JP2020065975A - 廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 石膏スラリー中の重量異物を効果的に分離する。【構成】 廃石膏ボード由来の石膏をか焼し半水及び／又は無水III型の石膏粒体とし、水と混合して石膏スラリーとする。石膏スラリーから二水石膏粒子を固液分離する前に、石膏スラリー中の重量異物を重力沈降により除去する。【選択図】 図１
Description
この発明は廃石膏ボードからの二水石膏の回収に関する。
特許文献１（WO2012/176688）は、廃石膏ボードからの二水石膏の回収を開示している。廃石膏ボードを破砕機により粉砕し、紙片と石膏とに分離する。また必要に応じ、破砕機の前後に磁選機を配置し、ビス、ネジなどの金属異物を分離し、異物を除去する。異物を除去した石膏をか焼し半水石膏に変化させ、水と混合して石膏スラリーとする。石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、振動篩により残存する紙粉を除去し、篩を通過した石膏スラリーを固液分離すると、二水石膏粒子を回収できる。
発明者らは、廃石膏ボードには、石膏ボードの原紙に由来する紙と金属異物の他に、石膏プラスター等に由来する砂利、砂が混入していることに気付いた。また銅、アルミニウム等の非磁性金属は、磁選機では分離できない。か焼後に風力選別等により石膏中の砂、砂利等と金属異物（重量異物）を分離することを試みたが、重量異物に石膏が固着しているため、石膏と重量異物の分離は不十分であった。
この発明の課題は、石膏スラリー中の重量異物を効率的に分離することにある。
この発明は、廃石膏ボード由来の石膏をか焼し半水及び／又は無水III型の石膏粒体とし、当該石膏粒体を水と混合して石膏スラリーとした後、当該石膏スラリー中に析出した二水石膏粒子を固液分離する、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法において、
石膏粒体を水に混合した後、二水石膏粒子を固液分離する前に、石膏スラリー中の重量異物を重力沈降により除去することを特徴とする。
石膏粒体を水に混合した後、二水石膏粒子を固液分離する前に、石膏スラリー中の重量異物を重力沈降により除去することを特徴とする。
重量異物を風力選別等により乾式で分離することに比べ、石膏スラリー中で重量異物を沈降させると、重量異物とスラリーを容易に分離でき、分離装置に附属する篩等が石膏により目詰まりすることもない。この発明では、二水石膏スラリーから重量異物を効率的に除去できる。
好ましくは、混合槽で石膏粒体を水と混合し、析出槽で石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、
当該石膏スラリーを異物分離装置に導入し、重力沈降により、石膏スラリーと、重量異物及び石膏スラリーの混合物に分離し、
分離した石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させ、
前記混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させる。
当該石膏スラリーを異物分離装置に導入し、重力沈降により、石膏スラリーと、重量異物及び石膏スラリーの混合物に分離し、
分離した石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させ、
前記混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させる。
重量異物は、混合槽及び析出槽の撹拌羽根、石膏スラリーを送り出すポンプのインペラー、配管等を摩耗させ、さらに撹拌羽根の回転を不安定にする。そこで析出槽あるいは混合槽から石膏スラリーを異物分離装置に導入し、異物を除去した石膏スラリーを還流させることにより装置の摩耗を抑制し、また安定して撹拌できるようにする。なお固液分離の直前に重量異物を分離しても良い。石膏スラリー中で二水石膏粒子の析出が進むと、重量異物の分離が容易になるので、好ましくは析出槽から石膏スラリーを抽出し、重量異物を分離する。
重力沈降で重量異物のみを分離することは難しく、重量異物に石膏スラリーも随伴する。そこで混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させることにより、石膏スラリーのロスを防止する。
特に好ましくは、前記混合物から重量異物と石膏スラリーへの篩い分けを振動篩により行うと共に、前記固液分離前に石膏スラリーから紙粉を振動篩により篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを固液分離する。
固液分離前の段階では石膏スラリーから重量異物を篩い分け済みで、重量異物を除去済みの石膏スラリーから紙粉を篩い分けすると、回収した紙粉は製紙原料として再利用できる。また振動篩は、メッシュとは異なり、紙粉が詰まり難い。
以下に本発明を実施するための実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。
図１〜図３に、実施例と変形例を示す。図１において、２は二水石膏の回収装置で、廃石膏ボードを破砕機４により破砕し、粉砕機５により粉砕し、図示しない篩により廃石膏と石膏ボードの紙に由来する紙片とに分離する。そして廃石膏を例えば一旦サイロ６に貯蔵し、か焼機７により例えば１３０℃以上１５０℃以下に加熱し、半水石膏及び又は無水III型石膏に変化させる。なおサイロ６は設けなくても良い。か焼機７でか焼した石膏には砂、砂利、金属片等の重量異物と紙粉とが混入し、重量異物に石膏が固着しているため、風力選別等により石膏と重量異物を分離することは難しい。また篩で分離すると、篩の開口以下の重量異物を除去できず、開口を小さくすると石膏により篩が目詰まりしやすい。
か焼した石膏を混合槽１０へ投入し、後述の異物分離装置１２から還流した石膏スラリー、石膏スラリーのろ液及び水と混合し、石膏スラリーとする。石膏スラリーを重力落下あるいはスラリーポンプ等により、図示しない撹拌機を備えた析出槽１１へ供給し、析出槽１１で石膏スラリーは撹拌され、半水石膏等が溶解し、二水石膏粒子として析出する。重量異物は撹拌機の撹拌羽根、後述のスラリーポンプ２１のインペラー、配管等を摩耗させ、また撹拌を不安定にするので、異物分離装置１２により除去する。なお析出槽１１は多段に限らず１段でも良い。
混合槽１０あるいは析出槽１１の底部あるいは下部から、スラリーポンプ１３により石膏スラリーを異物分離装置１２へ圧送する。異物分離装置１２の底部にスラリー中の重量異物を沈降させ、異物分離装置１２の上部から、石膏スラリーを還流路１８を介して混合槽１０あるいは析出槽１１へ還流させる。異物分離装置１２内に沈降した重量異物には石膏スラリーが随伴しているので、振動篩１４により篩上の重量異物と篩下の石膏スラリーとに分離し、石膏スラリーを還流路１９を介して混合槽１０あるいは析出槽１１へ還流させる。
図２に異物分離装置１２を拡大して示す。異物分離装置１２は例えば縦長のパイプで、異物分離装置１２の形状、内径、高さ、邪魔板などの付属物の有無は、スラリーの流速、重量異物の形状と重量等に応じて定める。異物分離装置１２は底部あるいは下部にロータリーバルブ１７等の強制排出装置を有し、重量異物をロータリーバルブ１７により排出する。なおロータリーバルブ１７を設けず、底部の排出口から重量異物を自然流出させると、石膏スラリーも多量に流出する。石膏スラリー中で二水石膏粒子の析出が進むと、重量異物の分離が容易になるので、混合槽１０のスラリーではなく、析出槽１１のスラリーを処理することが好ましい。また重量異物は析出槽１１等の底部に滞留するので、析出槽１１等の底部あるいは下部から石膏スラリーをスラリーポンプ１３へ供給する。
重量異物を除去済みで、二水石膏粒子が析出したスラリーをスラリーポンプ２１を介して振動篩１５へ供給し、紙粉と石膏スラリーを分離する。なお振動篩１５を低い位置に設け、重力落下によりスラリーを供給しても良い。分離した紙粉には重量異物が含まれていないので、製紙材料として再利用できる。石膏スラリーをフィルタープレス１６等の固液分離装置へ供給し、二水石膏粒子を回収し、ろ液を還流路２０を介して混合槽１０へ供給する。また篩い分け、ろ過などにより失われた水を、還流路２０等から補給する。
異物分離装置は図２の構造のものに限らない。例えば図３の異物分離装置２２のように、傾斜した流路を石膏スラリーが流れる間に重量異物を沈降させ、沈降部２３から分離するようにしても良い。さらに析出槽１１の底部外周等にロータリーバルブ等の強制排出装置を設けて、重量異物を分離しても良い。また異物分離装置１２，２２を振動篩１５の直上流側に配置し、重量異物を除去した石膏スラリーを振動篩１５に供給しても良い。
異物分離装置１２，２２を設けることにより、スラリー中の重量異物を除去し、撹拌羽根、インペラー、配管等の摩耗を抑制すると共に、安定して撹拌できるようにし、さらに振動篩１５で重量異物を含まない紙粉と石膏スラリーを分離できるようにする。
実験例
半水石膏５ｔ／ｈと、ろ液と水の混合物１０ｔ／ｈを混合槽１０へ投入し、合計容積１７５ｍ３の析出槽１１で二水石膏粒子を析出させた。析出装置１１の底部から石膏スラリーを１５ｍ３／ｈで抽出し、異物分離装置１２に供給し、重量異物を濃縮した石膏スラリーを排出し、重量異物を除去済みの石膏スラリーを析出槽１１等へ還流した。強制排出装置から排出した石膏スラリーを開口１ｍｍの振動篩１４により篩い分けした。
半水石膏５ｔ／ｈと、ろ液と水の混合物１０ｔ／ｈを混合槽１０へ投入し、合計容積１７５ｍ３の析出槽１１で二水石膏粒子を析出させた。析出装置１１の底部から石膏スラリーを１５ｍ３／ｈで抽出し、異物分離装置１２に供給し、重量異物を濃縮した石膏スラリーを排出し、重量異物を除去済みの石膏スラリーを析出槽１１等へ還流した。強制排出装置から排出した石膏スラリーを開口１ｍｍの振動篩１４により篩い分けした。
乾式での篩い分けと異なりスラリーから重量異物を分離するので、開口１ｍｍの篩でも二水石膏による目詰まりは生じなかった。なお篩を多量の石膏スラリーが通過したので、析出槽１１へ還流させた。重量異物の多くは砂利と砂で、石膏プラスターの骨材であり、サイズは１〜３ｍｍ程度、石膏の付着量は僅かで、重量は乾燥重量で４０ｋｇ／ｈであった。
析出槽１１から１２ｍ３／ｈで石膏スラリーを抽出し、振動篩１５により紙粉を除去し、紙粉を除去済みのスラリーをフィルタープレス１６により固液分離した。振動篩１５の開口は０．５ｍｍで、乾燥重量で１５ｋｇ／ｈの軽量異物を分離した。軽量異物中の灰分は２２ｍａｓｓ％で、石膏と砂に由来していた。灰分がこのレベルであれば、製紙用にリサイクルが可能である。
石膏スラリーを析出槽１１と異物分離装置１２の間で循環させたので、スラリーポンプのインペラー、配管、撹拌羽根の損傷を抑制できた。また析出槽１１の底部に蓄積した重量異物のため撹拌が停止することもなかった。一方、異物分離装置１２を設置する前は、インペラー等の損傷が著しく、撹拌羽根の動作も不安定であった。さらに振動篩１５で除去した異物中の灰分は７８ｍａｓｓ％で、これは最終処分場で処理するしかなかった。
２ 回収装置
４ 破砕機
５ 粉砕機
６ サイロ
７ か焼機
１０ 混合槽
１１ 析出槽
１２，２２ 異物分離装置
１３．２１ スラリーポンプ
１４，１５ 振動篩
１６ フィルタープレス
１７ ロータリーバルブ
１８〜２０ 還流路
２３ 沈降部
４ 破砕機
５ 粉砕機
６ サイロ
７ か焼機
１０ 混合槽
１１ 析出槽
１２，２２ 異物分離装置
１３．２１ スラリーポンプ
１４，１５ 振動篩
１６ フィルタープレス
１７ ロータリーバルブ
１８〜２０ 還流路
２３ 沈降部
Claims (3)
- 廃石膏ボード由来の石膏をか焼し半水及び／又は無水III型の石膏粒体とし、当該石膏粒体を水と混合して石膏スラリーとした後、当該石膏スラリー中に析出した二水石膏粒子を固液分離する、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法において、
石膏粒体を水に混合した後、二水石膏粒子を固液分離する前に、石膏スラリー中の重量異物を重力沈降により除去することを特徴とする、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。 - 混合槽で石膏粒体を水と混合し、析出槽で石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、
当該石膏スラリーを異物分離装置に導入し、重力沈降により、石膏スラリーと、重量異物及び石膏スラリーの混合物に分離し、
分離した石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させ、
前記混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させることを特徴とする、請求項１の廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。 - 前記混合物から重量異物と石膏スラリーへの篩い分けを振動篩により行うと共に、
前記固液分離前に石膏スラリーから紙粉を振動篩により篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを固液分離することを特徴とする、請求項２の廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。
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