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技術 廃石膏の改質装置及びその運転方法

出願人 宇部興産株式会社
発明者 丸屋英二田邉正英中桐吉隆
出願日 2016年2月25日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-034699
公開日 2017年8月31日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2017-149620
状態 特許登録済
技術分野 固体廃棄物の処理 アルカリ土類,Al,希土類金属化合物 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 可変バー クロス類 加熱改質 バーナ管 製品サイロ 再生重油 新築工事 粒状試料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏改質することが可能な廃石膏の改質装置、及び当該改質装置の運転方法を提供すること。

解決手段

廃石膏の改質装置100は、バーナ12を有し、廃石膏30を加熱して無水石膏32に改質する並流ロータリーキルン10と、廃石膏30を並流式ロータリーキルン10に供給する供給部20とを備える。供給部20は、バーナ12の燃焼フレーム16に向かって廃石膏30を供給するように構成される。

概要

背景

石膏ボードが使用されている家屋解体数が年々増大するにつれて、廃石膏発生量が増大している。それに伴って、廃石膏を処理するための技術へのニーズが高くなりつつある。このため、廃石膏を有効に活用する種々の検討がなされている。

廃石膏中には、通常、二水石膏とともに、紙及び有機混和剤が含有されている。このため、そのままセメント系材料に添加すると、強度発現性が低下したり、凝結性状が変動したりすることが懸念される。そこで、廃石膏を加熱することで紙及び有機混和剤を炭化及び分解し、石膏分半水石膏又は無水石膏として回収するための加熱改質装置が提案されている(特許文献1〜7参照)。

概要

SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏に改質することが可能な廃石膏の改質装置、及び当該改質装置の運転方法を提供すること。廃石膏の改質装置100は、バーナ12を有し、廃石膏30を加熱して無水石膏32に改質する並流ロータリーキルン10と、廃石膏30を並流式ロータリーキルン10に供給する供給部20とを備える。供給部20は、バーナ12の燃焼フレーム16に向かって廃石膏30を供給するように構成される。

目的

本発明は、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏に改質することが可能な廃石膏の改質装置、及び当該改質装置の運転方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

バーナを有し、廃石膏を加熱して無水石膏改質する並流ロータリーキルンと、前記廃石膏を前記並流式ロータリーキルンに供給する供給部と、を備え、前記供給部は、前記バーナの燃焼フレームに向かって前記廃石膏を供給するように構成される、廃石膏の改質装置

請求項2

前記廃石膏は、前記供給部から前記燃焼フレームに接触するように供給される、請求項1に記載の廃石膏の改質装置。

請求項3

前記バーナは前記燃焼フレームの向きを調節可能な可変バーナである、請求項1又は2に記載の廃石膏の改質装置。

請求項4

前記並流式ロータリーキルンの排煙に含まれる、前記無水石膏を含有するダスト回収する集塵部を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の廃石膏の改質装置。

請求項5

前記供給部よりも上流側に、前記廃石膏を乾燥させるドライヤーを備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の廃石膏の改質装置。

請求項6

バーナを有し、廃石膏を加熱して無水石膏に改質する並流式ロータリーキルンと、前記廃石膏を前記並流式ロータリーキルンに供給する供給部と、を備える改質装置の運転方法であって、前記供給部から、前記廃石膏を前記バーナの燃焼フレームに向かって供給する工程を有する、改質装置の運転方法。

請求項7

前記廃石膏は前記燃焼フレームに接触するように供給される、請求項6に記載の改質装置の運転方法。

技術分野

0001

本開示は、廃石膏改質装置、及び改質装置の運転方法に関する。

背景技術

0002

石膏ボードが使用されている家屋解体数が年々増大するにつれて、廃石膏の発生量が増大している。それに伴って、廃石膏を処理するための技術へのニーズが高くなりつつある。このため、廃石膏を有効に活用する種々の検討がなされている。

0003

廃石膏中には、通常、二水石膏とともに、紙及び有機混和剤が含有されている。このため、そのままセメント系材料に添加すると、強度発現性が低下したり、凝結性状が変動したりすることが懸念される。そこで、廃石膏を加熱することで紙及び有機混和剤を炭化及び分解し、石膏分半水石膏又は無水石膏として回収するための加熱改質装置が提案されている(特許文献1〜7参照)。

先行技術

0004

特開平10−230242号公報
特開2009−102205号公報
特開2006−225200号公報
特開2009−160507号公報
特開2006−199576号公報
特開2007−70138号公報
特開2007−308343号公報

発明が解決しようとする課題

0005

廃石膏を加熱すると、紙及び有機混和剤の炭化及び分解が進行する一方で、1200℃以上になると石膏の部分的な分解も進み、SOxが発生することが懸念される。このため、従来の改質装置で廃石膏を改質する際は、石膏の分解を抑制しながら廃石膏の改質を進行させるために、加熱温度をなるべく低くして、加熱時間を長くする必要があった。このため、生産効率が低く、また、滞留時間を確保するために設備も大型化する傾向にあった。

0006

そこで、本発明は、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏に改質することが可能な廃石膏の改質装置、及び当該改質装置の運転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

0007

本発明者らの検討によれば、紙及び有機混和剤の炭化及び分解反応と、石膏の分解反応には、反応開始温度及び反応速度に差異があることが分かった。かかる知見に基づき、廃石膏をバーナ燃焼フレームに向かって供給することで、石膏の分解が生じる前に、速やかに紙及び有機混和剤を炭化及び分解するとともに、効率的に無水石膏に改質できることを見出し、本発明を完成するに至った。

0008

すなわち、本発明は、一つの側面において、バーナを有し、廃石膏を加熱して無水石膏に改質する並流ロータリーキルンと、廃石膏を並流式ロータリーキルンに供給する供給部と、を備え、供給部は、バーナの燃焼フレームに向かって廃石膏を供給するように構成される、廃石膏の改質装置を提供する。

0009

この改質装置では、廃石膏がバーナの燃焼フレームに向かって供給されることから、供給部から並流式ロータリーキルン内に供給される廃石膏の昇温速度を十分に高くすることができる。これによって、廃石膏に含まれる石膏の分解が生じる前に、速やかに紙及び有機混和剤を炭化及び分解して、無水石膏への改質を促進できるものと推察される。したがって、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏に改質することができる。

0010

廃石膏は、供給部から燃焼フレームに接触するように供給されることが好ましい。これによって、並流式ロータリーキルン内に供給される廃石膏の昇温速度を一層高くすることができる。したがって、廃石膏に含まれる二水石膏の分解を一層抑制しつつ、さらに短い時間で紙及び有機混和剤を炭化及び分解して、無水石膏への改質を一層促進できるものと推察される。

0011

上記バーナは燃焼フレームの向きを調節可能な可変バーナであることが好ましい。これによって、廃石膏の処理量又は性状に応じた最適な加熱条件を見出しやすく、より効率的に無水石膏を得ることができる。

0012

上述の廃石膏の改質装置は、並流式ロータリーキルンの排煙に含まれる、無水石膏を含有するダストを回収する集塵部を備えることが好ましい。これによって、無水石膏の収率が向上し、生産性を高くすることができる。

0013

上述の廃石膏の改質装置は、供給部よりも上流側に、廃石膏を乾燥させるドライヤーを備えることが好ましい。これによって、得られる無水石膏を高品質にすることができる。

0014

本発明は、別の側面において、バーナを有し、廃石膏を加熱して無水石膏に改質する並流式ロータリーキルンと、廃石膏を並流式ロータリーキルンに供給する供給部と、を備える改質装置の運転方法であって、供給部から、廃石膏をバーナの燃焼フレームに向かって供給する工程を有する、改質装置の運転方法を提供する。

0015

この改質装置の運転方法では、廃石膏をバーナの燃焼フレームに向かって供給する工程を有することから、供給部から並流式ロータリーキルン内に供給される廃石膏の昇温速度を十分に高くすることができる。これによって、廃石膏に含まれる石膏の分解が生じる前に、速やかに紙及び有機混和剤を分解して、無水石膏への改質を促進できるものと推察される。したがって、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏に改質することができる。

0016

上記工程において、廃石膏は燃焼フレームに接触するように供給されることが好ましい。これによって、並流式ロータリーキルン内に供給される廃石膏の昇温速度を一層高くすることができる。したがって、廃石膏に含まれる石膏の分解を一層抑制しつつ、さらに短い時間のうちに紙及び有機混和剤を分解し、無水石膏への改質を一層促進できるものと推察される。

発明の効果

0017

本発明によれば、SOxの発生を十分に抑制しつつ、廃石膏を効率的に無水石膏に改質することが可能な廃石膏の改質装置、及び当該改質装置の運転方法を提供することができる。このような改質装置及び運転方法によれば、加熱時間を短くすることができるため、改質装置を十分に小型化することができる。また、無水石膏への改質が促進されることから、改質装置を小型化しても、高い効率で無水石膏を得ることができる。

図面の簡単な説明

0018

廃石膏の改質装置の一実施形態を示す模式図である。
図1の廃石膏の改質装置におけるII−II線断面図である。
廃石膏の改質装置の別の実施形態を示す模式図である。

0019

以下、場合により図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

0020

図1は、本実施形態の廃石膏の改質装置100を示す模式図である。改質装置100は、バーナ12を有し、廃石膏30を加熱して無水石膏32に改質する並流式ロータリーキルン10と、廃石膏30を並流式ロータリーキルン10に供給する供給部20と、を備える。

0021

並流式ロータリーキルン10には、上流側から下流側に向かって、キルンフッド11、ドラム本体17及び沈降室14が連通して設けられている。並流式ロータリーキルン10のキルンフッド11には、バーナ12が取り付けられている。バーナ12には、燃料を供給する燃料供給部が接続されている(不図示)。燃料は、気体燃料都市ガス等)、液体燃料重油等)、及び固体燃料微粉炭等)のいずれを使用してもよい。取扱いの容易性の観点からダストの発生が少ない液体燃料が好ましい。

0022

並流式ロータリーキルン10の形状及び大きさは特に限定されない。改質装置の小型化と十分な生産能力とを両立させる観点から、回転軸方向に沿うドラム本体17の長さLは、好ましくは1〜10mであり、より好ましくは2〜6mである。並流式ロータリーキルン10のドラム本体17の内径φは、例えば1〜3mである。短時間で無水石膏を排出できるようにする観点から、ドラム本体17の水平面に対する傾斜角度は0.5〜8°、及び回転数は1〜10rpmであることが好ましい。同様の観点から、傾斜角度は1〜5°、及び回転数は2〜7rpmであることがより好ましい。

0023

供給部20は、例えば、配管で構成される。配管は、キルンフッド11の上壁面から並流式ロータリーキルン10内に挿入され、その先端がドラム本体17の内部に配置されている。廃石膏30は、供給部20をなす配管を流通して、配管の先端の開口部から並流式ロータリーキルン10内に供給される。供給部20は、廃石膏を、ドラム本体17内における燃焼フレーム16に向かって供給する。供給部20は、廃石膏を重力で落下させることによって燃焼フレーム16に向かって供給するように構成されていてもよいし、廃石膏を流動させるガスとともに吐出することによって燃焼フレーム16に向かって供給するように構成されていてもよい。

0024

バーナ12は、燃焼フレーム16の向きを任意に調節可能な可変バーナであることが好ましい。例えば、投入された廃石膏30の微粒子気流の影響を受け、燃焼フレーム16の周囲に留まる時間が短い。そのため、廃石膏30の微粒分が多く、それらの改質が十分に進行し難い傾向にある場合には、燃焼フレーム16内を通過しやすいようにバーナ16の位置を調節することが有効である。このバーナ16の位置の調節は、製品(無水石膏)の品質を確認しながら適宜実施することが望ましい。このように、廃石膏30の粒度に応じてフレームの向きを最適な位置に調節することによって、最適加熱条件を見出すことが容易となる。これによって、一層効率的に無水石膏に改質することができる。可変バーナの例としてはバーナ管本体の軸線に対してバーナの先端部が曲がっており、バーナ管本体を軸線まわりに回転することによって、燃焼フレームの向きを変更できるものが挙げられる。可変バーナはこのような形態に限定されず、燃焼フレーム16の向きが変えられるものであれば特に限定されない。

0025

廃石膏30は、主成分として二水石膏を含有する。廃石膏30は、二水石膏に加えて、半水石膏、無水石膏、並びに、紙及び有機混和剤等の有機物を含んでいてもよい。廃石膏30における二水石膏の含有量は、例えば50質量%以上であってもよく、60〜90質量%であってもよい。廃石膏30における有機物の含有量は、炭素量に換算して、例えば5質量%以下であってもよく、3質量%以下であってもよい。

0026

廃石膏30としては、例えば、石膏ボード製工場で発生する廃材新築工事現場で発生する石膏ボードの端材解体工事現場で発生する廃材等を使用することができる。但し、解体工事現場で発生する廃材は、石膏以外の無機系の建築廃材が含有する。このような無機系の建築廃材の含有量は、並流式ロータリーキルン10内に供給される前に、低減されることが好ましい。無機系の建築廃材の含有量は、10質量%未満であることが好ましい。また、石膏ボード表面に貼り付けられた紙及びクロス類は、並流式ロータリーキルン10内での加熱により燃焼する。このため、並流式ロータリーキルン10に供給される前に、必ずしも取り除く必要はない。ただし、粉砕後にい分ける等の公知の方法によって取り除いてもよい。

0027

廃石膏30の粒度は、並流式ロータリーキルン10において閉塞が発生せず、サイロ又はタンク等からの排出が容易となる大きさであることが好ましい。そのような粒度としては、例えば50mm以下であり、好ましくは10mm以下であり、より好ましくは5mm以下である。これによって、ハンドリング性が向上し、供給部20から並流式ロータリーキルン10への送入を十分安定的に継続して行うことができる。

0028

供給部20は、バーナ12の燃焼フレーム16に向かって廃石膏30を供給する。並流式ロータリーキルン10内に供給された廃石膏30の大部分は、並流式ロータリーキルン10の内壁面に接触する前に、燃焼フレーム16に接触する。廃石膏30は、燃焼フレーム16内を通過するように供給されてもよい。ただし、供給される廃石膏30の全てが燃焼フレーム16に接触すること、又は、燃焼フレーム16内を通過することは必須ではない。

0029

バーナ12の燃焼フレーム16に向かって供給された廃石膏30は、十分に大きい昇温速度で昇温される。これにより、バーナ12の燃焼フレーム16に接触した廃石膏30に含まれる紙及び有機混和剤は、速やかに炭化及び分解される。そして、廃石膏30に含まれる二水石膏の大部分は、速やかに無水石膏に改質される。これらの反応は石膏が分解する前に完了させることができる。したがって、石膏の分解に伴って生じるSOxの発生を抑制しつつ、二水石膏を効率的に無水石膏に改質することができると考えられる。

0030

図2は、図1の改質装置100におけるII−II線断面図である。並流式ロータリーキルン10のドラム本体17の上流側の径方向における中心付近には、燃焼フレーム16が形成されている。供給部20から燃焼フレーム16に向かって供給された廃石膏30は、燃焼フレーム16内を通過し、ドラム本体17の上流側の底部付近堆積する。

0031

燃焼フレーム16内を通過した廃石膏30は、ドラム本体17の底部付近に堆積した後も、燃焼フレーム16の周囲を離れるまでの間、燃焼フレーム16の高温下に晒される。燃焼フレーム16に接しない廃石膏30も、ドラム本体17の底部付近に堆積した後、燃焼フレーム16の周囲で燃焼フレーム16の高温下に晒される。このように高温下に晒されることによって、紙及び有機混和剤の炭化及び分解と、無水石膏への改質が速やかに進行する。

0032

ドラム本体17は方向Pの向きに連続的に回転している。ドラム本体17の回転軸は、水平面に対して0.5〜8°傾斜しているため、上流側の方が下流側の方よりも高くなっている。このため、廃石膏30は、並流式ロータリーキルン10のドラム本体17の回転によって掻き混ぜながら、ドラム本体17の下流側に徐々に移動する。

0033

燃焼フレーム16の外炎は、例えば、石膏分解温度である1200℃以上の温度を有する。石膏の分解反応は瞬時には生じないため、外炎に接触した廃石膏30及び外炎近辺を通過した廃石膏30に含まれる紙及び有機混和剤の炭化及び分解を速やかに進行させることができる。廃石膏30は、供給部20によって燃焼フレーム16に向かって供給される。このため、廃石膏30が微粒分を含んでいても、ドラム本体17内の気流によって微粒分が浮遊して燃焼フレーム16と接触することなく排ガス中のダストとして排出されることを十分に抑制することができる。微粒分は、燃焼フレーム16と接触するか、燃焼フレーム16の近傍を通過することによって、瞬時に改質される。

0034

燃焼フレーム16に接触しない場合、紙及び有機混和剤の炭化及び分解に要する時間は長くなる傾向にある。加熱する時間が長くなると、石膏の分解反応が進行する傾向にある。このため、廃石膏30は、燃焼フレーム16に接触することが好ましい。同様の観点から、燃焼フレーム16の温度は高い方が好ましい。

0035

並流式ロータリーキルン10内における廃石膏30の滞留時間は、短いほど生産性を向上できる。ただし、無水石膏の品質及び生産量の安定化の観点から、例えば、30秒間以上10分間未満である。廃石膏30が燃焼フレームと接触した後も、並流式ロータリーキルン10内において石膏を十分に脱水させるため、並流式ロータリーキルン10における窯尻温度は500〜1000℃であることが好ましい。並流式ロータリーキルン10は、上述の滞留時間及び窯尻温度を維持できる構造を有していることが好ましい。

0036

ドラム本体17の上流側の底部に堆積した無水石膏32(廃石膏30)は、掻き混ぜられながら、ドラム本体17の下流側に移動する。図1に示すように、ドラム本体17内で加熱されて生成した無水石膏32は、ドラム本体17の下流側に接続された沈降室14を経由して並流式ロータリーキルン10の外部に排出される。二水石膏を改質して得られる無水石膏32は主成分としてII型無水石膏を含む。これに加えて、I型無水石膏及びIII型無水石膏の一方又は双方を含んでいてもよい。また、少量の半水石膏、二水石膏が残存していてもよい。

0037

無水石膏32は、f.CaO(遊離石灰)を含有していてもよく、その含有量は、1質量%以下であることが好ましい。このようにf.CaOの含有量を低減することによって、セメント添加材として好適に用いることができる。また、f.CaOは無水石膏が高温で分解することにより発生するものであるので、f.CaOの含有量が低ければ、並流式ロータリーキルン10において石膏の分解が抑制され、SOxの発生量が十分に低減されていることになる。なお、f.CaOは、セメント協会標準試験方法JCAS I−01「遊離酸化カルシウム定量方法」によって測定される。

0038

無水石膏32は、炭素分を含有していてもよく、その含有量(全炭素量)は0.5質量%以下であることが好ましい。このように全炭素量を低減することによって、セメント系添加材として好適に用いることができる。全炭素量は、JIS R 1603「ファインセラミックス窒化けい素微粉末化学分析方法」の赤外吸収法によって測定することができる。

0039

図3は、廃石膏の改質装置の別の実施形態を示す模式図である。図3の廃石膏の改質装置110は、図1に示される改質装置の構成に加えて、その上流側及び下流側に付帯設備を備える。供給部20の上流側には、廃石膏30を乾燥するドライヤー45が設けられている。原料タンク40に一旦保管された廃石膏は、ドライヤー45に供給される。ドライヤー45の種類は特に限定されず、ロータリーキルン、ケトル炉、気流乾燥炉、及び流動層乾燥炉等が例示できる。

0040

ドライヤー45における乾燥温度は、例えば70〜450℃である。ドライヤー45は、このような温度条件を実現できる構造であることが好ましい。ドライヤー45において乾燥された廃石膏は、ベルトコンベア50によって供給部20に移送される。そして、上述の改質装置100の説明のとおり、供給部20から並流式ロータリーキルン10に供給され、廃石膏は無水石膏に改質される。

0041

廃石膏を並流式ロータリーキルン10に投入する前に、ドライヤー45において、廃石膏を予備的に乾燥することによって、廃石膏の水分量を低減することができる。これによって、並流式ロータリーキルン10における廃石膏の改質が促進されるとともに、紙及び有機物の炭化及び分解も促進され、最終的に得られる無水石膏の品質を向上することができる。

0042

沈降室14の下流側には、集塵部60と、無水石膏を保管する製品サイロ70と集塵部60とが設けられている。並流式ロータリーキルン10で得られた無水石膏は、ベルトコンベア66によって製品サイロ70に移送される。

0043

一方、集塵部60には、並流式ロータリーキルン10内で生じた排煙が導入される。具体的には、排煙は、配管61を経由してサイクロン62に導入されて、粗粒ダストが回収される。サイクロン62からの排出ガスは、配管63を経由して電気集塵機64に導入される。電気集塵機64では、サイクロン62で回収できなかった微粒ダストが回収される。

0044

本実施形態では、供給部20からの廃石膏が並流式ロータリーキルン10において燃焼フレームに接触するように供給されていることから、微粒分も十分に改質されている。このため、集塵部60で回収される粗粒ダスト及び微粒ダストはいずれも主成分として無水石膏を含む。したがって、これらのダストは、どちらもベルトコンベア66によって製品サイロ70に移送することができる。このように、並流式ロータリーキルン10内で生じた排煙から無水石膏を回収することによって、無水石膏の収率が向上し、高い生産性を得ることができる。

0045

集塵部60は上述の態様に限定されず、サイクロン(遠心集塵機)及び電気集塵機の他に、ろ過集塵(バッグフィルタ)などの公知の集塵部を用いてもよい。これらの集塵機は、単独で用いてもよいし、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。

0046

改質装置110の運転方法は、ドライヤー45によって廃石膏を予備加熱する工程と、供給部20から廃石膏をバーナ12の燃焼フレーム16に向かって供給する工程と、並流式ロータリーキルン10内で廃石膏を加熱して無水石膏に改質する工程と、並流式ロータリーキルン10の排煙から無水石膏を含むダストを回収する工程と、を有する。各工程は、改質装置100,110に関する上述の説明に基づいて行うことができる。

0047

上述の改質装置100,110及びこれらの装置の運転方法では、廃石膏から無水石膏への改質が促進されることから、大掛かりな設備を用いることなく廃石膏の加熱時間を短くすることができる。このため、改質装置を十分に小型化するとともに、高い効率で廃石膏から無水石膏への改質を行うことができる。

0048

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

0049

実施例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

0050

(実施例1〜4)
図1に示すような、並流式ロータリーキルンと供給部を備える廃石膏の改質装置を準備した。この改質装置を用いて、以下の手順で廃石膏を改質して無水石膏を製造した。

0051

廃石膏ボードを4mm以下のサイズとなるように破砕して紙の一部を除去し、粒状試料を調製した。この粒状試料の密度化学組成、形態及び性状は表1に示すとおりであった。粒状試料30gと水300mLをビーカーに入れ、ハンドミキサーで1分間攪拌し、発泡の有無を調べた。その結果、大量の泡が生じ、発泡性があることが確認された。発泡性があることは、廃石膏に有機混和剤が含まれていることを示している。

0052

0053

粒状試料を、供給部から並流式ロータリーキルン(内径φ:1.4m,長さL:4.0m、傾斜:3°)内に供給した。バーナに、燃料である再生重油を54〜77L/時間の燃料使用量となる範囲で供給し、並流式ロータリーキルンの窯尻温度を表2に示すとおりに調整した。粒状試料は、図1に示すように、粒状試料と燃焼フレームとが直接接触するように供給した。粒状試料の供給量は1.1トン/時間とした。粒状試料が並流式ロータリーキルン内に滞留する滞留時間は、並流式ロータリーキルンの回転数を変えることによって調整した。各実施例における滞留時間は表2に示すとおりとした。このようにして、廃石膏を改質して無水石膏を得た。

0054

加熱処理後の無水石膏について、化学組成(ig.loss、f.CaO、C)、石膏形態、発泡性を評価した。強熱減量(ig.loss)は、JIS R 5202:2010の「5.強熱減量の定量方法」における「5.2高炉セメント及び高炉スラグ以外の場合」によって測定した。f.CaOは、セメント協会標準試験方法JCAS I・01「遊離酸化カルシウムの定量方法」によって測定した。石膏形態はX線回折によって確認した。C(全炭素量)は、JIS R 1603「ファインセラミックス用窒化けい素微粉末の化学分析方法」の赤外吸収法によって測定した。発泡性は上述の粒状試料と同様にして評価した。評価結果は表2に示すとおりであった。

0055

0056

表2に示される結果から、実施例1〜4では、窯尻温度が550〜680℃と低いにもかかわらず、廃石膏の強熱減量及び全炭素量が短い滞留時間で減少し、無水石膏を効率的に製造することができた。また、f.CaOが生成していないことから、石膏の分解に伴うSOxの発生が十分に抑制され、高い収率で無水石膏が得られることが確認された。

0057

(実施例5〜14)
キルンの供給部の上流側に、図3に示すような廃石膏を乾燥するキルン型ドライヤー(φ:1.4m×L:12.0m)を備える廃石膏の改質装置を用いて、廃石膏を乾燥及び改質して無水石膏を製造した。キルン型ドライヤーでは、廃石膏に含まれる結晶水揮散を促進して強熱減量(ig.loss)を十分に下げるため、乾燥温度を260〜300℃に設定し、キルン型ドライヤー内の滞留時間(乾燥時間)を20分間とした。乾燥後の廃石膏の主成分は半水石膏であった。乾燥後の廃石膏の強熱減量を、無水石膏の強熱減量の測定方法と同様にして測定した。測定結果は表3に示すとおりであった。乾燥後の廃石膏は、一旦貯蔵タンクに保管された後、実施例1〜4と同様にして改質し、無水石膏を製造した。各実施例における窯尻温度及び滞留時間は表3に示すとおりであった。実施例1〜4と同様にして得られた無水石膏の評価を行った。得られた無水石膏の評価結果は表3に示すとおりであった。

0058

実施例

0059

表2と表3の対比結果から、並流式ロータリーキルンで加熱する前に、ドライヤーで廃石膏を乾燥することによって、無水石膏の強熱減量及び全炭素量が低減され、より良好な品質を有する無水石膏が得られることが確認された。なお、各実施例においてf.CaOが若干生じているが、その量は微量であり問題のないレベルであった。

0060

廃石膏を効率的に無水石膏に改質することが可能な廃石膏の改質装置、及び当該改質装置の運転方法が提供される。

0061

10…並流式ロータリーキルン、11…キルンフッド、12…バーナ、14…沈降室、16…燃焼フレーム、17…ドラム本体、20…供給部、30…廃石膏、32…無水石膏、40…原料タンク、45…ドライヤー、50,66…ベルトコンベア、60…集塵部、61,63…配管、62…サイクロン、64…電気集塵機、70…製品サイロ、100,110…改質装置。

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