TRANSFORMATION PLANT FOR CONVERTING CHROMIUM WASTE INTO CHEMICAL PRODUCTS FOR THE LEATHER INDUSTRY

Abstract

The experience gained by our research team in recent years has led to the optimization of a quick and effective procedure for the complete dechromation of chromium waste. This procedure is based on the oxidation of chromium (III) to chromium (VI) through the action of hydrogen peroxide in an alkaline medium. The highly toxic chromium (VI) is stored in a stainless steel tank before being subsequently reduced to chromium (III), which can be reused in the tanning process. The oxidation reaction, at room temperature, leads to the formation of peroxochromates that have great oxidizing power and which significantly accelerate the pre-hydrolysis; corresponding to the maceration stage in the gelatine production process. In this way, gelatine or any other type of collagen biopolymer can be obtained in a single stage and with an excellent yield. We have designed an industrial transformation plant for chromium waste in chemical products used by the tanning industry. This plant consists of the following equipment: defibering machine, hydroextractive centrifuge, two reactors (dechromation and for obtaining biopolymers), tank for storage and reduction of chromium (VI), atomizer (optional), simple equipment for heating concentrated biopolymer solutions, transportation truck. Given that the overall investment has a payback back in five years, the cost of the plant can easily be borne by the tanner.This project has two objectives: firstly, to help solving an important environmental problem faced by the leather industry, which incurs significant costs in managing this type of waste; and secondly, to enable acceptable financial gains in terms of obtaining chemical products designed for the tanning industry. These products are: basic chromium (III) salts from the chromium waste, collagen biopolymers suitable for retanning, filling, basifying, deliming and glazing finishes that can partially and/or totally replace casein. Our proposed transformation plant for chromium waste was designed in such a way as to be adaptable to the individual circumstances of all interested leather industries, thus avoiding the need to build a communal plant, where the costs of transporting waste would have a negative effect on final savings.The plant is designed to process all types of chromium waste produced during the tanning process and in the subsequent stages of manufacture (fatliquoring, retanning, dyeing and finishing), and includes chromium waste with wool/hair (double-face).A financial study of the overall installation and the corresponding cost in obtaining the new chemical products was also been carried out and reveals significant savings for the tanner.RESUMENLa experiencia obtenida por nuestro equipo de investigación en años recientes ha conducido a la optimización de un procedimiento rápido y eficaz para el descromado completo de los desperdicios al cromo. Este procedimiento se basa en la oxidación del cromo (III) a cromo (VI) por medio de la acción del peróxido de hidrógeno en medio alcalino. Debe ser recalcado que el altamente tóxico cromo (VI) obtenido es almacenado en un tanque de acero inoxidable, antes de ser reducido a cromo (III) para poder ser reutilizado en el proceso de curtido. La reacción de oxidación, a temperatura ambiente, conduce a la formación de los peroxocromatos que tienen gran poder de oxidación y que aceleran significantemente la pre-hidrólisis, correspondiente a la etapa de la maceración en el proceso de producción de la gelatina. De esta manera, la gelatina o cualquier otro tipo de biopolímero del colágeno se puede obtener en una sola etapa y con un rendimiento excelente. Hemos diseñado una planta de transformación industrial de los residuos al cromo en productos químicos usados por la industria curtidora. Esta planta consta de los siguientes equipos: una máquina desfibradora, una centrífuga hidroextractora, dos reactores (para descromar y para obtener los biopolímeros), un tanque para el almacenaje y la reducción del cromo (VI), atomizador (opcional), un equipo simple para la calefacción de las soluciones concentradas de biopolímero y un vehículo para transporte. Dado que la inversión total se puede amortizar en cinco años, el coste de la planta puede ser fácilmente asequible por el curtidor. Este proyecto tiene dos objetivos: en primer lugar, ayudar a solucionar un problema ambiental importante enfrentado por la industria de cuero, que incurre en costes significativos en el manejo de este tipo de residuos; y en segundo lugar, permitir ganancias financieras aceptables en términos de obtener productos químicos diseñados para la industria curtidora. Estos productos son: las sales básicas de cromo (III) y biopolímeros de colágeno adecuados para recurtir, rellenar, basificar, desencalar y para acabados abrillantables reemplazando parcial o totalmente las caseínas.Nuestra planta transformadora propuesta para los residuos con cromo se ha diseñado a fin de poder adaptarse a las circunstancias individuales de todas las industrias de cuero interesadas, evitando así la necesidad de construir una planta comunal, en donde los costes de transportar los residuos tendrían un efecto negativo en los ahorros finales. La planta se diseña para procesar todos los tipos de residuo con cromo producidos durante el proceso de curtición y en las etapas siguientes de fabricación (engrase, recurtido, teñido y acabado), y también incluye el residuo al cromo con pelo/lana (doble faz). Un estudio financiero de la instalación total y del coste correspondiente en la obtención de los productos químicos nuevos también se ha realizado y revela los ahorros significativos para el curtidor.