(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理物を加熱して焼成する熱処理装置において、
上流側で処理物を受け入れ略水平方向に延びる中心軸を中心に回転させられて該処理物を上流側から下流側に移動させ下流側に設けた排出口から処理物を排出する炉芯管と、該炉芯管内に該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材と、上記炉芯管の上記排出口より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部と、該炉芯管加熱部で加熱された処理物を上記排出口に至るまで処理物の加熱に必要な焼成温度範囲内である所定の保持温度に保持する温度保持手段と、上記炉芯管内に上流側から下流側に向かう空気を供給する空気供給部とを備えて構成し、
上記炉芯管加熱部を、上記炉芯管を囲繞する断熱部材からなる保温管と、該保温管の内部に設けられ上記炉芯管を加熱するヒータと、上記保温管の下流側端部を塞ぐ閉塞壁とを備えて構成し、
上記排出口を、上記炉芯管加熱部が加熱する所定区間よりも下流側にある炉芯管の壁部に設け、上記温度保持手段を、上記排出口が設けられた炉芯管の壁部を被覆する断熱材を備えて構成し、
該断熱材を、上記炉芯管加熱部の保温管の下流側端部の閉塞壁を貫通し、所定厚さで上記炉芯管に被覆し、該断熱材の上流側を、上記保温管の閉塞壁に回転自在に摺接するように設け、該断熱材の排出口に対応する部位に、該排出口と同じ大きさの貫通孔を形成したことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
上記炉芯管の排出口より下流側に、該排出口を越えて下流側に至る処理物を排出口側に戻す螺旋を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
処理物を加熱して焼成する熱処理装置において、
上流側で処理物を受け入れ略水平方向に延びる中心軸を中心に回転させられて該処理物を上流側から下流側に移動させ下流側に設けた排出口から処理物を排出する炉芯管と、該炉芯管内に該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材と、上記炉芯管の上記排出口より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部と、該炉芯管加熱部で加熱された処理物を上記排出口に至るまで処理物の加熱に必要な焼成温度範囲内である所定の保持温度に保持する温度保持手段と、上記炉芯管内に上流側から下流側に向かう空気を供給する空気供給部とを備えて構成し、
上記排出口を、上記炉芯管加熱部が加熱する所定区間よりも下流側にある炉芯管の壁部に設け、上記温度保持手段を、上記排出口が設けられた炉芯管の壁部を被覆する断熱材を備えて構成し、
上記炉芯管の排出口より下流側に、該排出口を越えて下流側に至る処理物を排出口側に戻す螺旋を設けたことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石灰を主成分とする粉粒状の処理物等、種々の処理物を焼成して熱処理する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石灰（石灰石、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム）は、建築・土木、化学、製紙、食品、環境などの様々な分野において利用されている。
【０００３】
これらの石灰の製造過程では、石灰質を主成分とする種々の副産物、いわゆる副産石灰が様々な形態で発生する。例えば、石灰石の粗砕工程や精製工程で発生する微粒石灰石・石灰石粉、水洗残渣・脱水ケーキ、生石灰の製造過程で発生する微粉ダスト・焼成ダスト、重質・軽質炭酸カルシウムの製造過程で発生する石灰石粉、湿潤残渣・脱水ケーキ、消石灰の製造過程で発生する湿潤残渣・脱水ケーキ、あるいは製紙・製糖・皮革の製造工程で発生する石灰質の工程副産物などである。
【０００４】
微粒・微細な石灰は、ハンドリング上に問題があるため、その用途は限定的であり、とくに１ｍｍ以下の微粉石灰では有益な用途を見出すことは困難である。さらに、上記の副産石灰は、微粒・微細であるばかりでなく、石灰質以外の無機質・有機質の成分を含有する場合が多く、有効利用をさらに困難なものとさせている。また、これら副産石灰の再資源化に掛かるコストは、良質の石灰原料を加工して製品化するコストに比較してはるかに大きいことも、有効利用に際しての障壁となっている。
【０００５】
微粒・微細な石灰の利用方法として、これらを熱処理装置で焼成して生石灰含有焼成物とすることが挙げられるが、熱処理装置として既往の立炉（シャフトキルン、バーティカルキルン）では、炉内の通風を確保しなければならない点において、原料の最小粒度は通常には２０ｍｍ程度必要であり、実質的に立炉では微粒・微細な石灰を焼成することは出来ない。
【０００６】
従来、この種の微粒・微細な石灰を焼成する方法として、例えば、特開２００９−１１４０２９号公報（特許文献１）に記載された技術が知られている。これは、採掘された石灰石を水洗する工程で排出される水洗スラッジと石灰焼成炉の排ガスから捕集される粉塵を混合した石灰スラッジを焼成するもので、石灰スラッジを乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程後の石灰スラッジを所定の形状に造粒する造粒工程と、造粒した石灰スラッジを焼成する焼成工程とを有する。乾燥工程では、石灰スラッジの水分を１６重量％以下に乾燥させ、焼成工程では、原料投入口の温度が６５０℃以下である条件の熱処理装置としてのロータリーキルンを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１１４０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の熱処理装置を用いた焼成方法においては、石灰を主成分とする粉粒状の処理物を焼成する際、処理物のショートパスが発生しやすく、ショートパスが発生した場合、焼成物には脱炭酸が十分に行われない、いわゆる未反応石灰が残存してしまうことになり、活性が不十分で品質に劣るという問題点がある。また、この従来技術においては、石灰スラッジの成形工程が必須であることから、設備コストが嵩み製造コスト高になっているという問題もある。石灰スラッジを成形せずにそのままロータリーキルンに投入すると、微粒・微細な石灰は付着性が強く、焼成中に炉の内壁にコーティングを形成しやすいといった問題を生じさせてしまう。そのため、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を直接に処理して、品質の高い生石灰含有焼成物を得ることができにくくなっているという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、処理物の炉への付着を回避しつつ、未反応処理物の含有量が少なく高品質の優れた焼成物とするとともに、製品の回収率の向上を図った熱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】
【００１０】
このような目的を達成するため、本発明の熱処理装置は、処理物を加熱して焼成する熱処理装置において、上流側で処理物を受け入れ略水平方向に延びる中心軸を中心に回転させられて該処理物を上流側から下流側に移動させ下流側に設けた排出口から処理物を排出する炉芯管と、該炉芯管内に該炉芯管の中心軸の方向に沿って複数列設されるとともに該炉芯管の回転によって該炉芯管の内周面を転動して上記処理物に衝撃を付与するビータ部材と、上記炉芯管の上記排出口より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部と、該炉芯管加熱部で加熱された処理物を上記排出口に至るまで所定の保持温度に保持する温度保持手段と、上記炉芯管内に上流側から下流側に向かう空気を供給する空気供給部とを備えて構成している。
【００１１】
本発明の熱処理装置は、空気を、処理物と同方向に、上流側から下流側へ向かって流す「並流」型の装置として構成される。即ち、空気を、処理物とは逆方向に、下流側から上流側へ向かって流す「向流」型の装置とは異なる。そのため、粉末状の処理物を焼成する場合には、向流で焼成すると風量や風速にもよるが処理物供給側の上流側に処理物が飛散しやすく、結果として製品の回収率が低下傾向にある。しかしながら、本発明では、通風方向を処理物の搬送方向と同一方向（並流）にしたので、上流側に処理物が飛散しにくくなる。
【００１２】
また、本発明の熱処理装置は、温度保持手段により、炉芯管加熱部で加熱された処理物を排出口に至るまで所定の保持温度に保持する。温度保持手段がない場合には、炉芯管加熱部は、炉芯管の排出口より上流側の所定区間を外部から加熱して処理物を所定の焼成温度にするが、処理物が炉芯管加熱部の加熱による焼成後、排出口に至るまでは、炉芯管加熱部による加熱が行われないので、温度が所要の焼成温度範囲より低下してしまうことがある。本発明では、所定の保持温度を所要の焼成温度範囲になるようにすれば、温度が所要の焼成温度範囲より低下してしまうことが防止される。
【００１３】
従って、例えば、本発明の熱処理装置において、処理物として例えば石灰を主成分とする処理物を処理するときは、以下のようになる。熱処理装置では、炉芯管が回転し、炉芯管内では炉芯管の回転方向と同方向へビータ部材が回転して炉芯管の内面を転動する。そして、炉芯管に処理物を供給すると、処理物が炉芯管内を徐々に移動し、この移動の際に処理物が加熱される。この加熱により、処理物が熱分解され、炉芯管の排出口から生石灰含有焼成物として排出される。
【００１４】
この処理物の加熱処理の際、処理物が炉芯管の内周面に付着して停留しようとしても、炉芯管の回転方向と同方向へビータ部材が回転して炉芯管の内面を転動して処理物に衝撃を付与するので、炉芯管の内周面に付着して停留しようとする処理物がこの衝撃によって炉芯管の内周面から強制的に離脱させられて分散され、確実に焼成が行われる。
【００１５】
また、炉芯管内では、石灰を主成分とする処理物を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じるが、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは空気流により下流側から排気されていく。この場合、通風が処理物と対抗方向（向流）の場合には、処理物投入側の上流側に処理物が飛散しやすく、結果として製品の回収率が低下傾向にあるが、本発明では、通風方向を処理物の搬送方向と同一方向（並流）にしたので、上流側に処理物が飛散してしまう事態を防止することができ、回収率を向上させることができる。
【００１６】
一方、炉芯管内では、石灰を主成分とする処理物を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じるが、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは、処理物と「並流」するために、向流に比較して上記の反応によって発生した水分及び炭酸ガスが被焼成物に再吸収されようとする。しかしながら、本発明では、温度保持手段により、炉芯管内で焼成された処理物が排出口に至るまで所定の保持温度に保持できるので、処理物を焼成温度範囲内に保持することができ、そのため、排出口前位で温度が焼成温度範囲以下になって、処理物に炭酸ガスの再吸収反応が生じる事態を抑制することができる。
【００１７】
その結果、本発明の熱処理装置においては、処理物の炉への付着を回避しつつ、未反応処理物の含有量を少なくして、高品質の優れた焼成物とすることができるとともに、製品の回収率を向上させることができる。処理物は、上記の石灰を主成分とする処理物に限定されない。特に、本発明は、炉芯管内で発生するガスが、温度低下により処理物に再吸収あるいは反応するような処理物に有効になる。
【００１８】
そして、必要に応じ、上記温度保持手段が保持する保持温度は、処理物の加熱に必要な焼成温度範囲内である構成としている。温度保持手段により、炉芯管加熱部で加熱された処理物を排出口に至るまでは、処理物をその焼成温度範囲内に保持するので、例えば、石灰を主成分とする処理物を焼成する際、焼成により発生した水分及び炭酸ガスが被焼成物に再吸収される事態を確実に抑制することができ、並流による弊害を確実に防止することができる。
【００１９】
また、必要に応じ、上記排出口を、上記炉芯管加熱部が加熱する所定区間よりも下流側にある炉芯管の壁部に設け、上記温度保持手段を、上記排出口が設けられた炉芯管の壁部を被覆する断熱材を備えて構成している。排出口を炉芯管の壁部に設けたので、排出口では処理物を排気ガスから確実に分離でき、並流による弊害を確実に防止することができる。また、断熱材を被覆したので、比較的簡易な構造にすることができる。
更に、必要に応じ、上記炉芯管加熱部を、上記炉芯管を囲繞する断熱部材からなる保温管と、該保温管の内部に設けられ上記炉芯管を加熱するヒータと、上記保温管の下流側端部を塞ぐ閉塞壁とを備えて構成し、上記排出口を、上記炉芯管加熱部が加熱する所定区間よりも下流側にある炉芯管の壁部に設け、上記温度保持手段を、上記排出口が設けられた炉芯管の壁部を被覆する断熱材を備えて構成し、該断熱材を、上記炉芯管加熱部の保温管の下流側端部の閉塞壁を貫通し、所定厚さで上記炉芯管に被覆し、該断熱材の上流側を、上記保温管の閉塞壁に回転自在に摺接するように設け、該断熱材の排出口に対応する部位に、該排出口と同じ大きさの貫通孔を形成した構成としている。
【００２０】
この場合、必要に応じ、上記炉芯管の排出口より下流側に、該排出口を越えて下流側に至る処理物を排出口側に戻す螺旋を設けたことが有効である。排出口が炉芯管の途中に設けられることになるので、排出口を越えて下流側に至ろうとする処理物があるが、処理物は螺旋より排出口側に戻されるので、確実に排出口から排出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、処理物の炉への付着を回避しつつ、未反応処理物の含有量を少なくして、高品質の優れた焼成物とすることができる。また、「並流」にして、処理物投入側の上流側に処理物が飛散してしまう事態を防止し、製品の回収率を向上させることができる。特に、石灰を主成分とする処理物等、炉芯管内で発生するガスが、温度低下により処理物に再吸収あるいは反応するような処理物に有効になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱処理装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱処理装置を示す図１中Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る熱処理装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の開発段階で提案された熱処理装置の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の開発段階で提案された別の熱処理装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る熱処理炉を説明する。図１乃至図３に示すように、実施の形態に係る熱処理装置Ｓは、処理物Ｗを供給する処理物供給部１を備えている。処理物供給部１は、処理物Ｗを貯留するホッパ２と、ホッパ２内の処理物Ｗを後述の炉芯管１０の上流端側に搬送するスクリューコンベア３とを備えている。スクリューコンベア３は、モータ４により回転させられるスプロケット５及びチェーン６からなる伝動機構を介して駆動される。
【００２６】
また、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０を備えている。炉芯管１０は、上流側に処理物供給部１から供給された処理物Ｗを受け入れる供給口１０ａを備え、下流側に処理物Ｗを排出する排出口７を備えるとともに、略水平方向に延びる中心軸Ｐａを中心に回転させられて処理物Ｗを上流側から下流側に移動させ、排出口７から処理物を排出するものである。供給口１０ａは、炉芯管１０の上流端で構成されている。炉芯管１０の下流端は炉芯管内で発生するガスを排気する排気口１０ｂとして構成されている。
【００２７】
炉芯管１０の上流外側部及び下流外側部には、それぞれ、外輪１１が固定されている。この外輪１１は、設置床面上に設けられた台枠１２に設けたローラ１３に支承されており、これにより、炉芯管１０は、ローラ１３及び外輪１１を介して回転可能になっている。また、炉芯管１０は、供給口１０ａ側から排気口１０ｂ側に向けて下方に傾斜して支持されており、回転により、処理物Ｗを供給口１０ａ側から排気口１０ｂ側へ移動せしめる。
【００２８】
排出口７は、図３に示すように、後述の炉芯管加熱部４０が加熱する所定区間よりも下流側にある炉芯管１０の壁部に設けられている。より詳しくは、排出口７は、後述の炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部と下流側の外輪１１との間に、等角度関係で３つ設けられている。炉芯管１０は、耐熱性の向上を図って耐久性を増すために、材質はニッケル及びクロムを含有した耐熱鋼で形成されている。
【００２９】
炉芯管１０内には、炉芯管１０の中心軸Ｐａの方向に沿って複数列設されるとともに炉芯管１０の回転によって炉芯管１０の内周面を転動して、処理物Ｗに衝撃を付与するビータ部材２０が設けられている。ビータ部材２０は、炉芯管１０と同じ材質で形成されており、炉芯管１０の中心軸Ｐａに対して偏心した軸線Ｐｂを有し、軸線Ｐｂを中心に放射状に設けられ外端縁が炉芯管１０の内周面に当接する３以上（実施の形態では３つ）の矩形板状のフィン２１を備えて構成されている。
【００３０】
各フィン２１は、図２に示すように、等角度間隔になるように一側縁で一体に接合されており、中心からフィン２１の他側縁を半径とする円は、炉芯管１０の中心軸から内周面までを半径とする円よりもやや小さく設定されている。このビータ部材２０は、炉芯管１０が図２に示す回転方向Ｒに回転するとき、倒れて自転し、その３つのフィン２１のうち２つのフィン２１の他側縁が炉芯管１０の内周面に当接し、残りのフィン２１は炉芯管１０の内部空間に直立状態にある。そして、炉芯管１０の回転に伴い、炉芯管１０の内周面に接している２つのフィン２１も付随して回転し、内部空間に直立している１つのフィン２１は自重により回転方向に倒れるとともに、他の２つのフィン２１のうち１つが内周面から離れて内部空間に直立する。尚、炉芯管１０の排出口７の前位には、排出口７側に位置するビータ部材２０の下流側への移動を規制するストッパ（図示せず）が設けられている。
【００３１】
また、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０を回転駆動する駆動部３０を備えている。駆動部３０は、モータ３１と、モータ３１により回転させられる原動スプロケット３２と、炉芯管１０の供給口１０ａ外側に設けられた従動スプロケット３３と、原動スプロケット３２及び従動スプロケット３３に掛け渡されたチェーン３４とからなる伝動機構により構成されている。
【００３２】
更に、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０の排出口７より上流側の所定区間を外部から加熱する炉芯管加熱部４０を備えている。炉芯管加熱部４０は、架台４１に設けられ炉芯管１０を囲繞する断熱部材からなる保温管４２と、保温管４２の内部に設けられ、炉芯管１０を加熱するヒータ４３とを備えて構成されている。符号４２ａは、保温管の端部を塞ぐ閉塞壁である。
【００３３】
更にまた、熱処理装置Ｓは、炉芯管加熱部４０で加熱された処理物Ｗを排出口７に至るまで所定の保持温度に保持する温度保持手段Ｋを備えている。温度保持手段Ｋが保持する保持温度は、炉芯管加熱部４０での加熱による処理物Ｗの焼成温度範囲内である。温度保持手段Ｋは、排出口７が設けられた炉芯管１０の壁部を被覆する断熱材４６を備えて構成されている。断熱材４６は、上記の保持温度に保持できるように、適宜の材質のものが選択され、炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部を貫通し、下流側の外輪１１に至って、所定厚さで炉芯管１０に被覆されている。断熱材４６の上流側は、保温管４２の閉塞壁４２ａに回転自在に摺接するように設けられている。図３に示すように、断熱材４６の排出口７に対応する部位には、排出口７と同じ大きさの貫通孔４７が形成され、貫通孔４７には金属製の管体４７ａが嵌挿されている。
【００３４】
また、炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部と下流側の外輪１１との間には、排出口７が形成された炉芯管１０を覆う中空状の中間覆部４８が設けられている。中間覆部４８の下側には炉芯管１０の排出口７から排出される処理物Ｗを取り出す取出口４９が設けられている。取出口４９には、図示外のバルブが設けられており、処理物Ｗを、所定量ずつ取り出すことができるようにしている。
【００３５】
更にまた、熱処理装置Ｓは、炉芯管１０内に上流側から下流側に向かう空気を供給する空気供給部５０を備えている。詳しくは、熱処理装置Ｓにおいては、炉芯管１０の回転を許容して供給口１０ａを覆う上流端覆部５１及び炉芯管１０の排気口１０ｂを覆う下流端覆部５２が設けられている。
上流端覆部５１には、炉芯管１０内に空気を供給する空気供給口５６が設けられており、空気供給部５０は、空気供給口５６から空気を供給する構成としている。上流端覆部５１には、処理物供給部１のスクリューコンベア３が貫通配置されている。
一方、下流端覆部５２の上部には、炉芯管１０の排気口１０ｂから排気される排気ガスを排気する排気出口５３が設けられている。排気出口５３には図示外の排気管が接続されており、排気は、例えば、サイクロン，ウエットスクラバー，バグフィルター等を経て外気に排出される。
【００３６】
また、炉芯管１０の排出口７より下流側に、炉芯管１０の壁部に沿って摺接し排出口７を越えて下流側に至る処理物Ｗを排出口７側に戻す螺旋５７が設けられている。螺旋５７は、下流端覆部５２に軸体５８を介して固定されている。一方、炉芯管１０の供給口１０ａ側には、受け入れた処理物Ｗを下流側に送る螺旋５９が設けられている。
尚、本実施の形態において、螺旋５７は、炉芯管１０の壁部に沿って摺接するように下流端覆部５２に軸体５８を介して固定したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、軸体に固定するのではなく、炉芯管１０の壁部に溶接などで直接固定しても良く、適宜変更して差し支えない。
【００３７】
そしてまた、熱処理装置Ｓにおいては、処理物供給部１のモータ４，駆動部３０のモータ３１，炉芯管加熱部４０のヒータ４３及び空気供給部５０を制御し、処理物Ｗの供給量，炉芯管１０の回転，炉芯管１０の温度及び排気口１０ｂの温度を制御する制御部６０が設けられている。制御部６０は、例えば、コンピュータのＣＰＵ等の機能によって実現され、炉芯管１０の焼成温度は、投入する処理物の性状に応じて適宜設定する。
【００３８】
従って、実施の形態に係る熱処理装置Ｓにおいて、処理物Ｗを処理するときは、以下のようになる。
ここでは、石灰を主成分とする大きさが５ｍｍ以下の処理物を焼成して生石灰含有焼成物を得る場合で説明する。
【００３９】
制御部６０においては、この石灰を主成分とする処理物Ｗの性状に合わせて、炉芯管１０の焼成温度を設定している。実施の形態においては、制御部６０は、炉芯管１０内の温度を８００℃〜１２００℃に設定している。上記の設定において、石灰質原料に炭酸カルシウムを含む場合、炉芯管１０内の温度が８００℃に満たないと、処理物Ｗの熱分解が不十分になる。炉芯管１０内の温度が１２００℃を超えると、炉芯管１０の高温酸化が進行して、耐久性に著しい悪影響を与える。より望ましくは、炉芯管１０内の温度を８５０℃〜１０５０℃に設定することである。温度保持手段Ｋは、炉芯管内で焼成された処理物が排出口７に至るまでの間、処理物Ｗを焼成温度範囲（８００℃〜１２００℃）内の保持温度に保持する。
【００４０】
処理物Ｗとしては、例えば、大きさが５ｍｍ以下の石灰石、消石灰、副産石灰のうち何れか一つ以上の石灰質原料を必須原料とする。ここで、石灰質原料はその種類や性状などを何ら限定するものではなく、大きさが５ｍｍ以下であることのみを要件とする。
副産石灰とは、石灰製品の製造時に発生する石灰質副産物や、種々の工業製品や食品などの加工過程において発生する石灰質の工程副産物を言い、とくに石灰石、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰の製造時に発生する石灰質副産物（微粒石灰石・石灰石粉・焼成ダスト・水洗残渣・脱水ケーキ・湿潤残渣等）や、製糖工程において砂糖の精製を目的に使用される石灰を起源とした石灰質副産物などは、微細であるという点において、特に推奨される副産石灰である。
【００４１】
また、大きさが５ｍｍ以下の結晶質石灰石も本発明で使用する石灰石原料として好適である。結晶質石灰石は焼成過程で自己崩壊し、粉化するという特徴を有するが、この特徴が微細原料の焼成に効力を発揮する後述の熱処理装置の特性に合致するからである。これらの副産石灰、あるいは微粒の結晶質石灰石は有益な使途が乏しく、廃棄処分されているケースも少なくない。従って、廃棄物の減量化や未利用資源・難利用資源の有効利用の観点からも、副産石灰、および微粒の結晶質石灰石の使用はとくに推奨される。
【００４２】
更に、石灰質原料に加えて、製品の用途に応じて副原料を配合してもよい。例えば、後述の製鋼用精錬剤においては、フラックスとしての機能を有する酸化アルミニウムや酸化珪素、酸化マグネシウム、あるいはアルカリ金属を含有する酸化物等の成分を共存させると精錬効果を向上させるので、これらの酸化物を含有する副原料を石灰質原料と共に焼成に供することは、製品化工程の簡略化、あるいは焼成熱量の低減・ＣＯ2 発生量の低減といった観点から合理的である。このように、副原料は製品の使用目的に応じて適宜選定すればよく、その種類や性状においてとくに限定するものではないが、生石灰含有焼成物を、例えば製鋼用精錬剤として用いる場合には、副原料として鉄鋼スラグ、石炭灰、アルミ灰、製紙スラッジなどが未利用資源・難利用資源の有効利用の観点から推奨される。尚、焼成に供する石灰質原料、および副原料は乾燥状態であっても湿潤状態であっても何れでもよい。熱量消費の観点からは言うまでもなく乾燥状態の方が好ましいが、本熱処理装置Ｓは通常の内熱式回転炉や外熱式回転炉による乾燥・焼成において懸念される炉内壁への被処理物の付着や、処理物の凝集が生じないので、湿潤状態のまま炉内に投入してもよいのである。言い換えれば、石灰石の精製工程で発生するような水洗・脱水ケーキを湿潤状態のまま熱処理装置に投入することによって、乾燥工程を省略することができる、ということである。
【００４３】
更に、上記の副原料以外に、他の添加物を加えることは、何ら妨げるものではない。特に、微粉炭や廃プラスチック、重油、廃油などの可燃物は、炉内で燃焼し、被焼成物の脱水反応、脱炭酸反応に対して有効な熱量を提供するので、焼成に係わるエネルギー消費を抑制するための方策として有用である。
【００４４】
制御部６０により所要の設定にして、駆動部３０，炉芯管加熱部４０，空気供給部５０を作動させる。これにより、炉芯管１０が回転し、炉芯管１０の回転方向と同方向へビータ部材２０が回転して炉芯管１０の内面を転動する。そして、処理物供給部１から炉芯管１０の供給口１０ａに処理物Ｗを供給すると、処理物Ｗが炉芯管１０内を徐々に移動し、この移動の際に処理物Ｗが加熱される。この加熱により、処理物Ｗが熱分解されて、炉芯管１０の排出口７から生石灰含有焼成物として排出されて、取出口５４から取出される。この場合、炉芯管の排出口７より下流側に、炉芯管１０の壁部に沿って摺接し排出口７を越えて下流側に至る処理物Ｗを排出口７側に戻す螺旋５７を設けたので、排出口７を越えて下流側に至ろうとする処理物Ｗがあっても、処理物Ｗは螺旋５７より排出口７側に戻されることから、確実に排出口７から排出することができる。
【００４５】
この処理物Ｗの加熱処理の際、処理物Ｗが炉芯管１０の内周面に付着して停留しようとしても、炉芯管１０の回転方向と同方向へビータ部材２０が回転して炉芯管１０の内面を転動して処理物Ｗに衝撃を付与するので、炉芯管１０の内周面に付着して停留しようとする処理物Ｗがこの衝撃によって炉芯管１０の内周面から強制的に離脱させられて分散される。この場合、ビータ部材２０は、フィン２１を備えているので、ビータ部材２０が転動する際に、フィン２１が処理物Ｗに衝突するので、処理物Ｗを分断するようになり、そのため、確実に振動を付与して分散させることができるようになり、確実に焼成が行われる。
【００４６】
また、炉芯管１０内では、石灰質原料、副原料を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じるが、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは空気流により排気口１０ａ及び排気出口５３から排気されていく。この場合、通風が処理物Ｗと対抗方向（向流）の場合には、処理物投入側の上流側に処理物Ｗが飛散してしまい、結果として製品の回収率が低下傾向になるが、本発明では、通風方向を処理物Ｗの搬送方向と同一方向（並流）にしたので、上流側に処理物Ｗが飛散してしまう事態を防止することができる。そのため、回収率を向上させることができる。
【００４７】
また、炉芯管１０内では、石灰質原料、副原料を焼成する際、脱水・脱炭酸反応が生じ、これらの反応時に発生する水分、炭酸ガスは、処理物Ｗと「並流」するために、向流に比較して上記の反応によって発生した水分及び炭酸ガスが被焼成物に再吸収されようとするが、実施の形態では、温度保持手段Ｋにより、炉芯管１０内で焼成された処理物Ｗが排出口７に至るまでの間、処理物Ｗを焼成温度範囲内の保持温度に保持するので、排出口７前位で温度が焼成温度以下になって、処理物Ｗに炭酸ガスの再吸収反応が生じる事態を抑制することができる。即ち、排出口７及びその周囲の温度（出口温度）を８００℃〜１２００℃に保持するので、排出口７前位で温度が８００℃未満になって、処理物Ｗに炭酸ガスの再吸収反応が生じる事態を抑制することができる。要するに、ＣａＯ＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3の反応が生じる事態が防止され、製品中における生石灰の含有量が低下してしまう事態が防止される。
これにより、実施の形態に係る熱処理装置により製造された生石灰含有焼成物は、水和活性が高く、ＢＥＴ比表面積の大きい極めて良質のものにすることができる。
【００４８】
次に、本発明の開発段階で提案された熱処理装置Ｓについて参考に説明する。
これは、図４に示すように、上記実施の形態と異なって、排出口７０を、炉芯管１０の下流端（排気口１０ｂ）で構成している。即ち、上記実施の形態において、炉芯管１０の壁部に設けた排出口７，中間覆部４８及び螺旋５７を廃止している。
そして、温度保持手段Ｋを、炉芯管１０の排出口７０から内部に挿入され排出口７０に至る処理物Ｗを加温する棒状のヒータ７１を備えて構成している。棒状のヒータ７１は下流端覆部５２に取り付けられており、制御部６０で温度制御される。尚、炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部を貫通し、下流側の外輪１１に至る炉芯管１０は、上記と同様の断熱材４６で被覆されている。
また、下流端覆部５２の下部に、炉芯管１０の排出口７０から排出される処理物Ｗを取り出す取出口７２を設けている。取出口７２には、図示外のバルブが設けられており、処理物Ｗを、所定量ずつ取り出すことができるようにしている。
この熱処理装置Ｓにおいても上記と同様の作用，効果を奏する。
【００４９】
次にまた、本発明の開発段階で提案された別の熱処理装置Ｓについて参考に説明する。
これは、図５に示すように、上記図４に示す装置とは、温度保持手段Ｋの構成が異なっている。詳しくは、炉芯管加熱部４０が加熱する所定区間よりも下流側において、炉芯管加熱部４０の保温管４２の下流側端部と下流側の外輪１１とを近接させ、この外輪１１と下流端覆部５２との間に、温度保持手段Ｋを設けている。この温度保持手段Ｋは、炉芯管１０の下流端部外側を囲繞する断熱部材からなる下流保温管７５と、下流保温管７５の内部に設けられ下流端部外側を加熱するヒータ７６とを備えて構成している。この熱処理装置においても上記と同様の作用，効果を奏する。
【００５０】
尚、上記実施の形態において、温度保持手段の構成は上述したものに限定されるものではなく、適宜変更して差し支えない。また、上記実施の形態では、処理物として石灰を主成分とする処理物について示したが、処理物はどのようなものであっても差し支えない。本発明は、特に、炉芯管内で発生するガスが、温度低下により処理物に再吸収あるいは反応するような処理物に有効になる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｓ 熱処理装置
Ｗ 処理物
１ 処理物供給部
２ ホッパ
３ スクリューコンベア
４ モータ
７ 排出口
１０ 炉芯管
１０ａ 供給口
１０ｂ 排気口
１１ 外輪
１２ 台枠
１３ ローラ
２０ ビータ部材
２１ フィン
３０ 駆動部
３１ モータ
３２ 原動スプロケット
３３ 従動スプロケット
３４ チェーン
４０ 炉芯管加熱部
４１ 架台
４２ 保温管
４２ａ 閉塞壁
４３ ヒータ
Ｋ 温度保持手段
４６ 断熱材
４８ 中間覆部
４９ 取出口
５０ 空気供給部
５１ 一端覆部
５２ 他端覆部
５３ 排気出口
５６ 空気供給口
５７ 螺旋
６０ 制御部
７０ 排出口
７１ ヒータ
７５下流保温管
７６ ヒータ
【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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