(57)【要約】【課題】セメント焼成設備において、廃棄物の使用量、供給態様の制限を受けることなく、該廃棄物を処理することができ、且つ、セメントクリンカーを適正な品質で且つ安定して製造することが可能な、セメント製造設備における廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】２系列のセメント焼成設備を使用し、そのうちの１系列のセメント焼成設備において、特に成分調整を行うことなく、セメント原料と共に廃棄物を焼成処理して焼成物を製造し、他のセメント製造設備において、該焼成物をセメント原料の一部として使用し、成分調整されたセメントクリンカーを製造する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント原料を粉砕する粉砕装置、上記粉砕されたセメント原料を乾燥する乾燥装置、上記乾燥されたセメント原料を予熱するプレヒーター、上記予熱されたセメント原料を焼成するロータリーキルン及びロータリーキルンより得られる焼成物を冷却するクーラーよりなるセメント焼成設備を２系列使用し、第一のセメント焼成設備では、セメント原料の脱炭酸及び焼成を行うと共に、廃棄物の焼成処理を行って焼成物を製造し、第二のセメント焼成設備では、上記焼成物をセメント原料の一部として第二のセメント焼成設備に供給してセメント原料を調製し、該セメント原料の脱炭酸及び焼成を行うことにより成分調整されたセメントクリンカーを製造することを特徴とするセメント製造設備における廃棄物の処理方法。
【請求項２】
廃棄物が、汚染土壌、含水汚泥、廃プラスチック、廃木、廃液よりなる群より選ばれた少なくとも１種である、請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
廃棄物が、汚染土壌であり、該汚染土壌を粉砕することなく第一のセメント焼成設備のロータリーキルンの窯尻ハウジングを経てロータリーキルン内に供給する請求項１記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント焼成設備において、廃棄物を燃料及び／又は原料として使用してセメントクリンカーを製造するための新規な処理方法に関する。詳しくは、セメント焼成設備において、廃棄物の使用量、供給態様の制限を受けることなく、該廃棄物を処理することができ、且つ、セメントクリンカーを適正な品質で且つ安定して製造することが可能な、セメント製造設備における廃棄物の処理方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、汚泥、廃プラスチック、建築廃材、汚染土壌等の各種廃棄物の処理方法として、セメント原料を焼成してセメントクリンカーを得るためのセメント焼成設備に上記各種廃棄物を供給して燃却或いはセメント原料と共に焼成してセメントクリンカーを製造することが行われている。
【０００３】
上記方法によって処理される廃棄物は益々多様化すると共に、その量も増加の一途を辿っている。
【０００４】
しかしながら、例えば、含水汚泥をセメント焼成設備に供給する場合、含有される水分或いは無機成分により、その添加量が制限される。即ち、含水汚泥を大量に添加した場合は、水の潜熱により、セメント焼成設備における焼成域の温度低下が起こり、セメントクリンカーが十分焼成されない、所謂「生焼け」の状態となり、品質の低下が懸念される。また、上記無機成分の増加により、セメントクリンカーの成分が変化することにより品質が不安定となることが懸念される。そのため、通常、含水汚泥の添加量の上限は、セメント原料に対して１／１０程度に設定される。
【０００５】
また、油等で汚染された汚染土壌をセメント製造設備に供給する場合、多量に供給すると該土壌の成分により得られるクリンカーの成分変化が起こり、品質が不安定となることが懸念される。
【０００６】
また、上記油等で汚染された汚染土壌をそのまま供給した場合には、含有される粗粒が十分焼成されずに、「生焼け」の状態が起こり、前記と同様、得られるセメントクリンカーの品質低下を招く。そのため、粉砕等の複雑な前処理が必要となる。しかも、かかる粉砕を通常のセメント原料に適用される粉砕工程に供給すると、続く原料の乾燥工程で揮発性を有する油等が揮散して環境に悪影響を及ぼす。
【０００７】
このような廃棄物は、環境規制の強化、埋立地の現象により、今後益々増加することが予想され、前記セメント焼成設備で大量に処理することが可能な方法の開発が望まれるところである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、廃棄物をセメント焼成設備に供給して処理しつつ、セメントクリンカーを得るセメントの製造方法において、燃料或いはセメント原料として供給される廃棄物の供給量を特に制限することなく、しかも、最終的に得られるセメントクリンカーの品質を適正に且つ安定に維持することが可能なセメントの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、２系列のセメント焼成設備を使用し、そのうちの１系列のセメント焼成設備において、特に成分調整を行うことなく、セメント原料と共に廃棄物を焼成処理（本明細書においては、焼却処理も含む）して焼成物を製造し、他のセメント製造設備において、該焼成物をセメント原料の一部として使用し、成分調整されたセメントクリンカーを製造する方法を採用することによって、前記廃棄物の供給量や供給形態に制限を受けることなく廃棄物の処理を行うことができ、また、最終的に得られるセメントクリンカーの品質を適正に且つ安定に維持するできることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、セメント原料を粉砕する粉砕装置、上記粉砕されたセメント原料を乾燥する乾燥装置、上記乾燥されたセメント原料を予熱するプレヒーター、上記予熱されたセメント原料を焼成するロータリーキルン及びロータリーキルンより得られる焼成物を冷却するクーラーよりなるセメント焼成設備を２系列使用し、第一のセメント焼成設備では、セメント原料の脱炭酸及び焼成を行うと共に、廃棄物の焼成処理を行って焼成物を製造し、第二のセメント焼成設備では、上記焼成物をセメント原料の一部として第二のセメント焼成設備に供給してセメント原料を調製し、該セメント原料の脱炭酸及び焼成を行うことにより成分調整されたセメントクリンカーを製造することを特徴とするセメント製造設備における廃棄物の処理方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、セメント焼成設備は、セメント原料を粉砕する粉砕装置、上記粉砕されたセメント原料を乾燥する乾燥装置、上記乾燥されたセメント原料を予熱するプレヒーター、上記予熱されたセメント原料を焼成するロータリーキルン及びロータリーキルンより得られる焼成物を冷却するクーラーよりなる公知の設備が特に制限なく使用される。
【００１２】
上記セメント焼成設備は、第一の焼成設備と第二の焼成設備とを構成するため、２系列を必要とする。
【００１３】
尚、本発明において、「系列」とは、同じ処理を行う設備の単位をいうものであって、後で具体的に説明するように、１つの系列を１基のセメント焼成設備を設けて構成してもよいし、複数基のセメント焼成設備を並列に設けて構成してもよい。
【００１４】
また、上記２系列のセメント製造設備は、新設することなく、既存の設備を、遠近を問わず、移送手段によって適宜組み合わせて使用することができる。かかる既存の設備の使用は、遊休設備を有効に利用する意味において極めて有利である。
【００１５】
本発明において、第一のセメント焼成設備において、セメント原料は少なくとも石灰石を含有するものであればよい。即ち、上記第一のセメント焼成設備で廃棄物を焼成処理する場合、石灰石を含有することにより、該廃棄物によって供給される未燃成分が該焼成設備、特に、ロータリーキルンの内壁に融着する現象を効果的に防止することができる。
【００１６】
上記石灰石の使用量は、廃棄物に含有されて供給されるものも含めて、焼成物中にＣａＯ換算で２０重量％以上、好ましくは３０重量％以上含有されるように調整することが好ましい。
【００１７】
勿論、第一のセメント製造設備において、石灰石以外の公知のセメント原料、例えば、珪石、粘度、石炭灰などを同時に使用することは特に制限なく実施することができる。
【００１８】
本発明において、上記第一のセメント焼成設備に供給される廃棄物は、燃料又はセメント原料となり得るものであれば特に制限無く使用することができる。具体的には、下水処理設備等より排出される含水汚泥、油等の有機物によって汚染された汚染土壌、廃プラスチック、廃木、廃液廃水等が挙げられる。
【００１９】
本発明において、第一のセメント製造設備への上記廃棄物の投入位置は特に制限されるものではなく、廃棄物の性状に応じて、適宜決定すればよい。例えば、ロータリーキルンの窯尻ハウジング、仮焼炉、原料シュート、窯尻ハウジングから仮焼炉への立上りダクト、セメント原料の粉砕機等が挙げられる。
【００２０】
具体的には、含水汚泥のような塊状物は、プレヒーターの仮焼炉、原料シュート、或いは、ロータリーキルンの窯尻ハウジングに供給することが好ましい。特に、上記原料シュートに含水汚泥を供給して、該シュートを流れる原料と共にキルン内に供給する態様は、大量の供給量を安定して確保することができ最も好ましい。
【００２１】
また、汚染土壌のような粒状物は、粉砕することなく、前記原料シュート、窯尻ハウジングに供給することが好ましい。
【００２２】
本発明において、第一のセメント焼成設備における廃棄物の焼成は、上記した廃棄物の供給態様の他、プラスチック廃棄物をロータリーキルンの窯前よりバーナーにより、或いはロータリーキルンの窯尻ハウジング、仮焼炉に直接供給する態様や、前記汚泥、汚染土壌以外の廃棄物をセメント製造設備の任意の箇所に供給する態様を含むものである。
【００２３】
上記第一のセメント焼成設備において、セメント原料の脱炭酸と共に他の原料或いは廃棄物由来の原料と焼成物を形成するが、該廃棄物の焼成においては、従来のセメント焼成時のように、焼成条件を厳密にコントロールして積極的に成分調整する必要はない。例えば、上記焼成物の成分は、生焼けの成分が存在してもよいし、目的とするセメントクリンカーに対して成分的にずれていてもよいし、また、経時的に成分の変動が起こってもよい。即ち、かかる焼成物の成分変動は、続く第二の焼成設備において、別途使用されるセメント原料、或いは焼成条件の制御により、吸収することが可能である。
【００２４】
例えば、従来のように、１系列のセメント焼成設備を使用して油等の有機物で汚染された汚染土壌を処理する場合、生焼けを防止するために粉砕処理することが必要であった。しかも、かかる粉砕は、有機物の揮発の問題により、セメント原料の粉砕工程で行うことはできず、別途湿式粉砕などにより行うことが必要であった。これに対して、本発明によれば、かかる汚染土壌を粉砕することなく供給して生焼けの成分が存在する状態の焼成物が得られても、続く第二のセメント焼成設備にて十分な焼成を行うことにより、成分調整されたセメントクリンカーを得ることができる。
【００２５】
また、従来、セメント焼成設備において、得られるセメントクリンカーの焼成条件に悪影響を与え、成分変動を引き起こすためその使用が困難であった、カロリー変動の大きい、或いは燃焼速度の遅いプラスチック廃棄物も本発明の第一のセメント焼成設備において問題なく焼成処理することができ、得られた焼成物を第二のセメント焼成設備にて成分調整されたセメントクリンカーを得ることができる。
【００２６】
本発明において、第一のセメント焼成設備の運転条件は、上述したように、廃棄物の供給量に応じて変動しても差し支えないが、設備に著しく悪影響を与えない範囲に制御することが好ましい。例えば、ロータリーキルンの窯尻の温度は少なくとも６００℃を維持し、好ましくは、８００〜１１００℃であることがセメント原料の脱炭酸を充分行うために好ましい。また、ロータリーキルン内の最高温度は、８００℃以上、好ましくは、１２００〜１５００℃であることが、適度な粒度の焼成物を得るために好ましい。かかる温度の調整は、主としてロータリーキルンの主バーナーによって行うことが好ましい。
【００２７】
本発明において、第一のセメント焼成設備より積極的に成分調整をすることなく得られた焼成物は、続く第二のセメント製造設備に移送され、別途準備したセメント原料と混合されてセメント原料を調製された後、焼成され、成分調整されたセメントクリンカーを得る。
【００２８】
尚、上記焼成物と別途準備したセメント原料とによるセメント原料の調製は、プレヒーターに供給する前に行うことが上記混合による成分調整を確実に行うために好ましい。具体的には、前記焼成物を第二のセメント焼成設備の粉砕装置に供給して別途準備したセメント原料と混合粉砕する態様、前記焼成物を予め粉砕した後、必要に応じて成分調整槽を設けて別途準備したセメント原料の粉砕物と混合してプレヒーターに供給する態様などが挙げられる。
【００２９】
上記セメント原料の調製において、焼成物と別途準備したセメント原料との混合割合は、目的とするセメントクリンカーの成分となるように適宜決定される。
【００３０】
また、上記セメント原料の調製において、別途準備するセメント原料による成分調整を容易とするため、第一のセメント焼成設備より得られる焼成物を一旦貯槽にストックして混合後、第二のセメント焼成設備に供給する態様は、焼成物の成分の変動を緩和し、より安定した原料の調製を行うことができるため好ましい。
【００３１】
本発明において、第二のセメント焼成設備の運転条件は、公知のセメントクリンカーの焼成条件が特に制限なく採用される。この場合、上記第一のセメント焼成設備から供給される焼成物は脱炭酸がされた状態で供給されるため、脱炭酸に要するエネルギーを節約することができるというメリットを有する。
【００３２】
また、第二のセメント焼成設備では、得られるセメントクリンカーの成分に影響を与えない範囲で、更に廃棄物を供給することも可能である。
【００３３】
以下、添付図面に従って、本発明を更に具体的に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の方法を実施するための代表的な設備の態様を示す概略図である。図において、１−ａは第一のセメント焼成設備であり、１−ｂは第二のセメント焼成設備である。
【００３５】
第一のセメント焼成設備において、石灰石を含むセメント原料８−ａは、粉砕装置５−ａに供給され、適当な粒度、例えば、ブレーン値１０００ｃｍ２／ｇ以上に粉砕される。次いで、粉砕されたセメント原料は、乾燥装置６−ａで乾燥された後、プレヒーター４−ａに供給される。プレヒーターにおいて、セメント原料は、キルンからの排ガスと熱交換しながら下方のサイクロンに移動し、最下段サイクロンとロータリーキルン２−ａの釜尻とを結ぶ原料シュートよりロータリーキルン２−ａに供給される。
【００３６】
ロータリーキルンにおいては、窯前に設けられた主バーナーより微粉炭等の燃料が空気と共に供給されて燃焼される。
【００３７】
一方、廃棄物は、その性状等に応じて第一のセメント焼成設備の任意の箇所より投入される。図１においては、廃棄物Ａを原料シュートより供給する態様を示す。
【００３８】
通常、上記廃棄物の供給量は、含水汚泥の場合、セメント原料に対して１／１０程度に制限されるが、本発明においてはかかる上限を超える大量の含水汚泥を供給して処理することができる。
【００３９】
また、廃棄物が汚染土壌の場合、粉砕を行うことなく、例えば、ロータリーキルンの釜尻ハウジングより供給することができる。
【００４０】
上記廃棄物は、セメント原料と共にロータリーキルン内にて焼成され、特に成分を調整されることなく、焼成物としてクーラー７−ａに取り出されて冷却される。
【００４１】
上記第一のセメント焼成設備より得られた成分無調整の焼成物は、第二のセメント焼成設備にセメント原料の一部として供給される。一般に、該焼成物は、移送手段９より、別途準備されたセメント原料８−ｂと共に粉砕装置５−ｂに供給され、粉砕混合される。
【００４２】
上記移送手段としては、第一のセメント焼成設備と第二のセメント焼成設備との距離が短い場合は、ベルトコンベア、バケットコンベア等の公知の輸送装置により、また、それぞれが遠隔である場合は、トラック、貨車、船、飛行機などの荷役設備を併用して構成することができる。
【００４３】
上記第２のセメント焼成設備において、成分調整され、また、粉砕されたセメント原料は、乾燥装置６−ｂで乾燥された後、プレヒーター４−ｂに供給される。プレヒーターにおいて、セメント原料は、キルンからの排ガスと熱交換しながら下方のサイクロンに移動し、最下段サイクロンと釜尻とを結ぶ原料シュートよりキルン２−ｂに供給される。
【００４４】
この場合、焼成物として供給されるセメント原料の一部は、前記第一のセメント焼成設備において脱炭酸化されているので、第二のセメント焼成設備における熱量を低減することが可能であり、第一のセメント焼成設備で使用した熱量が全て無駄になることはない。
【００４５】
第二のセメント焼成設備１−ｂでは、上記焼成物の組成を考慮してセメント原料の組成が適宜調整される。
【００４６】
そして、セメント原料は、かかる設備で焼成することによって成分調製されたセメントクリンカーを焼成することができる。
【００４７】
このようにして得られたクリンカーはクーラー７−ｂに取り出されて冷却された後、必要に応じて石膏等を添加し、粉砕することにより、セメントとして製品化される。
【００４８】
本発明の第二のセメント焼成設備において得られるセメントクリンカーの成分調整は、上記セメント原料の各割合と焼成物との割合を調整する態様の他、焼成温度を調整するなど公知の制御方法によって行うこともできる。
【００４９】
そして、本発明の第二のセメント焼成設備においては、これらの制御を著しく阻害する要因、即ち、大量の廃棄物の供給がないため、安定した成分のセメントクリンカーを得ることができる。
【００５０】
上記図１には、２系列よりなる第一のセメント焼成設備と第二のセメント焼成設備とを、それぞれ１基のセメント焼成設備により構成した例を示したが、本発明においては、上記系列を複数基のセメント焼成設備によって構成する態様も含むものである。
【００５１】
図２〜４には、一方あるいは双方の系列が複数基の系列よりなる第一のセメント焼成設備と第二のセメント焼成設備との組み合わせの代表的な態様の概念図を示す。
【００５２】
即ち、図２は第一のセメント焼成設備を１基のセメント焼成設備１−ａにより、第二のセメント焼成設備を２基のセメント焼成設備１−ｂ１、１−ｂ２により構成し、第一のセメント焼成設備で得られた焼成物を上記２基のセメント焼成設よりなる第二のセメント焼成設備にてセメントクリンカーを製造する態様である。
【００５３】
また、図３は、第一のセメント焼成設備を２基のセメント焼成設備１−ａ１、１−ａ２により、第二のセメント焼成設備を３基のセメント焼成設備１−ｂ１、１−ｂ２、１−ｂ３　により構成した態様を、図４は、第一のセメント焼成設備を２基のセメント焼成設備１−ａ１、１−ａ２により、第二のセメント焼成設備を１基のセメント焼成設備１−ｂにより構成した態様を示すものである。
【００５４】
上記の態様より、セメント焼成用設備の能力などに応じて、最適な態様を適宜選択して実施される。
【００５５】
本発明において、第一のセメント焼成設備における焼成物の生産量の、第二のセメント焼成設備におけるセメント原料中に占める割合は、焼成物の成分に応じて適宜決定すればよいが、一般に１０〜５０重量％となるように調整することが、第二のセメント焼成設備において得られるセメントクリンカーの成分調整を広い調節幅をもって行うことができるため好ましい。
【００５６】
本発明の処理方法は、前記したように、第一のセメント焼成設備と第二のセメント焼成設備とが隣接してしても、遠隔地にあってもよいが、下記の態様において極めて大きなメリットを有する。
【００５７】
即ち、本発明によれば、首都圏などのように、廃棄物を大量に発生する地域の近くに立地するセメント焼成設備を第一のセメント焼成設備とし、それ以外のセメント焼成設備を第二のセメント焼成設備とすることにより、上記第一のセメント焼成設備にて、得られる焼成物の成分に関して厳しい制限なく、廃棄物をセメント原料と共に焼成処理して焼成物を得、これを前記荷役設備にて移送して、第二のセメント焼成設備で、別途準備したセメント原料と共に焼成し、成分調整されたセメントクリンカーを製造する方法が提供される。
【００５８】
上記方法によれば、廃棄物を遠隔のセメント焼成設備に移送するよりも、焼成物として減容化され、しかも、無害化された状態で、廃棄物を他のセメント焼成設備に移送することができるので、物流面で極めて有利である。しかも、該焼成物は、セメント原料の一部として使用される石灰石も脱炭酸されているため、第二のセメント焼成設備でのエネルギーも節約されるなど、その工業的メリットは極めて大きいといえる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明によれば、セメント焼成設備において、廃棄物の使用量、供給態様の制限を受けることなく、該廃棄物を処理することができ、且つ、セメントクリンカーを適正な品質で且つ安定して製造することができる。
【００６０】
特に、近年では、セメントの生産量の低下により、余剰のセメント焼成設備が存在するようになり、かかるセメント焼成設備を有効に利用することもできるというメリットをも有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する設備の代表的態様を示す概略図
【図２】本発明に使用する設備の他の代表的態様を示す概略図
【図３】本発明に使用する設備の他の代表的態様を示す概略図
【図４】本発明に使用する設備の他の代表的態様を示す概略図
【符号の説明】
１−ａ　第一のセメント焼成設備
１−ｂ　第二のセメント焼成設備
２−ａ、２−ｂ　ロータリーキルン
３−ａ、３−ｂ　仮焼炉
４−ａ、４−ｂ　プレヒーター
５−ａ、５−ｂ　粉砕装置
６−ａ、６−ｂ　乾燥装置
７−ａ、７−ｂ　クーラー
８−ａ、８−ｂ　セメント原料
９　移送手段
【図１】
2004075487.tif 000002
【図２】
2004075487.tif 000003
【図３】
2004075487.tif 000004
【図４】
2004075487.tif 000005