JP5772576B2

JP5772576B2 - Cement raw material processing method and cement raw material manufacturing apparatus for sludge generated in polycrystalline silicon manufacturing process

Info

Publication number: JP5772576B2
Application number: JP2011286472A
Authority: JP
Inventors: 英章中村; 隆昌安川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133270A

Description

本発明は、多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥をセメント原料として再利用するためのセメント原料化処理方法及びセメント原料製造装置に関する。 The present invention relates to a cement raw material processing method and a cement raw material manufacturing apparatus for reusing sludge generated in a polycrystalline silicon manufacturing process as a cement raw material.

多結晶シリコン製造工程では、原料である金属シリコンを出発原料としてクロロシラン類の蒸留、精製により高純度のクロロシランや高純度のシリコンが製造されているが、一方で、その製造過程では金属塩化物や比較的沸点が高いクロロシラン系ポリマーなどの副生成物も形成されることから、有用な物質を回収するなどの方法が行われている。しかし、最終的に利用が難しい残渣物は、廃棄処分されている（特許文献１）。このような残渣物は、安全に処理するために加水分解等による処理や中和処理が行われる場合、大量の汚泥が生じることとなる。このため、これらの汚泥を利用する方法の１つとして、汚泥をセメント原料の一部として利用することが検討されている。 In the polycrystalline silicon production process, high-purity chlorosilane and high-purity silicon are produced by distillation and purification of chlorosilanes using metal silicon as a starting material. On the other hand, in the production process, metal chloride and By-products such as chlorosilane-based polymers having a relatively high boiling point are also formed, and methods such as recovering useful substances have been performed. However, residues that are ultimately difficult to use are discarded (Patent Document 1). When such a residue is subjected to a treatment such as hydrolysis or a neutralization treatment for safe treatment, a large amount of sludge is produced. For this reason, as one of the methods of using these sludges, using sludge as a part of cement raw material is examined.

しかし、上述したように、多結晶シリコン製造過程で発生する残渣物にはクロロシラン系ポリマーなども含まれているため、処理過程で生じる塩素化合物が多く含有されている。このような塩素化合物が多く含まれるものをセメント原料として使用すると、セメント原料製造処理過程で使用されるプレヒーター内で原料が濃縮することにより閉塞を起こす要因となるため、残渣物を水洗することにより残渣物中に含まれる塩素化合物の回収処理が行われている（特許文献２）。
なお、特許文献２には、廃棄物（残渣物）を流動化させる程度の水を添加すると共に、攪拌槽中で懸濁させて、廃棄物中の塩素を溶出させ、これをベルトフィルターもしくはフィルタープレスで濾過することにより、脱塩ケーキを生成して、その脱塩ケーキをセメント原料に使用することが記載されている。
また、都市ゴミの焼却灰や下水汚泥などを主な原料として製造されるエコセメントは、近年の廃棄物のリサイクルができる技術として利用が増えており、日本工業規格（ＪＩＳ）等でもその規制値０．０３５％以下が決められている。しかし、原料中に含まれる塩素イオンは鉄筋の腐食につながるため、できるだけ低く抑えることが望ましい。
このように、クロロシラン系ポリマー等を水処理した汚泥をセメント原料に使用する場合にも、処理過程で加水分解により汚泥中に塩素成分が多く含まれるため、これを低減する必要がある。また、汚泥中に含まれる塩素成分の多くは、塩化ナトリウムなどの塩化物水溶液として存在していることが成分分析の結果から確認されている。 However, as described above, the residue generated in the polycrystalline silicon manufacturing process contains a chlorosilane-based polymer and the like, and therefore contains a large amount of chlorine compounds generated in the processing process. If such a material containing a lot of chlorine compounds is used as a cement raw material, it will cause clogging due to the concentration of the raw material in the preheater used in the cement raw material manufacturing process. Thus, a recovery process of a chlorine compound contained in the residue is performed (Patent Document 2).
In addition, in Patent Document 2, water to the extent that waste (residue) is fluidized is added and suspended in a stirring tank to elute chlorine in the waste. It is described that a desalted cake is produced by filtering in a press and the desalted cake is used as a cement raw material.
Eco-cement, which is produced mainly from incineration ash of municipal waste and sewage sludge, is increasingly used as a technology for recycling waste in recent years, and is regulated by Japanese Industrial Standards (JIS). 0.035% or less is determined. However, since chlorine ions contained in the raw material lead to corrosion of reinforcing bars, it is desirable to keep them as low as possible.
Thus, even when sludge obtained by water-treating a chlorosilane-based polymer or the like is used as a cement raw material, a large amount of chlorine components are contained in the sludge by hydrolysis during the treatment process, and thus it is necessary to reduce this. Moreover, it has been confirmed from the results of component analysis that many of the chlorine components contained in the sludge are present as aqueous chloride solutions such as sodium chloride.

特開昭６２‐２７７１９３号公報JP-A-62-277193 特許第４２１０４５６号公報Japanese Patent No. 4210456

しかしながら、多結晶シリコン製造工程で発生する残渣物中には、クロロシラン系ポリマー以外にも金属塩化物や多結晶シリコン微粉末などの製造過程で生じる副産物や、多結晶シリコン加工時の切削粉なども含まれる場合があり、塊状の固形物が形成されやすくなることから、その後の処理において発生する汚泥を特許文献２のように攪拌して濾過するだけでは十分に塩素成分を低減することができない。 However, in the residue generated in the polycrystalline silicon manufacturing process, in addition to the chlorosilane polymer, by-products generated in the manufacturing process such as metal chloride and polycrystalline silicon fine powder, cutting powder during processing of polycrystalline silicon, etc. In some cases, it is easy to form a lump-like solid, and therefore, the chlorine component cannot be sufficiently reduced by simply stirring and filtering sludge generated in the subsequent treatment as in Patent Document 2.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥に含まれる塩素成分を十分に低減させ、セメント原料として再利用するセメント原料化処理方法及びセメント原料製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and sufficiently reduces the chlorine component contained in the sludge generated in the polycrystalline silicon manufacturing process, and recycles it as a cement raw material. An object of the present invention is to provide a cement raw material manufacturing apparatus.

本発明は、多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥中に含まれる塩素成分を低減させてセメント原料を製造するセメント原料化処理方法であって、上部を開放状態とした攪拌槽内で前記汚泥と水とを攪拌することにより、スラリー状態を形成する攪拌工程と、前記攪拌槽に堆積した汚泥中に含まれる固形物を取り出し、該固形物を解砕して前記攪拌槽に投入する解砕工程と、前記スラリーを脱水して水分を除去することによりセメント原料を製造する脱水工程とを備えることを特徴とする。 The present invention is a cement raw material processing method for producing a cement raw material by reducing the chlorine component contained in the sludge generated in the polycrystalline silicon manufacturing process, wherein the sludge and Stirring step of forming a slurry state by stirring water, and a crushing step of taking out the solid matter contained in the sludge accumulated in the stirring vessel, crushing the solid matter and throwing it into the stirring vessel And a dehydration step of producing a cement raw material by dehydrating the slurry to remove moisture.

汚泥と水とを攪拌することで流動化させ、スラリー状態とすることで、汚泥中に含まれる塩素成分を効率よく溶出させるとともに、攪拌槽の底部に堆積した汚泥中に含まれる形状の大きな固形物を取り出し、その固形物を解砕して小径化させた後に攪拌工程に戻すことで塩素成分を溶出し易くしており、洗浄効率を向上させている。
また、上述のように、汚泥中に多結晶シリコン加工時の多結晶シリコン切削粉等が含まれる場合、攪拌時に多結晶シリコン切削粉と水とが接触すると水素が発生するが、攪拌槽を開放状態に設けたので、攪拌中の槽内の水素濃度が高くなることを防止できる。さらに、攪拌工程と解砕工程とを組み合わせることで、汚泥中の固形物に含まれる多結晶シリコン切削粉と水との接触を効率的に行うことができる。したがって、攪拌槽内及び工程系内で水素濃度が高くなることを防止でき、水素爆発等のトラブルが発生することを未然に防止することができる。 Slurry and water are fluidized by stirring to form a slurry state, so that the chlorine component contained in the sludge can be efficiently eluted, and the large solid contained in the sludge deposited at the bottom of the stirring tank The product is taken out, the solid material is crushed to reduce the diameter, and then returned to the stirring step to facilitate the elution of the chlorine component, thereby improving the cleaning efficiency.
In addition, as described above, when the sludge contains polycrystalline silicon cutting powder during processing of polycrystalline silicon, hydrogen is generated when the polycrystalline silicon cutting powder comes into contact with water during stirring, but the stirring tank is opened. Since it provided in the state, it can prevent that the hydrogen concentration in the tank in stirring becomes high. Furthermore, by combining the stirring step and the crushing step, the polycrystalline silicon cutting powder contained in the solid matter in the sludge can be efficiently contacted with water. Therefore, it is possible to prevent the hydrogen concentration from increasing in the stirring tank and the process system, and to prevent troubles such as hydrogen explosion from occurring.

本発明のセメント原料製造装置は、多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥中に含まれる塩素成分を低減させてセメント原料を製造する装置であって、前記汚泥と水とを攪拌することにより、スラリー状態を形成する、上部を開放状態とした攪拌槽と、前記攪拌槽の底部に堆積した汚泥中に含まれる固形物を取り出し、該固形物を解砕する解砕機と、前記解砕機から抜き出した処理物を前記攪拌槽に投入する循環配管と、前記スラリーを脱水して水分を除去することによりセメント原料を製造する脱水機とを備えることを特徴とする。 The cement raw material production apparatus of the present invention is an apparatus for producing a cement raw material by reducing the chlorine component contained in the sludge generated in the polycrystalline silicon production process, and the slurry is stirred by stirring the sludge and water. Forming the state, the stirring tank with the top opened, the solid contained in the sludge accumulated at the bottom of the stirring tank, and a crusher for crushing the solid, and extracted from the crusher It is characterized by comprising a circulation pipe for introducing a processed product into the stirring tank and a dehydrator for producing a cement raw material by dehydrating the slurry to remove moisture.

本発明によれば、汚泥と水とを攪拌することで流動化させ、スラリー状態とした後に、そのスラリー状態の汚泥中に含まれる固形物を取り出して解砕し、攪拌工程に戻すこととしたので、解砕機の閉塞等を防止できるとともに、小径化した固形物から塩素成分を十分に低減することができる。また、多結晶シリコン切削粉を含む汚泥においては、開放状態の攪拌槽で攪拌することで、汚泥中に含まれる多結晶シリコン切削粉が水と接触することで発生する水素を除去することができるので、攪拌槽内および工程系内で水素濃度が高くなることを防止することができる。 According to the present invention, sludge and water are fluidized by stirring, and after making into a slurry state, solid matter contained in the sludge in the slurry state is taken out and crushed, and returned to the stirring step. Therefore, clogging of the crusher and the like can be prevented, and the chlorine component can be sufficiently reduced from the solid material having a reduced diameter. Moreover, in the sludge containing polycrystalline silicon cutting powder, the hydrogen generated when the polycrystalline silicon cutting powder contained in the sludge comes into contact with water can be removed by stirring in an open stirring tank. Therefore, it is possible to prevent the hydrogen concentration from increasing in the stirring tank and the process system.

本発明の実施形態のセメント原料製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the cement raw material manufacturing apparatus of embodiment of this invention. 図１に示す攪拌槽を説明する概略図であり、（ａ）が側断面図、（ｂ）が上面図である。It is the schematic explaining the stirring tank shown in FIG. 1, (a) is a sectional side view, (b) is a top view. 図１に示す解砕機を説明する図である。It is a figure explaining the crusher shown in FIG.

以下、本発明のセメント原料化処理方法の実施形態について説明する。
図１は、セメント原料製造装置の全体の概略構成を示している。セメント原料製造装置１００は、汚泥と水とを攪拌することにより、汚泥中に含まれる塩素成分を溶出させたスラリー状態を形成する攪拌槽１０と、この攪拌槽１０の下部に堆積した汚泥中に含まれる固形物を取り出し、その固形物を解砕する解砕機２０と、解砕後の処理物が送られる貯留容器２１と、貯留容器２１から処理物を取り出して再度、攪拌槽１０に導入する循環配管２２と、攪拌槽１０から排出されるスラリーを水で希釈して洗浄する水槽３０と、水槽３０を通過したスラリーを脱水して水分を除去することによりセメント原料を製造する脱水機４０とを備えている。 Hereinafter, an embodiment of the cement raw material treatment method of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an overall schematic configuration of a cement raw material manufacturing apparatus. The cement raw material manufacturing apparatus 100 stirs sludge and water to form a slurry state in which a chlorine component contained in the sludge is eluted, and in the sludge accumulated in the lower portion of the stirring tank 10. The contained solid matter is taken out, the crusher 20 for crushing the solid matter, the storage container 21 to which the processed product after pulverization is sent, and the treated product is taken out from the storage container 21 and introduced again into the stirring tank 10. A circulation pipe 22, a water tank 30 for diluting and washing the slurry discharged from the stirring tank 10, and a dehydrator 40 for producing a cement raw material by dehydrating the slurry that has passed through the water tank 30 to remove moisture. It has.

攪拌槽１０に供給される汚泥は、多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥を、脱水機等で水分を除去して固形化したものであり、このような汚泥には、塩素成分（塩素イオン）が多く存在している。
攪拌槽１０は、図２に示すように、上部が開放状態の容器１３と回転羽根を有する攪拌器１５とで構成されており、この容器１３に、汚泥と水（例えば、工業用水）とを投入し、これらを攪拌器１５で攪拌することにより、汚泥中に含まれる塩素成分を溶出させてスラリー状態を形成することができる。
また、容器１３には、その深さ方向に３枚のバッフル板１４が１８０°間隔で２列備えられている。このようにバッフル板１４を配置することで、攪拌器１５の回転羽根によって発生する旋回流を制御し、上下方向の循環流と下部放射流とを形成することができる。これにより、槽内で汚泥と水とを効率よく攪拌できるようになっている。
なお、これらバッフル板１４の容器側面からの高さｈは、容器１３の内周径Ｄに対して７／１００〜１／５程度に設定されており、固形物の細粒化や分散を生じさせ易くなっている。また、最も下方に配置されるバッフル板１４と容器１３の底面との間には、間隙ｓが設けられており、容器１３の下部に汚泥が堆積することを防止している。この間隙ｓが狭いと汚泥が堆積するばかりでなく、容器１３の底部にある汚泥中の固形物が旋回流により容器１３内で攪拌される際に凝集しやすくなり、旋回流を妨げる原因にもなる。また、間隙ｓが広いと、容器１３の底部にある汚泥中の固形物がバッフル板１４に衝突しにくくなり、固形物の解砕が促進されなくなることから、処理時間がかかることになる。このため、間隔ｓは、２０ｍｍ以上に設定することが望ましく、より好ましくは３０ｍｍ〜７０ｍｍ程度に設定することが望ましい。
なお、スラリーを水槽３０に送り出す排出口１２ａは、容器１３の内底面より、容器１３内に投入される水位の０．０３倍以上上方に設けられており、この排出口１２ａから排出されるスラリーに、形状の大きな固形物が含まれないようにしている。排出口１２ａの位置が低いと、大きい固形物が排出口１２ａに入ることがあり、排出口１２ａを塞いでスラリーの排出を妨げることとなり、安定したスラリーの排出ができなくなる。また、排出口１２ａが容器１３の底面に対して高い位置にあると、汚泥中の比較的小さい粒径のスラリーが優先的に排出されるため、容器１３の底部に比較的粒径の大きいスラリーが集まりやすく、容器１３内で塩素成分のばらつきが生じやすくなる。このため、排出口１２ａの容器１３の底面からの高さは、容器１３内に投入される水位の０．２倍までが望ましい。 The sludge supplied to the agitation tank 10 is obtained by solidifying the sludge generated in the polycrystalline silicon manufacturing process by removing moisture with a dehydrator or the like. The sludge contains chlorine components (chlorine ions). There are many.
As shown in FIG. 2, the agitation tank 10 is composed of a container 13 whose upper part is open and a stirrer 15 having rotating blades. Sludge and water (for example, industrial water) are placed in the container 13. By putting them in and stirring them with the stirrer 15, the chlorine component contained in the sludge can be eluted to form a slurry state.
Further, the container 13 is provided with two rows of three baffle plates 14 at intervals of 180 ° in the depth direction. By arranging the baffle plate 14 in this way, the swirl flow generated by the rotating blades of the stirrer 15 can be controlled, and the vertical circulation flow and the lower radiation flow can be formed. Thereby, sludge and water can be efficiently stirred in the tank.
The height h of the baffle plate 14 from the side surface of the container is set to about 7/100 to 1/5 with respect to the inner peripheral diameter D of the container 13, resulting in fine particles and dispersion of solid matter. It is easy to make it. Further, a gap s is provided between the baffle plate 14 disposed at the lowermost position and the bottom surface of the container 13 to prevent sludge from accumulating at the lower part of the container 13. When the gap s is narrow, not only the sludge accumulates, but also solid matter in the sludge at the bottom of the container 13 is likely to aggregate when being stirred in the container 13 by the swirling flow, and this may hinder the swirling flow. Become. In addition, if the gap s is wide, the solid matter in the sludge at the bottom of the container 13 is less likely to collide with the baffle plate 14, and the crushing of the solid matter is not promoted, so that processing time is required. For this reason, the interval s is desirably set to 20 mm or more, and more desirably to approximately 30 mm to 70 mm.
The discharge port 12a for sending the slurry to the water tank 30 is provided above the inner bottom surface of the container 13 by 0.03 times or more of the water level charged into the container 13, and the slurry discharged from the discharge port 12a. In addition, a large solid material is not included. When the position of the discharge port 12a is low, a large solid may enter the discharge port 12a, and the discharge port 12a is blocked to prevent the slurry from being discharged, so that the slurry cannot be discharged stably. Further, when the discharge port 12a is at a higher position than the bottom surface of the container 13, the slurry having a relatively small particle size in the sludge is discharged preferentially. Are likely to gather, and variations in chlorine components are likely to occur within the container 13. Therefore, the height of the discharge port 12a from the bottom surface of the container 13 is desirably up to 0.2 times the water level charged into the container 13.

解砕機２０は、図３に示すように、ローター２５により回転させられる回転羽根２６と、その回転羽根２６の間に配置された固定羽根２７とにより構成されている。解砕機２０の上部から供給される汚泥中に含まれる固形物を、これら羽根２６，２７によって解砕して小径化するものである。
羽根２６，２７はそれぞれ間隔をあけて配置されており、攪拌槽１０から取り出された汚泥中に含まれる固形物を例えば数ｍｍ以下の大きさに解砕することができる。この場合、固形物を細かく解砕することで塩素成分を溶出し易くしており、洗浄効率を向上させることができる。
なお、固形物を細かく解砕するほど塩素成分の溶出を容易にでき、汚泥の洗浄効率を向上させることができるため、より細かく解砕することが好ましいが、一方で、細かく解砕するほど解砕にかける時間が長くなってしまう。そのため、固形物の解砕の大きさは、必要とする洗浄効率と時間との関係で適宜設定するとよい。
そして、解砕機２０の下部から抜き出された解砕後の処理物（スラリーと解砕物との混合物）は、開放状態の貯留容器２１に送られ、ポンプ２３によって循環配管２２を通じて攪拌槽１０に戻される。 As shown in FIG. 3, the crusher 20 includes a rotating blade 26 that is rotated by a rotor 25, and a fixed blade 27 that is disposed between the rotating blades 26. The solids contained in the sludge supplied from the upper part of the crusher 20 are crushed by these blades 26 and 27 to reduce the diameter.
The blades 26 and 27 are arranged at intervals, and the solid matter contained in the sludge taken out from the stirring tank 10 can be crushed to a size of, for example, several mm or less. In this case, it is easy to elute the chlorine component by finely crushing the solid, and the cleaning efficiency can be improved.
It should be noted that the finer the solid matter, the easier it is to elute the chlorine component and the better the sludge cleaning efficiency. It takes longer time to crush. Therefore, the size of the solid material crushing may be appropriately set depending on the required cleaning efficiency and time.
Then, the crushed processed product (mixture of slurry and crushed material) extracted from the lower part of the pulverizer 20 is sent to the open storage container 21, and is fed to the agitation tank 10 through the circulation pipe 22 by the pump 23. Returned.

水槽３０は、攪拌槽１０から排出される汚泥から溶出した塩素成分を含むスラリーを水で希釈して洗浄するものである。なお、水槽３０には、攪拌槽１０の上流側に配置された水槽５０から工業用水が供給されるようになっており、この工業用水によりスラリーが希釈、洗浄される。また、工業用水は、汚泥よりも塩素イオン濃度が十分に低い水である。例えば、汚泥の塩素イオン濃度が５０００ｐｐｍ〜２００００ｐｐｍに対して、工業用水の塩素イオン濃度は５ｐｐｍ〜８５０ｐｐｍとされる。 The water tank 30 dilutes and wash | cleans the slurry containing the chlorine component eluted from the sludge discharged | emitted from the stirring tank 10 with water. In addition, industrial water is supplied to the water tank 30 from a water tank 50 arranged on the upstream side of the stirring tank 10, and the slurry is diluted and washed with this industrial water. Industrial water is water having a sufficiently lower chloride ion concentration than sludge. For example, the chlorine ion concentration of sludge is 5000 ppm to 20000 ppm, whereas the chlorine ion concentration of industrial water is 5 ppm to 850 ppm.

脱水機４０は、水槽３０を通過して希釈、洗浄されたスラリーから水分を除去することにより脱水ケーキを製造するものであり、例えばフィルタープレスを用いることができる。
なお、図１及び図２に示す符号１１，１２は配管に設けられた開閉バルブである。 The dehydrator 40 manufactures a dehydrated cake by removing moisture from the slurry that has been diluted and washed through the water tank 30, and a filter press, for example, can be used.
In addition, the codes | symbols 11 and 12 shown in FIG.1 and FIG.2 are the opening / closing valves provided in piping.

次に、このセメント原料製造装置１００により、セメント原料を製造する方法について説明する。
図１に示すセメント原料製造装置１００においては、攪拌槽１０の容器１３内に汚泥を投入するとともに、水槽５０から工業用水を供給して、所定時間、汚泥と工業用水との攪拌を行い流動化させて攪拌洗浄処理を行う（攪拌工程）。そして、図２に示すように、汚泥と工業用水とを攪拌して流動化させた後に、容器１３の下部に設けられたバルブ１１を開放状態とし、抜出口１１ａから堆積した汚泥を解砕機２０に送り、この汚泥中に含まれる固形物を解砕した後に、その処理物を攪拌槽１０に戻して循環させる（解砕工程）。これにより、汚泥中に含まれる塩素成分が溶出し易くするとともに、固形物中に多結晶シリコン切削粉等が含まれる場合は、水素が発生する。なお、水素は、開放状態に設けられた攪拌槽１０の容器１３の上部から放散される。 Next, a method for manufacturing a cement raw material using the cement raw material manufacturing apparatus 100 will be described.
In the cement raw material manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1, sludge is introduced into the container 13 of the stirring tank 10, and industrial water is supplied from the water tank 50, and the sludge and industrial water are stirred for a predetermined time and fluidized. Then, a stirring cleaning process is performed (stirring step). Then, as shown in FIG. 2, after sludge and industrial water are stirred and fluidized, the valve 11 provided at the lower part of the container 13 is opened, and the sludge accumulated from the outlet 11a is disintegrated. After the solid matter contained in the sludge is crushed, the treated product is returned to the stirring tank 10 and circulated (pulverization step). Thereby, while making the chlorine component contained in sludge easy to elute, hydrogen is generated when polycrystalline silicon cutting powder etc. are contained in a solid. In addition, hydrogen is dissipated from the upper part of the container 13 of the stirring tank 10 provided in the open state.

汚泥と工業用水とを１０分間程度攪拌した後に、攪拌槽１０の容器１３の下部に設けられたバルブ１２を開き、排出口１２ａから水槽３０にスラリーを送る。この際、水槽５０から水槽３０へ工業用水が供給される。そして、スラリーと工業用水とを混合して希釈、洗浄された後に、脱水機４０へ希釈、洗浄されたスラリーを供給し、脱水することにより塩素成分を含む水分を除去して脱水ケーキを製造する（脱水工程）。
このようにして製造された脱水ケーキは、十分に塩素成分が低減されており、セメント原料の一部として使用することができる。 After the sludge and the industrial water are stirred for about 10 minutes, the valve 12 provided at the lower part of the container 13 of the stirring tank 10 is opened, and the slurry is sent from the discharge port 12a to the water tank 30. At this time, industrial water is supplied from the water tank 50 to the water tank 30. Then, after the slurry and industrial water are mixed and diluted and washed, the diluted and washed slurry is supplied to the dehydrator 40 and dehydrated to remove moisture containing chlorine components to produce a dehydrated cake. (Dehydration process).
The dehydrated cake thus produced has a sufficiently reduced chlorine component and can be used as a part of the cement raw material.

上述したように、本実施形態のセメント原料製造装置１００においては、汚泥と水とを攪拌して流動化させ、汚泥中に含まれる塩素成分を溶出させるとともに、攪拌槽１０の下部に堆積した汚泥中に含まれる形状の大きな固形物を取り出し、その固形物を解砕して小径化させた後に攪拌工程に戻すことにより塩素成分を溶出し易くしており、洗浄効率を向上させることができる。 As described above, in the cement raw material manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, sludge and water are stirred and fluidized to elute chlorine components contained in the sludge, and sludge accumulated in the lower portion of the stirring tank 10. By taking out a solid material having a large shape contained therein, pulverizing the solid material to reduce the diameter, and then returning to the stirring step, the chlorine component can be easily eluted, and the cleaning efficiency can be improved.

また、形状の大きな固形物の解砕を、汚泥と水とを攪拌し流動化させた後に行うことにより、解砕機の閉塞等を防止でき、効率的に解砕させることができる。
さらに、汚泥中に多結晶シリコン加工時の多結晶シリコン切削粉が含まれる場合、攪拌時に多結晶シリコン切削粉と水とが接触すると水素が発生するが、攪拌槽の上部を開放状態に設けたので、攪拌中の槽内の水素濃度が高くなることを防止できる。さらに、攪拌工程と解砕工程とを組み合わせることで、汚泥中の固形物に含まれる多結晶シリコン切削粉等と水との接触を効率的に行うことができ、水素を円滑に除去することができる。したがって、攪拌槽内や各工程系内で水素濃度が高くなることを防止でき、水素爆発等のトラブルが発生することを未然に防止することができる。 Further, by crushing a solid material having a large shape after stirring and fluidizing sludge and water, blockage of the crusher and the like can be prevented, and crushing can be efficiently performed.
Furthermore, when the polycrystalline silicon cutting powder at the time of polycrystalline silicon processing is contained in the sludge, hydrogen is generated when the polycrystalline silicon cutting powder and water come into contact with stirring, but the upper part of the stirring tank is provided in an open state. Therefore, it can prevent that the hydrogen concentration in the tank under stirring becomes high. Furthermore, by combining the stirring step and the crushing step, it is possible to efficiently make contact between the polycrystalline silicon cutting powder and the like contained in the solid matter in the sludge and water, and to smoothly remove hydrogen. it can. Therefore, it is possible to prevent the hydrogen concentration from increasing in the stirring tank and each process system, and to prevent troubles such as hydrogen explosion from occurring.

次に、本発明のセメント原料化処理方法の実施例について説明する。
表１に示す条件の汚泥と工業用水とを攪拌槽の容器に投入して１０分間の攪拌を行い流動化させた後に、容器下部に堆積した汚泥を約３００ｌずつ取り出して、汚泥中に含まれる固形物を解砕し、攪拌槽に戻す作業を７回行った。そして、攪拌後のスラリー状態の汚泥を取り出し、脱水機により０．５ＭＰａＧの圧力をかけて約１時間の打ち込みを行い、スラリーを脱水して脱水ケーキを製造した。得られた脱水ケーキの成分及び濾過された濾液の成分は、表２に示す。なお、表１及び表２の塩素イオン濃度の測定は、イオンクロマトグラフにより行った。
そして、本実施例で使用した解砕機においては、固定羽根及び回転羽根同士の間隔は、１７ｍｍに設定した。また、攪拌槽は、内径が１．２６ｍの容器を用い、その容器内で最も下方に配置されるバッフル板と、容器の底面との間の間隙ｓを５０ｍｍに設定し、排出口１２ａを容器の内底面から１５ｃｍ上方位置に配置した。そして、容器の約１．４ｍ水位まで汚泥と工業用水とを投入して攪拌を行った。 Next, examples of the cement raw material treatment method of the present invention will be described.
Sludge and industrial water having the conditions shown in Table 1 are put into a container of a stirring tank and fluidized by stirring for 10 minutes, and then about 300 liters of sludge accumulated at the bottom of the container is taken out and contained in the sludge. The operation of crushing the solid material and returning it to the stirring tank was performed 7 times. And the sludge of the slurry state after stirring was taken out, the pressure of 0.5 MPaG was applied with the spin-dryer | dehydrator, about 1 hour was driven, the slurry was spin-dry | dehydrated, and the dewatering cake was manufactured. The components of the obtained dehydrated cake and the components of the filtered filtrate are shown in Table 2. In addition, the measurement of the chlorine ion concentration of Table 1 and Table 2 was performed by the ion chromatograph.
And in the crusher used in the present Example, the space | interval of fixed blade | wings and rotary blades was set to 17 mm. Further, the stirring tank uses a container having an inner diameter of 1.26 m, the gap s between the baffle plate disposed at the lowest position in the container and the bottom surface of the container is set to 50 mm, and the discharge port 12a is set in the container. It was arranged 15 cm above the inner bottom surface. And the sludge and industrial water were thrown in to the about 1.4-m water level of the container, and it stirred.

表２の結果からわかるように、処理後の脱水ケーキは、処理前の汚泥と比べて、塩素イオン濃度が大幅に低減しており、本発明によれば、汚泥中に含まれる塩素成分を大幅に低減できることが確認できた。また、解砕機や循環配管系等の閉塞は生じなかった。
試料４，５では、試料１〜３で用いた工業用水よりも塩素イオン濃度の高い工業用水を用いたが、この工業用水は投入される汚泥の塩素イオン濃度に比べて十分に低いものであり、このような工業用水を用いた場合でも、塩素成分を十分に低減できることがわかった。したがって、塩素イオン濃度の高い工業用水を用いた場合でも、エコセメント等に使用できるレベルの塩素イオン濃度の低減が可能であることがわかった。 As can be seen from the results in Table 2, the dehydrated cake after treatment has a greatly reduced chlorine ion concentration compared to the sludge before treatment. According to the present invention, the chlorine component contained in the sludge is greatly reduced. It was confirmed that it can be reduced. Moreover, clogging of the crusher and the circulation piping system did not occur.
In samples 4 and 5, industrial water having a higher chlorine ion concentration than the industrial water used in samples 1 to 3 was used, but this industrial water was sufficiently lower than the chlorine ion concentration of the sludge to be introduced. It was found that the chlorine component can be sufficiently reduced even when such industrial water is used. Accordingly, it was found that even when industrial water having a high chlorine ion concentration is used, the chlorine ion concentration can be reduced to a level that can be used for eco-cement and the like.

なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態では、一定量の汚泥を取り出して解砕したものを攪拌槽に戻していたが、水槽３０内のスラリーおよび脱水後の脱水ケーキを連続的にモニタリングしながら、これらの処理を自動的に連続して行う構成としてもよい。 In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, a various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In the above embodiment, a certain amount of sludge taken out and crushed is returned to the stirring tank, but these processes are automatically performed while continuously monitoring the slurry in the water tank 30 and the dehydrated cake after dehydration. It is good also as a structure performed continuously.

１０攪拌槽
１１，１２開閉バルブ
１１ａ抜出口
１２ａ排出口
１３容器
１４バッフル板
１５攪拌器
２０解砕機
２１貯留容器
２２循環配管
２３ポンプ
２５ローター
２６回転羽根
２７固定羽根
３０，５０水槽
４０脱水機
１００セメント原料製造装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stirring tank 11,12 Open / close valve 11a Outlet 12a Outlet 13 Container 14 Baffle plate 15 Stirrer 20 Crusher 21 Storage container 22 Circulation pipe 23 Pump 25 Rotor 26 Rotary blade 27 Fixed blade 30, 50 Water tank 40 Dehydrator 100 Cement Raw material production equipment

Claims

多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥中に含まれる塩素成分を低減させてセメント原料を製造するセメント原料化処理方法であって、上部を開放状態とした攪拌槽内で前記汚泥と水とを攪拌することにより、スラリー状態を形成する攪拌工程と、前記攪拌槽に堆積した汚泥中に含まれる固形物を取り出し、該固形物を解砕して前記攪拌槽に投入する解砕工程と、前記スラリーを脱水して水分を除去することによりセメント原料を製造する脱水工程とを備えることを特徴とするセメント原料化処理方法。 A cement raw material processing method for producing a cement raw material by reducing the chlorine component contained in the sludge generated in the polycrystalline silicon manufacturing process, and stirring the sludge and water in an agitation tank with the upper part opened. A stirring step for forming a slurry state, a solid matter contained in the sludge accumulated in the stirring tank is taken out, the solid matter is crushed, and the slurry is put into the stirring tank; and the slurry And a dehydration step of producing a cement raw material by removing water by dehydrating the cement.

多結晶シリコン製造工程で発生する汚泥中に含まれる塩素成分を低減させてセメント原料を製造する装置であって、前記汚泥と水とを攪拌することにより、スラリー状態を形成する、上部を開放状態とした攪拌槽と、前記攪拌槽の底部に堆積した汚泥中に含まれる固形物を取り出し、該固形物を解砕する解砕機と、前記解砕機から抜き出した処理物を前記攪拌槽に投入する循環配管と、前記スラリーを脱水して水分を除去することによりセメント原料を製造する脱水機とを備えることを特徴とするセメント原料製造装置。 An apparatus for producing a cement raw material by reducing the chlorine component contained in sludge generated in the polycrystalline silicon production process, which forms a slurry state by stirring the sludge and water, the upper part being opened The agitation tank and the solid matter contained in the sludge accumulated at the bottom of the agitation tank are taken out, a pulverizer for crushing the solid substance, and a processed material extracted from the pulverizer is charged into the agitation tank. A cement raw material production apparatus comprising: a circulation pipe; and a dehydrator for producing a cement raw material by dehydrating the slurry to remove moisture.