JP2007238363A - セメント焼成用燃料の製造方法、セメント焼成用燃料及びセメント製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃木材を有効利用することのできるセメント焼成用燃料の製造方法を提供する。
【解決手段】廃木材を粒子径５０ｍｍ以下に破砕し、得られた破砕物を粒子径５ｍｍ以下の細粒部と粒子径５ｍｍを超える粗粒部とに分級して、前記細粒部をセメント焼成用の窯前燃料とし、前記粗粒部をセメント焼成用の窯尻燃料とする。これにより、廃木材からセメント焼成用窯前燃料及びセメント焼成用窯尻燃料を容易に製造することができ、廃木材を有効に利用することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、廃棄物を原料としたセメント焼成用燃料の製造方法及びセメント焼成用燃料、並びにセメント製造方法に関する。

従来、セメント製造工程のロータリーキルンにおいては、１４００℃以上の高温焼成を必要とするために、窯前部のメインバーナーの近傍に微粉炭、廃油、再生油、重油等の燃料を空気とともに吹き込みながら供給し、窯尻部から廃タイヤ、廃木材、廃パチンコ台、廃プラスチック等の微粉化が困難な可燃性廃棄物を補助原料として供給している。

セメント製造工程においては、焼成温度を１４００℃以上の高温にする必要があるため、ロータリーキルンの窯前部に供給される窯前燃料は高い品質を有することが求められる。したがって、一般に市場で流通している微粉炭、重油等の鉱物燃料が窯前燃料として主に使用されているが、これらの鉱物燃料は世界的な需要の高まりを受けて価格が高騰しているため、これによりセメント製造コストが上昇してしまう。

一方、窯尻燃料は、燃焼に長い時間をかけられることもあり、燃料として求められる品質性状は比較的低いため、窯尻燃料としては、廃棄物由来の燃料を使用する場合が多い。しかしながら、窯尻部から供給できる廃棄物由来の燃料の量はすでに限界に達している状況である。

そこで、窯前燃料として、木屑を利用しようとする試みがあり、例えば、木屑を所定の形状に加工して窯前燃料とする方法（特許文献１参照）、木材を破砕した破砕物を過熱して部分的に熱分解する方法（特許文献２参照）等、種々の方法が提案されているが、いずれの場合もコストが高く、事業採算性に乏しいものである。

また、建築解体廃木材等は、通常、金属が混入されているため、高速回転型の粉砕装置（例えば、ピンミル，ハンマーミル等）等で木屑を粉砕したとき、金属同士の接触による火花で容易に着火し爆発の危険性が高いという問題を有する。

さらに、セメント製造時には、燃料が燃焼することにより生じるＣＯ_２の排出量が多いという問題があり、ＣＯ_２の発生量の削減策の検討も重要な課題である。
特開２００５−３０６６７０号公報 特開２００４−５００７７号公報

本発明は、廃木材を有効利用することのできるセメント焼成用燃料の製造方法、当該方法により製造されたセメント焼成用燃料、及び当該セメント焼成用燃料を使用したセメントの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、廃木材を粒子径５０ｍｍ以下に破砕し、得られた破砕物を粒子径５ｍｍ以下の細粒部と粒子径５ｍｍを超える粗粒部とに分級して、前記細粒部をセメント焼成用の窯前燃料とし、前記粗粒部をセメント焼成用の窯尻燃料とすることを特徴とするセメント焼成用燃料の製造方法を提供する（請求項１）。

上記発明（請求項１）によれば、最大粒子径５０ｍｍ以下に破砕した廃木材のうちの粒子径５ｍｍ以下の細粒部をロータリーキルンの窯前部に投入する窯前燃料として用い、粒子径５ｍｍを超える粗粒部をロータリーキルンの窯尻部に投入する窯尻燃料として用いることで、廃木材の有効利用を図ることができる。また、廃木材を最大５０ｍｍ以下に破砕することで、粒子径５ｍｍ以下の細粒部の製造歩留まりを良好にすることができる。

また、本発明は、上記発明（請求項１）に係るセメント焼成用燃料の製造方法により製造したことを特徴とするセメント焼成用燃料を提供する（請求項２）。かかる発明（請求項２）によれば、廃木材の有効利用を図ることができ、微粉炭等の鉱物燃料の使用量を低減することができるため、セメント製造コストの低減を図ることができる。また、廃木材の一部をロータリーキルンの窯前部に燃料として投入することができるため、廃木材以外の他の廃棄物をロータリーキルンの窯尻部に燃料として投入することができ、セメント製造工程における廃棄物の使用量を増加させることができ、廃棄物の有効利用をさらに図ることができる。

さらに、本発明は、ロータリーキルンを用いてセメントを製造する方法であって、廃木材を粒子径５０ｍｍ以下に破砕して、得られた破砕物を粒子径５ｍｍ以下の細粒部と粒子径５ｍｍを超える粗粒部とに分級し、前記細粒部を前記ロータリーキルンの窯前部にセメント焼成用燃料として投入し、前記粗粒部を前記ロータリーキルンの窯尻部にセメント焼成用燃料として投入することを特徴とするセメント製造方法を提供する（請求項３）。

上記発明（請求項３）によれば、セメント製造工程において、セメント焼成用燃料として廃木材を有効的に利用することができるため、セメント焼成用燃料としての微粉炭等の使用量を低減することができ、これにより、セメントの製造コストを低減することができる。

本発明によれば、廃木材を効果的にセメント焼成用窯前燃料及びセメント焼成用窯尻燃料として使用することができるため、廃木材の有効利用を図ることができる。また、本発明によれば、廃木材をセメント焼成用燃料として使用してセメントを製造することができるため、セメントの製造コストを低減することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るセメント焼成用燃料の製造方法について説明する。
本実施形態に係るセメント焼成用燃料の製造方法は、まず、廃木材を最大粒子径５０ｍｍ以下に破砕する。

本実施形態に係るセメント焼成用燃料の製造方法において、原料として使用する廃木材は、特に限定されるものではなく、例えば、建築解体時に生じる廃木材、製材所等で生じる木屑、森林の間伐材、剪定屑等が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。

廃木材の含水率は、３０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましい。廃木材の含水率が３０質量％を超えると、廃木材の粉砕性が悪化するおそれがある。したがって、廃木材の含水率が３０質量％を超える場合には、廃木材を破砕する前に乾燥処理等を行い、廃木材の含水率を３０質量％以下にすることが好ましい。なお、廃木材の乾燥処理は、常法により行えばよい。

廃木材の破砕は、常法により行えばよい。廃木材を破砕する装置としては、例えば、一軸破砕機、二軸破砕機等が挙げられる。なお、廃木材を破砕する装置として、ピンミル、ハンマーミル等の高速回転型破砕機は使用しないことが好ましい。廃木材のうち建築解体時に生じる廃木材等には金属片が含まれていることがあるが、これらの破砕機を用いると、金属同士が接触することにより発火するおそれがある。

廃木材は、最大粒子径５０ｍｍ以下に破砕し、好ましくは最大粒子径１５ｍｍ以下に破砕する。廃木材を破砕した破砕物の最大粒子径が５０ｍｍを超えると、粒子径５ｍｍ以下の細粒部の製造歩留まりが悪化するおそれがある。なお、破砕物の粒子径を１ｍｍ以下程度まで小さくした場合は、吹き込み燃料としては好適であるが、破砕動力の増加や処理量の低下等を招くおそれがある。

次に、廃木材を破砕して得られた破砕物を分級して、粒子径５ｍｍ以下の細粒部と粒子径５ｍｍを超える粗粒部とに分離する。粒子径５ｍｍ以下の細粒部は、表面積が大きく、燃焼する際に空気中の酸素と反応しやすく、燃焼により高エネルギーを生じるため、セメント製造装置におけるロータリーキルンの窯前部に投入するセメント焼成用窯前燃料として使用することができる。一方、粒子径５ｍｍを超える粗粒部は、細粒部よりも表面積が小さく、細粒部に比べて空気中の酸素との反応性が劣るため、セメント製造装置におけるロータリーキルンの窯尻部に投入するセメント焼成用窯尻燃料として使用することができる。なお、５ｍｍを超える粗粒部は、再度破砕装置により破砕してもよい。これにより、粒子径５ｍｍ以下とすれば、セメント焼成用窯前燃料として使用することができる。

廃木材を破砕して得られた破砕物の分級処理は、公知の分級装置を使用して行えばよく、例えば、振動篩い、ロータリースクリーン、風力式選別機等を使用することができる。

このようにして得られた粒子径５ｍｍ以下の細粒部は、セメント製造工程において、微粉炭等の燃料とともにロータリーキルンの窯前部に投入してセメント焼成用燃料として使用することができる。これにより、セメント焼成用燃料としての微粉炭等の投入量を低減することができるため、セメント製造コストの低減を図ることができる。また、従来ロータリーキルンの窯尻部にしか投入できなかった廃木材を窯前部に投入することができるようになるため、窯尻燃料としての他の廃棄物（例えば、廃タイヤ等）の投入量を増加させることができ、さらに廃棄物の利用促進を図ることができる。

本実施形態に係る製造方法により得られた粒径５ｍｍ以下の細粒部（セメント焼成用窯前燃料）を微粉炭の一部の代替として窯前部に投入する場合、石炭の熱量に見合う量以上の量の細粒部を供給することが必要である。すなわち、廃木材の発熱量は、石炭の発熱量に比して低く、３０００〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇであるため、石炭（微粉炭）を燃料として投入する場合の投入量の約１．１〜１．２倍の量の細粒部（セメント焼成用窯前燃料）を投入する必要がある。

本実施形態に係るセメント焼成用窯前燃料は、微粉炭と混合してロータリーキルンの窯前部に供給するようにしてもよいし、メインバーナーと併用して専用の吹き込みノズルから空気とともに吹き込むようにしてもよい。

本実施形態に係るセメント焼成用燃料の製造方法によれば、従来ロータリーキルンの窯尻部にセメント焼成用燃料として投入していた廃木材を、ロータリーキルンの窯前部に投入することができるため、廃木材の燃料としての使用量を増加させることができ、廃棄物の利用促進を図ることができる。また、従来セメント焼成用燃料としてロータリーキルンの窯前部に投入していた微粉炭等の鉱物燃料の使用量を低減することができるため、ＣＯ_２の排出量を低減することができるとともに、セメントの製造コストを低減することができる。

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

〔実施例１〜３，比較例１〜５〕
建築解体時に発生した廃木材（含水率：１０〜２０％，発熱量：３３００〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇ）を、破砕装置（製品名：三井バイマ粉砕機，三井鉱山社製，定格：３０ｋｗ）を用いて、排出部スクリーン径を３００ｍｍ、１００ｍｍ、５０ｍｍ、３０ｍｍ、１０ｍｍに調整することで廃木材の破砕サイズを調整し、それぞれのスクリーンで得られた試料（実施例１〜３、比較例１〜４）を回収した。なお、廃木材には金属が混入されていたが、破砕処理の際に発火や爆発を起こすといった危険な現象や、破砕装置を破損させるといった現象は見られず、安全に廃木材を破砕することができた。

得られた試料について、電動式振動篩い（製品名：振動ふるい，不二パウダル社製）により、目開きが１０ｍｍ、５ｍｍ、１ｍｍの篩い網を用いて分級し、細粒部と粗粒部とに分離した。このときの篩い下を占める歩留まりと、単位時間当たりの篩い下回収量を表１に示す。

上述のようにして得られた試料（実施例１〜３，比較例１〜４）と微粉炭（比較例５）との燃焼性の評価を行うため、内径（φ）０．８５ｍ、長さ（Ｌ）８ｍの円筒型キルンにＤＦ式微粉炭バーナー（石川島播磨重工業社製）を使用して、中国軟屯産の微粉炭に対して混焼率１０ｃａｌ％となるように破砕・分級処理した試料（実施例１〜３，比較例１〜４）を混合燃焼させて炉内の最高温度を測定した。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３は、窯前に投入し得る燃料の製造に適していることが確認され、また、比較例５の微粉炭のみの燃焼試験に比して焼成温度が同等の温度であることが確認された。一方、比較例１は、窯前に投入し得る燃料の製造歩留りは良好であったが、ロータリーキルンの窯前部に吹き込むときに吹き込むための配管が閉塞してしまうことが確認された。また、比較例２は、実施例１〜３に比して、窯前燃料の収率が低下してしまうことが確認された。さらに、比較例３，４は、実施例１〜３に比して、窯前燃料の製造歩留りが悪いことが確認された。

本発明のセメント焼成用燃料の製造方法は、廃木材からのセメント焼成用燃料の製造に有用であり、特にセメント焼成用の窯前燃料としての廃木材の利用促進に有用である。

Claims (3)

1. 廃木材を粒子径５０ｍｍ以下に破砕し、得られた破砕物を粒子径５ｍｍ以下の細粒部と粒子径５ｍｍを超える粗粒部とに分級して、前記細粒部をセメント焼成用の窯前燃料とし、前記粗粒部をセメント焼成用の窯尻燃料とすることを特徴とするセメント焼成用燃料の製造方法。
2. 請求項１に記載のセメント焼成用燃料の製造方法により製造されたことを特徴とするセメント焼成用燃料。
3. ロータリーキルンを用いてセメントを製造する方法であって、
   廃木材を粒子径５０ｍｍ以下に破砕して、得られた破砕物を粒子径５ｍｍ以下の細粒部と粒子径５ｍｍを超える粗粒部とに分級し、
   前記細粒部を前記ロータリーキルンの窯前部にセメント焼成用燃料として投入し、前記粗粒部を前記ロータリーキルンの窯尻部にセメント焼成用燃料として投入することを特徴とするセメント製造方法。