(57)【要約】【課題】石膏ボード廃材中の石膏から、何ら添加剤を使用することなく、石膏ボードへの再利用が可能な粒子径が大きく、かつ高純度の二水石膏を再生する方法の提供。【解決手段】石膏ボード廃材を加熱処理して石膏ボード廃材中の二水石膏を半水石膏とし、当該半水石膏を水性媒体中に懸濁した後、７０〜８５℃で７〜２４時間攪拌し、短径４０μｍ以上でアスペクト比１〜３の二水石膏を析出させることを特徴とする、石膏ボード廃材中の石膏を二水石膏として再生する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ボード廃材を加熱処理して石膏ボード廃材中の二水石膏を半水石膏とし、当該半水石膏を水性媒体中に懸濁した後、７０〜８５℃で７〜２４時間攪拌し、短径４０μｍ以上でアスペクト比１〜３の二水石膏を析出させることを特徴とする、石膏ボード廃材中の石膏を二水石膏として再生する方法。
【請求項２】
得られる二水石膏が、短径４０〜８０μｍ、長径８０〜１２０μｍ、アスペクト比１〜３の二水石膏である請求項１記載の再生方法。
【請求項３】
攪拌時間が、７〜２０時間である請求項１又は２記載の再生方法。
【請求項４】
半水石膏の水性媒体懸濁液中の濃度が、１５〜３５質量％である請求項１〜３のいずれか１項記載の再生方法。
【請求項５】
石膏ボード廃材の加熱処理が、１５０〜２５０℃で、３０分〜５時間である請求項１〜４のいずれか１項記載の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏ボード廃材から石膏を再生する方法に関し、更に詳細には、石膏ボード廃材中の石膏を二水石膏として再生する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボードは、石膏を板状にし、特殊な板紙で包んだ建築材料である。石膏ボード中で石膏は、二水石膏として存在しており、この結晶水により石膏ボードは優れた耐火性を有する。
【０００３】
石膏ボード廃材の発生量は、年間約１５０万ｔあるといわれ、そのうち１００万ｔは再利用されずに埋立処分されている。埋立処分にも費用を要し、再利用が望まれる。石膏ボード廃材の再利用手段としては、石膏ボード廃材から原紙を分離し、得られた石膏をそのまま利用する方法（特許文献１）、石膏ボード廃材の粉砕物に炭素数４〜６のオキシカルボン酸アルカリ金属塩、硫酸アルカリ、硫酸アンモニウム等を添加することにより、二水石膏として再生する方法（特許文献２、３）、石膏ボード廃材の粉砕物に、水性媒体中で種晶石膏を添加し、５０〜８０℃で０．２〜６時間攪拌して二水石膏として再生する方法（特許文献４）等が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８６５５３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７３５９９号公報
【特許文献３】特開２００９−４０６３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の方法で得られた石膏には界面活性剤等が含まれており、再利用は困難であった。また、特許文献２及び３の方法で得られた二水石膏中にも添加した成分に由来するナトリウムイオンやクエン酸イオンが二水石膏表面に吸着しており、再利用する際の硬化反応に悪影響を及ぼすという欠点があった。さらに、特許文献４の方法においては、種晶石膏が必要であることの他に、本発明者の追試では半水石膏と二水石膏の混合物しか得られず、さらに得られた混合物の粒子径が小さいため、再利用時の焼結反応で高純度の半水石膏が得られないという問題があった。
【０００６】
従って、本発明は、石膏ボード廃材中の石膏から、何ら添加剤を使用することなく、石膏ボードへの再利用が可能な粒子径が大きく、かつ高純度の二水石膏を再生する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は、石膏ボード廃材から高純度で大粒子径の二水石膏を再生すべく種々検討したところ、石膏ボード廃材を加熱処理して半水石膏とし、これを水懸濁液とし、７０〜８５℃という高温で７〜２４時間という長時間かけて析出させることにより、二水石膏だけが選択的に析出し、かつその粒子が大形化することを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔５〕の発明を提供するものである。
【０００９】
〔１〕石膏ボード廃材を加熱処理して石膏ボード廃材中の二水石膏を半水石膏とし、当該半水石膏を水性媒体中に懸濁した後、７０〜８５℃で７〜２４時間攪拌し、短径４０μｍ以上でアスペクト比１〜３の二水石膏を析出させることを特徴とする、石膏ボード廃材中の石膏を二水石膏として再生する方法。
〔２〕得られる二水石膏が、短径４０〜８０μｍ、長径８０〜１２０μｍ、アスペクト比１〜３の二水石膏である〔１〕記載の再生方法。
〔３〕攪拌時間が、７〜２０時間である〔１〕又は〔２〕記載の再生方法。
〔４〕半水石膏の水性媒体懸濁液中の濃度が、１５〜３５質量％である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の再生方法。
〔５〕石膏ボード廃材の加熱処理が、１５０〜２５０℃で、３０分〜５時間である〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の再生方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明方法によれば、石膏ボード廃材から短径４０μｍ以上でアスペクト比１〜３という大形かつ粒子状の二水石膏が高純度で得られる。このようにして得られる大粒径かつ高純度の二水石膏は、焼成工程で半水石膏への移行がスムーズであることから、石膏ボード原料として直接再利用することができる。また、その他肥料、地盤改良材等としても再利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】６０℃で６時間水和反応させて得られた石膏のＳＥＭ像を示す。
【図２】７３℃で３〜８時間水和反応させて得られた石膏のＸ線回折スペクトルを示す。
【図３】７３℃で５〜８時間水和反応させて得られた石膏のＳＥＭ像を示す。
【図４】４０〜７３℃で６〜８時間水和反応させて得られた石膏のＳＥＭ像を示す。
【図５】水和終了時間及び半水石膏の溶解度に及ぼす水和温度の影響を示す。
【図６】二水石膏の平均長径及び平均短径に及ぼす過飽和度の影響を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明方法においては、まず、石膏ボード廃材を加熱処理して石膏ボード廃材中の二水石膏を半水石膏とする。
原料である石膏ボード廃材としては、石膏ボードの生産工程及び建築現場の施工工程で発生する端材、残材、改装、解体工事で発生する石膏ボード廃材が挙げられる。石膏ボード廃材は、通常その大きさが一定でなく、また原紙を有しているので、粉砕し、原紙を除去して使用するのが好ましい。
上記破砕及び原紙の除去は、いずれも公知の方法によって行うことができる。例えば原紙の分離工程は、特開平１０−２８６５５３号公報、特開２０００−２５４５３１号公報等に記載された方法で行うことができる。
粉砕後の石膏ボード廃材の粒径は、機械的に運搬する際の容易さから、平均粒径として０．１〜１０mmであることが好ましく、０．１〜５mmであることがより好ましい。この平均粒径は、ふるい分けにより測定することができる。
【００１３】
石膏ボード廃材の加熱処理は、石膏ボード廃材中の二水石膏を半水石膏に変換できる条件であればよく、１１０〜２５０℃に１０分〜１０時間加熱するのが好ましく、１５０〜２５０℃に３０分〜５時間加熱するのがより好ましく、１５０〜２５０℃に４０分〜４時間加熱するのがさらに好ましい。加熱装置としては、熱風乾燥機、伝導電熱乾燥機等を用いることができる。なお、ここで加熱した半水石膏はできるだけIII型無水石膏を含まないほうがよい。
【００１４】
前記加熱処理により、石膏ボード廃材中の二水石膏が半水石膏に変換される。
【００１５】
次に、得られた半水石膏を水性媒体中に懸濁する。用いられる水性媒体としては、水が好ましい。半水石膏の水性媒体懸濁液中の濃度は、１０〜３５質量％が好ましく、１５〜３５質量％がより好ましく、２０〜３５質量％がさらに好ましい。懸濁液中の半水石膏濃度がこの範囲にあると、攪拌性及び粒径の大きな二水石膏が得られる点で好ましい。なお、この懸濁は、室温、例えば１０〜３５℃の条件で行うことができる。
【００１６】
次に懸濁液を７０〜８５℃で７〜２４時間攪拌して、短径４０μｍ以上でアスペクト比１〜３の二水石膏を選択的に析出させる。反応温度が７０℃未満又は反応時間が７時間未満では、大粒径の二水石膏は得られるが、アスペクト比が大きくなる。例えば６０℃で攪拌した場合には、長時間攪拌すれば二水石膏は得られるが、その粒子はアスペクト比の大きい針状であり、大粒径のものが得られない。一方、７０℃を超える温度で攪拌しても攪拌時間が６時間程度では半水石膏と二水石膏の混合物となってしまう。
より好ましい攪拌条件（水和反応条件）は、７０〜８５℃で７〜２０時間であり、さらに好ましくは７０〜８５℃で７〜１５時間である。
また、攪拌速度は、特に限定されず、１００ｒ／ｍｉｎ以上が好ましく、１００〜４００ｒ／ｍｉｎがより好ましく、１００〜３００ｒ／ｍｉｎがさらに好ましい。
また、攪拌前に種晶を添加する必要はないが、得られる二水石膏の粒子径が小さくならず、アスペクト比が大きくならない範囲で添加してもよく、例えば、０〜１質量％濃度の排煙脱硫石膏を添加してもよい。
【００１７】
本発明方法により得られる二水石膏は、短径４０μｍ以上でアスペクト比１〜３という粒状であり、石膏ボードに再利用する際の焼結反応が効率的に進行する。二水石膏のより好ましい形状は、短径４０〜８０μｍ、長径８０〜１２０μｍ、アスペクト比１〜３のものである。また、本発明方法により得られる二水石膏は高純度であり、純度９０％以上であり、より好ましくは９５％以上である。
【００１８】
析出した二水石膏は、粒径が大きく、かつアスペクト比が小さいのでろ過性が極めて良好であり、通常のろ過手段、遠心分離手段により容易に採取することができる。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、チューブプレス等のろ過装置；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等により、水と分離する方法を採用することができる。
【００１９】
得られた二水石膏は、例えばメタノール等により洗浄して乾燥を促進させることもできる。
【００２０】
本発明方法により得られる二水石膏は、高純度でかつ粒子径が大きいため、石膏ボードとして利用する際の焼結反応が効率的に進行する。従って、石膏ボードへの再利用が促進できる。
【実施例】
【００２１】
次に実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は何らこれに限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
（１）操作条件
石膏ボード廃材（原紙除去、粉砕済、粒径０．１〜１mm）を２２０℃に６０分間加熱し、半水石膏を得た。室温下、得られた半水石膏に純水を添加し、１１〜３３質量％の半水石膏懸濁液を得た。半水石膏懸濁液を、攪拌速度２００ｒ／ｍｉｎ、４０〜７３℃で１８０分〜４８０分攪拌（水和反応）した。析出した石膏をろ取し、メタノールで洗浄した。
【００２３】
（２）水和温度６０℃で１８０分（３時間）水和反応させ、得られた石膏の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を撮影した。結果を図１に示す。懸濁液濃度１１質量％、２０質量％、２８質量％及び３３質量％のいずれにおいても、得られた結晶は針状でありアスペクト比の大きいものであった。この結晶のろ過性は低かった。この結果、特許文献４の攪拌条件では、アスペクト比が小さく、大粒径の二水石膏は得られないことが判明した。
【００２４】
（３）懸濁濃度２８質量％、水和温度を７３℃とし、水和時間を１８０分〜４８０分に変化させ、得られた石膏のＸ線回折スペクトルを測定した。
その結果、図２に示すように、水和温度７３℃の場合、水和時間６時間までは半水石膏又は半水石膏と二水石膏の混合物が生成するが、水和時間が７時間以上になると高純度の二水石膏が得られることが判明した。
【００２５】
また、得られた石膏のＳＥＭ写真を図３に示す。図３より、水和時間７時間以上の場合に、アスペクト比が小さく大粒径の二水石膏が生成していることがわかる。
【００２６】
（４）懸濁液濃度２８質量％で、水和温度を４０〜７３℃に変化させ、水和時間を６〜８時間に変化させた場合に得られる石膏のＳＥＭ写真を図４に示す。
また、水和反応終了時間（二水石膏生成時間）及び石膏の溶解度に及ぼす水和温度の影響を図５に示す。
また、得られた二水石膏の平均長径及び平均短径に及ぼす過飽和度の影響を図６に示す。
図４より、水和温度７０℃以上、かつ水和時間７時間以上の場合に短径４０μｍ以上アスペクト比１〜３の大粒径の二水石膏が選択的に生成することが判明した。また、図５及び図６より、過飽和度〔（半水石膏の溶解量−二水石膏の溶解量）／二水石膏の溶解量〕が０．７６以下の時にアスペクト比の小さな二水石膏が選択的に生成することがわかる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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