JP2023118424A - 水銀除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バグフィルタによって捕集されたダストから水銀を除去することで、セメントの製造工程において発生する排ガス中の水銀含有量を効率よく低減するとともに、当該ダストのセメント原料としての再利用を可能にする水銀除去方法を提供する。【解決手段】本発明の水銀除去方法では、第１のバグフィルタによって捕集されたダストを回収してサイクロンによって分級する工程（ステップＳ２）と、この工程で得られた微粒子のダストが第２のバグフィルタによって捕集された後、回収される工程（ステップＳ３）と、この工程で回収された微粒子のダストを加熱塔で加熱して水銀を気化させる工程（ステップＳ４）と、この工程で発生した水銀ガスを冷却塔で冷却する工程（ステップＳ６）を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、セメントの製造工程において発生する排ガスに含まれる水銀を除去する方法に係り、特に、バグフィルタにおいて捕集されたダストに付着した水銀を除去する水銀除去方法に関する。

セメントの製造工程において原料や燃料として用いられる石灰石等の天然原料、石炭や重油等の燃料、あるいは汚泥や焼却灰等の廃棄物に水銀が含有されている場合、ロータリーキルンなどのセメント製造設備の高温部において水銀及び水銀化合物（以下、両者を併せて単に「水銀」と言う。）が気化して水銀ガスとなる。ロータリーキルンで発生した排ガスは、その余熱を原料の乾燥に用いる目的でプレヒータや原料乾燥機に送られた後、バグフィルタなどによってダストが捕集される。このとき、排ガスとともにプレヒータや原料乾燥機を経てバグフィルタに送られた水銀ガスは、温度の低下に伴って凝縮し、排ガス中のダストに付着し、あるいは凝縮しないものでも当該ダストに吸着（以下、両者を併せて単に「付着」と言う。）される。そして、ダストに付着した水銀は、バグフィルタにおいてダストとともに捕集されることにより、排ガス中から除去される。なお、本発明においては、大気中に排出される前に予熱などの利用に供されるガスであっても、ロータリーキルンから出た後のガスを「排ガス」と称するものとする。
しかしながら、上述したようにセメントの製造設備内に持ち込まれた原料や燃料に含まれる水銀の量が多い場合には、排ガスとともにバグフィルタに送られた水銀ガスがダストに付着し切れずに、その状態のまま排ガスとともに煙突から大気へ放出されてしまうおそれがある。

ここで、セメントの製造設備について図４を用いて説明する。図４はセメントの製造設備の概略を示したブロック図である。なお、図中の実線は、セメントの製造設備内を移動する原料の流れを表しており、破線は、余熱を原料の乾燥に利用するためにロータリーキルンから他の設備に戻される排ガスの流れを表している。また、図４では図１を用いて後述するサイクロン１８及びバグフィルタ１９と区別するため、サイクロン２及びバグフィルタ１５にそれぞれ括弧を付けて「第１のサイクロン」及び「第１のバグフィルタ」という説明を付している。
図４に示すように、セメントの製造工程は、原料工程、焼成工程及び仕上げ工程という３種類の工程に大別される。

原料工程では、石灰石、粘土、珪石及び酸化鉄原料等が調合された後、原料乾燥機０に送られて排ガスとの接触により乾燥させられ、続いて原料ミル１に送られて粉砕される。原料ミル１において粉砕された原料は、ブレンディングサイロ３に送られて均質にブレンドされた後、原料ストレージサイロ４に貯蔵される。一方、原料乾燥機０から排出された気体は、サイクロン２（第１のサイクロン）においてダスト中の大きい粒子が分離された後、バグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）に送られる。

焼成工程では、原料工程において乾燥・粉砕・調合された粉体原料がロータリーキルン６によって焼成される。ただし、この紛体原料は、焼成効率を高めるため、ロータリーキルン６に直接、投入されるのではなく、まず、複数のサイクロンを有するプレヒータ５に送られる。ロータリーキルン６には緩い傾斜が設けられており、プレヒータ５で予熱された紛体原料は、この傾斜と回転運動によってロータリーキルン６の内部をゆっくりと移動しながら高温（約１４５０℃）で焼成される。ロータリーキルン６で焼成された紛体原料は、クリンカクーラ７で急冷されてクリンカと呼ばれる黒い塊状の焼成物となる。

仕上げ工程では、クリンカサイロ８に貯蔵されたクリンカが予備粉砕機１０に送られた後、予備粉砕されたクリンカに石膏ヤード９に貯蔵された石膏が加えられ、仕上げミル１１で平均粒径が１０～２０μｍ程度になるように微粉砕される。仕上げミル１１で微粉砕され、分級機１２に送られた粉体原料は混合器１３を経由するか、あるいは混合器１３を経由せずに直接、セメントサイロ１４に送られる。

つぎに、セメントの製造工程における排ガスの主な流れについて説明する。
図４に破線で示すように、原料工程では、原料乾燥機０から排出された気体が排ガスとしてサイクロン２（第１のサイクロン）からバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）に送られ、ダストが分離された後に煙突１６から大気中に放出される。
また、焼成工程では、ロータリーキルン６及びクリンカクーラ７で発生した排ガスが、その余熱を粉体原料の乾燥に利用するため、プレヒータ５の最下段に設けられた仮焼炉下部（渦巻き室など）に送られる。プレヒータ５では、最上段のサイクロンに供給された粉体原料が他のサイクロンの中を順番に通過しながら下降する。一方、仮焼炉に送られた排ガスは、この粉体原料の流れに逆行するようにプレヒータ５の内部を上昇し、最上段のサイクロンから排出される。なお、この排ガスは、ボイラ１７において熱回収された後、その余熱を原料の乾燥に利用するため、原料乾燥機０に送られる。

前述したように、原料工程や焼成工程において原料や燃料に含まれる水銀は、プレヒータ５やロータリーキルン６の内部では気化して水銀ガスとなっているため、仕上げ工程に送られるクリンカには含まれない。その代わり、この水銀ガスは、排ガスとともにプレヒータ５及び原料乾燥機０を経てバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）に送られるが、その経路中のガス温低下に伴い、ダストに付着する。そして、バグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）において捕集された上記水銀が付着したダストは、ブレンディングサイロ３に送られ、粉体原料として再利用される。
このように、原料や燃料と共にセメントの製造設備内に持ち込まれた水銀は気化と凝縮、あるいはダストへの付着を繰り返しながら原料工程と焼成工程の中で循環する。
既に述べたとおり、セメントの製造設備内に持ち込まれた原料や燃料に含まれる水銀の量が多い場合には、排ガスとともにバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）に送られた水銀ガスがダストに付着し切れずに、その状態のまま排ガスとともに煙突１６から大気へ放出されてしまうおそれがある。

このような課題を解決するものとして、例えば、特許文献１には、「燃焼排ガスの水銀除去方法」という名称で、セメント製造設備で発生する燃焼排ガスに含まれる水銀を低コストで容易に除去することが可能な方法に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、セメント製造設備のサスペンションプレヒータの最上段のサイクロンから排出される燃焼排ガスを石炭乾燥粉砕装置に導入し、この石炭乾燥粉砕装置において石炭の粉砕によって得られた微粉炭に当該燃焼排ガスに含まれる水銀を吸着させた後、燃焼排ガスと微粉炭をバグフィルタに導入して微粉炭のみを捕集することにより燃焼排ガスを清浄化することを特徴とする。
このようにセメント製造設備の付帯設備である石炭乾燥粉砕装置を用いる当該水銀除去方法によれば、新たに水銀除去用の装置を設置する必要がないことから、燃焼排ガスの清浄化を低コストで容易に行うことができる。

また、特許文献２には、「セメントキルンの排ガスの処理方法」という名称で、各種の廃棄物が原料や燃料として用いられるセメントキルンにおいて発生する排ガスから水銀、有機塩素化合物及びダストを除去する方法に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、集塵機から排ガスを抽出して吸着塔に送り、排ガスに含まれる水銀及び有機塩素化合物を吸着塔において活性炭や微粉炭に吸着させた後、この活性炭や微粉炭を加熱炉にて４００℃以上に加熱して水銀や有機塩素化合物を除去するとともに、この工程で得られた活性炭や微粉炭をセメントキルンに投入することを特徴とする。
このようなセメントキルンの排ガスの処理方法によれば、水銀及び有機塩素化合物を除去するための加熱炉の小型化と、加熱に要するエネルギーの削減が可能となる。

特開２０１０－７５７８４号公報 特開２００６－９６６１５号公報

特許文献１に開示された発明によれば、燃焼排ガスに含まれる水銀を微粉炭に吸着させ、この微粉炭をバグフィルタで捕集することで燃焼排ガスから水銀を除去することができるものの、この微粉炭をセメント原料として再利用すると、セメントの製造工程の系内に水銀が持ち込まれることになる。したがって、特許文献１に開示された発明では、上述の微粉炭を再利用できないという課題があった。
また、特許文献２に開示された発明では、集塵機によって捕集されたダストに含まれる水銀を除去する構成となっていないため、当該ダストをセメント原料として再利用することができないという課題があった。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、バグフィルタにおいて捕集されたダストから水銀を除去することで、セメントの製造工程において発生する排ガス中の水銀含有量を効率よく低減するとともに、当該ダストのセメント原料としての再利用を可能にする水銀除去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、第１の発明は、セメント製造工程において発生する排ガス中に含まれるダストに付着した水銀を除去する水銀除去方法であって、第１のバグフィルタによって捕集されたダストを回収してサイクロンによって分級する工程と、この工程で得られ、第２のバグフィルタによって捕集された高濃度の水銀が付着した微粒子のダストを回収する工程と、を備えていることを特徴とするものである。
セメント製造設備の系内に持ち込まれた水銀は、焼成工程においてロータリーキルンやプレヒータなどの高温部で気化する。気化した水銀は、排ガスとともにボイラや原料乾燥機等を経由し、最終的にはダストに付着した状態で第１のバグフィルタにおいて捕集される。この第１のバグフィルタによって捕集されたダストを回収してサイクロンによって分級した場合、微粒子のダストには高濃度の水銀が含まれている。

第２の発明は、第１の発明において、第２のバグフィルタから回収した微粒子のダストは第１のダスト及びこの第１のダストよりも質量が小さく設定される第２のダストの２種類に分けられ、第１のダストを加熱し、水銀を気化させる加熱工程と、この加熱工程で気化した水銀を第２のダストに接触させながら冷却する冷却工程と、を備え、この冷却工程で高濃度の水銀が付着した第２のダストを回収することを特徴とするものである。
第２の発明においては、第１の発明の作用に加え、加熱・冷却工程で回収されるダスト（第２のダスト）の水銀含有率が、第２のバグフィルタで捕集された直後の微粒子のダスト（第１のダスト）の水銀含有率よりも高まるという作用を有する。

第３の発明は、第２の発明において、冷却工程で高濃度の水銀が付着した第２のダストを酸欠還元雰囲気下で加熱し、気化した水銀を冷却して分離回収することを特徴とするものである。
通常、有機物を低温で燃焼させると、有機塩素化合物の一種であるダイオキシン類が生成されるが、例えば、酸素濃度が１％以下のような酸欠状態では、焼却温度が低い場合でも脱塩素化が進行して、ダイオキシン類が分解される。したがって、バグフィルタにおいて捕集されたダストに含まれる水銀を気化させる際に当該ダストを酸欠還元雰囲気下で加熱する工程を備えた第３の発明においては、第２の発明の作用に加え、ダストの加熱時にダイオキシン類が発生するおそれがないという作用を有する。また、水銀を気化させる工程で酸化水銀や塩化水銀が生成されず、排ガスに含まれる水銀が金属水銀の形態で回収されるという作用を有する。

第１のバグフィルタで捕集されたダストを分級して得られた微粒子のダストには高濃度の水銀が含まれていることから、この微粒子のダストを回収する工程を備えた第１の発明によれば、セメントの製造工程において発生する排ガス中の水銀含有量を効率よく低減することができる。

第２の発明によれば、第１の発明の効果に加え、第２のバグフィルタから回収されたダストに対する水銀の付着量を高めることで、加熱工程における当該ダストの処理量を低減できるという効果を奏する。また、水銀を気化させるために加熱したダスト（第１のダスト）を冷却することにより、当該ダストをセメント原料として再利用することが可能になる。

第３の発明によれば、第１の発明又は第２の発明により得られる高濃度の水銀を含むダストから水銀を気化させる工程でダイオキシン類が生成されないため、第２の発明の効果に加え、水銀除去作業時の安全性を高めることができるという効果を奏する。さらに、水銀を気化させる工程で酸化水銀や塩化水銀が生成されず、排ガスに含まれる水銀が金属水銀の形態で回収されることから、毒性の強い塩化水銀を取り扱う必要がなく、また、酸化水銀や塩化水銀から水銀を除去する工程が不要である。したがって、第３の発明によれば、第１の発明又は第２の発明に比べて、排ガス中の水銀を安全かつ安価に、しかも効率よく低減することができる。

本発明の実施の形態に係る水銀除去方法に用いる設備の構成を示したブロック図である。 図１に示した水銀除去方法における各工程を示したフローチャートである。 水銀除去設備の模式図である。 セメントの製造設備の概略を示したブロック図である。

本発明の水銀除去方法は、図４に示したセメントの製造設備において発生する排ガス中の水銀含有量を低減することを目的としており、その具体的な構成については図１を用いて説明する。また、当該方法の各工程において行われる処理については図２及び図３を用いて詳細に説明する。なお、セメントの製造工程において用いられる設備であって図４を用いて既に説明したものについては、同一の符号を付すことにより適宜その説明を省略する。

図１は本発明の実施の形態に係る水銀除去方法に用いる設備の構成を示したブロック図であり、図２は図１に示した水銀除去方法における各工程を示したフローチャートである。なお、図１において実線はダストの流れを表しており、破線はガスの流れを表している。また、図１では図４を用いて既に説明したサイクロン２及びバグフィルタ１５と区別するため、サイクロン１８及びバグフィルタ１９にそれぞれ括弧を付けて「第２のサイクロン」及び「第２のバグフィルタ」という説明を付している。さらに、加熱塔２０に供給されるダストと冷却塔２１に供給されるダストを区別するため、以下、第２のバグフィルタ１９から回収されたダストのうち、加熱塔２０に供給されるダストを第１のダストといい、冷却塔２１に供給されるダストを第２のダストというものとする。
図１に示すように本発明の水銀除去方法では、図４に示したセメントの製造設備におけるバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）から回収されたダストを分級するサイクロン１８（第２のサイクロン）と、分級によって得られた微粒子のダストを捕集するバグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）と、このバグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）から回収した微粒子のダスト（第１のダスト）を加熱する加熱塔２０と、この加熱塔２０の内部においてダストに付着した水銀が気化することにより発生したガス（以下、水銀ガスという。）をバグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）から回収された別のダスト（第２のダスト）に接触させた状態で冷却する冷却塔２１からなる加熱濃縮器２２を備えている。

本発明の水銀除去方法では、まず、図４を用いて既に説明したセメントの製造設備においてバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）によって捕集されたダストが回収され（図２のステップＳ１）、図１に示すようにサイクロン１８（第２のサイクロン）に送られて分級される（図２のステップＳ２）。そして、分級によって得られた微粒子のダストはバグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）によって捕集された後、回収される（図２のステップＳ３）。
バグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）から回収された後、図１に示すように加熱塔２０に送られたダスト（第１のダスト）は加熱され、温度が４００℃～６００℃に保たれる（図２のステップＳ４）。これによりダスト（第１のダスト）に付着していた水銀は気化して水銀ガスとなる。この水銀ガスは加熱塔２０から取り出された後、図１に示すように冷却塔２１に送られるが（図２のステップＳ５）、加熱塔２０に残ったダスト（第１のダスト）は取り出されて再びセメント製造工程に戻される。
１４０℃以下に保たれている冷却塔２１に送られた水銀ガスは、バグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）から回収されたダスト（第２のダスト）に接触させられて冷却されることにより、上記ダスト（第２のダスト）に付着する（図２のステップＳ６）。この水銀が付着したダスト（第２のダスト）は、図１に示すように冷却塔２１から取り出され（図２のステップＳ７）、水銀除去設備へ送られる。

つぎに、冷却塔２１から回収したダスト（第２のダスト）に含まれる水銀を除去する際に用いられる水銀除去設備について図３を用いて説明する。図３は水銀除去設備を模式的に示した図である。なお、第１の加熱炉、第２の加熱炉及び冷却器では、図が煩雑になるのを避けるため、複数の羽根のうち、１つの羽根についてのみ符号を付している。
図３に示すように、ホッパー２３に投入され灰供給管２４から排出されたダストは、スクリュウコンベア３６によって搬送され、第１の加熱炉２５に供給される。第１の加熱炉２５は、本体２５ｃの一端に上方へ開口するように灰入口２５ａが設けられるとともに、本体２５ｃの他端に下方へ開口するように灰出口２５ｂが設けられている。したがって、スクリュウコンベア３６によって搬送されたダストは、第１の加熱炉２５の灰入口２５ａから本体２５ｃの内部に投入される。なお、ダストが第１の加熱炉２５に対して単位時間当たりに投入される量は、灰供給管２４に設置されたロータリバルブ２４ａによって調整される。
第１の加熱炉２５の本体２５ｃの内部において加熱されたダストは、灰出口２５ｂから排出されて第２の加熱炉２６に供給される。第２の加熱炉２６は、本体２６ｃの一端に上方へ開口するように灰入口２６ａが設けられるとともに、本体２６ｃの他端に下方へ開口するよう灰出口２６ｂが設けられている。また、本体２６ｃの他端の上部には、ガス出口２６ｆが設けられている。

第１の加熱炉２５の灰出口２５ｂから排出されたダストは、灰入口２６ａから第２の加熱炉２６の本体２６ｃの内部に投入される。そして、第２の加熱炉２６の内部で加熱されたダストは、灰出口２６ｂから排出されて冷却器２７に供給される。
冷却器２７は、本体２７ｃの一端に上方へ開口するように灰入口２７ａが設けられるとともに、本体２７ｃの他端に下方へ開口するように灰出口２７ｂが設けられている。したがって、第２の加熱炉２６の灰出口２６ｂから排出されたダストは、冷却器２７の灰入口２７ａから本体２７ｃの内部に投入される。

第１の加熱炉２５は、円筒体の両端が閉塞された中空構造の本体２５ｃと、この本体２５ｃの外周面に設置されたヒータ（図示せず）を備えている。本体２５ｃの内部には、複数の羽根２５ｄと、この羽根２５ｄが固定された回転軸２５ｅが回転可能な状態で設置されている。すなわち、第１の加熱炉２５は灰入口２５ａから本体２５ｃの一端側に投入されたダストが、回転する羽根２５ｄによって灰出口２５ｂが設けられている側に向かって搬送される構造となっている。
第２の加熱炉２６は、円筒体の両端が閉塞された中空構造の本体２６ｃと、この本体２６ｃの外周面に設置されたヒータ（図示せず）を備えている。本体２６ｃの内部には複数の羽根２６ｄと、この羽根２６ｄが固定された回転軸２６ｅが回転可能な状態で設置されており、ガス出口２６ｆにはダストフィルタ２９が設置されている。すなわち、第２の加熱炉２６は灰入口２６ａから本体２６ｃの一端側に投入されたダストが、回転する羽根２６ｄによって灰出口２６ｂが設けられている側に向かって搬送される構造となっている。

第１の加熱炉２５では、ダストが第１の加熱炉２５の灰入口２５ａに投入される際に灰供給管２４から本体２５ｃの内部に窒素ガスが供給される構造となっており、この窒素ガスによって、本体２５ｃの内部は酸素濃度が０．１％以下の酸欠状態となっている。
なお、第１の加熱炉２５の内部で加熱されたダストが灰出口２５ｂから排出されて第２の加熱炉２６の灰入口２６ａに投入される際に本体２６ｃの内部に外部から酸素ガス等が混入することはないため、本体２６ｃの内部も酸素濃度が０．１％以下の酸欠状態となっている。

冷却器２７は、円筒体の両端が閉塞された中空構造の本体２７ｃと、この本体２７ｃの外周面に設置された水冷式又は空冷式のジャケット（図示せず）を備えており、本体２７ｃの内部には、複数の羽根２７ｄと、この羽根２７ｄが固定された回転軸２７ｅが回転可能な状態で設置されている。すなわち、冷却器２７は灰入口２７ａから本体２７ｃの一端側に投入されたダストが、回転する羽根２７ｄによって灰出口２７ｂが設けられている本体２７ｃの他端側に向かって搬送される構造となっている。
冷却器２７の内部で冷却されたダストは、灰出口２７ｂに接続された灰排出管２８から排出された後、スクリュウコンベア３６によって所定の場所へ搬送される。なお、ダストが冷却器２７から単位時間当たりに排出される量は、灰排出管２８に設置されたロータリバルブ２８ａによって調整される。

ダストフィルタ２９には、ガス吸引管（図示せず）を介してコンデンサ３０の上部が接続されている。また、コンデンサ３０の下部には、吸引ポンプ（図示せず）が設置されたガス吸引管（図示せず）を介して吸着塔３１ａが接続されるとともに、水銀排出管（図示せず）を介して水銀分離器３２が接続されている。そして、水銀分離器３２では、水より比重が大きい水銀が底部に溜まり、水銀より比重が小さい水は水銀の上側に溜まる構造となっている。
水銀分離器３２の底部に溜まった水銀の一部は、水銀分離器３２の底部に設けられた排出口（図示せず）から水銀溜３３へ導出される。一方、水銀の上側に溜まった水は、水銀分離器３２の側面に接続された水抜出管（図示せず）から溢出させるようにして抜き出された後、水槽３４に貯められる。
なお、水槽３４は排水管（図示せず）を介して吸着塔３１ｂに接続されている。したがって、水槽３４に溜まった水は、排水管に設置された排水ポンプ３５に吸い上げられて吸着塔３１ｂに送られる。

このような構造の水銀除去設備に持ち込まれたダストは、まず、第１の加熱炉２５及び第２の加熱炉２６において、４００℃～６００℃の温度で１時間、酸欠還元雰囲気下で加熱される。これにより、沸点が３５６℃である水銀が気化して水銀ガスとなるため、ダストからの水銀の分離が容易となる。また、このような方法によれば、ダストを加熱する際に酸化水銀や塩化水銀が生成されず、排ガスに含まれる水銀が金属水銀の形態で回収されるため、毒性の強い塩化水銀を取り扱う必要がない。したがって、排ガスに含まれる水銀を安全に除去することができる。また、酸化水銀や塩化水銀から水銀を除去する工程が不要であるため、排ガスから水銀を除去する処理に要する費用や時間が削減される。
したがって、ステップＳ８の工程を備えた本発明の水銀除去方法によれば、排ガス中の水銀を安全かつ安価に、しかも効率よく低減することができる。

有機物を低温で燃焼させた場合、ベンゼンやフェノールなどのダイオキシンの前駆体が生成され、さらに、それらの化学反応によりダイオキシンが生成されることや、ダイオキシンは一旦分解しても排ガスの冷却過程において再合成されることが知られている。一方で、酸素濃度が１％以下のような酸欠還元雰囲気下で有機物を焼却した場合には、焼却温度が８００℃より低い場合でも脱塩素化が進行する結果、ダイオキシン類が分解されることが知られている。
したがって、水銀除去設備に持ち込まれたダストを第１の加熱炉２５及び第２の加熱炉２６において、４００℃～６００℃の温度で１時間、酸欠還元雰囲気下で加熱する工程（図２のステップＳ８に対応）を備えた本発明の水銀除去方法では、ダストの加熱時にダイオキシン類が発生することはない。

第１の加熱炉２５及び第２の加熱炉２６の内部で加熱されたダストは、第２の加熱炉２６から取り出されて冷却器２７において７０℃まで冷却される（図２のステップＳ１４に対応）。このとき、冷却速度が遅いと、一旦分解したダイオキシンが２５０℃前後で再合成されてしまう。したがって、この工程では、４００℃～６００℃に加熱されたダストを急冷する（例えば、６０分程度で７０℃まで一気に下げる）ことが望ましい。これにより、ダイオキシンの再合成が抑制される。
なお、水銀が除去された状態で冷却器２７の灰出口２７ｂに接続された灰排出管２８から排出されたダストはブレンディングサイロ３（図４参照）を経て原料ストレージサイロ４（図４参照）に貯蔵された後、適宜、セメント原料として再利用される（図２のステップＳ１５に対応）。むろん、セメント原料としての再利用に限定されず、セメント以外の窯業原料などの他の用途に利用してもよいし、埋め立てなどにより廃棄してもよい。

第１の加熱炉２５及び第２の加熱炉２６の内部で加熱されて気化した水と水銀は、水蒸気及び水銀ガスとなって第２の加熱炉２６のガス出口２６ｆから排出され（図２のステップＳ９に対応）、ダストフィルタ２９で濾過された後、コンデンサ３０に送られて冷却される（図２のステップＳ１０に対応）。コンデンサ３０の内部で冷却されて凝縮した水蒸気と水銀ガスはそれぞれ水及び液状の水銀となる。これにより、水銀の回収が容易となる。
一方、コンデンサ３０の内部で凝縮しないガスは、吸着塔３１ａに送られて、所定の成分が除去された後、排ガスとして放出される。
上述の水と液状の水銀はコンデンサ３０から取り出されて水銀分離器３２に送られて分離される（図２のステップＳ１１及びステップＳ１２に対応）。そして、水から分離された水銀は水銀分離器３２から水銀溜３３に導出され、水銀溜３３から適宜回収される。一方、水銀が除去された水は吸着塔３１ｂに送られて、所定の成分が除去された後、回収される（図２のステップＳ１３に対応）。
酸素濃度が０．１％以下の酸欠還元雰囲気下での加熱を行うための上述の構造や機能を有する装置は多数公知である。そして、いわゆるハーゲンマイヤー炉として多数のメーカーから提供されている。したがって、本発明の実施にあたっては、それらを適宜選択して使用することができる。
また、単にダストを十分に加熱するだけでも、その雰囲気や他の共存元素に応じて、ダストに含まれる水銀が塩化水銀や酸化水銀として揮発する。したがって、上述の酸欠還元雰囲気下で加熱する方法以外の公知の方法で揮発させた水銀を冷却及び固化させて別途回収することによっても水銀が除去されたダストが得られる。本発明にはこのような態様も含まれる。

表１はバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）において捕集されるダストを分級して、その粒子径と水銀濃度の関係を調べた結果を示している。なお、表に示した「Ｄ１０」、「Ｄ５０」及び「Ｄ９０」はそれぞれ頻度の累積が１０％、５０％及び９０％になる粒子径を意味している。
表１を見ると、分級前のダストは水銀濃度が２２．３ｐｐｍであったのに対し、分級後のダストは水銀濃度が粗粉（Ｄ５０＝７．７７μｍ）の場合で約０．９倍となっており、微粉（Ｄ５０＝１．７７μｍ）の場合で約１．７倍となっていることが分かる。これは、セメントの製造工程の系内に持ち込まれた原料や燃料に含まれる水銀の原料工程と焼成工程の中で循環する量を低減させるには、バグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）から回収されたダストを分級して得られた微粒子のダスト（表１に示した微粉に相当）に含まれる水銀を除去する方法が有効であることを意味している。
また、表２はバグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）において捕集されるダストを第１のダストと第２のダストに分け、第１のダストを加熱塔２０に供給し約５００℃に加熱して、水銀をガス化させ、そのガスを第２のダストと冷却塔２１内において約１００℃で接触させて、高濃度の水銀を含む第２のダストを回収した試験結果を示している。
表２を見ると、仕込み前の第１のダストと第２のダストは水銀濃度が３６．５ｐｐｍであったのに対し、取り出し後の第１のダストは水銀濃度が０．３ｐｐｍ、第２のダストは水銀濃度が５１６．６ｐｐｍとなっており、濃縮倍率は、約１４倍となっていることが分かる。また、取り出された第２のダストの質量が７２ｇとなっており、第１のダストと第２のダストの仕込み量の合計を基準とすると、約６．８％に減容されていることが分かる。これは、バグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）から回収されたダストを加熱・冷却して得られた第２のダストに水銀が濃縮されたことに加え、ダストの減容もできていることから、水銀を除去する方法が有効であることを意味している。
そこで、本発明の水銀除去方法では、図１及び図２を参照しながら既に説明したようにバグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）によって捕集されたダストを回収してサイクロン１８（第２のサイクロン）によって分級する工程（図２のステップＳ２）と、この工程で得られた微粒子のダストがバグフィルタ１９（第２のバグフィルタ）によって捕集された後、回収される工程（図２のステップＳ３）と、この工程で回収された微粒子のダストを加熱塔２０で加熱して水銀を気化させる工程（図２のステップＳ４）と、この工程で発生した水銀ガスを冷却塔２１で冷却する工程（図２のステップＳ６）を備えていることを特徴とする。

上述の工程を備えた本発明においては、バグフィルタ１５（第１のバグフィルタ）で捕集されたダストに付着している水銀が加熱塔２０及び冷却塔２１からなる加熱濃縮器２２で濃縮されるため、水銀含有率の高いダストが水銀除去設備（図３を参照）に供給される。これにより、水銀除去設備において処理されるダストの量が大幅に削減（減容）される。すなわち、本発明によれば、水銀除去設備の負荷が抑えられるため、セメントの製造工程において発生する排ガス中の水銀含有量を効率よく低減することが可能である。また、水銀が除去されることにより、上記ダストのセメント原料としての再利用も可能となる。

本発明に係る水銀除去方法は、セメントの製造工程において排ガスに含まれる水銀を除去する場合に適用可能である。

０…原料乾燥機 １…原料ミル ２…サイクロン（第１のサイクロン） ３…ブレンディングサイロ ４…原料ストレージサイロ ５…プレヒータ ６…ロータリーキルン ７…クリンカクーラ ８…クリンカサイロ ９…石膏ヤード １０…予備粉砕機 １１…仕上げミル １２…分級機 １３…混合機 １４…セメントサイロ １５…バグフィルタ（第１のバグフィルタ） １６…煙突 １７…ボイラ １８…サイクロン（第２のサイクロン） １９…バグフィルタ（第２のバグフィルタ） ２０…加熱塔 ２１…冷却塔 ２２…加熱濃縮器 ２３…ホッパー ２４…灰供給管 ２４ａ…ロータリバルブ ２５…第１の加熱炉 ２５ａ…灰入口 ２５ｂ…灰出口 ２５ｃ…本体 ２５ｄ…羽根 ２５ｅ…回転軸 ２６…第２の加熱炉 ２６ａ…灰入口 ２６ｂ…灰出口 ２６ｃ…本体 ２６ｄ…羽根 ２６ｅ…回転軸 ２６ｆ…ガス出口 ２７…冷却器 ２７ａ…灰入口 ２７ｂ…灰出口 ２７ｃ…本体 ２７ｄ…羽根 ２７ｅ…回転軸 ２８…灰排出管 ２８ａ…ロータリバルブ ２９…ダストフィルタ ３０…コンデンサ ３１ａ、３１ｂ…吸着塔 ３２…水銀分離器 ３３…水銀溜 ３４…水槽 ３５…排水ポンプ ３６…スクリュウコンベア

Claims (3)

1. セメント製造工程において発生する排ガス中に含まれるダストに付着した水銀を除去する水銀除去方法であって、
   第１のバグフィルタによって捕集された前記ダストを回収してサイクロンによって分級する工程と、
   この工程で得られ、第２のバグフィルタによって捕集された高濃度の前記水銀が付着した微粒子の前記ダストを回収する工程と、を備えていることを特徴とする水銀除去方法。
2. 前記第２のバグフィルタから回収した微粒子の前記ダストは第１のダスト及びこの第１のダストよりも質量が小さく設定される第２のダストの２種類に分けられ、
   前記第１のダストを加熱し、前記水銀を気化させる加熱工程と、
   この加熱工程で気化した前記水銀を前記第２のダストに接触させながら冷却する冷却工程と、を備え、
   この冷却工程で高濃度の前記水銀が付着した前記第２のダストを回収することを特徴とする請求項１に記載の水銀除去方法。
3. 前記冷却工程で高濃度の前記水銀が付着した前記第２のダストを酸欠還元雰囲気下で加熱し、気化した前記水銀を冷却して分離回収することを特徴とする請求項２に記載の水銀除去方法。
   
   

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