(57)【要約】【課題】油分、水分等を含有し、油分分離が難しい平均粒子径５０μｍ以下の含油スケールから、エネルギー消費が少なく、安全に油分を分離処理する方法を提供する。【解決手段】５０μｍ以下の含油スケールに粗大粒子を添加して分散液に浸漬し分散させてスケール分散液とする分散工程と、親油性有機溶剤をスケール分散液に加えて混合攪拌する抽出工程と、スケール分散液を含油親油性有機溶剤とスケール分散液とに分離する有機溶剤相分離工程と、スケール分散液を水相とスケール相とに分離する水相分離工程と、スケール相中に残存する親油性有機溶剤を揮発分離する脱気工程と、スケール相中から粗大粒子を回収する粗大粒子回収工程と、有機溶剤相分離工程で分離された親油性有機溶剤から油分を含まない親油性有機溶剤を回収する蒸留工程と、有機溶剤相分離工程後の含油親油性有機溶剤中の油分含有率を測定する油分測定工程と、脱油スケール回収工程とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分と水分を含み、平均粒子径が５０μｍ以下である含油スケールから、前記油分を分離する油分分離方法において、
前記含油スケールの平均粒子径よりも大きな粗大粒子を前記含油スケールに添加し、前記含油スケールと前記粗大粒子を、水を含む分散液に浸漬及び分散させて、スケール分散液を得る分散工程と、
親油性有機溶剤を、前記スケール分散液に加えて混合撹拌し、前記含油スケールに含まれる前記油分を前記親油性有機溶剤中に抽出する抽出工程と、
前記抽出工程後の前記スケール分散液と含油親油性有機溶剤との混合液を、比重差を利用して、前記含油親油性有機溶剤と、前記粗大粒子を含むスケール分散液とに分離する有機溶剤相分離工程と、
前記有機溶剤相分離工程後の前記スケール分散液を、比重差により、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離する水相分離工程と、
前記水相分離工程後の前記スケール相から前記粗大粒子を回収する粗大粒子回収工程と、
前記粗大粒子回収工程で前記粗大粒子が回収された後のスケール相を、脱油スケールとして回収する脱油スケール回収工程と、
前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定する油分測定工程と、
前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤を蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収する蒸留工程と、
を含み、
前記油分測定工程で測定される前記油分含有率が所定値以下である場合には、前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤を前記抽出工程に返送し、前記油分含有率が前記所定値より大きい場合には、前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤を蒸留することにより、前記油分含有率を前記所定値以下に下げた後に、前記抽出工程に返送することを特徴とする、油分分離方法。
【請求項２】
前記粗大粒子の粒子径が０．５〜３．０ｍｍの範囲内にあり、かつ、前記含油スケールに対する前記粗大粒子の添加率が１〜８質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の油分分離方法。
【請求項３】
前記抽出工程において、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液から成る混合液を撹拌するときに、当該混合液の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）は、５００〜４００００の範囲内であることを特徴とする、請求項１または２に記載の油分分離方法。
【請求項４】
前記水相分離工程において、遠心力を用いて、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項５】
前記遠心力が１０Ｇ以上であることを特徴とする、請求項４に記載の油分分離方法。
【請求項６】
前記抽出工程では、２段以上の混合室を備えた多段向流型抽出槽を用いて、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液とを混合撹拌し、
前記多段向流型抽出槽内で、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液とを多段向流式で接触させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項７】
前記多段向流型抽出槽において、前記含油スケール中の油分が最も低くなる最終段の混合室内の前記含油親油性有機溶剤の油分含有率を、連続もしくは間欠に測定し、当該油分含有率が所定値以下となるように、前記最終段の混合室に対する、油分を含まない親油性有機溶剤の投入量を制御することを特徴とする、請求項６に記載の油分分離方法。
【請求項８】
前記油分測定工程では、前記含油親油性有機溶剤中の前記油分含有率を測定するために、前記含油親油性有機溶剤の吸光度もしくは粘度を測定し、前記吸光度もしくは前記粘度に基づいて前記油分含有率を求めることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項９】
前記抽出工程において、前記含油スケール中の油分量に対して質量比で１倍（Ｗ／Ｗ）以上５０倍（Ｗ／Ｗ）未満の前記親油性有機溶剤を、前記スケール分散液に加えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項１０】
前記水相分離工程後の前記スケール相中に残存している親油性有機溶剤を揮発分離する脱気工程と、
前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤中に残存するスケール分を分離する固液分離工程と、
を更に含み、
前記蒸留工程においては、前記脱気工程において揮発分離された前記親油性有機溶剤と、前記固液分離工程で分離された後の前記含油親油性有機溶剤とを蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収し、
前記油分測定工程では、前記固液分離工程で分離された後の前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項１１】
前記固液分離工程において、濾過、又は、遠心力を用いて、前記含油親油性有機溶剤から前記スケール分を分離することを特徴とする、請求項１０に記載の油分分離方法。
【請求項１２】
前記遠心力の大きさが、５００Ｇ以上であることを特徴とする、請求項１１に記載の油分分離方法。
【請求項１３】
前記親油性有機溶剤は、常圧での沸点が１００℃未満であるとともに常温常圧で液体であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項１４】
前記水相分離工程では、前記スケール相から分離された前記水相を前記分散工程に返送し、前記分散液として再利用することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の油分分離方法。
【請求項１５】
油分と水分を含み、平均粒子径が５０μｍ以下である含油スケールから、前記油分を分離する油分分離装置において、
前記含油スケールと、前記含油スケールの平均粒子径よりも大きな粗大粒子と、水を含む分散液とを混合することにより、スケール分散液を生成するスケール分散液生成装置と、
混合室内で親油性有機溶剤と前記スケール分散液を混合撹拌し、前記含油スケールに含まれる前記油分を前記親油性有機溶剤中に抽出するとともに、前記スケール分散液と含油親油性有機溶剤の混合液を、比重差を利用して、前記含油親油性有機溶剤と前記粗大粒子を含むスケール分散液とに分離する抽出槽と、
前記抽出槽から排出された前記スケール分散液を、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離する水相分離装置と、
前記水相分離装置から排出された前記スケール相から前記粗大粒子を回収し、前記粗大粒子が回収された後のスケール相を、脱油スケールとして回収する回収装置と、
前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を測定する第１の油分測定装置と、
前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤を蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収する蒸留装置と、
を備え、
前記第１の油分測定装置により測定される前記油分含有率が所定値以下である場合には、前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤を前記抽出槽の混合室に返送し、前記油分含有率が前記所定値より大きい場合には、前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤を前記蒸留装置により蒸留することにより、前記油分含有率を前記所定値以下に下げた後に、前記抽出槽の混合室に返送することを特徴とする、油分分離装置。
【請求項１６】
前記粗大粒子の粒子径が０．５〜３．０ｍｍの範囲内にあり、かつ、前記含油スケールに対する前記粗大粒子の添加率が１〜８質量％であることを特徴とする、請求項１５に記載の油分分離装置。
【請求項１７】
前記抽出槽は、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液から成る混合液の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）が５００〜４００００の範囲内となるように、前記混合液を撹拌することを特徴とする、請求項１５または１６に記載の油分分離装置。
【請求項１８】
前記水相分離装置は、前記スケール分散液を、比重差により、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離する沈殿槽であることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項１９】
前記水相分離装置は、遠心力を用いて、前記スケール分散液を、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離するサイクロン又は遠心分離機であることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項２０】
前記遠心力が１０Ｇ以上であることを特徴とする、請求項１９に記載の油分分離装置。
【請求項２１】
前記抽出槽は、２段以上の混合室を備えた多段向流型抽出槽であり、
前記多段向流型抽出槽内で、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液とを多段向流式で接触させることを特徴とする、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項２２】
前記多段向流型抽出槽において前記含油スケール中の油分が最も低くなる最終段の混合室内の前記含油親油性有機溶剤の油分含有率を連続もしくは間欠に測定する第２の油分測定装置をさらに備え、
前記第２の油分測定装置により測定される前記油分含有率が所定値以下となるように、前記最終段の混合室に対する、油分を含まない親油性有機溶剤の投入量を制御することを特徴とする、請求項２１に記載の油分分離装置。
【請求項２３】
前記第１の油分測定装置は、前記含油親油性有機溶剤中の前記油分含有率を測定するために、前記含油親油性有機溶剤の吸光度もしくは粘度を測定し、前記吸光度もしくは前記粘度に基づいて前記油分含有率を求めることを特徴とする、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項２４】
前記抽出槽において、前記含油スケール中の油分量に対して質量比で１倍（Ｗ／Ｗ）以上５０倍（Ｗ／Ｗ）未満の前記親油性有機溶剤を、前記スケール分散液に加えることを特徴とする、請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項２５】
前記水相分離装置から排出された前記スケール相中に残存している親油性有機溶剤を揮発分離する脱気装置と、
前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤中に残存するスケール分を分離する固液分離装置と、
を更に含み、
前記脱気装置により揮発分離された前記親油性有機溶剤と、前記固液分離装置により分離された前記含油親油性有機溶剤とを、前記蒸留装置によって蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収し、
前記第１の油分測定装置は、前記固液分離装置により分離された前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定することを特徴とする、請求項１５〜２４のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項２６】
前記固液分離装置が、濾過装置、又は、遠心分離装置であることを特徴とする、請求項２５に記載の油分分離方法。
【請求項２７】
前記遠心分離装置は、遠心力を用いて、前記含油親油性有機溶剤から前記スケール分を分離し、前記遠心力の大きさは、５００Ｇ以上であることを特徴とする、請求項２６に記載の油分分離装置。
【請求項２８】
前記親油性有機溶剤は、常圧での沸点が１００℃未満であるとともに常温常圧で液体であることを特徴とする、請求項１５〜２７のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項２９】
前記水相分離装置により前記スケール相から分離された前記水相を前記スケール分散液生成装置に返送し、前記分散液として再利用することを特徴とする、請求項１５〜２８のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業生産に際して不可避的に発生する、油分および水分を含有するスケール類（以下、含油スケールともいう）から、油分を分離する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業においては、鋼材の製造中に鋼材の冷却に用いる直接冷却水等の処理設備より多量のミルスケールが発生する。このようなスケール類は、鋼材より発生する酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）が主体であり、油分を含まないスケール類については、製銑、製鋼工程等において再利用される有用な資源となる。
【０００３】
しかしながら、圧延工程で用いられる圧延油や圧延機等の製造用機械に用いられる潤滑油が、圧延工程中に、スケール類を含む冷却水に混入するため、発生するスケール類も多くの場合、５〜５０質量％の水分と共に、平均的には数質量％の油分を含有することになる。その上、圧延ロールの組換え等の作業時に不可避的に油分が混入する場合があり、このような作業を実施するたびに油分濃度が大きく変動し、具体的には１〜１０数質量％の範囲で変動することがある。
【０００４】
圧延工程で用いられる圧延油や圧延機等の製造用機械に用いられる潤滑油としては、鉱物油、化学合成油、動植物油が使用され、一般的に、８０℃以下で液体である油を使用することが多い。これらの油分は、極性が相対的に弱い炭化水素系の鉱物系油や、極性が相対的に強いエステル系の動植物油や合成エステル油等があり、用途に応じて物性が異なるものを用いている。圧延工程では、多くの場合、複数の油を使用するため、含油スケール中の油分は、極性の強い油分と極性の弱い油分の両方が混入していることが多い。
【０００５】
これらの含油スケールを焼結工場における鉄原料として用いると、焼結工程の際に加熱されて油分が揮発し、電気集塵機やバグフィルターの目詰まりを起こしたり、火災等の事故の元となる恐れがある。
【０００６】
また、これらの含油スケールを転炉等の製鋼工程において鉄原料として用いると、スケール自体の粒度が細かく粉塵としての飛散が多くなるため、別途ブリケット化あるいはペレット化が必要となってコストがかさむこと、また、油分を含有するため転炉に装入時に発煙する、あるいは注銑時に蒸気爆発する等の問題が起こる恐れがある。
【０００７】
以上のようなことから、含油スケールについては、油分と水分を分離するため、種々の検討がなされてきた。
【０００８】
特許文献１においては、並流式回転キルン型燃焼炉を使用して、排ガス中酸素濃度０．１〜５体積％、かつ含油スケール投入口の炉内の内壁面温度を４００℃以上の条件下で、油分を燃焼させ、この油分が除去されたスケールを非酸化性雰囲気で冷却することが、提案されている。しかしながら、この方法では、スケール中の油分、水分を燃焼又は揮発させ、酸化鉄主体のスケールから分離することはできるが、スケール中の油分濃度が数質量％と低いため、助燃油が必要となり、ランニングコストが高くなる。また、炉内で燃焼するため、設備の高温耐性が必要となり、キルン等の炉が必要となり設備コストが高くなる。また、含油スケール中に含まれる油分も利用されることなく燃焼するのみとなる。
【０００９】
特許文献２においては、原油タンク内に堆積する塊状の含油スケールに対して、原油を噴射して含油スケールを粉砕し、粉砕した含油スケールに炭化水素を含む溶解液を供給して含油スケールの少なくとも一部を溶解した後、さらに炭化水素油を含む溶解液を加えて含油スケールを撹拌し、その後、沈殿分離し、スケールと溶解油分を含む液状分を分離回収する方法が提案されている。この方法には、油分濃度が記載されていないが、沈殿分離したスケール中の油分は、１０質量％を超えるものと考えられ、製銑、製鋼工程等で、直接利用することは不可能と考える。
【００１０】
特許文献３においては、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を含油物質に接触させ、該液化物に該含油物質中の油分を溶解させて、油分高含有の液化物と低油分物質とに分離回収し、該油分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質を気化させることにより気体として油分から分離回収することで、該含油物質から油分を分離する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、常温常圧の条件下で気体である物質を、高圧下で液化する必要があり、高圧設備が必要となり、設備コストが高くなる。
【００１１】
特許文献４においては、圧延又は切削スラッジ中に含まれる圧延油又は切削油を分離するために、圧延・切削スラッジを水に分散し、スラッジ脱脂溶剤（有機溶剤）を加えて混合撹拌して、静置後、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し、スラッジ中の油分を分離する方法が提案されている。この文献では、分離した上澄み含油溶剤の全量を、スチーム等で加温し、溶剤を蒸留操作で回収するとしている。
【００１２】
しかしながらこの方法では、圧延又は切削スラッジ中に含まれる油分濃度の変動については何ら考慮されていない。圧延スラッジは、油分濃度が大きく変動する場合が多いが、この方法では上澄み含油溶剤がまだ油分を吸収できる機能が十分にあるにもかかわらず蒸留操作を行うため、上澄み含油溶剤の再生に多大なエネルギーを費やしていた。
【００１３】
特許文献５においては、洗浄液である炭化水素系溶剤中に、被洗浄物を浸漬し、被洗浄物に付着している油分を洗浄液中に分離している。また、洗浄液中の油分濃度を、紫外光吸光光度計などでリアルタイムに測定することで、高い洗浄性能を維持しながら、かつ、洗浄液の再生コストを削減できるとしている。しかしながら、この被洗浄物がどのようなものかは、記載されていない。また、洗浄液中に被洗浄物を浸漬する第１洗浄槽は、循環ポンプで第１洗浄槽内部を混合しているものの、第１洗浄槽内部の撹拌強度については記載がない。本発明が対象とする、水と油分を含んだ含油スケールでは、油分を含んだスケールの周辺に水相が存在するため、洗浄剤である炭化水素系溶剤を投入し、単純に混合しただけでは、十分に含油スケール中の油分濃度を低下させることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−１６９９５７号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９２４０号公報
【特許文献３】特開２００７−２３７１２９号公報
【特許文献４】特開２０００−３５５７１８号公報
【特許文献５】特開２０１１−３２５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明者等の検討の結果、平均粒子径（体積基準、以下、体積基準で示す。）が５０μｍ以下の含油スケールにおいては、油分を分離することが困難であることが判った。すなわち、平均粒子径が、５０μｍを超える含油スケールは、弱い撹拌でもスラッジの分散が容易に起こり、スラッジの粒子表面およびスラッジ中の粒子群中に存在する油分を分離することができるが、平均粒子径が５０μｍ以下のものは、強い撹拌でも、スラッジの分散は不十分となり、粒子群中に存在する油分は、分離することができなくなる。つまり、平均粒子径が５０μｍ以下からなる圧延又は切削スラッジからの油分は、十分には分離できないという課題があることが判った。特許文献４には、当該課題について認識されていないことから、対象としている圧延または切削スラッジは、平均粒子径が５０μｍ超のスラッジであると考えられる。
【００１６】
本発明の課題は、工業生産に際して不可避的に発生する、油分、および水分を含有し、油分濃度が変化する含油スケール類、特に、油分分離が難しいという課題があることが判った平均粒子径５０μｍ以下の含油スケールから、エネルギー消費が少なく、かつ、安全に油分を分離処理し、安定的に低油分の脱油スケ−ルを得る油分分離方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明のある観点によれば、
油分と水分を含み、平均粒子径が５０μｍ以下である含油スケールから、前記油分を分離する油分分離方法において、
前記含油スケールの平均粒子径よりも大きな粗大粒子を前記含油スケールに添加し、前記含油スケールと前記粗大粒子を、水を含む分散液に浸漬及び分散させて、スケール分散液を得る分散工程と、
親油性有機溶剤を、前記スケール分散液に加えて混合撹拌し、前記含油スケールに含まれる前記油分を前記親油性有機溶剤中に抽出する抽出工程と、
前記抽出工程後の前記スケール分散液と含油親油性有機溶剤との混合液を、比重差を利用して、前記含油親油性有機溶剤と、前記粗大粒子を含むスケール分散液とに分離する有機溶剤相分離工程と、
前記有機溶剤相分離工程後の前記スケール分散液を、比重差により、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離する水相分離工程と、
前記水相分離工程後の前記スケール相から前記粗大粒子を回収する粗大粒子回収工程と、
前記粗大粒子回収工程で前記粗大粒子が回収された後のスケール相を、脱油スケールとして回収する脱油スケール回収工程と、
前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定する油分測定工程と、
前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤を蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収する蒸留工程と、
を含み、
前記油分測定工程で測定される前記油分含有率が所定値以下である場合には、前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤を前記抽出工程に返送し、前記油分含有率が前記所定値より大きい場合には、前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤を蒸留することにより、前記油分含有率を前記所定値以下に下げた後に、前記抽出工程に返送することを特徴とする、油分分離方法が提供される。
【００１８】
前記粗大粒子の粒子径が０．５〜３．０ｍｍの範囲内にあり、かつ、前記含油スケールに対する前記粗大粒子の添加率が１〜８質量％であるようにしてもよい。
【００１９】
前記抽出工程において、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液から成る混合液を撹拌するときに、当該混合液の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）は、５００〜４００００の範囲内であるようにしてもよい。
【００２０】
前記水相分離工程において、遠心力を用いて、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離してもよい。また、遠心力を用いる際は、その大きさが１０Ｇ以上となるようにしてもよい。
【００２１】
前記抽出工程では、２段以上の混合室を備えた多段向流型抽出槽を用いて、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液とを混合撹拌し、
前記多段向流型抽出槽内で、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液とを多段向流式で接触させるようにしてもよい。
【００２２】
前記多段向流型抽出槽において、前記含油スケール中の油分が最も低くなる最終段の混合室内の前記含油親油性有機溶剤の油分含有率を、連続もしくは間欠に測定し、当該油分含有率が所定値以下となるように、前記最終段の混合室に対する、油分を含まない親油性有機溶剤の投入量を制御するようにしてもよい。
【００２３】
前記油分測定工程では、前記含油親油性有機溶剤中の前記油分含有率を測定するために、前記含油親油性有機溶剤の吸光度もしくは粘度を測定し、前記吸光度もしくは前記粘度に基づいて前記油分含有率を求めるようにしてもよい。
【００２４】
前記抽出工程において、前記含油スケール中の油分量に対して質量比で１倍（Ｗ／Ｗ）以上５０倍（Ｗ／Ｗ）未満の前記親油性有機溶剤を、前記スケール分散液に加えるようにしてもよい。
【００２５】
前記水相分離工程後の前記スケール相中に残存している親油性有機溶剤を揮発分離する脱気工程と、
前記有機溶剤相分離工程において分離された前記含油親油性有機溶剤中に残存するスケール分を分離する固液分離工程と、
を更に含み、
前記蒸留工程においては、前記脱気工程において揮発分離された前記親油性有機溶剤と、前記固液分離工程で分離された後の前記含油親油性有機溶剤とを蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収し、
前記油分測定工程では、前記固液分離工程で分離された後の前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定するようにしてもよい。
【００２６】
前記固液分離工程において、濾過、又は、遠心力を用いて、前記含油親油性有機溶剤から前記スケール分を分離してもよい。また、遠心力を用いる際は、その大きさが、５００Ｇ以上であるようにしてもよい。
【００２７】
前記親油性有機溶剤は、常圧での沸点が１００℃未満であるとともに常温常圧で液体であるようにしてもよい。
【００２８】
前記水相分離工程では、前記スケール相から分離された前記水相を前記分散工程に返送し、前記分散液として再利用するようにしてもよい。
【００２９】
また、上記課題を解決するため、本発明の別の観点によれば、
油分と水分を含み、平均粒子径が５０μｍ以下である含油スケールから、前記油分を分離する油分分離装置において、
前記含油スケールと、前記含油スケールの平均粒子径よりも大きな粗大粒子と、水を含む分散液とを混合することにより、スケール分散液を生成するスケール分散液生成装置と、
混合室内で親油性有機溶剤と前記スケール分散液を混合撹拌し、前記含油スケールに含まれる前記油分を前記親油性有機溶剤中に抽出するとともに、前記スケール分散液と含油親油性有機溶剤の混合液を、比重差を利用して、前記含油親油性有機溶剤と前記粗大粒子を含むスケール分散液とに分離する抽出槽と、
前記抽出槽から排出された前記スケール分散液を、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離する水相分離装置と、
前記水相分離装置から排出された前記スケール相から前記粗大粒子を回収し、前記粗大粒子が回収された後のスケール相を、脱油スケールとして回収する回収装置と、
前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を測定する第１の油分測定装置と、
前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤を蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収する蒸留装置と、
を備え、
前記第１の油分測定装置により測定される前記油分含有率が所定値以下である場合には、前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤を前記抽出槽の混合室に返送し、前記油分含有率が前記所定値より大きい場合には、前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤を前記蒸留装置により蒸留することにより、前記油分含有率を前記所定値以下に下げた後に、前記抽出槽の混合室に返送することを特徴とする、油分分離装置が提供される。
【００３０】
前記粗大粒子の粒子径が０．５〜３．０ｍｍの範囲内にあり、かつ、前記含油スケールに対する前記粗大粒子の添加率が１〜８質量％であるようにしてもよい。
【００３１】
前記抽出槽は、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液から成る混合液の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）が５００〜４００００の範囲内となるように、前記混合液を撹拌するようにしてもよい。
【００３２】
前記水相分離装置として、前記スケール分散液を、比重差により、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離する沈殿槽を用いてもよい。
【００３３】
前記水相分離装置は、遠心力を用いて、前記スケール分散液を、前記粗大粒子を含むスケール相と水相とに固液分離するサイクロン又は遠心分離機であってもよい。また、遠心力を用いる際は、その大きさが１０Ｇ以上であることが好ましい。
【００３４】
前記抽出槽は、２段以上の混合室を備えた多段向流型抽出槽であり、
前記多段向流型抽出槽内で、前記親油性有機溶剤と前記スケール分散液とを多段向流式で接触させるようにしてもよい。
【００３５】
前記多段向流型抽出槽において前記含油スケール中の油分が最も低くなる最終段の混合室内の前記含油親油性有機溶剤の油分含有率を連続もしくは間欠に測定する第２の油分測定装置をさらに備え、
前記第２の油分測定装置により測定される前記油分含有率が所定値以下となるように、前記最終段の混合室に対する、油分を含まない親油性有機溶剤の投入量を制御するようにしてもよい。
【００３６】
前記第１の油分測定装置は、前記含油親油性有機溶剤中の前記油分含有率を測定するために、前記含油親油性有機溶剤の吸光度もしくは粘度を測定し、前記吸光度もしくは前記粘度に基づいて前記油分含有率を求めるようにしてもよい。
【００３７】
前記抽出槽において、前記含油スケール中の油分量に対して質量比で１倍（Ｗ／Ｗ）以上５０倍（Ｗ／Ｗ）未満の前記親油性有機溶剤を、前記スケール分散液に加えるようにしてもよい。
【００３８】
前記水相分離装置から排出された前記スケール相中に残存している親油性有機溶剤を揮発分離する脱気装置と、
前記抽出槽により分離された前記含油親油性有機溶剤中に残存するスケール分を分離する固液分離装置と、
を更に含み、
前記脱気装置により揮発分離された前記親油性有機溶剤と、前記固液分離装置により分離された前記含油親油性有機溶剤とを、前記蒸留装置によって蒸留することにより、前記油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、前記油分を回収し、
前記第１の油分測定装置は、前記固液分離装置により分離された前記含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定するようにしてもよい。
【００３９】
前記固液分離装置として、濾過装置、又は、遠心分離装置を用いてもよい。前記遠心分離装置は、遠心力を用いて、前記含油親油性有機溶剤から前記スケール分を分離し、前記遠心力の大きさは、５００Ｇ以上であることが好ましい。
【００４０】
前記親油性有機溶剤は、常圧での沸点が１００℃未満であるとともに常温常圧で液体であるようにしてもよい。
【００４１】
前記水相分離装置により前記スケール相から分離された前記水相を前記スケール分散液生成装置に返送し、前記分散液として再利用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明により、鉄鋼製品の製造過程等で不可避的に発生する油分、および水分を含有する含油スケール、特に、油分分離が難しい平均粒子径５０μｍ以下の含油スケールから、簡便に油分を分離することができると共に、親油性有機溶剤を効率的に使用できるので、エネルギー消費が少なく、かつ、発煙や水蒸気爆発等が生じない安全な油分分離方法を提供できる。さらに、含油スケールから分離した酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）主体の固形物を、製銑、製鋼工程等においてそのまま再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、含油スケール中の油分と水分の存在形態を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る油分分離方法を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、静置（分離）工程において静置したスケール分散液を示す図であって、含油親油性有機溶剤相、水相、沈殿スケール相の関係を示す模式図である。
【図４】図４は、抽出槽内の撹拌レイノルズ数と、油分分配比との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、単段抽出槽における撹拌レイノルズ数と油分除去率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、油分量に対する親油性有機溶剤の投入量と含油スケール中の油分の除去率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサンを用いた場合における上澄み含油親油性有機溶剤の濾過液の油分濃度と吸光度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサンを用いた場合における上澄み含油親油性有機溶剤の濾過液の油分濃度と粘度との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、親油性有機溶剤としてn−ヘキサンを用いた場合における含油親油性有機溶剤相中の油分濃度と含油スケールからの油分除去率との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態に係る多段向流型抽出槽を使用した油分分離装置を示す模式図である。
【図１１】図１１は、分散工程ＳＴ１に使用する装置の１例である。
【図１２】図１２は、脱気工程ＳＴ５に使用する装置の１例である。
【図１３】図１３は、油分除去率に対する、含油スケール中への粗大粒子添加率の影響を示した図である。
【図１４】図１４は、撹拌レイノルズ数の計算式（式１）を説明する補足図である。
【図１５】図１５は、遠心力と油分分配比との関係を示した図である。
【図１６】図１６は、遠心力とエマルジョン相率との関係を示した図である。
【図１７】図１７は、エマルジョン相率の計算式（式２）を説明する補足図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施形態に係る多段向流抽出装置（２段）プロセスを用いた油分分離装置の一例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施形態に係る単段油分抽出装置方式を用いた油分分離装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態である含油スケールからの油分分離方法について、図面を参照して説明する。
【００４５】
本実施形態に係る油分分離方法の対象とする含油スケールは、油分および水分を含有するスケールで、例えば、圧延工程で発生する含油スケールが対象であり、含油スラッジと呼ばれることもある。特に、平均粒子径５０μｍ以下の含油スケールからの油分分離が難しい。なお、粒子径は、レーザー回折・散乱法で測定し、平均粒子径は体積基準で表記している。
【００４６】
まず、含油スケール中の油分と水分の存在形態について説明する。含油スケール中の水分、油分は、図１に示すように、バルク中の油水分、間隙中の油水分、毛管中の油水分、スケール等の粒子に吸着している油水分として存在している。油水分とは、油分と水分が混合している状態のものをいう。
【００４７】
バルク中の油水分とは、スケール粒子群周辺に存在している水分と油分である。また、間隙中の油水分とは、スケール等の大小の固形粒子が凝集してできた隙間に囲まれている水分と油分である。更に、毛管中の油水分とは、スケール表面の毛管内において毛管圧で結合している水分と油分である。更にまた、スケール等の粒子に吸着している油水分とは、スケールに化学的に吸着している水分と油分である。
【００４８】
バルク中の油水分は、スケール等の粒子群との結合力が殆ど無く、外圧を作用させることで安易に分離できる水分と油分であり、機械的な力、例えば、加圧型脱水機や遠心脱水機による脱水・脱油、又は、静置による自然脱水・脱油等の操作で、分離することができる。
【００４９】
また、間隙中の油水分は、スケール等の固形粒子に囲まれているため、機械的な力による脱水・脱油、又は、静置による脱水・脱油等の操作で、分離することはできない。
【００５０】
更に、毛管中の油水分は、スケール等の粒子表面の毛管内部に毛管力によって保持された水分や油分で、間隙中の油水分と同様、機械的な力による脱水・脱油、又は、静置による脱水・脱油等の操作で、分離することはできない。
【００５１】
更にまた、スケール等の粒子に吸着している油水分は、粒子表面や内部に化学的に結合している水分・油分であり、温度の上昇による揮発や、化学反応でしか分離できない水分や油分である。つまり、間隙中の油水分、毛管中の油水分、吸着されている油水分は、通常の脱水・脱油操作（遠心脱水機やフィルタープレスによる機械的な脱水・脱油操作、又は、静置による自然脱水・脱油等）では、分離できない。
【００５２】
油分および水分を含有するスケールに親油性有機溶剤を添加後、撹拌し、含油スケール中の油分を抽出する場合、バルク中の油分は容易に有機溶剤に接触するため、抽出されやすい。しかしながら、間隙中の油分および毛管中の油分は、スケールに囲まれ、かつ、スケール粒子間の間隙中または毛管中には、水分も油分と同時に存在するため、間隙中または毛管中の油分は、水分、スケールに遮断され、親油性有機溶剤は、容易に間隙中の油分または毛管中の油分には接触できない。特に、スケールの平均粒子径が小さい場合、間隙中または毛管中に油水分を含んだ含油スケールの凝集体において、間隙中または毛管中の油分は粘性が高く、撹拌だけでは当該凝集体の分散性が悪いことが多く、含油スケール中の油分は抽出されにくく、低下しにくい。
【００５３】
本発明者は、通常の脱水・脱油操作では分離できない間隙中の油分、毛管中の油分及び吸着されている油分の内、間隙中の油分と毛管中の油分とを、揮発し易い親油性有機溶剤で置換した後、間隙や毛管にある親油性有機溶剤を揮発させることで、含油スケール中の油分を低減させることを見出した。
【００５４】
また、親油性有機溶剤として、常圧での沸点が１００℃未満であるとともに常温常圧で液体である有機溶剤を選定することにより、水の蒸発を抑制し、有機溶剤を主体に揮発させることができ、また、工場等で発生する温排水を揮発の熱源として使用できることを見出した。
【００５５】
また、親油性有機溶剤を添加することで含油スケールの分散性が向上すれば、含油スケール中の油分は低下しやすくなる。抽出工程における、親油性有機溶剤と含油スケ−ルからなる混合液の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）は、５００以上が好ましい。これにより、含油スケールがより分散できるため、さらに、脱油できることを見出した。さらに、親水性有機溶剤を含んだ水を添加することで、含油スケールの分散性が、更に向上し、脱油効率が向上することを見出した。
【００５６】
さらに、平均粒子径５０μｍ以下の粒子径が小さい含油スケールと、粗大粒子（好ましくは、粒子径０．５〜３．０ｍｍの粗大粒子）を、親油性有機溶剤の添加前に混合・撹拌しておくことが好ましい。これにより、粗大粒子が凝集体となっている含油スケールに衝突し、凝集体を一時的に分散させることで、凝集体内の間隙中および毛管中の油分に、親油性有機溶剤を強制的に接触させることができるため、粒子径が小さい含油スケールでも、油分除去率を高くできることを見出した。
【００５７】
粗大粒子としては、スケールの真比重は約５〜５．５であるが、同程度の真比重を有し、撹拌により粉砕されにくいものが良い。具体的には、粗大粒子として、粒子径０．５〜３．０ｍｍのスケール、砂、鉱さい、鉄鉱石、焼結化した酸化鉄、又は金属粉などを使用できる。
【００５８】
さらに、含油スケールを、水を含む分散液に分散させたスラリー中に、親油性有機溶剤を添加し、強撹拌して油分を溶剤に抽出した後に、その後、静置すると、図３に示すように、最下部にスケールが沈殿し、その上部に水相があり、さらにその上部に、油分を含んだ親油剤有機溶剤が存在する。最下部のスケール相中には間隙があり、その間隙中に、水分とともに、油分を含んだ親油性有機溶剤が一部残留している。遠心力をかけることで、スケール相中の間隙に残留している水分および油分を含んだ親油性有機溶剤を、スケール相中の間隙から押し出すことができるため、油分の除去率を高くすることができる。具体的には、１０Ｇ以上の遠心力を、より好ましくは５０Ｇ以上の遠心力を作用させることで、最も最下部に沈殿するスケール相中の含油親油性有機溶剤量が低下することで、油分除去率を高くできることを見出した。
【００５９】
更に、親油性有機溶剤の一部が気化すると、スケール表面に泡となって付着するため、スケールの一部が上澄み相（親油性有機溶剤相）中に浮上することがある。また、親油性有機溶剤と水によるエマルジョンを形成し、その界面にスケール分が滞留することで、エマルジョンが準安定的になり、エマルジョン相を破壊できず（解乳できず）、スケールの一部が上澄み相（親油性有機溶剤相）中に浮上することがある。スケールを除去することなく上澄み相を蒸留すると、蒸留装置からのスケールの排出操作が必要となり、運転上障害となることが多い。また、圧延・切削スケールを分散するための水の添加量に関しては、水の量が不十分であると、沈殿するスケール相中に水相と上澄み相との界面が存在することになり、スケール相から上澄み相を分離する際に油分がスケールに残留して油分除去率を向上できない。また、スケール回収に関しては、遠心分離又は圧搾濾過などで水相部分を分離（脱水）することで、回収スケールを得るが、回収スケール中の間隙中には、水と溶剤が残存していることから、有機溶剤起因の臭気が著しく、健康被害にもなる。また、回収スケールを乾燥させるために乾燥装置に投入する際に、スケールがケーキ状であるためにハンドリング性が悪くなる。また、従来技術では使用される溶剤として、酢酸ブチル、トルエン、キシレンも含まれており、これらの溶剤は沸点が常圧で１００℃以上であり、蒸留するには、１００℃以上の熱源が必要となる。
【００６０】
以上の知見に基づき、親油性有機溶剤を用いて含油スケールから油分を分離する、本実施形態に係る油分分離方法について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る油分分離方法を示すフローチャートである。先ずは、ＳＴ１〜ＳＴ１０までの各工程の役割について説明する。
【００６１】
図２に示すように、本実施形態に係る油分分離方法は、分散工程ＳＴ１と、抽出工程ＳＴ２と、有機溶剤相分離工程ＳＴ３と、水相分離工程ＳＴ４と、脱気工程ＳＴ５と、粗大粒子回収工程ＳＴ８と、脱油スケール回収工程ＳＴ９と、固液分離工程ＳＴ６と、蒸留工程ＳＴ７と、油分測定工程ＳＴ１０とを含む。
【００６２】
（１）分散工程ＳＴ１では、水を含む分散液（例えば、水そのものや水に親水性溶媒を加えた液で、以下、単に「分散液」とも言う。）に含油スケールと、分散促進用の粗大粒子を分散させることで、スケール分散液を得る。
（２）抽出工程ＳＴ２では、親油性有機溶剤を粗大粒子を含むスケール分散液に加えて混合撹拌して、親油性有機溶剤中に含油スケールからの油分を抽出する。
ここで、含油スケールは、泥状の半固形物であることが多く、最初から含油スケールに親油性有機溶剤を加えて攪拌しても、分散性が悪く、また、攪拌・分散時に親油性有機溶媒が存在すると安全対策のため密閉構造にする必要が生じることから、先ずは水等を加えて含油スケールを攪拌・分散させてから、親油性有機溶剤を加えて抽出することが好ましい。すなわち、ＳＴ１とＳＴ２とを同時に行わず、ＳＴ１の後、ＳＴ２を順番に行うことが好ましい。
（３）有機溶剤相分離工程ＳＴ３では、抽出工程ＳＴ２後の粗大粒子を含むスケール分散液と含油親油性有機溶剤の混合液を静置した後、比重分離によりスケール分散液の上部に上澄みとなって存在する含油親油性有機溶剤を、排液して除去して、上澄み含油親油性有機溶剤を除去した残部（粗大粒子を含むスケール分散液）と分離する。比重分離は、例えば、重力による自然沈降を用いることができる。ここで、含油親油性有機溶剤とは、含油スケールから抽出された油分を含む親油性有機溶剤である。
【００６３】
（４）水相分離工程ＳＴ４では、有機溶剤相分離工程ＳＴ３で分離した粗大粒子を含むスケール分散液を比重分離し、余剰の水分からなる水相と、粗大粒子を含むスケール相とに固液分離する。比重分離方法としては、水とスケールの比重差を用いて、重力によりスケールを自然沈降させる方法でも可能であるが、この際、遠心力を作用させる分離方法（遠心分離方法）を行うと、もっとも比重の大きいスケール相内から、油分を含む親油性有機剤を押しだすことにより、さらに油分を分離できることから、含油スケールの中の油分はより低下することとなり、好ましい。この遠心力の大きさは１０Ｇ以上が好ましく、より好ましくは、５０Ｇ以上が好ましい。さらに、余剰の水分からなる水相部分を前記分散工程ＳＴ１に返送することで、当該水相の水を分散液として再利用する。
（５）水相分離工程ＳＴ４で固液分離した後の固体側（粗大粒子を含むスケール相）には少量のスケール分散液が残存し、このスケール分散液中に親油性有機溶剤がわずかに残存している。そこで、脱気工程ＳＴ５では、当該親油性有機溶剤を減圧もしくは／および加温を行ない、揮発分離する。
（６）粗大粒子回収工程ＳＴ８では、脱気工程ＳＴ５で親油性有機溶剤を揮発・分離した後の粗大粒子を含むスケール相から、篩い操作によって、分散工程ＳＴ１で混合した粗大粒子を、分離・回収し、粗大粒子と、脱油スケールに分離する。さらに、本工程ＳＴ８で回収された粗大粒子は、前記分散工程ＳＴ１に返送されて、含油スケールに添加されて再利用される。
【００６４】
（７）脱油スケール回収工程ＳＴ９では、ＳＴ８で粗大粒子が回収された後のスケール相を、最終的に脱油スケールとして回収する。脱油スケール中には、少量の余剰水分が存在するが、これは別途除去する。
（８）固液分離工程ＳＴ６では、有機溶剤相分離工程ＳＴ３で分離した上澄み含油親油性有機溶剤を濾過し、もしくは、遠心力を作用させ、上澄み含油親油性有機溶剤中に少量、もしくは、多量に残存する微細スケール分を固液分離する。本工程ＳＴ６は、分離した含油親油性有機溶剤中にスケール分が殆ど残存しない場合は省略可能である。分離した含油親油性有機溶剤中にスケールが、少量含まれている場合は、濾過でスケールは分離できるが、多量含まれている場合は、遠心力を作用させ分離する方が良い。
（９）蒸留工程ＳＴ７では、固液分離工程ＳＴ６で得た、含油親油性有機溶剤と、脱気工程ＳＴ５にて揮発分離された親油性有機溶剤とから、蒸留操作によって、油分を含まない親油性有機溶剤を再生し、かつ、油分を回収する。
【００６５】
（１０）油分測定工程ＳＴ１０では、油分測定装置により、固液分離工程ＳＴ６で得た含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続してもしくは間欠に測定する。この油分測定工程ＳＴ１０では、前記固液分離工程ＳＴ６後の含油親油性有機溶剤中の油分含有率を連続もしくは間欠に測定するが、抽出工程における油分の抽出処理が進むにつれて、当該油分含有率は時間経過によって上昇していく。そこで、前記油分含有率が、所定値に達するまでの間は、前記含油親油性有機溶剤を前記抽出工程ＳＴ２に返送する。その後、前記油分含有率が所定値に達した場合には、前記含油親油性有機溶剤を、沸点以上に加温するか、減圧するかのいずれかを行うことにより、蒸留工程ＳＴ７で蒸留して、前記油分含有率を前記所定値以下に下げて、油分を含まない親油性有機溶剤を再生した後に、当該所定値以下の油分含有率を有する親油性有機溶剤を前記抽出工程ＳＴ２に返送する。
【００６６】
以下、ＳＴ１〜ＳＴ１０の各工程について、使用する装置を含めて順次説明する。
【００６７】
（分散工程ＳＴ１）
含油スケールに、水を含む分散液（水のみも可）を添加して、含油スケールを分散させ、ポンプで送れるようにスラリー状にする。分散工程ＳＴ１に使用する装置の１例を図１１に示す。分散剤である水５６を投入したスラリー化槽５３に、含油スケール５５と分散を促進するために投入する粗大粒子５７とをベルトコンベア５１で投入し、撹拌機５２でスラリー化槽５３内を撹拌し、水５６、含油スケール５５及び粗大粒子５７の混合物をスラリー化する。スラリー化した含油スケールは、ポンプ５４によって、次工程である抽出工程ＳＴ２に送液する。
【００６８】
投入する粗大粒子は、含油スケールの平均粒子径よりも大きな粒子径であれば、分散促進効果が得られるためよいが、粒子径０．５〜３．０ｍｍの粒子が好ましい。粒子径が０．５ｍｍ未満であれば、強撹拌下においても含油スケールの分散が不十分となり、油分除去率が向上しにくいことがある。粒子径が３．０ｍｍ超では、粗大粒子が沈殿しやすいため、抽出工程ＳＴ２などで閉塞の原因となりやすい。
【００６９】
また、投入する粗大粒子の比重は、水の比重より大きい粒子が好ましく、より好ましくは、含油スケールと同程度の比重である粗大粒子がより好ましい。
また、粗大粒子の添加率は、含油スケールの全質量（水切り後、油分と水分の合計を２０〜４０質量％含むが、大きな変動は少ない。）に対して、１〜８質量％が好ましい（外数：［粗大粒子の質量／含油スケールの質量］の百分率）。その理由は、実施例１で説明する。
【００７０】
また、分散工程ＳＴ１において使用する水の添加量も、含油スケールから油分を分離する際の重要な条件である。分散液の添加量は、含油スケールの固形物量に対して、質量比で１．５〜１０倍（Ｗ／Ｗ）であることが好ましい。
【００７１】
図３には、含油スケールに水（分散液）を添加し、さらに、油分を抽出するための親油性有機溶剤を添加し、インペラ等で撹拌した後、静置した際の状態を模式的に示す。静置後は、最下部にスケールが沈殿し、その上部に水相があり、さらにその上部に、油分を含んだ親油剤有機溶剤が存在する。
【００７２】
分散液として添加する水の添加量が少ないと、沈殿したスケールが、分散液に全量浸漬しないことになり、油分を含んだ上澄み含油親油性有機溶剤相がスケール部分に接触する。言い換えると、水相と上澄み含油親油性有機溶剤相との界面が、スケール相中に存在することになる。このような場合は、上澄み含油親油性有機溶剤相を分離しても、沈殿したスケールに接している含油親油性有機溶剤までは分離できないことがあり、含油スケールからの油分低減率が低下する場合がある。
【００７３】
従って、分散工程ＳＴ１において分散液として添加する水の添加量は、含油スケールが分散液中に全て浸漬可能な量以上であることが重要である。具体的には、当該水の添加量は、含油スケールの固形物量に対して、質量比で１．５倍（Ｗ／Ｗ）以上が好ましい。一方、分散工程ＳＴ１において、分散液として添加する水の添加量が多いと、抽出工程ＳＴ２で、粗大粒子を含む含油スケールと親油性有機溶剤の接触確率が低下するため、抽出工程ＳＴ２での抽出時間を長くしたり、撹拌強度を大きくする必要がある。そこで、分散工程ＳＴ１で添加する分散液の添加量は、含油スケールの固形物量に対して、質量比で１０倍（Ｗ/Ｗ）以下が好ましい。
【００７４】
（抽出工程ＳＴ２）
次に、抽出工程ＳＴ２では、粗大粒子を含むスケール分散液に、親油性有機溶剤を添加して撹拌・混合する。これにより、含油スケール中の油分は親油性有機溶剤中に抽出される。撹拌・混合時間は短時間でほぼ定常状態になるが、１分以上３０分未満が好ましい。撹拌・混合後のスケール分散液を静置すると、図３に示すように、上から上澄み含油親油性有機溶剤相、水相、沈殿した粗大粒子を含むスケール相に分かれる。
【００７５】
親油性有機溶剤は、常圧での沸点が１００℃未満であるとともに常温常圧で液体である溶剤が好ましい。また、図３に示すように比重差を利用して、親油性有機溶剤相と水相を分離するため、親油性有機溶剤の比重は水（分散液）の比重より小さいことが好ましい。有機溶剤相分離工程ＳＴ３で分離した上澄み含油親油性有機溶剤は、固液分離工程ＳＴ６で固液分離された後に、蒸留工程ＳＴ７で、蒸留操作によって当該上澄み含油親油性有機溶剤から、油分を含まない親油性有機溶剤が再生・回収される。また、後述する脱気工程ＳＴ５で、粗大粒子を含むスケール相から、親油性有機溶剤を揮発させ分離する。これらの親油性有機溶剤を蒸発させる際に、加熱エネルギーを少なくする観点から、親油性有機溶剤は沸点が比較的低い液体が好ましく、具体的には、ジエチルエーテル、ペンタン、ヘキサン、ギ酸エチル、酢酸エチル、ベンゼンから選ばれる１種類以上が好ましく、ペンタンまたはヘキサンがより好ましい。
【００７６】
なお、含油スケールに含まれる油分は、鉱物油、化学合成油、動植物油が使用され、一般的に、沸点は１００℃を超えるため、沸点の違いを利用し、これらの親油性有機溶剤と分離することができる。
【００７７】
単段抽出槽に、油分１０質量％で平均粒子径２１μｍである含油スケール９５ｇに、油分０質量％の粗大粒子（粒子径：０．５〜３．０ｍｍ）５ｇを混合し、これに水を２００ｇ入れ、親油性有機溶剤としてヘキサンを任意量投入し、３０分撹拌した際の、混合液の撹拌強度を示す撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）と油分分配比との関係を示したのが、図４である。なお、油分分配比とは、脱油後の親油性有機溶剤中の油分濃度に対する、脱油後の含油スケール中の油分濃度の比である（油分分配比＝脱油後の含油スケール中の油分濃度／脱油後の親油性有機溶剤中の油分濃度）。
【００７８】
図４に示すように、撹拌レイノルズ数が大きいと、油分分配比は小さくなる。つまり、脱油後の含油スケール中の油分濃度は小さくなり、油分除去率を大きくできる。また、親油性有機溶剤の使用量を増やすと、親油性有機溶剤中の油分濃度は低下し、脱油後の含油スケール中の油分濃度も低下し、油分除去率を大きくできる。また、図４より、撹拌レイノルズ数を設定すれば、親油性有機溶剤中の油分濃度に対する脱油後の含油スケール中の油分濃度の比である油分分配比が決まることから、親油性有機溶剤中の油分濃度を連続もしくは間欠に測定することで、脱油後の含油スケール中の油分を推定できる。つまり、新しい、または、蒸留により再生した有機溶剤の使用量を増加することで、親油性有機溶剤中の油分濃度をある値以下になるように制御することで、脱油後のスケール中の油分をある値以下に制御できるといえる。
【００７９】
単段抽出槽に、油分１０質量％で平均粒子径２１μｍである含油スケール９５ｇに、油分０質量％の粗大粒子（粒子径：０．５〜３．０ｍｍ）５ｇと、水を２００ｇ入れ、親油性有機溶剤としてヘキサン２０ｇを入れ、３０分間撹拌した際の、撹拌レイノルズ数と油分除去率との関係を示したのが図５である。図５より、撹拌レイノルズ数が５００〜４００００の範囲にすることで、含油スケールの分散が十分に進み、４０質量％以上油分を分離できることが判る。
【００８０】
撹拌レイノルズ数が５００未満であれば、単段抽出槽での油分除去が４０質量％未満と低いため、高い油分除去率を得るためには、段数が非常に多い多段抽出槽が必要となり、多段抽出槽の構造上、製作をすることが難しくなり、現実的でなくなる。撹拌レイノルズ数１００００以上では、徐々に油分除去率の上昇は小さくなり、更に、撹拌レイノルズ数４００００以上では、油分除去率の顕著な向上は見られない。
【００８１】
なお、撹拌機の回転数をｎ［ｓ−１］，当該撹拌機の幾何学的形状を槽径Ｄ［ｍ］，液深Ｈ［ｍ］，撹拌翼径ｄ［ｍ］，翼幅ｂ［ｍ］であらわすと（図１４参照）、撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）は、（１）式のようにあらわされる。
【００８２】
撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）＝（ｎ×ｄ２×ρ）／μ      （１）
ただし、ρ：混合液の密度（ｋｇ／ｍ３）、μ：混合液の粘度（Ｐａ・ｓ）
【００８３】
親油性有機溶剤の添加量は、必要な油分除去率が得られるように適宜調整すればよいが、含油スケール中の油分量に対して、好ましくは、質量比で１倍（Ｗ／Ｗ）以上５０倍（Ｗ／Ｗ）未満が良い。図６に、添加した親油性有機溶剤の量（ペンタン）と含油スケール中の油分量との比に対する、含油スケール中の油分除去率を示す。図６に示すように、親油性有機溶剤の添加量が含油スケール中の油分量に対して少な過ぎると、含油スケール中の油分除去率が小さくなるので好ましくない。また、親油性有機溶剤の添加量が多過ぎると油分除去率が飽和するので、過剰の添加は必要ない。
【００８４】
また、実施例１で説明するが、親油性有機溶剤とともに、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、酢酸エチルから選ばれる１種類以上の親水性有機溶剤を添加することで、含油スケールの分散がさらに向上し、油分除去率が向上する。親水性有機溶剤を添加する場合、図２に記載する親油性有機溶剤とともに、抽出工程ＳＴ２で投入することが好ましい。
【００８５】
（有機溶剤相分離工程ＳＴ３）
有機溶剤相分離工程ＳＴ３では、抽出工程ＳＴ２から排出された親油性有機溶剤、分散液（水等）、スケールの混合物から、最も比重の小さい親油性有機溶剤を、比重差を利用して分離して、親油性有機溶剤を排出する。比重分離方法としては、例えば、サイクロンまたは遠心分離機等による遠心力を利用した遠心分離、もしくは、重力を利用した自然分離があげられる。
有機溶剤相分離工程ＳＴ３に使用する装置の１例として、連続処理方式である後述する多段向流型抽出槽（抽出工程ＳＴ２）の上段にある親油性有機溶剤一時貯留槽（図１０中の符号３２）があげられる。親油性有機溶剤一時貯留槽３２内には、撹拌装置４１のシャフトが通っているが、親油性有機溶剤一時貯留槽３２内は、ほとんど撹拌されていない。そのため、親油性有機溶剤の比重は、水やスケールの比重と比べて小さいため、親油性有機溶剤が浮上し、親油性有機溶剤一時貯留槽３２内に一時的に貯留される。
【００８６】
（水相分離工程ＳＴ４）
水相分離工程ＳＴ４では、水相分離装置を用いて、有機溶剤相分離工程ＳＴ３で親油性有機溶剤から分離した後の、水とスケールの混合物（スケール分散液）を比重分離し、水相と粗大粒子を含むスケール相に固液分離する。比重分離方法としては、サイクロンまたは遠心分離機等による遠心力を利用した遠心分離、もしくは、重力を利用した自然分離があげられる。水相分離工程ＳＴ４に使用する水相分離装置の１例として、連続処理方式である、後述する多段向流型抽出槽の後段に設置している、密閉型の沈殿槽（図１０中の符号３７）があげられる。これは、重力を利用した自然分離方式である。沈殿槽３７の下部は、コーン状になっており、沈殿した粗大粒子を含むスケールが集まりやすい構造になっている。これにより、スケール分散液を、水相と、粗大粒子を含むスケール相とに分離する。水相は、分散工程ＳＴ１に戻して、分散液として再利用される。沈殿した粗大粒子を含むスケール相は、次の脱気工程ＳＴ５に送る。分離した粗大粒子を含むスケール相を回収することで、スケール中の油分は低下する。分離回収した粗大粒子を含むスケール相を、次の脱気工程ＳＴ５に送る。
【００８７】
比重分離により、比重が大きい順に、スケール、分散液（水）、親油性有機溶剤と相分離するが、スケール相内には、スケール粒子間の間隙があるため、分散液（水）と少量の親油性有機溶剤が残留する。この親油性有機溶剤中には、抽出工程ＳＴ２で含油スケールから抽出した油分が含まれているため、この親油性有機溶剤の残留量が大きいと、最終的に得る脱油スケール中の油分濃度を大きくする。
【００８８】
そこで、図１０に示す沈殿槽３７による重力を利用した自然分離方式に替えて、遠心分離方式を採用し、含油スケールに対して遠心力を作用させることで、スケール相は、圧密され、スケールの粒子間隙も小さくなり、スケール相内に残留している親油性有機溶剤量も水とともに押し出され、減少する。つまり、遠心力を作用させることで、最終的に得る脱油スケール中の油分濃度を低下させることができる。油分分配比に対する遠心力の影響を示したのが、図１５である。図１５より、自然沈降（１Ｇ）では、油分分配比が０．１１であったが、遠心力を作用させることで、油分分配比は低下する。遠心力が５Ｇ以上で油分分配比は、０．０７以下となり、遠心力４０Ｇ以上で、油分分配比は、０．０５程度で、ほぼ一定となった。よって、遠心力としては、１０Ｇ以上が好ましく、さらには、５０Ｇ以上がより好ましいと言える。遠心力を作用させる設備としては、例えば、液体サイクロンもしくは遠心分離機があげられる。
【００８９】
（脱気工程ＳＴ５）
脱気工程ＳＴ５では、水相分離工程ＳＴ４において固液分離した後の固体側である粗大粒子を含むスケールを、加温、及び／又は、減圧することにより、粗大粒子を含むスケールに付着した親油性有機溶剤を蒸発させて粗大粒子を含むスケールから分離する。脱気工程ＳＴ５に使用する脱気装置の１例を図１２に示す。水相分離工程ＳＴ４で分離したスケール６５を、加温用ジャケット６２で加温し、かつ、密閉できる脱気槽６１にいれ、撹拌機６６で粗大粒子を含むスケールが沈殿しない程度に混合する。真空ポンプ６３で脱気槽６１内の気圧を低下させながら、加温用ジャケット６２内に蒸気または温水を投入し、粗大粒子を含むスケールを加温する。粗大粒子を含むスケール６５内の親油性有機溶剤は蒸発し、真空ポンプ６３より排出される。蒸発した親油性有機溶剤は、後述する蒸留工程ＳＴ７で、液化し再生される。
【００９０】
用いる親油性有機溶剤は、常圧での沸点が１００℃未満であり、具体的には、ジエチルエーテル、ペンタン、ヘキサン、ギ酸エチル、酢酸エチルから選ばれる１種類以上が好ましく、ペンタンまたはヘキサンがより好ましい。これらの有機溶剤の沸点は、常圧で３４℃〜７７℃である。よって、常圧では加温温度は、有機溶剤の沸点より５〜２０℃高い温度に設定すればよく、加温温度は１００℃未満となり、水よりも親油性有機溶剤は優先的に揮発する。真空ポンプにより、脱気槽６１内の気圧（内圧）を低下させる場合は、内圧時の沸点より５〜２０℃高い温度に設定する。
【００９１】
（固液分離工程ＳＴ６）
有機溶剤相分離工程ＳＴ３で分離した上澄み含油親油性有機溶剤相中には、浮上した一部のスケールを含んでいることがある。特に、本実施形態において使用する親油性有機溶剤は、沸点が１００℃未満であるため、撹拌時に微細な気泡を発生し易く、この微細に気泡がスケールに付着するため、スケールの一部が浮上することがある。あるいは、親油性有機溶剤と水によるエマルジョンを形成し、その界面にスケール分が滞留することで、エマルジョンが準安定的になり、エマルジョン相が破壊できず（解乳できず）、スケールの一部が上澄み相（有機溶剤相）中に浮上することがある。
【００９２】
この場合、上澄み含油親油性有機溶剤相を濾過、または、遠心分離で、上澄み液とスケールに分離する。上澄み含油親油性有機溶剤中のスケール分が少ない場合には、濾過で十分スケールを分離できるが、スケール分が多い場合には、遠心分離でスケールを分離することが好ましい。かかる遠心分離を用いることで、下方の水相から上方の有機溶剤相へのスケールの浮上を抑制でき、有機溶剤相中のスケール相の厚さＣ（図１７参照）を低減できる。
【００９３】
この判断基準は、一概には決定できず、実験により確認する方が良いが、上澄み含油親油性有機溶剤中のスケール濃度が約３０〜５０ｇ／Ｌを境界として、濾過もしくは遠心分離を使い分けることが良い。スケール分が当該境界より多いにもかかわらず、濾過すると、濾過抵抗が大きく、スケールを分離するのに長時間を要する。
【００９４】
次に、スケール成分が浮上している上澄み含油親油性有機溶剤に、遠心力を遠心分離機で作用させた場合の、上澄み含油親油性有機溶剤中のスケール存在体積比率を示したのが図１６である。図１６中の縦軸である、『エマルジョン相率』は、図１７中のＡおよびＣを用い、
エマルジョン相率  ＝  Ｃ／Ａ    （２）
で、表した値である。図１６より、２１０Ｇでエマルジョン相率は少し改善し、８６％になるが、５００Ｇで、エマルジョン相率は２８％と、大きく改善する。そこで、遠心力の大きさは、５００Ｇ以上が好ましく、より好ましくは、１０００Ｇ以上がより好ましい。５００Ｇ未満であると、上澄み液中に含まれたスケール分は、十分に、沈殿しないことが多い。なお、上澄み液中に、スケールが含まれない場合は、固液分離工程ＳＴ６を省略してもよい。
【００９５】
スケールが含まれるにも関わらず、上澄み含油親油性有機溶剤を固液分離せずに次の工程である蒸留工程ＳＴ７において上澄み含油親油性有機溶剤を蒸留すると、スケールによる閉塞等のトラブルが多くなる。そこで、予め、上澄み含油親油性有機溶剤を濾過、もしくは、遠心分離し、上澄み含油親油性有機溶剤中のスケールを分離することで、これらのトラブルを解決することが好ましい。
【００９６】
（油分含有率の測定工程ＳＴ１０及び蒸留工程ＳＴ７）
次に、上澄み含油親油性有機溶剤相中の油分の含有率（以下、油分含有率という。）を連続もしくは間欠に測定し、油分含有率が所定値に達しないうちは、有機溶剤相分離工程ＳＴ３で分離された上澄み含油親油性有機溶剤を抽出工程ＳＴ２に返送する。
【００９７】
一方、油分の含有率が所定値に達した場合には、当該上澄み含油親油性有機溶剤を、沸点以上に加温及び／又は減圧することにより全量蒸留して精製し（蒸留工程ＳＴ７）、再生した親油性有機溶剤を抽出工程ＳＴ２に返送する。なお、上澄み含油親油性有機溶剤を抽出工程ＳＴ２に返送して再利用する際に、親油性有機溶剤の不足分は系外より補充する。
【００９８】
（粗大粒子回収工程ＳＴ８）
脱気工程ＳＴ５で、粗大粒子を含むスケール中の親油性有機溶剤を蒸発させた後、分散工程ＳＴ１で混合した粗大粒子を、粗大粒子回収工程ＳＴ８で回収する。分散効果を促進するための粗大粒子としては、粒子径０．５〜３．０ｍｍの粗大粒子が好ましく、また、粒子径が十分大きいことから、篩いによる分離操作で容易に、分離・回収することができる。篩いにより分離・回収した粗大粒子は、再度、分散工程ＳＴ１で含油スケールに混合する。
【００９９】
（脱油スケール回収工程ＳＴ９）
篩いにより分離・回収したスケールを、油分を除去した脱油スケールとして回収する。脱油スケール中には、余剰水分が存在するため、遠心分離機、フィルタープレス、真空脱水機などの機械的脱水装置を用い脱水したり、スケールをヤードに積み上げ、重力により脱水する。
【０１００】
本発明者は、含油スケールの油分濃度が大きく変動する場合でも、上記測定工程ＳＴ１０にて、油分抽出後の上澄み含油親油性有機溶剤中の吸光度または粘性を連続もしくは間欠測定することにより、上澄み含油親油性有機溶剤中の油分濃度（上記油分含有率に相当する。）を定量することができ、その定量値より、上澄み含油親油性有機溶剤に、含油スケール中の油分を吸収できる余力があるかどうかを判断できることを見出した。これにより、親油性有機溶剤による油分の抽出量を常に最大にすることができ、上澄み含油親油性有機溶剤の蒸留量は最小となるため、蒸留装置を縮小でき、蒸留に要する熱量の削減が可能になる。
【０１０１】
一方、前述のように、親油性有機溶剤中の油分濃度を所定値以下に制御することで、脱油後のスケール中の油分をある値以下に制御できる。この場合は、親油性有機溶剤中の油分濃度が所定値以上になれば、蒸留工程ＳＴ７で、油分を含む親油性有機溶剤から油分を除去して、抽出工程ＳＴ２に戻す親油性有機溶剤を再生する。
【０１０２】
図７に、親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサン、油分としてパワーオイル４６０（新日鐵住金化学株式会社製、パラフィン系炭化水素）を用いた際の、上澄み含油親油性有機溶剤の濾過液における、油分濃度と吸光度（セル幅：１０ｍｍ）との関係を示す。また、図８に、上澄み含油親油性有機溶剤の濾過液における、油分濃度と粘度との関係を示す。
【０１０３】
図７、図８に示すように、上澄み含油親油性有機溶剤中の油分濃度が上昇するにつれて、吸光度及び粘度の両方が上昇することが分かる。油分濃度と、吸光度又は粘度との関係は、油分の種類や使用する親油性有機溶剤の種類によって異なるので、実験を行って把握するのがよい。
【０１０４】
通常、油分は黄色を帯びているため、含油親油性有機溶剤の濾過液の吸光度を測定する際の吸収波長は、３５０〜５００ｎｍ付近を用いればよい。また、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外線吸収スペクトル測定、又は、蛍光スペクトル測定によって、上澄み含油親油性有機溶剤中の油分濃度を測定することも可能である。
【０１０５】
そして、親油性有機溶剤中の油分が、ある所定の油分濃度に達した場合のみに、蒸留を行うことが好ましい。図９には、一例として、親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサンを用い、含油スケール（パワーオイル４６０を油分として６．２質量％含有するもの）の中から、油分を分離した際の、ｎ−ヘキサン（親油性有機溶剤）中に含まれる油分濃度と油分除去率との関係を示す。図９に示すように、ｎ−ヘキサン中油分濃度が質量比で０．１Ｗ／Ｗ以下であれば、油分除去率は、８０〜８５％の一定値を示すが、これ以上のｎ−ヘキサン中油分濃度になると、油分除去率は低下する。油分除去率を８０質量％以上で維持したい場合は、ｎ−ヘキサン相中の油分濃度が質量比で０．１Ｗ／Ｗ以上になった場合が、上澄み含油親油性有機溶剤を蒸留する点となる。図７に示すように、この点は、吸光波長を４００ｎｍ、吸収セル幅１０ｍｍにおいて、吸光度が０．８５となる点であり、粘度は図８に示すように、１ｍＰａ・ｓの点になる。
【０１０６】
蒸留工程ＳＴ７では、上澄み含油親油性有機溶剤を、沸点以上に加温、及び／又は、減圧することにより、親油性有機溶剤を蒸留することができる。親油性有機溶剤の沸点が常圧で１００℃未満であることより、工場内で発生する温排水（４０〜８０℃）を使用することができる。親油性有機溶剤の沸点は減圧により８０℃以下にでき、温排水を使用することで、消費エネルギーを削減しながら、親油性有機溶剤を回収することができる。蒸留後には、含油スケール内に当初含まれていた油分と、少量の水分が残るが、油分として回収し、燃料油もしくは再生油として使用することができる。
【０１０７】
抽出工程ＳＴ２では、抽出槽が多段であり、親油性有機溶剤と粗大粒子を含むスケール分散液が向流型である、多段向流型抽出槽を使用できる。
【０１０８】
図１０は、本実施形態に係る多段向流型抽出槽を用いた油分分離装置３０の概略構成を示す模式図である。図１０に示すように、油分分離装置３０は、多段向流型抽出槽３１（抽出槽）と、スラリー化設備３３（スケール分散液生成装置）と、油分測定装置３５（第１の油分測定装置）と、固液分離装置（図示せず。）と、蒸留装置３６と、沈殿槽３７（水相分離装置）と、脱気装置３８と、油分測定装置４０（第２の油分測定装置）と、粗大粒子回収装置４２（回収装置）とを備える。多段向流型抽出槽３１は、親油性有機溶剤一時貯留槽３２と、スラリーゾーン３４と、撹拌装置４１とを備える。
【０１０９】
例えば、図１０に示す多段向流型抽出槽３１（図１０では４段で、下から１、２，３，４段目とする。）で、単段の抽出槽（混合室）が垂直方向に並設される構造である。多段向流型抽出槽３１の各段の混合室は、上面及び下面の一部分が連結されており、撹拌装置４１によって、各段毎に混合室内で混合液が撹拌される。各段の混合室を連結する開口部には、撹拌装置４１のシャフトが鉛直方向に通っており、開口部とシャフトの隙間を通過し、混合室内部の親油性有機溶剤や粗大粒子を含むスケールは徐々に移動していくことができる。開口部とシャフトの隙間が大きすぎると、各段の撹拌が互いに影響するようになり、各段の混合室中の親油性有機溶剤、含油スケール、水が、別の段の混合室中の親油性有機溶剤、含油スケール、水と容易に混合されるため、各段毎の親油性有機溶剤中の油分濃度、又は、含油スケール中の油分濃度の勾配がつきにくくなる。そこで、開口部とシャフトの隙間は、含油スケール、親油性有機溶剤、水によって、閉塞しない程度の隙間で良い。
【０１１０】
親油性有機溶剤は、多段向流型抽出槽３１の最下部の１段目の混合室に投入し、親油性有機溶剤の比重が水より小さいため、浮上していき、最上部の４段目の混合室の上にある、親油性有機溶剤一時貯留槽３２に一時的に貯留される。一方、含油スケールは、スラリー化装置３３内にある混合装置でスラリー化した後、多段向流型抽出槽３１の最上部の４段目の混合室に投入されて、親油性有機溶剤と混合され、含油スケール中の油分は親油性有機溶剤に抽出され、含油スケールは、徐々に、最下部の１段目の混合室に移行し、油分を含まない親油性有機溶剤と混合し、含油スケール中の油分が抽出され、最終的には、１段目の混合室の下部にある、スラリーゾーン３４に到達する。このように、多段向流型抽出槽３１において、下方から上方に向かう親油性有機溶剤と、上方から下方に向かう含油スケール（スケール分散液）とが、多段向流式で接触する。多段向流型抽出槽３１は、単段抽出槽と比較して、油分除去率を高くすることができる。
【０１１１】
親油性有機溶剤一時貯留槽３２にたまった、油分を含有した親油性有機溶剤中の油分濃度を測定するため、親油性有機溶剤一時貯留槽３２に付随して、固液分離装置（図示せず。）と、油分測定装置３５が設けられている。固液分離装置は、多段向流型抽出槽３１により分離されて親油性有機溶剤一時貯留槽３２に貯留されている含油親油性有機溶剤を固液分離し、当該含油親油性有機溶剤中に残存するスケール分を固液分離する。固液分離装置としては、例えば、含油親油性有機溶剤を濾過することでスケール分を分離する濾過装置、又は、含油親油性有機溶剤を遠心分離することでスケール分を分離する遠心分離装置を用いることができる。なお、含油親油性有機溶剤中にスケールがほとんど含まれていない場合には、固液分離装置を省力してもよい。
【０１１２】
油分測定装置３５は、親油性有機溶剤一時貯留槽３２から含油親油性有機溶剤の一部を採取し、前記の含油親油性有機溶剤の吸光度もしくは粘度を連続的もしくは間欠的に測定する。このように測定された吸光度もしくは粘度に基づいて、予め実験で得られた相関関係（図７、図８参照。）を用いて、含油親油性有機溶剤の油分濃度（油分含有率）を求めることが可能である。
【０１１３】
油分測定装置３５により測定される含油親油性有機溶剤の油分濃度が所定値以上になった場合は、油分濃度が所定値未満になるまで、含油親油性有機溶剤を蒸留装置３６に投入し、蒸留操作により、親油性有機溶剤と油分とに分離する。
【０１１４】
油分測定装置３５により測定される含油親油性有機溶剤の油分濃度が所定値以下であった場合は、親油性有機溶剤一時貯留槽３２内の含油親油性有機溶剤を最上部の４段目の混合室に戻し、含油スケール中の油分を親油性有機溶剤中に抽出する。最下部の１段目の混合室に戻すと、１段目の混合室中の親油性有機溶剤中の油分濃度は上昇し、これに伴い、脱油後のスケール中の油分濃度が上昇する。その結果、脱油スケール中の油分濃度を安定的に所定値以下に低下させることが困難となるためである。
【０１１５】
また、最下部の１段目の混合室に、斜め上方に直径１０〜３０ｍｍ程度の配管を接続し、斜め配管上部から１段目の混合室の上部に溜まった含油親油性有機溶剤を少量サンプリングし、前記の吸光度測定もしくは粘度測定ができる油分測定装置４０により、含油親油性有機溶剤中の油分濃度を連続的もしくは間欠的に測定する。最下部の１段目の混合室内の有機溶剤中の油分濃度と、スラリーゾーン３４に溜まる脱油スケール中の油分濃度に関し、前述のように、撹拌レイノルズ数が一定の場合、油分分配比（＝脱油後の含油スケール中の油分濃度／脱油後の親油性有機溶剤中の油分濃度）は、ほぼ一定になることから、当該有機溶剤中の油分濃度が上昇すると、脱油スケール中の油分濃度も上昇する。つまり、最下部の１段目の混合室に投入する、蒸留装置３６で再生した親油性有機溶剤の投入量を調整することで、最下部の１段目の含油親油性有機溶剤中の油分濃度を所定値以下に制御し、脱油スケール中の油分濃度を所定値以下にほぼ制御することができる。最下部の１段目の含油親油性有機溶剤中の油分濃度を所定値以下にするためには、最下部の１段目の混合室に投入する、蒸留装置３６で再生した親油性有機溶剤の投入量を制御することがあげられる。
【０１１６】
最上部の４段目の混合室に投入する含油スケール中の油分濃度は、１〜１０数質量％の範囲で変動する。最上部の４段目の混合室から上方向にでる、親油性有機溶剤一時貯留槽３２内の含油親油性有機溶剤中の油分濃度を一定値以下に抑制することにより、最上部の４段目の混合室に投入される含油スケール中の油分濃度の変動は抑制され、油分濃度が所定値以下になった含油スケールを下段の３段目の混合室に送ることができる。
【０１１７】
スラリーゾーン３４に溜まった水と脱油スケールは、密閉型の沈殿槽３７に移され、沈殿槽３７で静置されることにより、上澄水と沈殿した脱油スケールとに分離する。上澄水は、スラリー化設備３３に送水され、含油スケールのスラリー化に使用される。一方、沈殿した脱油スケール中には、僅かに親油性有機溶剤が含まれている。そこで、沈殿した脱油スケールを、脱気装置３８に投入し、減圧もしくは加温を行い、脱油スケール中に残っている親油性有機溶剤を揮発させ、分離することで、脱油スケール中に残存している有機溶剤を除去する。脱気装置３８で揮発した親油性有機溶剤は、蒸留装置３６に投入され、再生される。
【０１１８】
多段向流型抽出槽を単段の抽出槽として使用する場合は、図１０の４段の多段向流型抽出槽の内、１〜３段目の混合室および油分測定装置４０を省力し、単段の抽出槽として使用することができる。
【０１１９】
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る２段以上の混合室を備えた多段向流型抽出槽（多段向流型抽出装置（２段）１００）を用いた油分分離装置を例示する模式図である。図１８では、有機溶剤相分離工程（ＳＴ３）および水相分離工程（ＳＴ４）において、液体サイクロン（１０３、１０５）と遠心分離機１０８を使用する場合を示している。
【０１２０】
なお、分散工程（ＳＴ１）はスラリー化槽１０１、抽出工程（ＳＴ２）は１段目抽出槽１０２および２段目抽出槽１０４、脱気工程（ＳＴ５）は脱気装置１０６、粗大粒子回収工程（ＳＴ８）は粗大粒子回収装置１１２、固液分離工程（ＳＴ６）は遠心分離機１０８、蒸留工程（ＳＴ７）は蒸留装置１０９、油分測定工程（ＳＴ１０）は油分測定装置１１０で実行され、脱油スケール回収工程（ＳＴ９）を実行する装置は図示していない。
【０１２１】
図１８に示すように、多段向流型抽出装置（２段）１００は、スラリー化槽１０１と、１段目抽出槽１０２と、２段目抽出槽１０４と、１段目液体サイクロン１０３と、２段目液体サイクロン１０５と、オイルセパレーター１０７と、遠心分離機１０８と、蒸留装置１０９と、脱気装置１０６と、油分測定装置（１１０，１１１）と、粗大粒子回収装置１１２とを備える。
【０１２２】
１段目抽出槽１０２、２段目抽出槽１０４内では、撹拌機によって、撹拌レイノルズ数が５００以上となるように、被処理物が強撹拌される。また、１段目液体サイクロン１０３、２段目液体サイクロン１０５では、被処理物に１０Ｇ以上の遠心力、より好ましくは５０Ｇ以上の遠心力がかかるように、被処理物が液体サイクロンに投入される。また、遠心分離機１０８では、被処理物に５００Ｇ以上、より好ましくは１０００Ｇ以上の遠心力がかかるように、遠心分離機を選定する。
【０１２３】
含油スケール１２０、水（分散液）１２１、粗大粒子１３３を、スラリー化槽１０１に入れ、混合し、スラリー化する。スラリー化した含油スケールを、１段目抽出槽１０２に投入し、撹拌機により強撹拌し、含油スケール中の油分を親油性有機溶剤中に抽出する。その後、当該１段目抽出槽１０２から排出された含油スケール及び親油性有機溶剤を１段目液体サイクロン１０３に投入し、微細スケールと含油親油性有機溶剤と水を含んだオーバーフロー１２２と、粗大粒子とスケールを含んだアンダーフロー１２３とに分離する。オーバーフロー１２２は、オイルセパレーター１０７で比重差を用い、水と、微細スケールを含んだ親油性有機溶剤とに分離される。オイルセパレーター１０７で分離された水（分散液）１２５と、１段目液体サイクロン１０３で分離されたアンダーフロー１２３は、２段目抽出槽１０４に送液され、蒸留装置１０９で再生された再生親油性有機溶剤１３０と混合し、撹拌機で強撹拌し、含油スケール中の油分をさらに抽出する。
【０１２４】
その後、当該２段目抽出槽１０４から排出された含油スケール及び親油性有機溶剤を２段目液体サイクロン１０５に投入し、微細スケールと親油性有機溶剤と水を含んだオーバーフロー１２９と、粗大粒子とスケールを含んだアンダーフロー１２８とに分離する。オーバーフロー１２９中の親油性有機溶剤相中の油分濃度を、油分測定装置１１１で測定し、当該油分濃度が所定値未満であれば、オーバーフロー１２９を、２段目抽出槽１０４に戻し、２段目抽出槽１０４において、油分を抽出するのに使用する。一方、親油性有機溶剤相中の油分濃度が、所定値以上であれば、１段目抽出槽１０２に戻し、１段目抽出槽１０２において、油分を抽出するのに使用する。
【０１２５】
また、２段目液体サイクロン１０５で分離されたアンダーフロー１２８中には、僅かに親油性有機溶剤が含まれている。そこで、脱油スケールを含むアンダーフロー１２８を、脱気装置１０６に投入し、減圧もしくは加温を行い、脱油スケール中に残っている親油性有機溶剤を揮発させ、分離することで、脱油スケール中に残存している親油性有機溶剤を除去する。脱気装置１０６で揮発した親油性有機溶剤は、蒸留装置１０９に投入されて、再生される。
【０１２６】
また、脱気装置１０６から排出された脱油スケール中には、スラリー化槽１０１で混合した粗大粒子１３３を含んでおり、粗大粒子回収装置１１２で、粗大粒子を回収し、再度、スラリー化槽１０１に投入する。粗大粒子回収装置１１２で分離された脱油スケールは、スラリー化槽１０１で混合した水（分散液）１２１とともに、系外排出し、回収する。回収した脱油スケールは、脱水しやすく、機械的脱水装置を用い脱水することもできるが、通常、ヤードもしくは沈殿槽で水（分散液）を分離する。
【０１２７】
オイルセパレーター１０７で分離された微細スケールを含んだ親油性有機溶剤中の油分濃度を、油分測定装置１１０で測定し、当該油分濃度が所定値未満であれば、１段目抽出槽１０２に戻し、所定値以上であれば、遠心分離機１０８に送液し、５００Ｇ以上、より好ましくは１０００Ｇ以上の遠心力で遠心分離し、親油性有機溶剤中に浮遊している微細スケールと水を沈殿させる。沈殿した微細スケールと水（分散液）１２６は、１段目抽出槽１０２に返送する。
【０１２８】
遠心分離機１０８で分離した含油親油性有機溶剤は、蒸留装置１０９に送液し、親油性有機溶剤と油分とに分離され、親油性有機溶剤は再生される。再生された親油性有機溶剤は、２段目抽出槽１０４に投入され、再度、油分を抽出するために使用される。蒸留装置１０９で分離された油分は、系外排出され、回収される。
【０１２９】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る混合室が１室である単段油分抽出装置（単段油分分離装置１５０）を用いた油分分離装置を例示する模式図である。図１９では、有機溶剤相分離工程（ＳＴ３）および水相分離工程（ＳＴ４）において、１段目液体サイクロン（１５３）および２段目液体サイクロン（１５４）を使用し、固液分離工程（ＳＴ６）においては、３段目液体サイクロン（１５５）を使用する場合を示している。
【０１３０】
なお、分散工程（ＳＴ１）はスラリー化槽１５１、抽出工程（ＳＴ２）は抽出槽１５２、脱気工程（ＳＴ５）は脱気装置１５６、粗大粒子回収工程（ＳＴ８）は粗大粒子回収装置１６０、蒸留工程（ＳＴ７）は蒸留装置１５８、油分測定工程（ＳＴ１０）は油分測定装置１５７で実行され、脱油スケール回収工程（ＳＴ９）を実行する装置は図示していない。
【０１３１】
図１９に示すように、単段油分分離装置１５０は、スラリー化槽１５１と、抽出槽１５２と、１段目液体サイクロン１５３と、２段目液体サイクロン１５４と、３段目液体サイクロン１５５と、蒸留装置１５８と、脱気装置１５６と、油分測定装置１５７と、粗大粒子回収装置１６０とを備える。
【０１３２】
抽出槽１５２内では、撹拌機によって、撹拌レイノルズ数が５００以上となるように、被処理物が強撹拌される。また、１段目液体サイクロン１５３、２段目液体サイクロン１５４では、被処理物に１０Ｇ以上、より好ましくは、５０Ｇ以上の遠心力がかかるように、被処理物が液体サイクロンに投入される。また、３段目液体サイクロン１５５では、被処理物に５００Ｇ以上、より好ましくは、１０００Ｇ以上の遠心力がかかるように、被処理物が液体サイクロンに投入される。
【０１３３】
含油スケール１７１、水（分散液）１８３、粗大粒子１８１を、スラリー化槽１５１に入れ、混合し、スラリー化する。スラリー化した含油スケールを、抽出槽１５２に投入し、撹拌機により強撹拌し、含油スケール中の油分を親油性有機溶剤中に抽出する。その後、該抽出槽１５２から排出された含油スケール及び親油性有機溶剤を１段目液体サイクロン１５３に投入し、微細スケールと親油性有機溶剤と水（分散液）を含んだオーバーフロー１７３と、粗大粒子とスケールを含んだアンダーフロー１７２とに分離する。オーバーフロー１７３は、２段目液体サイクロン１５４に投入し、微細スケールと親油性有機溶剤と水（分散液）を含んだオーバーフロー１７５と、水（分散液）を含んだアンダーフロー１７４とに分離する。オーバーフロー１７５は、３段目液体サイクロン１５５に投入され、微細スケールと水（分散液）を含んだアンダーフロー１７６と、含油親油性有機溶剤を含んだオーバーフロー１７７とに分離される。２段目液体サイクロン１５４からの水（分散液）を含んだアンダーフロー１７４と、３段目液体サイクロン１５５からの微細スケールと水（分散液）を含んだアンダーフロー１７６は、抽出槽１５２に返送される。
【０１３４】
３段目液体サイクロン１５５からの含油親油性有機溶剤を含んだオーバーフロー１７７中の含油親油性有機溶剤相中の油分濃度を、油分測定装置１５７で測定し、当該油分濃度が所定値未満であれば、オーバーフロー１７７を、抽出槽１５２に戻し、含油親油性有機溶剤相中の油分濃度が、所定値以上であれば、蒸留装置１５８に投入し、親油性有機溶剤と油分とに分離し、親油性有機溶剤を再生する。再生した親油性有機溶剤１７８は、抽出槽１５２に投入され、再度、油分を抽出するために使用される。蒸留装置１５８で分離された油分は、系外排出され、回収される。
【０１３５】
また、１段目液体サイクロン１５３で分離したアンダーフロー１７２中には、僅かに親油性有機溶剤が含まれている。そこで、脱油スケールを含むアンダーフロー１７２を、脱気装置１５６に投入し、減圧もしくは加温を行い、脱油スケール中に残っている親油性有機溶剤を揮発させ、分離することで、脱油スケール中に残存している有機溶剤を除去する。脱気装置１５６で揮発した親油性有機溶剤は、蒸留装置１５８に投入されて、再生される。
【０１３６】
また、脱気装置１５６から排出した脱油スケール中には、スラリー化槽１５１で混合した粗大粒子１８１を含んでおり、粗大粒子回収装置１６０で、粗大粒子を回収し、再度、スラリー化槽１５１に投入する。粗大粒子回収装置１６０で分離した脱油スケールは、スラリー化槽１５１で混合した水（分散液）１８３とともに、系外排出し、回収する。回収した脱油スケールは、脱水しやすく、通常、ヤードもしくは沈殿槽で水を分離する。
【実施例】
【０１３７】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した条件例にすぎず、本発明が以下の実施例の条件に限定されるものではない。
【０１３８】
（実施例１）
実施例１で使用した含油スケールは、製鉄所の厚板工場の圧延工程で発生した含油スケールを、遠心分離機で脱水した後の含油スケールであり、平均粒子径（体積基準）が異なるものを試料とした。
【０１３９】
密栓でき、かつ撹拌機で内部を撹拌できるガラス容器３００ｍＬに、含油スケール（固形物として１５ｇ）と、粒子径０．５〜２．５ｍｍで、油分を含まない粗大粒子（スケール）を、含油スケールの質量（油分、水分を含めた全質量）に対し、外数で０〜８質量％の添加率で添加した。次に、純水を入れ、その後、親水性有機溶剤としてアセトン（加えない場合もある）、親油性有機溶剤としてｎ−ペンタンを入れ、密閉をした後、３０分間撹拌機で撹拌した。その際の撹拌レイノルズ数は５５０であった（表１参照）。撹拌後、６０分静置し、その後、一時的に栓を開け、ガラス容器を斜めに倒して、上澄み含油親油性有機溶剤相をほぼ全量回収した。上澄み含油親油性有機溶剤相の分離後に、容器内に残った水相及び沈殿したスケールは、濾紙５Ｃを用いて吸引濾過を行い、水相部分とスケール部分に分離した。スケール部分は、１０５℃で２時間乾燥後、油分濃度を測定した。油分の測定方法は、抽出溶媒をｎ−ヘキサンとするソックスレー抽出法で油分をスケールから抽出し、重量法により油分を定量した。なお、純水、アセトン、ｎ−ペンタンの配合条件は、表１中に示した。また、脱油スケール中の油分濃度及び油分除去率を表１に示した。
【０１４０】
【表１】
2015132011.tif 000003
【０１４１】
１）粗大粒子添加の影響
比較例１−５、及び、実施例１−１〜実施例１−４より、油分除去率に対する、含油スケール中への粗大粒子添加率の影響を説明する。粗大粒子の添加率を大きくすると、油分除去率は大きくなる。粗大粒子を５質量％以上添加しても、油分除去率の向上は小さく、粗大粒子の添加率は１〜８質量％が好ましいと言える。油分を粒子間隙に含む含油スケールの凝集体に、粗大粒子を添加することで、粗大粒子が凝集体中の油分とｎ−ペンタンの接触機会が増大し、油分を抽出できたと考える。
【０１４２】
また、粗大粒子を添加しない、比較例１−１〜比較例１−６及び比較例１−８、比較例１−９では、含油スケールの平均粒子径が大きいほど、油分除去率は上昇している。これも、粗大粒子を添加した場合と同様の理由により、油分除去率は上昇したと考える。
【０１４３】
なお、本願発明では、平均粒子径が５０μｍ以下である含油スケールを対象としている。比較例１−１〜比較例１−３では、含油スケールの平均粒子径が、本願発明の対象外である５０μｍ超であるため、２５質量％以上の油分除去率が得られている。一方、比較例１−４〜比較例１−６及び比較例１−８、比較例１−９では、含油スケールの平均粒子径が、本願発明の対象である５０μｍ以下であるが、粗大粒子を添加していないため、油分除去を好適に行えず、１１．６質量％以下の低い油分除去率しか得られていない。
【０１４４】
これに対し、本願発明の実施例１−１〜実施例１−４、実施例１−６〜実施例１−１９では、含油スケールの平均粒子径が、本願発明の対象である５０μｍ以下のうちでも十分に低い２１μｍであるにもかかわらず、粗大粒子の添加により含油スケールの分散性を向上できるため、１３．７質量％以上の油分除去率が得られている。
【０１４５】
また、比較例１−８と実施例１−５を比較した場合や、比較例１−９と実施例１−６を比較した場合、粗大粒子の添加の有無を除いては、両者は同一の条件である。ここで、実施例１−５の油分除去率６．７質量％は、比較例１−８の油分除去率２．２質量％の約３倍である。また、実施例１−６の油分除去率１３．７質量％は、比較例１−９の油分除去率６．７質量％の約２倍である。これらの比較結果から分かるように、粗大粒子を添加することで、油分除去率を２倍以上に向上できることが実証されたといえる。
【０１４６】
なお、これら実施例１−５、実施例１−６、比較例１−８及び比較例１−９では、スケール油分に対するｎ−ペンタン（親油性有機溶剤）の添加量の比率（ペンタン／油分比）は、０．４又は１．０と非常に少なく、比較例１−４、１−５と比べて、親油性有機溶剤の添加量が大幅に少ないため、親油性有機溶剤にスケール油分を抽出する観点からは非常に厳しい条件である。かかる条件下においても、実施例１−５、実施例１−６では、６．７質量％、１３．７質量％もの油分除去率が得られており、親油性有機溶剤の添加量の差を考慮すると、比較例１−４、１−５と比べても、より優れた油分除去効果が得られたといえる。
【０１４７】
２）含油スケール中の油分量に対する、ｎ−ペンタンの添加量の影響
比較例１−７、実施例１−３、実施例１−５、及び、実施例１−６〜実施例１−１２より、含油スケール中の油分量に対する、ｎ−ペンタンの添加量（親油性有機溶剤）の比率（ペンタン／油分比ともいう。）の影響を説明する。ペンタン／油分比が１（Ｗ／Ｗ）以上となるよう、ｎ−ペンタンを添加することにより、含油スケール中の油分は低下するといえる。ペンタン／油分比が大きくなると、油分の除去率は上昇し、ペンタン／油分比が５（Ｗ／Ｗ）を上回ると、油分の除去率は５０質量％に向上し、含油スケールからの油分分離効果が高くなるといえる。これより、含油スケールからの油分分離には、ペンタン／油分比が１（Ｗ／Ｗ）以上であることが好ましく、５（Ｗ／Ｗ）以上であることがより好ましいといえる。よって、含油スケール中の油分量に対して質量比で１倍（Ｗ／Ｗ）以上、より好ましくは５倍（Ｗ／Ｗ）以上の親油性有機溶剤を、スケール分散液に添加することが好ましいといえる。
【０１４８】
また、実施例１−８〜実施例１−１２より、ペンタン／油分比を５０（Ｗ／Ｗ）以上としても、油分除去率が飽和して、さほど上昇しないことがわかる。従って、親油性有機溶剤の効率利用の観点からは、親油性有機溶剤／油分比を５０（Ｗ／Ｗ）未満とする、即ち、含油スケール中の油分量に対して質量比で５０倍（Ｗ／Ｗ）未満の親油性有機溶剤を、スケール分散液に添加することが好ましいといえる。
【０１４９】
３）含油スケールの固形物量に対する、アセトンの添加量の影響
実施例１−３、及び、実施例１−１３〜実施例１−１５により、含油スケール中の固形物量に対する、アセトン（親水性有機溶剤）の添加量の比率（アセトン／固形物比ともいう。）の影響を説明する。アセトン／固形物比が上昇すると、含油スケールの分散性が向上し、油分除去率は上昇する。この含油スケールの場合は、アセトン／固形物比が０．２（Ｗ／Ｗ）を上回ると油分除去率は７０質量％を超える。
【０１５０】
４）含油スケールの固形物量に対する、水の添加量の影響
実施例１−３、実施例１−１６〜実施例１−１９、及び、参考例１−２０により、含油スケール中の固形物量に対する、水の添加量の比率（水／固形物比ともいう。）の影響を説明する。ここで、水の添加量とは、表１に示す水分の添加量と親水性溶剤（アセトン）の添加量の総和をいう。水／固形物比が１．５（Ｗ／Ｗ）を下回ると、静置時に、水相部分の体積が小さくなり、沈殿スケール相の中に水相が隠れてしまい（重複してしまい）、沈殿スケール相の上部に含油親油性有機溶剤相が接するように存在することになった。
【０１５１】
一方、水／固形物比が１．５（Ｗ／Ｗ）を上回ると、静置時に、水相部分の体積が大きくなって、沈殿スケール相の上側において、水相と上澄み含油親油性有機溶剤相との界面が存在するようになる。これにより、上澄み含油親油性有機溶剤相を容易に分離することができ、沈殿スケール相中に含油親油性有機溶剤相が残留しなくなり、含油スケールの油分除去率が向上した。以上のことから、含油スケールから油分分離には、水／固形物比が１．５（Ｗ／Ｗ）以上が最適であるといえる。
【０１５２】
（実施例２）
実施例２では、図１０に示す、多段向流型抽出槽３１（４段、０．４Ｌ×４段）を用いて、含油スケールの油分分離操作を行った。各段の混合室における撹拌レイノルズ数は、３２００であった。実験では、予めスラリー化した含油スケール（表２）に、含油スケールの固形物量に対して、粒子径０．５〜２．５ｍｍの粗大粒子（スケール）を５質量％（Ｗ／Ｗ）添加し、混合し、多段向流型抽出槽３１に２８０ｍｌ／ｍｉｎで連続投入した。多段向流型抽出槽３１内における含油スケールの滞留時間は、約４ｍｉｎであった。親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサンを使用した。多段向流型抽出槽３１の最下部の１段目の混合室中のｎ−ヘキサン中の油分濃度（１段目油分濃度ともいう）と、最上部の親油性有機溶剤ゾーン中のｎ−ヘキサン中の油分濃度（４段目油分濃度ともいう）を、吸光光度計で連続測定した。処理後の脱油スケール中の油分濃度の目標値は０．４質量％とした。スケール中の油分濃度を０．４質量％以下にするためには、予備実験より、１段目油分濃度を３．３質量％以下に維持する必要があり、この所定値（３．３質量％）以下に維持できるように、１段目の混合室に対する油分を含まないｎ−ヘキサンの投入量を１０〜２０ｍｌ／ｍｉｎの範囲内で流量調整を行った。また、４段目油分濃度を３３質量％以下に維持できるように、この所定値（３３質量％）以上になった場合は、最上部の親油性有機溶剤一時貯留槽３２から４段目の混合室への返送を停止し、系外へ排出し、蒸留装置３６により蒸留操作を行い、ｎ−ヘキサンと油分とに分離した。スラリーゾーン３４に溜まった脱油スケールは、密閉型の沈殿槽３７に移され、沈殿槽３７で静置し、上澄水と脱油スケールとに分離し、上澄水は廃棄した。一方、沈殿した脱油スケールを、脱気装置３８に投入し、２００ｍｍＨｇまで減圧を行い、脱油スケール中に残存しているｎ−ヘキサンを揮発させ、スラリー状の脱油スケールを得た。脱油スケール中の油分を測定し、含油スケールからの油分分離性能を評価した。
【０１５３】
【表２】
2015132011.tif 000004
【０１５４】
その結果、脱油スケール中の油分濃度は、平均０．３９質量％（０．２６〜０．５質量％）であり、目標値の０．４質量％を達成することができた。
【０１５５】
また、スラリー状の脱油スケールを、目開き０．５ｍｍの篩いで湿式篩いを行い、容易に０．５ｍｍ以上の粗大粒子を当初添加した粗大粒子に対して９６％回収することができた。
【０１５６】
(実施例３)
実施例３では、図１８に示す、多段向流型抽出装置（２段）１００（１００Ｌ×２段）を用いて、含油スケールの油分分離操作を行った。１段目抽出槽１０２および２段目抽出槽１０４における撹拌レイノルズ数は、約３２００であった。１段目液体サイクロン１０３および２段目液体サイクロン１０５における遠心力は、約２５０Ｇになるように液体サイクロンのサイズを選択した。また、遠心分離機１０８における遠心力は、３０００Ｇであった。
【０１５７】
実験では、予めスラリー化した含油スケール（表３）に、含油スケールの固形物量に対して、粒子径０．５〜２．５ｍｍの粗大粒子（スケール）を５質量％（Ｗ／Ｗ）混合し、多段向流型抽出装置（２段）１００に約１３Ｌ／ｍｉｎで連続投入した。
【０１５８】
実施例３で用いた含油スケールは、実施例２で用いた含油スケールよりも、平均粒子径が小さく、ヘキサン相に浮上しやすいと考える１μｍ以下の粒子を５％含んでおり、ヘキサン相に微細スケールが浮上しやすい。１段目抽出槽１０２および２段目抽出槽１０４における含油スケールの滞留時間は、それぞれ約３ｍｉｎであった。親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサンを使用した。１段目抽出槽１０２から排出されるｎ−ヘキサン中の油分濃度（１段目油分濃度ともいう）と、２段目抽出槽１０４から排出されるｎ−ヘキサン中の油分濃度（２段目油分濃度ともいう）を、それぞれ油分測定装置１１０と１１１（吸光光度計）で連続測定した。処理後の脱油スケール中の油分濃度の目標値は０．４質量％とした。スケール中の油分濃度を０．４質量％以下にするためには、予備実験より、２段目油分濃度を３．３質量％以下に維持する必要があり、この所定値（３．３質量％）以下に維持できるように、２段目抽出槽１０４に対する油分を含まないｎ−ヘキサンの投入量を０．２〜０．８Ｌ／ｍｉｎの範囲内で流量調整を行った。
【０１５９】
また、１段目油分濃度を３３質量％以下に維持できるように、この所定値（３３質量％）以上になった場合は、1段目抽出槽１０２への返送を停止し、遠心分離機１０８に送液し、遠心力でｎ−ヘキサン相中に浮遊している微細スケールを沈殿させ、沈殿した微細スケールは、１段目抽出槽１０２に投入し、微細スケールを除いた含油ｎ−ヘキサンは、蒸留装置１０９へ送液し、蒸留操作を行い、ｎ−ヘキサンと油分とに分離した。
【０１６０】
回収したｎ−ヘキサンは、再度、２段目抽出槽１０４に、前述のように、流量調整しながら投入した。２段目液体サイクロン１０５からアンダーフロー１２８で排出した脱油スケールは、脱気装置１０６（脱ヘキサン装置）で２００ｍｍＨｇまで減圧し、残留しているヘキサンを蒸発させた後、スラリー状の脱油スケール１３２を回収した。脱油スケール１３２中の油分を測定し、含油スケールからの油分分離性能を評価した。
【０１６１】
【表３】
2015132011.tif 000005
【０１６２】
その結果、脱油スケール１３２中の油分濃度は、平均０．３９質量％（０．２７〜０．５３質量％）であり、目標値の０．４質量％を達成することができた。また、スラリー状の脱油スケール１３２を、目開き０．５ｍｍの篩いで湿式篩いを行い、容易に０．５ｍｍ以上の粗大粒子を当初添加した粗大粒子に対して９７％回収することができた。また、遠心分離機１０８に投入した微細スケールを含む含油ｎ−ヘキサンのエマルジョン相率は、９５〜１００％であったが、遠心分離機１０８で処理後のエマルジョン相率は、８〜１２％であり、エマルジョン相率を十分に低下させることができた。
【０１６３】
図１８中の遠心分離機１０８に投入される、微細スケールが浮上している油分を含んだｎ−ヘキサンを分取し、加圧濾過装置（濾過面積１００ｃｍ２）で、２ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で、加圧濾過したところ、１Ｌ濾過するのに、１６５分を要した。この値より、実施例３で２ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧濾過する場合、４３ｍ２の濾過面積を要する濾過装置が必要となり、大きな装置が必要となる。そこで、ヘキサン相にスケールが多量に浮上する場合は、濾過よりも、遠心力を利用したスケールの分離方法が好ましいといえる。
【０１６４】
（実施例４）
実施例４では、図１９に示す、単段型油分分離装置１５０（９７Ｌ×１段）を用いて、含油スケールの油分分離操作を行った。抽出槽１５２における撹拌レイノルズ数は、約３２００であった。１段目〜３段目各液体サイクロン（１５３、１５４、１５５）における遠心力は、それぞれ、約２５０Ｇ、約２５０Ｇ、約３０００Ｇになるよう液体サイクロンのサイズを選択した。
【０１６５】
実験では、予めスラリー化した含油スケール（表３）に、含油スケールの固形物量に対して、粒子径０．５〜２．５ｍｍの粗大粒子（スケール）を５質量％（Ｗ／Ｗ）混合し、１段型抽出槽１５０に約１３Ｌ／ｍｉｎで連続投入した。
【０１６６】
実施例４で用いた含油スケールは、実施例２で用いた含油スケールよりも、平均粒子径が小さく、ヘキサン相に浮上しやすいと考える１μｍ以下の粒子を５％含んでおり、ヘキサン相に微細スケールが浮上しやすいことが想定された。抽出槽１５２における含油スケールの滞留時間は、約３ｍｉｎであった。親油性有機溶剤としてｎ−ヘキサンを使用した。抽出槽１５２から排出されるｎ−ヘキサン中の油分濃度を、油分測定装置１５７（吸光光度計）で連続測定した。処理後の脱油スケール１７９中の油分濃度の目標値は０．４質量％とした。スケール中の油分濃度を０．４質量％以下にするためには、予備実験より、ｎ−ヘキサン中油分濃度を３．３質量％以下に維持できるように、この所定値（３．３質量％）以上になった場合は、抽出槽１５２への返送を停止し、蒸留装置１５８へ送液し、蒸留操作を行い、ｎ−ヘキサンと油分とに分離した。
【０１６７】
回収したｎ−ヘキサンは、再度、抽出槽１５２へ投入した。１段目液体サイクロン１５３からアンダーフロー１７２で排出した脱油スケールは、脱気装置１５６（脱ヘキサン装置）で２００ｍｍＨｇまで減圧し、残留しているヘキサンを蒸発させた後、スラリー状の脱油スケール１７９を回収した。脱油スケール１７９中の油分を測定し、含油スケールからの油分分離性能を評価した。
【０１６８】
その結果、脱油スケール中の油分濃度は、平均０．４質量％（０．２３〜０．５５質量％）であり、目標値の０．４質量％を達成することができた。また、スラリー状の脱油スケールを、目開き０．５ｍｍの篩いで湿式篩いを行い、容易に０．５ｍｍ以上の粗大粒子を当初添加した粗大粒子に対して９６％回収することができた。
【０１６９】
また、３段目液体サイクロン１５５に投入した微細スケールを含む含油ｎ−ヘキサンのエマルジョン相率は、９３〜１００％であったが、３段目液体サイクロン１５５で処理後のエマルジョン相率は、７〜１１％であり、エマルジョン相率を十分に低下させることができた。
【０１７０】
なお、実施例４では、液体サイクロンのみを使用したが、実施例３のように、遠心分離機を使用することもでき、同様の脱油効果が得られる。
【０１７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１７２】
３０：油分分離装置
３１：多段向流型抽出槽
３２：親油性有機溶剤一時貯留槽
３３：スラリー化設備
３４：スラリーゾーン
３５：油分測定装置
３６：蒸留装置
３７：沈殿槽
３８：脱気装置
４０：油分測定装置
４１：撹拌装置
４２：粗大粒子回収装置（篩い）
５１：ベルトコンベア
５２：撹拌機
５３：スラリー化槽
５４：ポンプ
５５：含油スケール
５６：水
５７：粗大粒子
６１：脱気槽
６２：加温用ジャケット
６３：真空ポンプ
６４：ポンプ
６５：スケール
６６：撹拌機
１００：多段向流型抽出装置（２段）
１０１：スラリー化槽
１０２：１段目抽出槽
１０３：１段目液体サイクロン
１０４：２段目抽出槽
１０５：２段目液体サイクロン
１０６：脱気装置
１０７：オイルセパレーター
１０８：遠心分離機
１０９：蒸留装置
１１０：油分測定装置
１１１：油分測定装置
１１２：切替え弁
１１３：切替え弁
１２０：含油スケール
１２１：水（分散液）
１２２：オーバーフロー
１２３：アンダーフロー
１２５：水（分散液）
１２６：水と微細スケール
１２７：含油親油性有機溶剤
１２８：アンダーフロー
１２９：オーバーフロー
１３０：再生親油性有機溶剤
１３１：油分
１３２：脱油スケールと水
１３３：粗大粒子
１３４：粗大粒子
１３５：微細スケールを含んだ含油親油性有機溶剤
１５０：単段油分抽出装置
１５１：スラリー化槽
１５２：抽出槽
１５３：１段目液体サイクロン
１５４：２段目液体サイクロン
１５５：３段目液体サイクロン
１５６：脱気装置
１５７：油分測定装置
１５８：蒸留装置
１５９：切替え弁
１６０：粗大粒子回収装置
１６１：含油親油性有機溶剤
１７１：含油スケール
１７２：アンダーフロー
１７３：オーバーフロー
１７４：アンダーフロー
１７５：オーバーフロー
１７６：アンダーフロー
１７７：オーバーフロー
１７８：再生親油性有機溶剤
１７９：脱油スケール
１８０：油分
１８１：粗大粒子
１８２：粗大粒子
１８３：水（分散液）
【図１】
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【図２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１８】
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【図１９】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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