JPWO2016047235A1 - 主灰の脱塩・セメント原料化方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転コスト及び設備コストを低く抑えながら主灰を脱塩し、セメント原料等に利用する。【解決手段】主灰Ｍに、主灰Ｍの０．１倍以上１倍未満の重量の水Ｗ１を添加して解泥し、解泥後の主灰スラリーＳ１を分級し、分級によって得られた微粒子スラリーＳ２を水洗する主灰の脱塩方法。分級によって得られた粗粒子Ｃをセメント原料として利用することができる。分級時に主灰スラリーＳ１に散水すること、分級における分級点を０．５ｍｍを超え１ｍｍ以下としたり、水洗時に微粒子スラリーＳ２に酸性ガスＧを添加することができる。分級によって得られた粗粒子Ｃに空気Ａを吹き付けた後セメント原料として利用したり、分級によって得られた微粒子スラリーＳ２を水洗した後又は水洗しながら固液分離して得られた微粒子Ｆをセメント原料として利用することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、都市ごみ等を焼却した際に発生するごみ焼却灰（主灰）から塩素分を除去する方法及び装置、並びに主灰から塩素分を除去した後セメント原料として利用する方法及び装置に関する。
都市ごみ等を焼却した際に発生する主灰は、従来、そのほとんどが最終処分場で埋め立て処理されていたが、最終処分場の枯渇の虞に鑑み、近年、セメント原料として利用されている。主灰は塩素分を多く含むため、セメント原料として利用するにあたって事前に塩素分を除去する必要がある。主灰は粒子の粒度によって塩素濃度が異なり、微粒子側に塩素分が偏在している。
そこで、特許文献１等には、図２に示すように、ホッパ２に受け入れた主灰Ｍと、主灰Ｍの１倍〜１０倍の重量の水Ｗ４とを混合撹拌装置１２で混合撹拌した後、主灰スラリーＳ１を分級装置１３で微粒子スラリーＳ２と粗粒子Ｃとに分級し、微粒子スラリーＳ２をタンク１４に供給して水洗し、酸性ガス導入装置１５から酸性ガスＧをタンク１４に導入して微粒子スラリーＳ２に含まれる難溶性塩の分解を促進し、タンク１４から排出したスラリーＳ３を固液分離装置１６でろ液Ｌと微粒子Ｆとに固液分離し、ろ液Ｌを排水処理装置１７で水処理すると共に、微粒子Ｆを粗粒子Ｃと合流させてセメント原料として利用する装置１１が記載されている。
しかし、上記特許文献１等に記載の主灰の脱塩・セメント原料化装置１１では、主灰Ｍのスラリー化及び水洗に大量の水Ｗ４を用いるため、運転コストが高くなると共に、分級装置１３、タンク１４、固液分離装置１６や排水処理設備１７等が大規模なものとなり設備コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、運転コスト及び設備コストを低く抑えながら主灰を脱塩し、セメント原料等に利用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、主灰の脱塩方法であって、主灰に、該主灰の０．１倍以上１倍未満の重量の水を添加して解泥し、該解泥後の主灰スラリーを分級し、該分級によって得られた微粒子スラリーを水洗することを特徴とする。尚、解泥とは、液体と混合状態にある固体の粒子凝集体を分散させることをいう。
本発明によれば、少量の水で解泥を行うことで主灰の粒子同士が磨砕し合い、短時間で固体の粒子凝集体を分散させることができ、その後の分級、水洗、固液分離を少量の水で行うことができ、水処理の対象となる排水の量も大幅に低下するため、運転コスト及び設備コストを著しく低減することができる。また、粒子同士の磨砕により粗粒子の表面の塩素濃度の高い部分を削り落とし、脱塩効率を向上させることができる。
上記主灰の脱塩方法において、前記分級時に、前記主灰スラリーに散水することができ、これによって分級効率を向上させると共に、合わせて水洗も行うことができる。
さらに、前記分級における分級点を０．５ｍｍを超え１ｍｍ以下とすることができる。主灰が十分に解泥され、粒子凝集体が分散していること、及び粒子同士の磨砕により粗粒子の表面の塩素濃度の高い部分が削り落とされているため、分級点の上限値を小さく設定し、効率よく主灰の脱塩を行うことができる。
前記水洗時に、前記微粒子スラリーに酸性ガス又は酸を添加することができ、微粒子スラリーに含まれるフリーデル氏塩等の難溶性塩の分解を促進することで、主灰の脱塩率をさらに向上させることができる。
また、本発明は、主灰の脱塩・セメント原料化方法であって、前記分級によって得られた粗粒子をセメント原料として利用することを特徴とする。本発明によれば、上述のように低コストで脱塩した主灰のうち粗粒子をそのままセメント原料として利用することができる。
前記分級によって得られた粗粒子に空気を吹き付けた後セメント原料として利用することができ、粗粒子に付着した水分量を低減することで、セメント焼成装置における熱損失を低減することができる。
前記分級によって得られた微粒子スラリーを水洗した後固液分離して得られた微粒子、又は前記微粒子スラリーを水洗しながら固液分離して得られた微粒子をセメント原料として利用することができる。本発明によれば、上述のように低コストで脱塩した主灰のうち微粒子をセメント原料として利用することができる。
さらに、本発明は、主灰の脱塩装置であって、主灰に、該主灰の０．１倍以上１倍未満の重量の水を添加して解泥する解泥装置と、該解泥後の主灰スラリーを分級する分級装置と、該分級によって得られた微粒子スラリーを水洗する水洗装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、少量の水で解泥を行うことで運転コスト及び設備コストを大幅に低減し、脱塩効率を向上させることができる。
また、本発明は、主灰の脱塩・セメント原料化装置であって、前記分級装置による分級によって得られた粗粒子をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることを特徴とする。本発明によれば、低コストで脱塩した主灰のうち粗粒子をそのままセメント原料として利用することができる。
前記分級装置による分級によって得られた微粒子スラリーを水洗した後固液分離して得られた微粒子、又は前記微粒子スラリーを水洗しながら固液分離して得られた微粒子をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることができる。本発明によれば、低コストで脱塩した主灰のうち微粒子をセメント原料として利用することができる。
以上のように、本発明によれば、運転コスト及び設備コストを低く抑えながら主灰を脱塩し、セメント原料等に利用することができる。
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る主灰の脱塩・セメント原料化装置の一実施の形態を示し、この装置１は、ごみ焼却灰（以下「主灰」という。）Ｍを受け入れるホッパ２と、ホッパ２から供給された主灰Ｍを解泥するドラムウォッシャ３と、ドラムウォッシャ３から排出された主灰スラリーＳ１を分級する分級装置４と、分級装置４内の粗粒子Ｃに空気Ａを吹き付ける空気吹き付け装置５と、分級装置４から排出された微粒子スラリーＳ２の微粒子を水洗するタンク６と、タンク６に酸性ガスＧを導入する酸性ガス導入装置７と、タンク６から排出されたスラリーＳ３を固液分離するフィルタプレス等の固液分離装置８と、固液分離装置８から排出されたろ液Ｌを水処理する排水処理装置９等とを備える。
解泥装置としてのドラムウォッシャ３は、例えば、株式会社気工社製のＫＤＷ型等を用いることができる。このドラムウォッシャ３は、内部に多数のリフタが立設された回転式のドラムを備える解泥装置であって、少量の水で主灰Ｍの粒子同士の磨砕を効率的に生じさせ、短時間で固体の粒子凝集体を分散させることができる。
分級装置４には水篩（振動篩）等を用いることができ、分級の対象となる主灰スラリーＳ１に散水する散水装置を備える。
空気吹き付け装置５は、分級装置４において主灰スラリーＳ１が分級される際に、分級装置４内の粗粒子Ｃに空気Ａを吹き付けて粗粒子Ｃに付着している水分を除去するために備えられる。尚、分級装置４から排出された粗粒子Ｃに空気Ａを吹き付けてもよい。
酸性ガス導入装置７は、タンク６に酸性ガスＧを導入するために設けられ、導入する酸性ガスＧとしては、ＣＯ2を多く含むセメントキルンの排ガスやＳＯ2を多く含む塩素バイパス設備の排ガスを利用することができる。酸性ガスＧに代えて、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸等の酸をタンク６内の微粒子スラリーＳ２に添加してもよい。
次に、上記構成を有する装置１の動作について図１を参照しながら説明する。
ホッパ２に受け入れた主灰Ｍをドラムウォッシャ３の回転するドラム内に投入すると共に、この主灰Ｍの０．５倍程度の重量の水Ｗ１をドラム内の主灰Ｍに添加し、主灰Ｍの粒子同士を磨砕させながら固体の粒子凝集体を分散させる。ドラムウォッシャ３に供給する水Ｗ１の重量を、主灰Ｍの重量の０．１倍〜１倍の範囲で調整することができる。
次に、ドラムウォッシャ３から排出された主灰スラリーＳ１を分級装置４に供給して分級する。この際、主灰Ｍの０．８倍程度の重量の水Ｗ２を分級装置４に散水し、分級によって得られた粒径が０．７ｍｍ程度以上の粗粒子Ｃに、空気吹き付け装置５から空気Ａを吹き付け、粗粒子Ｃに付着している水分を除去する。分級装置４に散水する水Ｗ２の重量を、主灰Ｍの重量の０．１倍〜２倍の範囲で調整することで、分級効率を向上させると共に、微粒子スラリーＳ２の水分含有量を調整することができる。分級装置４の分級点を０．５を超え１ｍｍ以下の範囲で調整する。
分級装置４から微粒子を含む微粒子スラリーＳ２をタンク６に供給して微粒子を水洗する。さらに、酸性ガス導入装置７から酸性ガスＧをタンク６に添加し、微粒子スラリーＳ２に含まれるフリーデル氏塩等の難溶性塩の分解を促進させる。この際、タンク６内の微粒子スラリーＳ２のｐＨを２〜１２、より好ましくは４〜９、さらに好ましくは６〜８に調整する。
タンク６からスラリーＳ３を固液分離装置８に供給し、洗浄水として水Ｗ３を固液分離装置８に供給し、スラリーＳ３を水洗しながら固液分離し、微粒子Ｆとろ液Ｌとに分離する。ろ液Ｌは排水処理装置９で水処理した後放流し、微粒子Ｆは、分級装置４から排出した粗粒子Ｃと合流させて供給装置（不図示）を介してセメント製造装置に供給し、セメント原料として利用する。
以上説明したように、本実施の形態では、ドラムウォッシャ３等を用いて少量の水で主灰Ｍを解泥することで主灰Ｍの粒子同士が磨砕し合い、短時間で固体の粒子凝集体を分散させることができる。そのため、解泥後の主灰スラリーＳ１の分級を行う分級装置４、タンク６、固液分離装置８等における各工程を少量の水で行うことができ、分級装置４、タンク６、固液分離装置８を大規模なものとする必要がない。また、排水処理装置９において水処理の対象となる排水の量も大幅に低減させることができ、装置１全体において運転コスト及び設備コストを著しく低減することができる。また、ドラムウォッシャ３では、粒子同士の磨砕により主灰Ｍの粗粒子の表面の塩素濃度の高い部分を削り落として水洗することで脱塩効率を向上させることができる。
尚、本実施の形態では、解泥装置としてドラムウォッシャ３を用いたが、少量の水で主灰Ｍを解泥することのできる他の形式の装置を用いることもできる。
また、タンク６から排出されたスラリーＳ３をフィルタプレス等の固液分離装置８で水洗しながら固液分離したが、脱水機等を用いてスラリーＳ３を単に固液分離することもできる。
また、ろ液Ｌの一部はドラムウォッシャ３又は／及び分級装置４又は／及び固液分離装置８に戻して再使用することもできる。この際、循環量するろ液の電気伝導度を測定してろ液の循環量を決定することが望ましい。
さらに、脱塩した粗粒子Ｃ及び微粒子Ｆの用途はセメント原料に限らず、路盤材原料等に利用することもできる。
１ 主灰の脱塩・セメント原料化装置
２ ホッパ
３ ドラムウォッシャ
４ 分級装置
５ 空気吹き付け装置
６ タンク
７ 酸性ガス導入装置
８ 固液分離装置
９ 排水処理装置
Ａ 空気
Ｃ 粗粒子
Ｆ 微粒子
Ｇ 酸性ガス
Ｌ ろ液
Ｍ 主灰
Ｓ１ 主灰スラリー
Ｓ２ 微粒子スラリー
Ｓ３ スラリー
Ｗ１〜Ｗ３ 水
２ ホッパ
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Claims (10)
- 主灰に、該主灰の０．１倍以上１倍未満の重量の水を添加して解泥し、
該解泥後の主灰スラリーを分級し、
該分級によって得られた微粒子スラリーを水洗することを特徴とする主灰の脱塩方法。 - 前記分級時に、前記主灰スラリーに散水することを特徴とする請求項１に記載の主灰の脱塩方法。
- 前記分級における分級点を０．５ｍｍを超え１ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の主灰の脱塩方法。
- 前記水洗時に、前記微粒子スラリーに酸性ガス又は酸を添加することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の主灰の脱塩方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の主灰の脱塩方法における前記分級によって得られた粗粒子をセメント原料として利用することを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化方法。
- 前記分級によって得られた粗粒子に空気を吹き付けた後セメント原料として利用することを特徴とする請求項５に記載の主灰の脱塩・セメント原料化方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の主灰の脱塩方法における前記分級によって得られた微粒子スラリーを水洗した後固液分離して得られた微粒子、又は前記微粒子スラリーを水洗しながら固液分離して得られた微粒子をセメント原料として利用することを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化方法。
- 主灰に、該主灰の０．１倍以上１倍未満の重量の水を添加して解泥する解泥装置と、
該解泥後の主灰スラリーを分級する分級装置と、
該分級によって得られた微粒子スラリーを水洗する水洗装置とを備えることを特徴とする主灰の脱塩装置。 - 請求項８に記載の主灰の脱塩装置における前記分級装置による分級によって得られた粗粒子をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化装置。
- 請求項８に記載の主灰の脱塩装置における前記分級装置による分級によって得られた微粒子スラリーを水洗した後固液分離して得られた微粒子、又は前記微粒子スラリーを水洗しながら固液分離して得られた微粒子をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化装置。
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