特許 7078512 廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-23

(45)【発行日】2022-05-31

(54)【発明の名称】廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/30 20220101AFI20220524BHJP

   C01F 11/46 20060101ALI20220524BHJP

   B03B 5/30 20060101ALI20220524BHJP

   B09B 101/45 20220101ALN20220524BHJP

【ＦＩ】

B09B3/30

C01F11/46 C

B03B5/30

B09B101:45

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018200466

(22)【出願日】2018-10-25

(65)【公開番号】P2020065975

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003182

【氏名又は名称】株式会社トクヤマ

(73)【特許権者】

【識別番号】512232399

【氏名又は名称】株式会社トクヤマ・チヨダジプサム

(74)【代理人】

【識別番号】100086830

【弁理士】

【氏名又は名称】塩入 明

(74)【代理人】

【識別番号】100096046

【弁理士】

【氏名又は名称】塩入 みか

(72)【発明者】

【氏名】松尾 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】山下 功

(72)【発明者】

【氏名】片岡 誠

【審査官】越本 秀幸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／１７６６８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１０／０１３８０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－２７１６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１２５９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７０９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２４１０８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０９Ｂ ３／００－５／００

Ｃ０１Ｆ １１／４６

Ｂ０３Ｂ ５／２８－５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃石膏ボード由来の石膏をか焼し半水及び／又は無水III型の石膏粒体とし、当該石膏粒体を水と混合して石膏スラリーとした後、当該石膏スラリー中に析出した二水石膏粒子を固液分離する、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法において、
石膏粒体を水に混合した後、二水石膏粒子を固液分離する前に、石膏スラリー中の重量異物を重力沈降により除去することを特徴とする、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。

【請求項2】

混合槽で石膏粒体を水と混合し、析出槽で石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、
当該石膏スラリーを異物分離装置に導入し、重力沈降により、石膏スラリーと、重量異物及び石膏スラリーの混合物に分離し、
分離した石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させ、
前記混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させることを特徴とする、請求項１の廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。

【請求項3】

前記混合物から重量異物と石膏スラリーへの篩い分けを振動篩により行うと共に、
前記固液分離前に石膏スラリーから紙粉を振動篩により篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを固液分離することを特徴とする、請求項２の廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は廃石膏ボードからの二水石膏の回収に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（WO2012/176688）は、廃石膏ボードからの二水石膏の回収を開示している。廃石膏ボードを破砕機により粉砕し、紙片と石膏とに分離する。また必要に応じ、破砕機の前後に磁選機を配置し、ビス、ネジなどの金属異物を分離し、異物を除去する。異物を除去した石膏をか焼し半水石膏に変化させ、水と混合して石膏スラリーとする。石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、振動篩により残存する紙粉を除去し、篩を通過した石膏スラリーを固液分離すると、二水石膏粒子を回収できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】WO2012/176688

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者らは、廃石膏ボードには、石膏ボードの原紙に由来する紙と金属異物の他に、石膏プラスター等に由来する砂利、砂が混入していることに気付いた。また銅、アルミニウム等の非磁性金属は、磁選機では分離できない。か焼後に風力選別等により石膏中の砂、砂利等と金属異物（重量異物）を分離することを試みたが、重量異物に石膏が固着しているため、石膏と重量異物の分離は不十分であった。

【0005】

この発明の課題は、石膏スラリー中の重量異物を効率的に分離することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明は、廃石膏ボード由来の石膏をか焼し半水及び／又は無水III型の石膏粒体とし、当該石膏粒体を水と混合して石膏スラリーとした後、当該石膏スラリー中に析出した二水石膏粒子を固液分離する、廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法において、
石膏粒体を水に混合した後、二水石膏粒子を固液分離する前に、石膏スラリー中の重量異物を重力沈降により除去することを特徴とする。

【0007】

重量異物を風力選別等により乾式で分離することに比べ、石膏スラリー中で重量異物を沈降させると、重量異物とスラリーを容易に分離でき、分離装置に附属する篩等が石膏により目詰まりすることもない。この発明では、二水石膏スラリーから重量異物を効率的に除去できる。

【0008】

好ましくは、混合槽で石膏粒体を水と混合し、析出槽で石膏スラリー中に二水石膏粒子を析出させ、
当該石膏スラリーを異物分離装置に導入し、重力沈降により、石膏スラリーと、重量異物及び石膏スラリーの混合物に分離し、
分離した石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させ、
前記混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させる。

【0009】

重量異物は、混合槽及び析出槽の撹拌羽根、石膏スラリーを送り出すポンプのインペラー、配管等を摩耗させ、さらに撹拌羽根の回転を不安定にする。そこで析出槽あるいは混合槽から石膏スラリーを異物分離装置に導入し、異物を除去した石膏スラリーを還流させることにより装置の摩耗を抑制し、また安定して撹拌できるようにする。なお固液分離の直前に重量異物を分離しても良い。石膏スラリー中で二水石膏粒子の析出が進むと、重量異物の分離が容易になるので、好ましくは析出槽から石膏スラリーを抽出し、重量異物を分離する。

【0010】

重力沈降で重量異物のみを分離することは難しく、重量異物に石膏スラリーも随伴する。そこで混合物を重量異物と石膏スラリーとに篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを混合槽あるいは析出槽に還流させることにより、石膏スラリーのロスを防止する。

【0011】

特に好ましくは、前記混合物から重量異物と石膏スラリーへの篩い分けを振動篩により行うと共に、前記固液分離前に石膏スラリーから紙粉を振動篩により篩い分けし、篩い分けした石膏スラリーを固液分離する。

【0012】

固液分離前の段階では石膏スラリーから重量異物を篩い分け済みで、重量異物を除去済みの石膏スラリーから紙粉を篩い分けすると、回収した紙粉は製紙原料として再利用できる。また振動篩は、メッシュとは異なり、紙粉が詰まり難い。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例の二水石膏の回収方法を示す工程図

【図2】実施例での重量異物の分離工程を示す図

【図3】変形例での重量異物の分離工程を示す図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に本発明を実施するための実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。

【実施例】

【0015】

図１～図３に、実施例と変形例を示す。図１において、２は二水石膏の回収装置で、廃石膏ボードを破砕機４により破砕し、粉砕機５により粉砕し、図示しない篩により廃石膏と石膏ボードの紙に由来する紙片とに分離する。そして廃石膏を例えば一旦サイロ６に貯蔵し、か焼機７により例えば１３０℃以上１５０℃以下に加熱し、半水石膏及び又は無水III型石膏に変化させる。なおサイロ６は設けなくても良い。か焼機７でか焼した石膏には砂、砂利、金属片等の重量異物と紙粉とが混入し、重量異物に石膏が固着しているため、風力選別等により石膏と重量異物を分離することは難しい。また篩で分離すると、篩の開口以下の重量異物を除去できず、開口を小さくすると石膏により篩が目詰まりしやすい。

【0016】

か焼した石膏を混合槽１０へ投入し、後述の異物分離装置１２から還流した石膏スラリー、石膏スラリーのろ液及び水と混合し、石膏スラリーとする。石膏スラリーを重力落下あるいはスラリーポンプ等により、図示しない撹拌機を備えた析出槽１１へ供給し、析出槽１１で石膏スラリーは撹拌され、半水石膏等が溶解し、二水石膏粒子として析出する。重量異物は撹拌機の撹拌羽根、後述のスラリーポンプ２１のインペラー、配管等を摩耗させ、また撹拌を不安定にするので、異物分離装置１２により除去する。なお析出槽１１は多段に限らず１段でも良い。

【0017】

混合槽１０あるいは析出槽１１の底部あるいは下部から、スラリーポンプ１３により石膏スラリーを異物分離装置１２へ圧送する。異物分離装置１２の底部にスラリー中の重量異物を沈降させ、異物分離装置１２の上部から、石膏スラリーを還流路１８を介して混合槽１０あるいは析出槽１１へ還流させる。異物分離装置１２内に沈降した重量異物には石膏スラリーが随伴しているので、振動篩１４により篩上の重量異物と篩下の石膏スラリーとに分離し、石膏スラリーを還流路１９を介して混合槽１０あるいは析出槽１１へ還流させる。

【0018】

図２に異物分離装置１２を拡大して示す。異物分離装置１２は例えば縦長のパイプで、異物分離装置１２の形状、内径、高さ、邪魔板などの付属物の有無は、スラリーの流速、重量異物の形状と重量等に応じて定める。異物分離装置１２は底部あるいは下部にロータリーバルブ１７等の強制排出装置を有し、重量異物をロータリーバルブ１７により排出する。なおロータリーバルブ１７を設けず、底部の排出口から重量異物を自然流出させると、石膏スラリーも多量に流出する。石膏スラリー中で二水石膏粒子の析出が進むと、重量異物の分離が容易になるので、混合槽１０のスラリーではなく、析出槽１１のスラリーを処理することが好ましい。また重量異物は析出槽１１等の底部に滞留するので、析出槽１１等の底部あるいは下部から石膏スラリーをスラリーポンプ１３へ供給する。

【0019】

重量異物を除去済みで、二水石膏粒子が析出したスラリーをスラリーポンプ２１を介して振動篩１５へ供給し、紙粉と石膏スラリーを分離する。なお振動篩１５を低い位置に設け、重力落下によりスラリーを供給しても良い。分離した紙粉には重量異物が含まれていないので、製紙材料として再利用できる。石膏スラリーをフィルタープレス１６等の固液分離装置へ供給し、二水石膏粒子を回収し、ろ液を還流路２０を介して混合槽１０へ供給する。また篩い分け、ろ過などにより失われた水を、還流路２０等から補給する。

【0020】

異物分離装置は図２の構造のものに限らない。例えば図３の異物分離装置２２のように、傾斜した流路を石膏スラリーが流れる間に重量異物を沈降させ、沈降部２３から分離するようにしても良い。さらに析出槽１１の底部外周等にロータリーバルブ等の強制排出装置を設けて、重量異物を分離しても良い。また異物分離装置１２，２２を振動篩１５の直上流側に配置し、重量異物を除去した石膏スラリーを振動篩１５に供給しても良い。

【0021】

異物分離装置１２，２２を設けることにより、スラリー中の重量異物を除去し、撹拌羽根、インペラー、配管等の摩耗を抑制すると共に、安定して撹拌できるようにし、さらに振動篩１５で重量異物を含まない紙粉と石膏スラリーを分離できるようにする。

【0022】

実験例
半水石膏５ｔ／ｈと、ろ液と水の混合物１０ｔ／ｈを混合槽１０へ投入し、合計容積１７５ｍ^３の析出槽１１で二水石膏粒子を析出させた。析出装置１１の底部から石膏スラリーを１５ｍ^３／ｈで抽出し、異物分離装置１２に供給し、重量異物を濃縮した石膏スラリーを排出し、重量異物を除去済みの石膏スラリーを析出槽１１等へ還流した。強制排出装置から排出した石膏スラリーを開口１ｍｍの振動篩１４により篩い分けした。

【0023】

乾式での篩い分けと異なりスラリーから重量異物を分離するので、開口１ｍｍの篩でも二水石膏による目詰まりは生じなかった。なお篩を多量の石膏スラリーが通過したので、析出槽１１へ還流させた。重量異物の多くは砂利と砂で、石膏プラスターの骨材であり、サイズは１～３ｍｍ程度、石膏の付着量は僅かで、重量は乾燥重量で４０ｋｇ／ｈであった。

【0024】

析出槽１１から１２ｍ^３／ｈで石膏スラリーを抽出し、振動篩１５により紙粉を除去し、紙粉を除去済みのスラリーをフィルタープレス１６により固液分離した。振動篩１５の開口は０．５ｍｍで、乾燥重量で１５ｋｇ／ｈの軽量異物を分離した。軽量異物中の灰分は２２ｍａｓｓ％で、石膏と砂に由来していた。灰分がこのレベルであれば、製紙用にリサイクルが可能である。

【0025】

石膏スラリーを析出槽１１と異物分離装置１２の間で循環させたので、スラリーポンプのインペラー、配管、撹拌羽根の損傷を抑制できた。また析出槽１１の底部に蓄積した重量異物のため撹拌が停止することもなかった。一方、異物分離装置１２を設置する前は、インペラー等の損傷が著しく、撹拌羽根の動作も不安定であった。さらに振動篩１５で除去した異物中の灰分は７８ｍａｓｓ％で、これは最終処分場で処理するしかなかった。

【符号の説明】

【0026】

２ 回収装置
４ 破砕機
５ 粉砕機
６ サイロ
７ か焼機
１０ 混合槽
１１ 析出槽
１２，２２ 異物分離装置
１３．２１ スラリーポンプ
１４，１５ 振動篩
１６ フィルタープレス
１７ ロータリーバルブ
１８～２０ 還流路
２３ 沈降部

【図1】

【図2】

【図3】