JP4398308B2

JP4398308B2 - 廃石膏ボードの処理方法

Info

Publication number: JP4398308B2
Application number: JP2004174639A
Authority: JP
Inventors: 玄治多賀; 正之森脇
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: JP2005161300A

Description

本発明は、廃石膏ボードの新規な処理方法に関する。詳しくは、廃石膏ボードを大量に有効利用することが可能な処理方法を提供するものである。

廃石膏ボードの年間発生量は約１５０万ｔであり、この内、約５０万ｔは生産時や新築内装工事での端材で、石膏ボードメーカーがリサイクルを行っている。しかし、残りの約１００万ｔが改装・解体工事で排出され、ほぼ全量が埋めた処分されている。廃石膏ボードの発生量は年々増加する傾向にあり、埋立地の不足、環境保全の観点から廃石膏ボードの有効な処理方法が求められている。

これまで、廃石膏ボードの処理方法として、廃石膏ボードを加熱処理し、廃石膏ボードに含まれる紙類を炭化させることで石膏を回収する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、廃石膏ボードを加熱処理し、廃石膏ボードに含まれる紙類、その他の有機成分、例えば、界面活性剤を燃焼除去し、セメント用添加剤とする方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開平６−１４２６３３号公報特開平１０−３６１４９号公報

しかしながら、上記方法によって得られる石膏は、焼成により無水型となった石膏であるため、大量の生産量を有するポルトランドセメント用の石膏として大量に使用するには、二水型に変換する操作を別途必要とし、工業的な実施において問題があった。

また、無水型のままで使用する場合はその用途が制限され、大量の使用量を確保することが困難であった。

従って、前記したように、大量に発生する廃石膏ボードを十分に消化し得る処理方法については、未だ有効な手段が見出されておらず、画期的な処理方法が提案されることが望まれるところであった。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた。その結果、廃石膏ボードを石膏として使用する従来の概念を打ち破り、これを水酸化ナトリウム水溶液を代表とする水酸化アルカリ水溶液と接触させて、含有されるカルシウム分を水酸化カルシウムの沈殿物として回収することにより、これを大量に使用することの出来る用途が開け、廃石膏ボードを大量に消化出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、廃石膏ボードを水酸化アルカリ水溶液と接触させることにより、含有されているカルシウム分を水酸化カルシウムの沈殿物として回収することを特徴とする廃石膏ボードの処理方法である。

また、上記方法によって得られる水酸化カルシウムの沈殿物は、不可避的に界面活性剤等の有機成分を含有するが、これを問題なく使用できる好適な工程と組み合わせて大量に処理することが可能である。

即ち、本発明によれば、
（１）前記水酸化カルシウムの沈殿物をクロルヒドリン化工程及びケン化工程のアルカリ剤として使用する廃石膏ボードの処理方法、
及び
（２）前記水酸化カルシウムの沈殿物をゴミ固形燃料（ＲＤＦ；ＲｅｆｕｓｅＤｅｒｉｖｅｄＦｕｅｌ）製造のアルカリ源として使用する廃石膏ボードの処理方法が提供される。

即ち、本発明の処理方法によれば、廃石膏ボードを水酸化カルシウムの沈殿物として回収することによって、従来のセメント用混和剤としての石膏の用途とは異なり、大量使用が可能な広範囲の用途において、廃石膏を使用することが出来、大量の廃石膏を処理することが可能となる。

本発明において、処理の対象となる石膏ボード廃材は、前記した石膏ボード生産時や新築内装工事での石膏ボード端材、改装・解体工事で排出される石膏ボード等を全て含むものである。

また、本発明において、上記石膏ボード廃材は、水酸化アルカリ水溶液との反応を効率よく行なうため、粉砕することが好ましい。かかる破砕の程度は、一般に、平均粒子径０．１〜２０００μｍ程度、好ましくは５〜３００μｍ程度が好適である。

また、上記粉砕に際して、廃石膏ボードから紙を除去することが、上記粉砕の効率を上げると共に、反応によって得られる水酸化カルシウムの沈殿物への紙の混入量を低下せしめることが出来好ましい。

廃石膏ボードから紙を除去する方法は、公知の方法が特に制限なく採用される。具体的には、特開１０−２８６５５３号に示されるように、石膏ボード廃材を破砕して、所定のメッシュサイズの篩を組合わせで比較的大きな紙を除去し、細かな紙は所定風量で送風して吹き飛ばすことにより紙を除去する方法、特開２０００−２５４５３１号に示されるように、石膏ボード廃材を突条の付いたロール式破壊機に通し、脆い石膏基盤だけを破砕して、紙から石膏を剥離させることにより紙を除去する方法、などが挙げられる。

上記紙の除去において、紙の残存量は少ないほど好ましく、石膏中に４重量％以下、特に、１重量％以下であることが望ましい。

また、前記粒子径まで石膏ボード廃材を粉砕する方法は、公知の粉砕機を使用して行なうことが出来る。例えば、圧縮破砕機、せん断破砕機、衝撃破砕機等の粗砕機、ロールミル、槌打式等の中砕機、高速回転式衝撃粉砕機、ボールミル、媒体攪拌型粉砕機、ジェット粉砕機、湿式高速回転ミル等の微粉砕機が使用可能である。

本発明において、水酸化アルカリ水溶液は、工業的に入手可能なものが特に制限なく使用されるが、石膏との反応性、使用する供給水量、生成する硫酸アルカリの濃度等を勘案すると、０．１〜５０ｗｔ％、特に５〜１５ｗｔ％の濃度を有するものが好ましい。一般には、３０〜４８ｗｔ％程度の濃度の水酸化アルカリ水溶液を水によって希釈することによって得ることができる。勿論、廃棄物として得られる水酸化アルカリ水溶液が存在する場合は、それを使用することも可能である。

また、上記水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが代表的であるが、特に、水酸化ナトリウムが好ましい。

本発明において、前記廃石膏ボードの破砕物と水酸化アルカリ水溶液との接触方法は、該石膏と水酸化アルカリとの反応によって水酸化カルシウムの沈殿物を生成する態様が特に制限無く採用される。

具体的には、攪拌機付きの反応槽内で混合する方法、配管内で混合機を使用して混合する方法、高圧プランジャーポンプで処理流体をノズルから噴射させ、さらに固定板にたたきつける方式の加圧ノズル式攪拌機等が挙げられる。

また、前記した好適な水酸化アルカリの濃度において、石膏と水酸化アルカリとの割合は、石膏に対して、水酸化アルカリを化学当量の１．０〜１．５倍、好ましくは、１．０〜１．１倍となる割合とすることが好ましい。また、接触時の温度は、１０〜４０℃が好適である。更に、圧力は、常圧が好ましい。

上記反応時間は、水酸化アルカリの濃度、粉砕物の粒子径にもよるが、５〜６０分が好適であり、同一の反応液中において水酸化カルシウムの沈殿物を生成する。

本発明において、生成した水酸化カルシウムの沈殿物を回収する方法は、特に制限されない。該沈殿物は、平均粒子径が０．１〜２０μｍ程度の極めて微細な沈殿物であり、かかる沈殿物に適した分離方法が選択される。即ち、液相部との分離は、通常、ろ過器と呼ばれるロータリースクリーン、ドラムフィルター、ディスクフィルター、ヌッチェフィルター、フィルタープレス、スクリュープレス、チューブプレス、また、通常、遠心分離機と呼ばれるスクリューデカンター、スクリーンデカンター等の固液分離装置を使用する方法が好ましい。

また、ろ過後、水酸化カルシウムの沈殿物を水洗することが、付着する有機成分や、反応によって生成する硫酸アルカリの量を低減することができ好ましい。上記有機成分や硫酸ナトリウムの許容量は、水酸化カルシウムの沈殿物を利用する工程によって異なり、一概に限定することはできないが、一般に、有機成分の濃度が１重量％以下、好ましくは、１０００ｐｐｍ以下となるように、また、硫酸イオンの濃度が、１重量％以下、好ましくは、５０００ｐｐｍ以下となるように、上記水洗を実施することが好ましい。

本発明の廃石膏ボードの処理方法は、上述した方法によって回収された水酸化カルシウムの沈殿物を種々の用途において使用する態様を含むものである。

かかる態様を具体的に例示すれば、下記の態様を挙げることができる。

（１）前記水酸化カルシウムの沈殿物をケン化剤として、クロルヒドリンのケン化工程に添加する態様、
（２）前記水酸化カルシウムの沈殿物をゴミ固形燃料（ＲＤＦ；ＲｅｆｕｓｅＤｅｒｉｖｅｄＦｕｅｌ）の製造原料として使用する態様、
（３）前記水酸化カルシウムの沈殿物をアルカリ剤として、ごみ焼却炉に添加する態様、
（４）前記水酸化カルシウムの沈殿物をセメント原料のカルシウム源として、セメント製造工程に供給する態様、
（５）前記水酸化カルシウムの沈殿物をアルカリ源として、製紙製造工程に供給する態様
等が挙げられる。

カルシウムの沈殿物の使用態様の中の代表的な態様にについて詳細に説明する。

（前記（１）の態様について）
本態様は、クロルヒドリン化工程及び、ケン化工程のアルカリ剤として使用する廃石膏の処理方法の態様に関するものである。

そして、本態様は、図１にその概略を示す下記の工程によって実施することができる。

即ち、予め粉砕された廃石膏ボード１と水酸化アルカリ水溶液２と水３を反応混合槽４で接触させることにより、水酸化カルシウムの沈殿物と硫酸アルカリとを生成せしめる混合工程、上記混合工程より得られる反応後のスラリーを固液分離装置５により水酸化カルシウムの沈殿物６と硫酸アルカリ水溶液７とに分離し、洗浄水８で洗浄する分離・洗浄工程、及び、上記分離工程より得られた水酸化カルシウムの沈殿物をリパルプ槽９において、リパルプ水１０で石灰乳とするリパルプ工程、得られた石灰乳をクロルヒドリン化工程に使用し、更に生成したクロルヒドリンのケン化工程に使用する。

まず、得られた石灰乳を塩素１１、アルケン１２、水１３において反応せしめるクロルヒドリン化反応装置に供給すると共に、生成したクロルヒドリン水溶液と得られた石灰乳を接触して、オキサイド類１５をケン化反応装置１６で蒸気１７を使用して、塔頂より取り出す。塔底から排水を排出し、排水処理工程で処理する事からなる廃石膏ボードの処理方法である。

上記水酸化カルシウムの沈殿物をクロルヒドリンのケン化反応に使用する方法は、反応が該水酸化カルシウムの沈殿物によって持ち込まれる有機成分の影響を受け難いばかりでなく、排水の処理設備も共有化することが可能である。

即ち、得られたオキサイド類１５は、蒸気１７によりケン化反応装置１６で分離して、塔底より排出される排水１８は、処理設備で無害化される。

本態様において、水酸化カルシウムの沈殿物をクロルヒドリン化工程及び、ケン化工程のアルカリ剤として使用する方法は、公知の方法を特に制限無く採用することができる。

（前記（２）の態様について）
本態様は、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造原料として使用する態様に関する。

本態様は、図１、図２にその概略を示す下記の工程によって実施することができる。

即ち、水酸化カルシウムの沈殿物を得るまでは、図１に示す工程で行われる。それ以降のゴミ固形燃料（ＲＤＦ）の製造は、図２に示す工程で行われる。即ち、可燃廃棄物１９をクラッシャ２０で粉砕し、前記水酸化カルシウムの沈殿物６と生石灰等のアルカリ剤２１と調整槽２２で調整後または、調整しながら、可燃廃棄物と前記水酸化カルシウムの沈殿物と生石灰等のアルカリ剤をミキサー２３で混合し、養生槽２４でなじませる。その後、圧縮成形機２５でペレット成形し、乾燥室２６で乾燥させ、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）２７を得る。

このようにして得られたゴミ固形燃料（ＲＤＦ）は、焼却炉或いは燃焼炉にて燃焼することによって、前記水酸化カルシウムの沈殿物に含有される有機物を問題なく処理することができる。

（副生する硫酸アルカリの利用態様について）
一方、水酸化カルシウムの沈殿物を分離後の液相部である硫酸アルカリを含有する排水は、塩化カルシウムと接触させて、有機物の含有量が極めて少ない高純度の石膏を生成せしめることも可能である。該石膏は、歯科用の高純度石膏として、また、セメントクリンカーに添加してセメントを製造するための石膏として、更に、試薬として等、種々の用途に使用可能である。

また、前記硫酸アルカリを含有する排水を濃縮して該硫酸アルカリを晶析せしめ、高純度の硫酸アルカリとして回収することも可能である。この場合、濃縮は公知の装置、条件で行うことができる。

更に、前記（１）の態様において、クロルヒドリンのケン化工程より得られる排液中に含有される塩化カルシウムと前記硫酸アルカリを反応せしめて、石膏を生成せしめることも、特に制限無く実施することもできる。得られた石膏は、水洗することによって極めて純度の高い石膏となる。該石膏は、前記高純度の石膏と同様の用途に使用可能である。

実施例１
廃石膏ボード５０．６ｋｇ／ｈ、４８％苛性ソーダ４９．０ｋｇ／ｈ、水１５０ｋｇ／ｈを混合反応槽において、滞在時間３０分で攪拌混合し、水酸化カルシウムの沈殿と硫酸ナトリウムのスラリーを得た。得られたスラリーを固液分離装置用いて、水酸化カルシウムの沈殿物のケークを４８．９ｋｇ／ｈで得た。このとき、上記ケークは水５０ｋｇ／ｈで洗浄した。

洗浄した水酸化カルシウムの沈殿物を、リパルプ槽において、水３２．０ｋｇ／ｈを加えてリパルプすることにより、ＣａＯ濃度２０％の石灰乳８０．９ｋｇ／ｈを得た。得られた石灰乳の分析の結果、石灰乳中の硫酸イオン濃度は５００ｐｐｍであった。

得られた石灰乳の内１０．０ｋｇ／ｈを塩素３．０Ｎｍ３／ｈ、プロピレン３．３Ｎｍ３／ｈ、水２５０ｋｇ／ｈのクロルヒドリン反応装置に供給し、クロルヒドリン水溶液を合成した後、このクロルヒドリン水溶液を９５℃に上温し、得られた石灰乳の内２８．１ｋｇ／ｈを供給してケン化反応を行い、ケン化反応装置において、蒸気２３．８ｋｇ／ｈで塔頂よりプロピレンオキサイド７．３ｋｇ／ｈで得た。また、塔底からは排水を２９０．６ｋｇ／ｈを冷却後、排水処理工程で、排出基準内に処理した後に放流した。

上述のように、本発明の方法によって得られた水酸化カルシウムの沈殿物は、上記プロピレンオキサイドの製造工程において問題なく使用することができた。

そして、これによって、廃石膏の用途を拡大することが可能となった。

本発明の方法のクロルヒドリン化工程及びケン化工程の好適な実施形態を示す工程図本発明の方法のゴミ固形燃料の好適な実施形態を示す工程図

符号の説明

１：廃石膏ボード
２：苛性ソーダ
３：水
４：反応混合槽
５：固液分離装置
６：水酸化カルシウム（消石灰）
７：硫酸ナトリウム水溶液
８：洗浄水
９：リパルプ槽
１０：リパルプ水
１１：塩素
１２：アルケン
１３：水
１４：クロルヒドリン化反応装置
１５：オキサイド類
１６：ケン化反応装置
１７：蒸気
１８：排水
１９：可燃廃棄物
２０：クラッシャ
２１：アルカリ剤等
２２：調整槽
２３：ミキサー
２４：養生槽
２５：圧縮成形機
２６：乾燥室
２７：ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）

Claims

廃石膏ボードを水酸化アルカリ水溶液と接触させることにより、含有されているカルシウム分を水酸化カルシウムの沈殿物として回収し、上記回収された水酸化カルシウムの沈殿物を、クロルヒドリン化工程及びケン化工程のアルカリ剤として使用することを特徴とする廃石膏ボードの処理方法。
廃石膏ボードを水酸化アルカリ水溶液と接触させることにより、含有されているカルシウム分を水酸化カルシウムの沈殿物として回収し、上記回収された水酸化カルシウムの沈殿物を、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ；ＲｅｆｕｓｅＤｅｒｉｖｅｄＦｕｅｌ）の製造原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードの処理方法。