(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクロンプレヒータ（１）とキルン（７）とを備えた設備内で、セメント原料粉を予熱、焼成してセメントクリンカを製造する設備からのＳＯＸの放出を低減する方法であって、
・１種の塩化物及び／または数種の塩化物の混合物の状態の触媒は、ＳＯ２が形成される前記プレヒータのゾーンでは固体または溶融状態で存在して効果を発揮し、前記キルン内では気化状態で存在する特性を有し、前記触媒を、最上位置の、またはその次のサイクロンステージ（２、３）で前記プレヒータ（１）に導入し、
・前記触媒を前記プレヒータ（１）内を通して前記キルン（７）へ導き、
・気化状態の前記触媒を含むキルン排出ガス流れの一部の量を、前記キルン（７）から抽出し、
・前記抽出した排出ガス流れを、前記触媒が固体状態で存在するように冷却し、
・前記固体物質を前記冷却された排出ガス流れから分離し、
・前記触媒を含む前記分離された固体物質の少なくとも一部を、前記プレヒータ（１）に再導入のために再循環させ、
前記触媒を単独で前記プレヒータ（１）に導入することを特徴とする方法。
【請求項２】
サイクロンプレヒータ（１）とキルン（７）とを備えた設備内で、セメント原料粉を予熱、焼成してセメントクリンカを製造する設備からのＳＯＸの放出を低減する方法であって、
・１種の塩化物及び／または数種の塩化物の混合物の状態の触媒は、ＳＯ２が形成される前記プレヒータのゾーンでは固体または溶融状態で存在して効果を発揮し、前記キルン内では気化状態で存在する特性を有し、前記触媒を、最上位置の、またはその次のサイクロンステージ（２、３）で前記プレヒータ（１）に導入し、
・前記触媒を前記プレヒータ（１）内を通して前記キルン（７）へ導き、
・気化状態の前記触媒を含むキルン排出ガス流れの一部の量を、前記キルン（７）から抽出し、
・前記抽出した排出ガス流れを、前記触媒が固体状態で存在するように冷却し、
・前記固体物質を前記冷却された排出ガス流れから分離し、
・前記触媒を含む前記分離された固体物質の少なくとも一部を、前記プレヒータ（１）に再導入のために再循環させ、
再導入のために再循環される前記触媒を含む前記分離された固体物質を、原料粉砕設備（２１）内で生原料と混合し、新しい触媒を追加することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記触媒は、１種または数種の塩化物を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記触媒の融点は、１気圧の圧力で５５０℃より低いことを特徴とする方法。
【請求項５】
サイクロンプレヒータ（１）とキルン（７）とを備え、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法を行うための設備であって、
最上位置の、またはその次のサイクロンステージで前記プレヒータに触媒を導入する手段（８ａ）と、
前記キルンから排出ガス流れの一部を抽出する手段（１４）、前記抽出された排出ガス流れを冷却する手段（１５、１６）、前記冷却された排出ガス流れから固体物質を分離する手段（１７）、及び前記プレヒータへの再導入のために前記触媒を含む前記分離された固体物質の少なくとも一部を再循環する手段（２０）を有するバイパスシステムとを備えたことを特徴とする設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、セメント原料粉をサイクロンプレヒータとキルンとを備えた設備内で予熱、焼成して、セメントクリンカを製造する設備からのＳＯＸの放出を低減する方法に関する。また、本発明は、前記方法を行うための設備に関する。
【０００２】
（背景技術）
セメントクリンカを製造するための上記種類の設備は、一般的に文献より公知である。
【０００３】
キルン及び仮焼炉にとって、投入燃料中に含有される硫黄は、クリンカで埋められたキルンから放出される硫酸塩の状態で極めて効果的に化合するという事実のために、セメントクリンカを製造するためのそのような最新のキルン設備からのＳＯ２の放出は、通常相対的に低い。しかし、利用される生原料が、頻繁に生じる無機質黄鉄鉱や白鉄鉱のような硫化物を含んでいるなら、前記プレヒータからある量の放出は起こる可能性がある。
【０００４】
この理由は、黄鉄鉱ＦｅＳ２は、反応式（１）に従って、およそ５５０℃の温度で前記プレヒータ内で分解されるからである。
（１）ＦｅＳ２＝ＦｅＳ＋Ｓ
【０００５】
その後、気化した硫黄はすぐに燃焼することによりＳＯ２に転換する。ＦｅＳは幾分抵抗性があり、それが燃焼される前に仮焼ゾーンに到達し、そして、このようにして発生したＳＯ２は、燃料から発生するものと同様に、その後ＣａＯと化合する。これは、反応式（２）に従って起こる。
（２）ＳＯ２＋ＣａＯ＋１／２Ｏ２＝ＣａＳＯ４
【０００６】
前記生原料中に黄鉄鉱を含有する場合、およそ硫黄含有量の半分がＳＯ２の状態で流出してしまう可能性がある。
【０００７】
そのようなＳＯ２の流出の程度を低減するために、ＳＯ２を亜硫酸塩の状態で化合することができるように、プレヒータ内の数カ所にＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２または他の塩基性化合物の状態の吸収促進剤を導入することが行われている。
（３）ＣａＯ＋ＳＯ２＝ＣａＳＯ３
【０００８】
このプロセスの次の段階で、亜硫酸塩は硫酸塩に転換される。
【０００９】
この公知の方法の重大な不利点は、過剰量の吸収促進剤の使用を必要とすることであり、特に、使用される前記吸収促進剤を国外から購入しなければならないなら、前記方法は相対的に高価になる。
【００１０】
ＷＯ９３／１０８８４では、ＣａＯ含有粉末を含む排出ガスを仮焼炉付近の位置から抽出し、該排出ガスをＳＯ２の吸収が起こるプレヒータ内の位置に向ける方法が開示されている。この方法は有効であるが、実質的に相当量のＣａＯを必要とし、このように、熱交換ユニットとしてプレヒータの効率を幾分低減する。
【００１１】
デンマーク国特許出願Ｎｏ．ＰＡ１９９９  ００８６７は、仮焼セメント原料粉をプレヒータに導入する前に抽出し、消和させ、粉砕することによる改良方法を提案している。しかし、この方法もまた熱交換ユニットとしてのプレヒータの効率を低減する不利点を有する。
【００１２】
（発明の開示）
本発明の目的は、プレヒータの効率の顕著な低減を引き起こすことなく、安価で効果的なＳＯＸの放出の低減を達成することによる、セメントクリンカの製造設備及び方法を提供することである。
【００１３】
これは、序文で述べた種類の方法によって達成され、
・１種の塩化物及び／または数種の塩化物の混合物の状態の触媒は、ＳＯ２が形成される前記プレヒータのゾーンでは固体または溶融状態で存在して効果を発揮し、前記キルン内では気化状態で存在する特性を有し、前記触媒を、最上位置の、またはその次のサイクロンステージで前記プレヒータに導入し、
・前記触媒を前記プレヒータ内を通して前記キルンへ導き、
・気化状態の前記触媒を含むキルン排出ガス流れの一部の量を、前記キルンから抽出し、
・前記抽出した排出ガス流れを、前記触媒が固体状態で存在するように冷却し、
・前記固体物質を前記冷却された排出ガス流れから分離し、
・前記触媒を含む前記分離された固体物質の少なくとも一部を、前記プレヒータに再導入のために再循環する、
ことを特徴とする。
【００１４】
この結果、ＳＯ２の放出を有効に低減することができる。この理由は、融点及び沸点に関する上記特性を有する１種の塩化物及び／または数種の塩化物の混合物が、反応式（３）に従って触媒的に反応を促進させるという驚くべき観察結果のためである。
（３）ＣａＯ＋ＳＯ２＝ＣａＳＯ３
そして、さらに反応式（４）の反応を促進させる。
（４）ＣａＣＯ３＋ＳＯ２＝ＣａＳＯ３＋ＣＯ２
【００１５】
大変驚くべきことに、ＳＯ２は、実際に生原料のおよそ８０％を構成する炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）と反応するという触媒作用を起こすことができることが判明した。１つの反応物質、即ち、ＣａＣＯ３は多量に存在しているので、ＳＯ２の低減を、無関係な化学薬品、さらにはその反応の使用なしに達成することが可能となり、従って、ＳＯ２の低減は、ほぼ完了すると推測されるはずである。
【００１６】
本発明による方法を行うための設備は、最上位置の、またはその次のサイクロンステージで前記プレヒータに触媒を導入する手段と、前記キルンから排出ガス流れの一部を抽出する手段、前記抽出された排出ガス流れを冷却する手段、前記冷却された排出ガス流れから固体物質を分離する手段、及び前記プレヒータに再導入のための前記触媒を含む前記分離された固体物質の少なくとも一部を再循環する手段を有するバイパスシステムとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
前記設備のさらなる特徴は、以下の詳細な説明から明瞭となるであろう。
【００１８】
前記触媒を前記プレヒータに単独で導入しても良い。しかし、前記触媒を前記生原料と優先的に原料粉砕設備内で混合し、それにより、前記プレヒータに前記生原料と共に導入するのが好ましい。また、前記触媒を含有する前記分離された固体物質を、再導入のために再循環し、前記原料粉砕設備内で前記生原料と混合するのが好ましい。再循環される触媒の量が不十分な場合には、新しい触媒を追加することが可能である。
【００１９】
様々な塩化物、例えば、ＮａＣｌ、ＭｎＣｌ２を触媒として用いても良い。前記塩化物を単独で使用しても良いが、特に融点に関して適切な特徴を有する触媒を手に入れるために、異なる塩化物の混合物を使用するのが好ましい。ＳＯ２は、本質的に５５０℃を越える温度でプレヒータ内で生成されるので、前記触媒の融点は、１気圧の圧力で５５０℃よりも低いことが好ましい。
【００２０】
多数の従来のキルン設備は、キルンシステムから塩化物やアルカリ金属を排出するために設計されたバイパスシステムを組み込んでいる。そのような場合、前記バイパスシステムもまた、触媒を含有するキルン排出ガスを抽出、冷却、分離するために使用される。しかし、この場合、前記分離された固体物質は、例えば、セメント中で好ましくない元素であるＣｌ、Ｎａ、Ｋなどの成分を含んでおり、それゆえ、この材料の一部だけをプレヒータ内に再導入のために再循環し、さらに、新しい触媒を供給する必要がある。
【００２１】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、本発明の方法を行うための設備を示す唯一の形態を有する次の概略図面を参照して、さらに詳細に説明されるであろう。
【００２２】
図では、サイクロン２，３，４及びそれ以降に分かれたサイクロン６を有する仮焼炉５からなるサイクロンプレヒータ１と、ロータリーキルン７とを備えたセメント製造設備が示されている。前記設備は、さらに、焼成されたセメントクリンカを冷却するクリンカ冷却器９と、前記仮焼炉５に予熱された空気を導くダクト１１とを備えている。原料粉砕設備２１からの生原料を、排出ガスダクト８に導入する。前記排出ガスダクト８は、前記プレヒータの２つの最上位置のサイクロン２，３に接続しており、前記生原料を、３つのサイクロンを通して排出ガスに向流して予熱し、その後、仮焼炉５内で仮焼する。前記分離サイクロン６の下側放出口から、仮焼された生原料をロータリーキルン７に送る。ロータリーキルン７及び仮焼炉５からの排出ガスを、サイクロン６を介して仮焼炉５から集め、そして、ファン１０によって、プレヒータ１を介して上方へ集める。
【００２３】
本発明では、ＳＯ２が形成されるプレヒータのゾーンを構成する最上位置の、または次のサイクロンステージで、前記触媒を１種の塩化物及び／または数種の塩化物の状態で、前記プレヒータ内に供給する。前記触媒を、単独で開口８ａを介して排出ガスダクト８に供給することができ、または、サイクロン４にサイクロン３を接続する関連排出ガスダクト１２で供給することができる。しかし、前記生原料と効果的な混合を達成するためには、前記触媒を前記原料粉砕設備２１に供給し、そして、それによって、前記生原料と混合された状態で前記開口８ａを介して前記プレヒータに供給するのが好ましい。
【００２４】
その後、前記触媒は、前記生原料とともにプレヒータ１を通ってキルン７へ運ばれる。プレヒータ内で前記触媒は、ＣａＯとの反応を促進することによりＳＯ２を吸収してＣａＳＯ３を形成し、そして、ＣａＣＯ３との反応によりＣａＳＯ３及びＣＯ２を形成する触媒作用を起こす。形成されたＣａＳＯ３は、さらに、反応してＣａＳＯ４を形成し、ＣａＳＯ４はクリンカで埋められたキルンから放出される。
【００２５】
前記プレヒータ内でその作業が完了すると、前記触媒は、ロータリーキルン内でその役目を終える。１１００℃以上の通常のキルン温度によって、前記触媒はキルン系から抽出するために重要な状態である気化状態で存在する。これは、ダクト１４を用いて、気化状態の前記触媒及び粉末を含有する排出ガス流れの一部を抽出し、ロータリーキルンの材料投入端部から流出することによりなされる。
【００２６】
次いで、前記空気吹込手段１６を介して前記ダクト１４内に空気を吹き込み、調整タワー１５内で水の注入に晒すことにより、抽出された排出ガス流れを部分的に冷却して、前記触媒が固体状態で存在するようにする。前記触媒は、実質的に、冷却プロセスの間、アルカリ塩化物の状態で粉末に濃縮される。
【００２７】
冷却後、固体物質を、フィルタ設備１７内で前記冷却された排出ガス流れから分離し、そこから、前記濾過された排出ガス流れを、ファン１８及び煙突１９を介して大気中に解き放す。一方、前記濾過されなかった前記触媒を含む材料の少なくとも一部を原料粉砕設備２１に再循環し、または代わりに、前記プレヒータ内への再導入のための、明記しない運搬手段２０によって直接送る。ここで、前記原料粉砕設備は、多くの原材料成分Ａ，Ｂ，Ｃ及び触媒を添加される単なるボックスとして示されている。
【図１】
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