(57)【要約】【課題】塩素バイパスダストなどのフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末を低コストで処理する。【解決手段】フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成し、該スラリーを固液分離して固体分と液分とを得て、該液分を排水処理し、前記固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理し、該浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で使用する。前記固体分をスラリー化した後、硫酸及び捕集剤を添加して前記浮遊選鉱処理を行うことができ、浮遊選鉱処理で発生した排水にアルカリを添加してｐＨ調整し、該ｐＨ調整後のテールを固液分離し、得られた液分とフロスを固液分離して得られた排水の一部をセメント製造設備で使用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成し、
該スラリーを固液分離して固体分と液分とを得て、該液分を排水処理し、
前記固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理し、
該浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で使用することを特徴とするフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理方法。
【請求項２】
前記固体分をスラリー化した後、硫酸及び捕集剤を添加して前記浮遊選鉱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理方法。
【請求項３】
前記浮遊選鉱処理で発生したテールにアルカリを添加してｐＨ調整し、
該ｐＨ調整後のテールを固液分離し、得られた液分とフロスを固液分離して得られた排水の一部をセメント製造設備で使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理方法。
【請求項４】
前記フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末は、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダストであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理方法。
【請求項５】
フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成するスラリー生成手段と、
該スラリー生成手段で生成されたスラリーを固液分離する固液分離機と、
該固液分離機から排出された液分を排水処理する排水処理装置と、
前記固液分離機から排出された固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理する浮選機と、
該浮選機の排水を使用するセメント製造設備とを備えることを特徴とするフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造設備に付設された塩素バイパスシステムで回収された塩素バイパスダストなど、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末を処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの窯尻から最下段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て塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。
【０００３】
この塩素バイパスシステムでは、抽気した燃焼ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、分級機によってダストを粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム等を含む微粉（塩素バイパスダスト）を回収していた。
【０００４】
しかし、抽気した燃焼ガスには、塩素等以外にも、鉛、カドミウム、セレン等の重金属類や、フッ素、カルシウムなどが含まれており、回収した塩素バイパスダストを廃棄する場合及びセメント製造設備の原料系に戻す場合のいずれにおいても適切に処理する必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、塩素バイパス技術によるセメントキルンの排ガスの処理の過程で捕集した微粉末等、カルシウム成分及び鉛成分を含有する微粉末をスラリー化して薬剤を添加した後浮遊選鉱処理を利用し、簡易な操作によってカルシウム成分及び鉛成分を分別し、鉛成分を高い割合で回収する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０８３７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の処理方法によれば、塩素バイパスダストに含まれる鉛を効果的に除去することができるものの、フッ素濃度の低い塩素バイパスダストのろ液が生ずるとともに、浮遊選鉱の際にフッ素濃度の高いろ液が生じる。従来、これらのろ液の混合液を排水処理に供していたが、特にフッ素及びセレンの処理に高額の費用が掛かり、運転コストが高騰する要因となっていた。
【０００８】
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、塩素バイパスダストなどのフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末を低コストで処理する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理方法であって、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成し、該スラリーを固液分離して固体分と液分とを得て、該液分を排水処理し、前記固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理し、該浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で使用することを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明によれば、浮遊選鉱処理で生じた排水をセメント製造設備で使用し、硫化剤を添加して固液分離した後の液分のみを排水処理するため、フッ素、セレン及び重金属類の処理に要する薬剤費を大幅に低減し、運転コストの高騰を抑えることができる。
【００１１】
上記微粉末の処理方法において、前記固体分をスラリー化した後、硫酸及び捕集剤を添加して前記浮遊選鉱処理を行うことができ、効率よく浮選を行い、浮遊選鉱処理によって石膏と、鉛等の重金属類とを分離回収することができる。また、フロスを固液分離して得られた排水は、セメント製造設備に付設された塩素バイパスダストの固液分離にて得られた固体分のスラリー化に水の代わりに供することができる。
【００１２】
また、前記浮遊選鉱処理で発生したテールにアルカリを添加してｐＨ調整し、該ｐＨ調整後のテールを固液分離し、得られた液分とフロスを固液分離して得られた排水の一部をセメント製造設備で使用することができる。ｐＨ調整によりテールに含まれる重金属類を系外排出することができる。
【００１３】
さらに、前記フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末を、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダストとすることができ、塩素バイパスダストなどを低コストで処理することができる。
【００１４】
また、本発明は、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理装置であって、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末と、水と、硫化剤とを混合してスラリーを生成するスラリー生成手段と、該スラリー生成手段で生成されたスラリーを固液分離する固液分離機と、該固液分離機から排出された液分を排水処理する排水処理装置と、前記固液分離機から排出された固体分をスラリー化した後、浮遊選鉱処理する浮選機と、該浮選機の排水を使用するセメント製造設備とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、フッ素及びセレン及び重金属類の処理に要する薬剤費、ひいては運転コストを大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末を低コストで処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理装置の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明にかかるフッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理装置の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる微粉末の処理方法を、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダストの処理に適用した場合について説明する。
【００１８】
図１は、本発明にかかる微粉末の処理装置の第１の実施形態を適用したセメントキルン抽気ダストの処理装置（以下、「処理装置」と略称する）を示し、この処理装置１は、大別して、ガス抽気部２と、ガス処理部３と、微粉末処理部４とから構成される。
【００１９】
ガス抽気部２は、セメントキルン５の窯尻から最下段サイクロン（不図示）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するための設備である。このガス抽気部２は、燃焼ガスを抽気するプローブ６と、プローブ６内に冷風を供給して抽気した燃焼ガスを急冷する冷却ファン７と、プローブ６から排出された抽気ガスＧ１に含まれるダスト中の粗粉Ｄ１を分離する分級機としてのサイクロン１０等から構成される。
【００２０】
ガス処理部３は、サイクロン１０から排出された排ガスＧ２に含まれる微粉Ｄ２及び水溶性成分を捕集するための設備である。このガス処理部３は、排ガスＧ２に含まれる微粉Ｄ２を湿式集塵する湿式集塵機１１と、湿式集塵機１１の排ガスＧ３を系外に放出するための排気ファン１２等から構成される。
【００２１】
湿式集塵機１１は、排ガスＧ２中の微粉Ｄ２を捕集して排ガスＧ２から塩素を除去するとともに、排ガスＧ２中の硫黄分（ＳＯ2）と、微粉Ｄ２に含まれる生石灰（ＣａＯ）が水と反応して生じた消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）とを反応させて石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を生成する。この湿式集塵機１１は、スクラバー１３と、循環液槽１４と、洗浄塔１５とから構成され、スクラバー１３と循環液槽１４との間には、スラリーを循環させるためのポンプ１４ａが設けられる。
【００２２】
微粉末処理部４は、湿式集塵機１１からのスラリーＳ１中の固体分から石膏と、鉛等の重金属類の硫化物とを分離回収するとともに、発生した液分を排水処理及び有効利用するための設備である。
【００２３】
この微粉末処理部４は、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）等の硫化剤をスラリーＳ１に添加し、スラリーＳ１中の塩化鉛、酸化鉛等を硫化して硫化鉛等の重金属類の硫化物（以下、「硫化物」という）を生成する調整槽２０と、硫化剤が添加された後のスラリーＳ２を固液分離する第１の固液分離機２１と、第１の固液分離機２１で分離したケーキＣ１に水分を添加してスラリーＳ３を生成するスラリータンク２２と、硫酸等のｐＨ調整剤をスラリーＳ３に添加してｐＨ値を３〜４に調整する調整槽２３と、ｐＨ調整後のスラリーＳ４に捕集剤としての疎水化剤を添加する調整槽２４と、スラリーＳ５中の硫化物を気泡に付着させ、浮上させて分離する浮選機２５と、浮選機２５からのフロスＦを固液分離してケーキＣ２を生成し、重金属類の硫化物を回収する第２の固液分離機２６と、浮選機２５からのテールＴにアルカリを添加してｐＨ調整する調整槽２８と、調整槽２８からのスラリーＳ６を固液分離する第３の固液分離機２９と、第１の固液分離機２１から排出されたろ液Ｗ１を排水処理する排水処理装置３０等から構成される。
【００２４】
次に、上記処理装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
セメントキルン５の窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部をプローブ６によって抽気すると同時に、冷却ファン７からの冷風によって、抽気した燃焼ガスを塩素化合物の融点である７００℃以下に急冷する。次に、プローブ６からの抽気ガスＧ１を、サイクロン１０によって、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。
【００２６】
その一方で、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を湿式集塵機１１のスクラバー１３に供給し、スクラバー１３と循環液槽１４との間でスラリーＳ１を循環させる。湿式集塵機１１で生成されるスラリーＳ１には、微粉Ｄ２中のＣａＯが水と反応して生じたＣａ（ＯＨ）2が存在するため、排ガスＧ２中に存在する硫黄分（ＳＯ2）は、消石灰と以下のように反応する。
ＳＯ2＋Ｃａ（ＯＨ）2→ＣａＳＯ3・１／２Ｈ2Ｏ＋１／２Ｈ2Ｏ
ＣａＳＯ3・１／２Ｈ2Ｏ＋１／２Ｏ2＋３／２Ｈ2Ｏ→ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ
これにより、排ガスＧ２中の硫黄分が無害化され、石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）が生成される。
【００２７】
次に、調整槽２０において、湿式集塵機１１からのスラリーＳ１に硫化剤を添加し、スラリーＳ１中の塩化鉛、酸化鉛等を硫化して硫化物を生成する。尚、硫化物の生成は、必ずしも湿式集塵機１１の後段に調整槽２０を設けて行う必要はなく、湿式集塵機１１のスクラバー１３や循環液槽１４に硫化剤を添加することで行ってもよい。
【００２８】
次いで、硫化物が生成されたスラリーＳ２を第１の固液分離機２１により固液分離し、スラリーＳ２からろ液Ｗ１を分離し、排水処理装置３０で排水処理して下水又は海洋に放流するとともに、分離したケーキＣ１をスラリータンク２２に供給する。ろ液Ｗ１には、低濃度のフッ素、セレン、及び硫化剤の添加で沈殿化せず残留した重金属類が含まれているため、これらを排水処理装置３０で処理する。
【００２９】
次に、スラリータンク２２において、ケーキＣ１に水を添加し、スラリーＳ３を生成する。さらに、調整槽２３において、スラリーＳ３にｐＨ調整剤として硫酸を添加してｐＨ値を３〜４に調整し、調整槽２４において、捕集剤としての疎水化剤を添加する。
【００３０】
次に、疎水化剤が添加されたスラリーＳ５と空気とを浮選機２５に供給し、浮選機２５において、気泡を発生させ、その気泡に硫化物を付着させるとともに、硫化物が付着して浮上した気泡、すなわちフロスＦを回収する。このとき、スラリーＳ５に含まれる石膏は、浮選機２５からテールＴとして排出される。
【００３１】
次に、第２の固液分離機２６において、浮選機２５からのフロスＦを固液分離し、ケーキＣ２を生成して重金属類の硫化物を回収する。この際に発生するろ液Ｗ２は、調整槽２０に供給され、調整槽２０内のスラリーの固液比の調整に使用される。
【００３２】
それと併行して、調整槽２８に浮選機２５のテールＴを供給し、アルカリ剤を添加してテールＴのｐＨを調整し、残留するカドミウムなどの重金属類を沈殿化する。アルカリ剤として、消石灰、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム等を使用することができる。さらに、アルカリ剤として消石灰を使用する場合については、フッ素、硫酸根を沈殿化し、液中から除去することができる。この場合、フッ素、硫酸根の系内循環によるトラブルを回避することができる。特に、硫酸根については、セメント製造工程におけるコーチング成長や、排ガス中のＳＯｘ濃度上昇のトラブルを回避することができる。
【００３３】
第３の固液分離機２９において、沈殿化した重金属類及び石膏ＳをケーキＣ３側に回収することができる。この石膏Ｓには上記重金属類が含まれるが、極微量であるため問題にならない。また、ろ液Ｗ５をセメント製造設備の原料乾燥機等において有効利用する。セメント製造設備のセメントキルンの前段の工程で、比較的フッ素濃度の高いろ液Ｗ５を使用する場合であっても、ろ液Ｗ５中に含まれるフッ素の大部分は、クリンカとともに排出されるため、フッ素がセメント製造工程内で循環してクリンカ中のフッ素濃度が極端に上昇する可能性は低い。また、ケーキＣ３側に沈殿しなかったセレン及び重金属類についてもクリンカとともに排出される。
【００３４】
次に、本発明にかかる微粉末の処理装置の第２の実施形態を適用したセメントキルン抽気ダストの処理装置（以下、「処理装置」と略称する）を示し、この処理装置４１は、図１に示した処理装置１と基本構成は同一であり、処理装置１と異なるのは、浮選機２５と調整槽２８との間に第３の固液分離機４２を設けた点である。これに伴い、調整槽２８の後段の固液分離機４４は、第４の固液分離機となる。以下の説明では、処理装置４１において、処理装置１と同一の構成要素及び物質については同一の参照番号及び符号を付して詳細説明を省略する。
【００３５】
処理装置４１のガス抽気部２、ガス処理部３、微粉末処理部４の調整槽２０〜第２の固液分離機２６の構成は、図１の処理装置１と同様である。
【００３６】
処理装置４１では、浮選機２５からのテールＴを固液分離してケーキＣ３を生成し、石膏Ｓを回収する第３の固液分離機４２と、第３の固液分離機４２からのろ液Ｗ３にアルカリを添加してｐＨ調整する調整槽２８と、調整槽２８からのスラリーＳ６を固液分離する第４の固液分離機４４を備える。
【００３７】
本実施の形態では、上記のように構成したため、第２の固液分離機２６において、浮選機２５からのフロスＦを固液分離し、ケーキＣ２を生成して重金属類の硫化物を回収し、この際に発生するろ液Ｗ２は、調整槽２０に供給するとともに、浮選機２５のテールＴを第３の固液分離機４２に供給し、ケーキＣ３を生成して石膏Ｓを回収する。一方、第３の固液分離機４２で固液分離したろ液Ｗ３は、調整槽２８に供給される。
【００３８】
次に、調整槽２８において、ろ液Ｗ３にアルカリ剤を添加し、ろ液Ｗ３のｐＨを調整し、残留するカドミウムなどの重金属類を沈殿化する。
【００３９】
第４の固液分離機４４において、沈殿化した重金属類をケーキＣ４側に回収するとともに、ろ液Ｗ５をセメント製造設備の原料乾燥機等において有効利用する。本実施の形態においても、セメント製造設備のセメントキルンの前段の工程で、比較的フッ素濃度の高いろ液Ｗ５を使用する場合であっても、ろ液Ｗ５中に含まれるフッ素の大部分は、クリンカとともに排出されるため、フッ素がセメント製造工程内で循環してクリンカ中のフッ素濃度が極端に上昇する可能性は低い。また、ケーキＣ４側に沈殿しなかったセレン及び重金属類についてもクリンカとともに排出される。
【００４０】
尚、上記実施の形態においては、湿式集塵機１１を用いて微粉Ｄ２を湿式集塵したが、湿式集塵機１１を用いずに、乾式集塵機を介してタンク等に貯留した微粉Ｄ２を直接調整槽２０に投入して水と硫化剤を添加しながらスラリー化してもよい。
【００４１】
また、サイクロン１０で粗粉Ｄ１を分級した後に、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を湿式集塵機１１に導入したが、サイクロン１０を設けることなく、プローブ６で抽気した抽気ガスＧ１を湿式集塵機１１に直接導入してもよい。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、第３の固液分離機２９又は第４の固液分離機４４からのろ液Ｗ５をセメント製造設備で有効利用するため、浮選機２５での浮遊選鉱処理で発生した排水処理に伴う費用を大幅に低減することができる。また、浮遊選鉱処理で発生した排水をアルカリ処理することで、重金属類のうちカドミウム等の揮発性の高い成分の系内での循環を防止することができるため、セメントに悪影響を及ぼすこともない。さらに、微粉末の処理にあたって塩酸等を用いないためセメント製造設備に腐食等の悪影響を及ぼすこともない。
【００４３】
尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる処理方法を、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気されたガスに含まれるダスト（塩素バイパスダストなど）の処理に適用した場合を例示したが、これらのダスト以外にも、フッ素、カルシウム、セレン及び重金属類を含有する微粉末の処理に本発明を利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  処理装置
２  ガス抽気部
３  ガス処理部
４  微粉末処理部
５  セメントキルン
６  プローブ
７  冷却ファン
１０  サイクロン
１１  湿式集塵機
１２  排気ファン
１３  スクラバー
１４  循環液槽
１４ａ  ポンプ
１５  洗浄塔
２０  調整槽
２１  第１の固液分離機
２２  スラリータンク
２３、２４  調整槽
２５  浮選機
２６  第２の固液分離機
２８  調整槽
２９  第３の固液分離機
３０  排水処理装置
４１  処理装置
４２  第３の固液分離機
４４  第４の固液分離機
Ｇ１  抽気ガス
Ｇ２、Ｇ３  排ガス
Ｄ１  粗粉
Ｄ２  微粉
Ｓ１〜Ｓ５  スラリー
Ｃ１〜Ｃ４  ケーキ
Ｗ１〜Ｗ５  ろ液
Ｆ  フロス
Ｔ  テール
【図１】
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【図２】
2012056777.tif 000004