JP6895057B2 - セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法に関する。
現在、肉骨粉の一部は、セメントキルンにて再生利用されている。肉骨粉のセメントキルンへの投入方法としては、２０ｋｇ程度に小分けされた小袋を人力でセメントキルンに投入する方法や、空気圧送式粉粒体搬送車で受け入れた肉骨粉を空気輸送にてセメントキルンに投入する方法等が知られている。
人力で肉骨粉をセメントキルンへ投入する方法では、肉骨粉を小分けする負担が大きい上、セメントキルンへ投入する人件費がかかり、処理コストが高いという問題がある。一方で、肉骨粉を空気輸送してセメントキルンに投入する方法では、肉骨粉に含まれる油分が輸送配管の内壁に付着し、配管が閉塞する場合があるという問題がある。
この問題を解決するために、特許文献１では、肉骨粉とフライアッシュとを混合することにより、肉骨粉の付着性を低減させることが提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載のように、肉骨粉をフライアッシュと混合したとしても肉骨粉の付着性を十分に低減できない場合がある。
本発明の主な目的は、肉骨粉をセメントキルンの燃料として用いてセメントクリンカを好適に製造し得るセメントクリンカの製造方法を提供することにある。
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、肉骨粉と、有機汚泥とを混合して混合物を得る混合工程を行う。セメントクリンカの焼成装置に対して接続されている配管を経由して混合物を焼成装置に対して圧送する。焼成装置において、混合物とセメントクリンカの原料とを焼成することによりセメントクリンカを得る。このように、本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、肉骨粉に加えて有機汚泥を加える。有機汚泥は、肉骨粉に対して親和性が高いため、有機汚泥と肉骨粉とは付着しやすい。肉骨粉が有機汚泥に付着することにより、肉骨粉の油分が配管の内壁に付着する量が低下する。従って、配管に対して肉骨粉が付着し、配管が閉塞することを抑制することができるので、配管のメンテナンス等の必要性が低くなり、セメントクリンカを好適に製造し得る。
本発明に係るセメントクリンカの製造方法が、有機汚泥を乾燥させる乾燥工程をさらに備えており、混合工程において、セメントクリンカの材料と肉骨粉とに対して、乾燥させた有機汚泥を混合して混合物を得ることが好ましい。
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、焼成工程において、仮焼炉及びキルンの窯前の少なくとも一方に混合物を投入することが好ましい。
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、乾燥工程において、有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱により有機汚泥を乾燥させることが好ましい。
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、乾燥工程において、有機汚泥の含水率が４０質量％以下となるまで前乾燥させることが好ましい。
本発明に係るセメントの製造方法では、本発明に係るセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する。セメントクリンカからセメントを製造する。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
図１は、本実施形態に係るセメントの製造装置１の一部分の模式図である。具体的には、図１には、セメントの製造装置１のうち、セメントクリンカの焼成装置１０が記載されている。
本実施形態においては、まず、肉骨粉と、有機汚泥とを混合して混合物を得る（混合工程）。本実施形態では、具体的には、混合工程の前に、有機汚泥を乾燥させる乾燥工程を行い、乾燥した有機汚泥（乾燥有機汚泥）と、肉骨粉とを混合することにより、乾燥混合物を得る。肉骨粉は、通常、タンク（図示せず）に受入れ、タンク下部から定量ごとに抜き出しされ、空気輸送によりキルン１３に投入される。肉骨粉をタンク下部から抜き取る際に、その輸送系統（スクリューコンベア等）に有機汚泥を投入し、輸送系統を通る間に混合させることも可能であるし、予め肉骨粉と有機汚泥とを混合し、タンクに供給することも可能である。
有機汚泥の乾燥方法としては、特に限定されないが、例えば、有機汚泥を発酵させた際に生じる発酵熱により乾燥させたり、熱風により乾燥させたりする方法が挙げられる。
なお、有機汚泥の具体例としては、例えば、下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥、食品加工残渣等が挙げられる。食品加工残渣の具体例としては、ビールかす、茶かす、畜産残渣等が挙げられる。後述の通り、本実施形態では、発酵乾燥を行うため、上記有機汚泥のなかでも、含水率が高い下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥等を発酵部２０に供給することが好ましい。一般的に、下水汚泥の場合、含水率は、５０質量％〜９０質量％程度である。なお、上記有機汚泥の１種のみを用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。
混合工程において、肉骨粉、有機汚泥に加えて、他の燃料、例えば、石油コークス、プラスチック、木片等をさらに混合してもよい。
得られた乾燥混合物は、焼成装置１０に接続されている配管２１を経由して、焼成装置１０に圧送される。具体的には、乾燥混合物は、焼成装置１０の仮焼炉１２及びキルンの窯前１３ｂのうちいずれか一方に投入される。
仮焼炉１２は、予熱効率を向上させるためにプレヒータ１１に接続されている。仮焼炉１２には、燃料が投入される。また、キルン１３では、窯前１３ｂに設けられたメインバーナ（図示せず）から燃料が投入されている。乾燥混合物は、仮焼炉１２、キルン１３で使われる燃料として使用されることが好ましい。
プレヒータ１１には、セメント原料が投入される。プレヒータ１１に投入されたセメント原料は、プレヒータ１１，仮焼炉１２、キルン１３を通りながら加熱され、セメントクリンカが生成する。
キルン１３の窯前１３ｂは、クリンカクーラー１４に接続されている。キルン１３において生成したクリンカは、クリンカクーラー１４において冷却され、冷却されたセメントクリンカがクリンカクーラー１４から排出される。
なお、本発明において、焼成工程に用いる焼成装置は、キルンを備えていればよく、プレヒータや仮焼炉を必ずしも備えている必要はない。
製造されたセメントクリンカは、図示しない仕上げミルに接続されている。この仕上げミルにおいて、セメントクリンカと、セメントの硬化速度を調整する役割を果たす石膏や高炉スラグやフライアッシュ等と共に粉砕され、混合されることによりセメントが製造される。
ところで、肉骨粉は、油分を含む。具体的には、肉骨粉は、例えば、１０質量％程度の油分を含む場合がある。この油分は肉骨粉の表面に存在していることがある。このため、肉骨粉を空気輸送等の方法で輸送する際には、配管２１の内壁に肉骨粉の油分が付着することがある。肉骨粉の油分が配管２１の内壁に付着し、それが堆積していくと、配管２１が閉塞するおそれがある。配管が閉塞すると、まず、配管の閉塞部分を特定し、その部分を取り外し、堆積物を取り除く必要がある。このため、配管２１の閉塞はできる限り避ける必要がある。
本実施形態では、肉骨粉に加えて有機汚泥を加える。有機汚泥は、有機物を含むため肉骨粉の表面に存在する油分に対して親和性が高い。このため、有機汚泥は肉骨粉の表面に付着しやすい。肉骨粉の表面に有機汚泥が付着することにより、肉骨粉の油分が配管２１に接触することがなくなり、肉骨粉の配管２１の内壁に対する付着性が低下する。従って、配管２１に対して肉骨粉が付着し、それが堆積していくことがなくなるので、配管２１が閉塞することを抑制することができる。そのため、配管２１のメンテナンス等の必要性が低くなり、セメントクリンカを好適に製造し得る。また、有機汚泥と肉骨粉は、焼成装置において、燃料として使用される。従って、セメントクリンカの製造に必要な燃料の量を低減することができる。
さらに、本実施形態では、有機汚泥を混合前に乾燥させる。このため、得られる混合物の含水率を低くすることができる。よって、混合物に含まれる水分を除去するために必要な熱量を低減することができ、混合物を燃料として好適に用いることができる。換言すれば、混合物からより多くの熱量を得ることができる。従って、焼成工程において必要となる燃料をより低減することができる。なお、混合物に含まれる水分を除去するために必要な熱量を十分に低減する観点からは、混合物の含水率を４０質量％以下とすることが好ましく、３０質量％以下とすることが好ましい。但し、混合物の含水率がより低くなるまで乾燥させようとするほど、混合物の乾燥に要する時間が長くなる。従って、セメントクリンカの製造効率を低下させない観点から、混合物の含水率は、２０質量％以上であることが好ましい。
１ ：製造装置
１０ ：焼成装置
１１ ：プレヒータ
１２ ：仮焼炉
１３ ：キルン
１３ａ ：窯尻
１３ｂ ：窯前
１４ ：クリンカクーラー
２１ ：配管
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１３ ：キルン
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２１ ：配管
Claims (5)
- 肉骨粉と、下水汚泥、し尿系汚泥、工場排水汚泥、アオコ、底泥及び食品加工残渣から選ばれる少なくとも１つであり、含水率が４０質量％以下である有機汚泥とを混合して混合物を得る混合工程と、
セメントクリンカの焼成装置に対して接続されている配管を経由して前記混合物を前記焼成装置に対して圧送する工程と、
前記焼成装置において、前記混合物とセメントクリンカの原料とを焼成することによりセメントクリンカを得る焼成工程と、
を備える、セメントクリンカの製造方法。 - 前記混合工程の前に前記有機汚泥を乾燥させる乾燥工程をさらに備え、
前記混合工程において、前記セメントクリンカの材料と前記肉骨粉とに対して、乾燥させた前記有機汚泥を混合して前記混合物を得る、請求項１に記載のセメントクリンカの製造方法。 - 前記乾燥工程において、前記有機汚泥を発酵させることにより生じる発酵熱により前記有機汚泥を乾燥させる、請求項２に記載のセメントクリンカの製造方法。
- 前記焼成工程において、仮焼炉及びキルンの窯前の少なくとも一方に前記混合物を投入する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する工程と、
前記セメントクリンカからセメントを製造する工程と、
を備える、セメントの製造方法。
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