JP4960600B2

JP4960600B2 - 廃石膏の処理方法

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Publication number: JP4960600B2
Application number: JP2005090821A
Authority: JP
Inventors: 玄治多賀; 晋吾平中
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006273599A

Description

本発明は、廃石膏の新規な処理方法に関する。詳しくは、廃石膏ボード等から得られる廃石膏から、操作性が良く、しかも高純度であって、平均粒径の大きい２水型の石膏を回収できる廃石膏の処理方法に関するものである。

廃石膏の主たる因子である廃石膏ボードの発生量は、年間約１５０万ｔであり、この内、約５０万ｔは生産時や家屋等の新築内装工事の端材で、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、家屋等の建造物の改装・解体工事で排出され、埋立処分されている。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、環境負荷の点から廃石膏の有効な処理方法が求められている。

これまで、廃石膏ボード等から得られる廃石膏の処理方法は、数多くの提案がなされている。例えば、廃石膏ボードから原紙を分離し、得られた石膏を再利用する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載されている方法では、回収される石膏中に界面活性剤等の有機物が残存しており、再利用する用途が、土壌改良剤等に限定されていた。また、特許文献１には、紙が付着したままの廃石膏を焼却し、無水石膏にして再利用する方法も示されているが、焼却処理行うことにより、ＳＯｘが発生する問題や、大量に使用されている排煙脱硫石膏と同じ２水型の石膏にするためには、別途水処理工程が必要となる点で改善の余地があった。

更に、特許文献１および２に記載されている方法では、乾式状態での粉砕処理を前提としており、石膏を回収するまでの全工程において粉塵の対策が必要となる。更に、建築現場等の解体現場から発生する廃石膏は、濡れている場合もあり、これらの廃石膏を処理する場合には、前記方法では対応が難しかった。

また、廃石膏をセメント用の添加剤として、有効利用する方法も提案されている。例えば、廃石膏ボードを６００〜１２００℃に加熱して、紙類、その他の界面活性剤等の有機成分を焼却除去して、セメント用添加剤とする方法（特許文献３参照）、加熱処理を行わず、廃石膏ボードから紙を除去して得られる回収石膏を、石膏成分の少なくとも一部としてセメントに添加する方法（特許文献４参照）等が提案されている。

しかしながら、特許文献３に記載された方法の石膏は、加熱処理されることにより、無水型の石膏となる。そのため、前記の通り、一般のセメント用の添加剤として使用されている排煙脱硫石膏と同じ結晶形態である２水型の石膏とするためには、別途、水処理工程が必要となる。更に、無水型の石膏をセメント用の添加剤として使用した場合には、水和の速度が非常に遅くなるといった点で改善の余地があった。また、特許文献４に記載された方法の回収石膏は２水型の石膏であるが、前記回収石膏は粉砕されやすいため、セメントクリンカー、石膏等の他の成分と共に破砕する際には、粉砕機に入れる投入時間を遅らすことにより、過粉砕を防止する等の調整が必要となる場合があり、改善の余地があった。

更に、廃石膏を湿式処理して、再利用する方法も提案されている。例えば、粉砕していない石膏ボード廃材を加圧下、湿式加熱処理することにより、α型半水石膏を生成し、これを石膏ボードなど原料として再利用する方法が提案されている（特許文献５参照）。この方法は、濡れている石膏ボード廃材でも、紙と石膏を容易に分離することができるものである。

しかしながら、特許文献５に記載された方法では、廃石膏は粉砕されていないため、形状の大きいものを処理する場合には、廃石膏に含まれる界面活性剤等の有機成分を十分に低減させることができず、改善の余地があった。また、廃石膏を粉砕して処理しないため、連続して大量に廃石膏を処理する場合にはハンドリングが困難であった。更に、前記方法により得られる半水石膏は、平均粒径が小さく、石膏ボード原料として再利用する場合、全量使用するのは難しく、現状原料の一部代替に留まっている。

特開平１０−２８６５５３号特開２０００−２５４５３１号特開平１０−３６１４９号公報特開２００３−１９２４０３号公報特開２００４−３０７３２１号公報

前記の通り、従来の廃石膏の処理方法では、純度が高く、汎用に使われている排煙脱硫石膏と同程度の粒径である２水石膏を回収すること、または、再利用することは困難であった。

従って、本発明の目的は、廃石膏ボート等の廃石膏から、操作性が良好であって、更に、純度が高くかつ平均粒径が大きく、従来使用されている石膏の用途にそのまま使用できる２水型の石膏を回収する、廃石膏の処理方法を提供することにある。

本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、廃石膏をスラリー状態で湿式粉砕した後、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩を混合し、加圧下、加熱処理を行い得られた半水石膏を、更に、２水石膏にすることにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、水１００質量部に対して、廃石膏ボードから得られた廃石膏を５〜５０質量部混合したスラリーを湿式粉砕処理することによって、該廃石膏中に含まれる２水石膏を平均粒径が２０μｍ以下に粉砕する湿式粉砕処理工程と、前記湿式粉砕処理工程で得られた２水石膏を含むスラリーに、該スラリーに含まれる２水石膏１ｍｏｌに対して、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩を０．２〜５０ｍｍｏｌとなるように含有させる濃度調整工程と、前記濃度調整工程で得られた前記オキシカルボン酸アルカリ塩、２水石膏を含むスラリーを、加圧下、加熱処理することにより、該スラリー中の２水石膏を半水石膏にする湿式加熱処理工程と、前記湿式加熱処理工程で得られたスラリー中の半水石膏を２水石膏にする生成工程とを含んでなることを特徴とする廃石膏の処理方法である。

本発明は、廃石膏を湿式（スラリー）の状態で処理するため、平均粒径が大きく純度の高い２水型石膏を回収することができる。本発明の処理工程においては、最終的に得られる平均粒径の大きな２水石膏を洗浄ろ過するまで、スラリーとして流動化させることができる。これによってポンプ輸送が可能であり、廃石膏の処理量の増加にともなう処理施設の大型化にも容易に対応できる。また、湿式の状態で処理する工程を含むため、粉塵対策を全工程に施すこと必要がなく、更に、濡れた状態の廃石膏を処理することも可能となる。
また、生成工程において、半水石膏から粒径の大きい２水石膏を得ることができ、特に、２水石膏を混合した場合には、得られる２水石膏の平均粒径を短時間で調整することができる。その結果、得られる２水石膏は、従来からの用途、例えば石膏ボード原料またはセメントの凝結調整剤等の用途にそのまま使用することができる。

本発明は、廃石膏を湿式（スラリー）状態で処理することにより、操作性が良く、純度の高い２水石膏が得られる。その工程は、水と廃石膏混合した後、２水石膏を湿式粉砕処理する湿式粉砕処理工程と、前記湿式粉砕処理工程で得られるスラリーに、オキシカルボン酸アルカリ塩を、特定の量含有させる濃度調整工程と、前記濃度調整工程で得られた２水石膏を含むスラリーを、加圧下、加熱処理して、半水石膏を含むスラリーにする湿式加熱処理工程と、前記湿式加熱処理工程で得られる半水石膏を２水石膏にする生成工程とを含んでなる。

本発明において処理される廃石膏は、特に制限されるものではなく、廃石膏ボード等から得られるものである。具体的に前記廃石膏は、石膏ボードの生産工程および建築現場の施行工程で発生する端材、残材からなる廃石膏ボード、改装・解体工事で建築廃材として発生する廃石膏ボードから得られるものである。

本発明において、前記廃石膏は、廃石膏ボードから得られるものである場合には、原紙が付着しているものであってもよいし、予め廃石膏ボードから原紙を取り除いたものであってもよい。

予め廃石膏ボードから原紙を取り除いたものを使用する場合において、廃石膏ボードから原紙を取り除く方法は、特に制限されるものではなく、先に示した公知の方法、例えば、特開平１０−２８６５５３号、特開２０００−２５４５３１号等の方法を採用できる。本発明の廃石膏の処理方法は、原紙を取り除いた後の廃石膏でも、湿式（スラリー）の状態で処理することにより、操作性が良く、高純度の２水石膏が得られる。

本発明において処理される廃石膏の粒径は、特に制限されるものではないが、後述する湿式粉砕を効率良く行うためには、平均粒径０．１〜５０ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍであることが好ましい。また、廃石膏を前記範囲の粒径にする方法も、特に制限されるものではなく、前記の廃石膏ボードを公知の方法により粉砕して、粒径を調整することもできるし、一旦、原紙を取り除いた廃石膏を公知の方法により粉砕して、前記範囲の粒径に調整することもできる。

先ず、本発明においては、水１００質量部に対して、前記廃石膏を５〜５０質量部混合し、得られたスラリーを湿式粉砕処理することによって、廃石膏に含まれる２水石膏を粉砕する湿式粉砕処理工程を行う。

本発明の湿式破砕処理工程において、廃石膏を湿式粉砕処理する方法は、水と廃石膏を混合したスラリーを公知の粉砕機を用いて、該スラリーに含まれる２水石膏を粉砕してやればよい。具体的には、高速回転式衝撃粉砕機、ボールミル、媒体撹拌型粉砕機、ジェット粉砕機、湿式高速回転ミル等の微粉砕機を使用して、処理することができる。

本発明の湿式破砕処理工程において、水と廃石膏とを混合する割合は、水１００質量部に対して、廃石膏５〜５０質量部である。廃石膏の割合が５質量部未満の場合には、後述する湿式加熱処理を行う際に、処理する廃石膏（２水石膏）量に対して、加熱する水量の比率が高くなるため、大量の廃石膏を処理する際には処理設備が大きくなり、更に、多くのエネルギーを必要とするので経済的ではなくなる。一方、廃石膏の割合が５０質量部を超える場合には、スラリーの流動性が低下するため、流体としてポンプ輸送が困難となり好ましくない。経済性とスラリーの流動性とを考慮すると、廃石膏の割合は、水１００質量部に対して、廃石膏１０〜３０質量部であることが好ましい。

本発明において、前記方法により廃石膏を湿式粉砕処理した際に得られる２水石膏の粒径は、平均粒径が２０μｍ以下とする。前記２水石膏の平均粒径が２０μｍ以下であることにより、後述する湿式加熱処理工程において、２水石膏を短時間で半水石膏とすることができる。更に、前記２水石膏の平均粒径を２０μｍ以下とすることにより、廃石膏中に含まれる界面活性剤等の水溶性有機物を除去しやすくなるため好ましい。

更に、原紙の一部または全部が付着した廃石膏を湿式粉砕処理した場合には、得られる２水石膏の平均粒径を２０μｍ以下とすることにより、原紙と２水石膏を簡単に分別できる。本発明は、湿式（スラリー）状態で廃石膏の粉砕を行っているため、紙と石膏成分が分離しやすい。それに加え、湿式粉砕処理により得られる２水石膏の平均粒径を２０μｍ以下とした場合、紙は、石膏よりも粉砕しにくいため、前記２水石膏よりも大きなものとなる。そのため、平均粒径が２０μｍ以下の２水石膏、及び紙を含むスラリーをろ過することにより、２水石膏を含むスラリーと紙とに容易に分別することができる。本発明者等の検討では、湿式粉砕処理により得られる２水石膏の平均粒径を２０μｍ以下にした場合、２水石膏、紙を含むスラリーを１００〜６００μｍ程度のフィルターに通すことにより、２水石膏を含むスラリーと紙とに分別できることが分かった。このフィルターを通過させる方法は、公知の方法を採用することができ、スクリューやドラムで圧搾するものや遠心力で通過させる方法を採用することができる。

尚、前記２水石膏の平均粒径の下限も、特に制限されるものではないが、工業的な湿式粉砕を勘案すると１μｍ以上であることが好ましい。

次に、本発明においては、前記湿式粉砕処理工程で得られた２水石膏を含むスラリーに、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩を、該スラリーに含まれる２水石膏１ｍｏｌに対して、該オキシカルボン酸アルカリ塩が０．２〜５０ｍｍｏｌとなるように含有させる濃度調整工程を行う。この濃度調整工程を行うことにより、後述する湿式加熱処理工程において、半水石膏を含むスラリーの流動性を改善することができる。

本発明の濃度調整工程とは、前記湿式粉砕処理工程で得られた２水石膏を含むスラリーに、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩を前記範囲の量を含有させる工程である。前記オキシカルボン酸アルカリ塩を含有させる方法は、前記２水石膏を含むスラリー中に、前記オキシカルボン酸アルカリ塩が含有されていない場合は、２水石膏１ｍｏｌに対して、そのまま、該オキシカルボン酸アルカリ塩を０．２〜５０ｍｍｏｌ添加してやればよい。また、後述する生成工程で得られた２水石膏と水とを分離した後、得られた水を湿式粉砕処理工程で使用する場合は、もともと２水石膏を含むスラリー中に該オキシカルボン酸アルカリ塩が含まれる。この場合、もともと含まれる該オキシカルボン酸アルカリ塩の量を考慮して、２水石膏１ｍｏｌに対して、該オキシカルボン酸アルカリ塩が０．２〜５０ｍｍｏｌ含有されるように、該オキシカルボン酸アルカリ塩を添加してやればよい。

本発明の濃度調整工程において、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩は、前記湿式粉砕処理工程で得られた２水石膏を含むスラリーに、該スラリーに含まれる２水石膏１ｍｏｌに対して、０．２〜５０ｍｍｏｌとなるように含有させる。この範囲で前記オキシカルボン酸アルカリ塩を含有させることにより、水１００質量部に対して、廃石膏が５質量部以上の場合でも、後述する半水石膏を含むスラリーは、良好な流動性を保つことができる。

前記オキシカルボン酸アルカリ塩が、該スラリーに含まれる２水石膏１ｍｏｌに対して、０．２ｍｍｏｌ未満である場合には、後述する湿式加熱処理工程で得られる半水石膏を含むスラリーの流動性が低下し、流体としてポンプ輸送が困難となるため好ましくない。一方、５０ｍｍｏｌを超える場合には、半水石膏から２水石膏を生成する速度を遅延するために好ましくなく、更に、含有させることの効果がこれ以上発揮されなくなるため好ましくない。半水石膏を含むスラリーの流動性と処理効率とを考慮すると、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩は、前記２水石膏を含むスラリーに、２水石膏１ｍｏｌに対して、０．４〜２０ｍｍｏｌが好ましく、更に、１〜１０ｍｍｏｌが好ましい。

また、炭素数４〜６個のオキシカルボン酸アルカリ塩を具体的に例示すると、コハク酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸のアルカリ金属塩が好ましい。アルカリ金属としては、ナトリウム、カルシウムが好ましい。尚、前記オキシカルボン酸アルカリ塩は、最終的に得られる２水石膏を水と分離する際に、容易に２水石膏から分別することができる。

本発明において、前記オキシカルボン酸アルカリ塩を含有させることにより、後述する半水石膏を含むスラリーの流動性が改善される理由は明らかではないが、以下の通りに推定される。つまり、廃石膏を湿式粉砕処理して得られる２水石膏を後述する湿式加熱処理で半水石膏に変換した際、前記オキシカルボン酸アルカリ塩が存在しない場合、得られる半水石膏は、微細な針状結晶が生成する。そのため、この結晶が絡み合って半水石膏を含むスラリーの流動性を低下させるものと考えられる。一方、本発明においては、２水石膏を半水石膏に変換する際に、前記オキシカルボン酸アルカリ塩をスラリーに含有させることにより、半水石膏の結晶形態を微小板状とすることができる。このような結晶形態をとることにより、流動性が改善されるものと考えられる。

次に、本発明においては、前記濃度調整工程で得られた前記オキシカルボン酸アルカリ塩、２水石膏を含むスラリーを、加圧下、加熱処理することにより、該スラリー中の２水石膏を半水石膏にする湿式加熱処理工程を行う。

本発明において、湿式加熱処理工程とは、前記濃度調整工程で得られた前記オキシカルボン酸アルカリ塩、２水石膏を含むスラリーを、加圧下、加熱処理を行うものである。具体的には、工業的に入手可能な耐圧容器を備えた装置、例えば、オートクレーブ等の耐圧容器を備えた装置を用い、前記スラリーを１１０〜１５０℃、好ましくは、１３０〜１４０℃の温度で常時撹拌して行う。圧力は、０．２〜０．４ＭＰａで加圧する。また、処理時間は、特に制限されるものではないが、１〜２時間であれば、前記の温度範囲、前記の加圧範囲でスラリー中の２水石膏の全量を半水石膏に変換することができる。後述する生成工程において、得られる２水石膏の粒径を、半水石膏を含むスラリーに２水石膏を混合することにより調整する場合には、湿式加熱処理工程で２水石膏の全量を半水石膏とすることが好ましいが、９０質量％以上の２水石膏が半水石膏に変換していれば、本発明の目的を十分に達成することができる。

尚、２水石膏の全量が、半水石膏となったかどうかの確認は、熱重量分析または粉末Ｘ線回折の測定結果により確認することができる。

本発明は、湿式加熱処理工程を行い、２水石膏を半水石膏に変換することが重要である。即ち、廃石膏から得られる２水石膏を一旦、半水石膏に変換し、後述する生成工程で２水石膏を生成することにより、短時間で粒径が調整された純度の高い２水石膏を得ることができる。通常、廃石膏を湿式粉砕して得られる２水石膏は、粒径が小さいものとなる。このスラリー中には、５μｍ以下の微小な２水石膏粒径を多く含むため、ろ過しにくく、操作性が悪いため、結果的に不純物を低減できない場合がある。また、粒径を小さくしても、洗浄だけでは界面活性剤などの水溶性有機物を除去するのは困難である。ここで、湿式加熱処理を行う利点としては、半水石膏に変化する際に、２水石膏中の界面活性剤等をスラリーの水相へより移動させることができ、最終的に得られる２水石膏の純度を高くできる。

次に、本発明は、前記湿式加熱処理工程で得られた半水石膏を、２水石膏に変換する生成工程を有する。この工程で生成した２水石膏は、５μｍ以下の微小粒子をほとんど含まない粒度分布となる。前記湿式加熱処理によって得られる半水石膏は、廃石膏を湿式粉砕して得られる２水石膏の粒径と同様な粒径となる。この結果、該半水石膏も５μｍ以下の微小な粒子を多く含むため、この半水石膏をろ過洗浄したとしても、表面に付着した不純物を低減するのは困難である。そのため、本発明においては、前記湿式加熱処理工程で得られた半水石膏を、再度、２水石膏に変換する生成工程を有することを特徴とする。

また、本発明の生成工程においては、適当な粒径、量の２水石膏を、半水石膏を含むスラリーに混合することによって、得られる２水石膏の粒径を短時間で調整することができる。

本発明において、前記湿式加熱処理で得られた半水石膏から、２水石膏を生成する方法は、前記半水石膏を含むスラリーを５０℃〜８０℃で０．５〜６時間程度撹拌すればよい。この工程で生成した２水石膏は５μｍ以下の微小粒径をほとんど含まない粒度分布となる。また、前記湿式加熱処理で得られた半水石膏を含むスラリーに、２水石膏を混合することにより、より短時間で粒径の調整された２水石膏を生成させることもできる。具体的には、前記半水石膏を含むスラリーに、排煙脱硫石膏等の市販の２水石膏を添加して混合する方法、生成工程で得られる２水石膏をそのまま前記半水石膏を含むスラリーと混合する方法が挙げられる。中でも、生成工程で得られる２水石膏を混合させる対応が、経済的で好ましい。生成工程で得られる２水石膏を混合させる対応としては、得られた２水石膏と水とを分離した後、２水石膏のみを添加し、混合することもできるし、水と分離することなく２水石膏のスラリーを添加し、混合することもできる。更に、工程をより簡略化するために、生成工程で得られた２水石膏を含むスラリーの一部をそのまま生成工程に残し、前記湿式加熱処理工程で得られた半水石膏を含むスラリーを追加して混合する方法を採用することもできる。

前記湿式加熱処理で得られた半水石膏を含むスラリーと２水石膏とを混合する際の、具体的な条件は、生成工程におけるスラリーを５０〜８０℃の温度とし、２水石膏と混合して０．５〜２時間撹拌することが好ましい。混合する２水石膏の量は、処理する半水石膏１００質量部に対して、５〜１２０質量部とするのが適当である。

本発明の生成工程において、２水石膏を使用する場合、前記半水石膏を含むスラリーに混合する２水石膏の粒径は、特に制限されるものではないが、平均粒径が１０〜８０μｍのものが好ましい。前記範囲の平均粒径の２水石膏を前記の範囲で混合することにより、最終的に得られる２水石膏の粒径は、短時間で４０μｍ以上の大きな粒径のものとなる。前記範囲内の平均粒径で、比較的小さい２水石膏を混合する場合は、前記範囲内の混合量で比較的少なめに混合することが好ましい。また、前記範囲内の平均粒径で比較的大きい２水石膏を混合する場合は、前記範囲内の混合量で比較的多めに混合することが好ましい。混合する２水石膏の平均粒径に対応する混合量を適宜調整することによって、容易に平均粒径４０μｍ以上の２水石膏を得ることが可能である。処理効率を考慮すると、処理する半水石膏１００質量部に対して、平均粒径４０〜６０μｍの２水石膏を２０〜８０質量部混合することがより好ましい。最終的に得られる２水石膏の平均粒径が、４０μｍ以上となることによって、ろ過等の操作により水と２水石膏とを分離することが容易となる。その結果、純度の高い２水石膏を得ることができる。

本発明において、生成工程で得られた２水石膏は、公知のろ過方法により水と分離することができる。具体的には、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、スクリュウプレス、チューブプレス、およびスクリュウデカンター、スクリーンデカンター等の遠心分離機により水と分離する方法を採用することができる。

本発明においては、生成工程において得られた２水石膏と分離した水（ろ液）を、再度、前記湿式粉砕処理工程に使用する水として再利用することができる。前記水（ろ液）を再利用し、循環使用することによって、排水量を低減することができる。しかも、多少の界面活性剤、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩が水に含まれたとしても、前記の通り、本発明の方法により得られる２水石膏は、粒径を調整することができるため、ろ過の操作により、界面活性剤等と容易に分離することができる。尚、循環使用する水（ろ液）中には、界面活性剤等の水溶性有機物が、水（ろ液）中に、全有機炭素量で５０００ｐｐｍ程度含まれていても問題なく使用することができる。また、この量を超えた場合でも、水で希釈して湿式粉砕処理工程に使用することができる。循環使用する水（ろ液）中の炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩濃度は、イオンクロマトグラフの測定により定量可能である。

本発明は、前記の通り、粒径が小さく使用用途が限定される廃石膏中の２水石膏を、効率よく粒径の大きな２水石膏にすることができる。そのため、最終的に得られる２水石膏は、現状石膏ボード原料やセメントの凝結調整剤として、そのまま使用することが可能である。

以下、本発明を更に具体的に説明するため、実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

１．平均粒径の確認
レーザー回折散乱式粒度分布計により、石膏の体積平均粒径を確認した。市販のセメント凝結調整剤用の排煙脱硫石膏は、５０μｍであった。

２．水溶性有機物含有量の評価
石膏中の水溶性有機物含有量は、石膏を溶解した水溶液中の全有機炭素量の測定を行い評価した。後記の実施例に使用した廃石膏中の全有機炭素量は、石膏質量に対して２２００ｐｐｍであった。

３．焼成テスト
各石膏を電気炉で焼成し、半水石膏を生成した。市販のセメント凝結調整剤用の排煙脱硫石膏から生成した半水石膏の平均粒径は５１μｍであった。また、後記の実施例に使用した廃石膏を焼成した場合には、平均粒径が１０μｍの半水石膏となった。

４．粉砕テスト
各石膏を遊星ボールミル機により３０分粉砕して、粉砕後の平均粒径を確認した。この条件で粉砕した市販のセメント凝結調整剤用の排煙脱硫石膏の平均粒径は５μｍであった。また、後記の実施例に使用した廃石膏は、この条件で破砕すると、平均粒径が０．５μｍの石膏となった。

実施例１
廃石膏を粗粉砕し、紙を大まかに取り除いた後、水１００質量部に対して、１０質量部の廃石膏を混合し、スラリーを作成した。このスラリーを遊星ボールミルで湿式粉砕を行った後、３００μｍおよび１５０μｍメッシュに通過させ、残存する紙繊維を除去した。この時、スラリー中の２水石膏の平均粒径は１８μｍであった。次いで、このスラリー中に含まれる２水石膏１ｍｏｌに対してクエン酸ナトリウムを１．６ｍｍｏｌ添加し、このスラリーをオートクレーブ中で撹拌しながら、１３５℃、０．３ＭＰａで１．５時間加熱した。この際、スラリー中の石膏は、すべて半水石膏であることを確認した。この半水石膏スラリーを８０℃で４時間撹拌した。その後、ろ過により固液分離する際、得られたケーキ質量と同量の水で洗浄を行った。得られた石膏は平均粒径４２μｍの２水石膏であった。一方、前記２水石膏に含まれる全有機炭素量は３０ｐｐｍであった。

また、前記方法により焼成テストを行ったところ、前記２水石膏から生成した半水石膏の平均粒径は４１μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば石膏ボード原料としてそのまま使用しても適度な強度のボードが成形できることが示された。

また、前記方法により粉砕テストを行ったところ、前記石膏の平均粒径は４μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば、セメント凝結調整剤等にそのまま使用できることが示された。

実施例２
廃石膏を粗粉砕し、紙を大まかに取り除いた後、水１００質量部に対して、２５質量部の廃石膏を混合し、スラリーを作成した。このスラリーを遊星ボールミルで湿式粉砕を行った後、３００μｍおよび１５０μｍメッシュに通過させ、残存する紙繊維を除去した。この時、スラリー中の２水石膏の平均粒径は１８μｍであった。次いで、このスラリー中に含まれる２水石膏１ｍｏｌに対してクエン酸ナトリウムを１．６ｍｍｏｌ添加し、このスラリーをオートクレーブ中で撹拌しながら、１３５℃、０．３ＭＰａで１．５時間加熱した。この際、スラリー中の石膏は、すべて半水石膏であることを確認した。この半水石膏スラリーと、該スラリー中の半水石膏１００質量部に対して、市販の平均粒径が５０μｍの排煙脱硫石膏を７０質量部含むスラリーを混合し、６５℃で１．５時間撹拌を行った。その後、ろ過により固液分離する際、得られたケーキ質量と同量の水で洗浄を行った。得られた石膏は平均粒径５４μｍの２水石膏であった。一方、前記２水石膏に含まれる全有機炭素量は１２ｐｐｍであった。

また、前記方法により焼成テストを行ったところ、前記２水石膏から生成した半水石膏の平均粒径は５５μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば石膏ボード原料としてそのまま使用しても適度な強度のボードが成形できることが示された。

また、前記方法により粉砕テストを行ったところ、前記石膏の平均粒径は６μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば、セメント凝結調整剤等にそのまま使用できることが示された。

実施例３
廃石膏を粗粉砕し、紙を大まかに取り除いた後、実施例１で発生したろ液１００質量部に対して、２５質量部の廃石膏を混合し、スラリーを作成した。その後、実施例１と同様に湿式粉砕処理を行った。この時、スラリー中の２水石膏の平均粒径は１８μｍであった。次いで、ろ液中のクエン酸ナトリウム量をイオンクロマトグラフで定量し、このスラリー中に含まれる２水石膏１ｍｏｌに対してクエン酸ナトリウムが１．６ｍｍｏｌになるように調整した。このスラリーを遊星ボールミルで湿式粉砕を行った後、３００μｍおよび１５０μｍメッシュに通過させ、残存する紙繊維を除去した。このスラリーをオートクレーブ中で撹拌しながら、１３５℃、０．３ＭＰａで１．５時間加熱した。この際、スラリー中の石膏は、すべて半水石膏であることを確認した。その後、この半水石膏スラリーと該スラリー中の半水石膏１００質量分に対して、実施例２で得られた２水石膏質量８０質量部を含むスラリーを混合し、６５℃で１時間撹拌を行った。その後、ろ過により固液分離する際、得られたケーキ質量と同量の水で洗浄を行った。得られた石膏は平均粒径６２μｍの２水石膏であった。一方、前記２水石膏に含まれる全有機炭素量は１５ｐｐｍであった。
また、前記方法により焼成テストを行ったところ、前記２水石膏から生成した半水石膏の平均粒径は５６μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば石膏ボード原料としてそのまま使用しても適度な強度のボードが成形できることが示された。

実施例４
実施例２の操作を繰り返し、液相中の水溶性有機物濃度を全有機炭素濃度で５０００ｐｐｍまで濃縮した液１００質量部に対して、紙を大まかに取り除いた廃石膏２５質量部を混合し、スラリーを作成した。その後、実施例１と同様に湿式粉砕処理を行った。この時、スラリー中の２水石膏の平均粒径は１８μｍであった。次いで、ろ液中のクエン酸ナトリウム量をイオンクロマトグラフで定量し、このスラリー中に含まれる２水石膏１ｍｏｌに対してクエン酸ナトリウムが１．６ｍｍｏｌになるように調整した。このスラリーを遊星ボールミルで湿式粉砕を行った後、３００μｍおよび１５０μｍメッシュに通過させ、残存する紙繊維を除去した。このスラリーをオートクレーブ中で撹拌しながら、１３５℃、０．３ＭＰａで１．５時間加熱した。この際、スラリー中の石膏は、すべて半水石膏であることを確認した。その後、この半水石膏スラリーと該スラリー中の半水石膏１００質量部に対して、実施例２の操作を繰り返し作成した、平均粒径５５μｍの２水石膏８０質量部を含むスラリーを混合し、６５℃で１時間撹拌を行った。その後、ろ過により固液分離する際、得られたケーキ質量と同量の水で洗浄を行った。得られた石膏は平均粒径５５μｍの２水石膏であった。一方、前記２水石膏に含まれる全有機炭素量は２０ｐｐｍであった。

また、前記方法により粉砕テストを行ったところ、前記石膏の平均粒径は５μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば、セメント凝結調整剤等にそのまま使用できることが示された。

実施例５
廃石膏を粗粉砕し、紙を大まかに取り除いた後、水１００質量部に対して、２５質量部の廃石膏を混合し、スラリーを作成した。このスラリーを遊星ボールミルで湿式粉砕を行った後、３００μｍおよび１５０μｍメッシュに通過させ、残存する紙繊維を除去した。この時、スラリーに含まれる２水石膏の平均粒径は１８μｍであった。次いで、このスラリー中に含まれる２水石膏１ｍｏｌに対してグルコン酸ナトリウムを１０ｍｍｏｌ添加し、このスラリーをオートクレーブ中で撹拌しながら１３５℃、０．３ＭＰａで１．５時間加熱した。この際、スラリー中の石膏は、すべて半水石膏であることを確認した。この半水石膏スラリーと、該スラリー中の半水石膏１００質量部に対して、上記排煙脱硫石膏を１００質量部含むスラリーを混合し、６５℃で１．５時間撹拌を行った。その後、ろ過により固液分離する際、得られたケーキ質量と同量の水で洗浄を行った。得られた石膏は平均粒径５３μｍの２水石膏であった。一方、前記２水石膏に含まれる全有機炭素量は１２ｐｐｍであった。

また、前記方法により焼成テストを行ったところ、前記２水石膏から生成した半水石膏の平均粒径は５３μｍとなり、市販の排煙脱硫石膏と同程度であり、通常使用される排煙脱硫石膏と同じ用途、例えば石膏ボード原料としてそのまま使用しても適度な強度のボードが成形できることが示された。

比較例１
実施例1と同じ操作で、廃石膏のスラリーを作成、湿式粉砕、紙繊維の除去を行った。該スラリーをろ過し、ケーキ質量の１０倍の水で洗浄を行ったが、得られた２水石膏中の全有機炭素量は１２００ｐｐｍであった。

比較例２
クエン酸ナトリウムを加えない条件下で、実施例１と同じ操作で、半水石膏を作成した。生成した半水石膏は、ケーキ状の塊となり、スラリーとして扱うことができなかった。

比較例３
廃石膏を粗粉砕し、紙を大まかに取り除いた後、ふるいにより１０〜３０ｍｍ粒径の廃石膏を選別した。この廃石膏２５質量部に対して、水１００質量部を混合し、オートクレーブ中で撹拌しながら、１３５℃、０．３ＭＰａで１．５時間加熱した。生成した半水石膏はもとの廃石膏の粒径と同等であった。この半水石膏を、同質量の９５℃の水で洗浄し、１００℃乾燥により半水石膏を得た。この半水石膏中に含まれる全有機炭素量は９６０ｐｐｍであった。

本発明にかかる廃石膏の処理方法の工程図の一例である。

Claims

水１００質量部に対して、廃石膏ボードから得られた廃石膏を５〜５０質量部混合したスラリーを湿式粉砕処理することによって、該廃石膏中に含まれる２水石膏を平均粒径が２０μｍ以下に粉砕する湿式粉砕処理工程と、前記湿式粉砕処理工程で得られた２水石膏を含むスラリーに、該スラリーに含まれる２水石膏１ｍｏｌに対して、炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ塩を０．２〜５０ｍｍｏｌとなるように含有させる濃度調整工程と、前記濃度調整工程で得られた前記オキシカルボン酸アルカリ塩、２水石膏を含むスラリーを、加圧下、加熱処理することにより、該スラリー中の２水石膏を半水石膏にする湿式加熱処理工程と、前記湿式加熱処理工程で得られたスラリー中の半水石膏を２水石膏にする生成工程とを含んでなることを特徴とする廃石膏の処理方法。
前記生成工程において得られる２水石膏と水とを分離した後、得られた水を前記湿式粉砕処理工程に使用することを特徴とする請求項１に記載の廃石膏の処理方法。
前記生成工程において、半水石膏を含むスラリーに平均粒径１０〜８０μｍの２水石膏を混合し、半水石膏を２水石膏にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃石膏の処理方法。
前記生成工程において、半水石膏を含むスラリーに生成工程で得られた２水石膏を混合し、半水石膏を２水石膏にすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の廃石膏の処理方法。