JPH11268936A - セメントの製造方法 - Google Patents
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Abstract
代替物とを用いてセメントを製造する方法において、大
気中にシアン化水素や悪臭成分を放出しにくいセメント
の製造方法の提供。 【解決手段】 セメント原料と加熱によりシアン化水素
や悪臭を発生する廃棄物からなるセメント原料代替物と
を用いてセメントを製造する方法において、前記廃棄物
をサスペンションプレヒーター1の下方部とロータリー
キルン口元2aとの間に投入することを特徴とするセメ
ントの製造方法。
Description
法に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、セメ
ント原料と加熱によりシアン化水素および/または悪臭
を発生する廃棄物からなるセメント原料代替物とを用い
てセメントを製造する方法において、大気中にシアン化
水素や悪臭成分を放出しにくいセメントの製造方法に関
するものである。
合、大きく分けて燃料代替として使用する場合と原料代
替として使用する場合とがある。このうち廃棄物を原料
代替として使用する場合、化学成分調整のために他の原
料、例えば石灰石、粘土、珪石および鉄原料と混合した
調合原料として使用されるのが一般的である。現在セメ
ント製造工程で処理される廃棄物の大部分がこの原料代
替として使用され、多様化してきた廃棄物の処理方法の
検討が進められている。
を経てサスペンションプレヒーター上部より投入され、
熱交換されながらロータリーキルンへと送られ、さらに
熱を受けながら塊状のセメントクリンカと呼ばれるもの
になる。一般に廃棄物中に含まれる有害物質、例えば塩
素、重金属等はセメントクリンカ中に取り込まれるかあ
るいは蒸発と凝縮を繰り返し系内で循環する。系内で循
環する場合も循環量が平衡状態に達した時点では、投入
した有害物質と同量がクリンカあるいはキルンダストと
して系外へ排出されることになる。
メント業界への要望は年々大きなものとなってきてお
り、廃棄物の種類も多くなり、塩素、重金属のような有
害物質を含むものも少なくない。セメント産業はこれら
世間の要望に応え、セメント製造工程において最大限の
廃棄物処理を推進しているが、単に廃棄物処理を行うだ
けでなく、その処理に伴う環境対策が重要な課題となっ
てきている。また、直接有害物質を含んでいなくとも、
セメント製造工程での処理過程で有害物質の発生を阻止
しなければならず、廃棄物の性状や成分を十分把握する
必要がある。
有している場合、従来のセメントの製造方法では、廃棄
物を含んだセメント原料がサスペンションプレヒーター
上部から投入され、約400℃に加熱された廃棄物から
シアン化水素が生成する可能性も否定できず、その大気
中への排出を阻止する必要がある。
ためになされたもので、その目的は、セメント原料と加
熱によりシアン化水素および/または悪臭を発生する廃
棄物からなるセメント原料代替物とを用いてセメントを
製造する方法において、大気中にシアン化水素や悪臭成
分等を放出しにくいセメントの製造方法を提供すること
にある。
重ねた結果、上記のような従来の課題を解決することが
できた。すなわち本発明は、セメント原料と加熱により
シアン化水素および/または悪臭を発生する廃棄物から
なるセメント原料代替物とを用いてセメントを製造する
方法において、前記廃棄物をサスペンションプレヒータ
ーの下方部とロータリーキルン口元との間に投入するこ
とすることを特徴とするセメントの製造方法を提供する
ものである。また本発明は、廃棄物が、下水汚泥、ある
いは下水汚泥と生石灰を含む物質との混合物であること
を特徴とする前記のセメントの製造方法を提供するもの
である。さらに本発明は、セメント原料の化学成分を基
準にしたときの破棄物の化学成分の不足成分を、前記廃
棄物に添加することを特徴とする前記のセメントの製造
方法を提供するものである。さらにまた本発明は、不足
成分が、珪素および/またはアルミニウムである前記の
セメントの製造方法を提供するものである。また本発明
は、不足成分を補う物質が、石炭灰であることを特徴と
する前記のセメントの製造方法を提供するものである。
生したシアン化水素や悪臭成分等は、サスペンションプ
レヒーターあるいはロータリーキルンとサスペンション
プレヒーターを通過する。その際に悪臭成分は分解さ
れ、シアン化水素も分解されるかセメント原料および浮
遊ダスト中に含まれるアルカリ成分と反応して捕捉され
る。したがって、シアン化水素や悪臭成分等の有害物質
は、大気中に放出される可能性が少ない。また、捕捉さ
れた有害物質は、ロータリーキルンへ運ばれさらに熱を
受けて分解されるのでクリンカに含有した状態では排出
されない。
らさらに説明する。図1は、本発明の方法を説明するた
めのセメント製造工程の中心をなす焼成工程の一例の概
略図である。このようなセメント焼成工程は、サスペン
ションプレヒーター1、ロータリーキルン2、仮焼炉
3、ミキシングチャンバー4、クリンカクーラー5、キ
ルンバーナー6から構成されている。投入されるセメン
ト原料と廃棄物からなる原料代替物とは、セメントの焼
成工程を経て、脱炭酸反応および焼成反応により、セメ
ントの一歩手前の姿であるセメントクリンカに変化す
る。
方の仮焼炉3(これが無いプロセスもある)、ロータリ
ーキルン2およびクリンカクーラー5からの排ガスによ
って、セメント原料を熱交換により予熱するものであ
る。また、ここではセメント原料における石灰石の主成
分である炭酸カルシウムを酸化カルシウムおよび炭酸ガ
スに分解している。このとき、セメント原料の粉末温度
は850℃にまで達する。またロータリーキルン2の窯
尻2b付近の排ガス温度は1000℃程度である。上記
のように、排ガスは、サスペンションプレヒーター1内
で徐々にセメント原料と熱交換しながら上方に進み、サ
スペンションプレヒーター1の最上段サイクロン出口ガ
ス温度は400℃程度になる。
タリーキルン2に入り、ロータリーキルン口元2aに向
かって転動しながら移動する。ロータリーキルン口元2
aには、微粉炭や重油などを燃料とするキルンバーナー
6が設置されており、焼成用の空気も供給される。この
ロータリーキルン2内ではセメント原料の温度は徐々に
高くなり、最も高いところ(焼点)では1450℃程度
となる。ロータリーキルン2から排出されたクリンカは
クリンカクーラー5へ入り冷却される。
ンプレヒーター1の最上部より供給されるが、この部分
のガス温度は400℃程度である。この部位より、廃棄
物として下水汚泥の脱水ケーキと生石灰との混合物を投
入した場合のキルン排ガス集塵機出口のシアン化水素濃
度の例を、参考として表1に示す。廃棄物は、セメント
原料1トン中に19.30kg分存在する。表1から、下
水汚泥の脱水ケーキと生石灰との混合物をサスペンショ
ンプレヒーター1の最上部より投入することによって、
通常キルン排ガス中にはほとんど含まれないシアン化水
素が発生し大気中に排出されることがわかる。
れる場合もあるが、廃棄物中にシアン化合物が含まれて
いなくとも未燃分および窒素が含まれているとある条件
下でシアン化水素が発生することがある。下水汚泥の脱
水ケーキと生石灰との混合物を幾つかの加熱温度で加熱
し、発生したシアン化水素の量を実験室レベルで調査し
た。その結果を参考として表2に示す。これによると4
00℃を超えるとシアン化水素の発生が認められる。こ
のことはセメント製造工程へ未燃分および窒素分を含む
廃棄物を投入すると、加熱によりシアン化水素の発生が
起こり得ることを意味する。
性ガスであることに注目し、セメント原料中に含まれる
アルカリと反応させることでシアン化水素を捕捉するこ
とを考えた。すなわち、シアン化水素をサスペンション
プレヒーターやロータリーキルン内のセメント原料や浮
遊ダストとの接触により補足することを考え、次のよう
な実験室でのテストを行った。小型外熱式ロータリーキ
ルン回転炉に下水汚泥の脱水ケーキと生石灰との混合物
(200g/h)を投入し、加熱温度400または85
0℃で加熱したときの排ガス中のシアン化水素濃度を調
べた。また、前記混合物を加熱温度850℃で加熱し、
生じた排ガスを、あらかじめ仮焼して脱炭酸したセメン
ト原料を詰めた石英管に通過させた場合の排ガス中のシ
アン化水素濃度を調べた。これらの結果を表3に示す。
表3によれば、加熱温度の上昇により排ガス中のシアン
化水素濃度は増加するが、セメント原料層を通過させる
ことによってシアン化水素濃度は著しく減少しており、
セメント原料中とのアルカリと反応したことがわかる。
実験した結果が表4である。これは図1に示したような
セメント製造装置を使用し、下水汚泥の脱水ケーキと生
石灰との混合物を、サスペンションプレヒーター1最下
部に位置するミキシングチャンバー4に投入した場合
(該混合物はセメント原料1トン中に16.95kg存在
するようにした)と、サスペンションプレヒーター1の
最上部(通常のセメント原料投入位置)より投入した場
合(該混合物はセメント原料1トン中に16.95kg存
在するようにした)の、キルン集塵機出口排ガスのシア
ン化水素濃度の例である。なお、サスペンションプレヒ
ーター1の最上部からは、通常のセメント原料が投入さ
れている。これより、サスペンションプレヒーター1の
最上部より投入した場合は、キルン集塵機出口排ガス中
にシアン化水素が検出されたのに対し、ミキシングチャ
ンバー4より投入した場合はキルン集塵機出口排ガス中
にはシアン化水素は含まれないことがわかる。これより
実機でもセメント焼成工程内でのシアン化水素の捕捉が
確認された。
のについては臭気対策も必要である。アンモニアやアセ
トアルデヒド等の悪臭成分は大部分が加熱により分解す
ることから、セメント製造工程でもできるだけ高温部位
からの投入が有効である。表5に下水汚泥の脱水ケーキ
と生石灰との混合物をサスペンションプレヒーター1最
下部に位置するミキシングチャンバー4に投入した場合
(該混合物はセメント原料1トン中に16.95kg存在
するようにした)と、サスペンションプレヒーター1の
最上部(通常のセメント原料投入位置)より投入した場
合(該混合物はセメント原料1トン中に16.95kg存
在するようにした)の、キルン集塵機出口排ガスのアン
モニア濃度の例を示す。なお、サスペンションプレヒー
ター1の最上部からは、通常のセメント原料が投入され
ている。このようにサスペンションプレヒーター1の最
上部での投入では、投入位置の排ガス温度が400℃程
度であり、悪臭成分、本実施の形態ではアンモニアの分
解が不十分でアンモニアが大気中に排出されているが、
ミキシングチャンバー4からの投入では投入位置の排ガ
ス温度が850℃程度であり、アンモニアは分解され大
気中に排出されないことがわかる。
発生した排ガス中のシアン化水素はサスペンションプレ
ヒーターやロータリーキルン内のセメント原料や浮遊ダ
ストと接触することにより、また悪臭成分等は高温で分
解されることにより、大気中への放出が抑制されること
が分かる。また本発明者らのさらなる検討によれば、図
1のセメント製造装置を使用する態様において、廃棄物
の投入位置は、仮焼炉3および仮焼炉3へ通じるダク
ト7、ロータリーキルン2の原料入口側(窯尻2
b)、ロータリーキルン2の原料出口側バーナー部
(口元2aと同義)としても良好な結果が得られること
が分かった。
メント焼成工程へ投入されるが、本発明のようにサスペ
ンションプレヒーター下方部とロータリーキルン口元と
の間に廃棄物を投入すると、廃棄物の化学成分や投入量
のバラツキが生じた場合、クリンカの品質に影響を及ぼ
す場合がある。さらに、あらかじめ廃棄物の化学成分や
投入量に応じてセメント原料の化学成分を調整すること
は困難である。そこで、クリンカの品質上、廃棄物の化
学成分がセメント原料の化学成分と大きく異なる場合は
化学成分の調整が必要であるが、廃棄物に不足する成分
を含んだ他の物質とを混合して投入することにより、本
来のセメント原料の化学成分を調整することなく、また
トラブル等で廃棄物がセメント製造工程に入って来なか
った場合の化学成分の乱れを極力抑えることができる。
原料代替として一般的に用いられている廃棄物の場合、
とくに、下水汚泥、あるいはこれと生石灰との混合物で
ある場合は、不足成分は主に珪素および/またはアルミ
ニウムである。そして簡便には、これらの不足成分を補
うには石炭灰を用いることが望ましい。表6には調合原
料、下水汚泥の脱水ケーキと生石灰との混合物単独、あ
るいは、その混合物にフライアッシュを質量比20%混
合したものの水硬率の例を示す。水硬率とは下記式で表
されるセメントの化学組成を表す比率の一つであり、品
質あるいは工程を管理する上では最も重要なものであ
る。
水ケーキと生石灰との混合物単独では水硬率が調合原料
と大きく異なるが、フライアッシュと混合することによ
って水硬率がほぼ同じとなり、仮にこれらの混合物が切
れた(工程に入ってこない)としても品質上問題無い。
よりシアン化水素や悪臭を発生する廃棄物からなるセメ
ント原料代替物とを用いてセメントを製造する方法にお
いて、大気中にシアン化水素や悪臭成分を放出しにくい
セメントの製造方法が提供される。
成工程の一例の概略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 セメント原料と加熱によりシアン化水素
および/または悪臭を発生する廃棄物からなるセメント
原料代替物とを用いてセメントを製造する方法におい
て、前記廃棄物をサスペンションプレヒーターの下方部
とロータリーキルン口元との間に投入することを特徴と
するセメントの製造方法。 - 【請求項2】 廃棄物が、下水汚泥、あるいは下水汚泥
と生石灰を含む物質との混合物であることを特徴とする
請求項1に記載のセメントの製造方法。 - 【請求項3】 セメント原料の化学成分を基準にしたと
きの廃棄物の化学成分の不足成分を、前記廃棄物に添加
することを特徴とする請求項1または2に記載のセメン
トの製造方法。 - 【請求項4】 不足成分が、珪素および/またはアルミ
ニウムである請求項3に記載のセメントの製造方法。 - 【請求項5】 不足成分を補う物質が、石炭灰であるこ
とを特徴とする請求項4に記載のセメントの製造方法。
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| JP3962152B2 JP3962152B2 (ja) | 2007-08-22 |
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| JP07431298A Expired - Lifetime JP3962152B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | セメントの製造方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3962152B2 (ja) |
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1998
- 1998-03-23 JP JP07431298A patent/JP3962152B2/ja not_active Expired - Lifetime
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