JP4418055B2 - アルカリ塩化物の分離方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ塩化物の分離方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩化ビニル等の塩素を含有するプラスチック廃棄物は、燃焼処分すると、その塩素成分から塩化水素、ダイオキシン等の有害物質を発生するおそれがある。これに対し、燃焼処理において、排ガス処理装置を設ける等の種々の対策が講じられている。しかし、いずれの対策も十分とはいえず、塩素を含む可燃物は、燃焼処理を避ける傾向があった。
一方、従来、透明ガラスの再利用については手法がほぼ確立しているといって良い。ところが、緑色、青色等のいわゆる色付きガラスは、再生ガラスに混入した際にその精製度を悪くするという大きな欠点があり、これはいまだ解消されていない。このため、現在のところ再利用の途が事実上閉ざされており、埋め立て処分以外に処理方法がなかった。特に近年ワインの需要が増大し、その廃瓶の処理量が極端に増大し、大きな問題となっている。したがって、このような色付きガラスについて、何らかの再利用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、上記事情に対してなされたものであり、塩素含有可燃物中の塩素と、廃ガラス中のアルカリ成分とを積極的に反応させ、アルカリ塩化物として分離するようにしたアルカリ塩化物の分離方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、アルカリ塩化物の分離方法であって、塩素含有廃可燃物を燃料として又は燃料の一部として燃焼装置内で燃焼し、該燃焼装置内に、アルカリ成分を含有するガラスを投入し、アルカリ塩化物を形成せしめ、該アルカリ塩化物を含むガスを上記アルカリ塩化物の融点以下まで冷却することにより固体としてアルカリ塩化物を分離することを含むことを特徴とする。このアルカリ塩化物の分離方法においては、上記燃焼装置をセメント焼成装置とし、上記アルカリ塩化物をセメント焼成炉から抽出するようにすることができる。
【０００５】
また、本発明は、別の側面としてアルカリ塩化物の分離装置であり、塩素含有可燃物を燃料として又は燃料の一部として燃焼し、かつアルカリ成分を含有するガラスを投入して、アルカリ塩化物を形成する燃焼装置と、該アルカリ塩化物を含むガスの全量又は一部を抽出するための抽出装置と、該抽出ガスを上記アルカリ塩化物の融点以下まで冷却することにより固体を得るための冷却装置と、得られたアルカリ塩化物を回収するための回収装置とを含むことを特徴とする。このアルカリ塩化物の分離装置においては、上記燃焼装置をセメント焼成装置とし、上記アルカリ塩化物をセメント焼成炉から抽出するようにすることができる。
【０００６】
本発明の対象となる塩素含有可燃物とは、いわゆる塩素含有廃プラスチックを含む概念であり、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を構成単位となるモノマー中に少なくとも一つ含むもの、又はＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩化カリウム）、ＣａＣｌ₂（塩化カルシウム）等の無機化合物塩素が混入する可燃性廃棄物を挙げることができる。このうち、ポリ塩化ビニルが最も典型的な処理対象である。
また、処理対象となるガラスは、一般的には、廃ガラスである。廃ガラスの種類は特に限定されるものではなく、板ガラス、自動車ガラス等各種のガラスを含む。本発明では、従来、資源としての活用が全く見送られていた色付きガラスであっても処理することが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るアルカリ塩化物の分離方法及び装置の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係るアルカリ塩化物の分離方法及び装置の一般的な実施の形態について、その概要を示す概念図である。
【０００８】
この実施の形態において、燃焼装置１は、本発明の処理対象となる塩素含有可燃物を燃料として又は燃料の一部として燃焼させる装置である。この燃焼装置１としては、溶融炉、サイクロンコンバスター、流動床焼成炉、気流焼成炉、ゴミ焼却炉、セメント焼成装置を採用することができる。しかし、これらに限定されるものではない。このうちセメント焼成装置を採用する場合、ロータリーキルン（流動床型セメント焼成炉）等のセメント焼成炉のみを備えるタイプ、セメント焼成炉にサスペンジョンプレヒータを備えたもの、さらに仮焼炉を備えたもの等各種の装置を採用することができる。
【０００９】
さらに、図１に示すように、上記燃焼装置１は、燃料吹込装置２、燃焼用空気吹込装置３、及び原料供給装置４といった原料等の供給装置に接続している。
燃料吹込装置２は、塩素含有可燃物のみを燃料として、又は塩素含有可燃物を燃料の一部として利用する。セメント焼成装置の場合には、重油、微粉炭等の焼成用主燃料に対し、補助燃料として塩素含有可燃物を用いる。
燃焼用空気吹込装置３は、燃焼用の酸素又は空気を供給するための装置であり、ブロワ等の空気吹き込み手段を採用することができる。
原料供給装置４には、ガラス粉砕装置５からガラス粉が供給される。原料は、燃焼装置１の種別あるいは用い方によって、ガラス粉のみの場合と、ガラス粉に他の原料を含む場合とがある。セメント焼成装置の場合には、セメント原料にガラスを配合する。なお、このようなガラスと他の原料とは、予め混合して燃焼装置１に供給することも、また、別々に燃焼装置１に供給することもできる。
【００１０】
さらに、燃焼装置１は、排ガス処理装置６、ガス抽出装置７、製品粉砕装置８といった排出装置に接続している。
排ガス処理装置６は、脱硝装置、集塵装置、脱硫装置、ダイオキシン除去装置等を採用することができる。
ガス抽出装置７は、この装置と、粗粉回収装置９、ガス冷却装置１０、及びアリカリ塩回収装置１１でアルカリ塩化物を含有するガスの一連の分離系を構成する。
製品粉砕装置８は、アルカリ塩化物の分離後単に残滓が残る場合には残滓粉砕処理装置であり、燃焼装置１がセメント焼成装置の場合にはセメント粉砕装置のように、燃焼装置１の種別によってタイプを異にする。
なお、図中実線は、物の流れを示し、点線は、ガスの流れを示す。
【００１１】
次に、図１のアルカリ塩化物の分離装置について、その作用を説明する。
燃焼装置１に燃料吹込装置２から塩素含有可燃物を燃料として又は燃料の一部として供給する。同時に燃焼用空気吹込装置３から燃焼装置１に空気を吹き込む。一方、ガラス粉砕装置５では、ガラスを粉砕し、好ましくは平均粒径１ｍｍ以下の粉体状とする。ガラスをセメント原料等に配合する場合には、このようなセメント原料等の他の原料１００重量部に対して、０．００１〜１００重量部、好ましくは０．０１〜１００重量部の割合で原料供給装置４に送り込む。原料供給装置４は、燃焼装置１にガラスを供給する。
【００１２】
図１の実施の形態では、アルカリ塩化物を含むガスの全量又は一部をガス抽出装置７によって抽出する。抽出したガスを粗粉回収装置９で粗粉とガスに分離する。粗粉は、燃焼装置１に戻す。さらに、ガスをガス冷却装置１０に送り、アルカリ塩化物を固体とし、アルカリ塩化物回収装置１１で回収する。アルカリ塩回収装置１１の排ガスは、排ガス処理装置６に送る。
【００１３】
なお、本実施の形態では、ガス冷却装置１０で、アルカリ塩化物をその融点以下まで冷却することを想定している。しかし、ガス抽出装置７自体が冷却手段を備え、ここでアルカリ塩化物をその融点以下まで冷却し、ガス冷却装置１０における冷却は、後段のアルカリ塩化物回収装置１１における回収が可能な程度にさらに排ガスを冷却するようにしてもよい。これも本発明の形態として含まれる。
【００１４】
燃焼装置１で発生し、抽出したガスの残りのガスは、排ガス処理装置６に送る。
燃焼後、燃焼装置１からは、セメント等の製品又は残滓が製品粉砕装置８に排出される。
【００１５】
図１の実施の形態に係るアルカリ塩化物の分離方法又は分離装置によれば、塩素含有可燃物中の塩素と、廃ガラス中のアルカリ成分（ナトリウム、カリウム等）を積極的に活用し、アルカリ塩化物として、NaCl、KCl等を分離することができる。廃ガラスは、色付きガラスであっても差し支えがないので、廃棄される以外に利用価値のなかった色付きガラスを有効に活用することができる。
【００１６】
次に、図２は、セメント焼成装置について本発明に係るアルカリ塩化物の分離方法及び装置を実施した実施の形態を示す。
本実施の形態で採用するセメント焼成装置は、ロータリーキルン１０１、仮焼炉１０２、サスペンジョンプレヒータ１０３を主要な機器として含む。これらの主要な機器の構成、作用及び機能等について、従来と変わるところのないものはその説明を省略する。以下に、本実施の形態を、その作用機序に従って説明する。
本実施の形態では、混合機１０４にガラスと、調合原料を導入する。調合原料は、セメント原料であり、石灰石、粘土等を適当な割合で混合したものである。好ましい配合割合は、セメント原料１００重量部に対してガラス０．００１〜５０重量部、好ましくは０．０１〜５０重量部である。
ガラスは、粗砕機１０５によって粗砕する。粗砕物を供給機１０６から粉砕機１０７に供給し、平均粒径１ｍｍ以下の粉体状に粉砕する。粉砕して得られた粉ガラスは、図示しない定量供給装置を通して混合機１０４に供給する。
混合機１０４で混合したセメント原料とガラスとは、ガラス含有原料としてサスペンジョンプレヒータ１０３の最上段に供給し、通常のセメント原料と同様に予熱する。
【００１７】
一方、塩素含有可燃物は、粗砕機１０８によって粗砕する。粗砕物は、供給機１０９から粉砕機１１０に供給し、好ましくは３ｍｍ以下に粉砕する。その後、粉砕物を振動篩１１１を経て廃プラスチック吹込燃焼装置の定量供給機１１２に送り、定量供給機１１２からフィーダ１１３に供給してブロワ１１４によって、バーナ１１５を介してロータリーキルン１０１に吹き込む。
ロータリーキルン１０１は、さらにメインバーナ１１６を備えている。このメインバーナ１１６には、燃料供給ポンプ１１７から重油等の主燃料が送り込まれる。
主燃料と塩素含有可燃物とは、空気吹込機１１８，１１９からの空気によってロータリーキルン１０１内で燃焼し、セメント原料（セメント含有原料）の焼成を行う。塩素含有可燃物は、補助燃料として、通常の主燃料の少なくとも３０熱量％までを代替えすることができる。好ましい配合率は、１０〜３０熱量％である。
ロータリーキルン１０１から排出されたセメントクリンカはクリンカクーラ１２１に入り、ブロワ１２０から供給された空気によって冷却される。
【００１８】
図２の実施の形態に係るアルカリ塩化物の分離装置では、サスペンジョンプレヒータ１０３による粉ガラスを含むセメント原料の予熱、仮焼炉１０２による仮焼、ロータリーキルン１０１による焼成の過程で、ガラス中のナトリウム、カリウム等のアルカリ成分が遊離する。このアルカリ成分は、燃焼した塩素含有可燃物中の塩素と反応し、アルカリ塩化物を形成する。
このアルカリ塩化物を含む排ガスを、ロータリーキルン１０１の窯尻から抽出プローブ等の抽出装置１２２によって抽出する。抽出した排ガスは、粗粉分級サイクロン１２３によって粗粉を分離する。粗粉はロータリーキルン１０１側に戻される。そして、排ガスを冷却装置１２４によって４００〜５００℃まで冷却する。これによってアルカリ塩化物が固化する。固化体を含む排ガスを、高温バグフィルター１２５に送る。この高温バグフィルター１２５は、アルカリ塩化物の回収装置として働き、アルカリ塩化物を回収するとともに、排ガス（４００〜５００℃）をサスペンジョンプレヒータ１０３の最上段にリサイクルする。
なお、冷却装置１２４としては、冷却風と排ガスとの間で熱交換を行うタイプの最も一般的なものを用いることができる。
なおまた、抽出装置１２２が抽出プローブの場合、抽出装置１２２自体が冷却手段を備え、ここでアルカリ塩化物をその融点以下まで冷却し、冷却装置１２４における冷却は、後段の高温バグフィルター（アルカリ塩化物回収装置）１２５における回収が可能な程度にさらに排ガスを冷却するようにしてもよい。
【００１９】
この実施の形態は、抽出装置１２２を含むバイパス系に加え、さらに上段に別のバイパス系１２６を備える。このバイパス系１２６は、抽出装置１２２を含むバイパス系と同様の構成を備え、最下段サイクロン１２７の出口に設けられる。
【００２０】
この図２の実施の形態に係るアルカリ塩化物の分離装置は、図示しないセンサー、制御装置等を備えている。
すなわち、センサーによって排ガス中の塩素濃度、廃ガラス中のアルカリ金属の含有量を検知し、塩素とアルカリ金属とが化学量論的に釣り合うように常時装置全体を制御し、本実施の形態に係る分離方法を適正に実施することができる。
【００２１】
図２の実施の形態に係るアルカリ塩化物分離方法及び装置は、セメント焼成装置において実施されることにより、塩素含有可燃物中の塩素と、廃ガラス中のアルカリ成分（ナトリウム、カリウム等）を積極的に活用し、アルカリ塩化物として、NaCl、KCl等を分離することができる。また、廃ガラス中の珪酸成分は、セメント原料の一部として有効利用される。廃ガラスは、色付きガラスであっても差し支えがないので、廃棄される以外に利用価値のなかった色付きガラスを有効に活用することができる。
加えて、セメント焼成装置の主燃料の一部を廃プラスチックで代替えできるという大きな効果を併せて持つ。
【００２２】
他の実施の形態
本発明に係るアルカリ塩化物の分離方法及び装置を図１及び図２の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られるものではなく、当業者にとって自明な本発明の技術的思想の範囲内における修飾・変更・付加は全て本発明に含まれる。
例えば、図２の実施の形態では、セメント焼成装置を図１の燃焼装置として実施したが、本発明の技術的範囲には、他の燃焼装置を用いることも含む。
そして、セメント焼成炉は、図２の実施の形態では、ロータリーキルンとしたが、流動床型の焼成炉等他のタイプの焼成炉であっても良い。また、仮焼炉及び／又はサスペンジョンプレヒータを備えないセメント焼成装置であっても本発明を実施することができる。
【００２３】
また、図２の実施の形態では、セメント原料とガラスとを混合して、ガラス含有原料として投入している。しかし、別々に投入することもできる。例えば、セメント原料のみを前述したようにサスペンジョンプレヒータ１０３の最上段（4段目のサイクロン）に供給し、ガラスをより下段（１〜３段目のサイクロン）に別途供給するようにすることもできる。
廃ガラスの投入位置は、上記図２の実施の形態では、サスペンジョンプレヒータの最上段とした。しかし、バーナ側から燃料と共に供給することもできる。
塩素含有可燃物の投入位置は、燃料と同じ位置から燃料として供給している。しかし、セメント焼成装置の稼動目的等に支障を来さない限り、仮焼炉に供給したり、廃ガラスと同様セメント原料と共に供給することもできる。仮焼炉に供給する場合には、主燃料の代替え燃料として、主燃料の一部又は全部を置き換えることができる。すなわち、図２の仮焼炉１０２では、定量供給機１２８から石炭を供給し、ブロワ１２９から送風用の空気を供給している。このような主燃料に加え、又は代えて定量供給機１３０から廃プラスチック等の塩素含有可燃物を供給することができる。また、塩素含有可燃物は、窯尻（キルン入口部、すなわちバーナの反対側）に投入することも可能で、この場合、未粉砕の形態での投入も可能である。
【００２４】
図２の実施の形態では、バグフィルターとして高温バグフィルター１２５を用いている。これは、排出されるガスを再利用する際の熱効率を高めるためである。しかし、装置の稼動状況に支障を来さない限り、通常のバグフィルターを用いることもできる。
図１、図２の実施の形態では、塩素含有可燃物を粉砕した状態で燃料として用いている。しかし、このような塩素含有可燃物をガス化して可燃性のガスを得て、かかる可燃性のガスとして燃焼装置内で燃焼することも本発明に含まれる。
【００２５】
【発明の効果】
上記したところから明かなように、本発明によれば、塩素含有可燃物中の塩素と、廃ガラス中の有効成分とを積極的に活用し、アルカリ塩化物を分離するようにしたアルカリ塩化物の分離方法及び装置が提供される。この結果、従来廃棄されていた塩素含有廃プラスチック等の塩素含有可燃物が、熱もしくは原料として有効に活用されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルカリ塩化物の分離方法及び装置の総括的な実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に係るアルカリ塩化物の分離方法及び装置をセメント焼成装置について実施した実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１ 燃焼装置
２ 燃料吹込装置
３ 燃焼用空気吹込装置
４ 原料供給装置
５ ガラス粉砕装置
６ 排ガス処理装置
７ ガス抽出装置
８ 製品粉砕装置
９ 粗粉回収装置
１０ ガス冷却装置
１１ アルカリ塩化物回収装置
１０１ ロータリーキルン
１０２ 仮焼炉
１０３ サスペンンジョンプレヒータ
１０４ 混合機
１０５、１０８ 粗砕機
１０６ 供給機
１０７、１１０ 粉砕機
１１１ 振動篩
１１２、１２８、１３０ 定量供給機
１１３ フィーダ
１１４、１２０、１２９ ブロワ
１１５ バーナ
１１６ メインバーナ
１１７ 燃料供給ポンプ
１１８、１１９ 空気吹込機
１２１ クリンカクーラ
１２２ 抽出装置
１２３ 粗粉分級サイクロン
１２４ 冷却装置
１２５ 高温バグフィルター
１２７ 最下段サイクロン

Claims (4)

1. 塩素含有可燃物を燃料として又は燃料の一部として燃焼装置内で燃焼し、該燃焼装置内に、アルカリ成分を含有するガラスを投入し、アルカリ塩化物を形成せしめ、該アルカリ塩化物を含むガスを上記アルカリ塩化物の融点以下まで冷却することにより固体としてアルカリ塩化物を分離することを含むことを特徴とするアルカリ塩化物の分離方法。
2. 塩素含有可燃物を塩素含有廃プラスチックとしたことを特徴とする請求項１のアルカリ塩化物の分離方法。
3. 塩素含有廃可燃物を燃料として又は燃料の一部として燃焼し、かつアルカリ成分を含有するガラスを投入して、アルカリ塩化物を形成する燃焼装置と、該アルカリ塩化物を含むガスの全量又は一部を抽出するための抽出装置と、該抽出ガスを上記アルカリ塩化物の融点以下まで冷却することにより固体を得るための冷却装置と、得られたアルカリ塩化物を回収するための回収装置とを含むことを特徴とするアルカリ塩化物の分離装置。
4. 塩素含有可燃物を塩素含有廃プラスチックとしたことを特徴とする請求項３記載のアルカリ塩化物の分離装置。

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