JP2002087816A - 石膏ボード廃材の焼成ならびに処理方法 - Google Patents

石膏ボード廃材の焼成ならびに処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石膏ボード廃材からの無水石膏の回収を石膏
を分解させることなく行う方法を提供する。 【解決手段】 石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに
分離し、石膏部分をセメントクリンカ焼成用のロータリ
ーキルンにおいて、600〜900℃で焼成することに
より、無水石膏として回収する焼成方法ならびに、紙部
分をセメントクリンカ焼成用のサスペンションプレヒー
タまたはロータリーキルンに給養する石膏ボード廃材の
紙部分の処理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石膏ボード廃材の
石膏部分から、リサイクル無水石膏を回収する方法およ
び同時に発生する石膏ボード廃材の紙部分の処理方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】石膏ボードは、建築内装材として、着実
にその使用量を伸ばし、年間の使用量は、約500万t
に達している。最近では、老朽化したビルや住宅の解体
などにより、石膏ボード廃材が大量に排出され、今後排
出量は、さらに増大することが予想される。
【0003】石膏ボード廃材は、石膏ボードおよびセメ
ント原料への再利用が期待されているが、ボード表面を
おおう質量比7〜10%の紙の混入が問題となる。この
紙の混入を防ぐ手段として、石膏ボード廃材の紙と石膏
を機械的に分離し、二水石膏を回収する方法および石膏
ボード廃材を焼成して、無水石膏を回収する方法があ
る。
【0004】前者の方法で回収した二水石膏は、セメン
ト用の二水石膏として使用した場合、セメントの強度低
下および凝結時間が遅延し、単味使用は不可能である。
一方、分離した紙の処分も問題となる。後者は、通常の
手段で焼成すると、石膏ボード廃材の紙部分の燃焼によ
り、紙周辺の石膏が分解し、大量のSOx発生が問題と
なる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】石膏ボード廃材から無
水石膏を回収するために、石膏ボード廃材に含まれる紙
部分を除去する手段として、焼成による方法が考えられ
るが、紙部分の燃焼により、紙周辺の石膏が一時的に高
温にさらされるため、石膏の分解が起こり、大量のSO
xが発生する。したがって本発明の目的は、石膏ボード
廃材を石膏部分と紙部分とに分離し、それぞれ別々に処
理することにより、上記の課題を解決しつつ、無水石膏
を回収する方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離後、石
膏部分をセメントクリンカ焼成用のロータリーキルンに
おいて、600〜900℃で焼成することにより、無水
石膏として回収する焼成方法ならびに、紙部分をセメン
トクリンカ焼成用のサスペンションプレヒータまたはロ
ータリーキルンに給養する石膏ボード廃材の紙部分の処
理方法を確立したことにより達成される。
【0007】
【発明実施の形態】石膏ボード廃材は、ロール型クラッ
シャー等でせん断力を加えることにより、容易に石膏部
分と紙部分とに分離することができ、この石膏部分から
無水石膏を回収するためには、石膏の形態,粒度および
燃焼時間によって異なるが、350〜400℃以上での
加熱が必要となる。一方、加熱による石膏の分解は、約
950℃から起こることが知られており、無水石膏を回
収するためには、ロータリーキルンの焼成温度を600
〜900℃の範囲に維持する必要がある。
【0008】しかしながら、石膏ボード廃材を石膏部分
と紙部分とに分離せずに焼成した場合、紙部分の燃焼時
に周辺の石膏が、一時的に1000℃以上の雰囲気にさ
らされるため、ロータリーキルンの焼成温度を600〜
900℃の範囲に維持していても、石膏の分解およびそ
れに起因するSOxの発生を避けることはできない。
【0009】石膏ボード廃材の紙部分の処理方法として
は、紙部分のみをサスペンションプレヒータまたはロー
タリーキルンで焼成する方法およびセメントクリンカ焼
成時にサスペンションプレヒータまたはロータリーキル
ンより給養する方法が挙げられる。
【0010】石膏ボード廃材の紙部分は、それ自体がS
分をSO換算で約2500mg/kg含有しているた
めに、燃焼に伴うSOxの発生を避けることはできず、
前者の処理方法(紙部分のみの焼成)では、SOxの規
制値以内となるように、処理量の調整,S分の少ない燃
料の使用,脱硫設備の設置等を検討する必要がある。
【0011】一方、後者の処理方法(セメント原料との
同時焼成)では、脱硫設備を設置する必要はない。これ
は、セメント原料の約65%がCaCOであるため
に、サスペンションプレヒータ内が、脱硫率95%以上
の有効な脱硫設備としての作用を持つためである。
【0012】サスペンションプレヒータ内でセメント原
料に取り込まれたSOxは、ロータリーキルンにおい
て、セメント原料と共に約1450℃で焼成され、セメ
ントクリンカ中では、硫酸アルカリとして存在する。セ
メント製造工程において、ポルトランドセメントは、セ
メントクリンカに凝結調整剤として、二水石膏をSO
量で1.5〜2.5%添加後、粉砕することにより、製
造されるが、SOx吸着に伴うセメントクリンカ中の硫
酸アルカリもポルトランドセメント中では二水石膏と同
様の働きをすることが知られており、ポルトランドセメ
ントの品質に悪影響を及ぼさないばかりではなく、二水
石膏の使用量削減に寄与する。
【0013】また、石膏ボード廃材の紙部分は、約17
000kJ/kgの発熱量を持つために、補助燃料とし
て、充分使用可能である。紙部分を補助燃料として使用
する場合には、キルンバーナーから主燃料とともにキル
ン内に吹き込むことが好ましく、燃焼効率を上げるため
には、紙部分を20mm角程度に破砕することがより好
ましい。
【0014】このように本発明における、石膏ボード廃
材中の紙部分の処理方法は、紙が本来持つ発熱量を補助
燃料として利用し、さらにセメントクリンカ焼成時に処
理する方法では、燃焼により発生したSOxを硫酸アル
カリとして、セメントクリンカ中に取り込み、ポルトラ
ンドセメントの凝結調整剤として、再利用するものであ
る。
【0015】本発明において、紙部分をセメントクリン
カ焼成時に処理する方法では、石膏ボード廃材は解砕の
際に、石膏部分と紙部分とを完全に分離する必要はな
く、紙に多少の石膏が付着していても問題はない。これ
は、紙部分に残存する石膏もロータリーキルン内でセメ
ントクリンカ中に取り込まれ、ポルトランドセメントの
凝結調整剤として再利用されるためである。また、石膏
の分解よって発生したSOxは、サスペンションプレヒ
ータ内のセメント原料によって脱硫されるので問題はな
い。
【0016】一方、紙部分のみを焼成処理する方法で
は、SOx発生量抑制のため、石膏部分と紙部分をでき
るだけ分離することが好ましく、処理の際には、残存石
膏部分の分解に起因するSOxの発生を考慮して、SO
xの規制値以内となるように、処理量の調整,S分の少
ない燃料の使用,脱硫設備の設置等を検討する必要があ
る。
【0017】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
石膏ボード廃材(厚さ9〜12mm、紙の割合は7wt
%)をロール型クラッシャーで解砕後、目開き100m
mの振動篩で篩い分けすることにより、石膏部分(篩
下)と紙部分(篩上)とに分離した。
【0018】上記分離品を本発明の方法を用いて、石膏
部分については、15t/hの割合でサスペンションプ
レヒータ上部から給養し、ロータリーキルンにて焼成を
行い(実施例1,2および比較例1)、紙部分について
は、セメントクリンカ焼成時に2t/hの割合でサスペン
ションプレヒータ最下段から給養し、処理を行った。
(実施例3)また、比較として、ロール型クラッシャー
で解砕のみを行った石膏ボード廃材を本発明の方法を用
いて、15t/hの割合でサスペンションプレヒータ上
部から給養し、ロータリーキルンにて焼成を行った。
(比較例2,3)
【0019】焼成時には、サスペンションプレヒータ排
気風車出口の風管部分において、排ガス中のSO濃度
を測定するとともに、実施例1,2および比較例1〜3
においては、グレードクーラ出口にて、焼成品のサンプ
リングを行った。また、上記焼成品については、150
μmアンダーとなるまで粉砕し、粉末X線回折による石膏
形態の確認、および「CAJS 1−01(セメント協
会標準試験方法)」の規定にしたがって、遊離カルシウ
ム量の測定を行った。表1に焼成時のSO発生量およ
び焼成品の遊離カルシウム量測定結果を示す。
【0020】なお、SO発生量において、「測定値」
とは、サスペンションプレヒータ排気風車出口の風管部
分において、実測した値であり、「燃料」とは、燃料と
して使用した、重油中のS含有量(0.5%)と焼成時
の燃料使用量および排ガス量から算出した、燃料に起因
する理論上のSO発生量であり、「給養物」とは、
「測定値」から「燃料」を差し引いた値、すなわち、給
養物の燃焼に起因すると考えられるSO発生量であ
る。
【0021】
【表1】
【0022】実施例1,2および比較例1〜3の焼成品
を粉末X線回折で確認したところ、比較例2以外は、全
て無水石膏であり、比較例2については、その殆どが無
水石膏であったが、極微量の半水石膏も含まれていた。
【0023】焼成品の遊離カルシウム量は、石膏の分解
によって生成された酸化カルシウム量を示しており、石
膏ボード廃材焼成中の石膏の分解に起因するSOx発生
量を知る目安となる。
【0024】実施例1,2の焼成品の遊離カルシウム量
は、0%であり、本発明による焼成方法および焼成温度
では、石膏の分解がほとんど起こっていないことが判
る。しかし、本発明の温度範囲を外れている、比較例1
および石膏部分と紙部分との分離を行っていない、比較
例2,3では、石膏の分解が起こっており、石膏の分解
による相当量のSOxの発生が考えられる。
【0025】実施例1,2の焼成時に、サスペンション
プレヒータ排気風車出口の風管部分において、測定した
排ガス中のSOは、その全てが燃料に起因するもので
あり、焼成品の遊離カルシウム量測定結果と良く一致し
ている。また、本発明の温度範囲を外れている比較例1
では、石膏の分解に伴うSOの発生が、比較例2,3
では、石膏の分解および紙の燃焼に伴うSOの発生が
みられる。
【0026】一方、紙部分をセメントクリンカ焼成時
に、セメントクリンカ焼成用のサスペンションプレヒー
タの最下段部より給養する処理方法(実施例3)では、
燃料および紙の燃焼に伴い発生するSOの大部分が、
プレヒータ内でセメント原料中のCaCOにより、脱
硫されていることが判る。
【0027】上記表1から、本発明における、石膏ボー
ド廃材石膏部分の焼成方法(実施例1,2)は、石膏を
分解させることなく、無水石膏を回収できることがで
き、焼成時に発生するSOxは、燃料に起因するものだ
けであり、LNGのように、S分を含まない燃料を使用
すれば、焼成中にSOxの発生は無い。
【0028】また、紙部分をセメントクリンカ焼成時に
処理する方法(実施例3)では、燃焼による処理の際、
SOxの発生が免れない石膏ボード廃材の紙部分をセメ
ントクリンカ焼成時に、セメントクリンカ焼成用のサス
ペンションプレヒータの最下段部から給養することによ
り、セメント原料が発生したSOxの95%以上を脱硫
する。
【0029】したがって、本発明の石膏焼成方法は、S
Oxの発生を抑制しつつ、リサイクル無水石膏の回収が
可能であり、脱硫設備を持たないセメント工場において
は、紙部分の処理をセメントクリンカ焼成時に行うこと
により、石膏ボード廃材の処理とリサイクル無水石膏の
回収とを環境に負荷をかけること無く行えることは、明
らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したように、石膏ボ
ード廃材を石膏部分と紙部分とに分離し、それぞれ別々
に焼成および処理することにより、石膏ボード廃材の大
量処理とセメント原料への再利用が可能となり、廃棄物
処理に量的質的に多大に貢献をする点、および石膏の分
解によるSOx発生の抑制が出来るため、環境低負荷型
の焼成方法である点など、本発明の効果は極めて大き
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D004 AA31 AB05 AC04 BA06 CA04 CA07 CA28 CA30 CB09 CB13 CC11 DA02 DA03 DA06 4G076 AA14 AB28 AC04 BA38 BD02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに
    分離後、石膏部分をセメントクリンカ焼成用のロータリ
    ーキルンにおいて、600〜900℃で焼成することに
    より、無水石膏として回収する焼成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1で分離された石膏ボード廃材の
    紙部分をセメントクリンカ焼成用のサスペンションプレ
    ヒータまたはロータリーキルンに給養する石膏ボード廃
    材の紙部分の処理方法。
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