「リン石膏の浄化処理技術・設備およびその応用」についての意見交換

我が国におけるリン石膏の資源化利用の現状　中国のリン複合肥工業が急速に発展するにつれて、その副産物であるリン石膏の排出量も急増している。したがって、リン石膏の総合的な利用率を高めることは、リン複合肥業界が直面しなければならない緊急の課題であり、また、各レベルの行政機関や研究機関、関連企業が真剣に解決すべき急務でもある。 リン石膏は、リン肥やリン酸を製造する際に排出される固体廃棄物で、リン酸1tを製造すると約(4.5～5)tのリン石膏が生成される。リン石膏の主成分は硫酸カルシウム（CaSO4˙2H2O）であり、その他にも未分解のリン鉱石、フッ化物、リン酸、有機物、酸に不溶な物質、鉄アルミニウム化合物などの不純物が少量含まれている。我が国における高濃度リン複合肥およびリン酸工業の急速な発展に伴い、副産物としてのリン石膏の量が急激に増加している。現在、我が国のリン石膏の年間排出量は約5000万トンに達しており、資源化技術の課題により、累計堆積量は2億トンを超えている。国内のリン石膏にはまだ適切な活用方法がなく、ほとんどが積み上げて処理されている。これは土地を占有するだけでなく資源の無駄遣いでもあり、含まれる酸性物質やその他の有害物質が周辺環境を汚染しやすい。このように、リン石膏は積極的な処理が不可欠な状況にある。さもなければ、人々、環境、社会の調和や国土保護に直接的な影響を及ぼし、企業の存続と発展に計り知れない損失をもたらすことになる。リン石膏廃棄物の無害化処理は、リン複合肥企業の生産に影響を与える「ボトルネック」となっており、リン石膏の総合的な活用を図ることが、リン肥化学工業の持続可能な発展の鍵となるであろう。本稿では、リン石膏の総合的な利用における問題点とその資源化利用について項目別に論じ、リン石膏の資源化利用に向けたいくつかの提言を行っている。 2 我が国のリン石膏の総合利用の現状　不完全な統計によると、現在我が国におけるリン石膏の総合利用量は10,000kt/年（つまり年間1,000万トン）程度であり、脱硫石膏の利用量を下回っている。そのうち、建築用石膏の生産量は約2800kt/年、セメントの遅延剤の生産量は約2500kt/年、石膏ブロックや石膏レンガの生産量は約1600kt/年、充填材としての使用量は約1500kt/年、土壌改良剤としての使用量も約1500kt/年であり、硫酸や硫酸アンモニウムなどの化学製品としての生産量は約100kt/年です。現在、我が国におけるリン石膏の総合的な利用に存在する問題は、主に以下のようなものです。 (1)リン石膏は不純物が多く、利用コストが高い。リン石膏には遊離リン酸や硫酸などの酸性物質が含まれており、そのためpH値が低く、製造設備を腐食させやすい。同時に、リン石膏に含まれるリン酸塩やフッ化物などは、後工程の製品に悪影響を与えます。したがって、リン石膏は浄化や不純物除去などの処理を経て初めて、次の段階での利用が可能となる。リン石膏の利用過程で二次汚染が発生するため、**環境基準を満たすには環境対策設備が必要であり、その投資額や運用コストも高くなります。 (2)地域間の発展が不均衡で、リン石膏の総合利用は長期にわたり低い水準にとどまっている。地域の資源分布や輸送距離の影響を受け、地域によってリン石膏の発生、堆積、および総合的な利用の状況に大きな違いが見られる。リン石膏の排出や保管は、主に雲南、貴州、四川、湖北、安徽といったリン複合肥の生産地で行われている。一方、石膏の消費は、建築用石膏やセメントの生産量が多い地域、例えば我が国の経済的に発展した東部の省や市で中心となっている。輸送範囲の影響により、石膏の使用量が多い地域では需要に応えられず、一方で排出量が集中する地域ではやむを得ず大量に保管されている。 (3)基準体系が不完全である。一方で、さまざまな建築材料の製造に用いるリン石膏の基準が欠如しており、異なる建築材料分野でのリン石膏の利用が妨げられている。一方で、リン石膏の総合的な利用に関する製品基準が欠如しており、他の同種の基準を参考にするしかなく、市場での認知度も低いため、リン石膏を大規模に利用することが難しい状況にある。 (4)我が国の天然石膏の生産量が多いため、リン石膏の利用が制限されている。2010年の我が国の天然石膏の生産量は45,000ktで、主に山東省、湖南省、湖北省、江蘇省、安徽省などで生産されていました。天然石膏の大量採掘と利用は、自然環境を破壊するだけでなく、工業副産物である石膏の市場も奪っている。海外の先進国における工業副産物である石膏の高い総合利用率と比べると、我が国におけるリン石膏の利用は大きな圧力にさらされている（例えば、アメリカでは35％に達し、日本ではほぼ100％に達している）。 3リン石膏の資源化利用 3.1リン石膏をセメントの遅延剤として使用する 現在、我が国のセメント遅延剤は主に天然石膏や脱硫石膏を原料としている。セメントの生産量が増加するにつれて、国内におけるセメント遅延剤の需要もますます高まっている。我が国における天然石膏鉱石の採掘コストの上昇と高品質な石膏鉱石の減少も、リン石膏をセメントの遅延剤として利用する機会を生み出している。現在、国内でリン石膏がセメントの遅延剤として使用されている量は年間約600万トンです。一方、2012年時点で我が国のセメント生産におけるセメント遅延剤の需要量は約9,000万トンでした。たとえリン石膏を用いたセメント遅延剤の生産能力がすべて活用されたとしても、それはセメント遅延剤の需要量の約7.4％に過ぎません。見ての通り、リン石膏はセメントの遅延剤として大きな市場の可能性を持っている。現在、国内におけるリン石膏を用いたセメント遅延剤の単一プラントとしては、最大規模が800kt/aである。 セメントの遅延剤として用いられるリン石膏の最大の問題は、リン石膏に含まれる不純物がセメントの凝結時間に影響を与え、強度を低下させてしまうことです。したがって、リン石膏には適切な浄化・不純物除去処理を施す必要があり、その鍵はリン石膏中のリンやフッ素といった酸性物質を除去することである。現在、一般的に用いられている浄化・不純物除去工程は、水洗い分離、中和、乾燥、焼成などです。今後は、リン石膏の品質向上と、セメントの遅延剤として使用する際のコスト削減に力を入れ、天然石膏や脱硫石膏に代わってリン石膏がセメントの遅延剤として利用されるよう、その普及を加速させていく必要がある。 3.2リン石膏から作られる石膏ブロックと石膏レンガ 天然の二水石膏や脱硫石膏と同様に、リン石膏の主成分もCaSO4˙2H2Oである。リン石膏を用いて石膏ブロックや石膏レンガなどの建築材料を製造することには技術的な問題はなく、その製品の強度、耐圧性、透気性は従来の粘土レンガやセメント標準レンガよりも優れている。現在、国内におけるリン石膏を用いた石膏ブロックの総生産能力は約5.0×106m2/年であり、単一プラントとしては最も規模が大きいのが合肥市錦龍新型環境保護建材有限公司の1.5×106m2/年の生産ラインです；リン石膏を用いた石膏ブロックの総生産能力は、約2.0×109個/年であり、単一プラントとしては貴州開磷（集団）有限会社が最も大規模である。さらに、工業副産物として得られる石膏の総合的な利用に関する基準体系を整備し、工業副産物として得られる石膏やそれに関連する製品・用途に関する基準の策定や見直しを加速する必要がある。 (4)今後は、リン石膏をセメントの遅延剤や、紙面石膏ボード、石膏ブロック、石膏系建築用モルタルなどの新しい建築材料として積極的に普及させていく必要がある。リン石膏を原料として100％使用することを積極的に奨励し、単線生産能力が3.0×10⁷m²/年以上の石膏ボード製造ラインプロジェクト、単線生産能力が3.0×10⁵m²/年以上の石膏ブロック製造または改修プロジェクト、単線生産能力が100kt/年以上の塗装用石膏や接着用石膏などの石膏系乾式混合建築資材製造ラインの建設または改修プロジェクト、単線生産能力が50kt/年以上の高強度石膏粉製造プロジェクト、単線生産能力が1000kt/年以上の建築用石膏粉製造プロジェクトを対象とする。 (5) 低コストで高性能かつ環境に優しいリン石膏浄化技術、品質の低いリン石膏から低コストで高性能な鉱山充填用セメント材料を製造する技術、工業副産物である石膏を利用して土壌を改良するための重要な技術など、一連の重要な共通技術を開発する。 （6）化学的処理法によるリン石膏の処理技術の研究開発を積極的に推進し、低エネルギー消費型のリン石膏を利用した硫酸製造とセメントまたは酸化カルシウムの同時生産、硫酸製造と炭酸カルシウムの同時生産、硫酸カリウム製造と塩化アンモニウムまたは塩素系NPK複合肥料の同時生産といった先進的な技術の産業化を進める。 (7)リン石膏の総合利用における鍵はやはり**政策の支援度合いであり、財政、税制、エネルギーなどの政策による支援を通じて、企業がリン石膏の総合利用において利益を上げられるか、少なくとも損益分岐点を維持できるようにする必要がある。リン石膏を原料として製造される建築材料や化学製品などについては、付加価値税の課税を免除するか、または課税後すぐに還付することを提案する。 5 結語 技術や人々の生活水準などの面での差異により、我が国におけるリン石膏の総合的な利用は比較的遅れている。現在、ほとんどのリン化学企業の生産過程で排出されるリン石膏は、未だ有効に活用されていない。これは資源の無駄遣いや土地の占有はもちろん、環境汚染を引き起こすため、その総合的な開発利用が急務となっている。リン石膏を利用することで、建築材料や肥料など、付加価値が高く需要も大きい化学製品を製造し、廃棄物を宝に変えることができる。したがって、リン石膏の資源化と効率的な利用に関する研究開発を強化することが非常に重要である。

この投稿は最後にgyt0731によって2016-12-13 11:26に編集されました :)リン石膏の利用に関する（国内および海外の）技術基準をまとめました（リンクはこちら：http://bbs.hcbbs.com/thread-1651393-1-1.html）。他に追加情報があれば、ぜひ教えてください 技術基準の観点から見ると、リン石膏の利用（石膏ボード、ブロック、レンガ、粉末）は既に20年以上続いており、今日に至るまで賛否両論がある。リン石膏の利用には、多くの心理的障壁や健康上の問題などがあるようで、はっきりしない不安感を与えています。現在3億トンあるリン石膏に、毎年8000万トンが追加されている中、インターネット上にはその有効な活用技術の開発成果や利用を奨励する報道が多数あります一方で、リン石膏の危険性を指摘し、その利用を避けるか廃止すべきだと主張する意見も多く見られます。これについて、皆さんはどう思いますか？