JP6452484B2 - 水銀回収システム及び水銀回収方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメントキルンの排ガスから回収したダストや石炭灰等の水銀を含む物質から水銀を回収するシステム及び方法に関する。
セメントキルンの排ガスには、セメントの主原料である石灰石等の天然原料や、フライアッシュ等のリサイクル資源に含まれる水銀に由来する微量の水銀が含まれている。セメントキルン排ガス中の水銀が増加すると、大気汚染の原因となる虞があり、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となる虞もある。
また、セメントキルンの排ガスには、上記水銀の他に、ＮＯｘ等の酸性ガスや、ダイオキシン類（ＰＣＤＤ、ＰＣＤＦ、ｃｏ−ＰＣＢ）、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢｓ）等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有機汚染物質も僅かに含まれる。
そこで、特許文献１には、図２に示すように、空気Ａ１１を加熱する熱風炉１２と、セメントキルン排ガスから回収した、水銀を含むキルンダストＤ１１を熱風炉１２からのガスＧ１１で直接加熱する抽気ダクト１３と、揮発水銀を含む搬送用ガスＧ１２を水銀含有ガスＧ１３と水銀除去ダストＤ１２とに分離するサイクロン１４と、水銀含有ガスＧ１３を集塵して水銀含有ガスＧ１４と水銀除去ダストＤ１３とに分離するバグフィルタ１５と、水銀含有ガスＧ１４から熱回収する熱交換器１６と、水銀含有ガスＧ１５に含まれる水銀を回収する活性炭吸着塔１９と、熱交換器１６で生じた熱を熱風炉１２に供給するファン１８とを備えるセメントキルン排ガスの処理装置１１が提案されている。
また、特許文献２には、セメントキルン排ガス中のダストを捕集し、ダスト捕集後の排ガス中のＮＯｘやダイオキシン類を触媒を用いて分解除去し、金属水銀を触媒を用いて酸化し、金属水銀酸化後の排ガス中の塩化第二水銀等の水溶性成分、ダスト及び水分を湿式集塵する方法が提案されている。
しかし、上記特許文献１に記載の処理方法では、キルンダストＤ１１を均一に加熱することが容易ではなく、キルンダストＤ１１中の水銀を漏れなく揮発させるには加熱に用いるガスＧ１１を多量に使用せざるを得なかった。このため、搬送用ガスＧ１２の量が多くなり、加熱装置としての抽気ダクト１３、集塵装置としてのサイクロン１４やバグフィルタ１５、及び水銀回収装置としての活性炭吸着塔１９等の関連設備を大型化せざるを得ず、設備コスト及び運転コストが高くなるという問題があった。
また、特許文献２に記載の方法では、燃焼排ガスに含まれる水銀や有機汚染物質等の有害物質を除去することができるものの、湿式集塵機が大規模なものとなると共に、煙突から排出される排ガスが白煙となることを防止するために熱回収器及び再加熱器を設置しているため、設備コスト及び運転コストが高くなる。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで水銀を含む物質から効率よく水銀を回収すると共に、セメントキルンの排ガスに含まれる有機汚染物質を除去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、水銀回収システムであって、浄水場において水の浄化等に用いたり、ガス処理設備でガスや空気の浄化に使用された後廃棄された活性炭と水銀を含む物質とを間接加熱して該廃棄された活性炭を熱再生処理すると共に、該水銀を含む物質に含まれる水銀を揮発させる間接加熱装置であって、前記揮発水銀を含む搬送用ガスを排出するガス排出部と、前記熱再生処理後の再生活性炭と、前記水銀を含む物質から水銀が除去されて生じた水銀除去物質とを排出する固体排出部とを備える間接加熱装置と、前記ガス排出部から排出された搬送用ガスから集塵する集塵装置と、該集塵装置の排ガスに含まれる水銀を回収する水銀回収装置と、前記固体排出部から排出された再生活性炭及び水銀除去物質をセメント原料としてセメント製造工程に供給する供給装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、間接加熱装置を用いることで大量のガスを使用しなくとも水銀を含む物質を均一に加熱することができるため、間接加熱装置から排出される搬送用ガスの量を少なくすることができ、間接加熱装置、集塵装置、及び水銀回収装置等の関連設備の小型化が可能となる。また、水銀を含む物質と加熱媒体との接触により加熱媒体に水銀が含まれることを防止することができ、加熱媒体の処理装置を簡易なものとすることができる。
また、搬送用ガスによって再生活性炭や水銀除去物質を搬送せずに揮発水銀のみを搬送すればよいため、搬送用ガス量をさらに少なくすることができる。
さらに、再生活性炭をセメント原料の一部としてセメント製造工程に供給することで、セメント焼成装置内の有機汚染物質を吸着処理することができ、セメント焼成装置内の有機汚染物質を低コストで効果的に除去することができる。本発明によれば、これまで廃棄処分されていた活性炭を有効利用することもできる。
上記水銀回収システムにおいて、前記間接加熱装置を外熱キルンとすることができる。さらに、前記廃棄された活性炭と前記水銀を含む物質とを混合し、該混合物を前記間接加熱装置に供給する混合装置を備えることができる。これにより、再生活性炭及び水銀除去物質の混合割合を一定に維持しながらセメント製造工程に供給することができ、セメント焼成装置内の有機汚染物質を安定して除去することができる。
また、本発明は、水銀回収方法であって、浄水場において水の浄化等に用いたり、ガス処理設備でガスや空気の浄化に使用された後廃棄された活性炭と水銀を含む物質とを間接加熱して該廃棄された活性炭を熱再生処理すると共に、該水銀を含む物質に含まれる水銀を揮発させ、該間接加熱によって生じた揮発水銀を含むガス、並びに前記熱再生処理後の再生活性炭及び前記水銀を含む物質から水銀が除去されて生じた水銀除去物質を互いに分離し、該揮発水銀を含むガスを搬送用ガスとし、該搬送用ガスから集塵し、該集塵後の排ガスに含まれる水銀を回収し、前記再生活性炭と前記水銀除去物質とをセメント原料の一部として用いることを特徴とする。
本発明によれば、上記発明と同様に、間接加熱を行うことで大量のガスを使用しなくとも水銀を含む物質を均一に加熱することができるため、搬送用ガス量を少なくすることができ、間接加熱、集塵、及び水銀回収に要するコストを低減することができる。また、水銀を含む物質と加熱媒体との接触により加熱媒体に水銀が含まれることを防止することができ、加熱媒体の処理を簡易なものとすることができる。
さらに、搬送用ガスによって水銀除去物質を搬送せずに揮発水銀のみを搬送すればよいため、搬送用ガス量をさらに少なくすることができる。
また、再生活性炭をセメント原料の一部として用いることで、セメント焼成装置内の有機汚染物質を吸着処理することができ、セメント焼成装置内の有機汚染物質を低コストで効果的に除去することができる。
さらに、前記水銀を含む物質をセメントキルン排ガスから回収したダスト又は石炭灰とすることができる。また、前記再生活性炭と前記水銀除去物質とを粉砕せずにそのままセメント焼成装置のプレヒータに供給することができ、セメント原料ミルで再生活性炭と水銀除去物質とを粉砕するコストを削減することができる。
以上のように、本発明によれば、低コストで水銀を含む物質から効率よく水銀を回収すると共に、セメントキルンの排ガスに含まれる有機汚染物質を除去することができる。
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。尚、以下では、本発明に係る水銀回収システムによって、セメントキルン排ガスから回収したダストを処理する場合を例にとって説明する。
図１は本発明に係る水銀回収システムの一実施の形態を示し、この水銀回収システム１は、浄水場において水の浄化等に用いたり、ガス処理設備でガスや空気の浄化に使用された後廃棄された活性炭（以下「廃活性炭」という。）Ｃを貯留するホッパ２と、セメントキルン排ガスから回収した、水銀を含むキルンダストＤ１を貯留するホッパ４と、廃活性炭Ｃ、キルンダストＤ１、及び後述する水銀除去ダストＤ２を運搬するスクリューコンベア３と、スクリューコンベア３から供給された水銀含有ダストＤ３を間接加熱する外熱キルン６と、外熱キルン６から排出された搬送用ガスＧ１を水銀含有ガスＧ２と水銀除去ダストＤ２とに分離するバグフィルタ７と、バグフィルタ７から排出された水銀含有ガスＧ２に希釈用空気Ａ２を添加して水銀希釈ガスＧ３とするファン８と、水銀希釈ガスＧ３に含まれる水銀を吸着して回収する活性炭吸着塔９と、外熱キルン６から排出された、再生活性炭を含む水銀除去ダストＤ４をセメント製造工程に供給する供給装置（不図示）とを備える。
間接加熱装置としての外熱キルン６は、回転式のキルン６ａと、キルン６ａを囲繞して高温ガスが導入されるジャケット６ｂと、廃活性炭Ｃを含む水銀含有ダストＤ３を供給するダスト供給部６ｃと、空気Ａ１を導入するガス導入部６ｄと、搬送用ガスＧ１を排出するガス排出部６ｅと、水銀除去ダストＤ４を排出するダスト排出部６ｆとを備える。
集塵装置としてのバグフィルタ７には、９００℃程度までの耐熱性を有する高耐熱型のバグフィルタや、通常の耐熱性を有するバグフィルタを使用することができる。上述のように、外熱キルン６は、搬送用ガスＧ１と水銀除去ダストＤ４とを別々に排出するが、水銀除去ダストＤ４の一部が搬送用ガスＧ１に混在するためバグフィルタ７を設けている。
水銀回収装置としての活性炭吸着塔９は、水銀希釈ガスＧ３中の水銀を吸着して回収するために備えられる。活性炭吸着塔９で使用される活性炭としては、市販の活性炭の中で、水銀回収能力に特に優れる活性炭を選定することが望ましく、具体的には、水銀吸着用として調整された硫黄添着処理が施されている活性炭が好適である。
供給装置は、水銀除去ダストＤ４をセメント原料としてセメント製造工程に供給するために設けられ、セメント焼成装置のプレヒータに供給することができる。プレヒータ以外にも、例えば、セメント製造工程内の原料ミルや粉末原料サイロに供給することもできる。原料ミルを介さずに粉末原料サイロやプレヒータに供給することで、粉砕コストを削減することができる。
次に、上記構成を有する水銀回収システム１の動作について図１を参照しながら説明する。
外熱キルン６のジャケット６ｂに高温ガスを導入してキルン６ａの内部を加熱し、廃活性炭Ｃ及びキルンダストＤ１が混在した水銀含有ダストＤ３をスクリューコンベア３を介してキルン６ａに供給して間接加熱する。水銀含有ダストＤ３は、キルン６ａの高温となった内面に接触して加熱され、水銀含有ダストＤ３中の廃活性炭Ｃが熱再生処理されると共に、キルンダストＤ１に含まれる水銀が揮発する。一方、再生活性炭を含む水銀除去ダストＤ４を、ダスト排出部６ｆから排出して供給装置に投入し、供給装置からセメント焼成装置のプレヒータに供給する。
ガス導入部６ｄから導入した空気Ａ１によって揮発した水銀を搬送し、揮発水銀を含む搬送用ガスＧ１をガス排出部６ｅから排出する。搬送用ガスＧ１をバグフィルタ７に導入して水銀含有ガスＧ２と水銀除去ダストＤ２とに分離する。
水銀含有ガスＧ２に、ファン８から希釈用空気Ａ２を添加して水銀含有ガスＧ２の水銀濃度が活性炭吸着塔９での吸着に適した濃度（１,０００ｍｇ／ｍ3以下）となるように希釈した後、水銀希釈ガスＧ３中の水銀を活性炭吸着塔９で吸着して回収する。ここで、希釈用空気Ａ２の温度を２０〜８０℃にすることで、水銀含有ガスＧ２を希釈するだけでなく冷却することもでき、活性炭吸着塔９での吸着効率を高めることができる。活性炭吸着塔９から排出された水銀除去ガスＧ４は、適切な排ガス処理をした後大気に放出する。一方、水銀除去ダストＤ２は、スクリューコンベア３に戻し、廃活性炭Ｃ及びキルンダストＤ１と共に、水銀含有ダストＤ３としてキルン６ａに供給する。
以上のように、上記実施の形態では、外熱キルン６を用いることで大量のガスを使用しなくとも水銀含有ダストＤ３をジャケット６ｂによって均一に加熱することができるため、外熱キルン６のガス排出部６ｅから排出される搬送用ガスＧ１の量を少なくすることができ、外熱キルン６、バグフィルタ７、及び活性炭吸着塔９等の関連設備の小型化が可能となる。また、水銀含有ダストＤ３と加熱媒体（本実施の形態ではジャケット６ｂに導入される高温ガス）との接触により加熱媒体に水銀が含まれることを防止することができ、加熱媒体の処理装置を簡易なものとすることができる。
また、搬送用ガスＧ１によって水銀除去ダストＤ４を搬送せずに揮発水銀のみを搬送すればよいため、搬送用ガスＧ１の量をさらに少なくすることができる。
さらに、再生活性炭をセメント原料の一部としてセメント製造工程に供給することで、セメント焼成装置内の有機汚染物質を吸着処理することができ、セメント焼成装置内の有機汚染物質を低コストで効果的に除去することができる。
また、上記実施の形態では、廃活性炭ＣとキルンダストＤ１とを各々ホッパ２、４からスクリューコンベア３に供給したが、廃活性炭ＣとキルンダストＤ１とを混合する混合装置を設け、混合装置から混合物をスクリューコンベア３に供給することもできる。これによって、水銀除去ダストＤ４中の再生活性炭及び水銀除去ダストの混合割合を一定に維持しながら水銀除去ダストＤ４をセメント製造工程に供給することができ、セメント焼成装置内の有機汚染物質を安定して除去することができる。
さらに、上記実施の形態では、セメントキルン排ガスから回収したダストを処理する場合について説明したが、石炭灰等の水銀を含む物質であれば、その他の物質を処理することも可能である。
また、外熱キルン６のガス導入部６ｄに導入する空気Ａ１に代えて不活性ガスを用いることもでき、希釈用ガスとして希釈用空気Ａ２以外に不活性ガスを用いることもできる。また、加熱した空気Ａ１を外熱キルン６のガス導入部６ｄに導入することもでき、空気Ａ１をキルン６ａ内に滞留させて加熱することもできる。外熱キルン６のキルン６ａの内部を加熱するにあたり、高温ガス以外の加熱媒体を用いてもよい。
さらに、上記水銀回収システム１における外熱キルン６、バグフィルタ７、活性炭吸着塔９に代えて他の形式の間接加熱装置、集塵装置、水銀回収装置を用いることもできる。
１ 水銀回収システム
２ ホッパ
３ スクリューコンベア
４ ホッパ
６ 外熱キルン
６ａ キルン
６ｂ ジャケット
６ｃ ダスト供給部
６ｄ ガス導入部
６ｅ ガス排出部
６ｆ ダスト排出部
７ バグフィルタ
８ ファン
９ 活性炭吸着塔
Ａ１ 空気
Ａ２ 希釈用空気
Ｃ 廃活性炭
Ｄ１ キルンダスト
Ｄ２ 水銀除去ダスト
Ｄ３ 水銀含有ダスト
Ｄ４ 水銀除去ダスト
Ｇ１ 搬送用ガス
Ｇ２ 水銀含有ガス
Ｇ３ 水銀希釈ガス
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６ 外熱キルン
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Ａ１ 空気
Ａ２ 希釈用空気
Ｃ 廃活性炭
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Ｄ４ 水銀除去ダスト
Ｇ１ 搬送用ガス
Ｇ２ 水銀含有ガス
Ｇ３ 水銀希釈ガス
Ｇ４ 水銀除去ガス
Claims (6)
- 浄水場において水の浄化等に用いたり、ガス処理設備でガスや空気の浄化に使用された後廃棄された活性炭と水銀を含む物質とを間接加熱して該廃棄された活性炭を熱再生処理すると共に、該水銀を含む物質に含まれる水銀を揮発させる間接加熱装置であって、前記揮発水銀を含む搬送用ガスを排出するガス排出部と、前記熱再生処理後の再生活性炭と、前記水銀を含む物質から水銀が除去されて生じた水銀除去物質とを排出する固体排出部とを備える間接加熱装置と、
前記ガス排出部から排出された搬送用ガスから集塵する集塵装置と、
該集塵装置の排ガスに含まれる水銀を回収する水銀回収装置と、
前記固体排出部から排出された再生活性炭及び水銀除去物質をセメント原料としてセメント製造工程に供給する供給装置とを備えることを特徴とする水銀回収システム。 - 前記間接加熱装置は、外熱キルンであることを特徴とする請求項１に記載の水銀回収システム。
- 前記廃棄された活性炭と前記水銀を含む物質とを混合し、該混合物を前記間接加熱装置に供給する混合装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水銀回収システム。
- 浄水場において水の浄化等に用いたり、ガス処理設備でガスや空気の浄化に使用された後廃棄された活性炭と水銀を含む物質とを間接加熱して該廃棄された活性炭を熱再生処理すると共に、該水銀を含む物質に含まれる水銀を揮発させ、
該間接加熱によって生じた揮発水銀を含むガス、並びに前記熱再生処理後の再生活性炭及び前記水銀を含む物質から水銀が除去されて生じた水銀除去物質を互いに分離し、該揮発水銀を含むガスを搬送用ガスとし、
該搬送用ガスから集塵し、
該集塵後の排ガスに含まれる水銀を回収し、
前記再生活性炭と前記水銀除去物質とをセメント原料の一部として用いることを特徴とする水銀回収方法。 - 前記水銀を含む物質は、セメントキルン排ガスから回収したダスト又は石炭灰であることを特徴とする請求項４に記載の水銀回収方法。
- 前記再生活性炭と前記水銀除去物質とを粉砕せずにそのままセメント焼成装置のプレヒータに供給することを特徴とする請求項４又は５に記載の水銀回収方法。
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