JP2000355718A

JP2000355718A - 圧延・切削スラッジ脱脂溶剤、脱脂方法及び装置

Info

Publication number: JP2000355718A
Application number: JP16796199A
Authority: JP
Inventors: Hisaharu Kataoka; 久治片岡; Takanori Tai; 孝教田井
Original assignee: KOSUMEKKUSU KK
Current assignee: KOSUMEKKUSU KK
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】圧延又は切削スラッジは大部分が廃棄され、
ごく一部からの鉄分の一部は高炉や電炉の原料として再
利用されているがスラッジ中の圧延油又は切削油が燃焼
により有害物（ダイオキシン類等）を生じる問題があ
る。【解決手段】圧延・切削スラッジを水に分散し、有機
溶剤によるスラッジ脱脂溶剤を加えて混合攪拌して上澄
み含油溶剤を除去した後、水を加えて混合し、これを遠
心分離機又は圧搾濾過機を用いて固形分と液体とに分離
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、製鉄所の圧延工
程で発生する圧延スラッジや、金属の切削加工時に生じ
る切削スラッジ等の有効利用の拡大を計るために、両者
に含有される油分を脱脂するための有機溶媒系の脱脂溶
剤、脱脂方法、脱脂装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所の圧延工程で発生する圧延スラッ
ジや、金属の切削加工時に生じる切削スラッジ等は大量
であるが、従来、工程中に使用される圧延油、切削油等
の付着している油分を除去するための適当な脱脂方法が
見い出せずにいたため、大部分は廃棄処分されていた。
圧延スラッジは200メッシュ以下の細かな酸化鉄粒子間
に油、水分が吸収された状態であり、その性状はもろい
粘土状である。又、切削スラッジは非常に細かくて微細
な繊維状の鉄であり、同様に油、水分が吸収されたおぼ
ろ状の物質である。しかし、圧延スラッジは90重量パー
セント以上の酸化鉄（Fe₂0₃、Fe₃O₄、FeO）、切削スラ
ッジにいたっては90重量パーセント以上もの鉄（Fe）を
含んでおり、スラッジの一部は高炉で使用される製鉄原
料用焼結ペレットの一成分や電気炉の鉄原料として再利
用されているが、前処理工程（焼結工程）や電炉内より
有害物質（ダイオキシン類等）の発生が避けられない。
脱脂のためには溶剤の使用が考えられるが、現実には溶
剤とスラッジの比重差が大きいため、攪拌混合、管送り
が困難であり、従来溶剤による脱脂の試みは皆無であ
る。その他には適当な分離回収方法がなく、安価かつ効
果的な圧延・切削スラッジ脱脂方法が待たれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、圧
延スラッジや切削スラッジの脱脂の取扱が困難とみなさ
れ、従来の再利用法では有害物質の発生が避けられず、
有効な脱脂方法が見出せずにいた。上記のように、圧延
スラッジや切削スラッジは貴重な酸化鉄や鉄を大量に含
んでいるので、効果的な脱脂方法が見出せれば有害物質
の発生量の低減化のみならず、貴重な鉄資源、及び油資
源の再利用の拡大が可能となり、環境保全や鉄製造コス
トの低下等に寄与することができる。従って、本発明
は、圧延及び切削スラッジの脱脂を有害物質を生じるこ
となく容易に実現するためになされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、圧延
・切削スラッジに含有される油分を抽出するために用い
る脂肪族系有機溶剤、芳香族系有機溶剤、飽和炭化水素
系溶剤の単体、又は混合物からなるスラッジ脱脂溶剤を
提供する。本発明は又、圧延・切削スラッジを水に分散
し、これに上記のスラッジ脱脂溶剤を加えて混合攪拌
し、ついで上澄み含油溶剤を除去した後、必要なら水を
加えて混合し、これを遠心分離機又は圧搾濾過機を用い
て固形分と液体とに分離するスラッジ脱脂方法を提供す
る。前記の上澄み含油溶剤は蒸留により溶剤と油分に分
離される。固形分（鉄又は酸化鉄）溶剤、油分はそれぞ
れ再利用が可能となる。本発明は又、これらの方法を実
施するための装置にかかり、水とスラッジ脱脂溶剤と圧
延・切削スラッジとを混合分散させて含油溶剤を分離す
る攪拌混合槽と、攪拌混合槽からの含油溶剤を溶剤と油
分に分離するための蒸留釜と、含油溶剤を分離された残
りのスラッジを固形分と液体とに分離するための遠心分
離機又は圧搾濾過機とを含む分離回収装置を提供する。
本発明によると、酸化鉄及び鉄分のみならず、油も純粋
な形で回収でき、さらに分離に使用された脱脂溶剤も回
収して循環使用できるので、省資源効果が向上する。又
テストプラント運転の評価結果によると、本発明の方法
及び装置の初期費用及び運転費用は充分に安価であり、
スラッジの回収による利益は運転費用を充分に上回る経
済的な方法及び装置であることが予想される。

【０００５】

【発明の実施の形態】含油スラッジは微細粒子であり、
脱脂溶剤の比重（酢酸エチルでは０．９）と比較してそ
の真比重が約２．０〜４．５と比重差が大きい。従っ
て、単純に溶剤中にスラッジを投入してもスラッジは容
易に沈殿してしまい、溶剤中でスラッジを攪拌し油分を
溶剤中に抽出することは不可能である。また何らかの方
法により可能となったとしても、遠心分離機又は圧搾濾
過機による脱溶剤過程では溶剤が大気開放となり、危険
物取り扱い上問題が生じる。

【０００６】本発明は、スラッジを一旦水に分散させ、
それに脱脂溶剤として有機溶剤を加え、混合槽で攪拌
し、油分を溶剤中に抽出した後、上澄み液（含油溶剤）
を除去し、混合槽底部のスラリー状沈殿物（脱脂スラッ
ジと水の混合物）に、さらに水を加え攪拌し粘度を下げ
ることにより、容易に遠心分離機又は圧搾濾過機に送り
込み、脱脂済みスラッジを大量に回収することができる
ものである。

【０００７】本発明で使用する攪拌混合槽（図２）は、
槽内スラリー排出口直前にプロペラミキサー、さらに上
方２カ所にもプロペラを設け、水・含油スラッジ、及び
水・含油スラッジ・溶剤の混合を容易にしている。さら
に、油抽出のための溶剤を槽底部より投入することによ
り、さらに円滑に抽出し得る。

【０００８】又、脱脂済みスラッジの回収に当たり、混
合攪拌槽と連続式遠心分離機又は圧搾濾過機を組み合わ
せることで効果的かつ大量のスラッジ処理・回収が行え
る。遠心分離機としては回転軸を中心にスクリュー状の
送り出し兼掻き取り刃とこれ全体を包み込む回転ボウル
を備えている市販のものを使用し得る。スラリーは回転
軸中心部より投入され、回転スクリューの回転による内
壁に瞬時に到達する。さらに回転ボウルの回転により濾
液は分離板の高さを超えた量だけ連続して排出される。
同時にスラッジはボウル壁に圧着堆積され、これをスク
リューが掻き取りながら固形物出口まで運ぶ。この際、
出口付近の回転ボウル壁の形状により、スラッジを水か
ら分離させる構造になっている。分離スラッジは遠心力
によりさらに分離が進み、半乾燥状態の脱脂済みスラッ
ジが連続的に回収できる。

【０００９】蒸留釜で発生する釜残はすべてが油分であ
る。含油スラッジから油分を回収できれば、圧延油や切
削油として再利用ができコスト低下に大きく寄与でき
る。本発明の装置において十分な蒸留操作が行えれば、
ほとんどの場合釜残はそのまま再使用が可能である。し
かし、工程上の問題により蒸留（加熱）時間が十分でな
い場合は、釜残溶剤（酢酸エチル等）が少量残留する場
合がある。それを防ぐために、蒸留の終了前に若干の水
を加えて（実施例では３０リットル程度）残留溶剤と水
との共沸物（溶剤単体より低温で蒸発）としてさらに蒸
気化して取り出すために、蒸留釜に水投入配管を設けて
いる。このようにして取り出された釜残有は一般の再生
油の例にならい再利用できる。

【００１０】本発明で、圧延・切削スラッジに含有され
る油分を抽出されるために用いる脂肪族系有機溶剤、芳
香族系有機溶剤の単体、又は混合物は、圧延・切削の工
程で使用される油の種類に応じて適宜に選択することが
できる。脂肪族系有機溶剤としては、酢酸エチル、酢酸
ブチル等の低級脂肪酸エステル、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン等のケトン類が使用できるが、
従来使用されている炭化水素油を主成分とする圧延油、
切削油に対しては特に酢酸エチル、酢酸ブチル、メチル
エチルケトン等がが好ましい。その他の脂肪族系有機溶
剤としては、アルコール類が使用可能である。芳香族系
有機溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等が
使用可能であるが、特にトルエンが好ましい。飽和炭化
水素系溶剤としては、ｎ−ヘキサンが使用可能である。

【００１１】本発明で分離・回収の対象となるスラッジ
は圧延スラッジ・切削スラッジであるが、この語には他
の工業的工程から出るスラッジであって少量の油分を含
有するものも含まれる。圧延スラッジ・切削スラッジは
当初大量の水を混入していることがあるが、通常はスラ
ッジとして野積みされて水分の多くは重力により下方に
浸透して抜かれ、水分は例えば１５重量％以下に減じて
いる。一方、スラッジの油分は数重量％以下であり、一
例として圧延スラッジは４重量％前後、切削スラッジは
３％前後の油を含有する。又水分が抜けると油分により
スラッジを構成する酸化物又は鉄粒子が固着されるの
で、本発明の分離回収工程を実施する前に使用前に解砕
して流動性にしておく。

【００１２】次に、本発明の装置と方法を説明する。図
１は本発明を実施するための装置の系統図である。図２
（ａ）は攪拌分離槽３の平面図、図２（ｂ）は同正面断
面図である。なお、各装置は有機溶剤に触れるので耐溶
剤性の材料で構成することが好ましく、例えばステンレ
ス製の内張及び／又は構成部材を使用する。脂肪族系有
機溶剤、芳香族系有機溶剤の単体、又はそれらの２種以
上の混合物からなるスラッジ脱脂溶剤は、有機溶剤貯槽
１に蓄えられる。脱脂溶剤は使用後後で述べるように回
収されて循環される。

【００１３】原料スラッジは原料解砕機２に装入されて
粗粉砕され流動しやすい形にされる。

【００１４】攪拌分離槽３に水を供給し、攪拌機を作動
させ、原料解砕機２からベルトコンベア２３を経て原料
スラッジを投入する。スラッジが水と充分混合されたこ
とを確認後、配管１３を経て脱脂溶剤を供給する。水は
スラッジを流動化し又酸化鉄又は鉄に付着した油の分散
媒となる。撹拌混合中に脱脂溶剤は油分に作用してスラ
ッジ中の油分を溶剤中に抽出溶解させ、ついで静置する
ことにより油分含有溶剤は比重差により分離混合槽３中
で上澄みとして固形分スラリーから分離される。撹拌混
合槽２で形成され固形分スラリーは配管３４を経て遠心
分離機又は圧搾濾過機２に導かれ、そこでスラリーは固
形分（脱脂済み）と水（少量の溶剤と油分を含む）とに
分離される。回収スラッジ（固形分）は充分に低油分と
なるので、有用な鉄又は酸化鉄資源としてリサイクルさ
れる。ここで使用される攪拌混合槽３の具体例は図２
（ａ）,(b) に示されている。攪拌混合槽は、攪拌機３
１を備え、槽内スラリー排出口直前にプロペラミキサー
３２、さらに上方２カ所にもプロペラ３３を設け、水・
含油スラッジ、及び水・含油スラッジ・溶剤の混合を容
易にしている。さらに、油抽出のための溶剤を槽底部の
開口３５、３７より投入することにより、さらに円滑に
油抽出し得る。

【００１５】遠心分離機又は圧搾濾過機４で分離された
水は配管を経て清澄タンクである水回収槽Ａ５に導かれ
る。水回収槽Ａ５からの水は配管５３を経て攪拌混合槽
３に戻されて再利用される。

【００１６】攪拌混合槽３の上澄みである含油溶剤は配
管３６を経て含油溶剤貯槽６に送られ、そこで上澄み
（含油溶剤）と水に分離される。水は適宜抜き取り再利
用に供する。含油溶剤貯槽６からの含油溶剤は配管６７
を経て小型遠心分離機７に送られて濾過され、分離され
た上澄みは配管７８を経て蒸留釜８に送られる。

【００１７】蒸留釜８では、含油溶剤がスチーム加熱に
より蒸留され、沸点に応じて油と脱脂溶剤とに分留され
る。脱脂溶剤は配管８９を経て水冷管を備えた凝縮器９
に導かれ液化される。

【００１８】一部水を含む回収溶剤は水回収槽Ｂ１０に
おいて下層の水と上層の溶剤に分離される。上澄みの溶
剤は配管１０１を経て有機溶剤貯槽１にリサイクルされ
る。一方蒸留釜残から回収された油分は配管８１１を経
て回収油貯槽１１に回収される。回収油貯槽１１に回収
された油は鉄鋼圧延や切削油としてリサイクルされても
良いし、その他の有用な資源として再利用できる。

【００１９】次に、本発明の装置の動作を図３の工程図
に従って具体的に説明する。数値は本発明を完成させる
実験のために建設したパイロットプラントにおいて実施
した数値である。本例で使用する脱脂目的のための原料
は圧延スラッジとし、油抽出のための溶媒は酢酸エチル
とする。圧延スラッジの処理量（仕込量）は一工程あた
り5000キログラムとする。操作手順（１）攪拌混合槽３に水６７０Lを投入後、攪拌機を始
動する。（２）粉砕スラッジ5000ｋｇを粉砕機２で粗粉砕し、そ
の全量を攪拌混合機に投入し、１５分間攪拌する。（３）攪拌機を作動させたまま有機溶剤貯槽１より撹拌
混合槽３へ酢酸エチル１７５０リットルを投入し、その
まま２０分間攪拌を続ける。（４）２０分経過後、攪拌機を毎分５０回転に減じ、１
５分間運転停止し、上澄み液を含油溶剤貯槽６へ送り込
む。（５）上澄み液を全量抜き取り、水１０００Lを加え、
５分間攪拌後、遠心分離機４を作動し、この全量を毎分
１００Lの流量で送り込む。遠心分離機４内の回転スク
リューの遠心力により、排出口へ押し出され、排出さ
れ、脱脂済みスラッジとして回収される。（６）操作（５）を開始すると遠心分離機４の分離液出
口より水が排出される。これを水回収槽Ａ５に受け入れ
る。（７）遠心分離機より濾液がすべて排出され、全量が水
回収槽Ａ５に取り込まれた後、この水を全量攪拌混合槽
Ａ３へ送り、不足水を補充し、６７０Lとする。以下操
作（１）〜（７）を繰り返す。２度目の操作において、
操作（３）で使用する酢酸エチルは含油溶剤貯槽６より
攪拌混合槽３へ送り込む。不足分は有機溶剤貯槽１より
補充する。以上の操作により、脱脂済みスラッジ約１０
トンを回収できる。次に含油溶剤を圧延油として分離す
る工程を述べる。（８）スラッジ１０トンの処理で発生した含油溶剤約３
６００ｋｇの全量を含油溶剤貯槽６より蒸発釜８に送り
込み、スチームにより加熱し、酢酸エチルと飽和水を蒸
発させる。発生蒸気は凝縮器９に取り込まれ、冷水管に
より冷却凝縮され液体となる。（９）凝縮器９で生じた液体は水回収槽Ｂ１０に取り込
む。ここでは当初水と酢酸エチルの共沸関係から不飽和
の水が生じ、槽底部に沈降し水層を形成する。これは適
宜抜き取り弁の操作によりドラム缶等に回収し、水回収
層Ａ５に戻す。（１０）蒸留釜８の釜底部の仕込み液は酢酸エチルの蒸
発に伴い、徐々に油分の比率が増大する。凝縮器より溶
剤の凝縮液の水回収槽Ｂ１０への吐出が終了したのを確
認後、スチームを止め加熱を停止し、釜底部の抜き取り
弁の操作により回収油貯槽１１へ貯め込む。また、蒸留
により回収した酢酸エチルは溶剤貯槽１へ戻す。

【００２０】

【発明の効果】上記のパイロットプラントによる本装置
により脱脂された圧延及び切削スラッジの脱脂結果を記
す。含油量４．０重量％の圧延スラッジ及び含油量３．
１重量％の切削スラッジは、脱脂処理後にそれぞれ含油
量０．０５重量％及び０．０１重量％に減じた。圧延ス
ラッジの脱脂処理品は未処理品と比較するとその含油量
は１/80に、切削スラッジの場合は１/300に減少してい
ることが分かる。以上のように、本発明は含油スラッジ
を脱脂溶剤と水を併用した攪拌混合槽を使用し、これを
遠心分離機又は圧搾濾過機と組み合わせることにより、
酸化鉄及び鉄を油分から分離して貴重な資源として大量
に回収することができる。また蒸留釜を組み合わせるこ
とにより油分を資源として回収することができる。本発
明の装置は比較的安価に構成できるので経済的な含油ス
ラッジの回収法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧延・切削スラッジの脱脂装置を示
す。

【図２】分離混合槽の拡大図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は立断面図である。

【図３】本発明の工程例を示す図である。

【符号の説明】

１有機溶剤貯槽２原料粉砕機３攪拌混合槽４遠心分離機又は圧搾濾過機５水回収槽Ａ６含油溶剤貯槽７遠心分離機８蒸留釜９凝縮器１０水回収槽Ｂ１１回収油貯槽

フロントページの続き (74)上記４名の代理人 100067817 弁理士倉内基弘（外１名） (71)出願人 599105964 田井孝教千葉県市原市姉ヶ崎251−14 (74)上記１名の代理人 100067817 弁理士倉内基弘 (72)発明者片岡久治千葉県長生郡白子町古所4636番地 (72)発明者田井孝教千葉県市原市姉ヶ崎251−14 Ｆターム(参考） 4D004 AA16 AB02 AC05 BA05 CA13 CA15 CA40 CB27 CB50 CC03 CC04 4K001 AA10 BA14 CA05 DB11 DB25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延・切削スラッジに含有される油分を
抽出するために用いる脂肪族系有機溶剤、芳香族系有機
溶剤の単体、飽和炭化水素系溶剤、又はこれらの２種以
上の混合物からなるスラッジ脱脂溶剤。
【請求項２】圧延・切削スラッジを水に分散し、請求
項１に記載のスラッジ脱脂溶剤を加えて混合攪拌して上
澄み含油溶剤を除去した後、これを遠心分離機又は圧搾
濾過機を用いて固形分と液体とに分離するスラッジ脱脂
方法。
【請求項３】前記含油溶剤は、さらに蒸留釜により蒸
留されて溶剤及び油分に分離される請求項２のスラッジ
脱脂方法。
【請求項４】水とスラッジ脱脂溶剤と圧延・切削スラ
ッジとを分散させ且つ含油溶剤を分離する攪拌混合槽
と、該攪拌混合槽からの前記含油溶剤を溶剤と油分に分
離するための蒸留釜と、前記含油溶剤が除去されたスラ
ッジを固形分と液体とに分離するための遠心分離機又は
圧搾濾過機とを含む分離回収装置。