(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のキルン本体が窯前ハウジングおよび窯尻ハウジング間に回転自在に設けられたロータリーキルン内に、上記窯尻側からセメント原料を導入して上記窯前側に移送させつつ、上記窯前ハウジングの端壁に設けられた主バーナーから上記キルン本体の断面中心部に向けて燃料を噴出して内部を加熱して上記セメント原料を焼成することによりセメントクリンカーとし、当該セメントクリンカーを上記ロータリーキルンのクリンカー落ち口からクリンカークーラーに送って冷却するセメントクリンカーの製造方法において、
上記端壁に設けた投入管から少なくとも石炭灰を含み、かつＳｉＯ２を５０〜６５重量％、Ａｌ２Ｏ３を１７〜３０重量％、Ｆｅ２Ｏ３を４〜１７重量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜２．０重量％の範囲であって、Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３（重量比）を１．２〜３．２の範囲に調合した粉末を、上記クリンカー落ち口から上記窯尻側に向けて０〜５ｍの範囲の上記キルン本体の内壁に向けて噴射することを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。
【請求項２】
上記投入管から上記粉末を２０〜３０ｍ／ｓの速度で噴射させることを特徴とする請求項１に記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項３】
上記粉末を、上記石炭灰に加えて銅スラグ、廃石こうボードおよび建設汚泥の一種以上を混合して調整することを特徴とする請求項１または２に記載のセメントクリンカーの製造方法。
【請求項４】
上記石炭灰に銅スラグを５〜２０重量％混合することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のセメントクリンカーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント原料の焼成と併行してロータリーキルンにおける焼成帯出口から冷却帯における耐火煉瓦の熱損傷を防止するセメントクリンカーの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のセメント製造設備を示すもので、図中符号１がセメント原料を焼成するためのロータリーキルンである。
このロータリーキルン１は、円筒状のキルン本体１ａの上流側および下流側端部が、それぞれ窯尻ハウジング２および窯前ハウジング３に図示されないサポートローラを介して回転自在に支持されたものである。
【０００３】
ここで、キルン本体１ａは、図４に示すように、鋼鉄製の円筒シェル１ｂの内面に沿って耐火煉瓦１ｃが敷き詰められたもので、内径ｄが３〜７ｍ、全長が６０〜１２０ｍの寸法に形成されたものである。そして、キルン本外１ａは、上流側から下流側に３／１００程度の勾配で下方に傾斜し、毎分１〜３回程度の速さで回転するようになっている。
【０００４】
また、図３に示すように、窯尻ハウジング２は、セメント原料を予熱するプレヒータ５の最下段に連続して配置されており、窯前ハウジング３は、その端壁３ａにキルン本体１ａ内に向けて燃料を噴出して内部を加熱する主バーナー６が設けられるとともに、端壁３ａの下方には、クリンカークーラー４が設けられている。
【０００５】
上記主バーナー６は、端壁３ａにおけるキルン本体１ａの回転中心Ｃとほぼ同軸となる位置に配置されており、主燃料である微粉炭や石油コークス粉を一次空気と共にキルン本体１ａのほぼ回転中心Ｃ部に向けて上流側に吹き込むことにより、そのほぼ回転中心Ｃに沿うように主火焔Ｆ１を噴出するようになっている。
【０００６】
上記構成からなるセメント製造設備においてセメントクリンカーを製造するには、プレヒータ５において予熱されたセメント原料を、窯尻ハウジング２を介してキルン本外１ａ内に導入する。すると、上記セメント原料は、キルン本体１ａの回転に伴って図中矢印Ｙで示すように下流側へと送られる過程で、高温で焼成されてセメントクリンカーになり、クリンカークーラー４へと送られる。
【０００７】
そして、クリンカークーラー４において、冷却空気Ａによって急速に冷却されつつ、さらに下流側へと送られて行く。他方、上記セメントクリンカーを冷却することにより昇温した空気Ａは、窯前ハウジング３に供給されて主バーナー６の燃焼用二次空気として使用され、高温の燃焼排ガスとなってキルン本体１ａから窯尻ハウジング２を通じてセメント原料の予熱用の熱源としてプレヒータ５へと供給されて行く。
【０００８】
この際に、上記キルン本体１ａ内は、セメント原料が加熱される状況に応じて、上流側から仮焼帯、遷移帯、焼成帯、冷却帯と分けることができ、特に焼成帯においては、セメント原料が約１４５０℃の高温となって、その雰囲気下においてセメントクリンカーに焼成されることになる。
【０００９】
ところで、上記従来のセメントクリンカーの製造方法においては、キルン本体１ａ内の焼成帯では、高温雰囲気下においてセメントクリンカーの溶融物からなるクリンカーコーチング層が耐火煉瓦の表面に厚く形成されるのに対して、冷却帯では温度が低いことに加えて二次空気流の影響からクリンカーコーチング層が薄くなってしまう。この結果、冷却帯の耐火煉瓦１ｃの損耗量が焼成帯の耐火煉瓦１ｃの損耗量に比して大きいという問題があった。
【００１０】
このため、主バーナー６の主火焔Ｆ１を短くして、焼成帯出口から冷却炭の範囲の温度を高めることにより、クリンカーコーチングの付着量を高める方策が採られていたが、温度上昇により排ガス中のサーマルＮＯｘが増加してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明者等は、先に下記特許文献１において、ロータリーキルン内を加熱する主バーナーとは別に副バーナーを設け、この副バーナーによって、上記ロータリーキルンの下流側の端から上流側に向かって該ロータリーキルンの内径の０〜１．０倍または０〜５ｍの範囲のみを加熱することにより、上記範囲にクリンカーコーチング層を形成することを特徴とするロータリーキルン冷却帯にクリンカーコーチング層を形成する方法を提案した。
【００１２】
上記方法によれば、上記焼成帯より下流側の冷却帯の温度を高めることができ、この結果上記冷却帯におけるセメントクリンカーの溶融物を増加させて冷却帯内面の耐火煉瓦に付着または浸透させ、クリンカーコーチング層を厚く形成することができるために、耐火煉瓦等の損耗量を低減することができることができるという効果が得られる。
【００１３】
しかしながら、上記方法においては、エネルギー原単位が増加してしまうという欠点もあり、その改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２３８２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中のＮＯｘを高めたり、エネルギー原単位を増加させたりすることなく、焼成帯出口から冷却帯の範囲において効果的に耐火煉瓦を保護するコーチングを生成させることができ、よって耐火煉瓦の熱損傷を防ぐことができるセメントクリンカーの製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒状のキルン本体が窯前ハウジングおよび窯尻ハウジング間に回転自在に設けられたロータリーキルン内に、上記窯尻側からセメント原料を導入して上記窯前側に移送させつつ、上記窯前ハウジングの端壁に設けられた主バーナーから上記キルン本体の断面中心部に向けて燃料を噴出して内部を加熱して上記セメント原料を焼成することによりセメントクリンカーとし、当該セメントクリンカーを上記ロータリーキルンのクリンカー落ち口からクリンカークーラーに送って冷却するセメントクリンカーの製造方法において、上記端壁に設けた投入管から少なくとも石炭灰を含み、かつＳｉＯ２を５０〜６５重量％、Ａｌ２Ｏ３を１７〜３０重量％、Ｆｅ２Ｏ３を４〜１７重量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜２．０重量％の範囲であって、Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３を１．２〜３．２の範囲に調合した粉末を、上記クリンカー落ち口から上記窯尻側に向けて０〜５ｍの範囲の上記キルン本体の内壁に向けて噴射することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記投入管から上記粉末を２０〜３０ｍ／ｓの速度で噴射させることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記粉末を、上記石炭灰に加えて銅スラグ、廃石こうボードおよび建設汚泥の一種以上を混合して調整することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記石炭灰に銅スラグを５〜２０重量％混合することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、少なくとも石炭灰を含み、かつＳｉＯ２を５０〜６５重量％、Ａｌ２Ｏ３を１７〜３０重量％、Ｆｅ２Ｏ３を４〜１７重量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜２．０重量％の範囲であって、Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３（重量比）を１．２〜３．２の範囲に調合した粉末は、セメントクリンカーと成分組成が近似し、かつセメントクリンカーよりも低温で液相を形成して良質なコーチングを生成することができる。
【００２１】
したがって、このように調合した低融点の粉末を、窯前ハウジングの上記端壁に主バーナーに隣接して設けた投入管から、クリンカー落ち口から上記窯尻側に向けて０〜５ｍの範囲のキルン本体の内壁に向けて噴射することにより、上述した焼成帯出口から冷却帯の範囲の耐火煉瓦の表面におけるコーチング量を従来よりも増加させることができ、この結果当該範囲の耐火煉瓦の熱損傷を防ぐことができる。
【００２２】
ここで、上記粉末においては、Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３（以下、ＩＭとも略す。）を１．２〜３．２の範囲に調整することが重要であり、特に上限値は３．０以下であることがより好ましく、さらに２．０以下であることが最も好適である。
【００２３】
また、上記粉末の投入管からの噴射速度は、請求項２に記載の発明のように、２０〜３０ｍ／ｓの範囲の速度であることが好ましい。ちなみに、上記粉末の噴射によって耐火煉瓦の表面に形成されたコーチングは、定期的に当該表面から分離するために、継続的に噴射させて効果を維持することが好ましい。
【００２４】
また、上記粉末は、石炭灰単独で調合することも可能であるが、上記成分組成となる限りにおいて、例えば請求項３に記載の発明のように、上記石炭灰に加えて銅スラグ、廃石こうボードおよび建設汚泥の一種以上を混合して調整してもよい。
【００２５】
さらに、請求項４に記載の発明においては、上記石炭灰に銅スラグを５〜２０重量％混合することにより、溶点を調整してコーチングの付着量を増加させることが可能になる。この際に、混合する上記銅スラグを、細骨材の粒度分布を満足する粒度に調整すれば、上記投入管からの投入を容易に行うことができて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に用いられるセメント製造設備を示す概略構成図である。
【図２】上記実施形態における粉末の投入位置を示すもので、（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線視図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図３】従来のセメントクリンカーの製造方法に用いられるセメント製造設備を示す概略構成図である。
【図４】図３のキルン本体の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１および図２に基づいて、本発明に係るセメントクリンカーの製造方法の一実施形態について説明する。なお、セメント製造設備に係る構成について、図３および図４に示したものと共通する部分については、以下、同一符号を用いてその説明を簡略化する。
【００２８】
この製造方法においては、図１に示すように、主バーナー６が設けられた窯前ハウジング３の端壁３ａに投入管１０を設けて、ロータリーキルン１内におけるセメント原料の焼成と併行して、この投入管１０から、少なくとも石炭灰を含み、かつＳｉＯ２を５０〜６５重量％、Ａｌ２Ｏ３を１７〜３０重量％、Ｆｅ２Ｏ３を４〜１７重量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜２．０重量％の範囲であって、Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３（重量比）を１．２〜３．２の範囲に調合した粉末を、ロータリーキルン１からクリンカークーラー４へのクリンカー落ち口から上記窯尻側に向けて０〜５ｍの範囲のキルン本体１ａの内壁に向けて噴射する。
【００２９】
上記粉末は、石炭灰に、銅スラグ、廃石こうボードおよび建設汚泥などの一種以上を混合して調整したものであり、石炭灰に銅スラグを加える場合には、石炭灰に対して５〜２０重量％の範囲で混合されている。また、投入管１０からの上記粉末の噴射は、２０〜３０ｍ／ｓの速度で行う。この際に、混合する上記銅スラグは、細骨材の粒度分布を満足する粒度に調整することが好ましい。
【００３０】
以上の構成からなるセメントクリンカーの製造方法によれば、投入管１０からキルン本外１ａの内壁に向けて噴射する上記粉末が、セメントクリンカーと成分組成が近似し、かつセメントクリンカーよりも低温で液相を形成して良質なコーチングを生成することができるものであるために、クリンカー落ち口から上記窯尻側に向けて０〜５ｍの範囲のキルン本体１ａの内壁に向けて噴射することにより、焼成帯出口から冷却帯の範囲の耐火煉瓦の表面におけるコーチング量を従来よりも増加させることができ、この結果当該範囲の耐火煉瓦の熱損傷を防ぐことができる。
【実施例】
【００３１】
本発明の効果を検証するために、表１に示す化学組成の投入物１〜３を、各々表２に示す投入位置（キルン本体１ａの内壁）、吹き込み量および投入速度で、クリンカーのクリンカークーラー４への落ち口から窯尻側に向けた０〜５ｍに向けて噴射して、コーチングの付着性を確認した。なお、図３は、混合した銅スラグの粒度分布を示すものである。
【００３２】
【表１】
0006503925.tif 000002
【００３３】
【表２】
0006503925.tif 000003
【００３４】
【表３】
0006503925.tif 000004
【００３５】
ここで、図２（ａ）、（ｂ）は、上記投入位置Ａ〜Ｄおよび投入範囲を示すものである。すなわち、回転中心Ｃからの鉛直線Ｌ１と、この鉛直線Ｌ１に対してキルン本体１ａの頂部から回転中心Ｃ回りにキルン本体１ａの回転方向に順次４５度をなす範囲が、各々上記投入位置（キルン本体１ａの内壁）Ａ〜Ｄであり、クリンカーの落ち口から窯尻側に向けて５ｍ以内の範囲内に投入する。
【００３６】
表２の結果から、位置Ｂまたは位置Ｃのキルン本体１ａの内壁に向けて噴射した場合にコーチングの付着性が良いことが判った。これは、位置Ａから投入した場合は、耐火煉瓦１ｃの表面に充分に付着する前に落下するものが多く、位置Ｄに投入した場合は、キルン本体１ａの回転が上昇に向かうために付着までに充分な時間が確保しづらいためと推定される。
【符号の説明】
【００３７】
１  ロータリーキルン
１ａ  キルン本体
２  窯尻ハウジング
３  窯前ハウジング
３ａ  端壁
６  主バーナー
１０  投入管
【図１】
0006503925.tif 000005
【図２】
0006503925.tif 000006
【図３】
0006503925.tif 000007
【図４】
0006503925.tif 000008