特許 6554910 セメントクリンカの製造装置、セメントの製造装置、セメントクリンカの製造設備方法及びセメントの製造方法

(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】6554910

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

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

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/60 20060101AFI20190729BHJP

   B01D 53/64 20060101ALI20190729BHJP

   B01D 53/81 20060101ALI20190729BHJP

   B09B 3/00 20060101ALI20190729BHJP

   A62D 3/33 20070101ALI20190729BHJP

   A62D 101/43 20070101ALN20190729BHJP

【ＦＩ】

   C04B7/60ZAB

   B01D53/64

   B01D53/64 100

   B01D53/81

   B09B3/00 304G

   A62D3/33

   A62D101:43

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-106128(P2015-106128)

(22)【出願日】2015年5月26日

(65)【公開番号】特開2016-216326(P2016-216326A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000206

【氏名又は名称】宇部興産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100134566

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 和俊

(72)【発明者】

【氏名】藤原 正成

(72)【発明者】

【氏名】丸山 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】野口 裕之

【審査官】 永田 史泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９５３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５６９０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ７／３６−７／６０

Ｂ０９Ｂ３／００−５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キルンと、
サスペンションプレヒータと、
前記キルンと前記サスペンションプレヒータとを接続する接続配管と、
前記接続配管に接続されて、前記キルンのキルン排ガスを抽気する抽気管と、
前記抽気管の下流に接続された冷却器と、
前記冷却器に接続された冷却空気導入用配管と、
前記冷却器の下流に接続された集塵器と、
前記サスペンションプレヒータより下流の配管に接続されて前記サスペンションプレヒータの排ガスを抽気する冷却用ガス配管と、
を備え、前記冷却用ガス配管から前記冷却器にガスを供給するように接続されたセメントクリンカの製造装置。

【請求項2】

前記冷却用ガス配管の途中に粗粉を除去する装置を備える、請求項１に記載のセメントクリンカの製造装置。

【請求項3】

前記集塵器からの排ガスが前記キルン又は前記サスペンションプレヒータに供給される請求項１又は２に記載のセメントクリンカの製造装置。

【請求項4】

前記集塵器で集塵されたダストがセメントクリンカ又は仕上工程に添加される請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造装置。

【請求項5】

前記集塵器で集塵されたダストがセメントクリンカ又は前記仕上工程に添加される前に、当該ダストを水洗する装置を更に備える請求項４に記載のセメントクリンカの製造装置。

【請求項6】

前記集塵器で集塵されたダストがセメントクリンカ又は前記仕上工程に添加される前に、当該ダストに対して有害元素の高アルカリ水への不溶化処理をする装置を更に備える請求項４又は５に記載のセメントクリンカの製造装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造装置を備えるセメントの製造装置。

【請求項8】

キルンの排ガスを抽気したガスに、サスペンションプレヒータの排ガスを抽気したガスと空気を混合する工程と、
前記混合したガスからダストを集塵する工程と、
を備える、セメントクリンカの製造方法。

【請求項9】

前記サスペンションプレヒータの排ガスが、粗粉分離した後にキルンの排ガスを抽気したガスに混合されることを特徴とする、請求項８に記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項10】

水銀又はタリウムのセメントクリンカの製造装置内での循環を低減することを特徴とする請求項８に記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項11】

請求項８〜１０のいずれか一項に記載のセメントクリンカの製造方法により製造したセメントクリンカからセメントを製造するセメントの製造方法。

【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（以下クリンカと略すことがある）の製造装置、セメントの製造装置、クリンカの製造方法及びセメントの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

クリンカは、通常、最高温度が２０００℃以上の微粉炭等の燃焼ガスを用いて１４５０℃程度にまで原料をキルンで加熱して製造される。そのために、原燃料として廃棄物を使用しても、有機物は元の分子の性状を残さないＣＯ_２やＨ_２Ｏのレベルにまで分解され、無機物の多くはクリンカ中に取り込まれてほとんど無害な状態になる。そのため、近年、大量の廃棄物がセメントの原燃料として利用されるようになっている。

【0003】

キルンの排ガスは通常９００℃以上の高温なので、サスペンションプレヒータ（以下ＳＰと略すことがある）を接続して熱回収を行っている。ＳＰ排ガスもまだ３００〜４００℃程度の高温であるため、その熱量は、原料の乾燥や発電ボイラなどに用いられている。その後、排ガスは集塵され、大気に排出される。

【0004】

キルン入口からＳＰ出口までの間のガスの流れは、全体で見れば、原料の流れと向流の関係にある。このため、揮発性の分子を作り易い揮発性元素は濃縮される。濃縮された揮発性元素は、設備内に付着し、大量になると装置の閉塞などの問題が発生する。

【0005】

廃棄物の利用増加に伴って、揮発性の分子を作り易い元素として塩素の量が特に増加している。そのためもあって、塩化物などの揮発性の分子を焼成工程から抜き出す塩素バイパスと呼ばれる装置が最近では普及している。

【0006】

循環して濃縮される元素は、焼成工程内に入った量がクリンカに同伴して出て行きにくい。このため、塩素バイパスから系外に排出しないと、大気に排出されるか、運転が乱れた時などに、クリンカ又は大気等にまとめて排出されることになる。

【0007】

特許文献１には、この大気に排出される特に水銀などの重金属の揮発性元素を低減する方法として、排ガスから捕集したダストをクリンカ粉砕系に投入する方法が記載されている。

【0008】

また、特許文献２には、特許文献１の改善方法として、３５０℃以上のＳＰ排ガスを抽気して、水銀等がセメント製造設備内に蓄積するのを防止する方法が示され、この方法により、大気に排出される水銀等を低減可能なことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００２−２８４５５０号公報

【特許文献2】特開２００５−０９７００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

セメント製造業に対して、クリンカの製造時及びセメントの使用時に、環境に排出される有害物質の低減が求められている。

【0011】

本発明は、有害物質が環境に排出されにくいセメントクリンカの製造装置、セメントの製造装置、セメントクリンカの製造方法及びセメントの製造方法を提供することが主な目的である。

【0012】

有害物質の多くは、ＳＰ排ガス（指摘しなければ、排ガスはかなりのダストを含む）に濃縮されている。クリンカの製造では、このＳＰ排ガス中の有害物質をダスト側に移動させて捕集し、大気に放出される有害物質を低減している。しかしながら、捕集して原料として再利用しているため、循環している有害元素や有害な有機物からなる有害物質の多くが濃縮され、その結果、捕集しきれずに排出される量が増える。

【0013】

そこで、ＳＰ排ガスから捕集したダスト（以下ＳＰダストと略すことがある）を、循環している工程から抜き出して、そのまま仕上工程で使用することもできる。しかし、セメントの使用時に有害元素や有害な有機物が溶出して、環境を汚染するおそれがある。

【0014】

特に、セメントを含む固化材を用いて地盤改良を行うことが近年増えており、従来のいわゆるコンクリート構造体に使うのに比べ、セメントの固化中、固化後の溶出が厳しく管理されるようになり、セメント製造設備で発生するダストを、クリンカやセメントに安易に添加できなくなっている。

【0015】

また、ダストを扱うには相応の装置と手間が必要で、ダストを直接仕上工程などで使わないのなら、ガスの方が扱い易い。しかしながら、ガスから水銀等を回収するには追加の回収装置が必要なため、設備が複雑になる傾向にあった。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明に係るセメントクリンカの製造装置は、キルンと、サスペンションプレヒータと、キルンとサスペンションプレヒータとを接続する接続配管と、接続配管に接続されて、キルンのキルン排ガスを抽気する抽気管と、抽気管の下流に接続された冷却器と、冷却器に接続された冷却空気導入用配管と、冷却器の下流に接続された集塵器と、サスペンションプレヒータより下流の配管に接続されてサスペンションプレヒータの排ガスを抽気する冷却用ガス配管とを備え、冷却用ガス配管から冷却器にガスを供給するように接続されている。

【0017】

本発明に係るセメントクリンカの製造装置は、サスペンションプレヒータは、仮焼炉を有することもあり、集塵器からの排ガスがキルン又は仮焼炉に供給されることが好ましい。

【0018】

本発明に係るセメントクリンカの製造装置では、集塵器で集塵されたダストがセメントクリンカ又は仕上工程に添加されることが好ましい。

【0019】

本発明に係るセメントクリンカの製造装置は、集塵器で集塵されたダストがセメントクリンカ又は仕上工程に添加される前に、当該ダストを水洗する装置を更に備えることが好ましい。

【0020】

本発明に係るセメントクリンカの製造装置は、集塵器で集塵されたダストがセメントクリンカ又は仕上工程に添加される前に、当該ダストに対して有害元素の高アルカリ水への不溶化処理をする装置を更に備えることが好ましい。

【0021】

本発明に係るセメントの製造装置は、本発明に係るセメントクリンカの製造装置を備える。

【0022】

本発明に係るセメントの製造方法は、キルンの排ガスを抽気したガスに、サスペンションプレヒータの排ガスを抽気したガスと空気を混合する工程と、混合したガスからダストを集塵する工程とを備える。

【0023】

本発明に係るセメントクリンカの製造方法は、水銀又はタリウムのセメントクリンカの製造装置内での循環を低減できる。

【0024】

本発明に係るセメントの製造方法は、本発明に係るセメントクリンカの製造方法により製造したセメントクリンカからセメントを製造する。

【0025】

なお、本発明で有害元素とは、まず、土壌汚染対策法施行令で元素が特定有害物質とされている、カドミウム、水銀、セレン、鉛、砒素、フッ素、ホウ素であり、また、通常の環境で安定した毒性の高い化合物が存在する、クロム、タリウム、リン、アンチモン、ゲルマニウム、スズなどを想定している。

【0026】

この中で、セメントの製造設備内で濃縮され、ダストを取り扱う際に注意を要するのは、カドミウム、水銀、セレン、鉛、フッ素、タリウムであるが、セメント製造設備で多種多様な廃棄物を原燃料としてリサイクルするようになり、他の元素が問題となる可能性は残る。

【0027】

また、本発明で有害な有機物とは、少量でも毒性の高いダイオキシン類を主に想定しているが、油汚染土などをリサイクルするようになり、また、クリンカ製造時の燃焼でも多少発生するので、ＶＯＣの様な物が問題になることもある。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、有害元素が環境に排出されるのを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【図2】第２の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【図3】第３の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【図4】第４の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明に係るクリンカの製造装置は、キルンとＳＰを有する公知のクリンカの焼成装置に、抽気管と、冷却器と、集塵器と、冷却用ガス配管とを備えることを特徴とする。

【0031】

冷却器は、キルンとＳＰとを接続する接続配管と抽気管を介して接続され、キルン排ガスが接続管から供給される。更に、冷却器は、ＳＰのガス側の下流の配管と冷却用ガス配管を介して接続され、抽気されたＳＰ排ガスが冷却用ガス配管から供給される。

【0032】

集塵器は、冷却器の排ガスからダストを集塵するように配置される。

【0033】

原料とガスとが向流で熱交換を行う装置では、高温部で原料から蒸発した揮発性分子がガスに乗って低温部に移動し、そこで再び原料側に凝結することがある。このような現象が起こると、揮発性分子は蒸発と凝結とを繰り返し、特定の元素や分子が循環して濃縮される。また、蒸発と凝結という物理現象だけでなく、分解と結合という化学現象が起こっても同様に濃縮される。両者をまとめて、本願では揮発と凝集と呼ぶ。

【0034】

クリンカの製造装置は、キルン入口からＳＰ出口までの間のガスと、原料との流れが向流である。そのため、塩素や硫黄と、ナトリウムやカリウムに代表されるアルカリ金属類が循環して濃縮され、装置の内部に付着して閉塞トラブルを引き起こす。

【0035】

そうならないために、品質上の要求もあって、循環物質を安定的に焼成系外に抜き出す、アルカリバイパスや塩素バイパスと呼ばれる装置が実用化されている。

【0036】

本願発明の抽気管と冷却器と集塵器（以下塩素バイパス集塵器と略すことがある）とを含む装置の部分は、一般に塩素バイパスと呼ばれる装置である。

【0037】

塩素バイパス集塵器で捕集されたダストの分析から、ナトリウム、カリウム、ルビジウムやセシウムといったアルカリ金属類や、塩素や臭素、硫黄やセレン、カドミウムや鉛は、クリンカの製造工程外に安定的に抜き出せていることが分かった。しかし、水銀やタリウムは、塩素バイパスダストでの濃度にバラツキがあり、ある程度の量が大気に排出されていることが分かってきた。

【0038】

バラツキの原因は、新原料中の元素は、キルンに入って溶融し、揮発性の分子を形成するまでは比較的揮発しにくい（このような新原料の揮発率は一次揮発率と呼ばれる）のに対し、一度揮発した揮発性元素は、揮発しやすい分子の形で回収され、原料表面に捕捉されていることが多いため、キルンに入る前のＳＰで大部分が揮発して（このような循環物の揮発率は二次揮発率と呼ばれる）、塩素バイパスで回収され難いためと考えられる。

【0039】

つまり、水銀やタリウムは、送入原料などから新原燃料として入った時に、キルンで揮発した一部が塩素バイパスに抽気され、それ以外は、ほとんどがＳＰで揮発するため塩素バイパスに抽気されることが少なく、塩素バイパスダストとして回収され難いのではないかと推測された。

【0040】

そこで、本願発明者は、ＳＰでの二次揮発率が高くＳＰダストに回収されて循環している元素は、ＳＰダストの集塵装置（以下ＳＰ集塵器と略すことがある）とＳＰとの間を主に循環するため、ＳＰ排ガス中に濃縮されていることに気付き、ＳＰ排ガスから有害元素を回収すれば、塩素バイパスダストに回収し切れていない有害元素が大気に排出されるのを低減できるのではないかと考えた。

【0041】

また、この場合、既に揮発性元素を効率的に回収している塩素バイパスを利用できれば、効率良く回収できるのではないかと考え、本発明に至った。

【0042】

表１に、例として、実際に運転しているクリンカの製造装置の、クリンカ、塩素バイパスダスト、ＳＰの最上段及び最下段のサイクロンで捕集したＳＰサイクロン原料、送入原料、及び、ＳＰダストを、ＸＲＦで分析した元素の濃度を％で示した。ＸＲＦの分析値は、ナトリウムより重い元素の測定値を、ハロゲン以外は酸化物換算して合計が１００％になるように正規化する酸化物換算値である。

【0043】

送入原料はクリンカ製造のためにＳＰに投入される原料で、新しく調合して粉砕した原料に、ＳＰダストのほぼ全量を回収して加えている。

【0044】

【表1】

塩素、セレン、カドミウム、鉛は塩素バイパスダストの濃度が最も高い。これらの元素が、キルンで揮発してＳＰで凝集する循環で濃縮されていると推測される。そのため、キルン排ガスを接続部から抽気配管を介して抽気することで、これらの元素は塩素バイパスダストに回収できている。

【0045】

それに対し、水銀やタリウムはＳＰダストの濃度が最も高い。これらの元素は、主に、ＳＰで揮発してＳＰダストに凝集して捕集され、送入原料に回収されて、再びＳＰに送入されることで循環して濃縮されていると推測される。つまり、水銀やタリウムのようなＳＰでの２次揮発率が高く、塩素バイパスだけでの回収が困難な元素は、循環経路であるＳＰ排ガス中での濃度が高い。

【0046】

従って、本発明では、塩素バイパスの冷却用のガスの全量若しくは一部に、ＳＰ排ガスを利用するので、ＳＰでの二次揮発率が高く従来の塩素バイパスでは抽気するのが難しい有害元素を、ＳＰ排ガスから塩素バイパスの冷却器に導いて、塩素バイパスダストとして回収できる。

【0047】

この時、ＳＰ排ガスは冷却される方が好ましく、配管からの放熱が期待できるので、冷却用ガス配管は多少長くなっても良く、ＳＰの最上段のサイクロンを出て直ぐからの抽気も可能である。

【0048】

また、ＳＰ排ガスにはかなりのダストが含まれるので、２次揮発率の高い分子はその凝集機構や物理吸着によりダストの微粉に多く含まれることから、サイクロンのような集塵器を用いて粗いダストを除く装置を、冷却用ガス配管の途中に入れて、塩素バイパスダストの量が増えないようにすると、抽気したＳＰ排ガスの冷却にも寄与するので好ましい。

【0049】

本発明に係るクリンカの製造装置では、塩素バイパス集塵器の排ガスには、塩素バイパスダストに凝集しなかった有害物質が含まれるので、塩素バイパス集塵器の排ガスはキルン又はＳＰ内に設置された仮焼炉に供給されることが好ましい。

【0050】

本発明に係るクリンカの製造装置では、塩素バイパスダストをクリンカ又は仕上工程に添加する構成になっても良い。この場合、塩素バイパスダストをクリンカ又は仕上工程に添加する前に水洗装置を更に備えることが好ましい。また、更に、不溶化処理を加えることもできる。

【0051】

水洗によって、塩素バイパスダストに含まれるセメントの品質上好ましくない成分を取り除くことができる。更に、セレン、カドミウム、水銀、タリウム、鉛等の、ほとんどの有害な元素が、微量に含まれるＣａＳ_ｘ（多硫化カルシウム）からと思われる硫黄と硫化物を作って、高アルカリ水にほとんど溶けなくなる。更に、同伴するＣａＯがＣａＯＨ_２となって固化するので、多くの有害物質が固化体に封じ込められる。また、この塩素バイパスダストが固化する時に、キレートやセメント等を加えるといった積極的な不溶化処理を行うと、セメント固化による不溶化と同等の効果を得ることができる。こういった処理をしたダストはクリンカ又は仕上工程に加えても、水を加えてセメントを固化する際の環境への溶出を非常に少なくすることができる。

【0052】

本発明に係るセメントの製造装置は、本発明に係るクリンカの製造装置を備えている。従って、本発明に係るセメント製造装置からの環境に排出される有害物質の低減、及び、本発明に係るセメント製造装置で製造したセメントを使用する時の環境に排出される有害物質を効果的に抑制することができる。

【0053】

本発明に係るクリンカの製造方法は、抽気したキルン排ガスに、抽気したＳＰ排ガスを混合し、混合されたガスからダストを集塵する。この工程で、従来の塩素バイパスでは抜き出すのが困難であった水銀とタリウムも塩素バイパスダストとして回収され、クリンカの製造工程内での循環が低減される。

【0054】

キルン排ガスには、主にキルンで揮発してＳＰで凝集して循環している揮発性元素が含まれ、その量は大量で、従来の塩素バイパスを用いて焼成系外に排出されている。ＳＰ排ガスには、塩素バイパスでは取れにくい、主にＳＰで揮発してＳＰダストに捕捉されて再びＳＰに供給されることで循環している、ＳＰでの２次揮発率の高い元素が多く含まれる。そこで、本発明を使えば、ＳＰ排ガスも塩素バイパスに供給することで、ＳＰでの２次揮発率の高い元素、特に水銀とタリウムとを塩素バイパスのダストとして回収できる。

【0055】

従って、クリンカ製造工程での循環量が減り大気に排出される量も低減される。

【0056】

ＳＰの排ガスや、キルンの排ガスとＳＰの排ガスとが混合されたガスは、揮発している有害元素を凝集させるため、冷却されるのが好ましい。

【0057】

塩素バイパス集塵器はＳＰ排ガス中の揮発性成分を凝集させる目的から、ＳＰの排ガス温度よりも低い温度で運転されるのが好ましい。また、凝集を進める目的で塩素バイパス集塵器の前に、ゼオライトのようなセメントに無害な物理吸着材を添加することもできる。また、意図的に塩素バイパス集塵器の温度を上げて、その出口で水銀やタリウムを回収することもできる。その場合、ガス温度を下げたり、活性炭のような物理吸着材を使うことが可能である。

【0058】

本発明に係るセメントの製造方法では、本発明に係るクリンカの製造方法により製造したクリンカからセメントを製造する。従って、本発明に係るセメント製造方法によれば、セメントの製造装置から環境に排出される有害物質の低減、及び、セメントを使用する時の環境に排出される有害物質を効果的に抑制することができる。

【0059】

以下に、本発明を実施した好ましい形態の例について説明する。下記の実施形態は例示であり、下記の実施形態に限定されるものではない。

【0060】

図は同じ部分は同じ符号を用いて参照しており、同様の機能を有する他の装置と代替可能である。また、図のブロックは装置を機能的に図示した物で、具体的な実際の寸法や構造とは関係が無い。

【0061】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。図１及び後述する図２〜図４において、実線は原料など固体及びそれに同伴する液体及び気体の流れ、破線はガス及びそれに同伴するダスト等の流れを示している。

【0062】

セメントの製造設備は、原料工程（設備）１と焼成工程（設備）２と仕上工程（設備）３とを備えている。

【0063】

原料工程１では、新原料を調合して粉砕した原料に、ＳＰ排ガスＧ１中に含まれるＳＰ２１を飛散した原料が回収されて、送入原料Ｍ１が作られる。なお、ＳＰ排ガスＧ１はかなりの熱量を持っているので、新原料の乾燥に利用される。

【0064】

焼成工程２では、送入原料Ｍ１は、ＳＰ２１に投入されて熱交換を行い、接続配管２２を通ってキルン２３に入り、キルン２３で焼成されて、クリンカＭ２が製造される。

【0065】

なお、今日ではＳＰ２１のガス側入口に仮焼炉を設けて燃料を供給するＮＳＰ（ニュー・サスペンション・プレヒータ）化して生産量を増やしているのが一般的ある。本発明ではＳＰとＮＳＰとで本質的な違いが無いので、まとめてＳＰと表現する。

【0066】

図には示していないが、キルン２３を出たクリンカＭ２は、品質上急冷が必要なので、クリンカクーラーと呼ばれる熱交換器で冷却される。この冷却には空気を主体とするガスが使われ、キルン２１の燃料の燃焼に利用さる。また、ＮＳＰの場合は仮焼炉の燃料の燃焼にも利用される。キルン２３のキルン排ガスＧ２は接続配管２２を通って、仮焼炉の燃焼ガスと共にＳＰ２１で、送入原料Ｍ１の加熱に利用される。

【0067】

仕上工程３では、クリンカＭ２に、石膏などが加えられて粉砕され、セメントＭ３が製造される。

【0068】

本実施形態は、こういったＳＰ２３を備える一般的なクリンカ及びセメントの製造装置を対象にしている。

【0069】

セメント製造に、多種多様な廃棄物を原燃料としてリサイクルするのが近年普通になり、特に塩素の量が増加した。塩素は、多くの金属と飽和蒸気圧の高い比較的安定した分子を作るため、キルンで、ＫＣｌやＮａＣｌやＣａＣｌ_２を生成し、循環物質が増加する。

【0070】

そのため、装置内での付着物が増加して閉塞トラブルが増え、また、品質上の要求もあって、焼成工程から塩化物などの循環物質を抜き出す塩素バイパスが普及している。

【0071】

本実施形態に係る製造装置は、こういった塩素バイパス４を備える。

【0072】

塩素バイパス４では、キルン排ガスＧ２の一部を抜き出した塩素バイパス抽気Ｇ３を処理する。抜き出しは、抽気管４１を接続配管２２に接続して抽気することで行い、キルン排ガスＧ２の０．３〜３０％を抽気することが多い。この割合を抽気率と呼ぶ。

【0073】

抽気率は、目的によって０〜１００％が可能で、塩化物の循環を減らして運転を安定化したいのなら通常は１％未満で十分であり、原燃料中の塩素が多く、セメントＭ３の品質上除去したいのなら３％以上抽気して、クリンカＭ２中の塩素を減らす。

【0074】

塩素バイパス抽気Ｇ３は冷却器４２に送られ、冷却用空気を混合して冷却される。冷却用空気は、周囲の空気が使われるのが普通であるが、冷却が可能であれば他のガスを混ぜて使うこともできる。

【0075】

キルン排ガスＧ２には凝集して閉塞を引き起こす成分が大量に含まれているので、それらの揮発性物質が凝集するまでは装置の壁面に接触しないようにする。冷却用ガスを、揮発性成分が固化するまでは装置内壁面を保護するように流し、内壁面に揮発性成分が付着しないようにする。

【0076】

実際の運転では、塩素バイパス抽気Ｇ３の揮発性分子はＫＣｌとＳＯ_２が主で、共晶による融点の低下や気体が液化する時の凝集熱や脱硫時の反応熱も影響するため、凝集して固化する温度は６００℃程度のようである。よって、塩素バイパス抽気Ｇ３の最高温度が６００℃以下になるまでは、内壁面に接触しないように運転することが好ましい。なお、この時点では、塩素バイパス抽気Ｇ３は冷却用のガスとは余り混ざっておらず、管の中心部が高温で周囲が低温の不均一な温度分布になっている。中心部が６００℃でこのような温度分布のあるガスを完全に混合すると、シミュレーションなどの結果では３００〜４００℃であった。

【0077】

冷却器４２で冷却された塩素バイパス抽気Ｇ３は、塩素バイパス集塵器４３に送られて、塩素バイパスダストＭ４が回収される。塩素バイパス集塵器４３の耐熱温度まで冷却器４２だけで冷却すると通常は効率が悪い。そのため、冷却器４２の排ガスは、図示していない別の熱交換器や、配管による自然冷却若しくは冷却用の空気を吹き込むことで十分冷却されて塩素バイパス集塵器４３に供給される。

【0078】

本実施形態は、前記冷却用空気の全量又は一部として、ＳＰ排ガスＧ１を利用するための冷却用ガス配管５が設置される。

【0079】

図１は、冷却用ガス配管５が直接冷却器４２に接続するように描いているが、この図に限定されるわけではない。冷却用ガス配管５はＳＰ排ガスＧ１を冷却器４２に供給するように接続されれば良く、例えば冷却用空気を吹き込むファンの入口や、冷却用空気を冷却器４２に吹き込む配管、又、抽気管４１に接続することができる。

【0080】

ＳＰ排ガスＧ１に含まれる循環物質の総量は、ダストを排ガスから除去しない限り減らない。従って、冷却用ガス配管５は、原料工程の個別の装置でＳＰ排ガスＧ１に原料が混合されて除去されるまでに、ＳＰ排ガスＧ１をダスト込みで抽気できるように接続されれば良い。なお、抽気するＳＰ排ガスＧ１の温度は、塩素バイパス排気Ｇ４の温度より高ければ、塩素バイパス集塵器４３で循環物質の回収が効率的に可能である。

【0081】

冷却用ガス配管５で抽気したＳＰ排ガスＧ１中のダストは、揮発性分子が物理吸着しているので、含まれていても構わない。しかし、粗く重いダストは細孔も少なく比表面積も狭いため物理吸着を余り期待できないので、塩素バイパスダストＧ４の量が増え過ぎるなら、除去した方が好ましい。ＳＰ排ガスＧ１中のダストは、ＳＰのサイクロンで捕集できなかった比較的細かく軽いダストが主体であるが、再飛散による粗く重いダストも存在するので、除去にはサイクロンや慣性集塵器や重力沈降室等を利用できる
また、当然のことながら冷却という目的から、冷却用ガス配管５で抽気したＳＰ排ガスＧ１は冷却される方が好ましい。

【0082】

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【0083】

図２は、塩素バイパス排気Ｇ４が、キルン２３に入るガスと仮焼炉に入るガスとに接続されている点で図１と異なる。図２では、塩素バイパスが仮焼炉の２箇所に接続されているが、塩素バイパスが仮焼炉の１カ所のみに接続されていても構わない。

【0084】

キルン２３に入るガスは、図には示していないクーラーからキルンに入る又はキルンの主バーナから入るキルン燃料燃焼用のＯ_２源のガスである。仮焼炉に入るガスは、図には示していないクーラーから仮焼炉に入る又は仮焼炉のバーナから入る仮焼炉燃料燃焼用のＯ_２源のガスである。塩素バイパス排気Ｇ４をクーラーに戻す場合は、熱交換が行われるように戻すと好ましい。

【0085】

塩素バイパスダストＧ４を回収する高温ガスを処理する塩素バイパス集塵器４３は、設備費を抑えるために、集塵器が耐える程度に高温で運転することが多い。バグフィルタだとフィルタの耐熱性から、使用温度の上限は２００℃前後で、また、ＥＰやセラミックフィルタでは筐体やファンの耐熱性から、使用温度の上限は３５０℃程度が目安となる。もちろん装置が高温に耐えるように設計すれば、更に高い温度での運転も可能である。

【0086】

その高温のために、有害な元素の分子は塩素バイパスダストＧ４に十分吸着されず、塩素バイパス排気Ｇ４に逃げ易い。そのため、塩素バイパス排気Ｇ４はそのまま大気に排出せずに、もう一度クリンカの生産装置に戻すことで、大気に排出される有害元素を低減できる。

【0087】

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【0088】

図３は、塩素バイパスダストＭ４が、クリンカＭ２と仕上げ工程３とに接続されている点が図１と異なる。図２では、塩素バイパスが仮焼炉の２箇所に接続されているが、塩素バイパスが仮焼炉の１カ所のみに接続されていても構わない。

【0089】

塩素バイパスダストＭ４は、少量であればそのままクリンカに添加することが可能である。その際、少量の水が加われば、塩素バイパスダストＭ４はクリンカＭ２に固着して、粉と塊とが分離した際に（セグリと呼ばれ、クリンカのハンドリング時に良く起こる）、粉の方にダストが多く行って濃度のバラツキが生じる危険性が減るので好ましい。

【0090】

なお、クリンカへの添加は仕上工程３でも可能で、粉の場合は仕上ミル出口のセパレータの前で行うと、粉砕の邪魔にならず発塵も少ないので効果的である。

【0091】

（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係るクリンカ及びセメントの製造装置の模式図である。

【0092】

図４は、塩素バイパスダストＭ４が、クリンカＭ２と仕上げ工程３とに接続される前に水洗装置６が入っている点が図３と異なる。図２では、塩素バイパスが仮焼炉の２箇所に接続されているが、塩素バイパスが仮焼炉の１カ所のみに接続されていても構わない。

【0093】

塩素バイパスダストＭ４中に塩化物などセメントの品質上有害な成分が多ければそれらを除去するのが好ましい。その際、塩化物の大部分が水に溶けやすく無害なＫＣｌかＮａＣｌなので水洗で除去できる。また、水洗の際に有害元素の溶出が抑制される不溶化処理にもなり、セメントから環境に排出される有害物質を低減できるので好ましい。

【0094】

また、水洗装置６に代えて、又は、水洗装置６に加えて、セメントやキレートを加えて固化させるような不溶化処理装置を配置することができる。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本発明によれば、クリンカやセメントの製造時に塩素バイパスを利用して、ＳＰでの二次揮発率の高い揮発性の有害な元素のみならず、有害物質、特に循環する有害物質を抜き出して、大気に排出される量を低減できる。

【0096】

また、ＳＰダストから塩素バイパスダストに回収される元素を、塩素バイパスダストの処理方法を変えれば、塩素やカリウム、ナトリウムといったセメント製品にとって好ましくない成分を除去するのみならず、有用物として回収することも可能である。

【符号の説明】

【0097】

Ｍ１ 送入原料
Ｍ２ クリンカ（セメントクリンカ）
Ｍ３ セメント
Ｍ４ 塩素バイパスダスト
Ｇ１ ＳＰ排ガス
Ｇ２ キルン排ガス
Ｇ３ 塩素バイパス抽気
Ｇ４ 塩素バイパス排気
１ 原料工程
２ 焼成工程
２１ ＳＰ（サスペンション・プレヒータ）
２２ 接続配管
２３ キルン
３ 仕上工程
４ 塩素バイパス
４１ 抽気管
４２ 冷却器
４３ 塩素バイパス集塵器
５ 冷却用ガス配管
６ 水洗装置 又は 不溶化処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】