JPWO2011162101A1 - 塩素バイパスダストの処理方法及び処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質の安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理する。【解決手段】セメントキルン2の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部Gを冷却しながら抽気し、抽気ガスG1から高塩素濃度の塩素バイパスダストD5を回収する塩素バイパス設備1において、塩素バイパスダストを含むスラリーSと、SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させて固形分を得る。塩素バイパスダストを含むスラリーと、塩素バイパス設備又は/及びセメントキルンの排ガスとを接触させることができ、固形分をセメント仕上工程に供給することで、CaO及びCa(OH)2の含有率が低く、凝結時間等の物性が安定しセメントを製造することができる。【選択図】図1

Description

本発明は、セメント製造設備に付設されている塩素バイパスシステムから回収される高塩素濃度の塩素バイパスダストを処理する方法及び装置に関する。
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。近年、廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる塩素等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストの有効利用方法の開発が求められていた。
かかる見地から、特許文献1及び2に記載のセメント原料化処理方法では、塩素を含む廃棄物に水を添加して廃棄物中の塩素を溶出させてろ過し、得られた脱塩ケーキをセメント原料として利用するとともに、排水のpHを調整して重金属を沈殿回収し、重金属回収後の排水を、塩分を回収した後又はそのまま放流する。
しかし、上記特許文献1及び2に記載の発明では、脱塩ケーキに重金属が残留するとともに、排水処理で回収された汚泥に重金属が含まれるため、脱塩ケーキや汚泥をセメント原料系に戻すと、セメント焼成系で重金属が循環濃縮するため、排水処理のための薬剤費が増加したり、クリンカ中の重金属濃度が増加する虞がある。
一方、特許文献3に記載の塩素バイパスダストの処理方法及び装置では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとして貯留し、貯留したスラリーをクリンカ、石膏及び混合材の少なくとも一つとともにセメント仕上工程へ供給し、セメント製造用のミルで混合粉砕する。この方法によれば、塩素バイパスダストに含まれる重金属がセメント焼成系で循環濃縮することがないため、上記のような薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止できる。
日本国特許第3304300号公報 日本国特許第4210456号公報 日本国特許第4434361号公報
しかし、特許文献3に記載の処理方法では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとすると、塩素バイパスダスト中のCaOが消和してCa(OH)2となる。そのため、スラリー中のカルシウム化合物として未反応で残ったCaO、Ca(OH)2及びCaCO3等が混在し、このスラリーをセメント仕上工程へ供給すると、製造されたセメントのCaO、Ca(OH)2含有率が安定せず、凝結時間等の物性に影響を及ぼす虞がある。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、塩素バイパスダストの処理方法であって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから高塩素濃度の塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させて固形分を得ることを特徴とする。
そして、本発明によれば、塩素バイパスダストを含むスラリーと、SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させることにより、スラリー中のCaO及びCa(OH)2を石膏(CaSO4)又は/及び炭酸カルシウム(CaCO3)として回収することができ、CaO、Ca(OH)2の含有率の低い固形分を得ることができる。
上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、前記塩素バイパス設備の排ガス又は/及び前記セメントキルンの排ガスとを接触させることができる。これにより、排ガスの有効利用を図ることができるとともに、環境負荷の低減にも貢献することができる。
また、上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記固形分をセメント仕上工程に供給することができる。上記固形分のCaO及びCa(OH)2の含有率は低いため、凝結時間等の物性に影響を及ぼす可能性が低く、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
さらに、前記固形分を得る際の前記SO2ガス又は/及びCO2ガスの減少率、前記SO2ガス又は/及びCO2ガスとの接触後のスラリーのpH及び前記塩素バイパスダストの化学分析値から選択される一以上によって、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと前記SO2ガス又は/及びCO2ガスの反応時間を決定することができる。
上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させた後の前記塩素バイパスダストを含むスラリーのpHを調整した後、固形分を得ることができ、この際、スラリーのpHを、7.0以上10.5以下に調整することができる。これにより、pH調整により沈殿した重金属を固形分側に偏在させることができ、排水処理に要する薬剤の処理費用を低減することができるとともに、セメント焼成系での重金属の循環濃縮を抑制することができる。
また、本発明は、塩素バイパスダストの処理装置であって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから回収した高塩素濃度の塩素バイパスダストをスラリー化する溶解槽と、該溶解槽にSO2ガス又は/及びCO2ガスを導入するガス導入装置と、前記溶解槽から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、溶解槽において、塩素バイパスダストを含むスラリーと、SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させることにより、スラリー中のCaO及びCa(OH)2をCaSO4又は/及びCaCO3に変化させ、CaO及びCa(OH)2の含有率の低い固形分を得ることができる。
以上のように、本発明によれば、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第1の実施形態を示す概略図である。 本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第2の実施形態を示す概略図である。
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第1の実施形態を設けた塩素バイパス設備を示し、この塩素バイパス設備1は、セメントキルン2の窯尻から最下段サイクロン(不図示)に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部Gを冷却しながら抽気するプローブ3と、プローブ3で抽気した抽気ガスG1に含まれるダストの粗粉D1を分離するサイクロン4と、サイクロン4から排出された微粉D2を含む抽気ガスG2を冷却する熱交換器5と、熱交換器5からの抽気ガスG3を集塵するバグフィルタ6と、熱交換器5及びバグフィルタ6から排出されたダスト(D3+D4)を一時的に貯留するダストタンク7と、ダストタンク7から排出されたダスト(塩素バイパスダスト)D5を水に溶解させた後、SO2及びCO2ガスと反応させる溶解反応槽8と、溶解反応槽8から排出されたスラリーSを固液分離する固液分離機9等で構成される。プローブ3〜ダストタンク7の構成については、従来の塩素バイパス設備と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。
溶解反応槽8は、ダストタンク7からのダストD5を水(又は温水)を用いてスラリー化するとともに、バグフィルタ6からのSO2ガスを含む排ガスG4、又は/及びセメントキルン2からのCO2ガスを含む排ガスG5が供給され、スラリーに含まれるカルシウム化合物と、SO2ガス及びCO2ガスとを反応させる。尚、溶解反応槽8として、充填塔、多孔板塔、ベンチュリースクラバー、スプレー塔、ミキシング型スクラバー又は散気盤等を使用することができ、また、これらは連続式、バッチ式のいずれでもよい。溶解反応槽8に導入する排ガスG4は全量又はその一部でもよい。全量導入すると、排ガスG4に含まれる酸性ガスを除去できるので好ましい。一方、一部を利用し、溶解反応槽8に導入されなかった排ガスG4、及び溶解反応槽8から排出されるガスは、プレヒータやプレヒータ出口等キルン排ガス系に導入される。
固液分離機9は、溶解反応槽8において排ガスG4及び排ガスG5と反応したスラリーSを固液分離するために備えられ、フィルタープレス、遠心分離機、ベルトフィルター等を用いることができる。
次に、上記構成を有する塩素バイパス設備1の動作について図1を参照しながら説明する。
セメントキルン2の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路からの燃焼ガスの一部Gは、プローブ3において、冷却ファン(不図示)からの冷風によって冷却され、塩素化合物の微結晶が生成される。この塩素化合物の微結晶は、抽気ガスG1に含まれるダストの微粉側に偏在しているため、サイクロン4で分級した粗粉D1をセメントキルン系に戻す。
サイクロン4によって分離された微粉D2を含む抽気ガスG2は、熱交換器5に導入されて抽気ガスG2と媒体との熱交換が行われる。熱交換によって冷却された抽気ガスG3は、バグフィルタ6に導入され、バグフィルタ6において抽気ガスG3に含まれるダストD4が回収される。バグフィルタ6で回収されたダストD4は、熱交換器5から排出されたダストD3とともに、ダストタンク7に一旦貯留され、溶解反応槽8に導入される。
溶解反応槽8に導入されたダストD5は、溶解反応槽8内の水と混合されてスラリーSとなる。ここで、スラリーS中には、カルシウム化合物として、CaO、CaCO3及びCa(OH)2が混在するが、CaO、Ca(OH)2は、排ガスG4に含まれるSO2及び排ガスG5に含まれるCO2と反応してCaSO4及びCaCO3へと転換される。このCaO及びCa(OH)2と、SO2及びCO2との反応の際には、溶解反応槽8における排ガスG4、G5の減少率(SO2及びCO2ガスの減少率)、溶解反応槽8内のスラリーのpH、ダストD5の化学分析値等によって、溶解反応槽8内のスラリーSの滞留時間を調整する。
次に、溶解反応槽8から排出されたスラリーSを固液分離機9において固液分離し、得られた固形分Cをセメント仕上工程へ供給する。一方、固液分離機9から排出されるろ液Lには、塩と重金属が含まれているため、製品としてのセメントの品質を考慮しながらセメント仕上工程に添加することで塩及び重金属処理を行うことができる。尚、セメント仕上工程に添加できなかったろ液Lは、塩及び重金属を回収した後放流する。
上述のように、本実施の形態によれば、セメントに添加した場合に、製品の品質に影響を与える虞のあるCaO及びCa(OH)2をSO2及びCO2ガスとを反応させてCaSO4及びCaCO3に変化させた後、脱水して得られた固形物をセメント仕上工程へ供給するため、CaO及びCa(OH)2の含有率の低いセメントを製造することができ、凝結時間等の物性に影響を与えず、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
次に、本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第2の実施形態について、図2を参照しながら説明する。
本実施の形態は、図1に示す塩素バイパス設備1の溶解反応槽8と固液分離機9との間にpH調整槽12を設けたことを特徴とし、他の構成要素については、上記塩素バイパス設備1と同様である。そこで、図2において、図1と同様の構成要素については、同一の符号を付すとともに詳細説明を省略する。
pH調整槽12には、溶解反応槽8から、CaO、Ca(OH)2がSO2及びCO2と反応してCaSO4及びCaCO3に転換されたスラリーS1が供給され、pH調整槽12において、酸(H2SO4、H2CO3、HCl等)、アルカリ(NaOH、Ca(OH)2等)のpH調整剤によってpH7.0〜10.5に調整され、スラリーS1の液体中に含まれる重金属が沈殿する。
これにより、後段の固液分離機9において、pH調整槽12から排出されたスラリーS2を固液分離して固形分Cを得る際に、重金属を固形分側に偏在させることができるため、排水処理に要する薬剤の処理費用を低減することができるとともに、セメント焼成系での重金属の循環濃縮を抑制することができる。
尚、上記実施の形態においては、溶解反応槽8とpH調整槽12を別々に設けたが、1つの槽で、上記カルシウム化合物とSO2ガス等の反応と、pH調整とを同時に行うことができる。
また、上記実施の形態においては、サイクロンで分離された粗粉D1をキルン系に戻したが、粗粉D1をさらに分級し、分離された所定の塩素分を含有する微粉を溶解反応槽8に供給してダストD3、D4と同様に処理することもできる。さらに、ダストD3、D4をさらに分級して微粉のみを溶解反応槽8に供給してもよい。
1 塩素バイパス設備
2 セメントキルン
3 プローブ
4 サイクロン
5 熱交換器
6 バグフィルタ
7 ダストタンク
8 溶解反応槽
9 固液分離機
10 電気集塵機
12 pH調整槽
【0002】

先行技術文献
特許文献
[0006]
特許文献1:日本国特許第3304300号公報
特許文献2:日本国特許第4210456号公報
特許文献3:日本国特許第4434361号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
[0007]
しかし、特許文献3に記載の処理方法では、塩素バイパスダストに水を加えてスラリーとすると、塩素バイパスダスト中のCaOが消和してCa(OH)となる。そのため、スラリー中のカルシウム化合物として未反応で残ったCaO、Ca(OH)及びCaCO等が混在し、このスラリーをセメント仕上工程へ供給すると、製造されたセメントのCaO、Ca(OH)含有率が安定せず、凝結時間等の物性に影響を及ぼす虞がある。
[0008]
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009]
上記目的を達成するため、本発明は、塩素バイパスダストの処理方法であって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから高塩素濃度の塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、SOガス又は/及びCOガスを接触させて固形分を得、前記固形分を得る際の前記SOガス又は/及びCOガスの減少率、前記SOガス又は/及びCOガスとの接触後のスラリーのpH及び前記塩素バイパスダストの化学分析値から選択される一以上によって、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと前記SOガス又は/及びCOガスの反応時間を決定することを特徴とする。
[0010]
そして、本発明によれば、塩素バイパスダストを含むスラリーと、SOガス又は/及びCOガスを接触させることにより、スラリー中のCaO及びC
【0003】
a(OH)を石膏(CaSO)又は/及び炭酸カルシウム(CaCO)として回収することができ、CaO、Ca(OH)の含有率の低い固形分を得ることができる。
[0011]
上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、前記塩素バイパス設備の排ガス又は/及び前記セメントキルンの排ガスとを接触させることができる。これにより、排ガスの有効利用を図ることができるとともに、環境負荷の低減にも貢献することができる。
[0012]
また、上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記固形分をセメント仕上工程に供給することができる。上記固形分のCaO及びCa(OH)の含有率は低いため、凝結時間等の物性に影響を及ぼす可能性が低く、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
[0013]
[0014]
上記塩素バイパスダストの処理方法において、前記SOガス又は/及びCOガスを接触させた後の前記塩素バイパスダストを含むスラリーのpHを調整した後、固形分を得ることができ、この際、スラリーのpHを、7.0以上10.5以下に調整することができる。これにより、pH調整により沈殿した重金属を固形分側に偏在させることができ、排水処理に要する薬剤の処理費用を低減することができるとともに、セメント焼成系での重金属の循環濃縮を抑制することができる。
[0015]
また、本発明は、塩素バイパスダストの処理装置であって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから回収した高塩素濃度の塩素バイパスダストをスラリー化する溶解槽と、該溶解槽にSOガス又は/及びC
【0004】
ガスを導入するガス導入装置と、前記溶解槽から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置とを備え、前記溶解槽は、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、前記導入されるSOガス又は/及びCOガスを接触させて固形分を得、前記固形分を得る際の前記SOガス又は/及びCOガスの減少率、前記SOガス又は/及びCOガスとの接触後のスラリーのpH及び前記塩素バイパスダストの化学分析値から選択される一以上によって、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと前記SOガス又は/及びCOガスの反応時間を決定することを特徴とする。本発明によれば、溶解槽において、塩素バイパスダストを含むスラリーと、SOガス又は/及びCOガスを接触させることにより、スラリー中のCaO及びCa(OH)をCaSO又は/及びCaCOに変化させ、CaO及びCa(OH)の含有率の低い固形分を得ることができる。
発明の効果
[0016]
以上のように、本発明によれば、薬剤費及びクリンカ中の重金属濃度の増加を防止し、セメントの品質を安定性を確保しながら、塩素バイパスダストを処理することができる。
図面の簡単な説明
[0017]
[図1]本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第1の実施形態を示す概略図である。
[図2]本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第2の実施形態を示す概略図である。
発明を実施するための形態
[0018]
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[0019]
図1は、本発明にかかる塩素バイパスダスト処理装置の第1の実施形態を設けた塩素バイパス設備を示し、この塩素バイパス設備1は、セメントキルン2の窯尻から最下段サイクロン(不図示)に至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部Gを冷却しながら抽気するプローブ3と、プローブ3で抽気した抽気ガスG1に含まれるダストの粗粉D1を分離するサイクロン4と、サイクロン4から排出された微粉D2を含む抽気ガスG2を冷却する熱交換器5と、熱交換器5からの抽気ガスG3を集塵するバグフィルタ6と、熱交換器5及びバグフィルタ6から排出されたダスト(D3+D4)を一時的に貯留するダストタンク7と、ダストタンク7から排出されたダスト(塩素バイパスダスト)D5を水に溶解させた後、SO及びCOガスと反応さ

Claims (7)

  1. セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから高塩素濃度の塩素バイパスダストを回収する塩素バイパス設備において、
    前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させて固形分を得ることを特徴とする塩素バイパスダストの処理方法。
  2. 前記塩素バイパスダストを含むスラリーと、前記塩素バイパス設備の排ガス又は/及び前記セメントキルンの排ガスとを接触させることを特徴とする請求項1に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
  3. 前記固形分をセメント仕上工程に供給することを特徴とする請求項1又は2に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
  4. 前記固形分を得る際の前記SO2ガス又は/及びCO2ガスの減少率、前記SO2ガス又は/及びCO2ガスとの接触後のスラリーのpH及び前記塩素バイパスダストの化学分析値から選択される一以上によって、前記塩素バイパスダストを含むスラリーと前記SO2ガス又は/及びCO2ガスの反応時間を決定することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
  5. 前記SO2ガス又は/及びCO2ガスを接触させた後の前記塩素バイパスダストを含むスラリーのpHを調整した後、固形分を得ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の塩素バイパスダストの処理方法。
  6. 前記SO2ガス又は/及びCO2ガスとの接触後のスラリーのpHを、7.0以上10.5以下に調整することを特徴とする請求項5に記載の塩素バイパスダストの処理方法。
  7. セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスから回収した高塩素濃度の塩素バイパスダストをスラリー化する溶解槽と、
    該溶解槽にSO2ガス又は/及びCO2ガスを導入するガス導入装置と、
    前記溶解槽から排出されたスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とする塩素バイパスダストの処理装置。
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