(57)【要約】【課題】電気集塵機の爆発や、ダイオキシン類のような有害物質の発生を回避しながら、セメント製造工程から鉛等の重金属類を効率よく回収すると同時に、塩回収量の増加を図る。【解決手段】セメントキルン２の中間からプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に、固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒したペレットＰを供給するベルトフィーダ７と、キルンの窯尻２ａからキルン燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブ４と、抽気ガスＧ１より塩素分を除去する乾式塩素バイパス設備８と、乾式塩素バイパス設備で得られた塩素バイパスダストＤ２に硫化剤を添加した後脱水する脱水機１２と、脱水機によって脱水して得られたケークＣから重金属類を回収する浮選装置１８と、脱水機によって脱水して得られたろ液Ｌ１から塩類を回収するスプレードライヤ１６とを備えるセメント製造装置１等。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給する供給装置と、
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、
該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、
該集塵装置によって集塵されたダストを水に溶解させる溶解槽と、
該溶解槽に溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、
該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、
前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えることを特徴とするセメント製造装置。
【請求項２】
セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給する供給装置と、
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、
該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵する湿式集塵装置と、
該湿式集塵装置によって湿式集塵されたダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、
該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、
前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えることを特徴とするセメント製造装置。
【請求項３】
前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒する混合造粒装置を備え、
該混合造粒装置による造粒物を、前記供給装置によって、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント製造装置。
【請求項４】
セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給し、
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、
該集塵したダストを水に溶解させ、
該溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水し、
該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、
前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収することを特徴とするセメント製造方法。
【請求項５】
セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給し、
前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵し、
該湿式集塵したダストに硫化剤を添加した後脱水し、
該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、
前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収することを特徴とするセメント製造方法。
【請求項６】
前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒した物を、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することを特徴とする請求項４又は５に記載のセメント製造方法。
【請求項７】
前記集塵したダストのＣｌ濃度に対するＣａＯ濃度の比を０．１以上２０以下に調節することを特徴とする請求項４、５又は６に記載のセメント製造方法。
【請求項８】
前記ダストを集塵した後の燃焼ガス中のＳＯ2濃度を、標準酸素濃度を１８％として、１０００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下に調節することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のセメント製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造装置及び製造方法に関し、特に、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セメントキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気したガスに含まれるダストから鉛等の重金属類及び塩類を回収する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント中の鉛（Ｐｂ）は固定化されるため、土壌への溶出はないと考えられてきた。しかし、近年のセメント製造におけるリサイクル資源の活用量の増加に伴い、セメント中の鉛の量も増加し、これまでの含有量を大幅に上回りつつある。濃度増加に伴い土壌への溶出の危険性が増加する虞もあるため、セメント中の鉛濃度をこれまでの含有量程度まで低減する技術が必要である。
【０００３】
また、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、硫黄、アルカリ等の揮発成分も増加し、それに伴い塩素バイパスダストの発生量も増加している。塩素バイパスダストは、セメント粉砕工程で利用しているが、その発生量の増加や、鉛を含む重金属類のセメント許容濃度の超過が予想されることから、余剰となる塩素バイパスダストの処理法やセメント製造工程からの重金属類の除去・回収法の開発が求められていた。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、セメント製造工程に供給される廃棄物中の塩素分及び鉛分を効果的に分離除去するため、廃棄物の水洗工程と、ろ別した固形分のアルカリ溶出工程と、このろ液から鉛を沈澱させて分離する脱鉛工程と、脱鉛したろ液からカルシウムを沈澱させて分離する脱カルシウム工程と、ろ液を加熱して塩化物を析出させて分離回収する塩分回収工程とを有する廃棄物の処理方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、飛灰等の廃棄物から鉛及び亜鉛を分別して除去するにあたって、カルシウムイオンを含む溶液を混合してスラリーを得た後、固液分離して、亜鉛を含む固形分と、鉛を含む水溶液とを得る工程と、鉛を含む水溶液に硫化剤を添加した後、固液分離して、硫化鉛と、カルシウムイオンを含む溶液とを得る工程等を含む廃棄物の処理方法が記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、タリウム、鉛、セレンから選択される１つ以上を除去又は回収することを特徴とするセメント製造工程からの重金属類除去・回収方法が記載されている。
【０００７】
また、特許文献４には、セメントキルンの窯尻の燃焼ガスのＯ2濃度を５％以下及び／又はＣＯ濃度を１０００ｐｐｍ以上に制御することで、セメントキルン内の原料温度が８００〜１１００℃の領域を還元雰囲気化して鉛の揮発を促進し、その上で、セメントキルンの燃焼ガスの一部を抽気して燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストから鉛を回収する鉛除去方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１２１８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１５２４号公報
【特許文献３】特開２００６−３４７７９４号公報
【特許文献４】国際公開２００８／０５０６７８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１〜３に記載の方法においては、塩素バイパスダスト等に含まれる鉛等の重金属類を除去しているが、塩素バイパスダストを通じて系外に除去される重金属類の割合は、全体の３０％程度に過ぎず、たとえ、塩素バイパスダスト中の重金属類を１００％除去したとしても、残りの７０％程度は、依然としてセメントキルンで製造されるクリンカに取り込まれるため、セメントの重金属類含有率を低下させるのは容易ではない。そこで、セメントキルン内の重金属類の揮発を促進し、塩素バイパスダスト等への重金属類の濃縮率を高めることが重要である。
【００１０】
ここで、重金属類の揮発技術には、塩化揮発法と還元揮発法が知られている。しかし、一般的に行われる塩化揮発法をセメント焼成工程に適用すると、セメント製造において常識的な量を遙かに上回る量の塩素を投入する必要がある。一方、還元揮発法を適用するのは、セメントの色が黄色を呈することとなるため、セメントの品質面で問題となる。
【００１１】
また、特許文献４に記載の方法では、重金属類の揮発率を上昇させるため、セメントキルンの窯尻部の酸素濃度を抑え、ＣＯガスを発生させるような雰囲気を形成するが、この場合、セメントキルン燃焼ガスに含まれるダストを集塵するための電気集塵機の爆発や、ダイオキシン類のような有害物質の発生する虞があるという問題がある。
【００１２】
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、電気集塵機の爆発や、ダイオキシン類のような有害物質の発生を回避しながら、セメント製造工程から鉛等の重金属類を効率よく回収すると同時に、塩類の回収量の増加を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、セメント製造装置であって、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給する供給装置と、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを集塵する集塵装置と、該集塵装置によって集塵されたダストを水に溶解させる溶解槽と、該溶解槽に溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、セメント製造装置であって、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給する供給装置と、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気プローブと、該抽気プローブによって抽気された燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵する湿式集塵装置と、該湿式集塵装置によって湿式集塵されたダストに硫化剤を添加した後脱水する脱水装置と、該脱水装置によって脱水して得られたケークから重金属類を回収する重金属類回収装置と、前記脱水装置によって脱水して得られたろ液から塩類を回収する塩回収装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
そして、上記両発明によれば、セメントキルンのセメントキルン中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンの区間に固定炭素を含む物質を供給することにより、セメントキルン内での重金属類の揮発率を高め、また、セメントキルンの燃焼ガスの一部を抽気する位置での重金属類の濃縮率を高めることができる。これにより、セメントキルンの燃焼ガスの一部を抽気する際に、その燃焼排ガスに同伴して抽気される重金属類が増加するため、塩素バイパスダスト等で効率よく重金属類を回収することができるとともに、塩類を回収することもできる。また、重金属類を回収した分だけ、セメント製造工程における廃棄物の処理量を増加させることができる。さらに、セメントキルンの窯尻部の酸素濃度を抑えてＣＯガスを発生させるような雰囲気を形成する必要もないため、セメント製造装置の安全性も確保し、環境負荷を増加させることなく実施することが可能になる。
【００１６】
上記セメント製造装置は、前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒する混合造粒装置を備え、該混合造粒装置による造粒物を、前記供給装置によって、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することができる。
【００１７】
本発明によれば、固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合した造粒物を用いることで、セメントキルン内等の重金属類の効率的な揮発、濃縮が可能となる９００℃〜１３００℃の目標位置へ固定炭素を含む物質と塩素分の両方を供給し、重金属類の揮発率をさらに高めることができ、燃焼ガスの一部を抽気する位置での重金属類の濃縮率をさらに上昇させることができる。さらに、塩素分を加えることによって塩素バイパスダスト中のＫＣｌ濃度も高くなるため、浮選後の溶液から塩類の回収量を増加させることもできる。
【００１８】
さらに、本発明は、セメント製造方法であって、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給し、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、該集塵したダストを水に溶解させ、該溶解したダストに硫化剤を添加した後脱水し、該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、セメント製造方法であって、セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に固定炭素を含む物質を供給し、前記セメントキルンの窯尻から前記最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気した燃焼ガスに含まれるダストを湿式集塵し、該湿式集塵したダストに硫化剤を添加した後脱水し、該脱水によって得られたケークから重金属類を回収し、前記脱水によって得られたろ液から塩類を回収することを特徴とする。
【００２０】
上記セメント製造方法に関する両発明によれば、上記セメント製造装置に関する発明と同様に、セメント製造装置の安全性を確保し、環境負荷を増加させることなく、塩素バイパスダスト等で効率よく重金属類を回収することができるとともに、塩類を回収することもできる。また、重金属類を回収した分だけ、セメント製造工程における廃棄物の処理量を増加させることができる。
【００２１】
上記セメント製造方法において、前記固定炭素を含む物質と、塩素分を含む物質とを混合して造粒した物を、前記セメントキルンの中間から該セメントキルンに付設されているプレヒータの最下段サイクロンまでの区間に供給することができ、重金属類の揮発率をさらに高め、燃焼ガスの一部を抽気する位置での重金属類の濃縮率をさらに上昇させることができる。また、塩素分を加えることで塩素バイパスダスト中のＫＣｌ濃度を増加させ、浮選後の溶液からの塩類の回収量を増加させることも可能となる。
【００２２】
上記セメント製造方法において、前記集塵したダストのＣｌ濃度に対するＣａＯ濃度の比を０．１以上２０以下に調節することができ、これにより、塩素バイパスダストを溶解して鉛を浮選回収する際に、回収効率を向上させることができる。
【００２３】
また、上記セメント製造方法において、前記ダストを集塵した後の燃焼ガス中のＳＯ2濃度を、標準酸素濃度を１８％として、１０００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下に調節することができる。これにより、鉛の揮発状態を安定させることができ、揮発が不十分であれば、固定炭素を含む物質を投入して調節することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、安定運転を維持し、有害物質の発生を回避しながら、セメント製造工程から鉛等の重金属類を効率よく回収すると同時に、塩類の回収量も増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかるセメント製造装置の第１の実施形態の全体構成を示すフローチャートである。
【図２】図１のセメント製造装置の乾式塩素バイパス設備を示すフローチャートである。
【図３】塩素バイパスダスト中のＣｌ濃度と鉛濃度の関係を示す図である。
【図４】塩素バイパス中の排ガスのＳＯ2濃度と鉛揮発率の関係を示す図である。
【図５】塩素バイパスダスト中のＣａＯ濃度／Ｃｌ濃度と鉛回収率の関係を示す図である。
【図６】本発明にかかるセメント製造装置の第２の実施形態の全体構成を示すフローチャートである。
【図７】図６のセメント製造装置の湿式塩素バイパス設備を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明にかかるセメント製造装置の第１の実施形態を示し、このセメント製造装置１は、セメント焼成設備を構成するセメントキルン２、クリンカクーラー３及び仮焼炉５と、乾式塩素バイパス設備８と、乾式塩素バイパス設備８で発生した塩素バイパスダストＤ２から鉛等の重金属類及び塩類を回収するための排水処理装置１３、スプレードライヤ１６及び浮選装置１８等で構成される。
【００２８】
混合造粒機６は、重油灰等の炭素源と、ＣａＣｌ2等の塩素源とを混合しながら造粒するために備えられ、この混合造粒機６には、アイリッヒミキサ、ペレガイヤ等、撹拌や混練と造粒とを同時に行うことができる装置を用いることができる。尚、混合造粒機６に代えて、バッチ式又は連続式の混練／混合機と、押出式（ディスクペレッタ、プレスペレッタ等）、圧縮式（タブレットマシーン、ブリケットマシーン等）、転動式（パンペレタイザー等）の造粒機とを組み合わせて用いることもできる。
【００２９】
ベルトフィーダ７は、混合造粒機６で造粒されたペレットＰをセメントキルン２の窯尻２ａに投入するために備えられる。尚、ベルトフィーダ７に代えて、エプロンフィーダー、振動フィーダー等を用いることもでき、空気等を利用してペレットＰを窯尻２ａからセメントキルン２の内部に噴出してもよく、セメントキルン２の胴体部より投入することもできる。
【００３０】
プローブ４は、乾式塩素バイパス設備８の一部を構成するものであって、セメントキルン２の窯尻２ａから燃焼ガスの一部を抽気するために設けられる。
【００３１】
乾式塩素バイパス設備８は、セメントキルン２の燃焼排ガスから塩素分を除去するために一般に用いられるものであって、図２に示すように、プローブ４による抽気ガスＧ１を冷風Ａ１によって冷却する冷却ファン２３と、冷却した抽気ガスＧ１を、粗粉Ｄ１と、微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２及びガスＧ２とに分級するサイクロン２４と、微粉Ｄ２及びガスＧ２を冷却する冷却器２５と、微粉Ｄ２を回収するための集塵機２７等を備え、分離された塩素含有率の低い粗粉Ｄ１はセメントキルン系に戻され、集塵機２７によって回収された塩素含有率の高い塩素バイパスダストＤ２はダストタンク９に貯留される。尚、集塵機２７から排出された排ガスＧ３は、排気ファン２９を経てキルン２に付設されたプレヒータ、又はプレヒータの出口等の排ガス流路に戻される。
【００３２】
図１に戻り、溶解槽１０は、ダストタンク９から供給された塩素バイパスダストＤ２に水Ｗを添加して、塩素バイパスダストＤ２に含まれる水溶性の塩素分等を溶出させるために備えられる。
【００３３】
撹拌槽１１は、溶解槽１０から排出されたスラリーＳ１に硫化剤を添加し、スラリーＳ１に含まれる塩化鉛等を硫化するために備えられる。
【００３４】
脱水機１２は、撹拌槽１１から排出されたスラリーＳ２をろ過して固液分離するために備えられる。この脱水機１２には、縦方向に段積み配置された複数のろ板を有する縦型フィルタープレスや、ベルトフィルタ等を用いることができる。
【００３５】
排水処理装置１３は、脱水機１２から排出されたろ液Ｌ１に含まれる重金属類を回収するために備えられ、塩酸、第１鉄化合物、炭酸カリウム等の各々の添加装置（不図示）を備える。
【００３６】
ろ過分離装置１４は、ラメラ構造を有する超極細不織布を備えた固液分離装置であって、排水処理後のろ液Ｌ２から塩鉄等の沈降物を除去するために設けられる。
【００３７】
ＣＯＤ処理装置１５は、ろ過分離装置１４からの排水Ｌ３のＣＯＤを低下させるために備えられ、図示を省略するが、高分子凝集剤等の凝集剤と排水Ｌ３とを混合する混合槽と、ＣＯＤ成分を凝集剤に凝集吸着させる凝集槽と、凝集槽の後段に固液分離機とを備える。尚、上記構成以外にも、ＣＯＤ処理装置１５として活性炭吸着塔を設置し、活性炭にＣＯＤ成分を吸着させてもよい。あるいは、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸塩等の酸化剤を酸化触媒の存在下で作用させる接触酸化分解法を適用してもよい。
【００３８】
スプレードライヤ１６は、ＣＯＤ処理された排水Ｌ４を噴霧・微粒化させ、乾燥室（不図示）中で高温気流と接触させて瞬間的に造粒乾燥を行い、排水Ｌ４中の塩類を球状の粉粒体にして回収するために備えられる。この造粒乾燥には、クリンカクーラー３から排出された熱ガスＧ４が使用される。一方、熱量が不足する場合や、熱量を確保することができない場合には、熱風炉等の新たな熱源や、セメントキルン系統のいずれかの排ガスや除塵後の熱ガスを利用してもよい。尚、回収する塩の品質によっては、排水処理装置１３とろ過分離装置１４との組み合わせ、又はＣＯＤ処理装置１５のいずれか一方、あるいは両方を省略することができる。
【００３９】
混合撹拌槽１７は、脱水機１２からのケークＣにｐＨ調整剤と、気泡剤又は疎水剤、及びフィルタープレス１９からの浮選水を添加して混合撹拌するために備えられる。
【００４０】
浮選装置１８は、バブリング装置を備え、混合撹拌槽１７からのスラリーＳ３を浮選操作により、鉛を含むフロスＦと、塩素分、タリウム、セレン等を含むシンク（テール側スラリー）ＳＩとに分離するために備えられる。
【００４１】
フィルタープレス１９は、浮選装置１８からのフロスＦ、シンクＳＩ又はろ過分離装置１４からの塩鉄等を固液分離して、各々より鉛、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）又は鉄原料を回収するために備えられる。
【００４２】
次に、上記構成を有するセメント製造装置１の動作について、図１を中心に参照しながら説明する。
【００４３】
炭素源としての重油灰と、塩素源としてのＣａＣｌ2とを混合造粒機６に定量性のある供給機を用いて投入し、さらに、造粒物が所定の水分となるように水を添加して混合造粒する。尚、重油灰とＣａＣｌ2の投入量の詳細については後述する。混合造粒機６によってペレットＰとするのは、窯尻２ａ等から投入した際に、粒径が小さすぎるとセメントキルン排ガス流路を流れるガスに同伴して最下段サイクロン側にペレットＰが流れ、その結果、鉛の揮発領域への重油灰、並びに鉛濃縮領域へのＣａＣｌ2供給量が減少し、効率的な鉛揮発・回収ができなくなることを回避するためである。
【００４４】
混合造粒機６において、ペレットＰの粒径が５〜５０ｍｍとなるように造粒し、その後乾燥機（不図示）で乾燥させることが好ましい。乾燥したペレットＰの粒径が５ｍｍ未満の場合には、セメントキルン２に投入したペレットＰが飛散し、鉛の揮発温度域へのペレットＰの供給量が減少し、効率的な揮発率を確保できなくなるとともに、効率的な鉛の濃縮・回収ができなくなる。一方、ペレットＰの粒径が５０ｍｍを超える場合には、セメントの色が黄色を呈してセメントの品質面で問題となることが懸念される。
【００４５】
次に、セメントキルン２によるセメント焼成中に、ベルトフィーダ７によってペレットＰをセメントキルン２の窯尻２ａから投入し、セメントキルン２内での鉛の揮発を促進させる。また、ペレットＰの投入と併せ、セメントキルン２内に投入するセメント原料の配合や、セメントキルン２内で処理する廃棄物の処理量を調節し、窯尻２ａ又はその近傍での塩素濃度を高める。具体的には、図３に示すように、プローブ４による抽気ガスＧ１から集塵されるダストの塩素濃度が５〜４０質量％となるように調節し、これにより、ダスト中の鉛濃度を上昇させることができる。
【００４６】
また、乾式塩素バイパス設備８から排出されるガス中のＳＯ2濃度を測定することにより、鉛が揮発している状況を把握し、不足していれば、ペレットＰをさらに投入し、鉛揮発率を上昇させることができる。具体的には、図４に示すように、前記ＳＯ2濃度を１０００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下（ガス中のＯ2濃度が１８％のときの値）に調節することで、鉛揮発率を９２％以上に維持することができる。
【００４７】
次に、プローブ４によって、セメントキルン２の窯尻２ａから燃焼ガスの一部を抽気し、乾式塩素バイパス設備８において、図２に示すように、プローブ４よる抽気ガスＧ１を冷却ファン２３からの冷風Ａ１によって冷却し、サイクロン２４によって抽気ガスＧ１を粗粉Ｄ１と、微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２とに分離し、分離された塩素含有率の低い粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻し、冷却器２５において冷却ファン２６からの冷風Ａ２によって冷却したガスＧ２及び微粉Ｄ２を集塵機２７で集塵し、集塵した塩素含有率の高い塩素バイパスダストＤ２をダストタンク９に貯留する。この塩素バイパスダストＤ２には、鉛がより多く揮発した分、鉛が従来よりも多く濃縮されているため、この鉛を分離することによりセメント製造工程から鉛を効率よく除去し、セメントキルン２で製造され、クリンカクーラー３から排出されるセメントクリンカの鉛含有率を低下させることができる。
【００４８】
溶解槽１０において、ダストタンク９から供給された塩素バイパスダストＤ２に水Ｗを添加し、塩素バイパスダストＤ２に含まれる水溶性の塩素分を溶出させる。次に、撹拌槽１１において、溶解槽１０から排出されたスラリーＳ１に水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）、硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）等の硫化剤を添加した後、撹拌槽１１から排出されたスラリーＳ２を脱水機１２でろ過して固液分離する。硫化剤を添加するのは、スラリーＳ１に含まれる塩化鉛等を硫化して硫化物として沈殿させるためであり、この硫化によって硫化鉛（ＰｂＳ）が生じる。
【００４９】
脱水機１２で分離したろ液Ｌ１を排水処理装置１３へ供給し、排水処理装置１３において、ろ液Ｌ１に塩酸、第１鉄化合物、炭酸カリウム等を各々添加し、ろ液Ｌ１に含まれる鉛等の重金属類を回収する。排水処理装置１３において、重金属類の鉄による共沈効果を利用し、まず、ろ液Ｌ１に塩酸を添加してｐＨを４以下とした後、第１鉄化合物を添加し、２槽目でｐＨ調整剤を添加してｐＨを８．５〜１１．０とし、生成した塩鉄等の沈殿物をろ過分離装置１４で回収する。
【００５０】
次に、ＣＯＤ処理装置１５において、ろ過分離装置１４からの排水Ｌ３と、高分子凝集剤等の凝集剤とを混合し、ＣＯＤ成分を凝集剤に凝集吸着させ、排水Ｌ３のＣＯＤを低下させる。
【００５１】
次いで、スプレードライヤ１６において、ＣＯＤ処理された排水Ｌ４を噴霧・微粒化させ、クリンカクーラー３からの熱ガスＧ４と接触させて瞬間的に造粒乾燥を行い、排水Ｌ４中のＫＣｌ等の塩類を球状の粉粒体にして回収する。スプレードライヤ１６の排気は、全量大気に放出するか、又は、ガス中の水分を回収し、回収水を溶解槽１０等で再利用し、ガスは大気に放出したり、キルン系に戻される。
【００５２】
一方、脱水機１２で分離したケークＣを混合撹拌槽１７に供給し、フィルタープレス１９からの浮選循環水を用いて再溶融させてスラリーＳ３とし、硫酸を添加してｐＨを調整後、ＭＩＢＣ（Methyl Isobutyl Carbinol）等の気泡剤や疎水化剤を添加する。
【００５３】
次に、浮選装置１８において、混合撹拌槽１７からのスラリーＳ３を、浮選操作により、鉛を含むフロスＦと、塩素分、タリウム、セレン等を含むシンクＳＩとに分離する。ここで、乾式塩素バイパス設備８で回収された塩素バイパスダストＤ２のＣｌ濃度に対するＣａＯ濃度の比（ＣａＯ濃度／Ｃｌ濃度）を０．１以上２０以下に調節することで、図５に示すように、浮選工程における鉛回収率を向上させることができる。このＣａＯ濃度／Ｃｌ濃度を調節するにあたっては、セメントキルン２内に投入するセメント原料の配合や、セメントキルン２内で処理する廃棄物の処理量を調節したり、乾式塩素バイパス設備８のサイクロンの分級点を変更することで対処することができる。尚、回収したフロスＦに含まれる鉛は、フィルタープレス１９で固液分離後に回収され、山元に還元するなどして再利用することができる。
【００５４】
一方、塩素等を含むシンクＳＩも、フィルタープレス１９によって固液分離される。ここで得られる塩素分が除去されたケークには、脱水機１２の後段で添加した硫酸と、ダストに含まれるカルシウム分とが反応して生成された石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）が含まれているため、回収した石膏をセメントミルに供給してセメント製造に利用することができる。
【００５５】
また、ろ過分離装置１４からの塩鉄等をフィルタープレス１９によって固液分離し、得られたケークをセメント製造用の鉄原料として利用することができる。
【００５６】
一方、フィルタープレス１９で得られたろ液は、浮選装置１８に戻して循環水として再利用することができる。
【００５７】
尚、上記実施の形態においては、塩素バイパスダストＤ２から鉛を分離する場合を例示したが、亜鉛、カドミウム、アンチモン、セレン、砒素、タリウム、水銀についても上記と同様の要領にて分離することができる。
【００５８】
また、塩素バイパスダストＤ２以外にも、セメントキルン２の窯尻２ａから最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストであれば、上記と同様の方法にて上記重金属類を分離することができる。
【００５９】
尚、上記実施の形態においては、固定炭素を含む物質として重油灰を例示したが、コークス、コールタールピッチ、タイヤ、石炭、無煙炭、瀝青炭、亜炭、褐炭、黒鉛、難燃性プラスチック、フェノール樹脂、フラン樹脂、熱硬化性樹脂、セルロース、木炭、廃トナー、ミックスコークス、ファインコークス、電極くず、活性コークス、炭化物及びフライアッシュに含まれる未燃カーボンを単独で、又はこれらの２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６０】
また、塩素分を含む物質としてＣａＣｌ2を例示したが、ＮａＣｌ、ＫＣｌ等のアルカリ金属塩化物、アルカリ土類金属塩化物、ＦｅＣｌ2、ＣｕＣｌ2等の金属塩化物、含塩素廃プラスチック、塩化ビニル、都市ごみ焼却灰、浚渫土、廃自動車シュレッダーダストを単独で、又はこれらの２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００６１】
次に、本発明にかかるセメント製造装置の第２の実施形態について、図６及び図７を参照しながら説明する。
【００６２】
本実施の形態にかかるセメント製造装置３１は、第１の実施形態におけるセメント製造装置１の乾式塩素バイパス設備８に代えて、湿式塩素バイパス設備３２を用いたことを特徴とし、他の構成要素については、セメント製造装置１と同様であるため、図６において、図１と同じ装置、物質等については、同一の参照番号及び符号を付して詳細説明を省略する。
【００６３】
湿式塩素バイパス設備３２は、図７に示すように、プローブ４による抽気ガスＧ１を冷風Ａ３によって冷却する冷却ファン３３と、冷却した抽気ガスＧ１を、粗粉Ｄ１と、微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２及びガスＧ２とに分級するサイクロン３４と、サイクロン３４からの排気を湿式集塵する湿式集塵装置３５等を備える。
【００６４】
湿式集塵装置３５は、微粉Ｄ２及びガスＧ２をスラリーＳ４中の水分と接触させて冷却するスクラバ３５ａと、スクラバ３５ａとの間で集塵ダストスラリーを循環させる循環液槽３５ｂと、工水を噴霧する洗浄塔３５ｃと、循環ポンプ３５ｄと、排出ポンプ３５ｅを備える。
【００６５】
上記湿式塩素バイパス設備３２において、プローブ４によって、セメントキルン２の窯尻２ａから燃焼ガスの一部を抽気し、冷却した抽気ガスＧ１を粗粉Ｄ１と、微粉（塩素バイパスダスト）Ｄ２とに分離し、分離された塩素含有率の低い粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻し、塩素含有率の高い微粉及びガスを湿式集塵装置３５に導き、循環液槽３５ｂから供給されるスラリーＳ４の水分等によって冷却する。そして、ガスＧ２中の微粉Ｄ２を湿式集塵装置３５によって集塵し、集塵ダストスラリーＳ５を脱水機１２でろ過して固液分離する。尚、湿式集塵装置３５の洗浄塔３５ｃから排出された排ガスＧ３は、排気ファン３６を経てキルン２に付設されたプレヒータ、又はプレヒータの出口等の排ガス流路に戻される。
【００６６】
図６に示したセメント製造装置３１において、混合造粒機６を用いて重油灰等の炭素源と、ＣａＣｌ2等の塩素源とを混合造粒したペレットＰを、ベルトフィーダ７を介してセメントキルン２の窯尻２ａに投入する工程、及び、上記湿式塩素バイパス設備３２を経た後の脱水機１２以降の工程は、図１に示したセメント製造装置１と同様であり、最終的に、スプレードライヤ１６において塩類を回収し、フィルタープレス１９において、鉛、石膏、鉄原料を分離回収することができる。この際、プローブ４によって抽気された抽気ガスＧ１から集塵されるダストの塩素濃度が５〜４０質量％となるように調節したり、湿式塩素バイパス設備３２から排出されるガス中のＳＯ2濃度を１０００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下に調節したり、塩素バイパスダストＤ２のＣａＯ濃度／Ｃｌ濃度を０．１以上２０以下に調節することで鉛の揮発・回収率を向上させるこができることも第１の実施形態におけるセメント製造装置１の場合と同様である。
【符号の説明】
【００６７】
１  セメント製造装置
２  セメントキルン
２ａ  窯尻
３  クリンカクーラー
４  プローブ
５  仮焼炉
６  混合造粒機
７  ベルトフィーダ
８  乾式塩素バイパス設備
９  ダストタンク
１０  溶解槽
１１  撹拌槽
１２  脱水機
１３  排水処理装置
１４  ろ過分離装置
１５  ＣＯＤ処理装置
１６  スプレードライヤ
１７  混合撹拌槽
１８  浮選装置
１９  フィルタープレス
２３  冷却ファン
２４  サイクロン
２５  冷却器
２６  冷却ファン
２７  集塵機
２９  排気ファン
３１  セメント製造装置
３２  湿式塩素バイパス設備
３３  冷却ファン
３４  サイクロン
３５  湿式集塵装置
３５ａ  スクラバ
３５ｂ  循環液槽
３５ｃ  洗浄塔
３５ｄ  循環ポンプ
３５ｅ  排出ポンプ
３６  排気ファン
Ａ１〜Ａ３  冷風
Ｃ  ケーク
Ｄ１  粗粉
Ｄ２  微粉（塩素バイパスダスト）
Ｆ  フロス
Ｇ１  抽気ガス
Ｇ２  ガス
Ｇ３  排ガス
Ｇ４  熱ガス
Ｌ１、Ｌ２  ろ液
Ｌ３、Ｌ４  排水
Ｐ  ペレット
Ｓ１〜Ｓ４  スラリー
Ｓ５  集塵ダストスラリー
ＳＩ  シンク
Ｗ  水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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