JP2003128416A - 再生石膏の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポルトランドセメント用石膏、セメント系土
壌固化材用石膏として問題なく使用できる再生石膏を簡
易な操作で確実に製造することが可能な再生石膏の製造
方法を提供する。 【解決手段】 廃石膏ボードを粒子径５ｍｍ以上の粒子
が１０重量％以下となるように粉砕後、酸化剤含有の水
溶液で該廃石膏ボードに含まれる有機化合物を酸化分解
し、その前後の過程で、必要に応じて、ボード原紙分を
取り除いて再生石膏を得る。得られた再生石膏は、ポル
トランドセメントの石膏成分、セメント系土壌固化材の
石膏成分として有効に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃石膏ボードから
二水石膏を主成分とする再生石膏を得るための新規な製
造方法に関する。詳しくは、ポルトランドセメント（以
下、単にセメントともいう。）用石膏、セメント系土壌
固化材（以下、単に土壌固化材ともいう。）用石膏とし
て問題なく使用できる再生石膏を簡易な操作で確実に製
造することが可能な再生石膏の製造方法を提供するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】石膏ボードは建築用資材と使用されてい
るが、これを使用した建築物の解体後は再使用されるこ
となく廃棄されている。この廃棄された石膏ボードは不
燃性であり、従来は、野積みされたり、埋め立てに利用
されていた。

【０００３】近年、上記廃石膏ボードを処理する場所の
確保が困難になってきたことに加え、資源の有効利用が
推進される中、廃石膏ボードの再利用が検討され始めて
いる。

【０００４】例えば、廃石膏ボード由来の石膏をセメン
トの石膏成分として使用する試みが成されているが、上
記石膏ボードに添加されている界面活性剤がセメントの
強度発現に悪影響を及ぼすという問題がある。即ち、石
膏ボードに発泡剤等として添加される界面活性剤の量
は、０．２重量％程度と極微量であるが、これによるセ
メントの強度低減が予想外に大きいことが確認されてい
る。

【０００５】また、廃石膏ボード由来の石膏を土壌固化
材の石膏成分として再使用する試みも成されている。か
かる土壌固化材は上記セメントに比べて該界面活性剤の
影響を受け難い。しかし、廃石膏ボードには、界面活性
剤以外にも接着剤、建築用資材として使用時に吸着され
た煙草の煙成分などの有機化合物が含まれているため、
かかる廃石膏ボードを土壌固化材の石膏成分として土壌
に適用した場合、これらの有機物が土壌水に熔解するこ
とによる地下水の汚染が懸念される。

【０００６】従来、上記廃石膏ボード由来の石膏のセメ
ントへの利用に関して、含有される界面活性剤を除去し
て再生石膏を得る方法はいくつか提案されている。

【０００７】例えば、 廃石膏ボードに比較的高濃度の硫酸を添加して加温す
ることにより、含有される界面活性剤を分解すると共に
石膏を無水石膏に変換する方法、 界面活性剤を吸着する吸着材を石膏ボードの粉砕物に
添加して該界面活性剤を無害化する方法、 廃石膏ボードの粉砕物を水洗する方法等が挙げられ
る。

【０００８】しかしながら、上記の方法より得られる
再生石膏は無水石膏であり、これをセメント或いは土壌
固化材の石膏成分として使用するには、得られた無水石
膏を二水石膏に変換するために手間のかかる工程を必要
とするか、そのまま使用する場合には使用量が制限され
るため、大量に添加することができない。

【０００９】また、上記の方法により得られた再生石
膏は、吸着材の添加割合を増すことにより、得られるセ
メントの強度低減防止効果はある程度認められるが十分
でなく、セメントが元来有する強度に近い水準を維持す
るには、石膏成分の半分以上の割合で、別途、排脱石膏
を併用する必要があった。しかも、上記再生石膏を土壌
固化材として使用する場合には、土壌の汚染に対して問
題が残る。

【００１０】更に、上記の方法で得られた再生石膏
は、セメントの強度低減の効果、土壌固化材による土壌
の汚染防止効果にはある程度認められるが、これらの効
果に関しては更に改良の余地がある。また、廃石膏ボー
ドの粉砕物を水洗した後の洗液には、界面活性剤やそれ
以外の水溶性有機化合物が溶出することからＣＯＤ値の
高い排液となるため、該排液のＣＯＤ値を低下せしめる
ための高度な処理工程を必要とする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、廃石膏ボード中に含有される界面活性剤やその他の
有機物が確実に低減され、ポルトランドセメントやセメ
ント系土壌固化材等の石膏成分として問題なく使用でき
る再生石膏を、簡易に製造する方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、廃石膏ボー
ドを酸化剤含有水溶液と接触させることにより、含有さ
れる界面活性剤を始め、その他の可溶性有機物を極めて
高度に除去することが可能であり、かかる処理によって
得られた石膏（二水石膏）をセメントの石膏として単独
で使用した場合においても、強度低減が極めて少ないセ
メントが得られ、また、土壌固化材として使用した場合
には、土壌の汚染を著しく低減することが可能な再生石
膏が得られることを見い出した。また、上記処理によっ
て生成する排水は、ＣＯＤ値が極めて低く、簡易な排水
処理により廃棄することができ、水洗を行う従来法に比
べて極めて簡易に再生石膏を得ることができることを見
い出し、本発明を完成するに至った。

【００１３】即ち、本発明は、廃石膏ボードを酸化剤含
有水溶液と接触させることを特徴とする再生石膏の製造
方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明において廃石膏ボードは、
建築物等に使用後の石膏ボードの他、石膏ボードの製造
工程において発生する端切れボード等、製品として使用
されない石膏ボードをも含むものである。

【００１５】本発明において、酸化剤含有水溶液は公知
のものが特に制限なく使用されるが、処理後の除去が容
易な酸化剤を含有するものが好ましい。例えば、酸化剤
として、過酸化水素、次亜塩素酸ソーダなどを溶解した
水溶液が好適である。

【００１６】酸化剤含有水溶液中の酸化剤の濃度は、低
すぎると処理排水の処理量が増大するため、０．１重量
％以上、好ましくは、１重量％以上であることが好まし
い。一方、酸化剤の濃度は、酸化剤の飽和溶解度まで可
能であるが、好ましくは、２０重量％以下が適当であ
る。

【００１７】上記酸化剤含有溶液において、酸化分解が
活発に行なわれるｐＨは１〜７であり、さらに好ましく
は３〜５である。従って、酸化剤含有水溶液には、かか
るｐＨを上記ｐＨ値に調整するためのｐＨ調整剤を添加
することが好ましい。このｐＨ調整剤としては、例え
ば、塩酸、硫酸などの酸が挙げられる。

【００１８】本発明において、上記酸化剤含有水溶液を
廃石膏ボードと接触させることにより、該石膏ボードに
含有されている界面活性剤、その他の水溶性有機化合物
を酸化分解して除去することができる。

【００１９】従って、上記酸化剤水溶液の使用量は、廃
石膏ボード中に含有される有機物量に対して酸化剤が等
量以上であることが好ましく、特に、１０倍当量以上で
あることが好ましい。

【００２０】上記接触時の温度は高い方が好ましく、酸
化剤の種類によって多少異なるが、５０℃以上、特に８
０℃以上であることが好ましい。また、かかる接触時の
温度は、酸化剤含有水溶液の沸点未満であることが好ま
しく、特に、１００℃以下であることが好ましい。

【００２１】また、接触時間は濃度によって異なるが、
５分〜３０時間が適当である。

【００２２】本発明において、廃石膏ボードは、酸化剤
含有水溶液との接触前或いは接触と同時に粉砕すること
が、廃石膏ボード中の界面活性剤等の被処理物質と酸化
剤の接触を効率よく行うことができるため、好ましい。
上記粉砕の程度は、粒子径５ｍｍ以上の粒子が１０重量
％以下、好ましくは、粒子径５ｍｍ以上の粒子が１重量
％以下となるよう粉砕となるように粉砕することが好ま
しい。

【００２３】尚、本発明の方法により得られる再生石膏
をセメントの石膏成分として使用する場合は、廃石膏ボ
ードに存在するボード原紙をセメントクリンカーと混合
するまでに除去することが好ましい。

【００２４】ボード原紙の除去は、粉砕に際して予め除
去しても良いし、粉砕し、酸化剤含有の水溶液と接触さ
せた後に除去しても良い。また、除去方法は、公知の方
法を特に制限なく採用することができる。例えば、廃石
膏ボードを湿潤せしめてボード原紙を剥離することによ
って除去する方法、廃石膏ボードの乾式粉砕物を得、こ
れより風選によってボード原紙を分離する方法、廃石膏
ボードの湿式粉砕物を得、これより比重差により石膏ボ
ード原紙を分離する方法などが一般的である。

【００２５】本発明の方法によって得られる再生石膏を
セメントの石膏成分として使用する場合、再生石膏中の
ボード原紙の割合は、２重量％以下となるように分離を
行うことが望ましい。

【００２６】本発明において、酸化剤含有水溶液と接触
せしめた廃石膏ボードは、そのまま乾燥することによ
り、酸化剤を飛ばして再生石膏とすることができるが、
必要に応じて、上記乾燥前に水洗を行っても良い。

【００２７】また、廃石膏と接触後の酸化剤含有水溶液
は、酸化剤を添加して再生し、再使用することもできる
し、酸化剤を除去して排水として廃棄することもでき
る。上記酸化剤の除去は、例えば、酸化剤含有水溶液の
排水を加熱、減圧等の操作を単独或いは組み合わせて行
うことにより容易に除去することができる。そして、必
要に応じてｐＨ調整して廃棄すればよい。

【００２８】本発明の方法により得られた再生石膏は、
石膏成分としてセメントクリンカーの粉砕物と混合して
セメントを構成することができる。

【００２９】即ち、本発明によれば、廃石膏ボードを酸
化剤含有水溶液と接触させて得られる再生石膏を石膏成
分の少なくとも一部として含有することを特徴とするポ
ルトランドセメントが提供される。

【００３０】本発明のポルトランドセメントにおいて、
石膏成分に占める再生石膏の割合は、特に制限されない
が、廃石膏ボードの再利用効率を考慮すれば、石膏成分
の２０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、さらに
好ましくは、８０重量％以上を再生石膏が占めるように
することが好ましい。即ち、本発明の方法によって得ら
れる再生石膏はその添加によっても得られるセメントの
強度が殆ど低減しないため、上記した多量の使用が可能
であり、場合によっては、石膏成分の全量を該再生石膏
で構成することも全く問題なく実施することができる。

【００３１】尚、石膏成分として使用される再生石膏以
外の石膏は、従来からセメントの原料として使用されて
いた二水石膏、例えば、排煙脱硫法により得られる排脱
石膏、その他化学石膏等が特に制限されない。

【００３２】本発明に係るセメントにおいて、石膏成分
のセメントクリンカーに対する添加量は、公知のポルト
ランドセメントの組成を採用することができる。一般
に、セメントクリンカーに対する石膏成分の添加量はセ
メントクリンカーに対して４重量％程度であるが、０．
５〜１０重量％の範囲で調整することができる。

【００３３】上記セメントを調製する際のセメントクリ
ンカー粉砕物の粉砕度は特に制限されないが、ブレーン
比表面積値で２８００〜４５００ｃｍ^２／ｇ、好ましく
は３２００〜３８００ｃｍ^２／ｇの範囲が好適である。

【００３４】この場合、該再生石膏は、そのままセメン
トクリンカー粉砕物に添加混合することも可能である
が、好ましくは、上記セメントクリンカー粉砕物の上記
粉砕度に調整することが好ましい。

【００３５】上記再生石膏の粉砕は、単独で粉砕しても
良いし、セメントクリンカーと混合して同時粉砕しても
良い。但し、該再生石膏は、セメントクリンカーに比べ
て粉砕が進み易いため、適当な粉砕度まで別に粉砕後、
セメントクリンカーと混合する態様が好適である。

【００３６】本発明のポルトランドセメントの製造方法
において、再生石膏の粉砕、再生石膏とセメントクリン
カーの混合物の粉砕は、公知の装置を使用した方法を特
に制限なく実施することができる。

【００３７】例えば、ボールミル・ジェットミル・クラ
ッシャー等の装置により粉砕する方法が好適である。

【００３８】本発明の方法により得られた再生石膏は、
ポルトランドセメントと混合してセメント系土壌固化材
を構成することができる。

【００３９】即ち、本発明によれば、廃石膏ボードを酸
化剤含有水溶液と接触させて得られる再生石膏を石膏成
分の少なくとも一部として含有することを特徴とする土
壌固化材が提供される。

【００４０】本発明の土壌固化材において、石膏成分に
占める再生石膏の割合は、特に制限されないが、廃石膏
ボードの再利用効率を考慮すれば、石膏成分の２０重量
％以上、好ましくは５０重量％以上、さらに好ましく
は、８０重量％以上を再生石膏が占めるようにすること
が好ましい。即ち、本発明の方法によって得られる再生
石膏はその添加によっても得られる土壌固化材の強度が
殆ど低減せず、しかも、該再生石膏による土壌汚染の心
配もないので、上記した多量の使用が可能であり、場合
によっては、石膏成分の全量を該再生石膏で構成するこ
とも全く問題なく実施することができる。

【００４１】尚、石膏成分として使用される再生石膏以
外の石膏は、従来からセメントの原料として使用されて
いた二水石膏、例えば、排煙脱硫法により得られる排脱
石膏、その他化学石膏等が特に制限なく使用される。

【００４２】本発明の土壌固化材において、セメントは
公知のものが特に制限なく使用されるが、石膏成分とし
て本発明の方法によって得られた再生石膏を含有するも
のも好適に使用することができる。

【００４３】また、上記土壌固化材において、石膏成分
の添加量は、公知のセメント系土壌固化材の組成を採用
することができる。一般には、石膏成分１〜５０重量％
に対して、ポルトランドセメントを５０〜９９重量％で
あり、必要に応じて石灰、フライアッシュ、高炉スラグ
の一種または複数種を追加配合することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明によれば、廃石膏ボードに含有される界面活性剤を始
めとする有機化合物を確実に低減せしめた再生石膏を極
めて簡易に得ることが可能である。また、本発明の方法
によって得られる再生石膏は、石膏成分としてポルトラ
ンドセメント及びセメント系土壌固化材に使用した場合
には、該再生石膏による強度低下が殆ど認められない、
高い強度を発現することが可能である。また、土壌固化
材の用途においては、適用する土壌に対する汚染が著し
く低減されるという工業的に極めて有用な技術となり得
る。

【００４５】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に説明するため
に、実施例及び比較例を示すが、本発明は、これらの実
施例に何ら限定されるものではない。

【００４６】尚、実施例及び比較例における試料の評価
は、下記の方法によって行なった。

【００４７】（１）廃石膏ボード由来の石膏に含まれる
有機化合物の評価 廃石膏ボード由来の石膏に対して１０倍重量部の水を加
えスラリーとし、容器内で１時間攪拌した後、該スラリ
ーを濾過分離して、濾液中の全有機物炭素量を測定し
た。測定はラボ用ＴＯＣ分析装置 ＭｏｄｅｌＴＯＣ−
６５０（東レエンジニアリング株式会社 製）を使用し
た。

【００４８】（２）ポルトランドセメントの強度 ＪＩＳ Ｒ５２０１によって測定した。測定は、全自動
デジタル耐圧試験機（前川試験機製作所 製）により行
なった。

【００４９】実施例１〜５ 解体された建築物から回収された廃石膏ボードを湿潤さ
せた後にボード原紙を剥離し、ボード原紙分を全体の１
重量％以下にし、次いで、該廃石膏ボードをボールミル
で表１に示す粒度分布となるまでに粉砕した。

【００５０】このようにして得られた粉砕石膏を水槽に
おいて、該粉砕石膏に対して表２に示す濃度及び量の次
亜塩素酸ソーダ（酸化剤）、水を加え、これに表２のｐ
Ｈになるように硫酸を加えた後、表２に示す温度、時間
にて加熱した。

【００５１】上記処理後、粉砕石膏をろ過により分離
し、４５℃で乾燥して再生石膏を得た。得られた再生石
膏中の水溶性有機物濃度を測定した結果を表２に併せて
示す。

【００５２】また、廃石膏ボードと接触後の酸化剤含有
水溶液中のＣＯＤ値を表２に併せて示す。

【００５３】比較例１ 廃石膏ボードを実施例１と同様な粒子径に粉砕して再生
石膏とした。該再生石膏中の水溶性有機物濃度を表２に
併せて示す。

【００５４】比較例２ 実施例１において、酸化剤含有水溶液に代えて水を使用
した以外は同様にして廃石膏ボードを処理した。その結
果を表２に併せて示す。

【００５５】また、廃石膏ボードと接触後の水中のＣＯ
Ｄ値を表２に併せて示す。

【００５６】

【表１】

【表２】 実施例６ 実施例２によって得られた再生石膏をセメントクリンカ
ーに対して４重量％添加し、ボールミルにてブレーン値
３１８０ｃｍ^２／ｇに粉砕してポルトランドセメントを
得た。

【００５７】得られたポルトランドセメントについて強
さの測定を行なった結果、３日目２３．７Ｎ／ｍｍ^２で
あり、排脱石膏を使用したセメントとほぼ同等の強度を
示した。

【００５８】実施例７ 実施例２によって得られた再生石膏１０重量％を市販の
ポルトランドセメント９０重量％とを配合してセメント
系土壌固化材を得た。

【００５９】得られた土壌固化材を土壌に１ｍ^３に対し
て３００ｋｇの割合で混合して硬化せしめた結果、６６
０ｋＮ／ｍ^２土壌が形成された。

【００６０】また、上記土壌１ｍ^３に、１０リットルの
水を通過させてその排水中の水溶性有機物濃度測定した
結果、２０ｐｐｍであった。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃石膏ボードを酸化剤含有水溶液と接触
   させることを特徴とする再生石膏の製造方法。
2. 【請求項２】 廃石膏ボードを粒子径５ｍｍ以上の粒子
   が１０重量％以下となるように粉砕した後、酸化剤含有
   水溶液と接触させる請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 廃石膏ボードよりボード原紙を除去する
   工程を含む請求項１又は２記載の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３記載の何れかの方法により
   得られた再生石膏を石膏成分の少なくとも一部として含
   有することを特徴とするポルトランドセメント。
5. 【請求項５】 請求項１〜３記載の何れかの方法により
   得られた再生石膏を石膏成分の少なくとも一部として含
   有することを特徴とするセメント系土壌固化材。