2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of hemihydrate gypsum conversion mechanism of waste gypsum derived dihydrate gypsum
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15K05816
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
尾形 公一郎 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50370028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐野 博昭 大分工業高等専門学校, 都市・環境工学科, 教授 (50187275)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 廃石膏ボード / 二水石膏 / 半水石膏 / 加熱脱水 / 粒子径 / 有効熱伝導率 / 粒子レイノルズ数 / 熱流束 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
廃石膏ボードの破砕・分離後に粉粒体として生成される二水石膏（CaSO4・2H2O）を所定の温度で加熱すると半水石膏（CaSO4・0.5H2O），無水石膏（CaSO4）に変化する．ここで，半水石膏は加水によって固化する性質を持ち，土壌改良剤などと混合する固化材としての有効利用が期待されている．しかしながら，二水石膏の粒子径，質量および加熱空気流の温度，加熱時間や空気速度によって，その乾燥特性は変化する．この背景から，本研究では二水石膏が各種条件下で半水石膏へ変化する際の加熱脱水メカニズムを明らかにすることを目的とした．本研究の成果は，廃石膏ボードの加熱装置開発や有効利用へ繋がる可能性があるため工業的に重要である．
平成30年度も加熱透過試験装置を用い，粒子径や加熱温度を変化させて粒子充てん層内の温度や熱流束の変化を実験的に調査し，加熱空気流による二水石膏の加熱脱水特性の分析を行った．さらに，二水石膏の流動性の評価や廃石膏の有効利用の検討も行った．その結果，（1）二水石膏の流動性は，粒子径が大きくなるほど良好であることが分かった．（2）二水石膏の粒子充てん層の上部と底部の温度差が見られなくなる時間で，二水石膏の自由水や結晶水が脱水して半水石膏へ変化したと考えられる．（3）廃石膏の適用先や含水比測定方法についての検討を行った．
さらに，研究期間全体を通じて，（1）二水石膏が半水石膏へ変化するためには，加熱空気流が粒子に与える熱流束が高いものほど二水石膏が半水石膏へ変化する時間が短くなること，（2）粒子充てん層内の熱流動が二水石膏の加熱脱水特性に大きく影響していることが明らかとなった．
以上の成果から，各種条件下で二水石膏が半水石膏へ変化する加熱脱水特性を概ね明らかにし，今後の加熱装置開発に繋がる有益な知見を得ることができた．
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