JP2021017383A - 再生無水石膏粉末、再生無水石膏粉末の製造方法、セメント製品、及びセメント製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セメント製品の製造において粉砕助剤としての作用を発現し得る再生無水石膏粉末を提供すること。【解決手段】本開示の一側面は、ＢＥＴ比表面積が３．０〜９．０ｍ２／ｇであり、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量が１０〜７０質量％である、廃石膏ボード由来の再生無水石膏粉末を提供する。【選択図】なし

Description

本開示は、再生無水石膏粉末、再生無水石膏粉末の製造方法、セメント製品、及びセメント製品の製造方法に関する。

石膏ボードが使用されている家屋の解体数が年々増大するにつれて、廃石膏の発生量が増大している。これに伴い、廃石膏を処理するための技術、及び廃石膏を有効に活用するための技術が注目されている。その一例として、セメント製品の原料として使用される排煙脱硫石膏等の石膏の一部を、廃石膏ボードから調製される再生無水石膏で代替する技術が検討されている。

一方、廃石膏中には、通常、二水石膏とともに、紙及び有機混和剤が含有されている。このため、廃石膏をそのままセメント製品に添加すると、製品としての強度発現性が低下したり、凝結性状が変動したりすることが懸念されている。そこで、廃石膏を加熱処理し紙及び有機混和剤を炭化及び分解して、石膏分を再生半水石膏又は再生無水石膏として回収する方法が提案されている（例えば、特許文献１−２）。

特開２００８−００１５６７号公報 特開２００１−１４６４２０号公報

上述のような再生無水石膏等は、他の成分と混合し粉砕することによってセメント製品を調製するために利用することができる。しかし、排煙脱硫石膏等の石膏の一部を再生無水石膏によって代替する際の代替割合を大きくした場合には、粉砕の過程で、石膏の粉砕助剤としての作用が発現せず、再生無水石膏を含む原料が再凝集し、粉砕性の低下が生じることが判明した。

本開示は、セメント製品の製造において従来の粉砕助剤と同様に使用可能な再生無水石膏粉末、及びその製造方法を提供することを目的とする。本開示はまた、上述の再生無水石膏粉末を含むセメント製品、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一側面は、ＢＥＴ比表面積が３．０〜９．０ｍ^２／ｇであり、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量が１０〜７０質量％である、廃石膏ボード由来の再生無水石膏粉末を提供する。

上記再生無水石膏粉末は、特定のＢＥＴ比表面積を有し、４５μｍ以上の粒子径を有する粒子の含有量が所定範囲となるものであることによって、廃石膏ボードに由来する再生無水石膏粉末でありながら、セメント製品の製造に用いた場合に、他の成分（例えば、クリンカ等）の再凝集を抑制し、セメント製品の製造において従来の粉砕助剤と同様に使用することができる。上述のような効果が得られる理由は定かではないが、上述のようなＢＥＴ比表面積及び４５μｍ以上の粒子径を有する粒子の含有量で特定されるような粒度分布を有する再生無水石膏粉末であると、クリンカ等を含むセメント製品の原料混合物の混合粉砕処理においてクリンカ等の粒子間に再生無水石膏粒子が入るこむことが可能であり、クリンカ等の粒子同士の再結合を抑制し、既存の石膏と同様の作用・効果を発現することができるためであると、本発明者らは推測する。

上記再生無水石膏粉末は、粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量が５０質量％以上であってよい。粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量が上記範囲内であることによって、セメント製品を製造する際の再凝集の発生をより十分に抑制することができる。

上記再生無水石膏粉末は、強熱減量が２．５質量％以下であってよい。強熱減量が上記範囲内であることで、原料（例えば、廃石膏ボード等）に由来する有機物（例えば、化粧紙等）の残存量、並びに、二水石膏及び半水石膏の残存量が十分抑制されており、再生無水石膏としての品質により優れたものにできる。

上記再生無水石膏粉末は、未燃炭素量が０．５０質量％以下であってよい。未燃炭素量が上記半否であることで、原料（例えば、廃石膏ボード等）に由来する有機物（例えば、化粧紙等）の残存量が十分抑制されており、再生無水石膏としての品質により優れたものにできる。

本開示の一側面は、廃石膏ボードを含む廃材の粉砕物を７００〜１０００℃の加熱温度及び３０分間未満の加熱時間で、加熱処理する工程を有する、再生無水石膏粉末の製造方法を提供する。

上記再生無水石膏粉末の製造方法は、廃石膏ボードを含む廃材の粉砕物を特定の温度で加熱処理することで廃石膏中の二水石膏を無水石膏に変更しつつ、特定の時間加熱することで無水石膏同士の焼き締まりに伴う粗大粒子の発生を抑制することができ、上述の再生無水石膏を製造することができる。

本開示の一側面は、セメントクリンカと、石膏とを含むセメント製品であって、上記石膏が、上述の再生無水石膏粉末を含有する、セメント製品を提供する。

上記セメント製品は、石膏として上述の再生無水石膏粉末を含有することから、セメントクリンカ等の凝集が抑制されており、再生品でない無水石膏（例えば、排煙脱硫石膏）を用いて製造されるセメント製品と同等の製品とすることができる。

上記再生無水石膏粉末の含有量が、上記石膏の全量を基準として、１〜１００質量％であってよい。

上記セメント製品はセメント系固化材であってよい。

本開示の一側面は、セメントクリンカと、石膏とを含む混合物を粉砕してセメント製品を得る工程を有し、上記石膏が、上述の再生無水石膏粉末を含有する、セメント製品の製造方法を提供する。

上記セメント製品の製造方法は、石膏として上述の再生無水石膏粉末を含有することから、セメントクリンカ等の凝集が抑制されており、上述のセメント製品と同等の製品を製造することができる。

上記再生無水石膏粉末の含有量が、上記石膏の全量を基準として、１〜１００質量％であってよい。

上記セメント製品が、セメント系固化材であってよい。

本開示によれば、セメント製品の製造において従来の粉砕助剤と同様に使用可能な再生無水石膏粉末、及びその製造方法を提供することができる。本開示によればまた、上述の再生無水石膏粉末を含むセメント製品、及びその製造方法を提供することができる。

以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。

本明細書において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。本明細書において、「〜」で示される数値範囲は、特に断らない限り、それぞれの上限値及び下限値を範囲内に含む。

再生無水石膏粉末の一実施形態は、廃石膏ボード由来の再生無水石膏粉末であって、ＢＥＴ比表面積が３．０〜９．０ｍ^２／ｇであり、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量が１０〜７０質量％以下である。

上記再生無水石膏は、セメント製品の製造にする際の原料の再凝集を抑制することができる。換言すれば、上記再生無水石膏を含む組成物は既存の粉砕助剤（例えば、石膏等）と同様の作用・効果を発現し得る。粉砕性等の粉砕助剤としての性能は、上記再生無水石膏を含む組成物を粉砕した際の所定粉砕時間におけるブレーン比表面積の上昇速度を指標として評価することができる。上記再生無水石膏を含む組成物が粉砕されることによる比表面積の上昇と、再凝集による比表面積の低下が同時に発生するため、一般的には、再凝集が発生すると時間経過による比表面積の上昇割合が低下する傾向にある。このことから、上記上昇速度を、再生無水石膏が上記組成物の粉砕助剤としての性能を発揮し得るものであるか否かの指標として利用することができる。すなわち、従来の再生無水石膏では、これを含む組成物の粉砕時に再凝集が誘発されることから、上記上昇速度が低下してしまうところ、本開示に係る再生無水石膏では、上記上昇速度の低下が十分に抑制されたものとなる。

上記再生無水石膏粉末のＢＥＴ比表面積は、３．０ｍ^２／ｇ以上であり、例えば、３．２ｍ^２／ｇ以上、又は３．５ｍ^２／ｇ以上であってよい。上記再生無水石膏粉末のＢＥＴ比表面積は、９．０ｍ^２／ｇ以下であり、例えば、８．０ｍ^２／ｇ以下、７．０ｍ^２／ｇ以下、又は６．５ｍ^２／ｇ以下であってよい。上記再生無水石膏粉末のＢＥＴ比表面積が上述の範囲内であることで、セメント製品を製造する際の再凝集をより十分に抑制することができる。上記再生無水石膏粉末のＢＥＴ比表面積は上述の範囲内で調整することができ、例えば、３．０〜９．０ｍ^２／ｇ、又は３．２〜７．０ｍ^２／ｇであってよい。上記ＢＥＴ比表面積は、原料である廃石膏ボードの粉砕物の粒度調整、粉砕物の焼成時間等を調整することによって制御できる。

本明細書における「ＢＥＴ比表面積」は、ＪＩＳ Ｚ ８８３０：２０１３「ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」に記載の方法に準拠して測定される値を意味する。

上記再生無水石膏粉末において、粒子径が４５μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、１０質量％以上であるが、例えば、１５質量％以上、３０質量％以上、４０質量％以上、４２質量％以上、又は４５質量％以上であってよい。上記再生無水石膏粉末において、粒子径が４５μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、７０質量％以下であるが、６５質量％以下、６２質量％以下、６０質量％以下、又は５８質量％以下であってよい。粒子径が４５μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は上記範囲内で調整してもよく、例えば、１０〜６５質量％、１５〜６５質量％、又は１５〜６２質量％等であってよい。上記粒子径は、原料である廃石膏ボードの粉砕物の粒度調整、粉砕物の焼成時間等を調整することによって制御できる。

上記再生無水石膏粉末において、粒子径が２０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、例えば、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、又は９０質量％以上であってよい。上記再生無水石膏粉末において、粒子径が２０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、例えば、１００質量％以下、又は９９質量％以下であってよい。粒子径が２０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は上記範囲内で調整してもよく、例えば、５０〜１００質量％、又は８０〜９９質量％等であってよい。上記粒子径は、原料である廃石膏ボードの粉砕物の粒度調整、粉砕物の焼成時間等を調整することによって制御できる。

上記再生無水石膏粉末において、粒子径が９０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、例えば、１０質量％未満、８質量％以下、又は５質量％以下であってよい。上記再生無水石膏粉末において、粒子径が９０μｍ以上である再生無水石膏粒子が含まれていなくてもよいが、その含有量は、例えば、１質量％以上であってよい。粒子径が９０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は上記範囲内で調整してもよく、例えば、１〜８質量％等であってよい。上記粒子径は、原料である廃石膏ボードの粉砕物の粒度調整、粉砕物の焼成時間等を調整することによって制御できる。

本明細書において、粒子径が４５μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、対象となる再生無水石膏粉末を目開き４５μｍの篩にかけた場合の篩上品（４５μｍ残部ともいう）を意味する。本明細書において、粒子径が２０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、対象となる再生無水石膏粉末を目開き２０μｍの篩にかけた場合の篩上品（２０μｍ残部ともいう）を意味する。本明細書において、粒子径が９０μｍ以上である再生無水石膏粒子の含有量は、対象となる再生無水石膏粉末を目開き９０μｍの篩にかけた場合の篩上品（９０μｍ残部ともいう）を意味する。

上記再生無水石膏粉末の強熱減量（ｉｇ．ｌｏｓｓ）は、例えば、２．５質量％以下、２．０質量％以下、１．５質量％以下、又は０．７質量％以下であってよい。上記再生無水石膏粉末の強熱減量の下限値は特に限定されるものではなく、加熱した際に減量が観測されないもの（０質量％）であってもよい。強熱減量が上記範囲内であることで、原料（例えば、廃石膏ボード等）に由来する有機物（例えば、化粧紙等）の残存量、並びに、二水石膏及び半水石膏の残存量が十分抑制されており、再生無水石膏としての品質により優れたものにできる。上記再生無水石膏粉末の強熱減量は、再生無水石膏粉末を加熱処理することによっても調整することができる。

本明細書において強熱減量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の「５．強熱減量の定量方法」における「５．２ 高炉セメント及び高炉スラグ以外の場合」に記載の方法に準拠し、加熱温度７００℃にて測定される値を意味する。

上記再生無水石膏粉末の未燃炭素量（Ｃ量）は、例えば、０．５０質量％以下、０．４５質量％以下、０．４０質量％以下、０．３５質量％以下、又は０．２５質量％以下であってよい。上記再生無水石膏粉末の未燃炭素量の下限値は特に限定されるものではなく、未燃炭素量が検出限界以下であってもよい。未燃炭素量が上記範囲内であることで、原料（例えば、廃石膏ボード等）に由来する有機物（例えば、化粧紙等）の残存量が十分抑制されており、再生無水石膏としての品質により優れたものにできる。上記再生無水石膏粉末の未燃炭素量は、再生無水石膏粉末を加熱処理することによっても調整することができる。

本明細書における未燃炭素量は、ＪＩＳ Ｒ １６０３：２００７「ファインセラミックス用窒化けい素微粉末の化学分析方法」の赤外吸収法によって測定される値を意味する。

本開示に係る再生無水石膏は、天然石膏及び排煙脱硫石膏等の一般に使用される石膏の代替品として使用できる。すなわち、天然石膏及び排煙脱硫石膏等の一般に使用される石膏が使用されている技術において、その一部又は全部を本開示に係る再生無水石膏に置換することができる。

上述の再生無水石膏粉末は、例えば、以下のような方法で製造することができる。再生無水石膏粉末の製造方法の一実施形態は、廃石膏ボードを含む廃材の粉砕物を７００〜１０００℃の加熱温度及び３０分間未満の加熱時間で、加熱処理する工程を有する。

廃石膏ボードを含む廃材は、例えば、石膏ボードが使用されている家屋の解体によって供給される廃材であってよい。廃材としては廃石膏ボード以外の物を含むことを排除するものではないが、取扱い性の観点等から、廃材に占める廃石膏ボードの含有量は、例えば、８０体積％以上、９０体積％以上、又は９５体積％であってよく、１００体積％（廃材が廃石膏ボードのみからなる）であってもよい。廃石膏ボードは、通常、二水石膏の他に、化粧紙等の紙、及びバインダー等の有機混和剤などが含まれる。

廃石膏ボードを含む廃材の粉砕物は、比較的細かく粉砕されたものであることが好ましい。粉砕物の最大粒径は、例えば、９．５ｍｍ以下、５．６ｍｍ以下、又は３．３５ｍｍ以下であってよい。粉砕物の最大粒径が９．５ｍｍ以下であると、加熱処理による有機物含有量の低減及び二水石膏の脱水がより容易なものとなる。粉砕物の最大粒径は、取扱い性の観点から、例えば、１．０ｍｍ以上であってよい。粉砕物の最大粒径は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規定された呼び寸法の標準篩において、粉砕物が全通する最小の呼び寸法の値を意味する。

廃石膏ボードを含む廃材の粉砕物は、あらかじめ粉砕された粉砕物を使用してもよく、廃石膏ボードを含む廃材を別途粉砕して使用してもよい。すなわち、再生無水石膏粉末の製造方法は、廃石膏ボードを含む廃材を粉砕して上記粉砕物を調製する工程を更に有してもよい。この場合、粉砕には、ボールミル等の粉砕機を用いることができる。粉砕物の平均粒径は、粉砕にかける時間等の条件を変更するによって調整することができる。廃石膏ボードを含む廃材を別途粉砕して使用する場合には、廃石膏ボード等に由来する紙等を予め除去したうえで粉砕してもよい。

上記粉砕物の加熱温度は、７００℃以上であるが、例えば、７５０℃以上、又は８００℃以上であってよい。上記粉砕物の加熱温度の下限値を７００℃以上とすることで、粉砕物に含まれる紙及び有機混和剤等の有機物を燃焼させ、有機物の含有量を十分に低減することができると共に、二水石膏の脱水をより十分なものとすることができる。上記粉砕物の加熱温度は、１０００℃以下であるが、例えば、９５０℃以下、又は９００℃以下であってよい。上記粉砕物の加熱温度の上限値を１０００℃以下とすることで、石膏自体が熱分解することを防ぐとともに、有害な三酸化硫黄の発生を抑えることができる。上記粉砕物の加熱温度は上述の範囲内で調整することができ、例えば、７００〜１０００℃、又は７５０〜９００℃であってよい。

上記粉砕物の加熱処理は、例えば、並流式ロータリーキルン、電気炉及びガス炉等を使用して行うことができる。並流式ロータリーキルンを使用する場合、上記粉砕物の加熱温度は、焼点温度を意味する。焼点温度を７００〜１０００℃に設定する場合、窯尻温度は、５００〜８００℃程度である。

上記粉砕物の加熱時間は、３０分間未満であるが、例えば、２５分間以下、２０分間以下、又は１５分間以下であってよい。上記粉砕物の加熱時間の上限値が３０分間未満であることで、生成される無水石膏が焼き締まり粗大粒子が生成することを十分に抑制することができる。上記粉砕物の加熱時間は、例えば、１分間以上、２分間以上、又は４分間以上であってよい。上記粉砕物の加熱時間の下限値が１分間以上であることで、粉砕物に含まれる紙及び有機混和剤等の有機物を燃焼させ、有機物の含有量を十分に低減することができると共に、二水石膏の脱水をより十分なものとすることができる。上記粉砕物の加熱時間は上述の範囲内で調整することができ、例えば、１〜２５分間、又は１〜１５分間であってよい。

上述のようにして得られる再生無水石膏粉末は、セメント製品の製造に有用である。セメント製品の一実施形態は、セメントクリンカと、石膏とを含むセメント製品であって、上記石膏が、上述の再生無水石膏粉末を含有する。

セメントクリンカとしては、例えば、普通セメントクリンカ、早強セメントクリンカ、中庸熱セメントクリンカ、低熱セメントクリンカ、及び油井セメントクリンカ等が挙げられる。この中でも、強度特性や入手のしやすさを考慮すると、普通セメントクリンカ、早強セメントクリンカが好適に使用できる。

上記セメント製品は、石膏として上述の再生無水石膏粉末を含む。石膏は、例えば、上述の再生無水石膏粉末に加えて、その他の石膏を含んでもよい。その他の石膏としては、例えば、天然石膏及び排煙脱硫石膏等を含むことができる。上述の再生無水石膏粉末の含有量は、上記石膏の全量を基準として、例えば、１質量％以上、１０質量％以上、１５質量％以上、３０質量％以上、６０質量％以上、又は８０質量％以上であってよく、１００質量％であってもよい。ここで、１００質量％とは、セメント製品中の石膏のすべてが本開示に係る再生無水石膏粉末であることを意味する。上述の再生無水石膏粉末の含有量は上述の範囲内で調整してもよく、上記石膏の全量を基準として、例えば、１〜１００質量％、又は１５〜１００質量％であってよい。

セメント製品における石膏の含有量（再生無水石膏粉末及びその他の石膏の合計量）は、セメントクリンカ１００質量部を基準として、ＳＯ_３換算で、例えば、０．５質量部以上、１質量部以上、２質量部以上、４質量部以上、６質量部以上、８質量部以上、又は１０質量部以上であってよい。セメント製品における石膏の含有量（再生無水石膏粉末及びその他の石膏の合計量）は、セメントクリンカ１００質量部を基準として、ＳＯ_３換算で、例えば、２５質量部以下、又は２０質量部以下であってよい。

セメント製品は、セメントクリンカ及び石膏に加えて、更にその他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、例えば、高炉スラグ、石灰石、フライアッシュ、ポゾラン、及び珪藻土等が挙げられる。高炉スラグとしては、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０６：２０１３「コンクリート用高炉スラグ微粉末」で規定される高炉スラグ微粉末等が挙げられる。

セメント製品が高炉スラグを含む場合、高炉スラグの含有量は、セメントクリンカ１００質量部を基準として、例えば、２０質量部以上、３０質量部以上、４０質量部以上、又は４５質量部以上であってよい。高炉スラグの含有量は、セメントクリンカ１００質量部を基準として、例えば、１００質量部以下、８０質量部以下、又は７０質量部以下であってよい。高炉スラグの含有量が上記範囲内であると、当該セメント製品を用いて調製されるスラリーが優れた流動性を有するとともに、地盤改良固化材等の固化材として使用した際に優れた強度特性を発揮し得る。

セメント製品のブレーン比表面積は、例えば、２３００ｃｍ^２／ｇ以上、２５００ｃｍ^２／ｇ以上、又は３０００ｃｍ^２／ｇ以上であってよい。セメント製品のブレーン比表面積は、例えば、６０００ｃｍ^２／ｇ以下、５０００ｃｍ^２／ｇ以下、又は４０００ｃｍ^２／ｇ以下であってよい。セメント製品のブレーン比表面積は上述の範囲内で調整することができ、例えば、２３００〜６０００ｃｍ^２／ｇであってよく、３０００〜４０００ｃｍ^２／ｇであってよい。

本明細書におけるブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ２５２１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して測定される値を意味する。

セメント製品は、上述のとおりセメント組成物ともいえる。セメント製品は、例えば、固化材（セメント系固化材ともいう）、混合セメント、及びポルトランドセメント等が挙げられる。固化材としては、例えば、地盤改良材等が挙げられる。混合セメントとしては、例えば、高炉セメント、フライアッシュセメント、耐硫酸セメント、及びポゾランセメント等が挙げられる。ポルトランドセメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、油井ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、及び中庸熱セメント等が挙げられる。固化材は石膏の含有量が多いことから、上述の再生無水石膏粉末の効果がより顕著である。

上述のセメント製品は、例えば、以下のような方法で製造することができる。セメント製品の製造方法の一実施形態は、セメントクリンカと、石膏とを含む混合物を粉砕してセメント製品を得る工程を有し、上記石膏が、上述の再生無水石膏粉末を含有する。

セメントクリンカと、石膏とを含む混合物には、上述のセメント製品に含まれるその他の成分が含まれてもよい。その他の成分は、上記混合物を調製する際に配合してもよく、セメントクリンカ及び石膏のみを含む混合物を粉砕した後に配合してもよい。上記混合物の粉砕は、例えば、ベッセルミル、ボールミル、及び竪型ローラミル等を用いることができる。

以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。また、上述した実施形態についての説明内容は、互いに適用することができる。

以下、実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明する。ただし、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
廃石膏ボードを５ｍｍ以下に粉砕し、紙の一部を除去した廃石膏ボードの粉砕物を電気炉内で８００℃の温度条件の下、２分間加熱処理することで、再生無水石膏粉末を調製した。調製された再生無水石膏粉末について、ＢＥＴ比表面積、粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量、強熱減量、及び未燃炭素量を測定した。結果を表１に示す。

［実施例２］
加熱時間を１５分間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして再生無水石膏粉末を調製した。得られた再生無水石膏について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１において調製した紙の一部を除去した廃石膏ボードの粉砕物を比較例１とした。上記粉砕物についてＢＥＴ比表面積、粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量、強熱減量、及び未燃炭素量を測定した。結果を表１に示す。表１中、「−」は、加熱処理をしていないことを示す。

［比較例２］
加熱時間を４５分間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして再生無水石膏粉末を調製した。得られた再生無水石膏について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

［参考例１］
参考のため、市販の排煙脱硫石膏を参考例１とした。排煙脱硫石膏について、ＢＥＴ比表面積、粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量、強熱減量、及び未燃炭素量を測定した。結果を表１に示す。表１中、「−」は、加熱処理をしていないことを示す。

＜セメント系固化材調製用の石膏としての評価＞
上述のようにして得られた実施例１，２及び比較例２の再生無水石膏粉末、比較例１の粉砕物、並びに参考例１の排煙脱硫石膏のそれぞれを用いて、セメント系固化材調製用の石膏としての評価を行った。

まず、セメントクリンカ（宇部興産株式会社宇部セメント工場製、早強ポルトランドセメント、５ｍｍ以下に粉砕）１００質量部に対して、再生無水石膏粉末が１７．６質量部となるように再生無水石膏粉末を混合して混合物を得て、ベッセルミル（川崎重工業株式会社製、製品名：川崎 ＳＩＥＢ ＴＥＣＨＮＩＣ 振動ミル Ｔ−１００）を用いて２５〜６５秒間、上記混合物を粉砕した。２５秒間粉砕した状態を起点として、その後１０秒間粉砕処理をする毎に粉砕品のブレーン比表面積を測定した。得られた測定結果から、粉砕時間が４５秒間から６５秒間の間における粉砕物のブレーン比表面積の上昇速度を算出した。混合物が粉砕されることによる比表面積の上昇と、再凝集による比表面積の低下が同時に発生するため、再凝集が発生すると一般的には、時間経過にともなって比表面積の上昇割合が低下する傾向にある。このため、上記上昇速度を算出及び評価することによって、再凝集の抑制の効果を評価することができる。再生無水石膏粉末と同様にして、比較例１の粉砕物、並びに参考例１の排煙脱硫石膏についても上述の評価を行った。結果を表２に示す。

表２に示される結果から、比較例２において、粉砕時間４５〜６５秒間における粉砕物のブレーン比表面積が大きく低下しており、粉砕性が低下していることが確認された。換言すれば、比較例２の再生無水石膏粉末を用いてセメント製品の調製を図るとその過程において粒子の再凝集が生じることが判る。

［実施例３］
廃石膏ボードを５ｍｍ以下に粉砕し、紙の一部を除去した廃石膏ボードの粉砕物を並流式ロータリーキルン（内径：１．４ｍ、長さ：４．０ｍ、傾斜：３°）内に、１．５トン／時間の供給速度で供給しながら、上記粉砕物を８５０℃の温度条件（窯尻温度で７００℃）の下、２〜４分間加熱処理することで、再生無水石膏粉末を調製した。調製された再生無水石膏粉末は、ＢＥＴ比表面積が６．０７ｍ^２／ｇ、粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量が９８．４質量％、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量が１５．１質量％、強熱減量が１．１８質量％、及び未燃炭素量が０．２３質量％であった。

＜セメント系固化材の調製＞
上述のようにして得られた実施例３の再生無水石膏粉末を用いて、表３に示す配合でセメント系固化材を調製した。まず、ポルトランドセメントクリンカ（宇部興産株式会社宇部セメント工場製）１００質量部、及び高炉スラグ（日鉄日新製鋼株式会社呉製鉄所製）４８質量部に対して、排煙脱硫石膏（中国電力株式会社小野田発電所製）及び上述の再生無水石膏粉末の合計量がＳＯ_３換算で１１．４質量部となるように混合して混合物を得た。石膏における再生無水石膏粉末の含有量（ＳＯ_３換算）は、排煙脱硫石膏及び再生無水石膏粉末の合計量を基準として、２０質量％とした。得られた混合物をボールミルで粉砕し、セパレータを通し分級することによって、セメント系固化材（固化材Ａ）を調製した。

［実施例４］
排煙脱硫石膏及び上述の再生無水石膏粉末の合計量がＳＯ_３換算で１１．７質量部とし、石膏における再生無水石膏粉末の含有量（ＳＯ_３換算）は、排煙脱硫石膏及び再生無水石膏粉末の合計量を基準として、３０質量％としたこと以外は、実施例３と同様にしてセメント系固化材（固化材Ｂ）を調製した。

［実施例５］
排煙脱硫石膏を用いず、再生無水石膏粉末の配合量を１３．７質量部としたこと以外は、実施例３と同様にしてセメント系固化材（固化材Ｃ）を調製した。

［参考例２］
再生無水石膏粉末に代えて、排煙脱硫石膏の配合量を１０．８質量部としたこと以外は、実施例３と同様にしてセメント系固化材（固化材Ｘ）を調製した。

＜セメント系固化材の評価＞
上述のように得られた実施例４のセメント系固化材（固化材Ｂ）、及び参考例２のセメント系固化材（固化材Ｘ）のそれぞれを用いて、セメント系固化材の評価を行った。評価には、下記表４に示す試料土を用いた。

まず、上述のように得られたセメント系固化材を、試料土のそれぞれに対して表５に示す割合で配合し、ソイルミキサーで３分間混合して、混合土を得た。混合土をモールド（直径：１０ｃｍ、深さ：１２．５ｃｍ）にタッピング法で充填し、２０℃の恒温槽内で、７日間又は２８日間密封養生することで、混合土を固化させた試料を調製した。得られた試料に対して、ＪＩＳ Ａ １２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して一軸圧縮試験を行い、試料の圧縮強度を測定した。結果を表５に示す。

表５に示されるように、石膏の一部を再生無水石膏粉末に置き換えた固化材Ｂは、砂質土、粘性土、及びロームのいずれの試料土に対しても、再生無水石膏を使用していない固化材Ｘと同等の圧縮強さを発揮することが確認された。すなわち、本開示に係る再生無水石膏を、排煙脱硫石膏等の通常の石膏と同様に使用できることが確認された。

本開示によれば、セメント製品の製造において粉砕助剤としての作用を発現し得る再生無水石膏粉末、及びその製造方法を提供することができる。本開示によればまた、上述の再生無水石膏粉末を含むセメント製品、及びその製造方法を提供することができる。

Claims (11)

1. ＢＥＴ比表面積が３．０〜９．０ｍ^２／ｇであり、粒子径が４５μｍ以上である粒子の含有量が１０〜７０質量％である、廃石膏ボード由来の再生無水石膏粉末。
2. 粒子径が２０μｍ以上である粒子の含有量が５０質量％以上である、請求項１に記載の再生無水石膏粉末。
3. 強熱減量が２．５質量％以下である、請求項１又は２に記載の再生無水石膏粉末。
4. 未燃炭素量が０．５０質量％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の再生無水石膏粉末。
5. 廃石膏ボードを含む廃材の粉砕物を７００〜１０００℃の加熱温度及び３０分間未満の加熱時間で、加熱処理する工程を有する、再生無水石膏粉末の製造方法。
6. セメントクリンカと、石膏とを含むセメント製品であって、
   前記石膏が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の再生無水石膏粉末を含有する、セメント製品。
7. 前記再生無水石膏粉末の含有量が、前記石膏の全量を基準として、１〜１００質量％である、請求項６に記載のセメント製品。
8. セメント系固化材である、請求項６又は７に記載のセメント製品。
9. セメントクリンカと、石膏とを含む混合物を粉砕してセメント製品を得る工程を有し、
   前記石膏が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の再生無水石膏粉末を含有する、セメント製品の製造方法。
10. 前記再生無水石膏粉末の含有量が、前記石膏の全量を基準として、１〜１００質量％である、請求項９に記載の製造方法。
11. 前記セメント製品が、セメント系固化材である、請求項９又は１０に記載の製造方法。