專利名稱：從水泥煅燒爐除去鉛的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及從水泥煅燒爐除去鉛的方法，特別是涉及通過自水泥 窯的窯尾至最下段旋風分離器的窯排氣通路抽取燃燒氣體一部分，從 所得氣體含有的粉塵中回收鉛，從而從水泥煅燒爐除去鉛的方法。
背景技術(shù)：
已知，由于將水泥中的鉛(Pb)固定化，故應不致溶解析出至土壤。 然而，隨著近年的水泥制造裝置的回收資源的實際用量的增加，水泥 中的鉛的量亦增加，大幅超過目前為止的含有量。由于隨著濃度增加， 亦有溶解析出至土壤的可能性，故需將水泥中的鉛濃度減低至目前為
止的含有量程度。
因此，作為減低水泥中的鉛濃度的技術(shù)，例如，在專利文獻l中 公開了如下的廢棄物的處理方法，此方法為有效地分離除去水泥制造 過程中所供給的廢棄物中的氯及鉛成分，而具有廢棄物的水洗工序、 已過濾的固態(tài)部分的堿溶解析出工序、從該濾液使鉛沉淀而分離的脫 鉛工序、從已脫鉛的濾液使4丐沉淀而分離的脫鉀工序，及將該濾液加 熱，使氯化物析出，從而將其分離回收的氯回收工序。
此外，在專利文獻2中公開了廢棄物的處理方法，其包括以下工 序從飛灰等廢棄物將鉛等分離除去時，混合含有鉀離子的溶液獲得 漿料后，進行固液分離，而獲得含鋅的固態(tài)部分和含鉛的水溶液的工 序；在含鉛的水溶液中添加疏化劑后，進行固液分離，而獲得含硫化 鉛與鈣離子的溶液的工序。
專利文獻l:日本專利公開公報2003-1218號
專利文獻2:日本專利公開公報2003-201524號

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述專利文獻記載的已知技術(shù)中，在降低水泥中的鉛量 時，從水泥窯的窯尾至最下段旋風分離器的窯排氣通路抽取燃燒氣體
的一部分，從所得氣體回收的氯旁路(chlorine bypass)粉塵所含的鉛 被除去，但是從氯旁路粉塵除去至系統(tǒng)外的鉛的比例僅為全體的30%, 例如，即使氯旁路粉塵中的鉛被100°/。除去，剩余的70%左右仍然混入 從水泥窯排出的熔渣，故不易降低水泥的含鉛率。因此，促進水泥窯 內(nèi)的鉛的揮發(fā)，提高氯旁路粉塵等中的鉛的濃縮率是重要的。
鉛揮發(fā)技術(shù)中，已知有氯揮發(fā)法及還原揮發(fā)法。然而，當將一般 進行的氯化揮發(fā)法應用于水泥燒成工序時，需投入遠超過在水泥制造 上合乎常理的量的氯。另一方面，由于應用還原揮發(fā)法水泥的顏色呈 現(xiàn)黃色，故在水泥的品質(zhì)方面成為問題。
因此，本發(fā)明即是鑒于上述已知技術(shù)的問題點而完成的，其目的 在于提供對水泥的品質(zhì)不造成影響，促進水泥窯內(nèi)的鉛的揮發(fā)，提高 氯旁路粉塵等中的鉛濃縮率，以有效地降低水泥的含鉛率的方法。
為達成上述目的，本發(fā)明是從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其特征 在于，是將水泥窯的窯尾部的燃燒氣體的0r濃度控制在5%以下及/或 將C0濃度控制在1000ppm以上，更優(yōu)選將02濃度控制在3%以下及/ 或?qū)O濃度控制在3000ppm以上，抽取該水泥窯的燃燒氣體的一部分， 收集該燃燒氣體所含的粉塵，并從已收集的粉塵回收鉛。
而且，根據(jù)本發(fā)明，通過使水泥窯窯尾附近的水泥窯內(nèi)的原料溫 度為800 ~ 1100。C的區(qū)域為還原氣氛，可大幅提高鉛的揮發(fā)率，故通 過抽取水泥窯燃燒氣體的一部分，收集燃燒氣體所含的粉塵，從已收 集的粉塵回收鉛，可有效率地降低水泥的含鉛率。此外，根據(jù)該方法， 亦不致對水泥的品質(zhì)造成影響。
在前述從水泥煅燒爐除去鉛的方法中，在將前述水泥窯的窯尾部 的燃燒氣體的Or濃度控制在5%以下及/或?qū)?)濃度控制在1000ppm以 上的同時，設該水泥窯的內(nèi)徑為D,從該水泥窯的窯尾側(cè)在長度方向 上朝向窯內(nèi)部的距離為L時，可將燃料及/或含有可燃物的原料投入該水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域。藉此，可確實維持前述水 泥窯內(nèi)的原料溫度為800 ~ 1100。C的區(qū)域的還原氣氛，而可更有效地 降低水泥的含鉛率。
在前述從水泥煅燒爐除去鉛的方法中，可使用噴嘴，將粉狀及/ 或漿狀的燃料以及/或者含有可燃物的原料噴射至前述水泥窯的L/D 為0以上、12以下的區(qū)域。
可使用遠投裝置，將塊狀的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述 水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域。
進一步，可利用該水泥窯的窯尾部的傾斜面，將圓筒狀或球狀的 燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窯的L/D為0以上、12以 下的區(qū)域，可使前述圓筒狀或球狀的燃料及/或含有可燃物的原料成為 小片燃料及/或含有可燃物的原料的形成物。
可從設置于前述水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域內(nèi)的投入 口投入前述燃料及/或含有可燃物的原料。
如以上這樣，根據(jù)本發(fā)明的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，可在不 對水泥的品質(zhì)造成影響的情況下，有效率地降低水泥的含鉛率。


圖1是顯示用以實施本發(fā)明從水泥煅燒爐除去鉛的方法的裝置例 的概略圖。
圖2是顯示附設于水泥煅燒爐的氯旁路設備的整體結(jié)構(gòu)的流程圖。
圖3是顯示以化學平衡模擬算出氣體溫度與鉛的揮發(fā)率的關(guān)系的 圖表。
圖4是顯示水泥窯的窯尾C0濃度與鉛揮發(fā)率的關(guān)系的圖表。 圖5是顯示水泥窯的窯尾02濃度與鉛揮發(fā)率的關(guān)系的圖表。
符號說明
1…噴嘴 12…最下段旋風分離器2…遠投裝置
3...傾斜面
4…投入口
10…水泥窯
10a…窯尾
ll...煅燒爐
21…探測器
22…冷卻風扇
23…分粒機
24…集塵機
25…排氣風扇
具體實施例方式
接著，參照圖式，就本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1 (a)是顯示用以實施本發(fā)明的從水泥煅燒爐除去鉛的方法的 第1實施方式的裝置的一例，該裝置于水泥窯10的窯尾10a側(cè)(具有 煅燒爐11及最下段旋風分離器12的端部側(cè))具有用以將粉狀及/或漿 狀的燃料以及/或者含有可燃物的原料(以下適當?shù)胤Q為"燃料等") 噴射至水泥窯10內(nèi)的噴嘴1。
噴嘴1具有圖中未示出的燃料等F的供給裝置及用以將供給噴嘴 1的燃料等F噴射至水泥窯10內(nèi)的噴射裝置，而可將供給噴嘴1的燃 料等F供給直至水泥窯10的內(nèi)部。
另一方面，如第2圖所示，水泥窯IO具有氯旁路設備，來自水泥 窯10的窯尾至最下段旋風分離器的窯排氣通路的抽取氣體在探測器 21處以來自冷卻風扇22的冷風冷卻后，導入至分粒機23，分離成粗 粉粉塵、微粉及氣體。粗粉粉塵返回至水泥窯系統(tǒng)，含有氯化鉀(KC1) 等的微粉(氯旁路粉塵)為集塵機24所回收。此外，從集塵機24排出 的排氣經(jīng)由排氣風扇25，排放至大氣。
接著，就使用上述系統(tǒng)的本發(fā)明的從水泥煅燒爐除去鉛的方法進 行說明。
在第l(a)圖中，使用噴嘴l，將粉狀或漿狀的燃料或者含有可燃 物的原料噴射至水泥窯10內(nèi)。在此，燃料除了使用粉煤、重油等一般 作為水泥窯10的主燃料使用的燃料外，亦可使用廢棄物燃料等各種燃 料。此外，關(guān)于含可燃物的原料，不限定其種類，亦可為將廢棄物再利用者。但是，若為揮發(fā)部分多的燃料等時，即使產(chǎn)生還原性高的氣 體，仍立刻流至下游側(cè)，替換為氧化性高的氣體，故宜使用固定碳量 多的燃料等。
使用噴嘴1，設水泥窯10的內(nèi)徑(相對的耐火材料表面之間的距 離)為D，從該水泥窯10的窯尾10a側(cè)在長度方向上朝向窯內(nèi)部的距 離為L時，將上述燃料等F噴射至L/D為0以上、12以下的區(qū)域。
圖3(a) ~ (e)顯示根據(jù)化學平衡模擬得出的氣體溫度與鉛的揮發(fā) 率的關(guān)系，橫軸表示氣體溫度，縱軸表示鉛的揮發(fā)率。再有，圖3(a) ~ (e)中，(a)顯示濕潤空氣氣氛(b)顯示標準的燃燒氣體氣氛，(c)顯 示無氧氣氛，(d)顯示低濃度CO氣氛，(e)顯示高濃度CO氣氛，隨著 從(a)至(e)，從氧化氣氛移至還原氣氛，(e)顯示最強的還原氣氛。
從圖3可知，在(e)的還原性強的氣氛下，與其它情形相比，在氣 體溫度為700 ~ 120(TC的區(qū)域，鉛的揮發(fā)率大幅上升。該溫度范圍相 當于水泥窯10的窯尾10a附近的區(qū)域。因此，通過向水泥窯10的L/D 為0以上12以下的區(qū)域，即水泥窯10內(nèi)的原料溫度為800 ~ 1100°C
的區(qū)域內(nèi)噴射粉狀或漿狀的燃料等F，可以使該區(qū)域為還原氣氛，使 鉛的揮發(fā)率大幅上升。
圖4是顯示水泥窯10的窯尾10a的燃燒氣體的CO濃度(以下稱為 "窯尾CO濃度")與鉛揮發(fā)率的關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)，當CO濃度達 0. 1。/。(1000ppm)以上時，鉛揮發(fā)率為90%左右以上，當窯尾CO濃度達 0. 3。/。(3000ppm)以上時，鉛揮發(fā)率為95%左右以上。藉此，證實了在還 原性強的氣氛下，在圖1所示的水泥窯10的窯尾10a附近的區(qū)域，鉛 的揮發(fā)率大幅上升。
圖5是顯示水泥窯10的窯尾10a的燃燒氣體的02濃度(以下稱為 "02濃度")與鉛揮發(fā)率的關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)，當窯尾02濃度達5%以下 時，鉛揮發(fā)率為90%左右以上，當窯尾02濃度達3%以下時，鉛揮發(fā)率 為95%左右以上。由此亦證實了在還原性強的氣氛下，在圖1所示的 水泥窯10的窯尾10a附近的區(qū)域，鉛的揮發(fā)率大幅上升。
在圖2中，在水泥窯10中揮發(fā)的鉛包舍在以探測器21抽取的氣體中，抽取氣體在探測器21處冷卻后，導入至分粒機23,分離成粗 粉粉塵、微粉及氣體，微粉用集塵機24回收。由于在水泥窯10內(nèi)鉛 揮發(fā)更多的狀態(tài)下，此微粉中濃縮有較以往更多的鉛，故通過回收此 鉛，可降低以水泥窯IO制造的水泥的含鉛率。
圖1 (b)是顯示用以實施本發(fā)明的從水泥煅燒爐除去鉛的方法的 第2實施方式的裝置的一例，該裝置于水泥窯10的窯尾10a側(cè)具有用 以將塊狀燃料等F投入水泥窯10內(nèi)的遠投裝置2。遠投裝置2以彈性 體、空氣壓、油壓等為動力，構(gòu)造成可將供給噴嘴1的燃料等F供給 直至水泥窯10的內(nèi)部。
使用此種遠投裝置2，將燃料等F投入水泥窯10的L/D為0以上、 12以下的區(qū)域，與第1實施方式同樣地，使水泥窯10內(nèi)的原料溫度 為800 ~ 110(TC的區(qū)域為還原氣氛，可大幅提高鉛的揮發(fā)率，如上述， 通過從較以往濃縮有更多鉛的氯旁路粉塵回收鉛，可降低在水泥窯10 中制造的水泥的含鉛率。
此外，在本實施方式中，燃料等F的尺寸、初速等的投入條件可 從考慮流體阻力R-C . A ' p .uV2(C:阻力系數(shù)、A:投影面積、p: 密度、u:相對速度)的流體模擬算出而決定。藉此，可防止燃料等F 因水泥窯10的排氣而返回至窯尾10a側(cè)，使用遠投裝置2，可確實將 燃料等F投入水泥窯10的L/D為0以上、12以下的區(qū)域。
此外，關(guān)于遠投裝置2的設置位置，為防止燃料F等的返回，優(yōu) 選設置于水泥窯的背面的原料側(cè)。水泥窯的排氣在窯內(nèi)并非同樣地流 動，而是優(yōu)先地在阻力少的反原料側(cè)流動。因此，投入燃料F等時， 通過將遠投裝置設置于通風阻力較少的原料側(cè)，可防止燃料等F的返 回。
圖l(c)用以說明本發(fā)明的從水泥煅燒爐除去鉛的方法的第3實施 方式，在本實施方式中，利用水泥窯10的窯尾10a的傾斜面3,投入 圓筒狀或球狀的燃料等F。利用在傾斜面3轉(zhuǎn)動的圓筒狀或球狀燃料 等F的慣性，將燃料等F供給直至水泥窯IO的內(nèi)部。
如此，將燃料等F投入水泥窯10的L/D為0以上、12以下的區(qū)域，與上述實施方式同樣地，使水泥窯10內(nèi)的原料溫度為800~ 1100 -c的區(qū)域為還原氣氛，提高鉛的揮發(fā)率，通過從較以往濃縮有更多鉛 的氯旁路粉塵回收鉛，可降低在水泥窯10中制造的水泥的含鉛率。
此外，關(guān)于上述圓筒狀或球狀的燃料等F，其投入條件通過從投 入高度位置及預先以電爐等測定的燃燒完畢的時間等預測到達位置， 可更正確地將燃料等F投入水泥窯內(nèi)的成為目標的位置。另外，制造 圓筒狀或球狀的燃料等F時，亦可形成小片的燃料等。
圖1 (d)是顯示用以實施本發(fā)明的從水泥煅燒爐除去鉛的方法的 第4實施方式的裝置的一例，該裝置具有設置于水泥窯10的L/D為0 以上、12以下的區(qū)域的投入口 4、用以將燃料等F供給至該投入口 4 的圖中末示出的供給裝置。此外，投入口 4構(gòu)造成僅在位于水泥窯10 的上側(cè)時開啟，為將吸入至水泥窯10內(nèi)的冷風量抑制為最小限度，進 行材料密封等。
使用此種投入口 4將燃料等F直接供給至L/D為0以上、12以下 的區(qū)域，與上述實施方式同樣地，使水泥窯10內(nèi)的原料溫度為800 ~ IIO(TC的區(qū)域為還原氣氛，可大幅提高鉛的揮發(fā)率，通過從較以往濃 縮有更多鉛的氯旁路粉塵回收鉛，可降低在水泥窯10中制造的水泥的 含鉛率。
此外，在上述實施方式中，說明了將燃料等投入水泥窯10的L/D 為0以上、12以下的區(qū)域，使水泥窯10內(nèi)的原料溫度為800 ~ 1100 。C的區(qū)域為還原氣氛的情形，即使不投入燃料等，通過使上述區(qū)域為 還原氣氛，仍可大幅提高鉛的揮發(fā)率，在水泥窯IO的實際運轉(zhuǎn)中，為 確實維持前述區(qū)域的還原氣氛，優(yōu)選將水泥窯10的窯尾10a的燃燒氣 體的02濃度控制在5y。以下及/或?qū)0濃度控制在1000ppm以上，同時， 將燃料等投入水泥窯10的L/D為O以上、12以下的區(qū)域。
權(quán)利要求
1.從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其是將水泥窯的窯尾部的燃燒氣體的O2濃度控制在5％以下及/或?qū)O濃度控制在1000ppm以上，抽取該水泥窯的燃燒氣體的一部分，以收集該燃燒氣體所含的粉塵，并從已收集的粉塵回收鉛。
2. 如權(quán)利要求1的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其是將前述水 泥窯的窯尾部的燃燒氣體的02濃度控制在5。/。以下及/或?qū)O濃度控制 在1000ppm以上，同時，在i殳該水泥窯的內(nèi)徑為D，從該水泥窯的窯 尾側(cè)在長度方向上朝向窯內(nèi)部的距離為L時，將燃料及/或含有可燃物 的原料投入該水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求2的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其是使用噴嘴 將粉狀及/或漿狀的燃料以及/或者含有可燃物的原料噴射至前述水泥 窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域。
4. 如權(quán)利要求2的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其是使用遠投 裝置，將塊狀的燃料及/或含有可燃物的原料投入前述水泥窯的L/D 為0以上、12以下的區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求2的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其是利用該水 泥窯的窯尾部的傾斜面，將圓筒狀或球狀的燃料及/或含有可燃物的原 料投入前述水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求5的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其中前述圓筒 狀或球狀的燃料及/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. 如權(quán)利要求2的從水泥煅燒爐除去鉛的方法，其是從設置在 前述水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域內(nèi)的投入口投入前述燃料 及/或含有可燃物的原料。
全文摘要
本發(fā)明的課題是在不對水泥品質(zhì)造成影響的情況下，有效率地降低水泥的含鉛率。本發(fā)明將水泥窯的窯尾部的燃燒氣體的O₂濃度控制在5％以下及/或?qū)O濃度控制在1000ppm以上，抽取該水泥窯的燃燒氣體的一部分，收集該燃燒氣體所含的粉塵，并從收集的粉塵回收鉛。使水泥窯內(nèi)的原料溫度為800～1100℃的區(qū)域為還原氣氛，可大幅提高鉛的揮發(fā)率，通過從所述粉塵回收鉛，可有效率地降低水泥的含鉛率，亦不致對水泥的品質(zhì)造成影響。設該水泥窯的內(nèi)徑為D，從該水泥窯的窯尾側(cè)在長度方向上朝向窯內(nèi)部的距離為L時，在進行上述控制的同時將燃料及/或含有可燃物的原料投入該水泥窯的L/D為0以上、12以下的區(qū)域，可確實地維持前述區(qū)域的還原氣氛。
文檔編號C22B7/02GK101528953SQ200780039738
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者岡村聰一郎, 和田肇, 寺崎淳一, 林田貴寬 申請人:太平洋水泥株式會社