特許 5783449 セメントクリンカの製造方法及びセメントクリンカの製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5783449

(24)【登録日】2015年7月31日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】セメントクリンカの製造方法及びセメントクリンカの製造装置

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/38 20060101AFI20150907BHJP

【ＦＩ】

   C04B7/38

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-156766(P2011-156766)

(22)【出願日】2011年7月15日

(65)【公開番号】特開2013-23393(P2013-23393A)

(43)【公開日】2013年2月4日

【審査請求日】2014年3月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074332

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100114432

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 寛昭

(72)【発明者】

【氏名】二反田 英人

【審査官】 今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−３００３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３９１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３３０８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３１４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１１３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２６７５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料を仮焼炉及び／またはサイクロンで加熱する工程と、
前記原料をキルンで焼成する工程と、
枚葉状の被処理物を投入する工程とを備え、
前記投入する工程では、前記キルンと接続されかつ前記キルンの延在方向の上流側に配置された窯尻と前記仮焼炉またはサイクロンとを接続するライジングダクトにおいて、前記仮焼炉またはサイクロンと接続された第１の部分の内径よりも大きい内径を有し、かつ前記第１の部分及び前記窯尻と接続された第２の部分の前記キルンと反対側の位置に形成された投入部に前記被処理物を投入す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】

前記投入する工程では、前記キルンで排出される排ガスの流れる方向に対して４５度以下になるように前記被処理物を投入する、請求項１に記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項3】

前記投入する工程では、リチウムを含有する前記被処理物を投入する、請求項１または２に記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項4】

原料を加熱する仮焼炉及び／またはサイクロンと、
前記原料を焼成するキルンと、
前記キルンと接続され、かつ前記キルンの上流側に配置された窯尻と、
前記仮焼炉またはサイクロンと接続された第１の部分と、前記第１の部分と前記窯尻とを接続し、かつ前記第１の部分の内径よりも大きい内径を有する第２の部分とを含むライジングダクトと、
前記窯尻と前記仮焼炉またはサイクロンとを接続する原料ダクトと、
前記ライジングダクトの前記第２の部分に形成され、かつ枚葉状の被処理物を内部に投入可能であって、前記キルンと反対側の位置に形成された投入部とを備えた、セメントクリンカの製造装置。

【請求項5】

前記投入部は、前記キルンで排出される排ガスの流れる方向に対して４５度以下の角度で前記被処理物が投入されるように構成されている、請求項４に記載のセメントクリンカの製造装置。

【請求項6】

前記投入部は、リチウムを含有する前記被処理物が投入される、請求項４または５に記載のセメントクリンカの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメントクリンカの製造方法及びセメントクリンカの製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

セメントクリンカは、原料を仮焼炉で仮焼し、仮焼した原料をキルンで焼成することで製造される。このようなセメントクリンカの製造において、近年では、廃棄物を原料の一部として用いたり、焼成のための燃料に用いることで、廃棄物によるリサイクルが推進されている（例えば特許文献１、２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−５７４９５号公報

【特許文献2】特開２００９−２４２１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

廃プラ、廃タイヤなどの廃棄物は、従来から原料化または燃料化が実施されていたが、リチウムイオン電池などの枚葉状の廃棄物をセメントクリンカの製造に用いた場合に、廃プラ、廃タイヤなどの廃棄物を用いた場合には生じない、特有の問題があることを本発明者は見出した。

【0005】

具体的には、セメントクリンカの製造装置において仮焼炉直下のダクトに枚葉状の廃棄物を投入すると、この廃棄物が、仮焼炉に移動し、さらに仮焼炉と接続されているサイクロンに移動することで、サイクロンが損傷する場合があることを本発明者は初めて明らかにした。このため、枚葉状の廃棄物をセメントクリンカの製造装置で処理することが困難であるという特有の問題を本発明者は見出した。

【0006】

本発明は、上記問題点に鑑み、枚葉状の被処理物の処理が可能なセメントクリンカの製造方法及びセメントクリンカの製造装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、枚葉状の被処理物を処理することに着目して鋭意研究した結果、枚葉状の被処理物を仮焼炉直下のダクトに投入したときにサイクロンが損傷する場合があるという問題は、枚葉状の被処理物が軽く、かつ仮焼炉直下のダクトは排ガスの速度が速いため、枚葉状の被処理物が排ガスの流れに沿って仮焼炉を介してサイクロンに移動することに起因していることを見出した。

【0008】

そこで、本発明のクリンカの製造方法は、原料を仮焼炉及び／またはサイクロンで加熱する工程と、前記原料をキルンで焼成する工程と、枚葉状の被処理物を投入する工程とを備え、前記投入する工程では、前記キルンと接続されかつ前記キルンの延在方向の上流側に配置された窯尻と前記仮焼炉またはサイクロンとを接続するライジングダクトにおいて、前記仮焼炉またはサイクロンと接続された第１の部分の内径よりも大きい内径を有し、かつ前記第１の部分及び前記窯尻と接続された第２の部分の前記キルンと反対側の位置に形成された投入部に前記被処理物を投入することを特徴とする。

【0009】

本発明のクリンカの製造装置は、原料を加熱する仮焼炉及び／またはサイクロンと、原料を焼成するキルンと、キルンと接続され、かつキルンの上流側に配置された窯尻と、仮焼炉またはサイクロンと接続された第１の部分と、第１の部分と窯尻とを接続し、かつ第１の部分の内径よりも大きい内径を有する第２の部分とを含むライジングダクトと、窯尻と仮焼炉またはサイクロンとを接続する原料ダクトと、前記ライジングダクトの前記第２の部分に形成され、かつ枚葉状の被処理物を内部に投入可能であって、前記キルンと反対側の位置に形成された投入部とを備える。

【0010】

本発明のクリンカの製造方法及びクリンカの製造装置によれば、ライジングダクトの第２の部分に形成された投入部に枚葉状の被処理物を投入している。ライジングダクトの第２の部分は排ガスの速度が遅く、仮焼炉及び／またはサイクロンで加熱した原料に被処理物を容易に混合することができる。このため、枚葉状の被処理物が軽くても、仮焼炉及び／またはサイクロンまで舞い上がることを抑制できるので、仮焼炉及び／またはサイクロンの損傷を抑制することができる。よって、枚葉状の被処理物の処理が可能なクリンカの製造装置及びクリンカの製造方法を提供することができる。

【0011】

上記クリンカの製造方法において、投入する工程では、第２の部分において、キルンと反対側の位置に形成された投入部に被処理物を投入する。

【0012】

上記クリンカの製造装置において、投入部は、第２の部分において、キルンと反対側の位置に形成されている。

【0013】

加熱した原料はキルンに向けて流動するので、キルンと反対側からキルンに向けて枚葉状の被処理物を投入することで、処理物を原料により混合しやすくなる。このため、枚葉状の被処理物が仮焼炉及び／またはサイクロンに移動することをより抑制することができる。したがって、枚葉式の被処理物の処理を容易に実現することができる。

【0014】

上記クリンカの製造方法において好ましくは、投入する工程では、キルンで排出される排ガスの流れる方向に対して４５度以下になるように被処理物を投入する。

【0015】

上記クリンカの製造装置において好ましくは、投入部は、キルンで排出される排ガスの流れる方向に対して４５度以下の角度で被処理物が投入されるように構成されている。

【0016】

これにより、枚葉状の被処理物を加熱した原料により混合しやすくなる。このため、枚葉状の被処理物が仮焼炉及び／またはサイクロンに移動することをより抑制することができる。したがって、枚葉式の被処理物の処理を容易に実現することができる。

【0017】

上記クリンカの製造方法において好ましくは、投入する工程では、リチウムを含有する被処理物を投入する。

【0018】

上記クリンカの製造装置において好ましくは、投入部は、リチウムを含有する被処理物が投入される。

【0019】

これにより、製造するセメントクリンカにリチウムを含有させることができる。本発明者はリチウムを含有するセメントクリンカは強度を増すという知見を得ている。このため、リチウムを含有する被処理物を原料に混合することで、製造するセメントクリンカの強度を向上することができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明によれば、枚葉状の被処理物の処理が可能なセメントクリンカの製造方法及びセメントクリンカの製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態におけるセメントクリンカの製造装置を示す模式図である。

【図2】本発明の実施の形態における窯尻近傍を示し、図１における領域ＩＩの拡大模式図である。

【図3】本発明の実施の形態におけるキルンで排出される排ガスの流れる方向と被処理物を投入する方向との関係を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

【0023】

まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態であるセメントクリンカの製造装置について説明する。本実施の形態のセメントクリンカの製造装置１０は、図１に示すように、原料供給部１１と、原料供給部１１と接続され、かつサイクロン１２ａ〜１２ｄを有するプレヒータ１２と、プレヒータ１２と接続された仮焼炉１３と、仮焼炉１３と接続されたライジングダクト１４と、プレヒータ１２の最下段のサイクロン１２ｄと接続された原料ダクト１５と、ライジングダクト１４及び原料ダクト１５と接続された窯尻１６と、窯尻１６と接続されたキルン１７と、キルン１７と接続された冷却部１８とを備えている。

【0024】

原料供給部１１は、セメントクリンカの原料Ｍを貯留可能であり、プレヒータ１２及び仮焼炉１３を介して、キルン１７に原料Ｍを供給する。

【0025】

この原料供給部１１は、プレヒータ１２に（本実施の形態では移動部ＰＭを介して）接続されている。プレヒータ１２は、複数のサイクロンを多段に接続したニューサスペンションプレヒータであり、図１に示すように、サイクロン１２ａ〜１２ｄと、移動部ＰＭ、ＰＧとを含んでいる。

【0026】

移動部ＰＭは、サイクロン１２ａ〜１２ｄ及び仮焼炉１３に主に原料Ｍを移動させるものであり、原料供給部１１及びサイクロン１２ａと、サイクロン１２ａ及びサイクロン１２ｂと、サイクロン１２ｂ及びサイクロン１２ｃと、サイクロン１２ｃ及び仮焼炉１３と、仮焼炉１３及びサイクロン１２ｄとを接続している。

【0027】

移動部ＰＧは、サイクロン１２ｄ〜１２ａに仮焼炉１３から排出される排ガスＧを移動させるものであり、仮焼炉１３及びサイクロン１２ｄと、サイクロン１２ｄ及びサイクロン１２ｃと、サイクロン１２ｃ及びサイクロン１２ｂと、サイクロン１２ｂ及びサイクロン１２ａとを接続している。なお、仮焼炉１３及びサイクロン１２ｄを接続する排ガスＧの移動部ＰＧは、仮焼炉１３及びサイクロン１２ｄを接続する原料Ｍの移動部ＰＭでもある。

【0028】

サイクロン１２ａ〜１２ｃは、移動部ＰＧにより移動され、かつ仮焼炉１３及びキルン１７から排出された排ガスＧと、移動部ＰＭにより移動される原料Ｍとを熱交換する。最下段のサイクロン１２ｄは、仮焼炉１３で排出された排ガスＧと、仮焼炉１３で仮焼した原料Ｍとを分離する。

【0029】

仮焼炉１３は、上段のサイクロン１２ａ〜１２ｃにより加熱された原料Ｍを所定の温度で仮焼する。所定の温度とは、例えば８００℃以上１０００℃以下である。

【0030】

また、仮焼炉１３には、キルン１７から排出される排ガスＧが、窯尻１６及びライジングダクト１４を介して供給される。なお、仮焼炉１３から排出される排ガスＧは、移動部ＰＧを介して最下段のサイクロン１２ｄに供給される。

【0031】

図１に示すように、ライジングダクト１４は、仮焼炉１３と窯尻１６とを接続する。ライジングダクト１４は、仮焼炉１３と接続された第１の部分１４ａと、第１の部分１４ａと窯尻１６とを接続する第２の部分１４ｂとを含んでいる。図２に示すように、第２の部分１４ｂの内径Ｄ１４ｂは、第１の部分１４ａの内径Ｄ１４ａよりも大きい。第１の部分１４ａと第２の部分１４ｂとの境界は、仮焼炉１３と直接接続された位置から、内径が最初に大きくなる位置である。本実施の形態では、図２に示すように、仮焼炉１３と直接接続された位置から、略同一の内径の第１の部分１４ａが下方に延び、内径が最初に増加する位置Ｐから、下方に向けて内径が単調増加するテーパ状の第２の部分１４ｂが下方に延びている。つまり、図２における位置Ｐが第１の部分１４ａと第２の部分１４ｂとの境界である。

【0032】

ライジングダクト１４の内部には、原料Ｍ及びキルン１７から排出される排ガスＧが通過する。ライジングダクト１４において、第２の部分１４ｂの内径Ｄ１４ｂは第１の部分１４ａの内径Ｄ１４ａよりも大きいので、第２の部分１４ｂを通過する排ガスＧの速度は、第１の部分１４ａを通過する排ガスＧの速度よりも遅い。

【0033】

原料ダクト１５は、最下段のサイクロン１２ｄと窯尻１６とを接続する。本実施の形態では、サイクロン１２ｄと、窯尻１６及びライジングダクト１４の第２の部分１４ｂとを接続する。原料ダクト１５の内部には、サイクロン１２ｄで分離された原料Ｍが通過する。

【0034】

窯尻１６は、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ及び原料ダクト１５と、キルン１７とを接続している。図２に示すように、窯尻１６は、キルン１７の入口に位置し、キルン１７の延在方向の上流側に配置されている。窯尻１６の内部は、原料ダクト１５から流れ込む原料Ｍと、キルン１７から排出される排ガスＧとが通過する。

【0035】

ここで、原料ダクト１５及び窯尻１６と、ライジングダクト１４とは、キルン１７の（横）軸方向と並行な外周の上縁線（稜線）を延長させた仮想線（図２における点線Ｘ）によって区画されている。また、ライジングダクト１４と原料ダクト１５とは、ライジングダクトの（縦）軸方向と並行な外周縁を延長させた仮想線（図２における点線Ｙ）によって区画されている。

【0036】

キルン１７は、窯尻１６から供給される、最下段のサイクロン１２ｄで分離された原料Ｍを焼成する。このキルン１７内には、燃料を噴出させるためのバーナ１７ａが配置されている。キルン１７では、例えば１３００℃以上１５００℃以下に加熱することが可能である。キルン１７で原料Ｍを焼成することにより、セメントクリンカＣを製造する。

【0037】

冷却部１８は、キルン１７で焼成されたセメントクリンカＣを冷却する。冷却部１８は、例えばキルン１７で用いられる燃焼用空気と、焼成されたセメントクリンカとを熱交換するクリンカクーラである。

【0038】

投入部１９は、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ、原料ダクト１５、及び窯尻１６の少なくともいずれか１つに形成されている。本実施の形態では、投入部１９は、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂに形成されている。なお、参考形態の投入部１９の位置は、第２の部分１４ｂに限定されず、原料ダクト１５または窯尻１６に形成されていてもよい。また、投入部１９は、複数の箇所に形成されていてもよく、同じ構成部材（例えば窯尻１６）において複数箇所形成されていてもよく、異なる構成部材（例えば第２の部分１４ｂ及び窯尻１６）において複数箇所形成されていてもよい。

【0039】

投入部１９は、例えば、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ、原料ダクト１５、及び窯尻１６の少なくともいずれか１つと内部が連通している部材であってもよく、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ、原料ダクト１５、及び窯尻１６の少なくともいずれか１つに形成された開閉可能な開口部であってもよい。

【0040】

投入部１９は、枚葉状の被処理物Ｓを内部に投入可能であり、枚葉状の被処理物Ｓが複数枚積層された状態でも内部に投入可能であることが好ましい。ここで、枚葉状とは、板状などの平らな形状であることを意味する。枚葉状の被処理物の具体的寸法の一例を挙げると、厚みは例えば３ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であり、短辺は例えば５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度であり、長辺は例えば１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度である。

【0041】

被処理物Ｓは、枚葉状であれば特に限定されないが、リチウムを含有することが好ましい。リチウムを含有する被処理物は、例えばリチウムイオン電池であり、リチウムイオン電池パックであってもよく、パックを分解したモジュールであってもよく、モジュールをさらに分解したセルであってもよい。本実施の形態では、被処理物として、自動車解体工場または自動車修理工場から排出されるリチウム電池パックのモジュールまたはセルを用いることが好ましい。

【0042】

図２及び図３に示すように、投入部１９は、キルン１７で排出される排ガスＧの流れる方向に対して４５度以下の角度θで被処理物Ｓが投入されるように構成されていることが好ましい。投入角度θが４５度以下の場合、枚葉状の被処理物Ｓを加熱した原料Ｍにより混合しやすくなるため、枚葉状の被処理物Ｓがサイクロン１２ｄに移動することをより抑制することができる。

【0043】

ここで、上記「排ガスＧの流れる方向」とは、排ガスＧが通るダクトの延在方向である。つまり、上記「角度θ」は、投入部１９から被処理物Ｓを投入する方向と、投入部１９と接続されている部分（本実施の形態ではライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ）の延在方向とのなす角度である。

【0044】

投入部１９は、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂにおいて、キルン１７と反対側の位置に形成されている。具体的には、投入部１９がライジングダクト１４の第２の部分１４ｂに形成されている場合には、第２の部分１４ｂの水平方向の中心（第２の部分１４ｂの断面形状の中心）に対してキルン１７が位置する側と反対側に、投入部１９は形成されている。

【0045】

なお、参考形態の投入部１９は、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂにおいて、キルン１７と同じ側の位置に形成されていてもよい（図示せず）。この場合、より高温領域に枚葉状の被処理物Ｓを投入（落下）することができるので、コーチング（被処理物の加熱物の付着）を抑制する効果がある。

【0046】

続いて、本実施の形態におけるセメントクリンカＣの製造方法について説明する。本実施の形態における排ガスの冷却方法は、図１及び図２に示すセメントクリンカの製造装置１０を用いて、セメントクリンカＣを製造する。

【0047】

詳細には、図１に示すように、原料供給部１１から供給するセメントクリンカの原料Ｍを、移動部ＰＭを介してサイクロン１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれに通過させる。このとき、サイクロン１２ａ、１２ｂ、１２ｃにおいて、キルン１７及び仮焼炉１３から排出される排ガスＧと熱交換することで、原料Ｍを加熱する。

【0048】

加熱した原料Ｍを移動部ＰＭを介して仮焼炉１３に供給し、仮焼炉１３において原料Ｍを仮焼する。このとき、仮焼炉１３に、キルン１７から排出された排ガスＧを、窯尻１６及びライジングダクト１４を介して供給する。仮焼炉１３において、例えば８００℃以上１０００℃以下で原料Ｍを加熱する。

【0049】

仮焼炉１３で仮焼した原料Ｍを、移動部ＰＭ（図示せず）を介して最下段のサイクロン１２ｄに供給する。また、仮焼炉１３から排出される排ガスＧを、移動部ＰＧを介してサイクロン１２ｄに供給する。サイクロン１２ｄでは、仮焼炉１３で仮焼した原料Ｍと、仮焼炉１３から排出された排ガスＧとを分離する。

【0050】

窯尻１６、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ及び原料ダクト１５の少なくとも一部に形成された投入部１９から、枚葉状の被処理物Ｓを投入する。投入する被処理物Ｓは、単数枚であっても複数枚であってもよい。これにより、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ及び原料ダクト１５の少なくとも一部に、枚葉状の被処理物Ｓを投入できる。このため、加熱した原料Ｍに被処理物Ｓを混ぜることができると共に、被処理物Ｓがライジングダクトの第１の部分１４ａに舞い上がることを抑制できる。

【0051】

この工程では、キルン１７で排出される排ガスＧの流れる方向に対して４５度以下になるように投入部１９に被処理物Ｓを投入することが好ましい。

【0052】

また、この工程では、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂにおいて、キルン１７と反対側の位置に形成された投入部１９に被処理物Ｓを投入することが好ましい。

【0053】

また、この工程では、リチウムを含有する被処理物Ｓを投入することが好ましい。この場合、被処理物Ｓとして、上述したように、リチウムイオン電池を投入することが好ましい。

【0054】

サイクロン１２ｄで分離した原料Ｍを、原料ダクト１５、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ及び窯尻１６を介して、キルン１７に供給する。このとき、枚葉状の被処理物Ｓもキルン１７に供給できる。キルン１７において、バーナ１７ａを用いて、例えば１３００℃以上１５００℃以下で、分離された原料Ｍ及び被処理物Ｓを焼成する。キルン１７で分離された原料Ｍ及び被処理物Ｓを焼成することで、被処理物Ｓを処理できると共に、この被処理物Ｓは、焼成するための燃料にもなる。被処理物がリチウムを含有する場合には、セメントクリンカＣの原料の一部にもなり得る。原料Ｍを焼成することにより、セメントクリンカＣを形成できる。このセメントクリンカＣを冷却部１８にて冷却する。

【0055】

以上の工程を実施することにより、セメントクリンカＣを製造することができる。被処理物Ｓがリチウムを含有している場合には、製造するセメントクリンカＣもリチウムを含有する。

【0056】

以上説明したように、本発明の実施の形態におけるセメントクリンカＣの製造方法は、原料Ｍを仮焼炉１３で仮焼する工程と、仮焼炉１３で仮焼された原料Ｍと、仮焼炉１３から排出される排ガスＧとを、サイクロン１２ｄで分離する工程と、サイクロン１２ｄで分離された原料Ｍを、キルン１７で焼成する工程と、枚葉状の被処理物Ｓを投入する工程とを備え、投入する工程では、キルン１７と接続され、かつキルン１７の延在方向の上流側に配置された窯尻１６、仮焼炉１３と窯尻１６とを接続するライジングダクト１４において、仮焼炉１３と接続された第１の部分１４ａの内径Ｄ１４ａよりも大きい内径Ｄ１４ｂを有し、かつ第１の部分１４ａ及び窯尻１６と接続された第２の部分１４ｂ、及び窯尻１６とサイクロン１２ｄとを接続する原料ダクト１５の少なくとも１つに形成された投入部１９に、被処理物Ｓを投入することを特徴とする。

【0057】

また、本発明の実施の形態におけるセメントクリンカＣの製造装置１０は、原料Ｍを仮焼する仮焼炉１３と、仮焼炉１３で仮焼された原料Ｍと、仮焼炉１３から排出される排ガスＧとを分離するサイクロン１２ｄと、サイクロン１２ｄで分離された原料Ｍを焼成するキルン１７と、キルン１７と接続され、かつキルン１７の延在方向の上流側に配置された窯尻１６と、仮焼炉１３と接続された第１の部分１４ａと、第１の部分１４ａと窯尻１６とを接続し、かつ第１の部分１４ａの内径Ｄ１４ａよりも大きい内径Ｄ１４ｂを有する第２の部分１４ｂとを含むライジングダクト１４と、窯尻１６とサイクロン１２ｄとを接続する原料ダクト１５と、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ、原料ダクト１５、及び窯尻１６の少なくともいずれか１つに形成され、かつ枚葉状の被処理物Ｓを内部に投入可能な投入部１９とを備えている。

【0058】

本発明の実施の形態におけるセメントクリンカＣの製造方法及び製造装置１０によれば、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂ、原料ダクト１５、及び窯尻１６の少なくともいずれか１つに形成された投入部１９に枚葉状の被処理物Ｓを投入している。ライジングダクトの第２の部分１４ｂ、原料ダクト１５、及び窯尻１６は排ガスＧの速度が遅いため、仮焼炉１３で加熱した原料Ｍに被処理物を混合することができる。加熱した原料Ｍはキルン１７へ向かう流体であるので、枚葉状の被処理物Ｓが軽くても、被処理物Ｓは加熱した原料Ｍとともにキルン１７へ移動するため、被処理物Ｓが仮焼炉１３まで舞い上がることを抑制できる。したがって、仮焼炉１３と接続されたサイクロン１２ｄに被処理物Ｓが移動することを抑制できるので、サイクロン１２ｄが損傷することを抑制できる。よって、枚葉状の被処理物Ｓの処理が可能なクリンカの製造方法及びクリンカの製造装置１０を提供することができる。

【0059】

本実施の形態におけるセメントクリンカＣの製造方法及び製造装置１０において好ましくは、リチウムを含有する被処理物を窯尻１６に形成された投入部１９から投入する。窯尻１６は、加熱した原料Ｍがキルン１７に向けて最も流速及び流量が速い領域である。窯尻１６にリチウムを含有する被処理物を投入することで、リチウムの揮発を抑制できるので、製造するセメントクリンカに確実性を高めてリチウムを含有させることができる。リチウムを含有するセメントクリンカは強度を向上できるので、本実施の形態によれば、強度を向上したセメントクリンカＣを製造することができる。

【0060】

本実施の形態におけるセメントクリンカＣの製造方法及び製造装置１０において好ましくは、被処理物Ｓとしてリチウムイオン電池を用いる。本実施の形態によれば、加熱した原料Ｍにリチウムイオン電池を混合できるので、前処理を省略してリチウムイオン電池を投入することができる。このため、工業的に優れたセメントクリンカＣの製造方法及び製造装置１０を実現することができる。

【0061】

ここで、本実施の形態では、ライジングダクト１４は仮焼炉１３と接続された態様について説明したが、ライジングダクト１４はプレヒータ１２のサイクロンと接続されていてもよい。また、本実施の形態では、原料ダクト１５は窯尻１６とサイクロン１２ｄと接続された態様について説明したが、原料ダクト１５は仮焼炉１３と接続されていてもよい。

【実施例】

【0062】

本実施例では、窯尻、ライジングダクトの第２の部分、及び原料ダクトの少なくとも１つに形成された投入部に、枚葉状の被処理物を投入することの効果について調べた。

【0063】

（実施例１）
実施例１は、図１及び図２に示す実施の形態のセメントクリンカの製造装置１０及び製造方法により、セメントクリンカＣを製造した。

【0064】

具体的には、図１及び図２に示すセメントクリンカの製造装置１０において、投入部１９は、リサイクルシュートに形成されていた。詳細には、投入部１９は、仮焼炉１３と窯尻１６とを接続するライジングダクト１４において、仮焼炉１３と接続された第１の部分１４ａの内径Ｄ１４ａよりも大きい内径Ｄ１４ｂを有し、かつ第１の部分１４ａ及び窯尻１６と接続された第２の部分１４ｂであって、釜尻１６と直接接続された内径Ｄ１４ｂが最大の領域（テーパ状の部分の下）に形成されていた。

【0065】

また、投入部１９は、キルン１７で排出される排ガスＧの流れる方向に対して４５度の角度θ（図３参照）で被処理物が投入されるように構成されていた。

【0066】

また、実施例１のセメントクリンカの製造方法は以下のように行った。
原料Ｍを仮焼炉１３で仮焼した。
仮焼炉１３で仮焼した原料Ｍと、仮焼炉１３から排出される排ガスＧとを、最下段のサイクロン１２ｄで分離した。サイクロン１２ｄで分離した原料Ｍを、キルン１７で焼成した。枚葉状の被処理物として、４枚のリチウムイオン二次電池をガムテープでひとまとめにして、キルン１７で排出される排ガスＧの流れる方向に対して４５度になるように、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂに間欠的に投入した。なお、被処理物を投入する度に、投入部１９の開閉を実施した。

【0067】

上記の製造装置及び製造方法により、セメントクリンカＣを製造した。

【0068】

（評価結果）
実施例１のセメントクリンカの製造方法及び製造装置を用いた場合、投入した被処理物が噴き上がることによる、投入部１９からの被処理物の逆流がなく、投入した被処理物が噴き上がることによる、仮焼炉１３入口のライジングダクト１４での詰まりもなく、セメントクリンカＣの製造における品質管理上の異常値も発生しなかった。この評価結果から、実施例１のセメントクリンカの製造方法及び製造装置は、被処理物Ｓを加熱した原料Ｍに混ぜることができたので、被処理物が仮焼炉１３に移動することを抑制できた。

【0069】

以上より、本実施例によれば、仮焼炉１３と窯尻１６とを接続するライジングダクト１４において、仮焼炉１３と接続された第１の部分１４ａの内径Ｄ１４ａよりも大きい内径Ｄ１４ｂを有し、かつ第１の部分１４ａ及び窯尻１６と接続された第２の部分１４ｂに、枚葉状の被処理物Ｓを投入するための投入部１９が形成されることにより、枚葉状の被処理物Ｓが可能であることを確認した。

【0070】

ここで、上述した実施例では、枚葉状の被処理物としてのリチウムイオン二次電池を４枚セットにして投入した場合の効果について説明したが、リチウムイオン二次電池を１枚で投入した場合にも同様の効果を示すという知見を本発明者は得ている。

【0071】

また、上述した実施例では、ライジングダクト１４の第２の部分１４ｂに投入部１９を設けた効果について説明したが、本発明者は、キルン１７と接続され、かつキルン１７の延在方向の上流側に配置された窯尻１６、及び、窯尻１６とサイクロン１２ｄとを接続する原料ダクト１５に投入部１９を設けた場合にも、第２の部分１４ｂに投入部１９を設けた場合と同様の効果を示すという知見を本発明者は得ている。

【0072】

さらに、上述した実施例では、ライジングダクト１４は仮焼炉１３と接続された場合の効果について説明したが、ライジングダクト１４がプレヒータ１２のサイクロン１２ｄと接続されている場合にも同様の効果を示すという知見を本発明者は得ている。

【0073】

以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0074】

１０ 製造装置、１１ 原料供給部、１２ プレヒータ、１２ａ〜１２ｄ サイクロン、１３ 仮焼炉、１４ ライジングダクト、１４ａ 第１の部分、１４ｂ 第２の部分、１５ 原料ダクト、１６ 窯尻、１７ キルン、１７ａ バーナ、１８ 冷却部、１９ 投入部、Ｃ セメントクリンカ、Ｄ１４ａ，Ｄ１４ｂ 内径、Ｇ 排ガス、Ｍ 原料、Ｐ 位置、ＰＧ，ＰＭ 移動部、Ｓ 被処理物、θ 角度。

【図1】

【図2】

【図3】