(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカ又はセメント原料の製造方法において、サスペンジョンプレヒータのボトムサイクロン内に、低温の原料、セメントクリンカ、空気及び水からなる群から選ばれた少なくとも１以上の添加物を導入して、上記ボトムサイクロン内の原料温度を３００〜７７０℃にすることで塩素・アルカリ成分が固体化することを特徴とするセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法。
【請求項２】
上記ボトムサイクロン内の原料中の塩素濃度が５０００ｐｐｍを超えることを特徴とする請求項１に記載のセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法。
【請求項３】
上記ボトムサイクロンの上流側にある仮焼炉の出口から上記ボトムサイクロンの入口の間で、上記添加物を投入することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメントクリンカ又はセメント原料の製造方法に関し、より詳しくは、原料として、塩素・アルカリ成分をキルン内に持ち込む廃棄物を利用する場合のセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセメント製造方法及びその装置においては、原料中に塩素・アルカリ成分が含まれる場合、塩素・アルカリ成分がキルンとサスペンジョンプレヒータの間で循環濃縮し、ボトムサイクロンの原料中の塩素濃度が５０００ｐｐｍを超えると、サイクロン詰まりが生じるという問題があった。
そこで、サイクロン詰まりを誘発する塩素・アルカリ等の低融点物質の持ち込みを極力制限するとともに、キルンインレットフードから排ガスの一部を抽気して、塩素成分をキルンから除去し、ボトムサイクロンの原料中の塩素濃度を５０００ｐｐｍ以下にする、いわゆる塩素バイパスという手段がとられている。
【０００３】
しかし、昨今、セメント産業では各種廃棄物の処理が期待されており、塩素・アルカリ成分を含む廃棄物（例えば、シュレッダーダスト、一般廃棄物、塩化ビニル、ガラス、陶器等）を利用する技術開発を進めるニーズが出てきた。
このような廃棄物を利用する場合においては、持ち込みの塩素・アルカリ量が増大するため、従来方法の塩素バイパスで塩素・アルカリ成分の抜き出しを行っても、循環する過程において、ボトムサイクロンの原料中の塩素濃度が５０００ｐｐｍをはるかに超え、サイクロン詰まりが生じるという問題がある。
【０００４】
一方、塩素を多量に含有する焼却灰を原料とするエコセメント製造装置においては、上記問題を回避する上で、サイクロンプレヒータを設けないという態様をとっている。しかしながら、サイクロンプレヒータを利用しないエコセメントプロセスの方法では、熱量損失が増大するという問題があるため、特に大型プラントでは得策でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、塩素を含有する可燃性廃棄物、廃ガラス、シュレッダーダスト等のセメント製造装置による処理が期待されており、これらの廃棄物を処理する上で、塩素・アルカリ成分によるサイクロン詰まりの対策を講じることが急務である。本発明は、上記の問題点を鑑み、サイクロンプレヒータを利用して、原料の予熱・仮焼を実施した上で、原料中の塩素濃度が５０００ｐｐｍを超えてもサイクロン詰まりを生じないセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法は、サスペンジョンプレヒータのボトムサイクロン内に、低温の原料、セメントクリンカ、空気及び水からなる群から選ばれた少なくとも１以上の添加物を導入して、上記ボトムサイクロン内の原料温度を３００〜７７０℃にすることで塩素・アルカリ成分が固体化することを特徴とする。
【０００７】
塩素・アルカリ成分は、１５５０℃まで加熱される過程で揮発するが、融点以下で再び原料中に取り込まれ、サスペンジョンプレヒータとキルンの間を循環し、濃縮される。この循環濃縮によりボトムサイクロンの塩素濃度が５０００ｐｐｍを超えると、原料の粘性が増加し、ボトムサイクロン壁面にコーチングが成長する。このコーチングが脱落すると、シュートが詰まるなどのいわゆるサイクロン閉塞が生じる。しかし、ボトムサイクロンより上段のサイクロンでは原料温度が塩素・アルカリ成分であるＮａＣｌ及びＫＣｌの融点以下、すなわち７７０℃以下であって、閉塞は生じておらず、一方、ボトムサイクロンの原料温度は、現状、８３０〜８５０℃と、この塩素・アルカリ成分の融点以上であることに着目した。
ボトムサイクロンの原料温度を、３００〜７７０℃にすることによって原料の粘性を抑制することができるので、塩素・アルカリ成分の循環濃度が５０００ｐｐｍを超えても、コーチングの付着が生じなくなり、サイクロン詰まりを防止できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
本発明において、塩素・アルカリ成分とは、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、二塩化鉛（ＰｂＣｌ2）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ2）、硫酸カリウム（Ｋ2ＳＯ4）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）等を含むものをいう。
また、セメントクリンカとは、セメント焼成工程で製造される半製品で、クーラで冷却したものまでをいう。セメント原料とは、廃棄物等を適宜処理して、石灰石、粘土、鉄原料などの天然原料の一部と代替できるものとして、製造されるものをいう。
【０００９】
上記ボトムサイクロン内の原料温度は、特に、７００〜７５０℃にすることが好ましい。
また、上記ボトムサイクロン内に、低温の原料、セメントクリンカ、空気及び水の中でも、低温の原料を添加するのが、より好ましい。
さらに、上記添加物は、上記ボトムサイクロンの上流側にある仮焼炉の出口から上記ボトムサイクロンの入口の間に投入することが好ましい。これにより、仮焼炉を通過した原料の脱炭酸率を低下させないようにすることができる。
【００１１】
ここで、ボトムサイクロンとは、サスペンジョンプレヒータを構成する複数のサイクロンの内、最下段のサイクロンをいう。また、アッパーサイクロンとは、ボトムサイクロンより上段のサイクロンをいう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るセメントクリンカ又はセメント原料の製造装置を示す概略図である。図１に示すように、サスペンジョンプレヒータは、第１段サイクロン１から第４段サイクロン４の４段のサイクロンで構成されている。第４段サイクロンは、以下、ボトムサイクロンという。また、サスペンジョンプレヒータは、第３段サイクロン３とボトムサイクロン４の間に、仮焼炉５を付設している。仮焼炉５は、仮焼バーナ６を備えており、原料中の石灰石を脱炭酸処理することができる。ボトムサイクロン４の原料出口には、サイクロンシュート７が設けられており、このサイクロンシュート７は、キルンインレットフード９を介してロータリーキルン８と連結している。ロータリーキルン８は、キルンバーナ１０を備えており、原料を１５５０℃まで加熱して焼成することができる。ロータリーキルン８の出口には、クーラ１１が設けられており、ロータリーキルン８で得られたセメントクリンカを冷却することができる。
【００１３】
一方、第１段サイクロン１の上部には、廃熱発電設備１２が設けられており、サスペンジョンプレヒータの廃熱を再利用して発電することができる。廃熱発電設備１２の後段には、集塵機１３を介して煙突１４が設けられており、ガス中のダスト等を除去した後、排気することができる。
また、ボトムサイクロン４の出口煙道とキルンインレットフード９の出口には、集塵機１５へのダクトが設けられている。集塵機１５は、ガス中から塩素・アルカリ成分を含有するダスト等を分離することができる。集塵機１５のガス側の出口は、第２段サイクロン２の出口煙道につながっており、また、ダスト側の出口には、重金属精練設備１６を介して塩回収設備１７が設けられている。重金属精練設備１６は、ダスト中の重金属を分離除去することができ、塩回収設備１７で、アルカリ金属塩を回収することができる。
なお、図中の実線は、原料等の物の流れを示し、点線は、ガスの流れを示す。
【００１４】
このような構成によれば、先ず、塩素・アルカリ成分を含有する原料を、第２段サイクロン２の出口煙道に投入すると、原料は、第１段サイクロン１、第２段サイクロン２、第３段サイクロン３の順に導入され、徐々に予熱される。次に、原料は仮焼炉５に入り、原料中の石灰石が脱炭酸処理されＣａＯとなった後、ボトムサイクロン４に導入される。さらに、原料は、ボトムサイクロン４からサイクロンシュート７を通り、ロータリーキルン８に入る。ロータリーキルン８内で原料は徐々に加熱され、１５５０℃まで加熱される間にセメント鉱物の生成が進行し、セメントクリンカとなる。クリンカは、キルン８内で１４５０℃まで冷却された後、クリンカクーラ１１へ排出され、クーラ１１にてさらに冷却される。
【００１５】
一方、キルン８内に持ち込まれた塩素・アルカリ成分（ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＰｂＣｌ2、ＺｎＣｌ2、Ｋ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4等）は、１５５０℃まで加熱される過程で揮発する。揮発した塩素・アルカリ成分は、ガスとしてサスペンジョンプレヒータへ送られるが、融点以下の温度で再び原料中に取り込まれ、再度キルン８内に入る。このように、塩素・アルカリ成分は、サスペンジョンプレヒータとキルン８の間を循環し、濃縮される。この循環濃縮により、ボトムサイクロン４内の塩素濃度が５０００ｐｐｍを超えると、原料の粘性が増加し、ボトムサイクロン４壁面にコーチングが成長する。そして、このコーチングが脱落して、サイクロンシュート７が詰まるなどのいわゆるサイクロン閉塞が生じる。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、従来のボトムサイクロン４の原料温度である８３０〜８５０℃を、ＮａＣｌ及びＫＣｌの融点以下となるように、３００〜７７０℃にまで低下させる。これによって、塩素・アルカリ成分であるＮａＣｌ及びＫＣｌが固化し、原料の粘性を抑制することができる。そして、塩素・アルカリ成分の循環濃度が５０００ｐｐｍを超えても、コーチングの付着が生じなくなり、サイクロン詰まりを防止することができる。ボトムサイクロン４の原料温度は、７００〜７５０℃に低下させることがより好ましい。７００℃未満まで低下させると、熱量の損失が大きくなる。また、７５０℃を超える温度では、ＮａＣｌ及びＫＣｌの融点より低く保つことが困難となる。原料温度が低下することで、熱量は損失するが、その損失以上に廃棄物処理が拡大される多大なメリットがある。
【００１７】
固化した塩素・アルカリ成分を含むダスト等は、ボトムサイクロン４の出口煙道に設けられたダクトを介して、及びキルンインレットフード９に設けられたダクトを介して、集塵機１５で回収する。集塵機１５では、ガス中から、固化した塩素・アルカリ成分を含むダスト等を分離除去する。ダスト等が除去されたガスは、再び第１段サイクロン１へと戻される。また、固化した塩素・アルカリ成分を含むダスト等は、重金属精錬設備１６に送られ、ここで重金属等を分離除去した後、さらに塩回収設備１７に送られ、塩素・アルカリ成分を回収することができる。
【００１８】
ボトムサイクロン４の原料温度を、３００〜７７０℃にする手段としては、図２に示す装置を用いることができる。図２に示すように、第１段サイクロン１の原料出口とボトムサイクロン４の原料入口との間に、原料バイパスシュート１８を設置する。原料バイパスシュート１８は、エアーシール用のロータリーバルブ１９を備えている。仮焼炉５の脱炭酸反応を極力阻害しないよう、原料バイパスシュート１８のボトムサイクロン４側の出口は、仮焼炉５出口からボトムサイクロン４入口までの間の管路に配置することが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、原料は、第１段サイクロン１から第３段サイクロン３を通過する間に予熱され、仮焼炉５に入る。仮焼炉５では、原料中の石灰石が脱炭酸され、ＣａＯになる。脱炭酸反応を終えた８３０〜８５０℃の原料と、第１段サイクロン１から原料バイパスシュート１８を介して送られてくる３５０〜４００℃の低温の原料とが混合され、ボトムサイクロン４における原料温度は、７００〜７５０℃に急激に低下する。そして、塩素・アルカリ成分が固体化することで、ボトムサイクロン４の壁面にコーチングが生成するのを防止することができ、サイクロン詰まりを回避することができる。
【００２０】
ここで、図２は、ボトムサイクロン４の原料温度を低下させる手段の一例を示すものであって、本発明は図２に限定されるものではない。原料バイパスシュート１８は、第１段サイクロン１の原料出口に設けられているが、第２段サイクロン２又は第３段サイクロン３に設けることもできる。また、低温の原料を添加する上記手段に代えて、半製品であるセメントクリンカや、空気、水等を添加することもできる。
【００２１】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によれば、サイクロンプレヒータを利用して、原料の予熱・仮焼を実施した上で、原料中の塩素濃度が５０００ｐｐｍを超えてもサイクロン詰まりを生じないセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法及びその装置を提供することができる。また、サイクロン詰まりが解消されることにより、本発明と塩素バイパスシステムとを共用することで、普通セメント製造プラントにおいても従来嫌われていた塩素アルカリ含有廃棄物の処理が可能となり、普通セメントプラントの所在地が国内に多々あることと相まって、日本国内の廃棄物処理並びに再資源化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセメントクリンカ又はセメント原料の製造方法を説明する概略図である。
【図２】本発明に係るセメントクリンカ又はセメント原料の製造装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１    第１段サイクロン
２    第２段サイクロン
３    第３段サイクロン
４    第４段サイクロン（ボトムサイクロン）
５    仮焼炉
６    仮焼バーナ
７    サイクロンシュート
８    ロータリーキルン
９    キルンインレットフード
１０    キルンバーナ
１１  クーラ
１２  廃熱発電設備
１３、１５  集塵機
１４  煙突
１６  重金属精錬設備
１７  塩回収設備
１８  原料バイパスシュート
１９  ロータリーバルブ
【図１】
0004170007.tif 000002
【図２】
0004170007.tif 000003