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JP2005187322A - Gypsum decomposition method - Google Patents

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JP2005187322A
JP2005187322A JP2004349492A JP2004349492A JP2005187322A JP 2005187322 A JP2005187322 A JP 2005187322A JP 2004349492 A JP2004349492 A JP 2004349492A JP 2004349492 A JP2004349492 A JP 2004349492A JP 2005187322 A JP2005187322 A JP 2005187322A
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JP
Japan
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gypsum
gas
reaction
hydrogen sulfide
calcium
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004349492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Takeda
要一 武田
Shigeru Ueda
滋 植田
Takahiko Okura
隆彦 大藏
Akira Nakamura
公 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Mining Research & Technology Co Ltd
Original Assignee
Nippon Mining Research & Technology Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Mining Research & Technology Co Ltd filed Critical Nippon Mining Research & Technology Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

【課題】廃石膏ボードを全く新たな観点から、その困難な分別に煩わされることなく、効率的に有用物に分解処理して石膏のリサイクルシステムの構築に資することを目的とするものであり、また、廃石膏ボードの処理のみならず、同時に廃プラスチックや廃ゴムあるいは非鉄金属製錬排ガスの処理をも一挙に可能とする複合廃棄物処理システムを提供する
ことを目的とする。
【解決手段】石膏をプラスチックの分解ガスあるいは炭化水素含有ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムに分解し、回収する。
更に得られた硫化水素を二酸化硫黄含有ガスあるいは酸素と反応させて元素硫黄に転換して回収する。
【選択図】なし
An object of the present invention is to contribute to the construction of a recycling system for gypsum by efficiently decomposing waste gypsum board into useful materials without being bothered by its difficult separation from a completely new viewpoint. It is another object of the present invention to provide a composite waste treatment system that can treat not only waste gypsum board but also waste plastic, waste rubber, or non-ferrous metal smelting exhaust gas at the same time.
Gypsum is reacted with a plastic decomposition gas or a hydrocarbon-containing gas under heating to decompose and recover hydrogen sulfide and calcium carbonate and / or calcium sulfide.
Further, the obtained hydrogen sulfide is reacted with sulfur dioxide-containing gas or oxygen to be converted into elemental sulfur and recovered.
[Selection figure] None

Description

本発明は、廃棄石膏の処理方法に関する。更に詳しくは、廃棄石膏を炭化物含有廃棄物を利用して硫黄と炭酸カルシウムおよび/または塩化カルシウム、フッ化カルシウムに分離回収して再資源化を図ることに関する。   The present invention relates to a method for treating waste gypsum. More specifically, the present invention relates to recycling waste gypsum by separating and collecting it into sulfur and calcium carbonate and / or calcium chloride and calcium fluoride using a carbide-containing waste.

地球環境保全の必要性の高まりから、プラスチック廃棄物(廃プラスチック、廃タイヤ、廃電線、廃プリント基板など、以下単にプラスチック廃棄物という)の廃棄物の有効活用がますます重要となっている。
また、近年においては、廃石膏ボードが環境汚染の面から問題視されてきている。石膏は、硫酸カルシウムであり、従来は化学的に安定な物質と考えられていたものであるが、廃棄物処分場で硫化水素の発生がみられることがあり、この原因として、廃石膏ボードのような硫酸塩を含む廃棄物が嫌気性環境下で硫酸塩還元菌の作用により硫化水素を発生させることが指摘されているのである。
With the growing need for global environmental protection, the effective use of plastic waste (waste plastic, waste tires, waste wires, waste printed circuit boards, etc., hereinafter simply referred to as plastic waste) is becoming increasingly important.
In recent years, waste gypsum board has been regarded as a problem in terms of environmental pollution. Gypsum is calcium sulfate, which was previously considered a chemically stable substance, but hydrogen sulfide may be generated at waste disposal sites. It has been pointed out that wastes containing such sulfates generate hydrogen sulfide by the action of sulfate-reducing bacteria in an anaerobic environment.

硫酸塩還元菌の作用には炭素源となる有機物を要するが、これは廃棄物中に混合している有機性廃棄物によって供給される。
こうしたことから、「建設リサイクル法」において石膏リサイクルシステムの構築が求められている。
石膏は、大半が石膏ボートとして建築資材に用いられており、社団法人石膏ボード工業会の試算によれば、石膏ボードの廃棄量は2010年には140万トンに達するものと推定されている。
The action of sulfate-reducing bacteria requires organic matter that is a carbon source, which is supplied by organic waste mixed in the waste.
For this reason, the “Construction Recycling Law” calls for the construction of a gypsum recycling system.
Most of gypsum is used as a building material as a gypsum boat, and according to a calculation by the Japan Gypsum Board Industry Association, the amount of gypsum board discarded is estimated to reach 1.4 million tons in 2010.

一方、石灰石は我が国最大の鉱物資源であるといえ、採掘に関わるエネルギーや景観保全を考慮すると、可能ならばリサイクルされることが望ましいことは言うまでもない。
こうした観点から、廃石膏の再資源化の取り組みとして、奥村等の研究がある(「石膏廃材の還元分解による石灰の再生」:化学工学会エネルギー部会シンポジウム講演論文集2002)。これは、廃石膏を水素或いは一酸化炭素を用いて還元し、カルシウム分を石灰(CaO)として回収するものであるが、石膏中の硫黄回収は考慮していない。
加えて、石膏ボードには紙やビニールクロス等の異物が混入しており、その再資源化には分別、異物除去技術の開発が重要な課題となっている。
On the other hand, limestone is the largest mineral resource in Japan, and it goes without saying that it is desirable to recycle it if possible, considering the energy and landscape conservation involved in mining.
From this point of view, there is a study by Okumura et al. (“Regeneration of Lime by Reductive Decomposition of Gypsum Waste”: Proceedings of the Symposium of the Energy Division of the Chemical Engineering Society 2002). In this method, waste gypsum is reduced using hydrogen or carbon monoxide, and the calcium content is recovered as lime (CaO), but sulfur recovery in the gypsum is not taken into consideration.
In addition, foreign materials such as paper and vinyl cloth are mixed in the gypsum board, and separation and development of foreign material removal technology are important issues for recycling.

それに対し本発明は、後述するように、還元剤として炭化水素含有廃棄物を用い、カルシウム分を再資源化するだけでなく、硫黄分も再資源化するとともに、炭化水素含有廃棄物に含まれる塩素や弗素といったハロゲン元素についても同時に再資源化し、また前記異物の分別、除去の問題も解決するものである。   On the other hand, as described later, the present invention uses hydrocarbon-containing waste as a reducing agent and not only recycles calcium, but also sulfur, and is included in hydrocarbon-containing waste. At the same time, halogen elements such as chlorine and fluorine are also recycled, and the problem of separation and removal of the foreign matters is solved.

ところで、石油精製及び酸性天然ガス精製プロセスからは、硫化水素ガスが大量に発生している。このガスはその一部を酸化させて、
2HS+SO=3S+2H
の反応により元素硫黄を製造している。このプロセスは「クラウス反応」として有名なもので、世界各地で操業されている。
また、非鉄金属製錬排ガス中の二酸化硫黄を一部硫化水素に変換して二酸化硫黄と硫化水素の混合ガスを形成した上でこのクラウス反応を利用して元素硫黄を製造する提案がされている(特許文献1 特開2003−95623)。しかし、同じ硫黄含有物である石膏から硫黄回収の取り組みは未だ行われていない。
By the way, a large amount of hydrogen sulfide gas is generated from petroleum refining and acid natural gas refining processes. This gas oxidizes part of it,
2H 2 S + SO 2 = 3S + 2H 2 O
Elemental sulfur is produced by this reaction. This process is known as the “Klaus reaction” and is in operation around the world.
There is also a proposal to produce elemental sulfur using this Claus reaction after partially converting sulfur dioxide in non-ferrous metal smelting exhaust gas to hydrogen sulfide to form a mixed gas of sulfur dioxide and hydrogen sulfide. (Patent Document 1 JP 2003-95623 A). However, no attempt has been made to recover sulfur from gypsum, which has the same sulfur content.

一方、環境保全のため別の問題としてプラスチック廃棄物等の処理がある。プラスチック廃棄物は、これが炭化水素を含み可燃性であることから、焼却されたりあるいは埋め立てにより処理されているのが現状であり、いわゆる3R( reuse,reduce,recycle)が十分になされておらず、より有効な活用が望まれている。
特開2003−95623 「石膏廃材の還元分解による石灰の再生」:化学工学会エネルギー部会シンポジウム講演論文集2002
On the other hand, there is another problem, such as plastic waste disposal, for environmental protection. Plastic waste is currently incinerated or treated by landfill because it contains hydrocarbons and is flammable, so-called 3R (reuse, reduce, recycle) is not sufficient, More effective utilization is desired.
JP 2003-95623 A "Regeneration of lime by reductive decomposition of gypsum waste": Symposium 2002

本発明は、このような状況の中で、廃石膏ボードを全く新たな観点から、前記困難な分別に煩わされることなく、効率的に有用物に分解処理して石膏のリサイクルシステムの構築に資することを目的とするものであり、また、廃石膏ボードの処理のみならず、同時に廃プラスチックや廃ゴムあるいは非鉄金属製錬排ガスの処理をも一挙に可能とする複合廃棄物処理システムを提供することを目的とするものである。   In such a situation, the present invention contributes to the construction of a gypsum recycling system by efficiently decomposing the waste gypsum board into useful materials without being troubled by the difficult separation from a completely new viewpoint. To provide a composite waste treatment system that can treat not only waste gypsum board but also waste plastic, waste rubber or nonferrous metal smelting exhaust gas at the same time. It is intended.

本発明者は、鋭意検討した結果、化学的に非常に安定している石膏を還元分解し、元素硫黄やカルシウム化合物として回収、リサイクルすることを発想し、更に前記石膏の還元材及び燃料源(加熱源)としてプラスチック廃棄物を活用することを発想し、更に検討を重ねて本発明に至った。
すなわち、本発明は、
As a result of intensive studies, the present inventor has conceived that gypsum that is chemically very stable is reduced and decomposed and recovered and recycled as elemental sulfur and calcium compounds. Further, the gypsum reducing material and the fuel source ( The idea was to use plastic waste as a heating source), and further studies were made to arrive at the present invention.
That is, the present invention

(1)石膏を炭化水素含有プラスチックの分解ガスまたは炭化水素ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムに分解することを特徴とする石膏の分解処理方法。
(2)石膏を塩素含有プラスチックの分解ガスと加熱下に反応させて硫化水素と、硫化カルシウムおよび/または塩化カルシウムに分解することを特徴とする石膏の分解処理方法。
(3)石膏をフッ素含有プラスチック分解ガスと加熱下に反応させて二酸化硫黄とフッ化カルシウムに分解することを特徴とする石膏の分解処理方法。
(4)分解ガスがプラスチック廃棄物から石膏の分解反応下に直接得られる分解ガスであるか、またはプラスチック廃棄物の乾留により得られる分解ガスである前記(2)または(3)記載の石膏分解処理方法。
(5)炭化水素ガスが、LPGである前記(1)記載の石膏分解処理方法。
(6)炭化水素ガスが、バイオマスを微生物に分解させ発生したガスである前記(1)記載の石膏の分解処理方法。
(7)石膏をプラスチック分解ガスまたは炭化水素ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムに分解するとともに、更に硫化水素を二酸化硫黄含有ガスもしくは酸素と反応させて硫黄に転換することを特徴とする石膏の分解処理方法。
(8)石膏を塩素含有プラスチック分解ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、硫化カルシウムおよび/または塩化カルシウムに分解するとともに、更に硫化水素を二酸化硫黄含有ガスもしくは酸素と反応させて硫黄に転換することを特徴とする石膏の分解処理方法。
(9)石膏をフッ素含有プラスチック分解ガスと加熱下に反応させて、二酸化硫黄とフッ化カルシウムに分解するとともに、更に二酸化硫黄を硫化水素を反応させて硫黄に転換することを特徴とする石膏の分解処理方法。
(10)二酸化硫黄含有ガスが、非鉄金属の生産に伴う製錬排ガスである前記(7)又は(8)記載の石膏の分解処理方法。
(11)反応に使用する硫化水素が硫化カルシウムと水蒸気または高温水との反応により得られる硫化水素を含む前記(7)、(8)、または(9)記載の石膏の分解処理方法。
(12)石膏が、廃石膏ボードである前記(1)〜(11)のいずれか1項に記載の石膏の分解処理方法。
に関する。
(1) A method for decomposing gypsum, comprising reacting gypsum with a hydrocarbon-containing plastic decomposition gas or hydrocarbon gas under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium carbonate and / or calcium sulfide.
(2) A method for decomposing gypsum characterized by reacting gypsum with a chlorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium sulfide and / or calcium chloride.
(3) A method for decomposing gypsum, comprising reacting gypsum with fluorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into sulfur dioxide and calcium fluoride.
(4) The gypsum decomposition according to (2) or (3), wherein the decomposition gas is a decomposition gas obtained directly from a plastic waste during a decomposition reaction of gypsum, or a decomposition gas obtained by dry distillation of plastic waste. Processing method.
(5) The gypsum decomposition treatment method according to (1), wherein the hydrocarbon gas is LPG.
(6) The method for decomposing gypsum according to (1), wherein the hydrocarbon gas is a gas generated by decomposing biomass into microorganisms.
(7) React gypsum with plastic decomposition gas or hydrocarbon gas under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium carbonate and / or calcium sulfide, and further react hydrogen sulfide with sulfur dioxide-containing gas or oxygen. A method for decomposing gypsum characterized by being converted to sulfur.
(8) React gypsum with chlorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium sulfide and / or calcium chloride, and further react hydrogen sulfide with sulfur dioxide-containing gas or oxygen to form sulfur. A method for decomposing gypsum, characterized by converting.
(9) A gypsum characterized by reacting gypsum with fluorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into sulfur dioxide and calcium fluoride, and further converting sulfur dioxide into sulfur by reacting with hydrogen sulfide. Decomposition method.
(10) The method for decomposing gypsum according to (7) or (8), wherein the sulfur dioxide-containing gas is a smelting exhaust gas accompanying the production of nonferrous metals.
(11) The method for decomposing gypsum according to (7), (8), or (9), wherein the hydrogen sulfide used in the reaction contains hydrogen sulfide obtained by a reaction between calcium sulfide and water vapor or high-temperature water.
(12) The method for decomposing gypsum according to any one of (1) to (11), wherein the gypsum is a waste gypsum board.
About.

石膏は安定な物質として考えられて、その廃棄物は現状では埋め立て利用が主であり、リサイクルされても煩雑な分別後、石膏の形態で再び利用されているのみである。しかし、その廃石膏の貯留時に前記した環境汚染の懸念があった。本発明によれば、そうした懸念を払拭して廃石膏を安全な炭酸カルシウム、硫化カルシウムとしてあるいは硫黄として回収し再利用できる。特に硫黄への再利用は、これを介して硫酸への転換などが容易となるため、リサイクルの選択肢を広げることができる。更に、本発明によれば、廃石膏の処理に、プラスチック廃棄物や非鉄金属製錬ガスなどからの二酸化硫黄含有ガスを利用するものであり、これらの処理が一挙に可能となり、環境問題解決へ大いに寄与することができる。   Gypsum is considered as a stable substance, and its waste is currently mainly used for landfill. Even if it is recycled, it is only reused in the form of gypsum after complicated separation. However, there was a concern about the environmental pollution described above when the waste gypsum was stored. According to the present invention, waste gypsum can be recovered and reused as safe calcium carbonate, calcium sulfide, or sulfur by eliminating such concerns. In particular, the recycling to sulfur facilitates the conversion to sulfuric acid through this, so the options for recycling can be expanded. Furthermore, according to the present invention, sulfur dioxide-containing gas from plastic waste, non-ferrous metal smelting gas, etc. is used for the treatment of waste gypsum, and these treatments can be performed all at once, thereby solving environmental problems. Can greatly contribute.

本発明に使用する石膏は、その廃棄物の処理の観点からは、廃石膏ボードが好ましく使用されるが、言うまでもなく、石膏そのものを使用することも可能である。
廃石膏ボードを使用する際には、これに含まれる紙やビニールクロスなどの分別は特に不要である。紙やビニールクロスなどは、炭化水素含有ガス源としての炭化水素含有廃棄物としてそのまま利用することができる。また、塩素やフッ素を含有した廃棄物も利用できる。
As the gypsum used in the present invention, waste gypsum board is preferably used from the viewpoint of treatment of the waste, but it goes without saying that gypsum itself can also be used.
When the waste gypsum board is used, it is not particularly necessary to separate paper or vinyl cloth contained therein. Paper, vinyl cloth, and the like can be used as they are as a hydrocarbon-containing waste as a hydrocarbon-containing gas source. Also, waste containing chlorine and fluorine can be used.

本発明に使用する廃棄物は、石膏を分解する際の反応剤であり、またその反応を促進させるための熱の供給源ともなる炭化水素を発生するものであればよく、したがって、炭化水素をその構成部分として含むものであればよい。例えば、ポリエチレン、ポロプロピレンなどのポリオレフィン系、ポリスチレン系,PETなどのポリエステル系、ポリアミド系などの炭化水素含有プラスチック、あるいはポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの塩素含有プラスチック、フッ素樹脂などのフッ素含有プラスチックなど一般プラスチック廃棄物、プラスチック廃棄物のシュレッダーダスト、廃タイヤ、廃電線、廃電線の皮(
ナゲット屑)、廃プリント基板などである。
The waste used in the present invention is not limited as long as it generates hydrocarbons which are reactants when gypsum is decomposed and also serves as a heat source for promoting the reaction. What is necessary is just to include as the component. For example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polystyrene and PET, hydrocarbon-containing plastics such as polyamide, chlorine-containing plastics such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, fluorine-containing plastics such as fluororesin General plastic waste, plastic waste shredder dust, waste tires, waste wire, waste wire skin (
Nugget scrap), waste printed circuit boards, etc.

これらの廃棄物は、そのまま石膏の処理反応に使用してもよく、またこの廃棄物を別のプロセスにより処理、例えば乾留して発生した炭化水素含有ガスを反応器に供給してもよい。もちろん、炭化水素含有ガスとして、特に廃棄物を原料として得られるもの以外の、通常の炭化水素含有ガス、すなわち、都市ガス、LPGを利用することもできるし、バイオマスも利用可能でこれらを併用することもできる。   These wastes may be used as they are for the gypsum treatment reaction, or may be supplied to the reactor with a hydrocarbon-containing gas generated by treating the waste by another process, for example, dry distillation. Of course, as the hydrocarbon-containing gas, ordinary hydrocarbon-containing gases other than those obtained from waste as a raw material, that is, city gas, LPG can be used, and biomass can also be used and these are used in combination. You can also.

本発明においては、石膏を分解する際に硫化水素が発生するが、これは更に二酸化硫黄と反応させて、元素硫黄に変換させて回収することができる。この反応は、下記に示すもので、クラウス反応として著名な反応である。
S+1/2SO → 3/2S+H
この反応に必要な二酸化硫黄として、空気あるいは二酸化硫黄を含有する非鉄金属製錬排ガス(例えば自溶炉排ガス)を利用することができる。自溶炉排ガス中には、二酸化硫黄の他、通常酸素、炭酸ガス、窒素、水蒸気が含まれている。二酸化硫黄の濃度はおよそ5〜90vol%、、酸素の濃度はおよそ5〜20vol%、炭酸ガスの濃度はおよそ1〜5vol%、残りは窒素や水蒸気である。
In the present invention, hydrogen sulfide is generated when gypsum is decomposed, which can be further reacted with sulfur dioxide to be converted into elemental sulfur and recovered. This reaction is shown below and is a prominent reaction as the Claus reaction.
H 2 S + 1 / 2SO 2 → 3 / 2S + H 2 O
As the sulfur dioxide necessary for this reaction, air or nonferrous metal smelting exhaust gas (for example, flash furnace exhaust gas) containing sulfur dioxide can be used. In addition to sulfur dioxide, oxygen, carbon dioxide, nitrogen and water vapor are usually contained in the flash furnace exhaust gas. The concentration of sulfur dioxide is approximately 5 to 90 vol%, the concentration of oxygen is approximately 5 to 20 vol%, the concentration of carbon dioxide is approximately 1 to 5 vol%, and the remainder is nitrogen or water vapor.

本発明の第1段階の反応は、石膏と炭化水素含有ガスとの反応である。この反応により炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムと、硫化水素が発生する。この反応は、温度条件により、炭酸カルシウムあるいは硫化カルシウムが主として生成し、それに伴い硫化水素の生成量も変化する。
その反応の様子を熱力学量論計算により推論することができる。下記に説明する熱力学量論計算は、炭化水素含有ガスとして、主としてメチレンをモデルに採用しているが、他の炭化水素含有ガスでも基本的には同様である。
The first stage reaction of the present invention is a reaction between gypsum and a hydrocarbon-containing gas. This reaction generates calcium carbonate and / or calcium sulfide and hydrogen sulfide. In this reaction, calcium carbonate or calcium sulfide is mainly produced depending on temperature conditions, and the production amount of hydrogen sulfide is changed accordingly.
The state of the reaction can be inferred by thermodynamic stoichiometry. In the thermodynamic stoichiometric calculation described below, methylene is mainly used as a model as a hydrocarbon-containing gas, but basically the same applies to other hydrocarbon-containing gases.

図1は、以下に示す本発明の基礎反応1
CaSO+4/3CH
CaCO+HS+1/3HO+1/3CO
について、CaSO が1モル時の温度範囲400〜750Kでの平衡状態における反応物、生成物の存在量を示す。これにより、約630Kまではほぼ100%上記反応が進行することが分かる。630K以上になるとCaSO 中のSがCaSとして固定されるようになる結果、HS発生量が減少してくる。
FIG. 1 shows the basic reaction 1 of the present invention shown below.
CaSO 4 + 4 / 3CH 2
CaCO 3 + H 2 S + 1 / 3H 2 O + 1 / 3CO 2
Shows the abundance of reactants and products in an equilibrium state in a temperature range of 400 to 750 K when CaSO 4 is 1 mol. Thus, it can be seen that the reaction proceeds almost 100% up to about 630K. When the temperature exceeds 630 K, S in CaSO 4 is fixed as CaS, and as a result, the amount of H 2 S generated decreases.

図2は、700K以上になると石膏とCHの反応は、CaS生成反応が優先することを示している。この反応は、本発明の基礎反応2
CaSO+4/3CH
CaS+4/3HO+4/3CO
で示される。
FIG. 2 shows that the reaction between gypsum and CH 2 has priority over the CaS generation reaction at 700 K or higher. This reaction is the basic reaction 2 of the present invention.
CaSO 4 + 4 / 3CH 2
CaS + 4 / 3H 2 O + 4 / 3CO 2
Indicated by

図3は、前記基礎反応1についてCaSO が1モル、600K時に反応ガスであるCHの添加量を変えた場合の反応生成物の存在量を示す。図3よりCHの添加量が増加するとともに未反応CaSO が減少し、CaCOとHSが増加する。化学量論比になると未反応CaSO が消失し、上記反応がほぼ100%進行することがわかる。また、CHを過剰添加してもHS発生量にあまり影響を与えないことが分かる。 FIG. 3 shows the abundance of the reaction product when the addition amount of CH 2 which is the reaction gas is changed at 600 K for 1 mole of CaSO 4 for the basic reaction 1. From FIG. 3, as the amount of CH 2 added increases, unreacted CaSO 4 decreases, and CaCO 3 and H 2 S increase. It can be seen that when the stoichiometric ratio is reached, unreacted CaSO 4 disappears and the above reaction proceeds almost 100%. It can also be seen that excessive addition of CH 2 does not significantly affect the amount of H 2 S generated.

図4は、本発明の基礎反応2
CaSO+4/3CH
CaS+4/3HO+4/3CO
について CaSO が1モル、900K時に反応ガスであるCHの添加量を変えた場合の反応生成物の存在量を示す。図4よりCHの添加量が増加するとともに未反応 CaSO が減少しCaSが増加する。化学量論比になると未反応CaSO が消失し、上記反応がほぼ100%進行することがわかる。またCH を過剰添加してもCaS発生量にあまり影響を与えないことが分かる。
FIG. 4 shows basic reaction 2 of the present invention.
CaSO 4 + 4 / 3CH 2
CaS + 4 / 3H 2 O + 4 / 3CO 2
About the abundance of the reaction product when the addition amount of CH 2 which is the reaction gas at 1 mol of CaSO 4 and 900 K is changed. From FIG. 4, as the amount of CH 2 added increases, unreacted CaSO 4 decreases and CaS increases. It can be seen that when the stoichiometric ratio is reached, unreacted CaSO 4 disappears and the above reaction proceeds almost 100%. It can also be seen that excessive addition of CH 2 does not significantly affect the amount of CaS generated.

図5は、前記基礎反応1にCHの燃焼反応を加えた場合の状態を示すもので、計算は、先の基礎反応1の化学量論量に対して、CHを2/3モル過剰添加して、その燃焼に必要な酸素を空気換算(酸素:窒素=1:4)で供給するものとして行い、650Kにおける酸素量と反応生成物の関係を調べた。
その結果、酸素量が1モル以下であれば CaSO 中のSはすべてHS に転換されることがわかった。 なお、CH 2/3モル過剰添加分を完全燃焼させるために必要な酸素量は下記反応を想定すると1モルになる。
2/3 CH +O→2/3 HO+2/3CO
また、ここで対象石膏は実際のものを想定し、結晶水を2分子含む2水塩で計算を行っている。
FIG. 5 shows a state in which a combustion reaction of CH 2 is added to the basic reaction 1, and the calculation is based on a 2/3 molar excess of CH 2 with respect to the stoichiometric amount of the basic reaction 1. The oxygen necessary for the combustion was added and supplied in terms of air (oxygen: nitrogen = 1: 4), and the relationship between the amount of oxygen at 650 K and the reaction product was examined.
As a result, it was found that if the amount of oxygen was 1 mol or less, all S in CaSO 4 was converted to H 2 S. In addition, the amount of oxygen necessary for completely burning the CH 2 2/3 mol excess addition amount is 1 mol assuming the following reaction.
2/3 CH 2 + O 2 → 2/3 H 2 O + 2 / 3CO 2
In addition, the actual gypsum is assumed here, and calculation is performed with a dihydrate containing two molecules of crystal water.

図6は、先の基礎反応1,2にCH の燃焼反応を加えた条件で熱計算を実施したものである。その結果、基礎反応自体が発熱反応であり、酸素量が増えるほど発熱量が増加することが分かった。 FIG. 6 shows the result of thermal calculation under the condition in which a CH 2 combustion reaction is added to the basic reactions 1 and 2 described above. As a result, it was found that the basic reaction itself is an exothermic reaction, and the exothermic amount increases as the amount of oxygen increases.

図7は、先の基礎反応1,2にCH 2/3モル過剰に添加し、その燃焼用酸素を完全燃焼に必要な量の1/2である0.5モル分を空気として加えた条件で反応生成物の温度変化を計算したものである。その結果、700K付近までは基礎反応1が優先して起こり、石膏中の硫黄はほとんどHSに、Ca分はCaCOに転換されることがわかった。また、700K以上になると基礎反応2が優先し、石膏中の硫黄とCa分がほとんどCaSに転換されることがわかった。 FIG. 7 shows that the above basic reactions 1 and 2 were added in excess of 2/3 mol of CH 2 , and 0.5 mol corresponding to 1/2 of the amount required for complete combustion was added as air. The temperature change of the reaction product was calculated under the conditions. As a result, it was found that basic reaction 1 preferentially occurred up to around 700 K, and sulfur in the gypsum was almost converted to H 2 S and Ca was converted to CaCO 3 . In addition, it was found that basic reaction 2 was prioritized at 700 K or more, and sulfur and Ca content in gypsum were almost converted to CaS.

図8は、補助熱源として木質廃棄物の添加を想定し、図7の条件にセルロースを石膏量の5%添加し計算を行ったものである。その結果、木質廃棄物の添加は先の基礎反応1、2に影響しないことがわかった。   FIG. 8 assumes that the addition of woody waste as an auxiliary heat source, and the calculation was performed by adding 5% of the amount of gypsum to the conditions of FIG. As a result, it was found that the addition of wooden waste did not affect the previous basic reactions 1 and 2.

図9は、社団法人日本自動車工業会が実施したカーシュレッダーダスト乾留試験で発生したガス組成(窒素:59.3%CO:13.4%、酸素:0.6%、水素:10.15%、CO:4.55%、HCl:12.0% 「使用済み自動車シュレッダーダスト減容・固化・乾留ガス化技術の研究開発」資料集5.3.1 25ページ)を用いて試算を行った。その結果、700K付近まで石膏中のSがすべてHSに転換されることがわかった。 FIG. 9 shows the gas composition (nitrogen: 59.3% CO 2 : 13.4%, oxygen: 0.6%, hydrogen: 10.15) generated in the car shredder dust carbonization test conducted by the Japan Automobile Manufacturers Association. %, CO: 4.55%, HCl: 12.0% Estimated using “Research and development of volume reduction, solidification, and carbonization gasification technology for used automobiles” 5.3.1 page 25) It was. As a result, it was found that all S in the gypsum was converted to H 2 S up to around 700K.

図10は、メタン発酵で発生するメタンガスを想定し、試算を行ったものである。
その結果、670K付近まで石膏中のSがすべてHSに転換されることがわかった。
図11は、工業的に大量処理する場合を想定し、LPGを用いて試算を行ったものである。その結果、680K付近まで石膏中のSがすべてHSに転換されることがわかった。
FIG. 10 is a trial calculation assuming methane gas generated in methane fermentation.
As a result, it was found that all S in the gypsum was converted to H 2 S up to around 670K.
FIG. 11 shows a trial calculation using LPG, assuming a large amount of industrial processing. As a result, it was found that all S in the gypsum was converted to H 2 S up to around 680K.

図12は、塩素含有廃棄物としてポリ塩化ビニル(CCl)を還元剤及び燃料として用いた場合の石膏還元の試算を行った結果を示すものである。この場合、下記基礎反応3が400〜800Kの温度範囲でほぼ100%進行する。
CaSO+2CCl+3O=CaCl+HS+4CO+2H
その結果、塩化カルシウムと硫化水素が生成する。ここで生成する塩化カルシウムは、乾燥剤、道路の融雪剤等に用いられており、再生資源として有効活用できる。
FIG. 12 shows the result of trial calculation of gypsum reduction when polyvinyl chloride (C 2 H 3 Cl) is used as the reducing agent and fuel as the chlorine-containing waste. In this case, the following basic reaction 3 proceeds almost 100% in the temperature range of 400 to 800K.
CaSO 4 + 2C 2 H 3 Cl + 3O 2 = CaCl 2 + H 2 S + 4CO 2 + 2H 2 O
As a result, calcium chloride and hydrogen sulfide are generated. The calcium chloride produced here is used as a desiccant, a snow melting agent for roads, and the like, and can be effectively used as a recycled resource.

図13は、ふっ素含有廃棄物としてふっ素樹脂((C)n)を還元剤及び燃料として用いた場合の石膏還元の試算を行った結果を示すもので、ふっ素樹脂由来のガスとしてCを想定した。この場合、下記基礎反応4が800K以上の温度範囲でほぼ100%進行することがわかる。。
CaSO+1/2C→CaF+CO+SO
その結果、フッ化カルシウムと二酸化硫黄が生成する。フッ化カルシウムは、鉄鋼業の副原料として利用可能である。二酸化硫黄からはクラウス反応により単体硫黄が回収できる。
FIG. 13 shows the result of trial calculation of gypsum reduction when fluorine resin ((C 2 F 4 ) n) is used as a reducing agent and fuel as fluorine-containing waste. the 2 F 4 was assumed. In this case, it can be seen that the following basic reaction 4 proceeds almost 100% in the temperature range of 800 K or higher. .
CaSO 4 + 1 / 2C 2 F 4 → CaF 2 + CO 2 + SO 2
As a result, calcium fluoride and sulfur dioxide are generated. Calcium fluoride can be used as an auxiliary material in the steel industry. Single sulfur can be recovered from sulfur dioxide by the Claus reaction.

図14は、CaSの脱硫反応は、HOとCOの存在下において650K以下で下記反応が起こり、 HS を生成し、Ca分はCaCOとなることを示している。
CaS+2HO(gas)+CO → CaCO+H
図15は、高温で生成したCaSを液体の水に投入した場合に、S分はすべてHSにとなり、Ca分はCOの添加量を調整することによりCa(OH)とCaCOに作り分けができることを示している。
CaS+2HO(liquid) → Ca(OH)+H
CaS+HO(liquid)+C0 →CaCO+H
FIG. 14 shows that the desulfurization reaction of CaS occurs at 650 K or less in the presence of H 2 O and CO 2 to generate H 2 S and the Ca content becomes CaCO 3 .
CaS + 2H 2 O (gas) + CO 2 → CaCO 3 + H 2 S
FIG. 15 shows that when CaS generated at a high temperature is added to liquid water, all of the S content becomes H 2 S, and the Ca content is adjusted by adjusting the amount of CO 2 to be added to Ca (OH) 2 and CaCO 3. Shows that it can be made separately.
CaS + 2H 2 O (liquid) → Ca (OH) 2 + H 2 S
CaS + H 2 O (liquid) + C 0 2 → CaCO 3 + H 2 S

図16は、図7の600Kにおける生成ガスに自溶炉排ガス(SO:35%、酸素10%、窒素:53%、CO:3%)を混合した場合の反応生成物の温度依存を試算したものである。その結果、470K付近でS発生量がピークになることがわかった。 FIG. 16 shows the temperature dependence of the reaction product when the flue gas (SO 2 : 35%, oxygen 10%, nitrogen: 53%, CO 2 : 3%) is mixed with the product gas at 600K in FIG. It is a trial calculation. As a result, it was found that the amount of S generated peaked around 470K.

以上から明らかなように、本発明により、石膏は炭化水素含有プラスチック分解ガスあるいは炭化水素ガスと反応して硫化水素と、炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムに分解処理することができる。また、本発明により、石膏は塩素含有プラスチック分解ガスと反応して硫化カルシウムと塩化カルシウムに分解処理することができる。更に、本発明により、石膏は、フッ素含有プラスチック分解ガスと反応して、フッ化カルシウムと二酸化硫黄に分解処理することができる。   As is clear from the above, according to the present invention, gypsum can be decomposed into hydrogen sulfide and calcium carbonate and / or calcium sulfide by reacting with a hydrocarbon-containing plastic decomposition gas or hydrocarbon gas. Further, according to the present invention, gypsum can be decomposed into calcium sulfide and calcium chloride by reacting with chlorine-containing plastic decomposition gas. Furthermore, according to the present invention, gypsum can be decomposed into calcium fluoride and sulfur dioxide by reacting with fluorine-containing plastic decomposition gas.

これらの反応は、固体−気体反応に一般的に利用されている反応炉を使用して行うことができる。 反応炉としては、外熱キルン、内熱キルン、流動床炉、ストーカ炉等反応生成ガスと固形物を連続して排出できる機能を有するものであればいずれでも良い。
硫化水素発生型では、反応炉で石膏中の硫黄分を硫化水素ガスとして分離し反応生成ガス中に含まれるダスト、微量不純物ガスを乾式或いは湿式法にて除去した後、クラウス反応器で二酸化硫黄或いは酸素と反応させ単体硫黄を回収する。二酸化硫黄ガスとしては、非鉄金属製錬で発生するガス、ふっ素含有廃棄物と石膏の反応によって発生するガス、硫酸の加熱分解ガス、硫化水素の酸化生成ガス等がある。
反応炉から発生する固形物は、塩素含有廃棄物とふっ素含有廃棄物以外の炭化水素含有廃棄物を石膏の還元剤として用いる場合は炭酸カルシウム、塩素含有廃棄物を還元剤として用いる場合は塩化カルシウム、ふっ素含有廃棄物を還元剤として用いる場合はフッ化カルシウムが生成物となる。
These reactions can be performed using a reactor generally used for solid-gas reactions. Any reaction furnace may be used as long as it has a function of continuously discharging reaction product gas and solid matter such as an external heat kiln, an internal heat kiln, a fluidized bed furnace, and a stoker furnace.
In the hydrogen sulfide generation type, the sulfur content in gypsum is separated as hydrogen sulfide gas in a reaction furnace, dust and trace impurity gases contained in the reaction product gas are removed by dry or wet methods, and sulfur dioxide is then removed in a Claus reactor. Alternatively, it reacts with oxygen to recover simple sulfur. Examples of the sulfur dioxide gas include a gas generated by non-ferrous metal smelting, a gas generated by a reaction between fluorine-containing waste and gypsum, a pyrolysis gas of sulfuric acid, and an oxidation product gas of hydrogen sulfide.
Solids generated from the reactor are calcium carbonate when using hydrocarbon-containing waste other than chlorine-containing waste and fluorine-containing waste as a reducing agent for gypsum, and calcium chloride when using chlorine-containing waste as a reducing agent. When fluorine-containing waste is used as a reducing agent, calcium fluoride is the product.

硫化カルシウム発生型では、反応炉で石膏中の硫黄分は固体である硫化カルシウムとして固定される。硫化カルシウムは、乾式の硫化水素発生器にて水蒸気と二酸化炭素ガスと反応させ、硫化水素を発生させるとともに、炭酸カルシウムを得る。また、湿式の硫化水素発生器で高温水と反応させ硫化水素を得ることも可能であり、その際カルシウム分は水酸化カルシウムとして回収できるが、炭酸ガスと反応させることにより炭酸カルシウムとしても回収可能である。硫化水素発生器で発生した硫化水素は、前述のクラウス反応器で硫黄を回収する。   In the calcium sulfide generation type, the sulfur content in the gypsum is fixed as solid calcium sulfide in the reaction furnace. Calcium sulfide is reacted with water vapor and carbon dioxide gas in a dry hydrogen sulfide generator to generate hydrogen sulfide and obtain calcium carbonate. It is also possible to react with high-temperature water in a wet hydrogen sulfide generator to obtain hydrogen sulfide. At that time, calcium can be recovered as calcium hydroxide, but it can also be recovered as calcium carbonate by reacting with carbon dioxide gas. It is. Hydrogen sulfide generated in the hydrogen sulfide generator recovers sulfur in the above-mentioned Claus reactor.

上記の分解処理方法で発生した硫化水素を更に元素硫黄へ転換する場合、酸素もしくは二酸化硫黄との反応を利用するが、二酸化硫黄とのクラウス反応を利用するのが好ましい。この場合には、非鉄金属製錬排ガスの処理も同時に行うことができる。この硫化水素の元素硫黄への転換反応は、前記の固−気反応で得られた硫化水素ガスを別の反応器に導き、またその反応器に非鉄金属製錬排ガスを供給して行うことが好ましい。
クラウス反応は、HS:SO=1〜3:1(モル比)、特に2:1(モル比)で行うことが好ましいので、この範囲の混合物を得るように調整することが好ましい。
When hydrogen sulfide generated by the above-described decomposition treatment method is further converted to elemental sulfur, a reaction with oxygen or sulfur dioxide is used, but a Claus reaction with sulfur dioxide is preferably used. In this case, the treatment of nonferrous metal smelting exhaust gas can be performed at the same time. This conversion reaction of hydrogen sulfide to elemental sulfur may be carried out by introducing the hydrogen sulfide gas obtained by the above solid-gas reaction to another reactor and supplying non-ferrous metal smelting exhaust gas to the reactor. preferable.
The Claus reaction is preferably performed at H 2 S: SO 2 = 1 to 3: 1 (molar ratio), particularly 2: 1 (molar ratio), and therefore, it is preferable to adjust so as to obtain a mixture in this range.

この硫化水素の元素硫黄への転換は、クラウス反応を利用する場合、当然二酸化硫黄含有ガスが容易に得られる場所で、例えば非鉄金属製錬所の近くに設置することが好ましい。したがって、本発明の石膏の分解処理方法も同様に非鉄金属製錬所近くに設置した反応設備を利用することが好ましいと言える。   This conversion of hydrogen sulfide to elemental sulfur is preferably installed in a place where a sulfur dioxide-containing gas can be easily obtained, for example, near a non-ferrous metal smelter, when using the Claus reaction. Therefore, it can be said that it is preferable to use the reaction equipment installed near the nonferrous metal smelter in the method for decomposing gypsum of the present invention.

以下に本発明の実施例を示す。実施例1 硫化カルシウムの生成
基礎反応式2の確認実験
反応式:CaSO+4/3CH=CaS+4/3HO+4/3CO
Examples of the present invention are shown below. Example 1 Confirmation Experimental Formula of Calcium Sulfide Formation Basic Reaction Formula 2: CaSO 4 + 4 / 3CH 2 = CaS + 4 / 3H 2 O + 4 / 3CO 2

試験装置
図19に示す試験装置を使用した。
発熱体とセラミックで構成された加熱炉内に直径3cm、長さ50cmの下端を閉じた反応管を入れ、その内部にアルミナるつぼを置く。
反応管の上端はガス導入口、排気口、ポリエチレン投入口、熱電対を貫通させたシリコンゴムで栓をし密閉している。
Test apparatus The test apparatus shown in FIG. 19 was used.
A reaction tube with a diameter of 3 cm and a length of 50 cm is placed in a heating furnace composed of a heating element and ceramic, and an alumina crucible is placed inside it.
The upper end of the reaction tube is sealed with a gas inlet, an exhaust port, a polyethylene inlet, and silicon rubber penetrating a thermocouple.

試験実施要領
るつぼ内には、関東化学株式会社製試薬半水石膏(粉末状)をあらかじめ高温で加熱保持し結晶水を揮発させ無水石膏としたものを約1g程度入れておく。
上端に栓をした後、ガスを導入しながら昇温を行う。ガスは空気を用いた。るつぼ内が所定の温度に達した後、空気を流しながらるつぼ内に連続してポリエチレン粒を投入した。ポリエチレンの供給は、るつぼ内に落下するよう設置された投入口より所定量連続して投入した。投入するポリエチレン粒は、球状で粒径約3mm、重量約0.025gである。
試験終了後は加熱炉から反応管を取り出し放冷後、試料を分析した。
Test Procedure In the crucible, about 1 g of an anhydrous gypsum made by heating and holding the reagent hemihydrate gypsum (powder) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. at a high temperature in advance to volatilize the crystal water.
After plugging the upper end, the temperature is raised while introducing gas. Air was used as the gas. After the inside of the crucible reached a predetermined temperature, polyethylene particles were continuously fed into the crucible while flowing air. A predetermined amount of polyethylene was continuously supplied from an inlet provided to drop into the crucible. The polyethylene particles to be charged are spherical and have a particle size of about 3 mm and a weight of about 0.025 g.
After the test was completed, the reaction tube was taken out of the heating furnace and allowed to cool, and then the sample was analyzed.

試験条件
・設定温度:900℃
・反応時間:4時間
・空気流量:200ml/min
・無水石膏量:0.9775g
・投入ポリエチレン量:5.63g
・ 石膏と投入ポリエチレン(CH2換算)のモル比 1:54.7
Test conditions ・ Set temperature: 900 ℃
・ Reaction time: 4 hours ・ Air flow rate: 200ml / min
・ Anhydrous gypsum amount: 0.9775 g
・ Polyethylene content: 5.63 g
・ Molar ratio of gypsum and input polyethylene (CH 2 conversion) 1: 54.7

試験結果および考察
基礎反応式2に必要なポリエチレン量(CH2換算)の約41倍を投入した。反応終了後るつぼ内には反応生成物と炭素含有物(チャー)があった。空気流量から推計するとポリエチレンの約50%が燃焼し、残りの大部分が未燃状態で気化或いはチャーとして残留したものと考えられる。
チャーを除いた反応生成物をX線回折装置により分析を行った。その結果、試験前に存在した石膏のX線回折ピークは、試験後にはなくなっており、反応生成物中には石膏が存在しないことがわかった。また、反応生成物のX線回折ピークは反応式で予想されたCaSのピークと一致していた。
これより、基礎反応式2が進行することが確認できた。
Test Results and Discussion About 41 times the amount of polyethylene required for basic reaction formula 2 (CH 2 conversion) was added. After completion of the reaction, there were reaction products and carbon-containing material (char) in the crucible. As estimated from the air flow rate, it is considered that about 50% of polyethylene burned, and most of the remainder remained as unburned or vaporized or char.
The reaction product excluding char was analyzed by an X-ray diffractometer. As a result, the X-ray diffraction peak of gypsum that existed before the test disappeared after the test, and it was found that gypsum was not present in the reaction product. Moreover, the X-ray diffraction peak of the reaction product was consistent with the CaS peak predicted by the reaction formula.
From this, it was confirmed that the basic reaction formula 2 proceeds.

実施例2 塩化カルシウムの生成
基礎反応式3の確認実験
反応式:CaSO+2CCl+3O=CaCl+HS+4CO+2H
Example 2 Confirmation of basic reaction formula 3 for the formation of calcium chloride Experimental reaction formula: CaSO 4 + 2C 2 H 3 Cl + 3O 2 = CaCl 2 + H 2 S + 4CO 2 + 2H 2 O

試験装置
図19に示す試験装置を使用した。
発熱体とセラミックで構成された加熱炉内に直径3cm、長さ50cmの下端を閉じた反応管を入れ、その内部にアルミナるつぼを置く。
反応管の上端はガス導入口、排気口、ポリエチレン投入口、熱電対を貫通させたシリコンゴムで栓をし密閉している。
Test apparatus The test apparatus shown in FIG. 19 was used.
A reaction tube with a diameter of 3 cm and a length of 50 cm is placed in a heating furnace composed of a heating element and ceramic, and an alumina crucible is placed inside it.
The upper end of the reaction tube is sealed with a gas inlet, an exhaust port, a polyethylene inlet, and silicon rubber penetrating a thermocouple.

試験実施要領
るつぼ内には、関東化学株式会社製試薬半水石膏(粉末状)をあらかじめ高温で加熱保持し結晶水を揮発させ無水石膏としたものを約1g程度入れておく。
上端に栓をした後、ガスを導入しながら昇温を行う。ガスは空気を用いた。るつぼ内が所定の温度に達した後、空気を流しながらるつぼ内に連続して塩化ビニル樹脂粉末を圧粉した粒を投入した。塩化ビニルの供給は、るつぼ内に落下するよう設置された投入口より所定量連続して投入した。投入する塩化ビニル樹脂粒は、球状で粒径約3mm、重量約0.025gである。
試験終了後は加熱炉から反応管を取り出し放冷後、試料を分析した。
Test Procedure In the crucible, about 1 g of an anhydrous gypsum made by heating and holding the reagent hemihydrate gypsum (powder) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. at a high temperature in advance to volatilize the crystal water.
After plugging the upper end, the temperature is raised while introducing gas. Air was used as the gas. After the inside of the crucible reached a predetermined temperature, the particles in which the vinyl chloride resin powder was compacted continuously were put into the crucible while flowing air. A predetermined amount of vinyl chloride was continuously supplied from an insertion port installed so as to drop into the crucible. The vinyl chloride resin particles to be charged are spherical and have a particle size of about 3 mm and a weight of about 0.025 g.
After the test was completed, the reaction tube was taken out of the heating furnace and allowed to cool, and then the sample was analyzed.

試験条件
・設定温度:1200℃
・反応時間:10分間
・空気流量:100ml/min
・無水石膏量:1.003g
・投入塩化ビニル樹脂量:4.136g
・石膏と投入塩化ビニル(C2H3Cl換算)のモル比 1:9
Test conditions ・ Set temperature: 1200 ℃
・ Reaction time: 10 minutes ・ Air flow rate: 100 ml / min
・ Anhydrous gypsum amount: 1.003 g
-Input vinyl chloride resin amount: 4.136g
・ Molar ratio of gypsum and input vinyl chloride (C 2 H 3 Cl conversion) 1: 9

試験結果および考察
基礎反応式3に必要な塩化ビニル量(C2H3Cl換算)の約9倍を投入した。反応生成物は反応終了後、潮解性を示した。反応生成物の乾燥している部分をX線回折装置により分析を行った。その結果、試験前に存在した石膏のX線回折ピークは、試験後にはなくなっており、反応生成物中には石膏が存在しないことがわかった。また、反応生成物の第一ピークは反応式で予想されたCaCl2のピークと一致していた。
X線回折装置から取り出した生成物試料は、その後潮解していた。試験で用いた試薬により生成しうる化合物のうち潮解性を示すものはCaCl2のみである。反応終了後潮解性を示したのは、基礎反応式3で発生したH2Oによるものと考えられる。したがって、基礎反応式3が進行することが確認できた。
Test results and discussion About 9 times the amount of vinyl chloride necessary for basic reaction formula 3 (converted to C 2 H 3 Cl) was added. The reaction product showed deliquescence after completion of the reaction. The dried portion of the reaction product was analyzed with an X-ray diffractometer. As a result, the X-ray diffraction peak of gypsum that existed before the test disappeared after the test, and it was found that gypsum was not present in the reaction product. The first peak of the reaction product coincided with the CaCl 2 peak predicted by the reaction formula.
The product sample removed from the X-ray diffractometer was subsequently deliquescent. Of the compounds that can be produced by the reagents used in the test, only CaCl 2 exhibits deliquescence. It is considered that the deliquescence after the completion of the reaction was due to H 2 O generated in the basic reaction formula 3. Therefore, it was confirmed that the basic reaction formula 3 proceeds.

実施例3 フッ化カルシウムの生成基礎反応式4の確認実験
反応式:CaSO+1/2C=CaF+SO+CO
Example 3 Confirmation Experimental Reaction Formula of Calcium Fluoride Formation Basic Reaction Formula 4: CaSO 4 + 1 / 2C 2 F 4 = CaF 2 + SO 2 + CO 2

試験装置
図22に示す試験装置を使用した。
発熱体とセラミックで構成された加熱炉内に直径3cm、長さ50cmの下端を閉じた反応管を入れ、その内部にアルミナるつぼを置く。るつぼには小径の通気孔を有したふたを乗せた。
反応管の上端は排気口と熱電対を貫通させたシリコンゴムで栓をし密閉している。
Test apparatus The test apparatus shown in FIG. 22 was used.
A reaction tube with a diameter of 3 cm and a length of 50 cm is placed in a heating furnace composed of a heating element and ceramic, and an alumina crucible is placed inside it. The crucible was covered with a lid having a small diameter vent.
The upper end of the reaction tube is sealed with a silicone rubber penetrating the exhaust port and thermocouple.

試験実施要領
るつぼ内に、水和石膏とフッ素樹脂としてテフロン(登録商標)チューブを細かく切断したものを石膏(CaSO・1/2HO)とフッ素樹脂(C)のモル比が約1:2の割合になるように入れ、よくかき混ぜた後るつぼにふたをした。るつぼを反応管内に設置後シリコン栓をし昇温を行った。試験終了後は加熱炉から反応管を取り出し放冷後、試料を分析した。
Test Procedure In a crucible, a finely cut Teflon (registered trademark) tube as hydrated gypsum and fluororesin has a molar ratio of gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) and fluororesin (C 2 F 4 ). The mixture was put in a ratio of about 1: 2, stirred well, and then the crucible was covered. After the crucible was placed in the reaction tube, the temperature was raised by closing the silicon stopper. After the test was completed, the reaction tube was taken out of the heating furnace and allowed to cool, and then the sample was analyzed.

試験条件
・設定温度:700℃
・反応時間:1時間
・水和石膏量:1.0181g
・ フッ素樹脂量:1.3795g
Test conditions ・ Set temperature: 700 ℃
・ Reaction time: 1 hour ・ Hydrohydrate amount: 1.0181 g
・ Fluororesin amount: 1.3795 g

試験結果および考察
昇温開始後数分間で設定温度に達した。反応終了後、反応生成物の目視観察を行ったところ、チャー等の炭素含有物は見あたらなかった。反応生成物をX線回折装置により分析を行った。反応生成物には、石膏のX線回折ピーク以外のピークが存在し、これらのピークは反応式で予想されたCaF2のピークと一致していた。これより、基礎反応式4が進行することが確認できた。
Test results and discussion The set temperature was reached within a few minutes after the start of temperature increase. When the reaction product was visually observed after completion of the reaction, no carbon-containing material such as char was found. The reaction product was analyzed with an X-ray diffractometer. The reaction product had peaks other than the X-ray diffraction peak of gypsum, and these peaks were consistent with the CaF 2 peak predicted by the reaction formula. From this, it was confirmed that the basic reaction formula 4 proceeds.

CaSO1モル+CH4/3モルの反応生成物量の温度依存(低温側)を示すグラフ。CaSO 4 graph 1 mol + CH 2 4/3 moles of temperature dependence of the amount of reaction products of (cold side). 同上(高温側)を示すグラフ。The graph which shows the same as the above (high temperature side). CH量と反応生成物量の関係(低温側)を示すグラフ。Graph showing relationship (low temperature side) of the CH 2 amount and amount of reaction products. 同上(高温側)を示すグラフ。The graph which shows the same as the above (high temperature side). CHガスを空気で部分燃焼した場合の反応生成物の存在量(低温側)を示すグラフ。Graph showing the abundance of the reaction product in the case of the CH 2 gas partial combustion with air (low temperature side). CHガスを空気で部分燃焼した場合の酸素添加量と反応温度、発熱量の関係(低温側)を示すグラフ。Oxygenation reaction temperature when the CH 2 gas was partially burned with air, the graph showing the calorific value of the relationship (low temperature side). CHガスを空気で部分燃焼した場合の反応生成物の温度依存を示すグラフ。Graph showing the temperature dependence of the reaction product in the case of a CH 2 gas partial combustion with air. CaSO1モル+5mass%セルロース(C10)を添加しCHガスを脱硫と熱源に用いた場合の反応生成物量の温度依存を示すグラフ。CaSO 4 1 mol + 5 mass% cellulose graph showing the temperature dependence of the amount of reaction products when using (C 6 H 10 O 5) is added to CH 2 gas in desulfurization and a heat source. CaSO1モル+シュレッダーダスト乾留ガスを脱硫と熱源に用いた場合の反応生成物量の温度依存を示すグラフ。CaSO 4 1 mol + graph showing the temperature dependence of the amount of reaction products when the shredder dust carbonization gas was used for desulfurization and the heat source. CaSO1モル+メタンガスを脱硫と熱源に用いた場合の反応生成物量の温度依存を示すグラフ。Graph showing the temperature dependence of the amount of reaction products when using CaSO 4 1 mol + methane gas desulfurization and the heat source. CaSO1モル+LPGを脱硫と熱源に用いた場合の反応生成物量の温度依存を示すグラフ。Graph showing the temperature dependence of the amount of reaction products when using CaSO 4 1 mol + LPG desulfurization and a heat source. CaSO 1モル+CCl 2モルの反応生成物量の温度依存を示すグラフ。CaSO 4 1 mol + C 2 H 3 Cl 2 moles graph showing the temperature dependence of the amount of reaction products of. CaSO 1モル+C1/2モルの反応生成物の温度依存性を示すグラフ。Graph showing the temperature dependence of CaSO 4 1 mol + C 2 F 4 1/2 mol reaction product. CaSからのHS発生反応の温度依存(水蒸気との反応)を示すグラフ。Graph showing the temperature dependence of the H 2 S generation reaction from CaS (reaction with water vapor). CaSからのHS発生反応の温度依存(水との反応)を示すグラフ。Graph showing the temperature dependence of the H 2 S generation reaction from CaS (reaction with water). 図7の条件に自溶炉排ガスを混合した場合の反応生成物量の温度依存を示すグラフ。The graph which shows the temperature dependence of the amount of reaction products at the time of mixing a flash furnace exhaust gas on the conditions of FIG. 本発明を実施するための装置の説明図。An explanatory view of an apparatus for carrying out the present invention. 本発明を実施するための別の装置の説明図。Explanatory drawing of another apparatus for implementing this invention. 実施例1及び2で使用した試験装置の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a test apparatus used in Examples 1 and 2. 実施例1で使用した試験前の石膏の、実施例1の反応生成物のおよびCaS試薬のそれぞれX線回折チャート。The X-ray diffraction charts of the pre-test gypsum used in Example 1, the reaction product of Example 1, and the CaS reagent, respectively. 実施例2で使用した試験前の石膏の、実施例2の反応生成物の、およびCaCl試薬のX線回折チャート。X-ray diffraction chart of the pre-test gypsum used in Example 2, the reaction product of Example 2, and the CaCl 2 reagent. 実施例3で使用した試験装置の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a test apparatus used in Example 3. 実施例3で使用した試験前の石膏の、実施例3の反応生成物のおよびCaF試薬のそれぞれX線回折チャート。The X-ray diffraction charts of the pre-test gypsum used in Example 3, the reaction product of Example 3, and the CaF 2 reagent, respectively.

Claims (12)

石膏を炭化水素含有プラスチックの分解ガスまたは炭化水素ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムに分解することを特徴とする石膏の分解処理方法。 A method for decomposing gypsum, comprising reacting gypsum with a hydrocarbon-containing plastic decomposition gas or hydrocarbon gas under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium carbonate and / or calcium sulfide. 石膏を塩素含有プラスチックの分解ガスと加熱下に反応させて硫化水素と、硫化カルシウムおよび/または塩化カルシウムに分解することを特徴とする石膏の分解処理方法。 A method for decomposing gypsum, comprising reacting gypsum with a decomposition gas of chlorine-containing plastic under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium sulfide and / or calcium chloride. 石膏をフッ素含有プラスチック分解ガスと加熱下に反応させて二酸化硫黄とフッ化カルシウムに分解することを特徴とする石膏の分解処理方法。 A method for decomposing gypsum, comprising reacting gypsum with fluorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into sulfur dioxide and calcium fluoride. 分解ガスがプラスチック廃棄物から石膏の分解反応下に直接得られる分解ガスであるか、またはプラスチック廃棄物の乾留により得られる分解ガスである請求項1、2または3記載の石膏分解処理方法。 The gypsum decomposition treatment method according to claim 1, 2 or 3, wherein the decomposition gas is a decomposition gas obtained directly from a plastic waste during a decomposition reaction of gypsum, or a decomposition gas obtained by dry distillation of plastic waste. 炭化水素ガスが、LPGである請求項1記載の石膏分解処理方法。 The gypsum decomposition treatment method according to claim 1, wherein the hydrocarbon gas is LPG. 炭化水素ガスが、バイオマスを微生物に分解させ発生したガスである請求項1記載の石膏の分解処理方法。 The method for decomposing gypsum according to claim 1, wherein the hydrocarbon gas is a gas generated by decomposing biomass into microorganisms. 石膏をプラスチック分解ガスまたは炭化水素ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、炭酸カルシウムおよび/または硫化カルシウムに分解するとともに、更に硫化水素を二酸化硫黄含有ガスもしくは酸素と反応させて硫黄に転換することを特徴とする石膏の分解処理方法。 Gypsum is reacted with plastic cracking gas or hydrocarbon gas under heating to decompose into hydrogen sulfide and calcium carbonate and / or calcium sulfide, and hydrogen sulfide is further reacted with sulfur dioxide containing gas or oxygen to convert to sulfur. A method for decomposing gypsum, comprising: 石膏を塩素含有プラスチック分解ガスと加熱下に反応させて、硫化水素と、硫化カルシウムおよび/または塩化カルシウムに分解するとともに、更に硫化水素を二酸化硫黄含有ガスもしくは酸素と反応させて硫黄に転換することを特徴とする石膏の分解処理方法。 Reacting gypsum with chlorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into hydrogen sulfide and calcium sulfide and / or calcium chloride, and further converting hydrogen sulfide into sulfur dioxide-containing gas or oxygen to convert to sulfur A method for decomposing gypsum characterized by the above. 石膏をフッ素含有プラスチック分解ガスと加熱下に反応させて、二酸化硫黄とフッ化カルシウムに分解するとともに、更に二酸化硫黄を硫化水素を反応させて硫黄に転換することを特徴とする石膏の分解処理方法。 A method for decomposing gypsum characterized by reacting gypsum with fluorine-containing plastic decomposition gas under heating to decompose it into sulfur dioxide and calcium fluoride, and further converting sulfur dioxide into sulfur by reacting with hydrogen sulfide. . 二酸化硫黄含有ガスが、非鉄金属の生産に伴う製錬排ガスである請求項7又は8記載の石膏の分解処理方法。 The method for decomposing gypsum according to claim 7 or 8, wherein the sulfur dioxide-containing gas is a smelting exhaust gas accompanying the production of non-ferrous metals. 反応に使用する硫化水素が硫化カルシウムと水蒸気または高温水との反応により得られる硫化水素を含む請求項7、8、または9記載の石膏の分解処理方法。 The method for decomposing gypsum according to claim 7, 8 or 9, wherein the hydrogen sulfide used for the reaction contains hydrogen sulfide obtained by a reaction between calcium sulfide and water vapor or high-temperature water. 石膏が、廃石膏ボードである請求項1〜11のいずれか1項に記載の石膏の分解処理方法。 The gypsum decomposition treatment method according to any one of claims 1 to 11, wherein the gypsum is a waste gypsum board.
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