JP2003277107A

JP2003277107A - 廃セッコウボードの処理方法及びその焼成炉

Info

Publication number: JP2003277107A
Application number: JP2002082452A
Authority: JP
Inventors: Hideo Igami; 英雄居上; Yoshimasa Kondo; 義正近藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、廃セッコウボードは、リサイクル材料
としては僅か数％しか利用されておらず、９０％以上の
大部分が、管理型処分場へ、高額な費用をかけて、埋立
処分などしていた。本発明は、これらの無駄な処分、高
額な費用をかけず、低コストで付加価値の高い、セッコ
ウ製品に再生し、リサイクル革命を行うことをその課題
とする。【解決手段】本発明では、廃セッコウボードに表層紙
等可燃物のついたまま、それを発熱手段に化し、而もそ
の使用するローラーハースキルンに遠赤外線放射率の高
いセラミックス板で内張りした装置を用いるという画期
的手段により、消費熱量を従来の約１／２にして、格段
に低価格で製品を供給するという独創的手段により、こ
の課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セッコウボード廃
材の画期的低コスト再利用方法とそのための独創的装置
に関するものである。具体的にこれを換言すると、建築
廃材として大量に排出され、大部分は高額の費用をかけ
て処理されているセッコウボード廃材を新規な発想の加
熱装置により従来の約１／２の熱エネルギーによって焼
きセッコウとし、その他の廃棄物を混和剤として配合
し、左官用のモルタル材料を製造し、或は、セッコウボ
ードそのものの超低コスト原料とし、新セッコウボード
を低原価で供給し得る進歩性大なる新技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃セッコウボードには殆ど全部表
層紙がついているが、これらを処理する技術は数多く知
られており、大別すると、先ずこれらを破砕し、粉砕し
て、表層紙を分離して処理する技術と、表層紙がついた
ままで処理する方法とに別けることができる。第１の従
来技術は特開平１１−１９９２１号のようなものがあ
る。これは、廃セッコウボードリサイクル方法並に装置
についてのものでありリサイクルするセッコウボード
は、装置の一方から挿入される。セッコウボードリサイ
クル装置に挿入されたセッコウボードは、回転する搬送
ローラ、回転刃により放射方向に搬送されて排出され
る。このセッコウボードリサイクル装置では、この搬送
途中において、回転刃の刃先がセッコウボードの表面に
当接し、セッコウボードに貼られている紙を除去する。
従って、排出されたセッコウボードは不純物を殆ど含ま
ない良質のセッコウにリサイクルすることができ、紙の
粉壁が舞うことがないほどの効果がある。

【０００３】第２の従来技術は、特開２０００−７０９
１５号のようなものであり、廃セッコウボードを破砕
し、粒径と比重により、セッコウ原料と紙類その他に効
率よく選別するセッコウボードのリサイクル処理方法及
び処理装置である。具体的には、建築廃材として発生し
たセッコウボードを所定粒度以下に破砕して、セッコウ
ボード選別原料とする破砕工程と、該セッコウボード選
別原料を所定粒度範囲の１又は複数の慣性選別原料に選
別する振動篩工程と、該慣性選別原料から有機質物を除
去するための１又は複数の慣性選別工程を設けて行うも
のであり、効果として、セッコウ原料，紙類，金属類に
高精度に選別され、セッコウ原料の回収歩留りが大幅に
向上するというものである。

【０００４】第３の従来技術は、特開２００１−７０８
１６号のようなもので、小型の廃セッコウリサイクル用
のボード破砕装置であり、具体的には、ボードの投入口
に設けられ前記ボードの投入案内をする投入口ガイド
と、前記投入口ガイドの上面側に設けられ前記投入口ガ
イドの上面に向けて開口面が配設されたローラケース
と、前記ローラケース内に収容され、通常状態では前記
開口面から投入口ガイド面に自重で当接すると共に、ボ
ード投入時には挿入力でボードの高さ分だけ前記ローラ
ケース内に押し込まれると共に摩擦抵抗により回転し、
前記ボード通過後には再び前記投入口ガイド面に自重で
当接する規制ローラと、ボードを引き込んで小さく破砕
する一対の回転刃と、破砕されたボードを回収する収納
容器とを備えたものである。この効果としては、騒音粉
塵，臭気等が外部に洩れず、装置が小型で運搬し易く、
減溶化することができるとのことである。

【０００５】第４の従来技術は、特開平１０−３６１４
９号のようなもので、表層紙のついたままでボード廃材
を焼成する方法である。具体的には、６００℃以上の高
温度で焼成して型無水セッコウ及び１２００℃以上で
焼いてアーウイン系セメントクリンカーを製造するもの
である。本来、半水セッコウは急結性であって、左官用
プラスターとするには凝結遅延剤としての「ふのり」
「デンプン」等を加えるか、或は３００℃〜７００℃に
焼いた無水セッコウとしたものに硬化促進剤を加えて造
られるものである。

【０００６】第５の従来技術は、無機マテリアル誌Ｖｏ
ｌ．１Ｓｅｐ（Ｎｏ．２５２）１９９４年に記述され
ているように被熱物原料セッコウは予め粗粒状に粉砕し
たものを撹拌しながら「平がま」（ケトル）で１７０℃
〜１９０℃で焼成する炉やロータリーキルンで直火或は
間接加熱する方法或は流動床方式等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術はいずれも、実際には、工程が複雑であり、コ
ストも高く、また、紙等可燃部分とセッコウ成分を充分
に分別できないものもある。即ち、第１の従来技術で
は、廃セッコウボードに必ず、貼りつけられている紙を
回転刃装置等に上り粉砕し分別除去するが、表面を削り
とる方法は、厚さが、いろいろに変化する対象物に正確
に適合するとは限らず、従って、分別の実際精度は低
く、分別されたものの処理が更に必要となり、また、装
置コストも高いという欠点がある。次に、第２の従来技
術では、セッコウ原料の回収歩留りは或程度よいけれ
共、破砕工程、選別工程の設備費が高く、結局コストが
非常に高いという欠点がある。

【０００８】また、第３の従来技術では、小型で処理機
自体の運搬は便利としても、セッコウ成分と紙等可燃成
分の分別機が装置内に存在せず、単に減容化はできて
も、そのままでは、その処理物を利用するためには、更
に処理装置が必要となるので、この処理技術は目的に対
し未完成のものであるという欠点がある。更に、第４の
従来技術では、可燃部分を燃焼させ、消費燃料は少ない
けれども、できるものはアーウイン系物（３ＣａＯ・３
Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＳＯ₄）を主成分とするものであるか
ら、急硬性のものであり、現場では使用できず、デンプ
ン等を加えて、凝結遅延材を使用しなければならず、製
造方法も、使用方法もやや複雑で、コスト高となるとい
う欠点がある。更にまた、第５の従来技術では、平がま
或はロータリーキルン或は流動床方式を使用するので、
設備費が可成り高い上、これらの熱効率は約６０％とさ
れ、極めて効率の悪いものであるから、処理コストは非
常に高いという大きな欠点がある。

【０００９】本発明は、前記多くの従来技術の諸欠点、
諸問題点を除去し、低コスト化のため、表層紙類を分離
せず、むしろそれらを燃料の一部として活用し、燃料費
を極小にすると共に、処理結果物の大部分が半水セッコ
ウとなり、最大限に水硬性を持たせ、かつ急硬性でな
く、別処理を要せず、従って、処理費も従来の半分程度
に低下させた画期的進歩性ある廃セッコウボードの処理
方法とその必要設備とを創始提供することをその目的と
するものである。本発明の特徴は、表層紙の炭化、燃焼
による自己発熱エネルギーを利用することであり、焼成
温度は３００℃〜４００℃の温度範囲で加熱されてセッ
コウプラスターとして使用される無水セッコウを主成分
とする焼セッコウを造るものである。また、これらの温
度範囲においては加熱時間の調整によって１０％〜２０
％の半水セッコウを残すことが可能となる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的、課題を解決
するため、本発明が創始した手段は次の通りである。そ
の第１の特徴は請求項１に記載の如く表層紙及びその他
の可燃物のついたままのセッコウボードを高効率遠赤外
線放射性のセラミックス板で内張りされた炉床移動進行
方式の炉内に入れ、温度範囲３００〜６００℃の熱風を
熱源とし、表層紙及びその他の可燃物の炭化、燃焼によ
る自己発熱を利用して熱処理をし、水和硬化性の焼きセ
ッコウとする廃セッコウボードの処理方法であることで
ある。また、その第２の特徴は、請求項２に記載の如
く、駆動装置により回転するローラーを炉床とするロー
ラーハースキルンにおいて、４μｍ以上の長波長ゾーン
の放射率の高いセラミックス製の放射板が内張りされ、
被加熱物セッコウ１ｋｇ当り２００〜３００ｋｃａｌの
熱量を３００〜６００℃の熱風として該炉内に供給して
加熱する機能と構造からなる廃セッコウボードの焼成炉
であることである。

【００１１】

【発明の実施の形態】第一の実施の形態は、遠赤外線放
射空間において、ボ−ド表層紙の加熱過程で炭化燃焼の
開始される条件と熱的効果の確認である。セッコウの加
熱過程は、まず、付着水の蒸発が８０℃程度から始ま
り、次に１８０℃から結晶水の分解放出が起こり、１９
０℃で可溶性無水セッコウとなるが、熱量負荷の約７０
％は脱水のために消費されるものである。比熱値が大き
く、熱伝導率の悪い水に効率良く熱を与える方法に於い
ても遠赤外線による加熱方法は最も効率の良い方法とし
て知られ、本発明の実施の形態の１つである。また、本
発明の特徴は、被熱物重量の約５％〜７％を占める表層
紙の燃焼熱量をいかに有効に熱源として利用し、全熱量
の大幅な削減を図るかにある。第二の実施の形態は、請
求項２に示す焼成炉の構造が第一の実施の形態に適合す
るものであるかを解決するものである。本発明を工業的
に適用するには、大量の切片を金網ボックスの容器に充
填して加熱するため、遠赤外線は波長の長い透過性の強
いものを用いて、充填されたボックスの中心部まで有効
な遠赤外線を与える必要がある。また、効率良く加熱さ
れて蒸発する水分を早く炉外に放水脱水させることによ
り、焼成時間の短縮を図らなければならない。更に、ま
た、本発明請求項２に示す焼成炉は４μｍ以上の長波長
の遠赤外線を放射してセッコウ自身の熱線吸収による発
熱によって効率良く加熱されるものであり、熱風によっ
て蒸発する水分を排出し、遠赤外線によって結晶水の分
解、脱水を行う従来にない新規なものである。

【００１２】工業生産における製造形態は、回収したボ
ードを一時的に破砕した切片を約１．０ｍ³〜１．５ｍ³
の金網ボックスへ充填した後、温度、風量、風速が調整
された本ローラーハースキルンへ間欠的に挿入し、連続
的に焼セッコウを造るものである。被熱物となる廃セッ
コウボードは新設の建物に使用した切片と家屋解体時に
発生するボードもある。解体ボードは、スチロールなど
の合成樹脂発泡体が付着したものがあるが、これらの可
燃物質は本発明の処理方法においては更に省エネルギー
効果をもたらす。なお、焼成温度管理の要点は、紙の燃
焼が完了する時間と速度を予め実験的に確認して炉内温
度及びローラーハースキルンの炉内への送り込み温度を
決定する。

【００１３】第一の課題を解決するため遠赤外線放射板
を上下に設置した空間にセッコウボード切片を重ね合わ
せて中心部に熱伝対を入れ、昇温すると、露出表面の紙
は空間温度２５０℃になると炭化が始まり、３００℃で
燃焼が始まるが、ボード中心部にある紙はセッコウの脱
水が終わる２００℃から急速に炭化が始まり、数分間で
紙の燃焼熱により４５０℃〜５００℃に上昇し、大きい
発熱効果を確認した。また、紙の燃焼はセッコウの脱水
が終わると初めて大きい発熱効果を発揮する。遠赤外線
セラミックス板は、温度が高くなるほど放射熱量は大き
くなるが、４５０℃になると１ｍ³当り約１０，０００
ｗ／ｍ³の放射発散が起こり、約８５００ｋｃａｌの熱
量が放射されることから、炉内空間の温度は３００℃〜
６００℃に保った状態で焼成するものである。また、前
記実験の結果、確認したように、被熱体であるボードの
５％〜７％を占めるセルロース質の紙の燃焼熱量は、無
機質のフィラークレーを含んでいても、少なくとも２５
００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱となり、理論総熱量の４０％
〜４５％が供給されるものであることも確認した。第二
の課題は、請求項２に示す焼成炉の基本的な設計条件で
ある。廃セッコウボードとして自由水平均１０％含むも
のの物質構成は、約７４％のＣａＳＯ₄と５％の紙と２
１％の結晶水と１０％の自由水から成っている。これら
を焼セッコウとするときの熱量の配分は、無水セッコウ
１ｔあたり、セッコウ自身が加熱され、蓄熱するための熱量は６５．７８０ｋｃａｌ結晶水の分解に必要な熱量２８．７１０ｋｃａｌ全水分を蒸発させる熱量３９１ｋｇ×５５０ｋｃａｌ＝２１５．０００ｋｃａｌのように理論熱量は３０９．４９０ｋｃａｌが
必要となる。本発明の特徴は、紙の燃焼熱量として２５
００ｋｃａｌ／ｋｇは、６３ｋｇ×２５００ｋｃａｌと
１５７．５００ｋｃａｌが自己発熱として１００％近い
熱効率で加算されることであり、理論熱量は約半分の１
５１．９９０ｋｃａｌと、大幅なエネルギーの節減とな
る。実験によって立証されたように、セッコウ自身が２
００℃に加熱された時点で急速に紙の燃焼が開始される
ことから、いかに短時間でセッコウを加熱するかが焼成
の要点となる。遠赤外線放射熱によって２００℃に加熱
されるためには放射体は４００℃以上に加熱され、表面
積は７ｍ²〜８ｍ²が必要となる。全熱量消費の７０％を
占める水分の脱水は、温度と風速によって効率が決ま
り、温度１００℃では水の蒸発蓄熱は５３９ｋｃａｌ／
ｋｇであるが、３００℃の温度となると３３４ｋｃａｌ
／ｋｇとなり、蒸発速度は約１．５倍となり、かつ熱風
の蒸発した水分の保水量が著しく高くなり、炉外への水
蒸気の放出効率は大幅に改善されるものである。本発明
における設計基準である理論計算熱量を１５２．０００
ｋｃａｌ／１０００ｋｇ、熱効率を８０％として、ボー
ド１０００ｋｇ当り１９０．０００ｋｃａｌで目的とす
る熱セッコウが製造できる。１）セッコウボード廃材を長辺長さ約３００ｍｍ以下に
粗砕したものを５０ｃｍ×５０ｃｍ×５０ｃｍの金網ボ
ックスへ約８０ｋｇをルーズに充填した後、黒体表面を
もつ遠赤外線放射セラミックス板を側面に内張りし、３
０，０００ｋｃａｌ／ｈｒのガス量の熱風発生装置によ
って４５０℃〜５００℃に制御された炉内へ挿入して焼
成を行った。２）炉内挿入後、８０ｋｇ×１９０ｋｃａｌ＝１５，２
００ｋｃａｌの熱量を加えるには約３０分であり、３０
分間の焼成温度において金網ボックス中心部へ挿入した
熱電対の温度に紙の燃焼発熱が現れるかどうかを計測し
た。その計測結果を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】以上のように２０分経過後、紙の燃焼が起
こり、３０分では４００℃に達して炉内から取出した。３）焼成した焼セッコウは１日放置後２００℃２時間加
熱して脱水減量を測定したところ、２．２％の減量であ
り、ＣａＳＯ₄・１／２Ｈ₂Ｏとして残存するものは２０
％含まれた無水セッコウであることを確認し、本発明に
よる使用目的に適合する品質であった。

【００１６】次に、図１乃至図３により本発明の廃セッ
コウボードの焼成炉１とそれによるセッコウボード７の
焼成方法について説明する。

【００１７】焼成炉１は、セッコウボード７の通過する
内部空間１０と出入口１１，１２を形成するほぼ密閉体
状の炉体２と、炉体２の長手方向に沿って並設され炉床
を形成するローラ３と、炉体２の下方側に連結されて炉
体２内に熱風を送る熱風発生装置４と、炉体２内の熱風
を炉体外に排出する排出ダクト５等とからなるローラー
ハースキルン式の形成炉からなる。

【００１８】ローラ３は焼体１のほぼ中央部に配設さ
れ、その両端側は炉体２を囲む側壁６に枢支される。セ
ッコウボード７はローラ３上に搭載され、炉体２の入口
１１から炉体２内に入り熱風により加熱されながら長手
方向に沿って進み、出口１２から排出される。

【００１９】炉体２は図３に示すようにその内壁に４μ
ｍ以上の長波長ゾーンが放射率の高い高効率遠赤外線放
射性セラミックス板８により内張りされた耐熱構造体か
らなり、その下方側には熱風発生装置４に連通する熱風
導入パイプ９が複数箇所（図示では２箇所）配置され
る。また、炉体２の上方には排出ダクト５と炉体２内を
連結する排出パイプ１０が多数個配設される。

【００２０】次に、以上の構造の焼成炉１によるセッコ
ウボード７の焼成方法を説明する。熱風発生装置４から
の３００℃乃至６００℃熱風により高温に加熱される。
表層紙及びその他の可燃物のついたままのセッコウボー
ド７はローラ３に支持されて炉体２長手方向に沿って進
み、高温の熱風により加熱される。この熱風と高効率遠
赤外線放射性セラミックス板からの赤外放射線によりセ
ッコウボード７はセッコウボード１ｋｇ当り２００乃至
３００ｋｃａｌの熱量を３００乃至６００℃の熱風とし
て受け、加熱焼成される。この加熱により表層紙及びそ
の他の可燃物は炭化，燃焼し、自己発熱を伴い、結果と
してセッコウボード７は水和硬化性の焼きセッコウとし
て焼成される。

【００２１】

【発明の効果】１）本発明によれば、現在まで、全体の
数％しか有効に利用されず、大部分が管理型処分場へ、
高額の処理費用をかけて廃棄している廃セッコウボード
を低コストで、左官用モルタルその他として価値ある建
築材料にリサイクルできる効果が得られる。２）本発明では、廃セッコウボードに殆どすべてついて
いる表層紙或は発泡スチロール等の可燃物を従来のよう
に分離する工程をとらず、そのまま燃料の一部として利
用する方法であるから、例えば、リサイクル材料として
の半水型焼セッコウを製造する場合も消費熱量を約１／
２に削減できるという画期的効果を奏する。従って、本
発明による経済的効果は莫大なものとなる。３）本発明では、更に、遠赤外線の放射体が内張りされ
たローラーハースキルンの炉体内壁面からの熱源をセッ
コウ自身が吸収し、発熱するので、使用燃料の量が極小
となり、設備の斬新性によっても大きな効果が得られ、
それによってリサイクル製品の製造原価も、供給値段
も、従来より、格段に安くすることができ、この分野の
材料の供給拡大をもたらす大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃セッコウボードの焼成炉の全体構造
を示す側断面図。

【図２】図１のＡ矢視の平面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図。

【符号の説明】

１廃セッコウボードの焼成炉２炉体３ローラ４熱風発生装置５排出ダクト６側壁７セッコウボード８高効率遠赤外線放射性セラミック板９熱風導入パイプ１０内部空間１１入口１２出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤義正神奈川県鎌倉市岩瀬1306番地Ｆターム(参考） 4D004 AA12 AA31 BA02 CA04 CA26 CA28 CA30 CB09 DA03 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表層紙及びその他の可燃物のついたまま
のセッコウボードを高効率遠赤外線放射性のセラミック
ス板で内張りされた炉床移動進行方式の炉内に入れ、温
度範囲３００〜６００℃の熱風を熱源とし、表層紙及び
その他の可燃物の炭化、燃焼による自己発熱を利用して
熱処理をし、水和硬化性の焼きセッコウとすることを特
徴とする廃セッコウボードの処理方法。
【請求項２】駆動装置により回転するローラーを炉床
とするローラーハースキルンにおいて、４μｍ以上の長
波長ゾーンの放射率の高いセラミックス製の放射板が内
張りされ、被加熱物セッコウ１ｋｇ当り２００〜３００
ｋｃａｌの熱量を３００〜６００℃の熱風として該炉内
に供給して加熱する機能と構造からなることを特徴とす
る廃セッコウボードの焼成炉。