(57)【要約】【課題】セメントキルン排ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭灰を有効に利用する。【解決手段】火力発電所等から石炭灰をセメント製造設備に受け入れ、受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離し、分離した灰分を該セメント製造設備においてセメント原料として利用し、分離した未燃カーボンを、該セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度に応じて、該セメント製造設備において利用する。セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度が高い場合には、石炭灰のうち、水銀が偏在する未燃カーボンをセメント製造設備に投入せずに、該セメント製造設備以外の設備で処理したり、該セメント製造設備への未燃カーボンの投入量を調整したりすることもできる。分離した未燃カーボンから水銀を分離し、水銀を分離した後の未燃カーボンをセメント製造設備において燃料として利用することができる。【選択図】図１
2008069118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰をセメント製造設備に受け入れ、
受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離し、
分離した灰分を該セメント製造設備においてセメント原料として利用し、
分離した未燃カーボンを、該セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度に応じて、該セメント製造設備において利用することを特徴とする石炭灰の処理方法。
【請求項２】
前記分離した未燃カーボンから水銀を分離し、水銀を分離した後の未燃カーボンを、前記セメント製造設備において燃料として利用することを特徴とする請求項１に記載の石炭灰の処理方法。
【請求項３】
前記石炭灰中の前記灰分と前記未燃カーボンとを、静電法又は浮選法によって分離することを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭灰の処理方法。
【請求項４】
前記分離した未燃カーボンから前記水銀を、不活性ガスを用いた昇温脱離、又は酸化剤を用いた溶出分離によって分離することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の石炭灰の処理方法。
【請求項５】
前記水銀を除去した未燃カーボンを、セメントキルンの焼成用燃料、又は湿式脱カーボン後の石炭灰の乾燥用燃料として用い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石炭灰の処理方法。
【請求項６】
前記未燃カーボンから除去した前記水銀を、イオン交換樹脂に吸着させるか、酸化して固体として分離して山元へ還元することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の石炭灰の処理方法。
【請求項７】
石炭灰をセメント製造設備に受け入れる受け入れ手段と、
受け入れた石炭灰を、灰分と未燃カーボンとに分離する第１の分離手段と、
分離した灰分を、該セメント製造設備にセメント原料として供給する第１の供給手段と、
前記第１の分離手段によって分離された未燃カーボンから水銀を分離する第２の分離手段と、
水銀が除去された未燃カーボンを、前記セメント製造設備に燃料として供給する第２の供給手段とを備えることを特徴とする石炭灰処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰の処理方法及び処理装置に関し、特に、セメントキルン排ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュ等をセメント原料として有効利用する石炭灰の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュは、セメント用混合材、コンクリート用混和材、人工軽量骨材の原料等に利用されている。この際、フライアッシュ中に未燃カーボンが多いと種々の問題が発生するため、未燃カーボンを除去する必要があり、多くの技術が提案されている。特に、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際には、湿式浮選法による脱炭処理後、湿灰をセメントミルに添加することが、設備コストや運転コストを最も抑えることができる方法と考えられている。【０００３】
そのため、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際には、フライアッシュに水を加えてスラリーとした後、起泡剤を添加し、撹拌しながら気泡を発生させ、この気泡にフライアッシュの未燃カーボンを付着させ、気泡を除去して、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去した後、クリンカとともにセメントミルで粉砕していた（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
一方、セメントキルンの排ガスには、微量の金属水銀が含まれている。その起源は、セメントの主原料である石灰石等の天然原料が含有する水銀の他、フライアッシュ等の他品種にわたるリサイクル資源に含まれる水銀である。【０００５】
近年、廃棄物のセメント原料化及び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、セメントキルン排ガス中の水銀濃度も増加する傾向にある。【０００６】
【特許文献１】日本国特許第３６１３３４７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、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる水銀を、多量の排ガスから除去することは極めて困難であり、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度が増加すると、大気汚染の原因となるおそれがあるとともに、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡大の阻害要因となるおそれもある。【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭灰を有効に利用することが可能な石炭灰の処理方法及び処理装置を提供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、石炭灰の処理方法であって、石炭灰をセメント製造設備に受け入れ、受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離し、分離した灰分を該セメント製造設備においてセメント原料として利用し、分離した未燃カーボンを、該セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度に応じて、該セメント製造設備において利用することを特徴とする。【００１０】
そして、本発明によれば、セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度が高い場合には、石炭灰のうち、水銀が偏在する未燃カーボンをセメント製造設備に投入せずに、該セメント製造設備以外の設備で処理したり、該セメント製造設備への未燃カーボンの投入量を調整したりすることもできるため、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度が上昇することを回避することができる。【００１１】
前記石炭灰の処理方法において、前記分離した未燃カーボンから水銀を分離した未燃カーボンを、前記セメント製造設備において燃料として利用することができる。これにより、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を増加させることなく、前記セメント製造設備において未燃カーボンを燃料として利用することができる。【００１２】
前記石炭灰の処理方法において、前記石炭灰中の前記灰分と前記未燃カーボンとを、静電法又は浮選法によって分離することができる。【００１３】
前記石炭灰の処理方法において、前記分離した未燃カーボンから前記水銀を、不活性ガスを用いた昇温脱離、又は酸化剤を用いた溶出分離によって分離することができる。さらに、前記石炭灰の処理方法において、前記水銀を除去した未燃カーボンを、セメントキルンの焼成用燃料、又は湿式脱カーボン後の石炭灰の乾燥用燃料として用いることができる。【００１４】
また、前記石炭灰の処理方法において、前記未燃カーボンから除去した前記水銀を、イオン交換樹脂に吸着させるか、酸化して固体として分離して山元へ還元することができる。【００１５】
さらに、本発明は、石炭灰処理装置であって、石炭灰をセメント製造設備に受け入れる受け入れ手段と、受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離する第１の分離手段と、分離した灰分を該セメント製造設備にセメント原料として供給する第１の供給手段と、前記第１の分離手段によって分離された未燃カーボンから水銀を分離する第２の分離手段と、水銀が除去された未燃カーボンを、前記セメント製造設備に燃料として供給する第２の供給手段とを備えることを特徴とする。【００１６】
そして、この石炭灰処理装置によれば、上述のように、第１の分離手段によって分離された灰分を、セメント製造設備においてセメント原料として利用することができるとともに、前記第１の分離手段によって分離された未燃カーボンから、さらに第２の分離手段によって水銀を除去することにより、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を増加させることなく、セメント製造設備において、水銀が除去された未燃カーボンを燃料として利用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明にかかる石炭灰の処理方法及び処理装置によれば、セメントキルン排ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭灰を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる方法及び装置による処理の対象となる石炭灰として、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュの場合を例にとって説明する。【００１９】
図１に示すように、本発明にかかる石炭灰処理装置１は、フライアッシュ受入設備２と、未燃カーボン除去装置３と、水銀回収装置４とで構成される。【００２０】
フライアッシュ受入設備２は、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュをセメント製造設備において有効利用するために受け入れるためのものであって、圧送式のタンク等を備える。【００２１】
未燃カーボン除去装置３は、静電法又は浮選法等によって、フライアッシュ受入設備２からもたらされたフライアッシュから未燃カーボンを除去して、灰分と未燃カーボンを得るために設けられる。【００２２】
水銀回収装置４は、未燃カーボン除去装置３によってフライアッシュから分離された未燃カーボンから水銀を分離回収するために設けられ、例えば、昇温脱離装置、溶出分離装置等が用いられる。【００２３】
次に、上記構成を有する石炭灰処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。【００２４】
石炭焚き火力発電所等からフライアッシュをフライアッシュ受入設備２に受け入れ、輸送機等を介して未燃カーボン除去装置３にフラアッシュを供給する。【００２５】
次に、未燃カーボン除去装置３においてフライアッシュ中の未燃カーボンを除去する。例えば、浮選法による場合には、特許第３６１３３４７号にかかるフライアッシュ中の未燃カーボンの除去方法等を用いることができる。【００２６】
未燃カーボン除去装置３によって分離された灰分は、輸送機等を介して、セメント用原料としてセメント焼成設備５に供給する。【００２７】
一方、未燃カーボン除去装置３によって分離された未燃カーボンは、水銀回収装置４に供給し、不活性ガスを用いた昇温脱離等により未燃カーボンから水銀を回収する。【００２８】
水銀回収装置４によって水銀が除去された未燃カーボンは、セメント焼成装置５においてセメント製造用補助燃料として使用する。この未燃カーボンは、仮焼炉にバーナを介して吹き込んでもよく、セメントキルンにメインバーナから吹き込むこともできる。また、この未燃カーボンをセメント製造用燃料として使用するだけでなく、湿式脱カーボン後の石炭灰の乾燥用燃料として用いることもできる。【００２９】
水銀回収装置４によって分離された水銀は、酸化剤を添加して固体とし、山元へ還元してもよく、キレート樹脂等のイオン交換膜樹脂に吸着させて回収してもよい。【００３０】
次に、本発明にかかる石炭灰の処理方法及び処理装置による水銀の回収効果について、説明する。【００３１】
表１は、浮選法によってフライアッシュ中の未燃カーボンを気泡に付着させて浮上させ、フライアッシュスラリーを、未燃カーボンを含むフロスと、灰分を含むテールとに分離し、各々の水銀含有率を測定した結果を示す。水銀含有率を測定するにあたって、Ｈｇは、風乾後、微粉砕したものを加熱気化原子吸光法によって分析した。【００３２】
【表１】
2008069118.tif 000003
【００３３】
同表に示すように、未燃カーボンを含むフロス側に水銀が偏在していることが判る。従って、例えば、フロスを固液分離して得られたケークから未燃カーボンを回収し、この未燃カーボンをセメント製造設備に投入せずに、該セメント製造設備以外の設備で処理したり、未燃カーボンから水銀を分離した後、セメント製造設備において燃料として利用することで、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を増加させることなくフライアッシュを有効利用することができる。【００３４】
また、表２は、セメント製造設備において使用されるセメント原料を、石灰石を主原料とする天然原料と、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュと、その他の原料に分けた場合の各原料の使用量、水銀含有率、水銀持込量及び寄与率を比較したものである。【００３５】
【表２】
2008069118.tif 000004
【００３６】
同表に示されるように、水銀含有率を比較すると、フライアッシュが最も高く、寄与率が４９．２％であるため、フライアッシュ中に含まれる水銀を除去することにより、セメント製造設備のキルン排ガス中の水銀濃度を略々半減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる石炭灰処理装置の一実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１  石炭灰処理装置
２  フライアッシュ受入設備
３  未燃カーボン除去装置
４  水銀回収装置
５  セメント焼成装置
【図１】
2008069118.tif 000005
【国際調査報告】
2008069118.tif 000006
2008069118.tif 000007
2008069118.tif 000008
2008069118.tif 000009