JP4313936B2 - 焼成物の製造方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部に利用してアルカリ金属量と塩素量の少ない有価な焼成物を製造する方法およびその装置に関する。本発明によれば、廃ガラス類や塩素含有可燃性廃棄物を利用してアルカリ金属量および塩素量が少なく、セメント原料の一部として利用可能な焼成物を製造することができる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、増大する廃棄物を有効にリサイクルするため廃棄物をセメント原料化する試みが行われている。例えば、都市ごみ焼却灰を水洗脱塩し、これをセメント原料として利用する方法、都市ごみや廃プラスチックから製造されたＲＤＦ(ゴミ固形化燃料)をセメント製造用燃料として利用することが行われている。しかしながら、現状のセメント製造プロセスではセメントの品質や安定運転の問題から塩素、アルカリ金属を多量に含む廃棄物の利用は制限されている。このため、現在のところ例えば色付ガラス瓶などのアルカリ金属を含む廃棄物は有効に再利用されることなく埋め立て処理されている。また、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含有するプラスチック廃棄物は、燃焼すると塩化水素やダイオキシン等の有害物質を発生する懸念があり、不用意に燃焼処理することができない。一方、近年、最終処分としての埋立地は不足し、これらの廃棄物を埋め立て処理するうえでも問題がある。このような社会的背景から、アルカリ金属や塩素を多量に含む上記廃棄物を多量に再利用できる方法が切望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、プラスチック廃棄物を燃料または燃料の一部として用い、これをガラスや陶磁器などのアルカリ金属含有物と一緒に焼成することによって、これらのガラス類に含まれるアルカリ金属とプラスチック廃棄物の塩素とを同時に除去し、アルカリ金属量および塩素量が少なく、セメント原料の一部として多量に再利用することが可能な有価な焼成物を製造する方法および装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）焼成炉の排ガス路に固気反応室とこの固気反応室を経て焼成炉に戻る循環路を形成し、該焼成炉で塩素含有可燃物を燃焼させて発生した塩素系ガスを該固気反応室に導くとともに、該固気反応室にアルカリ金属含有物を吹き込み、該アルカリ金属含有物を該塩素系ガスと反応させてアルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物を生成させた後に循環路を通じて該焼成炉に戻し、該焼成炉で該アルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物及び該塩素含有可燃物を焼成して焼成物を得ると共に該アルカリ金属塩化物を揮発させ、揮発したアルカリ金属塩化物を排ガス路から系外に除去することを特徴とする、塩素含有可燃物とアルカリ金属含有物に含まれる塩素及びアルカリ金属の含有量を減じた焼成物の製造方法に関する。
【０００５】
本発明の上記製造方法は以下の態様を含む。
（２） 焼成炉の排ガス路に、固気反応室を設け、この固気反応室に連通するサイクロンと、該サイクロンから焼成炉に戻る循環路を形成し、上記焼成炉で塩素含有可燃物を燃焼させ、発生した塩素系ガスを該固気反応室に導くとともに、該固気反応室にアルカリ金属含有物を吹き込み、該アルカリ金属含有物を該塩素系ガスと反応させてアルカリ金属塩化物を生成させ、該アルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物を該サイクロンに導き、微細粉末を排ガス路に導く一方、該アルカリ金属塩化物を含む粗粒な粉末を循環路を通じて該焼成炉に戻し、該焼成炉で該粗粒な粉末及び該塩素含有可燃物を焼成して燃焼物を得ると共に該アルカリ金属塩化物を揮発させ、排ガス路を通じてアルカリ金属塩化物を系外に除去する焼成物の製造方法。
（３）排ガス路に中和手段を設け、ガス中の塩素系ガスを中和する焼成物の製造方法。
（４）焼成炉内の温度８００℃以上、固気反応室内の温度３００℃以上、固気反応室の排ガス温度８００℃以下に制御する焼成物の製造方法。
（５）塩素含有可燃物が塩素含有プラスチックであり、アルカリ金属含有物がガラスおよび/または陶磁器(ガラス類)である焼成物の製造方法。
（６）塩素含有可燃物とアルカリ金属含有物の投入量を、その塩素のモル数[Ｃｌ]とアルカリ金属のモル数[Ｒ]の比[Ｃｌ/Ｒ]が１〜４となる量に調整してアルカリ金属量を低減する焼成物の製造方法。
（７）アルカリ金属含有量(酸化物換算)４.０重量％未満、塩素含有量０.１重量％未満の焼成物を製造する焼成物の製造方法。
（８）焼成物をセメント焼成用原料の一部として利用する焼成物の製造方法。
【０００８】
本発明の製造方法および製造装置によれば、プラスチック廃棄物を燃料または燃料の一部として利用し、これをアルカリ金属含有物と一緒に焼成することによって、燃料のコスト負担を低減すると共に、プラスチック廃棄物に含まれる塩素によってアルカリ金属を塩化物に転じて揮発させ、アルカリ金属と塩素とを同時に除去した焼成物を得ることができる。この焼成物はアルカリ金属量と塩素量が格段に少ないのでセメント原料の一部として利用することができる。
【０００９】
なお、ガラスカレット等のアルカリ金属含有物を、無機物質を主成分とした塩素含有原料、例えば、都市ゴミ焼却灰などに加えて焼成することにより塩素含有量を低減した焼成物を製造する方法が知られているが（特開平10-53442号）、この方法で用いる塩素含有原料は無機物質を主体としたものであるので燃料ないし燃料の一部として利用することができない。また、本発明のような固気反応室と循環路とが形成されておらず、アルカリ金属塩化物の生成と揮発とが分離して行うものではなく、焼成方法が根本的に異なる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の焼成物製造方法および装置について、図示する実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る製造方法ないし装置の概略を示す概念図であり、図中、実線の矢印はアルカリ金属含有物の流れを示し、破線の矢印はガスの流れ、一点破線の矢印は焼成物または回収処理物の流れを示している。なお、本発明の実施態様は図示する装置構成に限定されない。本発明の技術思想を逸脱しない範囲において構成を変更することができる。
【００１１】
図示する装置例は、焼成炉１と、その取り出し口に接続されたクーラ１１を有し、さらに、焼成炉１の排ガス出口に接続された固気反応室５、これに連通するサイクロン６を備えており、サイクロン６にはバグフィルター８が連通し、バグフィルター８にはダスト処理設備が付設されている。このダスト処理設備の一例としてダイオキシン類の分解装置９と重金属精錬装置１０が設けられている。さらにバグフィルタ８には排ガスファン１２と煙突１３とが接続しており、これらによって排ガス路が形成されている。また、サイクロン６にはこの排ガス路から分岐して焼成炉１の排ガス出口に至る流路が設けられており、サイクロン６からバグフィルター８に流れる排ガス路に対して、固気反応室５からサイクロン６を経て焼成炉１に戻る循環路１４が形成されている。
【００１２】
焼成炉１は塩素含有可燃物を燃料として、または燃料の一部として燃焼させる部分である。焼成炉にはセメント焼成装置を採用することができる。このセメント焼成装置は、例えば、ロータリーキルン等を単独に備えるタイプ、ロータリーキルン等にサスペンジョンプレヒーターを備えたもの、あるいは仮焼炉を備えたものなど広く用いることができる。
【００１３】
焼成炉１の焼成物取出口側に主燃料吹込手段２、および塩素含有可燃物の投入手段３が設けられている。主燃料吹込手段２からは重油、微粉炭等の燃料が吹き込まれる。また塩素含有可燃物の投入手段３からは塩素含有可燃物が燃料または燃料の一部として炉内に供給される。塩素含有可燃物としてはプラスチック廃棄物等の塩素含有可燃性廃棄物を利用することができる。この塩素含有可燃物は好ましくは１.０mm以下に粉砕し、これを投入手段３から炉内に吹き込むと良い。
【００１４】
塩素含有可燃物の燃焼性が主燃料と同等であれば、塩素含有可燃物のみで燃焼させてもよい。燃焼性が劣る場合には主燃料吹込装置２を通じて重油や微粉炭等の燃料を炉内に吹込み、塩素含有可燃物を燃料の−部として用いるのが良い。なお、本発明によれば従来セメントキルンでは利用できなかった塩素含有率の高い油や石炭等も主燃料として利用することができる。塩素含有可燃物の投入手段３の装着位置は特に限定されるものではなく、主燃料吹込装置２の下部、または焼成炉１のガス出口側に設けてもよい。
【００１５】
焼成炉１の排ガス出口には固気反応室５が設けられており、この固気反応室５の底部にアルカリ金属含有物の投入手段４が設けられている。この投入手段４を通じて固気反応室内にアルカリ金属含有物が供給される。アルカリ金属含有物としては、廃ガラスや廃陶磁器等の廃ガラス類を利用することができる。このアルカリ金属含有物は好ましくは０.１mm以下に粉砕し、これを投入手段４から反応室内に吹き込むと良い。アルカリ金属含有物の投入手段４の設置箇所は限定されない。投入物が固気反応室内に導かれる位置であれば、焼成炉１の排ガス出口側に設けてもよい。なお、粉砕した塩素含有可燃物やアルカリ金属含有物の投入手段３、４は、これら粉砕物を炉内や反応室内に吹き込む噴射ノズルとその管路、および加圧手段などによって形成することができる。
【００１６】
塩素含有可燃物として塩素含有プラスチック、アルカリ金属含有物として廃ガラスを用いた場合を例として焼成作用を説明すると、粉砕された廃ガラスが投入(吹込)手段４を通じて固気反応室５の底部に吹き込まれ、一方、主燃料吹込手段２を通じて重油や微粉炭等の燃料が炉内に吹き込まれ、さらに投入(吹込)手段３を通じて粉砕された塩素含有プラスチックが炉内に吹き込まれる。炉内は８００℃以上、好ましくは１０００℃以上に加熱され、塩素含有プラスチックが燃焼して塩素ガスや塩化水素ガスなど(これらを塩素系ガスと略称する)が発生する。
【００１７】
焼成炉１で発生した塩素系ガスは固気反応室５に流れ、固気反応室５の底部に吹き込まれた廃ガラス粉末はこの塩素系ガスによって反応室内に導かれる。この固気反応室５は３００℃以上に保たれている。なお、ダイオキシン類の発生を防止するには固気反応室５の温度を４００℃以上に設定するのが好ましい。固気反応室５に導かれた廃ガラス粉末はここで塩素系ガスと反応してアルカリ金属塩化物を生じる。
【００１８】
固気反応室５においてアルカリ金属塩化物を含む廃ガラス粉末は排ガスと共に固気反応室５からサイクロン６に導かれる。なお、熱による負担が少なくなるようにサイクロン６の入口付近に冷気取り入れ口７を設け、排ガス温度を３００℃以下に冷却すると良い。アルカリ金属塩化物を含む廃ガラス粉末はサイクロン６において微細な粉末(例えば１０μm未満)とこれより粗粒な粉末(例えば１０μm以上)とに分級され、微細な粉末はバグフィルター８に送られ、ここで大部分が捕集され、回収して処理される。
【００１９】
一方、アルカリ金属塩化物を含む粗粒な廃ガラス粉末はサイクロン６から循環路１４を通じて焼成炉１の排ガス出口に戻されて焼成される。ここで廃ガラス中のアルカリ金属塩化物は８００℃以上の高温によって揮発し、ガス成分となって固気反応室５に流れ、排ガス路を通じて系外に放出される。また、廃ガラスに含まれる未反応のアルカリ金属は炉内の塩素系ガスと反応してアルカリ金属塩化物を生じ、生成したアルカリ金属塩化物は炉内の高温によって揮発し、固気反応室５を経て排ガス路に導かれる。アルカリ金属塩化物が揮発した廃ガラス粉末はアルカリ金属が除去された焼成物となって炉内からクーラ１１に導かれ、冷却後に系外に取り出される。揮発したアルカリ金属塩化物は、排ガス路に導かれる過程で冷却され、微細な粉末を形成し、これはバグフィルター８により補集され、回収処理される。
【００２０】
このように本発明の焼成方法ないし装置では、廃ガラス粉末が塩素系ガスに伴われて固気反応室５に流入し、ここで充分に混合した状態になるので廃ガラス中のアルカリ金属と塩素系ガスとの反応が促され、効率よくアルカリ金属塩化物が生成する。さらに、生成したアルカリ金属塩化物を含む廃ガラス粉末はサイクロンを経て循環路１４を通じて焼成炉１に戻され、炉内の高温下で焼成されるので廃ガラス粉末に含まれるアルカリ金属塩化物は実質的にその全てが揮発してガス化し、廃ガラス粉末から除去される。因みに、ロータリーキルン等の焼成炉に廃ガラス粉末を直接に投入すると、廃ガラス粉末と塩素系ガスとが充分に混合した状態とならず、アルカリ金属塩化物を生成する固気反応の効率が低い。
【００２１】
炉内に吹き込む塩素含有プラスチックの投入量は、廃ガラス粉末に含まれるアルカリ金属量に対して、その塩素のモル数[Ｃｌ]とアルカリ金属のモル数[Ｒ]がほぼ等しい量であればよいが、最終的に得られる焼成物のアルカリ金属濃度をさらに低下させたい場合には、このモル比[Ｃｌ/Ｒ]を１以上、好ましくは２以上にしてもよい。この場合、排ガスに含まれる塩化水素などの塩素系ガスの中和手段を設け、例えば、サイクロン６とバグフィルター８の間に介設した中和手段を通じて消石灰等のアルカリやアルカリ土類金属の中和剤を排ガスに投入する。なお、中和コストが嵩むことから、[Ｃｌ/Ｒ]比は４を越えないことが好ましい。
【００２２】
バグフィルター８から回収されたダストは微量のダイオキシン類を含む場合があるので、ダスト処理設備としてダイオキシン類の分解装置９を設けてダイオキシン類を分解することが好ましい。この分解装置としてはハーゲーンマイヤー方式の装置を用いることができる。なお、この装置に限定されるものではなく高温分解法等の既存の設備を用いても良い。また、回収されたダストには重金属塩化物を含む場合があるので、重金属の回収装置１０を設けて重金属を処理することが好ましい。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、アルカリ金属含有物として用いた廃ガラス粉末の化学組成を表１に示した。廃ガラス粉末は最大粒径０.１mm未満に粉砕したものを使用した。また、塩素含有可燃物として用いたポリ塩化ビニルの成分を表２に示した。ポリ塩化ビニルは最大粒径１.０mm未満に粉砕したものを使用した。
【００２４】
〔実施例１〕
図１に示したセメント原料製造装置を用い、廃ガラス粉末、ポリ塩化ビニルを原料として焼成物を製造した。焼成炉１はセメントクリンカ焼成用ロータリーキルンである。投入手段３を通じてポリ塩化ビニル粉末を２５kg/hの割合で炉内に投入し、主燃料としてＡ重油を１０L/hの割合で炉内に供給した。また、投入手段４を通じて固気反応室５の底部から炉内に廃ガラス粉末を１００kg/hの割合で炉内に供給した。この時の塩素とアルカリ金属のモル比[Ｃｌ/Ｒ]は約１であり、固気反応室５のガス温度は５００℃であった。回収した焼成物の化学成分を蛍光Ｘ線によって分析した。この結果を表１に示した。焼成物中のアルカリ金属酸化物の合計量は４.０重量％よりやや低く、セメント原料として使用できる限界以内であった。
【００２５】
〔実施例２〕
ポリ塩化ビニル粉末の供給量を５０kg/h、Ａ重油の供給量を２L/hとし、バグフィルター８の手前で消石灰を３０kg/hの割合で投入した以外は実施例１と同様にして焼成を行った。この時のモル比[Ｃｌ/Ｒ]は約２であった。回収した焼成物の化学成分を蛍光Ｘ線にて分析した結果を表１に示した。アルカリ金属酸化物量および塩素量はセメント原料として使用できる範囲内であった。
この回収した焼成物をセメント原料の一部として使用し、この焼成物を混合した普通ポルトランドセメント原料調合物をセメント製造キルンにて焼成し、得られたセメントクリンカーに重量比３％の石膏を添加し、この混合物を粉砕して普通ポルトランドセメントを得た。得られたセメントは従来の原料によって製造したものと比較して化学組成、鉱物組成、強度試験等なんら遜色ないものが得られた。
【００２６】
〔比較例〕
固気反応室を有しないキルンを用い、ガラス粉末をキルンガス出口側から炉内に直接に投入した以外は実施例１と同様にして焼成を行った。回収した焼成物の化学成分を蛍光Ｘ線にて分析した。この結果を表１に示した。アルカリ金属酸化物量および塩素量の何れも含有量が高く、セメント原料には適しないものであった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】
本発明の焼成物製造方法および装置によれば、廃プラスチック等の塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部に利用し、廃ガラス等のアルカリ金属含有物と燃焼することにより、アルカリ金属と塩素とを同時に除去してアルカリ金属量と塩素量の少ない有価な焼成物を製造することができる。従って、本発明によれば廃ガラス類や廃プラスチック等を利用してアルカリ金属量および塩素量が少なくセメント原料の一部として利用することができる焼成物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法ないし装置の概略を示す概念構成図。
【符号の簡単な説明】
１−焼成炉、２−主燃料吹込手段、３−塩素含有可燃物の投入手段、４−アルカリ金属含有物の投入手段、５−固気反応室、６−サイクロン、７−冷気取り入れ口、８−バグフィルター、９−ダイオキシン類の分解装置、１０−重金属精錬装置、１１−クーラー、１２−排ガスファン、１３−煙突
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部に利用してアルカリ金属量と塩素量の少ない有価な焼成物を製造する方法およびその装置に関する。本発明によれば、廃ガラス類や塩素含有可燃性廃棄物を利用してアルカリ金属量および塩素量が少なく、セメント原料の一部として利用可能な焼成物を製造することができる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、増大する廃棄物を有効にリサイクルするため廃棄物をセメント原料化する試みが行われている。例えば、都市ごみ焼却灰を水洗脱塩し、これをセメント原料として利用する方法、都市ごみや廃プラスチックから製造されたＲＤＦ(ゴミ固形化燃料)をセメント製造用燃料として利用することが行われている。しかしながら、現状のセメント製造プロセスではセメントの品質や安定運転の問題から塩素、アルカリ金属を多量に含む廃棄物の利用は制限されている。このため、現在のところ例えば色付ガラス瓶などのアルカリ金属を含む廃棄物は有効に再利用されることなく埋め立て処理されている。また、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含有するプラスチック廃棄物は、燃焼すると塩化水素やダイオキシン等の有害物質を発生する懸念があり、不用意に燃焼処理することができない。一方、近年、最終処分としての埋立地は不足し、これらの廃棄物を埋め立て処理するうえでも問題がある。このような社会的背景から、アルカリ金属や塩素を多量に含む上記廃棄物を多量に再利用できる方法が切望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、プラスチック廃棄物を燃料または燃料の一部として用い、これをガラスや陶磁器などのアルカリ金属含有物と一緒に焼成することによって、これらのガラス類に含まれるアルカリ金属とプラスチック廃棄物の塩素とを同時に除去し、アルカリ金属量および塩素量が少なく、セメント原料の一部として多量に再利用することが可能な有価な焼成物を製造する方法および装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）焼成炉の排ガス路に固気反応室とこの固気反応室を経て焼成炉に戻る循環路を形成し、該焼成炉で塩素含有可燃物を燃焼させて発生した塩素系ガスを該固気反応室に導くとともに、該固気反応室にアルカリ金属含有物を吹き込み、該アルカリ金属含有物を該塩素系ガスと反応させてアルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物を生成させた後に循環路を通じて該焼成炉に戻し、該焼成炉で該アルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物及び該塩素含有可燃物を焼成して焼成物を得ると共に該アルカリ金属塩化物を揮発させ、揮発したアルカリ金属塩化物を排ガス路から系外に除去することを特徴とする、塩素含有可燃物とアルカリ金属含有物に含まれる塩素及びアルカリ金属の含有量を減じた焼成物の製造方法に関する。
【０００５】
本発明の上記製造方法は以下の態様を含む。
（２） 焼成炉の排ガス路に、固気反応室を設け、この固気反応室に連通するサイクロンと、該サイクロンから焼成炉に戻る循環路を形成し、上記焼成炉で塩素含有可燃物を燃焼させ、発生した塩素系ガスを該固気反応室に導くとともに、該固気反応室にアルカリ金属含有物を吹き込み、該アルカリ金属含有物を該塩素系ガスと反応させてアルカリ金属塩化物を生成させ、該アルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物を該サイクロンに導き、微細粉末を排ガス路に導く一方、該アルカリ金属塩化物を含む粗粒な粉末を循環路を通じて該焼成炉に戻し、該焼成炉で該粗粒な粉末及び該塩素含有可燃物を焼成して燃焼物を得ると共に該アルカリ金属塩化物を揮発させ、排ガス路を通じてアルカリ金属塩化物を系外に除去する焼成物の製造方法。
（３）排ガス路に中和手段を設け、ガス中の塩素系ガスを中和する焼成物の製造方法。
（４）焼成炉内の温度８００℃以上、固気反応室内の温度３００℃以上、固気反応室の排ガス温度８００℃以下に制御する焼成物の製造方法。
（５）塩素含有可燃物が塩素含有プラスチックであり、アルカリ金属含有物がガラスおよび/または陶磁器(ガラス類)である焼成物の製造方法。
（６）塩素含有可燃物とアルカリ金属含有物の投入量を、その塩素のモル数[Ｃｌ]とアルカリ金属のモル数[Ｒ]の比[Ｃｌ/Ｒ]が１〜４となる量に調整してアルカリ金属量を低減する焼成物の製造方法。
（７）アルカリ金属含有量(酸化物換算)４.０重量％未満、塩素含有量０.１重量％未満の焼成物を製造する焼成物の製造方法。
（８）焼成物をセメント焼成用原料の一部として利用する焼成物の製造方法。
【０００８】
本発明の製造方法および製造装置によれば、プラスチック廃棄物を燃料または燃料の一部として利用し、これをアルカリ金属含有物と一緒に焼成することによって、燃料のコスト負担を低減すると共に、プラスチック廃棄物に含まれる塩素によってアルカリ金属を塩化物に転じて揮発させ、アルカリ金属と塩素とを同時に除去した焼成物を得ることができる。この焼成物はアルカリ金属量と塩素量が格段に少ないのでセメント原料の一部として利用することができる。
【０００９】
なお、ガラスカレット等のアルカリ金属含有物を、無機物質を主成分とした塩素含有原料、例えば、都市ゴミ焼却灰などに加えて焼成することにより塩素含有量を低減した焼成物を製造する方法が知られているが（特開平10-53442号）、この方法で用いる塩素含有原料は無機物質を主体としたものであるので燃料ないし燃料の一部として利用することができない。また、本発明のような固気反応室と循環路とが形成されておらず、アルカリ金属塩化物の生成と揮発とが分離して行うものではなく、焼成方法が根本的に異なる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の焼成物製造方法および装置について、図示する実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る製造方法ないし装置の概略を示す概念図であり、図中、実線の矢印はアルカリ金属含有物の流れを示し、破線の矢印はガスの流れ、一点破線の矢印は焼成物または回収処理物の流れを示している。なお、本発明の実施態様は図示する装置構成に限定されない。本発明の技術思想を逸脱しない範囲において構成を変更することができる。
【００１１】
図示する装置例は、焼成炉１と、その取り出し口に接続されたクーラ１１を有し、さらに、焼成炉１の排ガス出口に接続された固気反応室５、これに連通するサイクロン６を備えており、サイクロン６にはバグフィルター８が連通し、バグフィルター８にはダスト処理設備が付設されている。このダスト処理設備の一例としてダイオキシン類の分解装置９と重金属精錬装置１０が設けられている。さらにバグフィルタ８には排ガスファン１２と煙突１３とが接続しており、これらによって排ガス路が形成されている。また、サイクロン６にはこの排ガス路から分岐して焼成炉１の排ガス出口に至る流路が設けられており、サイクロン６からバグフィルター８に流れる排ガス路に対して、固気反応室５からサイクロン６を経て焼成炉１に戻る循環路１４が形成されている。
【００１２】
焼成炉１は塩素含有可燃物を燃料として、または燃料の一部として燃焼させる部分である。焼成炉にはセメント焼成装置を採用することができる。このセメント焼成装置は、例えば、ロータリーキルン等を単独に備えるタイプ、ロータリーキルン等にサスペンジョンプレヒーターを備えたもの、あるいは仮焼炉を備えたものなど広く用いることができる。
【００１３】
焼成炉１の焼成物取出口側に主燃料吹込手段２、および塩素含有可燃物の投入手段３が設けられている。主燃料吹込手段２からは重油、微粉炭等の燃料が吹き込まれる。また塩素含有可燃物の投入手段３からは塩素含有可燃物が燃料または燃料の一部として炉内に供給される。塩素含有可燃物としてはプラスチック廃棄物等の塩素含有可燃性廃棄物を利用することができる。この塩素含有可燃物は好ましくは１.０mm以下に粉砕し、これを投入手段３から炉内に吹き込むと良い。
【００１４】
塩素含有可燃物の燃焼性が主燃料と同等であれば、塩素含有可燃物のみで燃焼させてもよい。燃焼性が劣る場合には主燃料吹込装置２を通じて重油や微粉炭等の燃料を炉内に吹込み、塩素含有可燃物を燃料の−部として用いるのが良い。なお、本発明によれば従来セメントキルンでは利用できなかった塩素含有率の高い油や石炭等も主燃料として利用することができる。塩素含有可燃物の投入手段３の装着位置は特に限定されるものではなく、主燃料吹込装置２の下部、または焼成炉１のガス出口側に設けてもよい。
【００１５】
焼成炉１の排ガス出口には固気反応室５が設けられており、この固気反応室５の底部にアルカリ金属含有物の投入手段４が設けられている。この投入手段４を通じて固気反応室内にアルカリ金属含有物が供給される。アルカリ金属含有物としては、廃ガラスや廃陶磁器等の廃ガラス類を利用することができる。このアルカリ金属含有物は好ましくは０.１mm以下に粉砕し、これを投入手段４から反応室内に吹き込むと良い。アルカリ金属含有物の投入手段４の設置箇所は限定されない。投入物が固気反応室内に導かれる位置であれば、焼成炉１の排ガス出口側に設けてもよい。なお、粉砕した塩素含有可燃物やアルカリ金属含有物の投入手段３、４は、これら粉砕物を炉内や反応室内に吹き込む噴射ノズルとその管路、および加圧手段などによって形成することができる。
【００１６】
塩素含有可燃物として塩素含有プラスチック、アルカリ金属含有物として廃ガラスを用いた場合を例として焼成作用を説明すると、粉砕された廃ガラスが投入(吹込)手段４を通じて固気反応室５の底部に吹き込まれ、一方、主燃料吹込手段２を通じて重油や微粉炭等の燃料が炉内に吹き込まれ、さらに投入(吹込)手段３を通じて粉砕された塩素含有プラスチックが炉内に吹き込まれる。炉内は８００℃以上、好ましくは１０００℃以上に加熱され、塩素含有プラスチックが燃焼して塩素ガスや塩化水素ガスなど(これらを塩素系ガスと略称する)が発生する。
【００１７】
焼成炉１で発生した塩素系ガスは固気反応室５に流れ、固気反応室５の底部に吹き込まれた廃ガラス粉末はこの塩素系ガスによって反応室内に導かれる。この固気反応室５は３００℃以上に保たれている。なお、ダイオキシン類の発生を防止するには固気反応室５の温度を４００℃以上に設定するのが好ましい。固気反応室５に導かれた廃ガラス粉末はここで塩素系ガスと反応してアルカリ金属塩化物を生じる。
【００１８】
固気反応室５においてアルカリ金属塩化物を含む廃ガラス粉末は排ガスと共に固気反応室５からサイクロン６に導かれる。なお、熱による負担が少なくなるようにサイクロン６の入口付近に冷気取り入れ口７を設け、排ガス温度を３００℃以下に冷却すると良い。アルカリ金属塩化物を含む廃ガラス粉末はサイクロン６において微細な粉末(例えば１０μm未満)とこれより粗粒な粉末(例えば１０μm以上)とに分級され、微細な粉末はバグフィルター８に送られ、ここで大部分が捕集され、回収して処理される。
【００１９】
一方、アルカリ金属塩化物を含む粗粒な廃ガラス粉末はサイクロン６から循環路１４を通じて焼成炉１の排ガス出口に戻されて焼成される。ここで廃ガラス中のアルカリ金属塩化物は８００℃以上の高温によって揮発し、ガス成分となって固気反応室５に流れ、排ガス路を通じて系外に放出される。また、廃ガラスに含まれる未反応のアルカリ金属は炉内の塩素系ガスと反応してアルカリ金属塩化物を生じ、生成したアルカリ金属塩化物は炉内の高温によって揮発し、固気反応室５を経て排ガス路に導かれる。アルカリ金属塩化物が揮発した廃ガラス粉末はアルカリ金属が除去された焼成物となって炉内からクーラ１１に導かれ、冷却後に系外に取り出される。揮発したアルカリ金属塩化物は、排ガス路に導かれる過程で冷却され、微細な粉末を形成し、これはバグフィルター８により補集され、回収処理される。
【００２０】
このように本発明の焼成方法ないし装置では、廃ガラス粉末が塩素系ガスに伴われて固気反応室５に流入し、ここで充分に混合した状態になるので廃ガラス中のアルカリ金属と塩素系ガスとの反応が促され、効率よくアルカリ金属塩化物が生成する。さらに、生成したアルカリ金属塩化物を含む廃ガラス粉末はサイクロンを経て循環路１４を通じて焼成炉１に戻され、炉内の高温下で焼成されるので廃ガラス粉末に含まれるアルカリ金属塩化物は実質的にその全てが揮発してガス化し、廃ガラス粉末から除去される。因みに、ロータリーキルン等の焼成炉に廃ガラス粉末を直接に投入すると、廃ガラス粉末と塩素系ガスとが充分に混合した状態とならず、アルカリ金属塩化物を生成する固気反応の効率が低い。
【００２１】
炉内に吹き込む塩素含有プラスチックの投入量は、廃ガラス粉末に含まれるアルカリ金属量に対して、その塩素のモル数[Ｃｌ]とアルカリ金属のモル数[Ｒ]がほぼ等しい量であればよいが、最終的に得られる焼成物のアルカリ金属濃度をさらに低下させたい場合には、このモル比[Ｃｌ/Ｒ]を１以上、好ましくは２以上にしてもよい。この場合、排ガスに含まれる塩化水素などの塩素系ガスの中和手段を設け、例えば、サイクロン６とバグフィルター８の間に介設した中和手段を通じて消石灰等のアルカリやアルカリ土類金属の中和剤を排ガスに投入する。なお、中和コストが嵩むことから、[Ｃｌ/Ｒ]比は４を越えないことが好ましい。
【００２２】
バグフィルター８から回収されたダストは微量のダイオキシン類を含む場合があるので、ダスト処理設備としてダイオキシン類の分解装置９を設けてダイオキシン類を分解することが好ましい。この分解装置としてはハーゲーンマイヤー方式の装置を用いることができる。なお、この装置に限定されるものではなく高温分解法等の既存の設備を用いても良い。また、回収されたダストには重金属塩化物を含む場合があるので、重金属の回収装置１０を設けて重金属を処理することが好ましい。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、アルカリ金属含有物として用いた廃ガラス粉末の化学組成を表１に示した。廃ガラス粉末は最大粒径０.１mm未満に粉砕したものを使用した。また、塩素含有可燃物として用いたポリ塩化ビニルの成分を表２に示した。ポリ塩化ビニルは最大粒径１.０mm未満に粉砕したものを使用した。
【００２４】
〔実施例１〕
図１に示したセメント原料製造装置を用い、廃ガラス粉末、ポリ塩化ビニルを原料として焼成物を製造した。焼成炉１はセメントクリンカ焼成用ロータリーキルンである。投入手段３を通じてポリ塩化ビニル粉末を２５kg/hの割合で炉内に投入し、主燃料としてＡ重油を１０L/hの割合で炉内に供給した。また、投入手段４を通じて固気反応室５の底部から炉内に廃ガラス粉末を１００kg/hの割合で炉内に供給した。この時の塩素とアルカリ金属のモル比[Ｃｌ/Ｒ]は約１であり、固気反応室５のガス温度は５００℃であった。回収した焼成物の化学成分を蛍光Ｘ線によって分析した。この結果を表１に示した。焼成物中のアルカリ金属酸化物の合計量は４.０重量％よりやや低く、セメント原料として使用できる限界以内であった。
【００２５】
〔実施例２〕
ポリ塩化ビニル粉末の供給量を５０kg/h、Ａ重油の供給量を２L/hとし、バグフィルター８の手前で消石灰を３０kg/hの割合で投入した以外は実施例１と同様にして焼成を行った。この時のモル比[Ｃｌ/Ｒ]は約２であった。回収した焼成物の化学成分を蛍光Ｘ線にて分析した結果を表１に示した。アルカリ金属酸化物量および塩素量はセメント原料として使用できる範囲内であった。
この回収した焼成物をセメント原料の一部として使用し、この焼成物を混合した普通ポルトランドセメント原料調合物をセメント製造キルンにて焼成し、得られたセメントクリンカーに重量比３％の石膏を添加し、この混合物を粉砕して普通ポルトランドセメントを得た。得られたセメントは従来の原料によって製造したものと比較して化学組成、鉱物組成、強度試験等なんら遜色ないものが得られた。
【００２６】
〔比較例〕
固気反応室を有しないキルンを用い、ガラス粉末をキルンガス出口側から炉内に直接に投入した以外は実施例１と同様にして焼成を行った。回収した焼成物の化学成分を蛍光Ｘ線にて分析した。この結果を表１に示した。アルカリ金属酸化物量および塩素量の何れも含有量が高く、セメント原料には適しないものであった。
【００２７】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明の焼成物製造方法および装置によれば、廃プラスチック等の塩素含有可燃物を燃料または燃料の一部に利用し、廃ガラス等のアルカリ金属含有物と燃焼することにより、アルカリ金属と塩素とを同時に除去してアルカリ金属量と塩素量の少ない有価な焼成物を製造することができる。従って、本発明によれば廃ガラス類や廃プラスチック等を利用してアルカリ金属量および塩素量が少なくセメント原料の一部として利用することができる焼成物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法ないし装置の概略を示す概念構成図。
【符号の簡単な説明】
１−焼成炉、２−主燃料吹込手段、３−塩素含有可燃物の投入手段、４−アルカリ金属含有物の投入手段、５−固気反応室、６−サイクロン、７−冷気取り入れ口、８−バグフィルター、９−ダイオキシン類の分解装置、１０−重金属精錬装置、１１−クーラー、１２−排ガスファン、１３−煙突
Claims (8)
- 焼成炉の排ガス路に固気反応室とこの固気反応室を経て焼成炉に戻る循環路を形成し、該焼成炉で塩素含有可燃物を燃焼させて発生した塩素系ガスを該固気反応室に導くとともに、該固気反応室にアルカリ金属含有物を吹き込み、該アルカリ金属含有物を該塩素系ガスと反応させてアルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物を生成させた後に循環路を通じて該焼成炉に戻し、該焼成炉で該アルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物及び該塩素含有可燃物を焼成して焼成物を得ると共に該アルカリ金属塩化物を揮発させ、揮発したアルカリ金属塩化物を排ガス路から系外に除去することを特徴とする、塩素含有可燃物とアルカリ金属含有物に含まれる塩素及びアルカリ金属の含有量を減じた焼成物の製造方法。
- 焼成炉の排ガス路に、固気反応室を設け、この固気反応室に連通するサイクロンと、該サイクロンから焼成炉に戻る循環路を形成し、上記焼成炉で塩素含有可燃物を燃焼させ、発生した塩素系ガスを該固気反応室に導くとともに、該固気反応室にアルカリ金属含有物を吹き込み、該アルカリ金属含有物を該塩素系ガスと反応させてアルカリ金属塩化物を生成させ、該アルカリ金属塩化物を含むアルカリ金属含有物を該サイクロンに導き、微細粉末を排ガス路に導く一方、該アルカリ金属塩化物を含む粗粒な粉末を循環路を通じて該焼成炉に戻し、該焼成炉で該粗粒な粉末及び該塩素含有可燃物を焼成して燃焼物を得ると共に該アルカリ金属塩化物を揮発させ、排ガス路を通じてアルカリ金属塩化物を系外に除去する請求項１の焼成物の製造方法。
- 排ガス路に中和手段を設け、ガス中の塩素系ガスを中和する請求項１または２の焼成物の製造方法。
- 焼成炉内の温度８００℃以上、固気反応室内の温度３００℃以上、固気反応室の排ガス温度８００℃以下に制御する請求項１〜３の何れかに記載する焼成物の製造方法。
- 塩素含有可燃物が塩素含有プラスチックであり、アルカリ金属含有物がガラスおよび/または陶磁器(ガラス類)である請求項１〜５の何れかに記載する焼成物の製造方法。
- 塩素含有可燃物とアルカリ金属含有物の投入量を、その塩素のモル数[Ｃｌ]とアルカリ金属のモル数[Ｒ]の比[Ｃｌ/Ｒ]が１〜４となる量に調整してアルカリ金属量を低減する請求項１〜５の何れかに記載する焼成物の製造方法。
- アルカリ金属含有量(酸化物換算)４.０重量％未満、塩素含有量０.１重量％未満の焼成物を製造する請求項１〜６の何れかに記載する焼成物の製造方法。
- 焼成物をセメント焼成用原料の一部として利用する請求項１〜７のいずれかに記載する焼成物の製造方法。
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