JP4905958B2 - セメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システム及び処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システム及び処理方法に関し、特に、セメントキルンのキルン尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストから鉛を効率よく除去する方法に関する。
従来、セメント製造設備におけるプレヒーターの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンのキルン尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。
この塩素バイパス設備では、抽気した排ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、ダストを分級機によって微粉と粗粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム等を含む微粉（塩素バイパスダスト）を回収してセメント粉砕ミル系に添加していた（例えば、特許文献１参照）。
ところが、近年、廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる有害な鉛の量も増加し、セメント中の鉛濃度が管理基準値を上回るおそれもある。
従来、塩素バイパスダスト等から鉛等の重金属を除去するにあたって、例えば、特許文献２には、キルン燃焼ガスのダストに水を添加し、ダスト中のＣｄの沈殿に最適なｐＨ１２の１次スラリーにした後、１次スラリー中で沈殿した固形物をセメント原料等に利用し、１次スラリーに炭酸ガスを添加し、鉛の沈殿に最適なｐＨ９の２次スラリーにし、２次スラリー中で沈殿した固形物をセメント原料等に利用する技術が記載されている。
また、特許文献３には、廃棄物に含まれる鉛等の回収効果に優れた処理方法を提供するため、重金属を含む廃棄物を水洗処理した濾液に、硫酸、塩酸、硝酸又は炭酸ガスを加えて濾液中の重金属を水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩として沈殿させ、沈殿スラッジをアルカリ浸出して重金属を溶出させ、その濾液を中和乃至硫化処理し、濾液中の鉛等の重金属を沈殿させて回収する方法が開示されている。
さらに、特許文献４には、廃棄物中の塩素分及び鉛分を効果的に分離除去するため、廃棄物の水洗工程と、濾別した固形分のアルカリ溶出工程と、この濾液から鉛を沈殿させて分離する脱鉛工程と、脱鉛した濾液からカルシウムを沈殿させて分離する脱カルシウム工程と、この濾液を加熱して塩化物を析出させて分離回収する塩分回収工程とを有する廃棄物の処理方法が記載されている。
また、特許文献５には、ダスト等の廃棄物を水洗処理する際に、高い脱塩効果を保ちながら重金属類の溶出を抑制して回収効率を高めるため、塩素及び重金属類を含有する廃棄物を水洗して脱塩する処理工程において、廃棄物の水性スラリー(水性懸濁液)のｐＨを８.５〜１３の範囲に維持して水洗することにより、重金属塩の溶出を抑制して脱塩する廃棄物の処理方法が開示されている。
しかし、上記従来の鉛除去方法においては、ダストのスラリー化のための設備、水槽等の沈殿処理設備、水洗設備等を設置する必要があり、設備コストが高騰するとともに、これらの設備の運転のみならず、種々の薬品等を添加する必要があるため、運転コストも高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コスト及び運転コストを低く押さえながら、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストから鉛を効率よく除去することのできる装置及び方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システムであって、セメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、該プローブで抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離する第１の分級機と、該第１の分級機から排出された微粉を含む抽気ガスを集塵する集塵機と、該集塵機から排出されたダストを微粉と粗粉とに分離する第２の分級機と、該第２の分級機から排出された粗粉をセメント粉砕工程、又は水洗脱塩した後にセメント原料粉砕工程で利用するために貯蔵する粗粉タンクと、該第２の分級機から排出された微粉から鉛を回収する鉛回収装置とを備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、第１の分級機によって、プローブで冷却しながら抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離し、第２の分級機によって、第１の分級機から排出された微粉を含むダストを微粉と粗粉とに分離し、第２の分級機によって分級した微粉側に鉛が偏在するため、簡易な設備で、効率よく鉛を除去することができる。また、本発明では、薬品等を添加する必要もないため、運転コストも低く抑えることができる。さらに、第２の分級機から排出された粗粉は、鉛のみならず塩素濃度も低減されているため、セメント粉砕工程への添加も可能となり、低塩素化により容易に取り扱うことができ、安価な装置でも安定した添加が可能となる。
前記セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システムにおいて、前記第２の分級機によって分離された微粉を集塵する乾式集塵機と、該乾式集塵機で集塵されたダストを水に溶解させる溶解槽と、該溶解槽から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機とを備えるようにすることができる。
上記構成により、乾式集塵機によって第２の分級機で分離された微粉を集塵し、溶解槽で集塵したダストと水に溶解させ、固液分離機で溶解槽から排出されたスラリーを固液分離することにより、鉛濃度の高いケークと、塩水とを得ることができる。ケークは、山元に還元するなどして再資源化することができるとともに、得られた塩水は、セメントミルへ添加することなどが可能である。
前記セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システムにおいて、前記第２の分級機によって分離された微粉を集塵する湿式集塵機と、該湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機とを備えるようにすることができる。これによって、上記構成の場合と同様に、鉛濃度の高いケークと、塩水とを得ることができる。
前記セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システムにおいて、前記第２の分級機から排出されたガスを該第２の分級機に戻し、該第２の分級機の分散用及び分級用に利用することができる。これによって、吸湿性及び潮解性の著しいセメントキルン燃焼ガス抽気ダストが分級機に付着して分級機が詰まったり、抽気ダストの固結化によって分級不能となることを防止することができる。
また、本発明は、セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法であって、セメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、抽気した燃焼ガスの一部に含まれるダストの粗粉を分離し、粗粉を分離した後の微粉含有抽気ガスを集塵し、集塵したダストを微粉と粗粉とに分離し、粗粉を分離した後の微粉含有抽気ガスから鉛を回収するとともに、前記集塵したダストの粗粉を、セメント粉砕工程に添加するか、水洗脱塩した後にセメント原料粉砕工程へ戻すかのいずれかの方法で処理することを特徴とする。これによって、上述のように、微粉側に鉛を偏在させ、効率よく鉛を除去することができる。加えて、粗粉側は、セメント粉砕工程への添加も可能となり、低塩素化により容易に取り扱うことができ、安価な装置でも安定した添加が可能となる。
前記セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法において、前記粗粉を分離した後の微粉含有抽気ガスを集塵したダストを、平均粒径０．１μｍ以上５μｍ以下の高鉛濃度の微粉と、粗粉とに分離することができる。
前記セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法において、前記微粉含有抽気ガスを集塵したダストを微粉と粗粉とに分離した際に得られた微粉を水洗脱塩し、水洗後に得られた高濃度の鉛を含むケークを再資源化することができる。
前記セメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法において、前記水洗後に得られた塩水を、セメントミルへ添加するか、排水処理後に下水へ放流するか、塩回収工程で工業塩を回収するかのいずれかの方法で処理することができる。
以上のように、本発明にかかるセメントキルン燃焼ガス抽気ダストの処理システム及び処理方法によれば、設備コスト及び運転コストを低く押さえながら、セメントキルン燃焼ガス抽気ダストから鉛を効率よく除去することが可能となる。
図１は、本発明にかかるセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システム（以下、「処理システム」と略称する）の第１の実施の形態を示すフローチャートであって、この処理システム１は、セメントキルン２のキルン尻から図示しない最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気するプローブ３と、このプローブ３で抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離する分級機としてのサイクロン５と、サイクロン５から排出された微粉を含む抽気ガスを冷却する冷却器６と、冷却器６及びバッグフィルタ７で集塵されたダストを分級する第２の集塵機としての超微粉分級機８と、超微粉分級機８で分級された微粉を固液分離するための溶解槽１１及び固液分離器１２等で構成される。
超微粉分級機８は、サイクロン５から冷却器６及びバッグフィルタ７を経て供給された平均粒径９μｍ程度以下のダスト微粉を、さらに、平均粒径０．１μｍ〜５μｍの微粉（鉛除去効率及び微粉のハンドリング性等を考慮すると、好ましくは、平均粒径１μｍ〜３μｍ微粉）と、粗粉とに分離するために備えられ、例えば、日本ニューマチック工業株式会社製ＭＰ−２５０、ＭＰ−３６０、ＭＰ−４６０等の乾式気流分級機を使用することができる。尚、冷却器６には乾式の冷却器、固液分離器１２には遠心式の分離器等一般的なものを使用することができる。
次に、上記構成を有する処理システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。
セメントキルン２のキルン尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路からの抽気ガスは、プローブ３において冷却ファン４からの冷風によって冷却された後、サイクロン５に導入され、粗粉と、平均粒径９μｍ程度以下の微粉及びガスとに分離される。分離された塩素含有率の低い粗粉は、セメントキルン系に戻される。
塩素含有率の高い微粉及びガスは、冷却器６によって冷却された後、バッグフィルタ７によって集塵される。バッグフィルタ７で集塵されたダスト、及び冷却器６から排出されたダストは、超微粉分級機８において分級され、平均粒径０．１μｍ〜５μｍ程度の高鉛濃度の微粉がバッグフィルタ１０によって回収される。一方、超微粉分級機８によって分級された低鉛濃度の粗粉は、粗粉タンク９に貯蔵され、車両等によってセメント粉砕工程に輸送される。尚、粗粉タンク９に貯蔵された粗粉を水洗脱塩した後、セメント原料として利用することもできる。
バッグフィルタ１０によって集塵された高鉛濃度の微粉は、溶解槽１１において水と混合されてスラリー化され、固液分離器１２に供給される。固液分離器１２において、スラリーは固液分離され、高濃度の鉛を含んだケークと、濾液としての塩水が得られる。高鉛濃度のケークは、山元に還元して再資源化することができる。塩水は、セメントミルへ添加するか、排水処理後に下水へ放流してもよく、塩回収工程で工業塩を回収してもよい。
図２は、本発明にかかる処理システムの第２の実施の形態を示し、本実施の形態においては、図１に示した処理システム１のバッグフィルタ１０及び溶解槽１１の代わりに、湿式集塵機２２と、循環液槽２３等が配置される。湿式集塵機２２と循環液槽２３との間にポンプ２４が設けられ、湿式集塵機７で発生した循環液を循環液槽２３及びポンプ２４を介して循環させることができる。また、湿式集塵機２２を通過したガスを大気に放出するファン２５が設けられる。
本実施の形態においても、セメントキルン２から粗粉タンク９までは第１の実施の形態と同様のフローであって、セメントキルン２から抽気ガスは、サイクロン５において、粗粉と、微粉及びガスとに分離され、塩素含有率の高い微粉及びガスは、超微粉分級機８において分級され、高鉛濃度の微粉がバッグフィルタ１０によって回収される。そして、この高鉛濃度の微粉は、湿式集塵機２２に導入されてスラリー化されて固液分離器１２に供給され、固液分離器１２において、スラリーは固液分離され、高濃度の鉛を含んだケークと、塩水とが得られる。
次に、上記処理システム１、２１によるセメントキルン燃焼ガス抽気ダストからの鉛除去効果について説明する。
図３は、超微粉分級機８に供給されたセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト（原粉）と、超微粉分級機８によって分級された粗粉及び微粉中の鉛（Ｐｂ）及び塩化カリウム（ＫＣｌ）の含有率を比較したグラフである。同図より、原粉中に含まれる２．４％の鉛が粗粉及び微粉に各々０．３％、１．９％に振り分けられていることが判る。従って、超微粉分級機８による分級によって、（１．９／２．４）×１００＝７９．２％の鉛除去率を達成したこととなる。尚、塩化カリウムについても、鉛と同様に、微粉側に偏在していることが判る。
図４は、図３に示した各粉を洗浄した後のケークの各々の鉛含有率を比較したグラフである。同図より、微粉ケークは、鉛濃度が１６．４％であるのに対し、粗粉ケークは、鉛濃度が１％に過ぎず、微粉ケークを回収することにより、高鉛濃度のケークが得られることが判る。
１ 処理システム
２ セメントキルン
３ プローブ
４ 冷却ファン
５ サイクロン
６ 冷却器
７ バッグフィルタ
８ 超微粉分級機
９ 粗粉タンク
１０ バッグフィルタ
１１ 溶解槽
１２ 固液分離器
２１ 処理システム
２２ 湿式集塵機
２３ 循環液槽
２４ ポンプ
２５ ファン
２ セメントキルン
３ プローブ
４ 冷却ファン
５ サイクロン
６ 冷却器
７ バッグフィルタ
８ 超微粉分級機
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２１ 処理システム
２２ 湿式集塵機
２３ 循環液槽
２４ ポンプ
２５ ファン
Claims (8)
- セメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブと、
該プローブで抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離する第１の分級機と、
該第１の分級機から排出された微粉を含む抽気ガスを集塵する集塵機と、
該集塵機から排出されたダストを微粉と粗粉とに分離する第２の分級機と、
該第２の分級機から排出された粗粉をセメント粉砕工程、又は水洗脱塩した後にセメント原料粉砕工程で利用するために貯蔵する粗粉タンクと、
該第２の分級機から排出された微粉から鉛を回収する鉛回収装置とを備えることを特徴とするセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システム。 - 前記第２の分級機によって分離された微粉を集塵する乾式集塵機と、
該乾式集塵機で集塵されたダストを水に溶解させる溶解槽と、
該溶解槽から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機とを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システム。 - 前記第２の分級機によって分離された微粉を集塵する湿式集塵機と、
該湿式集塵機から排出されたスラリーを固液分離する固液分離機とを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システム。 - 前記第２の分級機から排出されたガスを該第２の分級機に戻し、該第２の分級機の分散用及び分級用に利用することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理システム。
- セメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、
抽気した燃焼ガスの一部に含まれるダストの粗粉を分離し、
粗粉を分離した後の微粉含有抽気ガスを集塵し、
集塵したダストを微粉と粗粉とに分離し、
粗粉を分離した後の微粉含有抽気ガスから鉛を回収するとともに、
前記集塵したダストの粗粉を、セメント粉砕工程に添加するか、水洗脱塩した後にセメント原料粉砕工程へ戻すかのいずれかの方法で処理することを特徴とするセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法。 - 前記粗粉を分離した後の微粉含有抽気ガスを集塵したダストを、平均粒径０．１μｍ以上５μｍ以下の微粉と、粗粉とに分離することを特徴とする請求項５に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法。
- 前記微粉含有抽気ガスを集塵したダストを微粉と粗粉とに分離した際に得られた微粉を水洗脱塩し、水洗後に得られたケークを再資源化することを特徴とする請求項５又は６に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法。
- 前記水洗後に得られた塩水を、セメントミルへ添加するか、排水処理後に下水へ放流するか、塩回収工程で工業塩を回収するかのいずれかの方法で処理することを特徴とする請求項７に記載のセメントキルン燃焼ガス抽気ダスト処理方法。
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