JP2010247113A - 廃石膏ボードの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
紙が比較的大量に含まれていると、セメント組成物に使用した場合、モルタルやコンクリートの流動性、強度発現に悪影響を及ぼすため好ましくない。従って、本発明の目的は、石膏ボード廃材から紙を精度良く分離し、石膏成分の回収収率を高める方法を提供することにある。
【解決手段】
廃石膏ボードからセメント原料として石膏を回収する方法であって、前記石膏ボードを粗砕して、３０ｍｍ以上の紙を取り除いた後、乾式篩を３段以上に設け、連続する3段の篩のうち、３段目篩を最終段とするとき、１段目の篩目開きが２．５ｍｍ以上、2段目篩目開きが０．５ｍｍから１．５８ｍｍ、３段目篩の目開きが、1段目と２段目の篩目開きの間の数値とすることを特徴とする石膏の回収方法、を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃石膏ボードの処理方法に関し、特に廃石膏ボード解体後の紙を含む石膏粉末から紙を分離する処理方法に関する。

石膏ボード廃材には、石膏ボード生産時や新築内装工事で発生する石膏ボード端材、家屋の改装・解体工事で発生するものなどがある。石膏ボードの構成母体は二水石膏であることから、乾式破砕により上記廃石膏ボードから表裏の紙を除去して得られたものをセメントの仕上げ用石膏とすることができる。

石膏ボード廃材を石膏成分としてセメントに使用する場合、紙が含有されているとＡＥ剤、流動化剤、高性能減水剤など化学混和剤を使用するコンクリートにおいては該化学混和剤が紙に吸着するため、かかる剤の添加による効果を十分発揮することができず、添加量が増大する不具合のあることが判明している。

従って、石膏ボードの原紙を主とする紙の除去を行うことにより、使用するＡＥ剤の量を低減す
ることが可能となることが開示されている。こうして、安定した流動性を有するコンクリートを与えるセメントを得ることができる。

また、かかる紙の除去は、回収石膏中の紙の残存量が、５重量％以下、特に、２重量％以下となるように行うことが好ましいとされている。

上記石膏ボード廃材からの紙の除去は、通常乾式破砕により行われる。上記乾式破砕により石膏ボード廃材から紙を分離する方法は、公知の方法が特に制限なく採用される。具体的には、特開１０−２８６５５３号に示されるように、石膏ボード廃材を破砕して、所定のメッシュサイズの篩を組み合わせて比較的大きな紙を除去し、細かな紙は所定風量で送風して吹き飛ばすことにより紙を除去する方法、特開２０００−２５４５３１号に示されるように、石膏ボード廃材を突条の付いたロール式破壊機に通し、脆い石膏基板だけを破砕して、紙から石膏を剥離させることにより紙を除去する方法、などが挙げられる。

特開１０−２８６５５３号 特開２０００−２５４５３１号

紙が比較的大量に含まれていると、セメント組成物に使用した場合、モルタルやコンクリートの流動性、強度発現に悪影響を及ぼすため好ましくない。

従って、本発明の目的は、石膏ボード廃材から紙を精度良く分離し、石膏成分の回収収率を高める方法を提供することにある。

廃石膏ボードからセメント原料として石膏を回収する方法であって、前記石膏ボードを粗砕して、３０ｍｍ以上の紙を取り除いた後、乾式篩を３段以上に設け、連続する3段の篩のうち、３段目篩を最終段とするとき、１段目の篩目開きが２．５ｍｍ以上、2段目篩目開きが０．５ｍｍから１．５８ｍｍ、３段目篩の目開きが、1段目と２段目の篩目開きの間の数値とすることを特徴とする石膏の回収方法、を提供する。

廃石膏ボードからセメント原料として石膏を回収する方法であって、前記石膏ボードを粗砕して、３０ｍｍ以上の紙を取り除いた後、乾式篩を３段以上に設け、連続する3段の篩のうち、３段目を最終段とするとき、１段目の篩目開きが２．５ｍｍ以上、2段目篩目開きが０．５ｍｍから１．５８ｍｍ、３段目篩の目開きが、1段目と２段目の篩目開きの間の数値とし、前記最終段の篩の水平面からの傾斜角を０度から５度とし、上段の篩の水平面からの傾斜角を最終段の篩の傾斜角と同一方向で、５度から３０度とすることを特徴とする石膏の回収方法、を提供する。

廃石膏ボードを、置き場等から持ち出し、又はその置き場で、まず、重機による圧潰をおこない、粗砕機に供給できるサイズとする。粗砕機は、ジョークラッシャー等のクラッシャー、ハンマーミル、パルベライザー等の通常の粗砕機を用いることができる。このとき、一次破砕機の破砕品を篩って、石膏ボード原紙の粗大部分を先ず取り除いてしまうことが、望ましい。一次破砕物を目開き３０ｍｍ程度でふるった通過分と、そのふるい上残分を２軸ロールクラッシャーに通じ、目開き１０ｍｍでふるった通過分とを合して、次工程の乾式篩に供給することができる。この操作で、石膏ボードの粗大な原紙の大半は分離除去される。本発明が指し示す紙とは、紙としての形状を保持しているもの、また、その紙が解れることで生じる綿毛状のものを含める。特に、この綿毛状となった紙については、以下、セルロースと略称する。

この一次破砕品、またはその篩上の２軸ローラ破砕品とを合した粉砕品（以下、破砕品）を、さらに乾式篩で処理して、紙分の一層減じた二水石膏粉を回収することができる。

破砕品からの紙の除去には、多段篩機を用いることが好ましい。多段篩機は、その段数を特に限定するものではないが、３段から４段とするのが望ましい。５段以上とすると、分級の精度が向上するが、紙分離の効果が格別向上することもない。2段では、分級精度、紙の残留率の点で不十分である。

篩の形式は、振動篩、垂直回転式篩、水平回転式篩等任意のもので良いが、ある程度の処理時間、篩上での滞留時間をコントールできるものが良い。例えば、水平回転式篩では、篩上部より、供給した試料の分離状況を目視観察しながら、投入開始より一定量の処理時間を計測することで、供給速度を算出できるので都合が良い。

図１には多段篩の一例として、水平回転式スクリーナーの内部構造模式図を示す。水平回転式スクリーナーの供給口１０より廃石膏ボード破砕物を供給すると、上下３段の篩で粗粒分と細粒分とが分離される。篩は水平方向に振動するため、篩上の石膏粒子および紙片はらせん軌跡を描きながら右側の排出口に向かって移動する。１段目の篩１３残分Ａは最右の排出口、２段目の篩１２残分Ｂはその左の排出口、最終段篩１１の通過分Ｄは最左の排出口より排出される。

乾式篩を３段に設け、１段目の篩目開きが２．５ｍｍ以上、2段目篩目開きが０．５ｍｍから１．５８ｍｍ、３段目篩目開きが、1段目と２段目の篩目開きの間の数値となる乾式段篩を行った。最終の収率および通過分のセルロース残留率を測定した。収率は、供給量に対する篩処理の最終篩通過分量である。セルロース残留率は、紙残留率と同義である。具体的には、石膏ボードの破砕品を乳鉢で平均粒径２０μｍ程度に粉砕し、その２ｇを濃塩酸（１２Ｎ）と水を１：１で混ぜたもの２０ｍｌと、水４０ｍｌを混合して、石膏を溶解させ、ブフナー漏斗でろ過し、ろ紙上の残分を乾燥、恒量としたのち、その重量を測定し、全体重量に対する重量％で示した。

表１に、３段篩において、各段の網の目開きを変えておこなった多段篩の試験結果の例を示す。

２段目の篩目開きを、０．５ｍｍ以上とすると回収した二水石膏中のセルロース残留率が減少し、１．５８ｍｍを越えると逆にセルロース残留率が増大する傾向が認められた。

又、このとき、最終の篩の目開きを、1段目と２段目の篩目開きの間の数値とすると、セルロース残留率を０．３％以下とすることができる。

多段篩で、最終段篩の目開きをその直上の篩の目開きより大きくするとセルロース残留率が減少するのは、予想外の結果であった。紙が解れて繊維状となった個々セルロース片はアスペクト比が高いため、ある確率を持ってより上段の篩目を通過してしまう。ところが、上段の篩を通過したセルロース片は、下段の篩上で互いに絡み合ってより大きな毛玉を形づくるような現象が起こる。このため、下段の篩の網目を上段の篩の網目よりも粗くした場合であっても、更なるセルロースの除去が可能となる。

更に、多段篩において、最終段の篩の水平面からの傾斜角を０度から５度とし、その篩の目開きを、1段目と２段目の篩目開きの間の数値として、更に、上段の篩の水平面からの傾斜角を最終段の篩の傾斜と同一方向に、上の段ほど傾斜を大きくして、５度から３０度にしたとき、二水石膏の回収率が向上しセルロース残留率が減少する効果があることが判明した。これは、最上段の篩上において、供給した石膏粉末と紙の移動速度が異なるためである。すなわち、紙のほうがより移動速度が低く、その紙が篩の目を塞いでしまうため、一定時間内に網目を通過することができなかった石膏粉末が篩上残分として排出されてしまうからである。

廃石膏ボードから回収する二水石膏中のセルロース残留率を低くし、しかも、二水石膏の回収率も低下させない。

多段篩の水平回転式スクリーナーの内部構造模式図である。

以下に本発明の形態について、詳細に説明する。
まず、家屋解体業者から受入れた廃石膏ボードを、置き場内で重機により粗砕機に供給できるサイズまで圧潰した。その圧潰した石膏ボードをインパクトクラッシャーに通じた後目開き３０ｍｍの平織りの振動篩で分離操作をおこなった。その通過分と、そのふるい上残分を更に２軸ロールクラッシャーに通じ目開き１０ｍｍでふるった通過分とを合して、粗大な原紙の大半が分離除去された破砕品を得、容量２０Ｌのトスロン缶に重量約１０ｋｇずつ採取した。

引き続き、本発明の紙分離の実施では、市販の水平回転式スクリーナーを用いた。使用した水平回転式スクリーナーの内部構造の概略を、図１に示す。左上部の供給口より廃石膏ボード破砕物を供給すると、上下３段の篩で粗粒分と細粒分とが分離される。篩は水平方向に振動するため、篩上の石膏粒子および紙片はらせん軌跡を描きながら右側の排出口Ａに向かって移動する。１段目の篩残分は最右の排出口Ａ、３段目の篩残分は排出口Ｃ、最終の篩通過分は最左の残分排出口Ｄより排出される。

各試験条件で、２０Ｌのトスロン缶に採取した石膏ボードの破砕品を図１の左上部の供給口より最上段の篩上に供給した。篩上部より、供給した試料の分離状況を目視観察しながら、投入開始よりトスロン缶が空になるまでの時間をストップウォッチで計測することで、毎バッチの供給速度を算出した。

１段目と２段目と３段目の篩の網の目開きを変化させた３段ふるい試験により、各試験条件ごとに処理速度、最終の収率および回収した二水石膏中のセルロース残留率を測定した。その結果、２段目の篩目開きを、０．５ｍｍ以上とすると回収した二水石膏中のセルロース残留率が減少し、１．５８ｍｍを越えると逆にセルロース残留率が増大することが示された。また、このとき、最終の篩の目開きを、０．７２ｍｍから１．５８ｍｍとすると、最終的に回収した二水石膏中のセルロース残留率は０．３％以下であった。

下段のスクリーンの網目を上段のスクリーンの網目よりも大きくすることで、効率的なセルロースの除去が達せられるのは、以下の理由による。通常、廃石膏ボードの破砕物を乾式の篩でふるうと、紙が解れて繊維状となった個々セルロース片は、篩の上で互いに絡み合ってより大きな毛玉を形づくる。このため、下段の篩の網目を上段の篩の網目よりも粗くした場合であっても、更なるセルロースの除去が可能となる。上下に連続する篩の網目を同一としても、セルロースの絶対量の低減は達せられるが、二水石膏の収率により、最終的に回収した二水石膏中のセルロース残留率が高くなる場合がある。このため、下段の篩の網目を上段の篩の網目よりも粗くするほうが好ましい。

次に、上記３，４，５の実験例において、１段目、２段目および３段目の篩の傾斜角度を、それぞれ２０度、１０度および５度とした以外はすべて同条件とした実験結果を表２に示す。

この試験の結果、上段の篩の傾斜を下段の篩の傾斜よりも大きくすると、処理速度が高くなるとともに、二水石膏の回収収率が向上した。より上段の、特に最上段の篩上において、供給した石膏粉末と紙の移動速度が異なることがその理由である。すなわち、平面形状あるいは繊維状の突起を持つ紙のほうが篩面との抵抗が大きいため移動速度がより低く、その紙が篩の目を塞いでしまい石膏粉末の効率的な通過を阻害するためである。その結果、一定時間内に網目を通過することができなかった石膏粉末は篩上残分として系外へ排出されてしまう。

破砕品を使用した３段ふるい試験では、１段目の網の目開きを２．６ｍｍ、２段目の網の目開きを１．０ｍｍ、最終段の目開き１．２ｍｍとしたもので、通過分中のセルロース残留率が最も低く０．１２％という結果であった。また、各段の篩の傾斜を変化させた試験では、二水石膏の回収収率が４から最大１０％向上した。

本発明を実施すれば、石膏ボード廃材から紙を精度良く分離し、石膏成分の回収収率を高める方法を提供し、セメント製造に再利用が可能となった。

１０ 供給口
１１ 最終段篩（３段目篩）
１２ 上段篩（２段目篩）
１３ 更に上段の篩（１段目篩）
Ａ １段目篩上分
Ｂ ２段目篩上分
Ｃ ３段目篩上分
Ｄ ３段目篩通過分

Claims (2)

1. 廃石膏ボードからセメント原料として石膏を回収する方法であって、
   前記石膏ボードを粗砕して、３０ｍｍ以上の紙を取り除いた後、
   乾式篩を３段以上に設け、
   連続する3段の篩のうち、３段目篩を最終段とするとき、
   １段目の篩目開きが２．５ｍｍ以上、2段目篩目開きが０．５ｍｍから１．５８ｍｍ、３段目篩の目開きが、1段目と２段目の篩目開きの間の数値とすることを特徴とする石膏の回収方法。
2. 廃石膏ボードからセメント原料として石膏を回収する方法であって、
   前記石膏ボードを粗砕して、３０ｍｍ以上の紙を取り除いた後、
   乾式篩を３段以上に設け、
   連続する3段の篩のうち、３段目を最終段とするとき、
   １段目の篩目開きが２．５ｍｍ以上、2段目篩目開きが０．５ｍｍから１．５８ｍｍ、３段目篩の目開きが、1段目と２段目の篩目開きの間の数値とし、
   前記最終段の篩の水平面からの傾斜角を０度から５度とし、上段の篩の水平面からの傾斜角を最終段の篩の傾斜角と同一方向で、５度から３０度とすることを特徴とする石膏の回収方法。

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