(57)【要約】【課題】本発明は、せっこうボード廃材に含まれる好ましくない成分を分解し、せっこう成分を再利用可能な成分として効率的に回収する方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明者は、上述した従来技術の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、セメント原料焼成装置におけるクリンカー製造時に、セメント原料焼成装置のある特定位置にせっこうボード廃材を投入し、せっこうボード原紙およびせっこうボード中の流動化剤を加熱分解させる方法が上記課題を解決した方法となることを見出し、本発明を完成した。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント原料焼成装置におけるクリンカー製造時に、セメントキルンの窯前またはクリンカークーラーのどちらかに設けられた投入口からせっこうボードの廃材を投入して熱処理し、セメント成分の一部とすることを特徴とする、せっこうボード廃材の有効利用方法。
【請求項２】
せっこうボード廃材が、温度が５００〜１０００℃で且つ酸素濃度が１０体積％以上である雰囲気下にある個所に投入されることを特徴とする、請求項1記載の、せっこうボード廃材の有効利用方法。
【請求項３】
せっこうボード廃材の添加量が、クリンカーとせっこうボード廃材合量に対し２〜８質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の、せっこうボード廃材の有効利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、せっこうボード廃材をセメント原料焼成装置に投入熱処理して、せっこうをセメント成分の一部として回収する、せっこうボード廃材の有効利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物の新築、改装、解体工事において発生するせっこうボード廃材、ならびにせっこうボード製造業者で発生するせっこうボード廃材は、年間約１００万トン発生しており、そのほとんどが産業廃棄物として埋立処分されている。しかし、産業廃棄物の埋立てによる処分は、環境上および埋立て処分地の不足などの理由により深刻な社会問題となっており、多くのものについて、可能な限り再利用し、埋立てによる処分量を減らすことが切望されている。せっこうボード廃材もそう云う材料の一つである。
せっこうボード廃材の有効な利用方法として、セメント添加用せっこうに使用することが考えられるが、せっこうボードの製造においては種々の紙類や流動化剤が使用されており、せっこうボード廃材をそのままセメント添加用せっこうとして使用するとセメント強度の発現性を低下させる問題が発生する。
このような背景から、従来、せっこうボード廃材からせっこうを回収する方法がいくつか提案されている。例えば、特許文献１にはキルンで、また特許文献２には、サスペンションプレヒーターで、せっこうボード原紙が付着した状態のせっこうボード廃材を加熱焼成し、せっこうを回収する方法が記載されている。
【０００３】
しかしながら、上記の方法では、せっこうボード廃材を加熱焼成するために酸素濃度の低い燃焼ガスを用いることから、次の三つの問題が生じる。先ず、酸素濃度が低いために紙の燃焼速度が遅く、焼成に時間がかかる、あるいは焼成条件の制御が難しいことが挙げられる。次に、酸素濃度が低いためにせっこうが分解し易く、ＳＯ２ガスが発生すると共に、ＣａＯが発生することである。更に、せっこう回収のためのみにセメント焼成用キルンを稼働させることから、多大なエネルギーを必要とすることである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２―６８７４０号公報（２ページ）
【特許文献２】
特開２００２−８６１２６号公報（２ページ）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、せっこうボード廃材に含まれる好ましくない成分を分解し、せっこう成分を再利用可能な成分として効率的に回収する方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来技術の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、セメント原料焼成装置におけるクリンカー製造時に、セメント原料焼成装置のある特定位置にせっこうボード廃材を投入し、せっこうボード原紙およびせっこうボード中の流動化剤を加熱分解させる方法が上記課題を解決した方法となることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本願発明は、セメント原料焼成装置におけるクリンカー製造時に、セメントキルンの窯前またはクリンカークーラーのどちらかに設けられた投入口からせっこうボードの廃材を投入して熱処理し、セメント成分の一部とすることを特徴とする、せっこうボード廃材の有効利用方法に関する。
【０００７】
また、本発明は、上記発明において、せっこうボード廃材が、温度が５００〜１０００℃で且つ酸素濃度が１０体積％以上である雰囲気下にある個所に投入されることを特徴とする、せっこうボード廃材の有効利用方法に関する。
【０００８】
更に本発明は、上記発明におけるせっこうボード廃材の添加量を、好ましい実施態様である、クリンカーとせっこうボード廃材合量に対し２〜８質量％とするせっこうボード廃材の有効利用方法に関する。
以下に本発明を詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、せっこうボード原紙が付着した物を含むせっこうボード廃材は、セメントキルンの窯前またはクリンカークーラーに投入される。
ここでセメントキルンの「窯前」とは、ロータリーキルンのクリンカークーラーに接した部分を言い、ＮＳＰタワーに接した「窯尻」とは反対方向の焼成帯域をいう。
この部分の温度及び酸素濃度は、せっこうボードに付着した原紙が分解燃焼するに十分な雰囲気下にある。従って、投入されたせっこうボード廃材は、クリンカー焼成工程で製造された高温度のクリンカー及び窯前からクリンカークーラーに至る高温で酸素濃度が高いガス雰囲気に曝され、せっこうボード中に含まれる原紙並びに流動化剤等の有機物が分解する。また、せっこうボード中のせっこうは、大部分が二水せっこう及びβ型半水せっこうから成るが、これらせっこうも高温で酸素濃度が高いガス雰囲気にさらされることにより、せっこう中の水分は除去され、温度上昇に伴いβ型半水せっこう、準安定なIII型無水せっこう、II型無水せっこう等の脱水せっこうに転移する。
【００１０】
セメントキルンの窯前またはクリンカークーラーにおけるせっこうボード廃材の投入位置は、せっこうボード中に含まれる原紙並びに流動化剤等の有機物が分解し、尚且つ、II型無水せっこうが生成し、ＣａＯに分解しないことが確実である条件を備えた雰囲気温度が５００℃から１０００℃である位置が望ましく、６００℃から９００℃である位置が更に望ましい。また、酸素濃度は、１０体積％以上である位置であることが望ましく、１５体積％以上であれば更に好ましい。尚、酸素濃度は、焼成に空気を使うことから、自ずと制限を受ける。雰囲気温度が５００℃未満では、実用的な滞留時間内ではせっこうボード中の原紙並びに流動化剤等の有機物が充分に分解されない場合があり、これ等の未分解有機物がセメント仕上げ工程においてクリンカーと共存すると、原紙はセメント不純物して問題となり、また、流動化剤は、セメントをモルタルやコンクリートとして使用する場合、気泡を巻き込む原因となり、強度低下に繋がることがある。
【００１１】
また、１０００℃を越えると、せっこうボード廃材中の二水せっこう及びβ型半水せっこうの分解が始まり、ＳＯ２ガス及びＣａＯが生成することから好ましくない。
酸素濃度が１０体積％未満においても、同様にせっこうの分解が生起し、ＳＯ2ガス及びＣａＯが生成する。
セメントが水和する場合、クリンカー中の鉱物であるＣ３Ａはせっこう不在下では瞬時にＣ−Ａ−Ｈゲルを生成し瞬結してしまうが、二水せっこう、β型半水せっこう、あるいはII型無水せっこうが共存すると、Ｃ３ＡはＣ３Ａ・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏを生成し、瞬結防止剤として働くことになる。また、これ等のせっこうの中でも、II型無水せっこうは、二水せっこう及びβ型半水せっこうと比較し、結晶水を含まないため、セメントを長期保存した場合、せっこうに含まれる結晶水がセメントを水和させ固化させる現象（いわゆるパックセット現象）を防ぐ機能を持つ。すなわち、せっこうの分解は好ましくないのである。
また、ＣａＯは、当然のことながら、瞬結防止剤的機能は有しない。
【００１２】
本発明の処理対象となるせっこうボード廃材は、JＩＳ  Ａ  ６９０１に規定されるせっこうボード製品の廃材であれば、特に限定されるものではなく、例えば、建築物の新築、改装、解体工事において発生するせっこうボード廃材、ならびにせっこうボード製造業者で発生するボード廃材が使用できる。
尚、建築現場で発生するものに関しては、木くず、釘などの不純物を除去して使用するのが望ましい。
【００１３】
投入するせっこうボード廃材の投入量は、クリンカーとせっこうボード廃材合量の２〜８質量％とするのが好ましい。せっこうボード廃材の投入量が２質量％より少ないと、セメントの瞬結防止に必要なせっこう量が得られなかったり、一方、８質量％を越えて添加すると、セメントの凝結が必要以上に遅延されたり、また、充分に、流動化剤やせっこうボード原紙の分解が行われない等の問題が生じることがある。
【００１４】
本発明の方法で、せっこうボード廃材を投入され、該ボード廃材由来のせっこうを一成分として含んだ状態でクリンカークーラーより排出されたクリンカーは、そのままセメント粉砕ミルに投入され、セメントとなる。得られるセメントは特に限定されるものでなく、クリンカーの種類により、普通ポルトランドセメント、早強セメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント及びフライアッシュセメント等が製品として挙げられる。
【００１５】
【実施例】
以下では、図面を参照しながら、本発明を更に詳しく説明する。
図１は本発明に使用されるクリンカークーラーを有するキルン例を示す断面図である。ここには、キルンのセメントクリンカー排出口にクリンカークーラー６が設けられている構造を有する例が示されている。
ＮＳＰタワー１から供給された原料は、キルン２内でメインバーナー３で焼成されクリンカーが生成し、生成クリンカーはクリンカークーラー６に送られる。クリンカークーラー内では、セメントクリンカー７がクーラーグレード上を移動しながら、クリンカークーラーの下部に設けられた複数の部屋からグレードの開孔を通って供給される冷却空気によって冷却される。
クリンカークーラー内でせっこうボード廃材投入位置として好ましい個所、すなわち、雰囲気温度が６００〜９００℃で、酸素濃度が１０体積％以上になるのは、一般的に、キルン側から数えて１、２番目の部屋８である。
ここには、せっこうボード廃材の投入口４が、１番目の部屋の上方に設けられている例が示されている。
【００１６】
普通クリンカー製造時に、所定量のせっこうボード廃材を投入し、せっこう含有クリンカーを製造した。廃ボードの投入は温度の異なる２点について行なったが、中一つでは、ＲＤＦを可燃物として添加し酸素濃度のコントロールを行ない、せっこうボード廃材投入場所の雰囲気条件の影響を調べた。
クリンカーとせっこうボード廃材の配合割合及びせっこうボード廃材投入場所の雰囲気条件を、表１に示す。
せっこうを含有する生成クリンカーは、仕上げミルにて粉砕してセメントを得た。
【００１７】
得られたセメントについては、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」によりモルタルの圧縮強さ並びに凝結時間を測定した。
また、温度２０℃、湿度６０％の雰囲気にセメントを１週間放置した後、セメント１００gを８４０μmの篩で篩るった後、篩い上の残留固化物量を測定し、セメント粉体の風化防止性能の指標とした。
結果を表１に示す。
尚、表１には、比較として、二水せっこう及び半水せっこうからなる火力発電所製の排煙脱硫せっこうを使用して製造した普通ポルトランドセメントについての試験値も参考例として併記されている。
【００１８】
【表１】
2004196623.tif 000002
【００１９】
【表２】
2004196623.tif 000003
【００２０】
クリンカーとの合量に対して２〜８質量％のせっこうボード廃材を、本発明の範囲内の好ましい条件下にある場所に投入した場合には、凝結時間、圧縮強さ共に、参考例１の普通ポルトランドセメントと同等の品質を示すセメントが得られている（実施例１〜４）。
せっこうボード廃材の量が１０質量％であるセメントでは、凝結が遅延するだけでなく、脱型質量が軽くなり圧縮強さも低下する傾向にある（実施例５）。流動化剤が充分に分解されず、モルタル混練時に気泡を巻き込むためであると考えられる。また、せっこうボード廃材の量が１質量％と少ないセメントでは、凝結時間が短くなり過ぎることから、追加のせっこう添加が必要となり、好ましくない（実施例６）。
【００２１】
せっこうボード廃材投入位置の雰囲気温度が高過ぎると、凝結時間が遅延傾向となり、圧縮強さも低下する。せっこうの脱水が進み過ぎるからである（実施例７）。また、酸素濃度５体積％の雰囲気にせっこうボード廃材を投入したセメントでは、凝結時間が短くなる傾向にある（実施例８）。
特に、実施例１〜４に示される本発明のセメントでは、参考例１の排煙脱硫せっこうを使用した普通ポルトランドセメントに比べ８４０μm篩残分が少なく、セメントの風化防止性能が優れていることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の方法では、せっこう廃材からのせっこう回収がクリンカーを製造しながら実施され、且つせっこうの分解が抑制されていることから、せっこうはセメント成分として効率的且つ安価に回収される。従って、せっこうボード廃材の再利用法として、実用的で優れた方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】セメント原料焼成装置の構造例を示す図である。
【符号の説明】
１  ＮＳＰタワー
２  セメントキルン
３  メインバーナー
４  せっこうボード廃材投入口
５  窯前
６  クリンカークーラー
７  クリンカー
８  キルン寄りのクリンカークーラー１、２番目の部屋
【図１】
2004196623.tif 000004