JP5081396B2

JP5081396B2 - 廃石膏の加熱再生処理装置

Info

Publication number: JP5081396B2
Application number: JP2006140062A
Authority: JP
Inventors: 秀人蓬莱; 和也藤原
Original assignee: 日工株式会社
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: JP2007308343A

Description

本発明は、建築廃材である廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生する廃石膏の加熱再生処理装置に関する。

従来、建築物の解体などに伴って多量に発生する廃石膏ボードは、そのほとんどが埋め立てなどによって廃棄処分されていたが、廃棄物処理法の改正によって廃石膏ボードが安定型産業廃棄物から管理型産業廃棄物へ移行したことに伴う処理コストの高騰や、資源の有効活用という観点からも、廃石膏ボードから石膏を分離回収して再利用することが望まれている。

ところで、石膏は、結晶水の相違により二水石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）、半水石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）、及び無水石膏（ＣａＳＯ_４）の三種類におおよそ分類され、二水石膏を約１３０℃以上に加熱すれば半水石膏に転位し、更に約１８０℃以上に加熱するとIII型無水石膏を経てII型無水石膏に転位する。また、半水石膏に加水処理を行うと速やかに水和反応が進んで二水石膏に転位して短時間で硬化するが、II型無水石膏に加水処理を行ってもゆっくりとしか水和反応は進まない。なお、III型無水石膏は大気中の水分を強力に吸湿するため、自然に放置しておれば極めて容易に半水石膏に転位することが判明している。

石膏ボードなどの石膏は二水石膏の状態にあり、これに加水処理を行っても水和反応は起こらず硬化するようなことはないが、半水石膏の状態に転位させれば加水処理によって短時間で硬化させることができ、例えば、土壌固化材などとして有効に再利用できると考えられる。

特許文献１（特開２００１−１２２６４５号）には、廃石膏ボードなどを大気圧中または加圧下で所定温度に加熱して半水石膏とし、この半水石膏を土壌固化材の原料に用いて有効活用するようにしたものが記載されている。また、特許文献１には加熱手段として具体的な装置は記載されていないが、例えば、特許文献２（特開２００４−２６９２９９号）や特許文献３（特開２００４−１３６２０６号）など多数の文献にも示されているように、廃石膏ボードの加熱処理装置としては加熱効率に優れるロータリーキルンが多く採用されている。
特開２００１−１２２６４５号公報特開２００４−２６９２９９号公報特開２００４−１３６２０６号公報

しかしながら、廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる廃石膏には様々な粒度のものが混在しており、特に粒度の細かい微粒分なども相当量含まれているため、これをロータリーキルンなどで加熱処理することで得られる半水石膏を、例えば、土壌固化材として屋外で土壌改良の施工に使用するような場合には風などの影響により微粒分が飛散し、周辺環境に対して悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、例えば、ロータリーキルンから排出される石膏の粒度を比較的粗いものだけに調整できれば上記のような施工にも好適に利用することができる。また、ロータリーキルンから排出される石膏のみならず集塵機で捕捉する石膏の粒度を調整できるのであれば、所望の粒度の整った製品として再利用するにも好ましいものとなる。

本発明は上記の点に鑑み、二水石膏の状態にある廃石膏をロータリーキルンにて加熱再生処理する廃石膏の加熱再生処理装置において、ロータリーキルンから排出する石膏及び／又は集塵機で捕捉する石膏の粒度を任意に調整して所望の品質の製品として回収可能な廃石膏の加熱再生処理装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る請求項１記載の廃石膏の加熱再生処理装置は、廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生する廃石膏の加熱再生処理装置であって、一端部に熱風供給用のバーナを備えたロータリーキルンを配設し、該ロータリーキルンの排気ダクト下流には排ガスに随伴して飛散する石膏微粒分を捕捉する集塵機と、排ガスの流量を検出する流量センサとを備えると共に、排気ダクトの終端部には排ガスの一部をロータリーキルンへ循環させる排風機を配設した循環ダクトを連結すると共に、前記流量センサにて検出する排ガス流量と予め設定する排ガス流量設定値に基づいて循環ダクトの循環排ガス流量を調整する循環排ガス量調整制御器を備え、前記排ガス流量設定値の設定変更によって循環排ガス流量を増減調整させることでロータリーキルン内の風速を加減速させてロータリーキルンから排出する石膏及び／又は集塵機にて捕捉する石膏の粒度を調整するようにしたことを特徴としている。

また、請求項２記載の廃石膏の加熱再生処理装置は、前記排気ダクト下流に排ガスの温度を検出する温度センサを備えると共に、該温度センサにて検出する排ガス温度に基づいて前記バーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、排ガス温度が１００〜２００℃となるようにバーナ燃焼量を制御するようにしたことを特徴としている。

また、請求項３記載の廃石膏の加熱再生処理装置は、前記ロータリーキルンのバーナ側のキルン内部の圧力を検出する圧力センサを備えると共に、該圧力センサにて検出するキルン内部の圧力に基づいて排風機の排風量を可変制御する排風量制御器を備え、該排風量制御器によってバーナ側のキルン内部の圧力が外気圧より僅かに低い圧力になるように排風量を可変制御し、ロータリーキルンのバーナ側の隙間からの吹き出しや外気の侵入を極力抑えて循環排ガス量を過不足なく吸引排気するようにしたことを特徴としている。

本発明に係る請求項１記載の廃石膏の加熱再生処理装置によれば、一端部に熱風供給用のバーナを備えたロータリーキルンを配設し、該ロータリーキルンの排気ダクト下流には排ガスに随伴して飛散する石膏微粒分を捕捉する集塵機と、排ガスの流量を検出する流量センサとを備えると共に、排気ダクトの終端部には排ガスの一部をロータリーキルンへ循環させる排風機を配設した循環ダクトを連結すると共に、前記流量センサにて検出する排ガス流量と予め設定する排ガス流量設定値に基づいて循環ダクトの循環排ガス流量を調整する循環排ガス量調整制御器を備え、前記排ガス流量設定値の設定変更によって循環排ガス流量を増減調整させることでロータリーキルン内の風速を加減速させてロータリーキルンから排出する石膏及び／又は集塵機にて捕捉する石膏の粒度を調整するようにしたので、回収する石膏の粒度を使用用途に応じて任意に調整できて所望の品質の製品を得ることができ、再利用にも適したものとなる。

また、本発明に係る請求項２記載の廃石膏の加熱再生処理装置によれば、前記排気ダクト下流に排ガスの温度を検出する温度センサを備えると共に、該温度センサにて検出する排ガス温度に基づいて前記バーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、排ガス温度が１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃となるようにバーナ燃焼量を制御するようにしたので、ロータリーキルンから回収する石膏のみならず、排ガス流に随伴して集塵機にて回収される石膏微粒分も二水石膏が半水石膏に転位する温度範囲に維持されて半水石膏を高率で回収でき、製品として再利用するに好ましいものとなる。

また、本発明に係る請求項３記載の廃石膏の加熱再生処理装置によれば、前記ロータリーキルンのバーナ側のキルン内部の圧力を検出する圧力センサを備えると共に、該圧力センサにて検出するキルン内部の圧力に基づいて排風機の排風量を可変制御する排風量制御器を備え、該排風量制御器によってバーナ側のキルン内部の圧力が外気圧より僅かに低い圧力になるように排風量を可変制御し、ロータリーキルンのバーナ側の隙間からの吹き出しや外気の侵入を極力抑えて循環排ガス量を過不足なく吸引排気するようにしたので、回収する石膏の粒度調整のために循環ダクトからの循環排ガス量を増減させてもロータリーキルンの隙間から外気の侵入を極力抑えながら循環排ガス量を過不足なく吸引排気できてロータリーキルン内の通過風速の制御性も良く、回収する石膏の粒度調整がうまくできて所望の品質の製品を得ることができる。

本発明の廃石膏の加熱再生処理装置にあっては、熱風供給用のバーナ４を有するロータリーキルン１を設置し、該ロータリーキルン１のバーナ４側にはキルン内部の圧力を検出する圧力センサ１９を備える一方、ロータリーキルン１の排気ダクト６下流には排ガス中の石膏微粒分を捕捉する乾式サイクロン７やバグフィルタ８などの集塵機と、排ガス流量を検出する流量センサ１８、及び排ガス温度を検出する温度センサ１７とを備えていると共に、排気ダクト６の終端部付近には排ガスの一部をロータリーキルン１へと循環させる循環ダクト１４を連結している。

また、前記流量センサ１８にて検出する排ガス流量に基づいて循環ダクト１４の循環排ガス流量を制御する循環排ガス量調整制御器２１を備えており、流量センサ１８にて検出する排ガス流量が所望の値となるように循環排ガス流量を調整にしている。排ガス流量とロータリーキルン１内の風速とは比例関係にあり、例えば、排ガス流量を増加させるとキルン内の通過風速は増加し、それに応じて排ガスに随伴して飛散する石膏微粒分の量が増加するため、ロータリーキルン１から排出される製品（半水石膏）は微粒分が少なくて粒度が比較的粗いものとなる。

また、前記温度センサ１７にて検出する排ガス温度に基づいてロータリーキルン１のバーナ燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器２０を備えており、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位するのに好適な１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃の範囲に収まるようにバーナ燃焼量を制御するようにしている。更に、前記圧力センサ１９にて検出するキルン内部の圧力に基づいて排気ダクト６に配設した排風機１０の排風量を可変制御する排風量制御器２２を備えており、バーナ４側のキルン内隅部の静圧を外気圧とほぼ同じか、或いは僅かに低い程度になるように排風量を制御することによって、循環ダクト１４からの循環排ガス量を増減させても循環排ガス量を過不足なく吸引排気してキルン内の通過風速の制御性を良好にすると共に、ロータリーキルン１のバーナ４側の隙間からの吹き出しや外気の侵入を極力抑えるようにしている。

そして、廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して有用な半水石膏とするときには、先ず、バーナ燃焼制御器２０の排ガス温度設定値を二水石膏が効率よく半水石膏に転位する温度、例えば１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃となるように設定しておく。そして、ロータリーキルン１内にバーナ４から熱風を供給しながら粉粒状の廃石膏を供給すると、廃石膏はキルン内を転動流下する間に上記温度で加熱処理されて二水石膏から半水石膏へ転位していく。そして、この半水石膏の粗粒分はロータリーキルン１から順次排出されていく一方、粒度の比較的細かい石膏微粒分は排ガスに随伴して排気ダクト６へ流下していき、下流の乾式サイクロン７やバグフィルタ８などの集塵機にて捕捉回収される。

このとき、例えば、ロータリーキルン１から回収される半石膏を微粒分の少ない製品としたいときには、循環排ガス量調整制御器２１の排ガス流量設定値を少し高めに設定すれば、その設定値に応じて循環排ガス量が増加し、その循環排ガス量の増加に比例してキルン内部の通過風速が増加し、粒度の細かい石膏は舞い上がって排ガスに随伴して排気ダクト６へと流下していき、ロータリーキルン１から排出される製品（半水石膏）は微粒分が少なくて粒度の粗いものとなる。

このように、ロータリーキルン１から導出される排ガス流量が任意の値となるように循環ダクト１４からの循環排ガス量を調整し、キルン内の通過風速を任意に加減速させることによって、ロータリーキルン１から排出する石膏及び／又は乾式サイクロン７やバグフィルタ８などの集塵機にて捕捉する石膏の粒度を調整できるようにしたので、回収する石膏の粒度を使用用途に応じて任意に調整できて所望の品質の製品を得ることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図中の１は廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱再生処理するロータリーキルンであって、本実施例においては、加熱対象の廃石膏の供給方向と熱風の供給方向とが同一となる並流加熱方式のものを採用している。

前記ロータリーキルン１は、その内周壁に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム２を回転自在に傾斜支持し、駆動用モータ（図示せず）により所定の速度で回転駆動させており、その廃石膏供給側であるホットホッパ３側には熱風供給用のバーナ４を備えている一方、石膏排出側であるコールドホッパ５側には排ガス導出用の排気ダクト６を連結し、該排気ダクト６には乾式サイクロン７やバグフィルタ８などの集塵機と共に、メインダンパー９、排風機１０、及び煙突１１を配設している。また、前記ホットホッパ３上流には廃石膏を定量供給可能な供給ホッパ１２を配設しており、粉粒状の廃石膏を定量ずつ払い出してベルトコンベヤ１３を介してロータリーキルン１内に供給できるようにしている。

１４はロータリーキルン１より導出されて流下してくる排ガスの一部をロータリーキルン１へと循環させる循環ダクトであって、その一端部を前記排気ダクト６の終端部付近に連結している一方、他端部をロータリーキルン１のホットホッパ３に連結しており、その途中にはリターンダンパー１５と排風機１６を配設している。

また、前記排気ダクト６には、ロータリーキルン１より導出される排ガスの温度を検出する温度センサ１７と、排ガスの流量を検出する、例えばオリフィス式やカルマン渦式、ホットワイヤー式などの流量センサ１８とを備えている一方、ロータリーキルン１のホットホッパ３の隅部にはキルン内部の圧力を検出する圧力センサ１９を備えている。

２０は前記温度センサ１７にて検出される排ガス温度を取り込み、予め設定した排ガス温度設定値と比較してその差値量に基づいてバーナ４の燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器であって、本実施例においては、排ガス温度を二水石膏が効率よく半水石膏に転位する温度、即ち１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃程度に設定してバーナ燃焼量を制御するようにしている。

２１は流量センサ１８にて検出する排ガス流量を取り込み、任意に設定した排ガス流量設定値と比較してその差値量に基づいて循環ダクト１４の循環排ガス流量を調整する循環排ガス量調整制御器であって、該循環排ガス量調整制御器２１は前記差値量に基づいて循環ダクト１４のリターンダンパー１５の開度を制御し、ロータリーキルン１へ循環する循環排ガス量を増減して設定した排ガス流量とするものである。

前記排ガス流量とロータリーキルン１内の通過風速との間には比例関係があり、例えば、排ガス流量が増加すればぞれに応じてキルン内の通過風速は加速し、排ガスに随伴して飛散する石膏微粒分の量が増加するため、キルン１から排出される半水石膏の粒度は比較的粗いものとなる。また、排ガス流量が減少すればそれに応じてキルン内の通過風速は減速し、飛散する石膏微粒分の量が減少するため、ロータリーキルン１から排出される半水石膏は粗いものから細かいものまで広い粒度範囲のものが含まれることとなる。

一方、排気ダクト６下流の乾式サイクロン７では若干粒度の粗い石膏微粒分が捕捉され、またバグフィルタ８では粒度の細かい石膏微粒分が捕捉されるが、これら集塵機にて捕捉回収される石膏微粒分の量や粒度範囲もロータリーキルン１内の通過風速や排ガス流速によって左右されることとなる。

２２はロータリキルン１のホットホッパ３の隅部に備えた圧力センサ１９にて検出されるキルン内部の静圧に基づいて排気ダクト６のメインダンパー９の開度または排風機１０の回転数を制御して排風量を可変制御する排風量制御器であって、キルン内部の静圧が外気圧に対してほぼ同じか、或いは若干負圧になるように排風量を制御しており、循環ダクト１４からの循環排ガス量を増減させても循環排ガス量を過不足なく吸引排気してキルン内の通過風速の制御性を良好にすると共に、ロータリーキルン１のバーナ４側の隙間からの吹き出しや外気の侵入を極力抑えれるようにしている。

そして、上記構成の装置を使用して二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生するときには、先ず、バーナ燃焼制御器２０の排ガス温度設定値を二水石膏が効率よく半水石膏に転位する温度である１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃となるように設定しておく。そして、バーナ４からの熱風をロータリーキルン１内に送り込む一方、供給ホッパ１２より粉粒状の廃石膏を定量的に払い出してキルン１内に順次供給し、上記バーナ燃焼制御器２０によって排ガス温度を制御しながら廃石膏を加熱処理して二水石膏から半水石膏の状態へと転位させていきながら、ロータリーキルン１のコールドホッパ５から順次排出する一方、粒度の比較的細かい石膏微粒分は熱風に舞上げられて飛散し、排ガスに随伴して排気ダクト６へと流下していき、排気ダクト６下流の乾式サイクロン７やバグフィルタ８などの集塵機にて捕捉回収されていく。

このとき、例えば、ロータリーキルン１から回収される半石膏を微粒分の少ない製品としたいときには、循環排ガス量調整制御器２１の排ガス流量設定値を少し高めに設定すれば、その設定値に応じて循環ダクト１４のリターンダンパー１５の開度が大きくなるように制御されて循環排ガス量が増加し、その循環排ガス量の増加に比例してキルン内部の通過風速が増加し、粒度の細かい石膏は舞い上がって排ガスに随伴して排気ダクト６へと流下していき、ロータリーキルン１から排出される半水石膏は微粒分が少なくて粒度の粗いものとなる。

一方、排気ダクト６へ流下していった石膏微粒分は、下流の乾式サイクロン７にてある程度捕捉回収された後、このサイクロン７を通過してしまうようなより微細な粒度の石膏微粒分は更に下流のバグフィルタ８にて捕捉回収されるが、上記の場合では排気ダクト６へと流下していく石膏微粒分の総量が増加しているため、サイクロン７、及びバグフィルタ８にて捕捉回収される石膏微粒分の量も増加することとなる。

したがって、循環排ガス量調整制御器２１を操作して循環排ガス量を増減することによってキルン１内の通過風速を適宜調整することにより石膏微粒分の飛散量が調整され、ロータリーキルン１から排出される半水石膏、及び乾式サイクロン７、バグフィルタ８などの集塵機にて回収される半水石膏の粒度や、その割合などを自在に調整することができ、半水石膏の利用用途に適した粒度のものを効率よく回収することが可能となる。

このように、ロータリーキルン１から排出される半水石膏や、サイクロン７やバグフィルタ８などの集塵機にて捕捉回収される半水石膏を、利用用途に応じた適当な粒度のものに自在にかつ容易に調整することができ、所望の品質の製品を得ることができる。また、温度センサ１７にて検出される排ガス温度に基づいてバーナ４の燃焼量を制御するようにしたので、ロータリーキルン１にて回収する石膏のみならず、排ガス流に随伴して集塵機にて回収される石膏微粒分も二水石膏が半水石膏に転位する温度範囲に維持されて半水石膏を高率で回収でき、製品として再利用するに好ましいものとなる。更に、圧力センサ１９にて検出されるキルン内部の圧力が外気圧とほぼ同じか、或いは若干負圧に維持されるようにしたので、回収する石膏の粒度調整のために循環ダクト１４からの循環排ガス量を増減させてもロータリーキルン１の隙間から外気の侵入を極力抑えながら循環排ガス量を過不足なく吸引排気できてキルン内の通過風速の制御性も良く、回収する石膏の粒度調整が容易にできて所望の品質の製品を得ることができる。

なお、本実施例においては、並流加熱方式のロータリーキルン１を採用しているが、廃石膏と熱風の供給方向が向かい合う、いわゆる向流加熱方式のロータリーキルンを採用することもできる。

本発明に係る廃石膏の加熱再生処理装置の一実施例を示す説明図である。

符号の説明

１…ロータリーキルン２…ドラム
３…ホットホッパ４…バーナ
５…コールドホッパ６…排気ダクト
７…乾式サイクロン（集塵機）８…バグフィルタ（集塵機）
９…メインダンパー１４…循環ダクト
１５…リターンダンパー１７…温度センサ
１８…流量センサ１９…圧力センサ
２０…バーナ燃焼制御器２１…循環排ガス量調整制御器
２２…排風量制御器

Claims

廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を加熱処理して半水石膏として再生する廃石膏の加熱再生処理装置であって、一端部に熱風供給用のバーナを備えたロータリーキルンを配設し、該ロータリーキルンの排気ダクト下流には排ガスに随伴して飛散する石膏微粒分を捕捉する集塵機と、排ガスの流量を検出する流量センサとを備えると共に、排気ダクトの終端部には排ガスの一部をロータリーキルンへ循環させる排風機を配設した循環ダクトを連結すると共に、前記流量センサにて検出する排ガス流量と予め設定する排ガス流量設定値に基づいて循環ダクトの循環排ガス流量を調整する循環排ガス量調整制御器を備え、前記排ガス流量設定値の設定変更によって循環排ガス流量を増減調整させることでロータリーキルン内の風速を加減速させてロータリーキルンから排出する石膏及び／又は集塵機にて捕捉する石膏の粒度を調整するようにしたことを特徴とする廃石膏の加熱再生処理装置。
前記排気ダクト下流に排ガスの温度を検出する温度センサを備えると共に、該温度センサにて検出する排ガス温度に基づいて前記バーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、排ガス温度が１００〜２００℃となるようにバーナ燃焼量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の廃石膏の加熱再生処理装置。
前記ロータリーキルンのバーナ側のキルン内部の圧力を検出する圧力センサを備えると共に、該圧力センサにて検出するキルン内部の圧力に基づいて排風機の排風量を可変制御する排風量制御器を備え、該排風量制御器によってバーナ側のキルン内部の圧力が外気圧より僅かに低い圧力になるように排風量を可変制御し、ロータリーキルンのバーナ側の隙間からの吹き出しや外気の侵入を極力抑えて循環排ガス量を過不足なく吸引排気するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の廃石膏の加熱再生処理装置。