(57)【要約】【課題】有機性廃棄物等に残存する熱量を有効に活用するとともに、不燃灰分をセメント製造資源等として有効に利用する。【解決手段】可燃性固形分を含有する粉体を、油分と水とを縣濁媒体として用いた浮遊選鉱により浮遊する親油性成分と沈降する親水性成分とに分離し、親油性成分を燃料として利用し、親水性成分から塩分を取り除き、脱塩した親水性成分を窯業原料及び／または建設材料として利用する。可燃性固形分を含有する粉体は、有機物含有物質の揮発分を除去した後粉砕したものであってもよい。親油性成分をセメント焼成用燃料として利用し、脱塩した親水性成分を重い粒子と軽い粒子とに分離し、重い粒子をセメント原料に、軽い粒子をセメント用混合材に利用することができる。軽い粒子を加熱炉で加熱し、可燃性成分を除去した後セメント用混合材に利用することが好適である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性固形分を含有する粉体を、油分と水とを縣濁媒体として用いた浮遊選鉱により浮遊する親油性成分と沈降する親水性成分とに分離し、該親油性成分を燃料として利用し、該親水性成分から塩分を取り除き、脱塩した親水性成分を窯業原料及び／または建設材料として利用することを特徴とする可燃性成分を含有する粉体の処理方法。
【請求項２】
有機物含有物質の揮発分を除去した後粉砕し、可燃性固形分を含有する粉体とすることを特徴とする請求項１に記載の可燃性成分を含有する粉体の処理方法。
【請求項３】
前記親油性成分をセメント焼成用燃料として利用し、前記脱塩した親水性成分を重い粒子と軽い粒子とに分離し、該重い粒子をセメント原料に、該軽い粒子をセメント用混合材に利用することを特徴とする請求項１または２に記載の可燃性固形分を含有する粉体の処理方法。
【請求項４】
前記軽い粒子を加熱炉で加熱し、前記軽い粒子に含まれる可燃性成分を除去した後セメント用混合材に利用することを特徴とする請求項３に記載の可燃性固形分を含有する粉体の処理方法。
【請求項５】
前記浮遊選鉱に用い、前記親油性成分を含む油分を、固液分離により油分と親油性固形分に分離し、油分を回収することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可燃性固形分を含有する粉体の処理方法。
【請求項６】
前記親油性成分を含む油分の固液分離に際し、分離された親油性固形分への油分の残存量を変化させることを特徴とする請求項５に記載の可燃性固形分を含有する粉体の処理方法。
【請求項７】
前記親水性成分から窯業原料及び／または建設材料に利用する成分を除去した後の塩水から、塩分を回収して水を再使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の可燃性固形分を含有する粉体の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性固形分を含有する粉体の処理方法に関し、特に、石炭炊き火力発電所で発生したフライアッシュ等の可燃性成分を含有する物質、及び有機性汚泥等の有機物含有物質に由来する可燃性固形分を含有する粉体を処理し、燃料及び窯業原料等を得て有効利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の枯渇及び破棄物の最終処分場の枯渇のおそれに鑑み、種々の廃棄物の有効利用が推進されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、都市ごみ等の有機物及び無機物を含有する廃棄物を熱処理した後粉砕し、浮遊選別によって得られた浮上物を活性化することによって活性炭化物等を製造する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、使用済みの自動車や家電製品等の廃棄物を処理する際に発生するシュレッダーダストの乾留物に含まれる炭素を再利用し、処理後の不要物を少なくする廃棄物処理方法が開示されている。この処理方法では、乾留処理されたシュレッダーダストを粉砕し、分級して非鉄金属を除去し、非鉄金属を除去した粉砕物を浮遊選鉱し、浮遊した炭素を含む浮遊物を回収して加炭材、昇温材、活性炭等の炭素加工物の原料とするとともに、沈降物の乾燥物を溶解原料として利用する。
【０００５】
一方、セメント焼成設備においても、従来、石炭炊き火力発電所等からのフライアッシュをセメント混合材として用いたり、有機性汚泥、古紙、廃プラスチック及び廃木材等の有機性廃棄物をセメントキルンの窯尻等に投入して処理していた。今後、有機性汚泥等の廃棄物をさらに活用し、バイオマス等再生可能なエネルギーを利用することで化石燃料の使用量を低減し、地球温暖化の防止に寄与することが求められている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５３−１０８０８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０７７３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、石炭炊き火力発電所において、ＮＯｘを低減するため、従来より温度を下げた運転をしているので、排出されるフライアッシュの炭素含有率が高くなってきている。すなわち、従来１％程度の炭素含有率であったものが、３％、場合によっては、６％から７％に上昇している。このような炭素含有率の高いフライアッシュをセメント混合材として用いてコンクリートを製造すると、水が黒く濁ったり、炭化物が浮いたり、減水剤等を吸着してコンクリートの品質を低下させるという問題があった。また、このフライアッシュを外熱キルン等で空気を吹き込んで燃焼させると、炭素含有率が高いため、燃焼を制御することが困難であるという問題があった。一方、フライアッシュ以外の可燃性成分を含有する燃焼灰の利用についても、原料として利用する場合には、原料配合成分との関係で処理量に限界があり、また、セメント焼成設備のプレヒータ排気温度の上昇等の問題を誘起するという問題があった。
【０００８】
一方、最近では、セメントキルンによって処理される廃棄物の量が増加するとともに、廃棄物に含まれる塩素や、廃棄物の不完全燃焼によるトラブルが増加しているため、これらの廃棄物の適切な前処理が求められている。また、廃棄物を燃料代替として使用するには、熱量が不足する等の理由で適正な処理法がなかった。そのため、廃棄物の残存熱量を有効に活用するとともに、不燃灰分をセメント製造資源として有効に利用することのできるシステムの開発が望まれていた。
【０００９】
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、可燃性成分を含有する物質及び有機性廃棄物等に残存する熱量を有効に活用するとともに、不燃灰分をセメント製造資源等として有効に利用することが可能な可燃性固形分を含有する粉体の処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、可燃性固形分を含有する粉体の処理方法であって、可燃性固形分を含有する粉体を、油分と水とを縣濁媒体として用いた浮遊選鉱により浮遊する親油性成分と沈降する親水性成分とに分離し、該親油性成分を燃料として利用し、該親水性成分から塩分を取り除き、脱塩した親水性成分を窯業原料及び／または建設材料として利用することを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、可燃性固形分を含有する粉体を単独で使用すると、残存する熱量を有効活用したり、窯業原料等として利用することが困難な場合であっても、  浮遊選鉱により分離した親油性成分を燃料として利用し、脱塩した親水性成分を窯業原料等として利用することにより、より大量の可燃性固形分を含有する粉体を容易に処理することができる。
【００１２】
前記可燃性固形分を含有する粉体は、有機物含有物質の揮発分を除去した後粉砕したものであってもよい。例えば、有機性汚泥、古紙、廃木材等の有機廃棄物については、炭化処理によって揮発分を除去した後、燃料及び窯業原料等として有効利用することができる。窯業原料、建設材料には塩分の混入が許されないものが多いが、本発明によれば、可燃性成分または有機物を含有する物質中の塩分は、揮発分の除去により水溶性塩に転化され、浮遊選鉱の強制混合時に水に溶解し、その後の親水性成分の固液分離により脱塩が達成される。例えば、廃棄物に塩化ビニール等の水溶性でない塩化物が混入している場合には、この塩化物が炭化によって熱分解されて水溶性塩化物となるため、容易に水洗除去することができる。
【００１３】
また、前記親油性成分は、セメント焼成用燃料として利用することができるとともに、前記脱塩した親水性成分を重い粒子と軽い粒子とに分離し、重い粒子をセメント原料に、軽い粒子をセメント用混合材に利用することができる。これによって、石炭炊き火力発電所で発生したフライアッシュ等、または有機性汚泥等の有機廃棄物等をセメント製造資源等として有効に利用することができる。
【００１４】
前記軽い粒子を加熱炉で加熱し、前記軽い粒子に含まれる可燃性成分を除去した後セメント用混合材に利用することが好ましい。軽い粒子を加熱炉で加熱することにより、軽い粒子から浮遊選鉱の際に付着した油分を除去し、高品質のセメント用混合材を得ることができる。また、通常、浮遊選鉱及び固液分離を行っただけでは、軽粉の残留炭素を１％以下にすることができない。一方、セメント用混合材は、コンクリート用減水剤等の吸着による性能低下を防止するため、残留炭素を０．５％以下にすることが望ましい。従って、付着する油分とともに、残留炭素低減のために加熱炉による除去を必要とする。
【００１５】
また、前記浮遊選鉱に用い、前記親油性成分を含む油分を、固液分離により油分と親油性固形分に分離し、油分を回収することができ、回収した油分を浮遊選鉱等に再利用することができる。
【００１６】
さらに、前記親油性成分を含む油分の固液分離に際し、分離された親油性固形分への油分の残存量を変化させることができる。これによって、燃料として使用した親油性固形分の燃焼性を変化させ、用途に応じた適切な燃料を得ることができる。
【００１７】
また、前記親水性成分から窯業原料及び／または建設材料に利用する成分を除去した後の塩水から、塩分を回収して水を再使用することもでき、水資源の有効利用に繋がる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる可燃性固形分を含有する粉体の処理方法をセメント焼成設備を利用して行う場合を例にとって説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる処理方法を実施するための装置及びマテリアルフローを示し、この装置は、有機性汚泥、古紙、廃木材等の有機廃棄物を切断するチッパー１と、炭化炉２と、上記有機廃棄物及び石炭炊き火力発電所等からのフライアッシュを粉砕する粉砕機３と、粉砕機３の粉砕物を浮遊選鉱するためのミキサー４及び浮遊選鉱槽５と、遠心分離機、ろ過装置等の固液分離機６と、浮遊選鉱槽５からの沈降分を重粉（重い粒子）と軽粉（軽い粒子）に分離するとともに、水溶性塩素化合物等から発生した塩分を除去するための液体サイクロン７と、固液分離機８、９と、軽粉から油分を除去するための加熱炉としての外熱キルン１１とを備える。尚、重粉と軽粉の分離には、液体サイクロン７の他、湿式分級機、遠心分離機等を用いることができる。また、固液分離機６としては、フィルタプレス、ベルトフィルタ、遠心分離機等を用いることができる。
【００２０】
次に、上記装置を使用したセメント焼成設備における処理方法について説明する。
【００２１】
有機廃棄物としての有機性汚泥、古紙、廃木材は、チッパー１に投入されて細かく切断される。尚、切断する必要のない有機廃棄物は、そのまま炭化炉２に投入される。これらの有機廃棄物は、炭化炉２に供給され、炭化処理されて揮発分が除去される。
【００２２】
炭化処理された有機廃棄物は、石炭炊き火力発電所からの可燃性成分を含有するフライアッシュとともに、粉砕機３に供給されて粉砕された後、ミキサー４で水及びケロシンと混合され、浮遊選鉱槽５に導入される。尚、ケロシンの代わりに、軽油等の他の油分を使用することもできる。
【００２３】
浮遊選鉱槽５において、上記粉砕物は、浮遊分（親油性成分）と沈降分（親水性成分）とに分離される。
【００２４】
浮遊分は、固液分離機６によって、有機廃棄物の炭化物及びフライアッシュの炭素成分と、ケロシンとに分離される。ケロシンは、ミキサー４に戻されて再使用される。また、炭素成分及び炭化物は、セメント焼成設備において燃料として利用される。
【００２５】
一方、沈降分としての灰分は、液体サイクロン７に供給され、重粉と軽粉に分離される。重粉及び軽粉は、各々固液分離機８、９に供給される。固液分離機８において、重粉は、塩水とセメント原料に分離され、セメント原料は、セメント焼成設備に投入されてセメント製造に用いられる。一方、軽粉は、固液分離機９において、塩水が分離され、外熱キルン１１において付着している油分を除去するとともに、残留炭素を低減した後、セメント混合材として利用される。尚、炭化炉２において発生したガスは、外熱キルン１１に導入されて上記油分の除去に利用してもよい。
【００２６】
固液分離機８、９で分離された塩水は、廃水処理装置１０で処理した後、下水または海洋に放流される。尚、塩水より塩分等を回収し、水をミキサー４、液体サイクロン７等で再使用することもできる。
【００２７】
尚、浮遊選鉱槽５における浮遊選鉱に使用したケロシンは、セメント焼成設備で使用する代替燃料の燃焼性を観察しながら、固液分離機６によって燃料側に残存させる量を調整することができる。すなわち、代替燃料の燃焼性が悪い場合には、より多くのケロシンを代替燃料側に残存させ、燃焼性を向上させることができる。
【００２８】
また、浮遊選鉱槽５における浮遊選鉱で発生した沈降分のうち、軽粉の粒子径をセメントの性状に応じて液体サイクロン７によって調整することもできる。
【００２９】
以上により、フライアッシュから親油性の炭素成分を分離し、分離した炭素成分と有機廃棄物の炭化物とを燃料として使用し、沈降分をセメント原料、または外熱キルン１１で加熱した後セメント混合材として利用することができ、有機廃棄物とともにフライアッシュを有効利用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可燃性成分を含有する物質及び有機性廃棄物等に残存する熱量を有効に活用するとともに、不燃灰分をセメント製造資源等として有効に利用することが可能な可燃性固形分を含有する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】
【図１】本発明にかかる可燃性固形分を含有する粉体の処理方法を実施するための装置及びマテリアルフローを示す図である。
【符号の説明】
１            チッパー
２            炭化炉
３            粉砕機
４            ミキサー
５            浮遊選鉱槽
６            固液分離機
７            液体サイクロン
８            固液分離機
９            固液分離機
１０        排水処理装置
１１        外熱キルン
【図１】
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