セメント製造装置および製造方法
【課題】ロータリーキルン内のフッ素循環を促進することにより、クリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制しつつ、クリンカの鉱物生成反応を促進することを提供する。
【解決手段】ロータリーキルン１を備えたセメント製造装置であって、ロータリーキルン１内の気相にアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段２００を設ける。
【効果】クリンカの鉱物生成反応を促進し、かつクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制することができる。
【解決手段】ロータリーキルン１を備えたセメント製造装置であって、ロータリーキルン１内の気相にアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段２００を設ける。
【効果】クリンカの鉱物生成反応を促進し、かつクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セメント原料にフッ化カルシウムを添加することにより、クリンカの鉱物生成反応を促進してセメント焼成時の熱量を低減することが知られている。一方、セメントクリンカ中のフッ素含有量が増加すると、セメントの水和反応性が著しく低下するという問題があるが、特許文献１ではクリンカ中のｆ−CaO量を低減することにより、フッ素成分による水和反応性低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３０９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１にあっては、フッ素を原料とともにセメント製造装置内に投入しており、原料工程以外からの投入方法については記載されていない。また、クリンカ中のフッ素含有量の増加の抑制ついても記載されていない。
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ロータリーキルン内のフッ素循環を促進することにより、クリンカの鉱物生成反応を促進し、かつクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を解決するため、本願発明では、ロータリーキルンを備えたセメント製造装置であって、ロータリーキルン内の気相にアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段を設けることとした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、クリンカの鉱物生成反応を促進し、かつクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明におけるセメント製造装置の概略図である。
【図２】窯前におけるロータリーキルンの軸方向断面図である。
【図３】アルカリフッ化物供給手段をバーナ内に設けた例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施の形態］
図１は、本発明のロータリーキルンの冷却装置を適用したセメント製造装置１００の模式図、図２は窯前１０２における軸方向断面図である。セメント製造装置１００は、ロータリーキルン１、サスペンションプレヒータ１１０、仮焼炉１２０、クリンカクーラ１３０を有する。
【０００９】
セメント原料はサスペンションプレヒータ１１０に投入されて予熱され、ロータリーキルン１の窯尻１０１に設けられた仮焼炉１２０を介してロータリーキルン１に供給される。窯前１０２からはバーナ３０がロータリーキルン１内に延在して燃料を噴射する。バーナ３０から噴射される燃料を燃焼することによりセメント原料は焼成され、クリンカとなって排出される。
【００１０】
バーナ３０の鉛直上方には、ロータリーキルン１内にアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段２００が設けられている。アルカリフッ化物はクリンカの鉱物生成を促進して焼成温度を低減可能とする物質であり、このアルカリフッ化物をロータリーキルン１内に供給することで、セメント製造時のエネルギー低減を図る。なお、アルカリフッ化物供給手段２００は、噴霧装置であってもよいし、他の供給装置であってもよい。
【００１１】
アルカリフッ化物をセメント原料とともにロータリーキルン１に供給して焼成を行った場合、アルカリフッ化物が塩素バイパス設備等（セメント製造装置の排ガスを抽気して塩素分を除去する設備）を介して系外に排出され、クリンカの鉱物生成反応を促進できないおそれがある。
【００１２】
したがって、本願では窯前１０２にアルカリフッ化物供給手段２００を設け、セメント原料とは別の経路でアルカリフッ化物をロータリーキルン１内の気相Ｄに供給する。アルカリフッ化物を直接気相Ｄに供給することにより、キルン内のフッ素循環（ロータリーキルン１内の高温領域でアルカリフッ化物が揮発し、バーナ３０近傍の高温領域よりも窯尻１０１側の低温領域で凝縮するという物質循環）を促進し、低温領域でのフッ素濃度の上昇によってクリンカの鉱物生成反応を促進し、かつ高温領域でのフッ素濃度の減少によってクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制するものである。
【００１３】
窯前１０２のバーナ３０付近はロータリーキルン１内の気相Ｄ中で相対的に高温となる領域であり（約２０００℃：特開２００４−２０５０６４
【００１４】
等参照）、とりわけバーナ３０の火炎３２側や鉛直上方側の領域Ｄ’が最も高温の領域となる。したがってこの領域Ｄ’にアルカリフッ化物を供給することにより、アルカリフッ化物をより揮発させることが可能となる。
【００１５】
なお、本願で用いるアルカリフッ化物は、ロータリーキルン１の窯前１０２において揮発可能であればよいが、ロータリーキルン１内のフッ素循環を促進する観点からはなるべく沸点の低いものが望ましい。
【００１６】
例えば、本願ではアルカリフッ化物としてフッ化カリウムを用いる。フッ化カリウムは沸点１５０５℃であり、フッ化カルシウム（沸点２５００℃）、フッ化ナトリウム（沸点１７０４℃）等、他のアルカリフッ化物と比べて沸点が低い。このように低沸点のアルカリフッ化物を用いることにより、ロータリーキルン１内におけるフッ素成分の揮発を促進し、ロータリーキルン１内のフッ素循環を促進させる（なお、沸点はいずれも「改訂４版・化学便覧・基礎編：日本化学会、平成５年、丸善株式会社」から引用）。
【００１７】
なお、アルカリフッ化物供給手段２００の窯尻方向端部２０１は、バーナ３０の先端部３１と同一位置に設けられる。すなわち、窯尻方向端部２０１と先端部３１は、ロータリーキルン１の軸方向に対し同一の位置である。このような位置関係とすることで、アルカリフッ化物をバーナ火炎３２の鉛直上方側に供給し、アルカリフッ化物の揮発をより促進させることが可能となる。なお、より揮発を促進するためにアルカリフッ化物供給手段２００をバーナ３０内部に設け、火炎３２の中に直接アルカリフッ化物を供給してもよい。
【００１８】
［効果］
（１）（４）ロータリーキルン１を備えたセメント製造装置であって、ロータリーキルン１内の気相Ｄにアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段２００を設けた。
これにより、アルカリフッ化物を高温の気相Ｄに供給することで揮発を促進させ、クリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制しつつクリンカの鉱物生成反応を促進することができる。
（２）アルカリフッ化物供給手段２００は、ロータリーキルン１の窯前１０２に設けられることとした。窯前１０２にはセメント焼成用燃料のバーナ３０が設けられるため、ロータリーキルン１内の気相Ｄ中でも相対的に高温の領域となる。したがってこの窯前１０２にアルカリフッ化物を供給することで、フッ素成分の揮発をより促進することができる。
（３）アルカリフッ化物は、フッ化カリウムとした。アルカリフッ化物の中でも沸点の低いフッ化カリウムを用いることで、フッ素成分の揮発をより促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、セメント製造用のロータリーキルンに適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１ ロータリーキルン
３０ バーナ
１００ セメント製造装置
１０２ 窯前
２００ アルカリフッ化物供給手段
Ｄ 気相
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セメント原料にフッ化カルシウムを添加することにより、クリンカの鉱物生成反応を促進してセメント焼成時の熱量を低減することが知られている。一方、セメントクリンカ中のフッ素含有量が増加すると、セメントの水和反応性が著しく低下するという問題があるが、特許文献１ではクリンカ中のｆ−CaO量を低減することにより、フッ素成分による水和反応性低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３０９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１にあっては、フッ素を原料とともにセメント製造装置内に投入しており、原料工程以外からの投入方法については記載されていない。また、クリンカ中のフッ素含有量の増加の抑制ついても記載されていない。
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ロータリーキルン内のフッ素循環を促進することにより、クリンカの鉱物生成反応を促進し、かつクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を解決するため、本願発明では、ロータリーキルンを備えたセメント製造装置であって、ロータリーキルン内の気相にアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段を設けることとした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、クリンカの鉱物生成反応を促進し、かつクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明におけるセメント製造装置の概略図である。
【図２】窯前におけるロータリーキルンの軸方向断面図である。
【図３】アルカリフッ化物供給手段をバーナ内に設けた例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施の形態］
図１は、本発明のロータリーキルンの冷却装置を適用したセメント製造装置１００の模式図、図２は窯前１０２における軸方向断面図である。セメント製造装置１００は、ロータリーキルン１、サスペンションプレヒータ１１０、仮焼炉１２０、クリンカクーラ１３０を有する。
【０００９】
セメント原料はサスペンションプレヒータ１１０に投入されて予熱され、ロータリーキルン１の窯尻１０１に設けられた仮焼炉１２０を介してロータリーキルン１に供給される。窯前１０２からはバーナ３０がロータリーキルン１内に延在して燃料を噴射する。バーナ３０から噴射される燃料を燃焼することによりセメント原料は焼成され、クリンカとなって排出される。
【００１０】
バーナ３０の鉛直上方には、ロータリーキルン１内にアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段２００が設けられている。アルカリフッ化物はクリンカの鉱物生成を促進して焼成温度を低減可能とする物質であり、このアルカリフッ化物をロータリーキルン１内に供給することで、セメント製造時のエネルギー低減を図る。なお、アルカリフッ化物供給手段２００は、噴霧装置であってもよいし、他の供給装置であってもよい。
【００１１】
アルカリフッ化物をセメント原料とともにロータリーキルン１に供給して焼成を行った場合、アルカリフッ化物が塩素バイパス設備等（セメント製造装置の排ガスを抽気して塩素分を除去する設備）を介して系外に排出され、クリンカの鉱物生成反応を促進できないおそれがある。
【００１２】
したがって、本願では窯前１０２にアルカリフッ化物供給手段２００を設け、セメント原料とは別の経路でアルカリフッ化物をロータリーキルン１内の気相Ｄに供給する。アルカリフッ化物を直接気相Ｄに供給することにより、キルン内のフッ素循環（ロータリーキルン１内の高温領域でアルカリフッ化物が揮発し、バーナ３０近傍の高温領域よりも窯尻１０１側の低温領域で凝縮するという物質循環）を促進し、低温領域でのフッ素濃度の上昇によってクリンカの鉱物生成反応を促進し、かつ高温領域でのフッ素濃度の減少によってクリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制するものである。
【００１３】
窯前１０２のバーナ３０付近はロータリーキルン１内の気相Ｄ中で相対的に高温となる領域であり（約２０００℃：特開２００４−２０５０６４
【００１４】
等参照）、とりわけバーナ３０の火炎３２側や鉛直上方側の領域Ｄ’が最も高温の領域となる。したがってこの領域Ｄ’にアルカリフッ化物を供給することにより、アルカリフッ化物をより揮発させることが可能となる。
【００１５】
なお、本願で用いるアルカリフッ化物は、ロータリーキルン１の窯前１０２において揮発可能であればよいが、ロータリーキルン１内のフッ素循環を促進する観点からはなるべく沸点の低いものが望ましい。
【００１６】
例えば、本願ではアルカリフッ化物としてフッ化カリウムを用いる。フッ化カリウムは沸点１５０５℃であり、フッ化カルシウム（沸点２５００℃）、フッ化ナトリウム（沸点１７０４℃）等、他のアルカリフッ化物と比べて沸点が低い。このように低沸点のアルカリフッ化物を用いることにより、ロータリーキルン１内におけるフッ素成分の揮発を促進し、ロータリーキルン１内のフッ素循環を促進させる（なお、沸点はいずれも「改訂４版・化学便覧・基礎編：日本化学会、平成５年、丸善株式会社」から引用）。
【００１７】
なお、アルカリフッ化物供給手段２００の窯尻方向端部２０１は、バーナ３０の先端部３１と同一位置に設けられる。すなわち、窯尻方向端部２０１と先端部３１は、ロータリーキルン１の軸方向に対し同一の位置である。このような位置関係とすることで、アルカリフッ化物をバーナ火炎３２の鉛直上方側に供給し、アルカリフッ化物の揮発をより促進させることが可能となる。なお、より揮発を促進するためにアルカリフッ化物供給手段２００をバーナ３０内部に設け、火炎３２の中に直接アルカリフッ化物を供給してもよい。
【００１８】
［効果］
（１）（４）ロータリーキルン１を備えたセメント製造装置であって、ロータリーキルン１内の気相Ｄにアルカリフッ化物を供給するアルカリフッ化物供給手段２００を設けた。
これにより、アルカリフッ化物を高温の気相Ｄに供給することで揮発を促進させ、クリンカ中のフッ素含有量の増加を抑制しつつクリンカの鉱物生成反応を促進することができる。
（２）アルカリフッ化物供給手段２００は、ロータリーキルン１の窯前１０２に設けられることとした。窯前１０２にはセメント焼成用燃料のバーナ３０が設けられるため、ロータリーキルン１内の気相Ｄ中でも相対的に高温の領域となる。したがってこの窯前１０２にアルカリフッ化物を供給することで、フッ素成分の揮発をより促進することができる。
（３）アルカリフッ化物は、フッ化カリウムとした。アルカリフッ化物の中でも沸点の低いフッ化カリウムを用いることで、フッ素成分の揮発をより促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、セメント製造用のロータリーキルンに適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１ ロータリーキルン
３０ バーナ
１００ セメント製造装置
１０２ 窯前
２００ アルカリフッ化物供給手段
Ｄ 気相
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンを備えたセメント製造装置であって、
前記ロータリーキルン内の気相にアルカリフッ化物を供給する、アルカリフッ化物供給手段を設けたこと
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント製造装置において、
前記アルカリフッ化物供給手段は、前記ロータリーキルンの窯前に設けられること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセメント製造装置において、
前記アルカリフッ化物は、フッ化カリウムであること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項４】
ロータリーキルンを用いたセメント製造方法であって、
前記ロータリーキルン内の気相にアルカリフッ化物を供給すること
を特徴とするセメント製造方法。
【請求項１】
ロータリーキルンを備えたセメント製造装置であって、
前記ロータリーキルン内の気相にアルカリフッ化物を供給する、アルカリフッ化物供給手段を設けたこと
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント製造装置において、
前記アルカリフッ化物供給手段は、前記ロータリーキルンの窯前に設けられること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセメント製造装置において、
前記アルカリフッ化物は、フッ化カリウムであること
を特徴とするセメント製造装置。
【請求項４】
ロータリーキルンを用いたセメント製造方法であって、
前記ロータリーキルン内の気相にアルカリフッ化物を供給すること
を特徴とするセメント製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２５６０７（Ｐ２０１２−２５６０７Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４５０２（Ｐ２０１０−１６４５０２）
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
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