(57)【要約】【課題】多量の廃棄物を石灰石等の格別の剤を用いることなく、セメント製造設備で焼成することにより、セメントクリンカーを迅速に且つ経済的に製造することが可能な方法を提供する。【解決手段】プレヒーター５と、ロータリーキルン３と、クーラー７とをそれぞれ備えている第１及び第２のセメント製造設備を用意し、第１の製造設備において、第１のセメント製造設備のプレヒーター５及びロータリーキルン３の窯尻から散水しながら第１のセメント製造設備から焼成物を得、該焼成物と別途用意されたセメント原料とを混合した混合物を、第２のセメント製造設備に導入してセメントクリンカーを得ることを特徴とする。【選択図】  図１
2013035708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント原料を予熱するプレヒーターと、予熱されたセメント原料を焼成するロータリーキルンと、ロータリーキルンより得られた焼成物を冷却するクーラーとをそれぞれ備えている第１のセメント製造設備及び第２のセメント製造設備を用意し、
乾燥機及び粉砕機を用いて、廃棄物を乾燥、粉砕した後、第１のセメント製造設備に導入し、
前記第１の製造設備において、前記プレヒーター及びロータリーキルンの窯尻から散水しながら、前記廃棄物をプレヒーターにより３００乃至８００℃の温度に予熱し、続いて、ロータリーキルンにより８００乃至１１００℃の温度で焼成し、次いでクーラーにより冷却し、
前記第１のセメント製造設備で得られた焼成物を、別途用意されたセメント原料と混合し、
前記混合物を、第２のセメント製造設備に導入し、
前記第２のセメント製造設備において、前記混合物を、プレヒーターによる予熱、ロータリーキルンによる焼成及びクーラーによる冷却に付してセメントクリンカーを得る、
ことを特徴とする廃棄物からセメントクリンカーを製造する方法。
【請求項２】
前記第１のセメント製造設備で得られた焼成物を水洗した後、前記セメント原料と混合して第２のセメント製造設備に導入する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のセメント製造設備に塩素除去用の抽気設備を設け、第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスを該抽気設備に供給し、該排ガス中から塩化物を除去する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスを、前記プレヒーターに導入される前の廃棄物と接触させて冷却した後に排気する請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスを、前記第２のセメント製造設備のロータリーキルンに導入し、高温に加熱した後に排気する請求項１または２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築廃材、建築発生土、廃プラスチック、汚泥、汚染土壌などの廃棄物からセメントクリンカーを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における多様な経済発展は、上記の様な廃棄物を大量に発生させており、その処理が重要な社会問題となっている。
廃棄物の処理法としては、種々の提案がなされており、例えば、特許文献１には、二つのセメント焼成設備を用い、廃棄物を二段階で焼成することにより、セメントクリンカーを製造する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１１８６３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法は、廃棄物を工業的に再利用できるという観点から極めて有意義な技術であるが、大量の廃棄物を処理するには未だ解決すべき課題が残されている。
例えば、上記の方法では、廃棄物をセメント原料と混合して、セメント製造設備が有するロータリーキルンで焼成するが、廃棄物には種々の材料が含まれており、一般に、ＮａＣｌ等の無機塩化物が多く含まれている。このような無機塩化物の存在は、セメント製造設備内でのコーチングトラブルを引き起こす。即ち、廃棄物を高温に加熱する際に無機塩化物等の不燃物が溶融し、例えば、セメント製造設備内のプレヒーター（サイクロン）等の比較的温度の低い部分の壁面に融着し、目詰まり等の不都合を引き起こすことになる。このような廃棄物を用いた時のコーチングトラブルを防止するために、特許文献１においては石灰石を廃棄物に混合して使用している。具体的には、ロータリーキルンで焼成される焼成物中にはＣａＯ換算で２０重量％以上の石灰石が配合されていなければならない。
【０００５】
即ち、特許文献１の方法では、処理すべき廃棄物が多量になるほど石灰石を多量に使用しなければならない。しかも、地震等の災害時には莫大な量の廃棄物が発生するため、莫大な量の石灰石が必要となってしまい、迅速な処理が困難となり、また、コストの問題も生じてしまう。
【０００６】
従って、本発明の目的は、多量の廃棄物を石灰石等の格別の剤を用いることなく、セメント製造設備で焼成することにより、セメントクリンカーを迅速に且つ経済的に製造することが可能な方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、セメント原料を予熱するプレヒーターと、予熱されたセメント原料を焼成するロータリーキルンと、ロータリーキルンより得られた焼成物を冷却するクーラーとをそれぞれ備えている第１のセメント製造設備及び第２のセメント製造設備を用意し、
乾燥機及び粉砕機を用いて、廃棄物を乾燥、粉砕した後、第１のセメント製造設備に導入し、
前記第１の製造設備において、前記プレヒーター及びロータリーキルンの窯尻から散水しながら、前記廃棄物をプレヒーターにより３００乃至８００℃の温度に予熱し、続いて、ロータリーキルンにより８００乃至１１００℃の温度で焼成し、次いでクーラーにより冷却し、
前記第１のセメント製造設備で得られた焼成物を、別途用意されたセメント原料と混合し、
前記混合物を、第２のセメント製造設備に導入し、
前記第２のセメント製造設備において、前記混合物を、プレヒーターによる予熱、ロータリーキルンによる焼成及びクーラーによる冷却に付してセメントクリンカーを得る、
ことを特徴とする廃棄物からセメントクリンカーを製造する方法が提供される。
【０００８】
本発明の製造方法においては、
（１）前記第１のセメント製造設備で得られた焼成物を水洗した後、前記セメント原料と混合して第２のセメント製造設備に導入すること、
（２）前記第２のセメント製造設備に塩素除去用の抽気設備を設け、第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスを該抽気設備に供給し、該排ガス中から塩化物を除去すること、
（３）第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスを、前記プレヒーターに導入される前の廃棄物と接触させて冷却した後に排気すること、
（４）第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスを、前記第２のセメント製造設備のロータリーキルンに導入し、高温に加熱した後に排気すること、
が好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、プレヒーターに散水しながら、種々の廃材を含む廃棄物を、該プレヒーターにより３００乃至８００℃の温度に予熱した後に、窯尻から散水しながらロータリーキルンに供給して、８００乃至１１００℃の温度で焼成が行われる。即ち、プレヒーター及び窯尻からの散水によってプレヒーターやロータリーキルンの内壁面での過昇温が有効に防止され、この結果、このような過昇温による廃棄物中の不燃分の溶融、融着が有効に防止される。
このように、本発明においては、石灰石の様な格別の剤を全く使用していないにもかかわらず、廃棄物中の不燃分の融着によるセメント製造設備の劣化を有効に防止することができる。
【００１０】
更に、本発明においては、第１のセメント製造設備で得られた焼成物は、これを水洗することにより、該焼成物中に存在する塩化物を除去することができる。即ち、水洗により塩化物が除去された焼成物を、脱水及び／又は乾燥した後に、他のセメント成分と混合して第２のセメント製造設備に導入することにより、塩化物に由来する第２のセメント製造設備でのコーチングトラブルも有効に防止することができる。
【００１１】
また、第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガス中には、廃棄物に含まれる塩化物に由来する塩素が存在しているが、このような塩素は第２のセメント製造設備に設けられている塩素除去用の抽気設備を用いて容易に除去することができる。
【００１２】
更に、第１のセメント製造設備のプレヒーターから排出される排ガスは、ダイオキシンの分解温度（約８００℃）以上のガスがプレヒーターを通って排出されたものであり、３００℃以上の温度を有している。従って、この排ガスにはダイオキシンは実質的に含まれていないが、この排ガスが冷却される過程でダイオキシンが再合成される恐れがある。
【００１３】
しかるに、このような排ガスを、前記プレヒーターに導入される前の廃棄物と接触させて冷却することにより、排ガスの熱を有効に利用できると同時に、ダイオキシンの発生を有効に防止することができる。また、該排ガスを、第２のセメント製造設備のロータリーキルンに導入し、高温に加熱することによっても、ダイオキシンの発生を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明で用いるセメント製造設備の概略図。
【図２】図１のセメント製造設備を用いて実施される本発明のセメントクリンカーの製造方法のプロセスを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明においては、二つのセメント製造設備（第１及び第２のセメント製造設備）を用いて廃棄物からセメントクリンカーが製造される。即ち、第１のセメント製造設備を用いて廃棄物を焼成し、有機物が除去された粉末の焼成物を得、この焼成物をセメント原料と混合し、第２のセメント製造設備を用いて焼成することにより、セメントクリンカーを製造するわけである。
【００１６】
原料として用いる廃棄物は、セメント原料となり得る無機物を含むものであり、例えば、建築廃材、建築発生土、廃プラスチック（無機充填剤含有）、下水道処理設備等に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等を挙げることができ、更に、廃木等の有機物であっても、無機物含有の廃棄物と併用して使用することができる。
【００１７】
また、本発明において用いる第１及び第２のセメント製造設備は、セメント製造において従来から使用されているものであり、例えば、図１に示す構造を有している。
【００１８】
図１において、全体として１で示すセメント製造設備は、ロータリーキルン３、プレヒーター５及びクーラー７を有している。
【００１９】
ロータリーキルン３は、窯前に配置されているバーナーにより回転下に高温焼成を行うものである。また、プレヒーター５は、ロータリーキルン３の窯尻に連結されており、複数のサイクロンから成り、ロータリーキルン３からの高温の排ガスとの熱交換によって原料を余熱するものである。更に、クーラー７は、窯前から排出される高温の焼成物を冷却するためのものである。
【００２０】
本発明では、上記の構造を有する二つのセメント製造設備を用いて、前述した廃棄物からセメントクリンカーを製造するものであり、そのプロセスの代表例を図２に示した。
【００２１】
即ち、原料として使用される廃棄物は、乾燥機１１にて乾燥され、次いで、ミル等の粉砕機１３に導入され、適度の大きさに粉砕される。この場合、始めに粉砕を行い、次いで、乾燥を行うことも可能であるが、水分の存在下での粉砕は効率が低いので、一般的には、始めに乾燥した後、粉砕することが好ましい。
【００２２】
上記のようにして乾燥、粉砕が行われた原料は、前述した構造を有する第１のセメント製造設備１ａに導入される。即ち、該原料は、第１のセメント製造設備１ａに設けられているプレヒーター５ａに導入され、プレヒーター５ａで予熱された後、ロータリーキルン３ａに導入されて焼成が行われ、得られた焼成物はクーラー７ａで冷却され、第１のセメント製造設備１ａから取り出される。
【００２３】
本発明において、プレヒーター５ａでの予熱は、散水しながら行い、３００〜８００℃の範囲で行う。即ち、散水せずに単に予熱を行うと、プレヒーター５ａで過昇温を生じ、廃棄物中の不燃成分が溶融し、プレヒーター５ａ（サイクロン）の壁面に融着するコーチングトラブルを生じ易くなってしまう。しかるに、散水下で予熱を行うことにより、プレヒーター５ａの過昇温を有効に防止し、不燃成分の融着を回避することができる。
尚、予熱温度が３００℃よりも低い場合には、過剰な散水により、予熱が不十分となり、焼成物の生焼け等を生じ易くなる。また、予熱温度が８００℃よりも高い場合には、散水が不十分であり、プレヒーター内でのコーチングドラブル防止が困難となってしまう。
【００２４】
プレヒーター５ａで予熱された廃棄物は、ロータリーキルン３ａ内に導入され、回転下での焼成により、有機成分や塩素化合物が揮散され、セメント原料となる焼成物が得られる。このようなロータリーキルン３ａによる焼成は、窯尻からの散水が行われ、その焼成温度は８００〜１１００℃に設定される。即ち、散水下での焼成によりロータリーキルン３ａ内でのコーチングドラブルを有効に防止でき、更に、プレヒーター５ａ内での予熱に際して発生したダイオキシンを分解することができる。
尚、焼成温度が８００℃よりも低い場合には、有機成分や塩素化合物の揮散が不十分となり、粒状あるいは粉末状の焼成物を得ることができなくなる。また、ロータリーキルン内でのダイオキシンの分解が困難となってしまう。更に、焼成温度を１１００℃よりも高温とした場合には、格別の利点はなく、エネルギーの浪費となる。
【００２５】
上記のようにロータリーキルン３ａ内で焼成により得られた焼成物は、クーラー７ａにより冷却され、第１のセメント製造設備１ａから排出される。
【００２６】
第１のセメント製造設備１ａから排出された焼成物は、他のセメント原料、例えば、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３等を含有する無機物と混合され、この混合物を第２のセメント製造設備１ｂに導入しての焼成により、目的とするセメントクリンカーが得られる。
【００２７】
本発明においては、図２に示されているように、他のセメント原料との混合に先立って、該焼成物を水洗することが好ましい。即ち、この焼成物を水洗することにより、コーチングトラブルやダイオキシンの発生の要因となる塩化物（例えば、ＮａＣｌ）を除去することができる。
水洗された焼成物は、直ちに他のセメント原料と混合しても良いし、原料貯蔵サイロに一旦貯蔵しておき、必要により取り出して他のセメント原料と混合することもできる。
【００２８】
焼成物と他のセメント原料との混合は、他のセメント原料を粉砕した後に行ってもよいし、他のセメント原料の粉砕と同時に行ってもよい。
【００２９】
第１のセメント製造設備１ａから得られる焼成物と他のセメント原料との混合割合は、焼成物の組成に応じて適宜決定すればよいが、一般に、混合物中の焼成物の含有量が１０〜５０重量％となるような割合とすることが好ましい。即ち、第２のセメント焼成設備１ｂ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。
【００３０】
第２のセメント製造設備１ｂを用いての焼成物と他のセメント原料との混合物の焼成は、それ自体公知の方法で行われる。具体的には、第２のセメント製造設備１ｂのプレヒーター５ｂに該混合物を導入して予熱を行い、予熱された混合物をロータリーキルン３ｂに導入し焼成を行い、得られた焼成物をクーラー７ｂで冷却して取り出すことにより目的とするセメントクリンカーを得ることができる。
【００３１】
プレヒーター５ｂでの予熱温度及びロータリーキルン３ｂでの焼成温度は、焼成物の組成や混合する他のセメント原料の種類によっても異なり、一概に規定することはできないが、一般的には、予熱温度は４００〜１０００℃、焼成温度は１３００〜１６００℃の範囲に設定される。
【００３２】
このようにして得られたセメントクリンカーは、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。
【００３３】
上述した本発明において、可燃性の廃棄物（例えば、廃プラスチックや廃木等）は、燃料となるので、必要により乾燥及び粉砕した後、プレヒーター５ｂに導入せず、第１のセメント製造設備１ａ或いは第２のセメント製造設備１ｂの窯尻に直接供給することにより焼却できる。
【００３４】
本発明において、第１のセメント製造設備１ａのプレヒーター５ａから排出される排ガスには、原料として用いる廃棄物に由来する塩化物が含まれ、かかる塩化物の存在はダイオキシンやコーチングトラブルの発生の要因となる。
このような排ガスは、例えば、図２に示されているように、第２のセメント製造設備２ｂに設けられている塩素除去用抽気設備に導入して排気することができる。即ち、この塩素除去用抽気設備により、排ガス中に含まれる塩素化合物を凝縮して分離し、次いで、電気集塵機やバグフィルターなどの集塵機を通してダストを除去して排気することができる。
なお、第１のセメント製造設備１aに塩素除去用抽気設備が設けられている場合は、この設備により、排ガス中に含まれる塩素化合物を凝縮して分離し、次いで、電気集塵機やバグフィルターなどの集塵機を通してダストを除去して排気することができる。
【００３５】
また、プレヒーター５ａから排出される排ガスは、ダイオキシンの分解温度である８００℃以上のガスがプレヒーター５ａを通って排出されたものである。従って、この排ガス中にダイオキシンは含まれていないが、冷却される過程でダイオキシンが再合成されることがある。このようなダイオキシンの再合成を防止するために、図２に示されているように、原料の廃棄物と接触させ、例えば原料廃棄物と共に、乾燥機１１に導入せしめ、この後、集塵機を通してダストを除去した後に排気することができる。即ち、低温の原料廃棄物に接触させて排ガスを急冷することにより、ダイオキシンの再合成を有効に防止することができ、また、排ガスが有する熱の有効利用により、原料廃棄物の乾燥や粉砕を効率よく行うことができる。
尚、図２に示されている例では、原料廃棄物と接触せしめた排ガスは、乾燥機１１から集塵機に導入されているが、粉砕機１３から集塵機に導入して排気してもよい。
【００３６】
更に、プレヒーター５ａから排出される排ガスは、図２に示されているように、第２のセメント製造設備１ｂのロータリーキルン３ｂに直接導入することもできる。この場合、この排ガスが冷却される過程でダイオキシンが再合成されたとしても、８００℃以上の温度で焼成が行われるロータリーキルン３ｂ内で分解されることとなる。この場合、ロータリーキルン３ｂに連なるプレヒーター５ｂから排出される排ガスには、廃棄物に由来する塩化物が含まれることとなるが、かかる排ガスは、塩素除去用抽気設備を通して塩化物を凝縮分離した後、集塵機を通して排気するのがよい。
【００３７】
本発明のセメントクリンカーの製造方法は、大量の廃棄物の処理に極めて有用であり、石灰石等の格別の剤を使用することなく、廃棄物を原料としてセメントクリンカーを安価に製造することができる。
また、廃棄物に多量の塩分等が付着していた場合にも、塩分に由来するコーチングトラブルやダイオキシンの発生を有効に回避することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ：第１のセメント製造設備
１ｂ：第２のセメント製造設備
１１：乾燥器
１３：粉砕機
５：プレヒーター
３：ロータリーキルン
７：クーラー
【図１】
2013035708.tif 000003
【図２】
2013035708.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月10日(2011.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2013035708.tif 000005