(57)【要約】【課題】好適に汚泥及び粉体を混合できる汚泥及び粉体の処理方法を提供する。【解決手段】汚泥と、平均粒子径が５００μｍ以下の第１の粉体と、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体とを混練し、混練物を得る工程と、前記混練物を燃焼させる工程と、を備える、汚泥及び粉体の処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥と、平均粒子径が５００μｍ以下の第１の粉体と、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体とを混練し、混練物を得る工程と、
前記混練物を燃焼させる工程と、
を備える、汚泥及び粉体の処理方法。
【請求項２】
前記混練物をセメントクリンカの焼成工程又はボイラーに投入し、燃焼させる、請求項１に記載の汚泥及び粉体の処理方法。
【請求項３】
前記第１の粉体が、トナー、小麦粉、ポリマー粉、プラスチック粉、おが屑及び金属粉からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項１又は２に記載の汚泥及び粉体の処理方法。
【請求項４】
前記第２の粉体が、プラスチック粉及び木粉の少なくとも一方である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の汚泥及び粉体の処理方法。
【請求項５】
前記汚泥が、下水汚泥、工業廃水汚泥及びし尿汚泥からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の汚泥及び粉体の処理方法。
【請求項６】
前記燃焼工程に先立って行われ、前記混練物を発酵させることにより前記混練物の含水率を低減する低減工程をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の汚泥及び粉体の処理方法。
【請求項７】
汚泥と、平均粒子径が５００μｍ以下の第１の粉体と、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体とを混練し、混練物を得る工程と、
セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程と、
を備え、
前記混練物を前記焼成工程に投入する、セメントクリンカの製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程において、プレヒータ、仮焼炉及びキルンの窯尻の少なくとも一カ所に前記混練物を投入し、燃焼させる、請求項７に記載のセメントクリンカの製造方法。
【請求項９】
前記第１の粉体が、トナー、小麦粉、ポリマー粉、プラスチック粉、おが屑及び金属粉からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項７又は８に記載のセメントクリンカの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の粉体が、プラスチック粉及び木粉の少なくとも一方である、請求項７〜９のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法。
【請求項１１】
前記汚泥が、下水汚泥、工業廃水汚泥及びし尿汚泥からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法。
【請求項１２】
前記焼成工程に先立って行われ、前記混練物を発酵させることにより前記混練物の含水率を低減する低減工程をさらに備える、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する工程と、
前記セメントクリンカからセメントを製造する工程と、
を備える、セメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥及び粉体の処理方法、セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、廃トナーなどの粉体廃プラスチックなどの処理方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、粉体廃プラスチックと下水汚泥とを混合し、その混練物を焼却処理する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
廃トナーなどの粒子径の小さな粉体廃プラスチックは、凝集しやすいため、下水汚泥等の液体成分を多量に含むものと均一に混合しようとすると、特許文献１で記載されているような特別な装置が必要となる。そのような特別な装置を使用しなければ、粒子径の小さな粉体を下水汚泥等の液体成分を多量に含むものと均一に混合することが困難である。粉体と下水汚泥等とが均一に混合されていなければ、例えば、焼却処理する際に燃焼ムラが生じるなどの問題が生じる虞がある。このため、粉体と汚泥とを好適に処理するために、粉体と汚泥とを均一に混合したいという要望がある。
【０００５】
本発明の主な目的は、好適に汚泥及び粉体を混合できる汚泥及び粉体の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、汚泥と、平均粒子径が５００μｍ以下の第１の粉体と、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体とを混練し、混練物を得る。混練物を燃焼させる。本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、平均粒子径が１ｍｍ以上という平均粒子径が比較的大きな第２の粉体を、平均粒子径が小さな第１の粉体及び汚泥に添加する。このため、第２の粉体が粉砕媒体のような機能を発揮し、平均粒子径が小さな第１の粉体がダマにならず、第１及び第２の粉体と汚泥とを高い均一性で混練することができる。従って、得られた混練物は、例えば、発熱量の安定した燃料として用いることができる。また、平均粒子径が小さな第１の粉体が汚泥に取り込まれ、粉塵が生じないため、粉塵爆発することを抑制することができる。
【０００７】
本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、混練物をセメントクリンカの焼成工程又はボイラーに投入してもよい。
【０００８】
本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、第１の粉体が、トナー、小麦粉、ポリマー粉、プラスチック粉、おが屑及び金属粉からなる群から選ばれた少なくとも一種であってもよい。
【０００９】
本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、第２の粉体が、プラスチック粉及び木粉の少なくとも一方であってもよい。
【００１０】
本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、汚泥が、下水汚泥、工業廃水汚泥及びし尿汚泥からなる群から選ばれた少なくとも一種であってもよい。
【００１１】
本発明に係る汚泥及び粉体の処理方法では、燃焼工程に先立って行われ、混練物を発酵させることにより混練物の含水率を低減する低減工程をさらに行うことが好ましい。
【００１２】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、汚泥と、平均粒子径が５００μｍ以下の第１の粉体と、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体とを混練し、混練物を得る。セメントクリンカの原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程を行う。混練物を焼成工程に投入する。本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体を、平均粒子径が小さな第１の粉体及び汚泥と混合する。このため、平均粒子径が小さな第１の粉体がダマにならず、第１及び第２の粉体と汚泥とを高い均一性で混練することができる。従って、得られた混練物は、例えば、発熱量の安定した燃料として焼成工程において用いられる。よって、焼成工程を安定的に行うことができる。また、平均粒子径が小さな第１の粉体が粉塵爆発することを抑制することができる。
【００１３】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、焼成工程において、プレヒータ、仮焼炉及びキルンの窯尻の少なくとも一カ所に混練物を投入し、燃焼させることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、第１の粉体が、トナー、小麦粉、ポリマー粉、プラスチック粉、おが屑及び金属粉からなる群から選ばれた少なくとも一種であってもよい。
【００１５】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、第２の粉体が、プラスチック粉及び木粉の少なくとも一方であってもよい。
【００１６】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、汚泥が、下水汚泥、工場排水汚泥及びし尿汚泥からなる群から選ばれた少なくとも一種であってもよい。
【００１７】
本発明に係るセメントクリンカの製造方法では、焼成工程に先立って行われ、混練物を発酵させることにより混練物の含水率を低減する低減工程をさらに行うことが好ましい。
【００１８】
本発明に係るセメントの製造方法では、本発明に係るセメントクリンカの製造方法によりセメントクリンカを製造する。セメントクリンカからセメントを製造する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、好適に汚泥及び粉体を混合できる汚泥及び粉体の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るセメントの製造装置の一部分の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るセメントの製造装置１の一部分の模式図である。具体的には、図１には、セメントの製造装置１のうち、セメントクリンカの焼成装置１０及び混練部２０が記載されている。
【００２３】
図１に示すように、焼成装置１０には、原料が投入される。ここで、投入される原料は、セメントクリンカの原料と、後述する焼成において消費される燃料とを含むものとする。焼成装置１０に投入される原料としては、例えば、有機汚泥等が挙げられる。
【００２４】
上記原料は、図示しない原料粉砕機（原料ミル）により粉砕、混合された後に、図１に示す焼成装置１０に投入される。具体的には、上記原料は、焼成装置１０のプレヒータ１１に投入される。上記原料は、プレヒータ１１により予熱される。なお、プレヒータ１１は、例えば、サスペンションプレヒーターにより構成されていることが好ましい。上記原料の予熱効率を向上できるためである。
【００２５】
プレヒータ１１には、仮焼炉１２が接続されている。プレヒータ１１において予熱された原料は、仮焼炉１２に移送される。予熱された原料は、還元雰囲気に維持された仮焼炉１２において熱分解される。
【００２６】
仮焼炉１２は、ロータリーキルンなどのキルン１３に接続されている。仮焼炉１２において熱分解された原料は、キルン１３の窯尻１３ａに投入される。投入された原料は、キルン１３の窯前１３ｂに設けられたメインバーナー（図示せず）により加熱され、セメントクリンカが生成する。
【００２７】
キルン１３の窯前１３ｂは、クリンカクーラー１４に接続されている。キルン１３において生成したセメントクリンカは、クリンカクーラー１４において冷却され、冷却されたセメントクリンカがクリンカクーラー１４から排出される。
【００２８】
なお、本発明において、焼成工程に用いる焼成装置は、キルンを備えていればよく、プレヒータや仮焼炉を必ずしも備えている必要はない。
【００２９】
製造されたセメントクリンカは、図示しない仕上げミルに接続されている。この仕上げミルにおいて、セメントクリンカと、セメントの硬化速度を調整する役割を果たす石膏や高炉スラグやフライアッシュ等と共に粉砕され、混合されることによりセメントが製造される。
【００３０】
図１に示すように、セメントの製造装置１には、混練部２０が設けられている。混練部２０には、汚泥と、第１及び第２の粉体とが供給される。混練部２０に供給された汚泥と、第１及び第２の粉体とは、混練部２０において混練される。なお、本発明において、混練部に汚泥と第１及び第２の粉体以外の材料が供給され、混練されてもよい。例えば、混練部に汚泥と第１及び第２の粉体に加えて、生ゴミ等が供給されてもよい。
【００３１】
混練部２０により得られた混練物は、焼成工程に投入され、燃料として利用される。そうすることにより、焼成工程において必要となる燃料の量を低減することができる。
【００３２】
ところで、例えば、特許文献１に記載されているように、平均粒子径が小さな粉体と汚泥とを混合した場合、粉体がダマになり、汚泥と粉体とが均一に混合されない場合がある。その場合、混合物を燃焼させた際に得られる発熱量のムラが生じる。
【００３３】
本実施形態では、混練部２０において行う混練工程において、汚泥と、平均粒子径が５００μｍ以下の第１の粉体と、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体とを混練し、混練物を得る。このため、平均粒子径が１ｍｍ以上の第２の粉体が粉砕媒体のような機能を果たし、第１の粉体がダマになることを抑制する。このため、平均粒子径が小さな第１の粉体がダマにならず、第１及び第２の粉体と汚泥とを高い均一性で混練することができる。従って、得られた混練物は、例えば、発熱量の安定した燃料として焼成工程において用いられる。よって、焼成工程を安定的に行うことができる。また、平均粒子径が小さな第１の粉体が汚泥に取り込まれ、粉塵が生じないため、粉塵爆発することを抑制することができる。
【００３４】
第１の粉体の平均粒子径は、５００μｍ以下であり、１００μｍ以下であることが好ましい。但し、第１の粉体の平均粒子径が小さすぎると、第２の粉体を混合しても十分に高い均一性を有する混練物を得られない虞がある。従って、第１の粉体の平均粒子径は、５μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。
【００３５】
第２の粉体の平均粒子径は、第１の粉体がダマにならないようにする観点から、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３６】
なお、本発明において、粉体の「平均粒子径」は、平均粒子径が７５０μｍ未満の場合は、株式会社堀場製作所社製レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ９６０を用いて測定することができる。また、平均粒子径が７５０μｍ以上の場合は、ふるいを用いて測定することができる。
【００３７】
第１の粉体としては、特に限定されないが、例えば、トナー、小麦粉、ポリマー粉、プラスチック粉、おが屑、金属粉等が挙げられる。ポリマー粉の具体例としては、例えば、ウレタン断熱材の粉砕により生じた粉体等が挙げられる。これらの粉体の１種のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。
【００３８】
第２の粉体の具体例としては、例えば、プラスチック粉や木粉等が挙げられる。これらの粉体の１種のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。
【００３９】
汚泥の具体例としては、例えば、下水汚泥、し尿系汚泥、食品排水汚泥、アオコ、底泥、食品加工残渣、工業廃水汚泥等の有機汚泥や無機汚泥等が挙げられる。食品加工残渣の具体例としては、ビールかす、茶かす、畜産残渣等が挙げられる。これらの粉体の１種のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。なお、汚泥と第１の粉体、第２の粉体との混合は、スクリューミキサ、パン型ミキサ、回転揺動ミキサ等の一般的な混合機を用いて行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、汚泥として、焼成工程に先立って行われ、混練物を発酵させることにより混練物の含水率を低減する低減工程をさらに行うことが好ましい。そうすることにより、発酵熱により混練物の含水率が低下する。このため、混練物を燃焼させる際に水分を蒸発させるために必要となる熱量を少なくすることができる。すなわち、混練物の単位体積当たり若しくは単位質量当たりの熱量を多くすることができる。従って、セメントクリンカの製造に要する燃料の量をより少なくすることができる。
【００４１】
混練物の投入箇所は、特に限定されない。混練物は、例えば、プレヒータ１１、仮焼炉１２、キルン１３のうちの少なくとも一カ所に投入することができる。なかでも、混練物を、プレヒータ１１、仮焼炉１２及びキルン１３の窯尻１３ａのうちの少なくとも一カ所に投入することが好ましく、仮焼炉１２に投入することがより好ましい。これは混連物がセメント原料だけでなく、仮焼炉１２における補助燃料として利用できるからである。
【００４２】
なお、本実施形態では、混練物をセメントクリンカの焼成工程に投入して燃焼させる例について説明した。但し、本発明において、混練物の投入先はこれに限定されない。例えば、発電所等のボイラ等に混練物を投入し、燃焼させてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１      ：製造装置
１０    ：焼成装置
１１    ：プレヒータ
１２    ：仮焼炉
１３    ：キルン
１３ａ  ：窯尻
１３ｂ  ：窯前
１４    ：クリンカクーラー
２０    ：混練部
【図１】
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