JP6672884B2 - Method for producing anhydrous gypsum - Google Patents
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Description
本開示は、無水石膏の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing anhydrous gypsum.
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。それに伴って、廃石膏を処理するための技術へのニーズが高くなりつつある。このため、廃石膏を有効に活用する種々の検討がなされている。 As the number of demolition of houses using gypsum board increases year by year, the amount of waste gypsum increases. Accordingly, there is a growing need for a technology for treating waste gypsum. For this reason, various studies for effectively utilizing waste gypsum have been made.
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、そのままセメント系材料に添加すると、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る。そこで、廃石膏を加熱することで紙及び有機混和剤を炭化及び分解し、石膏分を半水石膏又は無水石膏として回収する方法が提案されている(特許文献1〜7参照)。 Waste gypsum usually contains paper and an organic admixture together with gypsum dihydrate. For this reason, if it is added to the cement-based material as it is, there is a concern that strength developability may be reduced or the setting properties may fluctuate. Therefore, a method has been proposed in which waste gypsum is heated to carbonize and decompose the paper and the organic admixture, and the gypsum component is recovered as hemihydrate gypsum or anhydrous gypsum (see Patent Documents 1 to 7).
廃石膏を加熱すると、紙及び有機混和剤の炭化及び分解が進行する一方で、1200℃以上になると石膏の部分的な分解も進み、SOxが発生することが懸念される。このため、従来の製造方法では、石膏の分解を抑制しながら廃石膏の改質を進行させるために、加熱温度をなるべく低くして、加熱時間を長くする必要があった。このため、生産効率が低くなる傾向にあった。 When the waste gypsum is heated, carbonization and decomposition of the paper and the organic admixture progress. On the other hand, when the temperature becomes 1200 ° C. or more, partial decomposition of the gypsum progresses, and there is a concern that SOx is generated. For this reason, in the conventional manufacturing method, in order to advance the reform of waste gypsum while suppressing the decomposition of gypsum, it was necessary to lower the heating temperature as much as possible and lengthen the heating time. For this reason, the production efficiency tends to decrease.
そこで、本発明は、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏から効率的に無水石膏を製造することが可能な製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a production method capable of efficiently producing anhydrous gypsum from waste gypsum while sufficiently suppressing the generation of SOx.
本発明者らの検討によれば、紙及び有機混和剤の炭化及び分解反応と、石膏の分解反応には、反応開始温度及び反応速度に差異があることが分かった。かかる知見に基づき、廃石膏を燃焼フレームに向かって供給することで、石膏の分解が生じる前に速やかに紙及び有機混和剤を炭化及び分解するとともに、効率的に無水石膏が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 According to the study of the present inventors, it was found that there is a difference in the reaction initiation temperature and the reaction rate between the carbonization and decomposition reaction of paper and the organic admixture and the decomposition reaction of gypsum. Based on such knowledge, it was found that by supplying waste gypsum to the combustion flame, paper and the organic admixture were quickly carbonized and decomposed before the gypsum decomposed, and anhydrous gypsum was obtained efficiently. Thus, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、二水石膏を含む廃石膏を加熱して無水石膏を得る加熱工程を有する無水石膏の製造方法であって、加熱工程では廃石膏を燃焼フレームに向かって供給して加熱する、無水石膏の製造方法を提供する。 That is, the present invention is a method for producing anhydrous gypsum having a heating step of heating waste gypsum containing dihydrate gypsum to obtain anhydrous gypsum, in the heating step, the waste gypsum is supplied toward a combustion frame and heated. And a method for producing anhydrous gypsum.
この製造方法では、廃石膏を燃焼フレームに向かって供給して加熱することから、廃石膏の昇温速度を十分に高くすることができる。これによって、廃石膏に含まれる石膏の分解が生じる前に、速やかに紙及び有機混和剤を炭化及び分解して、無水石膏への改質を促進できるものと推察される。したがって、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏から効率的に無水石膏を製造することができる。 In this production method, the waste gypsum is supplied toward the combustion frame and heated, so that the temperature rise rate of the waste gypsum can be sufficiently increased. It is presumed that, by this, before the gypsum contained in the waste gypsum is decomposed, the paper and the organic admixture can be quickly carbonized and decomposed to promote the modification to the anhydrous gypsum. Therefore, it is possible to efficiently produce anhydrous gypsum from waste gypsum while sufficiently suppressing the generation of SOx.
加熱工程では、廃石膏を燃焼フレームに接触するように供給して加熱することが好ましい。これによって、廃石膏の昇温速度を一層高くすることができる。したがって、廃石膏に含まれる二水石膏の分解を一層抑制しつつ、さらに短い時間で紙及び有機混和剤を炭化及び分解して、無水石膏への改質を十分に促進できるものと推察される。 In the heating step, it is preferable to supply and heat the waste gypsum so as to contact the combustion flame. Thereby, the temperature rise rate of the waste gypsum can be further increased. Therefore, it is presumed that while further suppressing the decomposition of gypsum contained in the waste gypsum, the paper and the organic admixture can be carbonized and decomposed in a shorter time to sufficiently promote the modification to the anhydrous gypsum. .
加熱工程における加熱時間が20分間以下であることが好ましい。これによって、加熱工程における二水石膏の分解をより一層抑制して、無水石膏を高い収率で製造することができる。 The heating time in the heating step is preferably not more than 20 minutes. Thus, the decomposition of gypsum in the heating step can be further suppressed, and anhydrous gypsum can be produced with a high yield.
上記加熱工程の前に、廃石膏を予備加熱して乾燥し、強熱減量を12質量%以下にする乾燥工程を有することが好ましい。これによって、加熱工程における無水石膏への改質が一層円滑に進行することから、得られる無水石膏の品質がより良好になるとともに、加熱工程での水分の蒸発量が低減できることから安定的に製造を継続することができる。 Before the heating step, it is preferable to have a drying step of preheating and drying the waste gypsum to reduce the ignition loss to 12% by mass or less. As a result, since the conversion to anhydrous gypsum in the heating step proceeds more smoothly, the quality of the obtained anhydrous gypsum becomes better, and the amount of evaporation of water in the heating step can be reduced, thereby stably producing the anhydrous gypsum. Can be continued.
上記加熱工程で得られる無水石膏のf.CaOが1質量%以下、且つ全炭素量が0.5質量%以下であることが好ましい。これによって、得られる無水石膏を高品質にすることができる。 F. Of anhydrous gypsum obtained in the heating step It is preferable that CaO is 1% by mass or less and the total carbon content is 0.5% by mass or less. Thereby, the obtained anhydrous gypsum can be made high quality.
本発明によれば、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏から効率的に無水石膏を製造することが可能な製造方法を提供することができる。これによって、廃石膏のリサイクル体制の構築に貢献することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a production method capable of efficiently producing anhydrous gypsum from waste gypsum while sufficiently suppressing the generation of SOx. This can contribute to the construction of a waste gypsum recycling system.
以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as necessary. However, the following embodiments are exemplifications for describing the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same elements or elements having the same functions will be denoted by the same reference symbols, and duplicate description will be omitted in some cases. The dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
本実施形態の無水石膏の製造方法は、二水石膏を含む廃石膏を加熱して無水石膏を得る加熱工程を有する。廃石膏は、主成分として二水石膏を含有することが好ましい。廃石膏は、二水石膏に加えて、半水石膏、無水石膏、並びに、紙及び有機混和剤等の有機物を含んでいてもよい。廃石膏における二水石膏の含有量は、例えば50質量%以上であってもよく、60〜90質量%であってもよい。廃石膏における有機物の含有量は、炭素量に換算して、例えば5質量%以下であってもよく、3質量%以下であってもよい。廃石膏における強熱減量は、例えば15質量%以上であり、15〜30質量%であってもよい。 The method for producing anhydrous gypsum of the present embodiment has a heating step of heating waste gypsum containing gypsum to obtain anhydrous gypsum. The waste gypsum preferably contains gypsum dihydrate as a main component. Waste gypsum may include, in addition to dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, anhydrous gypsum, and organic substances such as paper and organic admixtures. The content of gypsum in waste gypsum may be, for example, 50% by mass or more, or may be 60 to 90% by mass. The content of the organic matter in the waste gypsum may be, for example, 5% by mass or less or 3% by mass or less in terms of the amount of carbon. The ignition loss in the waste gypsum is, for example, 15% by mass or more, and may be 15 to 30% by mass.
廃石膏としては、例えば、石膏ボード製造工場で発生する廃材、新築工事現場で発生する石膏ボードの端材、解体工事現場で発生する廃材等を使用することができる。但し、解体工事現場で発生する廃材は、石膏以外の無機系の建築廃材が含有する。このような無機系の建築廃材の含有量を、加熱工程の前に低減する前処理工程を行うことが好ましい。無機系の建築廃材の含有量は、10質量%未満であることが好ましい。また、石膏ボード表面に貼り付けられた紙及びクロス類は、加熱工程で燃焼する。このため、加熱工程の前に、必ずしも取り除く必要はない。ただし、粉砕後に篩い分ける等の前処理工程を行って取り除いてもよい。 As the waste gypsum, for example, waste materials generated in a gypsum board manufacturing plant, scraps of gypsum board generated in a new construction site, waste materials generated in a demolition work site, and the like can be used. However, waste materials generated at the demolition work site include inorganic building waste materials other than gypsum. It is preferable to perform a pretreatment step of reducing the content of such inorganic building waste before the heating step. The content of the inorganic building waste is preferably less than 10% by mass. Moreover, the paper and cloths stuck on the gypsum board surface burn in the heating step. For this reason, it is not always necessary to remove it before the heating step. However, it may be removed by performing a pretreatment step such as sieving after pulverization.
廃石膏の粒度は、廃石膏を改質する改質装置において閉塞が発生せず、サイロ又はタンク等からの排出が容易となる大きさであることが好ましい。そのような粒度としては、例えば50mm以下であり、好ましくは10mm以下であり、より好ましくは5mm以下である。これによって、ハンドリング性が向上し、改質装置への供給を十分安定的に継続して行うことができる。 The particle size of the waste gypsum is preferably a size that does not cause blockage in the reformer for reforming waste gypsum and facilitates discharge from a silo or a tank. Such a particle size is, for example, 50 mm or less, preferably 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less. Thereby, the handleability is improved, and the supply to the reformer can be performed sufficiently stably.
加熱工程では廃石膏を燃焼フレームに向かって供給して加熱する。このような加熱工程は、バーナを有し、バーナからの燃焼フレームに向かって廃石膏を供給できる改質装置を用いて行うことができる。改質装置の種類及び形状は特に限定されない。改質装置の一例として、並流式のロータリーキルンが挙げられる。並流式ロータリーキルンは、供給及び排出が容易であるうえに、均質な加熱ができる点で好ましく用いられる。 In the heating step, waste gypsum is supplied toward the combustion flame and heated. Such a heating step can be performed using a reformer having a burner and capable of supplying waste gypsum from the burner toward the combustion flame. The type and shape of the reformer are not particularly limited. An example of a reformer is a co-current rotary kiln. A co-current rotary kiln is preferably used because it can be easily supplied and discharged, and can be heated uniformly.
図1は、改質装置の一例を示す模式図である。改質装置100は、バーナ12を有し、廃石膏30を加熱して無水石膏32に改質する並流式ロータリーキルン10と、廃石膏30を並流式ロータリーキルン10に供給する供給部20と、を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a reforming apparatus. The reforming
並流式ロータリーキルン10には、上流側から下流側に向かって、キルンフッド11、ドラム本体17及び沈降室14が連通して設けられている。並流式ロータリーキルン10のキルンフッド11には、バーナ12が取り付けられている。バーナ12には、燃料を供給する燃料供給部が接続されている(不図示)。燃料は、気体燃料(都市ガス等)、液体燃料(重油等)、及び固体燃料(微粉炭等)のいずれを使用してもよい。取扱いの容易性の観点からダストの発生が少ない液体燃料が好ましい。
In the
並流式ロータリーキルン10の形状及び大きさは特に限定されない。改質装置の小型化と十分な生産能力とを両立させる観点から、回転軸方向に沿うドラム本体17の長さLは、好ましくは1〜10mであり、より好ましくは2〜6mである。並流式ロータリーキルン10のドラム本体17の内径φは、例えば1〜3mである。短時間で無水石膏を排出できるようにする観点から、ドラム本体17の水平面に対する傾斜角度は0.5〜8°、及び回転数は1〜10rpmであることが好ましい。同様の観点から、傾斜角度は1〜5°、及び回転数は2〜7rpmであることがより好ましい。
The shape and size of the co-current
供給部20は、例えば、配管で構成される。配管は、キルンフッド11の上壁面から並流式ロータリーキルン10内に挿入され、その先端がドラム本体17の内部に配置されている。廃石膏30は、供給部20をなす配管を流通して、配管の先端の開口部から並流式ロータリーキルン10内に供給される。供給部20は、廃石膏を、ドラム本体17内における燃焼フレーム16に向かって供給する。供給部20は、廃石膏を重力で落下させることによって燃焼フレーム16に向かって供給するように構成されていてもよいし、廃石膏を流動させるガスとともに吐出することによって燃焼フレーム16に向かって供給するように構成されていてもよい。
The
バーナ12は、燃焼フレーム16の向きを任意に調節可能な可変バーナであってもよい。廃石膏30の粒度に応じてフレームの向きを最適な位置に調節することによって、最適加熱条件を見出すことが容易となる。これによって、一層効率的に無水石膏に改質することができる。可変バーナの例としては、バーナ管本体の軸線に対してバーナの先端部が曲がっており、バーナ管本体を軸線まわりに回転することによって、燃焼フレームの向きを変更できるものが挙げられる。可変バーナはこのような形態に限定されず、燃焼フレーム16の向きが変えられるものであれば特に限定されない。
The
供給部20は、バーナ12の燃焼フレーム16に向かって廃石膏30を供給する。並流式ロータリーキルン10内に供給された廃石膏30の大部分は、並流式ロータリーキルン10の内壁面に接触する前に、燃焼フレーム16に接触する。廃石膏30は、燃焼フレーム16内を通過するように供給されてもよい。ただし、供給される廃石膏30の全てが燃焼フレーム16に接触すること、又は、燃焼フレーム16内を通過することは必須ではない。
The
バーナ12の燃焼フレーム16に向かって供給された廃石膏30は、十分に大きい昇温速度で昇温される。これにより、バーナ12の燃焼フレーム16に接触した廃石膏30に含まれる紙及び有機混和剤は、速やかに炭化及び分解される。そして、廃石膏30に含まれる二水石膏の大部分は、速やかに無水石膏に改質される。これらの反応は石膏が分解する前に完了させることができる。したがって、石膏の分解に伴って生じるSOxの発生を抑制しつつ、二水石膏を効率的に無水石膏に改質することができると考えられる。
The
図2は、図1の改質装置100におけるII−II線断面図である。並流式ロータリーキルン10のドラム本体17の上流側の径方向における中心付近には、燃焼フレーム16が形成されている。供給部20から燃焼フレーム16に向かって供給された廃石膏30は、燃焼フレーム16内を通過し、ドラム本体17の上流側の底部付近に堆積する。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in the reforming
燃焼フレーム16内を通過した廃石膏30は、ドラム本体17の底部付近に堆積した後も、燃焼フレーム16の周囲を離れるまでの間、燃焼フレーム16の高温下に晒される。燃焼フレーム16に接しない廃石膏30も、ドラム本体17の底部付近に堆積した後、燃焼フレーム16の周囲で燃焼フレーム16の高温下に晒される。このように高温下に晒されることによって、紙及び有機混和剤の炭化及び分解と、無水石膏への改質が速やかに進行する。
The
ドラム本体17は方向Pの向きに連続的に回転している。ドラム本体17の回転軸は、水平面に対して0.5〜8°傾斜しているため、上流側の方が下流側の方よりも高くなっている。このため、廃石膏30は、並流式ロータリーキルン10のドラム本体17の回転によって掻き混ぜながら、ドラム本体17の下流側に徐々に移動する。
The
燃焼フレーム16の外炎は、例えば、石膏分解温度である1200℃以上の温度を有する。石膏の分解反応は瞬時には生じないため、外炎に接触した廃石膏30及び外炎近辺を通過した廃石膏30に含まれる紙及び有機混和剤の炭化及び分解を速やかに進行させることができる。廃石膏30は、供給部20によって燃焼フレーム16に向かって供給される。このため、廃石膏30が微粒分を含んでいても、ドラム本体17内の気流によって微粒分が浮遊して燃焼フレーム16と接触することなく排ガス中のダストとして排出されることを十分に抑制することができる。微粒分は、燃焼フレーム16と接触するか、燃焼フレーム16の近傍を通過することによって、瞬時に改質される。
The external flame of the
燃焼フレーム16に接触しない場合、紙及び有機混和剤の炭化及び分解に要する時間は長くなる傾向にある。加熱する時間が長くなると、石膏の分解反応が進行する傾向にある。このため、廃石膏30は、燃焼フレーム16に接触することが好ましい。
When not in contact with the
加熱工程における加熱時間は、短いほど石膏の分解を抑制しつつ生産性を向上することができる。このような観点から、加熱時間は20分間以下であることが好ましく、10分間未満であることがより好ましく、7分間未満であることがさらに好ましく、5分間未満であることが特に好ましい。加熱時間の下限に特に制限はないが、無水石膏への改質を十分に進行させる観点から、1分間以上であることが好ましく、2分間以上であることがより好ましい。 The shorter the heating time in the heating step, the more the productivity can be improved while suppressing the decomposition of gypsum. From such a viewpoint, the heating time is preferably 20 minutes or less, more preferably less than 10 minutes, further preferably less than 7 minutes, and particularly preferably less than 5 minutes. The lower limit of the heating time is not particularly limited, but is preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, from the viewpoint of sufficiently progressing the modification to anhydrous gypsum.
廃石膏30が燃焼フレーム16と接触した後、並流式ロータリーキルン10内において石膏を十分に脱水させるため、並流式ロータリーキルン10における窯尻温度は500〜1000℃であることが好ましい。並流式ロータリーキルン10は、上述の加熱時間及び窯尻温度を維持できる構造を有していることが好ましい。
After the
ドラム本体17の上流側の底部に堆積した無水石膏32(廃石膏30)は、掻き混ぜられながら、ドラム本体17の下流側に移動する。図1に示すように、ドラム本体17内で加熱されて生成した無水石膏32は、ドラム本体17の下流側に接続された沈降室14を経由して並流式ロータリーキルン10の外部に排出される。このようにして、無水石膏を製造することができる。
The anhydrous gypsum 32 (waste gypsum 30) deposited on the bottom on the upstream side of the drum
別の実施形態に係る無水石膏の製造方法では、加熱工程の前に乾燥工程を有していてもよい。乾燥工程では、廃石膏を予備加熱して乾燥し、乾燥後の石膏の強熱減量を12質量%以下にすることが好ましい。乾燥工程を行うことによって、廃石膏の脱水無水化、及び、紙及び有機物の炭化及び分解が一層円滑に進行するため、最終的に得られる無水石膏の品質を向上することができる。乾燥工程において得られる廃石膏の強熱減量は10質量%以下であることがより好ましく、7質量%以下であることがより好ましい。 In the method for producing anhydrous gypsum according to another embodiment, a drying step may be provided before the heating step. In the drying step, it is preferable that the waste gypsum is preheated and dried, and the loss on ignition of the dried gypsum is 12% by mass or less. By performing the drying step, dehydration and dehydration of waste gypsum, and carbonization and decomposition of paper and organic matter progress more smoothly, so that the quality of finally obtained anhydrous gypsum can be improved. The loss on ignition of waste gypsum obtained in the drying step is more preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less.
なお、乾燥工程における強熱減量を2質量%未満に低減しても、最終的に得られる無水石膏の品質はあまり変わらない。したがって、生産効率の観点から、乾燥工程で得られる廃石膏の強熱減量は、2質量%以上であることが好ましい。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」によって測定することができる。 Even if the loss on ignition in the drying step is reduced to less than 2% by mass, the quality of the finally obtained anhydrous gypsum does not change much. Therefore, from the viewpoint of production efficiency, the loss on ignition of waste gypsum obtained in the drying step is preferably 2% by mass or more. The ignition loss can be measured by JIS R 5202: 2010 “5.2. Method other than blast furnace cement and blast furnace slag” in “5.
図3は、改質装置の別の例を示す模式図である。乾燥工程及び加熱工程を有する無水石膏の製造方法は、図3の改質装置110を用いて行うことができる。改質装置110は、図1に示される改質装置の構成に加えて、その上流側に、廃石膏30を乾燥するドライヤー45を備える。原料タンク40に一旦保管された廃石膏は、ドライヤー45に供給される。ドライヤー45の種類は特に限定されず、ロータリーキルン、ケトル炉、気流乾燥炉、及び流動層乾燥炉等が例示できる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another example of the reformer. A method for producing anhydrous gypsum having a drying step and a heating step can be performed using the
ドライヤー45における乾燥温度は、例えば70〜450℃であり、好ましくは100〜400℃であり、さらに好ましくは120〜350℃である。ドライヤー45は、このような温度条件を実現できる構造であることが好ましい。ドライヤー45において乾燥された廃石膏は、ベルトコンベア50によって供給部20に移送される。そして、上述の改質装置100の説明のとおり、供給部20から並流式ロータリーキルン10に供給され、廃石膏は無水石膏に改質される。
The drying temperature in the
廃石膏を並流式ロータリーキルン10に投入する前に、ドライヤー45において、廃石膏を予備的に乾燥することによって、廃石膏の水分量を低減することができる。これによって、並流式ロータリーキルン10における廃石膏の改質が促進されるとともに、紙及び有機物の炭化及び分解も促進され、最終的に得られる無水石膏の品質を向上することができる。
Before the waste gypsum is put into the co-current
沈降室14の下流側には、集塵部60と、無水石膏を保管する製品サイロ70と集塵部60とが設けられている。並流式ロータリーキルン10で得られた無水石膏は、ベルトコンベア66によって製品サイロ70に移送される。
Downstream of the
本実施形態の製造方法では、並流式ロータリーキルン10の排煙から無水石膏を回収する回収工程を行ってもよい。回収工程は、図3の集塵部60によって行うことができる。すなわち、集塵部60には、並流式ロータリーキルン10内で生じた排煙が導入される。具体的には、排煙は、配管61を経由してサイクロン62に導入されて、粗粒ダストが回収される。サイクロン62からの排出ガスは、配管63を経由して電気集塵機64に導入される。電気集塵機64では、サイクロン62で回収できなかった微粒ダストが回収される。
In the production method of the present embodiment, a recovery step of recovering anhydrous gypsum from the exhaust gas of the co-current
並流式ロータリーキルン10では、供給部20からの廃石膏が並流式ロータリーキルン10の燃焼フレーム16に向かって供給されていることから、微粒分も十分に改質されている。このため、集塵部60で回収される粗粒ダスト及び微粒ダストはいずれも主成分として無水石膏を含む。したがって、これらのダストは、どちらもベルトコンベア66によって製品サイロ70に移送することができる。このように、並流式ロータリーキルン10内で生じた排煙から無水石膏を回収することによって、無水石膏の収率が向上し、高い生産性を得ることができる。
In the co-current
集塵部60は上述の態様に限定されず、サイクロン(遠心力集塵機)及び電気集塵機の他に、ろ過集塵(バッグフィルタ)などの公知の集塵部を用いてもよい。これらの集塵機は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The
上述の各実施形態で得られる無水石膏は、主成分としてII型無水石膏を含む。これに加えて、I型無水石膏及びIII型無水石膏の一方又は双方を含んでいてもよい。また、少量の半水石膏及び二水石膏の一方又は双方が残存していてもよい。 The anhydrous gypsum obtained in each of the above embodiments contains Type II anhydrous gypsum as a main component. In addition, one or both of anhydrous type I gypsum and type III anhydrous gypsum may be included. Also, a small amount of one or both of the hemihydrate gypsum and the gypsum may remain.
上述の各実施形態で得られる無水石膏は、f.CaO(遊離石灰)を含有していてもよく、その含有量は、1質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましい。このようにf.CaOの含有量を低減することによって、セメント系添加材として好適に用いることができる。また、f.CaOは無水石膏が高温で分解することにより発生するものであるので、f.CaOの含有量が低ければ、並流式ロータリーキルン10において石膏の分解が抑制され、SOxの発生量が十分に低減されていることになる。なお、f.CaOは、セメント協会標準試験方法JCAS I−01「遊離酸化カルシウムの定量方法」によって測定される。
The anhydrous gypsum obtained in each of the embodiments described above has f. CaO (free lime) may be contained, and its content is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less. Thus, f. By reducing the content of CaO, it can be suitably used as a cementitious additive. F. Since CaO is generated by decomposing anhydrous gypsum at high temperature, f. If the content of CaO is low, the decomposition of gypsum is suppressed in the co-current
無水石膏は、炭素分を含有していてもよく、その含有量(全炭素量)は0.5質量%以下であることが好ましい。このように全炭素量を低減することによって、セメント系添加材として好適に用いることができる。全炭素量は、JIS R 1603「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することができる。 The anhydrous gypsum may contain a carbon content, and its content (total carbon content) is preferably 0.5% by mass or less. By reducing the total carbon content in this way, it can be suitably used as a cementitious additive. The total carbon content can be measured by the infrared absorption method of JIS R 1603 “Chemical analysis method of fine silicon nitride powder for fine ceramics”.
上述の各実施形態に係る無水石膏の製造方法では、石膏の分解を抑制しつつ廃石膏から無水石膏への改質を促進できる。このため、廃石膏の加熱時間を短くすることができる。したがって、極めて短時間で無水石膏を高い収率で製造することができる。また、改質装置を十分に小型化して、高い効率で廃石膏から無水石膏への改質を行うことができる。 In the method for producing anhydrous gypsum according to each of the above-described embodiments, the conversion of waste gypsum to anhydrous gypsum can be promoted while suppressing the decomposition of gypsum. For this reason, the heating time of waste gypsum can be shortened. Therefore, anhydrous gypsum can be produced in a very short time in a high yield. Further, the reformer can be sufficiently miniaturized, and the waste gypsum can be reformed into anhydrous gypsum with high efficiency.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said Embodiment at all.
実施例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The content of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1〜4)
図1に示すような、並流式ロータリーキルンと供給部を備える廃石膏の改質装置を準備した。この改質装置を用いて、以下の手順で廃石膏を改質して無水石膏を製造した。
(Examples 1 to 4)
A waste gypsum reformer including a co-current rotary kiln and a supply unit as shown in FIG. 1 was prepared. Using this reformer, waste gypsum was modified in the following procedure to produce anhydrous gypsum.
廃石膏ボードを4mm以下のサイズとなるように破砕して紙の一部を除去し、粒状試料を調製した。この粒状試料の密度、化学組成、形態及び性状は表1に示すとおりであった。粒状試料30gと水300mLをビーカーに入れ、ハンドミキサーで1分間攪拌し、発泡の有無を調べた。その結果、大量の泡が生じ、発泡性があることが確認された。発泡性があることは、廃石膏に有機混和剤が含まれていることを示している。 The waste gypsum board was crushed to a size of 4 mm or less to remove a part of the paper to prepare a granular sample. The density, chemical composition, morphology and properties of this granular sample were as shown in Table 1. 30 g of the granular sample and 300 mL of water were placed in a beaker, and stirred for 1 minute with a hand mixer to check for the presence of foaming. As a result, a large amount of foam was generated, and it was confirmed that the foam had foaming properties. The presence of effervescent indicates that the waste gypsum contains an organic admixture.
粒状試料を、供給部から並流式ロータリーキルン(内径φ:1.4m,長さL:4.0m、傾斜:3°)内に供給して加熱工程を行った。バーナに、燃料である再生重油を54〜77L/時間の燃料使用量となる範囲で供給し、並流式ロータリーキルンの窯尻温度を表2に示すとおりに調整した。粒状試料は、図1に示すように、粒状試料と燃焼フレームとが直接接触するように供給した。粒状試料の供給量は1.1トン/時間とした。粒状試料が並流式ロータリーキルン内に滞留する滞留時間(加熱時間)は、並流式ロータリーキルンの回転数を変えることによって調整した。各実施例における滞留時間(加熱時間)は表2に示すとおりとした。このようにして、廃石膏を改質して無水石膏を得た。 The granular sample was supplied from a supply section into a co-current rotary kiln (inner diameter φ: 1.4 m, length L: 4.0 m, inclination: 3 °) to perform a heating step. The regenerated heavy oil as a fuel was supplied to the burner within a range of a fuel consumption of 54 to 77 L / hour, and the kiln bottom temperature of the co-current rotary kiln was adjusted as shown in Table 2. As shown in FIG. 1, the granular sample was supplied such that the granular sample and the combustion frame were in direct contact. The supply amount of the granular sample was 1.1 tons / hour. The residence time (heating time) during which the granular sample stayed in the co-current rotary kiln was adjusted by changing the rotation speed of the co-current rotary kiln. The residence time (heating time) in each example was as shown in Table 2. Thus, the waste gypsum was modified to obtain anhydrous gypsum.
加熱工程後の無水石膏について、化学組成(ig.loss、f.CaO、C)、石膏形態、発泡性を評価した。強熱減量(ig.loss)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」によって測定した。f.CaOは、セメント協会標準試験方法JCAS I−01「遊離酸化カルシウムの定量方法」によって測定した。石膏形態はX線回折によって確認した。C(全炭素量)は、JIS R 1603「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した。発泡性は上述の粒状試料と同様にして評価した。評価結果は表2に示すとおりであった。 The anhydrous gypsum after the heating step was evaluated for chemical composition (ig.loss, f.CaO, C), gypsum morphology, and foamability. Ignition loss (ig.loss) was measured by JIS R 5202: 2010 “5.2. Method other than blast furnace cement and blast furnace slag” in “5. f. CaO was measured by the Japan Society of Cement Standard Test Method JCAS I-01 "Method for Quantifying Free Calcium Oxide". Gypsum morphology was confirmed by X-ray diffraction. C (total carbon content) was measured by the infrared absorption method of JIS R 1603 “Chemical analysis method of fine silicon nitride powder for fine ceramics”. Foamability was evaluated in the same manner as in the above-mentioned granular sample. The evaluation results were as shown in Table 2.
表2に示される結果から、実施例1〜4では、廃石膏を燃焼フレームに向かって供給することによって、廃石膏の強熱減量及び全炭素量が短い加熱時間で減少し、無水石膏を効率的に製造することができた。また、f.CaOが生成していないことから、石膏の分解に伴うSOxの発生が十分に抑制され、高い収率で無水石膏が得られることが確認された。 From the results shown in Table 2, in Examples 1 to 4, by supplying waste gypsum toward the combustion flame, the loss on ignition and the total carbon content of waste gypsum were reduced in a short heating time, and the efficiency of anhydrous gypsum was reduced. Could be manufactured. Further, since f.CaO was not generated, it was confirmed that generation of SOx due to the decomposition of gypsum was sufficiently suppressed, and anhydrous gypsum could be obtained with a high yield.
(実施例5〜14)
加熱工程の前工程として、キルン型ドライヤー(φ:1.4m×L:12.0m)を用いて乾燥工程を行った。廃石膏に含まれる結晶水の揮散を促進して強熱減量を十分に下げるため、乾燥温度を260〜300℃に設定し、キルン型ドライヤー内の滞留時間(乾燥時間)を20分間とした。なお、乾燥工程後の廃石膏の主成分は半水石膏であった。乾燥工程後の廃石膏の強熱減量を、無水石膏の強熱減量の測定方法と同様にして測定した。測定結果は表3に示すとおりであった。乾燥後の石膏は一旦貯蔵タンクに保管した後、実施例1〜4と同様にして、図1に示すような並流式ロータリーキルンにて加熱工程を行い、得られた無水石膏の評価を行った。各実施例における窯尻温度及び滞留時間(加熱時間)は表3に示すとおりであった。加熱工程後の無水石膏の評価結果は表3に示すとおりであった。
(Examples 5 to 14)
As a step before the heating step, a drying step was performed using a kiln type dryer (φ: 1.4 mx L: 12.0 m). In order to promote the volatilization of water of crystallization contained in the waste gypsum and sufficiently reduce the loss on ignition, the drying temperature was set to 260 to 300 ° C., and the residence time (drying time) in the kiln type dryer was set to 20 minutes. The main component of the waste gypsum after the drying step was hemihydrate gypsum. The loss on ignition of the waste gypsum after the drying step was measured in the same manner as the method for measuring the loss on ignition of anhydrite. The measurement results were as shown in Table 3. After the dried gypsum was once stored in a storage tank, a heating step was performed in a co-current rotary kiln as shown in FIG. 1 in the same manner as in Examples 1 to 4, and the obtained anhydrous gypsum was evaluated. . Table 3 shows the furnace bottom temperature and the residence time (heating time) in each example. Evaluation results of the anhydrous gypsum after the heating step were as shown in Table 3.
表2と表3の対比結果から、加熱工程の前に乾燥工程を導入することによって、無水石膏の強熱減量及び全炭素量が低減され、より良好な品質を有する無水石膏が得られることが確認された。なお、各実施例においてf.CaOが若干生じているが、その量は微量であり問題のないレベルであった。 From the comparison results of Tables 2 and 3, it can be seen that by introducing the drying step before the heating step, the loss on ignition and the total carbon content of the anhydrous gypsum are reduced, and anhydrous gypsum having better quality can be obtained. confirmed. In each embodiment, f. Although CaO was slightly generated, the amount thereof was very small and was at a level without any problem.
以上のことから、本発明の製造方法によれば、大規模な改質装置を用いることなく、従来よりも短時間で無水石膏を製造することができる。また、SOxの発生量も少なく抑えることができ、高い収率で無水石膏を製造することができる。これにより、廃石膏のリサイクル体制を構築することに貢献することができる。 As described above, according to the production method of the present invention, anhydrous gypsum can be produced in a shorter time than before without using a large-scale reformer. Further, the amount of generated SOx can be suppressed to a small amount, and anhydrous gypsum can be produced with a high yield. This can contribute to establishing a waste gypsum recycling system.
SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏から効率的に無水石膏を製造することが可能な製造方法が提供される。 Provided is a production method capable of efficiently producing anhydrous gypsum from waste gypsum while sufficiently suppressing the generation of SOx.
10…並流式ロータリーキルン、11…キルンフッド、12…バーナ、14…沈降室、16…燃焼フレーム、17…ドラム本体、20…供給部、30…廃石膏、32…無水石膏、40…原料タンク、45…ドライヤー、50,66…ベルトコンベア、60…集塵部、61,63…配管、62…サイクロン、64…電気集塵機、70…製品サイロ、100,110…改質装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記加熱工程では前記廃石膏を燃焼フレームに向かって供給し、前記廃石膏の少なくとも一部が前記燃焼フレームに接触するように供給して加熱する、無水石膏の製造方法。 A method for producing anhydrous gypsum having a heating step of heating waste gypsum containing gypsum to obtain anhydrous gypsum,
In the heating step, a method for producing anhydrous gypsum, wherein the waste gypsum is supplied toward a combustion frame, and at least a part of the waste gypsum is supplied and heated so as to be in contact with the combustion frame .
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