JP2023036205A - 廃石膏ボードの処理方法、及びそれに用いる流動槽式か焼機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 廃石膏ボードを破砕した石膏粒体を、無水II型石膏ではなく、半水及び/又は無水III型石膏へとか焼する。さらに用いるか焼機を定常運転できるようにする。【構成】 廃石膏ボードを破砕した石膏粒体をか焼し、半水石膏及び/又は無水III型石膏へ変化させる。か焼機の流動槽への投入口から、投入装置により石膏粒体を流動槽内に投入すると共に、流動槽からの排出口から、排出装置によりか焼後の石膏粒体を排出し、かつ投入装置と排出装置を制御することにより、流動槽内の石膏粒体の量を所定範囲内に保つ。【選択図】 図２
Description
この発明は廃石膏ボードの処理方法と、それに用いる流動槽式か焼機に関する。
発明者らは廃石膏ボードからの石膏の回収方法を提案した（例えば特許文献１：WO2012/176688）。最初に廃石膏ボードを破砕機により破砕し、次いでか焼機によりか焼し、廃石膏ボードに含まれていた二水石膏を半水石膏に変化させる。半水石膏は水和性が高いので、石膏スラリーにすると晶析槽で石膏粒子を析出させることができる。そして固液分離装置により石膏スラリーから石膏粒子を分離すると、廃石膏ボードから石膏を回収できる。半水石膏の代わりに無水III型石膏を用いても良く、晶析槽の温度を制御すると、析出する石膏粒子の形態を二水石膏、半水石膏等に制御できる。
伝熱効率が高いか焼機として、流動槽式のか焼機がある。流動槽式のか焼機では、流動槽の下方から熱風を導入し、粒体を熱風により加熱する。粒体は投入口から排出口まで流動しながら移動する。流動槽式のか焼機の例を図４に示す。流動槽の長手方向の一端から粉体を投入し、他端からか焼した粉体を排出する。また流動槽の下部に多数の開口を備えた分散板７７を設けて熱風を吹き込み、熱風により粉体を加熱すると共に流動させ、流動槽の上部から排気する。また出口側に堰板７６を設け、堰板７６の昇降により流動槽内の粉体の量を制御する。
しかしながら流動槽式のか焼機を、廃石膏ボードを破砕した石膏粒体のか焼に用いると、問題が生じた。廃石膏ボードを破砕した石膏粒体は、粒度分布が広い。これは、石膏ボードに含まれる澱粉等のバインダにより、石膏粒体に固着性があるためである。また廃石膏ボードが雨等で濡れると、石膏粒体の固着性が高まる。これらのため、石膏粒体を狭い粒度範囲に分級することは難しい。
粒度分布が広い石膏粒体を、堰板７６を設けた流動槽式のか焼機でか焼する際、粒径の大きな粒子が堰板７６を超える風速で運転した場合、粒径が小さな粒子は、短時間で排気ライン７９へ飛散し、飛散量は投入した石膏粒体の４０～６０質量％となる。この粒子はか焼機内から短時間で排出されるため、一部が投入時の二水石膏のままである。なお晶析に適した石膏の形態は半水または無水III型である。排気ライン７９へ飛散した粒子は、バグフィルターで捕集する。バグフィルターで捕集した粒子は、排出口８０から排出されるか焼後の石膏と合流させる。合流後の石膏の二水石膏残存率は、５質量％以下とする必要がある。これ以上になると、晶析工程で生成する二水石膏の平均粒径が低下する。上記条件では飛散量が多いため、二水石膏の残存率は１０質量％以上となる。
一方で、粒径の小さな粒子の飛散量を少なくするため風速を小さくすると、粒径の大きな粒子が堰板を超えなくなり、か焼機内に滞留する。滞留量が増えるに従い、流動槽の運転は不安定となり、最終的には運転できなくなる。また、滞留した石膏は晶析に適さない無水II型となる。
堰板７６の下部に粒径の大きな石膏粒子を排出するための排出口を設けることも、検討した。しかし廃石膏ボードを破砕した石膏粒体は流動性が低いため、排出口を設けても、所望の排出量で石膏粒体を排出することはできなかった。このため、大きな石膏粒子が無水II型石膏まで変化することを充分には防止できず、またか焼機を定常運転することも困難であった。
この発明の課題は、廃石膏ボードを破砕した石膏粒体を、無水II型石膏ではなく、半水及び/又は無水III型石膏へとか焼でき、かつ用いるか焼機を定常運転できる方法を提供することにある。またはこの発明の他の課題は、これらの課題に適した流動槽式か焼機を提供することにある。
この発明の廃石膏ボードの処理方法では、廃石膏ボードを破砕した石膏粒体をか焼し、半水石膏及び/又は無水III型石膏へ変化させる。この発明の廃石膏ボードの処理方法は、か焼機の流動槽への投入口から、投入装置により石膏粒体を流動槽内に投入すると共に、流動槽からの排出口から、排出装置によりか焼後の石膏粒体を排出し、かつ、投入装置と排出装置を制御することにより、流動槽内の石膏粒体の量を所定範囲内に保つことを特徴とする。
この発明のか焼機は、廃石膏ボード由来の石膏粒体をか焼するためのものである。この発明のか焼機は、流動槽と、石膏粒体の投入装置を備える投入口と、石膏粒体の排出装置を備える排出口と、投入装置と排出装置を制御し、流動槽内の石膏粒体の量を所定範囲内に保つコントローラ、とを備えていることを特徴とする。なおこの明細書において、廃石膏ボードの処理方法に関する記載、特にか焼に関する記載は、そのまま流動槽式か焼機にも当てはまる。
この発明では、堰板を設けないため、粒径の大きな粒子の流動は、分散板上での横移動だけで良い。横移動させるために必要な風量であれば、小さい粒径の石膏粒子が二水石膏のまま流動槽から出て行く量を減らすことができる。例えばか焼後の石膏での二水石膏残存率を５質量％未満にできる。
この発明では堰板の高さではなく、流動槽への石膏の投入量と排出量を増減させることによって、流動槽内の石膏粒体の量を調整する。例えば、流動槽内の石膏粒体の量を増やす場合は、投入量を増やすか排出量を減らす。所定の石膏粒体の量になった後は、投入量と排出量が同じになるように調整し、定常運転を行う。なお、流動槽内の石膏粒体の量は、分散板の上下での圧力差等により測定できる。なお石膏の投入量を一定に保ち、排出量を増減することも、投入装置と排出装置を制御することに含まれる。
好ましくは、流動槽の底部の分散板から熱風を流動槽内に吹き込むと共に、流動槽の頂部の排気口から吹き込んだ熱風を排気する。そして流動槽の幅を流動槽の下部よりも流動槽の上部で大きくする。熱風の流速は流動槽の上部で低下し、熱風中に浮遊している主として小粒径の石膏が沈降し、小粒径の石膏が短時間で流動槽から排出されることを制限できる。
また好ましくは、分散板を投入口側から排出口側へ向けて下向きに傾斜させる。すると流動槽内の石膏全体が排出口側へ移動するので、大粒径の石膏が流動槽内に長時間留まることを防止できる。
好ましくは流動槽からの排気ラインにサイクロンを設ける。排気ラインに飛散した小さな粒径の石膏粒子のうち、比較的大きいものをサイクロンで捕集し、流動槽内へ戻す。補修された石膏粒体はサイクロンおよび流動槽内を循環するうちに凝集して粒成長するので、排気ラインから飛散しなくなる。
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。この発明の範囲は実施例により限定されるものではない。
図１～図３に実施例を示す。図１は廃石膏ボードから石膏の回収までを示す。前処理工程２では、図示しない廃石膏ボードを投入口１１から破砕機１０に投入し、粗く破砕する。破砕片を篩１６で処理し、篩上の破砕片を選別コンベヤ１８へ供給し、金属、木片、モルタル等の異物を目視で除去する。なお篩下の石膏粒体は後述の細破砕機３０へ投入する。定量搬送コンベヤ２０により、異物を除去した破砕片を所定量ずつ搬送する。定量搬送コンベヤ２０の付近に磁選装置２５を設け、磁力により金属異物などの磁着物を除去する。次いで破砕片を細破砕機３０に供給し、か焼と晶析に適したサイズの石膏粒体へ破砕し、サイロ４０にストックする。
次のか焼工程４では、流動槽式か焼機５０により石膏粒体をか焼し、二水石膏から半水及び/又は無水III型石膏へ変化させる。
晶析工程６では、か焼により得られた半水及び/又は無水III型石膏を混合器で石膏のスラリー等と混合し、晶析槽で二水石膏等の石膏粒子を析出させる。ろ過工程８では晶析槽から石膏スラリーを抽出し、篩により紙粉等を除去し、残りのスラリーをろ過器により固液分離し、二水石膏等の石膏粉体を回収する。固液分離後の液体成分は工水等を加え、混合器へ循環させる。
か焼工程と用いる流動槽式か焼機５０（以下「か焼機５０」）を、図２，図３を参照して説明する。か焼機５０は底板５１と天板５２を備え、底板５１に設けた給気口５３から給気ブロワ５３ｂにより、例えば３００℃程度の熱風を給気する。底板５１の上部に分散板５４があり、分散板５４の開口から熱風が吹き込まれる。そして好ましくは、分散板５４は投入口側から排出口側へ向け、傾斜角θで下向きに傾斜している。傾斜角θは例えば０.５°以上５°以下で、好ましくは１°以上３°以下とする。分散板５４と天板５２の間のスペースが流動槽である。
投入口５５から石膏粒体を投入し、排出口５６から石膏粒体を排出する。流動槽内の圧力を一定に保つため、投入口５５にロータリーバルブ５７を設け、排出口５６にもロータリーバルブ５８を設け、外気と機械的に遮断しながら投入しかつ排出する。外気と遮断しながら投入あるいは排出でき、かつ投入量（排出量）を制御できる装置、例えばダブルダンパーなどであればロータリーバルブ５７，５８以外の装置でも良い。
か焼機５０内の石膏７０の量を、圧力センサ５９ａ，ｂで求めた圧力の差により測定する。圧力センサ５９ａにより、底板５１と分散板５４の間での熱風の圧力を測定する。圧力センサ５９ｂにより、石膏７０と天板５２の間での熱風の圧力を測定する。これらの圧力の差は石膏７０を通過する間に熱風が失う圧力を示し、石膏７０の量を表している。なお石膏７０の量を測定できるセンサであれば、任意のセンサを用いることができる。
天板５２に排気ライン６１を接続し、その出口をサイクロン６０に接続する。サイクロン６０の上部への気流をバグフィルタ６３により処理し、排気ブロワ６２ｂにより排気口６２から排気する。またバグフィルタ６３には、捕集した石膏粒子の排出用に、図示しないロータリーバルブを接続し、捕集した石膏粒子をか焼機内へ戻さずに排出し、排出口５６からの石膏と合流させる。サイクロン６０で回収した石膏粒体を、ロータリーバルブ６４を用いて流動槽内へ戻す。
図３に示すように、流動槽は３種類の側壁６５，６６，６７を備え、流動槽の上部は下部よりも幅が広い。このため熱風の流速は、流動槽の上部で低下する。
７１は排出口５６の手前の傾斜板である。コントローラ７２は、圧力センサ５９ａ，ｂからの信号Ｓ１，Ｓ２により、流動槽内の石膏７０の量を推定し、制御信号Ｐ１，Ｐ２によりロータリーバルブ５７，５８を制御する。
か焼機５０のサイズ等の例を示す。熱風は給気口６３で例えば３００℃程度、排気ライン６１の入口で例えば１５０℃程度、流動槽内での熱風の流速は例えば１～２ｍ／ｓ程度である。なお石膏７０の目標加熱温度は例えば１３０℃程度である。分散板５４は例えば長さが５ｍ、幅が１ｍ、分散板５４から天板５２までの高さは例えば３ｍ、堆積している石膏７０の厚さは例えば２００ｍｍ～４００ｍｍで、流動槽内の石膏の量は例えば６００～１２００ｋｇで、流動槽内の石膏の平均滞留時間は２０分～４０分程度である。
か焼機５０の作用を説明する。コントローラ７２により、流動槽内の石膏７０の量を一定にするように、ロータリーバルブ５７，５８を制御する。堰板ではなく、ロータリーバルブ５８により石膏粒体の排出を制御するので、石膏粒体は図２の右から左へ流動するだけで良く、堰板を乗り越える必要がない。このため、大きな石膏粒子と小さな石膏粒子との滞留時間の差を小さくできる。
石膏粒体を横方向に移動させれば良いので、熱風の供給量を減らすことができる。このため、排気ライン６１への飛散量を減らすことができる。またこれに伴い、小粒径の石膏粒体が二水石膏のままバグフィルタ６３へ達する量を減らすことができる。
分散板５４が傾斜角θで出口側へ傾斜しているため、石膏７０は出口側へ向けて移動する。流動槽は上部で幅が広くなるため、熱風の流速が流動槽の上部で低下し、浮遊している小さな石膏粒子も沈降する。このため小さな石膏粒子が短時間で排出口５６に達することを防止でき、また排気ライン６１への飛散量をさらに減らすことができる。堰板を設けず、ロータリーバルブ５８により石膏を排出すること、分散板５４を傾斜させること、流動槽の上部で幅を広くすることが合わさって、大きな石膏粒子と小さな石膏粒子も同程度の滞留時間で流動槽から排出できる。なおこれらの３要素の内で必須なのは、堰板を設けずロータリーバルブ５８により石膏を排出することである。
サイクロン６０により排気ライン中の石膏微粉を捕集する。捕集した石膏の微粉は例えばサイクロンおよび流動槽内で凝集し、粒成長する。このためバグフィルタ６３に達する石膏微粉を減らすことができる。
２ 前処理工程
４ か焼工程
６ 晶析工程
８ ろ過工程
１０ 破砕機
１１ 投入口
１６ 篩
１８ 選別コンベヤ
２０ 定量搬送コンベヤ
２５ 磁選装置
３０ 細破砕機
３２ 磁選パイプ
４０ サイロ
５０ 流動槽式か焼機
５１ 底板
５２ 天板
５３ 給気口
５３ｂ 給気ブロワ
５４ 分散板
５５ 投入口
５６ 排出口
５７，５８，６４ ロータリーバルブ
５９ａ，ｂ 圧力センサ
６０ サイクロン
６１ 排気ライン
６２ 排気口
６２ｂ 排気ブロワ
６３ バグフィルタ
６５，６６，６７ 側壁
７０ 石膏
７１ 傾斜板
７２ コントローラ
７６ 堰板
７７ 分散板
７８ 粉体
７９ 排気ライン
８０ 排出口
θ 傾斜角
Ｐ１，Ｐ２ 制御信号
Ｓ１，Ｓ２ センサ信号
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Claims (5)
- 廃石膏ボードを破砕した石膏粒体をか焼し、半水石膏及び/又は無水III型石膏へ変化させる、廃石膏ボードの処理方法において、
か焼機の流動槽への投入口から、投入装置により石膏粒体を流動槽内に投入すると共に、
流動槽からの排出口から、排出装置によりか焼後の石膏粒体を排出し、
かつ、前記投入装置と排出装置を制御することにより、流動槽内の石膏粒体の量を所定範囲内に保つことを特徴とする、廃石膏ボードの処理方法。 - 前記流動槽の底部の分散板から熱風を流動槽内に吹き込むと共に、流動槽の頂部の排気口から吹き込んだ熱風を排気し、
かつ、流動槽の幅を流動槽の下部よりも流動槽の上部で大きくすることにより、熱風の流速を流動槽の上部で低下させて、熱風中に浮遊している石膏を沈降させることを特徴とする、請求項１の廃石膏ボードの処理方法。 - 前記分散板を前記投入口側から前記排出口側へ向けて下向きに傾斜させることにより、石膏粒体が排出口側へ移動しやすくすることを特徴とする、請求項１または２の廃石膏ボードの処理方法。
- サイクロンを備える排気ラインを前記流動槽に接続し、排気ラインに飛散した石膏粒体の一部をサイクロンにより捕集し流動槽内に戻すことを特徴とする、請求項１～３のいずれかの廃石膏ボードの処理方法。
- 廃石膏ボード由来の石膏粒体を仮焼するための、か焼機において、
流動槽と、
石膏粒体の投入装置を備える投入口と、
石膏粒体の排出装置を備える排出口と、
前記投入装置と排出装置を制御し、流動槽内の石膏粒体の量を所定範囲内に保つコントローラ、
とを備えていることを特徴とする、流動槽式か焼機。
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