JP3505595B2

JP3505595B2 - ダストの処理方法

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Publication number: JP3505595B2
Application number: JP08164699A
Authority: JP
Inventors: 正芳小西
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2004-03-08
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP2000313645A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメント製造工程
において副産されるダストの処理方法に関する。

【０００２】

【従来技術】セメントの製造において、ローラーミル等
で粉砕された原料は、その多くがサイクロンで捕集され
るが、残りの一部は電気集塵機によって捕集される。こ
の電気集塵機で捕集されたダストがいわゆるキルンダス
トである。キルンダストは、主として原料中に再投入さ
れるが、成分的にはアルカリ及び重金属が多く含まれて
いる。このため、これを再利用することは、セメント製
造上及びセメント品質上決して好ましいものではない。

【０００３】近年、各分野において、代替材料又は燃料
として各種の産業廃棄物の再利用が盛んに進められてい
る。ところが、これらの産業廃棄物も、一般にはアルカ
リ、重金属、塩素等が比較的多く含まれているので、セ
メント製造にとって最適な原料とは言えない。

【０００４】これに対し、脱塩素バイパス技術が開発さ
れ、アルカリ・塩素が濃縮されたダストをセメント製造
ラインから抜き取る方法が確立され、実際セメントプラ
ントに設置され、運転されている。

【０００５】しかし、上記ダストの成分は、アルカリ
塩、生石灰等が主成分であるが、同時に重金属も比較的
多量に含まれており、これを廃棄するためにはセメント
固化等の処理が強いられる。その一方で、埋め立て処分
場の不足等により、廃棄すること自体、困難な状況にな
りつつある。このため、ダストを資源として有効に利用
する技術が以下のように種々提案されている。

【０００６】（１）キルン燃焼ガスのダストに第１ＰＨ
調整剤を添加し、前記ダスト中の第１障害物質の沈殿に
最適なＰＨの１次スラリーにする工程と；該１次スラリ
ー中で沈殿した第１次障害物質を除去する工程と；前記
１次スラリーに第２ＰＨ調整剤を添加し、第２障害物質
の沈殿に最適なＰＨの２次スラリーにする工程と；を備
えていることを特徴とするキルンダストの処理システム
が提案されている（特開平６−１５７０８９号）。

【０００７】しかし、この方法では、主としてＰｂ及び
Ｃｄの回収を目的するものであり、アルカリ塩を回収及
び再利用するための技術について特に示されていない。
アルカリ塩は有効な資源となり得る一方、これを廃棄す
れば塩害等により生態系に悪影響を及ぼすものであるこ
とから、アルカリ塩の回収処理も重金属の回収とともに
重要である。この点、アルカリ塩の対策について講じら
れていない上記方法は、処理方法として十分なものとは
言えない。

【０００８】（２）フライアッシュ、スラグ等を含むセ
メントと塩素バイパスダストとからなることを特徴とす
るセメント組成物が開示されている（特開平１０−２１
８６５７号）。

【０００９】しかし、この方法は、脱塩素バイパスダス
トをそのままセメント組成物に添加するものであること
から、その添加によりセメント組成物中の塩素含有量が
増加し、鉄筋、鉄骨等のサビ発生の原因となるおそれが
ある。従って、長期的に見れば、上記方法はダストの有
効利用方法としては未だ不十分である。

【００１０】（３）可溶性有害金属の塩類を含む廃棄物
を水に分散させ、ｐＨを７以下に調整しながら該廃棄物
から塩類を溶出させ、固液分離し、必要に応じ固相を水
洗し、さらに乾燥・解砕して解砕物にしたのち、上記解
砕物のうち粒状解砕物、および場合に応じて粉状解砕物
を造粒した造粒物の表面に、水およびセメントを用い
て、未水和セメントおよびセメント水和物からなる水和
生成物を存在させた粒径５ｍｍ以下の粒状物とし、次い
で、該粒状物をＣＯ₂含有ガスと接触させて、該粒状物
表面に微細炭酸カルシウム結晶の層を形成させる、こと
を特徴とする廃棄物の処理方法が知られている（特開平
１０−２０２２２０号）。

【００１１】しかし、上記方法も、主にＰｂ、Ｃｄ、Ａ
ｓ等の有害金属の回収に関するものであり、アルカリ塩
を回収及び再利用するための技術については特に示され
ていない。また、上記方法で得られた粒状物が何らかの
原因で破壊された場合、内部から有害金属が溶出するお
それもある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、セメント
製造工程において副産されるダストを安全に処理すると
ともに、これを有効利用するための方法はいまだ確立さ
れていないのが現状である。

【００１３】従って、本発明は、ダストを安全に処理す
るとともにその有効利用を図ることを主な目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術に
鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定工程からなる処理方
法が上記目的を達成できることを見出し、ついに本発明
を完成するに至った。

【００１５】すなわち、本発明は、セメント製造工程に
おいて副産されるダストを回収処理する方法であって、
上記ダストを温水に分散させた後、得られた分散液を固
液分離することにより液体と固形分とをそれぞれ回収す
る第１処理、上記液体を冷却して結晶成分を析出させる
第２処理、及び上記固形分を成形し、養生して硬化体を
得る第３処理を有するダストの処理方法に係るものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づき詳細に説明する。本発明の処理方法の一例を図１
に示す。なお、図１では、任意的な工程も併せて示す。（１）第１処理第１処理では、ダストを温水に分散させた後、得られた
分散液を固液分離することにより液体と固形分とをそれ
ぞれ回収する。

【００１７】本発明で使用するダストは、セメント製造
工程において副産されるダストであればいずれも使用可
能である。また、その組成も特に限定されない。例え
ば、ＣａＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｌのほか、ＳＯ₃、Ｎａ₂Ｏ等を
含むダストにも適用することができる。ダストは、セメ
ント製造ラインのいずれの段階で回収されたものであっ
ても良い。一般には、セメント製造中に回収されるキル
ンダスト（セメント製造キルンダスト）及び脱塩素バイ
パスダスト（セメント製造脱塩素バイパスダスト）を少
なくとも一方を含むダストを好適に処理することができ
る。

【００１８】温水は、その温度は特に限定されないが、
通常は７０℃以上であれば良く、好ましくは８０℃以上
とする。また、分散液中に分散させるダスト量は、可溶
成分が溶解できる限り特に限定されないが、通常は温水
１リットルに対してダスト１００〜４００ｇ程度、好ま
しくは１５０〜２５０ｇとすれば良い。

【００１９】ダストを温水に分散させるに際しては、必
要に応じて攪拌して可溶成分の溶出を促進させることも
できる。分散させる時間は、温水の温度、ダスト量等に
応じて適宜設定すれば良い。

【００２０】また、分散液には、必要に応じて炭酸ガス
を吹き込むこともできる。この場合、分散液のｐＨは、
好ましくは１０〜１２程度とすれば良い。炭酸ガスを吹
き込むことにより、Ｃａのほか、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃ
ｄ等の重金属を水酸化物又は炭酸塩として沈殿させるこ
とができると同時に、第２処理で析出する結晶成分の純
度を高めることも可能となる。炭酸ガスの吹き込みは、
公知の方法に従えば良く、分散液の量、ダスト量等に応
じて適宜設定することができる。本発明では、炭酸ガス
としてセメント製造の排ガスを用いることもできる。排
ガスを再利用すれば、処理コストの軽減を図ると同時に
炭酸ガスの排出量も低減することができる。

【００２１】固液分離方法は、公知の方法に従えば良
く、例えばろ過、圧搾、遠心分離等の方法を用いること
ができる。固液分離により得られた液体は第２処理に、
また固形分は第３処理にそれぞれ用いられる。（２）第２処理第２処理では、上記液体を冷却して結晶成分を析出させ
る。冷却方法は、放冷（放置）又は強制的な冷却のいず
れであっても良い。この場合、必要に応じて液体を攪拌
しながら冷却しても良い。

【００２２】冷却温度は、結晶成分が析出すれば特に限
定されないが、通常は３０℃以下、好ましくは1０℃以
下に冷却すれば良い。一般に、冷却温度を低くすれば
（すなわち、分散液と冷却時の上記液体との温度差を大
きくすれば）結晶成分の回収率を上げることができる。

【００２３】析出する結晶成分は、上記液体中に含有す
る成分等によって異なる。例えば、上記液体中にＫＣ
ｌ、ＮａＣｌ等のアルカリ塩が含まれる場合は、溶解度
の関係上、通常はＫＣｌ結晶が結晶成分として優先的に
析出する。ＫＣｌ結晶の純度は、高ければ高いほど再利
用しやすい。

【００２４】析出した結晶成分は、例えばろ過、圧搾、
遠心分離等の公知の固液分離方法により回収すれば良
い。結晶成分が回収された後の液体は、必要に応じて第
１処理の分散液に循環させることもできる。これによ
り、結晶成分の回収率をより高めることもできる。この
場合、必要に応じて上記液体に水（温水）を適宜追加し
ても良い。

【００２５】第２処理では、必要に応じて、冷却する前
に予め炭酸ガスを上記液体に吹き込むことができる。こ
の場合、炭酸ガスの吹き込みによって、上記液体のｐＨ
を６．５〜７．５程度に調節することが好ましい。炭酸
ガスの吹き込みににより、Ｃａのほか、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃ
ｕ、Ｃｄ等の重金属を沈殿物として回収することができ
る。なお、回収された重金属は、必要に応じて公知の金
属精錬技術に従って単体金属としてそれぞれ回収するこ
とができる。本発明では、第１処理の場合と同様、炭酸
ガスとしてセメント製造の排ガスを用いることもでき
る。

【００２６】また、必要に応じて、Ｎａ₂Ｓ、ＮａＨＳ
等の硫化物を冷却前に上記液体に添加することにより、
重金属を沈殿物として取り除くことができる。硫化物の
添加量は、用いる硫化物の種類、液体の成分等に応じて
適宜設定することができる。（３）第３処理第３処理では、上記固形分を成形し、養生して硬化体を
得る。この場合、必要に応じて、上記固形分に水硬性材
料を配合しても良い。水硬性材料としては、特に限定さ
れず、公知のものが使用できる。例えば、ポルトランド
セメント、アルミナセメント、シリカセメント、フライ
アシュセメント等のセメント類をはじめ、水砕スラグ等
のスラグ粉末、ポラゾン粉末、フライアッシュ、酸性白
土等の珪酸質材料、石膏等が挙げられる。本発明では、
特に、ポルトランドセメント、アルミナセメント、スラ
グ粉末及びポラゾン粉末の少なくとも１種が好ましい。

【００２７】成形方法は、プレス成形等の公知の成形法
に従えば良く、固形分の性状、組成等に応じて適宜選択
すれば良い。例えば、固形分をそのまま用いる場合は、
公知の方法により圧搾してケーキを得ることができる。
また、固形分に水硬性材料を配合する場合は、これらを
均一に混合した後、所定の形状に成形すれば良い。本発
明の成形は、金型、型枠等に流し込むことによる成形も
含む。

【００２８】次いで、成形体を養生して硬化体を得る。
養生方法は、特に制限されず、例えば蒸気養生、オート
クレーブ養生、炭酸ガス養生等の公知の手法を採用する
ことができる。これらの養生方法自体は、公知の方法と
同様にすれば良い。

【００２９】本発明では、特に、硬化体を作製するにあ
たり中性化（中性化安定処理）することによって硬化体
からの重金属の溶出をより効果的に抑制ないしは防止す
ることができる。かかる中性化された硬化体（中性化硬
化体）は、例えば炭酸ガス養生によって効率良く得るこ
とができる。中性化は、一般に硬化体内部まで深く進ん
でいるほど好ましいが、重金属の種類・含有量等に応じ
て適宜調整すれば良い。中性化の調整方法は、例えば炭
酸ガス養生の場合では養生時間、炭酸ガス濃度等により
実施することができる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより具体的に説明する。

【００３１】実施例１ダストとして、表１に示す組成の脱塩素バイパスダスト
を用いた。なお、表１中、Ｔ−Ｃｒ、Ｃｒ⁶⁺、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ及びＨｇの単位はそれぞれ重量ｐ
ｐｍであり、その他については重量％である。

【００３２】

【表１】

【００３３】（１）第１処理上記脱塩素バイパスダスト１０ｋｇに対して水５０リッ
トルを加え、７０℃で５分間攪拌することにより水洗を
行った。このとき、同時に濃度２０vol％の炭酸ガスを
５リットル／分の割合で吹き込んだ。次いで、ろ過によ
り固液分離した。（２）第２処理その後、上記ろ過液を２０℃まで冷却することにより結
晶を析出させ、この結晶をろ過により回収した。ろ過液
は再び上記水洗用に利用したが、容量が減少しているた
めにダスト１０ｋｇに対して容量５０リットルになるよ
うにあらたに水も追加した。この洗浄工程を繰り返した
ときの洗浄回数と析出結晶の回収量の関係を図２に示
す。図２より、この第２処理においては、５回目以降か
ら安定して析出することがわかる。また、回収された結
晶の分析値を表２に示す。なお、表２中、Ｔ−Ｃｒ、Ｃ
ｒ⁶⁺、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ及びＨｇの単位は
それぞれ重量ｐｐｍであり、その他については重量％で
ある。この分析結果より析出結晶はＫ₂Ｏ換算で５７％
以上の高純度シルビンであることを確認した。この純度
は工業用カリ原料として十分利用できる値である。

【００３４】

【表２】

【００３５】（３）第３処理一方、上記固形分をプレス機で圧搾してケーキを得た。
このケーキ中に含まれる塩素量を測定した。その結果を
図３に示す。図３に示すように、塩素量は約４５０００
ｐｐｍで安定していた。このケーキはそのまま炭酸ガス
養生（炭酸ガス濃度２０vol％、温度９０℃、湿度Ｒｈ
９５％）を行った。炭酸化深さをフェノールフタレイン
溶液を用いて測定した結果を図４に示す。図４より、７
日間養生すると、深さ４ｃｍ程度まで中性化しているこ
とがわかる。この炭酸ガス養生による硬化体（幅１０ｃ
ｍ×長さ１０ｃｍ×高さ５ｃｍ）の溶出試験を行った結
果を表３（２）に示す。表３には、ダストの溶出値
（１）も併せて示す。表３の単位は重量ｐｐｍである。
表３（２）の結果から明らかなように、中性化硬化体の
溶出量が効果的に防止されており、より確実に溶出値を
基準値以下（排水基準）に下げることが可能である。

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例２実施例１で固液分離した後の固形分を圧搾せずにそのま
ま混合機中でポルトランドセメントと混合し、成形し、
６０℃にて３日間水蒸気養生して、硬化体（幅１０ｃｍ
×長さ１０ｃｍ×高さ５ｃｍ）を得た。上記固形分とセ
メントは、重量比で１０：１の割合で配合した。得られ
た硬化体について、実施例１と同様に溶出試験を行っ
た。その結果を表３（３）に示す。表３（３）によれ
ば、溶出値は基準値以下（土壌環境基準）となることが
わかる。

【００３８】実施例３成形体を実施例１と同様の炭酸ガス養生を行ったほか
は、実施例２と同様にして硬化体を得た。得られた硬化
体について、実施例１と同様に溶出試験を行った。その
結果を表３（４）に示す。表３（４）から明らかなよう
に、硬化体内部まで十分に中性化することにより、より
確実に溶出値を基準値以下（土壌環境基準）に下げるこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の処理方法では、セメント製造工
程において副産されるダストを安全に処理するとともに
その有効利用を図ることができる。特に、アルカリ塩の
有効利用を図ると同時に、重金属の回収・処理を確実に
行うことができる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法の一例を示す図である。

【図２】実施例１の第２処理における洗浄回数と析出結
晶の回収量の関係を示す図である。

【図３】実施例１の第３処理で得られたケーキ中に含ま
れる塩素量を測定した結果を示す図である。

【図４】実施例１の第３処理で得られた硬化体の炭酸化
深さを測定した結果を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 2/00 - 32/02 B09B 1/00 - 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント製造工程において副産されるダス
トを回収処理する方法であって、上記ダストを温水に分散させた後、得られた分散液を固
液分離することにより液体と固形分とをそれぞれ回収す
る第１処理及び上記液体を冷却して結晶成分としてアル
カリ塩を析出させる第２処理を有するダストの処理方
法。
【請求項２】アルカリ塩が、ＫＣｌ結晶である請求項１
記載の処理方法。
【請求項３】さらに、第２処理で結晶成分が回収された
後の液体を、第１処理の分散液に循環させる請求項１又
は２に記載の処理方法。
【請求項４】さらに、第１処理で得られる当該固形分を
成形し、養生して硬化体を得る第３処理を有する請求項
１〜３のいずれかに記載の処理方法。
【請求項５】さらに、第３処理の成形で生成した絞り液
を、第１処理の分散液に循環させる請求項４記載の処理
方法。
【請求項６】第３処理において、固形分に水硬性材料を
配合する請求項４又は５に記載の処理方法。
【請求項７】水硬性材料が、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、スラグ粉末及びポラゾン粉末の少なく
とも１種を含む請求項６記載の処理方法。
【請求項８】第１処理において、分散液に炭酸ガスを吹
き込む請求項１〜７のいずれかに記載の処理方法。
【請求項９】第２処理において、液体に炭酸ガスを吹き
込む請求項１〜８のいずれかに記載の処理方法。
【請求項１０】炭酸ガスとしてセメント製造の排ガスを
用いる請求項８又は９に記載の処理方法。
【請求項１１】養生が炭酸ガス養生である請求項４〜７
のいずれかに記載の処理方法。