(57)【要約】【課題】  リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる石こう硬化体の安定化処理方法および安定化処理装置を提供する。【解決手段】  半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌した後、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるようにアルカリ物質を加えて撹拌して、石こう硬化体を作製する。【選択図】      図１
2007106622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌した後、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるようにアルカリ物質を加えて撹拌して、石こう硬化体を作製することを特徴とする石こう硬化体の安定化処理方法。
【請求項２】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように加えて撹拌して、石こう硬化体を作製することを特徴とする石こう硬化体の安定化処理方法。
【請求項３】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られるリン酸水素カルシウム二水和物を、水素イオン濃度指数が６．０以上、かつ８．６未満となるように加えて撹拌して、石こう硬化体を作製することを特徴とする石こう硬化体の安定化処理方法。
【請求項４】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌するリン酸類撹拌手段と、
リン酸類撹拌手段によってリン酸類が撹拌された前記スラリの水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるようにアルカリ物質を加えて撹拌するアルカリ物質撹拌手段とを含むことを特徴とする石こう硬化体の安定化処理装置。
【請求項５】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して溶液を生成する溶液生成手段と、
前記溶液生成手段によって生成された溶液を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように前記スラリに加えて撹拌する溶液撹拌手段とを含むことを特徴とする石こう硬化体の安定化処理装置。
【請求項６】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌してリン酸水素カルシウム二水和物を生成するリン酸水素カルシウム二水和物生成手段と、
リン酸水素カルシウム二水和物生成手段によって生成されたリン酸水素カルシウム二水和物を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように前記スラリに加えて撹拌する溶液撹拌手段とを含むことを特徴とする石こう硬化体の安定化処理装置。
【請求項７】
半水石こうの粉末または無水石こうの粉末に、この粉末に含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸水素カルシウム二水和物の粉末を加えて混合することを特徴とする安定化した石こう硬化体となる石こう粉末の製造方法。
【請求項８】
半水石こうの粉末または無水石こうの粉末に、この粉末に含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上、かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌してリン酸水素カルシウム二水和物を得るリン酸水素カルシウム二水和物生成手段と、
前記粉末に、リン酸水素カルシウム二水和物生成手段によって生成されたリン酸水素カルシウム二水和物を混合する混合手段とを含むことを特徴とする安定化した石こう硬化体となる石こう粉末の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排煙脱硫石こうおよび廃石こうボード（リサイクル石こう）などから製造される半水石こうおよび無水石こうの安定化処理方法および安定化処理装置に関し、より詳細には、半水石こうまたは無水石こうが含有している微量の有害物質であるフッ素を難溶化して、石こう硬化体における環境へのフッ素の溶出を抑制する石こう硬化体の安定化処理方法および安定化処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排煙脱硫石こうおよびリサイクル石こうである廃石こうボードなどには、環境規制物質として指定されている微量の環境有害元素が含まれている場合が多く、有効利用時または埋立て処理時に問題となる。特に２００１年に土壌環境基準に追加されたフッ素の溶出量が規制値を超える場合が問題となる。
【０００３】
一般に石こうは、半水石こうまたは無水石こうを原料とする石こうボード、セルフレベリング材および壁材など、二水石こうを原料とするセメント原料など、ならびに土壌改良剤として大量に使用されている。特に石こう硬化体は、安価で耐火性に優れるため、建築物の内装材として、年間約４７０万トン（２００３年度）が使用されており、建設物解体時の廃石こう硬化体は８６万トン（２００４年度）になると推計されている。建築物解体時の廃石こう硬化体は、ほとんどが他の産業廃棄物とともに埋立て処理されている。したがって、廃石こう硬化体が水に溶出して土壌を汚染する物質を含んでいると、土壌汚染の問題となる。
【０００４】
工場内の端材、ならびに建設現場の廃材および端材として発生した石こう硬化体は、壁紙などの付着物が除去され、釘およびビスなどの金属が除去され、水漏れしないよう管理されていたことを確認した後、石こう硬化体製造工場に原料として受入れられ、リサイクル工程にまわされる。リサイクル工程では、廃石こうは、一次破砕で石こうと紙などに分離され、粒度調整のため２次粉砕され、再度原料として取込まれている。
【０００５】
ところが、石こう硬化体原料の約４〜５割を占める、排煙脱硫石こうなどの副産石こうの多くはフッ素を含有するため、フッ素が、環境中に溶け出してくる問題がある。
【０００６】
このような問題に鑑み、半水石こうのスラリに消石灰などのカルシウム化合物を添加し、フッ素をフッ化カルシウムとして、石こうに固定する技術がある。しかしながら、フッ化カルシウムのフッ素としての溶解度は８ｐｐｍ程度であり、フッ素の場合、土壌環境基準として溶出量が０．８ｍｇ／Ｌ以下に定められていることから、石こうからのフッ素の溶出量を低減するために充分に有効な技術とはいえない。
【０００７】
このような問題に鑑み、石こうに関してフッ素の溶出量を０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減しようとする方法として、以下の（１）〜（３）のような従来の技術がある。
【０００８】
（１）二水石こうのスラリまたは半水石こうのスラリに、アルカリを添加してｐＨを９以上に上げて、その後、リン酸類、および／または、酸を添加して、ｐＨの下げ幅が１以上、下げたｐＨが６以上になるよう調整することによって溶出するフッ素を低下させた後、ろ過して石こうを得る技術（たとえば特許文献１参照）。
（２）ろ過した二水石こうを、硫酸バンドを含む弱酸性の洗浄水で洗浄し、フッ素を洗浄液中に溶出除去しようとする技術（たとえば特許文献２参照）。
（３）ろ過した二水石こうに、リン酸およびアルカリ剤を加えて、石こうなどの固形物とともに混練機を用いて機械的混練と養生によって、二水石こうのフッ素溶出量を低減させようとする技術（たとえば特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２０６１３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２９９９６２号公報
【特許文献３】特願２００４−３０５８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の従来の技術では、以下の課題が残っている。
引用文献１および２の技術では、半水石こうまたは無水石こうを原料とした、石こう硬化体として使われる際、半水石こうのまたは無水石こうの内部に存在するフッ素の溶出の防止が不充分である。すなわち、特許文献１の技術では、スラリにアルカリを添加してｐＨを９以上まで上げ、その後、リン酸類および／または酸をスラリに添加して、スラリのｐＨを６近くまで低下させることから、石こうへのフッ素固定に有効なリン酸水素カルシウム二水和物が選択的に生成されず、アパタイト系化合物などの不純物が多く生成されてしまうので、石こうへのフッ素固定が不充分となってしまう。
【００１１】
また特許文献１の技術では、アルカリを添加して石こうのスラリのｐＨを９まで上げることから、多量のアルカリが必要であり、その後リン酸類および／または酸を添加して、ｐＨを６付近まで低下させることから、石こうのスラリに残存したアルカリを中和するために、リン酸および／または酸がさらに多く必要となり、石こうの純度が低下するとともに、石こう硬化体の純度も低下する。
【００１２】
特許文献２の技術では、ろ過した二水石こうを、硫酸バンドを含む弱酸性の洗浄水によって洗浄し、フッ素を洗浄液中に溶出してフッ素溶出量を減じようとするものであるが、洗浄液中に溶出するフッ素は、石こう結晶の表面層の石こうとともに溶け出したものに限られるので、焼成した半水石こうまたは無水石こうから水和によって生成される微細粒の石こうとなる際には、石こう粒子内部から溶出するフッ素を固定することができず、石こう硬化体のフッ素溶出量は環境基準値を超えてしまう。
【００１３】
特許文献３の技術では、機械的混練によって、リン酸、アルカリ物質を二水石こう粒子表面に分散させ、フッ素を固定する方法であり、機械的混練で多大なエネルギを使い、かつリン酸、アルカリ物質の分散が不充分であるので、焼成した半水石こうを水和し石こう硬化体とした場合にフッ素の固定は不充分となる。
【００１４】
引用文献１〜３の技術は、二水石こうにおけるフッ素の安定化に対しては、或る程度有効な方法ではある。しかしながら、半水石こうまたは無水石こうでは水和して微細な結晶と成ることによって、内部のフッ素が結晶表面に出て液中に溶出するので、石こう硬化体におけるフッ素の固定が不充分となる。したがって、半水石こうまたは無水石こうの水和生成物である石こう硬化体におけるフッ素の溶出量の低減に有効とは言えない。以上のことから、いずれの従来の技術も、半水石こうまたは無水石こうが水和して生成される石こう硬化体における安定化の課題が解決されていない。
【００１５】
本発明の目的は、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる石こう硬化体の安定化処理方法および安定化処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌した後、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が６．０以上かつ８．６未満となるようにアルカリ物質を加えて撹拌して、石こう硬化体を作製することを特徴とする石こう硬化体の安定化処理方法である。
【００１７】
本発明に従えば、たとえば石こう硬化体製造時の水和処理工程、および地盤改良前の土砂を含む水溶液スラリに廃石こうを添加する工程などにおいて、フッ素を含有する半水石こうまたは無水石こうのスラリに、リン酸類を加えて撹拌した後、アルカリ物質を加えて撹拌する。以後、半水石こうまたは無水石こうのスラリを、石こうのスラリと記載する場合がある。石こうのスラリに含まれる半水石こうまたは無水石こうは、フッ素を含有する、天然または人工的に合成した石こうを、焼成したものであればよい。
【００１８】
前記リン酸類としては、リン酸とカチオンとの反応により生成した酸性のリン酸塩でもよいし、リン酸自体でもよい。たとえば、次亜リン酸、亜リン酸、リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸などの酸、さらに、リン酸水素カルシウムおよびリン酸水素アルミニウムなどである。この中では、リン酸処理水として水に溶解する酸が望ましい。特に効果があるのは、リン酸である。
【００１９】
前記アルカリ物質としては、アルカリのカルシウム化合物ならいずれでもよい。アルカリのカルシウム化合物としては、消石灰（水酸化カルシウム）、炭酸カルシウム、ドロマイト、セメントおよび鉄鋼高炉スラグ粉などが適用可能である。
【００２０】
まず石こうのスラリに、この石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌することによって、石こうのスラリとリン酸類とが混合し、石こうのスラリを、酸性とすることができる。その後、リン酸類が撹拌された石こうのスラリに、アルカリ物質を加えて撹拌すると、石こうスラリとアルカリ物質とが混合されて、酸性となっている石こうのスラリに、固体のアルカリ物質が徐々に溶け出して、水素イオン濃度指数を６．０〜８．６の範囲まで徐々に上昇させることができ、リン酸水素カルシウム二水和物が生成しやすい。逆に、石こうのスラリにアルカリ物質を加えて、石こうのスラリをアルカリ性にした後、アルカリ物質が加えられた石こうのスラリにリン酸類を加えて撹拌させると、リン酸類を加えた瞬間に、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０〜８．６にまで下がり反応が終ってしまうので、リン酸水素カルシウム二水和物が生成されるが、副生物のアパタイト化合物も生成されてしまい、リン酸水素カルシウム二水和物の生成量が少なくなってしまう。
【００２１】
リン酸水素カルシウム二水和物は難溶性であり、このリン酸水素カルシウム二水和物が石こうの粒子を外囲するように膜状に形成される。石こうに含まれるフッ素と、リン酸水素カルシウム二水和物とが反応して、フッ化リン酸カルシウムが生成されることによって、フッ素が石こうに固定され、半水石こうまたは無水石こうに含まれるフッ素が石こうの粒子から外部に溶出する量を低減することができる。
【００２２】
前記石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部未満であると、充分な量のリン酸水素カルシウム二水和物が生成されず、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができない。また石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて１５重量部以上であると、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満と低くなり、生成される石こう硬化体の強度が低くなる。石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満に選ぶことによって、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができ、かつ石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０を超えて中性に近づき、生成される石こう硬化体の強度が低下してしまうことが防止される。
【００２３】
またアルカリ物質を加えて撹拌した後の、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満あるいは８．６以上であれば、フッ素の安定化効果が不充分であるとともに、石こう硬化体の強度が低くなる。したがって、アルカリ物質を加えて撹拌した後の石こうのスラリのイオン濃度指数は、６．０以上かつ８．６未満とする。
【００２４】
石こうのスラリに加えて撹拌するリン酸類およびアルカリ物質の量は、スラリに含まれるフッ素の含有量と、アルカリ物質を撹拌した後の石こうのスラリの水素イオン濃度指数よって決定されるが、前述したように、リン酸類およびアルカリ物質を石こうのスラリに加えて撹拌することによって、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる。
【００２５】
また本発明は、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように加えて撹拌して、石こう硬化体を作製することを特徴とする石こう硬化体の安定化処理方法である。
【００２６】
本発明に従えば、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、前記リン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように撹拌することによって、前述した石こうのスラリに前記リン酸類を加えて撹拌した後、アルカリ物質を加えて撹拌して、石こう硬化体を作製する場合と同様に、リン酸水素カルシウム二水和物が石こうの粒子を外囲するように膜状に形成され、石こうに含まれるフッ素と、リン酸水素カルシウム二水和物とが反応して、フッ化リン酸カルシウムが生成されることによって、フッ素が石こうに固定され、半水石こうまたは無水石こうに含まれるフッ素が石こうの粒子から外部に溶出する量を低減することができる。
【００２７】
前記石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部未満であると、充分な量のリン酸水素カルシウム二水和物が生成されず、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができない。また石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて１５重量部以上であると、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満と低くなり、生成される石こう硬化体の強度が低くなる。石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満に選ぶことによって、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができ、かつ石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０を超えて中性に近づき、生成される石こう硬化体の強度が低下してしまうことが防止される。
【００２８】
またリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を撹拌した後の、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満あるいは８．６以上であれば、フッ素の安定化効果が不充分であるとともに、石こう硬化体の強度が低くなる。したがって、リン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を加えて撹拌した後の石こうのスラリのイオン濃度指数は、６．０以上かつ８．６未満とする。
【００２９】
前述したように、リン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌し、この溶液を石こうのスラリに加えて撹拌することによって、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる。
【００３０】
また本発明は、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られるリン酸水素カルシウム二水和物を、水素イオン濃度指数が６．０以上、かつ８．６未満となるように加えて撹拌して、石こう硬化体を作製することを特徴とする石こう硬化体の安定化処理方法である。
【００３１】
本発明に従えば、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、前記リン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られるリン酸水素カルシウム二水和物を、水素イオン濃度指数が６．０以上、かつ８．６未満となるよう加えて撹拌することによって、リン酸水素カルシウム二水和物が石こうの粒子を外囲するように膜状に形成され、石こうに含まれるフッ素と、リン酸水素カルシウム二水和物とが反応して、フッ化リン酸カルシウムが生成されることによって、フッ素が石こうに固定され、半水石こうまたは無水石こうに含まれるフッ素が石こうの粒子から外部に溶出する量を低減することができる。
【００３２】
前記石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部未満であると、充分な量のリン酸水素カルシウム二水和物が生成されず、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができない。また石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて１５重量部以上であると、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満と低くなり、生成される石こう硬化体の強度が低くなる。石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満に選ぶことによって、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができ、かつ石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０を超えて中性に近づき、生成される石こう硬化体の強度が低下してしまうことが防止される。
【００３３】
またリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られるリン酸水素カルシウム二水和物を加えて撹拌した後の、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満あるいは８．６以上であれば、フッ素の安定化効果が不充分であるとともに、石こう硬化体の強度が低くなる。したがって、リン酸水素カルシウム二水和物を加えて撹拌した後の石こうのスラリの水素イオン濃度指数は、６．０以上かつ８．６未満とする。
【００３４】
前述したように、リン酸水素カルシウム二水和物を石こうのスラリに加えて撹拌することによって、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる。
【００３５】
リン酸水素カルシウム二水和物を、石こうのスラリに加えて撹拌することによって、石こうのスラリ内でリン酸水素カルシウム二水和物が生成される場合と比較して、石こう硬化体を作製する処理時間を短くすることができる。
【００３６】
また本発明は、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌するリン酸類撹拌手段と、
リン酸類撹拌手段によってリン酸類が撹拌された前記スラリの水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるようにアルカリ物質を加えて撹拌するアルカリ物質撹拌手段とを含むことを特徴とする石こう硬化体の安定化処理装置である。
【００３７】
また本発明は、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して溶液を生成する溶液生成手段と、
前記溶液生成手段によって生成された溶液を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように前記スラリに加えて撹拌する溶液撹拌手段とを含むことを特徴とする石こう硬化体の安定化処理装置である。
【００３８】
また本発明は、半水石こうまたは無水石こうのスラリに、このスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌してリン酸水素カルシウム二水和物を生成するリン酸水素カルシウム二水和物生成手段と、
リン酸水素カルシウム二水和物生成手段によって生成されたリン酸水素カルシウム二水和物を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように前記スラリに加えて撹拌する溶液撹拌手段とを含むことを特徴とする石こう硬化体の安定化処理装置である。
【００３９】
本発明に従えば、前述した石こう硬化体の安定化処理方法を実現することができる。これらの装置では、前述した石こう硬化体の安定化処理方法を実現するために、特別な設備を必要とせず、従来からの設備を用いて装置を作製することができる。
【００４０】
また本発明は、半水石こうの粉末または無水石こうの粉末に、この粉末に含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸水素カルシウム二水和物の粉末を加えて混合することを特徴とする安定化した石こう硬化体となる石こう粉末の製造方法である。
【００４１】
本発明に従えば、フッ素の溶出量が環境基準値を上回らないように、加えて混合されるリン酸水素カルシウム二水和物の粉末の量を調整することによって、フッ素の溶出量が環境基準値を下回るような石こう硬化体を容易に作製することができる。
【００４２】
また本発明は、半水石こうの粉末または無水石こうの粉末に、この粉末に含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上、かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌してリン酸水素カルシウム二水和物を得るリン酸水素カルシウム二水和物生成手段と、
前記粉末に、リン酸水素カルシウム二水和物生成手段によって生成されたリン酸水素カルシウム二水和物を加えて混合する混合手段とを含むことを特徴とする安定化した石こう硬化体となる石こう粉末の製造装置である。
本発明に従えば、前述した石こう粉末の製造方法を実現することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、石こうのスラリ内でフッ素を安定化させるためのリン酸水素カルシウム二水和物を生成することによって、安定化処理に用いられるリン酸類またはリン酸類溶液およびアルカリ物質の量を最小限として、フッ素の溶出量が環境基準値を下回る安定化した石こう硬化体を製造することができる。
【００４４】
また本発明によれば、事前に合成したリン酸水素カルシウム二水和物を石こうのスラリに供給することによって、安定化処理に用いられるリン酸類またはリン酸類溶液およびアルカリ物質の量を最小限として、フッ素の溶出量が環境基準値を下回る安定化した石こう硬化体を製造することができる。リン酸水素カルシウム二水和物を、石こうのスラリに撹拌することによって、石こうのスラリ内でリン酸水素カルシウム二水和物が生成される場合と比較して、処理時間を短くすることができる。
【００４５】
また本発明によれば、前述した石こう硬化体の安定化処理方法を実現することができる。これらの装置では、前述した石こうの安定化処理方法を実現するために、特別な設備を必要とせず、従来からの設備を用いて装置を作製することができる。
【００４６】
また本発明によれば、フッ素の溶出量が環境基準値を上回らないように、混合されるリン酸水素カルシウム二水和物の粉末の量を調整することによって、フッ素の溶出量が環境基準値を下回るような石こう硬化体を容易に作製することができる。
また本発明によれば、前述した石こう粉末の製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
【００４８】
図１は、本発明の第１の実施の形態の安定化処理装置１を系統的に示す図である。まず以下で称する石こうについての説明をする。石こうとしては、天然でも人工的に合成したものでもいずれでもよい。合成された石こうとしては種々あるが、たとえば、リン酸製造時に副生するチタン石こう、建設廃棄物などリサイクルを目的に石こうボードから紙と分別した廃石こう（リサイクル石こう）などがある。本発明は、石こう硬化体から溶出するフッ素の溶出量を低下させるためのものであるから、フッ素を含有する副産石こうに使用するのが一般的である。しかし、天然石こうでもフッ素を含有するものであれば、同じように適応できる。
【００４９】
石こう硬化体の原料、すなわち処理対象物である半水石こう（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）または無水石こう（ＣａＳＯ４）は、フッ素を含有する二水石こう（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を焼成し、粉砕して、その粒度を調整したものである。半水石こうまたは無水石こうの粒径は、１５０μｍ（マイクロメートル）以下に選ばれる。二水石こうを、半水石こうまたは無水石こうとする方法は、炉で加熱したもの、キルンなどの循環型の炉で加熱したものなどいずれでもよい。加熱する温度は、通常１１０〜３００℃であればよい。
【００５０】
安定化処理装置１は、スラリ撹拌槽２、リン酸類撹拌手段３およびアルカリ物質撹拌手段４を含んで構成される。スラリ撹拌槽２は、半水石こうまたは無水石こうのスラリを収容し、この半水石こうまたは無水石こうのスラリを撹拌する。以後、半水石こうまたは無水石こうのスラリを、石こうのスラリと記載する。リン酸類供給手段３は、石こうのスラリにリン酸類を加えて撹拌する。アルカリ物質撹拌手段４は、リン酸類が撹拌された石こうのスラリに、アルカリ物質を加えて撹拌する。
【００５１】
まず半水石こうまたは無水石こうをスラリ撹拌槽２に収容し、スラリ撹拌槽２に水（Ｈ２Ｏ）を供給して、撹拌する。スラリ撹拌槽２には、石こうのスラリを撹拌する撹拌装置が設けられており、これによって半水石こうまたは無水石こうと水とが撹拌される。半水石こうまたは無水石こうをスラリとする水は、半水石こうまたは無水石こうの供給量から必要量となる量を供給する。石こうのスラリの濃度は、２０重量パーセント〜３０重量パーセント（ｗｔ％）程度である。
【００５２】
リン酸類撹拌手段３は、リン酸類撹拌槽５およびリン酸類供給部６を含んで構成される。スラリ撹拌槽２で撹拌された石こうのスラリは、リン酸類撹拌槽５に収容される。リン酸類撹拌槽５に石こうのスラリを収容した後、リン酸類供給部６によってリン酸類撹拌槽５にリン酸類溶液あるいはリン酸類粉末を供給する。リン酸類撹拌槽５には、石こうのスラリに、リン酸類供給部６から供給されるリン酸類溶液あるいはリン酸類粉末を撹拌する撹拌装置が設けられる。リン酸類撹拌手段３によって石こうのスラリにリン酸類が加えられて撹拌されて、これらが混合される。
【００５３】
前記リン酸類としては、リン酸とカチオンとの反応により生成した酸性のリン酸塩でもよいし、リン酸自体でもよい。たとえば、次亜リン酸、亜リン酸、リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸などの酸、さらに、リン酸水素カルシウムおよびリン酸水素アルミニウムなどである。この中では、リン酸処理水として水に溶解する酸が望ましい。特に効果があるのは、リン酸である。
【００５４】
アルカリ物質撹拌手段４は、アルカリ物質撹拌槽７およびアルカリ物質供給部８を含んで構成される。リン酸類撹拌槽５でリン酸類が撹拌された石こうのスラリは、アルカリ物質撹拌槽７に収容される。アルカリ物質撹拌槽７に石こうのスラリを収容した後、アルカリ物質供給部８によってアルカリ物質撹拌槽７にアルカリ物質を供給する。アルカリ物質撹拌槽７には、リン酸類が撹拌された石こうのスラリに、アルカリ物質供給部８から供給されるアルカリ物質を撹拌する撹拌装置が設けられる。アルカリ物質撹拌手段４によって、リン酸類と混合された石こうのスラリに、アルカリ物質を加えて撹拌して、これらを混合する。
【００５５】
前記アルカリ物質としては、アルカリのカルシウム化合物ならいずれでもよい。アルカリのカルシウム化合物としては、消石灰（水酸化カルシウム）、炭酸カルシウム、ドロマイト、セメントおよび鉄鋼高炉スラグ粉などが適用可能である。
【００５６】
アルカリ物質撹拌槽７で、リン酸類が撹拌された石こうのスラリと、アルカリ物質とを撹拌した後、硬化処理することによって、石こう硬化体が生成される。硬化処理では、リン酸類およびアルカリ物質が撹拌された石こうのスラリを、静置する。静置することによって、石こうのスラリに含まれる半水石こうまたは無水石こうは水和して個化する。
【００５７】
本実施の形態におけるリン酸類およびアルカリ物質の量の供給方法について以下に説明する。まずリン酸類供給手段３は、石こうのスラリに、この石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を加えて撹拌する。これによって、石こうのスラリを、酸性とすることができる。その後、リン酸類が撹拌された石こうのスラリに、アルカリ物質を加えて撹拌すると、酸性となっている石こうのスラリに、固体のアルカリ物質が徐々に溶け出して、水素イオン濃度指数を６．０〜８．６の範囲まで徐々に上昇させることができ、リン酸水素カルシウム二水和物（ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生成しやすい。
【００５８】
リン酸水素カルシウム二水和物は難溶性であり、このリン酸水素カルシウム二水和物が石こうの粒子を外囲するように膜状に形成される。石こうに含まれるフッ素と、リン酸水素カルシウム二水和物とが反応して、フッ化リン酸カルシウム（Ｃａ１０Ｆ２（ＰＯ４）６）が生成されることによって、フッ素が石こうに固定され、半水石こうまたは無水石こうに含まれるフッ素が石こうの粒子から外部に溶出する量を低減することができる。
【００５９】
前記石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部未満であると、充分な量のリン酸水素カルシウム二水和物が生成されず、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができない。また石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて１５重量部以上であると、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満と低くなり、生成される石こう硬化体の強度が低くなる。石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満に選ぶことによって、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができ、かつ石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０を超えて中性に近づき、生成される石こう硬化体の強度が低下してしまうことが防止される。
【００６０】
リン酸類供給部６は、石こうのスラリのｐＨを下げる際のリン酸類を石こうのスラリに添加するとき、リン酸類をそのまま添加してもよいし、水などに希釈して添加してもよい。リン酸類の添加後、撹拌を充分にする必要がある。たとえば撹拌時間は、５分程度に選ばれる。
【００６１】
アルカリ物質供給部８は、アルカリ物質撹拌槽７における石こうのスラリのｐＨを検知しておいて、ｐＨが６．０以上かつ８．６未満になるように、石こうのスラリにアルカリ物質を供給する。石こうのスラリのｐＨの検知は、ｐＨ測定装置によって行われる。アルカリ物質を撹拌した後の、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満あるいは８．６以上であれば、フッ素の安定化効果が不充分であるとともに、石こう硬化体の強度が低くなる。したがって、アルカリ物質を撹拌した後の石こうのスラリのイオン濃度指数は、６．０以上かつ８．６未満とする。
【００６２】
石こうのスラリに加えて撹拌するリン酸類の量は、スラリに含まれるフッ素の含有量と、アルカリ物質を撹拌した後の石こうのスラリの水素イオン濃度指数よって決定されるが、前述したように、リン酸類およびアルカリ物質を石こうのスラリに加えて撹拌することによって、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる。
【００６３】
リン酸類の供給量は、基本的には石こうのスラリの水素イオン濃度指数によって制御するが、石こうのスラリおよび供給するリン酸類の性状が安定している場合、石こうのスラリに対して一定な割合で供給してもよい。アルカリ物質の量は、リン酸類の量に対して必要な割合で供給する。リン酸類としてリン酸、アルカリ物質として消石灰を使用する場合は、望ましくは消石灰の量はリン酸に対して１／２量を基準として供給する。すなわちリン酸１重量部に対して消石灰１／２重量部とする。
【００６４】
本実施の形態では、石こうのスラリから石こう硬化体を製造するまでの各工程は、２０℃〜３０℃程度の常温で行われる。
【００６５】
本実施の形態では、スラリ撹拌槽２、リン酸類撹拌槽５およびアルカリ物質撹拌槽７をそれぞれ別々の撹拌槽によって実現しているが、同じ撹拌槽で機能を分けて使用することを妨げるものではなく、すなわち本発明の他の実施の形態において、これらスラリ撹拌槽２、リン酸類撹拌槽５およびアルカリ物質撹拌槽７を１つの撹拌槽によって実現してもよい。
【００６６】
図２は、本発明の第２の実施の安定化処理装置１０を系統的に示す図である。本実施の形態において、前述第１の実施の形態の安定化処理装置１と同様の構成については、同様の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。本実施の形態において、石こうのスラリ、リン酸類およびアルカリ物質は、前述した実施の形態の同様である。
【００６７】
安定化処理装置１０は、スラリ撹拌槽２および溶液撹拌手段１１を含んで構成される。溶液撹拌手段１１は、第１撹拌槽１２、第２撹拌槽１３、リン酸類供給部６およびアルカリ物質供給部８を含んで構成される。第１撹拌槽１２には、スラリ撹拌槽２で撹拌された石こうのスラリが収容される。
【００６８】
リン酸類供給部６は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を含むリン酸類溶液、または前記リン酸類の粉末と水とを、第２撹拌槽１３に供給する。アルカリ物質供給部８は、第２撹拌槽１３にアルカリ物質を供給する。第２撹拌槽１３には、リン酸類供給部６から供給されるリン酸類溶液、または前記リン酸類の粉末と水と、アルカリ物質供給部８から供給されるアルカリ物質とを撹拌する撹拌装置が設けられる。第２撹拌槽１３では、リン酸類供給部６から供給されるリン酸類と、アルカリ物質供給部８から供給されるアルカリ物質とが加えられて混合されることによって、これらが反応し、リン酸水素カルシウム二水和物を含む溶液が生成される。
【００６９】
第２撹拌槽１３で生成された前記溶液は、第１撹拌槽１２に収容される石こうのスラリに供給される。第１撹拌槽１２には、石こうのスラリと、第２撹拌槽１３から供給される溶液とを撹拌する撹拌装置が設けられ、石こうのスラリと第２撹拌槽１３から供給される溶液とが加えられて撹拌されて混合される。
【００７０】
第１撹拌槽１２で石こうのスラリに第２撹拌槽１３から供給される溶液を加えて撹拌した後、硬化処理することによって、石こう硬化体が生成される。
【００７１】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、前記リン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を、水素イオン濃度指数が６．０以上かつ８．６未満となるように加えて撹拌することによって、前述した石こうのスラリに前記リン酸類を加えて撹拌した後、アルカリ物質を加えて撹拌して、石こう硬化体を作製する場合と同様に、リン酸水素カルシウム二水和物が石こうの粒子を外囲するように膜状に形成され、石こうに含まれるフッ素と、リン酸水素カルシウム二水和物とが反応して、フッ化リン酸カルシウムが生成されることによって、フッ素が石こうに固定され、半水石こうまたは無水石こうに含まれるフッ素が石こうの粒子から外部に溶出する量を低減することができる。
【００７２】
前記石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部未満であると、充分な量のリン酸水素カルシウム二水和物が生成されず、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができない。また石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて１５重量部以上であると、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満と低くなり、生成される石こう硬化体の強度が低くなる。石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満に選ぶことによって、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができ、かつ石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０を超えて中性に近づき、生成される石こう硬化体の強度が低下してしまうことが防止される。
【００７３】
またリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を加えて撹拌した後の、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満あるいは８．６以上であれば、フッ素の安定化効果が不充分であるとともに、石こう硬化体の強度が低くなる。したがって、リン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られる溶液を撹拌した後の石こうのスラリのイオン濃度指数は、６．０以上かつ８．６未満とする。
【００７４】
前述したように、リン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌し、この溶液を石こうのスラリに加えて撹拌することによって、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる。
【００７５】
本実施の形態では、石こうのスラリから石こう硬化体を製造するまでの各工程は、２０℃〜３０℃程度の常温で行われる。
【００７６】
本実施の形態では、スラリ撹拌槽２および第１撹拌槽１２をそれぞれ別々の撹拌槽によって実現しているが、同じ撹拌槽で機能を分けて使用することを妨げるものではなく、すなわち本発明の他の実施の形態において、これらスラリ撹拌槽２および第１撹拌槽１２を１つの撹拌槽によって実現してもよい。
【００７７】
図３は、本発明の第３の実施の形態の安定化処理装置２０を系統的に示す図である。本実施の形態において、前述の第１および第２の実施の形態の安定化処理装置１，１０と同様の構成については、同様の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。本実施の形態において、石こうのスラリ、リン酸類およびアルカリ物質は、前述した実施の形態の同様である。
【００７８】
安定化処理装置２０は、スラリ撹拌槽２および溶液撹拌手段２１を含んで構成される。溶液撹拌手段２１は、第１撹拌槽１２、第２撹拌槽１３、リン酸類供給部６、アルカリ物質供給部８およびろ過機２２を含んで構成される。
【００７９】
第２撹拌槽１３で撹拌された溶液は、ろ過機２２に供給される。ろ過機２２は、第２撹拌槽１３で撹拌されて生成された溶液をろ過して、固形分とろ過水とに分離する。固形分には、リン酸水素カルシウム二水和物が含まれる。前述の第２の実施の形態では、第２撹拌槽１３で撹拌された溶液が第１撹拌槽１２に供給されるが、本実施の形態では、第２撹拌槽１３で撹拌された溶液をろ過して得られる固形分のみが、第１撹拌槽１２に供給される。
【００８０】
リン酸水素カルシウム二水和物の製造方法について述べる。まず第２撹拌槽１３においてリン酸１０重量部を水１００００重量部に加えて十分に撹拌する。これに消石灰５重量部を添加し、さらに常温で３０分撹拌する。次にろ過機２２において、このスラリを孔径０．４５μｍのメンブレンフィルタによって吸引ろ過し、ろ過物を４５℃で２４時間乾燥することによってリン酸水素カルシウム二水和物を得ることができる。
【００８１】
第１撹拌槽１２で石こうのスラリに、ろ過機２２から供給されるリン酸水素カルシウム二水和物を加えて撹拌した後、硬化処理することによって、石こう硬化体が生成される。
【００８２】
半水石こうまたは無水石こうのスラリに、前記リン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られるリン酸水素カルシウム二水和物を、水素イオン濃度指数が６．０以上、かつ８．６未満となるよう撹拌することによって、リン酸水素カルシウム二水和物が石こうの粒子を外囲するように膜状に形成され、石こうに含まれるフッ素と、リン酸水素カルシウム二水和物とが反応して、フッ化リン酸カルシウムが生成されることによって、フッ素が石こうに固定され、半水石こうまたは無水石こうに含まれるフッ素が石こうの粒子から外部に溶出する量を低減することができる。
【００８３】
前記石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部未満であると、充分な量のリン酸水素カルシウム二水和物が生成されず、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができない。また石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類が、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて１５重量部以上であると、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満と低くなり、生成される石こう硬化体の強度が低くなる。石こうのスラリに加えて撹拌されるリン酸類は、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満に選ぶことによって、石こう硬化体におけるフッ素の溶出量を環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌ以下に低減することができ、かつ石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０を超えて中性に近づき、生成される石こう硬化体の強度が低下してしまうことが防止される。
【００８４】
またリン酸類を含むリン酸類溶液にアルカリ物質を加えて撹拌して得られるリン酸水素カルシウム二水和物を加えて撹拌した後の、石こうのスラリの水素イオン濃度指数が６．０未満あるいは８．６以上であれば、フッ素の安定化効果が不充分であるとともに、石こう硬化体の強度が低くなる。したがって、リン酸水素カルシウム二水和物を撹拌した後の石こうのスラリのイオン濃度指数は、６．０以上かつ８．６未満とする。
【００８５】
前述したように、リン酸水素カルシウム二水和物を石こうのスラリに加えて撹拌することによって、リン酸類およびアルカリ物質の添加量を最小限として、無水石こうまたは半水石こうを用いて生成される石こう硬化体からのフッ素の溶出量を環境基準値以下にすることができる。
【００８６】
本実施の形態では、リン酸水素カルシウム二水和物を、石こうのスラリに加えて撹拌することによって、石こうのスラリ内でリン酸水素カルシウム二水和物が生成される場合と比較して、石こう硬化体を作製する処理時間を短くすることができる。
【００８７】
また安定化処理装置２０において、ろ過機２２によって生成されるろ過水を、水和工程の水としてスラリ撹拌槽２に供給して使用してもよい。この場合、ろ過機２２からのろ過水は、石こうのスラリ量に対して必要量となるように供給する。
【００８８】
本実施の形態では、石こうのスラリから石こう硬化体を製造するまでの各工程は、２０℃〜３０℃程度の常温で行われる。
【００８９】
図４は、本発明の第４の実施の形態の石こう粉末の製造装置３０を系統的に示す図である。本実施の形態において、前述の第２および第３の実施の形態の安定化処理装置１０，２０と同様の構成については、同様の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。本実施の形態において、石こうのスラリ、リン酸類およびアルカリ物質は、前述した実施の形態の同様である。
【００９０】
石こう粉末の製造装置３０は、リン酸水素カルシウム二水和物生成手段３１および混合手段３２を含んで構成される。リン酸水素カルシウム二水和物生成手段３１は、撹拌槽３４、リン酸類供給部６、アルカリ物質供給部８、ろ過機２２および乾燥機３３を含んで構成される。撹拌槽３４は、前述した第２撹拌槽１３と同様な構成である。
【００９１】
ろ過機２２によって得られたリン酸水素カルシウム二水和物の固形物は、乾燥機３３に与えられる。乾燥機３３は、与えられたリン酸水素カルシウム二水和物の固形物を乾燥して、混合手段３２に与える。
【００９２】
混合手段３２は、半水石こうの粉末または無水石こうの粉末と、乾燥機３３から与えられる乾燥したリン酸水素カルシウム二水和物とを加えて混合する。これによって石こう硬化体となると安定化する半水石こうの粉末または無水石こうの粉末が生成される。
【００９３】
半水石こうの粉末または無水石こうの粉末と混合されるリン酸水素カルシウム二水和物には、半水石こうの粉末または無水石こうの粉末に含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類が含まれる。フッ素の溶出量が環境基準値を上回らないように、混合されるリン酸水素カルシウム二水和物の粉末の量を調整することによって、フッ素の溶出量が環境基準値を下回るような石こう硬化体を容易に作製することができる。
【００９４】
本実施の形態では、リン酸類溶液とアルカリ物質とを撹拌して、この溶液をろ過する工程は、２０℃〜３０℃程度の常温で行われる。
【実施例】
【００９５】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。
以下の実施例においては、原料となる半水石こうまたは無水石こうとしては、排煙脱硫装置から発生した排脱石こうを焼成した半水石こうを用いた。脱硫石こうの分析値を表１に示す。表１は、脱硫石こう(二水石こう)中のフッ素含有量とフッ素溶出量とフッ素溶出液の水素イオン濃度指数とを表す。
【００９６】
【表１】
2007106622.tif 000003
【００９７】
表１において、石こう中のフッ素含有量は、４５℃で、２４時間乾燥した石こうにおけるものである。またフッ素溶出量は、溶出試験（環境庁告示第４６号）に準拠した。
【００９８】
石こうなどのフッ素含有量は、ＪＩＳ  Ｒ  ９１０１に準拠し、水蒸気蒸留の留出液を使い、緩衝溶液（全イオン強度調節液）を加えて、ｐＨ＝５．０〜５．５に調整した後、フッ化物イオン電極を用いて電位を測定した。
【００９９】
石こうのフッ素溶出量は溶出試験においては、試料５０ｇ以上を純水を溶媒に５００ｍＬ以上（ｐＨ＝５．８〜６．３）とし、１Ｌ程度のポリエチレン製の容器に入れる。毎分約２００回、水平に振とう（振とう幅４ｃｍ以上５ｃｍ以下、室温約２０℃）を６時間行い、１０〜３０分放置した後、毎分約３０００回転で２０分間遠心分離し、上澄み液をろ紙孔径０．４５μｍのメンブレンフィルタを使って吸引ろ過した。ろ液中のフッ素濃度をフッ素イオン電極で測定した。イオン電極法は、ＪＩＳ  Ｒ  ９１０１によった。
【０１００】
試験に供した半水石こうは、次の方法で調整した。上記の排脱石こうを適量とって、混練機にて混練し、４５℃で、一夜間（２４時間以上）乾燥した。その後、乾燥機によって、１７０℃で、２時間焼成した後、取出し、空気中で常温下、２４時間以上、養生して半水石こうとした。二水石こうから半水石こうに調整したときの水分減少量は２０．８％であった。
【０１０１】
（実施例１）
標準混水量（石こうに対して７１ｗｔ％）の蒸留水（１４２ｇ）に、所定量のリン酸（１．０ｇ）および消石灰（０．５ｇ）を入れて撹拌した後、半水石こう（約２００ｇ）を投入して、１日静置し、石こう硬化体とした。生成された石こう硬化体を４５℃で、２４時間以上乾燥した後、粉砕して、２ｍｍメッシュで篩ったものについて、溶出試験（環境庁告示第４６号）を行った。石こう硬化体の溶出液のｐＨ７．２で、フッ素溶出量は０．６［ｍｇ／Ｌ］となった。
【０１０２】
（実施例２）
まず標準混水量（石こうに対して７１ｗｔ％）の蒸留水（１４２ｇ）をビーカにとって、所定量のリン酸（１．６ｇ）を入れ撹拌し、ｐＨを安定させる。次に所定量の消石灰（０．８ｇ）をとってビーカに入れ、ｐＨを安定させた溶液を使った。この溶液に、半水石こう（約２００ｇ）を投入して、１日静置し、石こう硬化体とした。石こう硬化体を４５℃で、２４時間以上乾燥した後、粉砕し、２ｍｍメッシュで篩ったものについて、溶出試験（環境庁告示第４６号）を行った。ここでリン酸および消石灰の換算濃度については、二水石こうを基準として計算した。処理条件と溶出試験の結果を表２に示す。石こう硬化体の溶出液のｐＨは７．３で、フッ素溶出量は０．２［ｍｇ／Ｌ］となった。
【０１０３】
表２は、本実施例における石こう硬化体前処理条件と、石こう硬化体溶出試験結果とを示す。
【０１０４】
【表２】
2007106622.tif 000004
【０１０５】
（実施例３）
標準混水量（石こうに対して７１％）の蒸留水（１４２ｇ）をビーカにとって、リン酸水素カルシウム二水和物（試薬）を所定量（０．８ｇ）とって撹拌し、ｐＨを安定させる。この溶液に、半水石こう（約２００ｇ）を投入し、撹拌した後、１日静置して、石こう硬化体とした。石こう硬化体を４５℃で、２４時間以上乾燥した後、粉砕し、２ｍｍメッシュで篩ったものについて、溶出試験（環境庁告示第４６号）を行った。石こう硬化体の溶出液のｐＨは７．４で、フッ素溶出量は０．６［ｍｇ／Ｌ］となった。
【０１０６】
（比較例１）
実施例の一つの方法で石こうのスラリにリン酸および消石灰を加えないで、石こう硬化体を製造した。石こう硬化体を４５℃で、２４時間以上乾燥した後、粉砕し、２ｍｍメッシュで篩ったものについて、溶出試験（環境庁告示第４６号）を行った。石こう硬化体の溶出液のｐＨは８．５で、フッ素溶出量は３．９［ｍｇ／Ｌ］となった。
【０１０７】
（比較例２）
二水石こうにリン酸（０．６ｗｔ％）、消石灰（０．３ｗｔ％）を機械的に混練した後、４５℃で、２４時間以上乾燥した。この二水石こうについて溶出試験（環境庁告示第４６号）を行った。二水石こうの溶出液のｐＨは６．４で、フッ素溶出量は０．２［ｍｇ／Ｌ］以下となった。次に、この二水石こうを乾燥機で１７０℃、２時間焼成して、半水石こうにして常温で、２４時間以上養生した。標準混水量（石こうに対して７１％）の蒸留水（１４２ｇ）のビーカ中に、半水石こう（約２００ｇ）を投入し、混練後、１日静置し、石こう硬化体とした。石こう硬化体を４５℃で、２４時間以上乾燥した後、粉砕し、２ｍｍメッシュで篩ったものについて、溶出試験（環境庁告示第４６号）を行った。石こう硬化体の溶出液のｐＨは７．５で、フッ素溶出量は１．２［ｍｇ／Ｌ］となった。
【０１０８】
以上のように、本実施例では作製された石こう硬化体からのフッ素溶出量を環境基準値である０．８［ｍｇ／Ｌ］以下に抑制することができた。
【０１０９】
前述した実施例２の手順で、アルカリ物質である消石灰を、リン酸の半分程度の量で、なおかつアルカリ物質を加えた後の溶液のｐＨが８．３程度となるように添加して作製された石こう硬化体を４５℃で、２４時間以上乾燥した後、粉砕し、２ｍｍメッシュで篩ったものについて、溶出試験（環境庁告示第４６号）を行ってフッ素の溶出量を測定した結果から、石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１２重量部未満のリン酸類を、石こうスラリに加えて撹拌することによって、フッ素の溶出量を確実に環境基準値以下にすることができ、また石こうのスラリに含まれるフッ素１重量部に対して、リンの含有量が同一となるように換算したリン酸相当重量にて２重量部以上かつ１５重量部未満のリン酸類を、石こうのスラリに加えて撹拌することによっても、フッ素の溶出量をより確実に環境基準値以下とすることができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の安定化処理装置１を系統的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の安定化処理装置１０を系統的に示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の安定化処理装置２０を系統的に示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の石こう粉末の製造装置３０を系統的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１０，２０  安定化処理装置
２  スラリ撹拌槽
３  リン酸類撹拌手段
４  アルカリ物質撹拌手段
５  リン酸類撹拌槽
６  リン酸類供給部
７  アルカリ物質撹拌槽
８  アルカリ物質供給部
１１，２１  溶液撹拌手段
１２  第１撹拌槽
１３  第２撹拌槽
２２  ろ過機
３０  石こう粉末の製造装置
３１  リン酸水素カルシウム二水和物生成手段
３２  混合機
３３  乾燥機
３４  撹拌槽
【図１】
2007106622.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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