JP5081380B2 - アスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法 - Google Patents

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廃石膏を加熱処理にて再生する廃石膏の加熱再生処理方法に関し、特に既設のアスファルトプラント設備を利用して再生処理するようにした廃石膏の加熱再生処理方法に関する。

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（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）、半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）、及び無水石膏（ＣａＳＯ４）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非常に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非常に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分かっている。

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、もし半水石膏の状態に転位させることができれば加水処理によって短時間で硬化させることが可能となり、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、上記のようなロータリーキルンなどの加熱処理装置を新規に設置しようとすれば相当な設備投資を要するため、再生処理した石膏の価格などを考慮すると採算が合わず、実際には採用することが難しい場合もあると考えられる。

そこで、本発明者らは、廃石膏を再生処理するために必要な加熱、或いは集塵などの機能を備えているアスファルトプラントに着目した。アスファルトプラントは、道路舗装材であるアスファルト混合物を製造する装置であって、加熱機能としてドライヤを、また集塵機能としてサイクロンやバグフィルタなどの集塵機を備えており、これらアスファルトプラントの各設備を上手く利用すれば少ない設備投資にて廃石膏を再生処理できるのではないかと考えた。また、近年においては、ＪＶなどの統廃合に伴い、休止しているアスファルトプラントも少なくなく、これを有効活用するという意味でも好適であると考えられる。

本発明は上記の点に鑑み、既設のアスファルトプラントの設備を有効利用し、新たな設備投資を極力抑えて安価に廃石膏を加熱再生処理する方法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記載のアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法は、熱風の流下方向と石膏の流下方向とが同一の並流加熱方式のドライヤと、該ドライヤから導出する排ガス中のダスト分を捕捉する集塵機とを備えたアスファルトプラントにおいて、前記ドライヤの排気煙道にはドラムより導出してくる排ガス温度を検出する温度センサを備え、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ると共に、前記温度センサ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となるようにバーナ燃焼制御器にてバーナ燃焼量を制御するようにし、前記ドライヤに骨材に代えて廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる廃石膏を供給し、ドラム内を転動流下させる間に二水石膏が半水石膏に転位する温度にまで加熱する一方、ドライヤから導出する排ガス中の石膏微粒分を半水石膏に転位させる温度に保たれた排気煙道内を通過させることで半水石膏へと転位させて集塵機にて捕捉し、この捕捉した石膏微粒分をドライヤから排出する石膏と共に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記載のアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法は、前記ドライヤの排ガス温度が１３０〜１８０℃となるようにバーナ燃焼量を制御したことを特徴としている。

本発明に係る請求項１記載のアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法によれば、熱風の流下方向と石膏の流下方向とが同一の並流加熱方式のドライヤと、該ドライヤから導出する排ガス中のダスト分を捕捉する集塵機とを備えたアスファルトプラントにおいて、前記ドライヤの排気煙道にはドラムより導出してくる排ガス温度を検出する温度センサを備え、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ると共に、前記温度センサ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となるようにバーナ燃焼制御器にてバーナ燃焼量を制御するようにし、前記ドライヤに骨材に代えて廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる廃石膏を供給し、ドラム内を転動流下させる間に二水石膏が半水石膏に転位する温度にまで加熱する一方、ドライヤから導出する排ガス中の石膏微粒分を半水石膏に転位させる温度に保たれた排気煙道内を通過させることで半水石膏へと転位させて集塵機にて捕捉し、この捕捉した石膏微粒分をドライヤから排出する石膏と共に回収するようにしたので、既設のアスファルトプラントに備わっている設備を有効利用でき、新たな設備投資を極力抑えて安価に廃石膏を加熱再生処理することができる。また、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ことによって、集塵機で捕捉回収する石膏微粒分も、より一層効率良くかつ確実に半水石膏に転位させることができ、良質な半水石膏として積極的に回収して利用することができ、その結果、廃石膏を高收率で再生・回収して無駄なく有効活用することが可能となる。

また、本発明に係る請求項２記載のアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法によれば、前記ドライヤの排ガス温度が１３０〜１８０℃となるようにバーナ燃焼量を制御したので、排ガスに随伴して飛散する廃石膏を半水石膏に好適に転位させて回収できる。

本発明のアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法にあっては、例えば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を破砕機などで所定粒度に破砕処理した後に、振動篩などで紙片などと分別処理して得られる二水石膏の状態にある廃石膏を、所定温度にて加熱処理して半水石膏化して再生する手段として、既設のアスファルトプラントの設備を利用する。アスファルトプラントは、専ら道路舗装材であるアスファルト混合物を製造する装置であって、骨材加熱用のドライヤやダスト捕捉用の集塵機などの各設備を備えており、これら各設備が有する機能を生かして、例えばドライヤを廃石膏の加熱処理用として、また集塵機をその加熱処理の際の集塵用として利用する。

廃石膏の加熱処理用のドライヤとしては、バーナからの熱風の流下方向と骨材の流下方向とが同一の並流加熱方式のドライヤを利用する。該記ドライヤの排気煙道にはドラムより導出してくる排ガス温度を検出する温度センサを備え、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ると共に、前記温度センサ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となるようにバーナ燃焼制御器にてバーナ燃焼量を制御する。このドライヤの排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する、例えば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。なお、この並流加熱方式のドライヤであれば、ドライヤから導出する排ガス温度を一定に維持できる上、ドライヤのドラム出口から排出する材料温度を排ガス温度と比較的近い値にすることができる。

そして、廃石膏の加熱再生処理を行う場合には、プラントのドライヤを通常通り駆動しつつ、骨材に代えて廃石膏を供給し、バーナからの熱風に晒して加熱処理を行う。このとき、ドライヤの排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する上記温度範囲となるようにバーナの燃焼量を制御しながら、廃石膏がドラム内を転動流下する間に二水石膏が半水石膏に転位する温度、例えば１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃まで加熱し、ドライヤに供給した廃石膏が効率良くかつ確実に半水石膏に転位するように図る。一方、その際にドライヤから導出する排ガスは、排気煙道を介してプラントのサイクロンやバグフィルタなどの集塵機に送り込み、排ガス中に大量に飛散する石膏微粒分を捕捉させて清浄化する。このとき、集塵機で捕捉する石膏微粒分は半水石膏に転位させる温度に保たれた排気煙道内を通過することで半水石膏に転位しており、ドライヤから排出される石膏と合わせてサイロなどに貯蔵して再利用する。

このように、廃石膏を加熱再生処理するのに、既設のアスファルトプラントに備わっている設備を有効利用するようにしたので、新たな設備投資を極力抑えて安価に廃石膏を加熱再生処理することができ、また休止中のアスファルトプラントにおいてはその設備を無駄にすることなく有効活用することができて好適である。

また、排ガス温度を二水石膏が半水石膏に転位する上記温度となるようにバーナ燃焼量を制御することで、ドラム出口から排出する石膏と共に集塵機で捕捉回収する石膏微粒分も、より一層効率良くかつ確実に半水石膏に転位させることが可能となる。そしてこれによって、加熱処理の際にバーナからの熱風に晒されるとどうしても大量に飛散してしまい、ドライヤのドラム出口から排出していかずに集塵機で捕集される多量の石膏微粒分についても、良質な半水石膏として積極的に回収して利用することができるようになり、その結果、廃石膏を高收率で再生・回収して無駄なく有効活用することが可能となる。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図中の各装置は基本的に既設のアスファルトプラントに備わっている設備であり、先ずその各装置について説明する。１は並流加熱方式を採用した骨材加熱用のドライヤであって、該ドライヤ１は内周壁に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設したドラム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いる。そして、ドラム２の骨材投入側のホットホッパ３に備えたバーナ４よりドラム２内に熱風を送り込むと共に、骨材排出側のコールドホッパ５に連結した排気煙道６の下流に設けた排風機７で排ガスを吸引し、ドラム２内を通過する高温ガス流を維持する一方、排ガス中の粉塵を集塵機である乾式サイクロン８、及びバグフィルタ９にて捕捉してから煙突１０より大気中に放出している。

そして、骨材貯蔵ホッパ１１から適宜払い出した各種骨材をベルトコンベヤ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並流する高温ガス流と接触させて所望温度まで加熱し、コールドホッパ５側より排出している。また、前記排気煙道６には、ドラム２より導出してくる排ガス温度を検出する温度センサ１３を備えていると共に、該温度センサ１３にて検出する排ガス温度に基づいてバーナ４の燃焼量を制御するバーナ燃焼制御器１４を備えている。

１５はドライヤ１のコールドホッパ５より排出する加熱骨材を順次持ち上げ、プラント本体（図示せず）へと送り出すバケットエレベータである。そして、前記バケットエレベータ１５よりプラント本体に送り出した加熱骨材は、プラント本体内の振動篩にて粒度別に篩い分けた後に骨材貯蔵ビンに貯蔵し、出荷要請に応じて計量槽にて計量した後、ミキサにて溶融アスファルトや石粉などと混合して、道路舗装材であるアスファルト混合物を製造していく。

既設のアスファルトプラントはおおよそ上記のような構成であるが、廃石膏を加熱再生処理する本実施例においては、前記バケットエレベータ１５の下流側に加熱処理を終えた石膏を貯蔵する貯蔵サイロ１６を別途配設しており、バケットエレベータ１５にて持ち上げた加熱処理済みの石膏がプラント本体側ではなく貯蔵サイロ１６側へ供給するように図っている。なお、前記バケットエレベータ１５の排出先を、プラント本体側か貯蔵サイロ１６側かに適宜切り換えられるように構成しておくと便利である。

また、前記乾式サイクロン８にて捕捉した石膏微粒分は、ロータリーバルブ１７により排出して適宜の移送手段によってバケットエレベータ１５に供給すると共に、バグフィルタ９にて捕捉した石膏微粒分もスクリューフィーダ１８にて排出して適宜の移送手段によってバケットエレベータ１５に供給し、排ガスから捕捉回収した石膏微粒分は全てドラム２より排出する石膏と共に貯蔵サイロ１６に投入して貯蔵するようにしている。

なお、乾式サイクロン８やバグフィルタ９にて捕捉回収した石膏微粒分を、ドラム２より排出する石膏と共に貯蔵サイロ１６に貯蔵させる必要は必ずしもなく、別途貯蔵サイロを備えてそれぞれ別々に貯蔵するようにしてもよい。そして、そのようにした場合には、加熱処理した石膏をある程度粒度別に貯蔵することができ、例えば用途に応じた最適な粒度の石膏の提供などが可能となる。

しかして、上記のような既設のアスファルトプラントの設備を利用して廃石膏を加熱再生処理する場合には、先ず、プラントに備わっている並流加熱方式のドライヤ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内に熱風を送り込む。このとき、排気煙道６にて検出する排ガス温度が、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、バーナ燃焼制御器１４にてバーナ燃焼量を制御するように設定しておく。

そして、骨材貯蔵ホッパ１１に骨材に代えて貯蔵した廃石膏を払い出していき、ベルトコンベヤ１２にてドラム２内に順次投入させ、バーナ４からの並流の熱風に晒して加熱処理し、コールドホッパ５より排出していく。このとき、粉粒状である廃石膏の一部は熱風にあおられて容易に飛散してしまい、排ガスと共に排気煙道６より導出していき、下流側の乾式サイクロン８やバグフィルタ９にて石膏微粒分として捕捉回収されるが、この石膏微粒分は前記温度に保たれた排気煙道６内を通過しているため、効率良くかつ確実に半水石膏へと転位している。一方、ドラム２のコールドホッパ５から排出する石膏についても、並流方式のドライヤ１にて加熱処理していることにより、安定した温度制御下で、排ガス温度とごく近い温度で排出されることから、同様に効率良くかつ確実に半水石膏へと転位している。そして、こうしてドラム２から排出する半水石膏と、乾式サイクロン８やバグフィルタ９にて排ガスから捕捉回収する微粒状の半水石膏とを共にバケットエレベータ１５にて送り出し、貯蔵サイロ１６に投入して一緒に貯蔵していく。

このように、廃石膏の加熱処理手段として、既設のアスファルトプラントに備わっているドライヤや集塵機などの設備を有効利用するようにしたので、新たな設備投資を極力抑えて安価に廃石膏を加熱再生処理することが可能となる。そして、例えば休止中のアスファルトプラントにおいては、その設備を無駄にすることなく有効活用することが可能となって好適である一方、稼働中のアスファルトプラントにおいても、若干の装置を追加する程度で、アスファルト混合物の製造用と、廃石膏の加熱再生処理用とに併用できるようになり、プラント設備をより一層有効活用することが可能となる。

また、本実施例では、廃石膏の加熱処理に利用するプラントのドライヤとして、排ガス温度を一定に維持できる上、その排ガス温度がドライヤのドラム出口から排出する材料温度と比較的近い値とすることができる並流加熱方式のドライヤを利用するようにしたので、排ガス温度を二水石膏が好適に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ことにより、ドラム出口から排出する石膏と共に集塵機で捕捉回収する多量の石膏微粒分も効率良くかつ確実に半水石膏に転位させることが可能となり、廃石膏を高收率で再生・回収して極力無駄なく有効活用することができる。

本発明に係るアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法の実施例を示す説明図である。

１…ドライヤ ２…ドラム
４…バーナ ６…排気煙道
８…乾式サイクロン（集塵機） ９…バグフィルタ（集塵機）
１３…温度センサ １４…バーナ燃焼制御器
１５…バケットエレベータ １６…貯蔵サイロ

Claims (2)

1. 熱風の流下方向と石膏の流下方向とが同一の並流加熱方式のドライヤと、該ドライヤから導出する排ガス中のダスト分を捕捉する集塵機とを備えたアスファルトプラントにおいて、前記ドライヤの排気煙道にはドラムより導出してくる排ガス温度を検出する温度センサを備え、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ると共に、前記温度センサ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となるようにバーナ燃焼制御器にてバーナ燃焼量を制御するようにし、前記ドライヤに骨材に代えて廃石膏ボードを破砕・分別処理して得られる廃石膏を供給し、ドラム内を転動流下させる間に二水石膏が半水石膏に転位する温度にまで加熱する一方、ドライヤから導出する排ガス中の石膏微粒分を半水石膏に転位させる温度に保たれた排気煙道内を通過させることで半水石膏へと転位させて集塵機にて捕捉し、この捕捉した石膏微粒分をドライヤから排出する石膏と共に回収するようにしたことを特徴とするアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法。
2. 前記ドライヤの排ガス温度が１３０〜１８０℃となるようにバーナ燃焼量を制御したことを特徴とする請求項１記載のアスファルトプラントを利用した廃石膏の加熱再生処理方法。

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