JP7705283B2

JP7705283B2 - 廃石膏ボード由来の石膏粒体と石膏スラリーとの混合方法、及び混合装置

Info

Publication number: JP7705283B2
Application number: JP2021100107A
Authority: JP
Inventors: 健太郎松尾; 晋吾平中
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2025-07-09
Anticipated expiration: 2041-06-16
Also published as: WO2022264445A1; JP2022191715A; EP4357011A4; EP4357011A1; US20240269889A1

Description

この発明は廃石膏ボード由来の石膏粒体と石膏スラリーとの混合に関する。

発明者らは、廃石膏ボードからの二水石膏の回収を検討してきた。特許文献１（特許６３３６３８５）では、図５に示す円筒状の混合装置４０を用い、廃石膏ボードを破砕した後に加熱して半水及び／叉は無水III型とした石膏粒体を、投入口４１から石膏スラリー４４中に投入する。また円筒側面のスラリー入口４２から、円筒の接線方向に二水石膏を含むスラリーを供給し、スラリー出口４３からスラリーを晶析槽へ排出する。スラリー４４を混合容器４０内で旋回させることにより、スラリー４４への空気の巻き込みを防止する。このことにより、混合容器４０から晶析槽へ流体ポンプでスラリーを送り出す際の、キャビテーションを防止できる。なお混合容器４０の中心部に流れのない個所が発生することを防ぐため中心部にパイプ４５を設け、また排気口４７を設けて容器内の圧力上昇を防止する。

しかしながら、図５の混合装置４０では、容器底部から側部に渡り、石膏のスケール４６が発生しやすいことが判明した。スケール４６は混合装置４０の内壁に張り付き、極めて硬質である。定期的に操業を中断してスケールを剥がすことは非効率である。

関連する先行技術を示す。発明者らは、特許文献２（特開２０２０－１０５０４５）で、混合装置でのスラリーの滞在時間を短縮することにより結晶核の生成を抑制し、回収する二水石膏の粒径を大きくすることを提案した。また混合器は例えば円筒状であるが、樋状などでも良いことを記載した。

特許６３３６３８５特開２０２０－１０５０４５

この発明の課題は、廃石膏ボード由来の石膏粒体と石膏スラリーとを混合する装置での、石膏スケールの発生を抑制することにある。

この発明は、廃石膏ボード由来の半水及び/又は無水III型の石膏粒体を、二水石膏を含む水性の石膏スラリーの流路に投入し、前記石膏粒体と石膏スラリーとを混合すると共に、二水石膏の析出槽へ供給する方法であって、
流路の入口から石膏スラリーを供給し、上方から前記石膏粒体を石膏スラリー中に投入して、前記石膏粒体の投入後は、石膏スラリーの上部の液面を常に空気に曝した状態で、石膏スラリーを流路の出口へ流し、
前記流路の出口から石膏スラリーを自由落下させてパイプに投入し、かつ前記出口から見てパイプの遠い側の面に石膏スラリーが衝突して落下するか、あるいはパイプの中央部を落下するようにし、前記出口から見てパイプの近い側の面に沿って落下しないようにすることを特徴とする。

この発明の混合装置は、廃石膏ボード由来の半水及び/又は無水III型の石膏粒体を、二水石膏を含む水性の石膏スラリーと混合し、二水石膏の析出槽へ供給するための装置であって、
石膏スラリーの流路とパイプとを備え、
前記流路は、流路の入口から石膏スラリーを供給し、上方から前記石膏粒体を石膏スラリー中に投入して、前記石膏粒体の投入後は、石膏スラリーの上部の液面を常に空気に曝した状態で、石膏スラリーを流路の出口へ流すように構成され、
前記パイプは、前記流路の出口から石膏スラリーを自由落下させてパイプに投入し、かつ前記出口から見てパイプの遠い側の面に石膏スラリーが衝突して落下するか、あるいはパイプの中央部を落下するようにし、前記出口から見てパイプの近い側の面に沿って落下しないように構成されている。

石膏スケールは非常に硬質で、環状のスケールを除去することは難しい。これに対して、流路あるいはパイプの全周ではなく一部のみにスケールが付着している場合、スケールは簡単に剥離する。流路内でスラリーの上部が常に空気に曝されていると、流路内に環状にスケールが付着することはない。またパイプの遠い側の面にスラリーを衝突させ、あるいはパイプの中央部をスラリーが落下するようにすると、パイプ内を３６０度取り巻くようにスケールが環状に発生することはない。従ってこの発明では、混合装置に付着した石膏スケールを容易に取り除くことができる。

好ましくは流路は直線状である。実施例では流路は断面Ｕ字状であるが、パイプ状でも良く、スラリーの上部液面が常に空気に曝されていることが重要である。また前記パイプから晶析槽までの間に、流れと直角な面において、流路あるいはパイプの全周３６０度に渡ってスラリーが流れているような個所を設けない。上面が開放した流路ではスラリーの上部は常に空気に曝され、パイプ内では内壁の一部のみに沿ってあるいはパイプの中央部をスラリーが流れるようにする。

流路の断面は、底部の隅に角が有る四角形よりも、Ｕ字などの曲面が好ましい。スラリーの液面よりも低い高さで、流路の断面に角が有ると、スラリーが滞留しスケールが発生しやすい。また流路は石膏粒体の投入個所から出口まで、より好ましくは流路の入口から出口まで、スラリーの液面以下の高さでの、断面形状が一定であることが好ましい。断面形状が変化すると、スラリーが滞留しスケールが発生しやすい。同様にパイプは角形のパイプよりも円形のパイプが好ましく、またパイプの太さは一定であることが好ましい。角形のパイプでは、パイプの隅にスケールが発生しやすく、太さが変化してもスケールが発生しやすい。

なお晶析槽に直接石膏粒体を投入せずに、混合装置を経由させることには、スケールの発生個所を混合装置に限定する意味がある。なおこの発明で、石膏粒体を混合したスラリーが晶析槽に達すると、過飽和度が低下するためスケールは発生しない。

好ましくは、前記流路及び前記パイプの内面をフッ素樹脂の膜叉は板により覆い、石膏スケールの成長を遅らせる。フッ素樹脂の膜あるいは板は石膏スラリー中でも長期間使用できる。またフッ素樹脂の膜あるいは板は石膏スケールが付着しにくいので、スケールの成長を遅らせることができる。

好ましくは、前記流路へ供給管から石膏スラリーを供給すると共に、供給管の断面積よりも前記流路の入口における流路断面積を大きくすることにより、流路内の石膏スラリーの上部を空気に曝す。ここでの流路断面積は、スラリーの断面積ではなく、スラリーが流れ得る最大断面積のことである。例えば流路がパイプならパイプ内部の断面積のことである。供給管内を１００％スラリーが占めていても、断面積の大きな流路内ではスラリーの上部を空気に曝すことができる。

実施例の混合装置を用いる二水石膏の回収システムの概略図実施例の混合装置の鉛直方向断面図図２のIII－III方向鉛直断面図図２のIVａ-IVｂ方向水平断面図従来例の混合槽の鉛直方向断面図

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。この発明の範囲は実施例により限定されるものではない。

図１～図４に実施例を示す。図１は廃石膏ボードからの二水石膏の回収システム2を示す。厚紙と二水石膏とから成る廃石膏ボードを破砕機４で破砕し、篩４により紙片と二水石膏とを分離する。二水石膏を加熱装置５により加熱し、半水及び／又は無水III型石膏粒体とする。

実施例の混合装置６は、流路７とパイプ８とから成り、流路７で二水石膏の水性スラリーに石膏粒体を投入し、パイプ８から晶析槽１０へ石膏スラリーを供給する。晶析槽１０で二水石膏結晶を成長させ、流体ポンプ１１を介して、フィルタープレス等の固液分離装置１２により二水石膏粉体を石膏スラリーから分離する。そして石膏スラリーを流路７へ循環させる。

図２～図４に、流路７とパイプ８の構造を示す。流路７は、二水石膏を含む水性のスラリー２３の流れが曲がる個所を含んでいても良いが、好ましくは直線状とする。図２では流路７を水平に示すが、実際には入口２５から出口３０へ下向きに傾斜し、砂利などの異物が溜まらないようにする。流路７の流れ方向に直角な鉛直断面は例えばＵ字状である。図３に示すように、流路７は、断面Ｕ字状の流路本体２０（例えばステンレス製）と、フッ素樹脂から成る内張２１から成り、内張２１は膜状でも板状でも良い。流路７の上部は例えば踏板２２で覆う。なお流路７をパイプ状とし、断面の下方１／２～１／４等をスラリーが流れ、スラリーの上部に常に空気が有るようにしても良い。

フッ素樹脂から成る内張２１は、石膏スケールの成長を遅くできる。またフッ素樹脂から成る内張２１は、石膏スラリー中での耐久性が高く、例えば１年以上使用できる。これに対して軟質塩化ビニル樹脂等の内張では、石膏スラリー中での寿命は半年程度である。なお内張２１は設けなくても良い。

スラリー２３はパイプ２４から供給し、パイプ２４と流路７の継目を流路７の入口２５とする。またスクリューコンベヤ等の投入装置２６から、流路７へ半水及び／又は無水III型の石膏粒体を投入する。２７は投入装置２６のモータ、２８は投入口である。またパイプ２４と流路７内のスラリーの速度分布を、図２に模式的に示す。投入口２８は流路７の流れ方向中心部よりも上流側に設け、石膏粒体とスラリーとの混合を進める。流路７の底部を石膏スラリー２３が流れ、スラリー２３の液面３２は常に空気３４に曝され、流路７内に環状にスケールが発生することはない。なおパイプ２４の直径は例えば１００ｍｍ～２００ｍｍ、流路７の直径はパイプ２４の直径の２倍程度、流路７内でのスラリー２３の平均流速は例えば２～４ｍ／秒である。

流路７の出口３０からスラリー２３はパイプ８内へ自由落下し、流速が大きいためパイプ８の流路７とは反対側の側面に衝突して落下する。パイプ８も、内面をフッ素樹脂の膜あるいはパイプから成る内張３１で覆うことが好ましい。パイプ８内の各部にスラリーの飛沫が付着するが、図４の一点鎖線のように、パイプ８の内周３６０度に拡がってスラリー２３が流れることはない。そして飛沫が付着するだけでは、スケールが隙間なく環状に成長することはない。なおパイプ８の径を大きくし、パイプ８の中心部をスラリー２３が落下するようにしても良い。パイプ８の直径は例えば流路７の直径と同程度で、パイプ８の向きは鉛直に限らない。

石膏スラリーはパイプ８から晶析槽１０へ流れる。なおパイプ８と晶析槽１０の間に、液面上部が常に空気に曝される流路、あるいはパイプ８とは別のパイプなどが有っても良い。

実施例では以下の効果がある。
1) 混合装置６内に、石膏スケールが環状に付着することを防止できる。石膏スケールは強固であるが、環状でなければ簡単に剥離する。
2) フッ素樹脂から成る内張２１，３１により、石膏スケールの成長を遅らせる。フッ素樹脂から成る内張２１，３１は、軟質塩化ビニル樹脂などに比べ、石膏スラリー中での耐久性が高い。
3) パイプ２４に大径の流路７を接続し、流路７内では常にスラリーの液面が空気に曝されているようにする。

２二水石膏の回収システム
３破砕機
４篩
５加熱装置
６混合装置
７流路
８パイプ
１０晶析槽
１１流体ポンプ
１２固液分離装置
２０流路本体
２１，３１内張
２２踏板
２３石膏スラリー
２４パイプ
２５入口
２６投入装置
２７モータ
２８投入口
３０出口
３２液面
３４空気

Claims

廃石膏ボード由来の半水及び/又は無水III型の石膏粒体を、二水石膏を含む水性の石膏スラリーの流路に投入し、前記石膏粒体と石膏スラリーとを混合すると共に、二水石膏の析出槽へ供給する方法であって、
流路の入口から石膏スラリーを供給し、上方から前記石膏粒体を石膏スラリー中に投入して、前記石膏粒体の投入後は、石膏スラリーの上部の液面を常に空気に曝した状態で、石膏スラリーを流路の出口へ流し、
前記流路の出口から石膏スラリーを自由落下させてパイプに投入し、かつ前記出口から見てパイプの遠い側の面に石膏スラリーが衝突して落下するか、あるいはパイプの中央部を落下するようにし、前記出口から見てパイプの近い側の面に沿って落下しないようにする、廃石膏ボード由来の石膏粒体と石膏スラリーとの混合方法。
前記流路及び前記パイプの内面をフッ素樹脂の膜叉は板により覆い、前記内面での石膏スケールの成長を遅らせることを特徴とする、請求項１の廃石膏ボード由来の石膏粒体と石膏スラリーとの混合方法。
前記流路へ供給管から石膏スラリーを供給すると共に、供給管の断面積よりも前記流路の入口における流路断面積を大きくすることにより、流路内の石膏スラリーの上部を空気に曝すことを特徴とする、請求項１または２の廃石膏ボード由来の石膏粒体と石膏スラリーとの混合方法。
廃石膏ボード由来の半水及び/又は無水III型の石膏粒体を、二水石膏を含む水性の石膏スラリーと混合し、二水石膏の析出槽へ供給するための混合装置であって、
石膏スラリーの流路とパイプとを備え、
前記流路は、流路の入口から石膏スラリーを供給し、上方から前記石膏粒体を石膏スラリー中に投入して、前記石膏粒体の投入後は、石膏スラリーの上部の液面を常に空気に曝した状態で、石膏スラリーを流路の出口へ流すように構成され、
前記パイプは、前記流路の出口から石膏スラリーを自由落下させてパイプに投入し、かつ前記出口から見てパイプの遠い側の面に石膏スラリーが衝突して落下するか、あるいはパイプの中央部を落下するようにし、前記出口から見てパイプの近い側の面に沿って落下しないように構成されている、混合装置。