JP2016056061A

JP2016056061A - 廃石膏ボードの処理方法

Info

Publication number: JP2016056061A
Application number: JP2014183818A
Authority: JP
Inventors: 晃一山上; Koichi Yamagami; 吉川　知久; Tomohisa Yoshikawa; 知久吉川; 真小早川; Makoto Kobayakawa
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-04-21

Abstract

【課題】廃石膏ボードの全量を処理することができ、セメントの品質に悪影響を及ぼすこともない廃石膏ボードの処理方法を提供する。
【解決手段】廃石膏ボードＷを破砕し、破砕して得られた破砕物ＣＷを塊状物Ｂと粉体ＰＯとに分離し、該粉体を造粒し、造粒して得られた造粒物ＧＭと前記塊状物Ｂとをセメントキルン１に付設されたクリンカクーラ２に投入する廃石膏ボードの処理方法。破砕物から紙Ｐを分離し、分離した紙をセメントキルンに投入することができる。クリンカクーラからの排出物Ｄを、廃石膏ボードに由来する石膏Ｇ１とクリンカＣとに分離することができる。その際、造粒物の粒度を５ｍｍ以下とし、排出物の石膏及びクリンカへの分離を風力選別により行うことができ、分離された石膏をセメントミルに投入することができる。
【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、廃石膏ボードをセメント原料として利用する方法に関する。

従来、石膏ボードは、建築物の解体や改装の際に廃材として廃棄され、不燃物として最終処分場に埋め立て処理されていたが、この廃石膏ボードの排出量は年々増加傾向にあるため、最終処分場の逼迫に鑑み、廃石膏ボードの一部がセメントの石膏成分として利用されている。

例えば、特許文献１には、廃石膏ボードの破砕物をクリンカクーラ内のセメントクリンカ上に投入し、この破砕物をII型無水石膏に変化させると共に、廃石膏ボードが含有するボード紙や界面活性剤等の有機物を熱分解することで、廃石膏ボードをセメントの石膏成分として利用する方法が提案されている。

特開２００６−５６７２３号公報

上記特許文献１に記載の方法では、破砕物に含まれる粉体は、クリンカクーラに投入した際にセメントキルン内へ飛散するという理由で処理対象から除外している。しかし、廃石膏ボードの破砕物のうち、このような粉体は、破砕物全体の約５０％を占めるため、この方法では、廃石膏ボードの半量程度しか処理することができず、改善の余地があった。

また、上記方法では、クリンカクーラから排出されたクリンカを貯蔵するクリンカサイロで、クリンカと石膏が粒径の違いによって分離し、サイロ内で石膏が偏在するため、セメント粉砕装置においてセメント中のＳＯ₃濃度が安定せず、セメントの品質に悪影響を及ぼすという問題もあった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、廃石膏ボードの全量を処理することができ、セメントの品質に悪影響を及ぼすこともない廃石膏ボードの処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の廃石膏ボードの処理方法は、廃石膏ボードを破砕し、破砕して得られた破砕物を塊状物と粉体とに分離し、該粉体を造粒し、造粒して得られた造粒物と前記塊状物とをセメントキルンに付設されたクリンカクーラに投入することを特徴とする。

本発明によれば、廃石膏ボードを破砕して得られた破砕物から分離した粉体を造粒し、造粒物を、破砕物から分離した塊状物と共にクリンカクーラに投入するため、廃石膏ボードの全量を処理することができる。

上記廃石膏ボードの処理方法において、前記破砕物から紙を分離し、該分離した紙を前記セメントキルンに投入することができる。これによって、クリンカクーラから排出されるクリンカへの紙の混入を確実に防止することができる。

前記クリンカクーラからの排出物を、前記廃石膏ボードに由来する石膏とクリンカとに分離することができる。これによって、クリンカと石膏とを一緒に貯蔵した際の粒径の違いによって生ずる不具合、例えば、クリンカサイロにおける石膏の偏在に伴うセメントの品質の低下等を回避することができる。

また、前記造粒物の粒度を５ｍｍ以下とし、前記排出物の石膏及びクリンカへの分離を風力選別により行うことができ、簡単な構成により低コストで石膏とクリンカとを分離することができる。

前記排出物から分離された石膏をセメントミルに投入することで、石膏をセメントの石膏成分として有効利用することができる。

以上のように、本発明によれば、セメントの品質に悪影響を及ぼすことなく、廃石膏ボードの全量を処理することができる。

本発明に係る廃石膏ボードの処理方法を実施するための装置の一例を示す概略図である。

次に、本発明に係る廃石膏ボードの処理方法の一実施の形態について、図１を参照しながら説明する。

図１に示す装置は、セメント製造装置を構成するセメントキルン１、クリンカクーラ２、クリンカサイロ３及びセメントミル４と、廃石膏ボードＷを破砕する破砕機１１と、破砕機１１からの破砕物ＣＷを粉体ＰＯと塊状物Ｂに選別する篩選別機１２と、粉体ＰＯを造粒する造粒機１３と、クリンカクーラ２からの排出物ＤをクリンカＣと石膏Ｇ１に選別する風力選別機１４と、風力選別機１４にて選別された石膏Ｇ１を粉砕する予粉砕機１５と、予粉砕された石膏Ｇ２を貯留するサイロ１６とで構成される。

破砕機１１は、廃石膏ボードＷを破砕し、最大粒径が１０ｍｍ程度の破砕物ＣＷを得るために備えられ、インパクトクラッシャ、ジョークラッシャ等を用いることができる。

篩選別機１２は、振動篩等であって、破砕物ＣＷを所定の粒径以下粉体ＰＯと、塊状物Ｂとに選別する。

造粒機１３は、パグミル、皿型ペレタイザー、ドラム型造粒機等であって、篩選別機１２からの粉体ＰＯに水ＷＡ及びデンプンを添加しながら粒径５ｍｍ程度以下に造粒する。

風力選別機１４は、クリンカクーラ２からの排出物Ｄを粒径（重量）の大きいクリンカＣと粒径（重量）の小さい石膏Ｇ１に選別するために設けられる。尚、風力選別機１４に代えて篩選別機等を用いることもできる。

予粉砕機１５には、竪型ローラミル、ボールミル等を用いることができる。

次に、上記装置を用いた廃石膏ボードの処理方法について説明する。

受け入れた廃石膏ボードＷを破砕機１１に投入して破砕し、破砕物ＣＷと、破砕によって分離された紙Ｐとを得る。紙Ｐはセメントキルン１の窯尻や、クリンカクーラ２に投入して焼却処理する。

破砕機１１からの破砕物ＣＷを篩選別機１２に供給し、粒度が３〜１０ｍｍ程度の塊状物Ｂと、粒度が１．２ｍｍ程度以下の粉体ＰＯとに選別する。塊状物Ｂは、そのままクリンカクーラ２に投入する。

一方、粉体ＰＯは、そのままクリンカクーラ２に投入するとセメントキルン１内に飛散する虞があるため、造粒機１３にて造粒してクリンカクーラ２に投入する。粉体ＰＯは、造粒機１３にて粒度約５ｍｍ以下に造粒する。造粒物ＧＭの粒径は、クリンカクーラ２の運転状況（クリンカクーラ２から排出されるクリンカの粒径等）に合わせて適宜調整する。

クリンカクーラ２に投入された塊状物Ｂと造粒物ＧＭは、クリンカクーラ２内で加熱されて無水石膏となり、クリンカと共に排出される。クリンカクーラ２の排出物Ｄを風力選別機１４に供給し、粒度約５ｍｍ以下の石膏Ｇ１（及び少量のクリンカ）と、粒度約５ｍｍ以上のクリンカＣに分離する。クリンカＣは、クリンカサイロ３に貯留した後、セメントミル４に投入する。

一方、風力選別機１４からの石膏Ｇ１は、予粉砕機１５にてブレーン１５００ｃｍ２／ｇ程度に予粉砕された後、石膏Ｇ２としてサイロ１６に一時的に貯留される。セメントミル４にクリンカサイロ３からのクリンカＣと、セメント中のＳＯ₃濃度を確認しながら適量の石膏Ｇ２を供給し、これらを粉砕してセメントＣＥが製造される。

以上のように、本実施の形態によれば、従来処理対象から除外されていた粉体ＰＯをセメント原料として利用することで廃石膏ボードの全量を処理することができる。また、クリンカＣと石膏Ｇ２とを別々に貯蔵してセメントミル４に供給することで、両者を一緒に貯蔵した際の石膏の偏在によるセメントの品質の低下を回避することができる。

次に、本発明に係る廃石膏ボードの処理方法の試験例について説明する。

廃石膏ボードを破砕して得られた粒径１．２ｍｍ以下の廃石膏をパン型ペレタイザー（φ１００ｃｍ）にて粒径５ｍｍ程度に成型した。造粒にはバインダーとしてα化澱粉を２質量％用い、造粒水量は２０〜２５質量％程度であった。

クリンカクーラ２内の温度とクリンカ通過時間とを勘案し、焼成温度を６００、８００、１０００及び１２００℃、焼成時間を５、１０及び２０分に設定して電気炉で上記造粒物を焼成した。一度に焼成する造粒物は５０ｇで一定とした。

焼成された石膏造粒物の鉱物組成をＸＲＤリートベルト法により求めた。その結果を表１に示す。６００℃や８００℃の短時間焼成では、二水石膏や半水石膏が残存したが、１０００、１２００℃の焼成では短時間の焼成であっても無水化が確認された。

次に、焼成した造粒物を粉砕し、石膏中の水分を除去するため２００℃で１時間加熱した後、１０００℃で１時間加熱して各々の焼成物の強熱減量を測定した。その結果を表２に示す。

別途行った熱重量（ＴＧ）分析により、１００〜２００℃程度において生じる減量は二水・半水石膏からの結晶水の揮発であり、３００〜５００℃で生じる減量はバインダーであるα澱粉の気化であり、５００〜７００℃で生じる減量は石膏ボードに付着している有機物の焼成気化によるものと推察された。また、この５００〜７００℃の温度領域に着目すると、６００℃−５分の焼成物では０．３％程度、１２００℃−２０分の焼成物では０．１％程度の減量が認められ、残存している有機物は、石膏全体に対して０．１〜０．３％と非常に少量であった。

一方、石膏からのＳＯ₃の揮発はセメントキルンに付設されているプレヒータ内でのコーチング生成の一因となることが予想されるため、上記各温度−時間の焼成物中のＳＯ₃量を分析した。その結果を表３に示す。同表に示すとおり、焼成温度の増加に伴い若干のＳＯ₃の減少が認められた。しかし、その減少幅は限定的であり、焼成時間の増加による影響は認められないことから、プレヒータ内でのコーチング生成に影響するほどではないと考えられる。

以上のように、本発明に係る廃石膏ボードの処理方法において懸念される有機物の残存やＳＯ₃の揮発は、ほとんどないものと考えられる。

１セメントキルン
２クリンカクーラ
３クリンカサイロ
４セメントミル
１１破砕機
１２篩選別機
１３造粒機
１４風力選別機
１５予粉砕機
１６サイロ
Ｂ塊状物
Ｃクリンカ
ＣＷ破砕物
Ｄ排出物
Ｇ１、Ｇ２石膏
ＧＭ造粒物
Ｐ紙
ＰＯ粉体
Ｗ廃石膏ボード

Claims

廃石膏ボードを破砕し、
破砕して得られた破砕物を塊状物と粉体とに分離し、
該粉体を造粒し、
造粒して得られた造粒物と前記塊状物とをセメントキルンに付設されたクリンカクーラに投入することを特徴とする廃石膏ボードの処理方法。
前記破砕物から紙を分離し、該分離した紙を前記セメントキルンに投入することを特徴とする請求項１に記載の廃石膏ボードの処理方法。
前記クリンカクーラからの排出物を、前記廃石膏ボードに由来する石膏とクリンカとに分離することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃石膏ボードの処理方法。
前記造粒物の粒度を５ｍｍ以下とし、
前記排出物の石膏及びクリンカへの分離を風力選別により行うことを特徴とする請求項３に記載の廃石膏ボードの処理方法。
前記排出物から分離された石膏をセメントミルに投入することを特徴とする請求項３又は４に記載の廃石膏ボードの処理方法。