JP5833002B2 - 塩素バイパスダストの処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメント製造設備に付設されている塩素バイパスシステムから回収される高塩素濃度の塩素バイパスダストを処理する方法に関する。
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。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等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストの有効利用方法の開発が求められていた。
かかる見地から、特許文献１及び２に記載のセメント原料化処理方法では、塩素を含む廃棄物に水を添加して廃棄物中の塩素を溶出させてろ過し、得られた脱塩ケーキをセメント原料として利用するとともに、排水のｐＨを調整して重金属を沈殿回収し、重金属回収後の排水を、塩分を回収した後又はそのまま放流する。
しかし、上記特許文献１及び２に記載の発明では、脱塩ケーキに重金属が残留するとともに、排水処理で回収された汚泥に重金属が含まれるため、脱塩ケーキや汚泥をセメント原料系に戻すと、セメント焼成系で重金属が循環濃縮するため、排水処理のための薬剤費が増加したり、クリンカ中の重金属濃度が増加する虞がある。
一方、特許文献３に記載の塩素バイパスダストの処理方法及び装置では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとして貯留し、貯留したスラリーをクリンカ、石膏及び混合材の少なくとも一つとともにセメント仕上工程へ供給し、セメント製造用のミルで混合粉砕する。この方法によれば、塩素バイパスダストに含まれる重金属がセメント焼成系で循環濃縮することがないため、上記のような薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止できる。
しかし、特許文献３に記載の処理方法では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとすると、塩素バイパスダスト中のＣａＯが消和してＣａ（ＯＨ）2となる。そのため、スラリー中のカルシウム化合物として未反応で残ったＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2及びＣａＣＯ3等が混在し、このスラリーをセメント仕上工程へ供給すると、製造されたセメントのＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2含有率が安定せず、凝結時間等の物性に影響を及ぼす虞がある。
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、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理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、塩素バイパスダストの処理方法であって、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、該抽気ガスから高塩素濃度の塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスを接触させて反応させるにあたり、前記接触の際の前記ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスの減少率、前記接触後のスラリーのｐＨ及び前記塩素バイパスダストの化学分析値から選択される一以上によって前記反応時間を調整しながら前記接触を行うことで、前記接触後のスラリー中のＣａＯ又は／及びＣａ（ＯＨ） 2 量を調整し、前記接触後のスラリーから得られた固形分をセメント仕上工程に供給することを特徴とする。
そして、本発明によれば、塩素バイパスダストを含むスラリーと、ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスを接触させることにより、スラリー中のＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2を石膏（ＣａＳＯ4）又は／及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）として回収することができ、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2の含有率の低い固形分を得ることができる。また、上記固形分のＣａＯ及びＣａ（ＯＨ） 2 の含有率は低いため、凝結時間等の物性に影響を及ぼす可能性が低く、セメント品質の安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、前記塩素バイパス設備の排ガス又は／及び前記セメントキルンの排ガスとを接触させることができる。これにより、排ガスの有効利用を図ることができるとともに、環境負荷の低減にも貢献することができる。
上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスを接触させた後の前記塩素バイパスダストを含むスラリーのｐＨを調整した後、固形分を得ることができ、この際、スラリーのｐＨを、７．０以上１０．５以下に調整することができる。これにより、ｐＨ調整により沈殿した重金属を固形分側に偏在させることができ、排水処理に要する薬剤の処理費用を低減することができるとともに、セメント焼成系での重金属の循環濃縮を抑制することができる。
以上のように、本発明によれば、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
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。
図１は、本発明にかかる塩素バイパスダスト処理方法を適用した塩素バイパスダスト処理装置の第１の実施形態を設けた塩素バイパス設備を示し、この塩素バイパス設備１は、セメントキルン２の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部Ｇを冷却しながら抽気するプローブ３と、プローブ３で抽気した抽気ガスＧ１に含まれるダストの粗粉Ｄ１を分離するサイクロン４と、サイクロン４から排出された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２を冷却する熱交換器５と、熱交換器５からの抽気ガスＧ３を集塵するバグフィルタ６と、熱交換器５及びバグフィルタ６から排出されたダスト（Ｄ３＋Ｄ４）を一時的に貯留するダストタンク７と、ダストタンク７から排出されたダスト（塩素バイパスダスト）Ｄ５を水に溶解させた後、ＳＯ2及びＣＯ2ガスと反応させる溶解反応槽８と、溶解反応槽８から排出されたスラリーＳを固液分離する固液分離機９等で構成される。プローブ３〜ダストタンク７の構成については、従来の塩素バイパス設備と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。
溶解反応槽８は、ダストタンク７からのダストＤ５を水（又は温水）を用いてスラリー化するとともに、バグフィルタ６からのＳＯ2ガスを含む排ガスＧ４、又は／及びセメントキルン２からのＣＯ2ガスを含む排ガスＧ５が供給され、スラリーに含まれるカルシウム化合物と、ＳＯ2ガス及びＣＯ2ガスとを反応させる。尚、溶解反応槽８として、充填塔、多孔板塔、ベンチュリースクラバー、スプレー塔、ミキシング型スクラバー又は散気盤等を使用することができ、また、これらは連続式、バッチ式のいずれでもよい。溶解反応槽８に導入する排ガスＧ４は全量又はその一部でもよい。全量導入すると、排ガスＧ４に含まれる酸性ガスを除去できるので好ましい。一方、一部を利用し、溶解反応槽８に導入されなかった排ガスＧ４、及び溶解反応槽８から排出されるガスは、プレヒータやプレヒータ出口等キルン排ガス系に導入される。
固液分離機９は、溶解反応槽８において排ガスＧ４及び排ガスＧ５と反応したスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタープレス、遠心分離機、ベルトフィルター等を用いることができる。
次に、上記構成を有する塩素バイパス設備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の窯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燃焼ガスの一部Ｇは、プローブ３において、冷却ファン（不図示）からの冷風によって冷却され、塩素化合物の微結晶が生成される。この塩素化合物の微結晶は、抽気ガスＧ１に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、サイクロン４で分級した粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。
サイクロン４によって分離された微粉Ｄ２を含む抽気ガスＧ２は、熱交換器５に導入されて抽気ガスＧ２と媒体との熱交換が行われる。熱交換によって冷却された抽気ガスＧ３は、バグフィルタ６に導入され、バグフィルタ６において抽気ガスＧ３に含まれるダストＤ４が回収される。バグフィルタ６で回収されたダストＤ４は、熱交換器５から排出されたダストＤ３とともに、ダストタンク７に一旦貯留され、溶解反応槽８に導入される。
溶解反応槽８に導入されたダストＤ５は、溶解反応槽８内の水と混合されてスラリーＳとなる。ここで、スラリーＳ中には、カルシウム化合物として、ＣａＯ、ＣａＣＯ3及びＣａ（ＯＨ）2が混在するが、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2は、排ガスＧ４に含まれるＳＯ2及び排ガスＧ５に含まれるＣＯ2と反応してＣａＳＯ4及びＣａＣＯ3へと転換される。このＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2と、ＳＯ2及びＣＯ2との反応の際には、溶解反応槽８における排ガスＧ４、Ｇ５の減少率（ＳＯ2及びＣＯ2ガスの減少率）、溶解反応槽８内のスラリーのｐＨ、ダストＤ５の化学分析値等によって、溶解反応槽８内のスラリーＳの滞留時間を調整する。
次に、溶解反応槽８から排出されたスラリーＳを固液分離機９において固液分離し、得られた固形分Ｃをセメント仕上工程へ供給する。一方、固液分離機９から排出されるろ液Ｌには、塩と重金属が含まれているため、製品としてのセメントの品質を考慮しながらセメント仕上工程に添加することで塩及び重金属処理を行うことができる。尚、セメント仕上工程に添加できなかったろ液Ｌは、塩及び重金属を回収した後放流する。
上述のように、本実施の形態によれば、セメントに添加した場合に、製品の品質に影響を与える虞のあるＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2をＳＯ2及びＣＯ2ガスとを反応させてＣａＳＯ4及びＣａＣＯ3に変化させた後、脱水して得られた固形物をセメント仕上工程へ供給するため、ＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2の含有率の低いセメントを製造することができ、凝結時間等の物性に影響を与えず、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
次に、本発明にかかる塩素バイパスダスト処理方法を適用した塩素バイパスダスト処理装置の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。
本実施の形態は、図１に示す塩素バイパス設備１の溶解反応槽８と固液分離機９との間にｐＨ調整槽１２を設けたことを特徴とし、他の構成要素については、上記塩素バイパス設備１と同様である。そこで、図２において、図１と同様の構成要素については、同一の符号を付すとともに詳細説明を省略する。
ｐＨ調整槽１２には、溶解反応槽８から、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2がＳＯ2及びＣＯ2と反応してＣａＳＯ4及びＣａＣＯ3に転換されたスラリーＳ１が供給され、ｐＨ調整槽１２において、酸（Ｈ2ＳＯ4、Ｈ2ＣＯ3、ＨＣｌ等）、アルカリ（ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2等）のｐＨ調整剤によってｐＨ７．０〜１０．５に調整され、スラリーＳ１の液体中に含まれる重金属が沈殿する。
これにより、後段の固液分離機９において、ｐＨ調整槽１２から排出されたスラリーＳ２を固液分離して固形分Ｃを得る際に、重金属を固形分側に偏在させることができるため、排水処理に要する薬剤の処理費用を低減することができるとともに、セメント焼成系での重金属の循環濃縮を抑制することができる。
尚、上記実施の形態においては、溶解反応槽８とｐＨ調整槽１２を別々に設けたが、１つの槽で、上記カルシウム化合物とＳＯ2ガス等の反応と、ｐＨ調整とを同時に行うことができる。
また、上記実施の形態においては、サイクロンで分離された粗粉Ｄ１をキルン系に戻したが、粗粉Ｄ１をさらに分級し、分離された所定の塩素分を含有する微粉を溶解反応槽８に供給してダストＤ３、Ｄ４と同様に処理することもできる。さらに、ダストＤ３、Ｄ４をさらに分級して微粉のみを溶解反応槽８に供給してもよい。
１ 塩素バイパス設備
２ セメントキルン
３ プローブ
４ サイクロン
５ 熱交換器
６ バグフィルタ
７ ダストタンク
８ 溶解反応槽
９ 固液分離機
１０ 電気集塵機
１２ ｐＨ調整槽
２ セメントキルン
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７ ダストタンク
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Claims (4)
- 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、該抽気ガスから高塩素濃度の塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、
前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスを接触させて反応させるにあたり、前記接触の際の前記ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスの減少率、前記接触後のスラリーのｐＨ及び前記塩素バイパスダストの化学分析値から選択される一以上によって前記反応時間を調整しながら前記接触を行うことで、前記接触後のスラリー中のＣａＯ又は／及びＣａ（ＯＨ） 2 量を調整し、
前記接触後のスラリーから得られた固形分をセメント仕上工程に供給することを特徴とする塩素バイパスダストの処理方法。 - 前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、前記塩素バイパス設備の排ガス又は／及び前記セメントキルンの排ガスとを接触させることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
- 前記ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスを接触させた後の前記塩素バイパスダストを含むスラリーのｐＨを調整した後、固形分を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
- 前記ＳＯ2ガス又は／及びＣＯ2ガスとの接触後のスラリーのｐＨを、７．０以上１０．５以下に調整することを特徴とする請求項３に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
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