JPS61222596A - 溶融処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、製革工場より発生する・皮革汚泥の溶融処理
法に関する。更に詳しくは、骨材とじて有用なスラグ固
化体を得ると共に、合金用として価値のあるフェロクロ
ムを効率よく回収、再生する皮革汚泥の処理法に係わる
ものである。

［従来技術］ 製革工場での脱毛、洗浄、なめし等の各工程では、石灰
、クロム等が多量に使用される。そのため、製革工場よ
り排出される皮革汚泥中には、一般の都市下水汚泥に比
較してカルシウム（Ｃａ　）、クロム（Ｏｒ　＞の含有
率が高い。このような皮革汚泥の処理方法としては従来
法の３方法が行われてきた。すなわち（ａ）含水率７０
〜７５重量％（以下同じ）に脱水後埋立処分する方法、
（ｂ）脱水後焼却処理し残渣を埋立処分する方法、（Ｃ
）還元雰囲気で焼却又は乾留した後、残渣を埋立処分す
る方法である。ところが、これらには次のような欠点が
あり実用的ではなかった。まず（ａ　）の方法は、皮革
中の有機物質が７０〜７５％と都市下水汚泥の４０〜５
０％に比較して多く、埋立慢腐敗し特有の臭気を発生す
る欠点がある。＜ｂ　）の方法は、腐敗の恐れはないが
、皮革汚泥中に５〜２５％程度含有するＣｒが高温雰囲
気でＣａの作用を受は有毒なＣｒ　に酸化され、埋立後
浸出水が汚染される欠点がある。（Ｃ）の方法はＣ「６
＋への酸化はかなり防止されるが、還元状態によっては
充分ではなく一部分はＣｒ　のままで残留する恐れもあ
る。また上記（ａ）〜（Ｃ）の方法は汚泥から埋立物ま
での減容率が充分でなく埋立面積が広り！！するという
欠点もある。

そこで近年上記のような欠点を解消した方法として、皮
革汚泥を脱水乾燥後、アーク炉等により溶融処理する方
法が注目されている。この方法によれば、多量のＯｒは
還元溶融し、メタルのｃｒまで還元されベースメタルと
なり、スラグ中に少量残留したＣ「も結晶マトリックス
の中に閉じ込められ溶出しない形態となり、また減容率
も１／２０〜１／３０となり、乾燥、焼却といった処理
方法に較べて小さくなるため、埋立処分する際の、埋立
地の延命が期待できるという長所がある。そして処理に
より発生したスラグは硬質の岩石状固化体又は細砂状固
化体となり、骨材としての有効利用が可能である。

Ｌ本発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記皮革汚泥を乾燥又は焼却後、そのまま溶融
処理したのでは、次の様ないくつかの問題がある。

（１）Ｃｒを回収利用しないので、価値ある資源を廃棄
することになってしまう。

（２）ｆ’ｊ泥の塩基度（Ｃａ　Ｏ／Ｓｉ　０２　）が
３〜８と高いため、溶融後に生成するスラグの塩基度も
２．５〜５．０程度と高くなる。しかして、ＣａＯは他
の化合物と結晶を作ることはできるが、多量に含有する
と、遊離のＣａＯとしてスラグ中に残留し、これが水分
と反応してＣａ　　（ＯＨ）２となり、スラグ同化体を
割れ易くし、硬質骨材としての利用価値を失わしめる。

（３）高塩基度であるために、溶融点が高く、高温で溶
融するのに多大の熱エネルギーを必要とするだけでなく
、溶融炉の耐用寿命を短くする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、叙上のような事情に鑑み、１革工程から
発生する皮革汚泥中のＣｒ分が回収可能で、且つ発生す
るスラグ固化体の骨材としての品位を高めた溶融処理方
法を見出すべく種々検討を行った。その結果、皮革汚泥
の処理に当って、８１０２分を多く含有し、例えばガラ
ス屑などの多く混入する都市ゴミ焼却残渣のような廃棄
物と共に、必須添加剤として還元剤と鉄源とを溶融時に
加えることによって、上記問題をｍ−に解消しうるとの
知見に達し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、１革工程で発生するＣｒ分を含む
皮革汚泥を溶融処理炉により処理するに際し、皮革汚泥
を乾燥ケーキにするか、又は焼却残渣又は乾留残渣にし
、それらに鉄源と還元剤とを溶融後得られるベースメタ
ル中のＣｒ濃度が１０〜６５重量％の範囲となるように
添加し、しかる後、高温で溶融させて処理し、硬質のス
ラグ固化体とフェロクロムとを同時に得ることを特徴と
する皮革汚泥の溶融処理方法を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明すると、本発明で処理さ
れる皮革汚泥は、動物から剥ぎとった皮を、裏打ち、石
灰づけ、脱毛、脱灰、なめし、染色、加脂、水絞り等の
一連の１革工程を実施する１革工場より排出される汚泥
であり、１〜５％程度のＣ「が含まれており、カルシウ
ム及びクロムの含有量が非常に高いものである。このよ
うな汚泥を溶融処理する前に脱水し含水率２０〜２５％
の乾燥ケーキにするか、含水率７０〜８０％に脱水後焼
却又は乾留し残漬を得る。焼却には公知の多段床式焼却
炉、ロータリ・キルン炉、流動床炉等の焼却炉が用いら
れ、又乾留には、直接加熱乾留炉、間接乾繭炉が用いら
れる。焼却又は乾留すると乾燥ケーキのまま溶融処理す
るのに較べ電力原単位が低減するなどの利点がある。

本発明は、上記のようにして得られた乾燥ケーキ、焼却
残渣又は乾留残渣に添加剤として鉄源と還元剤と加えて
溶融処理を行うことによって、皮革汚泥中に含まれる０
１分を効率よく回収することを特徴とするものである。

尚、溶融処理に当って、Ｓｉ　０２分を多く含む、例え
ば都市ゴミ焼却残渣のような廃棄物も併せて添加すれば
硬質で骨材として利用価値の高いスラグ固化体が得られ
る。

本発明において用いられる鉄源としては、例えば鉄屑粗
大ゴミ破砕物に含まれる鉄分などが挙げられる。これら
は、溶融処理時、ベースメタル中に取込まれて還元され
、皮革汚泥中に含まれるＣ「と共存し、これと結合して
ベースメタル中でフェロクロムを生成させるものである
。しかして鉄源は酸化鉄の形態で添加しても、後記の還
元剤により遊離の鉄に変化するので問題はないが、電力
原単位、還元剤の添加量に影響を及ぼすので、できれば
非酸化鉄が望ましい。そして、鉄源の添加量は、溶融ベ
ースメタル中のＣ「濃度が１０〜６５％の範囲となるよ
うな量であることが必要である。この範囲は、溶融物を
溶融処理炉から排出したあとのスラグ固化体とベースメ
タル中に生成するフェロクロムとの磁選分離を効率よく
行うのに最適の範囲である。この範囲を外れると、スラ
グ固化体と７エロクロムの分離が困難となる。

還元剤の代表的なものとしては、コークス、カーボン、
フェロシリコン等があげられる。還元剤は、これを加え
ることによって皮革汚泥残渣中に含まれるＣｒ分を還元
し、フェロクロムの生成を“促進させる作用をなすもの
であり、その添加量は１〜１０％の範囲が最も好ましい
。

上記、鉄源ならびに還元剤と共に加えることのできる廃
棄物とは、これを添加し溶融処理して得られる溶融物の
塩基度が添加しない場合と比較して低下するような廃棄
物で好ましくは、鉄分も含む廃棄物を言う。具体的には
例えば、都市下水汚泥の乾燥ケーキ、前記ケーキの焼却
残渣、前記ケーキの乾留残渣、都市ゴミの焼却残渣、ガ
ラス屑、鋳物廃砂等を挙げることができ、これらを単独
あるいは２種部、上混合して用いられる。上記のうち都
市下水汚泥は、そのままで乾燥ケーキ或いは焼却又は乾
留して用いてもよいが、ポリアクリルアミド、アルギン
酸ソーダ、ポリエチレンイミン等の高分子凝集剤を添加
したものは塩基度が０．１〜０．３程度であり、より好
ましい。なお都市ゴミの焼却残渣の塩基度は通常０．１
〜０．７であり、ガラス屑ではＳｉ　Ｏｚ含有量が通常
６０〜８５％であり、鋳物廃砂ではＳｉ　０２含有量が
通常５０〜７５％である。これらの廃棄物を皮革汚泥に
添加して後述のように溶融処理すると、塩基度は添加せ
ずに溶融処理した場合に比べて低下し、溶融点降下剤と
しても機能する。

ここで、廃棄物の添加量は、溶融後に得られるスラグ固
化体の塩基度が約１．０〜２．０となる□量である。塩
基度がこの範囲以上となるような量であると、得られる
スラグ固化体中に多くの遊離のＣａＯが残存し、本発明
の目的の１つとする硬質の骨材としての高品質のスラグ
固化体が得られない。又、上記範囲以下となるような廃
棄物の添加量であると、得られるスラグ同化体はガラス
質化し、強度の低いものとなり、これも骨材としては利
用価値の少ないものとなる。

本発明の皮革汚泥の溶融処理方法の実施は例えば第１図
に示すフローに従って行われる。

先ず、皮革汚泥脱水ケーキが経路１を経て、乾燥機２に
投入され、含水率２〜２５％の乾燥ケーキとされる。乾
燥機２としては公知の直接加熱乾燥機、間接加熱乾燥機
等が用いられ、具体的には熱風乾燥機が適用される。乾
燥されたケーキは経路３をへて、焼却炉４へ挿入される
。又、乾燥中、乾燥機２から発生する粉塵は経路５を経
て、サイクロン６で捕捉され、経路７を経て、前記乾燥
ケーキと共に焼却炉４へ送入され、粉塵の捕捉されたあ
との排気ガスは経路８を経て大気へ放散される。焼却炉
４として、は、公知の多段式の焼却炉、ロータリーキル
ン炉、流動床炉等が適用される。

尚、焼却炉４の代りに乾燥しない皮革汚泥を含水率７０
〜８０％のウェットケーキのまま加熱して水分を蒸散さ
せる乾留炉を設け、乾留残渣を得る方法をとることもで
き、この場合は、乾燥機２は必要としない。焼却炉４（
又は図示しない乾留炉）により、焼却中（又は乾留中）
発生する可燃ガスは経路９を経て乾燥機４（又は乾留炉
）へ戻し、熱源として利用される。焼却炉４で燃焼され
て生じた皮革汚泥焼却残渣は０８０分、８１０２分、０
１分等を測定の上級路１０を経て、アーク式電気溶融炉
１１に投入溶融処理される。

しかして、その５ｉｌｌ処理に当っては、添加剤として
のＳｉ　０２分と０８０分が既知の廃棄物例えばＳｉ　
０２分を多く含む都市ゴミ焼却残渣が経路１２及び１０
を経て、溶融処理炉１１へ投入される。そして、その場
合の都市ゴミ焼却残渣は、その中の０８０分、Ｓｉ　０
２分含有量と、皮革汚泥焼却残渣中の前記０８０分、Ｓ
ｉ　０２分、鉄分、０１分の測定値とを勘案して生成す
るスラグ固化体の塩基度が約１．０〜２．０の範囲とな
るような予想必要量だけ添加される。

次に経路１４を経て、鉄源及び還元剤がＷＩＩ！処理炉
１１へ投入される。鉄源は、皮革汚泥焼却残渣中の前記
０１分及び鉄分の含有量を勘案し、ベースメタル中にお
けるＣｒ分濃度が１０〜６５％の範囲となるような予想
必要量だけ添加される。

この場合Ｃ「分濃度が１０〜６５％の範囲を外れると、
磁選が不可能となるため同時に生成されるスラグとの分
離が困難となる。また還元剤は３価のＣｒをメタルのＣ
ｒにまで還元するのに必要な量を添加する。

溶融処理炉１１での溶融処理中に発生する可燃ガスは経
路１８を経て、炉外へ導出され、サイクロン１９にて、
該ガス中に同伴する粉塵を捕捉し、経路２０，１０を経
て、溶融処理炉１１ヘリサイクルされる。一方、粉塵の
除去された可燃ガスはサイクロン１９から経路２１を経
て、焼却Ｆ４の焼却用熱源として利用される。

溶融処理炉１１に投入された皮革汚泥ケーキの焼却残渣
は添加剤として投入されたｓｔ　０２を多く含む都市ゴ
ミ焼却残渣よりなる廃棄物、ベースメタル中のＯｒ分分
度度調整用して投入された鉄源、及びＣ「を遊離させる
ための還元剤と共に溶融処理され、ついで、ベースメタ
ル上に浮遊生成したスラグとベースメタルとが一緒に、
出滓口から炉外へ経路１５を経て排出され、水中へ投入
破砕するか、又は、徐冷後、破砕機により破砕される。

破砕物は、磁選機１３を通して、ベースメタル中に生成
したフェロクロムと無機質のスラグ固化体とに分けられ
、前者は経路１６を、後者は経路１７をそれぞれ経て、
合金原料及び骨材として再生利用される。

溶融処理炉１１としては、第２図の断面略図で示すよう
なアークを発生させる黒鉛電極２２を備え、皮革汚泥ケ
ーキも焼却残渣、溶融添加剤、鉄源等の投入口２３及び
可燃ガス導出口２４を備えた蓋部２５と、投入した鉄源
が溶融して形成されるベースメタル２６を入れ、該ベー
スメタル２６上に、溶融処理した際、溶融浮遊するスラ
グ２７とフェロクロムの形成されたベースメタル２６と
を一緒に排出する排出口２８を備えた本体２９とよりな
るアーク加熱式電気溶融炉が最も一般的である。排出口
２８には、排出された溶融スラグとベースメタルよりな
る溶融物を受は入れ、付設されているコンベア式搬送装
置３０に落下させてしする。このコンベア上で溶融物は
冷却固化される。

また別のシステムでは溶融物をそのまま水槽中に落下さ
せ、高圧水流中で冷却固化し、搬送装置により取り出し
ている。このようして得られたスラグ固化体とベースメ
タルからなる破砕物は更に必要に応じて粉砕されて磁選
ｌｌ（第１図における１３に相当するもの。第２図では
図示せず）によりスラグ固化体と、フェロクロムを含む
メタルとに分離される。尚、溶融スラグとベースメタル
とよりなる溶融物を徐冷する場合は、水冷破砕槽の代り
に徐冷槽へ搬送して固化させ、該固化物は粉砕機にかけ
て粉砕したのち、磁選機により、スラグ固化体と、フェ
ロクロムを含むメタルとに分離される。

［作用］ 以上のような溶融処理法により皮革汚泥中に含まれるＣ
「分が添加剤として加えられた、鉄源および還元剤によ
ってベースメタル中で還元され鉄分と結合し合金原料と
して有用なフェロクロムとなり再生されるので、Ｃｒ分
は廃棄することなく回収される。しかも、従来の処理法
ではＣｒ分が、スラグ固化体側、ベースメタル側、それ
ぞれ略同量づつ移行していたのが、溶融処理の際、鉄源
のほか、還元剤を添加することによつてＯｒの還元が促
進されるため、スラグ同化体へ２０％、ベースメタルへ
８０％と大きくベースメタル側へ°の移行率が高まり、
磁選によるフェロメタルの分離回収効率が向上する。一
方ＣａｏとＣｒ分を多量に含有する皮革汚泥中のＣａＯ
が、鉄源、及び還元剤と共に添加したＳｉ　０２の含有
量の多い廃棄物中のｓｒ　０２と結合して、珪酸二石灰
（２ＣａＯ・Ｓ　ｉ　Ｏ２）　、珪酸三石灰（３ＣａＯ
・Ｓｉ　Ｏｆ）、灰長石（Ｃａ　０−ＡｉｚＯｓ　・２
Ｓｉ　Ｏｘ　）、オケルマナイト（２ＣａＯ・ＡｎｚＯ
ｓ　・２Ｓｉ０２）等の鉱物質となる。従って、骨材と
して用いた場合、割れの原因となる遊離のＣａＯの存在
が解消された硬質で骨材として好適なスラグ固化体が得
られる。そして、３ｉ　０２の含有量の多い廃棄物は、
融点降下剤として機能するので、溶融処理炉の高温によ
る損傷が防止され、その耐用性を＾める。更に、添加し
た３ｉ　０２を多く含む廃棄物自体も、都市ゴミに由来
するものでこれも同時にＩｌｌ処理できる。

［発明の効果］ 本発明は以上のべたように、Ｃａ　Ｏ，及びＣｒ分を多
量に含む皮革汚泥の乾燥ケーキ又はその焼却残渣又は、
乾留残渣に、鉄源の所定量と還元剤とを必須添加剤とし
て加え、更にＣａＯの含有量に応じてスラグ固化体塩基
度を低下させる８１゜２の含有量の多い廃棄物を加え溶
融処理することによって、合金原料として有用フェロク
ロムと、骨材として利用の途を有するスラグ固化体を同
時に得るものである。すなわち、本発明方法により、従
来は埋立地に埋没廃棄されていたＣｒの再生利用を実現
させると共に、一方では遊離のＣａＯを含有しない硬度
の高い高品位の骨材としての価値あるスラグ固化体を生
成させる。更に、皮革汚泥の焼却又は乾留だけで処理を
終了していた従来の方法に較べ、大きく減容させること
ができるので、埋立スペースの節減にも貢献するもので
ある。

［実施例］ 次に本発明を実施例によって説明するが、本発明は、そ
の要旨を超えない限り以下の実施例に限定されることは
ない。

実施例１、及び比較例１ 有機分６８％、無機分３２％（このうちＣｒ濃度３．５
％、Ｆｅ分１．９％、塩基度−５，５）の皮革汚泥の脱
水ケーキ（含水率７１％）を熱風乾燥機にて乾燥後、回
転炉床式焼却炉により焼却して焼却灰とした。この焼却
灰（１００）ｋｇに、ベースメタル中のＣｒ分が２４重
量％となるように鉄スクラツプ７．５ｋｏ、還元剤３ｋ
Ｇを入れ、第２図のようなアーク加熱式電気溶融炉によ
り、１５００℃で溶融処理し、溶融物を徐冷し破砕した
。

破砕物を更に粉砕して磁選し、スラグ固化体とフェロク
ロムを含むベースメタルとに分けそれぞれについて、Ｃ
ｒ移行率を測定したところ、前者では２０％、後者は８
０％で、ベースメタルへの移行の方が大きく両者の磁選
分離が極めて容易であつた。比較例１として、還元剤を
用いなかったほかは、実施例１と同様の方法により溶融
処理を行ったところ、スラグ固化体中へのＣ「移行率は
５０％、フェロクロムを含むベースメタル中へのＣ「移
行率は５０％で磁選による両者の分離が円滑に進まない
ことを示した。

比較例２ 実施例１における鉄スクラツプを３０ｋｏとし、ベース
メタル中の０１分が８％となるようにしたほかは実施例
１と同様の方法により溶融処理を行ったところスラグ固
化体中へのＣｒ移行率は２０％、フェロクロムを含むベ
ースメタル中へのＣｒ移行率は８０％で磁選による両者
の分離は劣っていた。

比較例３ 実施例１における鉄スクラツプをＯｋｏとし、ベースメ
タル中のＣｒ分が７０％となるようにしたほかは、実施
例１と同様の方法によりＩＩ融処理を行りたところスラ
グ固化体中へのＣ「移行率は２０％、フェロクロムを含
むベースメタル中へのＣｒ移行率は８０％で磁選による
両者の分離は劣っていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフロー図を示し、第２図は本発明で使
用される溶融処理炉の一例の断面図を示す。 ２・・・乾燥機　　　　　　４・・・焼却炉１１・・・
溶融処理炉　　１３・・・磁選機２２・・・黒鉛電極　
　　２７・・・浮遊スラグ２６・・・ベースメタル　２
９・・・炉本体３０・・・コンベア式搬送装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　製革工程で発生するＣｒを含む皮革汚泥を溶融処理
   炉により処理するに際し、皮革汚泥を乾燥ケーキにする
   か、又は焼却残渣若しくは乾留残渣にし、それらに鉄源
   と還元剤とを溶融後得られるベースメタル中のＣｒ濃度
   が１０〜６５重量％の範囲となるように添加し、しかる
   後、高温で溶融させて処理し、硬質のスラグ固化体とフ
   ェロクロムとを同時に得ることを特徴とする皮革汚泥の
   溶融処理方法。 ２　溶融処理炉が、アーク加熱式電気溶融炉である特許
   請求の範囲第１項記載の皮革汚泥の処理方法。 ３　還元剤が、コークス、カーボン粉、フェロシリコン
   のいずれかである特許請求の範囲第１項記載の皮革汚泥
   の処理方法。 ４　鉄源が鉄屑、又は粗大ゴミ破砕物中の鉄分である特
   許請求の範囲第１項記載の皮革汚泥の溶融処理方法。