知の方法で含有塩素イオンを低減した状態で、セメントクリンカCn1に混合しても構わない。これにより、鉄筋腐食を生じる塩素を除去しながら、排水W3に含まれる強度増進効果を示すアルカリ金属を有効活用できる。本実施形態のように、水洗工程S30を実行して得られる改質バイオマス灰B2は、水洗によって活性が低くなるので、水洗後の排水W3をセメント添加剤として添加することで改質バイオマス灰B2の活性低下という弱点を補うことができる。 The wastewater W3 obtained in the dehydration step S33 may be mixed with cement clinker Cn1 in a state where the contained chlorine ions are reduced by a well-known method such as an ion exchange resin, membrane separation, and precipitation formation by silver or lead ions. do not have. This makes it possible to effectively utilize the alkali metal contained in the wastewater W3, which has a strength-enhancing effect, while removing chlorine that causes corrosion of the reinforcing bars. As in the present embodiment, the modified biomass ash B2 obtained by executing the water washing step S30 has low activity by washing with water. Therefore, by adding the waste water W3 after washing with water as a cement additive, the modified biomass ash B2 It is possible to make up for the weakness of reduced activity.

特に、バイオマス灰B1は、都市ごみ焼却灰よりも低塩素濃度のため、排水W3に含まれる塩素の分離が容易であり、且つ排水W3には多くのアルカリ金属硫酸塩や炭酸塩が得られる。このため、クリンカクーラ13から第一粉砕設備30までの経路上において、排水W3を投入することで、セメント添加剤としてより多くのアルカリ金属を活用することもできる。 In particular, since the biomass ash B1 has a lower chlorine concentration than the municipal waste incineration ash, the chlorine contained in the wastewater W3 can be easily separated, and a large amount of alkali metal sulfates and carbonates can be obtained in the wastewater W3. Therefore, by charging the wastewater W3 on the route from the clinker cooler 13 to the first crushing facility 30, more alkali metals can be utilized as the cement additive.

クリンカクーラ13から第一粉砕設備30の間に排水W3を投入することで、乾燥や固形化することなく、セメントクリンカCn1の冷却用や粉砕設備30内の温度調整用の散水を兼ねながら、セメント添加剤として利用できる。より具体的な投入箇所としては、セメント製造設備における、400℃以下のクリンカクーラ13や、その後の輸送機、第一粉砕設備30が挙げられる。400℃を超えると瞬時に蒸発するのでセメントに含まれにくくなり、第一粉砕設備30より後段であるとセメントに水分が残り風化や水和の影響により品質が悪化するおそれがある。 By throwing the drainage W3 between the clinker cooler 13 and the first crushing equipment 30, the cement can be used for cooling the cement clinker Cn1 and for controlling the temperature in the crushing equipment 30 without drying or solidifying. Can be used as an additive. More specific charging points include a clinker cooler 13 at 400 ° C. or lower in a cement manufacturing facility, a subsequent transport aircraft, and a first crushing facility 30. If the temperature exceeds 400 ° C., it evaporates instantly, so that it is difficult to be contained in the cement. If the temperature is higher than the first crushing facility 30, water remains in the cement and the quality may deteriorate due to the influence of weathering and hydration.

なお、乾燥等を行って水分を減らした状態で排水W3をクリンカクーラ13から第一粉砕設備30の間に投入しても構わない。これによれば、セメントを風化等させることなくセメント添加剤としてより多くのアルカリ金属を活用できる。特に、排水W3に対して乾燥固化を行えば、粉砕されたセメントやコンクリート混練時にも投入でき、任意の量を容易に添加することもできる。 The drainage W3 may be charged between the clinker cooler 13 and the first crushing facility 30 in a state where the water content has been reduced by drying or the like. According to this, more alkali metals can be utilized as a cement additive without weathering the cement. In particular, if the wastewater W3 is dried and solidified, it can be added even when crushed cement or concrete is kneaded, and an arbitrary amount can be easily added.

含有塩素イオンを低減する手段としては、特に両性イオン交換樹脂やナノろ過膜によるものが好ましい。これによれば、選択的に硫酸イオン・炭酸イオンと塩素イオンを分離でき、硫酸イオン・炭酸イオン濃度が高くなり塩素イオン濃度が低くなった水と、硫酸イオン・炭酸イオン濃度が低くなり塩素イオン濃度が高くなった水を得ることができる。 As a means for reducing the contained chlorine ions, an amphoteric ion exchange resin or a nanofiltration membrane is particularly preferable. According to this, sulfate ion / carbonate ion and chlorine ion can be selectively separated, and water having a high sulfate ion / carbonate ion concentration and a low chlorine ion concentration and water having a low sulfate ion / carbonate ion concentration and a chlorine ion can be separated. Highly concentrated water can be obtained.

バイオマス灰B1の水洗後に得られる排水W3には、セレンと六価クロムが含まれる場合が多い。上記の両性イオン交換樹脂やナノろ過膜を利用することで、硫酸イオンと同様の形態を示すセレンと六価クロムが塩素濃度の低い水側に分離される。塩素濃度が高い水は処分されるが、当該水はセレンと六価クロム濃度も低く、排水処理が容易となる。また、乾燥することなく水量を減らす(アルカリ金属濃度を高める)ことができ、クリンカクーラ13から第一粉砕設備30の間に投入する場合は、同じ散水量でセメント添加剤としてより多くのアルカリ金属を活用できる。 The wastewater W3 obtained after washing the biomass ash B1 with water often contains selenium and hexavalent chromium. By using the above-mentioned amphoteric ion exchange resin and nanofiltration membrane, selenium and hexavalent chromium, which have the same morphology as sulfate ions, are separated on the water side with a low chlorine concentration. Water with a high chlorine concentration is disposed of, but the water has a low concentration of selenium and hexavalent chromium, which facilitates wastewater treatment. In addition, the amount of water can be reduced (increasing the concentration of alkali metal) without drying, and when charged between the clinker cooler 13 and the first crushing facility 30, more alkali metal can be used as a cement additive with the same amount of water sprinkled. Can be utilized.

以上のように、水洗水から得られた排水W3(セメント添加剤)と、水洗された改質バイオマス灰B2をセメント混合材を同時に利用できるので、バイオマス灰B1を余すことなく利用できる。これにより、処分される排水量やその排水処理負荷を削減する効果も期待できる。 As described above, since the wastewater W3 (cement additive) obtained from the washed water and the reformed biomass ash B2 washed with water can be used at the same time as the cement mixture, the biomass ash B1 can be fully used. As a result, the effect of reducing the amount of wastewater to be disposed of and the load of wastewater treatment can be expected.

なお、本実施形態において、水洗工程S30と共に、酸化工程S41や未燃カーボン除去工程S42を実行することも可能である(図9A,図9B参照)。これらの工程は、水洗工程S30の実行と並行して行われても構わないし、水洗工程S30の実行後に行われても構わない。なお、酸化工程S41と未燃カーボン除去工程S42は、いずれか一方だけが行われても構わない。 In this embodiment, it is also possible to carry out the oxidation step S41 and the unburned carbon removing step S42 together with the water washing step S30 (see FIGS. 9A and 9B). These steps may be performed in parallel with the execution of the water washing step S30, or may be performed after the execution of the water washing step S30. In addition, only one of the oxidation step S41 and the unburned carbon removal step S42 may be performed.

図9Aは、本実施形態において、酸化工程S41及び未燃カーボン除去工程S42の双方が実行される場合における処理フローを模式的に示す図面であり、図9Bはこの場合における水洗設備40の構造を図8にならって模式的に示す図面である。なお、図9Bには、水洗設備40と共に、ガス供給装置51及び浮遊選鉱装置53についても図示されている。 FIG. 9A is a drawing schematically showing a treatment flow when both the oxidation step S41 and the unburned carbon removal step S42 are executed in the present embodiment, and FIG. 9B shows the structure of the water washing facility 40 in this case. It is a drawing which shows typically by following FIG. Note that FIG. 9B shows the gas supply device 51 and the flotation device 53 as well as the water washing facility 40.

(酸化工程S41)
酸化工程S41は、バイオマス灰B1を酸化する工程である。一例として、水洗工程S30において、粉体溶解槽43内にpH調整剤を加えて水洗を行うことで実行できる。これにより、水洗工程S30と酸化工程S41とが並行して行われる。
(Oxidation step S41)
The oxidation step S41 is a step of oxidizing the biomass ash B1. As an example, in the washing step S30, it can be carried out by adding a pH adjuster to the powder dissolving tank 43 and washing with water. As a result, the washing step S30 and the oxidizing step S41 are performed in parallel.

水洗の際のpHを酸性側に調整することで、pH調整しない場合に比べて、バイオマス灰B1に含まれる塩素をより効率よく水溶できる。また、バイオマス灰B1中に含まれるカルシウム成分を、遅速反応性の炭酸カルシウムやセメント製造時にセメントクリンカCn1に添加される硫酸カルシウムの形態へと反応させやすくなり、水洗工程S30後に得られる改質バイオマス灰B2が、品質変動の小さいセメント混合材として好適となる。 By adjusting the pH at the time of washing with water to the acidic side, chlorine contained in the biomass ash B1 can be more efficiently water-soluble as compared with the case where the pH is not adjusted. Further, the calcium component contained in the biomass ash B1 can be easily reacted with the form of slow-reactive calcium carbonate or calcium sulfate added to the cement cleaner Cn1 at the time of cement production, and the modified biomass obtained after the washing step S30 can be easily reacted. Ash B2 is suitable as a cement mixture material with small quality fluctuation.

酸化工程S41におけるスラリーLr1のpH条件としては、pH4~13であることが好ましく、pH5~12であることがより好ましい。 The pH condition of the slurry Lr1 in the oxidation step S41 is preferably pH 4 to 13, and more preferably pH 5 to 12.

pH調整剤としては、スラリーLr1のpHを酸性側に調整できるものであれば特に制限はなく、例えば、硫酸等の酸溶液やCО2含有ガス等が挙げられる。CО2含有ガスとしては、セメントキルン12の燃焼排ガスや、バイオマスの焼却設備やバイオマス発電所の燃焼排ガスを利用できる。これらの排ガスには二酸化炭素(CО2)が含まれているので、その燃焼排ガスをスラリーLr1に吹き込むことにより、pHを酸性側に調整できる。これによれば、バイオマス灰B1中に含まれるカルシウム成分を炭酸化して炭酸カルシウムの形態へとより反応させやすくなる。 The pH adjuster is not particularly limited as long as the pH of the slurry Lr1 can be adjusted to the acidic side, and examples thereof include an acid solution such as sulfuric acid and a CO2 - containing gas. As the CO2 - containing gas, the combustion exhaust gas of the cement kiln 12 and the combustion exhaust gas of a biomass incineration facility or a biomass power plant can be used. Since these exhaust gases contain carbon dioxide ( CO2 ), the pH can be adjusted to the acidic side by blowing the combustion exhaust gas into the slurry Lr1. According to this, the calcium component contained in the biomass ash B1 is carbonated, and it becomes easier to react with the form of calcium carbonate.

図9Bでは、一例として、ガス供給装置51からCО2含有ガスG1が粉体溶解槽43内のスラリーLr1に供給される場合が図示されている。この場合、ガス供給装置51は、前述した、セメントキルン12の燃焼排ガスや、バイオマスの焼却設備やバイオマス発電所の燃焼排ガス等を粉体溶解槽43に供給するための装置に対応する。 In FIG. 9B, as an example, a case where the CO2 -containing gas G1 is supplied from the gas supply device 51 to the slurry Lr1 in the powder dissolution tank 43 is shown. In this case, the gas supply device 51 corresponds to the above-mentioned device for supplying the combustion exhaust gas of the cement kiln 12, the combustion exhaust gas of the biomass incineration facility, the biomass power plant, and the like to the powder melting tank 43.

CО2含有ガスG1は二酸化炭素が含まれていればよいが、効率的な炭酸化を促すためには、二酸化炭素濃度は10%以上が好ましく、20%以上がより好ましい。また、燃焼排ガスのなかでも、特にクリンカ製造設備10の塩素バイパスダストを捕集後のガスには硫黄酸化物(SOx)等の有害ガスが含まれるので、このガスをスラリーLr1に吹き込むことで、硫黄酸化物を固定化する効果も期待できる。 The CO2 - containing gas G1 may contain carbon dioxide, but in order to promote efficient carbonation, the carbon dioxide concentration is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. In addition, among the combustion exhaust gas, the gas after collecting the chlorine bypass dust of the clinker manufacturing facility 10 contains harmful gas such as sulfur oxide (SO x ), so by blowing this gas into the slurry Lr1. , The effect of immobilizing sulfur oxides can also be expected.

このようにクリンカ製造設備10の燃焼排ガスを用いれば、その場で二酸化炭素を含有する燃焼排ガスを得てバイオマス灰B1の改質に利用でき、改質されたバイオマス灰B2はセメント混合材として利用できる。また、バイオマスの焼却設備やバイオマス発電所の燃焼排ガスを用いれば、その場で得た二酸化炭素を含有する燃焼排ガスを用いてバイオマス灰B1を改質でき、これをクリンカ製造設備10や粉砕設備30等のセメント製造設備に輸送すれば、すぐさまセメント混合材として利用できる。 By using the combustion exhaust gas of the clinker production facility 10 in this way, the combustion exhaust gas containing carbon dioxide can be obtained on the spot and used for reforming the biomass ash B1, and the reformed biomass ash B2 can be used as a cement mixture. can. Further, if the biomass incineration facility or the combustion exhaust gas of the biomass power plant is used, the biomass ash B1 can be reformed by using the combustion exhaust gas containing carbon dioxide obtained on the spot, which can be used in the clinker production facility 10 or the crushing facility 30. If it is transported to a cement manufacturing facility such as, it can be immediately used as a cement mixture.

更に、水洗工程S30において、粉体溶解槽43内にアミン系二酸化炭素回収装置から得た廃液を加えて水洗を行ってもよい。工場等の排ガスから二酸化炭素を回収するためのアミン二酸化炭素回収装置では、通常、劣化したアミン類を含む液は廃棄されるが、この方法によればその廃液を有効に活用できる。 Further, in the water washing step S30, the waste liquid obtained from the amine-based carbon dioxide recovery device may be added to the powder dissolution tank 43 and washed with water. In an amine carbon dioxide recovery device for recovering carbon dioxide from exhaust gas of a factory or the like, a liquid containing deteriorated amines is usually discarded, but according to this method, the waste liquid can be effectively utilized.

アミン類は、二酸化炭素と反応して炭酸イオンの生成を促進する作用があることが知られており、効率よくカルシウム成分の炭酸化を進めることができる。また、アミン類は、第一粉砕設備30においてセメントクリンカCn1を粉砕する際に、粉砕助剤として機能することも知られている。アミン類としては、分子内にアミノ基とヒドロキシル基を有するものであり、特に、粉砕助剤として使用されるアミン類としては、例えば、モノエタノールアミン(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、トリエタノールアミン(TEA)、ジグリコールアミン(DGA)、ジイソプロパノールアミン(DIPA)、メチルジエタノールアミン(MDEA)等が挙げられる。従って、添加した廃液から持ち込まれたアミン類が取り込まれた改質バイオマス灰B2は、後工程での粉砕助剤としての機能性の付与が期待できるため、セメント混合材として好適となる。 It is known that amines have an action of promoting the production of carbonic acid ions by reacting with carbon dioxide, and can efficiently promote the carbonation of calcium components. It is also known that amines function as a pulverizing aid when pulverizing cement clinker Cn1 in the first pulverizing equipment 30. The amines have an amino group and a hydroxyl group in the molecule, and in particular, the amines used as a grinding aid include, for example, monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), and triethanolamine. (TEA), diglycolamine (DGA), diisopropanolamine (DIPA), methyldiethanolamine (MDEA) and the like can be mentioned. Therefore, the modified biomass ash B2 incorporating amines brought in from the added waste liquid can be expected to impart functionality as a pulverizing aid in a subsequent step, and is therefore suitable as a cement mixture.

なお、脱水工程S33を経て得られる脱水物Ck1に対して、CО2含有ガスG1を吹き込むものとしても構わない。これによれば、脱水物Ck1中に残る易反応性のカルシウム成分が炭酸化され、得られる改質バイオマス灰B2の更なる品質の均質化を図ることができ、セメント混合材として好適となる。また、脱水物Ck1中に含まれる水分の乾燥にも役立つ。 The dehydrated product Ck1 obtained through the dehydration step S33 may be blown with the CO2 -containing gas G1. According to this, the easily reactive calcium component remaining in the dehydrated product Ck1 is carbonated, and the obtained modified biomass ash B2 can be further homogenized in quality, which makes it suitable as a cement mixture. It also helps to dry the water contained in the dehydrated product Ck1.

ガスの吹込み手段(ガス供給装置51)としては、脱水物Ck1をCО2含有ガスと接触できればよく、その方法は問わない。例えば、脱水物Ck1を充填した容器にCО2含有ガスを流通させたり、排ガス煙道中に脱水物Ck1を通過させたりする等の手段を使用できる。また、上記したスラリーLr1への吹込みと同様に、セメントキルン12の燃焼排ガスや、バイオマスの焼却設備やバイオマス発電所の燃焼排ガスを、脱水物Ck1に吹き込むものとしても構わない。 As the gas blowing means (gas supply device 51), any method may be used as long as the dehydrated anhydride Ck1 can be brought into contact with the CO2 -containing gas. For example, means such as circulating the CO2 -containing gas in a container filled with the dehydrated product Ck1 or passing the dehydrated product Ck1 through the exhaust gas flue can be used. Further, similarly to the above-mentioned blowing into the slurry Lr1, the combustion exhaust gas of the cement kiln 12 or the combustion exhaust gas of the biomass incineration facility or the biomass power plant may be blown into the dehydrated product Ck1.

この酸化工程S41が、工程(f)に対応する。 This oxidation step S41 corresponds to the step (f).

(未燃カーボン除去工程S42)
未燃カーボン除去工程S42は、バイオマス灰B1に含まれる未燃カーボンを除去する工程である。バイオマス灰B1には、多くの未燃カーボンが含まれるので、セメントクリンカCn1の原料として使用する場合にはプレヒータ11の高温化を招く場合があり、また混合材として使用する場合にはコンクリートの黒ずみや流動性の低下を招く場合がある。
(Unburned carbon removal step S42)
The unburned carbon removing step S42 is a step of removing the unburned carbon contained in the biomass ash B1. Since the biomass ash B1 contains a large amount of unburned carbon, it may cause the temperature of the preheater 11 to rise when used as a raw material for cement clinker Cn1, and when used as a mixed material, darkening of concrete may occur. And may lead to a decrease in liquidity.

具体的には、水洗工程S30の実行時に、脱未燃炭素剤供給装置52から粉体溶解槽43内に、油や界面活性剤等の脱未燃炭素剤D1を加えた状態で撹拌等の処理を行う方法が採用できる。得られたスラリーLr2aは、浮遊選鉱装置53において、例えば所定の起泡剤を添加して浮遊選鉱処理が行われ、未燃カーボンを含むフロスと、未燃カーボンが除去又は低減されたテールとに分離される。そして、テールとしてのスラリーLr2bが固液分離装置46に送られて固液分離される。 Specifically, at the time of executing the washing step S30, stirring or the like is performed with the deburned carbon agent D1 such as oil or a surfactant added from the deburned carbon agent supply device 52 into the powder dissolution tank 43. A method of processing can be adopted. The obtained slurry Lr2a is subjected to a flotation treatment by adding a predetermined foaming agent, for example, in a flotation apparatus 53 to form a floss containing unburned carbon and a tail from which unburned carbon has been removed or reduced. Be separated. Then, the slurry Lr2b as a tail is sent to the solid-liquid separation device 46 for solid-liquid separation.

これにより、水洗工程S30と未燃カーボン除去工程S42とが並行的、連続的に行われる。 As a result, the washing step S30 and the unburned carbon removing step S42 are performed in parallel and continuously.

この未燃カーボン除去工程S42が、工程(g)に対応する。 This unburned carbon removing step S42 corresponds to the step (g).

なお、上述した酸化工程S41及び未燃カーボン除去工程S42は、それぞれカルシウム成分と未燃カーボンをより多く含む細粉B2Fのみに行ってもよい。 The above-mentioned oxidation step S41 and unburned carbon removing step S42 may be performed only on the fine powder B2F containing a larger amount of calcium component and unburned carbon, respectively.

(分級工程S10)
第一実施形態で上述した方法と同様の方法を採用することで、改質バイオマス灰B2は、粗粉B2Cと細粉B2Fとに分級される。
(Classification step S10)
By adopting the same method as the above-mentioned method in the first embodiment, the modified biomass ash B2 is classified into coarse powder B2C and fine powder B2F.

なお、水洗工程S30と分級工程S10は、湿式分級機で同時に行うものとしても構わない。具体的には、水ふるい、液体サイクロン、遠心分離、等の方法が挙げられる。 The water washing step S30 and the classification step S10 may be performed simultaneously by the wet classifier. Specific examples thereof include methods such as water sieving, liquid cyclone, and centrifugation.

水洗工程S30及び分級工程S10を経て得られる細粉B2Fの活性度指数は、バイオマス灰(原灰)B1より高い値となり、典型的には7日で70%以上、28日で65%以上となり、より典型的には7日で73%以上、28日で68%以上となる。 The activity index of the fine powder B2F obtained through the water washing step S30 and the classification step S10 is higher than that of the biomass ash (raw ash) B1, and is typically 70% or more in 7 days and 65% or more in 28 days. More typically, it is 73% or more in 7 days and 68% or more in 28 days.

この細粉B2Fの塩素濃度は、例えば典型的には0.01質量%~0.2質量%まで低減され、より典型的には0.02質量%~0.1質量%まで低減される。 The chlorine concentration of the fine powder B2F is typically reduced to, for example, 0.01% by mass to 0.2% by mass, and more typically 0.02% by mass to 0.1% by mass.

この細粉B2Fの全アルカリ金属濃度は、例えば典型的には1質量%~8質量%まで低減され、より典型的には3質量%~6質量%まで低減される。 The total alkali metal concentration of the fine powder B2F is typically reduced to, for example, 1% by mass to 8% by mass, and more typically 3% by mass to 6% by mass.

この細粉B2Fの硫黄酸化物濃度は、例えば典型的には0.5質量%~4質量%まで低減され、より典型的には1質量%~3質量%まで低減される。 The sulfur oxide concentration of the fine powder B2F is typically reduced to, for example, 0.5% by mass to 4% by mass, and more typically 1% by mass to 3% by mass.

この細粉B2Fのセレンの溶出量は、例えば典型的には0.002mg/L~0.02mg/L、より典型的には0.005mg/L~0.01mg/Lにまで低減される。 The elution amount of selenium in the fine powder B2F is typically reduced to, for example, 0.002 mg / L to 0.02 mg / L, and more typically 0.005 mg / L to 0.01 mg / L.

この細粉B2Fの六価クロム溶出量は、例えば典型的には0.01mg/L~0.1mg/L、より典型的には0.02mg/L~0.05mg/Lにまで低減される。 The amount of hexavalent chromium eluted from this fine powder B2F is typically reduced to, for example, 0.01 mg / L to 0.1 mg / L, and more typically 0.02 mg / L to 0.05 mg / L. ..

上記したセレン(Se)及び六価クロム(Cr6+)の溶出量は、周知の方法で測定できる。測定方法の好適な一例としては、JISK 0058-1「スラグ類の化学物質試験方法-第1部:溶出試験方法 5.利用有姿による試験」に準拠し検液を作成した後、セレン(Se)についてはICP質量分析法によって、六価クロム(Cr6+)についてはジフェニルカルバジド吸光光度法によって、それぞれ測定する方法が挙げられる。 The above-mentioned elution amounts of selenium (Se) and hexavalent chromium (Cr 6+ ) can be measured by a well-known method. As a suitable example of the measurement method, after preparing a test solution in accordance with JISK 0058-1 "Test method for chemical substances of slag-Part 1: Dissolution test method 5. Test by appearance", selenium (Se) ) Is measured by the ICP mass analysis method, and hexavalent chromium (Cr 6+ ) is measured by the diphenylcarbazide absorptiometry.

また、後述する実施例で示されるように、水洗工程S30によってセメントの強度発現性や流動性に影響を及ぼす易反応性の酸化カルシウムや水酸化カルシウムの含有量が十分に減じられ、カルシウム成分が炭酸カルシウムの形態へと安定化しており、品質変動を抑制することができる。 Further, as shown in Examples described later, the water washing step S30 sufficiently reduces the content of easily reactive calcium oxide and calcium hydroxide that affect the strength development and fluidity of the cement, and the calcium component is reduced. It is stabilized in the form of calcium carbonate and can suppress quality fluctuations.

例えば、水洗工程S30後の改質バイオマス灰B2の水酸化カルシウムの含有量は、典型的には0.5質量%以下、より典型的には0.1質量%以下である。 For example, the content of calcium hydroxide in the modified biomass ash B2 after the washing step S30 is typically 0.5% by mass or less, and more typically 0.1% by mass or less.

また、例えば、改質バイオマス灰B2の硫酸カルシウム(石膏)の含有量は、典型的にはSO3換算で0.5質量%以上、より典型的には3質量%以上である。 Further, for example, the content of calcium sulfate (gypsum) in the modified biomass ash B2 is typically 0.5% by mass or more in terms of SO 3 , and more typically 3% by mass or more.

なお、上記した塩素濃度は、周知の方法で測定でき、例えば、酸分解処理した後、電位差滴定法により測定する方法等が好ましく例示される。 The chlorine concentration described above can be measured by a well-known method, and for example, a method of measuring by a potentiometric titration method after acid decomposition treatment is preferably exemplified.

また、上記した水酸化カルシウムの含有量は、周知の方法で測定でき、例えば、DSC(示差操作熱量計)による400℃付近の脱水に熱量の測定により求める方法等が好ましく例示される。 Further, the above-mentioned calcium hydroxide content can be measured by a well-known method, and for example, a method of obtaining dehydration at around 400 ° C. by a DSC (differential operating calorimeter) by measuring the calorific value is preferably exemplified.

また、上記した硫酸カルシウム(石膏)の含有量は、周知の方法で測定でき、例えば、X線粉末回折のパターンから、リートベルト法により定量する方法等が好ましく例示される。 Further, the above-mentioned calcium sulfate (gypsum) content can be measured by a well-known method, and for example, a method of quantifying by the Rietveld method from the pattern of X-ray powder diffraction is preferably exemplified.

(投入工程S20)
第一実施形態で上述した方法と同様の方法を採用できる。つまり、投入の手順については、第一実施形態における粗粉B1Cを、水洗工程S30が実行されて得られる粗粉B2Cに置き換えればよい。なお、本実施形態では、投入工程S20において、水洗工程S30を経て得られる細粉B2Fについても、第一粉砕設備30に投入されている。
(Injection step S20)
A method similar to the method described above can be adopted in the first embodiment. That is, as for the charging procedure, the coarse powder B1C in the first embodiment may be replaced with the coarse powder B2C obtained by executing the washing step S30. In the present embodiment, in the charging step S20, the fine powder B2F obtained through the water washing step S30 is also charged into the first crushing facility 30.

特に、本実施形態では、投入工程S20の前に水洗工程S30が実行されているため、分級後に得られる細粉B2Fは、第一実施形態で得られた細粉B1Fと比べて水分を含む可能性がある。従って、細粉B2Fに含まれる水分が、石膏の変質等を防ぐための第一粉砕設備30内の温度制御に利用できる。なお、細粉B2Fに含まれる水分が過剰である場合には、沈降分離等で簡易的に脱水可能であるし、逆に水分が不足する場合には適切な量を粉砕設備30に散水すればよい。粗粉B2Cについても同様である。 In particular, in the present embodiment, since the washing step S30 is executed before the charging step S20, the fine powder B2F obtained after the classification can contain water as compared with the fine powder B1F obtained in the first embodiment. There is sex. Therefore, the water contained in the fine powder B2F can be used for temperature control in the first crushing equipment 30 for preventing deterioration of gypsum and the like. If the water content in the fine powder B2F is excessive, dehydration can be easily performed by sedimentation separation or the like, and conversely, if the water content is insufficient, an appropriate amount can be sprinkled on the crushing equipment 30. good. The same applies to the coarse powder B2C.

第一実施形態で上述したのと同様、分級後に得られる粗粉B2Cは、クリンカクーラ13に直接投入することもできる。クリンカクーラ13内の温度は、通常は200~1200℃であり、その投入位置に応じて加熱温度を選択することができる。ただし、上記の酸化工程S41が実行される場合には、特に改質バイオマス灰B2にはCO2が固定化されることで得られるCaCO3が多く含まれる。この場合には、改質バイオマス灰B2に含有されているCaCO3が分解して生石灰(CaO)を生成したり、二酸化炭素を放出したりすることがないよう、クリンカクーラ13内の200℃~800℃の低温部分に投入することが好ましい。なお、図4を参照して上述したように、第二粉砕設備35において粗粉B2Cを粉砕した後に、クリンカクーラ13に投入するものとしても構わない。 As described above in the first embodiment, the crude powder B2C obtained after classification can also be directly charged into the clinker cooler 13. The temperature inside the clinker cooler 13 is usually 200 to 1200 ° C., and the heating temperature can be selected according to the charging position. However, when the above oxidation step S41 is executed, the modified biomass ash B2 contains a large amount of CaCO 3 obtained by immobilizing CO 2 . In this case, from 200 ° C. in the clinker cooler 13 so that CaCO 3 contained in the modified biomass ash B2 does not decompose to generate quicklime (CaO) or release carbon dioxide. It is preferable to put it in a low temperature portion of 800 ° C. As described above with reference to FIG. 4, the coarse powder B2C may be crushed in the second crushing facility 35 and then charged into the clinker cooler 13.

なお、本実施形態の方法で得られる改質バイオマス灰B2は、水洗工程S30が実行されることでアルカリ金属含有量は低減しているものの、依然として石炭灰よりはアルカリ金属含有量が高い場合が想定される。このため、この改質バイオマス灰B2をセメントクリンカCn1の原料として用いるとアルカリ金属含有量の高いセメントが製造される場合がある。また、排水W3から得られるセメント添加剤の主成分はアルカリ金属塩である。従って、これらがコンクリートに多く含まれると骨材によってはアルカリ骨材反応を起こす可能性がある。 Although the alkali metal content of the modified biomass ash B2 obtained by the method of the present embodiment is reduced by executing the washing step S30, the alkali metal content may still be higher than that of coal ash. is assumed. Therefore, when this modified biomass ash B2 is used as a raw material for cement clinker Cn1, cement having a high alkali metal content may be produced. The main component of the cement additive obtained from the wastewater W3 is an alkali metal salt. Therefore, if these are contained in a large amount in concrete, an alkaline aggregate reaction may occur depending on the aggregate.

そこで、アルカリ骨材反応の可能性を低減するために、改質バイオマス灰B2と共に高炉スラグ等の潜在水硬性物質、フライアッシュ、火山灰、火山岩、焼成粘土等のポゾラン物質を投入(添加)するものとしても構わない。なお、このような潜在水硬性物質やポゾラン物質の投入(添加)は、第一実施形態のように水洗工程S30を行わない場合における粗粉B1Cを用いる場合にも適用可能である。ただし、粗粉B1Cは細粉B1Fと比較してアルカリ金属含有量は低いことから、特に、細粉B1F(B2F)をセメント原料やセメントに混合する場合において、潜在水硬性物質やポゾラン物質を投入することで高い効果が得られる。 Therefore, in order to reduce the possibility of alkaline aggregate reaction, latent hydrohard substances such as blast furnace slag and pozzolan substances such as fly ash, volcanic ash, volcanic rock, and calcined clay are added (added) together with modified biomass ash B2. It doesn't matter. It should be noted that such addition (addition) of the latent hydraulic substance or the pozzolan substance can also be applied to the case of using the coarse powder B1C in the case where the washing step S30 is not performed as in the first embodiment. However, since the coarse powder B1C has a lower alkali metal content than the fine powder B1F, a latent water-hardening substance or a pozzolan substance is added, especially when the fine powder B1F (B2F) is mixed with a cement raw material or cement. A high effect can be obtained by doing so.

また、改質バイオマス灰B2と塩素含有物とを混合して、該混合物を加熱することによりアルカリ金属の塩化物を形成させ、さらに高温で加熱して塩化物を揮発除去したり、水分を加えて溶解したアルカリ金属塩化物を固液分離により除去することで、セメント原料として使用する際のアルカリ金属濃度を低減してもよい。 Further, the modified biomass ash B2 and a chlorine-containing substance are mixed, and the mixture is heated to form an alkali metal chloride, which is further heated at a high temperature to volatilize and remove the chloride, or to add water. By removing the dissolved alkali metal chloride by solid-liquid separation, the alkali metal concentration when used as a cement raw material may be reduced.

[第三実施形態]
セメント製造方法及びセメント製造システムの第三実施形態について、第一実施形態及び第二実施形態と異なる箇所を中心に説明する。図10は、本実施形態におけるセメント製造方法の処理フローを模式的に示す図面である。図11Aは、本実施形態におけるセメント製造システムの構造を模式的に示すブロック図である。
[Third Embodiment]
The cement manufacturing method and the third embodiment of the cement manufacturing system will be described focusing on the parts different from the first embodiment and the second embodiment. FIG. 10 is a drawing schematically showing a processing flow of the cement manufacturing method in the present embodiment. FIG. 11A is a block diagram schematically showing the structure of the cement manufacturing system according to the present embodiment.

本実施形態では、第二実施形態と比較して、水洗工程S30が分級工程S10の後に行われている点が異なる。本実施形態では、水洗工程S30は、分級工程S10によって分級された細粉B1Fに対してのみ行われる。なお、図11Aの例では、水洗処理後の細粉B2Fが、セメント製造設備10に投入される場合が示されている。また、図11Aの例では、分級処理後に得られた粗粉B1Cについては、水洗されずにセメント製造設備10や第一粉砕設備30に投入されている。 The present embodiment is different from the second embodiment in that the washing step S30 is performed after the classification step S10. In the present embodiment, the washing step S30 is performed only on the fine powder B1F classified by the classification step S10. In addition, in the example of FIG. 11A, the case where the fine powder B2F after the washing treatment is put into the cement manufacturing facility 10 is shown. Further, in the example of FIG. 11A, the coarse powder B1C obtained after the classification treatment is put into the cement manufacturing equipment 10 and the first crushing equipment 30 without being washed with water.

バイオマス灰B1に対して分級工程S10で分級されることで得られる粗粉B1Cと細粉B1Fとを比較すると、塩素分の多くは、粗粉B1Cよりも細粉B1Fに含まれる。このため、本実施形態によれば、バイオマス灰B1に含まれる塩素等のセメント忌避成分を、水洗工程S30の実施に必要な水分量を削減しながら、効率的に減少できる。 Comparing the coarse powder B1C obtained by classifying the biomass ash B1 in the classification step S10 with the fine powder B1F, more of the chlorine content is contained in the fine powder B1F than in the coarse powder B1C. Therefore, according to the present embodiment, the cement repellent component such as chlorine contained in the biomass ash B1 can be efficiently reduced while reducing the amount of water required for carrying out the water washing step S30.

水洗処理後の細粉B2Fをセメント製造設備10に投入する場合の具体的な方法としては、粗粉B1Cの場合と同様に、セメントクリンカの原料の調合のための混合機や粉砕機など原料調合系統設備への投入、セメントキルン前のプレヒータトップや仮焼炉への投入、セメントキルン窯尻への投入、セメントキルン(ロータリーキルン)窯前の高温部への投入などが挙げられる。細粉B1F側には、粗粉B1Cと比べて塩素や硫黄が高濃度に含まれるものの、水洗されることでバイオマス灰B1に含まれる塩素や硫黄の含有濃度が低下されているため、セメントクリンカCn1の原料として活用できる。 As a specific method for charging the fine powder B2F after washing with water into the cement manufacturing facility 10, as in the case of the coarse powder B1C, raw material preparation such as a mixer or a crusher for preparation of the raw material of the cement clinker is performed. It can be put into the system equipment, put into the preheater top or calcination furnace before the cement kiln, put into the cement kiln kiln butt, and put into the high temperature part in front of the cement kiln (rotary kiln) kiln. Although the fine powder B1F contains chlorine and sulfur at a higher concentration than the coarse powder B1C, the concentration of chlorine and sulfur contained in the biomass ash B1 is reduced by washing with water, so that the cement clinker is used. It can be used as a raw material for Cn1.

これにより、水洗しない場合よりプレヒータや窯尻、キルンへの低融点物質の付着による閉塞が抑制され、またセメントクリンカCn1の塩素含有量も低減される。また、セメントクリンカCn1のアルカリ金属含有量が高くなり、強度の高いセメントを得ることができる。特に粗粉B1Cをセメント混合材として投入した場合や、高炉スラグ等の潜在水硬性物質、フライアッシュ、火山灰、火山岩、焼成粘土等のポゾラン物質を添加した場合は、セメントクリンカから供給されたアルカリ金属により、これらの混合材の反応が活性化される。 As a result, clogging due to adhesion of the low melting point substance to the preheater, the kiln bottom, and the kiln is suppressed as compared with the case of not washing with water, and the chlorine content of the cement clinker Cn1 is also reduced. In addition, the alkali metal content of the cement clinker Cn1 is high, and high-strength cement can be obtained. In particular, when coarse powder B1C is added as a cement mixture, or when latent hydrohard substances such as blast furnace slag and pozzolan substances such as fly ash, volcanic ash, volcanic rocks, and calcined clay are added, alkali metals supplied from cement clinker. Activates the reaction of these mixtures.

本実施形態においても、第二実施形態と同様に、酸化工程S41や未燃カーボン除去工程S42を実行するものとしても構わない。他は上記各実施形態と共通するため、説明が割愛される。 In the present embodiment as well, the oxidation step S41 and the unburned carbon removal step S42 may be executed as in the second embodiment. Since the others are common to each of the above embodiments, the description is omitted.

なお、図11Bに示すように、水洗処理後の細粉B2Fが、第一粉砕設備30に投入されてセメントクリンカCn1と共に粉砕・混合されるものとしても構わない。 As shown in FIG. 11B, the fine powder B2F after the washing treatment may be charged into the first crushing equipment 30 and crushed and mixed together with the cement clinker Cn1.

[別実施形態]
以下、別実施形態につき説明する。
[Another Embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈1〉図12に示すように、分級設備20においてバイオマス灰B1が分級されることで得られる粗粉B1Cと細粉B1Fのうち、粗粉B1Cに対して水洗設備40によって水洗されるものとしても構わない。分級工程S10によって粗粉B1Cは塩素や硫黄の含有濃度が低下されているが、水洗工程S30が行われることで、これらの濃度が更に低下される。このため、セメントクリンカCn1の原料として活用できる。なお、図12に示すように、この水洗処理後の粗粉B2Cを、セメント製造設備10に加えて、第一粉砕設備30に投入するものとしても構わない。また、図4に示した例と同様に、第二粉砕設備35によって水洗処理後の粗粉B2Cが粉砕された後に、セメント製造設備10に投入されるものとしても構わない。 <1> As shown in FIG. 12, of the coarse powder B1C and the fine powder B1F obtained by classifying the biomass ash B1 in the classification equipment 20, the coarse powder B1C is to be washed with water by the water washing equipment 40. It doesn't matter. The content concentrations of chlorine and sulfur in the crude powder B1C are reduced by the classification step S10, but these concentrations are further reduced by performing the washing step S30. Therefore, it can be used as a raw material for cement clinker Cn1. As shown in FIG. 12, the coarse powder B2C after the washing treatment may be added to the cement manufacturing facility 10 and charged into the first crushing facility 30. Further, as in the example shown in FIG. 4, the coarse powder B2C after the washing treatment may be crushed by the second crushing facility 35 and then charged into the cement manufacturing facility 10.

水洗工程S30で得られる排水W3は、もともと塩素が少ない粗粉B1Cに対する水洗後に得られたものであるため、含有塩素濃度が低い状態である。従って、第二実施形態で上述したような、含有塩素イオンを低減する手段を講じることなく、排水W3をセメントクリンカCn1に混合しても構わない。 The wastewater W3 obtained in the water washing step S30 is originally obtained after washing with water for the crude powder B1C having a small amount of chlorine, and therefore has a low chlorine content. Therefore, the waste water W3 may be mixed with the cement clinker Cn1 without taking measures for reducing the contained chlorine ions as described above in the second embodiment.

一方、細粉B1Fについては、必要に応じて別途の水洗処理が行われた後、セメントクリンカCn1やセメントに混合されるものとしても構わないし、肥料や細骨材として利用されるものとしても構わない。 On the other hand, the fine powder B1F may be mixed with cement clinker Cn1 or cement after being separately washed with water as necessary, or may be used as fertilizer or fine aggregate. do not have.

〈2〉上記各実施形態では、粉砕設備30においてセメントクリンカCn1が粉砕されることでセメントが製造される過程までを説明した。しかし、投入工程S20として、各実施形態において得られたバイオマス灰の粗粉(B1C,B2C)を、セメント及び水に対して投入、混練することで、コンクリートやモルタル等のセメント硬化物を製造する方法に利用しても構わない。 <2> In each of the above embodiments, the process of producing cement by crushing the cement clinker Cn1 in the crushing equipment 30 has been described. However, as the charging step S20, the coarse powder (B1C, B2C) of the biomass ash obtained in each embodiment is charged into cement and water and kneaded to produce a hardened cement product such as concrete or mortar. You may use it for the method.

[実施例1]
パーム椰子殻を燃料にして循環流動床炉による発電を実施しているバイオマス発電施設P1から焼却飛灰BA-1(粒度D50(頻度)が47.2μm、975℃における強熱減量(ig.loss)が4.17%)を入手し、これを分級することによるバイオマス灰の成分組成に与える影響を検討した。パーム椰子殻と石炭の混合燃料中の石炭の含有率は10質量%であった。なお、この焼却飛灰の粒度分布(レーザー回析式粒度分布測定装置:マイクロトラック・ベル製MT3300EX IIを利用)は、図3に示した通りである。
[Example 1]
Incinerator fly ash BA-1 (grain size D 50 (frequency) 47.2 μm, ignition loss at 975 ° C. (ig. Loss) was 4.17%), and the effect of classifying it on the composition of biomass ash was investigated. The content of coal in the mixed fuel of palm coconut shell and coal was 10% by mass. The particle size distribution of this incinerated fly ash (laser diffraction type particle size distribution measuring device: using MT3300EX II manufactured by Microtrac Bell) is as shown in FIG.

《試験方法》
以下、試験方法を説明する。
"Test method"
The test method will be described below.

〈1.分級〉
表1に示す分級点となるように設定された目開きのふるい(スピンエアシーブ:セイシン企業製SAR-75/200)を用いてふるいに掛け、ふるい通過分として細粉B1Fを、ふるい残分として粗粉B1Cを得た。この処理が分級工程S10に対応する。なお、この分級点は、図3に示した粒度分布に基づいて設定されたものである。。試験では、32μm、45μm、及び90μmの3種類の分級点において、それぞれバイオマス灰B1が分級された。なお、以下では、バイオマス灰B1が分級前であることを明確にするために、「原灰B1」と表記することがある。
<1. Classification>
Sift using a sieve with a mesh opening (spin air sheave: SAR-75 / 200 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) set to be the classification point shown in Table 1, and use fine powder B1F as the sieve passage residue. Crude powder B1C was obtained. This process corresponds to the classification step S10. The classification point is set based on the particle size distribution shown in FIG. .. In the test, biomass ash B1 was classified at three classification points of 32 μm, 45 μm, and 90 μm, respectively. In the following, in order to clarify that the biomass ash B1 is before classification, it may be referred to as "raw ash B1".

分級後のバイオマス灰の粒度分布は表1の通りである。なお、表1には、バイオマス発電施設P1とは別のバイオマス発電施設P2から入手した焼却飛灰BA-2に対して、45μmを分級点として分級した後に得られた粗粉B1Cについても併せて示されている。粒度分布は、レーザー回析式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル製MT3300EX II)によって、測定された。 Table 1 shows the particle size distribution of the biomass ash after classification. Table 1 also shows the crude powder B1C obtained after classifying the incinerated fly ash BA-2 obtained from the biomass power generation facility P2, which is different from the biomass power generation facility P1, with a classification point of 45 μm. It is shown. The particle size distribution was measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device (MT3300EX II manufactured by Microtrac Bell).

Figure 2022044571000002
Figure 2022044571000002

〈2.化学組成分析〉
焼却飛灰BA-1由来の原灰B1(#1)、各粗粉B1C(#2,#4)、及び各細粉B1F(#3,#5)、原灰B1を以下の方法で湿灰化したもの(#1W)、湿灰化した原灰B1(#1W)を45μmで分級した粗粉B1C(#2W)のそれぞれに対し、化学成分を測定した。また、原灰B1を20μmを分級点として分級した粗粉B1C(#9)及び細粉B1F(#10)を得て、これらに対しても同様に化学成分を測定した。更に、原灰B1(#1)及び45μmで分級した細粉B1F(#3)に対しては、以下の方法で水洗処理を施したものを準備し(#1Wp,#3Wp)、同様に化学成分を測定した。
<2. Chemical composition analysis>
Wet the raw ash B1 (# 1) derived from the incinerated fly ash BA-1, each coarse powder B1C (# 2, # 4), each fine powder B1F (# 3, # 5), and the raw ash B1 by the following method. The chemical composition was measured for each of the incinerated product (# 1W) and the crude powder B1C (# 2W) obtained by classifying the wet ashed raw ash B1 (# 1W) at 45 μm. Further, coarse powder B1C (# 9) and fine powder B1F (# 10), which were classified by classifying the raw ash B1 with 20 μm as a classification point, were obtained, and the chemical components of these were also measured in the same manner. Further, for the raw ash B1 (# 1) and the fine powder B1F (# 3) classified by 45 μm, those which have been washed with water by the following method are prepared (# 1Wp, # 3Wp) and similarly chemicalized. The components were measured.

湿灰化の方法は、次の通りである。原灰B1(符号#1)に対して、外割で20質量%(含水率16.7質量%)の水を添加した後に20℃で3日間保管し、105℃で乾燥させることで湿灰とした。この方法で湿灰化された原灰B1が「符号#1W」に対応し、この湿灰化された原灰#1Wを分級して得られた粗粉B1Cが「符号#2W」に対応する。なお、湿灰化した原灰B1(#1W)を分級するに際しては、エアジェットシーブ(ホソカワミクロン社製、e200LS)が用いられた。 The method of wet ashing is as follows. Wet ash by adding 20% by mass (water content 16.7% by mass) of water to the raw ash B1 (reference numeral # 1), storing at 20 ° C for 3 days, and drying at 105 ° C. And said. The raw ash B1 moistened by this method corresponds to "reference numeral # 1W", and the crude powder B1C obtained by classifying the wet ashed raw ash # 1W corresponds to "reference numeral # 2W". .. When classifying the wet ash raw ash B1 (# 1W), an air jet sheave (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, e200LS) was used.

水洗処理の方法は以下の通りである。この処理が水洗工程S30に対応する。
(手順1)バイオマス灰(B1,B1F)100gと水道水400gをビーカーに投入し、スラリーにして、攪拌機にて400rpmで30分間攪拌した。このとき、水洗時にCO2ガスを流入してpH調整を行う場合には、pHメータで液中pHを監視しながら流量を調整した。
(手順2)攪拌を停止後、ブフナーロートを使用して濾別し、得られた濾紙上のケーキに対して更に水道水400gを投入してスラリーを洗浄後、回収した。
(手順3)回収したケーキを自然乾燥後、質量を測定し、各種分析を行った。
The method of washing with water is as follows. This treatment corresponds to the washing step S30.
(Procedure 1) 100 g of biomass ash (B1, B1F) and 400 g of tap water were put into a beaker to make a slurry, which was stirred with a stirrer at 400 rpm for 30 minutes. At this time, when adjusting the pH by inflowing CO 2 gas during washing with water, the flow rate was adjusted while monitoring the pH in the liquid with a pH meter.
(Procedure 2) After stopping stirring, filtration was performed using a Büchner funnel, and 400 g of tap water was further added to the obtained cake on the filter paper to wash the slurry and then recovered.
(Procedure 3) After the collected cake was naturally dried, the mass was measured and various analyzes were performed.

また、得られた粗粉に対しては、ボールミルを用いて粉砕を行った。 Further, the obtained coarse powder was pulverized using a ball mill.

《分析》
化学成分の測定は、以下の方法で行われた。
準備された各試料(#1~#5,#9~#10,#1W,#2W,#1Wp,#3Wp)に対し、蛍光X線装置(リガク社製、ZSX Primus II)を用いて、検量線(石炭灰)法によって化学成分を測定した。その結果を表2に示す。なお、それぞれの強熱減量は、JIS R 5202 「セメントの化学分析方法」に準じた方法で測定した。また、焼却飛灰と得られた試料の炭酸化カルシウム量は、窒素雰囲気中で試料約50mgを昇温速度20℃/分にて1000℃まで昇温したときの600℃~700℃付近の質量減少量を求め、試薬との重量減少との比率により求めた(NETZSCH社製TG-DTA 2000SRを利用)。また、焼却飛灰と得られた試料の水酸化カルシウム量は、窒素雰囲気中で試料約50mgを昇温速度10℃/分にて1000℃まで昇温したときの400℃付近の吸熱量を求め、試薬との重量減少との比率により求めた(NETZSCH社製 DSC404F3を利用)。
"analysis"
The measurement of the chemical composition was carried out by the following method.
For each prepared sample (# 1 to # 5, # 9 to # 10, # 1W, # 2W, # 1Wp, # 3Wp), a fluorescent X-ray apparatus (Rigaku, ZSX Primus II) was used. The chemical composition was measured by the calibration curve (coal ash) method. The results are shown in Table 2. Each ignition loss was measured by a method according to JIS R5202 "Cement Chemical Analysis Method". The amount of incinerated fly ash and the amount of calcium carbonate in the obtained sample is about 600 ° C to 700 ° C when the temperature of the sample is about 50 mg in a nitrogen atmosphere and the temperature is raised to 1000 ° C at a heating rate of 20 ° C / min. The amount of reduction was calculated and calculated by the ratio of the weight reduction with the reagent (using TG-DTA 2000SR manufactured by NETZSCH). As for the amount of calcium hydroxide in the incinerated fly ash and the obtained sample, the amount of heat absorption around 400 ° C. when the temperature of the sample is about 50 mg in a nitrogen atmosphere and the temperature is raised to 1000 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min is obtained. , Determined by the ratio of weight loss with the reagent (using DSC404F3 manufactured by NETZSCH).

水和物生成量は、上記強熱減量より上記炭酸化カルシウム量から揮発する脱炭酸分を除いたものとした。なお、原灰B1の水和物生成量は1.8%、湿灰化したもの(#1W)では6.0%であった。 The amount of hydrate produced was defined as the amount of calcium carbonate minus the decarboxylated content that volatilized from the loss on ignition. The amount of hydrate produced from the raw ash B1 was 1.8%, and that of the wet ash (# 1W) was 6.0%.

Figure 2022044571000003
Figure 2022044571000003

表2によれば、乾灰である原灰B1を、粒度分布を頻度で表した場合の細粒側の山と粗粒側の山の間を分級点として分級すると、細粉(B1F)側に塩素成分と硫黄成分(SO3)のほとんどが含まれた。また、これを水洗することで(B2F)効率的に塩素成分が除去できていることが確認された。このため、特に水洗後の細粉については、セメント混合材として好適であることが分かる。 According to Table 2, when the raw ash B1 which is a dry ash is classified by the division point between the mountain on the fine grain side and the mountain on the coarse grain side when the particle size distribution is expressed by frequency, the fine powder (B1F) side is obtained. Contained most of the chlorine and sulfur components (SO 3 ). In addition, it was confirmed that the chlorine component could be efficiently removed by washing this with water (B2F). Therefore, it can be seen that the fine powder after washing with water is particularly suitable as a cement mixture.

一方、原灰を分級した粗粉(B1C)側のアルカリ金属の減少量は小さいが、塩素成分と硫黄成分をほとんど含まない上、原灰と比べてCaOが減少し、SiO2が増加している。よって、粗粉は石炭灰の化学組成に近くなり、セメントクリンカの原料として好適であることが分かる。 On the other hand, although the amount of decrease in alkali metal on the crude powder (B1C) side obtained by classifying raw ash is small, it contains almost no chlorine component and sulfur component, CaO decreases and SiO 2 increases compared to raw ash. There is. Therefore, it can be seen that the crude powder has a chemical composition close to that of coal ash and is suitable as a raw material for cement clinker.

また、原灰B1を湿灰化したもの(#1W)と、これを45μmで分級した粗粉B1C(#2W)とを対比すると、分級による塩素濃度の低下の程度は低いことが確認される。これは、原灰B1が湿灰化されたことで凝集と水和反応が生じており、生成された水和物に塩素(Cl)分が取り込まれた結果、分級による除去率が低下したものと推定される。原灰B1を湿灰化したもの(#1W)は水和反応が生じており、乾灰である原灰B1よりも強熱減量が増加していた。
Further, when the raw ash B1 that has been moistened (# 1W) is compared with the crude powder B1C (# 2W) that has been classified by 45 μm, it is confirmed that the degree of decrease in chlorine concentration due to the classification is low. .. This is because the raw ash B1 was moistened to cause agglutination and hydration reaction, and chlorine (Cl) was incorporated into the produced hydrate, resulting in a decrease in the removal rate by classification. It is estimated to be. The wet ash of the raw ash B1 (# 1W) had a hydration reaction, and the ignition loss was increased as compared with the dry ash B1.

〈3.物理試験〉
焼却飛灰BA-1由来の原灰B1(#1)、分級点を45μmとして得られた粗粉B1C(#2)及び細粉B1F(#3)につき、ブレーン比表面積、フロー値比、及び活性度指数を、JIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」の附属書Cに準拠した方法で、測定した。更に、粗粉B1C(#2)に対しては細粉B1Fと同等程度の粒度になるようにミルで粉砕し、同様にブレーン比表面積、フロー値比、及び活性度指数を測定した。なお、粗粉B1Cを粉砕して得られた粉砕物(#2C)は、例えば、図12において、分級後の粗粉B1Cが粉砕設備30で粉砕されたもの(便宜上、符号「B1Cp」と称する。)を模擬したものである。この測定結果を表3に示す。
<3. Physical test>
For the raw ash B1 (# 1) derived from incinerated fly ash BA-1, the coarse powder B1C (# 2) and the fine powder B1F (# 3) obtained with a classification point of 45 μm, the brain specific surface area, flow value ratio, and The activity index was measured by a method according to Annex C of JIS A 6201 "Fly Ash for Concrete". Further, the coarse powder B1C (# 2) was pulverized with a mill so as to have a particle size equivalent to that of the fine powder B1F, and the brain specific surface area, flow value ratio, and activity index were measured in the same manner. The pulverized product (# 2C) obtained by pulverizing the crude powder B1C is, for example, in FIG. 12, the crude powder B1C after classification is pulverized by the pulverization equipment 30 (for convenience, it is referred to as “B1Cp”. .) Is simulated. The measurement results are shown in Table 3.

Figure 2022044571000004
Figure 2022044571000004

表3によれば、原灰B1を分級した細粉B1Fを混合材として用いた場合は、原灰B1よりも活性度指数が高くなることが確認された。なお、粗粉B1Cは塩素を含まず、ブレーン比表面積が4000cm2/g以上になるまで粉砕を行えば(B1Cp)、原灰よりも反応性の高いポゾラン混合材として利用できることが明らかとなった。 According to Table 3, it was confirmed that when the fine powder B1F obtained by classifying the raw ash B1 was used as a mixed material, the activity index was higher than that of the raw ash B1. It was clarified that the crude powder B1C does not contain chlorine and can be used as a pozzolan mixture having higher reactivity than the raw ash if it is pulverized until the brain specific surface area becomes 4000 cm 2 / g or more (B1Cp). ..

[実施例2]
木質バイオマス(間伐材)を燃料にして循環流動床炉による発電を実施しているバイオマス発電施設P2から飛灰(粒度D50(頻度)が45.3μm、750℃における強熱減量(ig.loss)が2.3%)を入手し、これを水洗すること、及びその水洗の際の酸化工程(特には炭酸化工程)の有無が成分組成に与える影響を検討した。
[Example 2]
Fly ash (grain size D 50 (frequency) is 45.3 μm, ignition loss at 750 ° C (ig.loss) from biomass power generation facility P2 that uses woody biomass (thinned wood) as fuel to generate electricity with a circulating flow bed furnace. ) Obtained 2.3%), and the effect of washing it with water and the presence or absence of an oxidation step (particularly a carbonation step) at the time of washing with water was examined.

《試験方法》
以下の手順で試験を行った。
(手順1)バイオマス灰100gと水道水400gをビーカーに投入し、スラリーにして、攪拌機にて400rpmで30分間攪拌した。このとき、水洗時にCO2ガスを流入してpH調整を行う場合には、pHメータで液中pHを監視しながら流量を調整した。
(手順2)攪拌を停止後、ブフナーロートを使用して濾別し、得られた濾紙上のケーキに対して更に水道水400gを投入してスラリーを洗浄後、回収した。
(手順3)回収したケーキを自然乾燥後、質量を測定し、各種分析を行った。
"Test method"
The test was conducted according to the following procedure.
(Procedure 1) 100 g of biomass ash and 400 g of tap water were put into a beaker to make a slurry, which was stirred with a stirrer at 400 rpm for 30 minutes. At this time, when adjusting the pH by inflowing CO 2 gas during washing with water, the flow rate was adjusted while monitoring the pH in the liquid with a pH meter.
(Procedure 2) After stopping stirring, filtration was performed using a Büchner funnel, and 400 g of tap water was further added to the obtained cake on the filter paper to wash the slurry and then recovered.
(Procedure 3) After the collected cake was naturally dried, the mass was measured and various analyzes were performed.

以下の表4は、各水洗条件の水準を示す。 Table 4 below shows the level of each washing condition.

Figure 2022044571000005
Figure 2022044571000005

《分析》
得られた試料につき、それぞれ以下の方法で分析を行った。
Clの定量:試料を硝酸分解処理した後、電位差滴定法により測定した。
K,Naの定量:試料を酸分解処理した後、ICP発光分光分析法により測定した。
Se,Cr6+の溶出試験:JIS K 0058-1「スラグ類の化学物質試験方法-第1部:溶出試験方法 5.利用有姿による試験」に準拠した方法で検液を作成した後、SeについてはICP質量分析法によって、Cr6+はジフェニルカルバジド吸光光度法によってそれぞれ測定した。
C,Mg,Al,Si,P,S,Ca,Feの定量:40℃乾燥処理を施した試料を蛍光X線装置(FP法:ファンダメンタルパラメータ法)によって測定した。測定結果を表5及び表6に示す。
"analysis"
The obtained samples were analyzed by the following methods.
Quantification of Cl: After the sample was subjected to nitric acid decomposition treatment, it was measured by a potentiometric titration method.
Quantification of K and Na: After the sample was acid-decomposed, it was measured by ICP emission spectroscopy.
Dissolution test of Se, Cr 6+ : After preparing the test solution by the method based on JIS K 0058-1 "Test method for chemical substances of slag-Part 1: Dissolution test method 5. Test by appearance" Se was measured by the ICP mass analysis method, and Cr 6+ was measured by the diphenylcarbazide absorptiometry.
Quantification of C, Mg, Al, Si, P, S, Ca, Fe: The sample subjected to the drying treatment at 40 ° C. was measured by a fluorescent X-ray apparatus (FP method: fundamental parameter method). The measurement results are shown in Tables 5 and 6.

Figure 2022044571000006
Figure 2022044571000006

Figure 2022044571000007
Figure 2022044571000007

表5によれば、原灰を水洗することにより塩素のほとんどが有効に除かれ、混合材として用いた場合のセメントを水硬化した後、鉄筋等への腐食作用のおそれがないと評価される許容基準の0.035質量%以下を満たすことが確認された。つまり、水洗後のバイオマス灰を分級した場合、細粉側及び粗粉側の双方にも塩素がほとんど含まれないことが分かる。 According to Table 5, most of the chlorine is effectively removed by washing the raw ash with water, and it is evaluated that there is no risk of corrosive action on the reinforcing bars, etc. after the cement is water-hardened when used as a mixed material. It was confirmed that the allowable standard of 0.035% by mass or less was satisfied. That is, it can be seen that when the biomass ash after washing with water is classified, chlorine is hardly contained on both the fine powder side and the coarse powder side.

また、表5によれば、原灰に含まれる水溶性セレンや六価クロムも水洗により有効に除かれており、混合材として用いた場合の重金属類の溶出のおそれが低減することが明らかとなった。 In addition, according to Table 5, it is clear that water-soluble selenium and hexavalent chromium contained in the raw ash are also effectively removed by washing with water, and the risk of elution of heavy metals when used as a mixed material is reduced. became.

表6に示すように、このバイオマス灰は、SiO2やCaOが主要な構成成分であり、反応性の高いポゾラン混合材として有用であることが明らかとなった。 As shown in Table 6, it was clarified that this biomass ash contains SiO 2 and CaO as main constituents and is useful as a highly reactive pozzolan mixture.

水準2-2の結果によれば、CO2ガスを吹き込みながら水洗を行うことで、水洗後のバイオマス灰のCO2含有率が上昇することが明らかとなった。よって、pH調整のための成分は、水洗の操作後にはその少なくとも一部が灰中に固定化され、炭酸カルシウムが生成されたものと考えられる。また、CO2ガスを吹き込みながら水洗を行うことで、水酸化カルシウムが消失していた。表5において、水酸化カルシウムの含有量が0.01%未満であることは、検出限界未満であることを意味している。 According to the results of Level 2-2, it was clarified that the CO 2 content of the biomass ash after washing with water was increased by washing with water while blowing CO 2 gas. Therefore, it is considered that at least a part of the component for pH adjustment was immobilized in the ash after the operation of washing with water to generate calcium carbonate. In addition, calcium hydroxide disappeared by washing with water while blowing CO 2 gas. In Table 5, a calcium hydroxide content of less than 0.01% means below the detection limit.

下記表7には、XRD法(X線回折法)により灰中のカルシウム成分の存在形態を調べた結果を示す。 Table 7 below shows the results of examining the existence form of the calcium component in the ash by the XRD method (X-ray diffraction method).

Figure 2022044571000008
Figure 2022044571000008

表6及び表7によれば、原灰ではカルシウム成分の形態として、CaO(生石灰)、Ca(OH)2(消石灰)、CaCO3(石灰石)、CaSO4(石膏)の各Ca化合物の存在が確認された。これに対して、pH調整せずに水洗した水準2-1では、CaO(生石灰)の存在は消失し、Ca(OH)2(消石灰)の存在の減少が確認された。また、CO2ガスを吹込みながらpH9の条件で水洗した水準2-2では、CaO(生石灰)とCa(OH)2(消石灰)の存在が消失し、炭酸カルシウムが増加したことが確認された。 According to Tables 6 and 7, the presence of each Ca compound of CaO (quicklime), Ca (OH) 2 (slaked lime), CaCO 3 (limestone), and CaSO 4 (plaster) as the form of calcium component in raw ash. confirmed. On the other hand, at level 2-1 washed with water without adjusting the pH, the presence of CaO (quick lime) disappeared, and the presence of Ca (OH) 2 (slaked lime) was confirmed to decrease. It was also confirmed that the presence of CaO (quick lime) and Ca (OH) 2 (slaked lime) disappeared and calcium carbonate increased at level 2-2, which was washed with water under the condition of pH 9 while injecting CO 2 gas. ..

[実施例3]
木質ペレットおよびパーム椰子殻を燃料にしてストーカ炉による発電を実施しているバイオマス発電施設P3から焼却飛灰(粒度D50(頻度)が20.0μm、750℃における強熱減量(ig.loss)6.1%)を入手して、実施例2と同様の試験を行った。その結果を表8及び表9に示す。なお、水準3-2では、水洗時にpH調整のための硫酸が添加されている。
[Example 3]
Incinerator fly ash (grain size D 50 (frequency) 20.0 μm, ignition loss at 750 ° C (ig.loss) from biomass power generation facility P3 that uses wood pellets and palm coconut shells as fuel to generate electricity with a stoker furnace. 6.1%) was obtained and the same test as in Example 2 was performed. The results are shown in Tables 8 and 9. At level 3-2, sulfuric acid for pH adjustment is added at the time of washing with water.

Figure 2022044571000009
Figure 2022044571000009

Figure 2022044571000010
Figure 2022044571000010

表8によれば、原灰を水洗することにより塩素のほとんどが有効に除かれ、混合材として用いた場合のセメントを水硬化した後、鉄筋等への腐食作用のおそれがないと評価される許容基準0.035質量%以下を満たすことが確認された。つまり、水洗後のバイオマス灰を分級した場合、細粉側及び粗粉側の双方にも塩素がほとんど含まれないことが分かる。 According to Table 8, most of the chlorine is effectively removed by washing the raw ash with water, and it is evaluated that there is no risk of corrosive action on the reinforcing bars, etc. after the cement is hydrohardened when used as a mixed material. It was confirmed that the allowable standard of 0.035% by mass or less was satisfied. That is, it can be seen that when the biomass ash after washing with water is classified, chlorine is hardly contained on both the fine powder side and the coarse powder side.

また、表8によれば、原灰に含まれる水溶性セレンや六価クロムも水洗により有効に除かれており、混合材として用いた場合の重金属類の溶出のおそれが低減することが明らかとなった。 Further, according to Table 8, it is clear that water-soluble selenium and hexavalent chromium contained in the raw ash are also effectively removed by washing with water, and the risk of elution of heavy metals when used as a mixed material is reduced. became.

表9に示すように、このバイオマス灰は、SiO2やCaOが主要な構成成分であり、反応性の高いポゾラン混合材として有用であることが明らかとなった。 As shown in Table 9, it was clarified that this biomass ash contains SiO 2 and CaO as main constituents and is useful as a highly reactive pozzolan mixture.

1 :セメント製造システム
3 :原料槽
5 :粉体貯槽
10 :クリンカ製造設備
11 :プレヒータ
12 :セメントキルン
13 :クリンカクーラ
20 :分級設備
30 :第一粉砕設備
35 :第二粉砕設備
40 :水洗設備
41 :粉体供給装置
42 :液体供給装置
43 :粉体溶解槽
44 :スラリー攪拌装置
46 :固液分離装置
47 :搬送装置
49 :水洗浄装置
51 :ガス供給装置
52 :脱未燃炭素剤供給装置
53 :浮遊選鉱装置
B1 :バイオマス灰
B1C :粗粉
B1F :細粉
B2 :(改質)バイオマス灰
B2C :(改質)粗粉
B2F :(改質)細粉
Ck1 :脱水物
Cn1 :セメントクリンカ
D1 :脱未燃炭素剤
G1 :CО2含有ガス
Lr1 :スラリー
Lr2(Lr2a,Lr2b) :スラリー
W1,W2 :水
W3 :排水
Y1 :セメントクリンカ原料
1: Cement manufacturing system 3: Raw material tank 5: Powder storage tank 10: Cleaner manufacturing equipment 11: Preheater 12: Cement kiln 13: Cleaner cooler 20: Classification equipment 30: First crushing equipment 35: Second crushing equipment 40: Washing equipment 41: Powder supply device 42: Liquid supply device 43: Powder dissolution tank 44: Slurry stirrer 46: Solid-liquid separation device 47: Transfer device 49: Water cleaning device 51: Gas supply device 52: Decombustible carbon agent supply Equipment 53: Floating beneficiation equipment B1: Biomass ash B1C: Coarse powder B1F: Fine powder B2: (Modified) Biomass ash B2C: (Modified) Coarse powder B2F: (Modified) Fine powder Ck1: Dehydrated product Cn1: Cement clinker D1: Decombustible carbon agent G1: CO2 -containing gas Lr1: Slurry Lr2 (Lr2a, Lr2b): Slurry W1, W2: Water W3: Drainage Y1: Cement cleaner raw material

Claims (13)

バイオマス灰を、粗粉と細粉に分級する工程(a)と、
前記工程(a)で得られた前記粗粉を、セメントキルンに投入されるセメントクリンカ原料、前記セメントキルンから得られたセメントクリンカ、又は前記セメントクリンカに対する粉砕処理後のセメント、の少なくともいずれかに対して投入する工程(b)とを有することを特徴とする、セメント製造方法。
Step (a) of classifying biomass ash into coarse powder and fine powder,
The coarse powder obtained in the step (a) is applied to at least one of a cement clinker raw material to be charged into a cement kiln, a cement clinker obtained from the cement clinker, or cement after a pulverization treatment for the cement clinker. A cement manufacturing method, which comprises a step (b) of charging.
前記工程(a)で得られた前記細粉を、前記セメントクリンカ、又は前記セメントクリンカに対する粉砕処理後のセメント、の少なくともいずれかに対して投入する工程(c)を有し、
前記工程(b)は、前記工程(a)で得られた前記粗粉を、セメントキルンに投入されるセメントクリンカ原料に投入する工程であることを特徴とする、請求項1に記載のセメント製造方法。
It has a step (c) of putting the fine powder obtained in the step (a) into at least one of the cement clinker or the cement after the pulverization treatment for the cement clinker.
The cement production according to claim 1, wherein the step (b) is a step of putting the coarse powder obtained in the step (a) into a cement clinker raw material to be put into a cement kiln. Method.
前記工程(a)で得られた前記細粉を、前記セメントクリンカ原料に対して投入する工程(c)を有し、
前記工程(b)は、前記工程(a)で得られた前記粗粉を、セメントキルンに投入されるセメントクリンカ原料に投入する工程であることを特徴とする、請求項1に記載のセメント製造方法。
It has a step (c) in which the fine powder obtained in the step (a) is charged into the cement clinker raw material.
The cement production according to claim 1, wherein the step (b) is a step of putting the coarse powder obtained in the step (a) into a cement clinker raw material to be put into a cement kiln. Method.
前記バイオマス灰を水洗する工程(d)を有し、
前記工程(c)は、前記工程(d)によって水洗された後の前記細粉を投入する工程であることを特徴とする、請求項2又は3に記載のセメント製造方法。
It has a step (d) of washing the biomass ash with water, and has a step (d).
The cement manufacturing method according to claim 2 or 3, wherein the step (c) is a step of adding the fine powder after being washed with water by the step (d).
前記工程(d)は、前記工程(a)で得られた前記細粉のみを水洗する工程であることを特徴とする、請求項4に記載のセメント製造方法。 The cement manufacturing method according to claim 4, wherein the step (d) is a step of washing only the fine powder obtained in the step (a) with water. 前記工程(d)の実行中又は前記工程(d)の実行後に、前記バイオマス灰を酸化処理
する工程(f)を有することを特徴とする、請求項4又は5に記載のセメント製造方法。
The cement manufacturing method according to claim 4 or 5, further comprising a step (f) for oxidizing the biomass ash during or after the execution of the step (d).
前記工程(a)で得られた前記粗粉の少なくとも一部を粉砕する工程(e)を有し、
前記工程(b)は、前記工程(e)によって粉砕された後の前記粗粉を、前記セメントキルンから得られたセメントクリンカ、又は前記セメントクリンカに対する粉砕処理後のセメントに投入する工程であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載のセメント製造方法。
It has a step (e) of pulverizing at least a part of the crude powder obtained in the said step (a), and has.
The step (b) is a step of putting the coarse powder after being crushed by the step (e) into a cement clinker obtained from the cement kiln or a cement after crushing the cement clinker. The cement manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the cement manufacturing method is characterized.
前記工程(a)は、20μm以上100μm以下を分級点として分級する工程であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のセメント製造方法。 The cement manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the step (a) is a step of classifying with 20 μm or more and 100 μm or less as a classification point. 前記バイオマス灰は、流動床式燃焼炉から発生した飛灰であり、かつ乾灰であることを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載のセメント製造方法。 The cement manufacturing method according to any one of claims 1 to 8, wherein the biomass ash is fly ash generated from a fluidized bed type combustion furnace and is dry ash. バイオマス灰を粗粉と細粉に分級する分級設備と、
セメントクリンカ原料を焼成してセメントクリンカを生成するセメントキルンと、
前記セメントキルンから得られた前記セメントクリンカを粉砕してセメントを生成する第一粉砕設備とを備え、
前記分級装置で得られた前記粗粉が、前記セメントクリンカ原料、前記セメントキルンから得られた前記セメントクリンカ、又は前記第一粉砕設備から得られた前記セメントの少なくともいずれかに対して投入されることを特徴とする、セメント製造システム。
A classification facility that classifies biomass ash into coarse powder and fine powder,
Cement clinker A cement kiln that fires raw materials to produce cement clinker,
It is equipped with a first crushing facility that crushes the cement clinker obtained from the cement kiln to produce cement.
The coarse powder obtained by the classification device is charged into at least one of the cement clinker raw material, the cement clinker obtained from the cement kiln, or the cement obtained from the first crushing facility. A cement manufacturing system characterized by that.
前記分級装置で得られた前記粗粉が、前記第一粉砕設備に投入されることを特徴とする、請求項10に記載のセメント製造システム。 The cement manufacturing system according to claim 10, wherein the coarse powder obtained by the classification device is charged into the first crushing facility. 前記分級設備で分級された前記粗粉を粉砕する第二粉砕設備を備え、
前記第二粉砕設備によって粉砕された後の前記粗粉が、前記セメントキルンから得られた前記セメントクリンカ、又は前記第一粉砕設備から得られた前記セメントの少なくともいずれかに対して投入されることを特徴とする、請求項10に記載のセメント製造システム。
A second crushing facility for crushing the coarse powder classified by the classification facility is provided.
The coarse powder after being crushed by the second crushing facility is charged into at least one of the cement clinker obtained from the cement kiln or the cement obtained from the first crushing facility. 10. The cement manufacturing system according to claim 10.
バイオマス灰を、粗粉と細粉に分級する工程(a)と、
前記工程(a)で得られた前記粗粉を粉砕する工程(e)と、
前記工程(e)で得られた粉砕後の前記粗粉と、粉砕処理後のセメントと、水とを投入する工程(b)とを有することを特徴とする、セメント硬化物の製造方法。
Step (a) of classifying biomass ash into coarse powder and fine powder,
In the step (e) of crushing the coarse powder obtained in the step (a),
A method for producing a hardened cement product, which comprises a step (b) of adding the coarse powder after pulverization obtained in the step (e), the cement after the pulverization treatment, and water.
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