工业盐、工业盐的制造装置及制造方法

专利名称：工业盐、工业盐的制造装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及从构成水泥煅烧设备的水泥窑的燃烧排气获得的工业盐、以及工业盐的制造装置及制造方法。
背景技术：
过去，在成为引起水泥制造设备中的预热器的阻塞等问题的原因的氯、硫、碱等之中，氯特别成为问题，着眼于此，使用从水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路，抽出燃烧气体的一部分以除去氯的氯旁路系统。该氯旁路系统中，由于冷却抽出的燃烧气体所生成的粉尘的细粉侧分布有更多的氯，通过分级机将粉尘分离成粗粉及细粉，在将粗粉送回至水泥窑系统的同时，回收含有被分离的氯化钾等的细粉(氯旁路粉尘)并添加到水泥粉碎磨系统中(例如，参照专利文献 1)。但是，近年来，由废弃物的水泥原料化或燃料化带来的再循环的推进，废弃物处理量增加，因此，带进水泥窑的氯、硫、碱等挥发成分的量也增加，氯旁路粉尘的产生量也增多。因此，不能将氯旁路粉尘全部利用于水泥粉碎工序中，虽已被水洗处理，但预测今后由于氯旁路粉尘的产生量会更为增加，故需要开发其有效利用的方法。从相关的观点而言，专利文献2记载的水泥原料化处理方法中，通过将水添加于垃圾焚化飞灰和氯旁路粉尘等含氯废弃物中使废弃物中的氯溶出、过滤，利用所得的脱盐滤饼作为水泥原料，并且将排水净化处理后直接流放或回收盐分，来谋求不引起环境污染和废弃物的有效利用。另外，专利文献3及4中记载了如下方法为从水泥窑所排出的燃烧排气回收工业盐，如图2(b)所示，收集含在水泥窑燃烧气体所抽出的一部分的燃烧气体中的粉尘(氯旁路粉尘)，水洗氯旁路粉尘后分离成滤饼及滤液，从已分离的滤液除去重金属后，从该处理水中除去钙成分，经电渗析装置分离成浓缩盐水与脱盐水，最后，从浓缩盐水通过晶析回收含有碱金属盐的工业盐。现有技术文献专利文献1 国际公开第97/21638号小册子专利文献2 日本特开平11-100243号公报专利文献3 日本特开2005-314178号公报专利文献4 日本国特许第4121418号公报

发明内容
发明欲解决的问题但是，所述专利文献2中记载的水泥原料化处理方法中，当脱盐处理氯旁路粉尘时，利用盐酸等调整排水的PH，添加含有具有还原作用的铁离子的化学药品调整pH， 除去硒等重金属类后，需要排放于下水道或海洋。而且，为了将排水中的硒浓度降低到安全标准，例如，在下水道排放时的0. lmg-Se/Ι，作为还原剂需要氯化亚铁(FeCl2)为 SOOOmg-Fe2Vl以上等，当除去硒时大量消费还原剂，有运转成分高涨的问题。还有，所述专利文献3及4记载的技术中，为回收工业盐需要设置电渗析装置和晶析装置，在设备成本上升的同时，为从氯旁路粉尘回收工业盐，使必要水分蒸发的热能和处理化学药品费增多，有运转成本高涨的问题。特别是使用晶析装置时，根据蒸发的水分量，有时大量的氯化钠析出，浓缩于晶析装置的结晶罐内。作为工业盐，虽以氯化钾的纯度高为佳，但在结晶罐内被浓缩的氯化钠， 由于不规则地混入回收的盐(工业盐)中，使氯化钾的浓度降低，因此，成为氯化钾纯度变动的要因。所以，存在工业盐的品质易于参差不齐，为了抑制成分变动需要熟练的问题。另外，在晶析装置中，由于在结晶罐的内壁附着结晶，结晶罐也易于阻塞，故有定期性清洗的必要，难以稳定地连续运转。因此，本发明是鉴于所述以往技术中的问题点而进行的，目的在于提供一种不需要电渗析和晶析等，通过降低化学药品的使用量，可降低设备成本和运转成本而廉价地制造，且可抑制成分变动使品质稳定的工业盐，以及工业盐的制造装置与制造方法。用以解决问题的手段为达到所述的目的，本发明为一种工业盐，其特征在于是从由水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分，将抽出的气体中的粉尘回收、水洗，再使水洗后的滤液在气流中干燥而获得。因此，根据本发明，由于在气流中干燥滤液，干燥步骤中氯化钠未被浓缩，故可抑制工业盐中氯化钾浓度的变动。此外，由于含在喷雾的滤液中的所有的离子都被结晶化，故喷雾的成分直接可成为工业盐的成分。据此，可抑制工业盐成分的变动且大量生产品质稳定的工业盐。再者，亦可抑制干燥装置内的附着干扰，可消除装置的阻塞和清洗的麻烦。另外， 除了用以除去钙成分的化学药品外，也不需要电析装置和晶析装置的设备，更不需要用于电析的电费和用于晶析的重油，故可大幅度削减设备成本和运转成本，可提供廉价的工业盐。可由所述滤液中除去钙成分，在气流中干燥除去该钙成分的滤液而得到所述工业盐，此外，可由所述滤液中除去硫酸根，在气流中干燥除去该硫酸根的滤液而得到所述工业盐。据此，运转成本虽略增加，但可提高氯化钾的纯度，可提供与以往相比价格受到抑制的纯度高的工业盐。可从水洗后的滤液中除去重金属后，在气流中干燥除去该重金属的滤液而得到所述工业盐。据此，可提供品质更高的工业盐。所述工业盐的干燥可使用从熟料冷却器(clinker cooler)所排出的排气，因此可抑制用以干燥已除去重金属的滤液的运转成本，提供廉价的工业盐。所述干燥可使用喷雾干燥、喷雾流动造粒干燥装置或框式干燥器(gate dryer), 因此不进行排水处理，可容易地获得期望粒径的工业盐。可使所述工业盐在气流中干燥后的粒径为20微米以上、500微米以下，故而可提供符合用途的工业盐。再者，本发明为一种工业盐的制造装置，其特征在于具备抽气装置，该抽气装置从由水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分；集尘装置，该集尘装置回收由该抽气装置所抽出的气体中的粉尘；水洗装置，该水洗装置水洗由该集尘装置所回收的粉尘；干燥装置，该干燥装置使该水洗装置中通过水洗而产生的滤液在气流中干燥而获得工业盐。根据本发明，与上述发明同样，可降低设备成本和运转成本来制造廉价的工业盐，并可抑制成分变动而得到品质稳定的工业盐。再者，本发明为一种工业盐的制造方法，其特征在于从由水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分；回收该抽出的气体中的粉尘并将其水洗； 使该水洗后的滤液在气流中干燥而获得工业盐。根据本发明，与上述发明相同，可降低设备成本和运转成本来制造廉价的工业盐，并可抑制成分变动而得到品质稳定的工业盐。在所述工业盐的制造方法中，可调整所述粉尘的水洗水量或/及该粉尘向水洗装置的供给量，而将所述滤液的氯浓度调整至目标值以上；另外，测定所述滤液的氯浓度，可根据测定结果调整所述粉尘的水洗水量或/及粉尘向所述水洗装置的供给量。据此，可适当地调整滤液的氯浓度，可顺利得到具有期望的氯化钾纯度的工业盐。发明效果如上所述，根据本发明，能够得到不需要电渗析和晶析等，降低设备成本和运转成本廉价地制造的、且可抑制成分变动的品质稳定的工业盐。


图1是显示本发明涉及的工业盐制造装置的一实施方式的流程图。图2是本发明与以往的工业盐制造装置的概略流程图，(a)显示本发明，(b)显示以往例。图3是显示使用本发明涉及的工业盐制造装置，经数日制造工业盐时的氧化钾浓度的变迁的图。图4是显示氯旁路粉尘的水洗滤液的氯浓度与工业盐中的氯化钾浓度的关系的图。图5是显示氯旁路粉尘的氯浓度与工业盐中的氧化钾浓度的关系的图。图6是显示使用以往的工业盐制造装置，经数日制造工业盐时的氧化钾浓度的变迁的图。图7是显示溶解于氯旁路粉尘的水洗滤液中的钙成分及硫酸根的合计量与滤液的氯浓度的关系的图。图8是显示钙成分的溶解度与硫酸根的溶解度的关系的图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1显示本发明涉及的工业盐制造装置的一实施方式，该工业盐制造装置1，大致上是由水泥制造装置11、水洗装置21、重金属除去装置31及干燥装置41构成。水泥制造装置11，是由附设有熟料冷却器12a的水泥窑12、从水泥窑12的窑尾 12b抽出燃烧气体的一部分的抽气装置(以下称为“取样器”)14、分离含于抽出气体Gl中的粗粉C的分级机15、冷却分级机15的排气G2的冷却器16、对冷却器16所冷却的排气G3进行集尘的袋滤器17、储存冷却器16及袋滤器17所集尘的氯旁路粉尘D的罐18，及储存由车辆19所搬运的氯旁路粉尘D的罐20构成。构成水泥制造装置11的这些装置等均是通常使用的装置。水洗装置21，是由溶解储存于罐20中的氯旁路粉尘D中的氯成分的溶解槽22、将溶解槽22所排出的泥浆S固液分离为滤饼CA与滤液Ll的过滤机23、向溶解槽22与过滤机23供给热水H的热水槽M、及测定滤液Ll的氯浓度的电导率测定计25构成。热水槽M，是为了储存由后述工业盐的干燥中所使用的排气G 6所加热的、作为工业用所利用的工业用水I等而设置的。储存于热水槽M中的热水H，在水洗装置21、重金属除去装置31及干燥装置41中循环使用。重金属除去装置31，由除去从过滤机23排出的滤液Ll中的重金属的药液反应槽 32(32A、32B)、将从药液反应槽32排出的泥浆固液分离为残渣R与滤液L2的压滤机33及储存压滤机33所排出的滤液L2的滤液槽34构成。药液反应槽32A，是为了向滤液Ll添加氢硫化钠(sodium hydrosulf ide)，生成硫化铅、硫化铊，用盐酸调整PH后，添加氯化亚铁来还原硒而设置。添加盐酸是为提高氯化亚铁的还原效果。药液反应槽32B，是为了向药液反应槽32A所供给的滤液Ll中添加熟石灰来调整PH而设置。调整pH是为了使由于添加氯化亚铁而生成的氢氧化亚铁凝缩、析出。压滤机33，是为了对药液反应槽32B所排出的滤液Ll进行固液分离，分离为硫化铊、硫化铅及硒等的残渣R及滤液L2而设置。干燥装置41，是由对熟料冷却器1 所排出的排气G4中的粉尘DA进行集尘的袋滤器42、使储存于滤液槽34的滤液L2干燥以得到工业盐S的喷雾干燥器43、对喷雾干燥器43所排出的排气G5中的工业盐S进行集尘的袋滤器44以及用以加热工业用水I等的加热装置45构成。喷雾干燥器43，虽省略了以下的图示，具备微粒化装置、热风导入装置、干燥室、干燥粉分离收集装置、排气处理装置及制品冷却装置。微粒化装置是以喷嘴喷雾滤液L2 ；热风导入装置是向干燥室导入熟料冷却器1 所排出的排气G4的装置。为了控制工业盐S的粒径，需要适当地调整喷雾干燥器43的供给液量、供给液浓度、热风(排气G4)的热风温度、热风量、室温度、排风温度、喷嘴压力及液滴平均粒径等。加热装置45，是以袋滤器44所排出的排气G6加热工业用水I等，以向热水槽M 供给热水H而设置。下面，参照图1说明具有所述构成的工业盐制造装置1的动作。在水泥窑12运转时，以取样器14从水泥窑12的窑尾12b抽出燃烧气体的一部分， 借由分级机15从抽出气体Gl分离粗粉C送回窑系统。以冷却器16冷却分级机15所排出的排气G2，以袋滤器17对排气G 3中的粉尘进行集尘。然后，将冷却器16和袋滤器17所回收的氯旁路粉尘D储存于罐18，以车辆19送回窑系统或搬运到罐20。将罐20所储存的氯旁路粉尘D供给溶解槽22，使含于氯旁路粉尘D中的水溶性氯成分溶解于热水H中。接着，在过滤机23中，向溶解槽22所排出的泥浆S脱水所得的滤饼中通入热水H，一面水洗泥浆S，一面固液分离成滤液Ll及滤饼CA。已除去氯成分的滤饼 CA作为水泥原料利用。另一方面，含有氯成分的滤液Li，在供给药液反应槽32A的同时，在该过程中利用电导率测定计25测定氯浓度。然后，一面参照测定的氯浓度，一面增减氯旁路粉尘D向溶解槽22的供给量、过滤机23中的水洗水量，将滤液Ll的氯浓度调整为目标值(约1. 7%左右)以上。具体而言，所测定的氯浓度低于目标值时，通过增加氯旁路粉尘D的供给量，同时减少过滤机23中的水洗水量，以提高溶解槽22所排出的泥浆S的氯浓度。另外，未必需要增减氯旁路粉尘D向溶解槽22的供给量，及过滤机23中的水洗水量两者，亦可通过增减任一者以调整滤液Ll的氯浓度。与其并行，在药液反应槽32A中的滤液Ll中，添加氢硫化钠作为硫化剂，硫化滤液 Ll中的铅及铊，生成硫化铅及硫化铊。另外，在添加盐酸将PH调整为4以下后，添加氯化亚铁以还原硒。接着，从药液反应槽32A将滤液Ll供给药液反应槽32B，添加石灰乳于滤液Ll中将PH调整为7. 0 10. 0后，通过添加氯化亚铁使生成的氢氧化亚铁沉淀。以压滤机33将药液反应槽32B所排出的滤液Ll固液分离为残渣R与滤液L2。将含有硫化铅、硫化铊及硒等重金属的残渣R再利用为水泥原料等。另一方面，将压滤机33 所排出的滤液L2储存于滤液槽34。接着，将熟料冷却器1 所排出且经袋滤器42集尘的230°C左右的排气G4导入喷雾干燥器43中，以喷雾干燥器43的热风温度及排风温度调整室温度。然后，在各温度稳定后，将储存于滤液槽；34的预定浓度的滤液L2供给喷雾干燥器43，以预定的喷嘴压力喷雾滤液，以排气G4使其干燥。干燥后，以干燥粉分离收集装置分离收集工业盐，以制品冷却装置冷却后，得到粒径为20微米以上、500微米以下的工业盐S。如此得到的工业盐S,经包装后出货作为化学肥料使用。用以干燥工业盐S的排气G4介由排气处理装置导入袋滤器44，固气分离后，以加热装置45加热工业用水I，所得到的热水H储存于热水槽M。另一方面，以袋滤器44所收集的工业盐S，与于气流中以喷雾干燥器43所干燥的工业盐S —起包装、出货。如上所述，根据本实施方式，如图2所示，由于不需要以往的电析装置和晶析装置，故不需要用于电析的电力和用于晶析的重油；另外，由于不需要用以除去钙成分的化学药品，可大幅度削减制造成本。再者，由于通过利用喷雾干燥器43的气流干燥将滤液L2干燥，滤液L2的干燥过程中氯化钠未被浓缩，故可抑制工业盐S中的氯化钾浓度的变动。除此之外，在利用喷雾干燥器43的干燥中，由于以液滴的状态使水分蒸发，故使已喷雾的滤液L2中所含的全部离子结晶化，已喷雾的成分可直接作为工业盐的成分。由此，可抑制工业盐S的成分变动，可大量生产品质稳定的工业盐S。另外，由于不需要熟练制造工业盐S的技能，还可在短时间内处理。再者，气流干燥中，工业盐于液滴内结晶化，由于喷雾后的液滴未接触室内壁，故可避免附着的麻烦。另外，利用熟料冷却器1 所排出的排气G4进行干燥，由于使用用于干燥的排气G4加热水洗处理用的热水H，故可更为降低运转成本。另外，在所述实施方式中，从滤液L2除去重金属后，虽立即于气流中进行干燥，亦可在气流干燥的前阶段中，在除去重金属后的滤液L2中添加碳酸钾以析出钙成分，同时对
7该滤液进行固液分离而从滤液除去钙成分。此时，尽管化学药品等成本增加，但可提高氯化钾的纯度，与使用电析和晶析所得到的以往的工业盐比较，可得廉价且具同程度的纯度的工业盐。所述之中，在添加碳酸钾的前阶段中，例如，通过添加石灰乳等PH调整剂(含钙的碱性化学药品)将滤液L2的pH调整为8. 5 10. 0，使钙成分向滤液L2的溶出量增加而抑制硫酸根(硫酸离子(SO42O)的溶出，可提高回收盐的纯度。另外，替代钙成分的除去，也可通过电渗析装置除去硫酸根。此时，例如，可通过添加石灰乳等PH调整剂将滤液L2的pH调整为7. 0 8. 5，抑制钙成分的溶出而提高硫酸根的浓度，由此提高回收盐的纯度。再者，在所述实施方式中，虽在气流干燥之前从滤液Ll除去重金属，根据重金属含量和工业盐的使用状况，也可省略重金属的除去处理。另外，所述实施方式中，虽对从水泥窑12的窑尾12b以取样器14抽出燃烧气体的一部分的场合进行了说明，但除窑尾12b之外，也可从由窑尾12b起至最下段旋风器13的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分。再者，所述实施方式中，虽在取样器14与冷却器16之间配置有分级机15，但也可以不设置分级机15，从取样器14将抽出气体直接导入冷却器16。另外，所述实施方式中，以喷雾干燥器43干燥时，虽使用熟料冷却器1 所排出的排气G4，例如，亦可对来自附设于水泥窑12的预热器最上段的旋风器的排气进行冷却，经温度调整后使用。再者，所述实施方式中，虽使用喷嘴型的喷雾干燥器43作为干燥装置，但亦可一面干燥一面使用造粒的喷雾流动造粒干燥装置，制造粒径不同的工业盐，以对应各种用途。 另外，通常的喷雾干燥器中，自喷雾起至干燥虽需5秒钟左右，但也可使用喷雾后数微秒内使液滴干燥的框式干燥器得到粒径更小的工业盐。其次说明本发明涉及的工业盐等的试验例。实施例1以图1所示的工业盐制造装置(具备气流干燥机的制造装置)，及图2(b)所示的以往的工业盐制造装置(具备晶析装置的制造装置)，经数天制造工业盐，测定工业盐中的氧化钾浓度。图3至图5中显示使用图1所示的制造装置时的测定结果。图6显示了使用图2(b)所示的制造装置时的测定结果。另外，图4显示了过滤机23 (参照图1)的滤液Ll的氯浓度与工业盐中的氧化钾浓度的关系，图5显示了氯旁路粉尘D的氯浓度与工业盐中的氧化钾浓度的关系。另外，图 3至图6中，氧化钾的浓度是一天内制造的工业盐的平均值。从图3及图6可知，在使用图1所示的制造装置时，与使用图2(b)所示的制造装置时相比，可抑制氧化钾的浓度变动，得到品质稳定的工业盐。另外，从图3及图4所示可知，以图1所示的制造装置制造工业盐时，使用具有氯浓度5%以上的氯旁路粉尘，若滤液 Ll的氯浓度为1.7%以上时，可得到含有约50%以上的氧化钾的工业盐。另外，在所述的试验中还进行了工业盐的制造成本的对比，使用图1所示的制造装置时，与使用图2(b)所示的制造装置时相比，制造成本可压低30%左右。实施例2
8
在图1所示的溶解槽22中，一面增加氯旁路粉尘的供给量来提高氯浓度，一面测定钙成分及硫酸根对过滤机23的滤液Ll的溶解量。测定结果显示于图7。另外，图7中， 纵轴是溶解于滤液Ll的钙成分及硫酸根的合计量。当增加氯旁路粉尘向溶解槽22的供给量时，可知虽然不仅是氯成分，亦使钙成分和硫酸根的投入量增加，如图7所示，增加的钙成分等大多移至滤饼CA侧，钙成分等向滤液 Ll中的溶解量没有发生大的变动。由此判明，即使使氯旁路粉尘的供给量增加，杂质也不会随着大幅度增加。故可调整滤液Ll的氯浓度。实施例3一面变化氯旁路粉尘的钙成分的含量，一面测定钙成分和硫酸根对滤液Ll的溶解度。测定结果显示于图8。如图8所示，可知钙成分和硫酸根的溶解度是处于反比例的关系，例如，钙成分以高浓度溶解时，硫酸根仅以低浓度溶解。因此，在使高浓度的钙成分溶解于滤液Ll的状态下，如从滤液Ll除去钙成分，则滤液Ll中仅残存低浓度的硫酸根，故可有效地提高工业盐
的氧化钾浓度。
符号说明
1工业盐制造装置
11水泥制造装置
12水泥窑
12a熟料冷却器
12b窑尾
13最下段旋风器
14取样器
15分级机
16冷却器
17袋滤器
18罐
19车辆
20罐
21水洗装置
22溶解槽
23过滤机
24热水槽
25电导率测定计
31重金属除去装置
32(32A、32B)药液反应冲
33压滤机
34滤液槽
41干燥装置
42袋滤器
43喷雾干燥器44袋滤器45加热装置
权利要求
1.一种工业盐，其特征在于该工业盐是从由水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分，将抽出的气体中的粉尘回收、水洗，再使水洗后的滤液在气流中干燥而获得。
2.权利要求1所述的工业盐，其是从所述滤液除去钙成分并使已除去该钙成分的滤液在气流中干燥而获得。
3.权利要求1所述的工业盐，其是从所述滤液除去硫酸根并使已除去该硫酸根的滤液在气流中干燥而获得。
4.权利要求1、2或3所述的工业盐，其是从水洗后的滤液除去重金属并使已除去该重金属的滤液在气流中干燥而获得。
5.权利要求1 4任一项所述的工业盐，其中在所述气流中使用所述水泥制造设备的熟料冷却器所排出的排气。
6.权利要求1 5任一项所述的工业盐，其中在所述干燥中使用喷雾干燥器、喷雾流动造粒干燥装置或框式干燥器。
7.权利要求1 6任一项所述的工业盐，其在所述气流中干燥后的粒径为20微米以上、500微米以下。
8.一种工业盐的制造装置，其特征在于具备抽气装置，该抽气装置从由水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分；集尘装置，该集尘装置回收由该抽气装置所抽出的气体中的粉尘；水洗装置，该水洗装置水洗由该集尘装置所回收的粉尘；以及干燥装置，该干燥装置使该水洗装置中通过水洗而产生的滤液在气流中干燥而获得工业盐。
9.一种工业盐的制造方法，其特征在于，从由水泥窑的窑尾起至最下段旋风器的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分；回收该抽出的气体中的粉尘并将其水洗；使该水洗后的滤液在气流中干燥而获得工业盐。
10.权利要求9所述的工业盐的制造方法，其中调整所述粉尘的水洗水量或/及该粉尘向水洗装置的供给量，而将所述滤液的氯浓度调整至目标值以上。
11.权利要求10所述的工业盐的制造方法，其中测定所述滤液的氯浓度，并根据测定结果调整所述粉尘的水洗水量或/及粉尘向所述水洗装置的供给量。
全文摘要
本发明的课题在于，在不需电渗析和晶析，减少化学药品的使用量，降低设备成本和运转成本的情况下提供廉价的工业盐。其解决手段为，从由水泥窑(12)的窑尾(12b)起至最下段旋风器(13)的窑排气通路抽出燃烧气体的一部分，水洗所抽出的气体(G2)中的粉尘(D)，使水洗后的滤液(L1)在气流中干燥获得工业盐(S)。从滤液除去钙成分，使已除去钙成分的滤液在气流中干燥，可获得工业盐；另外，从滤液中除去硫酸根，使已除去硫酸根的滤液在气流中干燥，可获得工业盐。所述干燥可用熟料冷却器(12a)排出的气体，以喷雾干燥器(43)进行干燥。借由在气流中的干燥，可获得粒径为20微米以上、500微米以下的工业盐。
文档编号C04B7/60GK102216218SQ200980144990
公开日2011年10月12日 申请日期2009年4月15日 优先权日2008年11月12日
发明者斋藤绅一郎, 田村典敏, 辰巳庆展 申请人:太平洋水泥株式会社