JP7274289B2 - Method for recovering gypsum dihydrate from waste gypsum board - Google Patents
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Description
この発明は廃石膏ボードからの二水石膏の回収に関する。 This invention relates to recovery of gypsum dihydrate from waste gypsum board.
出願人は廃石膏ボードからの二水石膏の回収を工業化することに成功した。二水石膏の回収方法を、出願人の特許文献1(WO2012/176688A)に従って説明する。廃石膏ボードを粉砕し、紙片等の異物を二水石膏から分離し、二水石膏をか焼し半水石膏等に変換する。半水石膏を混合槽で石膏スラリーと混合し、析出槽へ移してスラリー中に二水石膏粒子を析出させると共に、スラリーを混合槽へ還流する。振動篩等により残存する紙片等を除去した後、析出した二水石膏粒子をフィルタープレス等の固液分離装置により抽出する。なお抽出した二水石膏は石膏ボードの原料等となる。 The applicant has succeeded in industrializing the recovery of gypsum dihydrate from waste gypsum boards. A method for recovering gypsum dihydrate will be described according to Patent Document 1 (WO2012/176688A) of the applicant. The waste gypsum board is pulverized, foreign matters such as paper chips are separated from the gypsum dihydrate, and the gypsum dihydrate is calcined to convert it to gypsum hemihydrate. Gypsum hemihydrate is mixed with gypsum slurry in a mixing tank, transferred to a precipitation tank to precipitate gypsum dihydrate particles in the slurry, and the slurry is refluxed to the mixing tank. After removing the remaining paper pieces with a vibrating sieve or the like, the precipitated gypsum dihydrate particles are extracted with a solid-liquid separator such as a filter press. The extracted gypsum dihydrate is used as a raw material for gypsum board.
混合槽の役割を説明する。混合槽で半水石膏を石膏スラリーと混合すると、石膏スケールが器壁等に発生する。スケールの発生を完全に防止することは難しく、スケールの除去作業が必要である。仮に半水石膏を析出槽へ直接投入すると、析出槽に石膏スケールが発生し、スケールの除去作業が大がかりになる。これに対して、析出槽の上流に混合槽を設け、スケールの発生個所を混合槽に限定すると、スケールの除去が簡単になる。 Explain the role of the mixing tank. When gypsum hemihydrate is mixed with gypsum slurry in a mixing tank, gypsum scale is generated on the vessel walls and the like. It is difficult to completely prevent the generation of scale, and a scale removal operation is required. If gypsum hemihydrate is directly put into the precipitation tank, gypsum scale will be generated in the precipitation tank, and the scale removal operation will be extensive. On the other hand, if a mixing tank is provided upstream of the precipitation tank and the location where scale is generated is limited to the mixing tank, the scale can be easily removed.
混合槽には、二水石膏粒子を含むスラリー、例えば析出槽の石膏スラリー、を供給する。石膏スラリーは二水石膏の種結晶を含んでいるので、スラリー中の石膏分は種結晶表面に析出し、同時にスラリー中の石膏の過飽和度も低下する。このため、比較的大きな二水石膏粒子が得られる。そして平均粒径が大きな二水石膏は、付着水量が少ないため取り扱いやすく、工業的価値も高い。 The mixing tank is fed with a slurry containing gypsum dihydrate particles, such as the gypsum slurry of the precipitation tank. Since the gypsum slurry contains gypsum dihydrate seed crystals, the gypsum portion in the slurry precipitates on the surface of the seed crystals, and at the same time, the degree of supersaturation of gypsum in the slurry decreases. Therefore, relatively large gypsum dihydrate particles can be obtained. Gypsum dihydrate, which has a large average particle size, is easy to handle because it has a small amount of adhering water, and has a high industrial value.
混合槽に関する先行特許を説明する。出願人の特許文献2(WO2014/141926A)では、混合槽への半水石膏の投入口付近を加熱し、投入口が石膏スケールにより塞がれることを防止する。 Prior patents relating to mixing tanks will be described. In patent document 2 (WO2014/141926A) of the applicant, the vicinity of the inlet of gypsum hemihydrate into the mixing tank is heated to prevent the inlet from being clogged with gypsum scale.
出願人の特許文献3(特許6336385B)では、混合槽内に石膏スラリーの旋回流を生成させ、旋回流と同じ向きに石膏スラリーを排出する。これにより排出する石膏スラリーへの空気の巻き込みを抑制する。石膏スラリーは混合槽から析出槽へ流体ポンプで送り出されるので、空気の巻き込みを抑制すると、ポンプのキャビテーションを防止できる。 In Patent Document 3 (Patent No. 6336385B) of the applicant, a swirling flow of gypsum slurry is generated in a mixing tank, and the gypsum slurry is discharged in the same direction as the swirling flow. This suppresses entrainment of air in the discharged gypsum slurry. Since the gypsum slurry is fluidly pumped from the mixing tank to the deposition tank, reducing air entrainment can prevent cavitation of the pump.
この発明の課題は、廃石膏ボードから二水石膏を回収するに際して、二水石膏粒子の平均粒径を大きくすることにある。 An object of the present invention is to increase the average particle size of gypsum dihydrate particles when recovering gypsum dihydrate from waste gypsum boards.
この発明は、廃石膏ボード由来の石膏をか焼することにより半水及び/又は無水III型の石膏粒体とし、前記石膏粒体を混合器で二水石膏粒子を含む水性スラリーと混合することによりスラリー原液とし、前記スラリー原液を析出槽へ供給して石膏スラリーとし、析出槽中で石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、固液分離する二水石膏の回収方法において、
前記混合器及び混合器から析出槽までの配管中の、スラリー原液の合計体積をV0(m3)、前記石膏粒体の混合器への時間当たりの投入量をw0(ton/hr)、石膏粒体の真比重をd(g/cm3)、前記混合器への水性スラリーの時間当たりの投入量をu0(m3/hr)とする際に、 Tr=V0/(u0+w0・d-1)×3600(秒)で定まる、混合器及び配管でのスラリー原液の滞在時間Trを5秒以下0.1秒以上とすることを特徴とする。
In the present invention, gypsum derived from waste gypsum board is calcined to form semi-aqueous and/or anhydrous type III gypsum granules, and the gypsum granules are mixed with an aqueous slurry containing gypsum dihydrate particles in a mixer. to prepare a slurry stock solution, supply the slurry stock solution to a precipitation tank to make a gypsum slurry, precipitate gypsum dihydrate particles in the gypsum slurry in the precipitation tank, and solid-liquid separate a gypsum dihydrate recovery method,
V0 (m 3 ) is the total volume of the undiluted slurry in the mixer and the pipe from the mixer to the precipitation tank, w0 (ton/hr) is the amount of gypsum granules fed into the mixer, and w0 (ton/hr) is the gypsum When the true specific gravity of the granules is d (g/cm 3 ) and the amount of the aqueous slurry fed into the mixer per hour is u0 (m 3 /hr), Tr = V0/(u0 + w0 d -1 )×3600 (seconds), the residence time Tr of the undiluted slurry in the mixer and piping is 5 seconds or less and 0.1 seconds or more.
発明者は、混合器と配管の構造と配置等を変え、上記の滞在時間Trを10.0秒及び17.2秒から例えば2.4秒へ短縮することを試みた。他の条件を同じにした場合、固液分離後の二水石膏の平均粒径は、Trが10.0秒で34μm、17.2秒で33μmであるのに対し、Trが2.4秒では61μmに増加した。このことは、スラリー原液が混合器と配管に滞在している間に、二水石膏の結晶核が大量に発生し、析出槽での結晶成長を遅らせていることを示している。 The inventors tried to shorten the residence time Tr from 10.0 seconds and 17.2 seconds to, for example, 2.4 seconds by changing the structure and arrangement of the mixer and piping. Under the same other conditions, the average particle size of gypsum dihydrate after solid-liquid separation was 34 μm at Tr of 10.0 seconds, 33 μm at 17.2 seconds, and increased to 61 μm at Tr of 2.4 seconds. This indicates that a large amount of crystal nuclei of gypsum dihydrate are generated while the slurry undiluted solution stays in the mixer and pipes, which delays crystal growth in the precipitation tank.
上記のデータから、混合器及び配管でのスラリー原液の滞在時間Trを短くすると、結晶核の発生を制限し、析出槽で種結晶の成長を促進でき、大きな平均粒径の二水石膏を回収できることが分かる。上記の滞在時間Trは短いほど良く、例えば2.4秒で二水石膏の平均粒径を充分大きくできるので5秒以下とし、好ましくは4秒以下とする。滞在時間Trを極端に短くすると混合器と配管の設計が難しくなるのでTrは0.1秒以上とし、好ましくは1.0秒以上とする。滞在時間Trの範囲は、この発明では5秒以下0.1秒以上で、好ましくは4秒以下1.0秒以上である。 From the above data, shortening the residence time Tr of the slurry undiluted solution in the mixer and piping can limit the generation of crystal nuclei, promote the growth of seed crystals in the precipitation tank, and recover gypsum dihydrate with a large average particle size. I know you can. The residence time Tr is preferably as short as possible. For example, 2.4 seconds can sufficiently increase the average particle size of gypsum dihydrate, so it is set to 5 seconds or less, preferably 4 seconds or less. If the residence time Tr is extremely shortened, it becomes difficult to design the mixer and piping. In the present invention, the dwell time Tr ranges from 5 seconds to 0.1 seconds, preferably from 4 seconds to 1.0 seconds.
好ましくは、前記析出槽が複数段の槽から成る場合は初段の析出槽での、1段の槽から成る場合には析出槽全体での、石膏スラリーの体積をVとして、
Tc=V/(u0+w0・d-1)×60(分)で定まる時間Tcを5分以上100分以下とする。Tcは、析出槽の石膏スラリーと、混合器から投入するスラリー原液の投入速度との比を意味する。Tcが5分以上であると、析出槽に種結晶が充分に存在し、かつスラリー中の石膏の過飽和度も小さくできる。Tcを5分未満にすると、スラリーを混合器へ供給する流体ポンプの容量が過剰になり、種結晶が不足し、過飽和度の低下も遅くなる。一方Tcを大きくすると析出槽の体積が増加し、100分を越えると不必要に大きな析出槽が必要になる。そこでTcを好ましくは5分以上100分以下とし、より好ましくは10分以上30分以下とする。
Preferably, when the precipitation tank consists of a plurality of tanks, the volume of the gypsum slurry in the first-stage precipitation tank, and when it consists of a single-stage tank, the volume of the gypsum slurry in the entire precipitation tank is V,
The time Tc determined by Tc=V/(u0+w0·d −1 )×60 (minutes) is set to 5 minutes or more and 100 minutes or less. Tc means the ratio of the gypsum slurry in the precipitation tank and the charging speed of the undiluted slurry from the mixer. When Tc is 5 minutes or more, seed crystals are sufficiently present in the precipitation tank, and the degree of supersaturation of gypsum in the slurry can be reduced. If Tc is less than 5 minutes, the capacity of the fluid pump feeding the slurry to the mixer becomes excessive, the seed crystal becomes insufficient, and the reduction of supersaturation becomes slow. On the other hand, if Tc is increased, the volume of the precipitation tank will increase, and if it exceeds 100 minutes, an unnecessarily large precipitation tank will be required. Therefore, Tc is preferably 5 minutes or more and 100 minutes or less, more preferably 10 minutes or more and 30 minutes or less.
また好ましくは、前記水性スラリーの温度Tsを60℃±20℃とし、前記水性スラリー中の石膏分の、二水石膏換算での濃度Cを20mass%以上50mass%以下、より好ましくは30mass%以上50mass%以下とする。析出槽の二水石膏スラリーを混合器へ循環させることが実用上好ましいので、水性スラリーの温度Tsは析出槽のスラリー温度とほぼ等しくなる。そして析出槽のスラリー温度を高くすると、二水石膏粒子の平均粒径が増加する傾向にあるが、エネルギーコストが増加する。これらの兼ね合いから、析出槽のスラリー温度を好ましくは60℃±20℃とし、混合器へ供給するスラリー温度も好ましくは60℃±20℃とする。上記の濃度Cは、スラリー中にある石膏分が全て二水石膏であるものとして換算した濃度である。濃度Cが低いと二水石膏の回収量が低下するので好ましくは20mass%以上とし、より好ましくは30mass%以上とする。また濃度Cが高すぎると、スラリー粘度が増すので、好ましくは50mass%以下とする。 Also preferably, the temperature Ts of the aqueous slurry is 60° C.±20° C., and the concentration C of the gypsum content in the aqueous slurry in terms of gypsum dihydrate is 20 mass% or more and 50 mass% or less, more preferably 30 mass% or more and 50 mass%. % or less. Since it is practically preferable to circulate the gypsum dihydrate slurry in the precipitation tank to the mixer, the temperature Ts of the aqueous slurry becomes substantially equal to the slurry temperature in the precipitation tank. When the temperature of the slurry in the precipitation tank is raised, the average particle size of the gypsum dihydrate particles tends to increase, but the energy cost increases. From these considerations, the temperature of the slurry in the precipitation tank is preferably 60°C±20°C, and the temperature of the slurry supplied to the mixer is also preferably 60°C±20°C. The above concentration C is a concentration converted assuming that all the gypsum content in the slurry is gypsum dihydrate. If the concentration C is low, the recovery amount of gypsum dihydrate will decrease, so it is preferably 20 mass% or more, more preferably 30 mass% or more. Also, if the concentration C is too high, the slurry viscosity increases, so it is preferably 50 mass% or less.
これ以外の要素として、水性スラリーの投入速度u0と石膏粒体の投入速度w0の比u0/w0がある。比u0/w0が大きいほど、スラリー原液の結晶核の濃度が低下し、過飽和度も低下するが、より大きな流体ポンプが必要になる。これらの兼ね合いから、比u0/w0は10m3/ton以上100m3/ton以下が好ましく、特に20m3/ton以上50m3/ton以下が好ましい。 Another factor is the ratio u0/w0 between the charging speed u0 of the aqueous slurry and the charging speed w0 of the gypsum granules. The higher the u0/w0 ratio, the lower the concentration of crystal nuclei in the stock slurry and the lower the degree of supersaturation, but a larger fluid pump is required. From these balances, the ratio u0/w0 is preferably 10 m 3 /ton or more and 100 m 3 /ton or less, and particularly preferably 20 m 3 /ton or more and 50 m 3 /ton or less.
石膏粒体の混合器への投入温度は任意である。しかし投入時の粒体温度を90℃以上にすると、投入時の起泡が少なくなるため、粒体がスラリーに均一に分散し、二水石膏粒子の平均粒径が増加する。ところで、半水石膏等へのか焼温度は130℃以上160℃以下程度である。石膏粒体の混合器への投入温度は任意であるが、か焼時の余熱を利用するため、90℃以上130℃以下が好ましい。 The temperature at which the gypsum granules are introduced into the mixer is arbitrary. However, when the temperature of the granules at the time of charging is 90° C. or higher, foaming at the time of charging decreases, so that the granules are uniformly dispersed in the slurry and the average particle size of the gypsum dihydrate particles increases. By the way, the calcination temperature for gypsum hemihydrate or the like is about 130°C or higher and 160°C or lower. The temperature at which the gypsum granules are charged into the mixer is arbitrary, but is preferably 90° C. or higher and 130° C. or lower in order to utilize the residual heat during calcination.
以下に本発明を実施するための実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。 Examples for carrying out the present invention are shown below. The scope of the present invention should be determined according to the understanding of those skilled in the art based on the description of the claims, taking into consideration the description of the specification and well-known techniques in this field.
図1に二水石膏の回収方法を示す。粉砕機2で廃石膏ボードを平均粒径が0.5~20mm、好ましくは1~10mmに粉砕し、篩S1により紙片等の異物を除去し、か焼炉4で例えば130℃~160℃に加熱し、半水石膏及び又は無水III型石膏に変化させる。
Fig. 1 shows the recovery method of gypsum dihydrate. The
6は混合器で、半水石膏及び/又は無水III型石膏の粒体と、析出槽11からの石膏スラリーを混合してスラリー原液とし、配管7を介して初段の析出槽8へスラリー原液を供給する。混合器6へ供給する石膏スラリーは、二水石膏粒子が水性の媒体に分散しているスラリーである。析出槽8で、スラリー原液を石膏スラリーと混合し、石膏の過飽和度を低下させると共に、Ca2+、SO4
2-等のイオンを二水石膏の種結晶と接触させる。
A
混合器6は実施例では円筒状であるが、樋状などでも良く、形状、構造は任意であるが、混合器6と配管7中のスラリー原液の合計体積V0を小さくすることが重要である。このため混合器6の内容積を小さくし、配管7を短くする。さらに配管7の体積を小さくするため、配管7に流体ポンプを設けず、析出槽11から混合器6へ投入する際の石膏スラリーの運動エネルギーと重力で、スラリー原液を析出槽8へ移送する。
Although the
混合器6の下流側に例えば直列4段の析出槽8~11を設け、析出槽8~11を全体として析出部12と呼ぶ。析出槽8~11に攪拌機14を設けてスラリーを撹拌し、上流側の析出槽でオーバーフローした石膏スラリーを配管15を介して下流側の析出槽に導入する。なお流体ポンプにより析出槽間を移送しても良い。なお析出槽8~11の段数は任意で、1段のみの析出槽により析出部12を構成しても良い。析出槽8~11の石膏スラリーは二水石膏粒子を含む水性のスラリーで、二水石膏粒子が種結晶として作用し、混合器6に投入した半水石膏等を消費し、スラリー中の石膏の過飽和度を低下させながら、二水石膏粒子が成長する。
For example, 4 stages of
例えば最下段の析出槽11から、石膏スラリーを流体ポンプP1により配管18を介して混合器6へ導入し、混合器6から析出部12の範囲を循環させる。なお最下段の析出槽11以外の析出槽8~10から、石膏スラリーを混合器6へ循環させても良い。
For example, the gypsum slurry is introduced from the lowermost deposition tank 11 to the
最下段の析出槽11から石膏スラリーを抽出し、篩S2により紙片等の異物を除去し、フィルタープレス16等の固液分離装置により、ろ液と二水石膏粒子に分離する。分離したろ液にフィルタープレス16等で失われた水を補給し、流体ポンプP2と配管19により例えば初段の析出槽8へ還流する。
A gypsum slurry is extracted from the precipitation tank 11 at the bottom, foreign matters such as paper chips are removed by a sieve S2, and separated into a filtrate and gypsum dihydrate particles by a solid-liquid separator such as a
実施例で用いるパラメータを説明する。時間当たりの半水石膏及び又は無水III型石膏の投入量をw0(ton/時)、混合器6と配管7のスラリー原液の体積をV0(m3)とする。w0は二水石膏の時間当たりの回収量に直結するパラメータである。混合器6への水性スラリーの循環量をu0(m3/hr)、二水石膏の真比重をd(g/cm3)、析出槽8の石膏スラリーの体積をV(m3)とする。dは約2である。なお実施例では、析出槽8~11はいずれも同じ体積Vを持つ。析出部12での、石膏スラリー中の石膏分の濃度(二水石膏に換算した濃度)をC(mass%)、石膏スラリーの温度をTsとし、混合器6等のスラリー原液の温度もTsである。
Parameters used in the examples will be described. Let w0 (ton/hour) be the input amount of hemihydrate gypsum and/or anhydrous type III gypsum per hour, and V0 (m 3 ) be the volume of the undiluted slurry in the
混合器6と配管7内のスラリー原液の体積V0を小さくし、配管7から析出槽8へのスラリー原液の移送速度(u0+w0・d-1)を大きくすることにより、混合器6と配管7にスラリー原液が留まる時間を短縮する。これにより、スラリー原液中に生成する結晶核の数を少なくし、かつスラリー原液の過飽和度を小さくする。スラリー原液が混合器6と配管7に留まる時間を秒単位でTrとすると、 Tr=V0/(u0+w0・d-1)×3600 となる。Trは5秒以下で0.1秒以上とし、4秒以下で1秒以下とすることが好ましい。
By reducing the volume V0 of the undiluted slurry in the
Tr以外の要素で重要なものに、Tc=V/(u0+w0・d-1)×60(分)で定まる時間Tcがある。これは初段の析出槽8内にスラリーが滞在する時間を意味する。この時間Tcが長いと、スラリー原液は析出槽8内の石膏スラリーにより直ちに希釈され、スラリーの過飽和度も混合器6と配管7で生じた結晶核の濃度も速やかに低下する。時間Tcが5分以上、好ましくは8分以上で、スラリー原液を石膏スラリーで速やかに希釈するとの条件が充たされる。時間Tcを大きくすると析出部12の体積が過剰に大きくなるので、実用的には時間Tcは100分以下が好ましい。
An important element other than Tr is the time Tc determined by Tc=V/(u0+w0.d -1 )×60 (minutes). This means the time the slurry stays in the first-
上記以外の要素の多くは二水石膏の回収での他の条件に制約され、自由に変更することは難しい。石膏スラリーの温度Tsを高くすると、二水石膏粒子の平均粒径が増加するが、析出槽の加熱のためエネルギーコストが増加する。従って、スラリー温度Tsは60℃±20℃が好ましく、より好ましくは60℃±10℃とする。析出部12でのスラリー濃度Cが低いと、二水石膏の回収量が低下するので20mass%以上が好ましく、より好ましくは30mass%以上とし、濃度Cが高すぎると、スラリーの粘度が過剰に増すので好ましくは50mass%以下とする。析出部12の総体積Vtはスラリーの熟成時間に比例するので、熟成時間を定めると析出部12の総体積も定まる。析出部12の総体積Vt(m3)と石膏粒体の投入速度w0(ton/hr)との比Vt/w0は20m3・時/ton以上50m3・時/ton以下が好ましく、特に30m3・時/ton以上50m3・時/ton以下が好ましい。
Many of the factors other than the above are restricted by other conditions in the recovery of gypsum dihydrate, and are difficult to change freely. Increasing the temperature Ts of the gypsum slurry increases the average particle size of the gypsum dihydrate particles, but increases the energy cost due to the heating of the precipitation tank. Therefore, the slurry temperature Ts is preferably 60°C±20°C, more preferably 60°C±10°C. If the slurry concentration C in the
水性スラリーの投入速度u0と石膏粒体の投入速度w0の比u0/w0を大きくすると、スラリー原液の過飽和度が低下するがより大きな流体ポンプが必要になる。そこで比u0/w0は10m3/ton以上100m3/ton以下が好ましく、特に20m3/ton以上50m3/ton以下が好ましい。 If the ratio u0/w0 of the charging speed u0 of the aqueous slurry and the charging speed w0 of the gypsum granules is increased, the degree of supersaturation of the raw slurry solution is lowered, but a larger fluid pump is required. Therefore, the ratio u0/w0 is preferably 10 m 3 /ton or more and 100 m 3 /ton or less, and particularly preferably 20 m 3 /ton or more and 50 m 3 /ton or less.
石膏粒体の混合器6への投入温度は任意であるが、90℃以上にすると投入時の起泡が少なくなるため、粒体がスラリーに均一に分散し、二水石膏粒子の平均粒径が増加する。石膏粒体の混合器6への投入温度は、か焼時の余熱を利用することが好ましいので、90℃以上130℃以下が好ましい。
The temperature at which the gypsum granules are introduced into the
実験例
実用プラントでの混合器6と配管7の構造及び配置を変更し、混合器6と配管7でのスラリー原液の体積V0を変化させ、析出した二水石膏粒子の平均粒径への影響を調べた。混合器6への石膏粒体の投入速度w0を4ton/hrに固定し、温度は室温とした。石膏スラリーは混合器6への供給速度u0を120m3/hrに、濃度Cを40mass%に、温度Tsを60℃に固定した。析出槽8~11は体積が各35m3とした。また流体ポンプP2によりろ液と水を合計8m3/hrで析出槽8へ導入した。析出槽11から抽出したスラリーをろ過し、レーザー光散乱法により二水石膏粒子の平均粒径を測定した。
Experimental example Influence on the average particle size of precipitated gypsum particles by changing the structure and arrangement of the
実験例1
混合器6と配管7内のスラリー原液の体積を0.08m3とした。滞在時間Trは2.4秒で、析出した二水石膏粒子の平均粒径は61μmであった。
Experimental example 1
The volume of the undiluted slurry in the
比較例1
混合器内のスラリー原液量を0.16m3とし、流体ポンプを介し混合器から析出槽8へスラリーを供給した。混合器から析出槽までの配管でのスラリー原液は総量が0.18m3であった。滞在時間Trは10.0秒、析出した二水石膏粒子の平均粒径は34μmであった。
Comparative example 1
The amount of the slurry stock solution in the mixer was set to 0.16 m 3 , and the slurry was supplied from the mixer to the
比較例2
混合器内のスラリー原液量を0.16m3とし、混合器から析出槽までの配管(流体ポンプ有)でのスラリー原液を総量0.42m3とした。滞在時間Trは17.1秒、析出した二水石膏粒子の平均粒径は33μmであった。
Comparative example 2
The amount of undiluted slurry in the mixer was 0.16 m 3 , and the total amount of undiluted slurry in the piping (with fluid pump) from the mixer to the precipitation tank was 0.42 m 3 . The residence time Tr was 17.1 seconds, and the average particle size of the deposited gypsum particles was 33 μm.
滞在時間Trが2.4秒と10秒以上では析出した二水石膏粒子の平均粒径が著しく異なり、滞在時間Trを5秒以下にすることが重要であることが分かった。 When the residence time Tr was 2.4 seconds and 10 seconds or more, the average particle size of the precipitated gypsum dihydrate particles was significantly different, and it was found that it is important to keep the residence time Tr to 5 seconds or less.
実験例2
実験例1と同じ条件で、混合器6への投入時の石膏粒体の温度を95℃に変更すると、析出した二水石膏粒子の平均粒径は71μmとなった。
Experimental example 2
Under the same conditions as in Experimental Example 1, when the temperature of the gypsum granules was changed to 95° C. at the time of charging into the
考察
混合器6及び配管7でのスラリー原液の滞在時間Trを短くすることにより、抽出した二水石膏の平均粒径が増加する機構について検討する。一旦生成した結晶核は析出槽8~11で成長して二水石膏の種結晶となり、最終的には二水石膏粒子としてフィルタープレス16により抽出される。粒度分布が一定の正規分布で安定した場合、二水石膏粒子の平均粒径の3乗と粒子数の積は一定で、粒子数は種結晶の生成速度に比例する。従って、二水石膏粒子の平均粒径は、結晶核の生成速度の-1/3乗に比例する。
Discussion The mechanism by which the average particle size of the extracted gypsum dihydrate increases by shortening the residence time Tr of the undiluted slurry in the
混合器6及び配管7でスラリー原液が過飽和であることにより、二水石膏の結晶核が生成すると考えられる。またスラリー原液が初段の析出槽8に投入されると、過飽和度は急激に低下する。配管7の出口でスラリー原液は運動エネルギーを持っており、かつスラリー原液は石膏粒体の分だけ二水石膏スラリーよりも比重が大きいので、スラリー原液は析出槽8内を沈降しながら撹拌される。このため析出槽8内でスラリー原液は二水石膏スラリーと急速に混合し、過飽和度は急速に低下する。このため、析出槽8~11での結晶核の生成は僅かであると考えて良い。
It is considered that crystal nuclei of gypsum dihydrate are generated because the undiluted slurry is supersaturated in the
これらのメカニズムのため、混合器6及び配管7での結晶核の生成数を減少させると、二水石膏粒子の平均粒径が増加すると考えられる。そして結晶核の生成速度は、混合器6及び配管7でのスラリー原液の滞在時間に依存するので、滞在時間を短くすることにより、結晶核の生成を抑制し、二水石膏粒子の平均粒径を増加させることに成功したものと考えられる。
Due to these mechanisms, it is considered that reducing the number of crystal nuclei generated in the
2 粉砕機
4 か焼炉
6 混合器
7 配管
8~11 析出槽
12 析出部
14 撹拌機
15 配管
16 フィルタープレス
18,19 配管
S1,S2 篩
P1,P2 流体ポンプ
2
S1,S2 Sieve
P1,P2 fluid pump
Claims (3)
前記混合器及び混合器から析出槽までの配管中の、スラリー原液の合計体積をV0(m3)、前記石膏粒体の混合器への時間当たりの投入量をw0(ton/hr)、石膏粒体の真比重をd(g/cm3)、前記混合器への水性スラリーの時間当たりの投入量をu0(m3/hr)とする際に、 Tr=V0/(u0+w0・d-1)×3600(秒)で定まる、混合器及び配管でのスラリー原液の滞在時間Trを5秒以下0.1秒以上とすることを特徴とする、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。 Gypsum derived from waste gypsum boards is calcined to form semi-aqueous and/or anhydrous type III gypsum granules, and the gypsum granules are mixed with an aqueous slurry containing gypsum dihydrate particles in a mixer to form a slurry stock solution. A method for recovering gypsum dihydrate, in which the slurry stock solution is supplied to a precipitation tank to form a gypsum slurry, gypsum dihydrate particles are precipitated in the gypsum slurry in the precipitation tank, and solid-liquid separation is performed,
V0 (m 3 ) is the total volume of the undiluted slurry in the mixer and the pipe from the mixer to the precipitation tank, w0 (ton/hr) is the amount of gypsum granules fed into the mixer, and w0 (ton/hr) is the gypsum When the true specific gravity of the granules is d (g/cm 3 ) and the amount of the aqueous slurry fed into the mixer per hour is u0 (m 3 /hr), Tr = V0/(u0 + w0 d -1 )×3600 (seconds), the residence time Tr of the undiluted slurry in the mixer and piping is 5 seconds or less and 0.1 seconds or more.
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