(57)【要約】【課題】別個に加熱手段を設けることなく、セメント製造装置からの排ガスに含まれる重金属を効率的に除去し、セメント製造装置からの重金属の排出量を低減することのできる重金属排出量低減方法を提供する。【解決手段】本発明の重金属排出量低減方法は、セメント製造装置１０からの排ガスに含まれるダストについて浮遊選鉱槽９にて浮遊選鉱処理を行い、当該ダストに含まれる未燃カーボンを分離し、当該ダストから未燃カーボンが分離された残渣を、セメント製造装置１０にセメント原料の一部として供給する。【選択図】図１
2009227530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント製造装置からの重金属の排出量を低減する方法であって、
前記セメント製造装置からの排ガスに含まれるダストを浮遊選鉱により処理して、前記ダストに含まれる未燃カーボンを分離し、
前記未燃カーボンが分離された残渣を、前記セメント製造装置にセメント原料の一部として供給することを特徴とする重金属排出量低減方法。
【請求項２】
前記ダストのうちの一部を浮遊選鉱により処理して前記未燃カーボンを分離し、
前記ダストから前記未燃カーボンが分離された残渣及び前記ダストのうちの残部を、前記セメント製造装置にセメント原料の一部として供給することを特徴とする請求項１に記載の重金属排出量低減方法。
【請求項３】
前記ダストのうちの５質量％以上を、浮遊選鉱により処理して前記未燃カーボンを分離することを特徴とする請求項２に記載の重金属排出量低減方法。
【請求項４】
セメント原料を焼成するロータリーキルンと、前記ロータリーキルンからの排ガス経路に設けられ、当該排ガスに含まれるダストを捕集する集塵機と、前記集塵機にて捕集されたダストから浮遊選鉱により未燃カーボンを分離する浮遊選鉱機とを備え、
前記浮遊選鉱機にて前記ダストから前記未燃カーボンを分離した残渣が、セメント原料の一部として供給されることを特徴とするセメント製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造装置からの重金属の排出量を低減する方法及び当該方法を適用し得るセメント製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント原料や焼成燃料の一部として、各種廃棄物が多く使用されるようになってきている。これらの廃棄物のうち一部の廃棄物には、水銀等の重金属が含まれるものもあるため、このような廃棄物をセメント原料や焼成燃料の一部として使用すると、セメント製造装置の循環系内の重金属量が増大することが懸念されている。
【０００３】
セメント製造装置の循環系内の揮発性の重金属は、セメント製造装置内の高温部（例えば、ロータリーキルン、プレヒータ等）において揮発し、排ガス中に含まれる。その後排ガスの温度の低下に伴い、排ガス中に含まれるダストの表面に重金属が析出（付着）したり、重金属又は重金属化合物の微粒子となったりする。これらのダストや微粒子のほとんどは、集塵機で捕集され、排ガス中から除去される。
【０００４】
このようにして捕集されたダスト等をセメント原料や焼成燃料の一部として再利用する場合、ダスト等に含まれる揮発性の重金属の大部分は、セメント製造装置内の高温部で再び揮発する。すなわち、セメント製造時にセメント原料等から揮発する重金属の大部分は、排ガス中のダストを媒体として、セメント製造装置内を循環している。しかしながら、集塵機で排ガス中のダストとともに捕集されなかった重金属及びガス状の重金属は、排ガスとともに大気中に排出されてしまっている。そのため、これらの重金属の排出量をさらに低減することが望ましいと考えられている。
【０００５】
そこで、このような問題を解決すべく、従来、セメント製造装置からの排ガスに含まれるダストを、セメント製造装置とは別個に設けた加熱炉にて水銀（重金属）の揮発温度以上に加熱し、水銀（重金属）をガス化して除去した上で、ダストをセメント原料の一部として用いる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３５５５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セメント製造装置からの排ガス中の重金属のほとんどは、排ガス温度の低下に伴い、排ガスに含まれるダスト中の未燃カーボンの表面に析出（付着）していることが知られているが、上記特許文献１に記載の方法では、捕集した集塵ダストを加熱して水銀等の揮発性金属成分を揮発させて除去するものであるため、除去対象物（揮発性金属成分）以外の本来加熱を要しない多量の固体分（未燃カーボン以外の固体分）をも加熱することになり、加熱炉の容積及び熱エネルギーの使用量の観点から、経済的でないという問題がある。
【０００７】
かかる問題点に鑑みて、本発明は、別個に加熱手段を設けることなく、セメント製造装置からの排ガスに含まれる水銀等の重金属を効率的に除去し、セメント製造装置からの水銀等の重金属の排出量を低減することのできる重金属排出量低減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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、セメント製造装置からの重金属の排出量を低減する方法であって、前記セメント製造装置からの排ガスに含まれるダストを浮遊選鉱により処理して、前記ダストに含まれる未燃カーボンを分離し、前記未燃カーボンが分離された残渣を、前記セメント製造装置にセメント原料の一部として供給することを特徴とする重金属排出量低減方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
セメント製造装置において揮発した重金属のほとんどは、セメント製造装置からの排ガスに含まれるダスト中の未燃カーボンの表面に析出（付着）するため、上記発明（請求項１）によれば、排ガスに含まれるダスト中の未燃カーボンを浮遊選鉱により分離することで、セメント製造装置の循環系内における重金属量を低減することができ、これによりセメント製造装置からの重金属排出量を低減することができる。
【００１０】
上記発明（請求項１）においては、前記ダストのうちの一部を浮遊選鉱により処理して前記未燃カーボンを分離し、前記未燃カーボンが分離された残渣及び前記ダストのうちの残部を、前記セメント製造装置にセメント原料の一部として供給するのが好ましく（請求項２）、かかる発明（請求項２）においては、前記ダストのうちの５質量％以上を、浮遊選鉱により処理して前記未燃カーボンを分離するのが好ましい（請求項３）。
【００１１】
上記発明（請求項２，３）によれば、ダストうちの一部から未燃カーボンを分離するだけで、セメント製造装置の循環系内における重金属量を十分に低減することができるため、ダストの全量を浮遊選鉱により処理する必要がなく、簡便な操作で重金属の排出量を低減することができる。また、分離後の未燃カーボンは少量であるが、重金属が高濃度に濃縮しているため、最終的な重金属の処理を効率的にかつ低コストで行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、セメント原料を焼成するロータリーキルンと、前記ロータリーキルンからの排ガス経路に設けられ、当該排ガスに含まれるダストを捕集する集塵機と、前記集塵機にて捕集されたダストから浮遊選鉱により未燃カーボンを分離する浮遊選鉱機とを備え、前記浮遊選鉱機にて前記ダストから前記未燃カーボンを分離した残渣が、セメント原料の一部として供給されることを特徴とするセメント製造装置を提供する（請求項４）。
【００１３】
セメント製造装置において揮発した重金属のほとんどは、セメント製造装置からの排ガスに含まれるダスト中の未燃カーボンの表面に析出（付着）するため、上記発明（請求項４）によれば、排ガスに含まれるダスト中の未燃カーボンを分離する浮遊選鉱槽を備えることで、重金属が析出（付着）した未燃カーボンを除去してダストの残渣をセメント原料として再投入することができ、これにより、セメント製造装置の循環系内における重金属量を低減することができ、結果としてセメント製造装置からの重金属排出量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の重金属排出量低減方法及びセメント製造装置によれば、特別に加熱手段を設けることなく、セメント製造装置からの排ガスに含まれる水銀等の重金属を効率的に除去し、セメント製造装置からの水銀等の重金属の排出量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係るセメント製造装置について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るセメント製造装置を示す概略構成図である。
【００１６】
図１に示すように、セメント製造装置１０は、セメント原料を乾燥する乾燥機１と、乾燥機１にて乾燥したセメント原料を粉砕する粉砕機２と、粉砕機２にて所定の粒度に粉砕されたセメント原料を予備的に加熱する第１〜第４のサイクロン３ａ〜３ｄを有するプレヒータ３と、セメント原料を仮焼する仮焼炉４と、予備的に加熱され、仮焼されたセメント原料を焼成しクリンカを生成するロータリーキルン５と、ロータリーキルン５により生成したクリンカからセメントを製造する仕上げミル６と、ロータリーキルン５からの排ガス中に含まれるダストを集塵する集塵機７と、セメント製造装置１０からの排ガスを排出する煙突８と、集塵機７で捕集されたダストについて浮遊選鉱処理を行う浮遊選鉱槽９とを備える。なお、図１において、破線で示される矢印は、プレヒータ３からの排ガスの流れを示すものである。
【００１７】
集塵機７は、セメント製造装置からの排ガスに含まれる、重金属（例えば、水銀、亜鉛、セレン等）が表面に析出（付着）したダストを捕集するための装置である。このような集塵機７としては、例えば、電気集塵機、重力集塵機、慣性力集塵機、遠心力集塵機、濾過集塵機等が挙げられる。
【００１８】
このようなセメント製造装置１０において、セメント原料として重金属を含む原料が、乾燥機１にて乾燥され、粉砕機２により所定の粒度に粉砕された上で、プレヒータ３上部（第１のサイクロン３ａと第２のサイクロン３ｂとを接続するダクト）に投入される。プレヒータ３上部に投入されたセメント原料は、第１〜第３のサイクロン３ａ〜３ｃ、仮焼炉４及び第４のサイクロン３ｄを経て予備的に加熱され、ロータリーキルン５に供給される。
【００１９】
ロータリーキルン５内に供給されたセメント原料は、約１５００℃の温度条件下で焼成され、これによりクリンカが生成される。生成されたクリンカはロータリーキルン５から排出されて、石膏等が添加された後に仕上げミル６内で粉砕される。これにより、所望のセメントが製造される。
【００２０】
ロータリーキルン５内にてセメント原料が焼成される際に生じる排ガスは、ロータリーキルン５から排出されて、仮焼炉４、プレヒータ３の第４サイクロン３ｄから第１サイクロン３ａ、粉砕機２又は乾燥機１を経て、集塵機７に導入される（図１の破線矢印を参照）。
【００２１】
ロータリーキルン５からの排ガスには、セメント原料の加熱により揮発した重金属が残存しているとともに、ダストが含まれる。排ガス中の重金属は、排ガスの温度の低下に伴いダスト（未燃カーボン）の表面に析出（付着）し、当該重金属が表面に析出（付着）したダスト（未燃カーボン）は、排ガスとともに集塵機７に導入される。
【００２２】
集塵機７に導入されたダストは、集塵機７にて捕集されるとともに、排ガスは煙突８から排出される。集塵機７にて捕集されたダストは、ダスト貯留槽（図示せず）に一時的に貯留される。
【００２３】
このようにして捕集されたダストを、浮遊選鉱槽９に導入し、浮遊選鉱による処理を行う。具体的には、捕集されたダストに水を加えて攪拌し、スラリーを調製する。かかるスラリーに捕集剤を添加してさらに攪拌する。これにより、ダスト中の未燃カーボンの表面を改質し、疎水化することができる。なお、捕集剤としては、例えば、ケロシン（灯油）、軽油、重油等の一般的に浮遊選鉱処理において捕集剤として用いられるものを使用すればよい。
【００２４】
捕集剤のスラリーへの添加量は、特に限定されるものではなく、スラリー中のダスト量に応じて適宜変更することができるが、例えば、スラリー中のダスト１００ｇに対して０．１〜２ｍＬ添加すればよい。
【００２５】
集塵機７にて捕集されたダストの全量について、浮遊選鉱槽９にて浮遊選鉱処理を行うことで、セメント製造装置からの重金属排出量をより低減することができるとも考えられる。しかしながら、一般に、セメント製造装置１０の集塵機７において、１時間あたり２０〜５０ｔもの大量のダストが捕集されるため、当該ダストの全量を浮遊選鉱処理の対象とすると、処理すべきダスト量が増大してしまい、浮遊選鉱処理が煩雑になってしまうおそれがある。そのため、捕集されたダストのうち一部、具体的にはダストのうちの少なくとも５質量％を浮遊選鉱による処理に付すのが好ましく、１０〜３０質量％を浮遊選鉱による処理に付すのがより好ましい。５質量％未満であると、重金属を効果的に除去できないおそれがある。また、３０質量％を超えると、浮遊選鉱処理に付すダスト量が増大し、処理が煩雑となるおそれがある。
【００２６】
捕集剤が添加されたスラリーを、浮遊選鉱槽９に導入し、メチルイソブチルカルビノール（ＭＩＢＣ）等の起泡剤を添加する。これにより、浮遊選鉱槽９内において気泡を発生させ、気泡に未燃カーボンを付着・浮上させるとともに、ダストの残部を気泡に付着することなく沈降させる。このようにして、未燃カーボンを分離して回収することができる。
【００２７】
スラリーへの起泡剤の添加量は、スラリー中の未燃カーボンを付着・浮上させることのできる程度の気泡が発生する量であれば特に限定されるものではなく、例えば、ダスト１００ｇに水１０００ｍＬを添加して調製したスラリーに対して０．１〜１ｍｇの起泡剤を添加すればよい。
【００２８】
このようにして分離された未燃カーボンの表面には、排ガス中に揮発した重金属が高濃度に析出（付着）しているため、ダストから未燃カーボンを分離することで、セメント製造装置１０の循環系内の重金属量を低減することができる。
【００２９】
浮遊選鉱槽９内に沈降したダストの残部（未燃カーボン分離後の残渣）及び浮遊選鉱処理に付されなかったダストの残部は、必要に応じて乾燥した上で、セメント製造装置１０の第１のサイクロン３ａ及び第２のサイクロン３ｂを接続するダクトにセメント原料の一部として再投入される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係るセメント製造装置１０によれば、集塵機７で捕集されたダストについて浮遊選鉱処理を行い、ダストから未燃カーボンを分離することで、セメント製造装置１０における重金属の循環量を効率的に低減することができ、セメント製造装置１０からの重金属の排出量を効率的に低減することができる。特に、集塵機７で捕集されたダストの一部のみについて浮遊選鉱処理を行えばよいため、浮遊選鉱処理対象のダスト量が少量で済み、処理が煩雑とならず、効率的に重金属を除去することができる。
【００３１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例】
【００３２】
〔実施例１〕
図１に示すセメント製造装置１０にて、セメント原料の一部として廃棄物（石炭灰、煤塵、汚泥、鉱滓等）を用いてセメントを製造し、かかるセメント製造装置１０の集塵機７から、排ガス中に含まれるダストを採取した。なお、採取したダスト中に含まれる水銀の濃度を、水銀測定装置（製品名：ＳＰ−３Ｄ，日本インスツルメンツ社製）を用いて測定したところ、１５．０ｍｇ／ｋｇであった。
【００３３】
上述のようにして採取したダスト１００ｇ（水銀濃度：１５．０ｍｇ／ｋｇ，水銀量：１．５ｍｇ）に、蒸留水１０００ｍＬを攪拌しながら添加してスラリーを調製した。このスラリーに捕集剤としてのケロシンを１ｍＬ加えてミキサーで攪拌して、ダスト中の未燃カーボンの表面を疎水化した。疎水化後、スラリーを浮遊選鉱機に導入し、起泡剤としてＭＩＢＣ（メチルイソブチルカルビノール）を０．１ｍｇ添加して気泡を発生させ、発生させた気泡に付着・浮上した未燃カーボンを、オーバーフローとして回収した。回収した浮上物（未燃カーボン）及び浮遊選鉱機内に沈降した残渣をそれぞれ乾燥した。
【００３４】
浮遊選鉱処理により得られた浮上物（未燃カーボン）及び浮遊選鉱機内の残渣のそれぞれについて、水銀測定装置（製品名：ＳＰ−３Ｄ，日本インスツルメンツ社製）を用いて水銀量を測定した。
結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2009227530.tif 000003
【００３６】
表１に示すように、ダストを浮遊選鉱処理に付することで分離した未燃カーボンには、水銀が高濃度に濃縮していることが確認された。このことから、浮遊選鉱処理によりダストから未燃カーボンを分離することで、ダストの表面に析出した水銀等の重金属を、効率的に除去できると考えられる。
【００３７】
〔実施例２〜３，比較例１〕
図１に示すセメント製造装置１０の集塵機７にて採取したダストのうちの５質量％について、実施例１と同様にして浮遊選鉱処理を行い、未燃カーボンを分離した。そして、浮遊選鉱機内に沈降した残渣を、図１に示すセメント製造装置１０のプレヒータ３上部（第１のサイクロン３ａと第２のサイクロン３ｂとを接続するダクト）に投入するとともに、ダストの残りの９５質量％については何らの処理を施すことなく、図１に示すセメント製造装置１０のプレヒータ３上部に投入し、セメント製造装置１０から排出される排ガス中の水銀濃度（μｇ／ｍ３Ｎ）を、ＪＩＳ−Ｋ０２２２に準拠して測定した（実施例２）。
結果を表２に示す。
【００３８】
図１に示すセメント製造装置１０の集塵機７にて採取したダストのうちの１０質量％について、実施例１と同様にして浮遊選鉱処理を行った以外は、実施例２と同様にしてセメント製造装置１０から排出される排ガス中の水銀濃度（μｇ／ｍ３Ｎ）を測定した（実施例３）。
結果を表２にあわせて示す。
【００３９】
比較例として、図１に示すセメント製造装置１０の集塵機７にて採取したダストの全量を、何らの処理を施すことなくセメント製造装置１０のプレヒータ３上部（第１のサイクロン３ａと第２のサイクロン３ｂとを接続するダクト）に投入し、実施例２と同様にして排ガス中の水銀濃度（μｇ／ｍ３Ｎ）を測定した（比較例１）。
結果を表２にあわせて示す。
【００４０】
【表２】
2009227530.tif 000004
【００４１】
表２に示すように、実施例２のようにダストのうちの５質量％について浮遊選鉱処理により未燃カーボンを分離することで、効率的にダスト中の水銀を除去し得ることが確認された。また、実施例３のように浮遊選鉱処理に付す未燃カーボン量を１０質量％にすることで、より効率的にダスト中の水銀を除去し得ることが確認された。このように、集塵機で捕集されたダストの一部についてのみ浮遊選鉱処理を行って未燃カーボンを分離することで、セメント製造装置の循環系内における水銀量（重金属量）を十分に低減することができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の重金属排出量低減方法は、簡便な処理によりセメント製造装置からの排ガスに含まれる重金属を効率的に除去することができ、セメント製造装置からの重金属の排出量を低減し得るセメント製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るセメント製造装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
５…ロータリーキルン
７…集塵機
９…浮遊選鉱槽（浮遊選鉱機）
１０…セメント製造装置
【図１】
2009227530.tif 000005