粒径の大きな二水石膏の製造方法
【課題】半水化工程の熱量消費を低減するとともに二水化工程の生産性が高い、粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、
（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【解決手段】（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、
（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二水石膏を含む石膏廃材から粒径の大きな二水石膏を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボード等の石膏製品は、わが国で長年の間、主に安価な建材として多用されてきた。しかし、石膏製品工場や建築現場において排出される石膏製品の端材や、建築物の解体現場において排出される解体石膏等の石膏廃材は莫大な量になるため、その処理方法が社会的問題になっている。多くの場合、廃棄物処理場に搬送され埋め立てられているが、近年、該処分場が逼迫してきており、埋め立て以外の処理方法が望まれている。
【０００３】
例えば、石膏ボード廃材から二水石膏を物理的に分離して回収する方法や、湿式加熱処理して半水石膏を回収する方法（特許文献１）が提案されている。しかしながら、石膏ボード廃材から二水石膏又は半水石膏を回収する際、石膏ボード用原紙等の石膏以外の異物を完全に分離除去することは難しく、純度の高い二水石膏や半水石膏が得られないため一部の使用に限られ、多量に有効利用することは困難であった。
【０００４】
そこで、本出願人は、無水石膏が固化材用途に多用されている点に着目して、特定の焼成炉を用いることにより硫黄酸化物の発生を抑えつつ低燃費で石膏廃材から高純度の無水石膏を製造する方法を提案した（特許文献２）。しかして、固化材と水を混合してスラリーの態様で用いる場合には優れた流動性が要求されるが、無水石膏の粒径が小さいと、スラリーの流動性が低下し、ポンプ等による圧送時に不具合が起きやすい。上記製造方法ににおいて原料として用いる石膏の形態は、石膏廃材が再結晶化したできた微粒の二水石膏であるため、得られた無水石膏は、粒径が比較的小さくなる傾向にあり、粒径の大きな無水石膏を得る方法が望まれていた。そのためには、原料の石膏廃材に含まれる二水石膏の粒径を大きくする必要があった。
【０００５】
二水石膏の粒径を大きくする技術としては、解体廃石膏ボードの改質技術が提案されている（非特許文献１）。該技術は、解体廃石膏ボードに含まれる二水石膏を熱水中に分散させて加熱・脱水和（半水化工程）して半水石膏を得た後、これを再度、水和・晶析（二水化工程）させて大型の二水石膏を製造する方法である。しかし、この方法では、半水化工程で多くの時間を要するため、余計な熱量を消費することになり、また、晶析工程をバッチ式（非特許文献１、ｐ．８０頁、図４−４０参照）で行うために生産性が低く、その結果、最終製品である二水石膏がコスト高になる傾向があった。また、この方法においても、石膏ボード用原紙に含まれる繊維質成分が混入するため、その全量を石膏代替として使用することは難しい。
【特許文献１】特開２００４−３０７３２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２６３号公報
【非特許文献１】ＮＥＤＯ成果報告書データベース バーコード０１００１６９９２ 解体廃石膏ボードの再資源化技術開発成果報告書 第４章 解体廃石膏ボードの改質技術の開発
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半水化工程の熱量消費を低減するとともに二水化工程の生産性が高い、粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる実情に鑑みて、本発明者らは鋭意研究を行った結果、二水石膏の製造方法において、半水化工程を、水を媒体とせず乾式で行い、かつ二水化工程をバッチ処理から連続処理とすることにより、半水化工程の熱量消費が低減するとともに二水化工程の生産性が高まり、粒径の大きな二水石膏が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（Ａ）で得られた半水石膏を添加し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、
（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半水化工程の熱量消費が低減されるとともに二水化工程の生産性が高く、粒径の大きな二水石膏を得ることができる。また、この粒径の大きな二水石膏を用いれば、粒径が大きく純度の高い無水石膏を低燃費で得ることができる。
なお、本発明において粒径の大きな石膏とは、平均粒径が１０μｍ以上の石膏をいう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の二水石膏の製造方法は、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程と、（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（Ａ）で得られた半水石膏を添加し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程を含むものである。
【００１２】
また、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程と、（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程と、（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程を含むものである。
【００１３】
（Ａ）半水化工程：
本発明で用いる二水石膏を含む石膏廃材としては、石膏製品工場や建築現場において排出される石膏製品の端材や、建築物の解体現場において排出される解体石膏、陶磁器等の成形に用いられた石膏型の使用済み廃材等の石膏廃材などが挙げられる。
石膏廃材のうち、石膏ボード廃材において、ボードの強度を補強するための紙が付着している場合には、取り扱いの容易性等の点から、半水化工程前に紙を除去するのが好ましい。また、石膏廃材が塊状の場合は半水化工程前に粉砕等して粉粒体の形態で用いるのが、紙を分離しやすくし、熱が均質に行き渡り、半水化が促進されるため好ましい。
【００１４】
石膏廃材中の石膏の多くは二水石膏の形態で存在しており、本発明の半水化工程では、石膏廃材に含まれる二水石膏を半水石膏に脱水和させるため、乾式で１００〜２５０℃、好ましくは１１０〜１５０℃に加熱する。加熱温度が１００℃未満では脱水和が十分に進まず、２５０℃を超えると粒径の小さな無水石膏が生成して好ましくない。
【００１５】
本発明の半水化工程は乾式で行う。本発明の半水化処理は１００℃以上で行うため、水媒体を使用する場合（湿式）は、オートクレーブ等の特別な装置が必要となり、また、二水石膏を加熱する熱量およびこれを半水石膏にするための熱量に加えて、水を加熱する時間が長くかかるために熱量が余計に必要となる。これに比べ乾式の場合は、半水石膏を得るための熱量の消費が少なくて済み、かつ短時間で処理できるため、乾式により行なわれる。
【００１６】
乾式で半水化処理するための加熱装置は特に制限されないが、二水石膏を均質に加熱するため、例えば撹拌機付きの加熱装置が好ましい。
また、加熱時間は、１〜１２０分が好ましく、懸濁工程においてより安定したスラリーにするためには、特に１０〜６０分が好ましい。
【００１７】
本発明においては、（Ａ）半水化工程で得られた半水石膏は、そのまま、あるいは（ｂ）懸濁工程により懸濁液を調製して、（Ｂ）二水化工程に付し、二水石膏を製造することができる。
【００１８】
（ｂ）懸濁工程：
本発明の懸濁工程においては、前記半水化工程で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を調製する。半水石膏と水の混合割合は、質量比で１：１〜１：１０、特に１：２〜１：５であるのが、混合が十分に行われ、また、熱量が余計に消費されないので好ましい。
【００１９】
懸濁液の温度は７０〜１００℃、好ましくは８０〜９５℃である。次工程である二水化工程において半水石膏を水和させるため、この懸濁工程において水和が進むのは好ましくない。懸濁工程において、半水石膏から二水石膏への水和を抑制するためには、懸濁液の温度が７０〜１００℃の範囲であれば良い。また、二水石膏が一部残存している場合でも、かかる温度範囲であれば、水の存在下でも二水石膏を半水石膏にすることができ、好ましい。
【００２０】
（Ｂ）二水化工程：
本発明の二水化工程においては、晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、前記（Ａ）で得られた半水石膏、または前記（ｂ）で得られた半水石膏の懸濁液を注入して、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる。二水石膏の種結晶の含有量は２０〜４５質量％であるのが、懸濁液の撹拌が容易であるとともに、晶析した半水石膏の粒径が大きくなり易いので好ましい。
【００２１】
また、二水石膏が撹拌翼に衝突して破壊されるのを防ぎつつ結晶を大きく成長させるために、撹拌はゆっくりと行うのが好ましい。この撹拌速度は、晶析槽の大きさおよび撹拌翼の長さや面積により異なるが、例えば晶析槽の内径が．８ｍ、高さが７．５ｍの場合であって、撹拌翼の全長が３ｍで、面積が２．２ｍ2の場合には、５〜２０回転／分が好ましい。
【００２２】
また、懸濁液の温度は１０〜６０℃、好ましくは３０〜６０℃である。懸濁液の温度が１０℃未満では、晶析槽中の二水石膏の表面が安定化してしまい、この上に二水石膏が新たに生成しても結晶が成長し難く、懸濁液の滞留時間を長くしないと結晶の粒径が大きくならない傾向にある。また、懸濁液の温度が６０℃を超えると、上述したように半水石膏から二水石膏への水和が抑制される傾向にある。
【００２３】
また、晶析装置内の晶析部における石膏の滞留時間は３０分〜３時間が好ましい。滞留時間が３０分未満では結晶が十分に成長せず、滞留時間が３時間を越えると生産性が低下する傾向にある。石膏の滞留時間の調整は、晶析装置の容量に応じて半水石膏の懸濁液の注入速度を調整することにより行うことができる。
【００２４】
本発明で用いる晶析装置の最良の形態としては、例えば図１に示すように、少なくとも、（イ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入部、（ロ）撹拌翼を備えた晶析部、（ハ）粒径の大きな二水石膏を含む懸濁液を排出する排出部、および（ニ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入によりオーバーフローした懸濁液または上澄み液を排出する排出部を含むものが好ましく、さらに（ホ）前記（二）のオーバーフローした懸濁液を前記（ロ）の晶析部に戻す循環部を含むものが、より好ましい。このような装置を用いれば、二水化処理が連続的に行えるので、バッチ式処理に比べて生産性が飛躍的に向上する。また、粒径の大きな二水石膏は下部から容易に排出・回収できるとともに、粒径の小さな石膏を含む懸濁液がオーバーフローして排出された場合には、当該懸濁液を再度、晶析部に戻して熟成させることにより結晶成長を更に進めることができる。
【００２５】
このようにして得られた二水石膏を用い、例えば、以下の方法により粒径の大きな無水石膏を製造することができる。
無水石膏の製造方法は、下部に開口部を備えた内筒と、該内筒を取り囲み下部が逆円錐状に形成された本体とを備えた炉を２段設置し、後段の炉の内筒の内部で燃料を燃焼させて該内筒の下部の開口部から燃焼ガスを噴出させ、該後段の炉の本体に前段の炉で仮焼された石膏を供給し、該石膏を３３０〜８４０℃で焼成して無水石膏を得るとともに、前記後段の炉の排気を、除塵機を経て前記前段の炉の内筒に供給し、該前段の炉の内筒の下部の開口部から該排気を噴出させ、該前段の炉の本体に、前記方法で得られた粒径の大きな二水石膏を供給し、該二水石膏を該本体の内部で１００〜２５０℃で仮焼するものである。
【００２６】
以下に、図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の無水石膏の製造方法の一実施の形態を示すフローチャートである。この無水石膏焼成システムは、仮焼炉（前段の炉）１と、焼成炉（後段の炉）２と、仮焼炉１に、前記方法で得られた粒径の大きな二水石膏Ｍを供給するためのホッパ４、スクリューフィーダ５及びスクリューコンベア６と、仮焼炉１で仮焼された石膏廃材ＣＧを焼成炉２に搬送するためのルーツブロワ３と、仮焼炉１から排出されたガスが導入され、このガスに含まれるダストを除塵する除塵機としてのサイクロン７と、焼成炉２の本体２３に圧縮空気ＣＡを供給するコンプレッサ１４と、焼成炉２の本体２３に燃焼用空気Ａを供給するためのルーツブロワ１３と、焼成炉２から排出された燃焼ガスが導入され、この燃焼ガスに含まれるダストを除塵する除塵機、特に高含塵濃度に対応することのできる除塵機としてのサイクロン１２と、サイクロン７から排出されたガスに含まれるダストを集塵するバグフィルタ９と、集塵後のガスを大気に放出するファン８と、バグフィルタ９で集塵したダストを仮焼炉１又は焼成炉２に戻すためのスクリューコンベア１０、１１等で構成される。
【００２７】
焼成炉２は、図３乃至図５に示すように、下部にスリット（開口部）２５を備えた内筒２２と、この内筒２２を囲繞するように、下部２３ａが逆円錐状に形成された本体２３とで構成される。
【００２８】
内筒２２は、本体２３の中央部に設置され、上部に燃焼用空気管２９を備え、内筒２２の中心軸に沿って、燃料としての都市ガスを供給するための燃料供給管２１が設置される。また、内筒２２の下端部には、複数のスリット２５が開設され、このスリット２５から燃焼ガスが本体２３内に噴出する。なお、内筒２２の内部は、燃焼熱によって１２００℃程度の高温に曝されるため、内筒２２の内壁を冷却することが好ましい。
【００２９】
燃料用空気管２９には、内筒２２における燃料の燃焼用の空気を導入するために設けられ、図２に示したルーツブロワ１３から空気が供給される。
【００３０】
燃料供給管２１は、上方から内筒２２の天板２２ａを貫通するように配置され、燃料供給管２１の下端部には、分割炎を得るための多孔板３２が設けられる。この燃料供給管２１は、上端部の一部を除き、燃料供給管２１へ内側から空気を導くための管３０によって囲繞されている。
【００３１】
本体２３は、上述のように、下部２３ａが逆円錐状に、上部２３ｂが円筒状に形成され、この本体２３の内部に供給された石膏ＣＧが燃焼ガスとの熱交換により無水石膏となる。本体２３の天板２３ｃを貫通するように、原料供給管２６，飛散ダスト戻し管２７が配置され、天板２３ｃには、さらに排気管２８が接続される。また、下部２３ａの内壁に沿って、圧縮空気を導入するためのエアーランス２４が配置される。下部２３ａと上部２３ｂとの境界付近が開口され、この開口部２３ｄに連通する製品排出管３３が設けられる。なお、本体２３の内部の温度を高く維持する場合には、本体２３の内壁に耐火物を配設する。
【００３２】
原料供給管２６は、石膏ＣＧを本体２３の内部に供給するために備えられ、原料供給用に、さらに飛散ダスト戻し管２７も備えられる。
【００３３】
排気管２８は、本体２３の内部と連通し、内筒２２で発生した燃焼ガスを本体２３の内部を介して系外に排出する。
【００３４】
エアーランス２４は、本体２３の下部２３ａの最下部に圧縮空気を導入するために備えられ、この圧縮空気によって製品としての無水石膏Ｐが排出される。
【００３５】
製品排出管３３は、開口部２３ｄから排出された製品としての無水石膏Ｐを系外に排出するために設けられる。
【００３６】
図２に示した仮焼炉１は、上記焼成炉２の本体２３と内筒２２と略々同様の本体４３及び内筒４２を有する。ただし、仮焼炉１の内筒４２には、燃料が供給されずに、焼成炉２の燃焼ガスがサイクロン１２を介して導入されるため、焼成炉２の内筒２２に設けられている燃料供給管２１、燃焼用空気管２９、空気を導くための管３１及び多孔板３２は、仮焼炉１の内筒４２には備えられていない。
【００３７】
次に上記構成を有する無水石膏焼成システムの運転要領について、図２乃至図５を参照しながら説明する。
まず、仮焼炉１による石膏廃材の仮焼について説明する。
【００３８】
焼成炉２の排気をサイクロン１２を経由して仮焼炉１の内筒４２に導入するとともに、ホッパ４、スクリューフィーダ５、スクリューコンベア６を介して仮焼炉１の本体４３の内部に粒径の大きな二水石膏Ｍを供給し、この石膏Ｍを仮焼する。本体４３内で石膏Ｍと高温ガスとが完全混合状態となり、本体４３の内部及び仮焼炉１の排ガス温度は、仮焼する石膏又は製品の種類に応じて、１００〜２５０℃の範囲に制御される。
【００３９】
本体４３の内部の粉粒体層の所定の２箇所の差圧を測定し、本体４３内の粉粒体レベルが一定となるように仮焼炉１へ石膏Ｍの供給量を制御する。なお、仮焼炉１の排ガス温度を制御するため、仮焼炉１の本体４３に散水Ｗを行うこともできる。散水Ｗは、ノズルを介して行うが、本体４３の内部の石膏Ｍは流動化し、常に移動しているので、散水ノズルが閉塞することもなく、安定して均一に散水を行うことができる。
【００４０】
仮焼炉１で仮焼された石膏ＣＧは、ルーツブロワ３によって焼成炉２まで搬送される。一方、仮焼炉１の排気は、サイクロン７に導入され、サイクロン７で集塵されたダストＤ１が仮焼炉１に戻される。また、サイクロン７から排出されたガスは、バグフィルタ９で集塵され、集塵後のガスは、ファン８によって大気に放出される。バグフィルタ９で集塵されたダストＤ３は、スクリューコンベア１０、１１を介して仮焼炉１又は焼成炉２に戻すことができるが、このダストＤ３には、仮焼が不十分な石膏粒子が多く含まれているため、仮焼炉１にダストＤ３全量を戻すことが好ましい。
【００４１】
次に、仮焼炉１によって仮焼された石膏ＣＧの焼成炉２による焼成について説明する。
【００４２】
焼成炉２の内筒２２の内部に燃焼用空気管２９を介して、ルーツブロワ１３から燃料用空気Ａを、燃料供給管２１を介して燃料としての都市ガスＧを供給する。都市ガスＧが内筒２２の内部で燃焼し、内筒２２の内部は、約１２００℃に維持される。一方、ルーツブロワ３によって、仮焼炉１で仮焼された石膏ＣＧが焼成炉２の本体２３の内部に供給される。本体２３内で石膏ＣＧと高温ガスとが完全混合状態となり、本体２３の内部及び焼成炉２の排ガス温度は、石膏ＣＧ又は製品の種類に応じて、３３０〜８４０℃、好ましくは４５０〜６００℃の範囲に制御される。また、本体２３内部の粉粒体層の所定の２箇所の差圧を測定し、本体２３内の粉粒体レベルが一定となるように焼成炉２への石膏ＣＧの供給量を制御する。
【００４３】
内筒２２の内部で都市ガスＧが燃焼して発生した燃焼ガスは、スリット２５から本体２３の最下部に噴出する。この噴出した燃焼ガスにより石膏ＣＧが本体２３の下部２３ａにおいて流動化し、燃焼ガスと熱交換する。熱交換が完了すると、石膏ＣＧは、製品としての無水石膏Ｐに変化し、エアーランス２４を介して導入されたコンプレッサ１４からの圧縮空気ＣＡにより流動化され、開口部２３ｄから製品排出管３３を介して系外に排出される。
【００４４】
一方、本体２３から排出された燃焼ガスは、サイクロン１２に導入され、サイクロン１２で除塵されたダストＤ２が焼成炉２に戻される。ここで、仮焼炉１から焼成炉２に供給された石膏ＣＧは仮焼済みであるため、分散性が良く、燃焼ガスとともに仮焼炉１に飛散しやすいため、サイクロン１２で除塵し、大量の粉体状の石膏廃材ＣＧが仮焼炉１と焼成炉２の間で循環することを防止している。サイクロン１２から排出されたガスは、仮焼炉１の本体４３に導入され、仮焼炉１における石膏廃材Ｍの仮焼に用いられる。
なお、二水石膏の製造過程で得られた二水石膏の粒径が大きくなり過ぎた場合には、仮焼工程を経て焼成工程においてできる無水石膏の粒径も大きくなるため、かかる無水石膏を粉砕・分級等を行って粒度を調整してもよい。
【実施例】
【００４５】
実施例１
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。これを８０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１６．９kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量９３kg）に投入し、スラリーを５６分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。（ここで言う滞留時間とはスラリー中の水の部分が滞留する時間であり、石膏の滞留時間とは異なる。石膏の滞留時間は約１２０分間である。）
二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥（仮焼）した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は１９．８μｍであった。
【００４６】
実施例２
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率７０％）を得た。これを８０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１４．８kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量９３kg）に投入し、スラリーを５８分間（石膏の滞留時間は約１２０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は１５．６μｍであった。
【００４７】
実施例３
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率５０％）を得た。これを９０℃に保たれた１０％濃度硫酸ナトリウム水溶液５５．４kg／hrに導入し、反応槽（内容量５２kg）で６０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度４０質量％の晶析槽（内容量８５kg）に投入し、スラリーを９０分間（石膏の滞留時間は約１２０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過後、脱水ケーキを水で洗浄した。洗浄後の脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は、２４．０μｍであった。
【００４８】
実施例４
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率５０％）を得た。これを９０℃に保たれた濃度１０質量％硫酸ナトリウム水溶液５５．４kg／hrに導入し、反応槽（内容量６４kg）で６０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度４０質量％の晶析槽（内容量１３９kg）に投入し、スラリーを１２３分間（石膏の滞留時間は約１８０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過後、脱水ケーキを水で洗浄した。洗浄後の脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は６２．０μｍであり、これを粉砕して２１．２μｍに調整した。
【００４９】
実施例５
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。これを８０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１４．４kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量１３７kg）に投入し、スラリーを１４８分間（石膏の滞留時間は約１８０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は５５．０μｍであり、これを粉砕して１９．５μｍに調整した。
【００５０】
実施例６
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。これを９０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１４．４kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度４０℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量９３kg）に投入し、スラリーを５８分間（石膏の滞留時間は約１２０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は１７．０μｍであった。
【００５１】
実施例７
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。この紛体と、温度５５℃の温水２２．２kg／hrを、５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量１１８kg）に別々に投入し、１８０分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は４９．２μｍであり、これを粉砕して１９．１μｍに調整した。
【００５２】
実施例８
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。この紛体と、温度４０℃の温水２２．２kg／hrを、４０℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量１１８kg）に別々に投入し、１８０分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は４７．４μｍであり、粉砕して１８．６μｍに調整した。
【００５３】
比較例１
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を８０℃に保たれた１０質量％濃度の硫酸ナトリウム水５５．４kg／hrに導入し、反応槽（内容量６４kg）で６０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度４０質量％の晶析槽（内容量１３９kg）に投入し、スラリーを１２０分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過後、ケーキを水で洗浄した。洗浄後の脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成し、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は６．５μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の二水石膏の製造方法における二水化工程で用いる晶析装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の無水石膏焼成システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】図２の無水石膏焼成システムの焼成炉を示す一部破断正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である（ただし、焼成用空気管２９及びエアーランス２４近傍については、Ａ−Ａ線断面となっていない）。
【図５】図３の焼成炉の上面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 仮焼炉
２ 焼成炉
３ ルーツブロワ
４ ホッパ
５ スクリューフィーダ
６ スクリューコンベア
７ サイクロン
８ ファン
９ バグフィルタ
１０ スクリューコンベア
１１ スクリューコンベア
１２ サイクロン
１３ ルーツブロワ
１４ コンプレッサ
２１ 燃料供給管
２２ （焼成炉の）内筒
２２ａ 天板
２３ （焼成炉の）本体
２３ａ 下部
２３ｂ 上部
２３ｃ 天板
２３ｄ 開口部
２４ エアーランス
２５ スリット
２６ 原料供給管
２７ 飛散ダスト戻し管
２８ 排気管
２９ 燃料用空気管
３０ 燃料供給管へ内側から空気を導くための管
３２ 多孔板
３３ 製品排出管
４２ （仮焼炉の）内筒
４３ （仮焼炉の）本体
Ａ 燃焼用空気
ＣＡ 圧縮空気
ＣＧ 仮焼された石膏
Ｄ１〜Ｄ３ ダスト
Ｇ 都市ガス
Ｍ 粒径の大きな二水石膏
Ｐ 無水石膏
Ｗ 水（散水）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二水石膏を含む石膏廃材から粒径の大きな二水石膏を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボード等の石膏製品は、わが国で長年の間、主に安価な建材として多用されてきた。しかし、石膏製品工場や建築現場において排出される石膏製品の端材や、建築物の解体現場において排出される解体石膏等の石膏廃材は莫大な量になるため、その処理方法が社会的問題になっている。多くの場合、廃棄物処理場に搬送され埋め立てられているが、近年、該処分場が逼迫してきており、埋め立て以外の処理方法が望まれている。
【０００３】
例えば、石膏ボード廃材から二水石膏を物理的に分離して回収する方法や、湿式加熱処理して半水石膏を回収する方法（特許文献１）が提案されている。しかしながら、石膏ボード廃材から二水石膏又は半水石膏を回収する際、石膏ボード用原紙等の石膏以外の異物を完全に分離除去することは難しく、純度の高い二水石膏や半水石膏が得られないため一部の使用に限られ、多量に有効利用することは困難であった。
【０００４】
そこで、本出願人は、無水石膏が固化材用途に多用されている点に着目して、特定の焼成炉を用いることにより硫黄酸化物の発生を抑えつつ低燃費で石膏廃材から高純度の無水石膏を製造する方法を提案した（特許文献２）。しかして、固化材と水を混合してスラリーの態様で用いる場合には優れた流動性が要求されるが、無水石膏の粒径が小さいと、スラリーの流動性が低下し、ポンプ等による圧送時に不具合が起きやすい。上記製造方法ににおいて原料として用いる石膏の形態は、石膏廃材が再結晶化したできた微粒の二水石膏であるため、得られた無水石膏は、粒径が比較的小さくなる傾向にあり、粒径の大きな無水石膏を得る方法が望まれていた。そのためには、原料の石膏廃材に含まれる二水石膏の粒径を大きくする必要があった。
【０００５】
二水石膏の粒径を大きくする技術としては、解体廃石膏ボードの改質技術が提案されている（非特許文献１）。該技術は、解体廃石膏ボードに含まれる二水石膏を熱水中に分散させて加熱・脱水和（半水化工程）して半水石膏を得た後、これを再度、水和・晶析（二水化工程）させて大型の二水石膏を製造する方法である。しかし、この方法では、半水化工程で多くの時間を要するため、余計な熱量を消費することになり、また、晶析工程をバッチ式（非特許文献１、ｐ．８０頁、図４−４０参照）で行うために生産性が低く、その結果、最終製品である二水石膏がコスト高になる傾向があった。また、この方法においても、石膏ボード用原紙に含まれる繊維質成分が混入するため、その全量を石膏代替として使用することは難しい。
【特許文献１】特開２００４−３０７３２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２６３号公報
【非特許文献１】ＮＥＤＯ成果報告書データベース バーコード０１００１６９９２ 解体廃石膏ボードの再資源化技術開発成果報告書 第４章 解体廃石膏ボードの改質技術の開発
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半水化工程の熱量消費を低減するとともに二水化工程の生産性が高い、粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる実情に鑑みて、本発明者らは鋭意研究を行った結果、二水石膏の製造方法において、半水化工程を、水を媒体とせず乾式で行い、かつ二水化工程をバッチ処理から連続処理とすることにより、半水化工程の熱量消費が低減するとともに二水化工程の生産性が高まり、粒径の大きな二水石膏が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（Ａ）で得られた半水石膏を添加し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、
（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半水化工程の熱量消費が低減されるとともに二水化工程の生産性が高く、粒径の大きな二水石膏を得ることができる。また、この粒径の大きな二水石膏を用いれば、粒径が大きく純度の高い無水石膏を低燃費で得ることができる。
なお、本発明において粒径の大きな石膏とは、平均粒径が１０μｍ以上の石膏をいう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の二水石膏の製造方法は、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程と、（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（Ａ）で得られた半水石膏を添加し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程を含むものである。
【００１２】
また、（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程と、（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程と、（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程を含むものである。
【００１３】
（Ａ）半水化工程：
本発明で用いる二水石膏を含む石膏廃材としては、石膏製品工場や建築現場において排出される石膏製品の端材や、建築物の解体現場において排出される解体石膏、陶磁器等の成形に用いられた石膏型の使用済み廃材等の石膏廃材などが挙げられる。
石膏廃材のうち、石膏ボード廃材において、ボードの強度を補強するための紙が付着している場合には、取り扱いの容易性等の点から、半水化工程前に紙を除去するのが好ましい。また、石膏廃材が塊状の場合は半水化工程前に粉砕等して粉粒体の形態で用いるのが、紙を分離しやすくし、熱が均質に行き渡り、半水化が促進されるため好ましい。
【００１４】
石膏廃材中の石膏の多くは二水石膏の形態で存在しており、本発明の半水化工程では、石膏廃材に含まれる二水石膏を半水石膏に脱水和させるため、乾式で１００〜２５０℃、好ましくは１１０〜１５０℃に加熱する。加熱温度が１００℃未満では脱水和が十分に進まず、２５０℃を超えると粒径の小さな無水石膏が生成して好ましくない。
【００１５】
本発明の半水化工程は乾式で行う。本発明の半水化処理は１００℃以上で行うため、水媒体を使用する場合（湿式）は、オートクレーブ等の特別な装置が必要となり、また、二水石膏を加熱する熱量およびこれを半水石膏にするための熱量に加えて、水を加熱する時間が長くかかるために熱量が余計に必要となる。これに比べ乾式の場合は、半水石膏を得るための熱量の消費が少なくて済み、かつ短時間で処理できるため、乾式により行なわれる。
【００１６】
乾式で半水化処理するための加熱装置は特に制限されないが、二水石膏を均質に加熱するため、例えば撹拌機付きの加熱装置が好ましい。
また、加熱時間は、１〜１２０分が好ましく、懸濁工程においてより安定したスラリーにするためには、特に１０〜６０分が好ましい。
【００１７】
本発明においては、（Ａ）半水化工程で得られた半水石膏は、そのまま、あるいは（ｂ）懸濁工程により懸濁液を調製して、（Ｂ）二水化工程に付し、二水石膏を製造することができる。
【００１８】
（ｂ）懸濁工程：
本発明の懸濁工程においては、前記半水化工程で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を調製する。半水石膏と水の混合割合は、質量比で１：１〜１：１０、特に１：２〜１：５であるのが、混合が十分に行われ、また、熱量が余計に消費されないので好ましい。
【００１９】
懸濁液の温度は７０〜１００℃、好ましくは８０〜９５℃である。次工程である二水化工程において半水石膏を水和させるため、この懸濁工程において水和が進むのは好ましくない。懸濁工程において、半水石膏から二水石膏への水和を抑制するためには、懸濁液の温度が７０〜１００℃の範囲であれば良い。また、二水石膏が一部残存している場合でも、かかる温度範囲であれば、水の存在下でも二水石膏を半水石膏にすることができ、好ましい。
【００２０】
（Ｂ）二水化工程：
本発明の二水化工程においては、晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、前記（Ａ）で得られた半水石膏、または前記（ｂ）で得られた半水石膏の懸濁液を注入して、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる。二水石膏の種結晶の含有量は２０〜４５質量％であるのが、懸濁液の撹拌が容易であるとともに、晶析した半水石膏の粒径が大きくなり易いので好ましい。
【００２１】
また、二水石膏が撹拌翼に衝突して破壊されるのを防ぎつつ結晶を大きく成長させるために、撹拌はゆっくりと行うのが好ましい。この撹拌速度は、晶析槽の大きさおよび撹拌翼の長さや面積により異なるが、例えば晶析槽の内径が．８ｍ、高さが７．５ｍの場合であって、撹拌翼の全長が３ｍで、面積が２．２ｍ2の場合には、５〜２０回転／分が好ましい。
【００２２】
また、懸濁液の温度は１０〜６０℃、好ましくは３０〜６０℃である。懸濁液の温度が１０℃未満では、晶析槽中の二水石膏の表面が安定化してしまい、この上に二水石膏が新たに生成しても結晶が成長し難く、懸濁液の滞留時間を長くしないと結晶の粒径が大きくならない傾向にある。また、懸濁液の温度が６０℃を超えると、上述したように半水石膏から二水石膏への水和が抑制される傾向にある。
【００２３】
また、晶析装置内の晶析部における石膏の滞留時間は３０分〜３時間が好ましい。滞留時間が３０分未満では結晶が十分に成長せず、滞留時間が３時間を越えると生産性が低下する傾向にある。石膏の滞留時間の調整は、晶析装置の容量に応じて半水石膏の懸濁液の注入速度を調整することにより行うことができる。
【００２４】
本発明で用いる晶析装置の最良の形態としては、例えば図１に示すように、少なくとも、（イ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入部、（ロ）撹拌翼を備えた晶析部、（ハ）粒径の大きな二水石膏を含む懸濁液を排出する排出部、および（ニ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入によりオーバーフローした懸濁液または上澄み液を排出する排出部を含むものが好ましく、さらに（ホ）前記（二）のオーバーフローした懸濁液を前記（ロ）の晶析部に戻す循環部を含むものが、より好ましい。このような装置を用いれば、二水化処理が連続的に行えるので、バッチ式処理に比べて生産性が飛躍的に向上する。また、粒径の大きな二水石膏は下部から容易に排出・回収できるとともに、粒径の小さな石膏を含む懸濁液がオーバーフローして排出された場合には、当該懸濁液を再度、晶析部に戻して熟成させることにより結晶成長を更に進めることができる。
【００２５】
このようにして得られた二水石膏を用い、例えば、以下の方法により粒径の大きな無水石膏を製造することができる。
無水石膏の製造方法は、下部に開口部を備えた内筒と、該内筒を取り囲み下部が逆円錐状に形成された本体とを備えた炉を２段設置し、後段の炉の内筒の内部で燃料を燃焼させて該内筒の下部の開口部から燃焼ガスを噴出させ、該後段の炉の本体に前段の炉で仮焼された石膏を供給し、該石膏を３３０〜８４０℃で焼成して無水石膏を得るとともに、前記後段の炉の排気を、除塵機を経て前記前段の炉の内筒に供給し、該前段の炉の内筒の下部の開口部から該排気を噴出させ、該前段の炉の本体に、前記方法で得られた粒径の大きな二水石膏を供給し、該二水石膏を該本体の内部で１００〜２５０℃で仮焼するものである。
【００２６】
以下に、図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の無水石膏の製造方法の一実施の形態を示すフローチャートである。この無水石膏焼成システムは、仮焼炉（前段の炉）１と、焼成炉（後段の炉）２と、仮焼炉１に、前記方法で得られた粒径の大きな二水石膏Ｍを供給するためのホッパ４、スクリューフィーダ５及びスクリューコンベア６と、仮焼炉１で仮焼された石膏廃材ＣＧを焼成炉２に搬送するためのルーツブロワ３と、仮焼炉１から排出されたガスが導入され、このガスに含まれるダストを除塵する除塵機としてのサイクロン７と、焼成炉２の本体２３に圧縮空気ＣＡを供給するコンプレッサ１４と、焼成炉２の本体２３に燃焼用空気Ａを供給するためのルーツブロワ１３と、焼成炉２から排出された燃焼ガスが導入され、この燃焼ガスに含まれるダストを除塵する除塵機、特に高含塵濃度に対応することのできる除塵機としてのサイクロン１２と、サイクロン７から排出されたガスに含まれるダストを集塵するバグフィルタ９と、集塵後のガスを大気に放出するファン８と、バグフィルタ９で集塵したダストを仮焼炉１又は焼成炉２に戻すためのスクリューコンベア１０、１１等で構成される。
【００２７】
焼成炉２は、図３乃至図５に示すように、下部にスリット（開口部）２５を備えた内筒２２と、この内筒２２を囲繞するように、下部２３ａが逆円錐状に形成された本体２３とで構成される。
【００２８】
内筒２２は、本体２３の中央部に設置され、上部に燃焼用空気管２９を備え、内筒２２の中心軸に沿って、燃料としての都市ガスを供給するための燃料供給管２１が設置される。また、内筒２２の下端部には、複数のスリット２５が開設され、このスリット２５から燃焼ガスが本体２３内に噴出する。なお、内筒２２の内部は、燃焼熱によって１２００℃程度の高温に曝されるため、内筒２２の内壁を冷却することが好ましい。
【００２９】
燃料用空気管２９には、内筒２２における燃料の燃焼用の空気を導入するために設けられ、図２に示したルーツブロワ１３から空気が供給される。
【００３０】
燃料供給管２１は、上方から内筒２２の天板２２ａを貫通するように配置され、燃料供給管２１の下端部には、分割炎を得るための多孔板３２が設けられる。この燃料供給管２１は、上端部の一部を除き、燃料供給管２１へ内側から空気を導くための管３０によって囲繞されている。
【００３１】
本体２３は、上述のように、下部２３ａが逆円錐状に、上部２３ｂが円筒状に形成され、この本体２３の内部に供給された石膏ＣＧが燃焼ガスとの熱交換により無水石膏となる。本体２３の天板２３ｃを貫通するように、原料供給管２６，飛散ダスト戻し管２７が配置され、天板２３ｃには、さらに排気管２８が接続される。また、下部２３ａの内壁に沿って、圧縮空気を導入するためのエアーランス２４が配置される。下部２３ａと上部２３ｂとの境界付近が開口され、この開口部２３ｄに連通する製品排出管３３が設けられる。なお、本体２３の内部の温度を高く維持する場合には、本体２３の内壁に耐火物を配設する。
【００３２】
原料供給管２６は、石膏ＣＧを本体２３の内部に供給するために備えられ、原料供給用に、さらに飛散ダスト戻し管２７も備えられる。
【００３３】
排気管２８は、本体２３の内部と連通し、内筒２２で発生した燃焼ガスを本体２３の内部を介して系外に排出する。
【００３４】
エアーランス２４は、本体２３の下部２３ａの最下部に圧縮空気を導入するために備えられ、この圧縮空気によって製品としての無水石膏Ｐが排出される。
【００３５】
製品排出管３３は、開口部２３ｄから排出された製品としての無水石膏Ｐを系外に排出するために設けられる。
【００３６】
図２に示した仮焼炉１は、上記焼成炉２の本体２３と内筒２２と略々同様の本体４３及び内筒４２を有する。ただし、仮焼炉１の内筒４２には、燃料が供給されずに、焼成炉２の燃焼ガスがサイクロン１２を介して導入されるため、焼成炉２の内筒２２に設けられている燃料供給管２１、燃焼用空気管２９、空気を導くための管３１及び多孔板３２は、仮焼炉１の内筒４２には備えられていない。
【００３７】
次に上記構成を有する無水石膏焼成システムの運転要領について、図２乃至図５を参照しながら説明する。
まず、仮焼炉１による石膏廃材の仮焼について説明する。
【００３８】
焼成炉２の排気をサイクロン１２を経由して仮焼炉１の内筒４２に導入するとともに、ホッパ４、スクリューフィーダ５、スクリューコンベア６を介して仮焼炉１の本体４３の内部に粒径の大きな二水石膏Ｍを供給し、この石膏Ｍを仮焼する。本体４３内で石膏Ｍと高温ガスとが完全混合状態となり、本体４３の内部及び仮焼炉１の排ガス温度は、仮焼する石膏又は製品の種類に応じて、１００〜２５０℃の範囲に制御される。
【００３９】
本体４３の内部の粉粒体層の所定の２箇所の差圧を測定し、本体４３内の粉粒体レベルが一定となるように仮焼炉１へ石膏Ｍの供給量を制御する。なお、仮焼炉１の排ガス温度を制御するため、仮焼炉１の本体４３に散水Ｗを行うこともできる。散水Ｗは、ノズルを介して行うが、本体４３の内部の石膏Ｍは流動化し、常に移動しているので、散水ノズルが閉塞することもなく、安定して均一に散水を行うことができる。
【００４０】
仮焼炉１で仮焼された石膏ＣＧは、ルーツブロワ３によって焼成炉２まで搬送される。一方、仮焼炉１の排気は、サイクロン７に導入され、サイクロン７で集塵されたダストＤ１が仮焼炉１に戻される。また、サイクロン７から排出されたガスは、バグフィルタ９で集塵され、集塵後のガスは、ファン８によって大気に放出される。バグフィルタ９で集塵されたダストＤ３は、スクリューコンベア１０、１１を介して仮焼炉１又は焼成炉２に戻すことができるが、このダストＤ３には、仮焼が不十分な石膏粒子が多く含まれているため、仮焼炉１にダストＤ３全量を戻すことが好ましい。
【００４１】
次に、仮焼炉１によって仮焼された石膏ＣＧの焼成炉２による焼成について説明する。
【００４２】
焼成炉２の内筒２２の内部に燃焼用空気管２９を介して、ルーツブロワ１３から燃料用空気Ａを、燃料供給管２１を介して燃料としての都市ガスＧを供給する。都市ガスＧが内筒２２の内部で燃焼し、内筒２２の内部は、約１２００℃に維持される。一方、ルーツブロワ３によって、仮焼炉１で仮焼された石膏ＣＧが焼成炉２の本体２３の内部に供給される。本体２３内で石膏ＣＧと高温ガスとが完全混合状態となり、本体２３の内部及び焼成炉２の排ガス温度は、石膏ＣＧ又は製品の種類に応じて、３３０〜８４０℃、好ましくは４５０〜６００℃の範囲に制御される。また、本体２３内部の粉粒体層の所定の２箇所の差圧を測定し、本体２３内の粉粒体レベルが一定となるように焼成炉２への石膏ＣＧの供給量を制御する。
【００４３】
内筒２２の内部で都市ガスＧが燃焼して発生した燃焼ガスは、スリット２５から本体２３の最下部に噴出する。この噴出した燃焼ガスにより石膏ＣＧが本体２３の下部２３ａにおいて流動化し、燃焼ガスと熱交換する。熱交換が完了すると、石膏ＣＧは、製品としての無水石膏Ｐに変化し、エアーランス２４を介して導入されたコンプレッサ１４からの圧縮空気ＣＡにより流動化され、開口部２３ｄから製品排出管３３を介して系外に排出される。
【００４４】
一方、本体２３から排出された燃焼ガスは、サイクロン１２に導入され、サイクロン１２で除塵されたダストＤ２が焼成炉２に戻される。ここで、仮焼炉１から焼成炉２に供給された石膏ＣＧは仮焼済みであるため、分散性が良く、燃焼ガスとともに仮焼炉１に飛散しやすいため、サイクロン１２で除塵し、大量の粉体状の石膏廃材ＣＧが仮焼炉１と焼成炉２の間で循環することを防止している。サイクロン１２から排出されたガスは、仮焼炉１の本体４３に導入され、仮焼炉１における石膏廃材Ｍの仮焼に用いられる。
なお、二水石膏の製造過程で得られた二水石膏の粒径が大きくなり過ぎた場合には、仮焼工程を経て焼成工程においてできる無水石膏の粒径も大きくなるため、かかる無水石膏を粉砕・分級等を行って粒度を調整してもよい。
【実施例】
【００４５】
実施例１
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。これを８０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１６．９kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量９３kg）に投入し、スラリーを５６分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。（ここで言う滞留時間とはスラリー中の水の部分が滞留する時間であり、石膏の滞留時間とは異なる。石膏の滞留時間は約１２０分間である。）
二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥（仮焼）した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は１９．８μｍであった。
【００４６】
実施例２
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率７０％）を得た。これを８０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１４．８kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量９３kg）に投入し、スラリーを５８分間（石膏の滞留時間は約１２０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は１５．６μｍであった。
【００４７】
実施例３
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率５０％）を得た。これを９０℃に保たれた１０％濃度硫酸ナトリウム水溶液５５．４kg／hrに導入し、反応槽（内容量５２kg）で６０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度４０質量％の晶析槽（内容量８５kg）に投入し、スラリーを９０分間（石膏の滞留時間は約１２０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過後、脱水ケーキを水で洗浄した。洗浄後の脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は、２４．０μｍであった。
【００４８】
実施例４
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率５０％）を得た。これを９０℃に保たれた濃度１０質量％硫酸ナトリウム水溶液５５．４kg／hrに導入し、反応槽（内容量６４kg）で６０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度４０質量％の晶析槽（内容量１３９kg）に投入し、スラリーを１２３分間（石膏の滞留時間は約１８０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過後、脱水ケーキを水で洗浄した。洗浄後の脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は６２．０μｍであり、これを粉砕して２１．２μｍに調整した。
【００４９】
実施例５
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。これを８０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１４．４kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量１３７kg）に投入し、スラリーを１４８分間（石膏の滞留時間は約１８０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は５５．０μｍであり、これを粉砕して１９．５μｍに調整した。
【００５０】
実施例６
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。これを９０℃に保たれた温水３２．５kg／hrに導入し、反応槽（内容量１４．４kg）で２０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを、温度４０℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量９３kg）に投入し、スラリーを５８分間（石膏の滞留時間は約１２０分間）滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は１７．０μｍであった。
【００５１】
実施例７
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。この紛体と、温度５５℃の温水２２．２kg／hrを、５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量１１８kg）に別々に投入し、１８０分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は４９．２μｍであり、これを粉砕して１９．１μｍに調整した。
【００５２】
実施例８
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を１３０℃で加熱して、β型半水石膏（半水石膏含有率９０％）を得た。この紛体と、温度４０℃の温水２２．２kg／hrを、４０℃に保持された二水石膏のスラリー濃度３８質量％の晶析槽（内容量１１８kg）に別々に投入し、１８０分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過し、脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成して、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は４７．４μｍであり、粉砕して１８．６μｍに調整した。
【００５３】
比較例１
石膏ボードの廃材１３．５kg／hrを破砕機により粉砕してから紙を分離し、分離した石膏を８０℃に保たれた１０質量％濃度の硫酸ナトリウム水５５．４kg／hrに導入し、反応槽（内容量６４kg）で６０分間攪拌した。攪拌した後のスラリーを温度５５℃に保持された二水石膏のスラリー濃度４０質量％の晶析槽（内容量１３９kg）に投入し、スラリーを１２０分間滞留させ、晶析槽の下部から二水石膏のスラリーを取り出した。二水石膏のスラリーを遠心分離機でろ過後、ケーキを水で洗浄した。洗浄後の脱水ケーキを１３０℃で乾燥した後、５５０℃で焼成し、II型無水石膏を９．９kg／hr得た。得られた無水石膏の平均粒径は６．５μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の二水石膏の製造方法における二水化工程で用いる晶析装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の無水石膏焼成システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】図２の無水石膏焼成システムの焼成炉を示す一部破断正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である（ただし、焼成用空気管２９及びエアーランス２４近傍については、Ａ−Ａ線断面となっていない）。
【図５】図３の焼成炉の上面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 仮焼炉
２ 焼成炉
３ ルーツブロワ
４ ホッパ
５ スクリューフィーダ
６ スクリューコンベア
７ サイクロン
８ ファン
９ バグフィルタ
１０ スクリューコンベア
１１ スクリューコンベア
１２ サイクロン
１３ ルーツブロワ
１４ コンプレッサ
２１ 燃料供給管
２２ （焼成炉の）内筒
２２ａ 天板
２３ （焼成炉の）本体
２３ａ 下部
２３ｂ 上部
２３ｃ 天板
２３ｄ 開口部
２４ エアーランス
２５ スリット
２６ 原料供給管
２７ 飛散ダスト戻し管
２８ 排気管
２９ 燃料用空気管
３０ 燃料供給管へ内側から空気を導くための管
３２ 多孔板
３３ 製品排出管
４２ （仮焼炉の）内筒
４３ （仮焼炉の）本体
Ａ 燃焼用空気
ＣＡ 圧縮空気
ＣＧ 仮焼された石膏
Ｄ１〜Ｄ３ ダスト
Ｇ 都市ガス
Ｍ 粒径の大きな二水石膏
Ｐ 無水石膏
Ｗ 水（散水）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（Ａ）で得られた半水石膏を添加し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【請求項２】
（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、
（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【請求項３】
（Ｂ）の二水化工程において用いる晶析装置が、少なくとも、
（イ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入部、
（ロ）撹拌翼を備えた晶析部、
（ハ）粒径の大きな二水石膏を含む懸濁液を排出する排出部、および
（ニ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入によりオーバーフローした懸濁液又は上澄み液を排出する排出部
を含むものである請求項１又は２記載の粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【請求項１】
（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（Ａ）で得られた半水石膏を添加し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【請求項２】
（Ａ）二水石膏を含む石膏廃材を、乾式で１００〜２５０℃に加熱して半水石膏を得る半水化工程、
（ｂ）前記（Ａ）で得られた半水石膏と熱水を混合するか、または該半水石膏と水を混合および加熱して、７０〜１００℃の半水石膏懸濁液を得る懸濁工程、並びに
（Ｂ）晶析装置中、二水石膏の種結晶を含む懸濁液を撹拌しつつ、これに前記（ｂ）で得られた半水石膏懸濁液を注入し、１０〜６０℃の水温下で半水石膏を水和させて二水石膏を生成、晶析および成長させる二水化工程
を含むことを特徴とする粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【請求項３】
（Ｂ）の二水化工程において用いる晶析装置が、少なくとも、
（イ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入部、
（ロ）撹拌翼を備えた晶析部、
（ハ）粒径の大きな二水石膏を含む懸濁液を排出する排出部、および
（ニ）半水石膏または半水石膏懸濁液の注入によりオーバーフローした懸濁液又は上澄み液を排出する排出部
を含むものである請求項１又は２記載の粒径の大きな二水石膏の製造方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【公開番号】特開２００８−８１３２９（Ｐ２００８−８１３２９Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６０３３１（Ｐ２００６−２６０３３１）
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【出願人】（５０３２３０７６０）株式会社ナコード (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【出願人】（５０３２３０７６０）株式会社ナコード (3)
【Ｆターム（参考）】
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