JP5081379B2

JP5081379B2 - 廃石膏の加熱再生処理装置

Info

Publication number: JP5081379B2
Application number: JP2005256680A
Authority: JP
Inventors: 秀人蓬莱; 和也藤原; 英輝岡田
Original assignee: Nikko Co Ltd
Current assignee: Nikko Co Ltd
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: JP2007070138A

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。

そして、上記ロータリーキルンとしては、特許文献２にも示されているように、ドラム内の熱風の流れる方向と対向させる方向から材料を流し、ドラムから排出される加熱材料温度に基づいてバーナ燃焼量を制御する、いわゆる向流加熱方式のロータリーキルンが一般的である。
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二水石膏の状態にある廃石膏は細かい粉粒状であり、これをロータリーキルンで加熱処理しようとすると、熱風にあおられた廃石膏がどうしても大量に排気ダクト下流へと飛散してしまい、例えば、本発明者らが行った実験によれば、ロータリーキルン内に投入した廃石膏の２〜３割程度が排ガスに随伴して排気ダクト下流へと飛散して集塵機で捕捉されるという結果となった。

したがって、従来のような向流加熱方式のロータリーキルンを採用すると、キルン出口の石膏温度に基づく加熱制御を行うために、キルンから排出される石膏を半水石膏に転位させることができるものの、排ガス温度をコントロールできないので、排ガスに随伴する廃石膏は排ガス温度が低いと半水石膏に転位しきれず、また排ガス温度が高いと廃石膏の一部は半水石膏を経て水和反応が非常に進みにくいII型無水石膏にまで転位させてしまうこともあり、集塵機で捕捉される石膏を半水石膏に収率良く転位させることができないことが十分予測される。

本発明は上記の点に鑑み、二水石膏の状態にある廃石膏の加熱再生時に、ロータリーキルンから排出する石膏と共に、集塵機で捕捉する石膏も半水石膏に収率良く転位させることのできる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、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの廃石膏供給側に熱風供給用のバーナを備え、該バーナよりドラム内に熱風を供給しつつ、排気ダクト末端側の排風機にて排ガスを吸引してドラム内を通過する高温ガス流を維持しながら、廃石膏をドラム内に送り込んで掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム内を転動流下させる間に所望温度まで加熱する並流加熱方式のロータリーキルンを有し、該ロータリーキルンの排気ダクトの下流には飛散する石膏を捕捉する集塵機を配設する一方、排気ダクトには排ガス温度検出用の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バーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、バーナ燃焼制御器の排ガス温度設定値には二水石膏を半水石膏に転位させる温度を設定し、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御し、ドラム内に所定量の廃石膏を送り込んでドラム内を転動流下させる間に半水石膏に転位する温度にまで加熱するように構成し、排ガスに随伴して下流へと飛散する廃石膏を気流乾燥によって半水石膏へと転位させながら集塵機にて捕捉して回収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、前記ロータリーキルンの排ガス温度が１３０〜１８０℃となるように制御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、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、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの廃石膏供給側に熱風供給用のバーナを備え、該バーナよりドラム内に熱風を供給しつつ、排気ダクト末端側の排風機にて排ガスを吸引してドラム内を通過する高温ガス流を維持しながら、廃石膏をドラム内に送り込んで掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム内を転動流下させる間に所望温度まで加熱する並流加熱方式のロータリーキルンを有し、該ロータリーキルンの排気ダクトの下流には飛散する石膏を捕捉する集塵機を配設する一方、排気ダクトには排ガス温度検出用の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バーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、バーナ燃焼制御器の排ガス温度設定値には二水石膏を半水石膏に転位させる温度を設定し、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御し、ドラム内に所定量の廃石膏を送り込んでドラム内を転動流下させる間に半水石膏に転位する温度にまで加熱するように構成し、排ガスに随伴して下流へと飛散する廃石膏を気流乾燥によって半水石膏へと転位させながら集塵機にて捕捉して回収するようにしたので、ロータリーキルンから排出する石膏と共に、集塵機で捕捉する石膏も半水石膏に収率良く転位させて回収することができ、廃石膏のほとんどを無駄なく半水石膏に再生して土壌固化材などに有効活用することができる。

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、前記ロータリーキルンの排ガス温度が１３０〜１８０℃となるように制御したので、ロータリーキルンから排出される石膏も半水石膏に転位させることができると共に、ロータリーキルンの排ガスに随伴して飛散する廃石膏を気流乾燥によって半水石膏に転位させて回収できる。

本発明の廃石膏の加熱再生処理装置にあっては、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの石膏供給側に熱風供給用のバーナを備える並流加熱方式のロータリーキルンを採用する。そして、ロータリーキルンの排気ダクトには排ガス温度検出用の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を取り込み、あらかじ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の燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備える。

そして、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するときは、先ず、バーナ燃焼制御器の排ガス温度設定値を二水石膏を好適に半水石膏に転位させる温度、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、ロータリーキルン内にバーナから熱風を供給しながら廃石膏を供給すると、ロータリーキルンからは多量の廃石膏が排ガスに随伴して排気ダクトへと流れていくこととなるが、排ガス温度が二水石膏を半水石膏に転位させる温度にコントロールされるために、排ガスに随伴する廃石膏は気流乾燥によって半水石膏へと転位する温度まで加熱されることとなり、下流の集塵機では再利用可能な半水石膏が捕捉回収される。

なお、並流加熱方式のロータリーキルンでは、キルンから排出される石膏の加熱温度と排ガス温度に相関関係があり、排ガス温度のコントロールを行うことで石膏加熱温度もタイムラグ無く制御でき、その結果、石膏加熱温度を緻密にコントロールでき、これによって半水石膏の収率も向上させることができる。

このように、並流加熱方式のロータリーキルンを採用し、排ガス温度に基づいてバーナ燃焼量制御を行えば、ロータリーキルンから排出される石膏の加熱温度をコントロールできると共に、排ガスに随伴して大量に飛散する廃石膏も気流乾燥によって好ましく加熱でき、廃石膏を半水石膏に収率良く転位させて回収することが可能であり、廃石膏を有効に再生して土壌固化材などとして利用できる。

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は廃石膏を加熱再生する並流加熱方式のロータリーキルンであって、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、前記ドラム２の廃石膏供給側のホットホッパ３側には熱風供給用のバーナ４を備える一方、ドラム２の石膏排出側のコールドホッパ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の下流には乾式サイクロン７やバグフィルタ８の集塵機、及び排風機９、煙突１０を配設している。

また、ドラム１のホットホッパ側３には廃石膏を定量供給できる貯留ホッパ１１を配設し、廃石膏を定量ずつ払い出してベルトコンベヤ１２を介してドラム２内に供給できるようにしてあり、またドラム２のコールドホッパ５側には加熱した石膏を貯留するストックビン１３と、搬送用のバケットエレベータ１４を配設している。

そして、バーナ４よりドラム２内に熱風を供給しつつ、排気ダクト６末端側の排風機９にて排ガスを吸引し、ドラム２内を通過する高温ガス流を維持しながら、貯留ホッパ１１から定量ずつ払い出した廃石膏をベルトコンベヤ１２にてドラム２内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム２内を転動流下させる間に所望温度まで加熱してコールドホッパ５側より排出し、バケットエレベータ１４によって搬送してストックビン１３に貯留するようにしている。また、ドラム２からの排ガスは乾式サイクロン７、バグフィルタ８を経由させて排ガスに随伴する石膏を捕捉した後、清浄化した排ガスを煙突１０より大気中へ放出している。

前記乾式サイクロン７にて捕捉した石膏は、ロータリーバルブ１５により排出して適宜の移送手段によってストックビン１３に貯留し、また、バグフィルタ８にて捕捉した石膏もスクリューフィーダ１６にて排出して適宜の移送手段によってストックビン１３に貯留する。なお、捕捉した石膏をストックビン１３に一緒に貯留せずに、乾式サイクロン７にて捕捉した細粒分、バグフィルタ８にて捕捉した微粒分のそれぞれを粒度別に管理して再利用を図ることもできる。

また、排気ダクト６には、ドラム２より導出される排ガスの温度を検出する温度センサ１７を備えると共に、該温度センサ１７にて検出する排ガス温度を取り込み、あらかじめ設定した排ガス温度設定値と比較し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１８を備える。そして、排ガス温度を二水石膏が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。

しかして、上記装置にて二水石膏の状態にある廃石膏を加熱して半水石膏として再生するときには、先ず、ロータリーキルン１のドラム２を回転駆動させながら、バーナ４を燃焼させてドラム２内に熱風を送り込一方、貯留ホッパ１１より粉粒状の廃石膏を払い出してベルトコンベヤ１２にてドラム２内に順次供給し、並流加熱方式によって廃石膏を加熱する。このとき、排気ダクト６にて検出する排ガス温度が、二水石膏を半水石膏に転位させる温度、例えば１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃となるように、バーナ燃焼制御器１８にてバーナ燃焼量を制御する。

また、ロータリーキルン１に供給された廃石膏の何割かはキルン内で加熱中に排ガスに随伴して排気ダクト６へと飛散していくが、排ガス温度が二水石膏を半水石膏に転位させる温度にコントロールされているために、気流乾燥によって廃石膏が半水石膏に転位し、下流の乾式サイクロン７やバグフィルタ８にて捕捉される。

一方、ドラム２から排出される石膏は、並流加熱方式なので排ガス温度をコントロールすればタイムラグなく加熱制御されるために、加熱温度も安定していて半水石膏へと収率良く転位させれる。そして、ドラム２から排出される半水石膏や、乾式サイクロン７やバグフィルタ８にて捕捉された半水石膏は、ストックビン１３へと集められて貯留され、土壌固化材などとして有効活用される。

このドラムから排出される加熱材料温度に基づいてバーナ燃焼量を制御すように、廃石膏を並流加熱方式のロータリーキルン１を採用し、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御するので、ロータリーキルン１から排出する石膏はもとより、乾式サイクロン７やバグフィルタ８にて捕捉する石膏も二水石膏から半水石膏に収率良く転位させることができる。

なお、並流加熱方式のロータリーキルン１では、廃石膏投入側にバーナ４があるため、水分を含んだ廃石膏でも一気に加熱乾燥させるので、ドラム２内壁に石膏が付着しにくく、向流加熱方式のものと比較してドラム２投入口付近における廃石膏の付着を少なくできる利点がある。

本発明に係る廃石膏の加熱再生処理装置の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
４…バーナ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）
１１…廃石膏の貯留ホッパ１３…ストックビン
１７…温度センサ１８…バーナ燃焼制御器

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、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの廃石膏供給側に熱風供給用のバーナを備え、該バーナよりドラム内に熱風を供給しつつ、排気ダクト末端側の排風機にて排ガスを吸引してドラム内を通過する高温ガス流を維持しながら、廃石膏をドラム内に送り込んで掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム内を転動流下させる間に所望温度まで加熱する並流加熱方式のロータリーキルンを有し、該ロータリーキルンの排気ダクトの下流には飛散する石膏を捕捉する集塵機を配設する一方、排気ダクトには排ガス温度検出用の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バーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、バーナ燃焼制御器の排ガス温度設定値には二水石膏を半水石膏に転位させる温度を設定し、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する温度となるようにバーナ燃焼量を制御し、ドラム内に所定量の廃石膏を送り込んでドラム内を転動流下させる間に半水石膏に転位する温度にまで加熱するように構成し、排ガスに随伴して下流へと飛散する廃石膏を気流乾燥によって半水石膏へと転位させながら集塵機にて捕捉して回収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。
前記ロータリーキルンの排ガス温度が１３０〜１８０℃となるように制御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。