JP5334312B2 - Cement manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セメント製造装置及び製造方法に関し、特に、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気したガスに含まれるダストから鉛等の重金属類及び塩類を回収する装置及び方法に関する。 The present invention relates to a cement manufacturing apparatus and manufacturing method, and in particular, from dust contained in gas extracted from a part of combustion gas extracted from a cement kiln exhaust gas passage from a kiln bottom of a cement kiln to a lowermost cyclone, etc. The present invention relates to an apparatus and method for recovering heavy metals and salts.
従来、セメント中の鉛(Pb)は固定化されるため、土壌への溶出はないと考えられてきた。しかし、近年のセメント製造におけるリサイクル資源の活用量の増加に伴い、セメント中の鉛の量も増加し、これまでの含有量を大幅に上回りつつある。濃度増加に伴い土壌への溶出の危険性が増加する虞もあるため、セメント中の鉛濃度をこれまでの含有量程度まで低減する技術が必要である。 Conventionally, since lead (Pb) in cement is immobilized, it has been considered that there is no elution into soil. However, as the amount of recycled resources used in cement production has increased in recent years, the amount of lead in cement has also increased, and its content has been greatly exceeded. Since there is a possibility that the risk of leaching into the soil increases with increasing concentration, a technique for reducing the lead concentration in the cement to the conventional content level is necessary.
また、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塩素、硫黄、アルカリ等の揮発成分も増加し、それに伴い塩素バイパスダストの発生量も増加している。塩素バイパスダストは、セメント粉砕工程で利用しているが、その発生量の増加や、鉛を含む重金属類のセメント許容濃度の超過が予想されることから、余剰となる塩素バイパスダストの処理法やセメント製造工程からの重金属類の除去・回収法の開発が求められていた。 In recent years, the recycling of wastes into cement raw materials or fuels has been promoted, and as the amount of waste processed increases, the amount of volatile components such as chlorine, sulfur, and alkali brought into the cement kiln also increases. The amount of bypass dust is also increasing. Chlorine bypass dust is used in the cement crushing process, but it is expected that the generation amount will increase and the allowable cement concentration of heavy metals including lead will be exceeded. There was a need to develop a method for removing and recovering heavy metals from the cement manufacturing process.
そこで、例えば、特許文献1には、セメント製造工程に供給される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、ろ別した固形分のアルカリ溶出工程と、このろ液から鉛を沈澱させて分離する脱鉛工程と、脱鉛したろ液からカルシウムを沈澱させて分離する脱カルシウム工程と、ろ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開示されている。
Therefore, for example, in
また、特許文献2には、飛灰等の廃棄物から鉛及び亜鉛を分別して除去するにあたって、カルシウムイオンを含む溶液を混合してスラリーを得た後、固液分離して、亜鉛を含む固形分と、鉛を含む水溶液とを得る工程と、鉛を含む水溶液に硫化剤を添加した後、固液分離して、硫化鉛と、カルシウムイオンを含む溶液とを得る工程等を含む廃棄物の処理方法が記載されている。
Further, in
さらに、特許文献3には、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、タリウム、鉛、セレンから選択される1つ以上を除去又は回収することを特徴とするセメント製造工程からの重金属類除去・回収方法が記載されている。
Further,
また、特許文献4には、セメントキルンの窯尻の燃焼ガスのO2濃度を5%以下及び/又はCO濃度を1000ppm以上に制御することで、セメントキルン内の原料温度が800〜1100℃の領域を還元雰囲気化して鉛の揮発を促進し、その上で、セメントキルンの燃焼ガスの一部を抽気して燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストから鉛を回収する鉛除去方法が記載されている。
しかし、上記特許文献1〜3に記載の方法においては、塩素バイパスダスト等に含まれる鉛等の重金属類を除去しているが、塩素バイパスダストを通じて系外に除去される重金属類の割合は、全体の30%程度に過ぎず、たとえ、塩素バイパスダスト中の重金属類を100%除去したとしても、残りの70%程度は、依然としてセメントキルンで製造されるクリンカに取り込まれるため、セメントの重金属類含有率を低下させるのは容易ではない。そこで、セメントキルン内の重金属類の揮発を促進し、塩素バイパスダスト等への重金属類の濃縮率を高めることが重要である。
However, in the methods described in
ここで、重金属類の揮発技術には、塩化揮発法と還元揮発法が知られている。しかし、一般的に行われる塩化揮発法をセメント焼成工程に適用すると、セメント製造において常識的な量を遙かに上回る量の塩素を投入する必要がある。一方、還元揮発法を適用するのは、セメントの色が黄色を呈することとなるため、セメントの品質面で問題となる。 Here, a chlorination volatilization method and a reduction volatilization method are known as heavy metal volatilization techniques. However, if the chlorination volatilization method that is generally performed is applied to the cement firing step, it is necessary to input a much larger amount of chlorine than a common amount in cement production. On the other hand, the application of the reduction volatilization method is problematic in terms of cement quality because the color of the cement is yellow.
また、特許文献4に記載の方法では、重金属類の揮発率を上昇させるため、セメントキルンの窯尻部の酸素濃度を抑え、COガスを発生させるような雰囲気を形成するが、この場合、セメントキルン燃焼ガスに含まれるダストを集塵するための電気集塵機の爆発や、ダイオキシン類のような有害物質の発生する虞があるという問題がある。
Further, in the method described in
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、電気集塵機の爆発や、ダイオキシン類のような有害物質の発生を回避しながら、セメント製造工程から鉛等の重金属類を効率よく回収すると同時に、塩類の回収量の増加を図ることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and avoids the explosion of an electrostatic precipitator and the generation of harmful substances such as dioxins, while the lead from the cement manufacturing process. The purpose is to collect heavy metals efficiently and at the same time increase the amount of recovered salts.
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給する供給装置と、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、該集塵装置によって集塵されたダストを水に溶解させる溶解槽と、該溶解槽に溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えるセメント製造装置であって、前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒する混合造粒装置を備え、該混合造粒装置による造粒物を、前記供給装置によって、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention is to a supply device for supplying a material containing fixed carbon in the interval of up to the lowermost cyclone of the preheater which is attached to the cement kiln from an intermediate Mentokirun, kiln of the cement kiln An extraction probe for extracting a part of the combustion gas from the cement kiln exhaust gas flow path from the bottom to the lowermost cyclone, a dust collector for collecting dust contained in the combustion gas extracted by the extraction probe, A dissolution tank that dissolves the dust collected by the dust collector in water, a dehydrator that dehydrates the dust dissolved in the dissolution tank after adding a sulfiding agent, and a cake obtained by dehydration by the dehydrator. cement from including the heavy metals recovery apparatus for recovering heavy metals, and said dewatering device salts recovery apparatus for recovering the salt from the filtrate obtained by dewatering by A production apparatus comprising a mixing granulator for mixing and granulating the substance containing fixed carbon and the substance containing chlorine, and the granulated product by the mixed granulator is supplied by the supply apparatus. It supplies to the area from the middle of the said cement kiln to the lowest cyclone of the preheater attached to this cement kiln .
また、本発明は、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給する供給装置と、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵する湿式集塵装置と、該湿式集塵装置によって湿式集塵されたダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えるセメント製造装置であって、前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒する混合造粒装置を備え、該混合造粒装置による造粒物を、前記供給装置によって、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とする。 Further, the present invention is to a supply device for supplying a material containing fixed carbon in the interval of up to the lowermost cyclone of the preheater which is attached to the cement kiln from the middle of Mentokirun, the lowermost from kiln of the cement kiln An extraction probe for extracting a part of the combustion gas from the cement kiln exhaust gas flow path leading to the cyclone, a wet dust collector for collecting dust contained in the combustion gas extracted by the extraction probe, and the wet collection A dehydration device that adds desulfurization agent to the dust collected by the dust device and then dehydrates, a heavy metal recovery device that recovers heavy metals from the cake obtained by dehydration by the dehydration device, and a dehydration device that dehydrates the dust. a cement manufacturing apparatus and a salt recovery device for recovering salts from the resulting filtrate, and the material containing the fixed carbon, chlorine A mixing granulator that mixes and granulates the substances to be contained, and the granulated product by the mixing granulator is fed from the middle of the cement kiln to the cement kiln by the supply device. It supplies to the section to the lower cyclone .
そして、上記両発明によれば、セメントキルンのセメントキルン中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンの区間に固定炭素を含む物質を供給することにより、セメントキルン内での重金属類の揮発率を高め、また、セメントキルンの燃焼ガスの一部を抽気する位置での重金属類の濃縮率を高めることができる。これにより、セメントキルンの燃焼ガスの一部を抽気する際に、その燃焼排ガスに同伴して抽気される重金属類が増加するため、塩素バイパスダスト等で効率よく重金属類を回収することができるとともに、塩類を回収することもできる。また、重金属類を回収した分だけ、セメント製造工程における廃棄物の処理量を増加させることができる。さらに、セメントキルンの窯尻部の酸素濃度を抑えてCOガスを発生させるような雰囲気を形成する必要もないため、セメント製造装置の安全性も確保し、環境負荷を増加させることなく実施することが可能になる。 And according to both said invention, by supplying the substance containing fixed carbon from the middle of the cement kiln of the cement kiln to the lowermost cyclone section of the preheater attached to the cement kiln, heavy metals in the cement kiln It is possible to increase the volatilization rate of the heavy metals and to increase the concentration rate of heavy metals at a position where a part of the combustion gas of the cement kiln is extracted. As a result, when part of the combustion gas of the cement kiln is extracted, the amount of heavy metals extracted along with the combustion exhaust gas increases, so that heavy metals can be efficiently recovered with chlorine bypass dust and the like. Salts can also be recovered. Further, the amount of waste treated in the cement manufacturing process can be increased by the amount of recovered heavy metals. Furthermore, since it is not necessary to create an atmosphere that generates CO gas by suppressing the oxygen concentration at the kiln bottom of the cement kiln, the safety of the cement manufacturing equipment is also ensured and implemented without increasing the environmental load. Is possible.
また、固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合した造粒物を用いることで、セメントキルン内等の重金属類の効率的な揮発、濃縮が可能となる900℃〜1300℃の目標位置へ固定炭素を含む物質と塩素分の両方を供給し、重金属類の揮発率をさらに高めることができ、燃焼ガスの一部を抽気する位置での重金属類の濃縮率をさらに上昇させることができる。さらに、塩素分を加えることによって塩素バイパスダスト中のKCl濃度も高くなるため、浮選後の溶液から塩類の回収量を増加させることもできる。 In addition , by using a granulated product in which a substance containing fixed carbon and a substance containing chlorine are used, it is possible to efficiently volatilize and concentrate heavy metals in a cement kiln and the like. By supplying both fixed carbon-containing substances and chlorine to the target location, the volatilization rate of heavy metals can be further increased, and the concentration rate of heavy metals at the location where part of the combustion gas is extracted is further increased. Can do. Furthermore, since the KCl concentration in the chlorine bypass dust is increased by adding the chlorine component, the amount of recovered salts can be increased from the solution after flotation.
さらに、本発明は、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給し、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、該集塵したダストを水に溶解させ、該溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水し、該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収するセメント製造方法であって、前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒した物を、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とする。 Furthermore, the invention provides a substance comprising fixed carbon in the interval of up to the lowermost cyclone of the preheater from the middle of the cell Mentokirun are attached to the cement kiln, leading to the lowermost cyclone from kiln of the cement kiln A part of the combustion gas is extracted from the cement kiln exhaust gas flow path, and the dust contained in the extracted combustion gas is collected, the collected dust is dissolved in water, and a sulfide is added to the dissolved dust. Dehydration after addition, recovering heavy metals from the cake obtained by the dehydration, and recovering salts from the filtrate obtained by the dehydration, the cement production method, wherein the substance containing fixed carbon and chlorine content The granulated material mixed with the contained material is supplied to the section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln. Characterized in that it.
また、本発明は、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給し、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵し、該湿式集塵したダストに硫化剤を添加した後脱水し、該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収するセメント製造方法であって、前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒した物を、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とする。 Further, the invention provides a substance comprising fixed carbon in the interval of up to the lowermost cyclone of the preheater from the middle of the cell Mentokirun are attached to the cement kiln, leading to the lowermost cyclone from kiln of the cement kiln A part of the combustion gas is extracted from the cement kiln exhaust gas flow path, and the dust contained in the extracted combustion gas is wet-collected, and a desulfurizing agent is added to the wet-collected dust, followed by dehydration, and the dehydration A cement manufacturing method for recovering heavy metals from a cake obtained by the above step and recovering salts from a filtrate obtained by the dehydration, wherein the substance containing fixed carbon and the substance containing chlorine are mixed. The granulated material is supplied to a section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln .
上記セメント製造方法に関する両発明によれば、上記セメント製造装置に関する発明と同様に、セメント製造装置の安全性を確保し、環境負荷を増加させることなく、塩素バイパスダスト等で効率よく重金属類を回収することができるとともに、塩類を回収することもできる。また、重金属類を回収した分だけ、セメント製造工程における廃棄物の処理量を増加させることができる。さらに、固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合した造粒物を用いることで、重金属類の揮発率をさらに高め、燃焼ガスの一部を抽気する位置での重金属類の濃縮率をさらに上昇させることができる。また、塩素分を加えることで塩素バイパスダスト中のKCl濃度を増加させ、浮選後の溶液からの塩類の回収量を増加させることも可能となる。 According to both inventions related to the cement manufacturing method, as in the invention related to the cement manufacturing apparatus, the safety of the cement manufacturing apparatus is ensured, and heavy metals are efficiently recovered with chlorine bypass dust or the like without increasing the environmental load. And the salt can be recovered. Further, the amount of waste treated in the cement manufacturing process can be increased by the amount of recovered heavy metals. Furthermore, by using a granulated product that is a mixture of a substance containing fixed carbon and a substance containing chlorine, the volatilization rate of heavy metals is further increased, and the concentration of heavy metals at a position where a part of the combustion gas is extracted The rate can be further increased. Further, by adding a chlorine component, the KCl concentration in the chlorine bypass dust can be increased, and the amount of recovered salts from the solution after flotation can be increased.
上記セメント製造方法において、前記集塵したダストのCl濃度に対するCaO濃度の比を0.1以上20以下に調節することができ、これにより、塩素バイパスダストを溶解して鉛を浮選回収する際に、回収効率を向上させることができる。 In the above cement manufacturing method, the ratio of the CaO concentration to the Cl concentration of the collected dust can be adjusted to 0.1 or more and 20 or less, and thereby, when fusing and recovering lead by dissolving chlorine bypass dust In addition, the recovery efficiency can be improved.
また、上記セメント製造方法において、前記ダストを集塵した後の燃焼ガス中のSO2濃度を、標準酸素濃度を18%として、1000ppm以上10000ppm以下に調節することができる。これにより、鉛の揮発状態を安定させることができ、揮発が不十分であれば、固定炭素を含む物質を投入して調節することができる。 Further, in the above cement manufacturing method, the SO 2 concentration in the combustion gas after dust collection the dust, as a standard oxygen concentration of 18%, can be adjusted to 1000ppm or 10000ppm or less. Thereby, the volatilization state of lead can be stabilized, and if volatilization is insufficient, a substance containing fixed carbon can be introduced and adjusted.
以上のように、本発明によれば、安定運転を維持し、有害物質の発生を回避しながら、セメント製造工程から鉛等の重金属類を効率よく回収すると同時に、塩類の回収量も増加させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently recover heavy metals such as lead from the cement manufacturing process while maintaining stable operation and avoiding the generation of harmful substances, and at the same time increase the amount of recovered salts. Is possible.
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかるセメント製造装置の第1の実施形態を示し、このセメント製造装置1は、セメント焼成設備を構成するセメントキルン2、クリンカクーラー3及び仮焼炉5と、乾式塩素バイパス設備8と、乾式塩素バイパス設備8で発生した塩素バイパスダストD2から鉛等の重金属類及び塩類を回収するための排水処理装置13、スプレードライヤ16及び浮選装置18等で構成される。
FIG. 1 shows a first embodiment of a cement manufacturing apparatus according to the present invention. This
混合造粒機6は、重油灰等の炭素源と、CaCl2等の塩素源とを混合しながら造粒するために備えられ、この混合造粒機6には、アイリッヒミキサ、ペレガイヤ等、撹拌や混練と造粒とを同時に行うことができる装置を用いることができる。尚、混合造粒機6に代えて、バッチ式又は連続式の混練/混合機と、押出式(ディスクペレッタ、プレスペレッタ等)、圧縮式(タブレットマシーン、ブリケットマシーン等)、転動式(パンペレタイザー等)の造粒機とを組み合わせて用いることもできる。
The mixing
ベルトフィーダ7は、混合造粒機6で造粒されたペレットPをセメントキルン2の窯尻2aに投入するために備えられる。尚、ベルトフィーダ7に代えて、エプロンフィーダー、振動フィーダー等を用いることもでき、空気等を利用してペレットPを窯尻2aからセメントキルン2の内部に噴出してもよく、セメントキルン2の胴体部より投入することもできる。
The belt feeder 7 is provided to put the pellets P granulated by the mixing
プローブ4は、乾式塩素バイパス設備8の一部を構成するものであって、セメントキルン2の窯尻2aから燃焼ガスの一部を抽気するために設けられる。
The
乾式塩素バイパス設備8は、セメントキルン2の燃焼排ガスから塩素分を除去するために一般に用いられるものであって、図2に示すように、プローブ4による抽気ガスG1を冷風A1によって冷却する冷却ファン23と、冷却した抽気ガスG1を、粗粉D1と、微粉(塩素バイパスダスト)D2及びガスG2とに分級するサイクロン24と、微粉D2及びガスG2を冷却する冷却器25と、微粉D2を回収するための集塵機27等を備え、分離された塩素含有率の低い粗粉D1はセメントキルン系に戻され、集塵機27によって回収された塩素含有率の高い塩素バイパスダストD2はダストタンク9に貯留される。尚、集塵機27から排出された排ガスG3は、排気ファン29を経てキルン2に付設されたプレヒータ、又はプレヒータの出口等の排ガス流路に戻される。
The dry
図1に戻り、溶解槽10は、ダストタンク9から供給された塩素バイパスダストD2に水Wを添加して、塩素バイパスダストD2に含まれる水溶性の塩素分等を溶出させるために備えられる。
Returning to FIG. 1, the
撹拌槽11は、溶解槽10から排出されたスラリーS1に硫化剤を添加し、スラリーS1に含まれる塩化鉛等を硫化するために備えられる。
The stirring tank 11 is provided to add a sulfiding agent to the slurry S1 discharged from the dissolving
脱水機12は、撹拌槽11から排出されたスラリーS2をろ過して固液分離するために備えられる。この脱水機12には、縦方向に段積み配置された複数のろ板を有する縦型フィルタープレスや、ベルトフィルタ等を用いることができる。
The
排水処理装置13は、脱水機12から排出されたろ液L1に含まれる重金属類を回収するために備えられ、塩酸、第1鉄化合物、炭酸カリウム等の各々の添加装置(不図示)を備える。
The waste
ろ過分離装置14は、ラメラ構造を有する超極細不織布を備えた固液分離装置であって、排水処理後のろ液L2から塩鉄等の沈降物を除去するために設けられる。
The filtration /
COD処理装置15は、ろ過分離装置14からの排水L3のCODを低下させるために備えられ、図示を省略するが、高分子凝集剤等の凝集剤と排水L3とを混合する混合槽と、COD成分を凝集剤に凝集吸着させる凝集槽と、凝集槽の後段に固液分離機とを備える。尚、上記構成以外にも、COD処理装置15として活性炭吸着塔を設置し、活性炭にCOD成分を吸着させてもよい。あるいは、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸塩等の酸化剤を酸化触媒の存在下で作用させる接触酸化分解法を適用してもよい。
The
スプレードライヤ16は、COD処理された排水L4を噴霧・微粒化させ、乾燥室(不図示)中で高温気流と接触させて瞬間的に造粒乾燥を行い、排水L4中の塩類を球状の粉粒体にして回収するために備えられる。この造粒乾燥には、クリンカクーラー3から排出された熱ガスG4が使用される。一方、熱量が不足する場合や、熱量を確保することができない場合には、熱風炉等の新たな熱源や、セメントキルン系統のいずれかの排ガスや除塵後の熱ガスを利用してもよい。尚、回収する塩の品質によっては、排水処理装置13とろ過分離装置14との組み合わせ、又はCOD処理装置15のいずれか一方、あるいは両方を省略することができる。
The
混合撹拌槽17は、脱水機12からのケークCにpH調整剤と、気泡剤又は疎水剤、及びフィルタープレス19からの浮選水を添加して混合撹拌するために備えられる。
The mixing
浮選装置18は、バブリング装置を備え、混合撹拌槽17からのスラリーS3を浮選操作により、鉛を含むフロスFと、塩素分、タリウム、セレン等を含むシンク(テール側スラリー)SIとに分離するために備えられる。
The
フィルタープレス19は、浮選装置18からのフロスF、シンクSI又はろ過分離装置14からの塩鉄等を固液分離して、各々より鉛、石膏(CaSO4・2H2O)又は鉄原料を回収するために備えられる。
The
次に、上記構成を有するセメント製造装置1の動作について、図1を中心に参照しながら説明する。
Next, operation | movement of the
炭素源としての重油灰と、塩素源としてのCaCl2とを混合造粒機6に定量性のある供給機を用いて投入し、さらに、造粒物が所定の水分となるように水を添加して混合造粒する。尚、重油灰とCaCl2の投入量の詳細については後述する。混合造粒機6によってペレットPとするのは、窯尻2a等から投入した際に、粒径が小さすぎるとセメントキルン排ガス流路を流れるガスに同伴して最下段サイクロン側にペレットPが流れ、その結果、鉛の揮発領域への重油灰、並びに鉛濃縮領域へのCaCl2供給量が減少し、効率的な鉛揮発・回収ができなくなることを回避するためである。
Heavy oil ash as a carbon source and CaCl 2 as a chlorine source are charged into the mixing
混合造粒機6において、ペレットPの粒径が5〜50mmとなるように造粒し、その後乾燥機(不図示)で乾燥させることが好ましい。乾燥したペレットPの粒径が5mm未満の場合には、セメントキルン2に投入したペレットPが飛散し、鉛の揮発温度域へのペレットPの供給量が減少し、効率的な揮発率を確保できなくなるとともに、効率的な鉛の濃縮・回収ができなくなる。一方、ペレットPの粒径が50mmを超える場合には、セメントの色が黄色を呈してセメントの品質面で問題となることが懸念される。
In the mixing
次に、セメントキルン2によるセメント焼成中に、ベルトフィーダ7によってペレットPをセメントキルン2の窯尻2aから投入し、セメントキルン2内での鉛の揮発を促進させる。また、ペレットPの投入と併せ、セメントキルン2内に投入するセメント原料の配合や、セメントキルン2内で処理する廃棄物の処理量を調節し、窯尻2a又はその近傍での塩素濃度を高める。具体的には、図3に示すように、プローブ4による抽気ガスG1から集塵されるダストの塩素濃度が5〜40質量%となるように調節し、これにより、ダスト中の鉛濃度を上昇させることができる。
Next, during the cement firing by the
また、乾式塩素バイパス設備8から排出されるガス中のSO2濃度を測定することにより、鉛が揮発している状況を把握し、不足していれば、ペレットPをさらに投入し、鉛揮発率を上昇させることができる。具体的には、図4に示すように、前記SO2濃度を1000ppm以上10000ppm以下(ガス中のO2濃度が18%のときの値)に調節することで、鉛揮発率を92%以上に維持することができる。
In addition, by measuring the SO 2 concentration in the gas discharged from the dry
次に、プローブ4によって、セメントキルン2の窯尻2aから燃焼ガスの一部を抽気し、乾式塩素バイパス設備8において、図2に示すように、プローブ4よる抽気ガスG1を冷却ファン23からの冷風A1によって冷却し、サイクロン24によって抽気ガスG1を粗粉D1と、微粉(塩素バイパスダスト)D2とに分離し、分離された塩素含有率の低い粗粉D1をセメントキルン系に戻し、冷却器25において冷却ファン26からの冷風A2によって冷却したガスG2及び微粉D2を集塵機27で集塵し、集塵した塩素含有率の高い塩素バイパスダストD2をダストタンク9に貯留する。この塩素バイパスダストD2には、鉛がより多く揮発した分、鉛が従来よりも多く濃縮されているため、この鉛を分離することによりセメント製造工程から鉛を効率よく除去し、セメントキルン2で製造され、クリンカクーラー3から排出されるセメントクリンカの鉛含有率を低下させることができる。
Next, a part of the combustion gas is extracted from the
溶解槽10において、ダストタンク9から供給された塩素バイパスダストD2に水Wを添加し、塩素バイパスダストD2に含まれる水溶性の塩素分を溶出させる。次に、撹拌槽11において、溶解槽10から排出されたスラリーS1に水硫化ソーダ(NaSH)、硫化ナトリウム(Na2S)等の硫化剤を添加した後、撹拌槽11から排出されたスラリーS2を脱水機12でろ過して固液分離する。硫化剤を添加するのは、スラリーS1に含まれる塩化鉛等を硫化して硫化物として沈殿させるためであり、この硫化によって硫化鉛(PbS)が生じる。
In the
脱水機12で分離したろ液L1を排水処理装置13へ供給し、排水処理装置13において、ろ液L1に塩酸、第1鉄化合物、炭酸カリウム等を各々添加し、ろ液L1に含まれる鉛等の重金属類を回収する。排水処理装置13において、重金属類の鉄による共沈効果を利用し、まず、ろ液L1に塩酸を添加してpHを4以下とした後、第1鉄化合物を添加し、2槽目でpH調整剤を添加してpHを8.5〜11.0とし、生成した塩鉄等の沈殿物をろ過分離装置14で回収する。
The filtrate L1 separated by the
次に、COD処理装置15において、ろ過分離装置14からの排水L3と、高分子凝集剤等の凝集剤とを混合し、COD成分を凝集剤に凝集吸着させ、排水L3のCODを低下させる。
Next, in the
次いで、スプレードライヤ16において、COD処理された排水L4を噴霧・微粒化させ、クリンカクーラー3からの熱ガスG4と接触させて瞬間的に造粒乾燥を行い、排水L4中のKCl等の塩類を球状の粉粒体にして回収する。スプレードライヤ16の排気は、全量大気に放出するか、又は、ガス中の水分を回収し、回収水を溶解槽10等で再利用し、ガスは大気に放出したり、キルン系に戻される。
Next, in the
一方、脱水機12で分離したケークCを混合撹拌槽17に供給し、フィルタープレス19からの浮選循環水を用いて再溶融させてスラリーS3とし、硫酸を添加してpHを調整後、MIBC(Methyl Isobutyl Carbinol)等の気泡剤や疎水化剤を添加する。
On the other hand, the cake C separated by the
次に、浮選装置18において、混合撹拌槽17からのスラリーS3を、浮選操作により、鉛を含むフロスFと、塩素分、タリウム、セレン等を含むシンクSIとに分離する。ここで、乾式塩素バイパス設備8で回収された塩素バイパスダストD2のCl濃度に対するCaO濃度の比(CaO濃度/Cl濃度)を0.1以上20以下に調節することで、図5に示すように、浮選工程における鉛回収率を向上させることができる。このCaO濃度/Cl濃度を調節するにあたっては、セメントキルン2内に投入するセメント原料の配合や、セメントキルン2内で処理する廃棄物の処理量を調節したり、乾式塩素バイパス設備8のサイクロンの分級点を変更することで対処することができる。尚、回収したフロスFに含まれる鉛は、フィルタープレス19で固液分離後に回収され、山元に還元するなどして再利用することができる。
Next, in the
一方、塩素等を含むシンクSIも、フィルタープレス19によって固液分離される。ここで得られる塩素分が除去されたケークには、脱水機12の後段で添加した硫酸と、ダストに含まれるカルシウム分とが反応して生成された石膏(CaSO4・2H2O)が含まれているため、回収した石膏をセメントミルに供給してセメント製造に利用することができる。
On the other hand, the sink SI containing chlorine or the like is also solid-liquid separated by the
また、ろ過分離装置14からの塩鉄等をフィルタープレス19によって固液分離し、得られたケークをセメント製造用の鉄原料として利用することができる。
Moreover, the salt iron etc. from the
一方、フィルタープレス19で得られたろ液は、浮選装置18に戻して循環水として再利用することができる。
On the other hand, the filtrate obtained by the
尚、上記実施の形態においては、塩素バイパスダストD2から鉛を分離する場合を例示したが、亜鉛、カドミウム、アンチモン、セレン、砒素、タリウム、水銀についても上記と同様の要領にて分離することができる。 In the above embodiment, the case where lead is separated from the chlorine bypass dust D2 has been exemplified. However, zinc, cadmium, antimony, selenium, arsenic, thallium and mercury can be separated in the same manner as described above. it can.
また、塩素バイパスダストD2以外にも、セメントキルン2の窯尻2aから最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストであれば、上記と同様の方法にて上記重金属類を分離することができる。
In addition to chlorine bypass dust D2, a part of the combustion gas is extracted from the cement kiln exhaust gas passage from the
尚、上記実施の形態においては、固定炭素を含む物質として重油灰を例示したが、コークス、コールタールピッチ、タイヤ、石炭、無煙炭、瀝青炭、亜炭、褐炭、黒鉛、難燃性プラスチック、フェノール樹脂、フラン樹脂、熱硬化性樹脂、セルロース、木炭、廃トナー、ミックスコークス、ファインコークス、電極くず、活性コークス、炭化物及びフライアッシュに含まれる未燃カーボンを単独で、又はこれらの2種以上を組み合わせて用いることができる。 In the above embodiment, heavy oil ash is exemplified as a substance containing fixed carbon, but coke, coal tar pitch, tire, coal, anthracite, bituminous coal, lignite, lignite, graphite, flame retardant plastic, phenol resin, Furan resin, thermosetting resin, cellulose, charcoal, waste toner, mixed coke, fine coke, electrode scrap, activated coke, carbide, and unburned carbon contained in fly ash alone or in combination of two or more of these Can be used.
また、塩素分を含む物質としてCaCl2を例示したが、NaCl、KCl等のアルカリ金属塩化物、アルカリ土類金属塩化物、FeCl2、CuCl2等の金属塩化物、含塩素廃プラスチック、塩化ビニル、都市ごみ焼却灰、浚渫土、廃自動車シュレッダーダストを単独で、又はこれらの2種以上を組み合わせて用いることもできる。 In addition, CaCl 2 is exemplified as the substance containing chlorine, but alkali metal chlorides such as NaCl and KCl, alkaline earth metal chlorides, metal chlorides such as FeCl 2 and CuCl 2 , chlorine-containing waste plastics, vinyl chloride Municipal waste incineration ash, dredged soil, scrapped car shredder dust can be used alone or in combination of two or more thereof.
次に、本発明にかかるセメント製造装置の第2の実施形態について、図6及び図7を参照しながら説明する。 Next, 2nd Embodiment of the cement manufacturing apparatus concerning this invention is described, referring FIG.6 and FIG.7.
本実施の形態にかかるセメント製造装置31は、第1の実施形態におけるセメント製造装置1の乾式塩素バイパス設備8に代えて、湿式塩素バイパス設備32を用いたことを特徴とし、他の構成要素については、セメント製造装置1と同様であるため、図6において、図1と同じ装置、物質等については、同一の参照番号及び符号を付して詳細説明を省略する。
The
湿式塩素バイパス設備32は、図7に示すように、プローブ4による抽気ガスG1を冷風A3によって冷却する冷却ファン33と、冷却した抽気ガスG1を、粗粉D1と、微粉(塩素バイパスダスト)D2及びガスG2とに分級するサイクロン34と、サイクロン34からの排気を湿式集塵する湿式集塵装置35等を備える。
As shown in FIG. 7, the wet
湿式集塵装置35は、微粉D2及びガスG2をスラリーS4中の水分と接触させて冷却するスクラバ35aと、スクラバ35aとの間で集塵ダストスラリーを循環させる循環液槽35bと、工水を噴霧する洗浄塔35cと、循環ポンプ35dと、排出ポンプ35eを備える。
The
上記湿式塩素バイパス設備32において、プローブ4によって、セメントキルン2の窯尻2aから燃焼ガスの一部を抽気し、冷却した抽気ガスG1を粗粉D1と、微粉(塩素バイパスダスト)D2とに分離し、分離された塩素含有率の低い粗粉D1をセメントキルン系に戻し、塩素含有率の高い微粉及びガスを湿式集塵装置35に導き、循環液槽35bから供給されるスラリーS4の水分等によって冷却する。そして、ガスG2中の微粉D2を湿式集塵装置35によって集塵し、集塵ダストスラリーS5を脱水機12でろ過して固液分離する。尚、湿式集塵装置35の洗浄塔35cから排出された排ガスG3は、排気ファン36を経てキルン2に付設されたプレヒータ、又はプレヒータの出口等の排ガス流路に戻される。
In the wet
図6に示したセメント製造装置31において、混合造粒機6を用いて重油灰等の炭素源と、CaCl2等の塩素源とを混合造粒したペレットPを、ベルトフィーダ7を介してセメントキルン2の窯尻2aに投入する工程、及び、上記湿式塩素バイパス設備32を経た後の脱水機12以降の工程は、図1に示したセメント製造装置1と同様であり、最終的に、スプレードライヤ16において塩類を回収し、フィルタープレス19において、鉛、石膏、鉄原料を分離回収することができる。この際、プローブ4によって抽気された抽気ガスG1から集塵されるダストの塩素濃度が5〜40質量%となるように調節したり、湿式塩素バイパス設備32から排出されるガス中のSO2濃度を1000ppm以上10000ppm以下に調節したり、塩素バイパスダストD2のCaO濃度/Cl濃度を0.1以上20以下に調節することで鉛の揮発・回収率を向上させるこができることも第1の実施形態におけるセメント製造装置1の場合と同様である。
In the
1 セメント製造装置
2 セメントキルン
2a 窯尻
3 クリンカクーラー
4 プローブ
5 仮焼炉
6 混合造粒機
7 ベルトフィーダ
8 乾式塩素バイパス設備
9 ダストタンク
10 溶解槽
11 撹拌槽
12 脱水機
13 排水処理装置
14 ろ過分離装置
15 COD処理装置
16 スプレードライヤ
17 混合撹拌槽
18 浮選装置
19 フィルタープレス
23 冷却ファン
24 サイクロン
25 冷却器
26 冷却ファン
27 集塵機
29 排気ファン
31 セメント製造装置
32 湿式塩素バイパス設備
33 冷却ファン
34 サイクロン
35 湿式集塵装置
35a スクラバ
35b 循環液槽
35c 洗浄塔
35d 循環ポンプ
35e 排出ポンプ
36 排気ファン
A1〜A3 冷風
C ケーク
D1 粗粉
D2 微粉(塩素バイパスダスト)
F フロス
G1 抽気ガス
G2 ガス
G3 排ガス
G4 熱ガス
L1、L2 ろ液
L3、L4 排水
P ペレット
S1〜S4 スラリー
S5 集塵ダストスラリー
SI シンク
W 水
DESCRIPTION OF
F Floss G1 Extraction gas G2 Gas G3 Exhaust gas G4 Hot gas L1, L2 Filtrate L3, L4 Drainage P Pellets S1 to S4 Slurry S5 Dust collection dust slurry SI Sink W Water
Claims (6)
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、
該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、 該集塵装置によって集塵されたダストを水に溶解させる溶解槽と、
該溶解槽に溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、
該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、
前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えるセメント製造装置であって、
前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒する混合造粒装置を備え、
該混合造粒装置による造粒物を、前記供給装置によって、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とするセメント製造装置。 A supply device for supplying a substance containing fixed carbon to a section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln;
An extraction probe for extracting a part of combustion gas from the cement kiln exhaust gas flow path from the bottom of the cement kiln to the bottom cyclone;
A dust collector that collects dust contained in the combustion gas extracted by the extraction probe; a dissolution tank that dissolves the dust collected by the dust collector in water;
A dehydrator for dehydrating after adding a sulfurizing agent to the dust dissolved in the dissolution tank;
A heavy metal recovery device for recovering heavy metals from the cake obtained by dehydration by the dehydration device;
A cement production device comprising a salt recovery device for recovering salts from the filtrate obtained by dehydration by the dehydration device ,
Comprising a mixing granulator for mixing and granulating the substance containing fixed carbon and the substance containing chlorine;
A granulated product produced by the mixing granulator is supplied to the section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of a preheater attached to the cement kiln by the supply device.
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、
該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵する湿式集塵装置と、
該湿式集塵装置によって湿式集塵されたダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、
該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、
前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えるセメント製造装置であって、
前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒する混合造粒装置を備え、
該混合造粒装置による造粒物を、前記供給装置によって、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とするセメント製造装置。 A supply device for supplying a substance containing fixed carbon to a section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln;
An extraction probe for extracting a part of combustion gas from the cement kiln exhaust gas flow path from the bottom of the cement kiln to the bottom cyclone;
A wet dust collector that wet-collects dust contained in the combustion gas extracted by the extraction probe; and
A dehydrator for dehydrating after adding a sulfurizing agent to the dust collected by the wet dust collector;
A heavy metal recovery device for recovering heavy metals from the cake obtained by dehydration by the dehydration device;
A cement production device comprising a salt recovery device for recovering salts from the filtrate obtained by dehydration by the dehydration device ,
Comprising a mixing granulator for mixing and granulating the substance containing fixed carbon and the substance containing chlorine;
A granulated product produced by the mixing granulator is supplied to the section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of a preheater attached to the cement kiln by the supply device.
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、
該集塵したダストを水に溶解させ、
該溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水し、
該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、
前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収するセメント製造方法であって、
前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒した物を、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とするセメント製造方法。 Supplying a substance containing fixed carbon to the section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln;
Extracting a part of the combustion gas from the cement kiln exhaust gas passage from the bottom of the kiln to the bottom cyclone,
Collecting dust contained in the extracted combustion gas;
Dissolving the collected dust in water;
After adding a sulfurizing agent to the dissolved dust, dehydration,
Recovering heavy metals from the cake obtained by the dehydration,
A cement production method for recovering salts from the filtrate obtained by the dehydration ,
Supplying a granulated product obtained by mixing the substance containing fixed carbon and the substance containing chlorine to a section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln. A method for manufacturing cement.
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵し、
該湿式集塵したダストに硫化剤を添加した後脱水し、
該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、
前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収するセメント製造方法であって、
前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒した物を、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とするセメント製造方法。 Supplying a substance containing fixed carbon to the section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln;
Extracting a part of the combustion gas from the cement kiln exhaust gas passage from the bottom of the kiln to the bottom cyclone,
Wet dust contained in the extracted combustion gas,
Dehydration after adding a sulfurizing agent to the wet dust collected,
Recovering heavy metals from the cake obtained by the dehydration,
A cement production method for recovering salts from the filtrate obtained by the dehydration ,
Supplying a granulated product obtained by mixing the substance containing fixed carbon and the substance containing chlorine to a section from the middle of the cement kiln to the lowermost cyclone of the preheater attached to the cement kiln. A method for manufacturing cement.
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