JP6336385B2 - 石膏スラリーの製造方法と製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、石膏スラリーの製造方法と製造装置に関する。

発明者らは、石膏ボード廃材からの石膏の再生技術を開発している。そして（特許文献１：WO2012/176688）において、1) 石膏ボード廃材を破砕し、異物を除去した後に、加熱して半水石膏粉体とし、2) 半水石膏粉体を二水石膏のスラリーと混合槽で混合し、
3) 晶析槽でスラリー中に二水石膏を析出させ、4) スラリーの一部を混合槽へ還流させ、5) スラリーの残りを晶析槽から取り出して繊維状の異物を除去し、6) スラリーを脱水して二水石膏粉体とすることを提案した。

次に発明者らは、スラリーの混合槽へ半水石膏の粉体を供給する際に、スラリーからの水蒸気が半水石膏と反応したスケールにより供給口が塞がれる、との問題に直面した。そこで、特許文献２(WO2014/141926)において、供給口の先端部を加熱し、水蒸気の結露を防止することにより、この課題を解決することを開示した。特許文献２のスラリー混合槽は、槽の上部から半水石膏粉体を投入し、槽の側面から二水石膏のスラリーを供給して槽内を循環させ、槽の底部の排出口からスラリーを排出する。そして排出したスラリーは液体ポンプにより晶析槽へ供給する。

WO2012/176688 WO2014/141926

発明者は、特許文献２のスラリー混合槽では、排出用液体ポンプの性能が安定せず、石膏スラリーの流量が変動する、との問題に直面した。これはキャビテーションによるものであり、スラリー混合槽の底部中心にある排出口からスラリーを排出するため、スラリーに渦が生じて空気を巻き込みやすくなっていることが原因である、と判明した。

この発明の課題は、スラリー混合槽から排出するスラリー中への気体の巻き込みを抑制し、後段の液体ポンプの性能を安定させることにある。

この発明では、筒状の混合槽の内周方向に沿って、供給口から二水石膏の水性のスラリーを供給することにより、スラリーの旋回流を混合槽内に形成すると共に、混合槽の上部から半水石膏の粉体を投入してスラリー中に混合し、半水石膏を混合したスラリーを混合槽から排出する。この発明は、混合槽の側面、もしくは底面の中央部を除く位置に設けられた排出口から、旋回流の方向と同じ向きに、スラリーを排出することを特徴とする。

この発明はまた、筒状の混合槽と、混合槽の上部から半水石膏の粉体を供給する投入口と、混合槽の内周方向に沿った向きに二水石膏のスラリーを供給する供給口、とを備える、石膏スラリーの製造装置において、
混合槽の側面、もしくは底面の中央部を除く位置に、スラリーの旋回流の方向と同じ向きにスラリーを排出する排出口が設けられていることを特徴とする。

この発明では、混合槽の側面、もしくは底面の中央部を除く位置に、スラリーの旋回流の方向と同じ向きにスラリーを排出する排出口を設ける。このため底面の中央部へ向かって流れる渦は生じず、気泡の巻き込みが少ないため、液体ポンプのキャビテーションを抑制できる。

好ましくは、混合槽の底面中央部に、正常運転時のスラリーの液面よりも高い突起が設けられて、突起が占めるスペースからスラリーが排除されている。この発明では、混合槽の内周方向に沿ってスラリーを供給し、底部の中央部を除く位置、即ち底部の側部から、スラリーの旋回流と同じ向きにスラリーを排出する。このため、平面視で、混合槽の中央部には淀みが発生し、混合槽の中央部で半水石膏とスラリーとの混合が不十分になりやすい。そこで混合槽の中央部に突起を設けて、突起によりスラリーを中央部から排除すると、混合不良を抑制できる。

より好ましくは、突起は上部が開口し、排出口が目詰まりした際に、スラリーを突起上部の開口から突起内へオーバーフローさせる。混合不良等によりスケールなどが発生して、スラリーの流動性が低下すると、排出口が目詰まりすることがある。そこで突起の上部に開口を設けると、排出口が目詰まりした際にスラリーが突起内へオーバーフローするので、混合槽の液面が異常に上昇することがない。

特に好ましくは、開口の上部にシールドが設けられ、シールドにより、半水石膏の粉体が開口内へ飛散することを抑制する。半水石膏の粉体は混合槽内を飛散し、開口から突起の内部に粉体が侵入してスケール等が生成すると、不都合である。そこで開口の上部に、筒状、傘状などのシールドを設けて開口を覆い、半水石膏粉体が開口内に入り込むことを抑制する。なお半水石膏粉体の投入口は、スラリーの液面から距離を置いて、投入口へのスケールの付着を防止することが好ましい。また投入口は混合槽の中央部ではなく、平面視で周辺部、言い換えると側部に設けて、シールド上を避けて、スラリーの旋回流上に粉体を投入することが好ましい。

排出口の目詰まりなどに備えて、混合槽内の液面高さを監視することが好ましい。しかし混合槽内に液面センサを設けると、付着した半水石膏粉体がスケールとなり、液面センサを正常に機能させることが難しい。そこで最も好ましくは、開口から突起内へオーバーフローしたスラリーをセンサにより検出し、スラリーをセンサにより検出した際に、半水石膏の粉体の投入と、二水石膏の水性スラリーの供給とを停止する。このようにすると、オーバーフローが生じた際に、半水石膏の粉体の投入と、二水石膏の水性スラリーの供給とを、的確に停止できる。

実施例の石膏スラリー製造装置の要部水平方向断面図 実施例の石膏スラリー製造装置の要部鉛直方向断面図

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。

図１，図２に、実施例の石膏スラリーの製造装置2を示す。4は混合槽で、形状は円筒状で、軸は鉛直方向を向き、側面上部の投入口6から半水石膏の粉体を投入する。8は投入口6のパイプの先端付近を加熱するジャケットで、吸水した半水石膏のスケールの生成を防止する。なおジャケット8は設けなくても良い。投入口6の位置は、図１の符号7のように、混合槽4の天井面の側部としても良い。なお混合槽4の上部側面及び天井面の側部（中央部を除く位置）を全体として、混合槽4の上部周辺部と呼ぶ。また上部側面はスラリーの液面よりも高い位置に限られる。

10は二水石膏スラリーの供給口で、二水石膏が水等の水性媒体に分散したスラリーを晶析槽等から混合槽4へ還流させる。供給口10は、混合槽の下部の側面で、例えば底面よりも高い液面付近の高さ位置にあり、スラリーの供給方向は混合槽4の内周を向き、図１では平面視で反時計回りの旋回流を形成するようにスラリーを供給する。12はスラリーの排出口で、混合槽4の底部の側面に設けられ、旋回方向に沿ってスラリーが排出口12内へ流れるように設けられている。排出口12は供給口10よりも低い位置にあり、供給口10から排出口12へ図１の矢印のように旋回流が生じ、スラリーは旋回しながら半水石膏と攪拌混合されて、混合槽4の底面14へ向けて下降し、排出される。排出口12は混合槽4の底面14の側部（底面14の中央部を除く位置）に設けても良い。混合槽4の側面の下部と底面の側部とを全体として、混合槽4の底部周辺部と呼ぶ。

20は突起で、混合槽4の底部から鉛直上向きに突き出し、その上端に開口22があり、開口22は混合槽4の天井面41から垂下するシールド24に覆われている。突起20の開口22は、正常運転時の液面よりも高い位置にある。シールド24の下端は突起20の上端よりも低く、投入口6からの半水石膏粉体は開口22内に侵入し難い。シールド24は開口22を覆い、半水石膏粉体の侵入を抑制するものであれば良く、傘状のものなど形状は任意である。

排出口12の下流側の液体ポンプ30はスラリーを晶析槽へ送り出し、投入口6の上流側のコンベヤ等の投入手段32は半水石膏の投入を制御し、供給口10の上流側のバルブ、ポンプ等の供給手段34は、混合槽4への二水石膏スラリーの供給を制御する。36は液体ポンプ30〜供給手段34を制御する制御部である。

図２に示すように、混合槽4では、天井面41から前記のシールド24が垂下し、天井面41に排気弁42が設けられている。突起20の底部に、混合槽4の外部とつながる開口23があり、その下部に容器44があってオーバーフローしたスラリーを受けるようにされている。また例えば容器44内にセンサSが有り、容器内のスラリーの有無、あるいはスラリーの液面高さを測定する。ここではセンサSは液面センサで、図２の鎖線の位置までスラリーが溜まると検出する。なお光散乱を利用したセンサS'を突起20の付近に配置して、スラリーを検出しても良い。また容器44の重量をロードセル、歪センサ等により監視し、スラリーの有無を監視しても良い。そしてオーバーフローしたスラリーを検出すると、投入手段32からの半水石膏粉体の投入と，供給手段34からのスラリーの供給を制御部36により停止すると共に、排出口12を清掃して、目詰まりを解消する。

実施例の動作を説明する。投入口6から半水石膏の粉体が投入され、液面からの水蒸気が半水石膏と反応してスケールが生成することを抑制するため、ジャケット8により投入口6を加熱すると共に、投入口6を混合槽の上部に配置する。また供給口10から二水石膏のスラリーを混合槽4の周方向に供給し、排出口12から排出して、混合槽4内にスラリーの旋回流を形成し、スラリーと半水石膏とを攪拌して混合する。

混合槽4内でのスラリーの流れは壁面に沿って螺旋状に下降する旋回流で、空気の巻き込みは少なく、液体ポンプ30でのキャビテーションは起こりにくい。スラリーの旋回流は、平面視での混合槽4の中央部で淀むので、突起20により淀みが生じないようにする。そして突起20の上部の開口22を、液面が異常上昇した際のスラリーの逃げ口とし、開口22へ半水石膏が吸水したスケールが付着することを抑制するため、シールド24を設ける。また排出口12等が目詰まりすると、オーバーフローしたスラリーを容器44に受け、センサSでオーバーフローの有無を監視する。なおセンサSを混合槽4内に配置すると、スケールの付着等により検出が難しくなる。

2 石膏スラリーの製造装置
4 混合槽
6 投入口
8 ジャケット
10 供給口
12 排出口
14 底面
20 突起
22,23 開口
24 シールド
30 液体ポンプ
32 投入手段
34 供給手段
36 制御部
40 支柱
41 天井面
42 排気弁
44 容器

S,S’ センサ

Claims (6)

1. 筒状の混合槽の内周方向に沿って、供給口から二水石膏の水性のスラリーを供給することにより、スラリーの旋回流を前記混合槽内に形成すると共に、前記混合槽の上部から半水石膏の粉体を投入してスラリー中に混合し、半水石膏を混合したスラリーを前記混合槽から排出する、石膏スラリーの製造方法において、
   前記混合槽の側面、もしくは底面の中央部を除く位置に設けられた排出口から、旋回流の方向と同じ向きに、スラリーを排出することを特徴とする、石膏スラリーの製造方法。
2. 前記混合槽の底面中央部に、正常運転時のスラリーの液面よりも高い突起が設けられて、前記突起が占めるスペースからスラリーが排除されていることを特徴とする、請求項１の石膏スラリーの製造方法。
3. 前記突起は上部が開口し、前記排出口が目詰まりした際に、スラリーを前記突起上部の開口から前記突起内へオーバーフローさせることを特徴とする、請求項２の石膏スラリーの製造方法。
4. 前記開口の上部にシールドが設けられ、前記シールドにより、半水石膏の粉体が開口内へ飛散することを抑制することを特徴とする、請求項３の石膏スラリーの製造方法。
5. 前記開口から前記突起内へオーバーフローしたスラリーをセンサにより検出し、
   スラリーを前記センサにより検出した際に、半水石膏の粉体の投入と、二水石膏の水性スラリーの供給とを停止することを特徴とする、請求項３または４の石膏スラリーの製造方法。
6. 筒状の混合槽と、前記混合槽の上部から半水石膏の粉体を供給する投入口と、前記混合槽の内周方向に沿った向きに二水石膏のスラリーを供給する供給口、とを備える、石膏スラリーの製造装置において、
   前記混合槽の側面、もしくは底面の中央部を除く位置に、スラリーの旋回流の方向と同じ向きにスラリーを排出する排出口が設けられていることを特徴とする、石膏スラリーの製造装置。

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