JP3385184B2 - セメントの製造方法 - Google Patents

セメントの製造方法

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JP3385184B2 JP20952597A JP20952597A JP3385184B2 JP 3385184 B2 JP3385184 B2 JP 3385184B2 JP 20952597 A JP20952597 A JP 20952597A JP 20952597 A JP20952597 A JP 20952597A JP 3385184 B2 JP3385184 B2 JP 3385184B2
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    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44Burning; Melting
    • C04B7/4407Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes
    • C04B7/4423Waste or refuse used as fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、嵩高い可燃性廃
燃料の少なくとも一部として使用する新規なセメント
の製造方法に関する。詳しくは、ロータリーキルン及び
/又は仮焼炉において、該嵩高い可燃性廃材の減容固化
物を燃料とし、得られるセメントの品質を安定して維持
しながら、大量に使用することが可能なセメントの製造
方法である。
【0002】
【従来の技術】従来、産業活動に伴って排出される廃材
及び家庭から排出される廃材は、その大部分が埋立処分
場への投棄或いは焼却炉による焼却によって処理されて
きた。ところが、近年、埋立処分場の能力が不足し、ま
た、新設は社会的な制約により困難となっていることか
ら、埋立処分による方法に期待することはできない状態
となっている。また、一般に、焼却炉による焼却処理に
関しては、廃材のうち、プラスチック廃材、古紙等の如
き、可燃性廃材が対象となるが、特に、プラスチック廃
材については、燃焼温度が高いことによる炉の損傷ある
いはダイオキシン発生量が多い等の問題があり、大量の
廃材を安定的に処理することは困難である。
【0003】このような背景の基に、環境保全の観点か
らプラスチック等の廃材の再資源化が社会的に重要な課
題となっており、中でも燃焼温度が高い、セメントの製
造用燃料としてプラスチック廃材を活用する方法が推進
されようとしている。
【0004】一般に、セメントはロータリーキルン(以
下、単にキルンともいう)で製造される。図1に示すよ
うに、上記キルン11は円筒状の鉄皮を耐火物で内張り
した燃焼炉であり、該キルンは一定の速度で回転してい
る。かかるキルンの出口側(図においてキルン側)に
はキルン主燃料供給ノズル(バーナー)10が設置され
ており、該バーナーの燃料としては、微粉炭供給装置1
2から粉炭が供給されている。
【0005】また、キルンの入口側(図においてキルン
側)から投入されたセメント原料は回転するキルン内
を出口方向に移動しながら焼成され、一定の鉱物組成か
らなるクリンカとなって側出口部から排出される。該
キルンの出口から入口方向に向かっての数十メートルの
領域は最終的にクリンカの鉱物組成が決定される領域
(以下、焼成領域という)であるため、厳しい反応条件
の管理が必要であり、特に、バーナーでの粉炭等の燃料
の燃焼状態を良好に保つことは、正常な品質のクリンカ
を安定的に製造する上で決定的に重要な要素である。そ
のため、粉炭等の燃料の燃焼状態は、正常な品質のクリ
ンカを製造するに必要な熱量を過不足なく供給し、キル
ンの運転性を損なわぬよう管理する必要がある。
【0006】また、キルンに供給するセメント原料を仮
焼するための仮焼炉14においては、バーナーによる仮
焼状態を正常に維持することがクリンカの品質を安定さ
せるために必要である。
【0007】しかし、トレー、袋、フレキシブルコンテ
ナ等、フィルム、シートの形態で廃棄されるプラスチッ
ク廃材或いは古紙等の嵩高い可燃性廃材は、そのままの
形態ではセメント製造用のキルンや仮焼炉に供給する場
合、種々の問題を有する。
【0008】すなわち、上記嵩高い可燃性廃材は、貯
蔵、輸送、計量等のハンドリング操作が極めて困難であ
る。例えば、貯蔵する場合、嵩比重が小さいために広大
な貯蔵スペースが必要となる。また、車で輸送する場合
は、嵩比重が小さいために1車当たりの輸送量が極端に
少なく、また、飛散しやすいために対策が必要である。
更に、ベルトコンベヤ等の輸送機で輸送する場合におい
ても、飛散やこぼれ、詰まりなどが発生し易い。
【0009】従来、嵩高い可燃性廃材のハンドリング上
の問題を解決する手段として、必要に応じてバインダー
を添加し、圧縮成形することにより得られる減容固化物
を燃料とする方法が提案され、該減容固化物をセメント
燃料の一部として使用することが考えられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記減
容固化物は、本発明者らの確認によれば、ハンドリング
性においては良好な結果を与えるものの、キルンの出口
のバーナーより減容固化物を供給して燃焼せしめること
によりセメントを製造しようとした場合、減容固化物の
一部が前記キルン内の焼成領域の炉底に燃焼が完了しな
い内に落下し、異常燃焼を起こすことが判った。そのた
め、かかる減容固化物を使用した場合、前記したクリン
カの品質のばらつき、キルンの損傷を招き易く、その結
果、該減容固化物をキルンに大量供給することが困難で
あるという問題が存在する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、嵩高い可
燃性廃材の減容固化物を大量供給した場合でも、安定し
た品質のクリンカを得ることができる技術について鋭意
検討した結果、上記の減容固化物を特定の質量、大きさ
となるように破砕してキルン及び/又は仮焼炉に供給す
ることにより、かかる目的を達成できることを見い出
し、本発明を完成するに至った。
【0012】すなわち、本発明は、嵩高い可燃性廃材
を、嵩比重が0.1〜1g/cm になるように減容固
化し、該固化物を計量後破砕することにより該破砕物1
つ当たりの質量を5g以下で且つ一方向の最大長が50
mm以下にした後、燃料の少なくとも一部として、セメ
ント製造用のロータリーキルン及び/又はセメント原料
の仮焼炉に供給することを特徴とするセメントの製造方
法である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法において、嵩
い可燃性廃材としては、嵩比重が小さく、燃焼が可能な
ものが全て対象となるが、一般に、嵩比重が0.01〜
0.5g/cmのものである。特に、本発明において
は、嵩比重が0.01〜0.05g/cmの嵩高いプ
ラスチック廃材を使用する場合に、減容固化の効果がよ
り強く現れる。また、該可燃性廃材の燃焼特性は、発熱
量が3000〜10000kcal/kgのものが好適
に使用される。
【0014】上記可燃性廃材の材質としては、例えば、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリア
ミド、ポリ塩化ビニル等のプラスチック、紙などが挙げ
られる。また、形態としては、薄肉であればよく、フィ
ルム、シート或いはこれらの加工品、かかるフィルム、
シートと同等の肉厚を有する成形体が代表的である。具
体的には、熱成形トレー、袋、フレキシブルコンテナ、
包装紙、等が挙げられる。
【0015】上記嵩高い可燃性廃材の減容固化は、公知
の方法が特に制限無く採用される。例えば、必要に応じ
てプラスチックバインダーを添加して、嵩高い可燃性廃
材を加熱圧縮する方法が好適である。例えば、一般的な
圧縮成型機としては、圧縮梱包式、圧密式、スクリュー
による押し出し式、ロールによる押し出し式等がある
が、本発明においては、圧縮摩擦熱を利用したスクリュ
ーによる押し出し式の減容固化機を使用する態様が好適
である。減容固化する際の温度は少なくともバインダー
となる樹脂の融点以上が採用される。
【0016】上記減容固化によって得られる減容固化物
は、嵩比重が0.1〜1g/cm、特に、0.1〜
0.5g/cmのものが好適である。
【0017】一般に、上記減容固化物は製造方法によっ
ても異なるが、直径5〜30mm、の連続した筒状体で
得られ、通常は、これを長さが10〜35mmの筒状体
に切断して使用される。
【0018】本発明において、上記減容固化物は、これ
を破砕すること、しかも、かかる破砕を特定の質量、大
きさとなるように行った後、キルン及び/又は仮焼炉に
供給することが、本発明の目的を達成するために必要で
ある。すなわち、本発明者らは、減容固化物の燃焼につ
いて、種々検討を重ねた結果、該減容固化物をそのまま
の状態でキルン等に供給した場合は、前記したように異
常燃焼を生じ、セメントの品質、キルンの損傷を招くと
いう問題が生じること、上記現象は、該減容固化物を破
砕すること、及びかかる破砕を特定の質量、大きさとな
るように行うという、減容固化とは逆の手段を適用する
ことにより解決されることを見い出したのである。
【0019】かかる破砕により、減容固化物は、破砕物
1つあたりの質量が5g以下、好ましくは、1g以下、
更に好ましくは0.5以下で且つ一方向の最大長が5
0mm以下、好ましくは30mm以下、特に20mm以
下に破砕される。すなわち、破砕物1つあたりの質量が
5gを越えた場合、或いは一方向の最大長が50mmを
越えた場合は、燃料の少なくとも一部として使用する場
合、その燃料に対する使用割合が小さく、本発明の目的
を達成することかできない。
【0020】尚、本発明において、減容固化物の破砕物
は、全てが上記範囲を満足することが最も好ましいが、
10重量%以内、好ましくは、5重量%以内で、上記範
囲を越える破砕物を含むことが許容される。
【0021】因みに、本発明の破砕処理を行うことによ
り、燃料の50%以上、更には、60%以上、場合によ
っては100%を上記減容固化物の破砕物に転換しても
燃焼の安定性が確保でき、その結果、クリンカの品質の
ばらつきがなく、しかも、キルンの破損もなく、安定し
てセメントを製造することが可能である。
【0022】本発明において、減容固化物の破砕方法は
特に制限されないが、シュレッダー式破砕機、ハンマー
式破砕機、1軸式破砕機、多軸式破砕機等の破砕機によ
る方法が好適に採用される。そのうち、スクリーンによ
り破砕物の粒径が任意に変更可能で、回転刃と固定刃に
より投入物をカットする機構を有する1軸式プレス式破
砕機が減容固化物を適度な質量及び大きさ破砕可能であ
り、好適である。
【0023】本発明において、減容固化物の破砕物は、
キルン及び/又は仮焼炉に燃料の少なくとも一部として
供給される。供給箇所は、それぞれ主燃料である粉炭等
の供給箇所或いはそれに近接した位置が好適である。す
なわち、キルンにおいては、該キルン出口側のバーナー
部分に設けられ、バーナーの火炎中に供給することが好
ましい。また、仮焼炉においては、仮焼炉のバーナー部
分に設けられる。
【0024】図2は、本発明の方法を好適に実施する代
表的な工程を示す概略図である。すなわち、嵩高い可燃
性廃材は、プラスチック廃材ホッパー21より、一般に
破砕機22を経て、減容固化機23に供給されて減容固
化される。減容固化物は、トラック等の輸送手段によ
り、目的とするセメント製造設備に輸送され、受入ホッ
パー24に貯蔵される。この場合、嵩高い可燃性廃材
は、減容固化されているため、極めて効率的な輸送及び
貯蔵が可能である。
【0025】次いで、減容固化物はキルン及び/又は仮
焼炉に供給するが、該減容固化物を破砕前にそのままの
状態で、計量器である定量供給機25に供給して供給量
を制御することは、ハンドリング性良く、しかも正確に
供給量を制御することができるため、好ましい態様であ
る。
【0026】減容固化物は計量後、減容固化物破砕機2
6に供給されて特定の質量、大きさ破砕された後、図2
においては、キルン11のキルン主燃料吹き込みノズル
10部分に併設されたキルン副燃料吹き込みノズル30
よりキルン内に供給されて燃焼される。また、図におい
て、仮焼炉14に設けられた仮焼炉副燃料吹き込みノズ
ル28にも、減容固化物の破砕物を供給する態様を併せ
て示した。
【0027】
【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明によれば、嵩高い可燃性廃材を一旦減容固化し、保管
や輸送等のハンドリングの便を図り、且つ該減容固化物
を使用し、これを特定の質量大きさに破砕してキルン或
いは仮焼炉に供給することにより、主燃料に対する使用
割合を増加した場合でも、得られるクリンカを安定した
品質で得ることが可能であり、従来の嵩高い可燃性廃材
の処理に対して、その処理量を飛躍的に向上させること
が可能である。
【0028】
【実施例】実施例1 嵩比重0.02g/cmのフィルム状プラスチック廃
材を、減容固化機23によって成形し、径が10mm、
長さが25mm、嵩比重が0.2g/cmの減容固化
物を得た。
【0029】この減容固化物をセメント工場まで運搬
し、貯槽に貯蔵後、定量供給機25に供給して計量を行
った。上記計量は、減容固化物について行うため、極め
て正確に且つ効率よく実施できた。次いで、上記減容固
化物を破砕機26に供給して破砕物1つあたりの質量が
0.2g以下、一方向の最大長が15mm以下となるよ
うに破砕した。
【0030】得られた破砕物をキルンのキルン主燃料吹
き込みノズル(バーナー部)10に併設されたキルン副
燃料吹き込みノズル30より供給して燃焼させ、セメン
トを製造した。
【0031】その結果、セメント製造における微粉炭の
使用量の約80%までを該破砕物に切り替えた場合で
も、得られるクリンカの品質を安定に保ちながら製造を
行うことができた。
【0032】また、他の効果として、プラスチック廃材
が固形物となっているため、運搬時の飛散が防止され、
さらに、嵩比重が高くなっているので、輸送コストが1
0分の1に低減された。
【0033】以上のように、これまで取り扱いに問題が
あったフィルム状のプラスチック廃材が、本発明により
セメントの製造に十分利用可能であることが確認され
た。
【0034】実施例2 嵩比重0.03g/cmの容器状プラスチック廃材
を、実施例1と同様な減容固化機23において、径が2
5mm、長さが40mm、嵩比重が0.3g/cm
減容固化物を得た。この減容固化物をセメント工場まで
運搬し、定量供給機25において計量を行った。上記計
量は、減容固化物について行うため、極めて正確に且つ
効率よく実施できた。次いで、上記減容固化物を破砕機
26に供給して破砕物1つあたりの質量が0.8g以
下、一方向の最大長が20mm以下となるように破砕し
た。
【0035】得られた破砕物をキルンのキルン主燃料吹
き込みノズル(バーナー部)10に併設されたキルン副
燃料吹き込みノズル30より供給して燃焼させ、セメン
トを製造した。
【0036】その結果、セメント製造における微粉炭の
使用量の70%を該破砕物に切り替えることができた。
また、プラスチック廃材が固形物となっているため、運
搬時の飛散が防止され、さらに嵩比重が高くなっている
ので、輸送コストが10分の1に低減された。これまで
廃棄されていた容器状プラスチック廃材が燃料として使
用可能であることが確認された。
【0037】以上のように、嵩比重及び形状が異なる嵩
高いプラスチック廃材を用いた場合も、減容固化するこ
とによって0.1〜1.0g/cmに嵩比重を高くす
ることができ、さらに該減容固化物を特定の質量、大き
さに破砕して仮焼炉プラスチック廃材吹き込みノズル及
びロータリーキルンプラスチック廃材吹き込みノズルよ
り燃焼させることが可能となった。また、ロータリーキ
ルンへ安定して供給することが可能となり、ロータリー
キルン内の温度を安定に保つことができた。
【0038】比較例1 実施例1において、計量器で計量された減容固化物をそ
のままキルンのバーナー部に設けられたキルン主燃料吹
き込みノズル(バーナー部)10に併設されたキルン副
燃料吹き込みノズル30より供給して燃焼させ、セメン
トを製造した。
【0039】その結果、セメント製造における微粉炭の
使用量の約30%までを該破砕物に切り替えることが限
界であり、それ以上添加した場合、得られるクリンカの
品質を安定に保ちながら製造を行うことが不可能であっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用されるキルンの代表的な態様を示
す概略図
【図2】本発明を実施するための代表的な工程を示す概
略図
【符号の説明】
10 キルン主燃料吹き込みノズル 11 ロータリーキルン 12 微粉炭供給装置 13 仮焼炉主燃料吹き込みノズル 14 仮焼炉 21 プラスチック廃材ホッパー 22 破砕機 23 減容固化機 24 受入ホッパー 25 定量供給機 26 減容固化物破砕機 28 仮焼炉副燃料吹き込みノズル 30 キルン副燃料吹き込みノズル

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 嵩高い可燃性廃材を、嵩比重が0.1〜
    1g/cm になるように減容固化し、該固化物を計量
    後破砕することにより該破砕物1つ当たりの質量を5g
    以下で且つ一方向の最大長が50mm以下にした後、燃
    料の少なくとも一部として、セメント製造用のロータリ
    ーキルン及び/又はセメント原料の仮焼炉に供給するこ
    とを特徴とするセメントの製造方法。
  2. 【請求項2】 減容固化物を破砕してロータリーキルン
    又は仮焼炉の燃料吹き込みノズルより供給する請求項1
    記載のセメントの製造方法。
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