JP2023036206A - 石膏の晶析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 廃石膏ボード由来の石膏スラリーを晶析する際に、石膏スラリーの加熱コストを低減すると共に、晶析槽内の泡を消す。【構成】 廃石膏ボードを破砕後にか焼することにより得られた石膏粒体を、水と混合して石膏スラリーとすると共に、晶析槽中で石膏スラリーから石膏粒子を析出させる。晶析槽内の石膏スラリーの液面から上部１／５までの高さで、石膏スラリーに加熱水蒸気を吹き込むことにより、石膏スラリーを加熱すると共に石膏スラリーの液面上の泡を消す。【選択図】 図２
Description
この発明は石膏の晶析方法に関する。
発明者らは、廃石膏ボードから石膏を回収することを提案した（例えば特許文献１：WO2012/176688）。廃石膏ボードを破砕機で破砕し、か焼して半水及び/又は無水III型石膏とする。この石膏を水等と混合し、晶析槽で二水石膏等の粒子を析出させ、固液分離により石膏を回収する。
晶析槽で析出する石膏の種類は液温により変化し、例えば９０℃以下では二水石膏が析出し、液温を高めると、半水石膏、無水III型石膏などが析出する。室温から９０℃の範囲では、温度が高いほど工業的価値が高い大きな粒径の二水石膏が析出する。このため、晶析槽の石膏スラリーを加熱するが、加熱にはコストが必要である。
廃石膏ボードは界面活性剤などの成分を含んでおり、石膏スラリーにする際に起泡し、晶析槽から溢れることがある。また泡で石膏粒体が覆われると、スラリーへの溶解が遅くなる。
この発明の課題は、廃石膏ボード由来の石膏スラリーを晶析する際に、石膏スラリーの加熱コストを低減すること、及び晶析槽内の泡を消すことにある。
この発明は、廃石膏ボードを破砕後にか焼することにより得られた石膏粒体を、水と混合して石膏スラリーとすると共に、晶析槽中で石膏スラリーから石膏粒子を析出させる、石膏の晶析方法において、
晶析槽内の石膏スラリーの液面から上部１／５までの高さで、石膏スラリーに加熱水蒸気を吹き込むことにより、石膏スラリーを加熱すると共に石膏スラリーの液面上の泡を消すことを特徴とする。
晶析槽内の石膏スラリーの液面から上部１／５までの高さで、石膏スラリーに加熱水蒸気を吹き込むことにより、石膏スラリーを加熱すると共に石膏スラリーの液面上の泡を消すことを特徴とする。
石膏スラリーに加熱水蒸気を吹き込むと、加熱した熱媒体を晶析槽を取り囲むジャケットに流して間接的に加熱するよりも、熱効率が高い。また石膏スラリーの上部に加熱水蒸気を吹き込むと、石膏スラリーの上部にある気泡が加熱されて膨張して割れる。このため石膏スラリーの加熱と同時に消泡することができる。
石膏スラリーを所定温度に維持するためには、加熱水蒸気の吹き込みに加えて、晶析槽を加熱用のジャケットで覆い、ジャケット内に加熱した熱媒体を循環させても良い。しかし好ましくは、加熱コストを低減するため、加熱水蒸気によって石膏スラリーを所定温度に維持し、晶析槽には他の熱源を設けない。
また好ましくは、晶析槽を直列に複数段設け、最上流側の晶析槽に水と混合した石膏スラリーを供給すると共に、上流側から下流側へ石膏スラリーを移動させると共に、最上流側の晶析槽のみに加熱水蒸気を吹き込む。最上流側の晶析槽に加熱水蒸気を供給すると、下流側の晶析槽でもスラリー温度を所定値付近に保つことができる、また起泡は最上流側の晶析槽で生じるので、最上流側の晶析槽で気泡を除けばよい。
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。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２に実施例を示す。図１は廃石膏ボードの破砕から石膏の回収までを示し、最初の前処理工程２では図示しない廃石膏ボードを破砕機１０により粗く破砕する。破砕片を篩１６に掛け、石膏粉を篩下成分として分離し、篩上成分を選別コンベヤ１８で搬送しながら、手選別等により、金属、木片、モルタル等の異物を除去する。異物を除去した破砕片を定量搬送コンベヤにより搬送し、磁選装置２５により金属等の磁着物を除去し、次いで細破砕機３０に石膏粒体へ破砕し、例えば細破砕機３０に内蔵の篩により紙片を除去する。次いで磁選パイプ３２により気流で石膏粒体を搬送し、磁選パイプ３２に設置した磁石によりねじ、釘等の金属小物を分離する。磁選パイプ３２を通過した石膏粒体をサイロ４０にストックする。
か焼工程４では、石膏粒体をか焼機５０によりか焼し、半水及び/又は無水III型石膏に変化させる。か焼後の石膏を晶析工程６で処理し、か焼後の石膏を石膏スラリー等の水性媒体と混合器６１で混合し、例えば４段直列の晶析槽６２～６５で晶析し、二水石膏粒子を析出させる。なお晶析槽６２～６５の温度を９０℃よりも増すと、半水石膏等を析出させることができる。晶析槽は６２が最上流側で、番号が増す程、下流側である。そして石膏スラリーを晶析槽６２～６５の間で循環させる。実施例では晶析槽６５から晶析槽６２へ石膏スラリーを戻すが、晶析槽６５から晶析槽６２への石膏スラリーの還流は省略しても良い。
なお混合器６１を用いずに、樋などを流れる水性媒体中に石膏粒体を投入しても良い。また多段の晶析槽６２～６５の代わりに、１段の大きな晶析槽を用いても良い。
ろ過工程１０では、晶析槽６５等から石膏スラリーを抽出し、篩に掛けて紙片を除去する。次いで石膏スラリーをろ過機で固液分離し、二水石膏等の石膏粉体を抽出する。残りの液体成分は例えば混合器６１へ循環させ、石膏粉体の結晶水あるいは付着水として失われる分の工水を補給する。
図２に晶析槽６２，６３を示し、３～４段目の晶析槽６４，６５は２段目の晶析槽６３と同様に構成する。晶析槽６２，６３に石膏スラリー７０を蓄え、混合器に接続したスラリー供給管７１から石膏スラリーを供給する。また循環パイプ７２により晶析槽６２，６３等を接続し、例えば自然流下により下段側の析出槽へ石膏スラリーを移動させる。なお最上段の析出槽６２へは最下段の析出槽６５から循環パイプ７４により石膏スラリーを循環させる。各析出槽６２～６５に羽根７６と駆動用のモータ７５を設け、石膏スラリー７０を撹拌する。なお廃石膏ボード由来の半水及び／叉は無水III型石膏をスラリーとすると、石膏ボード中の界面活性剤等の影響により、泡７８が特に最上段の晶析槽６２に発生する。
最上段の析出槽６２の液面あるいは液面の直下の位置に、一般的にはスラリー７０の液面から上部１／５までの高さの位置に、蒸気導入パイプ８４の出口を配置し、加熱水蒸気を石膏スラリー７０内へ吹き込む。鎖線の蒸気導入パイプ８６のように、液面の直上部から石膏スラリー内へ加熱水蒸気を吹き込んでも良い。８２はボイラー等の蒸気発生器である。また温度センサ８８により石膏スラリー７０の温度Ｔを測定し、蒸気発生器８２を制御する。
蒸気導入パイプ８４，８６から吹き込む加熱水蒸気は例えば１３０℃で１気圧などで、１００～１５０℃で０.２気圧～２気圧等のものが扱いやすい。ここでの圧力は大気圧との差を示し、０.２気圧～２気圧は絶対的な圧力としては１.２気圧～３気圧（加圧蒸気）である。また加熱水蒸気は多くの場合１００℃を超えるので、過熱水蒸気である。加熱水蒸気により最上段の晶析槽６２の石膏スラリー温度を９０℃弱にすると、寒冷地を除き、全ての晶析槽６２～６５を所要温度に保つことができる。そしてジャケットなどにより晶析槽６２を間接加熱するよりも、加熱水蒸気を吹き込む方がエネルギーコストが低い。
加熱水蒸気を吹き込むと液面付近のスラリーが加熱され、その結果泡７８も膨張して割れる。このため、石膏スラリー７０の加熱と同時に、泡７８を消すこともできる。加熱水蒸気の吹き込みにより石膏スラリーが希釈されるが、通常は、析出した二水石膏の結晶水あるいは付着水として系外へ出て行く範囲内で加熱できる。このため、寒冷地を除き、加熱ジャケットなどを併用する必要はない。
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 か焼機
６１ 混合器
６２～６５ 晶析槽
７０ 石膏スラリー
７１ スラリー供給管
７２，７４ 循環パイプ
７５ モータ
７６ 羽根
７８ 泡
８０ 通気孔
８２ 蒸気発生器
８４，８６ 蒸気導入パイプ
８８ 温度センサ
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Claims (3)
- 廃石膏ボードを破砕後にか焼することにより得られた石膏粒体を、水と混合して石膏スラリーとすると共に、晶析槽中で前記石膏スラリーから石膏粒子を析出させる、石膏の晶析方法において、
前記晶析槽内の石膏スラリーの液面から上部１／５までの高さで、石膏スラリーに加熱水蒸気を吹き込むことにより、石膏スラリーを加熱すると共に石膏スラリーの液面上の泡を消すことを特徴とする、石膏の晶析方法。 - 前記加熱水蒸気によって石膏スラリーを所定温度に維持し、前記晶析槽には他の熱源を設けないことを特徴とする、請求項１の石膏の晶析方法。
- 晶析槽を直列に複数段設け、最上流側の晶析槽に水と混合した石膏スラリーを供給すると共に、上流側から下流側へ石膏スラリーを移動させると共に、最上流側の晶析槽のみに加熱水蒸気を吹き込むことを特徴とする、請求項１または２の石膏の晶析方法。
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| JP (1) | JP2023036206A (ja) |
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