PL241604B1

PL241604B1 - A method of producing an agglomerate from tanning waste shavings

Info

Publication number: PL241604B1
Application number: PL431100A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Ławińska; Remigiusz Modrzewski; Andrzej Obraniak; Jacek Stelmach
Original assignee: Politechnika Lodzka; Siec Badawcza Lukasiewicz Inst Przemyslu Skorzanego
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2022-11-07
Also published as: PL431100A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania aglomeratu z odpadowych strużyn garbarskich, w drodze granulacji w granulatorze talerzowym o działaniu okresowym, z wykorzystaniem mączki kredowej, który polega na tym, że jako materiał sypki, z którego wytwarza się aglomerat stosuje się przesiane, odpadowe strużyny z chromowych i/lub bezchromowych procesów garbarskich, o wilgotności 50 - 65% i uziarnieniu do 10 mm oraz mączkę kredową o wilgotności 0,5 - 5% i uziarnieniu do 0,5 mm, przy czym najpierw do strużyn wprowadza się mączkę kredową w ilości od 1 do 3 kg na każdy 1 kg masy strużyn, po czym miesza się je przez co najmniej 1 - 2 minut, a następnie dalej mieszając dostarcza się do mieszaniny 20 - 90% wodny roztwór szkła wodnego o temperaturze 10 - 30°C w ilości co najmniej 1500 g na 1000 g złoża, kolejno przez 5 - 10 minut prowadzi się dalsze mieszanie wilgotnej pulpy strużyn, mączki kredowej i szkła wodnego, po czym odciska się nadmiar cieczy tak by uzyskać wilgotność pulpy z zakresu 50 - 150% i tak utworzone jednorodne złoże granuluje się w granulatorze talerzowym w czasie 5 - 20 minut, po czym otrzymane aglomeraty suszy się w temperaturze 50 - 65°C przez co najmniej 24 godziny.The subject of the application is a method of producing an agglomerate from waste tanning shavings by granulation in a disc granulator with a periodic operation, using chalk flour, which consists in the use of sifted, waste shavings of chromium and /or chromium-free tanning processes, with a moisture content of 50 - 65% and a grain size of up to 10 mm, and chalk flour with a moisture content of 0.5 - 5% and a grain size of up to 0.5 mm, with chalk flour in the amount of 1 to 3 kg for every 1 kg of shavings weight, then they are mixed for at least 1 - 2 minutes, and then, with further stirring, a 20 - 90% aqueous solution of water glass at a temperature of 10 - 30°C is supplied to the mixture in an amount of at least 1500 g per 1000 g of the bed, further mixing of wet shaving pulp, chalk powder and water glass is carried out for 5 - 10 minutes, and then the excess liquid is squeezed out so as to obtain pulp moisture in the range 50 - 150% and the thus formed homogeneous bed is granulated in a disc granulator for 5 - 20 minutes, after which the agglomerates obtained are dried at a temperature of 50 - 65°C for at least 24 hours.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania aglomeratu z odpadowych strużyn garbarskich z chromowych i bezchromowych procesów garbarskich z dodatkiem mączki kredowej.The subject of the invention is a method of producing an agglomerate from tanning waste shavings from chrome and chromium-free tanning processes with the addition of chalk powder.

Strużyny garbarskie są odpornym na degradację biologiczną produktem odpadowym z przemysłu garbarskiego, powstałym po procesie właściwego garbowania. Możliwe kierunki przetwarzania, utylizacji oraz recyklingu odpadów garbarskich to produkcja skóry wtórnej, materiałów włóknistych, hydrolizatów białkowych, kompostowanie, rolnictwo (nawozy), obróbka termiczna i składowanie.Tanning shavings are a waste product from the tanning industry, which is resistant to biological degradation, after the process of proper tanning. Possible directions of processing, utilization and recycling of tannery waste are the production of secondary leather, fibrous materials, protein hydrolysates, composting, agriculture (fertilizers), thermal treatment and storage.

Strużyny garbarskie stosowane są w produkcji skóry wtórnej, która oparta jest na właściwym rozdrobnieniu włókien kolagenowych zawartych w strużynach, doborze odpowiedniego środka wiążącego (żywice syntetyczne, lateksy butadienowo-styrenowe, lateksy akrylowe) w odniesieniu do rodzaju i ilości surowca włóknistego oraz na odpowiedniej technice natłuszczania w masie włóknistej. Skórę wtórną stosuje się w produkcji elementów obuwia (podpodeszwy, zakładki), do wytwarzania wyrobów kaletniczych, jako materiał tapicerski i w introligatorstwie (oprawy książek).Tanning shavings are used in the production of secondary leather, which is based on the proper fragmentation of collagen fibers contained in shavings, the selection of an appropriate binding agent (synthetic resins, butadiene-styrene latexes, acrylic latexes) in relation to the type and amount of fibrous raw material and on the appropriate greasing technique in the fiber mass. Secondary leather is used in the production of shoe elements (insoles, tabs), for the production of leather goods, as an upholstery material and in bookbinding (book binding).

Całkowita zawartość substancji organicznej w suchej masie strużyn garbarskich wynosi 85-90%, zaś stała pozostałość po ich spaleniu stanowi 7,8-8% masy początkowej strużyn.The total content of organic matter in the dry matter of tannery shavings is 85-90%, and the solid residue after their combustion is 7.8-8% of the initial mass of shavings.

Strużyny charakteryzują się wieloma niekorzystnymi właściwościami fizycznymi m.in. bardzo małą gęstością nasypową. Zajmują dużą objętość, co utrudnia ich magazynowanie i transport. Posiadają nieregularne, kłaczkowate kształty, co powoduje ich zbijanie się w większe fragmenty i utrudnia wysypywanie z pojemników oraz ewentualne dozowanie i załadunek. Rozwiązaniem tych problemów byłoby nadanie strużynom regularnych, sferycznych kształtów i utworzenie w ten sposób sypkiego złoża. Efekt ten można uzyskać podczas bezciśnieniowej aglomeracji talerzowej.The shavings are characterized by many unfavorable physical properties, e.g. very low bulk density. They occupy a large volume, which makes them difficult to store and transport. They have irregular, flocculent shapes, which causes them to clump into larger fragments and make it difficult to pour them out of containers and possible dosing and loading. The solution to these problems would be to give the shavings regular, spherical shapes and thus create a loose bed. This effect can be obtained during non-pressurized plate agglomeration.

Znane są sposoby aglomeracji strużyn garbarskich z wykorzystaniem bezciśnieniowej aglomeracji talerzowej, które zostały opisane w polskich zgłoszeniach patentowych P.425268, P.425277,There are known methods of agglomeration of tanning shavings using non-pressure plate agglomeration, which have been described in Polish patent applications P.425268, P.425277,

P.425287, P.425288 oraz w artykule autorów: Katarzyna Ławińska, Andrzej Obraniak, Remigiusz Modrzewski pt. „Granulation Process of Waste Tanning Savings” (FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe, 2019, 27, 2 (134)). Sposoby te polegają na dozowaniu do talerza granulatora strużyn i materiału mineralnego oraz ich wstępnym zmieszaniu podczas ruchu obrotowego talerza, a następnie nawilżaniu za pomocą dysz (w postaci kropel lub strugi) tak utworzonej mieszaniny wodnym roztworem szkła wodnego. W publikacjach tych opisana jest możliwość segregacji drobnoziarnistych strużyn i materiału mineralnego podczas ruchu obrotowego talerza. Segregacja ta wynika z różnych wilgotności i gęstości nasypowych obu składników mieszaniny i może skutkować ich oddzielną granulacją po nawilżeniu roztworem szkła wodnego.P.425287, P.425288 and in the article by the authors: Katarzyna Ławińska, Andrzej Obraniak, Remigiusz Modrzewski entitled “Granulation Process of Waste Tanning Savings” (FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe, 2019, 27, 2 (134)). These methods consist in dosing shavings and mineral material to the plate of the granulator and pre-mixing them during the rotation of the plate, and then wetting the resulting mixture with a water solution of water glass using nozzles (in the form of drops or a stream). These publications describe the possibility of segregation of fine-grained shavings and mineral material during the rotation of the plate. This segregation is due to the different moisture and bulk densities of the two components of the mixture and may result in their separate granulation when moistened with a water glass solution.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania aglomeratu z odpadowych strużyn garbarskich pozbawionego niedogodności występującej w opisanej powyżej technologii.The aim of the invention was to develop a method of producing an agglomerate from tanning waste shavings without the disadvantages of the technology described above.

Sposób wytwarzania aglomeratu z odpadowych strużyn garbarskich, w drodze granulacji w granulatorze talerzowym o działaniu okresowym, z wykorzystaniem mączki kredowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako materiał sypki, stosuje się przesiane, odpadowe strużyny z chromowych i/lub bezchromowych procesów garbarskich o wilgotności 50-65% i uziarnieniu do 10 mm oraz mączkę kredową o wilgotności 0,5-5% i uziarnieniu do 0,5 mm, przy czym najpierw do strużyn wprowadza się mączkę kredową od 1 do 3 kg na każdy 1 kg masy strużyn, po czym miesza się je przez co najmniej 1-2 minut. Następnie, dalej mieszając, dostarcza się do mieszaniny 20-90% wodny roztwór szkła wodnego o temperaturze 10-30°C, w ilości co najmniej 1500 g na 1000 g mieszaniny, co powoduje powstanie nawilżonej mieszaniny Po 5-10 minutach i utworzeniu równomiernie nawilżonej mieszaniny odciska się od niej za pomocą prasy nadmiar cieczy, tak by uzyskać wilgotność mieszaniny z zakresu 50-150%, a następnie prowadzi się granulację mieszaniny w granulatorze talerzowym przez 5-20 minut, po czym otrzymane aglomeraty suszy się w temperaturze 50-65°C przez co najmniej 24 godziny.The method of producing an agglomerate from waste tannery shavings by granulation in a disc granulator with a periodic operation, using chalk flour, according to the invention, is characterized in that sieved waste shavings from chromium and/or chromium-free tanning processes with a moisture content of 50-65% and grain size up to 10 mm and chalk flour with a moisture content of 0.5-5% and grain size up to 0.5 mm, where first chalk flour is added to the shavings from 1 to 3 kg for every 1 kg of shaving weight, after whereupon they are stirred for at least 1-2 minutes. Then, with further mixing, a 20-90% aqueous solution of water glass at a temperature of 10-30°C is supplied to the mixture in an amount of at least 1500 g per 1000 g of the mixture, resulting in a moistened mixture After 5-10 minutes and the formation of an evenly moistened excess liquid is squeezed out of the mixture using a press, so as to obtain a moisture content of the mixture in the range of 50-150%, and then the mixture is granulated in a disc granulator for 5-20 minutes, and then the obtained agglomerates are dried at a temperature of 50-65° C for at least 24 hours.

Korzystnie stosuje się wodny roztwór szkła wodnego sodowego.Preferably, an aqueous solution of sodium water glass is used.

Wodny roztwór szkła wodnego korzystnie stosuje się w ilości 1500 g - 3000 g na 1000 g mieszaniny. Korzystnie nadmiar cieczy odciska się od mieszaniny za pomocą prasy.The water glass solution is preferably used in an amount of 1500 g - 3000 g per 1000 g of the mixture. Preferably, excess liquid is squeezed out of the mixture by means of a press.

Korzystnie granulację prowadzi się w talerzu granulatora obracającego się z prędkością 10-20 obr/min, w takiej ilości, aby stosunek objętości wprowadzonej mieszaniny strużyn, mączki kredowej i szkła wodnego do objętości talerza granulatora był równy 0,2-0,4.Preferably, granulation is carried out in a granulator plate rotating at a speed of 10-20 rpm, in such an amount that the ratio of the volume of the introduced mixture of shavings, chalk powder and water glass to the volume of the granulator plate is equal to 0.2-0.4.

Sposób według wynalazku umożliwia przetworzenie i zmianę właściwości fizycznych produktu odpadowego - strużyn garbarskich, często składowanego dotychczas na terenie zakładu garbarskiego i przekazywanego do utylizacji. Sposobem według wynalazku otrzymuje się sypkie zaglomerowaneThe method according to the invention makes it possible to process and change the physical properties of a waste product - tannery shavings, often stored so far on the premises of a tanning plant and sent for utilization. By the process according to the invention, loose agglomerates are obtained

PL 241 604 B1 złoże ziarniste zawierające zarówno składniki mineralne jak i organiczne, które łatwo magazynować, transportować i dozować. Dostarczenie roztworu szkła wodnego zapewnia uzyskanie aglomeratów o dużej wytrzymałości mechanicznej, które cechują się powtarzalnością składu w każdej utworzonej granulce. Wprowadzanie do mieszalnika suchej mączki kredowej ułatwia aglomerację drobnoziarnistych frakcji strużyn, co wraz z procesem suszenia zapewnia uzyskanie granul suchych na powierzchni zewnętrznej, które tworzą niezbrylające się złoże o sypkości, pozwalającej na swobodny transport aglomeratów do kolejnych operacji technologicznych. Aglomeraty otrzymane sposobem według wynalazku mogą być używane, zamiast dotychczas stosowanych luźnych, wilgotnych, pylących strużyn, do wytwarzania kompozytów na bazie włókien kolagenowych.PL 241 604 B1 granular bed containing both mineral and organic components that are easy to store, transport and dose. Providing a water glass solution ensures obtaining agglomerates with high mechanical strength, which are characterized by repeatability of composition in each formed granule. The introduction of dry chalk flour into the mixer facilitates the agglomeration of fine-grained shaving fractions, which, together with the drying process, ensures obtaining dry granules on the outer surface, which form a non-caking bed with a flowability that allows free transport of agglomerates for subsequent technological operations. The agglomerates obtained by the method according to the invention can be used instead of the previously used loose, moist, dusty shavings, for the production of composites based on collagen fibers.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.The process according to the invention is illustrated by the following examples.

Przykład 1Example 1

W mieszalniku o działaniu okresowym umieszczono przesiane na sicie (wielkość oczek 2 mm) strużyny z chromowych procesów garbarskich o wilgotności równej 55% w ilości 250 g. Następnie dosypano 750 g mączki kredowej o ziarnach do 0,5 mm i wilgotności równej 0,5% i mieszano oba składniki przez 1,0 minutę, a następnie do mieszalnika wlano strugą 50% wodny roztwór szkła wodnego o temperaturze 20°C, w ilości 1500 g na 1000 g mieszaniny i kontynuowano mieszanie mieszaniny przez 5 minut, uzyskując jednorodnie nawilżoną mieszaninę obu składników sypkich i szkła wodnego, po czym odciśnięto za pomocą prasy nadmiar cieczy, tak że uzyskana mieszanina charakteryzowała się wilgotnością 102%. Tak uzyskaną mieszaninę dostarczono do granulatora talerzowego o działaniu okresowym i po ustaleniu obrotów talerza na 13 obr/min rozpoczęto granulację mieszaniny. Po 14 minutach granulacji uzyskano wilgotny granulat, który skierowano do suszenia. Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 50°C, przez 48 godzin, otrzymano aglomeraty o składzie granulometrycznym z zakresu 1-20 mm, niepylące się i niezbrylające, cechujące się dużą sypkością i odpornością na ściskanie przekraczającą 25 N.In a periodic mixer, 250 g of shavings from chrome tanning processes, sieved on a sieve (mesh size 2 mm), with a moisture content of 55% were placed. and both components were mixed for 1.0 minute, and then a 50% aqueous solution of water glass at 20°C was poured into the mixer in a stream, in the amount of 1500 g per 1000 g of the mixture, and the mixture was continued to mix for 5 minutes, obtaining a homogeneously moistened mixture of both components and water glass, and then the excess liquid was squeezed out using a press, so that the resulting mixture was characterized by a moisture content of 102%. The mixture obtained in this way was delivered to a disc granulator with a batch operation and after setting the rotation of the disc to 13 rpm, granulation of the mixture was started. After 14 minutes of granulation, a wet granulate was obtained, which was sent for drying. After drying the obtained bed in a laboratory drier at 50°C for 48 hours, agglomerates were obtained with a granulometric composition in the range of 1-20 mm, non-dusting and non-caking, characterized by high flowability and compressive strength exceeding 25 N.

Przykład 2Example 2

W mieszalniku o działaniu okresowym umieszczono przesiane na sicie (wielkość oczek 6 mm) strużyny z chromowych procesów garbarskich o wilgotności równej 60% w ilości 300 g. Następnie dosypano 700 g mączki kredowej o ziarnach do 0,2 mm i wilgotności równej 2,5% i mieszano oba składniki przez 1,0 minutę, a następnie do mieszalnika wlano strugą 60% wodny roztwór szkła wodnego sodowego o temperaturze 30°C, w ilości 3000 g na 1000 g mieszaniny i kontynuowano mieszanie mieszaniny przez 7 minut, uzyskując jednorodnie nawilżoną mieszaninę obu składników sypkich i szkła wodnego, po czym odciśnięto za pomocą prasy nadmiar cieczy, tak że uzyskana mieszanina charakteryzowała się wilgotnością 131%. Tak uzyskaną mieszaninę dostarczono do granulatora talerzowego o działaniu okresowym i po ustaleniu obrotów talerza na 15 obr/min rozpoczęto granulację mieszaniny. Po 17 minutach granulacji uzyskano wilgotny granulat, który skierowano do suszenia. Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 55°C, przez 36 godzin, otrzymano aglomeraty o składzie granulometrycznym z zakresu 1-20 mm, niepylące się i niezbrylające, cechujące się dużą sypkością i odpornością na ściskanie przekraczającą 30 N.In a periodic mixer, 300 g of shavings from chrome tanning processes with a moisture content of 60% were placed on a sieve (mesh size 6 mm). Then, 700 g of chalk powder with grains up to 0.2 mm and a moisture content of 2.5% and both components were mixed for 1.0 minute, and then a 60% aqueous solution of sodium water glass at 30°C was poured into the mixer in a stream, in the amount of 3000 g per 1000 g of the mixture, and the mixture was continued to mix for 7 minutes, obtaining a homogeneously moistened mixture of both loose ingredients and water glass, and then the excess liquid was squeezed out using a press, so that the resulting mixture was characterized by a moisture content of 131%. The mixture obtained in this way was delivered to a disc granulator with a batch operation and after setting the rotation of the disc to 15 rpm, granulation of the mixture was started. After 17 minutes of granulation, a wet granulate was obtained, which was sent for drying. After drying the obtained bed in a laboratory drier at 55°C for 36 hours, agglomerates were obtained with a granulometric composition in the range of 1-20 mm, non-dusting and non-caking, characterized by high flowability and compressive strength exceeding 30 N.

Przykład 3Example 3

W mieszalniku o działaniu okresowym umieszczono przesiane na sicie (wielkość oczek 3,15 mm) strużyny z chromowych procesów garbarskich o wilgotności równej 50% w ilości 400 g. Następnie dosypano 1200 g mączki kredowej o ziarnach do 0,25 mm i wilgotności równej 1% i mieszano oba składniki przez 1,5 minuty, a następnie do mieszalnika wlano strugą 50% wodny roztwór szkła wodnego sodowego o temperaturze 25°C, w ilości 2000 g na 1000 g mieszaniny i kontynuowano mieszanie mieszaniny przez 10 minut, uzyskując jednorodnie nawilżoną mieszaninę obu składników sypkich i szkła wodnego, po czym odciśnięto za pomocą prasy nadmiar cieczy, tak że uzyskana mieszanina charakteryzowała się wilgotnością 57%. Tak uzyskaną mieszaninę dostarczono do granulatora talerzowego o działaniu okresowym i po ustaleniu obrotów talerza na 10 obr/min rozpoczęto granulację mieszaniny. Po 20 minutach granulacji uzyskano wilgotny granulat, który skierowano do suszenia. Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 60°C przez 24 godziny otrzymano aglomeraty o składzie granulometrycznym z zakresu 1-14 mm, niepylące się i niezbrylające, cechujące się dużą sypkością i odpornością na ściskanie przekraczającą 25 N.In a periodic mixer, 400 g of shavings from chrome tanning processes, sieved on a sieve (mesh size 3.15 mm) were placed, with a moisture content of 50%, in the amount of 400 g. and both components were mixed for 1.5 minutes, and then a 50% aqueous solution of sodium water glass at 25°C was poured into the mixer in a stream, in the amount of 2000 g per 1000 g of the mixture, and the mixture was continued to mix for 10 minutes, obtaining a homogeneously moistened mixture of both loose ingredients and water glass, and then the excess liquid was squeezed out using a press, so that the resulting mixture was characterized by a moisture content of 57%. The mixture obtained in this way was delivered to a disc granulator with a batch operation and after setting the rotation of the disc to 10 rpm, granulation of the mixture was started. After 20 minutes of granulation, a wet granulate was obtained, which was sent for drying. After drying the obtained bed in a laboratory dryer at 60°C for 24 hours, agglomerates with a granulometric composition in the range of 1-14 mm were obtained, non-dusting and non-caking, characterized by high flowability and compressive strength exceeding 25 N.

Claims

1. A method of producing an agglomerate from tannery waste shavings by granulation in a disc granulator with a periodic operation, using chalk flour, characterized in that sieved chromium and/or chromium-free waste shavings are used as the loose material from which the agglomerate is made tanning processes, with a moisture content of 50-65% and a grain size of up to 10 mm, and chalk flour with a moisture content of 0.5-5% and a grain size of up to 0.5 mm, with chalk flour in the amount of 1 to 3 kg per each 1 kg of the weight of shavings, after which they are mixed for at least 1-2 minutes, and then, with further stirring, a 20-90% water solution of water glass at a temperature of 10-30 ° C is supplied to the mixture in an amount of at least 1500 g per 1000 g of the mixture, further mixing of the wet mixture of shavings, chalk flour and water glass is carried out successively for 5-10 minutes, and then the excess liquid is squeezed out so as to obtain a moisture content of the mixture in the range of 50-150% and thus formed the homogeneous mixture is granulated in a disc granulator for 5-20 minutes, after which the obtained agglomerates are dried at 50-65°C for at least 24 hours.

2. The method of claim A method according to claim 1, characterized in that the aqueous solution of water glass is preferably used in an amount of 1500-3000 g per 1000 of the mixture.

3. The method of claim A process according to claim 1 or 2, characterized in that an aqueous solution of sodium water glass is used.

4. A method according to any one of claims according to any one of claims 1 to 3, characterized in that excess liquid is squeezed out of the mixture by means of a press.

5. A method according to any one of claims from 1 to 4, characterized in that granulation is carried out in a granulator plate rotating at a speed of 10-20 rpm, in such an amount that the ratio of the volume of the introduced mixture of shavings, chalk flour and water glass to the volume of the granulator plate is equal to 0.2 -0.4.