JP5882080B2

JP5882080B2 - 二水石膏の加熱処理装置及び混合石膏の製造方法

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Publication number: JP5882080B2
Application number: JP2012031897A
Authority: JP
Inventors: 康利稲富
Original assignee: Kyudenko Corp
Current assignee: Kyudenko Corp
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP2013167423A

Description

本発明は、二水石膏を加熱処理して半水石膏等を製造する二水石膏の加熱処理装置及び混合石膏の製造方法に関する。

従来、廃石膏ボードや焼物の型材等の廃石膏や火力発電所の硫酸ガス処理で発生する二水石膏を、加熱処理装置により加熱処理して半水石膏等を製造することが知られている。また、二水石膏は、加熱処理される温度によって半水石膏（約１３０℃）、βIII型無水石膏（約１８０℃）、βII型無水石膏（約３２０℃）と性状を変えることやこれらの製造方法も知られている。さらに、βIII型無水石膏は、吸湿や吸水により容易に半水石膏に戻りやすい性質があり、βII型無水石膏は、水和反応しにくい性質がある。また、半水石膏の用途として、速硬性を要する土壌固化材に多く用いられる。以上のことは公知文献に記載されている（例えば、特許文献１参照）。

また、半水石膏の製造装置としては、外部に高周波加熱部を設置したロータリキルンによって、温度制御して効率よく二水石膏から半水石膏を製造する加熱処理装置が公開されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、このような装置を利用して、投入する二水石膏の加熱量を調整し、その一部を脱水させて半水石膏を製造し、他は加熱不足を起こさせて、二水石膏のままで残して、二水石膏と半水石膏の混合した性状の石膏を製造する方法も知られている。

特開２００１−１２２６４５号公報特開２００７−１３２５５２号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されている二水石膏の加熱処理装置は一度に同一の性状の石膏のみが製造される装置である。そのために半水石膏等を混合した混合石膏を、それぞれの土壌改造の現場に要求される石膏の硬化速度に対応した土壌固化材として使用する時は、半水石膏とβII型無水石膏を現場等で所定の割合で混合して使用していた。
また、従来の加熱処理装置を利用して、炉内に投入された二水石膏の一部を、加熱不足を起こさせて脱水してない石膏にしようとすると、又は、二水石膏と半水石膏とβIII型無水石膏とβII型無水石膏の混合物を化石燃料バーナーでの熱風加熱で熱風のロータリーキルンの入口温度３２０℃以上で同時に製造しようとすると、温度管理や投入量の管理が難しく製造される石膏比率のばらつきがうまく制御できないという問題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、半水石膏と、βII型無水石膏又はβIII型無水石膏とを任意の混合比率で一度に製造及び混合可能な二水石膏の加熱処理装置及び混合石膏の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る二水石膏の加熱処理装置は、入側から出側にかけて下り傾斜で配置されたロータリキルンと、該ロータリキルンの入側に配置され、二水石膏Ａを前記ロータリキルンの上流側領域に供給する第１の供給手段と、前記ロータリキルンの入側に前記第１の供給手段と併設して配置され、二水石膏Ｂを前記ロータリキルンの中間部領域に供給する第２の供給手段と、前記ロータリキルンの外側に配置されて、前記第１の供給手段によって供給された二水石膏Ａを加熱して無水石膏とする第１の高周波加熱部と、前記ロータリキルンの外側に配置され、前記第２の供給手段によって供給された二水石膏Ｂを加熱して半水石膏とする第２の高周波加熱部と、前記ロータリキルンの出側に設けられて、前記無水石膏と前記半水石膏の混合物を回収する回収口とを有する。

第１の発明に係る二水石膏の加熱処理装置において、前記二水石膏Ａ、Ｂを貯蔵するホッパーを有し、前記第１、第２の供給手段は、前記ホッパーに同時貯蔵された二水石膏Ａ、Ｂを前記ロータリキルンの上流側領域及び中間部領域にそれぞれ搬送するスクリューコンベアであることが好ましい。

第１の発明に係る二水石膏の加熱処理装置において、前記ロータリキルンの内周面には、複数の攪拌羽根が軸方向に沿って設けられているとともに、前記各攪拌羽根は少なくとも前記ロータリキルンの上流側領域、中間部領域及び下流側領域でそれぞれ分割され、前記分割された各攪拌羽根の隙間は前記ロータリキルンの内側全周に形成され、前記隙間には前記ロータリキルンの一方側から前記ロータリキルン内に配置された支持部材に取付けられた石膏温度検出手段がそれぞれ設けられているのが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係る混合石膏の製造方法は、二水石膏Ａをロータリキルンの上流側領域に入れ加熱し無水石膏を製造する第１工程と、二水石膏Ｂを前記ロータリキルンの中間部領域に入れて加熱して半水石膏を製造する第２工程と、前記ロータリキルンの下流側領域で前記無水石膏と前記半水石膏を混合して混合物（混合石膏）とする第３工程とを有する。

前記目的に沿う第３の発明に係る混合石膏の製造方法は、二水石膏Ａをロータリキルンの上流側領域に入れて加熱しβII型無水石膏を製造する第１工程と、二水石膏Ｂを前記ロータリキルンの中間部領域に入れて、上流側領域から搬送された前記βII型無水石膏の顕熱を利用して加熱し、前記二水石膏Ｂから半水石膏を製造する第２工程と、前記ロータリキルンの下流側領域で前記βII型無水石膏と前記半水石膏を混合して混合物（混合石膏）とする第３工程とを有する。

第３の発明に係る混合石膏の製造方法において、前記βII型無水石膏を製造する加熱温度は３２０〜４００℃の範囲にあることが好ましい。

請求項１〜３記載の二水石膏の加熱処理装置は、第１、第２の供給手段から投入される二水石膏の投入位置が異なるので、上流側領域で無水石膏が製造され、中間部領域で半水石膏が製造されて、下流側領域で無水石膏と半水石膏が混合された状態で混合石膏を製造することができる。

特に、請求項２記載の二水石膏の加熱処理装置は、第１、第２の供給手段が、ロータリキルン内に二水石膏を搬送するスクリューコンベアであるので、スクリューコンベアの長さやスクリューコンベアの端部又はその途中に設けられた投入口の位置を変えることで容易に二水石膏の投入位置を変更することができる。

請求項３記載の二水石膏の加熱処理装置は、ロータリキルンの内周面に、複数の攪拌羽根が軸方向に沿って設けられているとともに、攪拌羽根は少なくとも上流側領域、中間部領域及び下流側領域でそれぞれ分割され、分割された各攪拌羽根の隙間はロータリキルンの内側全周に形成され、隙間にはロータリキルンの一方側からロータリキルン内に配置された支持部材に取付けられた石膏温度検出手段がそれぞれ設けられているので、ロータリキルンの上流側領域、中間部領域及び下流側領域にある石膏に直接に接することで品温を正確に測定することができる。

請求項４記載の混合石膏の製造方法は、二水石膏Ａをロータリキルンの上流側領域に入れて加熱し無水石膏を製造する第１工程と、二水石膏Ｂをロータリキルンの中間部領域に入れて加熱して半水石膏を製造する第２工程と、ロータリキルンの下流側領域で無水石膏と半水石膏を混合して混合物とする第３工程とを有するので、効率よく混合石膏の製造が可能となる。

請求項５、６記載の混合石膏の製造方法は、二水石膏Ａをロータリキルンの上流側領域に入れて加熱しβII型無水石膏を製造する第１工程と、二水石膏Ｂをロータリキルンの中間部領域に入れて、上流側領域から搬送されたβII型無水石膏の顕熱を利用して加熱し、二水石膏Ｂから半水石膏を製造する第２工程と、ロータリキルンの下流側領域でβII型無水石膏と半水石膏を混合して混合物とする第３工程とを有するので、上流側領域から搬送されたβII型無水石膏の顕熱を利用でき効率よく混合石膏の製造ができる。

特に、請求項６に記載の混合石膏の製造方法は、βII型無水石膏を製造する加熱温度が３２０〜４００℃の範囲にあることで、ロータリキルンの上流側領域で製造されたβII型無水石膏と、中間部領域でβII型無水石膏の顕熱を利用して製造された半水石膏とを下流側領域で混合した混合物を効率よく製造できる。

本発明の一実施の形態に係る二水石膏の加熱処理装置を示す説明図である。同二水石膏の加熱処理装置の平面図である。（Ａ）、（Ｂ）は同二水石膏の加熱処理装置の左側面図、右側面図（集塵手段は除く）である。（Ａ）、（Ｂ）はロータリキルンの垂直断面図、水平断面図である。同二水石膏の加熱処理装置の変形例を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る二水石膏の加熱処理装置１０は、入側１２から出側１３にかけて下り傾斜で配置されたロータリキルン１１と、ロータリキルン１１の入側１２に配置され、二水石膏１４（二水石膏Ａ）をロータリキルン１１の上流側領域に供給する第１の供給手段１９と、ロータリキルン１１の入側１２に第１の供給手段１９と併設して配置され、二水石膏１４（二水石膏Ｂ）をロータリキルン１１の中間部領域に供給する第２の供給手段２０と、ロータリキルン１１の外側に配置されて、第１の供給手段１９によって供給された二水石膏１４（二水石膏Ａ）を加熱して無水石膏５４とする第１の高周波加熱部１７と、ロータリキルン１１の外側に配置され、第２の供給手段２０によって供給された二水石膏１４（二水石膏Ｂ）を加熱して半水石膏６０とする第２の高周波加熱部１８と、ロータリキルン１１の出側１３に設けられて、無水石膏５４と半水石膏６０の混合物（混合石膏６１）を回収する回収口１６とを有することを特徴とする。以下、詳細に説明する。

ここで、無水石膏には、βII型無水石膏、βIII型無水石膏、αIII型無水石膏があり、半水石膏には、β型半水石膏、α型半水石膏がある。また、混合石膏は、無水石膏及び半水石膏の２種以上の石膏が混合された石膏をいう。さらに、石膏とは、二水石膏、半水石膏、無水石膏又は混合石膏を総称した名称としている。

ロータリキルン１１は、内部で二水石膏１４（二水石膏Ａ、二水石膏Ｂ）を加熱処理する中空の円筒状回転体であり、入側１２に二水石膏１４が供給され、出側１３で加熱処理した無水石膏５４及び半水石膏６０を排出する。この入側１２に設けられた供給蓋３２には、二水石膏１４（二水石膏Ａ、二水石膏Ｂ）をそれぞれロータリキルン１１内に投入する第１の供給手段１９及び第２の供給手段２０が挿入されている。第１の供給手段１９及び第２の供給手段２０の供給蓋３２から外側に突出した部分には、二水石膏１４（二水石膏Ａ、二水石膏Ｂ）をそれぞれ取り込む第１の取り込み口２８及び第２の取り込み口３０が設けられ、第１の取り込み口２８及び第２の取り込み口３０は、二水石膏１４が貯蔵されたホッパー２１の底部に連接している。また、ホッパー２１のネック部分の開口状態を調整する供給２重ダンパ６５が設けられている。

第１の供給手段１９はスクリューコンベアであって、筒状である第１の供給管２２内に二水石膏１４（二水石膏Ａ）を搬送する第１のスクリュー羽根２３が設けられている。そして、第１のスクリュー羽根２３を駆動する第１の供給モータ２４は、第１の供給管２２の端部に設けられている。また、第１の供給手段１９と平行に並んで設けられた第２の供給手段２０はスクリューコンベアであって、第２の供給管２５内に、二水石膏１４（二水石膏Ｂ）を搬送する第２のスクリュー羽根２６が設けられている。そして同様に、第２のスクリュー羽根２６を駆動する第２の供給モータ２７は、第２の供給管２５の端部に設けられている。また、第１及び第２の供給モータ２４、２７は、回転数を可変制御できるインバータモータで構成される。

第１の供給管２２の一端部に、第１の取り込み口２８が設けられており、予め破砕された粒状の二水石膏１４が貯蔵されるホッパー２１の底部と連通している。また、第１の供給管２２の他端部に、第１のスクリュー羽根２３を介して運ばれた二水石膏１４をロータリキルン１１に投入するための第１の投入口２９が設けられている。同様に、第２の供給管２５の一端部に、第２の取り込み口３０が設けられており、二水石膏１４が貯蔵されるホッパー２１の底部と連通している。また、第２の供給管２５の他端部に、第２のスクリュー羽根２６を介して運ばれた二水石膏１４をロータリキルン１１に投入するための第２の投入口３１が設けられている。

第１、第２の投入口２９、３１は、ロータリキルン１１内に突出した第１、第２の供給管２２、２５の端部に設けられており、第１の投入口２９は、ロータリキルン１１の上流側領域である第１の高周波加熱部１７の上方領域に設けられている。第２の投入口３１は、ロータリキルン１１の中間部領域である第２の高周波加熱部１８の上方領域に設けられている。そのために、第１の供給管２２の長さは、第２の供給管２５の長さより短くなっている。

また、第１及び第２の供給管２２、２５の長さが長くなると（特に第２の供給管２５）、これを水平に支えるのに、第１及び第２の供給管２２、２５を供給蓋３２から排出蓋３４まで貫通させることにより、又は支持材（図示せず）を継ぎ足して固定することにより供給蓋３２及び排出蓋３４によって支えてもよい。この場合、第１及び第２の供給管２２，２５のそれぞれの中間部に、第１及び第２の投入口２９、３１を設けて、第１及び第２の投入口２９、３１における開口部に設けられた蓋の開閉を制御することで、二水石膏１４のロータリキルン１１の軸方向での投入位置及び投下量を設定できるので、製造される半水石膏６０と無水石膏５４の混合割合を可変可能な構造にしてもよい（図示せず）。

図１、図２、図３（Ａ）に示すように、ロータリキルン１１は、前述したように円筒状回転体であって、ロータリキルン１１外周下部の入側１２の近傍に設けられた駆動ローラ３８と出側１３の近傍に設けられたフリーローラ３８ａで支持されている。また、駆動ローラ３８を回転駆動する駆動モータ３９は、駆動ローラ３８に直結しロータリキルン１１を摩擦駆動する。また、摩擦駆動の代わりに、チェーン（図示せず）とロータリキルン１１の外部歯車で回転させてもよい。さらに、駆動モータ３９は、回転数を可変制御できるインバータモータで構成してもよい。

また、ロータリキルン１１は、入側１２から出側１３に無水石膏５４と半水石膏６０の混合物である混合石膏６１が流れるように下り勾配を０．５〜５度の角度にして設置されている。また、入側１２から出側１３へ無水石膏５４等を送る機構は、上記の様に下り傾斜を設けた機構に限定するものでなく、上り傾斜でも、ロータリキルン１１の内周面に、らせん状の羽根（図示せず）を設けて入側１２から出側１３に無水石膏５４と半水石膏６０の混合物である混合石膏６１を送るようにしてもよい。

さらに、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ロータリキルン１１の内周面には軸方向に沿って複数の攪拌羽根１５が設けられ、各攪拌羽根１５は、上流側領域、中間部領域及び下流側領域に隙間を有して分割されている（ここでは、分割攪拌羽根１５ａ〜１５ｄに４分割されている）。さらに、複数（ここでは８枚で、最低でも４枚）の攪拌羽根１５は、ロータリキルン１１の内周面に円周方向に略均等間隔で設けられている。また、分割攪拌羽根１５ａ〜１５ｄの羽根の断面形状はＬ字や板状も考えられるが、効率よく石膏をかき混ぜるためには羽根の横断面が略フック状であるのが望ましい。

第１及び第２の高周波加熱部１７、１８は、ロータリキルン１１の外側の底部に、ロータリキルン１１とは、数ミリ〜数十ミリメートルの隙間を持って、非接触で固定設定し、入側１２から出側１３にかけて設けられており、軸方向に分割して配置された高周波加熱コイル部を有している。高周波加熱コイル部は、高周波ケーブルを渦巻き状にしたコイルであり、高周波インバータ（図示せず）から高周波電流を流すことにより、ロータリキルン１１の周壁を電磁誘導作用により発熱させる。この発熱作用により、ロータリキルン１１の内壁面に接する二水石膏１４を加熱する。

ロータリキルン１１内の雰囲気温度を検出する第１及び第２の炉内温度検出手段４６、４６ａは、ロータリキルン１１の出側１３に設けられた排出蓋３４から支持部材の一例である第１及び第２の支持棒６２、６２ａを介して設けられている。また、第１の炉内温度検出手段４６は、ロータリキルン１１の中間部領域にある分割攪拌羽根１５ｂの位置の中空空間部に、さらに、第２の炉内温度検出手段４６ａは、ロータリキルン１１の下流側領域にある分割攪拌羽根１５ｄの位置の中空空間部に設けられている。そして、ロータリキルン１１内の気体の圧力を検出する圧力検出手段４４は支持部材の一例である第４の支持棒６４を介してロータリキルン１１の下流側領域に設けられている。

さらに、分割された攪拌羽根１５（分割攪拌羽根１５ａ〜１５ｄ）の隙間に、第１〜第４の石膏温度検出手段４２、４２ａ、４３、４３ａ（サーミスタ、熱電対を用いてもよい）が、ロータリキルン１１の一方側（出側口）からロータリーキルン１１内に配置された支持部材の一例である第３の支持棒６３を介して設けられている。第１の石膏温度検出手段４２は、ロータリキルン１１の上流側領域にある分割攪拌羽根１５ａと分割攪拌羽根１５ｂの間にある隙間に設けられている。

また、第２の石膏温度検出手段４２ａは、ロータリキルン１１の中間部領域にある分割攪拌羽根１５ｂと分割攪拌羽根１５ｃの隙間に設けられている。また、第３の石膏温度検出手段４３は、ロータリキルン１１の中間部領域にある分割攪拌羽根１５ｃと分割攪拌羽根１５ｄの間にある軸方向の隙間に設けられている。さらに、第４の石膏温度検出手段４３ａは、ロータリキルン１１の下流側領域の分割攪拌羽根１５ｄの下流側に設けられている。こうすることにより、第１〜第４の石膏温度検出手段４２、４２ａ、４３、４３ａは、攪拌羽根１５に邪魔されることなく攪拌された無水石膏５４等と接触して正確な温度を測定できる。なお、各攪拌羽根１５の隙間は、ロータリキルン１１の内側全周に形成されている。

ロータリキルン１１の上流側領域の外周面壁の温度を検出する第１及び第２の非接触温度検出手段４０、４０ａ（赤外線放射温度計等）と、ロータリキルン１１の中間部領域及び下流側領域の外周面壁の温度を検出する第３及び第４の非接触温度検出手段４１、４１ａとを設けて、ロータリキルン１１の上流側領域、中間部領域及び下流側領域の壁面温度を検出する。

ロータリキルン１１の入側１２の開口部は、第１、第２の供給手段１９、２０が貫通して設けられた供給蓋３２によって塞がれている。そして、供給蓋３２とロータリキルン１１の内周面は第１のシール部材３３で密閉されている。同様に、ロータリキルン１１の出側１３の開口部は、排出蓋３４によって蓋がれており、排出蓋３４とロータリキルン１１の外周面は第２のシール部材３５で密閉されている。さらに、排出蓋３４には、下方に無水石膏５４と半水石膏６０の混合物を排出するための回収口１６及び上方に水蒸気を排出する排気口４５が設けられている。また、回収口１６の開口状態を調整する排出２重ダンパ６６が設けられている。

図１、図３（Ｂ）に示すように、回収口１６には、排出管４８を介してロータリキルン１１内で製造された無水石膏５４と半水石膏６０の混合物である混合石膏６１を排出する石膏排出手段（排出スクリューコンベア）４９が接続されている。この石膏排出手段４９は、円筒状の石膏排出管５５と、石膏排出管５５内で混合石膏６１を搬送する排出スクリュー羽根５６と、排出スクリュー羽根５６を駆動するための排出モータ５０で構成されている。また、排出スクリュー羽根５６によって搬送された混合石膏６１を排出するための石膏排出孔５７が、石膏排出管５５の上端部に設けられている。この石膏排出孔５７から排出される混合石膏６１は、石膏排出孔５７の下部に設置された袋５８に貯められる。さらに、石膏排出手段４９は、ベルトコンベアやバケットコンベアで代用することもできる。

石膏排気口４５には、排気管４７を介してロータリキルン１１内の水蒸気を含んだ空気を排気し清浄するための集塵手段５１が接続されている。集塵手段５１の内部に、無水石膏５４や半水石膏６０の粉塵を濾過するろ布５９が設けられて、ろ布５９を介して清浄化された空気や水蒸気を排気する排気ファン５２が集塵手段５１の外部に設けられている。

さらに、高周波加熱するためには、ロータリキルン１１の材質は円筒状の鋼板（比透磁率が大きい）、又は鋼板の錆が石膏に混入するのを避けるため外周面側が鋼板で内周面側が比透磁率の小さいステンレス板を接合したクラッド鋼、若しくは、磁性のあるステンレス鋼、鋼板の内側表面にセラミックや樹脂等をコーティングしたもの又はステンレス管の外表面に鉄等の磁性体を溶射したものが望ましい。

次に、本発明の実施の形態に係る二水石膏の加熱処理装置１０の動作について説明する。
ロータリキルン１１内において、上流側領域から中間部領域にかけて又は中間部領域から下流側領域にかけて、石膏の品温は、上流から下流方向に温度が下がっていく温度勾配を持っている。第１の石膏温度検出手段４２によって加熱中の二水石膏Ａ又は無水石膏５４の品温が測定され、第２の石膏温度検出手段４２ａによって二水石膏Ｂと混合される直前の製造された無水石膏５４の品温が測定され、第１の高周波加熱部１７の温度制御がなされる。
さらに、第３の石膏温度検出手段４３によって加熱中の半水石膏６０又は無水石膏５４の品温が測定され、第４の石膏温度検出手段４３ａによって無水石膏５４と半水石膏６０が混合された混合石膏６１の品温が測定され、第２の高周波加熱部１８の温度制御がなされる。

第１〜第４の非接触温度検出手段４０、４０ａ、４１、４１ａにより検出されるそれぞれに対応する壁面温度は、二水石膏１４の供給開始前又は供給中断時に、高周波加熱で壁面を設定温度まで昇温する制御、無水石膏５４等の品温制御、加熱終了時の冷却時間の制御等に用いる。

次に、二水石膏の加熱処理装置１０を用いた、本発明の一実施の形態に係る混合石膏の製造方法について説明する。この実施の形態では、二水石膏１４を第１及び第２の高周波加熱部１７、１８によりそれぞれ加熱して生成したβII型無水石膏（無水石膏５４）とβ型半水石膏（半水石膏６０）を混合して混合石膏６１を製造している。
初期運転時、二水石膏１４が供給されていない状態では、駆動モータ３９を駆動してロータリキルン１１を回転させるとともに、ロータリキルン１１を、高周波加熱部１７、１８にて加熱する。その温度は、第１〜第４の非接触温度検出手段４０、４０ａ、４１、４１ａにて検出される。その後、第１及び第２の供給モータ２４、２７を駆動させ、第１及び第２のスクリュー羽根２３、２６を介して二水石膏１４をロータリキルン１１内に供給開始する。
二水石膏の加熱処理装置１０において、ロータリキルン１１内の上流側領域で二水石膏ＡがβII型無水石膏に転移する３２０〜４００℃になるように、第２の石膏温度検出手段４２ａを用いて温度検出しながら、第１の高周波加熱部１７を加熱制御する。
また、ロータリキルン１１内の中間部領域で二水石膏Ｂが半水石膏６０に転移する１２０〜１５０℃になるように、第４の石膏温度検出手段４３ａを用いて温度検出しながら、第２の高周波加熱部１８を加熱制御する。

また、第１の炉内温度検出手段４６及び第２の炉内温度検出手段４６ａで検出した炉内温度と、第１〜第４の石膏温度検出手段４２、４２ａ、４３、４３ａで検出される石膏の品温と炉内温度との相関を、統計手法により求めることで、第１及び第２の炉内温度検出手段４６、４６ａで検出した温度に基づいてロータリキルン１１内の温度制御を行うこともできる。
なお、二水石膏１４の投入量は、設定された混合石膏６１の混合比率になるように、第１及び第２の供給モータ２４、２７のそれぞれの回転数によって調整される。

第１の投入口２９から投入される二水石膏１４（二水石膏Ａとも呼ぶ）は、ロータリキルン１１の上流側領域に投入され、第１の高周波加熱部１７によりその領域で昇温されβII型無水石膏に転移する３２０〜４００℃になるまで加熱される。
第２の投入口３１から投入される二水石膏１４（二水石膏Ｂとも呼ぶ）は、ロータリキルン１１の中間部領域に供給されて二水石膏Ａが転移した無水石膏５４と混合され、第２の高周波加熱部１８によりその領域で昇温され半水石膏６０に転移する１２０〜１５０℃になるように加熱される。
このように、ロータリキルン１１の上流側領域では、二水石膏Ａが無水石膏５４（βII型無水石膏）に転移し、ロータリキルン１１の中間部領域においては、二水石膏Ｂが半水石膏６０に転移していくことにより、混合石膏６１が製造される。
つまり、ロータリキルン１１の上流側領域より中間部領域にかけて、加熱温度を低下させる温度勾配を持たせることで、二水石膏１４から転移する無水石膏５４及び半水石膏６０の混合物である混合石膏６１を効率よく製造できる。

また、ロータリキルン１１の上流側領域で、第１の高周波加熱部１７の加熱温度を、二水石膏ＡがβIII型無水石膏に転移する１７０〜２１０℃の加熱温度に設定して二水石膏ＡからβIII型無水石膏を製造し、第２の高周波加熱部１８の加熱温度を二水石膏Ｂが半水石膏６０に転移する１２０〜１５０℃の加熱温度に設定することで、βIII型無水石膏と半水石膏６０の混合石膏６１を製造することも可能である。

次に、攪拌について説明する。ロータリキルン１１が時計回り方向に回転駆動（０．３〜５ｒｐｍ）されると、二水石膏Ａ、Ｂ及び製造されたβII型無水石膏、半水石膏６０は内周面に設けられた攪拌羽根１５より掬われ、回転動作で上方に持上げられ、徐々に落下しながら攪拌される。このようなロータリキルン１１の回転と攪拌羽根１５の働きにより、効率的に二水石膏Ａ、Ｂ及び製造されたβII型無水石膏、半水石膏６０を攪拌することで均一に加熱されて、良質な混合石膏６１ができる。

なお、二水石膏１４の処理に要する時間は、二水石膏１４の粒径ばらつきや含水率によっても変わるので、ロータリキルン１１の駆動モータ３９の回転数や下り傾斜の角度（傾き角度）や供給モータ２４、２７の回転数を調整して、ロータリキルン１１内にある二水石膏１４の滞留時間を設定し混合石膏６１を製造する。

製造された混合石膏６１はロータリキルン１１の端部に設けられた回収口１６を介して排出管４８を経由して、さらに、石膏排出手段４９の排出スクリュー羽根５６によって運ばれ石膏排出孔５７より落下して袋５８に集められる。

また、二水石膏の加熱処理装置１０の終了運転時は、第１及び第２のスクリュー羽根２３、２６を駆動する第１及び第２の供給モータ２４、２７の回転を止めて、ロータリキルン１１内への二水石膏１４の供給を停止させる。

ロータリキルン１１内で二水石膏１４を加熱処理することにより生じる水蒸気は、排気ファン５２で強制排気する。その時、排気口４５より排気管４７を通り無水石膏５４及び半水石膏６０の粉塵を含んだ水蒸気を集塵手段５１に導入し、ろ布５９で無水石膏５４及び半水石膏６０の粉塵を捕集し、水蒸気を含んだ空気を排気ファン５２により排気する。無水石膏５４を製造する場合は、送風ファン３７により、外気を入れてもよく、送風ファン３７にて、送風管３６を介して適宜、ロータリーキルン１１内に入側１２から空気を供給する。また、供給される空気は、排気ファン５２で強制排気された水蒸気と熱交換したものでもよい。

そして、最終成果物である混合石膏６１の確認方法は、石膏排出手段４９等に水分計（図示せず）を取付け、排出される混合石膏６１を一部抽出し、ヒータで無水石膏５４になるまで加熱し水分量の蒸発による重量変化を測定する。そして、混合石膏６１に占める無水石膏５４と半水石膏６０の比率等を推定し品質を確認することができる。

さらに、本発明の他の実施の形態に係る混合石膏の製造方法について説明する。本実施の形態の方法では、二水石膏の加熱処理装置１０の第１の高周波加熱部１７により二水石膏Ａを加熱して生成したβII型無水石膏の有する顕熱のみを利用して、中間部領域から下流側領域で二水石膏Ｂを半水石膏に変えている。
ロータリキルン１１の上流側領域で、二水石膏Ａを３２０〜４００℃で加熱して製造されたβII型無水石膏は、加熱処理されて３３０℃近い温度の顕熱熱量を持っている。βII型無水石膏は、ロータリキルン１１の中間部領域に投入される二水石膏Ｂとともに攪拌されるので、βII型無水石膏の顕熱熱量を二水石膏Ｂの脱水熱量（顕熱＋水分蒸気＋解離熱）に利用することができ、二水石膏Ｂを半水石膏に変えることができる。βII型無水石膏の有する顕熱熱量等は二水石膏Ｂが必要とする十分な熱量が必要であり、βII型無水石膏の有する顕熱熱量と二水石膏Ｂの投入量を制御して半水石膏の生成を行う。混合石膏における半水石膏の混合比率（半水石膏が全体に占める割合）が３０％以下では中間部領域から下流側領域で第２の高周波加熱部１８の加熱を要しないで、混合石膏を製造することが可能である。半水石膏の混合比率を大きくすると、βII型無水石膏の有する顕熱熱量だけでは熱量不足となり、この場合は、不足する熱量を第２の高周波加熱部１８により加熱供給する必要がある。

そして、βII型無水石膏の顕熱熱量を半水石膏の製造に利用することで、二水石膏の加熱処理装置１０の使用するエネルギーの低減ができる。また、βII型無水石膏の有する顕熱熱量を利用することで、βII型無水石膏と半水石膏が混合された混合石膏自体の品温をいちはやく下げることができ、取扱が容易になり袋詰め等の作業が迅速に行える。

次に、半水石膏、無水石膏として、α型半水石膏、αIII型無水石膏を使用した二水石膏の加熱処理装置８０及び混合石膏の製造方法について、図５を参照して説明する。
石膏は、硫酸カルシウムの一般名称であり、７種の形態がある。その中の半水石膏は、α型、β型があり、α型半水石膏は、β型半水石膏に比べ硬化時間が短くより大きな強度（３倍）がある。これまでは述べたβ型は、大気中加熱法で製造できるが、α型は、加圧水蒸気加熱して製造する必要がある。
そのため、二水石膏の加熱処理装置８０では、二水石膏からα型半水石膏及びαIII型無水石膏を生成する際、ロータリキルン１１内で石膏の加熱処理により生じる水蒸気を循環させ、第１、第２、第３の循環配管６７、６９、７１を介して再度、ロータリキルン１１に供給する。すなわち、二水石膏の加熱処理装置８０は、二水石膏の加熱処理装置１０に水蒸気を循環される手段を設けたものとなっている。

図５に示すように、二水石膏の加熱処理装置８０において、集塵手段５１には第１の循環配管６７を介してロータリキルン１１内の加熱された水蒸気を循環させるための循環ファン６８が設けられている。そして、循環ファン６８には第２の循環配管６９を介して、水蒸気を加熱するための循環加熱手段７０が設けられている。さらに、循環加熱手段７０より第３の循環配管７１を介して、加熱された水蒸気は循環風導入口７２を経由して、ロータリキルン１１内に循環する。また、第２の循環配管６９の途中から分岐して、分岐配管７３を介して余剰の水蒸気を排気する排気弁７４が設けられている。

次に、その動作について説明すると、二水石膏を加熱してα型半水石膏を製造する場合は、集塵手段５１から排気ファン５２によりロータリキルン１１内の加熱された水蒸気を排気する代わりに、ロータリキルン１１内の加熱された水蒸気を、循環ファン６８によって、第１、第２、第３の循環配管６７、６９、７１を介して再度、ロータリキルン１１内に循環させている。また、水蒸気が加圧されているので、その循環風路の途中に設けられた循環加熱手段７０によって循環する水蒸気は加熱されて過熱水蒸気として循環させている。また、圧力を調節するために、排気弁７４にて半水化や無水化により一部を排気して、水蒸気の圧力を調整している。なお、ロータリキルン１１内の水蒸気の圧力は、圧力検出手段４４で検知し、通常は１．５〜４気圧程度の加圧状態を維持しながら加熱し水蒸気を供給する。
この場合、供給２重ダンパ６５と排出２重ダンパ６６は閉じて、ロータリキルン１１を密閉状態に保つようにする。また、供給２重ダンパ６５と排出２重ダンパ６６は、気密性があるロータリーバルブでもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、本実施の形態において、二水石膏１４を供給する第１及び第２の供給管２２、２５はともに入側１２の供給蓋３２に設けたが、一方を排出蓋３４に設け、出側１３にさらにホッパーを設けて二水石膏１４を供給してもよい。また、出側１３にさらにホッパーを設けて、そのホッパーより成分調整剤や凝固遅延剤や促進剤や、セメント系や石灰系の固化剤を供給してロータリキルン１１内で混合してもよい。
また、ロータリキルン１１の上流側領域で、無水石膏５４を製造し、中間部領域から下流側領域で半水石膏６０を製造したが、上流側領域で、３２０〜４００℃の加熱温度で加熱しβII型無水石膏を製造し、中間部領域から下流側領域で１７０〜２１０℃の加熱温度で加熱しβIII型無水石膏を製造してもよい。さらに、上流側領域で、１２０〜１５０℃の加熱温度で加熱し半水石膏６０を製造し、中間部領域から二水石膏を供給し、半水石膏６０と二水石膏１４の比率のばらつきが少ない混合をしてもよい。

１０：二水石膏の加熱処理装置、１１：ロータリキルン、１２：入側、１３：出側、１４：二水石膏、１５：攪拌羽根、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ：分割攪拌羽根、１６：回収口、１７：第１の高周波加熱部、１８：第２の高周波加熱部、１９：第１の供給手段、２０：第２の供給手段、２１：ホッパー、２２：第１の供給管、２３：第１のスクリュー羽根、２４：第１の供給モータ、２５：第２の供給管、２６：第２のスクリュー羽根、２７：第２の供給モータ、２８：第１の取り込み口、２９：第１の投入口、３０：第２の取り込み口、３１：第２の投入口、３２：供給蓋、３３：第１のシール部材、３４：排出蓋、３５：第２のシール部材、３６：送風管、３７：送風ファン、３８：駆動ローラ、３８ａ：フリーローラ、３９：駆動モータ、４０：第１の非接触温度検出手段、４０ａ：第２の非接触温度検出手段、４１：第３の非接触温度検出手段、４１ａ：第４の非接触温度検出手段、４２：第１の石膏温度検出手段、４２ａ：第２の石膏温度検出手段、４３：第３の石膏温度検出手段、４３ａ：第４の石膏温度検出手段、４４：圧力検出手段、４５：排気口、４６：第１の炉内温度検出手段、４６ａ：第２の炉内温度検出手段、４７：排気管、４８：排出管、４９：石膏排出手段、５０：排出モータ、５１：集塵手段、５２：排気ファン、５４：無水石膏、５５：石膏排出管、５６：排出スクリュー羽根、５７：石膏排出孔、５８：袋、５９：ろ布、６０：半水石膏、６１：混合石膏、６２：第１の支持棒、６２ａ：第２の支持棒、６３：第３の支持棒、６４：第４支持棒、６５：供給２重ダンパ、６６：排出２重ダンパ、６７：第１の循環配管、６８：循環ファン、６９：第２の循環配管、７０：循環加熱手段、７１：第３の循環配管、７２：循環風導入口、７３：分岐配管、７４：排気弁、８０：二水石膏の加熱処理装置

Claims

入側から出側にかけて下り傾斜で配置されたロータリキルンと、該ロータリキルンの入側に配置され、二水石膏Ａを前記ロータリキルンの上流側領域に供給する第１の供給手段と、前記ロータリキルンの入側に前記第１の供給手段と併設して配置され、二水石膏Ｂを前記ロータリキルンの中間部領域に供給する第２の供給手段と、前記ロータリキルンの外側に配置されて、前記第１の供給手段によって供給された二水石膏Ａを加熱して無水石膏とする第１の高周波加熱部と、前記ロータリキルンの外側に配置され、前記第２の供給手段によって供給された二水石膏Ｂを加熱して半水石膏とする第２の高周波加熱部と、前記ロータリキルンの出側に設けられて、前記無水石膏と前記半水石膏の混合物を回収する回収口とを有する二水石膏の加熱処理装置。
請求項１記載の二水石膏の加熱処理装置において、前記二水石膏Ａ、Ｂを貯蔵するホッパーを有し、前記第１、第２の供給手段は、前記ホッパーに同時貯蔵された二水石膏Ａ、Ｂを前記ロータリキルンの上流側領域及び中間部領域にそれぞれ搬送するスクリューコンベアであることを特徴とする二水石膏の加熱処理装置。
請求項１又は２記載の二水石膏の加熱処理装置において、前記ロータリキルンの内周面には、複数の攪拌羽根が軸方向に沿って設けられているとともに、前記各攪拌羽根は少なくとも前記ロータリキルンの上流側領域、中間部領域及び下流側領域でそれぞれ分割され、前記分割された各攪拌羽根の隙間は前記ロータリキルンの内側全周に形成され、前記隙間には前記ロータリキルンの一方側から前記ロータリキルン内に配置された支持部材に取付けられた石膏温度検出手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする二水石膏の加熱処理装置。
二水石膏Ａをロータリキルンの上流側領域に入れ加熱し無水石膏を製造する第１工程と、
二水石膏Ｂを前記ロータリキルンの中間部領域に入れて加熱して半水石膏を製造する第２工程と、
前記ロータリキルンの下流側領域で前記無水石膏と前記半水石膏を混合して混合物とする第３工程とを有することを特徴とする混合石膏の製造方法。
二水石膏Ａをロータリキルンの上流側領域に入れて加熱しβII型無水石膏を製造する第１工程と、
二水石膏Ｂを前記ロータリキルンの中間部領域に入れて、上流側領域から搬送された前記βII型無水石膏の顕熱を利用して加熱し、前記二水石膏Ｂから半水石膏を製造する第２工程と、
前記ロータリキルンの下流側領域で前記βII型無水石膏と前記半水石膏を混合して混合物とする第３工程とを有することを特徴とする混合石膏の製造方法。
請求項５記載の混合石膏の製造方法において、前記βII型無水石膏を製造する加熱温度は３２０〜４００℃の範囲にあることを特徴とする混合石膏の製造方法。