(57)【要約】【課題】石膏廃材等を焼成して無水石膏を焼成するにあたり、硫黄酸化物の発生を大幅に抑制し、高純度のII型無水石膏を簡易な設備で低燃費で焼成する。【解決手段】下部の開口部から高温ガスが噴出する内筒４２、２２と、内筒４２、２２を囲繞し、下部が逆円錐状に形成され、供給された石膏粒子を高温ガスによって加熱しながら流動化させる本体４３、２３とを備えた炉１、２を２段備え、前段の炉１で石膏粒子Ｍを仮焼し、後段の炉２で仮焼した石膏粒子ＣＧを焼成して無水石膏Ｐを得る焼成システム等。後段の炉２の内筒２２の内部で燃料Ｇを燃焼させて下部の開口部から燃焼ガスを噴出させ、後段の炉２で石膏粒子ＣＧを焼成して無水石膏Ｐを得る。後段の炉２の排気を除塵機１２を経て前段の炉１の内筒４２に供給し、前段の炉１の内筒４２の下部の開口部から排気を噴出させ、本体４３の内部で石膏粒子Ｍを仮焼する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に開口部を備えた内筒と、該内筒を囲繞し、下部が逆円錐状に形成された本体とを備えた炉を２段設置し、
後段の炉の内筒の内部で燃料を燃焼させて該内筒の下部の開口部から燃焼ガスを噴出させ、該後段の炉の本体に前段の炉で仮焼された石膏粒子を供給し、該石膏粒子を焼成して無水石膏を得るとともに、
前記後段の炉の排気を除塵機を経て前記前段の炉の内筒に供給し、該前段の炉の内筒の下部の開口部から該排気を噴出させ、該前段の炉の本体に石膏粒子を供給し、該本体の内部で該石膏粒子を仮焼することを特徴とする無水石膏の製造方法。
【請求項２】
前記前段の炉から排出されるガスの温度を、１００℃以上２５０℃以下に制御することを特徴とする請求項１に記載の無水石膏の製造方法。
【請求項３】
前記後段の炉から排出される燃焼ガスの温度を、３３０℃以上８４０℃以下に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の無水石膏の製造方法。
【請求項４】
前記前段の炉から排出されるガスに含まれるダストを集塵し、該前段の炉に戻すことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の無水石膏の製造方法。
【請求項５】
前記除塵機で捕集したダストを前記後段の炉に戻すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無水石膏の製造方法。
【請求項６】
前記前段の炉から排出されるガスの温度を、該前段の炉への散水量によって制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の無水石膏の製造方法。
【請求項７】
下部に開口部を備え、該開口部から高温ガスが噴出する内筒と、該内筒を囲繞し、下部が逆円錐状に形成され、供給された石膏粒子を前記高温ガスによって加熱しながら流動化させる本体とを備えた炉を２段備え、前段の炉で石膏粒子を仮焼し、該仮焼された石膏粒子を後段の炉で焼成して無水石膏を得る無水石膏焼成システムにおいて、
前記後段の炉の排気を前記前段の炉の内筒に供給するにあたって、前記後段の炉の排気を除塵する除塵機を備えることを特徴とする無水石膏焼成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏廃材等を焼成して無水石膏、特にII型無水石膏を焼成する無水石膏の製造方法及び無水石膏焼成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の石膏製品の需要の増加とともに、建築物の解体等に伴う石膏廃材の発生量が増加している。特に、建築現場等で発生する廃石膏ボードについては、解体時の分別が困難であったり、リサイクル市場が不足しているため、そのほとんどが埋立処分されている。
【０００３】
廃石膏ボードを埋め立てる場合には、管理型の産業廃棄物最終処分場で処分することとされている。そのため、処理コストの増大を招くとともに、最終処分場の涸渇化の問題があり、石膏廃材の有効利用が期待されている。
【０００４】
そこで、本出願人は、ロータリーキルンを用い、焼点温度を５００〜１２００℃、窯尻温度を３００〜９５０℃に制御して石膏廃材を焼成することにより、II型無水石膏の含有量が８０重量％以上、半水石膏とIII型無水石膏の合計含有量が１０重量％以下、ＣａＯの含有量が１０重量％以下、全有機炭素量０．３重量％以下の無水石膏類を製造する技術を提案した（特許文献１参照）。
【０００５】
また、特許文献２は、無孔の底、材料のための入口及び出口、並びに逆円錐形の容器の底に隣接して開いた熱ガス用の少なくとも１個の下方に向かって延設された管を有する容器を含む粒状材料熱処理装置において、底を管の近くの底で材料を制限するように形成し、ここで管から出る熱ガスが材料を加熱し、循環させるようにした装置、いわゆるコニカルケトル炉を用いて無水石膏を生成すること、及び２基の炉を用いて２段階で反応を行うことに言及している。
【０００６】
さらに、特許文献３には、石膏を焼成して実質的に硫酸カルシウム硬石膏からなる石膏粉を回収するにあたって、コンベアにより石膏粉を第１のケトル内に供給し、石膏粉を好ましくは約２０４℃より低い温度まで加熱し、次に、石膏粉をオーバフロー管を経て第２のケトル内に流入させて約２６０℃〜約４２６℃の温度まで加熱し、さらに、石膏粉を別のオーバフローチューブを経て第３のケトル内に流入させ、少なくとも約４８２℃の最終温度まで加熱する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１４６４２０号公報
【特許文献２】特開昭５５−９４６３４号公報
【特許文献３】特公表２００１−５０７６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、原料に石膏廃材を用いて無水石膏を製造する場合には、従来のロータリーキルン等を用いて焼成すると、局所的に過剰に加熱される部分が生じ、石膏廃材に高性能減水剤として混和されているナフタレンスルホン酸基が分解されて硫黄酸化物が発生するおそれがあるという問題があった。また、石膏自体も、１０００℃以上に加熱すると、熱分解して大量に硫黄酸化物が発生するおそれがあるという問題があった。
【０００９】
また、ロータリーキルン、コニカルケトル炉等、使用する炉の種類に関わらず、製品として得られるII型無水石膏の純度を高く維持するとともに、燃費を低減することも要請されていた。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の仮焼法では、２基のコニカルケトル炉を２段階に接続して無水石膏を生成し得ることに言及しているが、実際には、例えば、後段の炉には、分散性の良い粉体のみが供給されるため、単に２基の炉を結合するだけでは、後段の炉の排気とともに大量のダストが前段の炉にもたらされて循環することにより、燃費、電力費の大幅な損失が発生することなどの問題が予見される。
【００１１】
さらに、特許文献３に記載の無水生成物製造方法では、石膏を多段焼成して無水生成物を製造しているが、燃焼ガスは、炉のチューブ内を流れて加熱にのみ用いられるに過ぎないため、流動媒体として別途圧縮空気を導入し、撹拌羽根を設置する必要があり、システムの構造が複雑で、エネルギー効率も低いという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、硫黄酸化物の発生を大幅に抑制することができるとともに、高純度のII型無水石膏を得ることができ、構造が簡単で、燃費及び電力費を低く抑えることなどが可能な無水石膏の製造方法及び無水石膏焼成システム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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、下部に開口部を備えた内筒と、該内筒を囲繞し、下部が逆円錐状に形成された本体とを備えた炉を２段設置し、後段の炉の内筒の内部で燃料を燃焼させて該内筒の下部の開口部から燃焼ガスを噴出させ、該後段の炉の本体に前段の炉で仮焼された石膏粒子を供給し、該石膏粒子を焼成して無水石膏を得るとともに、前記後段の炉の排気を除塵機を経て前記前段の炉の内筒に供給し、該前段の炉の内筒の下部の開口部から該排気を噴出させ、該前段の炉の本体に石膏粒子を供給し、該本体の内部で該石膏粒子を仮焼することを特徴とする。
【００１４】
そして、本発明によれば、石膏粒子を焼成する後段の炉の排気を、前段の炉における石膏粒子の仮焼に利用するため、高温の燃焼廃ガスが系外に排出されることがなく、燃焼廃ガスに含まれるダストをバグフィルタ等で集塵するにあたって、燃焼廃ガスの温度を下げるためのスプレー塔等を設置する必要がなく、構成が簡単でコンパクトなシステムを構成することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、炉内で石膏粒子を仮焼又は焼成するにあたって、燃焼ガス等によって石膏粒子を加熱しながら流動化させるため、流動媒体として別途圧縮空気を導入したり、撹拌羽根を設置する必要がなく、炉の構造が単純で燃費も低い無水石膏の製造方法を提供することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、粉粒体を流動化状態として、高温の燃焼ガス等を接触させて加熱する間接加熱方式を採用し、粉粒体層は完全混合状態となり、全体として略々均一な温度となり、局所的に過剰に加熱されることはないため、原料としての石膏粒子が、石膏自体の分解温度（１０００℃以上）や、混和剤として含有されるナフタレンスルホン酸基の分解温度（８５０℃以上）に加熱されることを避けることができる。これによって、硫黄酸化物の発生を大幅に抑制することができる。
【００１７】
さらにまた、本発明によれば、後段の炉の排気を除塵機を経て前記前段の炉の内筒に供給するため、後段の炉に供給されている仮焼済みの分散性の良い粉体が、除塵機、特に高含塵濃度に対応することのできる除塵機によって、前段の炉に飛散することを防止することができるため、大量の粉体が２基の炉の間で循環することを防止し、燃費及び電力費の大幅な損失を回避することができる。
【００１８】
前記無水石膏の製造方法において、前記前段の炉から排出されるガスの温度を、１００℃以上２５０℃以下に制御することができる。これによって、燃焼廃ガスに含まれるダストをバグフィルタで集塵することができる。
【００１９】
前記無水石膏の製造方法において、前記後段の炉から排出される燃焼ガスの温度を、３３０℃以上８４０℃以下に制御することができる。これによって、硫黄酸化物をほとんど発生させずに、２水石膏を完全にII型無水石膏化することができる。
【００２０】
前記無水石膏の製造方法において、前記前段の炉から排出されるガスに含まれるダストを集塵し、該前段の炉に戻すことができる。これによって、II型無水石膏純度の低い飛散ダストを製品に混入させることがなくなるとともに、仮焼が不十分な石膏粒子を前段の炉において効率よく仮焼することができる。
【００２１】
前記無水石膏の製造方法において、記除塵機で捕集したダストを前記後段の炉に戻すことができる。これによって、II型無水石膏純度の低い飛散ダストを製品に混入させることがなくなり、高純度のII型無水石膏を製造することができる。
【００２２】
前記前段の炉から排出されるガスの温度を、該前段の炉への散水量によって制御することができる。前段の炉からの排出ガス温度が異常に上昇した場合には、例えば、後段のバグフィルタを保護するために排出ガス温度を下げる必要がある。そこで、前段の炉へ散水を行い、排出ガス温度を低下させる。この際、炉内では、石膏粒子が流動化し、常に移動しているので、散水ノズルが閉塞するようなこともなく、効率よくガス温度を制御することができる。
【００２３】
また、本発明は、下部に開口部を備え、該開口部から高温ガスが噴出する内筒と、該内筒を囲繞し、下部が逆円錐状に形成され、供給された石膏粒子を前記高温ガスによって加熱しながら流動化させる本体とを備えた炉を２段備え、前段の炉で石膏粒子を仮焼し、該仮焼された石膏粒子を後段の炉で焼成して無水石膏を得る無水石膏焼成システムにおいて、前記後段の炉の排気を前記前段の炉の内筒に供給するにあたって、前記後段の炉の排気を除塵する除塵機を備えることを特徴とする。本システムによれば、上述のように、構成が簡単でコンパクトな設備となり、炉の構造も単純で、燃費及び電力費を低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、硫黄酸化物の発生を大幅に抑制することができるとともに、高純度のII型無水石膏を得ることができ、構造が簡単で、燃費及び電力費も低い無水石膏の製造方法及び無水石膏焼成システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、建築物の解体等に伴って発生する石膏廃材を焼成して無水石膏、特にII型無水石膏を焼成する場合を例にとって説明する。
【００２６】
図１は、本発明にかかる無水石膏焼成システムの一実施の形態を示すフローチャートである。この無水石膏焼成システムは、仮焼炉（前段の炉）１と、焼成炉（後段の炉）２と、仮焼炉１に石膏廃材Ｍを供給するためのホッパ４、スクリューフィーダ５及びスクリューコンベア６と、仮焼炉１で仮焼された石膏廃材ＣＧを焼成炉２に搬送するためのルーツブロワ３と、仮焼炉１から排出されたガスが導入され、このガスに含まれるダストを除塵する除塵機としてのサイクロン７と、焼成炉２の本体２３に圧縮空気ＣＡを供給するコンプレッサ１４と、焼成炉２の本体２３に燃焼用空気Ａを供給するためのルーツブロワ１３と、焼成炉２から排出された燃焼ガスが導入され、この燃焼ガスに含まれるダストを除塵する除塵機、特に高含塵濃度に対応することのできる除塵機としてのサイクロン１２と、サイクロン７から排出されたガスに含まれるダストを集塵するバグフィルタ９と、集塵後のガスを大気に放出するファン８と、バグフィルタ９で集塵したダストを仮焼炉１又は焼成炉２に戻すためのスクリューコンベア１０、１１等で構成される。
【００２７】
焼成炉２は、図２乃至図４に示すように、下部にスリット（開口部）２５を備えた内筒２２と、この内筒２２を囲繞するように、下部２３ａが逆円錐状に形成された本体２３とで構成される。
【００２８】
内筒２２は、本体２３の中央部に配置され、上部に燃焼用空気管２９を備え、内筒２２の中心軸に沿って、燃料としての都市ガスを供給するための燃料供給管２１が配置される。また、内筒２２の下端部には、複数のスリット２５が開設され、このスリット２５から燃焼ガスが本体２３内に噴出する。尚、内筒２２の内部は、燃焼熱によって１２００℃程度の高温に曝されるため、内筒２２の内壁を冷却することが好ましい。
【００２９】
燃焼用空気管２９は、内筒２２における燃料の燃焼用の空気を導入するために設けられ、図１に示したルーツブロワ１３から空気が供給される。
【００３０】
燃料供給管２１は、上方から内筒２２の天板２２ａを貫通するように配置され、燃料供給管２１の下端部には、分割炎を得るための多孔板３２が設けられる。この燃料供給管２１は、上端部の一部を除き、燃料供給管２１へ内側から空気を導くための管３０によって囲繞されている。
【００３１】
本体２３は、上述のように、下部２３ａが逆円錐状に、上部２３ｂが円筒状に形成され、この本体２３の内部に供給された石膏廃材ＣＧが燃焼ガスとの熱交換により無水石膏となる。本体２３の天板２３ｃを貫通するように、原料供給管２６、飛散ダスト戻し管２７が配置され、天板２３ｃには、さらに排気管２８が接続される。また、下部２３ａの内壁に沿って、圧縮空気を導入するためのエアーランス２４が配置される。下部２３ａと上部２３ｂとの境界付近が開口され、この開口部２３ｄに連通する製品排出管３３が設けられる。尚、本体２３の内部の温度を高く維持する場合には、本体２３の内壁に耐火物を配設する。
【００３２】
原料供給管２６は、石膏廃材ＣＧを本体２３の内部に供給するために備えられ、原料供給用に、さらに飛散ダスト戻し管２７も備えられる。
【００３３】
排気管２８は、本体２３の内部と連通し、内筒２２で発生した燃焼ガスを本体２３の内部を介して系外に排出する。
【００３４】
エアーランス２４は、本体２３の下部２３ａの最下部に圧縮空気を導入するために備えられ、この圧縮空気によって製品としての無水石膏Ｐが排出される。
【００３５】
製品排出管３３は、開口部２３ｄから排出された製品としての無水石膏Ｐを系外に排出するために設けられる。
【００３６】
図１に示した仮焼炉１は、上記焼成炉２の本体２３と内筒２２と略々同様の本体４３及び内筒４２を有する。但し、仮焼炉１の内筒４２には、燃料が供給されずに、焼成炉２の燃焼ガスがサイクロン１２を介して導入されるため、焼成炉２の内筒２２に設けられている燃料供給管２１、燃焼用空気管２９、空気を導くための管３０及び多孔板３２は、仮焼炉１の内筒４２には備えられていない。
【００３７】
次に、上記構成を有する無水石膏焼成システムの運転要領について、図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００３８】
まず、仮焼炉１による石膏廃材の仮焼について説明する。
【００３９】
焼成炉２の排気をサイクロン１２を経由して仮焼炉１の内筒４２に導入するとともに、ホッパ４、スクリューフィーダ５、スクリューコンベア６を介して仮焼炉１の本体４３の内部に石膏廃材Ｍを供給し、石膏廃材Ｍを仮焼する。本体４３内で石膏廃材Ｍと高温ガスとが完全混合状態となり、本体４３の内部及び仮焼炉１の排ガス温度は、通常、１３０℃程度に制御されるが、石膏廃材又は製品の種類に応じて１００℃以上２５０℃以下の範囲で制御する。
【００４０】
本体４３の内部の粉粒体層の所定の２箇所の差圧を測定し、本体４３内の粉粒体レベルが一定となるように仮焼炉１へ石膏廃材Ｍの供給量を制御する。尚、仮焼炉１の排ガス温度を制御するため、仮焼炉１の本体４３に散水Ｗを行うこともできる。散水Ｗは、ノズルを介して行うが、本体４３の内部の石膏廃材Ｍは流動化し、常に移動しているので、散水ノズルが閉塞することもなく、安定して均一に散水を行うことができる。
【００４１】
仮焼炉１で仮焼された石膏廃材ＣＧは、ルーツブロワ３によって焼成炉２まで搬送される。一方、仮焼炉１の排気は、サイクロン７に導入され、サイクロン７で集塵されたダストＤ１が仮焼炉１に戻される。また、サイクロン７から排出されたガスは、バグフィルタ９で集塵され、集塵後のガスは、ファン８によって大気に放出される。バグフィルタ９で集塵されたダストＤ３は、スクリューコンベア１０、１１を介して仮焼炉１又は焼成炉２に戻すことができるが、このダストＤ３には、仮焼が不十分な石膏粒子が多く含まれているため、仮焼炉１にダストＤ３全量を戻すことが好ましい。
【００４２】
次に、上記仮焼炉１によって仮焼された石膏廃材ＣＧの焼成炉２による焼成について説明する。
【００４３】
焼成炉２の内筒２２の内部に燃焼用空気管２９を介して、ルーツブロワ１３から燃焼用空気Ａを、燃料供給管２１を介して燃料としての都市ガスＧを供給する。都市ガスＧが内筒２２の内部で燃焼し、内筒２２の内部は、約１２００℃に維持される。一方、ルーツブロワ３によって、仮焼炉１で仮焼された石膏廃材ＣＧが焼成炉２の本体２３の内部に供給される。本体２３内で石膏廃材ＣＧと高温ガスとが完全混合状態となり、本体２３の内部及び焼成炉２の排ガス温度は、通常、４６０℃程度に制御されるが、石膏廃材ＣＧ又は製品の種類に応じて３３０℃以上８４０℃以下の範囲で制御する。また、本体２３の内部の粉粒体層の所定の２箇所の差圧を測定し、本体２３内の粉粒体レベルが一定となるように焼成炉２への石膏廃材ＣＧの供給量を制御する。
【００４４】
内筒２２の内部で都市ガスＧが燃焼して発生した燃焼ガスは、スリット２５から本体２３の最下部に噴出する。この噴出した燃焼ガスにより石膏廃材ＣＧが本体２３の下部２３ａにおいて流動化し、燃焼ガスと熱交換する。熱交換が完了すると、石膏廃材ＣＧは、製品としての無水石膏Ｐに変化し、エアーランス２４を介して導入されたコンプレッサ１４からの圧縮空気ＣＡにより流動化され、開口部２３ｄから製品排出管３３を介して系外に排出される。
【００４５】
一方、本体２３から排出された燃焼ガスは、サイクロン１２に導入され、サイクロン１２で除塵されたダストＤ２が焼成炉２に戻される。ここで、仮焼炉１から焼成炉２に供給された石膏廃材ＣＧは仮焼済みであるため、分散性が良く、燃焼ガスとともに仮焼炉１に飛散しやすいため、サイクロン１２で除塵し、大量の粉体状の石膏廃材ＣＧが仮焼炉１と焼成炉２の間で循環することを防止している。サイクロン１２から排出されたガスは、仮焼炉１の本体４３に導入され、仮焼炉１における石膏廃材Ｍの仮焼に用いられる。
【００４６】
尚、建築物の解体等に伴って発生する石膏廃材には金物が混入している場合があるが、混入した金物は、仮焼炉１及び焼成炉２において本体４３、２３の底部に堆積し、無水石膏Ｐに混入することがなく、仮焼炉１及び焼成炉２の休止時に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明にかかる無水石膏焼成システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】図１の無水石膏焼成システムの焼成炉を示す一部破断正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である（但し、焼成用空気管２９及びエアーランス２４近傍については、Ａ−Ａ線断面となっていない）。
【図４】図２の焼成炉の上面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      仮焼炉
２      焼成炉
３      ルーツブロワ
４      ホッパ
５      スクリューフィーダ
６      スクリューコンベア
７      サイクロン
８      ファン
９      バグフィルタ
１０    スクリューコンベア
１１    スクリューコンベア
１２    サイクロン
１３    ルーツブロワ
１４    コンプレッサ
２１    燃料供給管
２２    （焼成炉の）内筒
２２ａ  天板
２３    （焼成炉の）本体
２３ａ  下部
２３ｂ  上部
２３ｃ  天板
２３ｄ  開口部
２４    エアーランス
２５    スリット
２６    原料供給管
２７    飛散ダスト戻し管
２８    排気管
２９    燃焼用空気管
３０    燃料供給管へ内側から空気を導くための管
３２    多孔板
３３    製品排出管
４２    （仮焼炉の）内筒
４３    （仮焼炉の）本体
Ａ      燃焼用空気
ＣＡ    圧縮空気
ＣＧ    仮焼された石膏廃材
Ｄ１〜Ｄ３      ダスト
Ｇ      都市ガス
Ｍ      石膏廃材
Ｐ      無水石膏
Ｗ      水（散水）
【図１】
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【図２】
2006199576.tif 000004
【図３】
2006199576.tif 000005
【図４】
2006199576.tif 000006