从水泥煅烧炉除去铅的方法

专利名称：从水泥煅烧炉除去铅的方法
技术领域：
本发明涉及从水泥煅烧炉除去铅的方法，特别是涉及通过自水泥 窑的窑尾至最下段旋风分离器的窑排气通路抽取燃烧气体一部分，从 所得气体含有的粉尘中回收铅，从而从水泥煅烧炉除去铅的方法。
背景技术：
已知，由于将水泥中的铅(Pb)固定化，故应不致溶解析出至土壤。 然而，随着近年的水泥制造装置的回收资源的实际用量的增加，水泥 中的铅的量亦增加，大幅超过目前为止的含有量。由于随着浓度增加， 亦有溶解析出至土壤的可能性，故需将水泥中的铅浓度减低至目前为
止的含有量程度。
因此，作为减低水泥中的铅浓度的技术，例如，在专利文献l中 公开了如下的废弃物的处理方法，此方法为有效地分离除去水泥制造 过程中所供给的废弃物中的氯及铅成分，而具有废弃物的水洗工序、 已过滤的固态部分的碱溶解析出工序、从该滤液使铅沉淀而分离的脱 铅工序、从已脱铅的滤液使4丐沉淀而分离的脱钾工序，及将该滤液加 热，使氯化物析出，从而将其分离回收的氯回收工序。
此外，在专利文献2中公开了废弃物的处理方法，其包括以下工 序从飞灰等废弃物将铅等分离除去时，混合含有钾离子的溶液获得 浆料后，进行固液分离，而获得含锌的固态部分和含铅的水溶液的工 序；在含铅的水溶液中添加疏化剂后，进行固液分离，而获得含硫化 铅与钙离子的溶液的工序。
专利文献l:日本专利公开公报2003-1218号
专利文献2:日本专利公开公报2003-201524号

发明内容
然而，在上述专利文献记载的已知技术中，在降低水泥中的铅量 时，从水泥窑的窑尾至最下段旋风分离器的窑排气通路抽取燃烧气体
的一部分，从所得气体回收的氯旁路(chlorine bypass)粉尘所含的铅 被除去，但是从氯旁路粉尘除去至系统外的铅的比例仅为全体的30%, 例如，即使氯旁路粉尘中的铅被100°/。除去，剩余的70%左右仍然混入 从水泥窑排出的熔渣，故不易降低水泥的含铅率。因此，促进水泥窑 内的铅的挥发，提高氯旁路粉尘等中的铅的浓缩率是重要的。
铅挥发技术中，已知有氯挥发法及还原挥发法。然而，当将一般 进行的氯化挥发法应用于水泥烧成工序时，需投入远超过在水泥制造 上合乎常理的量的氯。另一方面，由于应用还原挥发法水泥的颜色呈 现黄色，故在水泥的品质方面成为问题。
因此，本发明即是鉴于上述已知技术的问题点而完成的，其目的 在于提供对水泥的品质不造成影响，促进水泥窑内的铅的挥发，提高 氯旁路粉尘等中的铅浓缩率，以有效地降低水泥的含铅率的方法。
为达成上述目的，本发明是从水泥煅烧炉除去铅的方法，其特征 在于，是将水泥窑的窑尾部的燃烧气体的0r浓度控制在5%以下及/或 将C0浓度控制在1000ppm以上，更优选将02浓度控制在3%以下及/ 或将CO浓度控制在3000ppm以上，抽取该水泥窑的燃烧气体的一部分， 收集该燃烧气体所含的粉尘，并从已收集的粉尘回收铅。
而且，根据本发明，通过使水泥窑窑尾附近的水泥窑内的原料温 度为800 ~ 1100。C的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，故通 过抽取水泥窑燃烧气体的一部分，收集燃烧气体所含的粉尘，从已收 集的粉尘回收铅，可有效率地降低水泥的含铅率。此外，根据该方法， 亦不致对水泥的品质造成影响。
在前述从水泥煅烧炉除去铅的方法中，在将前述水泥窑的窑尾部 的燃烧气体的Or浓度控制在5%以下及/或将0)浓度控制在1000ppm以 上的同时，设该水泥窑的内径为D,从该水泥窑的窑尾侧在长度方向 上朝向窑内部的距离为L时，可将燃料及/或含有可燃物的原料投入该水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。藉此，可确实维持前述水 泥窑内的原料温度为800 ~ 1100。C的区域的还原气氛，而可更有效地 降低水泥的含铅率。
在前述从水泥煅烧炉除去铅的方法中，可使用喷嘴，将粉状及/ 或浆状的燃料以及/或者含有可燃物的原料喷射至前述水泥窑的L/D 为0以上、12以下的区域。
可使用远投装置，将块状的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述 水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
进一步，可利用该水泥窑的窑尾部的倾斜面，将圆筒状或球状的 燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窑的L/D为0以上、12以 下的区域，可使前述圆筒状或球状的燃料及/或含有可燃物的原料成为 小片燃料及/或含有可燃物的原料的形成物。
可从设置于前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域内的投入 口投入前述燃料及/或含有可燃物的原料。
如以上这样，根据本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法，可在不 对水泥的品质造成影响的情况下，有效率地降低水泥的含铅率。


图1是显示用以实施本发明从水泥煅烧炉除去铅的方法的装置例 的概略图。
图2是显示附设于水泥煅烧炉的氯旁路设备的整体结构的流程图。
图3是显示以化学平衡模拟算出气体温度与铅的挥发率的关系的 图表。
图4是显示水泥窑的窑尾C0浓度与铅挥发率的关系的图表。 图5是显示水泥窑的窑尾02浓度与铅挥发率的关系的图表。
符号说明
1…喷嘴 12…最下段旋风分离器2…远投装置
3...倾斜面
4…投入口
10…水泥窑
10a…窑尾
ll...煅烧炉
21…探测器
22…冷却风扇
23…分粒机
24…集尘机
25…排气风扇
具体实施例方式
接着，参照图式，就本发明的实施方式进行说明。
图1 (a)是显示用以实施本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的 第1实施方式的装置的一例，该装置于水泥窑10的窑尾10a侧(具有 煅烧炉11及最下段旋风分离器12的端部側)具有用以将粉状及/或浆 状的燃料以及/或者含有可燃物的原料(以下适当地称为"燃料等") 喷射至水泥窑10内的喷嘴1。
喷嘴1具有图中未示出的燃料等F的供给装置及用以将供给喷嘴 1的燃料等F喷射至水泥窑10内的喷射装置，而可将供给喷嘴1的燃 料等F供给直至水泥窑10的内部。
另一方面，如第2图所示，水泥窑IO具有氯旁路设备，来自水泥 窑10的窑尾至最下段旋风分离器的窑排气通路的抽取气体在探测器 21处以来自冷却风扇22的冷风冷却后，导入至分粒机23，分离成粗 粉粉尘、微粉及气体。粗粉粉尘返回至水泥窑系统，含有氯化钾(KC1) 等的微粉(氯旁路粉尘)为集尘机24所回收。此外，从集尘机24排出 的排气经由排气风扇25，排放至大气。
接着，就使用上述系统的本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法进 行说明。
在第l(a)图中，使用喷嘴l，将粉状或浆状的燃料或者含有可燃 物的原料喷射至水泥窑10内。在此，燃料除了使用粉煤、重油等一般 作为水泥窑10的主燃料使用的燃料外，亦可使用废弃物燃料等各种燃 料。此外，关于含可燃物的原料，不限定其种类，亦可为将废弃物再利用者。但是，若为挥发部分多的燃料等时，即使产生还原性高的气 体，仍立刻流至下游侧，替换为氧化性高的气体，故宜使用固定碳量 多的燃料等。
使用喷嘴1，设水泥窑10的内径(相对的耐火材料表面之间的距 离)为D，从该水泥窑10的窑尾10a侧在长度方向上朝向窑内部的距 离为L时，将上述燃料等F喷射至L/D为0以上、12以下的区域。
图3(a) ~ (e)显示根据化学平衡模拟得出的气体温度与铅的挥发 率的关系，横轴表示气体温度，纵轴表示铅的挥发率。再有，图3(a) ~ (e)中，(a)显示湿润空气气氛(b)显示标准的燃烧气体气氛，(c)显 示无氧气氛，(d)显示低浓度CO气氛，(e)显示高浓度CO气氛，随着 从(a)至(e)，从氧化气氛移至还原气氛，(e)显示最强的还原气氛。
从图3可知，在(e)的还原性强的气氛下，与其它情形相比，在气 体温度为700 ~ 120(TC的区域，铅的挥发率大幅上升。该温度范围相 当于水泥窑10的窑尾10a附近的区域。因此，通过向水泥窑10的L/D 为0以上12以下的区域，即水泥窑10内的原料温度为800 ~ 1100°C
的区域内喷射粉状或浆状的燃料等F，可以使该区域为还原气氛，使 铅的挥发率大幅上升。
图4是显示水泥窑10的窑尾10a的燃烧气体的CO浓度(以下称为 "窑尾CO浓度")与铅挥发率的关系的实验数据，当CO浓度达 0. 1。/。(1000ppm)以上时，铅挥发率为90%左右以上，当窑尾CO浓度达 0. 3。/。(3000ppm)以上时，铅挥发率为95%左右以上。藉此，证实了在还 原性强的气氛下，在图1所示的水泥窑10的窑尾10a附近的区域，铅 的挥发率大幅上升。
图5是显示水泥窑10的窑尾10a的燃烧气体的02浓度(以下称为 "02浓度")与铅挥发率的关系的实验数据，当窑尾02浓度达5%以下 时，铅挥发率为90%左右以上，当窑尾02浓度达3%以下时，铅挥发率 为95%左右以上。由此亦证实了在还原性强的气氛下，在图1所示的 水泥窑10的窑尾10a附近的区域，铅的挥发率大幅上升。
在图2中，在水泥窑10中挥发的铅包舍在以探测器21抽取的气体中，抽取气体在探测器21处冷却后，导入至分粒机23,分离成粗 粉粉尘、微粉及气体，微粉用集尘机24回收。由于在水泥窑10内铅 挥发更多的状态下，此微粉中浓缩有较以往更多的铅，故通过回收此 铅，可降低以水泥窑IO制造的水泥的含铅率。
图1 (b)是显示用以实施本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的 第2实施方式的装置的一例，该装置于水泥窑10的窑尾10a侧具有用 以将块状燃料等F投入水泥窑10内的远投装置2。远投装置2以弹性 体、空气压、油压等为动力，构造成可将供给喷嘴1的燃料等F供给 直至水泥窑10的内部。
使用此种远投装置2，将燃料等F投入水泥窑10的L/D为0以上、 12以下的区域，与第1实施方式同样地，使水泥窑10内的原料温度 为800 ~ 110(TC的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，如上述， 通过从较以往浓缩有更多铅的氯旁路粉尘回收铅，可降低在水泥窑10 中制造的水泥的含铅率。
此外，在本实施方式中，燃料等F的尺寸、初速等的投入条件可 从考虑流体阻力R-C . A ' p .uV2(C:阻力系数、A:投影面积、p: 密度、u:相对速度)的流体模拟算出而决定。藉此，可防止燃料等F 因水泥窑10的排气而返回至窑尾10a侧，使用远投装置2，可确实将 燃料等F投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域。
此外，关于远投装置2的设置位置，为防止燃料F等的返回，优 选设置于水泥窑的背面的原料侧。水泥窑的排气在窑内并非同样地流 动，而是优先地在阻力少的反原料侧流动。因此，投入燃料F等时， 通过将远投装置设置于通风阻力较少的原料侧，可防止燃料等F的返 回。
图l(c)用以说明本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的第3实施 方式，在本实施方式中，利用水泥窑10的窑尾10a的倾斜面3,投入 圆筒状或球状的燃料等F。利用在倾斜面3转动的圆筒状或球状燃料 等F的惯性，将燃料等F供给直至水泥窑IO的内部。
如此，将燃料等F投入水泥窑10的L/D为0以上、12以下的区域，与上述实施方式同样地，使水泥窑10内的原料温度为800~ 1100 -c的区域为还原气氛，提高铅的挥发率，通过从较以往浓缩有更多铅 的氯旁路粉尘回收铅，可降低在水泥窑10中制造的水泥的含铅率。
此外，关于上述圆筒状或球状的燃料等F，其投入条件通过从投 入高度位置及预先以电炉等测定的燃烧完毕的时间等预测到达位置， 可更正确地将燃料等F投入水泥窑内的成为目标的位置。另外，制造 圆筒状或球状的燃料等F时，亦可形成小片的燃料等。
图1 (d)是显示用以实施本发明的从水泥煅烧炉除去铅的方法的 第4实施方式的装置的一例，该装置具有设置于水泥窑10的L/D为0 以上、12以下的区域的投入口 4、用以将燃料等F供给至该投入口 4 的图中末示出的供给装置。此外，投入口 4构造成仅在位于水泥窑10 的上侧时开启，为将吸入至水泥窑10内的冷风量抑制为最小限度，进 行材料密封等。
使用此种投入口 4将燃料等F直接供给至L/D为0以上、12以下 的区域，与上述实施方式同样地，使水泥窑10内的原料温度为800 ~ IIO(TC的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，通过从较以往浓 缩有更多铅的氯旁路粉尘回收铅，可降低在水泥窑10中制造的水泥的 含铅率。
此外，在上述实施方式中，说明了将燃料等投入水泥窑10的L/D 为0以上、12以下的区域，使水泥窑10内的原料温度为800 ~ 1100 。C的区域为还原气氛的情形，即使不投入燃料等，通过使上述区域为 还原气氛，仍可大幅提高铅的挥发率，在水泥窑IO的实际运转中，为 确实维持前述区域的还原气氛，优选将水泥窑10的窑尾10a的燃烧气 体的02浓度控制在5y。以下及/或将C0浓度控制在1000ppm以上，同时， 将燃料等投入水泥窑10的L/D为O以上、12以下的区域。
权利要求
1.从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是将水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O2浓度控制在5％以下及/或将CO浓度控制在1000ppm以上，抽取该水泥窑的燃烧气体的一部分，以收集该燃烧气体所含的粉尘，并从已收集的粉尘回收铅。
2. 如权利要求1的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是将前述水 泥窑的窑尾部的燃烧气体的02浓度控制在5。/。以下及/或将CO浓度控制 在1000ppm以上，同时，在i殳该水泥窑的内径为D，从该水泥窑的窑 尾侧在长度方向上朝向窑内部的距离为L时，将燃料及/或含有可燃物 的原料投入该水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
3. 如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是使用喷嘴 将粉状及/或浆状的燃料以及/或者含有可燃物的原料喷射至前述水泥 窑的L/D为0以上、12以下的区域。
4. 如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是使用远投 装置，将块状的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窑的L/D 为0以上、12以下的区域。
5. 如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是利用该水 泥窑的窑尾部的倾斜面，将圓筒状或球状的燃料及/或含有可燃物的原 料投入前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域。
6. 如权利要求5的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其中前述圆筒 状或球状的燃料及/或含有可燃物的原料是小片燃料及/或含有可燃物 的原料的形成物。
7. 如权利要求2的从水泥煅烧炉除去铅的方法，其是从设置在 前述水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域内的投入口投入前述燃料 及/或含有可燃物的原料。
全文摘要
本发明的课题是在不对水泥品质造成影响的情况下，有效率地降低水泥的含铅率。本发明将水泥窑的窑尾部的燃烧气体的O₂浓度控制在5％以下及/或将CO浓度控制在1000ppm以上，抽取该水泥窑的燃烧气体的一部分，收集该燃烧气体所含的粉尘，并从收集的粉尘回收铅。使水泥窑内的原料温度为800～1100℃的区域为还原气氛，可大幅提高铅的挥发率，通过从所述粉尘回收铅，可有效率地降低水泥的含铅率，亦不致对水泥的品质造成影响。设该水泥窑的内径为D，从该水泥窑的窑尾侧在长度方向上朝向窑内部的距离为L时，在进行上述控制的同时将燃料及/或含有可燃物的原料投入该水泥窑的L/D为0以上、12以下的区域，可确实地维持前述区域的还原气氛。
文档编号C22B7/02GK101528953SQ200780039738
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月19日 优先权日2006年10月24日
发明者冈村聪一郎, 和田肇, 寺崎淳一, 林田贵宽 申请人:太平洋水泥株式会社