TWI460279B - 從水泥燒成爐去除鉛的方法 - Google Patents

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Description

從水泥燒成爐去除鉛的方法 發明領域
本發明係有關於一種從水泥燒成爐去除鉛的方法,特別是有關於一種從水泥窯之窯尾至最下段旋風分離器之窯排氣流路抽取燃燒氣體一部份之氣體所含的粉塵回收鉛,藉此從水泥燒成爐去除鉛的方法。
發明背景
習知,由於將水泥中之鉛(Pb)固定化,故應不致溶解析出至土壤。然而,隨著近年之水泥製造裝置之回收資源之活用量的增加,水泥中之鉛之量亦增加,大幅超過目前為止之含有量、由於隨著濃度增加,亦有溶解析出至土壤之可能性,故需將水泥中之鉛濃度減低至目前為止之含有量程度。
是故,減低水泥中之鉛濃度之技術有於專利文獻1揭示之廢棄物之處理方法,此方法係為有效地去除分離水泥製程中所供給之廢棄物中之氯及鉛,而具有廢棄物之水洗步驟、已過濾之固態部份之鹼溶解析出步驟、從此濾液使鉛沈澱而分離之脫鉛步驟、從已脫鉛之濾液,使鈣沈澱,而分離之脫鈣步驟及將此濾液加熱,析出氯化物,將之分離回收之氯回收步驟。
又,於專利文獻2揭示廢棄物之處理方法,其具有以下步驟:(1)從灰塵等廢棄物分離出鉛等而去除時,混合含有鈣離子之溶液,獲得漿料後,進行固液分離,而獲得含鋅之固態部份及含鉛之水溶液;(2)將硫化劑添加至含鉛之水溶液後,進行固液分離,而獲得含硫化鉛與鈣離子之溶液。
【專利文獻1】日本專利公開公報2003-1218號【專利文獻2】日本專利公開公報2003-201524號
發明概要
然而,在上述專利文獻記載之習知技術中,減低水泥中之鉛量時,從水泥窯之窯尾至最下段旋風分離器之窯排氣流路抽取燃燒氣體一部份之氣體回收的氯旁路(chlorine bypass)粉塵所含之鉛去除,從氯旁路粉塵去除至系統外之鉛之比例僅為全體之30%,即使去除氯旁路粉塵中之鉛100%,剩餘之70%左右仍然混入至從水泥窯排出之熔渣,故不易降低水泥之鉛含有率。是故,促進水泥窯內之鉛之揮發,提高氯旁路粉塵等中之鉛之濃縮率為重要。
鉛揮發技術已知有氯揮發法及還原揮發法。然而,當將一般進行之氯化揮發法應用於水泥燒成步驟時,需投入遠超過在水泥製造上合乎常理之量之氯。另一方面,由於應用還原揮發法,水泥之顏色呈現黃色,故在水泥之品質面呈問題。
本發明即是鑑於上述習知技術之問題點而發明者,其目的係提供對水泥之品質不造成影響,促進水泥內之鉛之揮發,提高氯旁路粉塵等中之鉛濃縮率,以有效地降低水泥之鉛含有率之方法。
為達成上述目的,本發明係一種從水泥燒成爐去除鉛的方法,其特徵在於將水泥窯之窯尾部之燃燒氣體的O2 濃度控制在5%以下及/或將CO濃度控制在1000ppm以上,再抽取該水泥窯之燃燒氣體之一部份,以收集該燃燒氣體所含之粉塵,並從已收集之粉塵回收鉛。
根據本發明,藉使水泥窯窯尾附近之水泥窯內之原料溫度為800~1100℃之區域為還原環境時,可大幅提高鉛之揮發率,故藉由抽取水泥窯燃燒氣體之一部份,收集燃燒氣體所含之粉塵,從已收集之粉塵回收鉛,可有效率地降低水泥之鉛含有率。根據此方法,亦不致對水泥之品質造成影響。
在前述從水泥燒成爐去除鉛的方法中,可將前述水泥窯之窯尾部之燃燒氣體的O2 濃度控制在5%以下及/或將CO濃度控制在1000ppm以上,且令該水泥窯之內徑為D、從該水泥窯之窯尾側朝長方向往窯內部之距離為L時,將含有燃料及/或可燃物之原料投入至該水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。藉此,可確實維持前述水泥窯內之原料溫度為800~1100℃之區域之還原環境,而可更有效率地降低水泥之鉛含有率。
在前述從水泥燒成爐去除鉛的方法中,可使用噴嘴,將含有粉狀及/或漿狀之燃料以及/或者可燃物之原料噴射至前述水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。
可使用遠投裝置,將含有塊狀之燃料及/或可燃物之原料投入至前述水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。
可利用該水泥窯之窯尾部之傾斜面,將含有圓筒狀或球狀之燃料及/或可燃物之原料投入至前述水泥窯之L/D為0以上2以下之區域,前述含有圓筒狀或球狀之燃料及/或可燃物之原料可為將含有小片燃料及/或可燃物之原料予以成形者。
可從設置於前述水泥窯之L/D為0以上、12以下之區域內之投入口投入含有前述燃料及/或可燃物之原料。
如以上,根據本發明在從水泥燒成爐去除鉛的方法,可在不對水泥之品質造成影響下,有效率地降低水泥之鉛含有率。
圖式簡單說明
第1(a)圖~第1(d)圖係顯示用以實施本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法之裝置例的概略圖。
第2圖係顯示附設於水泥燒成爐之氯旁路設備之全體結構之流程圖。
第3(a)圖~第3(e)圖係顯示以化學平衡模擬算出氣體溫度與鉛之揮發率之關係的圖表。
第4圖係顯示水泥窯之窯尾CO濃度與鉛揮發率之關係之圖表。
第5圖係顯示水泥窯之窯尾O2 濃度與鉛揮發率之關係之圖表。
較佳實施例之詳細說明
接著,參照圖式,就本發明實施形態作說明。
第1(a)圖係顯示用以實施本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法之第1實施形態之裝置一例,此裝置於水泥窯10之窯尾10a側(具有煅燒爐11及最下段旋風分離器12之端部側)具有用以將含有粉狀及/或漿狀之燃料以及/或者可燃物之原料(以下適當地稱為「燃料等」)噴射至水泥窯10內之噴嘴1。
於噴嘴1具有圖中未示之燃料等F之供給裝置及用以將噴嘴1所供給之燃料等F噴射至水泥窯10內之噴射裝置,而可將噴嘴1所供給之燃料等F供給至水泥窯10之內部。
另一方面,如第2圖所示,水泥窯10具有氯旁路設備,來自水泥窯10之窯尾至最下段旋風分離器之窯排氣流路之抽取氣體在探測器21中以冷卻風扇22之冷風冷卻後,導入至分粒機23,分離成粗粉粉塵、微粉及氣體。粗粉粉塵返回至水泥窯系統,含有氯化鉀(KCl)等之微粉(氯旁路粉塵)為集塵機24所回收。此外,從集塵機24排出之排氣經由排氣風扇25,排放出至大氣。
接著,就使用上述系統之本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法作說明。
在第1(a)圖中,使用噴嘴1,將含有粉狀或漿狀之燃料或者可燃物之原料噴射至水泥窯10內。在此,燃料除了使用粉煤、重油等作為水泥窯10之主燃料外,亦可使用廢棄物燃料等各種燃料。關於含可燃物之原料,不限定其種類,亦可為將廢棄物再利用者。惟,若為揮發部份多之燃料等時,即使產生還原性高之氣體,仍即刻流至下流側,轉換成氧化性高之氣體,故宜使用固定碳量多之燃料等。
使用噴嘴1,將上述燃料等F噴射至令水泥窯10之內徑為D,從該水泥窯10之窯尾10a側在長向上朝向窯內部之距離為L時,L/D為0以上、12以下之區域。
第3(a)圖~第3(e)圖顯示化學平衡模擬之氣體溫度與鉛之揮發率之關係,橫軸表示氣體溫度,縱軸表示鉛之揮發率,(a)是顯示濕空氣環境,(b)是顯示標準之燃燒氣體環境,(c)是顯示無氧環境,(d)是顯示低濃度CO環境及(e)是顯示高濃度CO環境,隨著從(a)至(e),而從氧化環境移至還原環境,(e)顯示最強之還原環境。
從第3圖可知,在(e)之還原性強之環境下,相較於其他情形,在氣體溫度為700~1200℃之範圍,可大幅提高鉛之揮發率。該溫度範圍相當於水泥窯10之窯尾10a附近的區域。因此,藉由在水泥窯10之L/D為0以上12以下的區域、即水泥窯10內之原料溫度800~1100℃的區域內,噴射粉狀或漿狀的燃料等F,可令該區域為還原環境,使鉛的揮發率大幅提昇。
第4圖係顯示水泥窯10之窯尾10a之燃燒氣體的CO濃度(以下稱為「窯尾CO濃度」)與鉛揮發率之關係之實驗資料,當CO濃度達0.1%(1000ppm)以上時,鉛揮發率為90%左右以上,當CO濃度達0.3%(3000ppm)以上時,鉛揮發率為95%左右以上。藉此,證實了在還原性強之環境下,在第1圖所示之水泥窯10之窯尾10a附近的區域,鉛揮發率大幅上升。
第5圖係顯示水泥窯10之窯尾10a之燃燒氣體的O2 濃度(以下稱為「O2 濃度」)與鉛揮發率之關係之實驗資料,當O2 濃度達5%以下時,鉛揮發率為90%左右以上,當O2 濃度達3%以下時,鉛揮發率為95%左右以上。從該等亦證實了在還原性強之環境下,在第1圖所示之水泥窯10之窯尾10a附近的區域,鉛揮發率大幅上升。
在水泥窯10揮發之鉛在第2圖中包含有以探測器21抽取之氣體,抽取氣體在探測器21冷卻後,導入至分粒機23,分離成粗粉粉塵、微粉及氣體,微粉以集塵機24所回收。由於此微粉中,在水泥窯10內鉛揮發較多之狀態下,鉛較習知濃縮更多,故藉回收此鉛,可降低以水泥窯10製造之水泥之鉛含有率。
第1(b)圖係顯示用以實施本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法第2實施形態之裝置之一例,此裝置於水泥窯10之窯尾10a側具有用以將塊狀燃料等F投入水泥窯10內之遠投裝置2。遠投裝置2係以彈性體、空氣壓、油氣等為動力者,構造成可將噴嘴1所供給之燃料等F供給至水泥窯10內部。
使用此種遠投裝置2,將燃料等F投入水泥窯10之L/D為0以上、12以下之區域,與第1實施形態同樣地,令水泥窯10內之原料溫度為800~1100℃之區域作為還原環境,可大幅提高鉛之揮發率,如上述,因從鉛濃縮較習知多之氯旁路粉塵回收鉛,故可降低在水泥窯10製造之水泥之鉛含有率。
此外,在本實施形態中,燃料等F之尺寸、初速等之投入條件從考慮流體阻力R=C.A.ρ.u2 /2(C:阻力係數、A:投影面積、ρ:密度、u:相對速度)之流體模擬算出而決定。藉此,可防止燃料F等因水泥窯10之排氣而返回至窯尾10a側,使用遠投裝置2,可確實將燃料等F投入水泥窯10之L/D為0以上、12以下之區域。
又,關於遠投裝置2之設置位置,為防止燃料F等之返回,宜設置於水泥窯之背面之原料側。水泥窯之排氣並非同樣地在水泥窯內流動,而是優先地在阻力少之反原料側流動。因此,投入燃料F等時,藉將遠投裝置設置於通風阻力更少之原料側,可防止燃料等F之返回。
第1(c)圖係用以說明本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法第3實施形態者,在本實施形態中,利用水泥窯10之窯尾10a之傾斜面3,投入圓筒狀或球狀燃料等F。利用在傾斜面3轉動之圓筒狀或球狀燃料等F之慣性,將燃料等F供給至水泥窯10之內部。
如此,將燃料等F投入水泥窯10之L/D為0以上、12以下之區域,與上述實施形態同樣地,令水泥窯10內之原料溫度為800~1100℃之區域作為還原環境,提高鉛之揮發率,從鉛濃縮較習知多之氯旁路粉塵回收鉛,而可降低在水泥窯10製造之水泥之鉛含有率。
此外,關於上述圓筒狀或球狀之燃料等F,其投入條件藉從投入高度位置及預先以電爐等測量之燃燒完畢之時間等預測到達位置,可更正確地將燃料等F投入水泥窯內之目標之位置。製造圓筒狀或球狀之燃料等F時,亦可成形小片之燃料等。
第1(d)圖係顯示用以實施本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法之第4實施形之裝置一例,此裝置具有設置於水泥窯10之L/D為0以上、12以下之區域之投入口4、用以將燃料等F供給至此投入口4之圖中未示之供給裝置。此外,投入口4構造成僅於位於水泥窯10上側時開啟,為將吸入至水泥窯10內之冷風量抑制為最小限度,而進行材料密封等。
使用此種投入口4。將燃料等F直接供給至L/D為0以上、12以下之區域,與上述實施形態同樣地,令水泥窯10內之原料溫度為800~1100℃之區域作為還原環境,可大幅提高鉛之揮發率,因從鉛濃縮較習知多之氯旁路粉塵回收鉛,故可降低在水泥窯10製造之水泥之鉛含有率。
此外,在上述實施形態中,說明了將燃料等投入L/D為0以上、12以下之區域,且令水泥窯10內之原料溫度為800~1100℃之區域作為還原環境之情形,即使不投入燃料等,藉令上述區域為還原環境,仍可大幅提高鉛之揮發率,在水泥窯10之實際運轉上,為確實維持前述區域之還原環境,宜將水泥窯10之窯尾10a的燃燒氣體O2 濃度控制在5%以下及/或CO濃度在1000ppm以上,同時,將燃料等投入水泥窯10之L/D為0以上、12以下之區域。
1...噴嘴
2...遠投裝置
3...傾斜面
4...投入口
10...水泥窯
10a...窯尾
11...煅燒爐
12...最下段旋風分離器
21...探測器
22...冷卻風扇
23...分粒機
24...集塵機
25...排氣風扇
第1(a)圖~第1(d)圖係顯示用以實施本發明從水泥燒成爐去除鉛的方法之裝置例的概略圖。
第2圖係顯示附設於水泥燒成爐之氯旁路設備之全體結構之流程圖。
第3(a)圖~第3(e)圖係顯示以化學平衡模擬算出氣體溫度與鉛之揮發率之關係的圖表。
第4圖係顯示水泥窯之窯尾CO濃度與鉛揮發率之關係之圖表。
第5圖係顯示水泥窯之窯尾O2 濃度與鉛揮發率之關係之圖表。
1...噴嘴
2...遠投裝置
3...傾斜面
4...投入口
10...水泥窯
10a...窯尾
11...煅燒爐
12...最下段旋風分離器

Claims (7)

  1. 一種從水泥燒成爐去除鉛的方法,其特徵在於將水泥窯之窯尾部之燃燒氣體的O2 濃度控制在5%以下及/或將CO濃度控制在1000ppm以上,並且令該水泥窯之窯尾附近之水泥窯內的原料溫度為800~1100℃之區域為還原環境,再抽取該水泥窯之燃燒氣體之一部份,以收集該燃燒氣體所含之粉塵,並從已收集之粉塵回收鉛。
  2. 如申請專利範圍第1項之從水泥燒成爐去除鉛的方法,係將前述水泥窯之窯尾部之燃燒氣體的O2 濃度控制在5%以下及/或將CO濃度控制在1000ppm以上,且令該水泥窯之內徑為D、從該水泥窯之窯尾側朝長方向往窯內部之距離為L時,將含有燃料及/或可燃物之原料投入至該水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。
  3. 如申請專利範圍第2項之從水泥燒成爐去除鉛的方法,係使用噴嘴,將含有粉狀及/或漿狀燃料及/或可燃物之原料噴射至前述水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。
  4. 如申請專利範圍第2項之從水泥燒成爐去除鉛的方法,係使用遠投裝置,將含有塊狀燃料及/或可燃物之原料投入至前述水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。
  5. 如申請專利範圍第2項之從水泥燒成爐去除鉛的方法,係利用該水泥窯之窯尾部之傾斜面,將含有圓筒狀或球狀燃料及/或可燃物之原料投入至前述水泥窯之L/D為0以上12以下之區域。
  6. 如申請專利範圍第5項之從水泥燒成爐去除鉛的方法, 其中前述含有圓筒狀或球狀燃料及/或可燃物之原料係將含有小片燃料及/或可燃物之原料予以成形者。
  7. 如申請專利範圍第2項之從水泥燒成爐去除鉛的方法,係從設置於前述水泥窯之L/D為0以上12以下之區域內之投入口投入含有前述燃料及/或可燃物之原料。
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