JP4408632B2

JP4408632B2 - 工場廃液処理方法

Info

Publication number: JP4408632B2
Application number: JP2003028595A
Authority: JP
Inventors: 良幸名越; 秀明五十嵐
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Ube Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Ube Corp
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP2004238244A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場廃液をセメント工場にて処理を行なう方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化学工場や電子部品製造工場等の各種製品を製造している工場より発生する廃液は、水分を大量に含むものが多いが、それらは通常、廃液浄化処理設備において好気性処理される。これにより、工場廃液中の有機成分が好気性微生物により分解され、その結果生成した沈殿やフロック等のスラッジを取り除き、浄化された水が系外に排出される。
また、廃液浄化処理設備がない工場においては、工場廃液は、焼却処分されていることが多い。
【０００３】
工場廃液の浄化処理は、設備に広大な敷地を要する上、運転やメンテナンスにも費用がかかる等、多額のコストがかかる。また、廃液浄化処理の際に発生するスラッジは、直接埋立処理、または、焼却後、焼却灰を埋立処理されることが多いが、埋立処分場の受入れ可能量は確実に減少しており、その処理は今後益々困難になることが予想される。
【０００４】
その解決策の一つとして、工場廃液をセメント工場における原料工程の調湿塔に散布する方法等でセメント原料に混合する処理方法が、例えば特許文献１に提案されている。
この様な、セメント工場の原料工程での処理については、処理量が増えると、乾燥する必要が生じるため熱効率が低下し、かえってコスト高になることや、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、ＳＯ_４ ^２−、Ｃｌ⁻等の無機イオンを含む廃液では、キルン内で循環し、コーチングを形成し、安定操業に支障を来す。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００―２３９０５０号公報（２ページ）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上に示した従来の工場廃液の処理方法における問題点を考慮してなされたものであり、廃液浄化処理のための設備が必要でなく、また、セメントクリンカーの特性や焼成工程に支障を来たさない、工場廃液処理方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題解決の手段】
本発明は、工場廃液を、セメントクリンカーを冷却する工程、冷却したクリンカーをサイロに輸送する工程及びクリンカーを仕上げ粉砕する工程から選ばれる一種又は二種以上の工程上に在るセメントクリンカーに散布添加する工場廃液処理方法において、工場廃液が１質量％以上の硫酸ナトリウムを含み、かつ工場廃液を、硫酸ナトリウム量がセメントクリンカーに対して０．０５〜０．２質量％となるように添加することを特徴とする工場廃液処理方法に関する。
以下に、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
セメント原料は、セメントキルン中にて１４００℃以上の温度で焼成され、セメントクリンカーとして排出される。排出されたクリンカーは１２００℃以上であるが、直ちにクリンカークーラーへ送られ、そこで２００℃程度まで空冷される。クリンカークーラーを出たクリンカーは、バケットエレベーター、ベルトコンベアー等によりクリンカーサイロまで運ばれ、一旦貯蔵されるが、途中で必要に応じて水を散水されて冷却される。
【０００９】
その後、セメントクリンカーは、仕上げミルでせっこう（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）と共に粉砕され、最終的にセメントとなる。この仕上げ粉砕には、通常ボールミルが使われているが、ミル内の温度は、粉砕エネルギーにより上昇する。この温度は、クリンカーの温度が高いほど高くなる。クリンカーは貯蔵中に温度が低下するが、数千ｔオーダーで貯蔵されるため、内部のクリンカーの温度は下がりにくく、特に夏期にはクリンカーの温度が高いことが多い。このような高温のクリンカーを使用した場合、ミル内の温度は高くなり易い。ミル内の温度が８０℃以上になると、結晶水の脱水により、せっこうが徐々に半水せっこう（ＣａＳＯ_４・０．５Ｈ_２Ｏ）へと変化する。セメント中の半水せっこうの量が多くなりすぎた場合、セメントは偽凝結を起すことが知られている。このため、ミル内の温度上昇を防ぐために、ミル内、または、ミルに入る直前のクリンカーに水を散布して、その蒸発潜熱によりミル内の温度が上がりすぎないよう調整することが行われている。この時の散水量は、ミルの大きさやセメントの品質におよぼす影響を考慮して決定されているが、通常はクリンカーに対して３質量％以内である。
【００１０】
本発明は、クリンカーに工場廃液を散布添加することを特徴とするが、工場廃液のクリンカーへの添加位置は、キルンにて焼成されたセメントクリンカーを冷却する工程からクリンカーを仕上げ粉砕する工程までの間において種々選択できる。
例えば、上述したクリンカークーラー内、もしくは、クリンカーサイロへの輸送途中のベルトコンベアー上を流れるクリンカーに、水の替わりに工場廃液を散布する方法がある。この方法では、廃液中の水分は瞬時に蒸発し、クリンカーが冷却されるとともに、残った乾燥固形物はそのままセメント成分となる。
【００１１】
また、工場廃液を、上記のセメント仕上げミル冷却水の代わりとして、仕上げミル内に散布することもできる。この場合には、廃液はミル冷却水の役割を果たし、かつ、廃液乾燥後の固形分は、セメントに取り込まれる。何れの場合も、工場廃液を冷却に利用しながら、処理することができることになる。
【００１２】
ここに示した、工場廃液のクリンカークーラー内への散布処理、サイロへ輸送中のクリンカーへの散布処理、また、セメント仕上げミル内への散布処理は、何れも、セメントキルンの運転に影響のない個所での処理であるため、キルンの運転に支障を来たすことがなく、安定したキルン運転を行なうことができる。
【００１３】
本発明において処理の対象となる工場廃液は、各種工場の製造現場で発生する、大量の水を含んだ液体であり、化学工場で発生する廃液、電子部品工場における洗浄廃水、無機製品工場より発生する廃液等を例として挙げることが出来る。
これらは、その由来によって、水分量、含有物の種・量が当然異なる。従って、クリンカ-への添加量は、これらの諸量及び添加位置のクリンカー温度、更にはセメントの品質ヘの影響を考慮して決めることになるが、その大部分が水分であることからセメントの品質に悪影響を及ぼす可能性は低く、特に、含水量が８５％以上の工場廃液は、一般的に、純水同様に扱うことが出来る。
また、工場廃液は、組成が明確で且つ変動が少ないこと及び発生量が多いことから、添加条件の設定が容易であるだけでなく、セメント品質の安定化の面からも、本発明の方法による処理対象として適した材料である。
【００１４】
ナトリウムを含む化合物を硫酸で処理する工程等で発生する、１質量％以上の硫酸ナトリウムを含む工場廃液の処理は、セメント原料の観点からも好ましいものである。散布添加される硫酸ナトリウムの量が０．０５〜０．２質量％となるように添加処理したクリンカーを使用したセメントでは、リグニンスルホン酸系のＡＥ減水剤を使用した場合にコンクリートの強度が向上する効果が発現するからである。この場合には、目的としたクリンカー冷却効果に加え、クリンカーを添加対象としたことに特有の効果が付加されたことになる。
【００１５】
工場廃液の添加量は、純水添加の場合同様、多すぎると、廃液の水分によりセメントクリンカーの水和反応が起こり、セメントの品質低下の原因になる。従って、その添加量は、純水使用の場合同様、その散布個所のクリンカー温度に適した量を予め試験等により決定して置くことになる。また、仕上げミルへの散布処理の場合は、そのミルにおける冷却水の最適添加量に準じればよい。
【００１６】
工場廃液の添加方法は、クリンカーに直接滴下することも可能であるが、スプレーノズルを使ってクリンカーに均一に散布する方がより好ましいことは言うまでもない。
【００１７】
この方法で、工場廃液添加処理の対象となるセメントクリンカー種は特に限定されるものではなく、一般的なセメント用として用いられる通常のセメントクリンカーを全て対象とすることができる。例えば、生成するセメント種としては、ＪＩＳＲ５２１０「ポルトランドセメント」に規定されるポルトランドセメント、ＪＩＳＲ５２１１「高炉セメント」、ＪＩＳＲ５２１２「シリカセメント」、ＪＩＳＲ５２１３「フライアッシュセメント」等に規定される混合セメントが挙げられる。また、混合セメントをクリンカーと混合材料とをミルで同時粉砕して製造する場合には、同時粉砕時に工場廃液を散布しても良い。
【００１８】
本発明の方法で、工場廃液の散布処理を受けたクリンカ−を原料として製造されたセメントは、一般のセメントと全く同様の方法で使用することが出来る。
【００１９】
【実施例】
次では、具体例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
参考例１〜３、比較例１廃液として無機材料製品製造工場より発生する廃液の処理を検討した。この廃液は、９９％以上が水分であり、乾燥固形物の成分は炭酸カルシウムである。この廃液をクリンカークーラーからクリンカーサイロへ輸送するベルトコンベアー上を流れる普通セメントクリンカーに散布した。散布量は、クリンカーに対して１．０、２．０、３．０質量％とした。この廃液を散布した普通セメントクリンカーより製造したセメントについては、ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して品質試験を実施した。品質試験結果を、廃液無散布の普通セメントクリンカーより製造したセメントを比較対象させて表１に示す。
【００２０】
参考例１’〜３’、比較例１’ 得られたセメント用いてコンクリートを作製し、コンクリートの評価試験を行なった。結果を表２に示す。配合は、コンクリート１ｍ３当たりセメント３１５ｋｇ、水１７３ｋｇ、細骨材８０８ｋｇ、粗骨材９９０ｋｇとし、ＡＥ減水剤としてリグニンスルホン酸系のエヌエムビー社製のポゾリスＮｏ．７０をセメントに対して０．２５質量％添加した。コンクリートの目標スランプは１８ｃｍ、目標空気量は４．５％とし、補助ＡＥ剤により調整した。
コンクリートの練り混ぜは、容量５０ｌのパン型強制練りミキサーにて、練り混ぜ量３０ｌとして行った。得られたコンクリートは、ＪＩＳＡ１１０１「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠してスランプを、ＪＩＳＡ１１３２「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」、および、ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して供試体の調製、および、材齢７日、２８日の圧縮強度試験を行った。供試体の大きさは、φ１０ｃｍ×２０ｃｍとし、養生は２０℃の水中で行った。
結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
実施例１〜４、１’〜４’、比較例２、２’ 有機化学工場からの廃液の処理を検討した。この廃液は１００℃の乾燥減量で求めた水分が、約９０％であり、残りの乾燥固形物のほとんどが硫酸ナトリウムである。廃液の代表的な化学組成を表３に示す。この廃液をセメント仕上げミルの冷却水として、仕上げミル中に散布して普通セメントを製造した。廃液の添加量は、廃液に含まれる硫酸ナトリウムの添加量がクリンカーに対して、０．０５、０．１、０．１５、０．２質量％とし、ミルへの散水量は、クリンカーに対して２．０質量％一定となるように廃液を適宜希釈して散布した。通常の水散布での普通セメント製造と比較して、クリンカーの粉砕性、セメント挽入量、電力原単位等のセメント製造状況には、変化が見られなかった。
得られたセメント及び該セメントから作製したコンクリートについては、夫々参考例１〜３及び参考例１’〜３’と同一の方法で評価試験を行なった。結果を表４及び表５に夫々示す。
【００２４】
【表３】

【００２５】
【表４】

【００２６】
【表５】

【００２７】
【発明の効果】
表１、２に示されるように、セメントクリンカーに工場廃液を散布しても、セメント、およびコンクリートの品質は無添加品と同等であり、工場廃液を処理できることがわかる。
また、表４、５に示されるように、硫酸ナトリウムを含む廃液をクリンカーに散布した場合、セメントの品質試験では廃液散布による変化はないが、リグニンスルホン酸系ＡＥ減水剤を使用したコンクリート試験では、廃液を散布したセメントのコンクリートは、強度が向上しており、工場廃液を強度増進剤として有効利用することができる。
このように、工場廃液をクリンカークーラー内、クリンカーサイロへの輸送経路の途中、セメント仕上げミルに散布処理することにより、好適に処理することができる。

Claims

工場廃液を、セメントクリンカーを冷却する工程、冷却したクリンカーをサイロに輸送する工程及びクリンカーを仕上げ粉砕する工程から選ばれる一種又は二種以上の工程上に在るセメントクリンカーに散布添加する工場廃液処理方法において、前記工場廃液が１質量％以上の硫酸ナトリウムを含み、かつ前記工場廃液を、硫酸ナトリウム量がセメントクリンカーに対して０．０５〜０．２質量％となるように添加することを特徴とする工場廃液処理方法。
含水率が８５質量％以上である工場廃液をセメントクリンカーに散布添加すること特徴とする、請求項１記載の工場廃液処理方法。