JP4105564B2 - 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置 - Google Patents
製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4105564B2 JP4105564B2 JP2003053508A JP2003053508A JP4105564B2 JP 4105564 B2 JP4105564 B2 JP 4105564B2 JP 2003053508 A JP2003053508 A JP 2003053508A JP 2003053508 A JP2003053508 A JP 2003053508A JP 4105564 B2 JP4105564 B2 JP 4105564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- calcium carbonate
- carbide
- sludge waste
- papermaking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工程にて排出される製紙汚泥廃棄物から炭酸カルシウムを回収する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製紙産業においては、主として古紙を原料とする製紙工程で製紙汚泥廃棄物が発生する。この製紙汚泥廃棄物には、繊維材料、接着剤、印刷インキ等の有機物と、炭酸カルシウム、カオリン、メタカオリン等の白色の無機材料が含まれる。製紙汚泥廃棄物から白色の無機材料を回収できれば、内添用填料、塗工用顔料として再利用することができる。
【０００３】
従来の無機材料の回収方法として、製紙汚泥廃棄物中の含有有機物を燃焼させた上で含有無機材料を回収する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、回収した無機材料の８０％以上の白色度を得るために、含有有機物の燃焼雰囲気温度を６００〜８００℃の範囲に維持する。これにより、存在する炭酸カルシウムが５０質量％を超える分解をすることなく、白色度に影響を与える黒色の微粒炭素物を燃焼させる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２９８１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの実験によれば、特許文献１に記載の方法では炭酸カルシウムがハイレベルで分解し、分解した酸化カルシウムが他のアルミナ、シリカ等の灰分と結合することで、製紙用原料として不適合な研磨性、磨耗性の高い無機材料が生成されてしまう。このため、製紙用塗工材、充填材として利用できる品質の無機材料を得ることができなかった。
【０００６】
従来技術においては、高白色度の焼成品を得ようとして有機物中の黒色の炭化物を燃焼させると、炭酸カルシウムの分解度が高くなってしまう。逆に炭酸カルシウムの分解度を抑えると、焼成品の白色度の低下を余儀なくされてしまう。
【０００７】
本発明は、製紙汚泥廃棄物を炭化する工程、及び炭化物中の炭素を燃焼させる脱炭素工程を備える炭酸カルシウムの回収装置において、得られる焼成品の白色度を高く、且つ炭酸カルシウムの分解度を低くすることができる炭酸カルシウムの回収装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、製紙工程で発生する製紙汚泥廃棄物を貧酸素雰囲気で炭化する炭化装置と、燃焼用プロセス空気が吹き込まれ、炭化物中の炭素成分を雰囲気温度が６５０℃以上で燃焼させる焼成装置と、前記焼成装置から排気される排気ガスの二酸化炭素の濃度を測定する測定装置と、前記焼成装置から排気される排気ガスの一部を前記焼成装置に循環する循環装置と、を備え、前記測定装置が測定した二酸化炭素の濃度に基づいて、前記焼成装置における炭化物の雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％の範囲になるように制御する製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置により上述した課題を解決する。
【０００９】
本発明によれば、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を制御することで、白色度を上げようとして雰囲気ガスの温度を上げても、得られる炭酸カルシウムの分解度を抑制することができる。また、炭化物の炭素成分を燃焼させると、二酸化炭素が生じる。この二酸化炭素を循環することで、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を高めることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置において、前記焼成装置に前記記載の二酸化炭素の分圧を制御すべく二酸化炭素を吹き込む二酸化炭素供給装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置において、前記焼成装置は、炭化装置から排出される炭化物中の炭素成分を燃焼させる一次焼成装置と、前記一次焼成装置から排出される炭化物中の炭素成分を燃焼させる二次焼成装置と、を有し、前記一次焼成装置における炭化物の雰囲気ガス温度が、前記二次焼成装置における炭化物の雰囲気ガス温度よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
脱炭素工程において、急激な加熱は無機材料周囲の溶融・焼結を進行させるおそれがある。脱炭素工程を一次焼成工程と二次焼成工程との２段階で構成し、２段階以上の温度帯で炭素成分を燃焼させることで、無機材料の急激な加熱を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の炭酸カルシウムの回収装置の一実施形態を説明する。図１は本発明による炭酸カルシウムの回収方法の工程図である。１は本発明の原料となる製紙汚泥廃棄物である。２は製紙汚泥廃棄物を乾燥させる乾燥工程であり、３は乾燥後の製紙汚泥廃棄物を熱分解する炭化工程である。４は炭化物中の炭素成分を燃焼させる脱炭素工程である。これら熱処理工程を経た焼成品５は、製紙工程で使用する塗工材あるいは充填材として利用される。焼成品の白色度が８０％以上で且つ炭酸カルシウムの分解度が５０％以下あるいはその近傍のものを得ることが本実施形態の目標である。なお熱処理工程の終了後に、必要に応じて焼成品を粉砕する粉砕工程を設けてもよい。以下各工程を説明する。
【００２７】
（製紙汚泥廃棄物）
製紙産業においては、パルプ製造工程、抄紙工程、古紙を原料とする製紙工程等で製紙汚泥廃棄物が発生する。本実施形態では、主として古紙を原料とする製紙工程で発生する製紙汚泥廃棄物（以下製紙スラッジという）を処理対象とする。製紙スラッジには、繊維材料、接着剤、印刷インキ等の有機物と、炭酸カルシウム、カオリン、メタカオリン等の白色の無機材料が含まれる。
【００２８】
（乾燥工程）
製紙スラッジ中には、例えば５０〜６０質量％程度の多量の水分が含まれる。このため、炭化工程３の前に製紙スラッジを乾燥することが好ましい。乾燥工程２では、雰囲気温度が４００℃以下で製紙スラッジ中の水分を蒸発させる。なお、製紙スラッジの乾燥と熱分解とを区分せずに炭化処理することも可能である。
【００２９】
（炭化工程）
炭化工程３では製紙スラッジの熱分解による炭化を行う。具体的には、雰囲気ガスの酸素濃度が８％以下の貧酸素雰囲気下で処理温度４００℃〜７００℃の範囲内で、乾燥した製紙スラッジを炭化する。
【００３０】
乾燥製紙スラッジを加熱することで、製紙スラッジ中の有機物が熱分解する。この際、一酸化炭素、メタン、エタン等の可燃性ガスが発生するが、炉内に酸素が少ないため、有機物の燃焼を抑制することができる。
【００３１】
因みに、熱分解の際に炉内温度が４００℃未満では、炭化時間が長くなり、７００℃を超えるような高温では白色無機粒子の溶融・焼結が進み、粒子硬度が高くなったり、着色傾向が強くなったりする。炭化処理は、最終的に熱分解による可燃性ガスが発生しなくなるまで、行われることが好ましい。
【００３２】
炭化工程３において、酸素が存在すると、製紙スラッジ中に含まれる揮発分の燃焼とともに有機物が燃焼する。この結果、有機物の燃焼によって燃焼被物の燃焼温度が炉内の雰囲気温度以上に上昇し、製紙スラッジ中に含まれる無機材料の望まざる熱変性が生じてしまう。このため炭化工程３では、酸素含有ガス（空気）の流入を制限することにより、製紙スラッジの発火による炉内雰囲気温度以上の温度上昇を防止する。
【００３３】
また必要に応じて、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％、好ましくは１０〜３０％の範囲になるように制御する。炭化工程３において、炭酸カルシウムが分解し、分解した酸化カルシウムが他のアルミナ、シリカ等の灰分と結合すると、製紙用原料として不適合な研磨性、磨耗性の高い無機材料が生成されてしまう。このため、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を５〜３０％、好ましくは１０〜３０％の範囲に制御し、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解するのを抑制する。
【００３４】
炭化装置は、密閉式の炭化室と炭化室を加熱する加熱室からなる２重構造の間接加熱炉であることが好ましい。
【００３５】
（脱炭素工程）
次に、炭化工程後の脱炭素工程４にて、炭化物を酸化するのに必要な燃焼用プロセス空気を吹き込み、炭化物中の炭素成分を雰囲気ガス温度６５０℃以上で燃焼させる。
【００３６】
脱炭素工程４においても、炭酸カルシウムが分解し、分解した酸化カルシウムが他のアルミナ、シリカ等の灰分と結合すると、製紙用原料として不適合な研磨性、磨耗性の高い無機材料が生成されてしまう。このため、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％、好ましくは１０〜３０％の範囲になるように制御し、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解するのを抑制している。
【００３７】
脱炭素工程４で使用した排気ガスの一部は、顕熱を利用すべく再度脱炭素工程に循環される。これにより、循環ガス中の二酸化炭素を濃化させ、必要とする二酸化炭素の分圧を得ることができる。また、炭素成分を燃焼させる焼成装置には、燃焼用プロセス空気の吹き込みと併用して、炉内雰囲気ガスの二酸化炭素分圧を積極的に制御すべく二酸化炭素供給装置により二酸化炭素が吹き込まれてもよい。焼成温度の変動に応じて導入する燃焼用プロセス空気量の制御と共に、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が所定の範囲になるように、二酸化炭素の供給量が制御される。
【００３８】
脱炭素工程４において、急激な加熱が無機材料周囲の溶融・焼結を進行させるおそれがある。炭化物の急激な加熱を防止するために、脱炭素工程を一次焼成工程と二次焼成工程との２段階で構成し、２段階以上の温度帯で炭素成分を燃焼させるのが好ましい。
【００３９】
炭化物の加熱方法として、燃焼ガスにより直接炭化物を加熱することも可能であるが、熱風に含まれる未燃炭素が白化した白色無機粒子に接触し、白色度が低下してしまうことから、製紙スラッジと熱風が直接接触することがないように隔壁を設けることがより好ましい。すなわち、脱炭素工程４においても炭化工程３と同様に、焼成装置が密閉式の炭化物の脱炭素による白化室と加熱室からなる２重構造の間接加熱炉であることが好ましい。
【００４０】
本発明による炭酸カルシウムの回収装置の概略系統図を図２に示す。
【００４１】
製紙スラッジはまず、外熱式の乾燥装置６に投入され、その水分が蒸発される。その後、乾燥した製紙スラッジは、炭化装置７に入れられ、熱分解によって炭化される。貧酸素状態にするために、炭化装置７には通常の燃焼用プロセス空気が積極的に吹き込まれることはない。炭化装置７の炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を所定の範囲に制御する必要があれば、焼成装置８から排気される排気ガスが炭化装置７に吹き込まれる。
【００４２】
乾燥装置６及び炭化装置７から発生する有機物及び熱分解ガスは、消煙室９で燃焼される。燃焼後の排気ガスは、顕熱を利用すべく乾燥装置６に供給される。炭化装置７の加熱ガスは、希釈空気によって温度を下げられた後、サイクロン１０によって灰分が除去され、排出される。
【００４３】
次に炭化物は、一次焼成装置８及び二次焼成装置１１に順番に入れられ、温度を上げながら燃焼される。一次焼成装置８及び二次焼成装置１１には、熱風取り入れ口が設けられる。蓄熱式バーナ等の熱風発生装置１２ａ又は１２ｂから熱風取り入れ口に熱風が送風され、これにより間接的に炭化物が加熱される。一次焼成装置８における雰囲気ガス温度は、炭化温度に近い温度で燃焼できるように、二次焼成装置１１における雰囲気ガス温度よりも低く設定される。
【００４４】
二次焼成装置１１には、燃焼用プロセス空気が吹き込まれる。そして、二次焼成装置１１を通過した燃焼用プロセス空気が一次焼成装置８に吹き込まれる。一次焼成装置８から排出される排気ガスは、顕熱を利用すべく、循環装置としての循環ファン１３によって二次焼成装置１１に吹き込まれる。炭化物の炭素成分を燃焼させると、二酸化炭素が生じる。この二酸化炭素を循環することで、一次焼成装置８及び二次焼成装置１１における炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素分圧を高めることができる。
【００４５】
二次焼成装置１１には、燃焼用プロセス空気の吹き込みに併用して、二酸化炭素供給装置１４により二酸化炭素が吹き込まれる。二酸化炭素供給装置１４には、燃焼させて二酸化炭素ガスを発生する排ガス調整バーナを使用してもよいし、炭酸ガスボンベ等の炭酸ガスを直接吹き込めるものを使用してもよい。一次焼成装置８の排気ガス中の二酸化炭素の濃度は、二酸化炭素測定装置１５によって常時あるいは定期的に検出される。二酸化炭素測定装置１５が測定した二酸化炭素ガスの濃度に基づいて、一次焼成装置８の排気ガス中の二酸化炭素分圧が所定の範囲になるように二酸化炭素供給装置１４が制御される。これにより、一次焼成装置８及び二次焼成装置１１における炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素分圧を所定の範囲に制御できる。
【００４６】
なお、一次焼成装置８と二次焼成装置１１とを分離することなく、一つの焼成装置で炭化物を燃焼させることも可能である。また、排ガスの循環、及び二酸化炭素供給装置１４からの吹き込みのいずれか一方のみにより、焼成装置８，１１の炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素分圧を高めてもよい。
【００４７】
二次焼成装置１１からは白色の焼成品が取り出され、白色の焼成品は冷却コンベヤ１６で冷却される。
【００４８】
【実施例】
図３は、白色度８０％におけるＣＯ2濃度（二酸化炭素の分圧）と炭酸カルシウム分解度との関係を示すグラフである。図４は、温度と時間による白色度の変化を示すグラフである。
【００４９】
高い白色度（８０％以上）の焼成品を得るためには温度と時間の関係が重要となる。図４に示される実験で得たデータによると、８００℃で０．５ｈｒの焼成時間、７５０℃で１．０ｈｒの焼成時間，７００℃で２．０ｈｒの焼成時間、そして６５０℃では更に長時間を要する。
【００５０】
図３に示されるように、焼成品の炭酸カルシウムの分解度を５０％以下に抑えるためには、焼成温度を７００℃のように比較的低めに制御することで可能である。しかし、焼成温度を低くすることは、焼成時間に多くのを費やすことの生産性の悪化や、設備費の高騰等を考慮すると必ずしも得策ではない。本実施形態では、ＣＯ2の濃度を高め、具体的にはＣＯ2の濃度を５〜３０％に設定している。これにより、焼成温度を７５０℃や８００℃に高めた場合であっても、炭酸カルシウムの分解度を下げることができ、分解度を５０％近傍にすることができる。
【００５１】
【発明の効果】
脱炭素工程時間の短縮による生産性の改善と設備費の低廉化を図るべく、焼成温度を比較的高めに設定しても、二酸化炭素の分圧を制御することで、従来技術では得られなかった分解度５０％近傍の焼成品（炭酸カルシウム）を容易に且つ安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による炭酸カルシウムの回収方法の工程図。
【図２】 本発明の炭酸カルシウムを回収する装置の概略系統図。
【図３】 白色度８０％におけるＣＯ2濃度と炭酸カルシウム分解度との関係を示すグラフ。
【図４】 温度と時間による白色度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
３…炭化工程
４…脱炭素工程
７…炭化装置
８…一次焼成装置
１１…二次焼成装置
１３…循環ファン（循環装置）
１４…二酸化炭素供給装置
１５…二酸化炭素測定装置（測定装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工程にて排出される製紙汚泥廃棄物から炭酸カルシウムを回収する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製紙産業においては、主として古紙を原料とする製紙工程で製紙汚泥廃棄物が発生する。この製紙汚泥廃棄物には、繊維材料、接着剤、印刷インキ等の有機物と、炭酸カルシウム、カオリン、メタカオリン等の白色の無機材料が含まれる。製紙汚泥廃棄物から白色の無機材料を回収できれば、内添用填料、塗工用顔料として再利用することができる。
【０００３】
従来の無機材料の回収方法として、製紙汚泥廃棄物中の含有有機物を燃焼させた上で含有無機材料を回収する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、回収した無機材料の８０％以上の白色度を得るために、含有有機物の燃焼雰囲気温度を６００〜８００℃の範囲に維持する。これにより、存在する炭酸カルシウムが５０質量％を超える分解をすることなく、白色度に影響を与える黒色の微粒炭素物を燃焼させる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２９８１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの実験によれば、特許文献１に記載の方法では炭酸カルシウムがハイレベルで分解し、分解した酸化カルシウムが他のアルミナ、シリカ等の灰分と結合することで、製紙用原料として不適合な研磨性、磨耗性の高い無機材料が生成されてしまう。このため、製紙用塗工材、充填材として利用できる品質の無機材料を得ることができなかった。
【０００６】
従来技術においては、高白色度の焼成品を得ようとして有機物中の黒色の炭化物を燃焼させると、炭酸カルシウムの分解度が高くなってしまう。逆に炭酸カルシウムの分解度を抑えると、焼成品の白色度の低下を余儀なくされてしまう。
【０００７】
本発明は、製紙汚泥廃棄物を炭化する工程、及び炭化物中の炭素を燃焼させる脱炭素工程を備える炭酸カルシウムの回収装置において、得られる焼成品の白色度を高く、且つ炭酸カルシウムの分解度を低くすることができる炭酸カルシウムの回収装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、製紙工程で発生する製紙汚泥廃棄物を貧酸素雰囲気で炭化する炭化装置と、燃焼用プロセス空気が吹き込まれ、炭化物中の炭素成分を雰囲気温度が６５０℃以上で燃焼させる焼成装置と、前記焼成装置から排気される排気ガスの二酸化炭素の濃度を測定する測定装置と、前記焼成装置から排気される排気ガスの一部を前記焼成装置に循環する循環装置と、を備え、前記測定装置が測定した二酸化炭素の濃度に基づいて、前記焼成装置における炭化物の雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％の範囲になるように制御する製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置により上述した課題を解決する。
【０００９】
本発明によれば、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を制御することで、白色度を上げようとして雰囲気ガスの温度を上げても、得られる炭酸カルシウムの分解度を抑制することができる。また、炭化物の炭素成分を燃焼させると、二酸化炭素が生じる。この二酸化炭素を循環することで、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を高めることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置において、前記焼成装置に前記記載の二酸化炭素の分圧を制御すべく二酸化炭素を吹き込む二酸化炭素供給装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置において、前記焼成装置は、炭化装置から排出される炭化物中の炭素成分を燃焼させる一次焼成装置と、前記一次焼成装置から排出される炭化物中の炭素成分を燃焼させる二次焼成装置と、を有し、前記一次焼成装置における炭化物の雰囲気ガス温度が、前記二次焼成装置における炭化物の雰囲気ガス温度よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
脱炭素工程において、急激な加熱は無機材料周囲の溶融・焼結を進行させるおそれがある。脱炭素工程を一次焼成工程と二次焼成工程との２段階で構成し、２段階以上の温度帯で炭素成分を燃焼させることで、無機材料の急激な加熱を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の炭酸カルシウムの回収装置の一実施形態を説明する。図１は本発明による炭酸カルシウムの回収方法の工程図である。１は本発明の原料となる製紙汚泥廃棄物である。２は製紙汚泥廃棄物を乾燥させる乾燥工程であり、３は乾燥後の製紙汚泥廃棄物を熱分解する炭化工程である。４は炭化物中の炭素成分を燃焼させる脱炭素工程である。これら熱処理工程を経た焼成品５は、製紙工程で使用する塗工材あるいは充填材として利用される。焼成品の白色度が８０％以上で且つ炭酸カルシウムの分解度が５０％以下あるいはその近傍のものを得ることが本実施形態の目標である。なお熱処理工程の終了後に、必要に応じて焼成品を粉砕する粉砕工程を設けてもよい。以下各工程を説明する。
【００２７】
（製紙汚泥廃棄物）
製紙産業においては、パルプ製造工程、抄紙工程、古紙を原料とする製紙工程等で製紙汚泥廃棄物が発生する。本実施形態では、主として古紙を原料とする製紙工程で発生する製紙汚泥廃棄物（以下製紙スラッジという）を処理対象とする。製紙スラッジには、繊維材料、接着剤、印刷インキ等の有機物と、炭酸カルシウム、カオリン、メタカオリン等の白色の無機材料が含まれる。
【００２８】
（乾燥工程）
製紙スラッジ中には、例えば５０〜６０質量％程度の多量の水分が含まれる。このため、炭化工程３の前に製紙スラッジを乾燥することが好ましい。乾燥工程２では、雰囲気温度が４００℃以下で製紙スラッジ中の水分を蒸発させる。なお、製紙スラッジの乾燥と熱分解とを区分せずに炭化処理することも可能である。
【００２９】
（炭化工程）
炭化工程３では製紙スラッジの熱分解による炭化を行う。具体的には、雰囲気ガスの酸素濃度が８％以下の貧酸素雰囲気下で処理温度４００℃〜７００℃の範囲内で、乾燥した製紙スラッジを炭化する。
【００３０】
乾燥製紙スラッジを加熱することで、製紙スラッジ中の有機物が熱分解する。この際、一酸化炭素、メタン、エタン等の可燃性ガスが発生するが、炉内に酸素が少ないため、有機物の燃焼を抑制することができる。
【００３１】
因みに、熱分解の際に炉内温度が４００℃未満では、炭化時間が長くなり、７００℃を超えるような高温では白色無機粒子の溶融・焼結が進み、粒子硬度が高くなったり、着色傾向が強くなったりする。炭化処理は、最終的に熱分解による可燃性ガスが発生しなくなるまで、行われることが好ましい。
【００３２】
炭化工程３において、酸素が存在すると、製紙スラッジ中に含まれる揮発分の燃焼とともに有機物が燃焼する。この結果、有機物の燃焼によって燃焼被物の燃焼温度が炉内の雰囲気温度以上に上昇し、製紙スラッジ中に含まれる無機材料の望まざる熱変性が生じてしまう。このため炭化工程３では、酸素含有ガス（空気）の流入を制限することにより、製紙スラッジの発火による炉内雰囲気温度以上の温度上昇を防止する。
【００３３】
また必要に応じて、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％、好ましくは１０〜３０％の範囲になるように制御する。炭化工程３において、炭酸カルシウムが分解し、分解した酸化カルシウムが他のアルミナ、シリカ等の灰分と結合すると、製紙用原料として不適合な研磨性、磨耗性の高い無機材料が生成されてしまう。このため、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を５〜３０％、好ましくは１０〜３０％の範囲に制御し、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解するのを抑制する。
【００３４】
炭化装置は、密閉式の炭化室と炭化室を加熱する加熱室からなる２重構造の間接加熱炉であることが好ましい。
【００３５】
（脱炭素工程）
次に、炭化工程後の脱炭素工程４にて、炭化物を酸化するのに必要な燃焼用プロセス空気を吹き込み、炭化物中の炭素成分を雰囲気ガス温度６５０℃以上で燃焼させる。
【００３６】
脱炭素工程４においても、炭酸カルシウムが分解し、分解した酸化カルシウムが他のアルミナ、シリカ等の灰分と結合すると、製紙用原料として不適合な研磨性、磨耗性の高い無機材料が生成されてしまう。このため、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％、好ましくは１０〜３０％の範囲になるように制御し、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解するのを抑制している。
【００３７】
脱炭素工程４で使用した排気ガスの一部は、顕熱を利用すべく再度脱炭素工程に循環される。これにより、循環ガス中の二酸化炭素を濃化させ、必要とする二酸化炭素の分圧を得ることができる。また、炭素成分を燃焼させる焼成装置には、燃焼用プロセス空気の吹き込みと併用して、炉内雰囲気ガスの二酸化炭素分圧を積極的に制御すべく二酸化炭素供給装置により二酸化炭素が吹き込まれてもよい。焼成温度の変動に応じて導入する燃焼用プロセス空気量の制御と共に、雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が所定の範囲になるように、二酸化炭素の供給量が制御される。
【００３８】
脱炭素工程４において、急激な加熱が無機材料周囲の溶融・焼結を進行させるおそれがある。炭化物の急激な加熱を防止するために、脱炭素工程を一次焼成工程と二次焼成工程との２段階で構成し、２段階以上の温度帯で炭素成分を燃焼させるのが好ましい。
【００３９】
炭化物の加熱方法として、燃焼ガスにより直接炭化物を加熱することも可能であるが、熱風に含まれる未燃炭素が白化した白色無機粒子に接触し、白色度が低下してしまうことから、製紙スラッジと熱風が直接接触することがないように隔壁を設けることがより好ましい。すなわち、脱炭素工程４においても炭化工程３と同様に、焼成装置が密閉式の炭化物の脱炭素による白化室と加熱室からなる２重構造の間接加熱炉であることが好ましい。
【００４０】
本発明による炭酸カルシウムの回収装置の概略系統図を図２に示す。
【００４１】
製紙スラッジはまず、外熱式の乾燥装置６に投入され、その水分が蒸発される。その後、乾燥した製紙スラッジは、炭化装置７に入れられ、熱分解によって炭化される。貧酸素状態にするために、炭化装置７には通常の燃焼用プロセス空気が積極的に吹き込まれることはない。炭化装置７の炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧を所定の範囲に制御する必要があれば、焼成装置８から排気される排気ガスが炭化装置７に吹き込まれる。
【００４２】
乾燥装置６及び炭化装置７から発生する有機物及び熱分解ガスは、消煙室９で燃焼される。燃焼後の排気ガスは、顕熱を利用すべく乾燥装置６に供給される。炭化装置７の加熱ガスは、希釈空気によって温度を下げられた後、サイクロン１０によって灰分が除去され、排出される。
【００４３】
次に炭化物は、一次焼成装置８及び二次焼成装置１１に順番に入れられ、温度を上げながら燃焼される。一次焼成装置８及び二次焼成装置１１には、熱風取り入れ口が設けられる。蓄熱式バーナ等の熱風発生装置１２ａ又は１２ｂから熱風取り入れ口に熱風が送風され、これにより間接的に炭化物が加熱される。一次焼成装置８における雰囲気ガス温度は、炭化温度に近い温度で燃焼できるように、二次焼成装置１１における雰囲気ガス温度よりも低く設定される。
【００４４】
二次焼成装置１１には、燃焼用プロセス空気が吹き込まれる。そして、二次焼成装置１１を通過した燃焼用プロセス空気が一次焼成装置８に吹き込まれる。一次焼成装置８から排出される排気ガスは、顕熱を利用すべく、循環装置としての循環ファン１３によって二次焼成装置１１に吹き込まれる。炭化物の炭素成分を燃焼させると、二酸化炭素が生じる。この二酸化炭素を循環することで、一次焼成装置８及び二次焼成装置１１における炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素分圧を高めることができる。
【００４５】
二次焼成装置１１には、燃焼用プロセス空気の吹き込みに併用して、二酸化炭素供給装置１４により二酸化炭素が吹き込まれる。二酸化炭素供給装置１４には、燃焼させて二酸化炭素ガスを発生する排ガス調整バーナを使用してもよいし、炭酸ガスボンベ等の炭酸ガスを直接吹き込めるものを使用してもよい。一次焼成装置８の排気ガス中の二酸化炭素の濃度は、二酸化炭素測定装置１５によって常時あるいは定期的に検出される。二酸化炭素測定装置１５が測定した二酸化炭素ガスの濃度に基づいて、一次焼成装置８の排気ガス中の二酸化炭素分圧が所定の範囲になるように二酸化炭素供給装置１４が制御される。これにより、一次焼成装置８及び二次焼成装置１１における炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素分圧を所定の範囲に制御できる。
【００４６】
なお、一次焼成装置８と二次焼成装置１１とを分離することなく、一つの焼成装置で炭化物を燃焼させることも可能である。また、排ガスの循環、及び二酸化炭素供給装置１４からの吹き込みのいずれか一方のみにより、焼成装置８，１１の炉内雰囲気ガス中の二酸化炭素分圧を高めてもよい。
【００４７】
二次焼成装置１１からは白色の焼成品が取り出され、白色の焼成品は冷却コンベヤ１６で冷却される。
【００４８】
【実施例】
図３は、白色度８０％におけるＣＯ2濃度（二酸化炭素の分圧）と炭酸カルシウム分解度との関係を示すグラフである。図４は、温度と時間による白色度の変化を示すグラフである。
【００４９】
高い白色度（８０％以上）の焼成品を得るためには温度と時間の関係が重要となる。図４に示される実験で得たデータによると、８００℃で０．５ｈｒの焼成時間、７５０℃で１．０ｈｒの焼成時間，７００℃で２．０ｈｒの焼成時間、そして６５０℃では更に長時間を要する。
【００５０】
図３に示されるように、焼成品の炭酸カルシウムの分解度を５０％以下に抑えるためには、焼成温度を７００℃のように比較的低めに制御することで可能である。しかし、焼成温度を低くすることは、焼成時間に多くのを費やすことの生産性の悪化や、設備費の高騰等を考慮すると必ずしも得策ではない。本実施形態では、ＣＯ2の濃度を高め、具体的にはＣＯ2の濃度を５〜３０％に設定している。これにより、焼成温度を７５０℃や８００℃に高めた場合であっても、炭酸カルシウムの分解度を下げることができ、分解度を５０％近傍にすることができる。
【００５１】
【発明の効果】
脱炭素工程時間の短縮による生産性の改善と設備費の低廉化を図るべく、焼成温度を比較的高めに設定しても、二酸化炭素の分圧を制御することで、従来技術では得られなかった分解度５０％近傍の焼成品（炭酸カルシウム）を容易に且つ安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による炭酸カルシウムの回収方法の工程図。
【図２】 本発明の炭酸カルシウムを回収する装置の概略系統図。
【図３】 白色度８０％におけるＣＯ2濃度と炭酸カルシウム分解度との関係を示すグラフ。
【図４】 温度と時間による白色度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
３…炭化工程
４…脱炭素工程
７…炭化装置
８…一次焼成装置
１１…二次焼成装置
１３…循環ファン（循環装置）
１４…二酸化炭素供給装置
１５…二酸化炭素測定装置（測定装置）
Claims (3)
- 製紙工程で発生する製紙汚泥廃棄物を貧酸素雰囲気で炭化する炭化装置と、
燃焼用プロセス空気が吹き込まれ、炭化物中の炭素成分を雰囲気温度が６５０℃以上で燃焼させる焼成装置と、
前記焼成装置から排気される排気ガスの二酸化炭素の濃度を測定する測定装置と、
前記焼成装置から排気される排気ガスの一部を前記焼成装置に循環する循環装置と、を備え、
前記測定装置が測定した二酸化炭素の濃度に基づいて、前記焼成装置における炭化物の雰囲気ガス中の二酸化炭素の分圧が５〜３０％の範囲になるように制御する製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置。 - 前記焼成装置に前記記載の二酸化炭素の分圧を制御すべく二酸化炭素を吹き込む二酸化炭素供給装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置。
- 前記焼成装置は、炭化装置から排出される炭化物中の炭素成分を燃焼させる一次焼成装置と、前記一次焼成装置から排出される炭化物中の炭素成分を燃焼させる二次焼成装置と、を有し、
前記一次焼成装置における炭化物の雰囲気ガス温度が、前記二次焼成装置における炭化物の雰囲気ガス温度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003053508A JP4105564B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003053508A JP4105564B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008042762A Division JP4793394B2 (ja) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収方法及び装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004262701A JP2004262701A (ja) | 2004-09-24 |
| JP2004262701A5 JP2004262701A5 (ja) | 2005-06-30 |
| JP4105564B2 true JP4105564B2 (ja) | 2008-06-25 |
Family
ID=33118086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003053508A Expired - Fee Related JP4105564B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4105564B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194486A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Daio Paper Corp | 再生粒子の製造方法 |
| JP2011025135A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Daio Paper Corp | 再生粒子の製造方法及び再生粒子 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009114242A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Daio Paper Corp | 有機物のガス化方法 |
| JP5056378B2 (ja) * | 2007-11-27 | 2012-10-24 | 王子製紙株式会社 | 塗工白板紙 |
| JP5596354B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2014-09-24 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子の製造方法及び再生粒子 |
| JP5608380B2 (ja) * | 2010-02-01 | 2014-10-15 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子の製造方法及び再生粒子 |
| JP5566739B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2014-08-06 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子の製造方法、再生粒子及び再生粒子の製造設備 |
| JP5619476B2 (ja) * | 2010-06-01 | 2014-11-05 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子の製造方法 |
| JP5595819B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2014-09-24 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子の製造方法 |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003053508A patent/JP4105564B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194486A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Daio Paper Corp | 再生粒子の製造方法 |
| JP2011025135A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Daio Paper Corp | 再生粒子の製造方法及び再生粒子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004262701A (ja) | 2004-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101287262B1 (ko) | 고함수율 유기계 폐기물의 처리 방법 및 처리 장치 | |
| JP4105564B2 (ja) | 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収装置 | |
| JP6612629B2 (ja) | 汚泥の焼却システム | |
| EP1107833A1 (en) | Closed-cycle waste combustion | |
| JP4958855B2 (ja) | 有機系廃棄物の処理方法 | |
| JP2007270018A (ja) | 乾燥炭化システム | |
| JP5148809B2 (ja) | 汚泥の燃料化方法及び装置 | |
| GB1023491A (en) | Method for pyrolyzing solid carbonaceous materials | |
| JP5297066B2 (ja) | 汚泥炭化処理設備における熱分解ガス処理方法及び装置 | |
| JP4855644B2 (ja) | 有機系廃棄物の処理方法 | |
| JP5263889B2 (ja) | アスファルト舗装廃材再生装置 | |
| JP2002308619A (ja) | 有機物と白色無機粒子を含む混合物の処理方法及びその処理をして得られた材料とその使用方法 | |
| JP4793394B2 (ja) | 製紙汚泥廃棄物からの炭酸カルシウムの回収方法及び装置 | |
| JP2005199157A (ja) | 汚泥の炭化処理方法及び装置並びに発電方法 | |
| US4036753A (en) | Pyrolysis process for treating sewage sludge containing chromium | |
| JP2005200522A (ja) | 高含水有機物の炭化処理方法及び装置並びに白煙防止方法 | |
| JP4108886B2 (ja) | セメント原料焼成装置における窒素酸化物の低減方法 | |
| JPH11310782A (ja) | 汚泥の炭化方法 | |
| JP2001220120A (ja) | 廃棄物からの活性炭製造方法及び製造装置 | |
| JP2008207160A (ja) | 高含水率無機系廃棄物の処理方法及び処理装置 | |
| JPH08157832A (ja) | 竹材等の処理方法 | |
| JP2001220121A (ja) | 廃棄物からの活性炭製造方法及び製造装置 | |
| JPH05311177A (ja) | 竹材等を原料とした炭等の製造方法及びその装置 | |
| CN116929053B (zh) | 粘土煅烧颜色控制方法 | |
| JP2004018809A (ja) | 廃棄物の炭化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041014 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041014 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070821 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080325 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080327 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |