(57)【要約】【課題】産業廃棄物である廃石膏ボードの再資源化のための廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法を提供する。【解決手段】廃石膏ボードをＣａＯとＳＯ２  に分解するに当たり、産廃物であるソーダを含むガラスを配合し、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃石膏ボードをＣａＯとＳＯ２  に分解するに当たり、産廃物であるソーダを含むガラスを配合し、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【請求項２】
廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスを５０：５０〜９０：１０の比率で配合し、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【請求項３】
廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスを５０：５０〜９０：１０の比率で配合し、１ｍｍ以下に粉砕し、水分を６〜１５％添加しペレット状に成型し、自然放置により硬化させた後、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を加圧成型し、高炉原料または製鋼工程の滓化促進材とすることを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【請求項５】
請求項１〜３に記載の産廃物であるソーダを含むガラス代替として産廃物のフライアッシュを配合したことを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【請求項６】
請求項１〜３に記載のＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を臭気高水分下水汚泥と混合させ、脱臭し資源リサイクル材へ改質させるための浄化材とすることを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物である廃石膏ボードの再資源化のための廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業廃棄物である廃石膏ボードに紙が付着した状態で埋設処理すると石膏ボードに含まれる硫黄が有機物の分解条件下で硫化水素が発生する危険性から国は安全型処理地に廃石膏ボードを廃棄する場合は紙を除去することを義務付けがなされた。しかし、現状では廃石膏ボードは乾燥し破砕し紙と石膏ボードに分離し、石膏は石膏ボードメーカーへ資源リサイクルされ分離された紙は焼却されている。しかし、石膏ボードメーカーでの廃石膏の資源リサイクルには品質上の制約があり、今後発生が増加する家屋解体時に発生する廃石膏ボードの資源リサイクルに限界が予想される。
【０００３】
一方、従来の石膏の熱分解に関しては、「石膏」Ｎｏ．７，２（１９５２）藤井欽二郎著（非特許文献１）で無水石膏は、還元性気流中では約８５０℃から、中性気流中では約１０５０℃で分解を始めると報告されている。また、「無機マテリアル」Ｖｏｌ．４，Ｊｕｌ．３５６〜３５９（１９９７）福田洋一著（非特許文献２）で半水石膏にナトリウムイオンが０．００２％以上含まれると分解が８００℃より始まると報告されている。
【０００４】
また、特開２００２−８７８１６号公報（特許文献１）では、加熱による石膏の分解は、約９５０℃から起こることが知られていると記載されている。さらに、特開２００３−１３１４９号公報（特許文献２）では、廃石膏ボードを焼結工程のＳ分解機能を活用して分解しＣａＯを資源回収することが記載されているが、焼結機の脱硫設備の脱硫能力限界より廃石膏の資源回収には限界があり、今後大量に発生する建築解体から発生する廃石膏ボードの資源回収には完全に対応できない。
【０００５】
【引用文献】
（１）非特許文献１（「石膏」Ｎｏ．７，２（１９５２）藤井欽二郎著）
（２）非特許文献２（「無機マテリアル」Ｖｏｌ．４，Ｊｕｌ．３５６〜３５９（１９９７）福田洋一著）
（３）特許文献１（特開２００２−８７８１６号公報）
（４）特許文献２（特開２００３−１３１４９号公報）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
家屋解体時に発生する廃石膏ボードの主成分はＣａＯとＳと紙部分のＣから成っている。この廃石膏ボードを可能な限り低温域で分解しＣａＯとＳＯ２  に分解させＣａＯは製鉄原料として資源回収するものである。上述した非特許文献１または２に開示されいる石膏の分解温度は単に石膏単独の分解温度であって、分解温度を下げるためのものではない。また、特許文献１も上記非特許文献１および２と同様、石膏単独の分解温度であり、特許文献２は焼結工程のＳ分解機能を活用して分解しＣａＯを資源回収することが記載されているが、産業廃棄物のリサイクルが難しい含ナトリウムガラスや含カーボンフライアッシュを助剤として利用することは記載されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、分解温度を下げるために、産業廃棄物のリサイクルが難しい含ナトリウムガラスや含カーボンフライアッシュを助剤として利用するもので、生成したＣａＯが大気中の水分と反応して消石灰にならないようにＣａＯの表面を被覆して焼結過程での消石灰分解熱が節約できるように廃石膏ボードを最小の熱エネルギーとしての資源として回収可能な廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法を提供するものである。
【０００８】
その発明の要旨とするところは、
（１）廃石膏ボードをＣａＯとＳＯ２  に分解するに当たり、産廃物であるソーダを含むガラスを配合し、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【０００９】
（２）廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスを５０：５０〜９０：１０の比率で配合し、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【００１０】
（３）廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスを５０：５０〜９０：１０の比率で配合し、１ｍｍ以下に粉砕し、水分を６〜１５％添加しペレット状に成型し、自然放置により硬化させた後、８００〜１２００℃で加熱分解させ、該加熱分解にて生成したＣａＯに対し１２００〜１２８０℃に加熱した後、酸化鉄粉末を１〜２０％添加し、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を生成せしめ、該結晶体を焼結原料として使用することを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）に記載のＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を加圧成型し、高炉原料または製鋼工程の滓化促進材とすることを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
（５）前記（１）〜（３）に記載の産廃物であるソーダを含むガラス代替として産廃物のフライアッシュを配合したことを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法。
（６）前記（１）〜（３）に記載のＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体を臭気高水分下水汚泥と混合させ、脱臭し資源リサイクル材へ改質させるための浄化材とすることを特徴とする廃石膏ボードからＣａＯを回収する方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
表１に本発明に係る紙付廃石膏ボード、ガラスおよびフライアッシュの代表的な成分を示す。この表１に示すように石膏部分は主成分がＣａＯとＳであり、紙はＣとＳｉＯ２  であり、ガラスはＳｉＯ２  とＮａ成分であり、さらにフライアッシュはＳｉＯ２  とＡｌ２  Ｏ３  である。すなわち、石膏ボードはＣａＳＯ４  からなり、この成分中のＳが下記式のように熱分解するものである。
ＣａＳＯ４    →  ＣａＯ＋ＳＯ２  ＋１／２Ｏ２  
このように、廃石膏ボードを焼却するにあたってはＣａＯとＳＯ２  が発生する。このＣａＯを有効利用し、ＳＯ２  を回収する必要がある。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
そこで、特に廃石膏ボードにフライアッシュとガラスを混合した状態での石膏中のＳ分解率を調査した。一方、図１は、石膏とフライアッシュにガラスの配合比を変え、石膏中のＳ分解特性と加熱時間との関係を示す図である。この図に示すように、１０００℃での石膏中のＳ分解率はガラスの配合比、すなわち、Ｎａ分を０．２％から２．０％に高めた場合にＮａ分が高いものの方がＳ分解率が高いことがわかる。これらのことから、廃石膏ボードを熱分解するためには、その廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスを５０：５０〜９０：１０の比率で配合し、８００〜１２００℃で加熱分解させることが良いことを見出した。
【００１５】
８００〜１２００℃で加熱分解させる理由は、ソーダを含むガラスを用いて加熱分解温度を低下させ、８００℃とするもので、８００℃未満ではソーダを含むガラスを用いても廃石膏ボードの十分な分解が得られず、また、１２００℃を超える温度では熱エネルギーの損失となり、その範囲を８００〜１２００℃とした。また、廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスを５０：５０〜９０：１０の比率で配合した理由は、産廃物であるソーダを含むガラスが廃石膏ボードに対し、１０未満では廃石膏ボードの熱分解温度を低下させる効果が十分でなく、５０を超える配合は廃石膏ボード本来の再資源化利用としての効率が悪いことから、その配合比とした。
【００１６】
図２は、ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体の模式図である。この図に示すように、廃石膏ボードと産廃物であるソーダを含むガラスの混合型物１を８００〜１２００℃に加熱すると、上述したようにＣａＯとＳＯ２  が生成する。このＣａＯは固形物となるが大気に触れると水分と反応して危険であると同時に、回収利用するに当たってはＣａＯの状態で利用するのが熱エネルギー的に効率が良い。従って、このＣａＯが水分と反応することを防止するために、加熱炉の排出領域で１２００〜１２８０℃の温度に上げ、製鉄所等で発生する酸化鉄微粉末を噴霧添加し生成ＣａＯ２の表面に酸化鉄３を被覆させる。これにより被覆部はＣａＯとＳｉＯ２  とＦｅ２  Ｏ３  の混合物となり針状のＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体４が生成し、ＣａＯ２の表面を大気中の水分と接触するのを防ぎ、急激に酸化発熱の危険性を回避することができるものである。
【００１７】
図３は、廃石膏ボードからのＣａＯ回収フローを示す図である。この図に示すように、紙付廃石膏ボード５と産廃物であるソーダを含むガラス６を配合・混合・粉砕７をし、成型８を行なって、養生・固化９した後加熱炉１０において酸化鉄３を加えて、１２００〜１２８０℃の温度に加熱し、分解したＣａＯ２の表面に被覆されたＣａＯ固形物は製鉄原料としてリサイクルあるいは各種汚泥の無害化添加剤として利用する。一方、加熱炉１０で発生した硫黄酸化物はスラリー状のＭｇ（ＯＨ）２  と接触させＭｇＳＯ４  として反応させ脱硫塔１１で脱硫し、廃液はシックナー１２で固形物を沈澱除去し、ＭｇＳＯ４  を含む上水は海水に近いＭｇが主体である無害なものであるので海に戻してやる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
紙付廃石膏ボードと廃ガラスを７０：３０の混合比率で混合・粉砕加湿練機に装入し、混合・粉砕後成型機にて成型し、自然養生した後加熱キルンにて酸化鉄を吹き込み、バーナー加熱によりキルン内を８００〜１２００℃に３０分保持後、加熱キルンにて加熱分解させ、この分解物を冷却機にて冷却後ＣａＯ固形物として得る。このＣａＯ固形物は焼結原料としての滓化促進剤または下水汚泥無害化剤として使用する。一方、加熱キルンから排出された２５０〜３００℃の排ガスは脱硫塔でＭｇ（ＯＨ）２  と接触させＭｇＳＯ４  を生成させ、このＭｇＳＯ４  を含む廃液はシックナーで懸濁物を沈澱除去してＭｇＳＯ４  結晶を検出させ回収する。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により産業廃棄物として多量に排出し処理が難しい、廃石膏ボードや廃ガラスおよびフライアッシュを利用し製鉄原料や下水汚泥の無害化添加剤として資源リサイクルすることができる。そのことにより逼迫している埋め立て余命の延長を図ることができる産業上極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】石膏とフライアッシュにガラスの配合比を変え、石膏中のＳ分解特性と加熱時間との関係を示す図である。
【図２】ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体の模式図である。
【図３】廃石膏ボードからのＣａＯ回収フローを示す図である。
【符号の説明】
１  ガラスの混合型物
２  生成ＣａＯ
３  酸化鉄
４  ＣａＯ−ＳｉＯ２  −Ｆｅ２  Ｏ３  結晶体
５  紙付廃石膏ボード
６  ソーダを含むガラス
７  配合・混合・粉砕
８  成型
９  養生・固化
１０  加熱炉
１１  脱硫塔
１２  シックナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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