(57)【要約】【課題】有機物汚染土壌を、セメント製造設備を利用して効率よく、しかも、簡便に処理する。【解決手段】セメント原料をドライヤーで乾燥する原料乾燥工程、該乾燥されたセメント原料を粉砕機で粉砕する原料粉砕工程及び該粉砕されたセメント原料をプレヒーターを備えた焼成用キルンで焼成するセメント焼成工程によりセメントを製造するに際し、上記粉砕機としてバグフィルターを備えた粉砕機を使用し、該粉砕機に有機物汚染土壌を供給して粉砕を行うことにより、有機物を揮発せしめ、発生するダストと共にバグフィルターで捕集する。原料粉砕工程より捕集したダスト、排ガスは、セメント焼成工程に供給して処理することが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント原料をドライヤーで乾燥する原料乾燥工程、該乾燥されたセメント原料を粉砕機で粉砕する原料粉砕工程及び該粉砕されたセメント原料をプレヒーターを備えた焼成用キルンで焼成するセメント焼成工程によりセメントを製造するに際し、上記粉砕機としてバグフィルターを備えた粉砕機を使用し、該粉砕機に有機物汚染土壌を供給して粉砕を行うことにより、有機物を揮発せしめ、発生するダストと共にバグフィルターで捕集することを特徴とするセメントの製造方法。
【請求項２】
バグフィルターで集塵されたダストをセメント焼成工程の焼成用キルン窯尻および／またはプレヒーター下部に供給する請求項１に記載のセメントの製造方法。
【請求項３】
バグフィルターから排出されるガスをセメント焼成工程における６００℃以上の温度を有する箇所に供給する請求項１又は２に記載のセメントの製造方法。
【請求項４】
有機物汚染土壌が、３００℃以下の沸点を有する有機物を含有する請求項１〜３の何れか一項に記載のセメントの製造方法。
【請求項５】
粉砕機における温度を９０℃以上に調整する請求項１〜４の何れか一項に記載のセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油やトリクロロエチレン等の有機物で汚染された有機物汚染土壌をセメント原料の一部として使用したセメント製造方法に関する。詳しくは、有機物汚染土壌をセメント製造設備において効率よく処理でき、しかも、得られるセメントクリンカの品質に影響を及ぼさないセメントの製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石油精製所跡地などから発生する油汚染土壌やトルエン、ベンゼン、トリクロロエチレン等の有機物で汚染された土壌は埋立て処分場へ投棄されてきた。ところが、近年において、埋立て処分場の能力不足、また、新たな埋立て処分場を確保することは社会的な制約により困難であることから、各種の有機汚染土壌処理方法が提案されている。
【０００３】
その一つとして、セメント製造設備を利用した方法が提案されている。一般に、有機物汚染土壌は有機物で汚染されているものの、化学成分組成から見た土壌は従来からセメント原料として利用してきた粘土に相当するものであり、粘土代替としての利用が可能である。そこで、有機汚染物土壌を直接セメント原料として利用することが考えられるが、他の原料と共に原料乾燥工程から使用すると、油等の有機成分が揮発し、電気集塵機の電極に付着により集塵性能を著しく低下させる恐れがある。
【０００４】
そのため、セメント製造設備とは別途にドライヤーを設け、油汚染土壌を該ドライヤーに投入し、セメント設備のセメントクーラーから排出された高温ガスを熱源として導入し、揮発された油を含むガスを再びセメント製造設備の燃焼用空気やクーラー冷却空気等として利用する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、有機物汚染土壌に流動性を与えるために溶媒を加え湿式粉砕した後、これをセメントキルン窯尻部等に投入する方法も提案されている（特許文献２）。
【０００６】
しかし、これらの方法は油を揮発させるためのドライヤーや湿式粉砕機など大掛かりな設備が別途必要である。また、湿式粉砕した後にセメントキルン窯尻部等に投入する方法においては、溶媒として水を使用した場合は熱効率を低下させ、廃油等の可燃性液体を利用した場合は投入箇所が高温となるためコーチング等の弊害を引き起こす恐れがある。そのため、大量の有機物汚染土壌を処理するのは困難であった。
【特許文献１】特開２００２−１４３８２９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４６５４０号公報
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、有機物汚染土壌を大掛かりな前処理を行うことなく、セメント製造設備にセメント原料の一部として供給し、セメントクリンカの品質に影響を及ぼすことなく、しかも、効率よくセメントを製造する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の目的を達成するために、鋭意研究を重ねた。その結果、セメント原料の粉砕機としてバグフィルターを備えた粉砕機を使用し、該粉砕機にセメント原料と共に前記有機物汚染土壌を供給し、且つ、上記粉砕機中を流れるガスの温度により揮発した有機物をダストに付着した状態でバグフィルターにて捕集することができ、有機物汚染土壌を前記ドライヤーで処理して電気集塵機で発生するダストを捕集する場合に比べて極めて効率よく安定的に有機物を回収でき、また、処理ガス量も著しく少量で済むこと、更には、粉砕機から得られる土壌を含むセメント原料の破砕物は、その後の工程で有機物の影響を受けることなく、セメントの焼成工程に供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、セメント原料をドライヤーで乾燥する原料乾燥工程、該乾燥されたセメント原料を粉砕機で粉砕する原料粉砕工程及び該粉砕されたセメント原料をプレヒーターを備えた焼成用キルンで焼成するセメント焼成工程によりセメントを製造するに際し、上記粉砕機としてバグフィルターを備えた粉砕機を使用し、該粉砕機に有機物汚染土壌を供給して粉砕を行うことにより、有機物を揮発せしめ、発生するダストと共にバグフィルターで捕集することを特徴とするセメントの製造方法である。
【０００９】
上記本発明の方法によれば、セメント原料の粉砕機に有機物汚染土壌を供給し、粉砕時の熱により、また、必要に応じて、プレヒーターからの加熱ガスの一部を導入、或いは、間接加熱等により該粉砕機の温度を上昇せしめ、粉砕物中の有機物を揮発除去することができる。また、揮発した有機物は、ダストに付着された状態で、バグフィルターによって効果的に捕集される。
【００１０】
かかるバグフィルターで捕集された有機物が付着したダストは、セメント焼成工程の焼成用キルン窯尻および／またはプレヒーター下部に供給することにより、原燃料の一部として利用することが可能であり、また、ダストに付着されずにバグフィルターを通過した有機物は、その排ガスと共に、セメント焼成工程に供給することにより、問題なく処理することができる。
【００１１】
しかも、本発明においては、排出ガス量の極めて少ない粉砕機からの排ガスに対して上記処理を行うため、その処理量も極めて少量で済むという利点をも有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の処理の対象となる有機物汚染土壌は、有機物によって汚染された土壌であれば特に制限されないが、セメント製造設備の特徴を勘案すると、特に有機物の沸点が３００℃以下である有機物汚染土壌に有効である。沸点が３００℃以下の有機物としてジクロロメタン、四塩化炭素、トリクロロエチレン等の有機塩素系化合物、ベンゼン、トルエン等の炭化水素化合物、軽油、灯油等の油などが挙げられる。
【００１３】
本発明において、上記有機物汚染土壌の粒度に関する制限はないが、通常のセメント原料と共に粉砕をするため、最大粒度は１００ｍｍ以下が好ましく、粉砕効率の点から４０ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００１４】
また、有機物汚染土壌の含水率も特に制限はないが、ハンドリング性の点から、含水率は４０％以下が好ましく、さらに１０％以下が特に好ましい。
【００１５】
本発明において、上記有機物汚染土壌は、セメント原料からセメントクリンカを製造するための一連の工程である、原料乾燥工程、原料粉砕工程、及び、セメント焼成工程における原料粉砕工程に供給される。
【００１６】
即ち、粉砕工程の粉砕機に有機物汚染土壌を供給してセメント原料と共に粉砕する。ここで、有機物汚染土壌を粉砕機に投入する態様は、粉砕機に直接投入してもよいし、ドライヤーと粉砕機の間に存在するセメント原料に供給し、該セメント原料と共に粉砕機に供給しても差し支えない。投入方法は特に制限されるものではない。例えば、投入箇所にポッパーやシュートなどを設け、ベルトコンベアー、バケットコンベアーなどの機械式輸送機により投入する方法などが挙げられる。
【００１７】
上記粉砕工程において重要な要件は、（１）粉砕時の熱によって有機物を揮発せしめること、（２）上記原料粉砕工程における粉砕機として、バグフィルターを備えた粉砕機を使用することの２点である。
【００１８】
即ち、粉砕時の熱によって、或いは、必要に応じて更に加熱を行うことによって有機物を確実に土壌を含む粉砕物から揮発除去せしめることができ、土壌に含まれる有機物が後工程に悪影響を及ぼすことを防止することができる。また、上記揮発した有機物は、粉砕機中のダストに付着し、排ガスとして粉砕機から排出されるが、これをバグフィルターで捕集することによって高い捕集率で有機物が付着したダストを回収できる。これに対して、粉砕機からの排ガスを、乾燥工程のドライヤーからの排ガスと同じく、電気集塵機によって捕集する方法も実施されているが、かかる方法は、揮発した有機物が電極に付着し、集塵効率を低下させるため、有機物が付着したダストの回収を十分行うことが困難である。
【００１９】
本発明において、粉砕時の温度は、粉砕工程において含有る有機物の殆どが揮発して除去される温度以上であればよく、有機物の種類や濃度および粉砕機中に流れるガスの風速、風量を考慮して決定すればよい。
【００２０】
粉砕時の最適な温度は有機物の沸点以上であるが、粉砕機中にガスが流れることにより、有機物の沸点以下の加熱温度でも十分に揮発させることができる。
【００２１】
一般に、揮発の効率を考慮すれば、粉砕時の温度は８０℃以上、好ましくは、１００℃以上、更に好ましくは、１２０℃以上とすることが推奨される。
【００２２】
一方、上記粉砕機における加熱温度の上限は、経済性を考慮すると４００℃以下、好ましくは、３５０℃以下である。
【００２３】
前記粉砕機の構造は、バグフィルターを備えたものであれば公知の構造のものが特に制限なく使用されるが、バグフィルターを備えたボールミルが一般的である。
【００２４】
また、粉砕における温度を前記範囲内に調整する方法は特に制限されない。一般に、セメント原料の粉砕工程では、粉砕時の摩擦によって熱が発生するため、該熱を保温することによって粉砕における温度を上昇することが可能である。また、上記粉砕熱と共に後述するプレヒーターからの熱風を粉砕機中に導入して粉砕温度を上昇させることも可能である。更に、上述の方法を組み合わせて実施してもよい。
【００２５】
かかる粉砕工程において、セメント原料と土壌との粉砕の程度は公知のセメント製造における条件が特に制限なく採用される。一般に、８８μｍ篩残分が５〜５０％程度となるようにセメント原料と土壌との粉砕を実施することが好ましい。
【００２６】
本発明において、粉砕工程に供給される有機物汚染土壌の量は、有機物の含有量、含水率、土壌の成分等によって異なり、一概に限定することはできないが、セメント原料１００重量部に対して、３５重量部以下、好ましくは、１〜１５重量部以下が好ましい。
【００２７】
本発明において、有機物汚染土壌は粉砕工程に供給する前に、鉄屑やアルミ屑等の金属屑、プラスチックや紙等の粉砕され難いものを磁選機等より取り除くことが望ましい。
【００２８】
本発明において原料粉砕工程に備えられたバグフィルターの方式は特に制限なく使用できる。例えば、バグフィルターの方式として逆洗式、パルスジェット式などが挙げられる。
【００２９】
本発明において、ダストはキルン窯尻および／またはプレヒーター下部（仮焼炉も含む。）に供給することができる。該ダストは粒度も小さく、セメントキルンに送り込まれるセメントクリンカ原料と差がなく、セメントクリンカ原料の一部として利用され、ダストに付着した有機物は高温により燃焼し、燃料の一部として利用される。かかるダストの供給方法は特に制限なく使用できるが、セメントクリンカの品質の安定性や運転を考慮すると、コンスタントフィーダーやサークルフィーダーなど定量供給機により供給することが好ましい。
【００３０】
一方、揮発した有機物が排ガスと共にバグフィルターを通過する場合、かかる排ガスもセメント焼成工程の任意の位置、特に、ガス温度が６００℃以上の箇所に吹き込んで処理することができる。例えば、プレヒーターの高温部分に供給したり、燃料主バーナーの燃焼用二次空気等として焼成工程に供給し、ガス中の有機物を燃焼分解させるのが好ましい。この場合、破砕機からの排ガスはその量が極めて少なく、その処理においてセメント焼成工程に及ぼす影響は殆ど無い。
【００３１】
本発明において、上記粉砕工程に先立って実施される原料乾燥工程は、公知の設備、条件が特に制限無く採用される。例えば、石灰石、粘土、硅砂、鉄原料等のセメント原料を乾燥するためのドライヤーを備え、該セメント原料を１５０〜３５０℃の温度で乾燥する方法が一般に採用される。
【００３２】
また、セメント焼成工程において、プレヒーターは、前記原料粉砕工程でセメント原料と有機物汚染土壌との粉砕物を複数のサイクロンを直列に接続した経路を経て焼成用キルンからの排ガスと熱交換せしめながら、該焼成用キルンの窯尻に供給する構造を有する公知の構造が採用される。また、プレヒーターの塔頂の温度は、３００〜４５０℃に調整されるのが一般的である。更に、プレヒーターの下部には、仮焼炉を設けることが好ましい。
【００３３】
一方、焼成用キルンは、窯前にバーナーを有するロータリーキルンが一般に使用され、焼成温度はバーナー近傍の温度が１４５０℃程度となるようにセメント原料を焼成して、セメントクリンカを得る。
【００３４】
得られたセメントクリンカは、クーラーによって冷却された後、必要に応じて石膏を添加し、粉砕される。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を更に具体的に説明するため実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
灯油により汚染された汚染土壌（汚染濃度５，０００ｐｐｍ）を、プレヒーターからパイプにより高温ガスを粉砕物１ｔ当たり１００ｍ３（粉砕機の入口の制圧−５０ｍｍＡｑ）供給して粉砕物の温度が１５０℃となるように調整された原料粉砕機に、セメント原料に対し５重量％の割合で投入した。粉砕によって発生したダストはガスと共にバグフィルターに問題なく捕集することができた。
【００３７】
また、粉砕物には灯油成分は殆ど含有されてなく、これをプレヒーターを経てロータリーキルンの窯尻に供給した。
【００３８】
一方、上記捕集したダストは、灯油を吸着しており、定量供給機によりプレヒーター最下段の原料シュートに供給した。また、バグフィルターからの排ガスにも灯油成分が確認されたので、該排ガスはパイプにより、仮焼炉（ガス温度約１０００℃）に供給した。
【００３９】
上記運転の結果、セメントの製造には支障はなく、得られたセメントクリンカ品質にも全く問題はなかった。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、油やトリクロロエチレン等の有機物汚染土壌をセメント製造設備にセメント原料の一部として原料粉砕機に供給しセメントを製造する。有機物を含むダストはバグフィルターにより集塵され、該ダストをセメント製造設備のキルン窯尻および／またはプレヒーター下部に、バグフィルターから排出されるガスは焼成工程にそれぞれ供給され、ダストはセメント原燃料の一部として利用され、ガス中に含まれる有機物は燃焼分解処理される。
【００４１】
したがって、これは有機物汚染土壌をセメント製造に利用することにおいて大掛かりな設備投資することなく、簡便に行うことができ、セメントクリンカに影響を及ぼすことがないことから工業的に極めて有利である。