(57)【要約】【課題】石灰石を用いてセメントクリンカを焼成する製造方法において、排ガスの水銀含有量を低減させるセメントクリンカ製造方法を提供する。【解決手段】セメントクリンカ原料用石灰石を分級機により分級し、篩上をセメントクリンカ原料と使用することにより、セメントクリンカ焼成設備への水銀投入量を低減し、排ガスの水銀含有量を低減させる。また、分級後の篩下は、排ガス中の水銀含有量に応じてセメントクリンカ原料として使用、仕上げミルにおいてセメントに添加、または、クリンカクーラから仕上げミルまでの区間においてクリンカ冷却として添加する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰石を原料の一部とし、焼成を経てセメントクリンカを製造するに際し、原料用石灰石を湿式分級機または乾式分級機を用いて０．１〜４ｍｍの範囲に設定した所定の閾値で分級し、粗粒分のみをセメントクリンカ焼成用原料として使用することにより、セメントクリンカ焼成装置からの排ガス中の水銀含有量を低減せしめることを特徴とするセメントクリンカの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法で得たセメントクリンカに、請求項１記載の方法で得られる石灰石の細粒分の少なくとも一部と、石膏とを混合するセメントの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法（但し、石灰石を湿式分級機で分級した場合に限る）でセメントクリンカを得た後、該セメントクリンカをクリンカクーラで冷却し、ついで仕上げミルで粉砕するセメントの製造方法において、湿式分級に用いた液体または細粒分の石灰石を含有するスラリーを、クリンカクーラから仕上げミルの区間でセメントクリンカに添加することによりセメントクリンカを冷却するセメントの製造方法。
【請求項４】
石灰石を原料の一部とし、焼成を経てセメントクリンカを製造するに際し、セメントクリンカ焼成装置からの排ガス中の水銀含有量をリアルタイムで測定するとともに、原料用石灰石を湿式分級機または乾式分級機を用いて０．１〜４ｍｍの範囲に設定した所定の閾値で分級し、粗粒分の石灰石は全量をセメントクリンカ焼成装置に導入しつつ、細粒分の石灰石は排ガス中の水銀含有量に応じて、セメントクリンカ焼成装置への導入量を増減させるセメントクリンカの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントの新規な製造方法に関する。詳しくは、セメント原料のドライヤー、プレヒーター及び焼成用ロータリーキルンを備えたセメントクリンカ製造設備によってセメントを製造する際、該設備内における水銀の蓄積及び排ガスとしての排出を効果的に防止することを可能としたセメントの製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメントクリンカ製造設備では廃棄物をセメント原料、或いは、燃料の一部として使用することにより、資源の有効利用を図る試みが成されている。
【０００３】
このような環境下にあって、廃プラスチック等の燃料系、石炭灰、ダスト等の原料系から、有害物質の持ち込み量も増加し、セメントクリンカ製造設備中に蓄積することが懸念される。そのうち、水銀は、セメントクリンカ製造設備中に蓄積し易く、飽和量を超えると系外に排ガスと共に排出され、大気汚染の原因となる可能性がある。
【０００４】
上記問題は、特に、排ガスを大気に放出する前のガス処理設備である集塵機のダストをセメント原料に循環使用する場合に顕著となる。
【０００５】
従来、セメントクリンカ製造設備の系内に水銀が蓄積するのを防止するため、上記集塵機のダストを、セメントクリンカ焼成後のクリンカ粉砕工程にてクリンカに添加する方法が提案されている（特許文献１）。また、該ダストを加熱処理して揮発性成分を蒸発除去せしめた後、セメントクリンカ原料に循環使用する方法も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８４５５０号公報
【特許文献２】特開２００２−３５５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、集塵機のダストをセメントクリンカ焼成後のクリンカに添加する方法は、セメント製品に問題の無い量で使用するための管理が必要であり、また、ダストを加熱処理する方法は、大量に発生するダストを処理するための大掛かりな設備が必要となる。
【０００８】
また、集塵機のダストは定期的に除去されるものであり、排ガス中の水銀含有量を一定して低く維持することが困難であり、周期的に排ガス中の水銀含有量が変化することが懸念される。
【０００９】
従って、本発明の目的は、集塵機のダストをそのままセメントクリンカ原料に循環した場合でも、水銀等の揮発金属のセメントクリンカ設備系内における蓄積を安定性良く、且つ、効率的に防止することのできるセメントクリンカの製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、セメントクリンカを製造する際にＣａ源として用いられる石灰石に含まれる水銀の濃集に関する知見を得た。即ち、石灰石に含まれる水銀は、石灰石鉱山での起砕後の原石において粒径の小さな石灰石へ濃集している傾向があった。
【００１１】
そして、石灰石原石に含まれる不純物は石灰石と比較し、粒径が小さいことから、不純物に水銀が濃集していると考えられ、さらに、不純物は、分級機による分級が容易である。このような知見に基づき、本発明者等は下記の本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、石灰石を原料の一部とし、焼成を経てセメントクリンカを製造するに際し、原料用石灰石を湿式分級機または乾式分級機を用いて０．１〜４ｍｍの範囲に設定した所定の閾値で分級し、粗粒分のみをセメントクリンカ焼成用原料として使用することにより、セメントクリンカ焼成装置からの排ガス中の水銀含有量を低減せしめることを特徴とするセメントクリンカの製造方法である。
【００１３】
分級により分離された石灰石細粒分は、セメント混合材としても良いし、排ガスの水銀含有量に応じて、セメントクリンカ焼成系に導入することも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セメントクリンカ製造設備によってセメントクリンカを製造する際、該設備内に水銀が必要以上に投入される事を防ぎ、また、該設備内への水銀の蓄積を効果的に低減することが可能であり、しかも、安定して実施することが可能であるため、環境負荷の低減に大きく寄与できる。
【００１５】
さらに、乾式分級機、または、湿式分級機で分級した水銀含有量の大きい細粒分をセメントクリンカに添加し、セメント混合材とすることにより有効活用できる。
【００１６】
くわえて、湿式分級機で使用した液体は、クリンカクーラから仕上げミルの区間において、セメントクリンカの冷却として有効活用できる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の特徴は、セメントクリンカ原料用石灰石からセメントクリンカ焼成設備への水銀投入量を分級によって管理し、排ガス中の水銀含有量低減を図ることが特徴である。
【００１８】
セメントクリンカ焼成設備によるセメントクリンカの製造過程において、水銀は、セメント原料、または、燃料から微量成分として含有されて持ち込まれ、該設備内に蓄積する。また、近年、廃棄物をセメントクリンカ原料或いはセメントクリンカ製造用燃料として使用する機会が増大したことにより、セメントクリンカ製造設備内での水銀が増大する可能性が高まってきている。
【００１９】
特に、前記の特許文献１、特許文献２で示されるように、排ガスの前工程に設置されている集塵機のダストをセメント原料に添加して循環使用する場合、上記水銀等の蓄積が徐々に増加し、ひいては、煙突から排出される排ガス中の水銀含有量を上昇させることが懸念される。
【００２０】
そこで、本発明では、セメントクリンカ製造設備における水銀投入量を管理するため、セメントクリンカ原料のうち、石灰石からの水銀投入量を制限する。
【００２１】
即ち本発明では、石灰石を原料として供給する前に、乾式分級機または湿式分級機で分級し、高濃度の水銀を含む石灰石細粒分の使用を管理することで、セメントクリンカ製造設備への水銀投入量を低減させる。
【００２２】
具体的には、原料とする石灰石を０．１〜４ｍｍの範囲に設定した所定の閾値で分級すれば、粗粒分の石灰石の水銀含有量は低くなる。従って、これを焼成用原料として用いれば、結果としてセメント製造装置の焼成系に導入される水銀量を低減でき、排ガスとして排出される水銀が低減できる。
【００２３】
一方、細粒分は水銀含有量が相対的に高くなっているが、セメントクリンカからセメント組成物の製造に際し、混合材として用いることができる。このような混合材を用いても、セメント組成物若しくはセメント硬化体からの水銀溶出は全く問題とならない量に留まる。
【００２４】
また、湿式分級機を用いて分級を行う場合、分級に用いた液体をクリンカクーラからセメントクリンカ粉砕設備の区間において、例えば、セメントクリンカ輸送機やクリンカ貯蔵設備において、セメントクリンカ冷却の用途として使用することで、本来、使用済みの液体を廃棄することなく、有効に使用できる。
【００２５】
本発明において、石灰石はセメントクリンカ製造用原料として公知の石灰石を用いることができる。またセメントクリンカ製造用原料として公知の他の原料も同時に使用できる。そのような原料としては、天然原料として軟珪石、粘土等が使用でき、廃棄物・副産物原料として、高炉スラグ、製鋼スラグ、マンガンスラグ、石炭灰、下水汚泥、浄水汚泥、製紙スラッジ、建設発生土、鋳物砂、ばいじん、焼却飛灰、溶融飛灰、塩素バイパスダスト、木屑、廃白土、ボタ、廃タイヤ、廃プラスチック、貝殻、都市ごみやその焼却灰等が使用できる（なお、これらの中には、セメントクリンカ原料になるとともに熱エネルギー源となるものもある）。
【００２６】
本発明において、石灰石は鉱山から砕石されたままのものを分級に供してもよいが、好ましくは、１０ｍｍ程度に粉砕してから分級に供することが好ましい。
【００２７】
石灰石の分級は、湿式分級機、乾式分級機のいずれを用いてもよい。例えば、遠心式、振動ふるい式、超音波振動ふるい式、沈降式、旋回気流式等の湿式または乾式の分級機を使用することができる。分離効率の良さから湿式分級機であることが好ましく、湿式分級機を採用する場合、分散媒とする液体しては水を採用することが好ましい。
【００２８】
本発明において、分級の際の閾値は０．１ｍｍ〜４ｍｍの間に設定する。好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍの間である。閾値の設定は用いた分級機の形式に従い、公知の方法で行うことができる。
【００２９】
分級により得られた粗粒分は、公知の方法で他の原材料と共にセメント製造装置へと導入、焼成し、セメントクリンカとする。セメントクリンカ製造装置としてはＳＰキルン、ＮＳＰキルン等が挙げられる。
【００３０】
キルンにより焼成されたセメントクリンカは、通常、クリンカクーラにより急冷され、その後、所定の粉末度となるまで仕上げミルにて粉砕される。この際、セメント組成物の凝結性状を制御するために、石膏が加えられ共に仕上げミルにて粉砕されるか、別途粉砕した石膏が、粉砕されたセメントクリンカと混合される。石膏の混合量は、セメント組成物中、ＳＯ３量が１．５〜５．０質量％となる程度が好ましい。
【００３１】
本発明においては、前記分級により得られた石灰石細粒分は、このセメント組成物に混合材として加えることができる。加えるタイミングは、仕上げミルによる粉砕前でもよいし、粉砕後でもよい。石灰石細粒分の混合量は、セメント組成物中、石灰石の量が５質量％以下となる量とすることが好ましい。
【００３２】
ここで、前記分級において湿式分級機を採用した場合、細粒分は分散媒に分散したスラリーとして回収される。当該スラリーは固液分離、乾燥等を行って粉末状の石灰石細粒分を得てもよいが、焼成し、クリンカクーラによって冷却されたセメントクリンカに添加してもよい。これにより、セメントクリンカの余熱の除去が図れるとともに、固形分はセメント混合材として作用する。当該スラリーの添加は仕上げミルによる粉砕前、即ち、セメントクリンカが仕上げミルに導入される前に行うことが好ましい。
【００３３】
同様に、湿式分級機を採用した際に使用済み分散媒が回収される場合には、当該分散媒である液体をセメントクリンカに加えることにより、セメントクリンカの余熱の除去に有効利用することができる。
【００３４】
また本発明においては、石灰石細粒分は、セメントクリンカ焼成装置へ導入してセメントクリンカ原料とすることもできる。即ち、石灰石のロットによって、あるいは使用する他の原料の水銀含有量によっては、細粒分をセメントクリンカ焼成装置へ導入しても排ガス中の水銀含有量は十分に低い場合があり得る。従って、排ガス中の水銀含有量をリアルタイムで測定し、該排ガス中の水銀含有量が高い場合には、石灰石細粒分はセメントクリンカ焼成装置へは導入せずに別途集積しておき、排ガス中の水銀含有量が低くなった場合にセメントクリンカ焼成装置へ導入するという方法を採用することができる。なお石灰石細粒分をセメントクリンカ焼成装置に導入する場合でも、排ガス中の水銀含有量に応じてその量を増減させることが好ましい。基準とする排ガス中の水銀含有量は、環境規制値を基に設定すればよい。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
実施例１
粉砕した石灰石を、目開き９．５２ｍｍ、４．００ｍｍ、２．３８ｍｍのふるいを用い、ＪＩＳ  Ｚ８８１５（１９９５）ふるい分け試験方法通則記載の方法に沿って分級した。
【００３７】
以下の表１に、各ふるい上に残存した石灰石の水銀含有量の関係を示す。なお、石灰石の化学成分はＸＲＦ、水銀含有量は加熱気化−金アマルガム−冷原子吸光法によって測定した。
【００３８】
【表１】
2017128464.tif 000002
上記表１に明らかなように、粒度の細かい石灰石に水銀が濃縮されていることがわかる。
【００３９】
実施例２
実施例１とは異なるロットの粉砕石灰石を用い、目開き９．５２ｍｍ、４．００ｍｍ、２．３８ｍｍ、１．１８ｍｍ、０．５９ｍｍのふるいを用いて、実施例１と同様に分級を行った。結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
2017128464.tif 000003
表２に示すように、ロットが異なるものでも、粒度の細かい石灰石に水銀が濃縮されていることがわかる。
【００４１】
上記結果から、石灰石を分級し、粒径の細かいものをキルン内に導入することを控えれば、キルン内に持ち込まれる水銀量が減り、よって排ガスの水銀含有量も抑制できることが理解される。