(57)【要約】【課題】紙や界面活性剤の含有率が十分に低減されており、それゆえ、セメントの石膏成分中に高い割合で置換して使用することのできる再資源化された石膏を、短時間で容易に得ることのできる石膏ボード廃材の処理方法を提供する。【解決手段】石膏ボード廃材の破砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材破砕物を200℃以上250℃未満で加熱処理する第一加熱工程（Ｂ）と、前記加熱処理した石膏ボード廃材破砕物を250℃以上290℃以下で加熱処理する第二加熱工程（Ｃ）と、を含むことを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ボード廃材の破砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材破砕物を200℃以上250℃未満で加熱処理する第一加熱工程（Ｂ）と、前記加熱処理した石膏ボード廃材破砕物を250℃以上290℃以下で加熱処理する第二加熱工程（Ｃ）と、を含むことを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。
【請求項２】
上記石膏ボード廃材破砕物は、最大粒径が５mm以下である請求項１に記載の石膏ボード廃材の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の石膏ボード廃材の処理方法により得られた石膏を含むセメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏ボード廃材の処理方法、特に、石膏ボード廃材から、セメント原料として再利用することのできる石膏を回収するための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の改装・解体や新築内装工事等に伴って大量に排出される石膏ボード廃材は、その大部分が再利用されることなく廃棄され、埋立て処分されているのが現状である。
近年、石膏ボード廃材の発生量は年々増加する傾向にあり、石膏ボード廃材を廃棄処分するための埋立地の確保が困難になりつつあることや、環境保全の観点等から、石膏ボード廃材を再利用することが求められている。
【０００３】
石膏ボード廃材の再利用方法としては、石膏ボード廃材中の石膏を、セメントの石膏成分として利用することが検討されている。例えば、石膏ボード廃材から乾式破砕により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含有することを特徴とするコンクリート用ポルトランドセメントが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、石膏ボード廃材から回収された石膏には、紙やセルロース繊維を多く含むため、そのままの状態でセメント原料として使用すると、セメント組成物のフロー値の低下などの弊害が起こることがある。また、石膏ボード廃材から回収された石膏には、石膏ボードを製造する過程で添加される界面活性剤も残存しているため、そのままの状態でセメント原料として使用すると、界面活性剤の気泡作用によりモルタルやコンクリートの機械的強度（例えば、圧縮強さ）が低下することが確認されている。そのため、特許文献１の技術によると、ポルトランドセメントの石膏成分中の、石膏ボード廃材からの回収石膏の使用割合（置換率）を、低く抑えることが必要であり、それゆえ、石膏ボード廃材を大量に処理することが困難であるという問題があった。
【０００５】
一方、石膏ボード廃材を、大気圧中又は加圧下で、60℃〜230℃に加熱して再生半水石膏を製造する方法も提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−１９２４０３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の方法では、加熱温度が230℃以下と低いため、１時間以上加熱したとしても石膏ボード廃材中に界面活性剤の大部分が残存してしまう。そのため、該加熱物をセメント原料として使用すると、界面活性剤の気泡作用によりモルタルやコンクリートの機械的強度（例えば、圧縮強さ）が低下する。そのため、特許文献２の方法で製造した石膏においても、ポルトランドセメントの石膏成分中の、石膏ボード廃材からの回収石膏の使用割合（置換率）を、低く抑えることが必要であり、それゆえ、石膏ボード廃材を大量に処理することが困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、界面活性剤の含有率が十分に低減されており、それゆえ、セメントの石膏成分中に高い割合で置換して使用することのできる再資源化された石膏を、短時間で容易に得ることのできる石膏ボード廃材の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、石膏ボード廃材破砕物を特定の温度で２段階で加熱処理すれば、界面活性剤の含有率を短時間で容易に低減させることができ、この石膏をセメント原料用の石膏として好適に用い得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］を提供するものである。
［１］石膏ボード廃材の破砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材破砕物を200℃以上250℃未満で加熱処理する第一加熱工程（Ｂ）と、前記加熱処理した石膏ボード廃材破砕物を250℃以上290℃以下で加熱処理する第二加熱工程（Ｃ）と、を含むことを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。
［２］石膏ボード廃材破砕物は、最大粒径が５mm以下である上記［１］に記載の石膏ボード廃材の処理方法。
［３］上記［１］又は［２］のいずれかに記載の石膏ボード廃材の処理方法により得られた石膏を含むセメント。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の石膏ボード廃材の処理方法によると、石膏ボード廃材破砕物を(1)200℃以上250℃未満と(2)250℃以上290℃以下の２段階の温度で加熱処理するという簡易な方法によって、短時間で石膏ボード廃材から回収される石膏中の界面活性剤の含有率を大きく低減させることができる。
本発明の処理方法により得られた石膏は、界面活性剤の含有率が小さいため、セメントの石膏成分中に大きな割合（置換率）で使用することができる。例えば、普通ポルトランドセメントの原料である石膏成分の全量を、本発明の処理方法により得られた石膏で代替しても、通常の石膏（排脱二水石膏）とほぼ同等の物性（圧縮強さ等の機械的強度や、フロー値等）を発現し得るポルトランドセメントを得ることができる。よって、石膏ボード廃材から紙や界面活性剤を除去せずに、石膏を再資源化した場合と比べて、石膏ボード廃材の処理量、及び再資源化した石膏の使用量を増大させることができる。その結果、廃棄処分される石膏ボード廃材の量を削減することができ、石膏ボード廃材の埋立処分地の確保の問題なども軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明の石膏ボード廃材の処理方法について詳細に説明する。
本発明の石膏ボード廃材の処理方法は、石膏ボード廃材の破砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材破砕物を200℃以上250℃未満で加熱処理する第一加熱工程（Ｂ）と、前記加熱処理した石膏ボード廃材破砕物を250℃以上290℃以下で加熱処理する第二加熱工程（Ｃ）と、を含む。
【００１１】
［工程（Ａ）］
本工程は、石膏ボード廃材の破砕物を準備する工程である。
本発明の処理方法の対象となる石膏ボード廃材としては、廃棄物として扱われる石膏ボードであればよく、例えば、石膏ボードの生産時や新築内装工事等で発生する石膏ボードの端材や、建築物の改装・解体工事等で発生する石膏ボード等が挙げられる。
石膏ボードは、石膏を主体とする芯材を、石膏ボード用原紙で被覆した板状の構造を有するものである。
石膏ボードにおける石膏と紙の割合は、厚さ12mmの石膏ボードの場合、石膏が93質量％程度、紙が７質量％程度である。
セメント原料として用いる石膏成分中に紙が含まれていると、セメント組成物のフロー値の低下などの弊害が起こることがある。そのため、本発明において、石膏ボード廃材破砕物は、紙を除去したものであることが必要である。なお、本発明において、「紙を除去する」とは、紙を完全に除去する場合に限らず、紙を部分的に除去する場合も含む。
石膏ボード廃材破砕物中の紙の含有率は、前記の紙による弊害（例えば、セメント組成物のフロー値の低下）を避ける観点から、好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。
紙の除去方法としては、（ａ）石膏ボード廃材をジョークラッシャで解砕した後、篩を用いて紙と石膏とを分離する方法、（ｂ）石膏ボード廃材をロール間で圧縮し、石膏分を粉状にして紙と石膏を分離する方法、（ｃ）市販の石膏ボード粉砕分別機を用いる方法、などを挙げることができる。
なお、除去した紙には、若干の石膏分が付着している。この紙は、カルシウムサルホアルミネートクリンカーや特殊セメントクリンカー用の原料として使用することができる。
【００１２】
石膏ボード廃材破砕物の最大粒径は、好ましくは５mm以下、より好ましくは2.5mm以下である。該最大粒径が５mmを超えると、界面活性剤の含有率の小さい石膏を製造するのが困難になるため、好ましくない。
石膏ボード廃材の破砕方法としては、上述の（ａ）〜（ｃ）の紙の除去方法における破砕・粉砕方法等が挙げられる。
石膏ボード廃材における紙の除去と石膏の破砕の順序は、紙を除去した後に石膏を破砕してもよいし、あるいは、石膏ボード廃材を破砕して、所望の粒度の石膏ボード破砕物を得た後に、紙を除去してもよい。
【００１３】
［工程（Ｂ）］
本工程は、工程（Ａ）で準備した石膏ボード廃材破砕物を200℃以上250℃未満で加熱処理する第一加熱工程である。本加熱工程における加熱温度が200℃未満では、本加熱工程における加熱処理時間を長くする必要があり、短時間で石膏ボード廃材を処理するという本発明の目的を達成することが困難となる。一方、本加熱工程における加熱温度を250℃以上としても、本加熱工程における加熱処理時間を短縮できる効果は少ない。また、この場合、処理コストも増大する。
本加熱工程における加熱温度は、本加熱工程における加熱処理時間の短縮や処理コスト等の観点から、220〜240℃とすることが好ましい。
なお、加熱装置としては、乾燥機、電気炉、ロータリーキルン等慣用の加熱装置を使用することができる。
【００１４】
本加熱工程における加熱時間は、全加熱処理時間（工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の加熱処理時間の合計）の短縮や処理コスト等の観点から、好ましくは10〜20分間、より好ましくは10〜15分間である。本加熱工程における加熱時間が10分間未満では、次工程（Ｃ）における加熱処理時間を長くする必要があり、短時間で石膏ボード廃材を処理するという本発明の目的を達成することが困難となる。一方、本加熱工程において20分間を越えて加熱したとしても、次工程（Ｃ）における加熱処理時間を短縮できる効果は少ない。また、この場合、処理コストも増大する。
【００１５】
［工程（Ｃ）］
本工程は、工程（Ｂ）で加熱処理した石膏ボード廃材破砕物を250℃以上290℃以下でさらに加熱処理する第二加熱工程である。本加熱工程における加熱温度が250℃未満では、界面活性剤の含有率が小さい石膏を製造するのが困難となる。一方、本加熱工程における加熱温度を290℃を越える温度としても、本加熱工程における加熱処理時間を短縮できる効果は少ない。また、この場合、コストも増大する。さらに、加熱温度が高すぎるとII型無水石膏が生成する。II型無水石膏をセメント原料用の石膏として使用した場合、セメントの流動性が充分に得られないことがあるので好ましくない。
本加熱工程における加熱温度は、石膏中の界面活性剤の低減、本加熱工程における加熱処理時間の短縮や処理コスト等の観点から、260〜280℃とすることが好ましい。
なお、加熱装置としては、乾燥機、電気炉、ロータリーキルン等慣用の加熱装置を使用することができる。
【００１６】
本加熱工程における加熱時間は、石膏中の界面活性剤の低減、全加熱時間（工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の加熱時間の合計）の短縮や処理コスト等の観点から、好ましくは10〜20分間、より好ましくは10〜15分間である。本加熱工程における加熱時間が10分間未満では、界面活性剤の含有率が小さい石膏を製造するのが困難となる。一方、本加熱工程において20分間を越えて加熱したとしても、石膏中の界面活性剤の含有率はそれほど変化せず、加熱時間が長くなるので好ましくない。また、この場合、処理コストも増大する。
【００１７】
本発明の処理方法によって得られる石膏は、紙や界面活性剤の含有率が十分に低減されたものである。なお、石膏は、少なくとも回収時においては半水石膏の形態を有する。
本発明の処理方法により得られた石膏は、ほぼ全量が半水石膏であるので、そのまま／あるいは粉砕してセメント原料（石膏成分）として用いることができる。なお、セメント原料（石膏成分）として用いる場合のブレーン比表面積は、2000〜10000cm2/gであることが好ましく、3000〜8000cm2/gであることがより好ましい。
【００１８】
次に、本発明の処理方法によって得られた石膏を含むセメントについて説明する。
本発明の処理方法によって得られた石膏を、石膏成分として使用することのできるセメントとしては、二水石膏や半水石膏を用いるセメントであれば特に限定されないが、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメントや、ジェットセメント、白色セメント等の特殊セメントや、セメント系土壌改良材等が挙げられる。中でも、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントは、その生産量が多く、石膏ボード廃材の処理量を増大させることができるので、好ましい。
【００１９】
セメント（例えば、ポルトランドセメント）は、常法に従って、本発明の処理方法により得られた石膏と、セメントクリンカーとを混合することにより製造することができる。  セメント中の石膏の質量割合は、従来使用されている石膏（排脱石膏等）と同等である。
セメントの原料である石膏成分中の、本発明の処理方法により得られた石膏の使用割合は、特に限定されることがなく任意であるが、好ましくは50〜100質量％、より好ましくは60〜100質量％、さらに好ましくは70〜100質量％である。該使用割合を前記の好ましい数値範囲内とすれば、石膏ボード廃材の処理量の増大を図ることができ、また、従来セメント原料として使用されている排脱石膏等の使用量を削減することができる。なお、得られるセメントを用いて調製されるモルタル・コンクリート等は、紙や界面活性剤の含有率が小さいため、排脱石膏を用いた場合とほぼ同等の物性（例えば、機械的強度、流動性等）を有するものである。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［１．石膏ボード廃材の粉砕処理］
石膏ボード廃材をロールクラッシャーで破砕し、10mmメッシュ及び2.5mmメッシュの篩かけを行い、紙の合計量が1.0質量％である石膏ボード廃材破砕物（最大粒径：2.5mm以下）を得た。
【００２１】
［２．石膏ボード廃材破砕物の加熱処理］
上記石膏ボード廃材破砕物を表１に示す条件で加熱処理した。加熱装置としては300℃まで昇温可能な乾燥機を使用した。なお、No.１〜８の加熱処理は、第一加熱工程の加熱温度に設定した乾燥機と第二加熱工程の加熱温度に設定した乾燥機をそれぞれ用意し、第一加熱工程の加熱温度に設定した乾燥機で加熱処理（第一加熱工程）を行った後、直ちに乾燥機から取り出して、第二加熱工程の加熱温度に設定した乾燥機に投入し、加熱処理（第二加熱工程）を行った。
得られた石膏は、No.12以外は、その全量が半水石膏であり、紙の合計量は0.03質量％以下であった。
【００２２】
【表１】
2010100446.tif 000002
【００２３】
［３．普通ポルトランドセメントの製造］
普通ポルトランドセメント中のSO3量が2.0質量％となるように、表１に示す条件で処理した石膏をクリンカに加えて粉砕し、ブレーン値3250±50cm2/gの普通ポルトランドセメントを製造した。
なお、参考として、普通ポルトランドセメント中のSO3量が2.0質量％となるように、排脱二水石膏（市販品の普通ポルトランドセメントの製造に使用されているもの）をクリンカに加えて粉砕し、ブレーン値3270cm2/gの普通ポルトランドセメントを製造した。
【００２４】
［４．普通ポルトランドセメントの物性の評価］
上記各普通ポルトランドセメントについて、下記に示す方法により、空気量を測定した。また、一部の普通ポルトランドセメントについては、下記に示す方法により、圧縮強さも測定した。
結果を表２に示す。
（１）モルタルの空気量
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）のモルタルの圧縮強さに用いる混練物の空気量を、モルタルエアメーター（丸東製作所社製；商品名：Ｃ１３−Ｓ）を用いて測定した。
（２）モルタルの圧縮強さ
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）に準じて、モルタルの圧縮強さを測定した。なお、測定は、混練時から３日後、７日後、２８日後の３つの時点で行った。
【００２５】
【表２】
2010100446.tif 000003
【００２６】
上記のように、本発明の処理方法により得られた石膏は、紙の含有量が少なかった。また、本発明の処理方法により得られた石膏を用いた普通ポルトランドセメント（No.１、２）は、排脱二水石膏を用いた普通ポルトランドセメント（参考例）とほぼ同等の圧縮強さを有することがわかる。
一方、第一加熱時間が短い場合は、第二加熱時間を長くする必要があり、全加熱時間が長くなった（No.３、４）。
また、第一加熱温度が低い場合も、第二加熱時間を長くする必要があり、全加熱時間が長くなった（No.５、６）。
さらに、第二加熱時間が短い場合は、普通ポルトランドセメントの圧縮強さが低かった（No.７、８）。
なお、270〜300℃の一定温度で加熱した場合も、加熱時間が長くなった（No.９〜11）。