JP7406994B2 - Method for manufacturing cement composition - Google Patents
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Description
本開示は、硫黄系組成物及びセメント組成物の製造方法、セメント組成物の製造システム、並びにセメント系固化材に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a sulfur-based composition and a cement composition, a system for producing a cement composition, and a cementitious solidifying material.
セメントクリンカーは、石灰石、粘土、硅石、酸化鉄等を主原料として製造される。セメントクリンカーの製造では、これらの主原料の他に、各種産業副産物及び産業廃棄物等を原燃料として有効利用している。ところが、原材料の選択に応じて、セメントクリンカー中に、各種原燃料に由来するカドミウム、クロム、鉛等の重金属類が極少量混入することがある。 Cement clinker is manufactured using limestone, clay, silica, iron oxide, etc. as main raw materials. In the production of cement clinker, in addition to these main raw materials, various industrial by-products and industrial wastes are effectively used as raw materials and fuel. However, depending on the selection of raw materials, cement clinker may contain very small amounts of heavy metals such as cadmium, chromium, and lead derived from various raw materials and fuels.
重金属類のうち、六価クロムは、他の重金属類とは異なり、クロム酸イオン(CrO4 2-)等の安定なオキソ陰イオンの状態で存在し、高pH条件下であっても難溶性の水酸化物を形成しない。このため、六価クロムは、その溶出対策が比較的難しい重金属に分類される。六価クロムの溶出量は、特に関東ローム等の火山灰質粘性土を地盤改良の対象とした場合に多くなることが知られている。 Among heavy metals, hexavalent chromium, unlike other heavy metals, exists in the form of stable oxo anions such as chromate ions (CrO 4 2- ), and is poorly soluble even under high pH conditions. Does not form hydroxides. For this reason, hexavalent chromium is classified as a heavy metal whose elution measures are relatively difficult. It is known that the amount of hexavalent chromium leached increases especially when volcanic ash clay soil such as Kanto loam is targeted for ground improvement.
セメントクリンカー又はセメントは、地盤改良材等の固化材の原料として用いられることもある。地盤改良土からの六価クロムの溶出量は、土壌環境基準で0.05mg/L以下に制限されている。特許文献1では、排煙脱硫工程で得られる亜硫酸カルシウム半水和物と二水石膏を含むスラリーを乾粉化して得られる還元性せっこう組成物をセメント系固化材に配合して六価クロムを三価クロムに還元し、固化処理土を無害化する技術が提案されている。 Cement clinker or cement is sometimes used as a raw material for solidifying materials such as ground improvement materials. The amount of hexavalent chromium leached from improved soil is limited to 0.05 mg/L or less according to soil environmental standards. In Patent Document 1, a reducing gypsum composition obtained by drying a slurry containing calcium sulfite hemihydrate and dihydrate gypsum obtained in a flue gas desulfurization process is blended into a cement-based solidifying material to produce hexavalent chromium. A technology has been proposed to reduce solidified soil to trivalent chromium and render it harmless.
市販されている亜硫酸カルシウム等の亜硫酸化合物は高価であるため、市販品を用いるとセメント組成物の製造原価が上がってしまう。一方で、特許文献1のように、セメント系固化材に還元性せっこう組成物を用いることは、固化処理土からの六価クロムの溶出低減に有効ではあるものの、還元性せっこう組成物を生産することが必要となる。 Since commercially available sulfite compounds such as calcium sulfite are expensive, the use of commercially available products increases the manufacturing cost of the cement composition. On the other hand, although using a reducing gypsum composition as a cement-based solidifying material as in Patent Document 1 is effective in reducing the elution of hexavalent chromium from solidified soil, It is necessary to produce.
そこで、本開示では、六価クロムの溶出低減に有効な還元効果を有する硫黄系組成物を、簡便に且つ安定的に製造することが可能な製造方法を提供する。また、この硫黄系組成物の製造方法を利用したセメント組成物の製造方法及び製造システムを提供する。また、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント系固化材を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a manufacturing method that can easily and stably manufacture a sulfur-based composition that has a reducing effect that is effective in reducing the elution of hexavalent chromium. The present invention also provides a method and system for producing a cement composition using this method for producing a sulfur-based composition. The present invention also provides a cement-based solidifying material that can reduce the elution of hexavalent chromium.
本開示の一側面に係る硫黄系組成物の製造方法は、亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を含むガスを生成する製造工程と、ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を原料スラリーに吸収させて硫黄系化合物を含むスラリーを得るスラリー調製工程と、原料スラリー及び/又は硫黄系化合物を含むスラリーに、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、グリコール系化合物を合計で0.01~10質量%添加する添加工程と、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を0.1~95質量%に調整するスラリー濃度調整工程と、を有する。 A method for manufacturing a sulfur-based composition according to one aspect of the present disclosure includes a manufacturing process of generating a gas containing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide, and a step of absorbing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in the gas into a raw material slurry. A slurry preparation step of obtaining a slurry containing a sulfur-based compound, and adding a total of 0.01 to 10 mass of glycol-based compounds to the raw material slurry and/or the slurry containing a sulfur-based compound, based on the solid content contained in the raw material slurry. % addition step, and a slurry concentration adjustment step of adjusting the solid content concentration of the slurry containing the sulfur-based compound to 0.1 to 95% by mass.
上記製造方法では、ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を用いて、六価クロムの溶出低減に有効な硫黄系化合物を含むスラリー(硫黄系組成物)を得ている。ここで、硫黄系組成物は酸化すると、六価クロムの還元能力が低下する場合がある。上記製造方法では、原料スラリー及び/又は硫黄系化合物を含むスラリーに所定量のグリコール系化合物を添加する添加工程を有しているため、硫黄系化合物の酸化を抑制することができる。これによって、六価クロムの還元能力を有する硫黄系組成物を、簡便に且つ安定的に製造することができる。なお、本開示における硫黄系組成物は、スラリー状であってもよいし、粉体等の固形状であってもよい。 In the above manufacturing method, a slurry (sulfur-based composition) containing a sulfur-based compound effective in reducing the elution of hexavalent chromium is obtained using sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in the gas. Here, when the sulfur-based composition is oxidized, its ability to reduce hexavalent chromium may decrease. Since the above manufacturing method includes the addition step of adding a predetermined amount of the glycol compound to the raw material slurry and/or the slurry containing the sulfur compound, oxidation of the sulfur compound can be suppressed. Thereby, a sulfur-based composition having the ability to reduce hexavalent chromium can be easily and stably produced. Note that the sulfur-based composition in the present disclosure may be in the form of a slurry or in a solid form such as a powder.
本開示の一側面に係るセメント組成物の製造方法は、上述の製造方法で得られる硫黄系組成物とセメントクリンカーとを用いてセメント組成物を得る工程を有する、セメント組成物の製造方法を提供する。 A method for producing a cement composition according to one aspect of the present disclosure provides a method for producing a cement composition, which includes a step of obtaining a cement composition using a sulfur-based composition obtained by the above-described production method and a cement clinker. do.
上記セメント組成物の製造方法では、上述の硫黄系組成物を用いている。上記製造方法であれば、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント組成物を、簡便に且つ安定的に製造することができる。 The above-mentioned sulfur-based composition is used in the method for producing the cement composition. With the above manufacturing method, a cement composition capable of reducing the elution of hexavalent chromium can be easily and stably manufactured.
本開示の一側面に係るセメント組成物の製造システムは、原料を焼成してセメントクリンカーを得るセメントクリンカー焼成部と、セメントクリンカー焼成部からの排ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を原料スラリーに吸収して、硫黄系化合物を含むスラリーを得るスラリー調製部と、セメントクリンカーと硫黄系化合物を含むスラリーとを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得る粉砕部と、を備える。そして、上記スラリー調製部は、原料スラリー及び/又は硫黄系化合物を含むスラリーに、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、グリコール系化合物を合計で0.01~10質量%添加する添加部と、スラリーの固形分濃度を0.1~95質量%に調整するスラリー濃度調整部と、を備える。 A system for manufacturing a cement composition according to one aspect of the present disclosure includes a cement clinker firing section for firing raw materials to obtain cement clinker, and converting sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in exhaust gas from the cement clinker firing section into a raw material slurry. a slurry preparation section for obtaining a slurry containing a sulfur-based compound; and a pulverization section for obtaining a cement composition by pulverizing a mixture containing a cement clinker and a slurry containing a sulfur-based compound. The slurry preparation section includes an addition section that adds a total of 0.01 to 10% by mass of a glycol compound to the raw material slurry and/or the slurry containing a sulfur compound, based on the solid content contained in the raw material slurry. , and a slurry concentration adjustment section that adjusts the solid content concentration of the slurry to 0.1 to 95% by mass.
上記製造システムは、ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を用いて、六価クロムの溶出低減に有効な硫黄系化合物を含むスラリーを得るスラリー調製部を備える。このスラリー調製部は、原料スラリー及び/又は硫黄系化合物を含むスラリーに、所定量のグリコール系化合物を添加する添加部を備える。したがって、硫黄系化合物の酸化を抑制することができる。これによって、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント組成物を、簡便且つ安定的に製造することができる。 The above manufacturing system includes a slurry preparation section that uses sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in the gas to obtain a slurry containing a sulfur-based compound effective in reducing elution of hexavalent chromium. The slurry preparation section includes an addition section that adds a predetermined amount of the glycol compound to the raw material slurry and/or the slurry containing the sulfur compound. Therefore, oxidation of sulfur-based compounds can be suppressed. Thereby, a cement composition capable of reducing the elution of hexavalent chromium can be easily and stably produced.
本開示の一側面に係るセメント系固化材は、セメント粒子と、硫黄系組成物を含む粒子と、を含有し、硫黄系組成物は亜硫酸化合物を含有し、硫黄系組成物を含む粒子は、亜硫酸化合物を含有するコア部分と、当該コア部分の表面の少なくとも一部を被覆し、グリコール系化合物を含む被覆部と、を備える。このセメント系固化材は、亜硫酸化合物を含有するコア部分を被覆するグリコール系化合物を含む被覆部を備えることから、亜硫酸化合物の酸化を抑制することができる。このため、本開示のセメント系固化材は、六価クロムの溶出を低減することができる。 A cementitious solidifying material according to one aspect of the present disclosure includes cement particles and particles containing a sulfur-based composition, the sulfur-based composition contains a sulfite compound, and the particles containing the sulfur-based composition include: It includes a core part containing a sulfite compound, and a covering part that covers at least a part of the surface of the core part and contains a glycol compound. Since this cement-based solidifying material includes a coating portion containing a glycol compound that covers a core portion containing a sulfite compound, oxidation of the sulfite compound can be suppressed. Therefore, the cement-based solidifying material of the present disclosure can reduce the elution of hexavalent chromium.
本開示によれば、六価クロムの溶出低減に有効な還元効果を有する硫黄系組成物を、簡便且つ安定的に製造することが可能な製造方法を提供することができる。また、この硫黄系組成物の製造方法を利用したセメント組成物の製造方法及び製造システムを提供することができる。また、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント系固化材を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a manufacturing method that can easily and stably manufacture a sulfur-based composition that has a reducing effect that is effective in reducing the elution of hexavalent chromium. Furthermore, it is possible to provide a method and system for producing a cement composition using this method for producing a sulfur-based composition. Further, it is possible to provide a cement-based solidifying material that can reduce the elution of hexavalent chromium.
以下、場合により図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings as the case may be. However, the following embodiments are examples for explaining the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents. In the description, the same reference numerals will be used for the same elements or elements having the same function, and redundant description will be omitted in some cases. Further, the dimensional ratio of each element is not limited to the ratio shown in the drawings.
<硫黄系組成物及びセメント組成物の製造方法の第1実施形態>
本開示の一実施形態に係る硫黄系組成物の製造方法は、亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を含む硫黄含有ガスを生成する製造工程と、硫黄含有ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を原料スラリーに吸収させて硫黄系化合物を含むスラリー(以下、「亜硫酸スラリー」という場合もある。)を得るスラリー調製工程と、原料スラリー及び/又は亜硫酸スラリーに、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、グリコール系化合物を合計で0.01~10質量%添加する添加工程と、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を0.1~95質量%に調整するスラリー濃度調整工程を有する。
<First embodiment of method for producing sulfur-based composition and cement composition>
A method for producing a sulfur-based composition according to an embodiment of the present disclosure includes a production process of producing a sulfur-containing gas containing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide, and a production process of producing a sulfur-containing gas containing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide. A slurry preparation process to obtain a slurry containing sulfur-based compounds (hereinafter sometimes referred to as "sulfite slurry") by absorption into the raw material slurry, and a slurry preparation process in which the raw material slurry and/or the sulfite slurry are mixed based on the solid content contained in the raw material slurry. The method includes an addition step of adding a total of 0.01 to 10% by mass of glycol compounds, and a slurry concentration adjustment step of adjusting the solid content concentration of the slurry containing the sulfur compound to 0.1 to 95% by mass.
製造工程における硫黄含有ガスとしては、セメントクリンカーやマグネシアクリンカー等を焼成するキルンから発生する亜硫酸ガスを含む排ガス、火力発電設備又は鉄・非鉄金属の精錬工場から発生する亜硫酸ガスを含む排ガス、硫黄を燃焼して得られる高濃度の亜硫酸ガスを含む燃焼ガス、廃石膏ボードなどの硫黄を含む廃棄物を加熱・分解して得られる亜硫酸ガスを含むガスなどが利用できる。これらのガスの2つ以上を適宜組み合わせて利用することもできる。このようなガスを用いることによって、硫黄系組成物を安価に製造することができる。硫黄含有ガスは、廃石膏ボード等の硫黄含有廃棄物を500~1400℃で加熱処理して発生する亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を含むガス、並びに、上記硫黄含有廃棄物を微生物等で分解処理して生成する亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を含むガス(分解ガス)であってもよい。 Examples of sulfur-containing gases in the manufacturing process include exhaust gas containing sulfur dioxide gas generated from kilns that burn cement clinker and magnesia clinker, exhaust gas containing sulfur dioxide gas generated from thermal power generation facilities or smelting factories for ferrous and non-ferrous metals, and sulfur gas. Combustion gas containing high concentration of sulfur dioxide obtained by combustion, gas containing sulfur dioxide obtained by heating and decomposing waste containing sulfur such as waste gypsum board, etc. can be used. Two or more of these gases can also be used in appropriate combination. By using such a gas, a sulfur-based composition can be produced at low cost. Sulfur-containing gas includes gas containing sulfur dioxide and/or hydrogen sulfide generated by heating sulfur-containing waste such as waste gypsum board at 500 to 1400°C, and gas containing sulfur dioxide and/or hydrogen sulfide, which is generated by decomposing the above-mentioned sulfur-containing waste using microorganisms. It may also be a gas (decomposed gas) containing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide produced by this process.
硫黄含有ガスは、セメントキルンの窯尻から仮焼炉の間で抜き出される700~1200℃の排ガスを含んでいてよい。排ガスは、400℃以下で原料スラリーと接触することが好ましい。例えば、スラリー調製工程の前に、排ガスを400℃以下、好ましくは300℃以下、さらに好ましくは200℃以下に冷却する冷却工程を有してもよい。これによって、硫黄濃度が高い排ガスから、効率よく亜硫酸化合物を得ることができる。 The sulfur-containing gas may include exhaust gas at a temperature of 700 to 1200° C. extracted from the bottom of the cement kiln between the calciner. It is preferable that the exhaust gas contacts the raw material slurry at a temperature of 400° C. or lower. For example, before the slurry preparation step, there may be a cooling step of cooling the exhaust gas to 400° C. or lower, preferably 300° C. or lower, and more preferably 200° C. or lower. Thereby, sulfite compounds can be efficiently obtained from exhaust gas having a high sulfur concentration.
硫黄含有ガスのSO2濃度(体積基準)は500ppm~20%であることが好ましい。これによって、硫黄含有ガスから十分な量の硫黄系化合物を得ることができる。また、上記原料あるいは燃料の硫黄分を調整して、硫黄含有ガスのSO2濃度を500ppm~20%に制御してもよい。これによって、簡便な方法で硫黄含有ガスのSO2濃度を制御することができる。原料は、廃石膏ボード、廃タイヤ及び脱硫スラグからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む硫黄含有原料を含有してもよいし、硫黄を燃料として燃焼させてもよい。なお、本開示における排ガスのSO2濃度は、体積基準の数値である。 The SO 2 concentration (by volume) of the sulfur-containing gas is preferably 500 ppm to 20%. Thereby, a sufficient amount of sulfur-based compounds can be obtained from the sulfur-containing gas. Further, the SO 2 concentration of the sulfur-containing gas may be controlled to 500 ppm to 20% by adjusting the sulfur content of the raw material or fuel. Thereby, the SO 2 concentration of the sulfur-containing gas can be controlled in a simple manner. The raw material may contain a sulfur-containing raw material containing at least one selected from the group consisting of waste gypsum board, waste tires, and desulfurization slag, or may burn sulfur as a fuel. Note that the SO 2 concentration of exhaust gas in the present disclosure is a volume-based value.
スラリー調製工程では、製造工程で生成した硫黄含有ガスを原料スラリーに吸収させて硫黄系化合物を含むスラリーを得る。硫黄系化合物を含むスラリーは、固形分として、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の亜硫酸化合物と、硫酸カルシウムの二水和物、硫化カルシウム、多硫化カルシウムといった硫黄系化合物を含んでよい。 In the slurry preparation step, the sulfur-containing gas generated in the manufacturing step is absorbed into the raw material slurry to obtain a slurry containing sulfur-based compounds. The slurry containing the sulfur-based compound contains, as a solid content, at least one selected from the group consisting of calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca(HSO 3 ) 2 ), and a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate. It may include one type of sulfite compound and sulfur-based compounds such as calcium sulfate dihydrate, calcium sulfide, and calcium polysulfide.
原料スラリーは、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含有することが好ましい。このような成分を含有することによって、六価クロムの溶出を一層低減することが可能なセメント組成物を製造することができる。同様の観点から、硫黄系化合物を含むスラリーは、特に亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含有することが好ましい。 The raw material slurry preferably contains at least one salt selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. By containing such components, it is possible to produce a cement composition that can further reduce the elution of hexavalent chromium. From the same viewpoint, the slurry containing the sulfur-based compound preferably contains a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate.
製造工程は、セメントクリンカーを製造するセメントクリンカー製造工程であってよい。原料スラリーは、セメントクリンカー製造工程で発生するカルシウム化合物を含有する無機粉末を含み、無機粉末全体に対してカルシウム化合物をCaOとして10~98質量%含有することが好ましい。これによって、亜硫酸化合物を含むスラリーの調製を簡便にすることができる。また、セメント組成物の製造コストを十分に低減することができる。 The manufacturing process may be a cement clinker manufacturing process for manufacturing cement clinker. The raw material slurry contains an inorganic powder containing a calcium compound generated in the cement clinker manufacturing process, and preferably contains 10 to 98% by mass of the calcium compound as CaO based on the entire inorganic powder. This makes it possible to easily prepare a slurry containing a sulfite compound. Moreover, the manufacturing cost of the cement composition can be sufficiently reduced.
本実施形態の製造方法は、クリンカー原料を粉砕する際に発生するCaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生したCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子、並びに、セメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥(例えば、生コン工場で得られる生コンスラッジ)からなる群より選ばれる1種又は2種以上を用いて原料スラリーを調製する原料スラリー調製工程を有することが好ましい。これによって、セメント組成物の製造コストを十分に低減することができる。原料スラリーの固形分濃度は、スラリー調製工程における運転を安定化させる観点から、例えば、0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、1~20質量%がさらに好ましく、3.0~15質量%が最も好ましい。 The manufacturing method of this embodiment uses fine powder mainly composed of CaCO 3 generated when clinker raw materials are crushed, dust particles containing CaO and/or Ca(OH) 2 generated in the chlorine bypass section, and dust particles. A raw material slurry is prepared using one or more selected from the group consisting of washed dust particles obtained by washing with water, and sludge containing cement and/or cement hydrate (for example, ready-mixed concrete sludge obtained at a ready-mixed concrete factory). It is preferable to have a raw material slurry preparation step of preparing a raw material slurry. Thereby, the manufacturing cost of the cement composition can be sufficiently reduced. From the viewpoint of stabilizing the operation in the slurry preparation process, the solid content concentration of the raw material slurry is, for example, preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and even more preferably 1 to 20% by mass. Preferably, 3.0 to 15% by weight is most preferred.
原料スラリー、及び/又は、スラリー調製工程で得られる硫黄系化合物を含むスラリーには、添加工程において、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、グリコール系化合物を0.01~10質量%添加する。原料スラリー及び硫黄系化合物を含むスラリーの両方にグリコール系化合物を添加する場合は、それぞれに対する添加量の合計値を上記数値範囲内とする。グリコール系化合物を添加することによって、粉砕時の微粉の凝集を遅延させて粉砕を促進することのみならず、還元効果を有する硫黄系化合物の微粒子の酸化を防止することができる。このような観点から、グリコール系化合物の添加量は、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、合計で0.05~5質量%であってよく、0.1~3質量%であってもよい。 In the addition step, 0.01 to 10% by mass of a glycol compound is added to the raw material slurry and/or the slurry containing a sulfur compound obtained in the slurry preparation step, based on the solid content contained in the raw material slurry. . When the glycol compound is added to both the raw material slurry and the slurry containing the sulfur compound, the total amount of each added amount is within the above numerical range. By adding a glycol compound, it is possible not only to delay agglomeration of fine powder during pulverization and promote pulverization, but also to prevent oxidation of fine particles of a sulfur compound having a reducing effect. From this point of view, the amount of glycol compounds added may be 0.05 to 5% by mass in total, or even 0.1 to 3% by mass, based on the solid content contained in the raw material slurry. good.
グリコール系化合物以外の有機系化合物を添加する場合、グリコール系化合物を含む有機系化合物の添加量は、原料スラリーにおける固形分を基準として、0.01~15質量%であってよい。 When adding an organic compound other than a glycol compound, the amount of the organic compound including the glycol compound may be 0.01 to 15% by mass based on the solid content in the raw material slurry.
グリコール系化合物は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。このようなグリコール系化合物を用いることで、セメント組成物を製造する際の粉砕に要する電力量の低減やセメント組成物の強度増進、及び硫黄系化合物を乾粉の粉体流動性の改善を図ることができる。グリコール系化合物は、廃クーラント或いは廃ペットボトルの再生分解処理工程で得られる廃液又は残渣から得られるものであってもよい。グリコール系化合物を含む廃液等の組成物を原料スラリー又は硫黄系化合物を含むスラリーに配合することで、グリコール系化合物を添加する添加工程を行ってもよい。 The glycol compound preferably contains at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. By using such glycol-based compounds, it is possible to reduce the amount of electricity required for pulverization when manufacturing cement compositions, increase the strength of cement compositions, and improve the powder fluidity of dry powder using sulfur-based compounds. Can be done. The glycol compound may be obtained from waste coolant or waste liquid or residue obtained in a recycling and decomposition process of waste PET bottles. The addition step of adding the glycol compound may be performed by blending a composition such as waste liquid containing the glycol compound into the raw material slurry or the slurry containing the sulfur compound.
添加工程において、グリコール系化合物は、硫黄系化合物を含むスラリー、及び原料スラリーのどちらか一方に添加してもよいし、硫黄系化合物を含むスラリーと原料スラリーの両方にグリコール系化合物を加えてもよい。硫黄系化合物の酸化を十分に抑制する観点から、グリコール系化合物は原料スラリーに添加してもよい。 In the addition step, the glycol compound may be added to either the slurry containing the sulfur compound or the raw material slurry, or the glycol compound may be added to both the slurry containing the sulfur compound and the raw material slurry. good. From the viewpoint of sufficiently suppressing oxidation of the sulfur-based compound, the glycol-based compound may be added to the raw material slurry.
本実施形態の製造方法は、スラリー調製工程で得られる硫黄系化合物を含むスラリーに、スラリーに含まれる微粒な硫黄系化合物の沈殿を促し、水分量の低減を迅速に行う観点から、凝集剤を混合する混合工程を有していてもよい。これによって、硫黄系化合物の凝集・沈殿を促進してスラリーのハンドリング及び水分量の調整を円滑かつ迅速に行うことができる。凝集剤は、アルミニウム系凝集剤、鉄系凝集剤、及び高分子凝集剤からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。 The manufacturing method of this embodiment adds a flocculant to the slurry containing sulfur-based compounds obtained in the slurry preparation process, from the viewpoint of promoting precipitation of fine sulfur-based compounds contained in the slurry and quickly reducing the water content. It may have a mixing step of mixing. This facilitates coagulation and precipitation of the sulfur-based compounds, allowing smooth and rapid handling of the slurry and adjustment of the water content. The flocculant preferably contains at least one selected from the group consisting of an aluminum-based flocculant, an iron-based flocculant, and a polymer flocculant.
本実施形態の製造方法は、スラリー調製工程で得られる、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を調整するスラリー濃度調整工程を有する。スラリー濃度調整工程では、スラリーの固形分濃度を0.1~95質量%に調整する。これによって、スラリーの取り扱い性を良好に維持できるとともに、セメントクリンカーに適量の水分が混合されることとなり粉砕を円滑にすることができる。また、セメント組成物中に含まれる石膏が過度に半水石膏化することが抑制され、流動性及び強度発現性に優れ、長期間貯蔵しても固結し難いセメント組成物を製造できる。 The manufacturing method of this embodiment includes a slurry concentration adjustment step of adjusting the solid content concentration of the slurry containing a sulfur-based compound obtained in the slurry preparation step. In the slurry concentration adjustment step, the solid content concentration of the slurry is adjusted to 0.1 to 95% by mass. As a result, it is possible to maintain good handling properties of the slurry, and an appropriate amount of water is mixed into the cement clinker, so that pulverization can be made smooth. In addition, excessive conversion of gypsum contained in the cement composition into hemihydrate gypsum is suppressed, and a cement composition can be produced that has excellent fluidity and strength development and is difficult to solidify even when stored for a long period of time.
スラリー濃度調整工程では、スラリーの閉塞等を抑制し運転を安定化させる観点から、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度は、0.1~50質量%が好ましく、1~30質量%がより好ましく、3~28質量%がさらに好ましく、10~25質量%が最も好ましい。また、硫黄系化合物の酸化防止(石膏化防止)の観点からは、スラリーのpHは4~8に調整することが好ましく、4~7がより好ましく、5.0~6.5が更に好ましく、5.5~6.0が最も好ましい。スケーリングの状況と硫黄系化合物の酸化度(石膏化度)をみながら、スラリーのpHを調整するpH調整工程を含むことが好ましい。 In the slurry concentration adjustment step, from the viewpoint of suppressing clogging of the slurry and stabilizing operation, the solid content concentration of the slurry containing sulfur compounds is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 30% by mass. It is preferably 3 to 28% by weight, more preferably 10 to 25% by weight. In addition, from the viewpoint of preventing oxidation of sulfur-based compounds (preventing gypsum formation), the pH of the slurry is preferably adjusted to 4 to 8, more preferably 4 to 7, and even more preferably 5.0 to 6.5. 5.5 to 6.0 is most preferred. It is preferable to include a pH adjustment step of adjusting the pH of the slurry while monitoring the scaling situation and the oxidation degree (gypsumization degree) of the sulfur-based compound.
上記スラリーの固形分濃度を、セメントクリンカー製造工程で得られるセメントクリンカーの温度、セメントミルの出口におけるセメント組成物の温度、及びセメント組成物の強熱減量の少なくとも一つに基づいて調整してよい。これによって、性状のばらつきが低減されたセメント組成物を安定的に製造することができる。 The solid content concentration of the slurry may be adjusted based on at least one of the temperature of the cement clinker obtained in the cement clinker manufacturing process, the temperature of the cement composition at the exit of the cement mill, and the loss on ignition of the cement composition. . Thereby, a cement composition with reduced variation in properties can be stably produced.
スラリー濃度調整工程では、硫黄系化合物を沈殿させ上澄み水を除去したり、又は、濾過や遠心分離を行ったりすることで固形分濃度を調整してよい。硫黄系化合物を含むスラリー水分濃度は、60質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下に低減する。このとき、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上に増加することができる。上述の凝集剤を添加することで、硫黄系化合物の沈殿速度を高め、より短い時間で上澄み水の除去や遠心分離が容易になるため、安定的に且つ効率よく水分量の低減が図れる。 In the slurry concentration adjustment step, the solid content concentration may be adjusted by precipitating sulfur-based compounds and removing supernatant water, or by performing filtration or centrifugation. The water concentration of the slurry containing the sulfur-based compound is reduced to 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. At this time, the solid content concentration of the slurry containing the sulfur-based compound can be increased to 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more. By adding the above-mentioned flocculant, the precipitation rate of the sulfur-based compound is increased, and supernatant water can be easily removed and centrifuged in a shorter time, so that the water content can be stably and efficiently reduced.
スラリー調製工程では、セメントクリンカー製造工程で発生する排ガスの少なくとも一部を石灰-石膏法で処理することによって亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得ることが好ましい。また、火力発電所や鉄・非鉄金属の精錬工場から発生する亜硫酸ガスを含む排ガス、硫黄を燃焼して得られる高濃度の亜硫酸ガス、廃石膏ボードなどの硫黄を含む廃棄物を加熱・分解して得られる亜硫酸ガスを含むガスなどが利用でき、さらにこれらの排ガスを適宜組み合わせて利用することもできる。これらによって、簡便な工程で亜硫酸カルシウムを含むスラリーを得ることができる。 In the slurry preparation step, it is preferable to obtain a sulfite slurry containing calcium sulfite by treating at least a portion of the exhaust gas generated in the cement clinker manufacturing step using a lime-gypsum method. In addition, we heat and decompose exhaust gas containing sulfur dioxide gas generated from thermal power plants and ferrous and non-ferrous metal smelting plants, highly concentrated sulfur dioxide gas obtained by burning sulfur, and waste containing sulfur such as waste gypsum board. Gases containing sulfur dioxide gas obtained by the above methods can be used, and these exhaust gases can also be used in appropriate combinations. By these methods, a slurry containing calcium sulfite can be obtained through a simple process.
スラリー調製工程は、亜硫酸ガスや硫化水素を、Caとは異なるアルカリ土類金属及び/又はアルカリ金属の塩を含む水溶液に吸収させた後、カルシウム化合物を混合して、亜硫酸カルシウムを含むスラリーを得てもよい。これによって、亜硫酸カルシウムによるスケーリングの影響を一層低減してプロセスの安定性を向上することができる。 In the slurry preparation process, sulfur dioxide gas and hydrogen sulfide are absorbed into an aqueous solution containing an alkaline earth metal and/or alkali metal salt different from Ca, and then a calcium compound is mixed to obtain a slurry containing calcium sulfite. You can. Thereby, the influence of scaling due to calcium sulfite can be further reduced and the stability of the process can be improved.
スラリー調製工程で得られる、亜硫酸ガス等の硫黄含有ガスの少なくとも一部が吸収された後の排ガスを、セメントキルンに導入してもよい。これによって、排ガスに含まれる有害物の無害化や排ガスの有効活用が図れ、セメント組成物(セメント系固化材)の製造コストを低減することができる。また、NOx等の放出をさらに低減できる。 The exhaust gas obtained in the slurry preparation step after at least a portion of the sulfur-containing gas such as sulfur dioxide gas has been absorbed may be introduced into the cement kiln. This makes it possible to detoxify harmful substances contained in the exhaust gas and to effectively utilize the exhaust gas, thereby reducing the manufacturing cost of the cement composition (cement solidifying material). Furthermore, the release of NOx and the like can be further reduced.
本実施形態の製造方法は、スラリーを乾燥させて乾粉を得る乾粉化工程を有してもよい。乾粉化工程では、水分を含む硫黄系化合物を含むスラリーの水を低減又は除去し、水分が例えば5質量%未満、好ましくは3質量%未満に低減された硫黄系化合物の乾粉を得ることができる。乾粉化工程における亜硫酸スラリーの加熱温度は例えば180℃以下であり、好ましくは150℃以下であり、より好ましくは120℃以下である。これによって、グリコール系化合物が揮発することを抑制し、乾粉に含まれる亜硫酸化合物の酸化を十分に抑制することができる。 The manufacturing method of this embodiment may include a drying step of drying the slurry to obtain dry powder. In the drying step, the water in the slurry containing the sulfur-based compound containing water is reduced or removed to obtain a dry powder of the sulfur-based compound in which the water content is reduced to, for example, less than 5% by mass, preferably less than 3% by mass. . The heating temperature of the sulfite slurry in the drying step is, for example, 180°C or lower, preferably 150°C or lower, and more preferably 120°C or lower. Thereby, it is possible to suppress volatilization of glycol compounds and to sufficiently suppress oxidation of sulfite compounds contained in the dry powder.
乾粉化工程を有することによって、粉砕工程を経なくても混合操作だけでより簡便に硫黄系組成物及びこれを含むセメント組成物又はセメント系固化材の製造が可能となる。また、遠距離輸送によって、セメント工場以外の場所でのセメント組成物の製造が可能となる。また、硫黄系化合物を、セメント組成物以外の用途、例えば、鉱廃水や鉄鋼業などで発生する酸性廃水の中和処理や、土壌や水中に含まれる有害物を還元するための還元材料として利用することができる。 By including the dry powdering step, it becomes possible to more easily produce a sulfur-based composition and a cement composition or a cement-based solidifying material containing the same by just a mixing operation without going through a pulverization step. Also, long-distance transportation allows production of cement compositions at locations other than cement factories. In addition, sulfur-based compounds are used for purposes other than cement compositions, such as neutralizing acidic wastewater generated in mining wastewater and the steel industry, and as reducing materials for reducing harmful substances contained in soil and water. can do.
乾粉化は、水分量を低減したスラリーを真空乾燥機によって攪拌しながら乾燥させて行ってもよい。これによって適度な粒子径の乾粉を生成することができる。乾粉は、セメントクリンカーと石膏とを含む粉砕物に添加して混合し、セメント組成物やセメント系固化材を得てもよい。乾粉化によって遠距離への輸送や、混合機での混合が可能となり、セメント組成物、還元剤、及びセメント系固化材等の製造が容易になる。 The drying may be performed by drying the slurry with reduced water content while stirring in a vacuum dryer. This makes it possible to produce dry powder with an appropriate particle size. The dry powder may be added to and mixed with a pulverized product containing cement clinker and gypsum to obtain a cement composition or a cement-based solidifying material. By drying it, it becomes possible to transport it over long distances and mix it in a mixer, making it easier to manufacture cement compositions, reducing agents, cement-based solidifying materials, and the like.
一実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、上述の硫黄系組成物の製造方法の後に、硫黄系組成物とセメントクリンカーとを用いてセメント組成物又はセメント系固化材を得る工程を行う。例えば、セメント組成物又はセメント系固化材を得る粉砕工程を行う。すなわち、粉砕工程では、セメントクリンカーと硫黄系化合物を含むスラリーとを含む配合物を粉砕して、セメント組成物又はセメント系固化材を得る。このように、六価クロムの溶出低減に有効な硫黄系化合物を、硫黄含有ガスから得ていることから、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物又はセメント系固化材を簡便に製造することができる。粉砕工程では、石膏を配合してセメント組成物又はセメント系固化材を得ることが好ましい。これによって、セメント組成物又はセメント系固化材の組成の調整を容易にすることができる。 A method for producing a cement composition according to one embodiment includes, after the above-described method for producing a sulfur-based composition, a step of obtaining a cement composition or a cement-based solidifying material using a sulfur-based composition and a cement clinker. For example, a pulverization step is performed to obtain a cement composition or a cementitious solidifying material. That is, in the pulverization step, a cement composition or a cementitious solidifying material is obtained by pulverizing a mixture containing a cement clinker and a slurry containing a sulfur-based compound. In this way, since the sulfur-based compounds effective in reducing the elution of hexavalent chromium are obtained from the sulfur-containing gas, it is possible to easily produce a cement composition or a cement-based solidifying material that is effective in reducing the elution of hexavalent chromium. be able to. In the pulverization step, it is preferable to mix gypsum to obtain a cement composition or a cement-based solidifying material. This makes it possible to easily adjust the composition of the cement composition or cement-based solidifying material.
セメント組成物(セメント系固化材)を100質量部としたときに、セメントクリンカーに、スラリーは還元性を有する硫黄系化合物(例えば、亜硫酸化合物や硫化物)の無水物換算で0.1~20質量部配合することが好ましい。これによって、六価クロムの溶出を十分に低い水準に維持しつつ粉砕を十分に円滑に行うことができる。 When the cement composition (cement solidifying material) is 100 parts by mass, the cement clinker contains 0.1 to 20 parts of the slurry in terms of anhydride of reducing sulfur compounds (for example, sulfite compounds and sulfides). It is preferable to mix parts by mass. Thereby, the pulverization can be performed sufficiently smoothly while maintaining the elution of hexavalent chromium at a sufficiently low level.
<セメント組成物の製造システムの第1実施形態>
一実施形態に係るセメント組成物の製造システムは、原料を焼成してセメントクリンカーを得るセメントクリンカー焼成部と、セメントクリンカー焼成部からの排ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を原料スラリーに吸収して、硫黄系化合物を含むスラリーを得るスラリー調製部と、セメントクリンカーとスラリーとを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得る粉砕部と、を備える。
<First embodiment of cement composition manufacturing system>
A cement composition manufacturing system according to one embodiment includes a cement clinker firing section that burns raw materials to obtain cement clinker, and a raw material slurry that absorbs sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in exhaust gas from the cement clinker firing section. The present invention includes a slurry preparation section for obtaining a slurry containing a sulfur-based compound, and a pulverization section for obtaining a cement composition by pulverizing a mixture containing cement clinker and slurry.
上記製造システムでは、例えば、原料からセメントクリンカーを製造する際に発生するガスと原料スラリーから、硫黄系化合物を含むスラリーを得る。そして、セメントクリンカーとこのスラリーとを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得る。このように、六価クロムの溶出低減に有効な硫黄系化合物を、セメントクリンカー焼成部で発生する排ガスから得ていることから、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を安価且つ簡便に製造することができる。 In the above production system, for example, a slurry containing a sulfur-based compound is obtained from gas generated when producing cement clinker from raw materials and raw material slurry. Then, a mixture containing cement clinker and this slurry is pulverized to obtain a cement composition. In this way, the sulfur-based compounds that are effective in reducing the elution of hexavalent chromium are obtained from the exhaust gas generated in the cement clinker firing section, making it possible to easily and inexpensively produce cement compositions that are effective in reducing the elution of hexavalent chromium. can be manufactured.
スラリー調製部で用いる原料スラリーの固形分濃度は、排ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を安定的に吸収させる観点から、例えば、0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、1~20質量%がさらに好ましく、3.0~15質量%が最も好ましい。 From the viewpoint of stably absorbing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in exhaust gas, the solid content concentration of the raw material slurry used in the slurry preparation section is preferably 0.1 to 50% by mass, and 0.5 to 30% by mass. It is more preferably 1 to 20% by weight, most preferably 3.0 to 15% by weight.
上記製造システムでは、スラリー調製部で得られたスラリーの固形分濃度を調整するスラリー濃度調整部を備える。スラリー濃度調整部では、水分量を60質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下に調整する。このとき、スラリーの固形分濃度を40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上に増加することができる。これによって、スラリーの取り扱い性を良好に維持できるとともに、セメントクリンカーに適量の水分が混合されることとなり粉砕を円滑にすることができる。また、これによって、セメント組成物中に含まれる石膏が過度に半水石膏化することが抑制され、流動性及び強度発現性に優れ、長期間貯蔵しても固結し難いセメント組成物を製造できる。 The above manufacturing system includes a slurry concentration adjustment section that adjusts the solid content concentration of the slurry obtained in the slurry preparation section. In the slurry concentration adjusting section, the water content is adjusted to 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. At this time, the solid content concentration of the slurry can be increased to 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more. As a result, it is possible to maintain good handling properties of the slurry, and an appropriate amount of water is mixed into the cement clinker, so that pulverization can be made smooth. In addition, this prevents the gypsum contained in the cement composition from becoming excessively hemihydrated gypsum, producing a cement composition that has excellent fluidity and strength development and is difficult to solidify even when stored for a long period of time. can.
上記スラリーは、固形分として、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩、硫化カルシウム、及び、多硫化カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄系化合物と、硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩と、を含有することが好ましい。このような成分を含有することによって、六価クロムの溶出を一層低減することが可能なセメント組成物を製造することができる。同様の観点から、上記スラリーは、特に亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含有することが好ましい。 The slurry consists of calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca(HSO 3 ) 2 ), double salt of calcium sulfite and calcium sulfate, calcium sulfide, and calcium polysulfide as solid contents. It is preferable to contain at least one sulfur-based compound selected from the group consisting of a dihydrate of calcium sulfate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and at least one salt selected from the group consisting of magnesium hydroxide. By containing such components, it is possible to produce a cement composition that can further reduce the elution of hexavalent chromium. From the same viewpoint, the slurry preferably contains a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate.
上記スラリー調製部は、亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を、Caとは異なるアルカリ土類金属及び/又はアルカリ金属の塩を含む水溶液に吸収させて亜硫酸カルシウムとは異なる亜硫酸化合物を得た後、亜硫酸化合物とカルシウム化合物とを混合して、亜硫酸カルシウム(構成元素としてCaを有する硫黄系化合物)を含むスラリーを得ることが好ましい。これによって、亜硫酸カルシウムによるスケーリングの影響を低減して製造システムの安定性を向上することができる。 The slurry preparation section absorbs sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide into an aqueous solution containing a salt of an alkaline earth metal and/or an alkali metal different from Ca to obtain a sulfite compound different from calcium sulfite. It is preferable to mix the compound and the calcium compound to obtain a slurry containing calcium sulfite (a sulfur-based compound having Ca as a constituent element). Thereby, the influence of scaling due to calcium sulfite can be reduced and the stability of the manufacturing system can be improved.
上記スラリー調製部は、原料を粉砕するときに発生する、CaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生するCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子、並びにセメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いて原料スラリーを調製する原料スラリー調製部を備えることが好ましい。これによって、セメント組成物の製造コストを十分に低減することができる。 The slurry preparation section washes with water fine powder mainly composed of CaCO 3 that is generated when the raw material is crushed, dust particles containing CaO and/or Ca(OH) 2 that are generated in the chlorine bypass section, and dust particles. It is preferable to include a raw material slurry preparation section that prepares a raw material slurry using at least one selected from the group consisting of water-washed dust particles obtained by washing, and sludge containing cement and/or cement hydrate. Thereby, the manufacturing cost of the cement composition can be sufficiently reduced.
上記製造システムは、原料に含まれる硫黄分を調整して、排ガスのSO2濃度を500~20000ppmに制御する第1制御部を備えることが好ましい。これによって、排ガスから十分な量の亜硫酸化合物を得ることができる。 Preferably, the manufacturing system includes a first control unit that adjusts the sulfur content in the raw material and controls the SO 2 concentration of the exhaust gas to 500 to 20,000 ppm. This makes it possible to obtain a sufficient amount of sulfite compounds from the exhaust gas.
上記製造システムは、スラリーの固形分濃度を、セメントクリンカー焼成部で得られるセメントクリンカーの温度、セメントミルの出口温度、及びセメント組成物の強熱減量の少なくとも一つに基づいて制御する第2制御部を備えることが好ましい。これによって、性状のばらつきが低減されたセメント組成物を安定的に製造することができる。 The manufacturing system includes a second control that controls the solid content concentration of the slurry based on at least one of the temperature of the cement clinker obtained in the cement clinker firing section, the exit temperature of the cement mill, and the ignition loss of the cement composition. It is preferable to include a section. Thereby, a cement composition with reduced variation in properties can be stably produced.
上記製造システムでは、排ガスがセメントキルンの窯尻から仮焼炉の間で抜き出されるガスを含み、排ガスを400℃以下に冷却する冷却部を有することが好ましい。これによって、硫黄濃度が高い排ガスから、効率よく亜硫酸化合物を得ることができる。 In the above manufacturing system, it is preferable that the exhaust gas includes gas extracted between the kiln bottom of the cement kiln and the calciner, and that the exhaust gas includes a cooling unit that cools the exhaust gas to 400° C. or lower. Thereby, sulfite compounds can be efficiently obtained from exhaust gas having a high sulfur concentration.
上記製造システムは、スラリー調製部で得られる、亜硫酸ガスの少なくとも一部が吸収された後の排ガスを、セメントキルンに導入する流路を備えることが好ましい。これによって、排熱を有効活用して、セメント組成物の製造コストを低減することができる。また、NOx等の放出をさらに低減できる。 Preferably, the manufacturing system includes a flow path that introduces the exhaust gas obtained in the slurry preparation section, after at least a portion of the sulfur dioxide gas has been absorbed, into the cement kiln. This makes it possible to effectively utilize waste heat and reduce the manufacturing cost of the cement composition. Furthermore, the release of NOx and the like can be further reduced.
上記製造システムは、亜硫酸ガスを、セメントクリンカー焼成部とは異なる加熱部で得てもよい。すなわち、セメントクリンカー焼成部とこれとは異なる加熱部で得られた亜硫酸ガスを含む排ガスを合わせて、又は個別にスラリー調製部に導入してもよい。 The above manufacturing system may obtain sulfur dioxide gas in a heating section different from the cement clinker firing section. That is, the exhaust gases containing sulfur dioxide gas obtained from the cement clinker firing section and the heating section different therefrom may be introduced into the slurry preparation section together or individually.
上記スラリー調製部は、硫黄系化合物を含むスラリー及び/又は原料スラリーに、グリコール系化合物を添加する添加部を備える。グリコール系化合物の添加量は、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、0.01~10質量%である。スラリー及び原料スラリーの両方にグリコール系化合物が添加される場合、それぞれに対する添加量の合計値を上記数値範囲内とする。グリコール系化合物を添加することによって、粉砕時の微粉の凝集を遅延させて粉砕を促進することのみならず、還元効果を有する硫黄系化合物の微粒子の酸化を防止することができる。硫黄系化合物の微粒子の酸化抑制と製造コスト低減の観点から、グリコール系化合物の添加量は、原料スラリーに含まれる固形分を基準として、合計で0.05~5質量%であってよく、0.1~3質量%であってもよい。添加し得るグリコール系化合物の種類及びその入手経路は、上述の硫黄系組成物及びセメント組成物の製造方法の第1実施形態で述べたとおりである。添加部は、亜硫酸ガスを吸収する前の原料スラリーに、グリコール系化合物が添加されるように構成されていてもよいし、硫黄系化合物を含むスラリーに、グリコール系化合物が添加されるように構成されていてもよい。 The slurry preparation section includes an addition section that adds a glycol compound to the slurry containing the sulfur compound and/or the raw material slurry. The amount of the glycol compound added is 0.01 to 10% by mass based on the solid content contained in the raw material slurry. When a glycol-based compound is added to both the slurry and the raw material slurry, the total amount of each addition is within the above numerical range. By adding a glycol compound, it is possible not only to delay agglomeration of fine powder during pulverization and promote pulverization, but also to prevent oxidation of fine particles of a sulfur compound having a reducing effect. From the viewpoint of suppressing oxidation of fine particles of sulfur-based compounds and reducing manufacturing costs, the amount of glycol-based compounds added may be 0.05 to 5% by mass in total, based on the solid content contained in the raw material slurry, and may be 0. It may be .1 to 3% by mass. The types of glycol-based compounds that can be added and the route for obtaining them are as described in the first embodiment of the method for producing the sulfur-based composition and cement composition described above. The addition section may be configured to add the glycol compound to the raw material slurry before absorbing sulfur dioxide gas, or may be configured to add the glycol compound to the slurry containing the sulfur compound. may have been done.
上記製造システムは、スラリー調製部において、硫黄系化合物を含むスラリーに、凝集剤を添加する混合部を有していてもよい。凝集剤を添加することによって、スラリーに含まれる微粒な硫黄系化合物の沈殿を促し、水分量の低減を迅速に行うことができる。添加し得る凝集剤の種類は、上述の硫黄系組成物及びセメント組成物の製造方法の第1実施形態で述べたとおりである。 The above manufacturing system may include a mixing section for adding a flocculant to the slurry containing the sulfur-based compound in the slurry preparation section. By adding a flocculant, the precipitation of fine sulfur-based compounds contained in the slurry can be promoted, and the water content can be quickly reduced. The types of flocculants that can be added are as described in the first embodiment of the method for producing the sulfur-based composition and cement composition described above.
上記スラリー調製部は、硫黄系化合物を含むスラリーの水分量を調整するスラリー濃度調整部を備える。スラリー濃度調整部は、硫黄系化合物を沈殿させ上澄み水を除去、又は、濾過や遠心分離することで、水分量を60質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下に低減するように構成されていてもよい。これによって、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を、40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上に増加できる。凝集剤を添加することで硫黄系化合物の沈殿速度を高め、より短い時間で上澄み水の除去や遠心分離が容易になるため、スラリーから、安定的に且つ効率よく水分量を低減することができる。 The slurry preparation section includes a slurry concentration adjustment section that adjusts the water content of the slurry containing the sulfur-based compound. The slurry concentration adjustment section reduces the water content to 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, by precipitating sulfur-based compounds and removing supernatant water, or by performing filtration or centrifugation. It may be configured to reduce the amount. Thereby, the solid content concentration of the slurry containing the sulfur-based compound can be increased to 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more. Adding a flocculant increases the precipitation rate of sulfur-based compounds, making it easier to remove supernatant water and centrifugation in a shorter time, making it possible to stably and efficiently reduce the water content from slurry. .
スラリー調製部は、スラリーを乾燥させて硫黄系化合物を含む乾粉を得る乾燥部を備えていてもよい。乾燥部は、例えば、水分量を低減したスラリーを真空乾燥機によって攪拌しながら乾燥させることで適度な粒子径の乾粉を生成するように構成されていてもよい。これによって遠距離輸送や、他の粉体と混合機で混合することが可能となり、セメント組成物や還元剤の製造が容易になる。 The slurry preparation section may include a drying section that dries the slurry to obtain dry powder containing a sulfur-based compound. The drying section may be configured to, for example, dry the slurry with reduced water content while stirring it using a vacuum dryer, thereby producing dry powder with an appropriate particle size. This makes it possible to transport it over long distances or mix it with other powders in a mixer, making it easier to manufacture cement compositions and reducing agents.
本実施形態の製造システムで得られるセメント組成物は、六価クロムの溶出低減に有効な還元効果を有する硫黄系化合物を含むことから、セメント系固化材として好適に用いることができる。すなわち、上述のセメント組成物の製造システムはセメント系固化材の製造システムであってよい。この場合、上述の説明における「セメント組成物」を「セメント系固化材」に読み替えればよい。また、上述のセメント組成物の製造システムで得られるセメント組成物に、石膏及びスラグ等を配合してセメント系固化材を調製してもよい。 The cement composition obtained by the production system of this embodiment contains a sulfur-based compound that has a reducing effect effective in reducing the elution of hexavalent chromium, and therefore can be suitably used as a cement-based solidifying material. That is, the above-described cement composition manufacturing system may be a cement-based solidifying material manufacturing system. In this case, "cement composition" in the above description may be read as "cement solidifying material". Furthermore, a cement solidifying material may be prepared by blending gypsum, slag, etc. into the cement composition obtained by the above-described cement composition manufacturing system.
<硫黄系組成物及びセメント組成物の製造方法の第2実施形態>
本実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、硫黄分を含む原料を焼成してセメントクリンカーを製造するセメントクリンカー製造工程と、セメントクリンカー製造工程で発生する排ガスに含まれる亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を原料スラリーに吸収させて硫黄系化合物である硫黄系化合物を含むスラリーを得るスラリー調製工程と、原料スラリー及び/又は硫黄系化合物を含むスラリーにグリコール系化合物を添加する添加工程と、硫黄系化合物を含むスラリーに凝集剤を添加する混合工程と、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を0.1~95質量%に調整するスラリー濃度調整工程と、セメントクリンカーと硫黄系化合物を含むスラリーとを含む配合物を粉砕し、セメント組成物を得る粉砕工程を有する。一例として、粉砕工程では、セメントクリンカーと硫黄系化合物を含むスラリーと石膏を配合した後、これらを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得てもよい。別の例として、粉砕工程では、セメントクリンカーと硫黄系化合物を含むスラリーと石膏の配合と粉砕を同時に行ってもよい。さらに別の例として、粉砕工程では、セメントクリンカーをある程度粉砕した後、硫黄系化合物を含むスラリーと石膏を配合し、得られた配合物をさらに粉砕してもよい。
<Second embodiment of method for producing sulfur-based composition and cement composition>
The method for producing a cement composition according to the present embodiment includes a cement clinker production process in which cement clinker is produced by firing raw materials containing sulfur, and sulfur dioxide gas and/or sulfide contained in exhaust gas generated in the cement clinker production process. A slurry preparation step in which a slurry containing a sulfur-based compound is obtained by absorbing hydrogen into the raw material slurry; an addition step in which a glycol-based compound is added to the raw material slurry and/or a slurry containing a sulfur-based compound; A mixing step of adding a flocculant to a slurry containing a compound, a slurry concentration adjustment step of adjusting the solid content concentration of the slurry containing a sulfur-based compound to 0.1 to 95% by mass, and a slurry containing a cement clinker and a sulfur-based compound. and a grinding step to obtain a cement composition. As an example, in the pulverization step, a cement composition may be obtained by blending gypsum with a slurry containing a cement clinker and a sulfur-based compound, and then pulverizing the mixture containing these. As another example, in the pulverization step, the slurry containing cement clinker and a sulfur-based compound and gypsum may be blended and pulverized at the same time. As yet another example, in the pulverization step, after pulverizing the cement clinker to some extent, a slurry containing a sulfur-based compound and gypsum may be blended, and the resulting mixture may be further pulverized.
原料としては、例えば、硫黄含有原料とクリンカー原料が挙げられる。ただし、硫黄含有原料を用いることは必須ではなく、燃料が硫黄を含有していてもよい。硫黄系化合物として亜硫酸化合物を含むスラリー(以下、「亜硫酸スラリー」と称することもある。)は、亜硫酸化合物として例えば亜硫酸カルシウムを含む。例えば、硫黄分を含む原燃料を用いてセメントクリンカーを製造するセメントクリンカー製造工程からは、亜硫酸ガスを含む排ガスが発生する。この排ガスを原料スラリーと接触させることで亜硫酸スラリーを効率良く製造することができる。特に、セメントキルン部の窯尻から仮焼炉の間のガスには硫黄酸化物が多く含まれるため、この間の排ガスを利用すれば、亜硫酸化合物を多く含む亜硫酸スラリーを十分に高い効率で製造することができる。なお、本開示における「窯尻から仮焼炉の間」とは、窯尻、仮焼炉及びこれらの間を含む。 Examples of raw materials include sulfur-containing raw materials and clinker raw materials. However, it is not essential to use a sulfur-containing raw material, and the fuel may contain sulfur. A slurry containing a sulfite compound as a sulfur compound (hereinafter sometimes referred to as "sulfite slurry") contains, for example, calcium sulfite as the sulfite compound. For example, a cement clinker production process that uses raw fuel containing sulfur to produce cement clinker generates exhaust gas containing sulfur dioxide gas. By bringing this exhaust gas into contact with the raw material slurry, sulfite slurry can be efficiently produced. In particular, the gas between the bottom of the cement kiln and the calciner contains a lot of sulfur oxides, so if the exhaust gas from this period is used, it is possible to produce sulfite slurry containing a lot of sulfite compounds with a sufficiently high efficiency. be able to. Note that "between the kiln bottom and the calcination furnace" in the present disclosure includes the kiln bottom, the calcination furnace, and the space between these.
セメントキルン部の窯尻から仮焼炉にかけての排ガスを抽気する設備として塩素バイパス部が設置されている場合、塩素バイパス部からガスを抽気して排ガスを得てもよい。また、セメントキルンの窯尻から排ガスを抜き出して得てもよい。このような排ガスは高温(例えば500~1400℃)であることから、排ガスを400℃以下に冷却する冷却工程を有してもよい。このような排ガスと原料スラリーとを接触させれば亜硫酸スラリーを効率よく調製することができる。原料スラリーとして石灰を含むものを用い、石灰-石膏法によって亜硫酸スラリーを得てもよい。 When a chlorine bypass section is installed as equipment for extracting exhaust gas from the kiln bottom of the cement kiln section to the calcining furnace, the exhaust gas may be obtained by extracting the gas from the chlorine bypass section. Alternatively, it may be obtained by extracting exhaust gas from the bottom of a cement kiln. Since such exhaust gas has a high temperature (for example, 500 to 1400°C), a cooling step may be included in which the exhaust gas is cooled to 400°C or lower. By bringing such exhaust gas into contact with the raw material slurry, a sulfite slurry can be efficiently prepared. A sulfite slurry may be obtained by a lime-gypsum method using a slurry containing lime as the raw material slurry.
本実施形態の製造方法は、原料スラリーを、水と、クリンカー原料を粉砕する際に発生するCaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生するCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子、並びに、セメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥からなる群より選ばれる1種又は2種以上とを用いて調製する、原料スラリー調製工程を有していてもよい。原料スラリーは、カルシウム化合物を含有する無機粉末全体に対し、カルシウム化合物をCaOとして10~98質量%含有することが好ましい。 The manufacturing method of the present embodiment combines a raw material slurry with water, fine particle powder mainly composed of CaCO3 generated when crushing a clinker raw material, and CaO and/or Ca(OH) 2 generated in a chlorine bypass section. A raw material slurry prepared using one or more selected from the group consisting of dust particles containing dust particles, washed dust particles obtained by washing the dust particles with water, and sludge containing cement and/or cement hydrate. It may have a preparation step. The raw material slurry preferably contains 10 to 98% by mass of the calcium compound as CaO based on the entire inorganic powder containing the calcium compound.
亜硫酸スラリーに含まれる亜硫酸化合物としては、亜硫酸カルシウム(例えば半水和物)、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩、及び、亜硫酸マグネシウムが挙げられる。亜硫酸スラリーにおける亜硫酸化合物(無水物換算)の含有量は、固形分全体に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。 Examples of the sulfite compounds contained in the sulfite slurry include calcium sulfite (for example, hemihydrate), calcium bisulfite (Ca(HSO 3 ) 2 ), a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate, and magnesium sulfite. The content of sulfite compounds (anhydride equivalent) in the sulfite slurry is preferably 5% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, especially Preferably it is 70% by mass or more.
亜硫酸スラリーは亜硫酸化合物以外の成分を含んでもよい。そのような成分として、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び硫酸カルシウム等が挙げられる。これらの成分の少なくとも一種を含んでよい。硫酸カルシウムは、二水和物(二水石膏)、半水和物(半水石膏)、及び無水物(無水石膏)のいずれを含んでもよい。 The sulfite slurry may contain components other than sulfite compounds. Such components include calcium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium sulfate, and the like. It may contain at least one of these components. Calcium sulfate may include any of a dihydrate (dihydrate gypsum), a hemihydrate (hemihydrate gypsum), and an anhydride (anhydrite).
亜硫酸スラリーが硫酸カルシウムを適量含有する場合、粉砕工程における石膏の配合を低減又は省略することができる。亜硫酸スラリーにおける硫酸カルシウム・二水和物の含有量は、固形分全体に対して例えば30質量%以下である。上述の各成分を好適な範囲で含む亜硫酸スラリーとする観点から、そのpHは4~8であることが好ましく、4~7がより好ましく、5.0~6.5が更に好ましく、5.5~6.0が最も好ましい。 When the sulfite slurry contains an appropriate amount of calcium sulfate, the addition of gypsum in the grinding process can be reduced or omitted. The content of calcium sulfate dihydrate in the sulfite slurry is, for example, 30% by mass or less based on the total solid content. From the viewpoint of producing a sulfite slurry containing each of the above-mentioned components in a suitable range, the pH thereof is preferably 4 to 8, more preferably 4 to 7, even more preferably 5.0 to 6.5, and 5.5. ~6.0 is most preferred.
スラリー濃度調整工程では、亜硫酸スラリーの水分量を60質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下に低減する。このとき、硫黄系化合物を含むスラリーの固形分濃度を40質量%以上、好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上に増加することができる。このような範囲であれば、亜硫酸スラリーの取り扱い性を高水準に維持しつつ、亜硫酸スラリーとセメントクリンカーとの混合を十分に均一にすることができる。 In the slurry concentration adjustment step, the water content of the sulfite slurry is reduced to 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. At this time, the solid content concentration of the slurry containing the sulfur-based compound can be increased to 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more. Within this range, the sulfite slurry and cement clinker can be mixed sufficiently uniformly while maintaining the ease of handling the sulfite slurry at a high level.
スラリーの固形分濃度を、セメントクリンカー製造工程で得られるセメントクリンカーの温度Tr、セメントミルの出口におけるセメント組成物の温度(Tm,40~140℃)、及びセメント組成物の強熱減量(Ig,ig.loss)の少なくとも一つに基づいて調整してもよい(スラリー濃度調整工程)。これによって、セメントミルでの粉砕時の温度を好適な範囲(40~140℃)に制御して、セメントミルへの散水量を低減しつつ安定的な品質を有するセメント組成物を製造することができる。 The solid content concentration of the slurry is determined by the temperature Tr of the cement clinker obtained in the cement clinker manufacturing process, the temperature of the cement composition at the exit of the cement mill (Tm, 40 to 140°C), and the ignition loss (Ig, ig.loss) (slurry concentration adjustment step). This makes it possible to control the temperature during grinding in a cement mill within a suitable range (40 to 140°C) and produce a cement composition with stable quality while reducing the amount of water sprayed in the cement mill. can.
スラリー調製工程で得られる、亜硫酸ガスの少なくとも一部が亜硫酸スラリーに吸収された後の脱硫ガスは、セメントクリンカーのクーラー部、プレヒータ部又は仮焼炉等を介して、セメントキルンに導入してもよい。これによって、亜硫酸スラリーに吸収されなかった亜硫酸ガスを再び排ガスとして回収することが可能となり、硫黄分を有効利用することができる。また、熱回収を行うことによって、セメント組成物の製造コストを低減することができる。また、排ガスが微量のNOx(窒素酸化物)を含む場合、NOxの放出量をさらに低減することができる。 The desulfurization gas obtained in the slurry preparation process, after at least a portion of the sulfur dioxide gas has been absorbed into the sulfur dioxide slurry, may be introduced into the cement kiln via the cooler section, preheater section, calciner, etc. of the cement clinker. good. This makes it possible to recover the sulfur dioxide gas that has not been absorbed into the sulfur dioxide slurry again as exhaust gas, making it possible to effectively utilize the sulfur content. Moreover, by performing heat recovery, the manufacturing cost of the cement composition can be reduced. Further, when the exhaust gas contains a trace amount of NOx (nitrogen oxides), the amount of NOx released can be further reduced.
添加工程では、例えば、原料スラリー及び/又は亜硫酸スラリーに、グリコール系化合物を添加する。混合工程では、例えば、亜硫酸スラリーに凝集剤を添加する。凝集剤及び有機系化合物は、上記第1実施形態で挙げたものを用いることができる。 In the addition step, for example, a glycol compound is added to the raw material slurry and/or the sulfite slurry. In the mixing step, for example, a flocculant is added to the sulfite slurry. As the flocculant and the organic compound, those listed in the first embodiment can be used.
セメントクリンカー製造工程で得られるセメントクリンカーは、その種類に特に制限はなく、JIS R 5210:2003「ポルトランドセメント」に規定の各種ポルトランドセメントのいずれであってもよい。本実施形態のセメント組成物によれば、十分に六価クロムの溶出を抑制できる。セメントクリンカーの全クロム量は、例えば、20mg/kg~250mg/kgであってもよく、80mg/kg~200mg/kgであってもよく、100~150mg/kgであってもよい。セメント協会標準試験方法JCAS I-53-2018記載の方法に準拠して測定されるセメントクリンカーの水溶性六価クロムの量は、例えば、3~40mg/kgであってもよく、10~40mg/kgであってもよく、20~30mg/kgであってもよい。 The cement clinker obtained in the cement clinker production process is not particularly limited in its type, and may be any of the various Portland cements specified in JIS R 5210:2003 "Portland cement". According to the cement composition of this embodiment, the elution of hexavalent chromium can be sufficiently suppressed. The total chromium content of the cement clinker may be, for example, 20 mg/kg to 250 mg/kg, 80 mg/kg to 200 mg/kg, or 100 to 150 mg/kg. The amount of water-soluble hexavalent chromium in the cement clinker measured according to the method described in the Cement Association Standard Test Method JCAS I-53-2018 may be, for example, 3 to 40 mg/kg, or 10 to 40 mg/kg. kg, or 20 to 30 mg/kg.
本実施形態の製造方法で製造されるセメント組成物は、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定のポルトランドセメントにすることができる。このようなポルトランドセメントとして、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等が挙げられる。更に、これらのポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカ質から選ばれる少なくとも1種を加えて混合セメントにしてもよい。 The cement composition manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be made into Portland cement specified in JIS R 5210 "Portland cement". Examples of such Portland cement include ordinary Portland cement, early strength Portland cement, moderate heat Portland cement, and low heat Portland cement. Furthermore, at least one selected from blast furnace slag, fly ash, and siliceous material may be added to these Portland cements to form a mixed cement.
粉砕工程では、セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び必要に応じて石膏を配合して粉砕しセメント組成物を得てもよい。配合される石膏は、二水石膏、半水石膏及び無水石膏のいずれの形態であってよい。各形態の石膏は単独で配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び石膏の配合の順序は特に制限されず、これらのうちの2種を先に配合した後に残りの1種を配合してもよいし、3種を同時に配合してもよい。石膏の配合量は、セメントクリンカーに対して、SO3換算で3~10質量%程度としてよい。石膏は、亜硫酸スラリーの一部を酸化及び脱水して調製したものであってよい。 In the pulverization step, cement clinker, sulfite slurry and, if necessary, gypsum may be blended and pulverized to obtain a cement composition. The gypsum to be mixed may be in the form of dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, or anhydrite gypsum. Each type of gypsum may be blended singly or in combination of multiple types. The order of blending cement clinker, sulfite slurry, and gypsum is not particularly limited, and two of these may be blended first and then the remaining one, or the three may be blended at the same time. . The amount of gypsum to be blended may be about 3 to 10% by mass based on SO 3 based on the cement clinker. Gypsum may be prepared by oxidizing and dehydrating a portion of a sulfite slurry.
粉砕工程における粉砕は、ボールミル、又は竪型ミル等の仕上げミルで行ってよい。仕上げミルには、セメントクリンカー、亜硫酸スラリー、石膏、及び粉砕助剤等を投入し、粉砕しながら混合することでセメント組成物を製造する。このようにして得られるセメント組成物には、亜硫酸化合物が含まれる。したがって、セメント組成物における六価クロムの含有量を低減することができる。セメント組成物における亜硫酸化合物の含有量は、例えば0.1~15質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましく、1~5質量%がさらに好ましい。 The pulverization in the pulverization step may be performed with a finishing mill such as a ball mill or a vertical mill. A cement composition is manufactured by putting cement clinker, sulfite slurry, gypsum, grinding aid, etc. into the finishing mill and mixing them while grinding. The cement composition thus obtained contains a sulfite compound. Therefore, the content of hexavalent chromium in the cement composition can be reduced. The content of the sulfite compound in the cement composition is, for example, preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and even more preferably 1 to 5% by mass.
粉砕処理して得られるセメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは2500~6000cm2/gであり、より好ましくは3000~5000cm2/gである。ブレーン比表面積が2500cm2/g以上であれば、優れた強度発現性を達成しやすくなる。他方、ブレーン比表面積が6000cm2/g以下であれば、コンクリート又はセメント系固化材スラリーとして使用したときの粘性を好適な範囲に制御しやすい。 The Blaine specific surface area of the cement composition obtained by pulverization is preferably 2,500 to 6,000 cm 2 /g, more preferably 3,000 to 5,000 cm 2 /g. If the Blaine specific surface area is 2500 cm 2 /g or more, it will be easier to achieve excellent strength development. On the other hand, if the Blaine specific surface area is 6000 cm 2 /g or less, the viscosity can be easily controlled within a suitable range when used as a concrete or cement-based solidifying material slurry.
セメント組成物に含まれる石膏の形態は、二水石膏又は無水石膏(II型)であることが好ましい。セメント組成物に含まれる石膏のうち、半水石膏の割合は二水石膏と無水石膏の合量に対して98質量%以下であってよく、0.1~95質量%であることが好ましく、5~85質量%であることがより好ましく、10~30質量%であることがさらに好ましい。 The form of gypsum contained in the cement composition is preferably dihydrate gypsum or anhydrite (type II). Among the gypsum contained in the cement composition, the proportion of gypsum hemihydrate may be 98% by mass or less, and preferably 0.1 to 95% by mass, based on the total amount of gypsum dihydrate and anhydrite. It is more preferably 5 to 85% by mass, and even more preferably 10 to 30% by mass.
原料スラリーは、セメントクリンカー製造工程で発生する無機化合物を回収して調製してもよい。このような無機化合物としては、クリンカー原料を粉砕する際に発生するCaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生したCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、並びに該ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子等が挙げられる。原料スラリーには、セメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥を配合して調製してもよい。汚泥としては、例えば、生コン工場で得られる生コンスラッジが挙げられる。 The raw material slurry may be prepared by recovering inorganic compounds generated during the cement clinker manufacturing process. Examples of such inorganic compounds include fine particle powder mainly composed of CaCO 3 generated when clinker raw materials are crushed, dust particles containing CaO and/or Ca(OH) 2 generated in the chlorine bypass section, and dust particles containing CaO and/or Ca(OH) 2 generated in the chlorine bypass section. Examples include water-washed dust particles obtained by washing particles with water. The raw material slurry may be prepared by adding sludge containing cement and/or cement hydrate. Examples of the sludge include ready-mixed concrete sludge obtained at a ready-mixed concrete factory.
原料スラリーは、カルシウム化合物を含む無機粉末を含有してよい。原料スラリーに含まれる無機粉末全体に対してカルシウム化合物をCaOとして10~98質量%含有することが好ましい。これによって、スラリー調製工程において亜硫酸ガスを十分に吸収することができる。カルシウム化合物としては、炭酸カルシウム、並びに石灰(消石灰及び生石灰)等が挙げられる。 The raw material slurry may contain an inorganic powder containing a calcium compound. It is preferable that the calcium compound is contained in an amount of 10 to 98% by mass as CaO based on the entire inorganic powder contained in the raw material slurry. Thereby, sulfur dioxide gas can be sufficiently absorbed in the slurry preparation process. Examples of calcium compounds include calcium carbonate and lime (slaked lime and quicklime).
排ガスのSO2濃度(Sg)は、好ましくは500~20000ppmであり、より好ましくは1000~15000ppmであり、さらに好ましくは2000~10000ppmである。これによって、プロセスの安定性を維持しつつ、排ガスから十分な量の亜硫酸化合物を得ることができる。排ガスのSO2濃度(Sg)は、硫黄含有原料の使用量を変更して原料の硫黄分を調整することによって制御してもよい。硫黄含有原料としては、廃石膏ボード、廃タイヤ、脱硫スラグ、石膏、コークス類、硫黄含有廃棄物及び硫黄含有副産物等が挙げられる。原料全体に対する硫黄含有原料の割合を調節して、排ガスのSO2濃度を制御してもよい。なお、本実施形態において、廃石膏ボードは、石膏ボードの表面に付着している紙分を含んでよい。 The SO 2 concentration (Sg) of the exhaust gas is preferably 500 to 20,000 ppm, more preferably 1,000 to 15,000 ppm, and still more preferably 2,000 to 10,000 ppm. This makes it possible to obtain a sufficient amount of sulfite compounds from the exhaust gas while maintaining process stability. The SO 2 concentration (Sg) of the exhaust gas may be controlled by changing the amount of sulfur-containing raw material used to adjust the sulfur content of the raw material. Sulfur-containing raw materials include waste gypsum board, waste tires, desulfurization slag, gypsum, cokes, sulfur-containing wastes, sulfur-containing by-products, and the like. The SO 2 concentration of the exhaust gas may be controlled by adjusting the ratio of the sulfur-containing raw material to the total raw material. Note that in this embodiment, the waste gypsum board may include paper adhering to the surface of the gypsum board.
排ガスのSO2濃度は、プレヒータ部に備えられるボトムサイクロンからサンプリングされた粉体のSO3濃度と良好な相関関係がある。したがって、当該SO3濃度に基づいて原料の硫黄分を調整して、排ガスのSO2濃度を制御(フィードフォワード制御)してもよい。また、ボトムサイクロンの粉体のSO3濃度に基づく制御と、排ガスのSO2濃度に基づく制御を組み合わせて行ってもよい。 The SO 2 concentration of the exhaust gas has a good correlation with the SO 3 concentration of the powder sampled from the bottom cyclone provided in the preheater section. Therefore, the sulfur content of the raw material may be adjusted based on the SO 3 concentration to control the SO 2 concentration of the exhaust gas (feedforward control). Further, the control based on the SO 3 concentration of the powder in the bottom cyclone and the control based on the SO 2 concentration of the exhaust gas may be performed in combination.
本実施形態の製造方法は、セメントクリンカー製造工程から発生する排ガスに含まれる亜硫酸ガスを原料スラリーに吸収して得られる亜硫酸スラリーを、そのままセメントクリンカーに配合できることから、大規模な新規設備の設置をしなくても六価クロムの溶出を低減できるセメント組成物を簡便に製造することができる。亜硫酸スラリーは排ガスの脱硫にも寄与し、また、亜硫酸化合物を乾燥させることなくスラリーのまま用いることから、脱硫及びセメント組成物の製造の一連のプロセスを簡素化することができる。添加工程では、原料スラリー及び/又はスラリーにグリコール系化合物を添加することから、粉砕時の微粉の凝集を遅延させて粉砕を促進することのみならず、硫酸化合物の微粒子の酸化を抑制することができる。また、凝集剤を添加する混合工程を有することによって、固形分の凝集・沈殿を促進してスケーリングを抑制することができる。 The manufacturing method of this embodiment allows the sulfite slurry obtained by absorbing sulfur dioxide gas contained in the exhaust gas generated from the cement clinker manufacturing process into the raw material slurry to be directly blended into the cement clinker, so it does not require the installation of large-scale new equipment. A cement composition that can reduce the elution of hexavalent chromium can be easily produced without the need for The sulfite slurry also contributes to desulfurization of exhaust gas, and since the sulfite compound is used as a slurry without drying, a series of processes for desulfurization and production of a cement composition can be simplified. In the addition process, glycol-based compounds are added to the raw material slurry and/or slurry, which not only delays the agglomeration of fine powder during pulverization and accelerates pulverization, but also suppresses oxidation of fine particles of sulfuric acid compounds. can. Furthermore, by including a mixing step in which a flocculant is added, it is possible to promote flocculation and precipitation of solids and suppress scaling.
スラリー濃度調整工程では、硫黄系化合物のスラリーの用途に応じて、スラリー濃度の調整を簡便に且つ安定的に行うことができる。また、セメント組成物の粉砕時における注水の代わりに亜硫酸スラリーを使用できること、及び、スラリー状であることから、亜硫酸化合物とセメントクリンカーとの混合性が良好となり、製造工程の短縮及び設備の簡素化のみならず、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物の製造コストを大幅に削減できるという利点がある。 In the slurry concentration adjustment step, the slurry concentration can be easily and stably adjusted depending on the use of the sulfur-based compound slurry. In addition, the sulfite slurry can be used instead of water injection when crushing the cement composition, and since it is in the form of a slurry, the sulfite compound and cement clinker have good miscibility, shortening the manufacturing process and simplifying equipment. In addition, there is an advantage that the manufacturing cost of a cement composition that is effective in reducing the elution of hexavalent chromium can be significantly reduced.
本実施形態のセメント組成物の製造方法は、各実施形態に係るセメント組成物の製造システムを用いて行ってもよいし、それ以外のセメント組成物の製造システムを用いて行ってもよい。本実施形態のセメント組成物の製造方法には、セメント組成物の各製造システムについての説明内容が適用可能である。 The method for manufacturing a cement composition of this embodiment may be performed using the cement composition manufacturing system according to each embodiment, or may be performed using another cement composition manufacturing system. The descriptions of each cement composition manufacturing system are applicable to the method for manufacturing a cement composition of this embodiment.
<セメント組成物の製造システムの第2実施形態>
図1は、セメント組成物の製造システムの一実施形態を示す図である。セメント組成物の製造システム100は、硫黄含有原料及びクリンカー原料を焼成してセメントクリンカーを生産するセメントキルン部10、排ガスを抽気するバイパス部12及び1つ又は複数のサイクロンを有するプレヒータ部16を備えるセメントクリンカー焼成部70と、セメントクリンカー焼成部70から排ガスに含まれる亜硫酸ガスを原料スラリーに吸収して、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得るスラリー調製部60と、セメントクリンカーと亜硫酸スラリーとを含む配合物を粉砕してセメント組成物を得る粉砕部50と、を備える。
<Second embodiment of cement composition manufacturing system>
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a cement composition manufacturing system. A cement
プレヒータ部16は、原料とセメントキルン部10からの排ガスとを接触させて原料を予熱する。バイパス部12は、セメントキルン部10の窯尻10aとプレヒータ部16のボトムサイクロン(最下部にあるサイクロン)又は仮焼炉(不図示)との間から亜硫酸ガスを含む排ガスを抽気する。このバイパス部12は塩素バイパス部であってよい。セメントキルン部10で製造されたセメントクリンカーは、冷却部11において40~220℃に冷却されて、サイロ18に導入される。
The
スラリー調製部60は、バイパス部12から抽気された排ガス及び窯尻10aから抜き出された排ガスを、例えば400℃以下、好ましくは100~200℃に冷却して凝集する塩素化合物を含むダスト粒子を生成する冷却部17と、排ガスに含まれるダスト粒子の少なくとも一部を除去して、亜硫酸ガスを含む排ガスを得る集塵部19と、排ガスとカルシウム化合物を含む原料スラリーとを接触させて、亜硫酸化合物として亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得るスラリー調製部30と、原料スラリーを調製する原料スラリー調製部34を備える。
The
セメントキルン部10では、石炭、及び石油コークス等が燃焼するとともに原料が反応して、二酸化硫黄を含む排ガスが発生する。セメントキルン部10の窯尻10aとプレヒータ部16との間に、バイパス部12を構成する抽気管から抽気されたガスが排ガスとして回収される。このバイパス部12からの排ガス中の二酸化硫黄の濃度は、体積基準(標準状態)で、例えば100~5000ppm程度であってよい。なお、本開示における二酸化硫黄の濃度は、特に断りがない限り、体積基準(標準状態)の濃度である。
In the
排ガスは、窯尻10aから抜き出されてもよい。窯尻10aから抜き出される排ガスの温度は例えば700~1200℃であり、二酸化硫黄の濃度は500~20000ppmであってよい。窯尻10aから抜き出された排ガスとバイパス部12からの排ガスは、合流して又は個別に、冷却部17に導入され、例えば100~200℃程度に冷却される(冷却工程)。冷却部17における冷却は、排ガスに外気(空気)等を混ぜることによって行ってもよいし、冷却水又は空気等との熱を用いたクーラーによって行ってもよい。
The exhaust gas may be extracted from the
排ガスを冷却することによって、排ガスに元々含まれるダスト粒子の表面に揮発性の塩素化合物等が凝集する。このようなダスト粒子の少なくとも一部は、集塵部19によって取り除かれる(集塵工程)。集塵部19は、例えばバグフィルタを有する。排ガスがダスト粒子を含んでいてもよい場合、排ガスは、集塵部19をバイパスして、スラリー調製部30に直接導入してもよい。
By cooling the exhaust gas, volatile chlorine compounds and the like aggregate on the surfaces of dust particles originally contained in the exhaust gas. At least a portion of such dust particles are removed by the dust collection section 19 (dust collection step). The
集塵部19で捕集されたダスト粒子は、水洗部31で水洗され塩分が低減される。水洗部31で塩分が低減された水洗ダスト粒子は、例えば、CaO及び/又はCa(OH)2を含有する。この水洗ダスト粒子は、原料スラリー調製部34に導入されて排ガスの脱硫のみならず亜硫酸カルシウムの原料として有効活用される。なお、集塵部19で捕集されたダスト粒子は水洗されずに、そのまま原料スラリー調製部34に導入されてもよい。
The dust particles collected in the
集塵部19においてダスト粒子の少なくとも一部が取り除かれた排ガスは、スラリー調製部30に導入される。スラリー調製部30は例えばバブリング槽であり、原料スラリーと排ガスとを接触させる。これによって、二酸化硫黄が原料スラリーに取り込まれて、亜硫酸スラリーを得ることができる。また、大気中への放出が規制される二酸化硫黄の有効利用を図ることができる。このようにスラリー調製部30は、排煙脱硫部としても機能する。なお、原料スラリーと排ガスの接触手段はバブリングに限定されるものではなく、原料スラリーをスプレー散布する方法でもよい。
The exhaust gas from which at least some of the dust particles have been removed in the
スラリー調製部30には、原料スラリー調製部34から原料スラリーが連続的又は断続的に供給される。原料スラリー調製部34には、水及びクリンカー原料(例えば石灰石)を粉砕する原料粉砕部82で発生するCaCO3を主成分とする微粒子粉末が供給される。また、原料スラリー調製部34には、上述のダスト粒子及び水洗ダスト粒子に加えて、セメント又はセメント水和物を含む汚泥が導入されてもよい。汚泥としては、例えば、生コン工場で得られる生コンスラッジが挙げられる(原料スラリー調製工程)。
The raw material slurry is continuously or intermittently supplied to the
スラリー調製部30には、グリコール系化合物を添加する添加部が接続される。グリコール系化合物の種類及び機能は、上述の「硫黄系組成物及びセメント組成物の製造方法の第1実施形態」と同様である。
An addition section for adding a glycol compound is connected to the
スラリー調製部30で脱硫された脱硫ガスは、冷却部11に導入されセメントクリンカーと熱交換する流路を流通して、セメントキルン部10に導入される。これによって、脱硫ガスに残存する亜硫酸ガスを有効活用することができる。また、脱硫ガスがNOxを含有する場合に、大気中へのNOxの放出を抑制することができる。また、集塵部19においてダスト粒子が低減された脱硫ガスの一部は、スラリー調製部30をバイパスし、冷却部11を経由する流路によってセメントキルン部10に導入されてもよい。
The desulfurization gas desulfurized in the
スラリー調製部30で調製された亜硫酸スラリーの少なくとも一部は、スラリー濃度調整部36に導入される。スラリー濃度調整部36は、脱水又は加水によって、亜硫酸スラリー中の固形分濃度を調整可能に構成される。亜硫酸スラリー中の固形分濃度は、0.1~95質量%であってよい。亜硫酸スラリーにおける固形分全体に対する亜硫酸化合物の含有量(無水物換算)は、例えば5質量%以上であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは15質量%以上であり、さらに好ましくは20質量%以上である。
At least a portion of the sulfite slurry prepared in the
スラリー調製部30で調製された亜硫酸スラリーの別の一部は、凝集沈殿部91に導入される。凝集沈殿部91には、グリコール系化合物を添加する添加部が接続される。このような添加部を備えることによって還元効果を有する亜硫酸化合物の酸化を抑制することができる。なお、スラリー調製部30及び凝集沈殿部91の両方に添加部を接続することは必須ではなく、どちらか一方のみに添加部を接続してもよい。
Another part of the sulfite slurry prepared in the
グリコール系化合物の添加量は、原料スラリーに含まれる固形分を基準として0.01~10質量%である。グリコール系化合物が原料スラリー調製部34と凝集沈殿部91の両方に接続される場合、それぞれに対する添加量の合計値を上述の数値範囲内に調整する。上記添加量は、亜硫酸化合物の酸化を十分に抑制しつつ、セメント組成物の製造コストを低減する観点から、好ましくは合計で0.05~5質量%であり、より好ましくは合計で0.1~3質量%である。
The amount of the glycol compound added is 0.01 to 10% by mass based on the solid content contained in the raw material slurry. When the glycol compound is connected to both the raw material
凝集沈殿部91には、凝集剤を添加する混合部が接続される。凝集剤及びグリコール系化合物の種類及び機能は、上述の第1実施形態と同様である。凝集沈殿部91において、混合部から凝集剤を添加することによって、亜硫酸スラリーに含まれる微粒な亜硫酸化合物の沈殿が促される。これによって、固形分の高い亜硫酸スラリーを簡便に且つ迅速に得ることができる。
A mixing section for adding a flocculant is connected to the coagulation and
凝集沈殿部91で固形分が濃縮された亜硫酸スラリーの一部は、脱水部37に導入され、さらに水分を低減する。脱水部37は、例えば、上澄み液を分離する沈降槽で構成されていてもよい。これによって、亜硫酸スラリーにおける固形分濃度を調整することができる。亜硫酸スラリーは、添加部から供給された有機系化合物を含有するため、固形分の沈殿速度が高い。したがって、固形分濃度の調整を円滑に且つ迅速に行うことができる。凝集沈殿部91は、遠心分離器、及び濾過器等を備えていてもよい。なお、凝集沈殿部91で固形分が濃縮された亜硫酸スラリーの別の一部は、スラリー濃度調整部36に導入されてもよい。
A portion of the sulfite slurry whose solid content has been concentrated in the coagulation-
脱水部37で水分が低減された亜硫酸スラリーは、乾燥部93に導入される。乾燥部93において水分をさらに低減することによって、乾粉化することができる。このようにして得られる乾粉は、亜硫酸化合物を含むコア部分と当該コア部分の少なくとも一部を被覆する被覆部を備えていてよい。この被覆部は、グリコール系化合物を含有することが好ましい。これによって、コア部分に含まれる亜硫酸化合物の酸化を抑制することができる。乾燥部93における亜硫酸スラリーの加熱温度は、例えば180℃以下であり、好ましくは150℃以下であり、より好ましくは120℃以下である。このような加熱温度で加熱することによって、グリコール系化合物が揮発することを抑制し、乾粉に含まれる亜硫酸化合物の酸化を十分に抑制することができる。
The sulfite slurry whose water content has been reduced in the
乾粉は、混合部94において、セメントクリンカーと石膏とを含む粉砕物(セメント組成物)と混合される。これによって、粉砕部50を経ることなく、混合操作だけで簡便にセメント組成物を製造することができる。このようにして得られたセメント組成物は、サイロ54において、粉砕部50を経て製造されたセメント組成物と一緒に保管されてもよい。なお、本実施形態では、凝集沈殿部91、脱水部37及び乾燥部93を別々に備えているが、これらは乾燥部として一体的に構成されていてもよい。
The dry powder is mixed with a pulverized product (cement composition) containing cement clinker and gypsum in the
スラリー調製部30で調製された亜硫酸スラリーのさらに別の一部は、脱水部44で脱水され配合部51に導入される。
Still another part of the sulfite slurry prepared in the
スラリー濃度調整部36における亜硫酸スラリー中の固形分濃度は、セメントクリンカーの温度Tr、セメントミル52から導出されるセメント組成物の温度Tm、及びセメント組成物の強熱減量Igに基づいて上記濃度範囲に制御される。具体的には、セメントクリンカーの温度Tr、セメント組成物の温度Tm、及びセメント組成物の強熱減量Igのそれぞれの測定値が入力信号として制御部38に入力される。制御部38は、3つの入力信号のいずれかを選択し、スラリー濃度調整部36に、亜硫酸スラリー中の固形分濃度の目標値に関する制御信号を出力する。制御部38は、複数の入力信号のうち、固形分濃度を最も多く調整する信号を選択してよい。スラリー濃度調整部36では、制御部38からの制御信号に基づいて、亜硫酸スラリー中の固形分濃度を調整する。制御部38は、上述の3つの測定値と亜硫酸スラリーの固形分濃度との関係を示すテーブルデータを有していてもよいし、相関式データを有していてもよい。
The solid content concentration in the sulfite slurry in the slurry
スラリー調製部30とスラリー濃度調整部36とを個別に設けることは必須ではない。別の実施形態では、スラリー調製部30において固形分濃度の調整を行ってもよい。この場合、制御部38からの制御信号はスラリー調製部30に入力されてもよい。また、制御部38に入力される測定値は、セメントクリンカーの温度Tr、セメントミル52から導出されるセメント組成物の温度Tm、及びセメント組成物の強熱減量Igから選ばれるいずれか一つであってもよいし、二つであってもよい。
It is not essential to separately provide the
固形分濃度が調製された亜硫酸スラリーと、サイロ18に貯留されていたセメントクリンカーは、粉砕部50における配合部51に導入される。セメントクリンカーは、一旦サイロ18に貯留された後に導入されてもよいし、冷却部11から直接導入されてもよい。配合部51に導入されるセメントクリンカーの温度Trは、例えば40~220℃である。
The sulfite slurry whose solid content concentration has been adjusted and the cement clinker stored in the
配合部51では、必要に応じて石膏を配合してもよい。亜硫酸スラリーは、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの亜硫酸化合物を含有することが好ましい。この場合、セメント組成物を100質量部としたときに、セメントクリンカーに、亜硫酸スラリーを上記亜硫酸化合物の無水物換算(又は亜硫酸カルシウムの無水物換算)で好ましくは0.1~20質量部、より好ましくは0.15~15質量部、さらに好ましくは0.2~10質量部、特に好ましくは0.25~5質量部配合する。これによって、得られるセメント組成物における亜硫酸化合物の含有量を維持しつつ、配合物の粉砕を円滑に行うことができる。亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含む場合は、複塩における亜硫酸カルシウムが上述の質量割合で含有されてよい。セメントクリンカー100質量部に対する石膏の配合比は、SO3換算で1.5~20質量部程度であってよい。
In the
セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び必要に応じて石膏を含む配合物は、セメントミル52に導入される。セメントミル52は、ボールミルであってよいし竪型ミルであってもよい。セメントミル52は、粉砕時の摩擦熱により温度が上昇する傾向にある。セメントミル52内部の温度が過剰に上昇しないようにセメントミル52内に散水することが行われる。したがって亜硫酸スラリーが適量の水分を含むことによって、セメントミル52内の過剰な温度上昇を抑制することができる。このため、亜硫酸化合物をスラリー状で配合することは、セメントミル52内への散水量の低減にも寄与する。
A formulation including cement clinker, sulfite slurry, and optionally gypsum is introduced into
セメントミル52の出口におけるセメント組成物の温度Tmは、20℃~180℃であってよく、好ましくは40℃~150℃であり、より好ましくは50℃~140℃であり、さらに好ましくは60~95℃である。温度Tmが低くなり過ぎると、亜硫酸スラリーの水分がセメント組成物と水和反応を起こす傾向がある。一方、温度Tmが高くなり過ぎると、亜硫酸カルシウムが酸化されて硫酸カルシウムに変化する傾向がある。すなわち、温度Tmを上述の温度範囲にすることによって、亜硫酸カルシウムの酸化を抑制しつつ、配合物の乾燥が十分な速度で進行する。また、セメントクリンカー、亜硫酸カルシウム及び石膏を十分均一に混合することができる。
The temperature Tm of the cement composition at the exit of the
このようにして得られる、六価クロムの溶出量を低減することが可能なセメント組成物は、サイロ54に収容される。セメント組成物の強熱減量Ig(ig.loss)は、例えば1.0~8.0質量%であってよい。このセメント組成物の少なくとも一部は、セメント系固化材として用いてもよいし、セメント系固化材の原料として用いてもよい。
The thus obtained cement composition capable of reducing the amount of hexavalent chromium eluted is stored in the
集塵部19の下流側には、排ガスのSO2濃度Sgを測定する測定器が設置されている。また、窯尻10aには、ダスト中のSO3濃度Spを測定する測定器が設置されている。SO2濃度Sgは、原料の硫黄分を調整して500~20000ppmに制御される。原料の硫黄分の調整は、硫黄含有原料の供給量を変更して行ってもよいし、硫黄含有原料中の硫黄濃度を変更して行ってもよい。
A measuring device for measuring the SO 2 concentration Sg of the exhaust gas is installed downstream of the
具体的には、排ガスのSO2濃度Sg及びダスト中のSO3濃度Spのそれぞれの測定値が入力信号として制御部84に入力される。制御部84は、2つの入力信号のどちらかを選択し、硫黄含有原料の供給量調節部86に、排ガスのSO2濃度Sgの目標値に関する制御信号を出力する。制御部84は、SO2濃度SgとSO3濃度Spのそれぞれの入力信号に基づいて、上記目標値に関する制御信号を導出してよい。供給量調節部86は、制御部84からの制御信号に基づいて、硫黄含有原料の供給量を調節する。制御部84は、上述の2つの測定値と硫黄含有原料の供給量との関係を示すテーブルデータを有していてもよいし、相関式データを有していてもよい。制御部84は、排ガスのSO2濃度Sg及びダスト中のSO3濃度Spの一方に基づいて硫黄含有原料の供給量を調節してもよい。
Specifically, the measured values of the SO 2 concentration Sg in the exhaust gas and the SO 3 concentration Sp in the dust are input to the
本実施形態では、粉砕部50は、配合部51とセメントミル52を備えるが、これに限定されない。例えば、変形例では、セメントクリンカー、亜硫酸スラリー及び必要に応じて配合される石膏は、セメントミル52に直接投入され、セメントミル52で配合及び粉砕を行ってもよい。また、セメントクリンカーと石膏を配合部51で配合し、配合部51からセメントミル52に得られた配合物を搬送するベルトコンベア上において、配合物に亜硫酸スラリーを散布し、セメントミル52で粉砕を行ってもよい。
In this embodiment, the crushing
別の変形例では、セメントキルン部10から導出されるセメントクリンカーのクロム含有量に応じて、セメントクリンカーに対する亜硫酸スラリーの配合比を調整する制御部を備えていてもよい。セメントクリンカーのクロム含有量は、所定の頻度でサイロ18からサンプリングして計測してもよいし、セメントクリンカー焼成部70に導入される原料に含まれるクロム含有量から計算で求めてもよい。
In another modification, a control unit may be provided that adjusts the blending ratio of sulfite slurry to cement clinker depending on the chromium content of the cement clinker derived from the
制御部は、上述のようにして求められるセメントクリンカーのクロム含有量の入力値に基づいて、セメントクリンカーに配合される亜硫酸スラリーの量を算出する。制御部は、セメントクロム含有量と亜硫酸スラリーの配合量の関係を示すテーブルデータを有していてもよいし、両者の相関式データを有していてもよい。制御部は、このようなデータを用いて亜硫酸スラリーの配合量を算出する。制御部は算出結果に基づいて、例えば、亜硫酸スラリーの流量を調節する流量調節弁の制御を行う。このようにして、セメントクリンカーに対する亜硫酸スラリーの配合比を調整することができる。このような制御は、流動性を有するスラリーであるために簡便な設備で実施することができる。 The control unit calculates the amount of sulfite slurry to be added to the cement clinker based on the input value of the chromium content of the cement clinker determined as described above. The control unit may have table data showing the relationship between the cement chromium content and the blending amount of the sulfite slurry, or may have correlation equation data between the two. The control unit calculates the blending amount of the sulfite slurry using such data. Based on the calculation result, the control unit controls, for example, a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of the sulfite slurry. In this way, the blending ratio of sulfite slurry to cement clinker can be adjusted. Such control can be performed using simple equipment since the slurry has fluidity.
セメント組成物の製造システム100及びその変形例は、上述のセメント組成物の各製造方法の内容に基づいて使用してもよい。したがって、セメント組成物の製造方法で説明した内容はセメント組成物の製造システムにも適用される。また、製造システム100及びその変形例の説明内容は、上述のセメント組成物の各製造方法にも適用される。本開示のセメント組成物の製造システムは、硫黄系化合物を含むスラリーの製造と、排ガスの脱硫を併せて行うことが可能であるうえに、スラリーの脱水設備等を設けたり、脱水後の固形物用の専用タンク、計量機、輸送設備を設けたりすることが必要ではなくなる。このため、設備の導入コスト及び運転コストを十分に低減することができる。ただし、本開示は、このような設備を備えるものを排除するものではない。
The cement
<セメント組成物の製造システムの第3実施形態>
図2は、セメント組成物の製造システムの別の実施形態を示す図である。図2のセメント組成物の製造システム101は、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製するスラリー調製部30に代えて、スラリー調製部30Aを有する。スラリー調製部30Aでは、亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーが調製された後、当該スラリーとカルシウム化合物とが混合され亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーが調製される。その他の要素は、セメント組成物の製造システム100と同じであることから、セメント組成物の製造システム100と異なる点を説明する。
<Third embodiment of cement composition manufacturing system>
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of a cement composition manufacturing system. The cement
スラリー調製部30Aでは、水酸化マグネシウムを含む水溶液に、亜硫酸ガスを含む排ガスが吸収される。これによって、亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーが得られる。亜硫酸マグネシウムは、亜硫酸カルシウムに比べて水に対する溶解度が高いため、固形分の閉塞を抑制することができる。亜硫酸マグネシウムを含む水溶液又はスラリーには、原料スラリー調製部34から原料スラリーが加えられる。原料スラリーは、例えば、クリンカー原料を粉砕するときに発生する、CaCO3を主成分とする微粒子粉末、塩素バイパス部で発生するCaO及び/又はCa(OH)2を含むダスト粒子、ダスト粒子を水洗して得られる水洗ダスト粒子、並びにセメント及び/又はセメント水和物を含む汚泥からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む。これによって、スラリー調製部30Aでは亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを得ることができる。
In the
スラリー調製部30Aは、排ガスが外部に放出されることを抑制するため、ある程度の気密性を維持する必要がある。このため、メンテナンス頻度を低くすることが好ましい。本実施形態では、亜硫酸化合物の中で、亜硫酸カルシウムをよりも水に対する溶解度が高い亜硫酸マグネシウムをまず生成させ、その後、亜硫酸カルシウムを含む亜硫酸スラリーを調製している。したがって、亜硫酸カルシウムのスケーリングによるスラリー調製部30Aのメンテナンス頻度を低減し、プロセスの安定性を向上することができる。
The
本実施形態では、スラリー調製部30Aにおいて水酸化マグネシウムを用いたがこれに限定されず、亜硫酸カルシウムよりも水に対して高い溶解度を有する亜硫酸化合物を生成することが可能な塩を用いることができる。このような塩として、Ca及びMgとは異なるアルカリ土類金属又はアルカリ金属の塩を用いることが可能であり、例えば、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムが挙げられる。
In this embodiment, magnesium hydroxide is used in the
<セメント系固化材>
一実施形態に係るセメント系固化材は、セメント粒子と硫黄系組成物を含む粒子と、を含有する。セメント粒子は、セメントクリンカーの粒子であってよいし、ポルトランドセメント等の粒子であってよい。硫黄系組成物を含む粒子は、亜硫酸化合物を含有するコア部分と、当該コア部分の表面の少なくとも一部を被覆し、グリコール系化合物を含む被覆部と、を備える。亜硫酸化合物は、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでよい。コア部分は、亜硫酸化合物の他に、硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含んでいてもよい。
<Cement solidifying material>
A cementitious solidifying material according to one embodiment contains cement particles and particles containing a sulfur composition. The cement particles may be particles of cement clinker, Portland cement, or the like. Particles containing a sulfur-based composition include a core portion containing a sulfite compound, and a coating portion that covers at least a portion of the surface of the core portion and contains a glycol-based compound. The sulfite compound may include at least one selected from the group consisting of calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca(HSO 3 ) 2 ), and a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate. In addition to the sulfite compound, the core portion may contain at least one salt selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide.
コア部分はグリコール系化合物を含まない部分であってよい。一方、シェル部分は、グリコール系化合物を含む部分であるが、グリコール系化合物以外の成分を含んでいてもよい。セメント系固化材における硫黄系組成物を含む粒子は、シェル部分を有することによって、コア部分に含まれる亜硫酸化合物の酸化を抑制することができる。例えば、硫黄系組成物を含む粒子は、図1又は図2の乾燥部93で得られる乾粉であってよい。このような乾粉とポルトランドセメントと配合してセメント系固化材を得てもよい。また、例えば、図1及び図2のスラリー濃度調整部36等で得られるスラリー状のものをセメント粒子と配合し、乾燥することによって得てもよい。
The core portion may be a portion that does not contain a glycol compound. On the other hand, the shell part is a part containing a glycol compound, but may contain components other than the glycol compound. Particles containing a sulfur-based composition in a cementitious solidifying material can suppress oxidation of the sulfite compound contained in the core portion by having a shell portion. For example, the particles containing the sulfur-based composition may be dry powder obtained in the
本実施形態のセメント系固化材は、上述のセメント組成物の製造方法又は製造システムで得られるセメント組成物であってよいし、これらのセメント組成物を原料として用いて得られるものであってもよい。セメント系固化材は、セメント粒子及び硫黄系組成物を含む粒子以外の粒子を含んでいてもよい。そのような粒子としては、例えば、粒状の石膏、スラグ、炭酸カルシウム、クリンカダスト、フライアッシュ、シリカヒューム、及びメタカオリン等が挙げられる。 The cementitious solidifying material of this embodiment may be a cement composition obtained by the above-mentioned cement composition production method or production system, or may be obtained using these cement compositions as raw materials. good. The cementitious solidifying material may contain particles other than cement particles and particles containing a sulfur-based composition. Such particles include, for example, granular gypsum, slag, calcium carbonate, clinker dust, fly ash, silica fume, metakaolin, and the like.
セメント系固化材を100質量部としたとき、セメント粒子の含有量は50質量部以上であってよく、60質量部以上であってよい。セメント系固化材を100質量部としたとき、硫黄系組成物を含む粒子の含有量は、亜硫酸化合物の無水物換算で好ましくは0.1~20質量部、より好ましくは0.15~15質量部、さらに好ましくは0.2~10質量部、特に好ましくは0.25~5質量部である。亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩を含む場合は、複塩における亜硫酸カルシウムが上述の質量割合で含有されてよい。 When the cement solidifying material is 100 parts by mass, the content of cement particles may be 50 parts by mass or more, and may be 60 parts by mass or more. When the cementitious solidifying material is 100 parts by mass, the content of particles containing the sulfur-based composition is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.15 to 15 parts by mass in terms of anhydrous sulfite compound. parts, more preferably 0.2 to 10 parts by weight, particularly preferably 0.25 to 5 parts by weight. When a double salt of calcium sulfite and calcium sulfate is included, the calcium sulfite in the double salt may be contained in the above-mentioned mass proportion.
セメント系固化材が粒状の石膏を含む場合、セメント系固化材を100質量部としたときに、石膏の含有量は、SO3換算で3~20質量部であることが好ましい。石膏は無水石膏であってよい。セメント系固化材が粒状の高炉スラグを含む場合、セメント系固化材を100質量部としたときに、高炉スラグの含有量は2~50質量部であることが好ましく、5~30質量部であることが好ましい。 When the cementitious solidifying material contains granular gypsum, the content of gypsum is preferably 3 to 20 parts by mass in terms of SO 3 when the cementitious solidifying material is 100 parts by mass. The gypsum may be anhydrite. When the cementitious solidifying material contains granular blast furnace slag, the content of blast furnace slag is preferably 2 to 50 parts by mass, and preferably 5 to 30 parts by mass, when the cementitious solidifying material is 100 parts by mass. It is preferable.
以上、幾つかの実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、制御部38,84を設けることは必須ではなく、オペレータがマニュアルでこれらの制御を行ってもよい。また、例えば、セメントクリンカー焼成部とは異なる加熱部で得た亜硫酸ガス又はこれを含む排ガスをスラリー調製部に導入してもよい。すなわち、セメントクリンカー焼成部とこれとは異なる加熱部で得られた亜硫酸ガスを含む排ガスを合わせて、又は個別にスラリー調製部に導入してもよい。また、各実施形態の内容を、別の実施形態に適用してもよい。
Although several embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments. For example, it is not essential to provide the
(参考例1)
市販のCaCO3粉末と水とを配合して、固形分濃度が10質量%である原料スラリー(0.4L)を調製した。セメント組成物の製造装置の塩素バイパス部から抽気ガスを採取した。採取した抽気ガスは、約200℃まで冷却した後、バグフィルタでダスト粒子を除去した。ダスト粒子除去後の抽気ガスにおける二酸化硫黄の濃度は1500ppm(体積基準)であった。この抽気ガスを、原料スラリー中に吹き込んでバブリングさせ、抽気ガス中の硫黄酸化物を原料スラリーに吸収させた。これによって、亜硫酸カルシウムを含有する亜硫酸スラリーが得られた。得られたスラリーの固形分濃度は約10質量%であった。
(Reference example 1)
A raw material slurry (0.4 L) having a solid content concentration of 10% by mass was prepared by blending commercially available CaCO 3 powder and water. Bleed gas was collected from the chlorine bypass section of a cement composition manufacturing device. The sampled bleed gas was cooled to about 200° C., and then dust particles were removed using a bag filter. The concentration of sulfur dioxide in the bleed gas after removing dust particles was 1500 ppm (by volume). This bleed gas was blown into the raw material slurry to cause bubbling, and the sulfur oxides in the bleed gas were absorbed into the raw material slurry. This resulted in a sulfite slurry containing calcium sulfite. The solid content concentration of the obtained slurry was about 10% by mass.
亜硫酸スラリーの濾過を行って固形分を回収した。回収した固形分を約40℃の空気雰囲気下で乾燥させた。X線回折装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、加速電圧:30kV、電流:10mA、管球:Cu)を用いて、得られた固形分のX線パターンを測定した。X線パターンは、解析ソフトウェア(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、Topas(R))を用いてリートベルト解析を行い、CaCO3、Ca(OH)2、CaSO3・0.5H2O、及びCaSO4・2H2Oを定量した。その結果、固形分は、CaCO3を5質量%、CaSO4・2H2Oを5質量%、及び、CaSO3・0.5H2Oを90質量%含有することが確認された。一方、Ca(OH)2は、検出されなかった。 The sulfite slurry was filtered to recover solids. The recovered solids were dried under an air atmosphere at about 40°C. The X-ray pattern of the obtained solid content was measured using an X-ray diffractometer (manufactured by Bruker AXS, accelerating voltage: 30 kV, current: 10 mA, tube: Cu). The X-ray pattern was subjected to Rietveld analysis using analysis software (Topas (R), manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.), and was analyzed for CaCO 3 , Ca(OH) 2 , CaSO 3 .0.5H 2 O, and CaSO 4 .2H 2 O was quantified. As a result, it was confirmed that the solid content contained 5% by mass of CaCO 3 , 5% by mass of CaSO 4 .2H 2 O, and 90% by mass of CaSO 3 .0.5H 2 O. On the other hand, Ca(OH) 2 was not detected.
この分析結果から、亜硫酸を含む排ガスを接触させた後の亜硫酸スラリーには、亜硫酸カルシウムが含まれることが確認された。このようにして得られた亜硫酸スラリーを、粉砕工程に用いることで、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント組成物を製造することができる。 From this analysis result, it was confirmed that the sulfite slurry after being brought into contact with the exhaust gas containing sulfite contained calcium sulfite. By using the sulfite slurry thus obtained in the pulverization process, it is possible to produce a cement composition that can reduce the elution of hexavalent chromium.
本開示によれば、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物を簡便に製造することが可能な硫黄系化合物の製造方法が提供される。また、六価クロムの溶出低減に有効なセメント組成物の製造方法及び製造システムが提供される。また、六価クロムの溶出を低減することが可能なセメント系固化材が提供される。 According to the present disclosure, there is provided a method for producing a sulfur-based compound that can easily produce a cement composition that is effective in reducing elution of hexavalent chromium. Further, a method and system for producing a cement composition effective in reducing elution of hexavalent chromium are provided. Furthermore, a cement solidifying material capable of reducing the elution of hexavalent chromium is provided.
10…セメントキルン部、10a…窯尻、11…冷却部、12…バイパス部、16…プレヒータ部、17…冷却部、18…サイロ、19…集塵部、30,30A…スラリー調製部、31…水洗部、34…原料スラリー調製部、36…スラリー濃度調整部、37…脱水部、38…制御部、38,84…制御部、44…脱水部、50…粉砕部、51…配合部、52…セメントミル、54…サイロ、60…スラリー調製部、70…セメントクリンカー焼成部、82…原料粉砕部、84…制御部、86…供給量調節部、91…凝集沈殿部、93…乾燥部、94…混合部、100…製造システム。 10... Cement kiln part, 10a... Kiln bottom, 11... Cooling part, 12... Bypass part, 16... Preheater part, 17... Cooling part, 18... Silo, 19... Dust collection part, 30, 30A... Slurry preparation part, 31 ...Water washing section, 34... Raw material slurry preparation section, 36... Slurry concentration adjustment section, 37... Dehydration section, 38... Control section, 38, 84... Control section, 44... Dehydration section, 50... Grinding section, 51... Blending section, 52... Cement mill, 54... Silo, 60... Slurry preparation section, 70... Cement clinker baking section, 82... Raw material crushing section, 84... Control section, 86... Supply amount adjustment section, 91... Coagulation sedimentation section, 93... Drying section , 94...mixing section, 100...manufacturing system.
Claims (15)
前記ガスに含まれる前記亜硫酸ガス及び/又は硫化水素を原料スラリーに吸収させて、亜硫酸カルシウムの半水和物、重亜硫酸カルシウム(Ca(HSO3)2)、及び、亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムとの複塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の亜硫酸化合物を含有する亜硫酸スラリーを得るスラリー調製工程と、
前記原料スラリー及び/又は前記亜硫酸スラリーに、前記原料スラリーに含まれる固形分を基準として、グリコール系化合物を合計で0.01~10質量%添加する添加工程と、
前記亜硫酸スラリーの固形分濃度を増加して、前記固形分濃度を40~95質量%に調整するスラリー濃度調整工程と、
固形分濃度が40~95質量%の前記亜硫酸スラリーとセメントクリンカーとを用いて前記亜硫酸化合物を含むセメント組成物を得る粉砕工程を有する、セメント組成物の製造方法。 A manufacturing process that generates a gas containing sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide;
The sulfur dioxide gas and/or hydrogen sulfide contained in the gas is absorbed into the raw material slurry to form calcium sulfite hemihydrate, calcium bisulfite (Ca(HSO 3 ) 2 ), and calcium sulfite and calcium sulfate. A slurry preparation step for obtaining a sulfite slurry containing at least one sulfite compound selected from the group consisting of double salts;
an addition step of adding a total of 0.01 to 10% by mass of a glycol-based compound to the raw material slurry and/or the sulfite slurry, based on the solid content contained in the raw material slurry;
a slurry concentration adjustment step of increasing the solid content concentration of the sulfite slurry to adjust the solid content concentration to 40 to 95% by mass;
A method for producing a cement composition, comprising a pulverizing step of obtaining a cement composition containing the sulfite compound using the sulfite slurry having a solid content concentration of 40 to 95% by mass and cement clinker.
前記亜硫酸化合物と、
硫酸カルシウムの二水和物、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩と、を含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法。 The sulfite slurry has, as a solid content,
The sulfite compound;
The cement composition according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one salt selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, calcium hydroxide, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. How things are manufactured.
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