(57)【要約】  効率的な処理を可能にする、塩素含有粉体の水洗処理方法、及び塩素含有粉体の水洗処理システムを提供する。  この塩素含有粉体の水洗処理システム１は、塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーＳ１を収容するための、所定収容量を有する処理槽２と、前記処理槽２に付設され、前記処理槽２に収容された前記スラリーＳ１に二酸化炭素を含むガスＡ１を吹き込んで、該収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスＡ１が前記スラリーＳ１を巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させるための筒型散気装置３と、前記処理槽２から取り出した該スラリーＳ２から液相の一部又は全部を濾別して脱塩ケーキＣ１を得るための濾別分離装置６と、を備える。
2020053944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを、所定収容量を有する処理槽に収容する塩素含有粉体導入工程と、
前記処理槽に収容した該スラリーを撹拌し、前記塩素含有粉体に含まれる塩素を液相中に溶出させる塩素溶出工程と、
前記塩素溶出後の該スラリーから液相の一部又は全部を濾別して脱塩ケーキを得る濾別分離工程と、を備え、
前記塩素溶出工程における前記スラリーの撹拌を、前記処理槽に収容された前記スラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、該収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスが前記スラリーを巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させることにより行う、塩素含有粉体の水洗処理方法。
【請求項２】
前記処理槽は、該処理槽に収容された前記スラリーが、追加的に導入される塩素含有粉体に応じてオーバーフローし、前記濾別分離工程に向けて搬出されるように構成されている、請求項１記載の塩素含有粉体の水洗処理方法。
【請求項３】
前記濾別分離工程における前記液相の分離をフィルタープレスにより行う、請求項１又は２記載の塩素含有粉体の水洗処理方法。
【請求項４】
前記塩素含有粉体が、焼却飛灰、溶融飛灰、及びセメントキルンダストから選ばれた１種又は２種以上を含む、請求項１又は２記載の塩素含有粉体の水洗処理方法。
【請求項５】
連続的に導入される塩素含有粉体に応じて、前記水洗処理が可能とされる、請求項１又は２記載の塩素含有粉体の処理方法。
【請求項６】
塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを収容するための、所定収容量を有する処理槽と、 
前記処理槽に付設され、前記処理槽に収容された前記スラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、該収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスが前記スラリーを巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させるための筒型散気装置と、
前記処理槽から取り出した該スラリーから液相の一部又は全部を濾別して脱塩ケーキを得るための濾別分離装置と、を備えた塩素含有粉体の水洗処理システム。
【請求項７】
前記処理槽は、該処理槽に収容された前記スラリーが、追加的に導入される塩素含有粉体に応じてオーバーフローし、前記濾別分離装置に向けて搬出されるように構成されている、請求項６記載の塩素含有粉体の水洗処理システム。
【請求項８】
前記濾別分離装置は、フィルタープレスである、請求項６又は７記載の塩素含有粉体の水洗処理システム。
【請求項９】
更に、得られた脱塩ケーキをセメント製造設備に搬送するための搬送装置を備える、請求項６又は７記載の塩素含有粉体の水洗処理システム。
【請求項１０】
連続的に導入される塩素含有粉体に応じて、前記水洗処理が可能とされる、請求項６又は７記載の塩素含有粉体の水洗処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰等のセメント原料化に好適に適用され得る、塩素含有粉体の水洗処理方法、及び塩素含有粉体の水洗処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント原料化による廃棄物のリサイクル処理において、塩素を含有する廃棄物は、その塩素によってセメント製造設備の閉塞等の問題を引き起こす虞がある。したがって、処理対象の廃棄物として、例えば、焼却灰やセメントキルンダスト（ＣＫＤ）等の塩素含有粉体をセメント原料化する際には、脱塩処理により含有塩素量を低減してから使用することが行われている。【０００３】
焼却灰等の脱塩処理に関しては、例えば、特許文献１には、焼却灰に水を添加して塩素を溶出させてから脱水する方法が開示されている。また、特許文献２には、水との混合と脱水を繰り返すことで焼却灰を複数回洗浄して脱塩する方法が開示されている。また、特許文献３には、灰塵の洗浄懸濁液に二酸化炭素を導入して、灰塵に含まれる難溶性のフリーデル氏塩からの塩素イオンの溶出を促進させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３８３１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１１１２９号公報
【特許文献３】特開平１０−１２８３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、焼却灰等の塩素含有粉体を連続的に水洗処理する際は、所定収容量を有する処理槽に、少なくとも水を加えてスラリー状にした塩素含有粉体を収容し、攪拌翼による撹拌とともに、塩素イオンの溶出に有利にはたらく二酸化炭素を含むガスをディスク型ディフューザー（散気盤）等で気泡にして吹き込みながら、水洗し、かかる処理槽からオーバーフローしたスラリーを濾別分離する、といった方法を採用している。しかしながら、本発明者らの知見によると、このような方法で撹拌を行ったスラリーは、フィルタープレス等での濾別分離に比較的時間を要するという問題があった。【０００６】
そこで、本発明の目的は、焼却灰等の塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを濾別分離するのに要する時間を短縮して、より効率的な処理を可能にする、塩素含有粉体の水洗処理方法、及び塩素含有粉体の水洗処理システム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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、第１に、
塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを、所定収容量を有する処理槽に収容する塩素含有粉体導入工程と、
前記処理槽に収容した該スラリーを撹拌し、前記塩素含有粉体に含まれる塩素を液相中に溶出させる塩素溶出工程と、
前記塩素溶出後の該スラリーから液相の一部又は全部を濾別して脱塩ケーキを得る濾別分離工程と、を備え、
前記塩素溶出工程における前記スラリーの撹拌を、前記処理槽に収容された前記スラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、該収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスが前記スラリーを巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させることにより行う、塩素含有粉体の水洗処理方法を提供するものである。【０００８】
上記塩素含有粉体の水洗処理方法によれば、塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーの塩素溶出工程における撹拌を、処理槽に収容されたスラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、処理槽に収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスが前記スラリーを巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させることにより行うので、比較的粒度の大きな固相粒子であっても処理槽内の底部側に滞留することがなく、スラリー全体によく分散させることができる。これにより、スラリーに含まれる固相分の固相粒子の粒度分布が広く且つ良好に分散された状態が形成されて、塩素溶出工程後の濾別分離工程の際には、その比較的粒度の大きな固相粒子が核となって、比較的粒度の小さな固相粒子も相まって、適度に連通した粒子間空隙を有する充填構造となり、液相が通り抜けやすくなる。そして、塩素溶出工程を経たスラリーを濾別分離するのに要する時間を短縮することができる。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、第２に、上記塩素含有粉体の水洗処理方法において、前記処理槽は、該処理槽に収容された前記スラリーが、追加的に導入される塩素含有粉体に応じてオーバーフローし、前記濾別分離工程に向けて搬出されるように構成されている、該水洗処理方法を提供するものである。【００１０】
上記の構成によれば、塩素溶出工程を経たスラリーの処理槽からの搬出のために、作業者等による特別な作業を要せず、追加的に導入される塩素含有粉体に応じた連続的な水洗処理が可能である。【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、第３に、上記塩素含有粉体の水洗処理方法において、前記濾別分離工程における前記液相の分離をフィルタープレスにより行う、該水洗処理方法を提供するものである。【００１２】
上記の構成によれば、濾別分離工程において、より効率的に脱塩ケーキを得ることができる。【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、第４に、上記塩素含有粉体の水洗処理方法において、前記塩素含有粉体が、焼却飛灰、溶融飛灰、及びセメントキルンダストから選ばれた１種又は２種以上を含む、該水洗処理方法を提供するものである。【００１４】
上記の構成によれば、塩素を含有する廃棄物である、焼却飛灰、溶融飛灰、セメントキルンダスト等を脱塩処理して、例えばセメント原料等として有効利用することができる。【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、第５に、上記塩素含有粉体の水洗処理方法において、連続的に導入される塩素含有粉体に応じて、前記水洗処理が可能とされる、該水洗処理方法を提供するものである。【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、第６に、
塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを収容するための、所定収容量を有する処理槽と、 
前記処理槽に付設され、前記処理槽に収容された前記スラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、該収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスが前記スラリーを巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させるための筒型散気装置と、
前記処理槽から取り出した該スラリーから液相の一部又は全部を濾別して脱塩ケーキを得るための濾別分離装置と、を備えた塩素含有粉体の水洗処理システムを提供するものである。【００１７】
上記塩素含有粉体の水洗処理システムによれば、塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを撹拌してその液相に塩素を溶出させる塩素溶出工程における、その撹拌を、処理槽に付設された筒型散気装置を用いて、処理槽に収容されたスラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、処理槽に収容されたスラリーの下層及び上層にわたって前記ガスが前記スラリーを巻き込みながら還流する、前記ガスと前記スラリーとの混合撹拌流を形成させて行うことができるようにしたので、スラリーの撹拌の際、比較的粒度の大きな固相粒子であっても処理槽内の底部側に滞留することがなく、スラリー全体によく分散させることができる。これにより、スラリーに含まれる固相分の固相粒子の粒度分布が広く且つ良好に分散された状態が形成されて、塩素溶出工程後の濾別分離工程の際には、その比較的粒度の大きな固相粒子が核となって、比較的粒度の小さな固相粒子も相まって、適度に連通した粒子間空隙を有する充填構造となり、液相が通り抜けやすくなる。そして、塩素溶出工程を経たスラリーを濾別分離するのに要する時間を短縮することができる。【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、第７に、上記塩素含有粉体の水洗処理システムにおいて、前記処理槽は、該処理槽に収容された前記スラリーが、追加的に導入される塩素含有粉体に応じてオーバーフローし、前記濾別分離装置に向けて搬出されるように構成されている、該水洗処理システムを提供するものである。【００１９】
上記の構成によれば、塩素溶出工程を経たスラリーの処理槽からの搬出のために、作業者等による特別な作業を要せず、追加的に導入される塩素含有粉体に応じた連続的な水洗処理が可能である。【００２０】
上記目的を達成するため、本発明は、第８に、上記塩素含有粉体の水洗処理システムにおいて、前記濾別分離装置は、フィルタープレスである、該水洗処理システムを提供するものである。【００２１】
上記の構成によれば、濾別分離装置による濾別分離工程において、より効率的に脱塩ケーキを得ることができる。【００２２】
上記目的を達成するため、本発明は、第９に、上記塩素含有粉体の水洗処理システムにおいて、更に、得られた脱塩ケーキをセメント製造設備に搬送するための搬送装置を備える、該水洗処理システムを提供するものである。【００２３】
上記の構成によれば、塩素を含有する廃棄物である、例えば、焼却飛灰、溶融飛灰、セメントキルンダスト等を脱塩処理して得られた脱塩ケーキを、そのままセメント製造設備に搬送してセメント原料として有効利用することができる。【００２４】
上記目的を達成するため、本発明は、第１０に、上記塩素含有粉体の水洗処理システムにおいて、連続的に導入される塩素含有粉体に応じて、前記水洗処理が可能とされる、該水洗処理システムを提供するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、焼却灰等の塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを濾別分離するのに要する時間を短縮して、より効率的な処理を可能にする、塩素含有粉体の水洗処理方法、及び塩素含有粉体の水洗処理システムを提供することができる。よって、焼却灰等の廃棄物を効率的に脱塩処理して、これをセメント原料等として有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明において行われる水洗処理の基本的構成を説明するフロー図である。
【図２】本発明にかかる塩素含有粉体の水洗処理システムの一例の概略構成説明図である。
【図３】試験例２において実施例１及び比較例１〜２で得られた脱塩ケーキＣ１の固相分の粒度分布を調べた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の処理対象としては、塩素を含有する粉体であればよく、特に制限はないが、例えば焼却飛灰、溶融飛灰、セメントキルンダスト等が挙げられる。これらは、従来、脱塩の処理の後にセメント原料として有効利用されている廃棄物であり、典型的な都市ごみ焼却飛灰、すなわち家庭ごみ廃棄物を焼却処理する際に発生する飛灰（本明細書では単に「焼却飛灰」と称するものとする。）には、一般に、塩素（Ｃｌ）が１０質量％〜３０質量％程度の濃度で含まれており、また、ガス化溶融炉から発生した飛灰（本明細書では単に「溶融飛灰」と称するものとする。）には、一般に、塩素が１０質量％〜４０質量％程度の濃度で含まれている。一方、セメントキルン抽気ガスに含まれるダストであるセメントキルンダストには、一般に、塩素が１０質量％〜４０質量％程度の濃度で含まれている。
【００２８】
本発明によれば、上記のような廃棄物の含有塩素量を、例えば典型的には０．１質量％〜３質量％程度の濃度、より典型的には０．１質量％〜１．５質量％程度の濃度にまで低減させることができる。そして、そのように含有塩素量が低減した脱塩ケーキは、セメント原料等として有効利用することが可能である。
【００２９】
塩素含有粉体の塩素の濃度は、周知の方法で測定することができ、例えば、ＩＳＯ  ２９５８１−２  Ｃｅｍｅｎｔ−Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ−Ｐａｒｔ２：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｂｙ  Ｘ−ｒａｙ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ、又はセメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ  Ｉ−０５「蛍光Ｘ線分析によるセメント中の塩素の定量方法」等を準用した、蛍光Ｘ線分析法などが好ましく例示される。
【００３０】
以下、本発明についてより具体的に説明するために図面を参照するが、本発明は、これら図面とともに説明する態様に限定されるものではない。
【００３１】
図１には、本発明において行われる水洗処理の基本的構成を説明するフロー図を示す。このフロー図に示されるように、本発明による水洗処理方法は、塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーを、所定収容量を有する処理槽に収容する塩素含有粉体導入工程（ｓ−１）と、処理槽に収容したスラリーを撹拌し、塩素含有粉体に含まれる塩素を液相中に溶出させる塩素溶出工程（ｓ−２）と、塩素溶出後の該スラリーから液相の一部又は全部を濾別して脱塩ケーキを得る濾別分離工程（ｓ−３）とを備える。
【００３２】
そして、本発明による水洗処理方法においては、上記の塩素溶出工程におけるスラリーの撹拌を、処理槽に収容されたスラリーに二酸化炭素を含むガスを吹き込んで、その処理槽に収容されたスラリーの下層及び上層にわたって上記ガスが上記スラリーを巻き込みながら還流する、上記スラリーと上記ガスとの混合撹拌流を形成させることにより行う。これにより、比較的粒度の大きな固相粒子であっても処理槽内の底部側に滞留することがなく、スラリー全体によく分散させることができる。また、スラリーに含まれる固相分の固相粒子の粒度分布が広く且つ良好に分散された状態が形成されて、塩素溶出工程後の濾別分離工程の際には、その比較的粒度の大きな固相粒子が核となって、比較的粒度の小さな固相粒子も相まって、適度に連通した粒子間空隙を有する充填構造となり、良好な濾過速度を発現する。この優れた濾過速度により、上記濾別分離工程における所要時間が顕著に短縮され、塩素含有粉体の水洗処理を効率的に行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明による水洗処理方法においては、連続的に導入される塩素含有粉体に応じて、その水洗処理が可能である。すなわち、一般に、上記の塩素含有粉体の導入は、例えば、塩素含有粉体と少なくとも水を含む脱塩用洗液を処理槽に連続的に供給することが可能であるが、つづく濾別分離工程では、使用する濾別分離装置の仕様により、概してバッチ式処理が通常であるところ、その濾別分離装置の上流側に塩素溶出工程から供給されるスラリーのバッファタンクを備えること等によって、上記の塩素含有粉体の導入の連続性を妨害することなく、その水洗処理を行うことが可能である。なお、ここでいう「連続性」とは、必ずしも水洗処理物が時間軸上連続的にまったく途切れずに生成されることを意味するものではなく、操業上で常識的な時間範囲でみたとき、典型的には、例えば５０分間〜１００分間程度の時間範囲でみたとき、上記の塩素含有粉体の導入の連続性によって、水洗処理物についてもその生成が途切れないことを意味するものであり、これにより水洗処理の操業上の効率化が十分に図られる。
【００３４】
図２には、本発明にかかる塩素含有粉体の水洗処理システムの一例の概略構成説明図を示す。
【００３５】
図２に示されるように、この実施形態に係る塩素含有粉体の水洗処理システム１には処理槽２が備わり、その処理槽２には、塩素含有粉体供給装置２１から供給される塩素含有粉体Ｐ１と第１脱塩用洗液供給装置２２から供給される第１脱塩用洗液Ｗ１とが導入され、必要に応じてｐＨ調整剤供給装置２３から供給されるｐＨ調整剤ｐＨ１も導入可能とされている。図２に示す実施形態では、各供給装置２１〜２３からは、各スラリー材料Ｐ１、Ｗ１、ｐＨ１が処理槽２に連続的に供給されるようにしており、処理槽２において、少なくとも塩素含有粉体Ｐ１と第１脱塩用洗液Ｗ１とを混合、スラリー化して、そのスラリーＳ１を所定の時間撹拌することにより、塩素含有粉体Ｐ１に含有される塩素を液相に溶解させて溶出するようにしている。なお、図２に示す実施形態では、少なくとも塩素含有粉体Ｐ１と第１脱塩用洗液Ｗ１とを処理槽２に導入して、混合、スラリー化しているが、別途にスラリー化したものを処理槽２に導入するようにしても問題はない。
【００３６】
また、この実施形態に係る塩素含有粉体の水洗処理システム１では、処理槽２での処理を経たスラリーＳ２は、スラリー搬送装置４を介して濾別分離装置６に搬送されるようにしている。濾別分離装置６では、スラリーＳ２から液相の一部又は全部を濾別して、含有塩素量が低減した脱塩ケーキＣ１が得られる。また、濾別分離装置６の上流側にはバッファタンク５を備え、処理槽２から搬送されるスラリーＳ２を一旦貯留して、所望のタイミングで所定のバルブ機構を有するスラリー供給弁８ａを開栓して、所定量ずつ濾別分離装置６に供給するようにしている。このようなバッファタンク５を備えたことにより、上述したように、上記の塩素含有粉体の導入の連続性を妨害することなく、その水洗処理を行うことが可能である。
【００３７】
上記のとおり処理槽２では、少なくとも塩素含有粉体Ｐ１と第１脱塩用洗液Ｗ１とを混合、スラリー化するが、その際の塩素含有粉体Ｐ１と第１脱塩用洗液Ｗ１との質量比（Ｗ１／Ｐ１）は、４〜１０が好ましく、４〜７がより好ましく、４〜５が特に好ましい。質量比（Ｗ１／Ｐ１）が４よりも小さい場合、塩素含有粉体Ｐ１からの塩素の溶出が不充分となる場合がある。また、質量比（Ｗ１／Ｐ１）が１０よりも大きい場合、つづく濾別分離工程において発生する濾液量が多くなる。
【００３８】
処理槽２において塩素含有粉体Ｐ１と混合され、スラリーＳ１を構成する第１脱塩用洗液Ｗ１の塩素イオン濃度は、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１質量％以下が特に好ましい。下限は特に設定されないが、通常、河川水や地下水等が由来の工業用水の塩素濃度が０．００５質量％程度である。第１脱塩用洗液Ｗ１の塩素イオン濃度が、３質量％よりも大きい場合、塩素含有粉体Ｐ１の塩素含有量によっては、塩素溶出工程における塩素含有粉体Ｐ１からの塩素の溶出効率が低下する場合がある。
【００３９】
塩素溶出工程における上記スラリーＳ１のｐＨは、好ましくは６〜１１、より好ましくは６〜１０．５、特に好ましくは６〜９である。ここで、スラリーＳ１のｐＨは、後述するように二酸化炭素を含むガスを吹き込むので、そのガス中の二酸化炭素の溶解によって７以下とすることが可能であるが、スラリーＳ１には、ｐＨ調整剤ｐＨ１を添加してもよい。ｐＨ調整剤ｐＨ１を添加することで、スラリーＳ１のｐＨを６〜９にして、灰塵に含まれる難溶性のフリーデル氏塩からの塩素溶出を効果的に生じさせることができる。ｐＨ調整剤ｐＨ１としては、希硫酸、塩酸等が使用できる。
【００４０】
図２に示されるように、この実施形態に係る塩素含有粉体の水洗処理システム１には、処理槽２に筒型散気装置３が付設されている。筒型散気装置３は、二酸化炭素を含むガスＡ１を供給する送気管３３が連通してかかるガスＡ１を吹き込むためのノズル３１と、ノズル３１を内部端に配置する円筒状の円筒管３２から構成されている。そして、ノズル３１から吹き込まれたガスＡ１は、円筒管３２の円筒内部のスラリーを巻き込みながらそのスラリーとともに上方に上昇し、ガスＡ１とスラリーＳ１との混合噴流となって円筒管３２の上端開口部３２ａから噴出されるようにしている。一方、円筒管３２の下端開口部３２ｂからは、円筒内部のスラリーの上方への上昇にともなって円筒管３２の円筒内部の下方側が上方側に比べて陰圧となることによって、処理槽２の底部側に滞留したスラリーが円筒管３２の円筒内部に吸引されるようにしている。このような筒型散気装置３の機構により、処理槽２に収容されたスラリーには、その下層及び上層にわたってガスＡ１がスラリーＳ１を巻き込みながら還流する、上記スラリーと上記ガスとの混合撹拌流を形成されて、処理槽２に収容されたスラリーの全体を撹拌するようにしている。
【００４１】
上記の筒型散気装置３の機構をより具体的に説明すると、ノズル３１からの上記ガスＡ１の吹き込みによって生じるエアリフト効果によって、円筒管３２の円筒内及び円筒外のスラリー間に比重差が形成され、円筒管３２の円筒内に上記スラリーと上記ガスとの混合噴流が生じるのである。上記混合噴流中の上記ガスの形状は、上記スラリーに吹き込むためのノズル３１の形状やノズル３１から吹き込まれる際、もしくは吹き込まれた後に上記スラリーと衝突することによるせん断等に起因して、任意径の気泡状となっている。円筒管３２の円筒内を流れる上記混合撹拌流の速度は、好ましくは１ｍ／秒以上、より好ましくは２ｍ／秒以上、特に好ましくは３ｍ／秒以上である。この混合撹拌流の速度に上限はないが、処理槽２からのスラリーＳ１の突発的な噴出を防止する観点からは、１５ｍ／秒以下が好ましい。円筒管３２の円筒内を流れる上記混合撹拌流の速度が１ｍ／秒未満の場合、形成される撹拌流が弱くなり、処理槽２に収容されたスラリーＳ１の全体を撹拌することが困難になる場合がある。
【００４２】
また、筒型散気装置３の円筒管３２は、ノズル３１が配置された下端部側から上端開口部３２ａに向かって、その内径が小さくなる略円錐形の構造を採用してもよい。これによれば、上端開口部３２ａからの上記混合噴流の噴出圧をより高めることができる。
【００４３】
さらに、筒型散気装置３の円筒管３２の円筒内部には、上記混合噴流の流れを一部さえぎるように突起部やスペーサー等の構造体を設けて、その構造体による乱流発生手段をなすようにしてもよい。これによれば、キャビテーション効果による気泡を生じさせ易くすることができる。
【００４４】
ここで、キャビテーション効果とは、流体のミクロな局所領域の圧力差により真空の空洞が生じて、これが微細気泡となる現象であり、広く一般に流体に生じ得る現象であるといえる。よって、このキャビテーション気泡は、上記構造体による特別な乱流発生手段がなくても、筒型散気装置３のノズル３１や円筒管３２の形状、円筒管３２の上端開口部３２ａや下端開口部３２ｂの形状等に起因して、上記スラリーに生じ得る。
【００４５】
本発明においては、筒型散気装置３で形成させる上記混合噴流や、これを処理槽２に収容されたスラリーの下層及び上層にわたって還流させてなる、上記スラリーと上記ガスとの混合撹拌流には、上記キャビテーション効果による気泡を含んでいてもよい。キャビテーション効果による気泡は、崩壊時に数μｍオーダーの局所的な領域に数ＧＰａにおよぶ高衝撃圧を発生し、また、気泡崩壊時に断熱圧縮により微視的には数千℃の温度が生じる。よって、このキャビテーション気泡の崩壊衝撃力によって、スラリーＳ１中に存在する固相の凝集体を破壊する効果がある。また、このキャビテーション気泡の崩壊時の加温によって、塩素含有粉体Ｐ１からの塩素の溶出効率を向上させる効果がある。
【００４６】
処理槽２には、より効果的な撹拌流を形成するために、上記のような筒型散気装置３が複数機設置されてもよい。この場合、かかる複数の筒型散気装置３による上記混合噴流の噴出方向を、処理槽２の上下方向に統一にすることで、処理槽２内の全体の撹拌を効果的に行うことができる。また、処理槽２には、筒型散気装置３を付設するとともに、さらに汎用の撹拌翼を組合せて設置してもよい。
【００４７】
処理槽２からスラリーＳ１をバッファタンク５へ搬送するためのスラリー搬送装置４としては、スクリューポンプやモーノポンプ等の汎用のスラリーポンプを使用してもよいが、図２に示す実施形態では、処理槽２のオーバーフローが生じる箇所に、傾斜を付けた樋を設置するようにしている。こうすることで、処理槽２に連続的に供給されてもよい塩素含有粉体Ｐ１及び／又は第１脱塩用洗液Ｗ１によって増量していくスラリーＳ１に対して、その増量分に応じて処理槽２からオーバーフローしたスラリーＳ２が、自動的にバッファタンク５へ搬送される。
【００４８】
バッファタンク５は、所定量のスラリーＳ２を貯留し、適宜、濾別分離装置６に供給することができるものであれば、その機構、材質は限定されない。
【００４９】
濾別分離装置６としては、処理槽２での処理を経たスラリーＳ２から液相の一部又は全部を濾別することができる装置であればよく、例えばフィルタープレス等が好ましく例示される。図２に示す実施形態においても、濾別分離装置６としてフィルタープレスが用いられている。かかる濾別分離装置６（フィルタープレス）では、導入された被処理物を濾布により固液分離して、通常５０質量％程度に含水率が減少してなる脱水ケーキが得られる。その際、脱水ケーキの厚さや水分含量を整えるための圧搾（被処理物の導入の際の圧搾を「一次圧搾」と称する場合もある。）での圧力は０．２ＭＰａ〜２ＭＰａであってよく、濾布の目開きとしては、粒径０．１μｍ以上の固相を捕集できるものであればよく、圧搾方式や濾布の種類等は特に限定されない。なお、図２に示す実施形態においては、スラリーＳ２の濾別分離装置６（フィルタープレス）への導入の際には、所定のポンプ機構を有するスラリー供給ポンプ７ａによりスラリーＳ２を加圧しながら行うことができるようになっている。すなわち被処理物の圧入を可能にし、これによりスラリーＳ２の濾別分離装置６（フィルタープレス）への導入をより速やかに行うことができる。また、かかる濾別分離装置６（フィルタープレス）へのスラリーＳ２の導入の際に除かれる水分が第１濾液Ｗ３として排出されるので、図２に示す実施形態においては、これを、所定のバルブ機構を有する濾液排出弁８ｃを開栓して系外へと排出することができるようにしている。
【００５０】
また、かかる濾別分離装置６（フィルタープレス）では、一旦固液分離して得られた含水率が５０質量％程度の脱水ケーキに対して、第２脱塩用洗液Ｗ２を用いて洗浄を行い、かかる脱水ケーキが含有する液相のほとんど全てを、第２脱塩用洗液Ｗ２に置換する処理を行う（被処理物を導入した方向と順方向に洗液を流通させて洗浄する場合は「正洗浄」とも称され、被処理物を導入した方向と逆方向に洗液を流通させて洗浄する場合は「逆洗浄」とも称される。）。これにより、脱水ケーキからの脱塩をより確実にすることができる。第２脱塩用洗液Ｗ２の塩素イオン濃度は、上記第１脱塩用洗液Ｗ１より塩素イオン濃度が低いことが好ましく、より具体的には０．５質量％以下が好ましく、０．３質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が特に好ましい。下限は特に設定されないが、通常、河川水や地下水等が由来の工業用水の塩素濃度が０．００５質量％程度である。
【００５１】
図２に示す実施形態では、第２脱塩用洗液Ｗ２は、濾別分離装置６（フィルタ―プレス）に付設した第２脱塩用洗液供給槽６１から、所望のタイミングで所定のバルブ機構を有する第２脱塩用洗液供給弁８ｂを開栓することにより供給されるようにしている。また、その際、所定のポンプ機構を有する第２脱塩用洗液供給ポンプ７ｂにより第２脱塩用洗液Ｗ２を加圧しながら行うことができるようになっている。すなわち第２脱塩用洗液Ｗ２の加圧導入を可能にし、これにより第２脱塩用洗液Ｗ２による脱水ケーキの洗浄をより速やかに行うことができる。また、第２脱塩用洗液Ｗ２による洗浄の際又は洗浄後には、上記したスラリーＳ２の導入時の一次圧搾の処理と同様にして、脱水ケーキの厚さや水分含量を整えるための圧搾を施してもよい（脱水ケーキの洗浄の際又は洗浄後の圧搾を「二次圧搾」と称する場合もある。）
【００５２】
なお、図２に示される実施形態では、濾別分離装置６における、第２脱塩用洗液Ｗ２による脱水ケーキの洗浄で生じた第２濾液Ｗ４は、所定のポンプ機構からなる濾液返送ポンプ７ｃにより脱塩用洗液供給装置２２の貯留部に送液して、第１脱塩用洗液Ｗ１として再利用するようにしている。これによれば、脱塩用洗液のための水の使用量を節約することができる。そして、洗液の再利用により塩素等の濃度が上昇したときは、所定のバルブ機構からなる濾液排出弁８ｃを開栓することにより、系外に排出することができるようにしている。なお、上記したように、濾別分離装置６（フィルタープレス）への導入の際に生じる上記第１濾液は、塩素等の濃度が比較的高くなっているので、基本的には濾液排出弁８ｃを開栓することにより系外に排出するようにしているが、場合によっては、第２濾液Ｗ４と同様に、脱塩用洗液供給装置２２の貯留部に送液して、第１脱塩用洗液Ｗ１として再利用してもよい。
【００５３】
また、図２に示されるように、この実施形態に係る塩素含有粉体の水洗処理システム１では、濾別分離装置６で得られた脱塩ケーキＣ１は、セメント製造装置９に搬送してセメント原料として使用するようにしている。その際の搬送には、含水率が５０質量％程度のケーキが搬送できる、例えば、ベルトコンベア等の汎用の装置を使用すればよい。
【００５４】
さらに、図２に示されるように、この実施形態に係る塩素含有粉体の水洗処理システム１では、セメント製造装置９から排出される二酸化炭素を含むガスＡ２を、上記筒型散気装置３に供給して、二酸化炭素を含むガスＡ１の一部又は全部として使用するようにしている。これによれば、セメント製造装置９から排出されるガスに含まれる熱量により、塩素溶出工程におけるスラリーを加温することができ、塩素含有粉体Ｐ１からの塩素の溶出効率を良好にすることができる。
【００５５】
以上に説明したように、本発明によれば、塩素含有粉体に少なくとも水を加えてなるスラリーの撹拌の際、特定の撹拌手段を採用したことによって、比較的粒度の大きな固相粒子であっても処理槽２内の底部側に滞留することがなく、処理槽２に収容されたスラリーＳ１の全体によく分散させることができる。これにより、スラリーに含まれる固相分の固相粒子の粒度分布が広く且つ良好に分散された状態が形成されて、濾別分離装置６による濾別分離工程の際には、その比較的粒度の大きな固相粒子が核となって、比較的粒度の小さな固相粒子も相まって、適度に連通した粒子間空隙を有する充填構造となり、良好な濾過速度を発現する。この優れた濾過速度により、濾別分離装置６における所要時間が顕著に短縮され、塩素含有粉体Ｐ１の水洗処理を効率的に行うことが可能となる。ここで、かかる固相粒子には、スラリーＳ１に溶解しているカルシウム成分と、スラリーＳ１に吹き込まれたガスＡ１中の二酸化炭素との化学反応による炭酸カルシウムが含まれていてもよい。
【００５６】
なお、後述の実施例によれば、濾別分離装置６としてフィルタープレスを用いる場合に、スラリーの圧入、正洗浄（水洗）、一次圧搾、逆洗浄（水洗）、及び二次圧搾までの所要時間のうち、その圧入と逆洗浄の工程における所要時間の短縮が顕著であった。よって、本発明の構成は、スラリー状の組成物からの濾布等の濾別分離部材を通じた脱水の過程において、その濾過速度を向上させるのに大きく寄与しているものと考えられる。また、その所要時間は、典型的には例えば２５分間以下に短縮することが可能であり、より典型的には例えば２２分間以下に短縮することが可能であり、さらにより典型的には２０分間以下に短縮することが可能であり、これにより水洗処理の操業上の効率化が十分に図られると考えられる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明するために具体的な試験例を示すが、本発明はこれら試験例の態様に限定されるものではない。【００５８】
［試験例１］
図２に示した塩素含有粉体の水洗処理システム１の構成において、処理槽２における塩素溶出工程の設備仕様が、濾別分離工程の所要時間にどのような影響を与えるかについて評価した。【００５９】
塩素含有粉体Ｐ１としては、ガス化溶融炉から発生した溶融飛灰（Ｃｌ：１２．８質量％、Ｐｂ：２６００ｐｐｍ、Ｚｎ：１５６００ｐｐｍ）を用いた（以下、「溶融飛灰Ｐ２」とする）。また、溶融飛灰Ｐ２をスラリー化するための第１脱塩用洗液Ｗ１及び脱水ケーキを洗浄するための第２脱塩用洗液Ｗ２としては上水道水を用いた。また、処理槽２としては、収容量３．５ｍ３のものを使用した。【００６０】
濾別分離装置６にはフィルタープレス（濾布の通気度：１０００ｃｍ／分、濾布の厚さ：１．８ｍｍ、濾布：ポリプロピレンの杉綾織）を使用し、スラリーＳ１の固液比（「第１脱塩用洗液Ｗ１／溶融飛灰Ｐ２」の質量比）は４とし、濾別分離装置６における、第２脱塩用洗液Ｗ２による洗浄の際の脱塩ケーキＣ１の固液比（「第２脱塩用洗液Ｗ２／溶融飛灰Ｐ２」の質量比）は１とし、処理により得られる脱塩ケーキＣ１の含水率は５０質量％とした。【００６１】
表１には、評価に供した各水準について、塩素溶出工程の設備仕様とそれぞれの仕様の場合のスラリーのｐＨをまとめて示す。具体的には、実施例１としては、ガスＡ１の供給とスラリーＳ１の撹拌を筒型散気装置３のみにより行う水準を設け、比較例１としては、ガスＡ１の供給を筒型散気装置３に代えて処理槽２内に設置したディスク型散気盤により微細気泡を吹き込むことにより行い、スラリーＳ１の撹拌を処理槽２内に配した撹拌翼により行う水準を設け、比較例２としては、ガスＡ１の供給を行なわずに、スラリーＳ１の撹拌のみを筒型散気装置３に代えて処理槽２内に配した撹拌翼により行う水準を設けて、それぞれの設備仕様が、濾別分離工程の所要時間にどのような影響を与えるかについて評価した。なお、スラリーＳ１へのガスＡ１の供給には、実施例１では筒型散気装置（アクアブラスターＡＬ−１５００、アイエンス社製）を、比較例１では散気盤（テラーＣ型、エラストックス社製）を用いた。さらに、撹拌翼には、直径６００ｍｍの、４枚羽根式を用いた。【００６２】
【表１】
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【００６３】
表２には、上記の水準毎に、濾別分離工程における所要時間と、濾別分離にかかわった濾布の単位面積（ｍ２）当たりの濾過速度（ｋｇ／ｈｒ）をまとめた。なお、所要時間は、フィルタープレスの作業工程に関わる、下記に示す圧入、正洗浄、一次圧搾、逆洗浄、及び二次圧搾の工程毎にまとめた。【００６４】
（圧入）
フィルタープレスの濾布で囲われた濾別分離室に、その濾別分離室の濾布の囲いが一部解かれた導入口に連なる配管を通じてスラリーを投入し、濾布で濾過された第１濾液Ｗ３を排出口側から排出させながら、所定の加圧で一定量のスラリーを充満させる工程／この試験例では０．３ＭＰａの加圧条件で１つの濾別分離室あたりにおよそ２０Ｌのスラリーを充満させた。【００６５】
（正洗浄）
スラリーを投入した配管を通じて第２脱塩用洗液Ｗ２で洗浄する工程／この試験例では０．３ＭＰａ×１分間と、各水準間で固定の設定とした。【００６６】
（一次圧搾）
フィルタープレスの濾別分離室を囲う濾布を介してケーキ層を挟むように配された濾板に所定の圧力をかけ、脱水ケーキの厚みや含水率を整える工程／この試験例では０．３ＭＰａ×４分間と、各水準間で固定の設定とした。【００６７】
（逆洗浄）
正洗浄とは逆向きに、フィルタープレスの濾別分離室からの濾液の排出口側の配管を通じて第２脱塩用洗液Ｗ２を脱水ケーキに導入して洗浄する工程／この試験例では第２濾液Ｗ４の電気伝導率が９００ｍＳ／ｍとなるまで逆洗浄を行った（逆洗浄の濾液が上記電気伝導率になると、得られる脱塩ケーキＣ１の塩素含有率は約０．５質量％程度と見込める。）。【００６８】
（二次圧搾）
逆洗浄後に、フィルタープレスの濾別分離室を囲う濾布を介してケーキ層を挟むように外側に配された濾板に所定の圧力をかけ、脱水ケーキの厚みや水分量を整える工程／この試験例では０．７ＭＰａ×４分間と、各水準間で固定の設定とした。【００６９】
【表２】
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【００７０】
表２に示されるように、塩素溶出工程における処理槽２の仕様として筒型散気装置３を用いた実施例１では、フィルタープレスによる濾別分離工程での所要時間が、圧入で３分間を要し、逆洗浄で８分間を要し、全体で２０分間であったのに対して、塩素溶出工程における処理槽２の仕様として散気盤と撹拌翼を用いた比較例１では、圧入で５分間を要し、逆洗浄で１３分間を要し、全体で２７分間と、より時間がかかり、塩素溶出工程における処理槽２の仕様として撹拌翼のみを用いた比較例２では、圧入で７分間を要し、逆洗浄で１６分間を要し、全体で３２分間と、更により時間がかかった。また、処理能力の指標である濾過速度（ｋｇ／ｍ２／ｈｒ）を求めたところ、実施例１が１４．１、比較例１が１０．１、比較例２が９．４となり、塩素溶出工程における処理槽２でのスラリーＳ１の撹拌とガスＡ１の供給を筒型散気装置３を用いて行うと、塩素含有粉体の水洗処理能力が顕著に向上することが明らかとなった。【００７１】
［試験例２］
試験例１の各水準で得られた脱塩ケーキＣ１の固相分について、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置で粒度分布を調べた。結果を図３に示す。【００７２】
図３に示されるように、比較例１の固相分には細粒が多く、又比較例２の固相分には粗粒が多いのに対し、実施例１の固相分の固相粒子の粒度分布は、相対的に比較例１と比較例２の中位に位置するものであった。これは、比較例１では、二酸化炭素を含むガスＡ１の供給によって生じる炭酸カルシウムが比較的粒度の細かい粒子であるところ、散気盤と回転翼の組合せでは処理槽２の全体が十分に撹拌されずに、処理槽２からのオーバーフロー分には炭酸カルシウム粒子が多く含まれることに起因し、比較例２では、撹拌翼のみによる撹拌では、塩素含有粉体Ｐ１として用いられた溶融飛灰Ｐ２を含んだ固相分が凝集状態のままであることに起因しているものと考えられた。それに対して、筒型散気装置３を用いた実施例１では、第１には、処理槽２に収容されたスラリーＳ１の下層及び上層にわたってガスＡ１がスラリーＳ１を巻き込みながら還流する、スラリーとガスとの混合撹拌流が形成されて、処理槽２に収容されたスラリーＳ１の全体を十分に撹拌させることができることに起因して、更に、第２には、二酸化炭素を含むガスＡ１の供給によって炭酸カルシウム粒子が生じることに起因して、処理槽２からオーバーフローしたスラリーＳ２には、固相分の固相粒子の粒度分布が広く且つ良好に分散された状態が形成されたものと考えられた。
【符号の説明】
【００７３】
１  塩素含有粉体の水洗処理システム
２  処理槽
３  筒型散気装置
４  スラリー搬送装置
５  バッファタンク
６  濾別分離装置
７ａ  スラリー供給ポンプ
７ｂ  第２脱塩用洗液供給ポンプ
７ｃ  濾液返送ポンプ
８ａ  スラリー供給弁
８ｂ  第２脱塩用洗液供給弁
８ｃ  濾液排出弁
９  セメント製造装置
２１  塩素含有粉体供給装置
２２  第１脱塩用洗液供給装置
２３  ｐＨ調整剤供給装置
３１  ノズル
３２  円筒管
３３  送気管
６１  第２脱塩用洗液供給槽
Ａ１、Ａ２  二酸化炭素を含むガス
Ｐ１  塩素含有粉体
Ｐ２  溶融飛灰
Ｓ１、Ｓ２  スラリー
Ｃ１  脱塩ケーキ
Ｗ１  第１脱塩用洗液
Ｗ２  第２脱塩用洗液
Ｗ３  第１濾液
Ｗ４  第２濾液
ｐＨ１  ｐＨ調整剤
【図１】
2020053944.tif 000005
【図２】
2020053944.tif 000006
【図３】
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【国際調査報告】
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2020053944.tif 000009
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