JP2000313643A

JP2000313643A - セメント原料、及びセメントクリンカ製造方法

Info

Publication number: JP2000313643A
Application number: JP11119236A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hanada; 裕志花田; Shuichi Maeda; 修一前田; Takeshi Hirano; 健平野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】浚渫汚泥や建設汚泥などの汚泥、及び循環流
動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシュを有効活
用できる技術を提供することである。【解決手段】循環流動層ボイラ装置から排出されるボ
トムアッシュと、汚泥とを含むセメント原料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浚渫汚泥や建設汚
泥などの汚泥を資源化して有効活用する技術に関する。
特に、汚泥をセメント原料の一部としてセメント焼成工
程において焼成する有効活用に関する。

【０００２】

【従来技術、及び発明が解決しようとする課題】汚泥の
セメント製造工場内での処理技術として幾つかの提案が
されている。例えば、特開平３−９８７００号公報で
は、下水汚泥と生石灰類とを混合して当該下水汚泥の脱
水を行う脱水工程と、上記脱水工程で生成する固形分を
セメントキルン中に投入して他のセメント原料と共に焼
成するセメントクリンカ焼成工程と、上記脱水工程で発
生するガスをセメントクリンカ焼成工程に導入するガス
処理工程とを含むことを特徴とする下水汚泥の資源化シ
ステムが提案されている。

【０００３】又、特開平８−２７６１９９号公報では、
含水汚泥を、直接、乾式キルンの窯尻部分または仮焼炉
に導入して焼却することを特徴とする汚泥処理方法が提
案されている。又、特開平１０−１９２８９６号公報で
は、有機汚泥を貯留する貯留タンクと、該貯留タンク内
の有機汚泥を、セメント製造プラントの焼成工程にあ
る、セメント原料仮焼用のプレヒーターの下部から上記
セメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部まで
の間に導入する汚泥導入装置とを備えた汚泥処理設備が
提案されている。

【０００４】又、特開平１０−１９４８００号公報で
は、プレヒーターにより仮焼されたセメント原料を、乾
式セメントキルンで焼成するときに発生する排ガス中の
ＮＯ_x低減方法において、上記プレヒーターの下部から
上記乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、アンモニ
アを含む有機汚泥を導入するセメントキルン排ガスのＮ
Ｏ_x低減方法が提案されている。

【０００５】上記特開平３−９８７００号公報提案の技
術は、下水汚泥をセメントキルン中に投入して他のセメ
ント原料と共に焼成するに先立って、下水汚泥に生石灰
類を混合して当該下水汚泥の脱水を行うものであるのに
対して、特開平８−２７６１９９号公報、特開平１０−
１９２８９６号公報、特開平１０−１９４８００号公報
提案の技術は、下水汚泥を、前処理することなく、その
まま乾式キルンの窯尻部分に投入して処理しようとする
ものである。

【０００６】前者の技術は、下水汚泥を生石灰類と混合
処理することから、下水汚泥の脱水・滅菌・悪臭低減・
ハンドリング性改善などの有用な作用が予想されるが、
高価な生石灰を用いることから、処理費用が高く付く。
又、セメント原料として利用する場合に、なんらかの成
分調整を行う必要がある等の弱点も想定される。又、後
者の技術は、下水汚泥を何らの事前処理をせぬまま、乾
式キルンの窯尻部等に投入・焼却するので、設備・処理
の費用はより安価と考えられるが、既に成分が調整され
たセメント原料に追加する形で単独に集中して投入する
為、下水汚泥の成分及び水分のバラツキがセメント製造
の中間製品であるセメントクリンカ成分のバラツキを助
長する恐れがある。これを避ける為には、分散して投入
するなどの方法が考えられるが、一般に下水汚泥は粘性
が高いので、噴射装置などの特殊な装置が必要になる欠
点がある。更には、ハンドリング性が悪い等の取扱性に
問題もある。これらの他にも、窯尻部分に固結が生じ易
くなり、キルンの安定運転に支障を来す可能性が高い。

【０００７】又、上記提案の技術は、汚泥と言っても、
所謂、下水汚泥を対象したものである。この為、浚渫汚
泥や建設汚泥などの汚泥にも適用できるのか否かは不明
である。ところで、近年、下水汚泥だけでなく、浚渫汚
泥や建設汚泥などの汚泥も埋立処分などの処理が困難と
なって来ており、新しい処理方法の開発、更には資源化
が求められている。

【０００８】又、上記浚渫汚泥や建設汚泥などの汚泥の
みならず、循環流動層ボイラ装置から排出されるボトム
アッシュの処理、更には資源化が求められている。すな
わち、発電設備として循環流動層ボイラ装置が設けられ
たセメント製造工場がある。このような工場にあって
は、循環流動層ボイラ装置から多量のボトムアッシュが
排出される。この為、大量に排出されるボトムアッシュ
の処理に困っている。そして、単なる処理と言うだけで
は無く、資源化が求められている。

【０００９】従って、本発明が解決しようとする第１の
課題は、汚泥、特に浚渫汚泥や建設汚泥などの汚泥を有
効活用できる技術を提供することである。本発明が解決
しようとする第２の課題は、循環流動層ボイラ装置から
排出されるボトムアッシュを有効活用できる技術を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１及び第２の課題
は、循環流動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシ
ュと、汚泥とを含むことを特徴とするセメント原料によ
って解決される。

【００１１】特に、脱硫媒体として石灰石を用いた循環
流動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシュと、汚
泥とを含むことを特徴とするセメント原料によって解決
される。ボトムアッシュ及び汚泥（特に、浚渫汚泥や建
設汚泥）をセメント原料として用いる場合に、ボトムア
ッシュと汚泥との混合割合は、該混合物における含水割
合が０．５〜３０ｗｔ％（特に、１ｗｔ％以上。１０ｗ
ｔ％以下。）となるようボトムアッシュと汚泥とが混合
されることか好ましい。すなわち、このような含水割合
のものとすることによって、ハンドリング性を向上させ
ることが出来、かつ、得られるセメント製品の品質のバ
ラツキを少なく出来る。

【００１２】本発明において、ボトムアッシュに脱硫媒
体として石灰石を用いた循環流動層ボイラ装置から排出
されるボトムアッシュが好ましいのは、該ボトムアッシ
ュ中に生石灰分が含有されることになり、これによって
脱水効率が向上するからである。すなわち、本発明にお
ける循環流動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシ
ュは、含水率が実質上０％で、所謂、パサパサした感じ
のものである。従って、このような実質上含水率が０％
のボトムアッシュを混合してやれば、含水率が高い浚渫
汚泥や建設汚泥であると言っても、相対的に含水率を低
下させることが出来る。そして、これをセメント原料と
して取り扱うに際して、ハンドリング性が向上する。

【００１３】特に、生石灰（ＣａＯ）分が含まれている
ボトムアッシュを用いた場合、生石灰分が水と反応し、
脱水効率が向上する。しかも、脱硫媒体として用いる石
灰石はセメント工場では原料の一部として通常使用され
るものであり、ボトムアッシュ中の生石灰分がセメント
原料の一部として加わったとしても、一向に差し支えが
無い。寧ろ、石灰石原料が補充されることになって、セ
メント原料としての本来の石灰石の使用量を減らすこと
も出来、非常に好都合である。

【００１４】又、前記第１及び第２の課題は、上記のセ
メント原料をセメント焼成系に導入し、他のセメント原
料と共に焼成することを特徴とするセメントクリンカ製
造方法によって解決される。又、酸化鉄、シリカ、粘
土、石灰石、上記のセメント原料を混合し、焼成するこ
とを特徴とするセメントクリンカ製造方法によって解決
される。

【００１５】そして、本発明により、浚渫汚泥や建設汚
泥をセメント原料として資源化できるようになり、その
社会的意義は極めて高い。尚、上記にあっては、汚泥と
して浚渫汚泥や建設汚泥を挙げて説明したが、例えば下
水処理施設で発生する下水汚泥、糞尿処理施設で発生す
る糞尿汚泥、その他各種の処理施設から発生する有機質
含有汚泥と言った汚泥にも適用できる。すなわち、この
ような類の汚泥にあっても、循環流動層ボイラ装置から
排出されるボトムアッシュ、特に脱硫媒体として石灰石
を用いた循環流動層ボイラ装置から排出されるボトムア
ッシュを用いた場合、この混合物の含水率はセメント原
料として取り扱うのに好適なものとなり、ハンドリング
性が良くなる。しかも、いずれもが処理に困っていた廃
棄物であり、廃棄物と廃棄物とを混合することにより、
セメント原料として資源化でき、その社会的意義は極め
て高い。

【００１６】特に、本発明で用いるボトムアッシュは、
自家発電設備を備えたセメント製造工場における循環流
動層ボイラ装置から排出されるものであるから、他から
運んで来るものでも無く、輸送コストが掛からず、極め
て好都合である。循環流動層ボイラ装置から排出される
ボトムアッシュ、特に脱硫媒体として石灰石を用いた循
環流動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシュと汚
泥との混合は、如何なる手段が採用されても良い。例え
ば、ショベルで混合されても良く、プロシェアミキサー
等の混合機が用いられても良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に係るセメント原料は、循
環流動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシュ（特
に、脱硫媒体として石灰石を用いた循環流動層ボイラ装
置から排出されるボトムアッシュ）と、汚泥（特に、浚
渫汚泥や建設汚泥）とを含む。ボトムアッシュ及び汚泥
（特に、浚渫汚泥や建設汚泥）をセメント原料として用
いる場合に、ボトムアッシュと汚泥との混合物における
含水割合が０．５〜３０ｗｔ％（特に、１ｗｔ％以上。
１０ｗｔ％以下。）となるようボトムアッシュと汚泥と
が混合される。本発明における循環流動層ボイラ装置か
ら排出されるボトムアッシュは、含水率が実質上０％の
ものである。浚渫汚泥や建設汚泥などの汚泥は、一般的
には、含水率が１５ｗｔ％以上のものである。

【００１８】本発明に係るセメントクリンカ製造方法
は、上記のセメント原料をセメント焼成系に導入し、他
のセメント原料と共に焼成する方法である。或いは、酸
化鉄、シリカ、粘土、石灰石、上記のセメント原料を混
合し、焼成する方法である。以下、更に説明する。図１
はセメントクリンカ焼成工場の概略図である。

【００１９】図１中、１は、セメント製造工場（セメン
トクリンカ焼成工場）内に設けられた自家発電設備にお
ける循環流動層ボイラ装置である。ここでは、燃料とし
て石炭などが燃やされ、そして脱硫媒体として石灰石が
用いられている。この循環流動層ボイラ装置１からは生
石灰分を含むボトムアッシュが排出される。ボトムアッ
シュの排出量は、発電量が２３〜２５ＭＷの場合に、約
１０ｔ／日程度である。

【００２０】尚、排出されたボトムアッシュについて、
その成分分析を試みた処、ＳｉＯ₂が１９．５ｗｔ％、
Ａｌ₂Ｏ₃が８．６ｗｔ％、Ｆｅ₂Ｏ₃が２．６ｗｔ
％、ＣａＯが４９．１ｗｔ％、ＭｇＯが０．６ｗｔ％、
ＳＯ₃が７．０ｗｔ％、その他１０．０ｗｔ％、Ｉｇ．
Ｌｏｓｓが２．６ｗｔ％であった。又、水分量は０ｗｔ
％であった。

【００２１】２は、セメント製造工場（セメントクリン
カ焼成工場）内に設けられた汚泥保管場である。この汚
泥保管場２には、タンプカー等によって建設汚泥や浚渫
汚泥が搬入されて来る。因みに、ダンプカーにより搬入
されて来た建設汚泥について、その成分分析を試みた
処、ＳｉＯ₂が６５．９ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃が１４．１
ｗｔ％、Ｆｅ₂Ｏ ₃が４．８ｗｔ％、ＣａＯが１．８ｗ
ｔ％、ＭｇＯが２．３ｗｔ％、ＳＯ₃が０．３ｗｔ％、
その他５．７ｗｔ％、Ｉｇ．Ｌｏｓｓが５．１ｗｔ％で
あった。又、水分量は１５．１ｗｔ％であった。

【００２２】上記循環流動層ボイラ装置１からのボトム
アッシュと汚泥保管場２からの建設汚泥とが、混合機３
によって混合される。混合割合は、汚泥の含水量によっ
て変動するので、一義的に決めることは出来ないが、混
合物をセメント原料として用いる場合には、混合物にお
ける含水割合が０．５〜３０ｗｔ％（特に、１ｗｔ％以
上。１０ｗｔ％以下。）となるよう混合する。本実施形
態では、ボトムアッシュ：汚泥＝１：１〜５（重量比）
の割合で混合した。

【００２３】因みに、ボトムアッシュ：汚泥＝１：５の
場合、混合直後の含水率を計算により求めると、１２．
６ｗｔ％であり、そして混合してから２４時間放置した
後の含水率を測定すると、１０．８ｗｔ％であった。従
って、脱水効率（〔放置前水分量−放置後水分量〕／放
置前水分量×１００）は１４．３％であった。ボトムア
ッシュ：汚泥＝１：３の場合、混合直後の含水率を計算
により求めると、１１．３ｗｔ％であり、そして混合し
てから２４時間放置した後の含水率を測定すると、９．
４ｗｔ％であった。従って、脱水効率（〔放置前水分量
−放置後水分量〕／放置前水分量×１００）は１６．８
％であった。

【００２４】ボトムアッシュ：汚泥＝１：１の場合、混
合直後の含水率を計算により求めると、７．８ｗｔ％で
あり、そして混合してから２４時間放置した後の含水率
を測定すると、５．８ｗｔ％であった。従って、脱水効
率（〔放置前水分量−放置後水分量〕／放置前水分量×
１００）は２３．７％であった。これから判る通り、汚
泥に対してボトムアッシュを混合することにより、含水
率を低下させることが判る。特に、ボトムアッシュ中に
生石灰（ＣａＯ）分が含まれていることによって、脱水
が効果的に行われていることが判る。

【００２５】混合機３で十分に混合された後、取り出さ
れ、貯蔵庫４に一時保管される。又、セメント原料、例
えば酸化鉄は貯蔵庫５に保管されており、シリカは貯蔵
庫６に保管されており、粘土は貯蔵庫７に保管されてお
り、石灰石は貯蔵庫８に保管されている。そして、上記
貯蔵庫４，５，６，７，８から各々の原料が所望量ずつ
取り出され、原料粉砕機９に投入されて粉砕され、この
後、複数段のサイクロンで構成されたサスペンションプ
レヒータ１０に投入され、そして仮焼炉（仮焼炉が無い
場合もある。）を経て、ロータリーキルン１１に至る。
尚、ロータリーキルン１１の排ガスは、仮焼炉、サスペ
ンションプレヒータ１０の最下段のサイクロンから上段
のサイクロンに移って行く。そして、セメント原料は加
熱され、脱炭酸により生石灰が生成する。尚、これらの
セメントクリンカ焼成設備や焼成工程は、良く知られて
いるから、これ以上の説明は省略する。

【００２６】すなわち、本実施形態においては、ボトム
アッシュと建設汚泥との混合物をセメント原料の一つと
した以外は、これまでのセメントクリンカ焼成技術を応
用することにおいて基本的な技術思想は同じである。そ
して、ボトムアッシュと建設汚泥とを混合したので、こ
の混合物がセメント原料として資源化できるようになっ
たのである。この点に本発明は大きな意義がある。つま
り、従来、廃棄物として困っていた物同士を混合するこ
とによって資源化できた点に大きな意義がある。

【００２７】上記実施形態にあっては、ボトムアッシュ
と建設汚泥との混合物はサスペンションプレヒータ１０
の最上段のサイクロンに投入されるようにしたが、ロー
タリキルン１１に至る途中のセメント焼成系に直接導入
するようにしても良い。又、ロータリーキルン１１の窯
尻部から内部に導入するようにしても良い。例えば、ロ
ータリーキルン１１の窯尻部にスクリュー方式の導入手
段を取り付けておき、これによってボトムアッシュと建
設汚泥との混合物をロータリーキルン１１の窯尻部から
内部に導入しても良い。

【００２８】又、ボトムアッシュと混合するのは建設汚
泥だけでは無く、浚渫汚泥であっても良い。更には、建
設汚泥と浚渫汚泥とが混ざったものであっても良い。す
なわち、このような汚泥であっても、ボトムアッシュと
混合することによって、セメント原料に有効活用でき
る。すなわち、建設汚泥及び／又は浚渫汚泥をボトムア
ッシュと混合したので、これらの汚泥をセメント焼成系
に導入する際、ハンドリングの良い処理が可能となり、
セメントクリンカ焼成の安定運転に問題は生じない。

【００２９】特に、汚泥を、そのまま、直接、投入する
のではなく、汚泥をボトムアッシュと混合しており、こ
の混合物は粉粒状のものとなり、汚泥のような粘稠質な
ものではない為、投入する場合の取扱性が良い。例え
ば、キルン等に投入する場合に、汚泥をそのまま投入す
る場合のような汚泥を分散させる為の噴霧装置を必要と
しない。

【００３０】更には、脱硫媒体として石灰石を用いた循
環流動層ボイラ装置から排出されるボトムアッシュと混
合するから、セメント原料としての均一化を図り易く、
セメントクリンカ成分のバラツキが少ない。更には、汚
泥を有効活用（処理）しようとする、そのセメント製造
工場でボトムアッシュは得られるから、わざわざ、格別
な生石灰をそのセメント製造工場に移送する必要が無
く、この点からも費用は低廉になる。

【００３１】

【発明の効果】汚泥、特に浚渫汚泥や建設汚泥などの汚泥が有効に
活用される。汚泥を用いたにもかかわらず、品質の安定したセメ
ントが得られる。取扱性に優れている。費用が低廉である。煩瑣な管理が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施されるセメント製造工場の全体概
略図

【符号の説明】

１循環流動層ボイラ装置２汚泥保管場３混合機４，５，６，７，８貯蔵庫９原料粉砕機１０サスペンションプレヒータ１１ロータリーキルン

フロントページの続き (72)発明者平野健高知県高知市孕東25 太平洋セメント株式会社土佐工場内Ｆターム(参考） 4D059 AA09 BB14 BF15 CA14 CC04 DA04 DA12 DA22 DA54 DA60 EB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】循環流動層ボイラ装置から排出されるボ
トムアッシュと、汚泥とを含むことを特徴とするセメン
ト原料。
【請求項２】脱硫媒体として石灰石を用いた循環流動
層ボイラ装置から排出されるボトムアッシュと、汚泥と
を含むことを特徴とするセメント原料。
【請求項３】ボトムアッシュと汚泥との混合物におけ
る含水割合が０．５〜３０ｗｔ％となるようボトムアッ
シュと汚泥とが混合されてなることを特徴とする請求項
１又は請求項２のセメント原料。
【請求項４】汚泥が、浚渫汚泥及び／又は建設汚泥で
あることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかのセ
メント原料。
【請求項５】請求項１〜請求項４いずれかのセメント
原料をセメント焼成系に導入し、他のセメント原料と共
に焼成することを特徴とするセメントクリンカ製造方
法。