(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションプレヒータとロータリーキルンを備えるセメントクリンカ焼成装置とセメントクリンカ焼成を利用した石膏ボード廃材の処理方法であって、前記石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離後、前記石膏部分は前記ロータリーキルンで６００〜９００℃で焼成することにより無水石膏として回収し、前記紙部分はセメントクリンカ焼成時にセメント原料と同時焼成して処理することを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。
【請求項２】
サスペンションプレヒータとロータリーキルンを備えるセメントクリンカ焼成装置とセメントクリンカ焼成を利用した石膏ボード廃材の処理方法であって、前記石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離後、前記石膏部分は前記ロータリーキルンで６００〜９００℃で焼成することにより無水石膏として回収し、前記紙部分はセメントクリンカ焼成における補助燃料としてキルンバーナから主燃料とともに前記ロータリーキルン内に吹き込んで処理することを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石膏ボード廃材の石膏部分から、リサイクル無水石膏を回収する方法および同時に発生する石膏ボード廃材の紙部分の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石膏ボードは、建築内装材として、着実にその使用量を伸ばし、年間の使用量は、約５００万ｔに達している。最近では、老朽化したビルや住宅の解体などにより、石膏ボード廃材が大量に排出され、今後排出量は、さらに増大することが予想される。
【０００３】
石膏ボード廃材は、石膏ボードおよびセメント原料への再利用が期待されているが、ボード表面をおおう質量比７〜１０%の紙の混入が問題となる。
この紙の混入を防ぐ手段として、石膏ボード廃材の紙と石膏を機械的に分離し、二水石膏を回収する方法および石膏ボード廃材を焼成して、無水石膏を回収する方法がある。
【０００４】
前者の方法で回収した二水石膏は、セメント用の二水石膏として使用した場合、セメントの強度低下および凝結時間が遅延し、単味使用は不可能である。一方、分離した紙の処分も問題となる。
後者は、通常の手段で焼成すると、石膏ボード廃材の紙部分の燃焼により、紙周辺の石膏が分解し、大量のＳＯｘ発生が問題となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
石膏ボード廃材から無水石膏を回収するために、石膏ボード廃材に含まれる紙部分を除去する手段として、焼成による方法が考えられるが、紙部分の燃焼により、紙周辺の石膏が一時的に高温にさらされるため、石膏の分解が起こり、大量のＳＯｘが発生する。
したがって本発明の目的は、石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離し、それぞれ別々に処理することにより、上記の課題を解決しつつ、無水石膏を回収する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の目的は、
（１）サスペンションプレヒータとロータリーキルンを備えるセメントクリンカ焼成装置とセメントクリンカ焼成を利用した石膏ボード廃材の処理方法であって、前記石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離後、前記石膏部分は前記ロータリーキルンで６００〜９００℃で焼成することにより無水石膏として回収し、前記紙部分はセメントクリンカ焼成時にセメント原料と同時焼成して処理することを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法、
（２）サスペンションプレヒータとロータリーキルンを備えるセメントクリンカ焼成装置とセメントクリンカ焼成を利用した石膏ボード廃材の処理方法であって、前記石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離後、前記石膏部分は前記ロータリーキルンで６００〜９００℃で焼成することにより無水石膏として回収し、前記紙部分はセメントクリンカ焼成における補助燃料としてキルンバーナから主燃料とともに前記ロータリーキルン内に吹き込んで処理することを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法、
を確立したことにより達成される。
【０００７】
【発明実施の形態】
石膏ボード廃材は、ロール型クラッシャー等でせん断力を加えることにより、容易に石膏部分と紙部分とに分離することができ、この石膏部分から無水石膏を回収するためには、石膏の形態，粒度および燃焼時間によって異なるが、３５０〜４００℃以上での加熱が必要となる。
一方、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おり、無水石膏を回収するためには、ロータリーキルンの焼成温度を６００〜９００℃の範囲に維持する必要がある。
【０００８】
しかしながら、石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離せずに焼成した場合、紙部分の燃焼時に周辺の石膏が、一時的に１０００℃以上の雰囲気にさらされるため、ロータリーキルンの焼成温度を６００〜９００℃の範囲に維持していても、石膏の分解およびそれに起因するＳＯxの発生を避けることはできない。
【０００９】
石膏ボード廃材の紙部分の処理方法としては、紙部分のみをサスペンションプレヒータまたはロータリーキルンで焼成する方法およびセメントクリンカ焼成時にサスペンションプレヒータまたはロータリーキルンより給養する方法が挙げられる。
【００１０】
石膏ボード廃材の紙部分は、それ自体がＳ分をＳＯ２換算で約２５００ｍｇ／ｋｇ含有しているために、燃焼に伴うＳＯｘの発生を避けることはできず、前者の処理方法（紙部分のみの焼成）では、ＳＯｘの規制値以内となるように、処理量の調整，Ｓ分の少ない燃料の使用，脱硫設備の設置等を検討する必要がある。
【００１１】
一方、後者の処理方法（セメント原料との同時焼成）では、脱硫設備を設置する必要はない。これは、セメント原料の約６５%がＣａＣＯ３であるために、サスペンションプレヒータ内が、脱硫率９５%以上の有効な脱硫設備としての作用を持つためである。
【００１２】
サスペンションプレヒータ内でセメント原料に取り込まれたＳＯｘは、ロータリーキルンにおいて、セメント原料と共に約１４５０℃で焼成され、セメントクリンカ中では、硫酸アルカリとして存在する。
セメント製造工程において、ポルトランドセメントは、セメントクリンカに凝結調整剤として、二水石膏をＳＯ３量で１．５〜２．５％添加後、粉砕することにより、製造されるが、ＳＯｘ吸着に伴うセメントクリンカ中の硫酸アルカリもポルトランドセメント中では二水石膏と同様の働きをすることが知られており、ポルトランドセメントの品質に悪影響を及ぼさないばかりではなく、二水石膏の使用量削減に寄与する。
【００１３】
また、石膏ボード廃材の紙部分は、約１７０００ｋＪ／ｋｇの発熱量を持つために、補助燃料として、充分使用可能である。
紙部分を補助燃料として使用する場合には、キルンバーナーから主燃料とともにキルン内に吹き込むことが好ましく、燃焼効率を上げるためには、紙部分を２０ｍｍ角程度に破砕することがより好ましい。
【００１４】
このように本発明における、石膏ボード廃材中の紙部分の処理方法は、紙が本来持つ発熱量を補助燃料として利用し、さらにセメントクリンカ焼成時に処理する方法では、燃焼により発生したＳＯｘを硫酸アルカリとして、セメントクリンカ中に取り込み、ポルトランドセメントの凝結調整剤として、再利用するものである。
【００１５】
本発明において、紙部分をセメントクリンカ焼成時に処理する方法では、石膏ボード廃材は解砕の際に、石膏部分と紙部分とを完全に分離する必要はなく、紙に多少の石膏が付着していても問題はない。
これは、紙部分に残存する石膏もロータリーキルン内でセメントクリンカ中に取り込まれ、ポルトランドセメントの凝結調整剤として再利用されるためである。
また、石膏の分解よって発生したＳＯｘは、サスペンションプレヒータ内のセメント原料によって脱硫されるので問題はない。
【００１６】
一方、紙部分のみを焼成処理する方法では、ＳＯｘ発生量抑制のため、石膏部分と紙部分をできるだけ分離することが好ましく、処理の際には、残存石膏部分の分解に起因するＳＯｘの発生を考慮して、ＳＯｘの規制値以内となるように、処理量の調整，Ｓ分の少ない燃料の使用，脱硫設備の設置等を検討する必要がある。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
石膏ボード廃材（厚さ９〜１２ｍｍ、紙の割合は７ｗｔ％）をロール型クラッシャーで解砕後、目開き１００ｍｍの振動篩で篩い分けすることにより、石膏部分（篩下）と紙部分（篩上）とに分離した。
【００１８】
上記分離品を本発明の方法を用いて、石膏部分については、１５ｔ／hの割合でサスペンションプレヒータ上部から給養し、ロータリーキルンにて焼成を行い（実施例１，２および比較例１）、紙部分については、セメントクリンカ焼成時に２t／hの割合でサスペンションプレヒータ最下段から給養し、処理を行った。
（実施例３）
また、比較として、ロール型クラッシャーで解砕のみを行った石膏ボード廃材を本発明の方法を用いて、１５ｔ／hの割合でサスペンションプレヒータ上部から給養し、ロータリーキルンにて焼成を行った。（比較例２，３）
【００１９】
焼成時には、サスペンションプレヒータ排気風車出口の風管部分において、排ガス中のＳＯ２濃度を測定するとともに、実施例１，２および比較例１〜３においては、グレードクーラ出口にて、焼成品のサンプリングを行った。
また、上記焼成品については、１５０μmアンダーとなるまで粉砕し、粉末X線回折による石膏形態の確認、および「ＣＡＪＳ １−０１（セメント協会標準試験方法）」の規定にしたがって、遊離カルシウム量の測定を行った。
表１に焼成時のＳＯ２発生量および焼成品の遊離カルシウム量測定結果を示す。
【００２０】
なお、ＳＯ２発生量において、「測定値」とは、サスペンションプレヒータ排気風車出口の風管部分において、実測した値であり、「燃料」とは、燃料として使用した、重油中のＳ含有量（０．５％）と焼成時の燃料使用量および排ガス量から算出した、燃料に起因する理論上のＳＯ２発生量であり、「給養物」とは、「測定値」から「燃料」を差し引いた値、すなわち、給養物の燃焼に起因すると考えられるＳＯ２発生量である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
実施例１，２および比較例１〜３の焼成品を粉末X線回折で確認したところ、比較例２以外は、全て無水石膏であり、比較例２については、その殆どが無水石膏であったが、極微量の半水石膏も含まれていた。
【００２３】
焼成品の遊離カルシウム量は、石膏の分解によって生成された酸化カルシウム量を示しており、石膏ボード廃材焼成中の石膏の分解に起因するＳＯｘ発生量を知る目安となる。
【００２４】
実施例１，２の焼成品の遊離カルシウム量は、０%であり、本発明による焼成方法および焼成温度では、石膏の分解がほとんど起こっていないことが判る。
しかし、本発明の温度範囲を外れている、比較例１および石膏部分と紙部分との分離を行っていない、比較例２，３では、石膏の分解が起こっており、石膏の分解による相当量のＳＯｘの発生が考えられる。
【００２５】
実施例１，２の焼成時に、サスペンションプレヒータ排気風車出口の風管部分において、測定した排ガス中のＳＯ２は、その全てが燃料に起因するものであり、焼成品の遊離カルシウム量測定結果と良く一致している。
また、本発明の温度範囲を外れている比較例１では、石膏の分解に伴うＳＯ２の発生が、比較例２，３では、石膏の分解および紙の燃焼に伴うＳＯ２の発生がみられる。
【００２６】
一方、紙部分をセメントクリンカ焼成時に、セメントクリンカ焼成用のサスペンションプレヒータの最下段部より給養する処理方法（実施例３）では、燃料および紙の燃焼に伴い発生するＳＯ２の大部分が、プレヒータ内でセメント原料中のＣａＣＯ３により、脱硫されていることが判る。
【００２７】
上記表１から、本発明における、石膏ボード廃材石膏部分の焼成方法（実施例１，２）は、石膏を分解させることなく、無水石膏を回収できることができ、焼成時に発生するＳＯｘは、燃料に起因するものだけであり、ＬＮＧのように、Ｓ分を含まない燃料を使用すれば、焼成中にＳＯｘの発生は無い。
【００２８】
また、紙部分をセメントクリンカ焼成時に処理する方法（実施例３）では、燃焼による処理の際、ＳＯｘの発生が免れない石膏ボード廃材の紙部分をセメントクリンカ焼成時に、セメントクリンカ焼成用のサスペンションプレヒータの最下段部から給養することにより、セメント原料が発生したＳＯｘの９５%以上を脱硫する。
【００２９】
したがって、本発明の石膏焼成方法は、ＳＯｘの発生を抑制しつつ、リサイクル無水石膏の回収が可能であり、脱硫設備を持たないセメント工場においては、紙部分の処理をセメントクリンカ焼成時に行うことにより、石膏ボード廃材の処理とリサイクル無水石膏の回収とを環境に負荷をかけること無く行えることは、明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上詳記したように、石膏ボード廃材を石膏部分と紙部分とに分離し、それぞれ別々に焼成および処理することにより、石膏ボード廃材の大量処理とセメント原料への再利用が可能となり、廃棄物処理に量的質的に多大に貢献をする点、および石膏の分解によるＳＯｘ発生の抑制が出来るため、環境低負荷型の焼成方法である点など、本発明の効果は極めて大きい。