JP2009190920A - 石膏再生装置およびロータリキルン炉 - Google Patents

Abstract

【課題】石膏ボード廃材を粉砕し、ロータリキルン炉を用いて加熱乾燥を行う場合、加熱乾燥および不純物の燃焼が不完全であり、均質な石膏を再生できなかった。
【解決手段】ロータリキルン炉２として、円筒形状をし、中心軸が水平になるように配置されたキルン炉２を用いる。このキルン炉２の内周壁１３には、内周壁１３の壁面から所定の高さに立ち上がっていて、中心軸の方向に螺旋状に延びている送り羽根１１が設けられている。
【効果】ロータリキルン炉２の回転数を適切に制御することにより、送り羽根１１を用いて所望の移動速度で材料をキルン炉２内の一端３側から他端５側へと移動させることができ、その間に、火力を与えて粉砕石膏ボードを均質に加熱乾燥させ、品質の安定した再生石膏を得ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、粉砕した石膏ボード廃材を加熱乾燥して石膏粉として再生する石膏再生装置に関する。特に、この発明は、ロータリキルン炉を用い、連続的に再生石膏を作ることのできる石膏再生装置に関する。

建造物の部屋の間仕切りとして、防火材用壁に石膏ボードが多用されている。石膏ボードは、通常、二水石膏の粉、澱粉のり、紙、および若干の洗剤から出来ており、老朽化した建造物を解体するとき、多量の石膏ボードが廃棄物として生じる。この石膏ボード廃材を加熱乾燥して、石膏ボードから石膏を回収する方法が、たとえば特許文献１に提案されている。

また、石膏ボード廃材を加熱処理して、石膏を回収する際に、ロータリキルン炉を用いることが、特許文献２、特許文献３等に提案されている。

石膏ボードの主成分は二水石膏（ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ）であり、石膏ボード廃材を粉砕して加熱焼却することにより、II型無水石膏（ＣａＳＯ₄ ）を得ることができ、セメントの材料として再利用することができる。
特開平６−１４２６３３号公報 特開２００３−２４９００号公報 特開２００２−６８７４０号公報

石膏ボード廃材を粉砕し、ロータリキルン炉を用いて加熱乾燥を行う場合、従来のロータリキルン炉では加熱乾燥および不純物の燃焼が不完全であり、均質な石膏を再生できないという課題があった。

具体的に説明すると、従来のロータリキルン炉は、円筒状をした回転するキルン炉が、水平方向に対して所定の角度を有するように斜めに設けられている。そして斜めになったロータリキルン炉内を高い側から低い側へと粉砕された石膏ボードが移動していき、その間に加熱されるのであるが、粉砕された石膏ボードに含まれている紙の繊維分、澱粉のり分等は、二水石膏に含まれる水分の蒸発蒸気によって粉砕石膏の上面に浮上し、粉砕石膏の移動速度の約１０倍程度の速度でキルン炉出口に向かって単独で移動し、燃焼が不十分であった。そのため、これら異物が石膏に混ざるという不具合がある。

また、粉砕石膏を加熱すると結合水が離れ、石膏は沸騰状態となって比重が軽くなると同時に流動性が増す。このため、キルン炉の中を一部の石膏は速く移動して、いわゆるショートカット現象を生じる。ショートカット現象が生じると、再生される石膏の品質が均一にならないという問題がある。

この発明は、このような背景のもとになされたもので、ロータリキルン炉を改良し、石膏ボード廃材から石膏を連続的に再生することのできる石膏再生装置を提供することを主たる目的とする。

この発明は、また、石膏ボード廃材を粉砕した石膏再生材料を所望の速度で均一に搬送・撹拌して、材料の加熱、乾燥および焼却を良好に行えるロータリキルン炉を提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、円筒形状をし、中心軸が水平になるように配置されていて、回転可能に設けられたキルン炉と、前記キルン炉の内周壁に設けられ、内周壁の壁面から所定の高さに立ち上がっていて、中心軸の方向に螺旋状に延びている送り羽根と、前記キルン炉を水平な中心軸を中心に回転させるための回転装置と、前記キルン炉の一端側近傍に設けられ、キルン炉の一端側からキルン炉内へ粉砕した石膏ボードを供給するための石膏ボード供給装置と、前記キルン炉内へ火力を与える加熱装置と、前記キルン炉の他端側から送出される加熱された後の石膏粉を取り出す取り出し装置と、を有することを特徴とする石膏再生装置である。

請求項２記載の発明は、前記螺旋状に延びている送り羽根の間には、前記キルン炉の中心軸と略平行に延び、前記送り羽根よりも内周壁の壁面からの高さの低い撹拌羽根が散在されていることを特徴とする、請求項１記載の石膏再生装置である。

請求項３記載の発明は、前記加熱装置は、前記キルン炉の他端側からキルン炉内へ軸方向に火力を与えることを特徴とする、請求項１または２記載の石膏再生装置である。

請求項４記載の発明は、円筒形状をし、中心軸が水平になるように配置されていて、回転可能に設けられたキルン炉と、前記キルン炉の内周壁に設けられ、内周壁の壁面から所定の高さに立ち上がっていて、中心軸の方向に螺旋状に延びている送り羽根と、を含むことを特徴とするロータリキルン炉である。

請求項１記載の発明によれば、キルン炉は中心軸が水平になるように配置されている。よって、従来の傾斜するように配置されたキルン炉のように、中に収容された材料（粉砕石膏ボード）が、キルン炉の回転に伴い、キルン炉の傾斜方向に沿って移動するわけではない。この発明のキルン炉には、その内周壁に、中心軸の方向に螺旋状に延びる送り羽根が設けられている。このため、キルン炉が回転されると、供給された石膏ボードの粉砕物は、送り羽根で送られることによってキルン炉内を一端から他端に向かって移動する。このときの移動速度は、キルン炉の回転数を制御することによって所望の速度に制御することができる。特に、キルン炉内に投入された材料（粉砕石膏ボード）の流動性の変化にかかわらず、材料は送り羽根によって一定の移動速度でキルン炉内の一端から他端へと移動されるので、一部の材料が速く移動するといういわゆるショートカット現象は生じない。

この発明のキルン炉を用いれば、キルン炉の回転数を適切に制御することにより、送り羽根を用いて所望の移動速度で材料をキルン炉内の一端側から他端側へと移動させることができ、その間に、火力を与えて粉砕石膏ボードを均質に加熱・乾燥させ、不純物を燃焼消滅させて、品質の安定した再生石膏を得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、キルン炉内には、螺旋状に延びる送り羽根に加えて、送り羽根の間に設けられ、中心軸方向に延びる撹拌羽根が備えられているから、キルン炉が回転されることにより、撹拌羽根により材料（石膏ボード粉砕物）がキルン炉内壁に沿って持ち上げられ、内壁上方から下方へ落下するように撹拌される。よって、キルン炉内で加熱乾燥される材料が満遍なく撹拌され、紙、澱粉のり等の不純物が確実に燃焼されるとともに、二水石膏をII型無水石膏へとより均一に加熱乾燥することができる。

請求項３記載の発明によれば、キルン炉の他端側から火力が与えられるので、キルン炉内で材料が良好に加熱乾燥される。

請求項４記載のロータリキルン炉によれば、所望の速度でキルン炉内を材料を搬送することができ、材料の流動性にかかわらず安定した搬送を行うことのできるロータリキルン炉を提供することができる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。

図１は、この発明の一実施形態に係る石膏再生装置１の構成を説明するための縦断面図である。石膏再生装置１には、ロータリキルン炉２と、ロータリキルン炉２の一端３側近傍に設けられた石膏ボード供給装置４と、ロータリキルン炉２の他端５側に設けられた取り出し装置６と、ロータリキルン炉２の他端５側からロータリキルン炉２内へ火力を与える加熱装置７とを有している。

ロータリキルン炉２は、耐熱性のある材料で形成された円筒形状をし、その中心軸が略水平になるように配置されている。ロータリキルン炉２は、その長さ方向のたとえば２箇所、図１において左寄りの位置と、右寄りの位置とが、それぞれ、回転支持体８により支持されている。これにより、ロータリキルン炉２は中心軸を中心に回転可能に設けられている。また、ロータリキルン炉２の外周面近傍には、駆動源としてのたとえばサイクロ減速機９が配置されており、サイクロ減速機９の駆動力がロータリキルン炉２の外周面に設けられた被駆動環１０に伝達されることにより、ロータリキルン炉２は中心軸を中心に一定の速度で回転される。

サイクロ減速機９から被駆動環１０への動力伝達は、たとえば被駆動環１０とサイクロ減速機９の出力軸に設けられたチェーンプーリーとの間にチェーンが掛け渡されることにより実現することができる。あるいは、サイクロ減速機９の出力軸にギヤを設け、そのギヤが被駆動環１０の表面に設けられたギヤと噛合する構成として、駆動力が伝達されるようにすることも可能である。

この実施形態の特徴は、ロータリキルン炉２が、その中心軸が略水平になるように配置されていることと、ロータリキルン炉２の内周壁に、中心軸方向に螺旋状に旋回して延びる送り羽根１１が備えられていることである。

図２は、ロータリキルン炉２の一部縦断面図である。図２を参照して、ロータリキルン炉２の内部構造について詳細に説明する。ロータリキルン炉２は、たとえば鉄で形成された円筒形状の外筒１２を有し、外筒１２の内周壁１３には、送り羽根１１が立設されている。送り羽根１１は、外筒１２の内壁から所定の高さに立ち上がっていて、中心軸の方向に螺旋状に連続的に延びている。

この実施形態では、外筒１２の内周壁には耐火セメント（または耐火レンガ）１５が取り付けられていて、外筒１２と耐火セメント１５が一体となってロータリキルン炉の内外周壁を形成している。

この実施形態では、耐火セメント１５で区画されるロータリキルン炉２の内径は１２００φ（直径１２００ｍｍの空間）であり、耐火セメント１５の内壁から突出している送り羽根１１の高さＨは約１５０ｍｍとなっている。よって、ロータリキルン炉２をその中心軸方向に見ると、その内部には、送り羽根１１によって９００φの円柱状の空間（加熱火力や水蒸気等の通路）が形成されている。

この実施形態では、ロータリキルン炉２内には、送り羽根１１に加えて、撹拌羽根（リフタ）１６が設けられている。撹拌羽根１６は、ロータリキルン炉２の中心軸方向、すなわち長さ方向に直線状に延びる板羽根で、耐火セメント１５の内壁からの突出量（高さ）は、送り羽根１１の高さＨの半分程度とされている。なお、撹拌羽根１６の高さは、送り羽根１１の高さＨ未満であれば、使用上、問題はない。撹拌羽根１６は、中心軸方向に螺旋状に旋回している送り羽根に対し、隣接する送り羽根同士の間を仕切るように突出している。

ロータリキルン炉２が回転されると、その中に投入された材料（粉砕した石膏ボード）は送り羽根１１によってロータリキルン炉２の一端３側から他端５側へと搬送される。また、撹拌羽根１６により送り羽根１１と送り羽根１１との間に溜まっている材料が持ち上げられ、材料は良好に撹拌される。

撹拌羽根１６は、隣接する送り羽根１１間を仕切るように複数枚備えられており、その配置位置はロータリキルン炉２内に散在するように配置されていればよい。

図１を再び参照して、石膏ボード供給装置４には、粉砕した石膏ボード廃材が与えられる。そして、スクリューコンベヤ１７が回転されることにより、粉砕石膏ボードはロータリキルン炉２へ、一端３側から供給される。

ロータリキルン炉２は、サイクロ減速機９により予め定める速度で回転される。ロータリキルン炉２が回転されると、螺旋状の送り羽根に案内されて、ロータリキルン炉２内に供給された石膏ボード粉砕物は一定の速度で右側（一端３側）から左側（他端５側）へと搬送される。この搬送速度は、ロータリキルン炉２の回転速度に比例し、粉砕物の流動性が変化しても搬送速度が変化することはない。つまり、この実施形態では、加熱乾燥する粉砕石膏ボードの搬送速度を正確に制御できる。

ロータリキルン炉２の他端５側には加熱装置７としての、たとえばガスバーナ装置が備えられている。ガスバーナ装置７からは、ロータリキルン炉２の中心軸方向に、炎（火力）が出力され、ロータリキルン炉２内は、他端５側内部の温度がたとえば約７００℃に加熱される。この熱風は、ロータリキルン炉２内を一端３側へと伝達され、図１において右から左方向へ搬送れさる石膏ボード粉砕物は加熱乾燥される。

廃石膏ボードの粉砕物は、二水石膏（ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ）が主成分であるが、それに加えて、少量の紙、澱粉、洗剤等が含まれている。この粉砕物が加熱されると、二水石膏中の水分が水蒸気となって蒸発し、それに伴ってロータリキルン炉２内を搬送される材料の表面に紙、澱粉等が浮上する。これら紙、澱粉等は燃焼されて消滅し、発生した水蒸気と共にロータリキルン炉２の一端３側から炉外へ排出される。

加熱装置７をロータリキルン炉２の他端５側、すなわち加熱乾燥した石膏の取り出し側に設けると、ロータリキルン炉２内における加熱乾燥温度が、一端３側で相対的に低く、他端５側で相対的に高くなるので、石膏分以外の紙、澱粉等の不純物をロータリキルン炉２内の搬送方向下流側で良好に燃焼することができるという利点がある。

加熱乾燥されて主としてII型無水石膏（ＣａＳＯ₄ ）となった再生石膏は、取り出し装置６によつて所定の場所へと取り出される。

ロータリキルン炉２の内壁には、他端５側において、加熱乾燥された石膏を外へ送出するための出力羽根１８が備えられている。出力羽根１８は、ロータリキルン炉２の中心軸方向に所定の角度で傾きながら延びた羽根とするのが望ましい。

この実施形態によれば、ロータリキルン炉２を用いて、石膏ボード廃材の粉砕物を連続的に大量処理することができる。そして、処理の際には、水平に配置されたロータリキルン炉２内を、送り羽根１１により粉砕材料が定量送りされ、所定の温度で均一に加熱乾燥される。よって、得られる再生石膏（主としてII型無水石膏）の品質が均一になり、好適なセメント原料を再生することができる。

また、ロータリキルン炉２は、駆動源（たとえばサイクロ減速機９）によりその回転数を所望の回転数に調整できるので、粉砕材料の搬送速度、加熱時間等を再生石膏の生成に好適な状態に設定、制御することができる。しかも、その設定や制御を容易に行うことができ、かつ、変更も容易である。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。特に、実施形態で説明したロータリキルン炉２の寸法、駆動源９、加熱装置７等は、一例に過ぎず、ロータリキルン炉２を用いる設備の大きさや処理量等により、寸法や装置７、９は変更される。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

この発明の一実施形態に係る石膏再生装置の構成を説明するための縦断面図である。 図１に示す石膏再生装置１に用いられているロータリキルン炉２の詳細な構成を説明するための部分縦断面図である。

符号の説明

１ 石膏再生装置
２ ロータリキルン炉
４ 石膏ボード供給装置
６ 取り出し装置
７ 加熱装置
１１ 送り羽根
１３ 内周壁
１６ 撹拌羽根

Claims (4)

1. 円筒形状をし、中心軸が水平になるように配置されていて、回転可能に設けられたキルン炉と、
   前記キルン炉の内周壁に設けられ、内周壁の壁面から所定の高さに立ち上がっていて、中心軸の方向に螺旋状に延びている送り羽根と、
   前記キルン炉を水平な中心軸を中心に回転させるための回転装置と、
   前記キルン炉の一端側近傍に設けられ、キルン炉の一端側からキルン炉内へ粉砕した石膏ボードを供給するための石膏ボード供給装置と、
   前記キルン炉内へ火力を与える加熱装置と、
   前記キルン炉の他端側から送出される加熱された後の石膏粉を取り出す取り出し装置と、
   を有することを特徴とする石膏再生装置。
2. 前記螺旋状に延びている送り羽根の間には、前記キルン炉の中心軸と略平行に延び、前記送り羽根よりも内周壁の壁面からの高さの低い撹拌羽根が散在されていることを特徴とする、請求項１記載の石膏再生装置。
3. 前記加熱装置は、前記キルン炉の他端側からキルン炉内へ軸方向に火力を与えることを特徴とする、請求項１または２記載の石膏再生装置。
4. 円筒形状をし、中心軸が水平になるように配置されていて、回転可能に設けられたキルン炉と、
   前記キルン炉の内周壁に設けられ、内周壁の壁面から所定の高さに立ち上がっていて、中心軸の方向に螺旋状に延びている送り羽根と、
   を含むことを特徴とするロータリキルン炉。

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