JP5733235B2

JP5733235B2 - Cement production method

Info

Publication number: JP5733235B2
Application number: JP2012032365A
Authority: JP
Inventors: 田中　久順; 久順田中; 牧生山下; 和秀辻; 俊彦中村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: KR101660136B1; AU2012302693B2; MY167074A; CN102964070B; AU2012302693A1; CN102964070A; JP2013053057A; KR20140043496A

Description

本発明は、高温雰囲気下に保持されたセメントキルンでセメント原料を焼成してセメントクリンカを製造する方法に係り、詳しくは上記セメントクリンカ中に含まれるＰ₂Ｏ₅量を所望の範囲内に制御することが可能となるセメントの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a cement clinker by firing a cement raw material with a cement kiln held in a high temperature atmosphere, and more specifically, controlling the amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker within a desired range. The present invention relates to a method for producing cement that can be performed.

一般に、セメント製造設備においては、セメント原料をプレヒータにおいて所定の温度まで予熱してセメントキルンに導入し、当該セメントキルン内において、窯前に設けられた主バーナからの火炎によって約１４５０℃の高温雰囲気で焼成してセメントクリンカとした後に、当該セメントクリンカに急結防止用の二水石膏を加えて微粉砕することによりセメントを製造している。 Generally, in a cement manufacturing facility, a cement raw material is preheated to a predetermined temperature in a preheater and introduced into a cement kiln, and a high temperature atmosphere of about 1450 ° C. is generated in the cement kiln by a flame from a main burner provided in front of the kiln. The cement clinker is baked with a cement clinker, and then the cement clinker is added with dihydrate gypsum for preventing rapid setting and pulverized to produce a cement.

ところで、上記製造工程において得られたセメントクリンカ中には、セメント原料自体や燃料中に含まれるリン（Ｐ）分が取り込まれている。そして、このようにして取り込まれたリン分（Ｐ₂Ｏ₅）は、セメントの諸物性に影響を及ぼすことが知られており、最終的なセメントの品質を保持するために、上記セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量が所定の値を超えないように、セメント原料自体や燃料中のＰ₂Ｏ₅量を管理している。 By the way, the cement clinker obtained in the above manufacturing process incorporates phosphorus (P) contained in the cement raw material itself and the fuel. The phosphorus content (P ₂ O ₅ ) thus taken in is known to affect the physical properties of the cement. In order to maintain the final cement quality, The amount of P ₂ O ₅ in the cement raw material itself and the fuel is controlled so that the amount of P ₂ O ₅ does not exceed a predetermined value.

一方、上記セメントキルンの主バーナにおいて燃焼される燃料としては、通常石炭およびコークスを使用しているが、近年における燃料の高騰化に伴い、上記石炭等に、産業廃棄物である廃油等の副燃料を添加して上記燃料の一部として使用している。さらに、他の産業廃棄物である廃プラスチックや廃タイヤに加えて、下記特許文献１においては、下水汚泥、食品加工残渣汚泥、製紙汚泥等の含水有機性汚泥を造粒・乾燥して、いずれもセメント製造用の補助燃料として有効利用することが提案されている。 On the other hand, as the fuel burned in the main burner of the cement kiln, coal and coke are usually used. However, in recent years, as the fuel has soared, the coal and the like are used as secondary oil such as waste oil as industrial waste. Fuel is added and used as part of the fuel. Furthermore, in addition to waste plastics and waste tires, which are other industrial wastes, in Patent Document 1 below, water-containing organic sludge such as sewage sludge, food processing residue sludge, and papermaking sludge is granulated and dried. Has also been proposed for effective use as an auxiliary fuel for cement production.

しかしながら、上記有機性汚泥は、その固形分中にＰ₂Ｏ₅を５重量％以上含むことが多く、使用量によっては、セメントの凝結遅延や圧縮強さの低下を引き起こす虞があった。 However, the organic sludge often contains 5% by weight or more of P ₂ O ₅ in the solid content, and depending on the amount of use, there is a risk of causing a delay in cement setting or a reduction in compressive strength.

また、下記特許文献２においては、含水汚泥からリン成分の含有率を低減せしめる除リン工程、上記除リン工程より得られたリン成分の含有率が低減された含水汚泥を加熱乾燥する乾燥工程及び上記乾燥工程より得られた乾燥汚泥をセメント製造設備にてセメント製造用燃料及び原料として使用し、セメントを製造するセメント製造工程よりなり、該乾燥汚泥の固形分中に占めるリン含有率を４重量％以下に調整することを特徴とするセメントの製造方法が提案されている。 Moreover, in the following patent document 2, the removal process which reduces the content rate of a phosphorus component from a water-containing sludge, the drying process which heat-drys the water-containing sludge from which the content rate of the phosphorus component obtained from the said phosphorus removal process was reduced, and The dry sludge obtained from the above drying step is used as a cement manufacturing fuel and raw material in a cement manufacturing facility, and consists of a cement manufacturing step for manufacturing cement, and the phosphorus content in the solid content of the dry sludge is 4% by weight. A cement production method characterized by adjusting the content to less than or equal to 10% has been proposed.

当該セメントの製造方法にあっては、汚泥中のＰ₂Ｏ₅量を４重量％以下に低減することにより、これまでよりも大量の含水汚泥をセメント製造設備で処理することができるという利点はあるものの、セメント製造工程の投入する含水汚泥の量が過多になった場合やセメント原料中のＰ₂Ｏ₅量が増加した場合には、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量が増加して、セメントの凝結遅延や圧縮強さの低下を招来するという問題点を有する。 In the method for producing cement, an advantage that a large amount of water-containing sludge can be treated with a cement production facility by reducing the amount of P ₂ O ₅ in the sludge to 4% by weight or less. some though, if the P ₂ O ₅ content, or if the cement raw material amount becomes excessive turned to water sludge cement manufacturing process has increased, P ₂ O ₅ content in the cement clinker is increased, There is a problem that the setting delay of cement and a decrease in compressive strength are caused.

さらに、上述したセメントの凝結遅延や圧縮強さの変動に加えて、セメントクリンカの被粉砕性も、含有するＰ₂Ｏ₅の量によって変化する。このため、上記含水汚泥等の有機性汚泥をセメント製造工程に投入して、燃料の一部として有効利用しようとする際には、セメントの品質管理上、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を一定の範囲内に保持することが強く要請されている。 Further, in addition to the above-mentioned cement setting delay and fluctuations in compressive strength, the grindability of the cement clinker also changes depending on the amount of P ₂ O ₅ contained. For this reason, when organic sludge such as the above-mentioned water-containing sludge is introduced into the cement manufacturing process and used effectively as part of the fuel, the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker is used for quality control of the cement. There is a strong demand for keeping it within a certain range.

特開平１１−２１７５７６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-217576 特開２００４−２０３６６２号公報JP 2004-203662 A

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、セメント原料中のＰ₂Ｏ₅量が変動した場合においても、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を所定の範囲内に保持することができ、よってセメントの品質を安定的に維持することが可能になるセメントの製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, when the P ₂ O ₅ content in the cement material varies also, it is possible to hold the P ₂ O ₅ content in the cement clinker in a predetermined range Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a cement that makes it possible to stably maintain the quality of the cement.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、窯前に設けられた主バーナからの火炎によって内部が１４００℃以上の高温雰囲気下に保持されたセメントキルン内に、当該セメントキルンの窯尻部分から内部に投入されたセメント原料を上記窯前側へ送りつつ焼成してセメントクリンカを製造するセメント製造方法において、上記セメントキルン内に、上記セメント原料中のＰ₂Ｏ₅量の変動量または製造された上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量の変動量を補償する量の乾燥汚泥を投入することにより、上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅の量を０．３〜１．０重量％の範囲内に制御してなり、かつ上記主バーナの燃料は固体燃料をミルにおいて粉砕して得られた微粉固体燃料であるとともに、上記ミルに、含水率を３０〜５０％の範囲にした上記乾燥汚泥を供給し、上記固体燃料と共に粉砕して上記主バーナから上記セメントキルン内に投入することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a cement kiln in which the inside is held in a high temperature atmosphere of 1400 ° C. or higher by a flame from a main burner provided in front of the kiln. In the cement manufacturing method of manufacturing cement clinker by sending cement raw material introduced from the kiln bottom portion of the furnace to the front side of the kiln and producing cement clinker, the amount of P ₂ O ₅ in the cement raw material is changed in the cement kiln The amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker is adjusted to 0.3 to 1 by adding the amount of dry sludge that compensates for the amount of fluctuation of the amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker produced. it is controlled in the range of 2.0 wt%, and the fuel of the main burner is pulverized solid fuel obtained by grinding in a mill of the solid fuel, to the mill, the water content Supplying the dry sludge in the range of 0-50%, was triturated with said solid fuel is characterized in that introduced into the cement kiln from the main burner.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記乾燥汚泥が、加熱処理された下水汚泥であり、かつ５ｍｍ以下の粒度に粉砕した後に、上記窯前側から上記セメントキルン内に投入することを特徴とするものである。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the dried sludge is heat-treated sewage sludge and pulverized to a particle size of 5 mm or less, and then the cement from the front side of the kiln. It is characterized by being put into a kiln.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記セメント原料中のＰ₂Ｏ₅量の変動量を測定し、当該変動量を補償する量の上記乾燥汚泥の量を計量して、上記セメントキルン内に投入することを特徴とするものである。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the amount of the dried sludge is measured to measure the amount of variation in the amount of P ₂ O ₅ in the cement raw material and compensate for the amount of variation. Is measured and charged into the cement kiln.

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、製造された上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量の変動量を測定し、当該変動量を補償する量の上記乾燥汚泥の量を計量して、上記セメントキルン内に投入することを特徴とするものである。 Further, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of variation of the amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker produced is measured, and the amount of variation is measured. The amount of the dry sludge to be compensated is weighed and put into the cement kiln.

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、乾燥汚泥をセメントキルン内の１４００℃以上の高温雰囲気中に乾燥汚泥を投入すると、上記高温雰囲気下において乾燥汚泥が燃焼・分解することにより、不燃分中のＰ₂Ｏ₅が、焼成されるセメント原料中に取り込まれる。 According to the invention described in any one of claims 1 to 4 , when the dried sludge is put into a high temperature atmosphere of 1400 ° C. or higher in the cement kiln, the dried sludge is burned and decomposed in the high temperature atmosphere. Thus, P ₂ O ₅ in the incombustible component is taken into the cement raw material to be fired.

したがって、製造されたセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量が不足した場合には、上記セメントキルン内に投入する乾燥汚泥の量を増加させることにより、容易かつ確実に上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅の量を予め設定した０．３〜１．０重量％の範囲内に制御することができる。 Therefore, when the amount of P ₂ O ₅ contained in the manufactured cement clinker is insufficient, the amount of dry sludge introduced into the cement kiln is increased, so that the P contained in the cement clinker can be easily and reliably included. The amount of ₂ O ₅ can be controlled within a preset range of 0.3 to 1.0% by weight.

この際に、上記乾燥汚泥を、セメントキルン内における１４００℃以上の高温雰囲気中に投入することにより、完全に燃焼・分解してＰ₂Ｏ₅を生成させることができ、よって効果的にセメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を調整することができる。 At this time, by putting the dried sludge into a high temperature atmosphere of 1400 ° C. or higher in the cement kiln, P ₂ O ₅ can be completely burned and decomposed to generate P ₂ O ₅ effectively. The amount of P ₂ O ₅ in it can be adjusted.

この結果、セメント調合原料中のＰ₂Ｏ₅量が変動した場合や、製造されたセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量が減少した場合においても、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を０．３〜１．０重量％の範囲内に保持することができ、よってセメントの品質を安定的に維持することが可能になる。 As a result, and if the P ₂ O ₅ content of the cement formulation in the raw material is changed, when the P ₂ O ₅ content in the produced cement clinker is reduced also, the P ₂ O ₅ content in the cement clinker 0 It can be kept within the range of 3 to 1.0% by weight, so that the cement quality can be stably maintained.

ここで、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を０．３〜１．０重量％の範囲内に保持することに限定した理由について説明すると、一般に、最終製品となるセメントにおいては、含有されるＰ₂Ｏ₅量の増加に伴って、エーライトの水和反応性促進による強度発現効果が得られものの、当該Ｐ₂Ｏ₅量が過多になると、クリンカ構成物の量の変化、つまりビーライト量の増加等によって強度が低下することが知られている。 Here, the reason why the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker is limited to be kept in the range of 0.3 to 1.0% by weight will be described. Generally, in the cement as the final product, it is contained. With the increase in the amount of P ₂ O _{5, the} strength development effect by promoting the hydration reactivity of alite can be obtained. However, when the amount of P ₂ O ₅ is excessive, the amount of clinker constituents changes, that is, belite. It is known that the strength decreases due to an increase in the amount.

そこで、本発明者等は、セメント（＝セメントクリンカ）中のＰ₂Ｏ₅量を変化させた場合のセメント硬化体強度の変化を確認するための実証実験を行った。図３は、上記実証実験の結果を示すものであって、セメント中のＰ₂Ｏ₅量を変化させた場合の３日後、７日後および２８日後におけるセメント硬化体の圧縮強さの値を示すものである。 Therefore, the present inventors conducted a demonstration experiment for confirming the change in the strength of the cement cured body when the amount of P ₂ O ₅ in the cement (= cement clinker) was changed. FIG. 3 shows the result of the above-mentioned demonstration experiment, and shows the value of the compressive strength of the cement cured body after 3, 7 and 28 days when the amount of P ₂ O ₅ in the cement is changed. Is.

そして、上記実証実験により、同図に見られるように、セメント硬化体の圧縮強さは、セメント中のＰ₂Ｏ₅量が０．３重量％以上で増加し、０．５重量％で最大値を示したものの、さらに増加するに連れて低下し、１．０重量％では０．１重量％と同等になるとの知見を得た。 As shown in the figure, the compressive strength of the hardened cement body is increased when the amount of P ₂ O ₅ in the cement is 0.3% by weight or more and is maximum at 0.5% by weight. Although it showed a value, it decreased as it further increased, and it was found that 1.0% by weight is equivalent to 0.1% by weight.

以上の知見に基づき、セメントキルン内に投入する乾燥汚泥の量を制御して、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を０．３〜１．０重量％の範囲内に保持するようにしたのである。この結果、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量が変動する際に、セメントキルン内に投入する乾燥汚泥の量を、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量が０．３〜１重量％以下となるように制御することにより、常に強度発現性が向上したセメントを製造することが可能になる。 Based on the above knowledge, the amount of dry sludge introduced into the cement kiln was controlled so that the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker was kept within the range of 0.3 to 1.0% by weight. is there. As a result, when the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker fluctuates, the amount of dry sludge to be put into the cement kiln is reduced to 0.3 to 1% by weight or less of the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker. By controlling in this way, it becomes possible to produce a cement with improved strength development at all times.

ちなみに、乾燥汚泥の投入によるＰ₂Ｏ₅量の調整を行わない場合には、他にＰ₂Ｏ₅量が多い廃棄物を原燃料として使用しない限り、上記セメントにおけるＰ₂Ｏ₅量は０．１重量％程度以下となる。 Incidentally, if not adjusted P ₂ O ₅ amount by introduction of dry sludge, unless you use the other P ₂ O ₅ large amount of waste as a raw fuel, the P ₂ O ₅ content in the cement 0 .About 1% by weight or less.

したがって、製造されたセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量が減少した場合には、少なくとも当該Ｐ₂Ｏ₅量が０．３重量％以上となるようにセメントキルン内に乾燥汚泥を投入することにより、セメントの強度発現性を向上させることが可能になる。 Therefore, when the amount of P ₂ O ₅ contained in the manufactured cement clinker is reduced, dry sludge is introduced into the cement kiln so that the amount of P ₂ O ₅ is at least 0.3% by weight or more. This makes it possible to improve the strength development of the cement.

なお、上記乾燥汚泥の投入量を決定するに際しては、請求項３または４に記載の方法を採用することが可能である。ただし、当該乾燥汚泥を投入してから、上記燃焼・分解によって生じたＰ₂Ｏ₅がセメントクリンカ中に取り込まれるまでに時間差が生じるために、請求項４に記載の発明のように、製造された上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量の変動量に対応して上記投入量を決定するよりも、請求項３に記載の発明のように、使用している原料が変わる際に、予め新たな原料中のＰ₂Ｏ₅量とこれまで使用した原料中のＰ₂Ｏ₅量とを比較して、その変動量を補償する量の乾燥汚泥を投入することが好ましい。 In determining the input amount of the dried sludge, the method described in claim 3 or 4 can be employed. However, since there is a time difference from the introduction of the dried sludge until the P ₂ O ₅ generated by the combustion / decomposition is taken into the cement clinker, it is manufactured as in the invention according to claim 4. Rather than determining the input amount corresponding to the amount of variation in the amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker, when the raw material used changes in advance, as in the invention according to claim 3, P ₂ O ₅ amount of new in the feed and by comparing the P ₂ O ₅ content in the raw materials used so far, it is preferred to introduce the amount of dry sludge to compensate for the variation.

また、近年においては、セメントキルン内に脱リンスラグ等のＰ₂Ｏ₅を含む産業廃棄物も原料の一部として投入されている。これらの廃棄物は、他の成分との関係で使用量が限定されており、上記セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量の変動に与える影響も少ないといえる。しかしながら、上記セメント原料におけるＰ₂Ｏ₅量の変動に加えて、上記廃棄物に含まれるＰ₂Ｏ₅量の変動も考慮して上記乾燥汚泥の投入量を決定すれば、より一層セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量の変動を上述した所定の範囲内に制御することが可能になる。 In recent years, industrial waste containing P ₂ O ₅ such as dephosphorization slag in cement kilns has also been introduced as a part of raw materials. These wastes are limited in the amount used in relation to other components, and can be said to have little influence on fluctuations in the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker. However, if the input amount of the dried sludge is determined in consideration of the fluctuation of the amount of P ₂ O ₅ contained in the waste in addition to the fluctuation of the amount of P ₂ O ₅ in the cement raw material, the cement clinker is further increased. It is possible to control the fluctuation of the P ₂ O ₅ amount within the predetermined range described above.

さらに、投入する乾燥汚泥としては、請求項２に記載の発明のように、加熱処理された下水汚泥であって、かつ５ｍｍ以下の粒度に粉砕したものであることが好ましい。このような乾燥汚泥を使用することにより、セメントキルン内に窯前側から投入する際に、バーナにおいて閉塞が生じることを防止することができる。 Further, the dried sludge to be added is preferably sewage sludge that has been heat-treated and pulverized to a particle size of 5 mm or less, as in the second aspect of the invention. By using such dried sludge, it is possible to prevent clogging in the burner when it is introduced into the cement kiln from the front side of the kiln.

加えて、水分を有していない乾燥汚泥を用いることにより、燃焼時に気化熱を奪って熱効率を低下させることが無く、かつ予め５ｍｍ以下に粉砕しておくことにより、上記セメントキルン内の高温雰囲気下において、瞬時に完全に熱分解させて所望の量のＰ₂Ｏ₅を生成させることができる。 In addition, by using dry sludge that does not have moisture, it does not take heat of vaporization during combustion and does not decrease thermal efficiency, and is preliminarily pulverized to 5 mm or less, so that the high temperature atmosphere in the cement kiln can be obtained. Below, the desired amount of P ₂ O ₅ can be produced by instant complete pyrolysis.

また、セメントキルン内に投入する方法として、燃料とともに主バーナから投入することにより、確実に最も高温雰囲気下にある主バーナの火炎近傍に上記乾燥汚泥を投入して燃焼・分解させることができる。 Further, as a method of introducing into a cement kiln, by placing the main burner with the fuel, it is possible to reliably most flame vicinity of the main burner and introducing the dry sludge combustion and decomposition under high temperature atmosphere.

この際に、主バーナの燃料が石炭である場合に、石炭を微粉炭とする石炭ミルに上記乾燥汚泥を投入して上記石炭と共に粉砕して混合したうえで、上記主バーナからセメントキルン内に投入するようにすれば、より一層確実に当該乾燥汚泥を主バーナの火炎によって熱分解させることができるために好適である。 At this time, if the fuel in the main burner is coal, the coal mill to the coal and pulverized coal was charged to the drying sludge after having mixed and pulverized together with the coal, in a cement kiln from the main burner It is preferable that the dried sludge can be thermally decomposed by the flame of the main burner even more reliably.

さらに、上記石炭ミルに投入する前の汚泥は必ずしも極度に乾燥させる必要はなく、含水率で５０％以下であれば良い。ちなみに、上記含水率が５０％より大きいと、石炭ミル内に汚泥が付着する虞があり、３０％未満では後述するように、乾燥に要する熱エネルギーが無駄になる。したがって、投入する汚泥の含水率は３０〜５０％が好ましい。 Furthermore, the sludge before being put into the coal mill does not necessarily need to be extremely dried, and the moisture content may be 50% or less. Incidentally, if the water content is higher than 50%, there is a risk of sludge adhering in the coal mill, and if it is less than 30%, as will be described later, the heat energy required for drying is wasted. Therefore, the water content of the sludge to be added is preferably 30 to 50%.

また、石炭ミルで石炭を粉砕する際、安全上の問題よりミルから排出される微粉炭の温度を８５℃以下に保つ必要がある。したがって、含水率が３０〜５０％の汚泥を投入すれば、ミル内への冷却用空気の導入量が削減でき、上述した乾燥に要する熱エネルギーと合わせて、さらなるコスト削減効果が期待できる。 Moreover, when pulverizing coal with a coal mill, it is necessary to keep the temperature of the pulverized coal discharged | emitted from a mill at 85 degrees C or less from a safety problem. Therefore, if sludge with a moisture content of 30 to 50% is introduced, the amount of cooling air introduced into the mill can be reduced, and a further cost reduction effect can be expected in combination with the thermal energy required for the drying described above.

本発明の第１の実施形態を実施するためのセメント製造設備の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the cement manufacturing equipment for implementing the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態を用いた実験結果を示すもので、乾燥汚泥を投入した場合のセメントクリンカ中のＰ ₂ Ｏ ₅ 量の変動を示すグラフである。 Show a first embodiment experimental results using the present invention, is a graph showing the variation of P ₂ O ₅ content in the cement clinker in the case of charged dry sludge. セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量とセメント硬化体の圧縮強さとの関係を確認するための実証実験の結果を示すグラフである。It is a graph showing the results of a demonstration experiment to confirm the relationship between the compressive strength of the P ₂ O ₅ amount and the hardened cement in the cement clinker.

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るセメントの製造方法の第１の実施形態を実施するためのセメント製造設備を示すもので、図中符号１がセメント原料を焼成するためのセメントキルンである。このセメントキルン１は、軸芯回りに回転自在に設けられたロータリーキルンであり、図中左方の窯尻部分２に、セメント原料を予熱するためのプレヒータ３が設けられるとともに、図中右方の窯前４に、内部を加熱するための主バーナ５が設けられている。なお、図中符号６は、焼成後のセメントクリンカを冷却するためのクリンカクーラである。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a cement production facility for carrying out a first embodiment of a cement production method according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a cement kiln for firing cement raw materials. This cement kiln 1 is a rotary kiln provided so as to be rotatable around an axis, and a preheater 3 for preheating cement raw material is provided in a left kiln bottom portion 2 in the figure, and a right kiln in the figure. A main burner 5 for heating the inside is provided in front of the kiln 4. In addition, the code | symbol 6 in a figure is a clinker cooler for cooling the cement clinker after baking.

ここで、プレヒータ３は、上下方向に直列的に配置された複数段のサイクロンによって構成されており、供給管７を介して最上段のサイクロンにセメント原料が供給されるとともに、最下段のサイクロンの底部には、内部のセメント原料をセメントキルン１の窯尻部分２へと送る移送管３ａが接続されている。 Here, the preheater 3 is composed of a plurality of cyclones arranged in series in the vertical direction, and the cement raw material is supplied to the uppermost cyclone via the supply pipe 7, and the lowermost cyclone Connected to the bottom is a transfer pipe 3 a for sending the internal cement raw material to the kiln bottom part 2 of the cement kiln 1.

他方、窯尻部分２には、セメントキルン１から排出された燃焼排ガスを最下段のサイクロンへと供給する排ガス管３ｂが設けられているおり、最上段のサイクロンの上部から排出された排ガスが、図示されない排気ファンによって排気ライン８を介して排気されて行くようになっている。 On the other hand, the kiln bottom part 2 is provided with an exhaust gas pipe 3b for supplying the combustion exhaust gas discharged from the cement kiln 1 to the lowermost cyclone, and the exhaust gas discharged from the upper part of the uppermost cyclone is Exhaust air (not shown) is exhausted through the exhaust line 8.

そして、セメントキルン１の主バーナ５には、燃料となる微粉炭（微粉固体燃料）の供給手段が設けられている。この供給手段は、上記燃料の元となる石炭、コークスおよび副燃料の混合物（固体燃料）を貯留する石炭サイロ１０と、この石炭サイロ１０から供給された石炭等を粉砕して所定の粒度の微粉炭とする乾式の石炭ミル１１と、この石炭ミル１１において得られた微粉炭を、図示されない供給ラインから供給される圧縮空気によって主バーナ５からセメントキルン１の内部へ投入する燃料供給管１２とから構成されたものである。 The main burner 5 of the cement kiln 1 is provided with means for supplying pulverized coal (pulverized solid fuel) as fuel. The supply means includes a coal silo 10 that stores a mixture (solid fuel) of coal, coke, and auxiliary fuel that is a source of the fuel, and a fine powder having a predetermined particle size by pulverizing the coal supplied from the coal silo 10. A dry coal mill 11 serving as charcoal, and a fuel supply pipe 12 for feeding pulverized coal obtained in the coal mill 11 into the cement kiln 1 from the main burner 5 by compressed air supplied from a supply line (not shown) It is composed of.

そしてさらに、このセメント製造設備においては、下水汚泥等の乾燥物を計量する計量器１３が設けられ、この計量器１３において計量された乾燥汚泥が、石炭サイロ１０からの石炭と共に石炭ミル１１へ供給されるようになっている。
ここで、計量器１３は、図示されない蛍光X線分析等の周知の計測手段によって測定されたセメント調合原料中のＰ₂Ｏ₅量１４、またはクリンカクーラ６から排出されたセメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量１５に基づいて決定された、投入すべき乾燥汚泥の量を計量するものである。 Furthermore, in this cement manufacturing facility, a measuring device 13 for measuring dry matter such as sewage sludge is provided, and the dried sludge measured in this measuring device 13 is supplied to the coal mill 11 together with the coal from the coal silo 10. It has come to be.
Here, the meter 13 is a P ₂ O ₅ amount 14 in the cement preparation raw material measured by a well-known measuring means such as fluorescent X-ray analysis (not shown), or P ₂ in the cement clinker discharged from the clinker cooler 6. The amount of dry sludge to be charged, determined based on the O ₅ amount 15, is measured.

次いで、以上の構成からなるセメント製造設備を用いた本発明に係るセメントの製造方法の第１の実施形態について説明する。
先ず、このセメント製造設備においては、石灰石、粘土、珪石および酸化鉄原料が粉砕混合されることによって得られたセメント原料が、供給管７からプレヒータ３の最上段のサイクロンに供給される。そして、この最上段のサイクロンに供給されたセメント原料は、順次下方のサイクロンへと落下するにしたがって、下方から上昇するセメントキルン１からの高温の排ガスによって予熱され、最終的に最下段のサイクロンから移送管３ａを介してセメントキルン１に導入される。 Next, a first embodiment of the cement manufacturing method according to the present invention using the cement manufacturing facility configured as described above will be described.
First, in this cement manufacturing facility, a cement raw material obtained by pulverizing and mixing limestone, clay, silica and iron oxide raw materials is supplied from the supply pipe 7 to the uppermost cyclone of the preheater 3. Then, the cement raw material supplied to the uppermost cyclone is preheated by the high-temperature exhaust gas from the cement kiln 1 that rises from the lower as it sequentially falls to the lower cyclone, and finally from the lowermost cyclone. It is introduced into the cement kiln 1 through the transfer pipe 3a.

他方、石炭サイロ１０内に貯留されている燃料の元となる石炭等は、適宜石炭ミル１１に送られて粉砕され、微粉炭となって燃料供給管１２からセメントキルン１の窯前４に設けられた主バーナ５へと供給される。そして、この主バーナ５からセメントキルン１内に投入された微粉炭が燃焼することにより、セメントキルン１内の窯前４側は、約１４５０℃以上の高温雰囲気下に保持されている。 On the other hand, the coal or the like of the fuel stored in the coal silo 10 is appropriately sent to the coal mill 11 and pulverized to become pulverized coal, which is provided from the fuel supply pipe 12 in front of the kiln 4 of the cement kiln 1. To the main burner 5 provided. And the pulverized coal thrown into this cement kiln 1 from this main burner 5 burns, and the front 4 side of the kiln in the cement kiln 1 is maintained in a high temperature atmosphere of about 1450 ° C. or higher.

これにより、この窯尻部分２からセメントキルン１内に送られた上記セメント原料は、窯前４側へと徐々に送られる過程において、主バーナ５からの燃焼排ガスによって約１４５０℃まで加熱され、焼成されてセメントクリンカとなる。次いで、窯前４に到達したセメントクリンカは、クリンカクーラ６内に落下して図中右方に送られる。この際に、クリンカクーラ６内に供給された空気によって所定温度まで冷却されて最終的に当該クリンカクーラ６から取り出される。 Thus, the cement raw material sent from the kiln bottom part 2 into the cement kiln 1 is heated to about 1450 ° C. by the combustion exhaust gas from the main burner 5 in the process of being gradually sent to the kiln front 4 side, It is fired to become a cement clinker. Next, the cement clinker that has reached the front of the kiln 4 falls into the clinker cooler 6 and is sent to the right in the figure. At this time, the air is cooled to a predetermined temperature by the air supplied into the clinker cooler 6 and finally taken out from the clinker cooler 6.

また、これと併行して、このセメント製造設備に搬入された下水汚泥等の汚泥は、予め１００℃〜３００℃の加熱雰囲気下によって乾燥されて含水率が３０〜５０％とされており、セメント調合原料中のＰ₂Ｏ₅量１４と比較して、計量器１３において不足するＰ₂Ｏ₅量に相当する量の上記乾燥汚泥が計量され、石炭ミル１１へと供給される。これにより、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量が、常時０．３〜１重量％の範囲内に保持されるように制御する。 At the same time, the sludge such as sewage sludge carried into the cement production facility is dried in advance in a heated atmosphere at 100 ° C. to 300 ° C. to have a moisture content of 30 to 50%. Compared with the amount of P ₂ O ₅ 14 in the blended raw material, the amount of the dried sludge corresponding to the amount of P ₂ O ₅ deficient in the meter 13 is measured and supplied to the coal mill 11. Thus, the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker is controlled so as to be always kept within the range of 0.3 to 1% by weight.

なお、上記乾燥汚泥の計量は、クリンカクーラ６から排出されたセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量１５が減少した場合に、減少したＰ₂Ｏ₅量に相当する量の上記乾燥汚泥を計量して石炭ミル１１へと供給してもよい。 The dry sludge is weighed when the amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker discharged from the clinker cooler 6 is reduced, and the amount of the dried sludge corresponding to the reduced amount of P ₂ O ₅ is measured. Then, it may be supplied to the coal mill 11.

そして、この石炭ミル１１において、石炭サイロ１０から供給される上記石炭等と混合されつつ５ｍｍ以下の粒度に微粉砕されて乾燥汚泥粉末となり、上記微粉炭とともに主バーナ５からセメントキルン１内に投入されて、１４００℃以上の主バーナ５の火炎によって熱分解される。 In this coal mill 11, while being mixed with the coal supplied from the coal silo 10, it is finely pulverized to a particle size of 5 mm or less to become dry sludge powder, and is put into the cement kiln 1 from the main burner 5 together with the pulverized coal. Then, it is thermally decomposed by the flame of the main burner 5 at 1400 ° C. or higher.

（実施例）
図２は、上記セメント製造設備を用いたセメント製造方法における実験結果を示すものである。
上記セメント製造設備において、セメントクリンカを時産１３０トンの割合で製造する際に、セメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量が０．１重量％程度になることが予測された。 (Example)
FIG. 2 shows experimental results in a cement manufacturing method using the above cement manufacturing facility.
In the above cement production facility, when producing cement clinker at a rate of 130 tons per hour, it was predicted that the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker would be about 0.1% by weight.

そこで、これを補償するために、計量器１３において、Ｐ₂Ｏ₅の含有量が６重量％の乾燥汚泥を計量して、６５００ｋｇ／時の投入量（５０ｋｇ−乾燥汚泥／ｔ−クリンカ）で微粉炭と共に主バーナ５から投入した。
この結果、図２に見られるように、その後もクリンカクーラ６から排出されたセメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量は０．４重量％前後で推移した。 Therefore, in order to compensate for this, in the meter 13, dry sludge having a P ₂ O ₅ content of 6% by weight is weighed, and the input amount is 6500 kg / hour (50 kg-dry sludge / t-clinker). The main burner 5 was charged together with pulverized coal.
As a result, as can be seen in FIG. 2 , the amount of P ₂ O ₅ in the cement clinker discharged from the clinker cooler 6 remained around 0.4% by weight.

以上のように、上記セメントの製造方法によれば、セメント調合原料中のＰ₂Ｏ₅量が変動した場合や、製造されたセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量が減少した場合に、セメントキルン１の窯前４側から１４００℃以上の高温雰囲気中に投入する乾燥汚泥粉末の量を増加させることにより、容易かつ確実にセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅の量を予め設定した０．３〜１重量％の範囲内に制御することができる。 As described above, according to the method of manufacturing the cement, when and if the P ₂ O ₅ content of the cement formulation in the raw material varies, P ₂ O ₅ content in the produced cement clinker is reduced, cement The amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker was set in advance easily and reliably by increasing the amount of dry sludge powder introduced into the high-temperature atmosphere of 1400 ° C. or more from the kiln 1 front 4 side. It can be controlled within the range of 3 to 1% by weight.

特に、本発明においては、上記下水汚泥等の汚泥を加熱処理して乾燥させるとともに、予め５ｍｍ以下の粒度に粉砕して、主バーナ５から微粉炭（微粉固体燃料）とともにセメントキルン１内に投入しているために、上記汚泥に含まれる水分によってセメントキルン１内における熱効率を低下させることが無く、かつ上記乾燥汚泥を完全に分解させることができるために、効果的にセメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を調整することができる。 In particular, in the present invention, the sludge such as the sewage sludge is heat-treated and dried, and is pulverized to a particle size of 5 mm or less in advance, and is put into the cement kiln 1 from the main burner 5 together with pulverized coal (pulverized solid fuel). Therefore, the moisture contained in the sludge does not reduce the thermal efficiency in the cement kiln 1 and the dried sludge can be completely decomposed. Therefore, P ₂ in the cement clinker can be effectively removed. The amount of O ₅ can be adjusted.

したがって、セメント調合原料中のＰ₂Ｏ₅量が変動した場合や、製造されたセメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量が減少した場合においても、常にセメントクリンカ中のＰ₂Ｏ₅量を０．３〜１重量％の範囲内に保持することができ、よってセメントの品質を安定的に維持することができる。 Therefore, and if the P ₂ O ₅ content of the cement formulation in the raw material is changed, when the P ₂ O ₅ content in the produced cement clinker is reduced also, always P ₂ O ₅ content in the cement clinker 0 .3 to 1% by weight, so that the quality of the cement can be stably maintained.

また、含水率が３０〜５０％の汚泥を石炭ミルに投入すれば、ミル内への冷却用空気の投入量が削減でき、上述した乾燥に要する熱エネルギーと合わせて、さらなるコスト削減効果が期待できる。 In addition, if sludge with a moisture content of 30-50% is put into a coal mill, the amount of cooling air introduced into the mill can be reduced, and a further cost reduction effect is expected in combination with the thermal energy required for drying as described above. it can.

セメントを製造するに際して、セメントクリンカ中に含まれるＰ₂Ｏ₅の量を所望の範囲内に制御するために利用可能である。 When manufacturing cement, it can be used to control the amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker within a desired range.

１セメントキルン
２窯尻部分
４窯前
５主バーナ
１０石炭サイロ
１１石炭ミル
１２燃料供給管
１３計量器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cement kiln 2 Kiln bottom part 4 In front of kiln 5 Main burner 10 Coal silo 11 Coal mill 12 Fuel supply pipe 13 Meter

Claims

窯前に設けられた主バーナからの火炎によって内部が１４００℃以上の高温雰囲気下に保持されたセメントキルン内に、当該セメントキルンの窯尻部分から内部に投入されたセメント原料を上記窯前側へ送りつつ焼成してセメントクリンカを製造するセメント製造方法において、
上記セメントキルン内に、上記セメント原料中のＰ₂Ｏ₅量の変動量または製造された上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量の変動量を補償する量の乾燥汚泥を投入することにより、上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅の量を０．３〜１．０重量％の範囲内に制御してなり、
かつ上記主バーナの燃料は固体燃料をミルにおいて粉砕して得られた微粉固体燃料であるとともに、上記ミルに、含水率を３０〜５０％の範囲にした上記乾燥汚泥を供給し、上記固体燃料と共に粉砕して上記主バーナから上記セメントキルン内に投入することを特徴とするセメントの製造方法。 The cement raw material introduced into the inside of the cement kiln from the bottom of the kiln into the cement kiln held in a high temperature atmosphere of 1400 ° C. or higher by the flame from the main burner provided in front of the kiln is moved to the front side of the kiln. In the cement manufacturing method of manufacturing cement clinker by firing while feeding,
In the cement kiln, by placing the dried sludge in an amount that compensates the variation of P ₂ O ₅ content in the P ₂ O ₅ amount of variation or manufactured the cement clinker of the cement raw material, The amount of P ₂ O ₅ contained in the cement clinker is controlled within a range of 0.3 to 1.0% by weight ,
The fuel of the main burner is a finely divided solid fuel obtained by pulverizing a solid fuel in a mill, and the dry sludge having a moisture content in the range of 30 to 50% is supplied to the mill. A method for producing cement, characterized by being pulverized together and charged into the cement kiln from the main burner .

上記乾燥汚泥は、加熱処理された下水汚泥であり、かつ５ｍｍ以下の粒度に粉砕した後に、上記窯前側から上記セメントキルン内に投入することを特徴とする請求項１に記載のセメントの製造方法。 2. The method for producing cement according to claim 1, wherein the dried sludge is sewage sludge that has been heat-treated, and is pulverized to a particle size of 5 mm or less, and then charged into the cement kiln from the front side of the kiln. .

上記セメント原料中のＰ₂Ｏ₅量の変動量を測定し、当該変動量を補償する量の上記乾燥汚泥の量を計量して、上記セメントキルン内に投入することを特徴とする請求項１または２に記載のセメントの製造方法。 The amount of variation of the amount of P ₂ O ₅ in the cement raw material is measured, and the amount of the dried sludge that compensates for the amount of variation is measured and put into the cement kiln. Or the manufacturing method of the cement of 2.

製造された上記セメントクリンカに含まれるＰ₂Ｏ₅量の変動量を測定し、当該変動量を補償する量の上記乾燥汚泥の量を計量して、上記セメントキルン内に投入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のセメントの製造方法。 Measuring the amount of variation in the amount of P ₂ O ₅ contained in the manufactured cement clinker, measuring the amount of the dried sludge in an amount that compensates for the amount of variation, and introducing the amount into the cement kiln The method for producing a cement according to any one of claims 1 to 3.