(57)【要約】【解決課題】塩素バイパスダストの水洗ろ過処理装置の安定した連続運転を継続可能とするために、ベルトフィルターのろ布の目詰まりの防止および該ろ布からの脱水ケーキの剥離性の向上を実現し、さらには水洗ろ過処理装置各所のスケールの発生を抑制する手段を提供することにある。【解決手段】セメント原料粉末および／またはごみ焼却灰に水を加えて第一のスラリーとし、塩素バイパスダストに塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質を添加し水を加えて第二のスラリーとし、ベルトフィルターのろ布上にまず第一のスラリーを供給してスラリー層を形成し、続いて該スラリー層上に第二のスラリーを供給してろ過を行うことを特徴とする塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成キルンに設置された塩素バイパス設備により回収された塩素バイパスダストから、含有される水溶性の塩素成分を除去する方法であって、セメント原料粉末および／またはごみ焼却灰に水を加えて第一のスラリーとし、塩素バイパスダストに水を加えて第二のスラリーとし、ベルトフィルターのろ布上にまず第一のスラリーを供給してスラリー層を形成し、続いて該スラリー層上に第二のスラリーを供給してろ過を行うことを特徴とする塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法。
【請求項２】
該第一のスラリーを構成する粉末の５０％通過粒子径が、１０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法。
【請求項３】
該第二のスラリーに、塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質を添加することを特徴とする請求項１または２に記載の塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法。
【請求項４】
セメント焼成キルンに設置された塩素バイパス設備により回収された塩素バイパスダストから、含有される水溶性の塩素成分を除去する水洗ろ過処理システムであって、セメント原料粉末および／またはごみ焼却灰に水を加えて第一のスラリーを生成する第一のスラリー攪拌槽と、塩素バイパスダストに水を加えて第二のスラリーを生成する第二のスラリー攪拌槽と、ベルトフィルターと、該ベルトフィルターのろ布上にまず第一のスラリーを供給してスラリー層を形成する第一の供給口と、続いて該スラリー層上に第二のスラリーを供給する供給口とを備え、水洗ろ過処理を行うことを特徴とする塩素バイパスダストの水洗ろ過処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法および水洗ろ過処理システムに関し、より詳しくは塩素バイパスダストをスラリー化し水洗脱塩後、ろ過処理する方法において、ベルトフィルターのろ布の目詰まりを防止し得る水洗ろ過処理方法および水洗ろ過処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、セメント焼成キルンにおいて各種廃棄物を原燃料化することによる処理量の増加に伴い、キルンの安定操業や製造されるセメント品質に悪影響を及ぼし得る塩素等の揮発性成分のキルンへの持ち込み量が増加しており、この対策としてセメント焼成キルンに塩素バイパス設備が設置されて来ている。
【０００３】塩素バイパス設備は、セメント焼成キルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気を冷却することにより塩素化合物を主とする揮発性成分を凝縮させた塩素バイパスダストを生成させ、この塩素バイパスダストを系外に排出することで、塩素やアルカリをキルン系内から除去する設備である。
【０００４】上記抽気を冷却して生成した塩素バイパスダストは、その微粉側に塩素が偏在しているため、該ダストを分級機により粗粉と微粉に分離し、微粉のみを系外に排出し、粗粉はセメント焼成キルン系に戻すことにより、熱量損失の低減を図ることができる。
【０００５】通常セメント焼成キルン系外に排出された塩素バイパスダストは、クリンカー等に添加するか、または仕上ミルに直接供給することによりセメント粉砕系で処理されるが、塩素を含有する各種廃棄物の原燃料化の一層の進展に伴い、排出される塩素バイパスダスト量が増加してきており、一部のセメント製造工程では、全量の処理が困難な状況になりつつあるのが現状である。
【０００６】塩素バイパスダストは、塩化カリウムを主体としたアルカリ塩化物や硫酸塩等がセメント原料粒子表面に凝縮、付着したものであるが、アルカリ塩化物は水溶性であるので、水洗処理を行うことによって溶出させることが可能である。したがって、塩素バイパスダストを水洗した後、ろ過等の固液分離を行うことにより塩素バイパスダストから塩素分を除去することができ、塩素バイパスダストのセメント製造工程での処理量を大幅に増加させることが可能となる。
【０００７】ところが塩素バイパスダストの水洗ろ過処理装置の運転を継続していると、装置の各所や配管内に次第にスケールが発生して付着し、該水洗ろ過処理装置の円滑な操業に支障を来すという現象がみられた。この対策として、スケールが発生する装置および／または配管の一部または全部を並列に２系統以上とし、これらの系統のうち少なくとも一つの系統の運転中に他の系統を停止して他の系統の装置および／または配管から付着スケールを除去するダスト処理システムが提案されている。（特許文献１）
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１２９５１３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
塩素バイパスダストの水洗ろ過処理上の問題点としては、前記したスケールの発生の他に、水洗後のろ過に用いるベルトフィルターにおいて、ろ過時間の経過に伴いろ布が目詰まりし易く脱水率の低下が顕著であること、また脱水ケーキの該ろ布からの剥離性も著しく悪く円滑な運転を阻害することが挙げられる。特許文献１に記載されたような２系統を有する水洗ろ過処理システムを用いても、上記のようなベルトフィルターのろ布の目詰りが生じた場合にはその除去は容易ではない。したがって、本発明の目的は、塩素バイパスダストの水洗ろ過処理装置の安定した連続運転を継続可能とするために、ベルトフィルターのろ布の目詰まりの防止および該ろ布からの脱水ケーキの剥離性の向上を実現し、さらには水洗ろ過処理装置各所のスケールの発生を抑制する手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、塩素バイパスダストが５０％通過粒子径が１０μｍ未満の微細な粒子であるために、ベルトフィルターのろ布の目に噛み込み易く目詰まりの原因となり、且つ脱水ケーキが剥離しがたくなること、塩素バイパスダスト中には硫酸カルシウムが多量に含有されているため、これが水洗時に過飽和状態となり、ろ過時に硫酸カルシウムとして再析出することにより更にベルトフィルターのろ布の目詰まりを甚だしくし、且つ前記の水洗ろ過処理装置内各所のスケールの原因ともなっていることを見出し、それらへの対応策を追及することにより本発明を完成するに至った。
【００１１】すなわち請求項１に記載の発明は、セメント焼成キルンに設置された塩素バイパス設備により回収された塩素バイパスダストから、含有される水溶性の塩素成分を除去する方法であって、セメント原料粉末および／またはごみ焼却灰に水を加えて第一のスラリーとし、塩素バイパスダストに水を加えて第二のスラリーとし、ベルトフィルターのろ布上にまず第一のスラリーを供給してスラリー層を形成し、続いて該スラリー層上に第二のスラリーを供給してろ過を行うことを特徴とする塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法である。
【００１２】本方法によれば、微細でろ布の目に噛み込み易い塩素バイパスダストを含有する第二のスラリーとろ布との間に、第一のスラリーの層が形成されているため、ろ布の目詰まりを効果的に防止することができる。また、第一のスラリーを構成する粉末として上記のような粉末を用いると、水洗ろ過後に得られる脱塩ケーキを、セメント原料として受け入れやすい化学成分とすることができる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、該第一のスラリーを構成する粉末の５０％通過粒子径が、１０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法である。
【００１４】本方法によれば、第一のスラリーがベルトフィルターのろ布の目詰まりを起こしにくくなり、且つ水洗ろ過後に得られる脱塩ケーキの粒径範囲を、セメント原料として受け入れやすい粒径範囲とすることができる。
【００１５】該第一のスラリーを構成する粉末の５０％通過粒子径の下限は、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上である。
【００１６】請求項３に記載の発明は、該第二のスラリーに、塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質を添加することを特徴とする請求項１または２に記載の塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法である。
【００１７】本方法によれば、塩素バイパスダスト中に多量に含有されている硫酸カルシウムが、水洗時に過飽和状態となることを防ぐため、ろ過時のベルトフィルターのろ布上や、水洗ろ過装置内各所で硫酸カルシウムが再析出することを抑制し、ろ布の目詰まりとスケールの発生を防止することができる。
【００１８】さらに請求項４に記載の発明は、セメント焼成キルンに設置された塩素バイパス設備により回収された塩素バイパスダストから、含有される水溶性の塩素成分を除去する水洗ろ過処理システムであって、セメント原料粉末および／またはごみ焼却灰に水を加えて第一のスラリーを生成する第一のスラリー攪拌槽と、塩素バイパスダストに水を加えて第二のスラリーを生成する第二のスラリー攪拌槽と、ベルトフィルターと、該ベルトフィルターのろ布上にまず第一のスラリーを供給してスラリー層を形成する第一の供給口と、続いて該スラリー層上に第二のスラリーを供給する供給口とを備え、水洗ろ過処理を行うことを特徴とする塩素バイパスダストの水洗ろ過処理システムである。
【００１９】本発明によれば、前記請求項１〜３に記載の塩素バイパスダストの水洗ろ過処理方法を効率的に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る塩素バイパスダストの水洗ろ過処理システムである。図示しないセメント焼成キルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、冷却して生成したダストそのままを、又は必要に応じて分級した微粉のみを塩素バイパスダストとしてキルン系外に持ち出し、第二のスラリー構成粉末貯槽１０に貯留する。
【００２１】第一のスラリー構成粉末貯槽７には、セメント原料粉末および／またはごみ焼却灰を貯留する。セメント原料粉末としては、石灰石粉末、粘土粉末、土壌粉末、珪石粉末、高炉スラグ粉末等セメント原料に含有される粉末を単独又は２種以上を混合して用いることができる。セメント焼成キルンに供給されるセメント調合原料粉末を用いることもできる。
【００２２】ごみ焼却灰としては、ストーカー炉で都市ごみを焼却したときに、炉底から排出される主灰や飛散して集塵された飛灰、あるいは流動床炉で都市ごみを焼却したときに集塵された流動床灰等、各種のごみ焼却灰を用いることができる。
【００２３】第二のスラリー添加剤貯槽１１には、塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質を貯留する。塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質としては、ＣａＯやＣａＣｌ２等があり、必要に応じてそれらの単独粉末、混合物粉末またはそれらを含有する材料を適宜選択して使用する。  前述の様に、キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、冷却して生成したダストを分級して微粉のみを塩素バイパスダストとしてキルン系外に持ち出し水洗ろ過処理に供するとき、キルン系に戻される粗粉にはＣａＯやＣａＣｌ２を多量に含有するため、該粗粉の一部を分取して塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質として用いることができる。また、分級を行わず、キルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、冷却して生成したダストを全量キルン系外に持ち出し水洗ろ過処理に供するときには、基よりＣａＯやＣａＣｌ２を多量に含有するため、特に新た物質を添加せずとも塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度が低下する同様の効果が認められる。
【００２４】第一のスラリー構成粉末貯槽７から図示しない定量供給機により引き出された第一のスラリー構成粉末は、撹拌槽６に投入される。同時に水８が撹拌槽に供給され、撹拌されて第一のスラリー４が生成される。第一のスラリー４は、ベルトフィルター２のろ布３上へ供給され第一層目のスラリー層１５を形成する。水８は、新たな工業用水等を用いても良いし、ベルトフィルター２上でスラリー層の洗浄に用いた水を回収して用いることもできる。第一のスラリーにおいて、粉末と水の比率は、粉末に対し重量比で水２〜１０倍、より好ましくは２．５〜５倍とするのが望ましい。
【００２５】第二のスラリー構成粉末貯層１０から図示しない定量供給機により引き出された塩素バイパスダストは、撹拌槽９に投入される。また、第二のスラリー添加剤貯槽１１から図示しない定量供給機により引き出された塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質も、撹拌槽９に投入添加される。塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質をあまり多量に添加すると、塩素バイパスダストそのものの処理量が減少するので、混合率は好ましくは１重量％以上５０重量％以下、より好ましくは上限は２５重量％、更に好ましくは上限は１０重量％である。
【００２６】さらに、水１２が撹拌槽９に供給され、撹拌されて第二のスラリー５が生成される。第二のスラリー５は、既にベルトフィルター２のろ布３上に形成されている第一のスラリーによるスラリー層１５の上に、新たなスラリー層１６を形成する。水１２は、新たな工業用水等を用いても良いし、ベルトフィルター２上でスラリー層の洗浄に用いた水を回収して用いることもできる。第二のスラリーにおいて、粉末と水の比率は、粉末に対し重量比で水２〜１０倍、より好ましくは２．５〜５倍とするのが望ましい。
【００２７】ベルトフィルターに供給する第一のスラリーと第二のスラリーの量的な比率は、第一のスラリーの形成するスラリー層により第二のスラリーが直接フィルターと接触するのを防止できる比率であればよい。通常は第一のスラリー量／第二のスラリー量＝０．０１〜１程度の比率で供給することが好ましい。
【００２８】このような本発明の方法により塩素バイパスダストの水洗ろ過処理を行うと、微細な粒子であるためにベルトフィルターのろ布に目詰まりし易い塩素バイパスダストが直接にはろ布に接触しないため、目詰まりを抑制できる上、脱水ケーキの剥離も容易となる。ここで、塩素バイパスダスト中に含有される硫酸分の溶解度を低下させる物質を添加すると、硫酸カルシウムの再析出を抑制できるため、よりろ布の目詰まりを防止可能となり、さらに水洗ろ過処理装置内各所のスケールの発生をも抑制することができる。
【００２９】
【実施例１】第一のスラリー構成粉末として都市ごみ焼却飛灰（塩素分約１５％、５０％通過粒径１５μｍ）を、第二のスラリー構成粉末として塩素バイパスダスト（塩素分約１６％、５０％通過粒径６μｍ）を使用した。該塩素バイパスダストは、キルン排ガス流路からの抽気を冷却して発生したダストを分級した微粉である。乾燥状態の飛灰および塩素バイパスダストを別々の攪拌槽に投入し、それぞれ重量で５倍の工業用水（温度６０℃）を加えて、第一のスラリーおよび第二のスラリーとした。そして、双方のスラリーとも、約１時間攪拌した。
【００３０】水洗ろ過処理のためのベルトフィルターは、幅が１．３ｍ、ろ過面積が５．６ｍ２のポリプロピレン製のろ布を備えたものを使用した。約１ｍ／分で移動するベルトフィルター上、図１のＡ点に相当する点より第一のスラリーを１．２ｔ／時で供給した。第一のスラリー表面に液層がほぼ認められなくなった後、Ｂ点に相当する点より第二のスラリーを２．４ｔ／時で供給した。また、ろ過後の脱水ケーキの洗浄のため、Ｃ点に相当する点（第二のスラリーの液が吸引され表面にほぼ液層が認められなくなる位置）にて、洗浄水として工業用水（温度６０℃）を脱水ケーキ層に散水して、洗浄脱塩処理を行った。
【００３１】塩素バイパスダストのスラリーのみによる水洗ろ過では、ベルトフィルターのろ布の目詰まりにより、連続的にろ過を継続できるのは１日にも満たなかったが、本実施例では、連続５日間何ら問題なくろ過を継続することができた。脱水ケーキのろ布からの剥離にも問題は見られなかった。
【００３２】
【実施例２】第一のスラリー構成粉末として、実施例１と同一の都市ゴミ焼却飛灰を用い、実施例１と同様の条件で第一のスラリーを調製した。第二のスラリーには、実施例１と同一の塩素バイパスダストを用いた。該塩素バイパスダストは、キルン排ガス流路からの抽気を冷却して発生したダストを分級した微粉である。この分級時に同時に分離された粗粉（以下塩素バイパス粗粉）は、キルン系に戻されるが、その一部を分取し、第二のスラリーに添加する塩素バイパスダスト中に含有される硫酸塩の溶解度を低下させる物質として用いた。
【００３３】該塩素バイパス粗粉と、塩素バイパスダストの重量比は１：４とし、この混合粉末の５倍重量の工業用水（温度６０℃）を加えて、攪拌槽中で１時間攪拌して第二のスラリーとした。
【００３４】水洗ろ過処理のためのベルトフィルターは、実施例１と同一で、スラリーの供給速度等も実施例１と同一の条件とした。また、実施例１と同様の条件で、洗浄用水の散水を行い、脱水ケーキの洗浄脱塩を行った。
【００３５】本実施例においても、連続１４日間経過しても何ら目詰まり等の問題はなく、脱水ケーキのろ布からの剥離にも問題は生じず、水洗ろ過処理を継続することができた。さらに、本実施例では、従来の塩素バイパスダストのスラリーのみによる水洗ろ過処理の場合や、実施例１の場合よりもベルトフィルターや配管系等、水洗ろ過処理装置各所へのスケールの発生が大幅に少なくなり、この面でも長期に継続処理を行うことのできる可能性が示された。また、洗浄後の脱塩ケーキの塩素分の含有率も０．５％以下であり、塩素バイパスダストと都市ごみ焼却飛灰を合わせた脱塩率は９７％以上であることを確認した。このように、実施例２において、実施例１よりもスケールの発生が少なくなったのは、塩素バイパスダストとともに第二のスラリー中に添加された塩素バイパス粗粉に含有されるＣａＯおよびＣａＣｌ２が、塩素バイパスダスト中に含有される硫酸カルシウムの溶解度を低下させる効果が発揮され、硫酸カルシウムの過飽和および再析出を抑制したためであると推察される。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、塩素バイパスダストの微細な粒子がベルトフィルターのろ布の目に噛み混むことを防止できるため、ろ布の目詰まり、脱水ケーキの剥離性の悪化等を効果的に抑制できる。また、塩素バイパスダスト中に含有される硫酸カルシウムの溶解度を低下させる物質の作用により、硫酸カルシウムの過飽和および再析出を抑制し、水洗ろ過処理装置各所でのスケールの発生を防止することができる。したがって、塩素バイパスダストの水洗ろ過処理を継続的に長期間行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる塩素バイパスの水洗ろ過処理システムを示す概略図である。
【符号の説明】
１        塩素バイパスダストの水洗ろ過処理システム
２        ベルトフィルタ
３        ろ布
４        第一のスラリー
５        第二のスラリー
６        第一の攪拌槽
７        第一のスラリー構成粉末貯槽
８        水
９        第二の攪拌槽
１０      塩素バイパスダスト貯槽
１１      第二のスラリー添加剤貯槽
１２      水
１３      ろ液
１４      脱水ケーキ（セメント原料へ）
１５      第一のスラリー層
１６      第二のスラリー層
１７      水
１８      第一のスラリー供給口
１９      第二のスラリー供給口
【図１】
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