JPH1135350A - セメント原料製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、海底浚渫土を用いてセメントの
原料を製造することができるセメント原料製造方法を提
供することを課題とする。 【解決手段】 浚渫土はゴミ取り装置５でゴミが除かれ
た後、湿式サイクロン１０で分級され、粗粒は砂洗浄装
置１２で洗浄されて塩素分が除去された状態でストック
ヤード１７に貯留される。一方、微粒はシックナー１８
で濃縮された後、シックナー２３〜２６において清水で
洗浄されて塩素分が除去され、フィルタプレス３４で脱
水されてストックヤード１７に貯留される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、海底浚渫土をセ
メント原料として有効利用できるように改質するセメン
ト原料製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多くの港湾においては、船の航
路を確保するために、定期的に海底の浚渫が行われてい
る。このとき発生する浚渫土の処分としては、従来、干
拓に用いる、運搬船で沖へ運んで海洋投棄する、陸上処
分する等の方法が採られていた。これらのうち、干拓
は、その地域で干拓予定がある場合には有効であるが、
干拓予定がない地域あるいは時期には採用不可能であ
り、地域、時期が限られるために安定した処分法とはな
らない。また、海洋投棄は、海洋の濁りの発生等、海洋
汚染の惧れがあるため、年々投棄が難しくなってきてい
る。

【０００３】陸上処分をするためには、浚渫土から水分
を切るための広大な一時貯留場所と最終処分場を必要と
し、これらの確保が困難となりつつある。特に、浚渫土
が塩素を含んでいるために、処分場所の確保が難しくな
っており、塩素分を除去することでその処分先は大きく
広がる。しかし、この種の浚渫では、いわゆるヘドロが
混在することが多く、そのままでは塩素を除去しても浚
渫土の有効利用の用途が限られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この問題点を解決する
ためには、浚渫土を分級して砂と微粉（シルト等）に分
離した後、それぞれを清水で洗浄して塩素を取り除くこ
とが好ましい。このようにすることによって、有効利用
の範囲が大きく広がる。まず、砂は人工海浜の砂浜に使
用できる。この場合は、砂を脱塩する必要がない。ま
た、砂を魚礁の近くに蒔くことにより、魚の住環境を整
備することができる。さらに、洗浄して脱塩した砂につ
いては、コンクリートの骨材としての使用が可能であ
る。次に、微粉については、脱塩しない場合は干拓や海
岸部における埋め立て等にしか利用できないが、脱塩す
ることにより畑の覆土等に利用でき、また各種の埋め立
てにも自由に利用することができる。

【０００５】しかしながら、これらの用途は既に過剰な
状態にあり、人工海浜、人工魚礁はそのプロジェクトが
なければ成立せず、コンクリートの骨材は粒度分布及び
塩素濃度によっては使用量が制約される。畑の覆土にし
ても、浄水場汚泥の活用が現在行われているものの、供
給過剰な状態にある。各種の埋め立てにしても同様であ
る。

【０００６】そこで、本発明者等はセメント製造に用い
る原料の代替として浚渫土を使用することに注目した。
１０００ｋｇのセメントを製造するには、通常約１５０
０ｋｇの石灰石と約３００ｋｇの粘土類、さらに鉄滓と
石膏をそれぞれ２０〜４０ｋｇ使用する。海底浚渫土は
塩分を除けばほぼ粘土類に等しい成分を有しており、セ
メント原料として利用できれば、大量でしかも安定した
需要があり、理想的な用途となる。この発明は、以上の
ような背景の下、海底浚渫土を用いてセメントの原料を
製造することができるセメント原料製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るセメント
原料製造方法は、海底浚渫土を濃縮し、濃縮された浚渫
土を清水で洗浄して塩素を除去し、さらに浚渫土を脱水
する方法である。本発明者等は各種の実験及びシミュレ
ーションを重ねた結果、脱水後の浚渫土の塩素濃度及び
含水率と洗浄水量について、次のような好適な設定範囲
を見い出した。

【０００８】塩素濃度の設定 塩素濃度の設定は、主にセメント製造用ロータリーキル
ン及び予熱炉内での挙動により決定した。塩素がセメン
ト製造装置に及ぼす影響は、予熱炉でのコーティング付
着による圧損の増加ひいては閉塞である。塩素は、カル
シウム、ナトリウム、カリウム等と共に融点６００〜７
００℃の低融点化合物をつくり、その大部分が、キルン
入口部（温度９００〜１２００℃）と予熱炉（温度３５
０〜９００℃）の間で循環し、シュート等にコーティン
グを生成しやすくする。

【０００９】また、セメントクリンカ中に含まれる塩素
量は、原料中に含まれる塩素量に比例することが分かっ
ている。従って、大量に塩化物をキルン内に投入する
と、セメント製品中の塩素濃度が増加し、ＪＩＳ規格
（２００ｍｇ／ｋｇ）をクリアできなくなる惧れが生じ
る。

【００１０】実際には、セメント製品の品質が問題とな
る原料持ち込み塩素濃度に比べて、セメント製造設備に
影響を及ぼす原料持ち込み塩素濃度の方がはるかに小さ
い。従って、この発明においては、セメント製造設備に
影響を与えない範囲の原料持ち込み塩素濃度を、浚渫土
から製造するセメント原料の塩素濃度として設定するこ
ととした。浚渫土の塩素濃度は、脱塩処理によって限り
なく零に近づけることができるが、塩素の除去量に応じ
てその処理費用が増大してしまう。

【００１１】種々の実験及びシミュレーションの結果、
セメント原料の塩素濃度が１０００ｍｇ／ｋｇを越える
とセメント製造設備に負担がかかり、キルン入口部で塩
素化合物を物理的あるいは化学的に除去する等の処理が
必要となることがわかった。一方、塩素濃度を２０ｍｇ
／ｋｇより小さくしようとすると、浚渫土の洗浄に大量
の水が必要となり、製造コストが嵩んでしまう。この発
明は、廃棄物である海底浚渫土をセメント原料としてリ
サイクルすることが目的であるので、製造コストが高く
つくことは好ましくない。その結果、セメント原料の塩
素濃度を、２０〜１０００ｍｇ／ｋｇに設定することと
した。セメント製造設備への負担軽減及び低コストの双
方のバランスから考慮すると、７０〜２００ｍｇ／ｋｇ
であればさらに好ましい。

【００１２】洗浄水量の設定 洗浄に用いる水量を大きくすると、塩素分除去の観点か
らは好ましいが、それだけ大量の水を用いるためにラン
ニングコストが嵩むと共に、大量の水を扱うための大き
な設備を作らなければならず、設備コストが増大する。
一方、少ない水量で洗浄しようとすると、洗浄の効果を
得るために、洗浄設備の段数を増やさなければならず、
大きな設備コストが必要となる。そこで、上述したよう
に、塩素濃度を２０〜１０００ｍｇ／ｋｇの範囲内に収
めることを条件とし、浚渫土の乾燥時の重量に対して２
〜１５倍の重量比を有する水量に設定することとした。
好ましくは、３〜１０倍の水量に設定するとよい。

【００１３】洗浄には、スラリーを濃縮及びリパルプ
（再溶解）する工程を繰り返す方法と、フィルタプレス
や水平ベルトフィルタ等の脱水機内で洗浄する方法とが
ある。ここで、砂の洗浄は比較的簡単に行えることが分
かっている。多くの採石・砂利プラントでは泥分を洗い
流すため、回転ドラム式あるいは水平円盤式等の砂洗浄
装置を使用しており、充分な能力を得ている。この発明
においても、砂については、このような洗浄装置で充分
な効果が得られた。しかし、シルト等については非常に
洗浄性が悪く、塩素分を洗浄することができない。これ
を洗浄するには、洗浄水と付着水との接触時間を長くす
るか、あるいは強制的に塩分を含んだ水と清水とを交換
する必要がある。このため、洗浄装置としてシックナ
ー、デカンタ、スラリータンク等を使用して複数回の清
水による置換（向流洗浄方式を含む）を行う方法、フィ
ルタプレスのケーキ室に清水を導入して洗浄する方法、
水平ベルトフィルタによる洗浄等が好ましい。

【００１４】含水率の設定 浚渫土をセメント原料として使用する場合、浚渫土に含
まれる水分は少ない方が好ましい。しかしながら、水分
を少なくしようとすると、脱水の処理コストが高くつい
てしまう。そこで、脱塩及び脱水後の浚渫土をセメント
製造装置に投入するにあたり、物理的問題が生じない範
囲の含水率を設定することとした。ここで、物理的問題
とは、ホッパー内での流れ、ベルトコンベヤ乗り継ぎ部
での流れ、輸送船内での流動化等である。種々の実験及
びシミュレーションの結果、脱水後の浚渫土の含水率が
４５％以下であれば物理的問題が発生しないことがわか
った。好ましくは、３７％以下に設定するとよい。

【００１５】ここで、セメント原料の搬送に用いられる
ベルトコンベヤとその乗り継ぎ部でのコーティングトラ
ブルを回避するために熱源を使用して浚渫土を完全に乾
燥する方法も考えられるが、これは逆に粉塵発生の原因
となり、その対策が必要になる。また、熱源の使用によ
るエネルギー使用量の増加とそれに伴うランニングコス
ト増があるため、熱源を使用する方法を選択する場合に
は、エネルギーコストが低い等の条件をよく吟味する必
要がある。例えば、エネルギー源が非常に安く供給され
る場合は、熱源を用いて乾燥することにより、ハンドリ
ング、輸送に係わる問題点は解消され、通常の粉体とし
て処理できる。

【００１６】この発明における脱水設備としては、砂に
ついては真空脱水、遠心脱水、振動脱水等が適してお
り、またシルト等についてはフィルタプレスが適してい
ることがわかった。

【００１７】また、脱水後の浚渫土を乾燥する場合に
は、乾燥後の浚渫土は粉体として扱う必要があるため、
できるだけ水分を低下させることが好ましい。しかしな
がら、水分を低下させるには、乾燥処理のコストが高く
ついてしまう。本発明者等は、乾燥後の含水率が６％以
下であれば、浚渫土が例えばミキシングや空気圧送時に
用いられる粉体ハンドリング機器で操作された場合に問
題を生じることなく、粉体としての挙動を示すことを見
い出した。好ましくは、４％以下にするとよい。

【００１８】乾燥装置としては、ロータリー式、流動層
式等を用いることができ、特に限定されない。また、熱
源も特に限定されるものではない。

【００１９】さらに、浚渫土の粒度が一定せず、粘度ま
たはシルト等の細かい土から約７４μｍ以上の粒径のい
わゆる砂までが混在する場合には、清水で洗浄する前及
び／または清水で洗浄した後に分級機にて分級すること
が望ましい。例えば、港湾において、外洋からの入口部
では砂が多く、港の奥ではシルト等が多くなる。従っ
て、これらを分級せずに処理することは能率的でないば
かりか、処理機械の消耗を早める原因ともなる。また、
砂とシルト等では洗浄効率及び脱水効率とも大幅に異な
り、同一機械で同時に処理することは経済的でない。分
級のための具体的な装置としては、サイクロン（乾式、
湿式）、デカンタ、フルイ（トロンメル、振動）等を用
いることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１にこの発明の実施の形態１に係るセ
メント原料製造方法のフロー図を示す。浚渫船１等によ
り浚渫された浚渫スラリーは一時貯留場所２に貯留され
る。このとき、一時貯留場所２にダンプカー３等の陸上
輸送手段により他の場所で浚渫されたスラリーを搬送し
て貯留することもできる。一時貯留場所２に貯留された
浚渫スラリーは、ポンプ４によりゴミ取り装置５に搬送
され、ここでゴミの除去が行われる。ゴミ取り装置５と
しては、振動フルイ等を使用することができる。フルイ
の網目は、０．５〜５０ｍｍ程度にすることができる
が、好ましくは１〜２０ｍｍ、さらに１〜５ｍｍ程度に
設定するとよい。フルイで分離されたゴミはベルトコン
ベヤ６を介してゴミ置き場７に運搬される。ここで分離
されたゴミには海藻その他の有機物が含まれており、肥
料等に有効利用することができる。なお、浚渫船１によ
り浚渫された浚渫スラリーを一時貯留場所２に貯留せず
に、直接ゴミ取り装置５に搬送してもよい。

【００２１】ゴミ取り装置５でゴミが取り除かれたスラ
リーは、スラリー受槽８に収容された後、ポンプ９で分
級設備としての湿式サイクロン１０に送られ、ここで粗
粒と微粒に分級される。分級点は５０〜５００μｍの範
囲にすることができるが、好ましくは６０〜３００μ
ｍ、さらに６０〜２００μｍに設定するとよい。また、
分級設備としては、湿式サイクロンの他、デカンタ、フ
ルイ等を使用することができる。分級された粗粒はベル
トコンベヤ１１により砂洗浄装置１２に運ばれ、ここで
清水タンク１３からポンプ１４で供給される清水により
洗浄されて塩素分が除去され、水分が切られた後にベル
トコンベヤ１５及び１６によりストックヤード１７に送
られる。なお、砂洗浄装置１２としては、回転ドラム式
や水平円盤式の洗浄装置が用いられる。

【００２２】一方、湿式サイクロン１０で分級された微
粒スラリーはシックナー１８へ送られる。また、砂洗浄
装置１２における洗浄の際に得られた微粒もスラリー受
槽１９を経てシックナー１８へ送られる。このシックナ
ー１８には、タンク２０からポンプ２１により凝集剤が
供給され、ここで微粒スラリーの濃縮が行われる。

【００２３】濃縮されたスラリーは、ポンプ２２によっ
て４つのシックナー２３〜２６からなる向流洗浄方式の
４段の洗浄装置に送られ、清水で洗浄されて塩素が除去
される。最終段のシックナー２６には清水タンク１３か
らポンプ１４により清水が供給され、このシックナー２
６から流出した水が水受槽２７を介して第３段目のシッ
クナー２５に供給され、順次同様にシックナー２５から
流出した水が水受槽２８を介して第２段目のシックナー
２４に供給され、このシックナー２４から流出した水が
水受槽２９を介して第１段目のシックナー２３に供給さ
れる。また、各シックナー２３〜２６にはタンク２０か
ら凝集剤が供給されている。第１段目のシックナー２３
から流出した水及び濃縮工程のシックナー１８から流出
した水は水受槽３０に収容された後、ポンプ３１によっ
て放流される。このようにして洗浄した結果、最終段の
シックナー２６から得られた水分３５％のフィルタケー
キの残留塩素濃度は１５０ｍｇ／ｋｇ程度であった。な
お、洗浄装置としては、この他、デカンタ、スラリータ
ンク等を使用することもできる。

【００２４】最終段のシックナー２６で得られたフィル
タケーキはスラリー槽３２で濃度調整された後、ポンプ
３３によって脱水装置としてのフィルタプレス３４に送
られ、ここで含水率４５％以下にまで脱水されたケーキ
となり、ベルトコンベヤ３５、３６及び１６によりスト
ックヤード１７に貯蔵される。また、フィルタプレス３
４で得られたろ液は受皿３７を介して水受槽３８に収容
された後、ポンプ３９で再び洗浄装置の最終段のシック
ナー２６に供給される。なお、フィルタプレス３４に
は、清水タンク１３からポンプ４０及び４１により圧搾
用の清水及びろ布洗浄用の清水が供給されるようになっ
ている。フィルタプレス３４の代わりに、脱水装置とし
て真空脱水機、ベルトプレス、デカンタ等を使用するこ
とができる。以上のようにしてストックヤード１７に貯
蔵された浚渫土は、適当な運搬手段によりセメント原料
粉砕・調合工程へと送られる。

【００２５】実施の形態２．実施の形態２に係るセメン
ト原料製造方法のフロー図を図２に示す。この実施の形
態２では、図１に示した実施の形態１の方法において、
シックナー２３〜２６及び水受槽２７〜２９を廃止し、
洗浄手段としてフィルタプレス３４の機内洗浄を採用し
たものである。湿式サイクロン１０で分級された微粒ス
ラリー及び砂洗浄装置１２における洗浄の際に得られた
微粒は、シックナー１８で濃縮された後、スラリー槽３
２を介してフィルタプレス３４に送られ、ここで清水タ
ンク１３からポンプ５１により供給される清水によって
機内洗浄される。フィルタプレス３４で得られたろ液
は、受皿３７及び水受槽３８を介してポンプ３９により
再びシックナー１８へと送られる。なお、シックナー１
８から流出した水は水受槽３０に収容された後、ポンプ
３１によって放流される。

【００２６】この方式は、処理される浚渫土の粒度分布
が比較的粗い場合等、フィルタプレス３４の洗浄・脱水
速度を高く設定できる場合に、特に経済的メリットを有
する。

【００２７】実施の形態３．実施の形態３に係るセメン
ト原料製造方法のフロー図を図３に示す。この実施の形
態３では、図１に示した実施の形態１の方法において、
分級設備としての湿式サイクロン１０、砂洗浄装置１
２、スラリー受槽１９、ベルトコンベヤ１１及び１５を
省略したものである。ゴミ取り装置５でゴミが取り除か
れたスラリーは、スラリー受槽８に収容された後、ポン
プ９でシックナー１８に送られる。分級設備の目的は、
シックナー２３〜２６からなる洗浄装置、フィルタプレ
ス３４からなる脱水装置、これら洗浄装置と脱水装置を
接続するパイプ及びポンプにおける浚渫土の堆積・滞留
等のトラブルを防止するため、予め浚渫土から粗粒を取
り除くことである。従って、このようなトラブルを生ず
る惧れのある粗粒が浚渫土中に含まれないことが明らか
な場合には、この実施の形態３のように分級に関する設
備を省くことができる。

【００２８】実施の形態４．実施の形態４に係るセメン
ト原料製造方法のフロー図を図４に示す。この実施の形
態４では、図２に示した実施の形態２の方法において、
ゴミ取り装置５、ベルトコンベヤ６及びゴミ置き場７を
省略したものである。一時貯留場所２に貯留された浚渫
スラリーは、ポンプ４により直接スラリー受槽８に送ら
れた後、ポンプ９で湿式サイクロン１０に送られる。ゴ
ミ取り装置５の目的は、浚渫土に含まれる海藻、流木等
を除去して、その後の処理工程に悪影響を与えることを
防止することにある。従って、浚渫土にこのようなゴミ
が含まれないことが明らかな場合、例えば予めフェンス
等で仕切られた海域、場所を浚渫する場合は、ゴミ取り
に関する設備を省略することができる。

【００２９】なお、実施の形態３と４とを組み合わせ
て、分級に関する設備とゴミ取りに関する設備の双方を
省略することも可能である。

【００３０】実施の形態５．実施の形態５に係るセメン
ト原料製造方法のフロー図を図５に示す。この実施の形
態５では、図１に示した実施の形態１の方法において、
ストックヤード１７とは別に微粒用のストックヤード６
１を設けると共にフィルタプレス３４で脱水されたケー
キを乾燥する乾燥装置６２と乾燥後の浚渫土をストック
ヤード６１に搬送するベルトコンベヤ６３を設けたもの
である。乾燥装置６２は、フィルタプレス３４で脱水さ
れた微粒スラリーのケーキをその含水率が６％以下、こ
のましくは４％以下となるまで乾燥する。このようにす
ることにより、ストックヤード６１に貯留された微粒
は、その後のセメント原料粉砕・調合工程において粉体
として処理することができる。一方、湿式サイクロン１
０で分級され、砂洗浄装置１２で洗浄された粗粒は、微
粒とは別にストックヤード１７に貯留される。従って、
粗粒をセメント原料以外の用途に使用することも可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来廃棄物として処理されてきた海底浚渫土をセメ
ント原料としてリサイクルすることができるようにな
る。従って、従来必要であった最終処分場の有効利用を
図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るセメント原料製
造方法のフロー図である。

【図２】この発明の実施の形態２に係るセメント原料製
造方法のフロー図である。

【図３】この発明の実施の形態３に係るセメント原料製
造方法のフロー図である。

【図４】この発明の実施の形態４に係るセメント原料製
造方法のフロー図である。

【図５】この発明の実施の形態５に係るセメント原料製
造方法のフロー図である。

【符号の説明】

１ 浚渫船 ４，９，１４，２１，２２，３３，３９，５１ ポン
プ ５ ゴミ取り装置 ６，１１，１５，１６，３５，３６，６３ ベルトコ
ンベヤ ８，１９ スラリー受槽 １０ 湿式サイクロン １２ 砂洗浄装置 １３ 清水タンク １７，６１ ストックヤード １８，２３〜２６ シックナー ２０ タンク ２７〜３０，３８ 水受槽 ３２ スラリー槽 ３４ フィルタプレス ３７ 受皿 ６２ 乾燥装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海底浚渫土を濃縮し、 濃縮された浚渫土を清水で洗浄して塩素を除去し、 さらに浚渫土を脱水することを特徴とするセメント原料
   製造方法。
2. 【請求項２】 脱水後の浚渫土中の塩素濃度が２０〜１
   ０００ｍｇ／ｋｇであることを特徴とする請求項１に記
   載のセメント原料製造方法。
3. 【請求項３】 洗浄に用いられる清水の量が浚渫土の乾
   燥時の重量に対して２〜１５倍の重量比を有することを
   特徴とする請求項１また２に記載のセメント原料製造方
   法。
4. 【請求項４】 脱水後の浚渫土の含水率が４５％以下で
   あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
   載のセメント原料製造方法。
5. 【請求項５】 清水で洗浄する前及び／または清水で洗
   浄した後に分級機にて分級することを特徴とする請求項
   １〜４のいずれか一項に記載のセメント原料製造方法。
6. 【請求項６】 分級点が５０〜５００μｍであることを
   特徴とする請求項５に記載のセメント原料製造方法。
7. 【請求項７】 清水による洗浄を、フィルタプレス、デ
   カンタ、スクリュープレスまたは水平ベルトフィルタか
   らなる脱水装置で行うことを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか一項に記載のセメント原料製造方法。
8. 【請求項８】 清水による洗浄を、シックナーまたはタ
   ンクで行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一
   項に記載のセメント原料製造方法。
9. 【請求項９】 清水で洗浄する前にフルイでゴミをとる
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の
   セメント原料製造方法。
10. 【請求項１０】 フルイの網目が０．５〜５０ｍｍであ
    ることを特徴とする請求項９に記載のセメント原料製造
    方法。
11. 【請求項１１】 浚渫土の含水率が６％以下となるよう
    に脱水後の浚渫土を乾燥することを特徴とする請求項１
    〜１０のいずれか一項に記載のセメント原料製造方法。