JP2021191890A

JP2021191890A - 二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システム

Info

Publication number: JP2021191890A
Application number: JP2020148405A
Authority: JP
Inventors: ▲趙▼黄▲経▼; Huang Jing Zhao; 周小舟; Xiaozhou Zhou
Original assignee: Greenore Cleantech Shanghai Co Ltd
Current assignee: Greenore Cleantech Shanghai Co Ltd
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2040-09-03
Also published as: KR20210151636A; US20210381078A1; CN111558606B; JP7018493B2; CN111558606A; US11408052B2; EP3919638A1; KR102476245B1

Abstract

【課題】二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムを提供する。【解決手段】システムは、工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓、試薬及び水を、一定の配合で原料前洗浄装置に連続的に投入して十分に混合する原料前洗浄装置と、スラリーを反応装置に連続的に送り込み、二酸化炭素を前記反応装置に連続的にバブリングして、反応後のスラリーを連続的に排出する反応装置と、スラリーに対して多段固液分離を行って、固液分離により得られた未反応の固形粒子を原料前洗浄装置に循環させる多段固液分離装置と、上澄み液に含有する目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンにより、カルシウムマグネシウム製品を調製する第３の生成物調製装置と、回収水をシステムに循環させる回収水循環装置とを含む。【選択図】図１

Description

本願は、湿式製錬技術、二酸化炭素の回収、利用及び隔離（Carbon Capture, Utilization and Sequestration）、固形廃棄物資源化利用の分野に属しており、具体的には、二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムに関する。

製鋼所、発電所又はアルミニウム製錬所が運転過程において生じた工業廃棄物又は多くの鉱石原料又は鉱滓は、合理的に処理、使用又は利用されることなく、直接排出されれば、土壌、水及び大気に関連する汚染並びに他の派生する環境問題がもたらされることになる。
公開番号がCN 106999947 Bである発明特許は、鉄スラグ又は鋼鉄スラグの第1の源と、鉄スラグ又は鋼鉄スラグの前記第1の源を所定のサイズに研磨するように配置されている研磨モジュールと、前記鉄スラグ又は鋼鉄スラグから非磁気材料富化部分を分離して生産するように配置されている磁気補助流動床と、水、塩溶液、酸、燃焼排ガスのうちの少なくとも一つを含む液相系を含み、前記非磁気材料富化部分を前記液相系と接触させるように配置されているスラグ処理モジュールと、前記スラグ処理モジュールの液相と連通している第1の沈殿モジュールと、酸及びキレート剤を含む酸浸出モジュールと、スラグ残留物の流れ及び少なくとも一つの金属酸化物、金属炭酸塩及びレアアースを含む溶解浸出液の流れを生じる分離器と、金属炭酸塩製品、金属酸化物製品及びレアアース製品のうちの少なくとも一つを生じるように配置されている第2の沈殿モジュールと、前記酸浸出モジュールの液相と連通しているとともに、前記スラグ残留物の流れから水ガラスを生産するように配置されている変換反応器とを含む、鉄鋼スラグから製品を回収するための方法及びシステムを開示している。当該特許に開示されている鉄鋼スラグから製品を回収するための方法及びシステムでは、バッチ式反応であり、気、液、固の三相のバッチ式反応により、繰り返される投入、排出の循環において必要ではない時間を費やし、システム全体の単位時間あたりのスループットを十分に発揮できない。
したがって、反応器による連続的な投入、反応、排出及び多段分離技術により、システム全体が最適な負荷で無停止の反応を長時間で安定して行うことができることを確保する二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムに対する研究開発は、緊急に解決する必要がある技術課題となっている。

前記従来技術の欠点又は不足に対して、本願が解決しようとする技術課題は、二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムを提供することである。
前記技術課題を解決するために、本願は、以下の発明により実現される。
本願は、二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムであって、
原料前洗浄装置であって、工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓、試薬及び水を、一定の配合比で前記原料前洗浄装置に連続的に投入して十分に混合する原料前洗浄装置と、
反応装置であって、前記の原料前洗浄装置により十分に混合されたスラリーを動力装置により前記反応装置に連続的に送り込み、二酸化炭素を一定の圧力で前記反応装置に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させて、反応後のスラリーを連続的に排出する反応装置と、
上記の前記反応装置により連続的に排出された反応後のスラリーに対して多段固液分離を行う多段固液分離装置であって、固液分離により得られた未反応の固形粒子が、次の段階の反応及び分離を行う原料として循環して用いられる多段固液分離装置と、
第3の生成物調製装置であって、前記第3の生成物調製装置中に連続的に送り込まれた上澄み液に含有する目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンにより、カルシウムマグネシウム製品を調製するが、原料の成分によって、カルシウムマグネシウムイオン及びカルシウムマグネシウム製品の調製に制限されない第3の生成物調製装置と、
前記上澄み液から製品を生成した後の回収水を、前記システムに循環させる回収水循環装置と、を含む二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムを提案している。
さらに、前記システムにおいて、前記多段固液分離装置の後に設けられる不純物除去装置をさらに含み、前記多段固液分離装置により分離された上澄み液には、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンのほかに、鉄、ケイ素、アルミニウム（ただし、これらに制限されていない）などの不純物イオンも含まれており、当該上澄み液は、前記多段固液分離装置により分離された後に、前記不純物除去装置に連続的に送り込まれ、物理的及び/又は化学的方式により当該上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する。
さらに、前記システムにおいて、前記工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓は、前記水の質量の10%を超えておらず、前記試薬は、前記水の質量の5%を超えていない。
さらに、前記システムにおいて、前記の二酸化炭素を一定の圧力で前記反応装置に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させる場合に、前記二酸化炭素を、100barを超えていない圧力で前記反応装置に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させ、反応温度は、90℃を超えていない。
さらに、前記システムにおいて、前記多段固液分離装置は、粒子径≧5〜10μmの固形粒子を除去するための一次粗分離ユニット及び粒子径≦1〜5μmの固形粒子を除去するための二次精分離ユニットを含み、ここで、前記一次粗分離ユニット及び前記二次精分離ユニットの反応時間≦1hである。
さらに、前記システムにおいて、前記多段固液分離装置は、デカンタ型遠心分離機とディスク型遠心分離機との組合せ、又は、プレートフレームフィルタープレスとプレートフレームフィルタープレスとの組合せ、又は、デカンタ型遠心分離機とプレートフレームフィルタープレスとの組合せを含む。
さらに、前記システムにおいて、前記未反応の固形粒子が、次の段階の反応及び分離を行う原料として循環して用いられる場合に、前記未反応の固形粒子の循環回数n≦5である。
さらに、前記システムにおいて、前記の物理的及び/又は化学的方式により当該上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する場合に、塩基性又は酸性試薬を連続的に添加する方式、溶液質量の1%を超えていない凝固剤及び/又は凝集剤を連続的に添加する方式、圧縮空気/蒸気を連続的に導入する方式、又は加熱する方式により当該上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する。
さらに、前記システムにおいて、前記多段固液分離装置は、前記不純物除去装置の次の工程に設けられる三次固液分離ユニットをさらに含み、ディスク型遠心分離機、プレートフレームフィルタープレス又はフィルターで無停止の分離を行うことで、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液を連続的に得る。
さらに、前記システムにおいて、前記三次固液分離ユニットにより分離された上澄み液が鉄元素を多く含有する場合に、富化により水酸化鉄沈殿を収集する。
さらに、前記システムにおいて、上記の前記第3の生成物調製装置中に連続的に送り込まれた前記の目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液が、カルシウムマグネシウム製品を調製するために用いられる場合に、前記カルシウムマグネシウム製品は、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウム、硫酸カルシウムマグネシウム又は硝酸カルシウムマグネシウムを含む。
さらに、前記システムにおいて、前記上澄み液から製品を生成した後の回収水を、回収水循環装置により前記システムに循環させる場合に、前記回収水の循環回数m≧2である。
さらに、前記システムにおいて、前記工業廃棄物は、鋼鉄スラグ、鉄スラグ、フライアッシュ、ボトムアッシュ、赤泥、建設廃棄物/廃棄セメント、鉱滓などを含む。
さらに、前記システムにおいて、前記鉱石原料は、カルシウムマグネシウム類鉱石を含む。
さらに、前記システムにおいて、前記試薬は、少なくとも一種の有機酸の酸又は塩又は組成物を含み、前記有機酸の酸は、シュウ酸、クエン酸、ピコリン酸、グルコン酸、グルタミン酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、バレリン酸、乳酸、コハク酸、リン酸、ピロリン酸、アスコルビン酸又はフタル酸を含む。
さらに、前記システムにおいて、前記二酸化炭素は、発電所の燃焼排ガス、製鋼所の高炉、転炉、精錬炉、石灰窯の燃焼排ガス、石炭化学工業の排気ガス又は石油化学工業の排気ガスに由来し、ここで、二酸化炭素の含有量が15%〜98%である。
本願は、従来技術に比べて以下の技術的効果を有している。
本願は、反応装置へスラリー及び二酸化炭素を連続的に送り込むことにより、無停止の連続的な反応を実現して、スループットの最大化を実現することができ、多段循環反応にも可能性を与えたとともに、バッチ式反応での排出過程における二酸化炭素の損失を減少させ、従来の気液固の三相のバッチ式反応による、繰り返される投入、排出の循環において必要ではない時間を費やし、システム全体の単位時間あたりのスループットを十分に発揮できないという技術的欠陥を避けた。
本願は、二酸化炭素の圧力、補助試薬の配合比及び反応温度を調節することにより、強酸又は高腐食性酸の使用を避け（硝酸、塩酸、硫酸、フッ酸無し）、環境を配慮した目的とする成分に対する浸出を実現した。
本願は、多段分離、即ち、異なる粒子径区間の粒子に対して最適化する分離手段により、分離装置が最適な負荷条件で連続的な固液分離を長時間で安定して行うことができることを確保し、分離時間全体の短縮を有効に実現し、分離システムが安定して動作し続ける時間を延長した。
連続的な反応と分離システムの集積統合及び最適化に基づいて、本願の大規模な工業化が可能となる。
本願は、固形廃棄物及び二酸化炭素の資源化循環利用を実現でき、環境を配慮した再生を実現でき、余分に投入される物的消費及びエネルギー消費を抑制でき、二次汚染をほとんど生じておらず、余分なカーボンフットプリントを生じておらず、二酸化炭素排出削減及び利用を実現でき、環境に優しい。

以下の図面を参照してなされる非限定的実施例に対する詳細な説明により、本願の他の特徴、目的及び利点は、より明らかになっている。
本願に係る二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムのフローチャートである。

以下に、本願の目的、特徴及び効果が十分に理解されるために、図面を参照して本願の構想、具体的な構造及び生じている技術的効果をさらに説明する。
図1に示すように、本願の一つの実施例において、二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムは、
原料前洗浄装置10であって、工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓、試薬及び水を、一定の配合比で前記原料前洗浄装置10に連続的に投入して十分に混合する原料前洗浄装置10と、
反応装置20であって、前記の原料前洗浄装置10により十分に混合されたスラリーを動力装置により前記反応装置20に連続的に送り込み、二酸化炭素を一定の圧力で前記反応装置20に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させて、反応後のスラリーを連続的に排出する反応装置20と、
上記の前記反応装置20により連続的に排出された反応後のスラリーに対して多段固液分離を行う多段固液分離装置であって、固液分離により得られた未反応の固形粒子Mが、次の段階の反応及び分離を行う原料として循環して用いられる多段固液分離装置と、
第3の生成物調製装置70であって、前記第3の生成物調製装置70中に連続的に送り込まれた上澄み液に含有する目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンにより、カルシウムマグネシウム製品を調製する第3の生成物調製装置70と、
前記上澄み液から製品を生成した後の回収水を、前記システムに循環させる回収水循環装置と、
を含む。

本実施例において、反応装置20へスラリー及び二酸化炭素を連続的に送り込むことにより、無停止の連続的な反応を実現して、スループットの最大化を実現することができ、多段循環反応にも可能性を与えたとともに、バッチ式反応での排出過程における二酸化炭素の排出及び損失を減少させた。

本実施例において、前記多段固液分離装置の次の工程に設けられる不純物除去装置50をさらに含み、前記多段固液分離装置により分離された上澄み液には、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンのほかに、鉄、ケイ素、アルミニウムなどの不純物イオンも含まれており、当該上澄み液は、前記多段固液分離装置により分離された後に、前記不純物除去装置50に連続的に送り込まれ、物理的及び/又は化学的方式により当該上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する。
さらに、前記工業廃棄物又は鉱石原料は、前記水の質量の10%を超えておらず、前記試薬は、前記水の質量の5%を超えていない。実際の応用において、工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓成分の変化により、前記割合は、実際の状況に応じて柔軟に調整することができる。

ここで、前記工業廃棄物は、鋼鉄スラグ、鉄スラグ、フライアッシュ、ボトムアッシュ、赤泥、建設廃棄物/廃棄セメント、鉱滓などを含む。
前記鉱石原料は、カルシウムマグネシウム類鉱石を含む。
前記試薬は、少なくとも一種の有機酸の酸又は塩又は組成物を含み、前記有機酸の酸は、シュウ酸、クエン酸、ピコリン酸、グルコン酸、グルタミン酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、バレリン酸、乳酸、コハク酸、リン酸、ピロリン酸、アスコルビン酸又はフタル酸を含むが、これらに制限されていない。
ここで、前記水は、新鮮な水を用いてもよく、当該反応及び分離システムで生じた回収水を循環して使用してもよい。

ここで、前記の二酸化炭素を一定の圧力で前記反応装置20に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させる場合に、前記二酸化炭素を、100barを超えていない圧力で前記反応装置20に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させ、ここで、前記反応温度は、90℃を超えていない。本実施例は、二酸化炭素の圧力、補助試薬の配合比及び反応温度を調節することにより、強酸又は高腐食性酸の使用を避け（硝酸、塩酸、硫酸、フッ酸無し）、目的とする成分に対する連続的な浸出を実現した。
本実施例において、前記二酸化炭素は、発電所の燃焼排ガス、製鋼所の高炉、転炉、精錬炉、石灰窯の燃焼排ガス、石炭化学工業の排気ガス又は石油化学工業の排気ガスに由来し、ここで、二酸化炭素の含有量が15%〜98%であり、二酸化炭素の含有量は、由来によって変化する。

さらに、前記多段固液分離装置は、粒子径≧5〜10μmの固形粒子を除去するための一次粗分離ユニット30及び粒子径≦1〜5μmの固形粒子を除去するための二次精分離ユニット40を含み、ここで、前記一次粗分離ユニット30及び前記二次精分離ユニット40の反応時間≦1hである。本実施例は、多段分離、即ち、異なる粒子径区間の粒子に対して最適化する分離手段により、分離装置が最適な負荷条件で連続的な固液分離を長時間で安定して行うことができることを確保し、分離時間全体の短縮を有効に実現し、分離システムが安定して動作し続ける時間を延長し、一段分離による、例えば、一段分離では、原料のうちの大粒子と小粒子を一括して有効に除去することが求められているので、従来の分離装置に対して大きな負荷圧力をもたらし、一段分離に用いられるデカンタ型遠心分離機が、5μm以下の粒子を有効に分離できないので、単位時間あたりのスループットに影響を及ぼし、且つエネルギー消費が大きくなり、一段分離にはプレートフレームフィルタープレスを用い、大粒子と小粒子がともに濾布を通過するので、濾布が詰まり、単位時間あたりのスループットが低下し、頻繁に取り替える必要があり、使用コストが高まるという技術問題を有効に避けた。

ここで、前記多段固液分離装置は、デカンタ型遠心分離機とディスク型遠心分離機との組合せ、プレートフレームフィルタープレスとプレートフレームフィルタープレスとの組合せ、デカンタ型遠心分離機とプレートフレームフィルタープレスとの組合せのいずれかを用いることができる。

多段固液分離装置の分離過程において、前記の前記反応装置20により連続的に排出された反応後のスラリーに対して多段固液分離を行い、ここで、固液分離により得られた未反応の固形粒子Mが、次の段階の反応及び分離を行う原料として循環して用いられる場合に、前記未反応の固形粒子Mの循環回数n≦5である。

さらに、本実施例において、前記の前記多段固液分離装置により分離された上澄み液には、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンのほかに、鉄、ケイ素、アルミニウムなどの不純物イオンも含まれており、当該上澄み液は、前記多段固液分離装置により分離された後に、前記不純物除去装置50に連続的に送り込まれ、物理的及び/又は化学的方式により当該上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する場合に、塩基性又は酸性試薬を連続的に添加する方式、溶液質量の1%を超えていない凝固剤及び/又は凝集剤を連続的に添加する方式、圧縮空気/蒸気を連続的に導入する方式、又は加熱する方式により当該上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する。

さらに、本実施例において、前記多段固液分離装置は、前記不純物除去装置50の次の工程に設けられる三次固液分離ユニット60をさらに含み、ディスク型遠心分離機、プレートフレームフィルタープレス又はフィルターなどで無停止の分離を行うことで、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液を連続的に得て、ここで、前記得られた目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液は、後述する第3の生成物調製装置70に送られる。

ここで、前記三次固液分離ユニット60により分離された上澄み液が鉄元素を多く含有する場合に、富化により水酸化鉄N沈殿を収集することにより、前記多い鉄元素を合理的で有効に回収して利用する。

前記の前記第3の生成物調製装置70中に連続的に送り込まれた前記の目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液が、カルシウムマグネシウム製品を調製するために用いられる場合に、前記カルシウムマグネシウム製品は、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウム、硫酸カルシウムマグネシウム又は硝酸カルシウムマグネシウムを含む。
さらに、前記上澄み液から製品を生成した後の回収水を、回収水循環装置により前記システムに循環させる場合に、前記回収水の循環回数m≧2である。

本願は、反応装置へスラリー及び二酸化炭素を連続的に送り込むことにより、無停止の連続的な反応を実現して、スループットの最大化を実現することができ、多段循環反応にも可能性を与えたとともに、バッチ式反応での排出過程における二酸化炭素の損失を減少させ、従来の気液固の三相のバッチ式反応による、繰り返される投入、排出の循環において必要ではない時間を費やし、システム全体の単位時間あたりのスループットを十分に発揮できないという技術的欠陥を避けた。本願は、二酸化炭素の圧力、補助試薬の配合比及び反応温度を調節することにより、強酸又は高腐食性酸の使用を避け（硝酸、塩酸、硫酸、フッ酸無し）、目的とする成分に対する浸出を実現した。本願は、多段分離、即ち、異なる粒子径区間の粒子に対して最適化する分離手段により、分離装置が最適な負荷条件で連続的な固液分離を長時間で安定して行うことができることを確保し、分離時間全体の短縮を有効に実現し、分離システムが安定して動作し続ける時間を延長した。連続的な反応と分離システムの集積統合及び最適化に基づいて、本願の大規模な工業化が可能となる。本願は、固形廃棄物及び二酸化炭素の資源化循環利用を実現でき、環境を配慮した再生を実現でき、余分に投入される物的消費及びエネルギー消費を抑制でき、二次汚染をほとんど生じておらず、余分なカーボンフットプリントを生じておらず、二酸化炭素排出削減及び利用を実現でき、環境に優しい。以上をまとめると、本願は、広い市場応用見通りを有している。

以上の実施例は、本願の発明を説明するためのものに過ぎず、限定するためのものではない。好ましい実施例を参照して本願を詳細に説明した。当業者にとって、本願発明の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲内で本願の発明に対して変更又は等価置換を行うことができ、これらの変更又は等価置換が全て本願の特許請求の範囲内に含まれることが明らかである。

10 : 原料前洗浄装置
20 : 反応装置
30 : 一次粗分離ユニット
40 : 二次精分離ユニット
50 : 不純物除去装置
60 : 三次固液分離ユニット
70 : 第3の生成物調製装置
M : 固形粒子
N : 水酸化鉄

Claims

二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システムであって、
原料前洗浄装置であって、工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓、試薬及び水を、一定の配合比で前記原料前洗浄装置に連続的に投入して十分に混合する原料前洗浄装置と、
反応装置であって、前記の原料前洗浄装置により十分に混合されたスラリーを動力装置により前記反応装置に連続的に送り込み、二酸化炭素を一定の圧力で前記反応装置に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させて、反応後のスラリーを連続的に排出する反応装置と、
上記の前記反応装置により連続的に排出された反応後のスラリーに対して多段固液分離を行う多段固液分離装置であって、固液分離により得られた未反応の固形粒子が、次の段階の反応及び分離を行う原料として循環して用いられる多段固液分離装置と、
第3の生成物調製装置であって、前記第3の生成物調製装置中に連続的に送り込まれた上澄み液に含有する目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンにより、カルシウムマグネシウム製品を調製する第3の生成物調製装置と、
前記上澄み液から製品を生成した後の回収水を、前記システムに循環させる回収水循環装置と、
を含むことを特徴とする、二酸化炭素に基づく湿式製錬の多段反応及び分離システム。
前記多段固液分離装置の後に設けられる不純物除去装置をさらに含み、前記多段固液分離装置により分離された上澄み液には、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンのほかに、鉄、ケイ素、アルミニウムなどの不純物イオンも含まれており、前記上澄み液は、前記多段固液分離装置により分離された後に、前記不純物除去装置に連続的に送り込まれ、物理的及び/又は化学的方式により前記上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
前記工業廃棄物又は鉱石原料又は鉱滓は、前記水の質量の10%を超えておらず、前記試薬は、前記水の質量の5%を超えていないことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
前記の二酸化炭素を一定の圧力で前記反応装置に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させる場合に、前記二酸化炭素を、100barを超えていない圧力で前記反応装置に連続的にバブリングして前記スラリーと混合して反応させ、反応温度は、90℃を超えていないことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
前記多段固液分離装置は、粒子径≧5〜10μmの固形粒子を除去するための一次粗分離ユニット及び粒子径≦1〜5μmの固形粒子を除去するための二次精分離ユニットを含み、ここで、前記一次粗分離ユニット及び前記二次精分離ユニットの反応時間≦1hであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
前記多段固液分離装置は、デカンタ型遠心分離機とディスク型遠心分離機との組合せ、又は、プレートフレームフィルタープレスとプレートフレームフィルタープレスとの組合せ、又は、デカンタ型遠心分離機とプレートフレームフィルタープレスとの組合せを含むことを特徴とする請求項5に記載のシステム。
前記の固液分離により得られた未反応の固形粒子が、次の段階の反応及び分離を行う原料として循環して用いられる場合に、前記未反応の固形粒子の循環回数n≦5であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
前記の物理的及び/又は化学的方式により前記上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去する場合に、塩基性又は酸性試薬を連続的に添加する方式、溶液質量の1%を超えていない凝固剤及び/又は凝集剤を連続的に添加する方式、圧縮空気/蒸気を連続的に導入する方式、又は加熱する方式により前記上澄み液のpHを変更することで、前記不純物イオンを沈殿として除去することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
前記多段固液分離装置は、前記不純物除去装置の次の工程に設けられる三次固液分離ユニットをさらに含み、ディスク型遠心分離機、プレートフレームフィルタープレス又はフィルターで無停止の分離を行うことで、目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液を連続的に得ることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
前記三次固液分離ユニットにより分離された上澄み液が鉄元素を多く含有する場合に、富化により水酸化鉄沈殿を収集することを特徴とする請求項9に記載のシステム。
前記の前記第3の生成物調製装置中に連続的に送り込まれた前記の目的とするカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含有する上澄み液が、カルシウムマグネシウム製品を調製するために用いられる場合に、前記カルシウムマグネシウム製品は、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム及び水酸化マグネシウム、硫酸カルシウムマグネシウム又は硝酸カルシウムマグネシウムを含むことを特徴とする請求項1〜4、9〜10のいずれか1項に記載のシステム。
前記上澄み液から製品を生成した後の回収水を、回収水循環装置により前記システムに循環させる場合に、前記回収水の循環回数m≧2であることを特徴とする請求項1〜4、9〜10のいずれか1項に記載のシステム。
前記工業廃棄物は、鋼鉄スラグ、鉄スラグ、フライアッシュ、ボトムアッシュ、赤泥、建設廃棄物/廃棄セメント、鉱滓を含むことを特徴とする請求項1〜4、9〜10のいずれか1項に記載のシステム。
前記鉱石原料又は鉱滓は、カルシウムマグネシウム類鉱石を含むことを特徴とする請求項1〜4、9〜10のいずれか1項に記載のシステム。
前記試薬は、少なくとも一種の有機酸の酸又は塩又は組成物を含み、前記有機酸の酸は、シュウ酸、クエン酸、ピコリン酸、グルコン酸、グルタミン酸、ギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、バレリン酸、乳酸、コハク酸、リン酸、ピロリン酸、アスコルビン酸又はフタル酸を含むことを特徴とする請求項1〜4、9〜10のいずれか1項に記載のシステム。
前記二酸化炭素は、発電所の燃焼排ガス、製鋼所の高炉、転炉、精錬炉、石灰窯の燃焼排ガス、石炭化学工業の排気ガス又は石油化学工業の排気ガスに由来し、ここで、二酸化炭素の含有量が15%〜98%であることを特徴とする請求項1〜4、9〜10のいずれか1項に記載のシステム。