(57)【要約】【課題】紙、セルロース繊維や界面活性剤の含有率が十分に低減されており、それゆえ、セメントの石膏成分中に高い割合で置換して使用することのできる再資源化された石膏を、容易に得ることのできる石膏ボード廃材の処理方法を提供する。【解決手段】石膏ボード廃材の処理方法は、石膏ボード廃材の粉砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材粉砕物と水とを混合してスラリーを得る工程（Ｂ）と、前記スラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去する工程（Ｃ）と、スラリーから石膏を回収する工程（Ｄ）と、を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ボード廃材の粉砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材粉砕物と水とを混合してスラリーを得る工程（Ｂ）と、前記スラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去する工程（Ｃ）と、スラリーから石膏を回収する工程（Ｄ）と、を含むことを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。
【請求項２】
目開きが105μｍ以下のふるいを使用して湿式振動ふるい処理する請求項１に記載の石膏ボード廃材の処理方法。
【請求項３】
スラリー濃度が30質量％以下である請求項１又は２に記載の石膏ボード廃材の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の石膏ボード廃材の処理方法により得られた石膏を含むセメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏ボード廃材の処理方法、特に、石膏ボード廃材から、セメント原料として再利用することのできる石膏を回収するための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の改装・解体や新築内装工事等に伴って大量に排出される石膏ボード廃材は、その大部分が再利用されることなく廃棄され、埋立て処分されているのが現状である。
近年、石膏ボード廃材の発生量は年々増加する傾向にあり、石膏ボード廃材を廃棄処分するための埋立地の確保が困難になりつつあることや、環境保全の観点等から、石膏ボード廃材を再利用することが求められている。
【０００３】
石膏ボード廃材の再利用方法としては、石膏ボード廃材中の石膏を、セメントの石膏成分として利用することが検討されている。例えば、石膏ボード廃材から乾式破砕により紙を除去して得られる回収石膏を石膏成分の少なくとも一部として含有することを特徴とするコンクリート用ポルトランドセメントが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１９２４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、石膏ボード廃材から回収された石膏には、紙やセルロース繊維を多く含むため、そのままの状態でセメント原料として使用すると、セメント組成物のフロー値の低下などの弊害が起こることがある。また、石膏ボード廃材から回収された石膏には、石膏ボードを製造する過程で添加される界面活性剤も残存しているため、そのままの状態でセメント原料として使用すると、界面活性剤の気泡作用によりモルタルやコンクリートの機械的強度（例えば、圧縮強さ）が低下することが確認されている。そのため、特許文献１の技術によると、ポルトランドセメントの石膏成分中の、石膏ボード廃材からの回収石膏の使用割合（置換率）を、低く抑えることが必要であり、それゆえ、石膏ボード廃材を大量に処理することが困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、紙、セルロース繊維や界面活性剤の含有率が十分に低減されており、それゆえ、セメントの石膏成分中に高い割合で置換して使用することのできる再資源化された石膏を、容易に得ることのできる石膏ボード廃材の処理方法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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、石膏ボード廃材粉砕物と、水を混合してスラリーとした後、該スラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去すれば、紙とセルロース繊維に加えて界面活性剤の含有率を低減させることができ、この石膏をセメント原料用の石膏として好適に用い得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］石膏ボード廃材の粉砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材粉砕物と水とを混合してスラリーを得る工程（Ｂ）と、前記スラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去する工程（Ｃ）と、スラリーから石膏を回収する工程（Ｄ）と、を含むことを特徴とする石膏ボード廃材の処理方法。
［２］湿式振動ふるい処理は、目開きが105μｍ以下のふるいを使用する上記［１］に記載の石膏ボード廃材の処理方法。
［３］スラリー濃度が30質量％以下である上記［１］又は［２］に記載の石膏ボード廃材の処理方法。
［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の石膏ボード廃材の処理方法により得られた石膏を含むセメント。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の石膏ボード廃材の処理方法によると、石膏ボード廃材粉砕物と、水とを混合してスラリーとし、該スラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去するという簡易な方法によって、石膏ボード廃材から回収される石膏中の紙、セルロース繊維と界面活性剤の含有率を大きく低減させることができる。
本発明の処理方法により得られた石膏は、紙、セルロース繊維と界面活性剤の含有率が小さいため、セメントの石膏成分中に大きな割合（置換率）で使用することができる。例えば、普通ポルトランドセメントの原料である石膏成分の全量を、本発明の処理方法により得られた石膏で代替しても、通常の石膏（排脱二水石膏）とほぼ同等の物性（圧縮強さ等の機械的強度や、フロー値等）を発現し得るポルトランドセメントを得ることができる。よって、石膏ボード廃材から紙、セルロース繊維や界面活性剤を除去せずに、石膏を再資源化した場合と比べて、石膏ボード廃材の処理量、及び再資源化した石膏の使用量を増大させることができる。その結果、廃棄処分される石膏ボード廃材の量を削減することができ、石膏ボード廃材の埋立処分地の確保の問題なども軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、本発明の石膏ボード廃材の処理方法について詳細に説明する。
本発明の石膏ボード廃材の処理方法は、石膏ボード廃材の粉砕物を準備する工程（Ａ）と、前記石膏ボード廃材粉砕物と水とを混合してスラリーを得る工程（Ｂ）と、前記スラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去する工程（Ｃ）と、スラリーから石膏を回収する工程（Ｄ）と、を含む。
【０００９】
［工程（Ａ）］
本工程は、石膏ボード廃材の粉砕物を準備する工程である。
本発明の処理方法の対象となる石膏ボード廃材としては、廃棄物として扱われる石膏ボードであればよく、例えば、石膏ボードの生産時や新築内装工事等で発生する石膏ボードの端材や、建築物の改装・解体工事等で発生する石膏ボード等が挙げられる。
石膏ボードは、石膏を主体とする芯材を、石膏ボード用原紙で被覆した板状の構造を有するものである。
石膏ボードにおける石膏と紙の割合は、厚さ12mmの石膏ボードの場合、石膏が93質量％程度、紙が7質量％程度である。
セメント原料として用いる石膏成分中に紙やセルロース繊維が含まれていると、セメント組成物のフロー値の低下などの弊害が起こることがある。本発明では、後述する工程（Ｃ）において、石膏ボード廃材から紙とセルロース繊維を最終的に除去するものであるが、工程（Ｃ）における紙とセルロース繊維の除去を効率的に行うために、本工程において、紙とセルロース繊維をある程度（好ましくは紙とセルロース繊維の合計量が1.0質量％以下、より好ましくは紙とセルロース繊維の合計量が0.5質量％以下程度まで）除去しておくことが好ましい。
ここでの紙とセルロース繊維の除去方法としては、（ａ）石膏ボード廃材をジョークラッシャで解砕した後、乾式篩を用いて紙やセルロース繊維と石膏とを分離する方法、（ｂ）石膏ボード廃材をロール間で圧縮し、石膏分を粉状にして紙と石膏を分離する方法、（ｃ）市販の石膏ボード粉砕分別機を用いる方法、などを挙げることができる。
なお、除去した紙には、若干の石膏分が付着している。この紙は、カルシウムサルホアルミネートクリンカーや特殊セメントクリンカー用の原料として使用することができる。
【００１０】
石膏ボード廃材破砕物の最大粒径は、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下である。該最大粒径が10mmを超えると、工程（Ｃ）における紙とセルロース繊維の除去の効率が低下するうえ、界面活性剤の含有率の小さい石膏を製造するのが困難になるため、好ましくない。
石膏ボード廃材の粉砕方法としては、上述の（ａ）〜（ｃ）の紙の除去方法における粉砕方法等が挙げられる。
石膏ボード廃材における紙の除去と石膏の粉砕の順序は、紙を除去した後に石膏を破砕してもよいし、あるいは、石膏ボード廃材を破砕して、所望の粒度の石膏破砕物を得た後に、紙を除去してもよい。
【００１１】
［工程（Ｂ）］
本工程は、工程（Ａ）で準備した石膏ボード廃材破砕物と水とを混合してスラリーを得る工程である。
スラリーを調製する方法としては、均一なスラリーを得ることができれば特に限定されるものではないが、例えば、撹拌手段を備えた容器等に水と石膏ボード廃材粉砕物とを収容し、例えば、10〜90分間、好ましくは15〜60分間、撹拌する方法が挙げられる。
スラリー濃度は30質量％以下であることが好ましく、5〜25質量％がより好ましく、10〜20質量％がさらに好ましい。スラリー濃度が30質量％を超えると、石膏粉のふるい通過性能が低下し石膏の回収率が低下するとともに、界面活性剤の含有率が小さい石膏を製造するのも困難となる。一方、スラリー濃度が5質量％未満では、石膏ボード廃材粉砕物の単位質量当たりの水量が大きくなり、処理の効率が低下する。
【００１２】
［工程（Ｃ）］
本工程は、工程（Ｂ）で得られたスラリーから湿式振動ふるい処理により紙とセルロース繊維を除去する工程である。具体的には、工程（Ｂ）で得られたスラリーを湿式振動ふるいに供給し、紙とセルロース繊維がふるい上に残留し、石膏を含むスラリーはふるいを通過することにより、紙とセルロース繊維を除去する。湿式振動ふるい装置としては、ダルトン社製、興和工業所社製等の装置を使用することができる。
本工程においては、目開きが105μｍ以下のふるいを使用して湿式振動ふるい処理することが好ましく、目開きが34〜105μｍのふるいを使用することがより好ましく、目開きが34〜45μｍのふるいを使用することがさらに好ましい。ふるいの目開きが105μｍを超えると、微細なセルロース繊維がふるいを通過してしまうため好ましくない。一方、ふるいの目開きが34μｍ未満では、ふるいがつまりやすく処理の効率が低下する。
湿式振動ふるい処理の振動数は、500回／分〜4000回／分が好ましく、1000回／分〜2000回／分がより好ましい。振動数が500回／分未満では、ふるいがつまりやすく処理の効率が低下する。振動数が4000回／分を超えると、セルロース繊維がふるいを通過し易くなるので好ましくない。
なお、本工程においては、回収される石膏中の紙とセルロース繊維の合計量が0.1質量％以下になるように紙とセルロース繊維を除去するのが好ましく、0.05質量％以下となるように除去するのがさらに好ましい。
【００１３】
本工程においては、スラリーを湿式振動ふるいに供給する前に、必要に応じて、スラリーをインライン式の破砕機に通すことができる。上記のように、湿式振動ふるい処理においては、目開きが105μｍ以下のふるいを使用することが好ましいので、スラリー中の石膏の粒径が大きい場合（105μｍを超える場合）は、スラリーをインライン式の破砕機を通すことが好ましい。インライン式の破砕機としては、三井鉱山社製のトリゴナル、スラッシャー、マイミル等を使用することができる。また、湿式のアトライタミル等も使用することができる。
【００１４】
［工程（Ｄ）］
本工程は、工程（Ｃ）でふるいを通過したスラリーから石膏を回収する工程である。石膏を回収する方法としては、フィルタープレス、ベルトフィルター、デカンター等の固液分離装置を使用して含水率40質量％程度に脱水した後、乾燥する方法等が挙げられる。
【００１５】
本発明の処理方法によって得られる石膏は、紙、セルロース繊維や界面活性剤の含有率が十分に低減されたものである。なお、石膏は、少なくとも回収時においては二水石膏の形態を有する。
本発明の処理方法により得られた石膏は、ほぼ全量が二水石膏であるので、そのまま／あるいは粉砕してセメント原料（石膏成分）として用いることができる。なお、セメント原料（石膏成分）として用いる場合のブレーン比表面積は、2000〜10000cm2/gであることが好ましい。
【００１６】
次に、本発明の処理方法によって得られた石膏を含むセメントについて説明する。
本発明の処理方法によって得られた石膏を、石膏成分として使用することのできるセメントとしては、二水石膏を用いるセメントであれば特に限定されないが、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、ジェットセメント、白色セメント等の特殊セメントや、セメント系土壌改良材等が挙げられる。中でも、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントは、その生産量が多く、石膏ボード廃材の処理量を増大させることができるので、好ましい。
【００１７】
セメント（例えば、ポルトランドセメント）は、常法に従って、本発明の処理方法により得られた石膏と、セメントクリンカーとを混合することにより製造することができる。  セメント中の石膏の質量割合は、従来使用されている石膏（排脱石膏等）と同等である。
セメントの原料である石膏成分中の、本発明の処理方法により得られた石膏の使用割合は、特に限定されることがなく任意であるが、好ましくは50〜100質量％、より好ましくは60〜100質量％、さらに好ましくは70〜100質量％である。該使用割合を前記の好ましい数値範囲内とすれば、石膏ボード廃材の処理量の増大を図ることができ、また、従来セメント原料として使用されている排脱石膏等の使用量を削減することができる。なお、得られるセメントを用いて調製されるモルタル等は、紙、セルロース繊維や界面活性剤の含有率が小さいため、排脱石膏を用いた場合とほぼ同等の物性（例えば、機械的強度、流動性等）を有するものである。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［１．石膏ボード廃材の粉砕処理］
石膏ボード廃材をロールクラッシャーで破砕し、10mmメッシュ及び2.5mmメッシュの篩かけを行い、紙とセルロース繊維の合計量が1.24質量％である石膏ボード廃材破砕物（Ａ−１）（最大粒径：2.5mm以下）を得た。
［２．石膏ボード廃材からの石膏の回収］
上記石膏ボード廃材粉砕物（Ａ−１）と水とを混合撹拌し、濃度9質量％の均一なスラリーを得た。該スラリーをインライン式の破砕機（三井鉱山社製トリゴナル）に通した後、湿式振動ふるい処理を行った。湿式振動ふるい装置としては興和工業所社製KFC-800-IW型湿式振動ふるいを使用し、ふるいは目開きが105μｍ、45μｍ又は34μｍのふるいを使用した。また、振動数は3600回／分とした。ふるいを通過したスラリーは、フィルタープレスで固液分離した後、60℃で24時間乾燥して石膏（Ａ−２）を回収した。
なお、得られた石膏（Ａ−２）は、その全量が二水石膏であり、紙とセルロース繊維の合計量は、いずれの目開きのふるいを用いたものでも0.03質量％以下であった。
【００１９】
［３．普通ポルトランドセメントの製造］
［実施例１］
石膏（Ａ−２）を添加したことによる普通ポルトランドセメント中のSO3の増加が、SO3換算で+1.5質量％となるように、石膏（Ａ−２）をクリンカに加えて粉砕し、ブレーン値3270cm2/gの普通ポルトランドセメント（Ｂ−１）を製造した。
［比較例１］
上記石膏ボード廃材粉砕物（Ａ−１）を、ふるい目開きが105μｍのふるいを使用して、乾式振動ふるい処理を行った石膏（紙とセルロース繊維の合計量は0.2質量％）を、石膏を添加したことによる普通ポルトランドセメント中のSO3の増加が、SO3換算で+1.5質量％となるように、クリンカに加えて粉砕し、ブレーン値3270cm2/gの普通ポルトランドセメント（Ｂ−２）を製造した。
［参考例１］
排脱二水石膏（市販品の普通ポルトランドセメントの製造に使用されているもの）を添加したことによる普通ポルトランドセメント中のSO3の増加が、SO3換算で+1.5質量％となるように、排脱二水石膏をクリンカに加えて粉砕し、ブレーン値3270cm2/gの普通ポルトランドセメント（Ｂ−３）を製造した。
【００２０】
［４．普通ポルトランドセメントの物性の評価］
［実施例１］
普通ポルトランドセメント（Ｂ−１）について、下記に示す方法により、圧縮強さ及び空気量を測定した。結果を表１に示す。
（１）モルタルの圧縮強さ
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）に準じて、モルタルの圧縮強さを測定した。なお、測定は、混練時から３日後、７日後、２８日後の３つの時点で行った。
（２）モルタルの空気量
上記（１）の圧縮強さの試験に用いた混練物の空気量を、モルタルエアメーター（丸東製作所社製；商品名：Ｃ１３−Ｓ）を用いて測定した。
【００２１】
［比較例１］
普通ポルトランドセメント（Ｂ−１）にかえて、普通ポルトランドセメント（Ｂ−２）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして各種物性を測定した。結果を表１に示す。
［参考例１］
普通ポルトランドセメント（Ｂ−１）にかえて、普通ポルトランドセメント（Ｂ−３）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして各種物性を測定した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2009050777.tif 000002
【００２３】
上記のように、本発明の処理方法により得られた石膏は、紙とセルロース繊維の含有量が少なかった。また、本発明の処理方法により得られた石膏を用いた普通ポルトランドセメント（実施例１〜３）は、排脱二水石膏を用いた普通ポルトランドセメント（参考例１）とほぼ同等の圧縮強さを有することがわかる。一方、石膏ボード廃材を乾式粉砕した石膏を用いた普通ポルトランドセメント（比較例１）では、実施例や参考例のセメントと比べて、モルタルの空気量が多く、圧縮強さが小さいことがわかる。