JPH11157834A - Resource recovering device - Google Patents

Resource recovering device

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JPH11157834A
JPH11157834A JP33030397A JP33030397A JPH11157834A JP H11157834 A JPH11157834 A JP H11157834A JP 33030397 A JP33030397 A JP 33030397A JP 33030397 A JP33030397 A JP 33030397A JP H11157834 A JPH11157834 A JP H11157834A
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JP
Japan
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column
ammonia
solution
granular
stage
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Application number
JP33030397A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Miki
正博 三木
Takehisa Nitta
雄久 新田
Shin Sato
伸 佐藤
Yukio Murai
行男 村井
Nobuyuki Hoshi
信行 星
Senri Kojima
泉里 小島
Masaki Kusuhara
昌樹 楠原
Mitsushi Itano
充司 板野
Toshiro Fukutome
敏郎 福留
Tadahiro Omi
忠弘 大見
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ULTLA CLEAN TECHNOLOGY KAIHATS
ULTLA CLEAN TECHNOLOGY KAIHATSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
ULTLA CLEAN TECHNOLOGY KAIHATS
ULTLA CLEAN TECHNOLOGY KAIHATSU KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuous operation type resource recovering device for recovering a granular CaF2 capable of being used as a substitute of a fluorite, a pure water and a concd. aqueous ammonia from a spent fluorine- containing liquid chemical. SOLUTION: NH4 F-containing soln. is supplied to the first multi-step column 101' filled with a granular CaCO3 and treated to convert the granular CaCO3 to the granular CaF2 , and the aqueous ammonia is separated and recovered by supplying the treated liquid at the first multi-step column system 101 to an ammonia separating system 103, and the treated liquid from which the ammonia is removed or the treated liquid and the HF-containing liquid or the HF- containing liquid are supplied to the second multi-step column 102 filled with the granular CaCO3 and treated to convert the granular CaCO3 to the granular CF2 , and a water from which the fluorine is removed is recovered, moreover, the granular CaF2 is discharged and recovered in order from the column among the first and second multi-step columns in which the reaction to the CaF2 is finished by a granule transferring system 104 and also the granular CaCO3 is filled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は資源回収装置に係
り、より詳細には、半導体デバイス製造ウエット工程に
おいて用いたフッ化水素酸及びフッ化アンモニウム含有
溶液を処理して蛍石資源に代替できるフッ化カルシウム
を回収し、同時にアンモニアおよび水を回収するフッ素
資源回生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resource recovery apparatus, and more particularly, to a hydrofluoric acid and ammonium fluoride solution used in a semiconductor device manufacturing wet process, which can be replaced with fluorite resources. The present invention relates to a fluorine resource regenerating apparatus for recovering calcium iodide and simultaneously recovering ammonia and water.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体産業においても、環境ゼロエミッ
ションの課題は重要である。半導体デバイス製造におい
て、ウエット洗浄工程ではフッ化水素酸・硫酸・塩酸・
過酸化水素・アンモニア水などが、エッチング工程では
フッ化水素酸・フッ化アンモニウム含有溶液などが不可
欠である。これらフッ化物薬液の使用量は、年間10数
万トンにおよび半導体産業の発展とともに増加してい
る。これらの使用済み薬液は排水処理工程に集中され、
消石灰処理法による酸・アルカリの中和と不溶性フッ素
化合物生成の工程、シックナー・沈降ポンドを用いて生
成沈殿を分離する工程、フィルタープレスを用いて沈殿
を脱水する工程によって処理されている。この消石灰処
理法による各種薬液集中処理は、特にフッ素化合物の除
去困難性に支配されて、多段階かつ大容量の処理設備を
必要としている。しかも、発生するスラッジ量は年間約
10万トンにおよび環境に重い負荷を与えている。
2. Description of the Related Art In the semiconductor industry, the issue of zero environmental emissions is important. In semiconductor device manufacturing, hydrofluoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid,
In the etching step, a solution containing hydrogen fluoride and ammonium fluoride is indispensable. The amount of these fluoride chemicals used has increased to 100,000 tons per year, and has increased with the development of the semiconductor industry. These used chemicals are concentrated in the wastewater treatment process,
The process is carried out by neutralizing acids and alkalis by slaked lime treatment and generating insoluble fluorine compounds, separating the formed precipitates using a thickener / sedimentation pond, and dehydrating the precipitates using a filter press. The concentrated treatment of various chemicals by this slaked lime treatment method is particularly dominated by the difficulty of removing fluorine compounds, and requires multi-stage and large-capacity treatment equipment. Moreover, the amount of generated sludge is about 100,000 tons per year, which is a heavy burden on the environment.

【0003】また、ウエット洗浄には大量の超純水が必
要であり、8インチウエハ3万枚処理プラントの超純水
量は月間約10万トンを越えるが、消石灰処理法の排水
は水資源として再利用が不可能である。
Further, a large amount of ultrapure water is required for wet cleaning, and the amount of ultrapure water in a plant for processing 30,000 8-inch wafers exceeds about 100,000 tons per month. Reuse is not possible.

【0004】さらに、フッ素資源である蛍石の埋蔵量は
経済的採鉱量として1988年時点で約2.2億トンで
あり、年間約600万トンの消費が継続している状況で
はあと約30年の鉱量寿命でしかないことが苦慮され
る。
[0004] Furthermore, the reserves of fluorite, which is a fluorine resource, are about 220 million tons as economic mining as of 1988, and about 30 million tons under annual consumption of about 6 million tons. It is troublesome to have only an ore life of one year.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】かかる状況に鑑み、本
発明は、フッ化水素酸(HF)及びフッ化アンモニウム
(NH4F)含有溶液と粒状炭酸カルシウム(CaCO3)の
固相反応により粒状フッ化カルシウム(CaF2)を生成
せしめる基本原理に基づき、使用済みフッ素含有薬液か
ら蛍石資源に代替できる粒状フッ化カルシウムを回収
し、同時に処理液から純水および濃アンモニア水も回収
する連続運転方式の資源回生装置を提供することを目的
とする。
In view of such circumstances, the present invention relates to hydrofluoric acid (HF) and ammonium fluoride.
Based on the basic principle of generating granular calcium fluoride (CaF 2 ) by a solid-phase reaction between a (NH 4 F) -containing solution and granular calcium carbonate (CaCO 3 ), granular fluorine that can replace used fluorine-containing chemicals with fluorite resources is used. An object of the present invention is to provide a continuous operation type resource regenerating apparatus that recovers calcium iodide and simultaneously recovers pure water and concentrated ammonia water from a treatment liquid.

【0006】本発明が解決しようとする課題を以下に具
体的に説明する。本発明が利用する化学反応は次の如く
である。
The problem to be solved by the present invention will be specifically described below. The chemical reactions utilized by the present invention are as follows.

【0007】 2HF + CaCO3 = CaF2 + CO2 +H2O 2NH4F + CaCO3 = CaF2 + (NH4)2CO3 2HF + CaCO 3 = CaF 2 + CO 2 + H 2 O 2NH 4 F + CaCO 3 = CaF 2 + (NH 4 ) 2 CO 3

【0008】1)処理方法の課題 第一の課題は、鉱物資源の有効利用と回収物の資源価値
再生の方法である。採掘粉砕された天然石灰石(CaC
3)、すなわち粒状炭酸カルシウムをフッ素量に対して
化学等量だけ用いて、これを粒状フッ化カルシウム(C
aF2)に転換させる化学反応装置が必要である。消石灰
処理法のように過剰の消石灰を添加して生成する回収ス
ラッジは到底再利用は出来ない。
1) Problems of treatment method The first problem is a method of effectively utilizing mineral resources and regenerating the resource value of recovered materials. Mined and crushed natural limestone (CaC
O 3 ), that is, granular calcium carbonate is used in a chemical equivalent amount to the amount of fluorine, and this is converted to granular calcium fluoride (C
A chemical reactor for conversion to aF 2 ) is required. The recovered sludge generated by adding excess slaked lime like the slaked lime treatment method cannot be reused at all.

【0009】本発明者等は、フッ素化合物溶液と粒状炭
酸カルシウムの化学等量反応を実現するには、向流反応
条件による処理方法が必要であることを主張し、反応槽
へのフッ素化合物溶液と炭酸カルシウムの供給方向を向
流とする処理方式を開発した。また、フッ化アンモニウ
ム含有溶液と粒状炭酸カルシウムの化学反応機構を詳細
に研究し、難反応性の原因がアンモニアの生成によるこ
とを究明し、化学等量反応を実現する「加熱・脱気反応
槽」を開発してこの課題を解決した(特開平5−170
435号公報;フッ素系エッチング剤からフッ化カルシ
ウムを回収する方法:大見・原田・三木他、United Sta
tes Patent 5362461;Method for recovering calcium
fluoride from fluoroetchant, H.Ohmi, H.Harada, N,M
iki et.al.)。この技術は、資源価値のある粒状フッ化
カルシウム回収の基本原理と方法を始めて明らかにした
ものである。
The present inventors argue that in order to realize a chemical equivalent reaction between a fluorine compound solution and granular calcium carbonate, a treatment method under countercurrent reaction conditions is necessary. And a treatment method in which the supply direction of calcium carbonate is countercurrent. We also studied the chemical reaction mechanism of ammonium fluoride-containing solution and granular calcium carbonate in detail, clarified that the cause of the poor reactivity was the production of ammonia, and realized a chemical equivalent reaction "heating and degassing reactor. To solve this problem (Japanese Patent Laid-Open No. 5-170).
No. 435, Method for recovering calcium fluoride from fluorine-based etching agent: Omi, Harada, Miki et al., United Sta.
tes Patent 5362461; Method for recovering calcium
fluoride from fluoroetchant, H. Ohmi, H. Harada, N, M
iki et.al.). This technology has revealed for the first time the basic principle and method of recovering particulate calcium fluoride with resource value.

【0010】第二の課題は、カラム反応方法の開発であ
る。本発明者等は、向流供給方式反応槽に替えて、多段
カラムシステムが最も効率的・連続的な方式であること
に着目し、フッ化カルシウム回収方法として提示した
(特開平7−75731号公報:フッ化カルシウム回収
方法、大見・三木他)。
The second problem is the development of a column reaction method. The present inventors have paid attention to the fact that a multistage column system is the most efficient and continuous system in place of the counter-current supply type reaction tank, and presented it as a calcium fluoride recovery method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-57531). Gazette: Calcium fluoride recovery method, Omi / Miki et al.).

【0011】この技術は、多段カラムシステムを用いて
希フッ化水素酸から粒状フッ化カルシウムを回収するこ
とができる。また、濃厚フッ化アンモニウム溶液含有溶
液についても多段カラムシステムを用いて処理し、その
処理液を希フッ化水素酸系の多段カラムシステムに合流
する方式を提示した(IEICE TRANS. ELECTRON.,VolE79-
C,363,1996)。
According to this technique, particulate calcium fluoride can be recovered from dilute hydrofluoric acid using a multi-stage column system. A method was also proposed in which a concentrated ammonium fluoride solution-containing solution was treated using a multi-stage column system, and the treated solution was combined with a dilute hydrofluoric acid-based multi-stage column system (IEICE TRANS. ELECTRON., VolE79-).
C, 363, 1996).

【0012】2)処理装置の課題 ここに提示する発明のキーポイントは、上記の開発技術
のシステム化であり、下記の諸システム課題を解決する
装置技術の完成を目指している。
2) Problems of Processing Apparatus The key point of the invention presented here is the systematization of the above-mentioned developed technology, aiming at the completion of an apparatus technology that solves the following various system problems.

【0013】第一の課題は、工業的大規模な連続処理シ
ステムとしての実用化である。今や処理規模は拡大され
たものになっており、連続運転制御と自動計測制御が確
実に保証されないシステムは現実化できない。そのため
には、適確な指標の設定と、データ計測手段と、制御方
式の開発が必要である。
The first problem is the practical application as an industrial large-scale continuous processing system. Now that the processing scale has been expanded, a system in which continuous operation control and automatic measurement control cannot be reliably guaranteed cannot be realized. For that purpose, it is necessary to set appropriate indices, develop data measurement means and control methods.

【0014】第二の課題は、物流システムとしての自動
化・簡易化と実用化の課題である。大量の原料と回収物
の簡易な移送と、再利用プラントへの遠隔輸送が円滑に
実施できなければ、トータルシステムが完結しない。
The second problem is the problem of automation, simplification and practical application as a physical distribution system. The total system will not be complete unless simple transport of large amounts of raw materials and recovered materials and remote transport to the reuse plant can be carried out smoothly.

【0015】第三の課題は、システム拡張ならびにシス
テム総合への適格性である。急速な技術革新時代では、
設備キャパシテイの柔軟な拡張性は必須要件である。ま
た、より広域的かつ総合的環境対策が必要とされる時代
において、システムは広域総合化が可能でなければなら
ない。
The third problem is eligibility for system expansion and system integration. In the era of rapid innovation,
Flexible scalability of equipment capacity is an essential requirement. Also, in an era where more comprehensive and comprehensive environmental measures are needed, the system must be able to be integrated over a wide area.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の資源回生装置
は、半導体製造ウエットステーションにおいて用いられ
たフッ化水素酸含有溶液及びフッ化アンモニウム含有溶
液からフッ化カルシウム、アンモニア水及び水を回収す
る資源回生装置であって、フッ化アンモニウム含有溶液
を処理する第一の多段カラムシステムと、該処理液から
アンモニア水を分離するアンモニア分離システムと、フ
ッ化水素酸含有溶液を処理する第二の多段カラムシステ
ムと、前記第一及び第二の多段カラムシステムの各カラ
ムに粒状炭酸カルシウムを充填し、フッ化水素酸又はフ
ッ化アンモニウムとの固相反応により生成した粒状フッ
化カルシウムを取り出す粒体移送システムと、からな
り、粒状炭酸カルシウムを充填した前記第一の多段カラ
ムにフッ化アンモニウム含有溶液を供給、処理して粒状
炭酸カルシウムを粒状フッ化カルシウムに変換し、第一
多段カラムシステム処理液を前記アンモニア分離システ
ムに供給してアンモニア水を分離回収し、アンモニアを
除去したアンモニア分離システム処理液又は該処理液及
びフッ化水素酸含有溶液又はフッ化水素酸含有溶液を粒
状炭酸カルシウムを充填した前記第二の多段カラムシス
テムに供給、処理し、粒状炭酸カルシウムを粒状フッ化
カルシウムに変換して、フッ素を除去した水を回収し、
さらに、前記第一及び第二の多段カラムシステムのフッ
化カルシウムへの反応が終了したカラムから順次、前記
粒体移送システムにより、粒状フッ化カルシウムを取り
出し回収するとともに粒状炭酸カルシウムの充填を行う
構成としたことを特徴とする。
A resource regenerating apparatus according to the present invention is a resource for recovering calcium fluoride, ammonia water and water from a hydrofluoric acid-containing solution and an ammonium fluoride-containing solution used in a semiconductor manufacturing wet station. A regenerator, a first multi-stage column system for treating an ammonium fluoride-containing solution, an ammonia separation system for separating ammonia water from the treatment solution, and a second multi-stage column for treating a hydrofluoric acid-containing solution System and a granular transfer system for filling granular calcium carbonate in each column of the first and second multistage column systems and removing granular calcium fluoride generated by a solid-phase reaction with hydrofluoric acid or ammonium fluoride The first multi-stage column filled with granular calcium carbonate comprises ammonium fluoride. The containing solution is supplied and treated to convert the particulate calcium carbonate into particulate calcium fluoride, and the first multi-stage column system treatment liquid is supplied to the ammonia separation system to separate and recover ammonia water, and to remove ammonia. The system treatment liquid or the treatment liquid and the hydrofluoric acid-containing solution or the hydrofluoric acid-containing solution are supplied to the second multi-stage column system filled with granular calcium carbonate and treated, and the granular calcium carbonate is converted into granular calcium fluoride. Convert and recover water from which fluorine has been removed,
Further, the first and second multi-stage column systems are configured to sequentially take out and recover the particulate calcium fluoride and fill the particulate calcium carbonate with the particulate transfer system from the column where the reaction of the first and second multistage column systems with the calcium fluoride has been completed. It is characterized by having.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の資源回生装置について説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A resource regeneration device according to the present invention will be described.

【0018】なお、本発明において、フッ化アンモニウ
ム含有溶液とは、一般にバッファードフッ酸(BHF)
と呼ばれる溶液で、フッ化アンモニウム(NH4F)、
フッ酸(HF)及び水を種々の比率で混合した溶液であ
る。以下、この溶液中のHF濃度をフリーHF、これに
NH4Fの組成で存在するフッ素もHFに換算して加え
た全HF濃度をT−HFと表現する。
In the present invention, the solution containing ammonium fluoride is generally referred to as buffered hydrofluoric acid (BHF).
A solution called ammonium fluoride (NH 4 F),
It is a solution in which hydrofluoric acid (HF) and water are mixed in various ratios. Hereinafter, the HF concentration in this solution is expressed as free HF, and the total HF concentration obtained by adding fluorine present in the composition of NH 4 F to HF in terms of HF is expressed as T-HF.

【0019】まず本発明の資源回生装置を実現するため
の第一の手段は、多段カラムシステムの活用である。粒
状炭酸カルシウムをカラムに充填し、希フッ化水素酸溶
液を通液すると、粒状フッ化カルシウムが生成し、液中
フッ素は完全に除去される。しかし、フッ化アンモニウ
ム含有溶液の場合は、粒状フッ化カルシウムへの転換は
迅速であるが溶液には高濃度のアンモニアとフッ素が残
る。この解決には、次の手段が必要である。
First, the first means for realizing the resource regeneration apparatus of the present invention is to utilize a multi-stage column system. When the column is filled with granular calcium carbonate and a dilute hydrofluoric acid solution is passed, granular calcium fluoride is generated, and fluorine in the liquid is completely removed. However, in the case of a solution containing ammonium fluoride, the conversion to granular calcium fluoride is rapid, but a high concentration of ammonia and fluorine remains in the solution. This solution requires the following measures:

【0020】第二の手段は、フッ化アンモニウム含有溶
液の三段階処理である。まず多段カラムシステムで処理
し、その後に処理液をアンモニア分離システムでアンモ
ニアを除去し、アンモニア除去処理液を再び多段カラム
システムに通液する。即ち、第一段で粒状フッ化カルシ
ウムを回収し、第二段でアンモニアを回収し、第三段で
フッ素を除去した水を回収する。
The second means is a three-stage treatment of an ammonium fluoride-containing solution. First, treatment is performed in a multi-stage column system, and thereafter, the treatment liquid is subjected to ammonia removal by an ammonia separation system, and the ammonia-removed treatment liquid is passed through the multi-stage column system again. That is, the first stage collects particulate calcium fluoride, the second stage collects ammonia, and the third stage collects water from which fluorine has been removed.

【0021】本発明のキーポイントは、フッ化水素酸含
有溶液の多段カラムシステムを、フッ化アンモニウム含
有溶液の三段階処理の第三段多段カラムシステムと兼用
する構想にある。
The key point of the present invention lies in the concept that the multi-stage column system for the hydrofluoric acid-containing solution is also used as the third-stage multi-stage column system for the three-stage treatment of the ammonium fluoride-containing solution.

【0022】第三の手段は、カラム操作パラメータの指
標化・係数化である。プロセスモニターの設置、粒度・
濃度・含有量など数値情報による制御により、システム
連続稼動を可能とした。
The third means is to index / coefficient column operation parameters. Installation of process monitor, granularity
Control by numerical information such as concentration and content enables continuous operation of the system.

【0023】第四の手段は、原料炭酸カルシウムと生成
フッ化カルシウムの移送方法として、水流を利用するウ
ォーターフラッシュ方式の採用である。これにより、包
装段階まで物流は迅速・簡便化できる。
The fourth means is to adopt a water flush method using a water flow as a method for transferring the raw material calcium carbonate and the generated calcium fluoride. As a result, the logistics can be performed quickly and easily until the packaging stage.

【0024】第五の手段は、設備キャパシテイの拡張方
式設定と、また輸送可能な濃厚フッ化アンモニウム含有
溶液の集中処理方式の提示である。以上の手段は、連続
処理技術としての実用的完全性を解決するものである。
The fifth means is to set up an expansion system of equipment capacity and to propose a centralized processing system for a transportable concentrated ammonium fluoride-containing solution. The above measures solve the practical integrity as a continuous processing technique.

【0025】図1に、本発明の資源回生装置のシステム
構成の一例を示す。
FIG. 1 shows an example of the system configuration of the resource regeneration apparatus of the present invention.

【0026】本発明の資源回生装置は、多段カラムシス
テム101、102、アンモニア分離システム103お
よび粒体移送システム104の単位システムからなる。
さらに、アンモニア分離システム103は、アンモニア
蒸発器103−1、アンモニア凝縮器103−2、エジ
ェクター103−3からなっている。
The resource regenerating apparatus of the present invention comprises a multi-stage column system 101, 102, an ammonia separation system 103 and a granular material transfer system 104.
Further, the ammonia separation system 103 includes an ammonia evaporator 103-1, an ammonia condenser 103-2, and an ejector 103-3.

【0027】また、装置構成は、濃厚フッ化アンモニウ
ム含有溶液を処理する多段カラムシステム101とアン
モニア分離システム103からなる第一系列と、希薄フ
ッ化水素酸含有溶液を処理する多段カラムシステム10
2の第二系列はから構成され、以下のように接続され
る。
Further, the apparatus has a multistage column system 101 for processing a concentrated ammonium fluoride-containing solution and an ammonia separation system 103, and a multistage column system 10 for processing a dilute hydrofluoric acid-containing solution.
The second stream of 2 is composed of and is connected as follows.

【0028】直列接続の溶液物流 処理液の物流については第一系列と第二系列が直列であ
る装置構成を用いる。すなわち、第一系列に、フッ化ア
ンモニウム含有溶液を供給し、処理液は第二系列に接続
され、フッ化水素酸含有溶液に合流する。第一系列アン
モニア分離システムからは濃アンモニア水を回収し、第
二系列の後端からフッ素を除去した純水を回収する。
Solution flow in series connection For the flow of the processing solution, an apparatus configuration in which the first and second systems are in series is used. That is, the ammonium fluoride-containing solution is supplied to the first series, and the treatment liquid is connected to the second series and merges with the hydrofluoric acid-containing solution. Concentrated ammonia water is recovered from the first series ammonia separation system, and pure water from which fluorine has been removed is recovered from the rear end of the second series.

【0029】並列接続の粒体移送 粒体の移送については第一系列と第二系列が並列である
装置構成を用いる。すなわち、各多段カラムシステムの
夫々後端から粒状炭酸カルシウムが供給され、各段先端
から粒状フッ化カルシウムを回収する。
Transfer of Granules Connected in Parallel For the transfer of granules, an apparatus configuration in which the first system and the second system are in parallel is used. That is, granular calcium carbonate is supplied from the rear end of each multi-stage column system, and granular calcium fluoride is collected from the front end of each stage.

【0030】本発明の資源回生装置は、上述したよう
に、フッ化アンモニウム含有溶液から粒状フッ化カルシ
ウム、アンモニア水及び水を効率よく連続して回収し得
る装置であるが、フッ化アンモニウム含有溶液に限ら
ず、フッ化水素酸含有溶液のみについても好適に適用で
き、フッ化カルシウム及び水を回収することができる。
As described above, the resource regenerating apparatus of the present invention is an apparatus capable of efficiently and continuously recovering particulate calcium fluoride, ammonia water and water from an ammonium fluoride-containing solution. However, the present invention can be suitably applied to only a hydrofluoric acid-containing solution, and calcium fluoride and water can be recovered.

【0031】本資源回生装置を用いる各種の新技術を開
発した。その発明の実施態様を、以下に実施例について
詳細に説明する。
Various new technologies using the present resource regeneration device have been developed. Embodiments of the invention will be described in detail below with reference to examples.

【0032】[0032]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明がこれら実施例に限定されることはない。
なお、実施例に示す濃度は、ことわりがない限り重量%
である。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The concentrations shown in the examples are% by weight unless otherwise specified.
It is.

【0033】(実施例1)多段カラムを用いる連続処理
システム構築のためにもっとも重要なことは、カラム段
数の設定である。カラム段数の過不足が予見出来なけれ
ば設備設計も操業設計も不可能である。発明者らは、種
々の条件下におけるカラム反応を調査し、その破過挙動
を研究した結果、破過曲線の諸特性を指標とする、カラ
ム段数の論理的設定手段を明らかにすることが出来た。
(Embodiment 1) The most important thing for constructing a continuous processing system using multi-stage columns is the setting of the number of column stages. If the number of column stages is not foreseeable, it is impossible to design equipment or operate. The inventors investigated the column reaction under various conditions and studied the breakthrough behavior, and as a result, were able to clarify the means for logically setting the number of column stages using various characteristics of the breakthrough curve as an index. Was.

【0034】図2に、多段カラム破過曲線のモデルを示
す。破過曲線は、通液日数に対するカラム流出液中成分
濃度の変化カーブである。図に、カラム段数分の各カラ
ム破過曲線がある間隔Yで並ぶ姿を示している。破過曲
線の特性を、X,Y,ZおよびEにより表わす。
FIG. 2 shows a model of a multi-stage column breakthrough curve. The breakthrough curve is a change curve of the component concentration in the column effluent with respect to the passage days. The figure shows a state in which the column breakthrough curves for the number of column stages are arranged at a certain interval Y. The characteristics of the breakthrough curve are represented by X, Y, Z and E.

【0035】ここに、X:粒状炭酸カルシウムの粒状フ
ッ化カルシウムへの転換日数(実測値) Y:カラムに充填された粒状炭酸カルシウムの寿命日数
(充填量で決まる計算値) Z:カラムの破過点日数(実測値) E:カラムの交換期間 理想的破過曲線は、カラムに充填された炭酸カルシウム
がフッ化カルシウムへ転換する途中はHFは流出せず、
転換終了とともに破過してHF濃度が立上がり、すなわ
ちX、Zが計算値Yの時点と一致する垂直破過曲線であ
るとすれば、実際のカーブはそのように単純ではない。
炭酸カルシウム粒子の表面と内芯の反応速度が異なるた
めである。したがって、炭酸カルシウム粒子サイズ・処
理液の組成と濃度、温度・流速などの諸条件により、破
過曲線はさまざまに変化する。このような破過特性を、
X、Y、Zの指標によって把握する手段を説明する。
Here, X: days of conversion of granular calcium carbonate to granular calcium fluoride (actually measured values) Y: days of life of granular calcium carbonate packed in the column (calculated value determined by the packed amount) Z: column breakage E-day (actual value) E: exchange period of column The ideal breakthrough curve is that HF does not flow out while calcium carbonate packed in the column is converted to calcium fluoride,
If the HF concentration rises due to breakthrough at the end of the conversion, that is, a vertical breakthrough curve in which X and Z coincide with the time point of the calculated value Y, the actual curve is not so simple.
This is because the reaction speed between the surface of the calcium carbonate particles and the inner core is different. Therefore, the breakthrough curve changes variously depending on various conditions such as the calcium carbonate particle size, the composition and concentration of the treatment solution, the temperature and the flow rate. Such breakthrough characteristics,
The means for grasping by the X, Y, and Z indices will be described.

【0036】図2(a)は、濃厚フッ化アンモニウム処
理、図2(b)は希薄フッ化水素酸処理の破過曲線例で
ある。まず(a)では、反応速度が大であるため、破過
曲線は比較的垂直に近く計算値Yに近接している。先端
カラムがXに達する日数は短く、次段カラムの破過点Z
との間にカラム交換期間Eが取れる。Eにおいて先端カ
ラム内のフッ化カルシウムを取り出し、新しい炭酸カル
シウムを充填して後端カラムとして接続するサイクルを
繰り返すことになる。すなわちこの場合、カラム段数は
2段でよい。
FIG. 2A shows an example of a breakthrough curve of the concentrated ammonium fluoride treatment, and FIG. 2B shows an example of the breakthrough curve of the diluted hydrofluoric acid treatment. First, in (a), since the reaction speed is high, the breakthrough curve is relatively vertical and close to the calculated value Y. The number of days the tip column reaches X is short, and the breakthrough point Z of the next column is
And a column exchange period E can be taken. In E, the cycle of taking out calcium fluoride in the front end column, filling it with new calcium carbonate, and connecting it as the rear end column is repeated. That is, in this case, the number of column stages may be two.

【0037】図2(b)では反応速度が小さいため、破
過点Zが極めて早く現れ、破過曲線は緩やかでXは著し
く延長される。先端カラムがXに達したときたとき、後
続するカラムもすでに破過している。カラムからHFを
流出させないためには、4段目のカラムがなければカラ
ム交換期間Eが取れないことが図から明らかである。
In FIG. 2B, since the reaction speed is low, the breakthrough point Z appears very quickly, the breakthrough curve is gentle, and X is significantly extended. When the leading column reaches X, the following columns have already passed. It is clear from the figure that the column exchange period E cannot be obtained without the fourth column in order to prevent HF from flowing out of the column.

【0038】以上から、カラム段数Nは、X、Y、Zを
指標として、次式(1)、(2)によって規定されるこ
とが解る。
From the above, it is understood that the number of column stages N is defined by the following equations (1) and (2) using X, Y and Z as indices.

【0039】nY+Z=X (1) N=m+1 (2) m:(1)式により得られるn値を切り上げた整数値 N:X、Y、Zの値において必要なカラム段数 (1)、(2)より図2(a)の場合の段数は、X:
7.5,Y:5,Z:4において、n=0.7よりm=
1、従って、N=m+1=2となる。また、図2(b)
の段数は、X:15,Y:5,Z:2において、n=
2.6よりm=3、従って、N=m+1=4となる。
NY + Z = X (1) N = m + 1 (2) m: integer value obtained by rounding up the n value obtained by the equation (1) N: the number of column stages required for the values of X, Y, and Z (1), ( According to 2), the number of stages in the case of FIG.
In 7.5, Y: 5, Z: 4, m = from n = 0.7
1, therefore N = m + 1 = 2. FIG. 2 (b)
The number of stages of X: 15, Y: 5, Z: 2 is n =
From 2.6, m = 3, and therefore N = m + 1 = 4.

【0040】X、Zは、ミニカラム試験により反応条件
に対応して測定できる値である。設備設定条件としてY
を決めれば、上式によりカラム段数の論理的設定が可能
である。
X and Z are values that can be measured according to the reaction conditions by a mini-column test. Y as equipment setting condition
Is determined, the number of column stages can be logically set by the above equation.

【0041】(実施例2)多段カラムシステム構築にお
いて見落とせない重要項目は、処理能力の拡張の計画性
である。設備は逐次拡張が要求されるものであり、予測
外の増強の必要に遭遇することもある。そのいずれにも
対応できる下記の3手段を例を挙げて提示する。
(Embodiment 2) An important item that cannot be overlooked in the construction of a multi-stage column system is the plan of expansion of the processing capacity. The equipment requires incremental expansion, and may encounter the need for unexpected enhancements. The following three means that can cope with any of them will be presented with examples.

【0042】(その1) Y増強手段例 多段カラム配置において、カラム間隔をカラム直径の約
1.5倍に設置する。このスペースにより、処理能力2
倍拡張を必要とする時点で、直径と長さが1.25倍の
カラムに交換し、寿命日数を2Yとすることが可能であ
る。
(1) Example of Y Enhancement Means In a multi-stage column arrangement, the column interval is set to about 1.5 times the column diameter. With this space, processing capacity 2
When doubling is required, it is possible to replace the column with a column having a diameter and length of 1.25 times, and to shorten the life of the column to 2Y.

【0043】(その2) N増加手段例 (1)、(2)式によるN増加スペースを配置する。例
えば実施例1の図2(b)で N=4であるが、将来処
理能力2倍拡張が予想されるならば、(1)、(2)式
により1/2YにおけるNを求めればよい。
(Part 2) Example of N increasing means An N increasing space according to the equations (1) and (2) is arranged. For example, although N = 4 in FIG. 2B of the first embodiment, if it is expected that the processing capacity will be doubled in the future, N at 1 / 2Y may be obtained by the equations (1) and (2).

【0044】実施例1、図2(b)の能力倍増時:X:
15,Y:2.5,Z:2において、n=5.2よりm
=6、従って、N=m+1=7となるから、同一サイズ
カラム3段の追加スペースを持って置けばよい。
Example 1, when the capacity is doubled in FIG. 2B: X:
15, at Y: 2.5 and Z: 2, m from n = 5.2
= 6, and therefore N = m + 1 = 7, so it is sufficient to provide an additional space for three stages of columns of the same size.

【0045】(その3) Y、N混合増強 上記2手段を混合して実施してもカラムシステムオペレ
ーションに何等不都合はない。
(Part 3) Enhancement of Y and N mixing Even if the above two means are mixed and executed, there is no inconvenience in the operation of the column system.

【0046】(実施例3)図3に本実施例の多段カラム
の構成を示す。各充填カラム301、301’におい
て、カラム上部あるいは下部に粒状炭酸カルシウムの供
給口302、カラム下部に粒状フッ化カルシウム排出口
303、粒状フッ化カルシウムスラリー排出バルブ31
2、溶液供給口304および送液ポンプ305、純水の
供給口306、カラム上部に溶液排出口307およびガ
ス排出口308を備える。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows the configuration of a multistage column of this embodiment. In each of the packed columns 301 and 301 ′, a supply port 302 for granular calcium carbonate is provided at the upper or lower part of the column, a particulate calcium fluoride outlet 303 is provided at the lower part of the column, and a particulate calcium fluoride slurry discharge valve 31 is provided.
2. A solution supply port 304, a liquid feed pump 305, a pure water supply port 306, and a solution discharge port 307 and a gas discharge port 308 at the top of the column.

【0047】また各充填カラムは、カラム充填層を水平
方向に微動させ、カラム通過溶液を垂直方向にショート
パスさせない格子型撹伴羽を持つ撹伴機309を備え
る。
Further, each packed column is provided with a stirrer 309 having a lattice type stirring blade which slightly moves the column packed layer in the horizontal direction and does not short-pass the solution passing through the column in the vertical direction.

【0048】各充填カラムは、液面センサー310を備
え、送液ポンプ305の駆動とリンクして、溶液供給速
度の変動に関りなくカラム内液面を一定に維持する。
Each packed column is provided with a liquid level sensor 310, and is linked with the driving of the liquid sending pump 305 to keep the liquid level in the column constant irrespective of the fluctuation of the solution supply speed.

【0049】また、各充填カラムは非接液検出方式の濃
度モニター311を装備する。このモニターは電磁場検
出式伝導度計であり、配管外側に設置する電磁コイルに
より伝導度を測定する。
Each packed column is equipped with a concentration monitor 311 of a non-wetted detection type. This monitor is an electromagnetic field detecting conductivity meter, and the conductivity is measured by an electromagnetic coil installed outside the pipe.

【0050】図4に、電磁場検出式伝導度計は通常の液
中セル型伝導度計に一致する伝導度値が得られることを
示す。液中セル型は、セル表面にフッ化カルシウム微粒
子が析出して連続計測が出来ないが、本非接液型モニタ
ーによりこの問題を解決した。
FIG. 4 shows that an electromagnetic field detection type conductivity meter can obtain a conductivity value which is equivalent to that of a normal liquid cell conductivity meter. In the submerged cell type, calcium fluoride fine particles are deposited on the cell surface and continuous measurement cannot be performed, but this non-wetted type monitor has solved this problem.

【0051】図5に、HFとNH3のそれぞれの濃度と
伝導度の関係を示す。この関係から、濃厚フッ化アンモ
ニウムのカラム処理液中にアンモニアが高濃度に存在し
ていても、その存在の影響を受けずにフッ素濃度を計測
し、破過曲線が把握できることを明らかにした。すなわ
ち、カラム処理液中に、4〜5%のNH3が存在しても
その伝導度はHF数100ppm以下にしか相当しな
い。
FIG. 5 shows the relationship between the respective concentrations of HF and NH 3 and the conductivity. From this relationship, it was clarified that even if ammonia was present at a high concentration in the concentrated ammonium fluoride column treatment solution, the fluorine concentration was measured without being affected by the presence, and a breakthrough curve could be grasped. That is, even if 4 to 5% of NH 3 is present in the column processing solution, its conductivity corresponds to only 100 ppm or less of the HF number.

【0052】濃厚フッ化アンモニウムのカラム処理液
(NH34%〜5%、HF1000〜4000ppm)の
HF濃度は、アンモニア共存のままこのモニタによって
測定可能である。
Column treatment solution of concentrated ammonium fluoride
The HF concentration of (NH 3 4% to 5%, HF 1000 to 4000 ppm) can be measured by this monitor in the presence of ammonia.

【0053】(実施例4)充填カラム運転条件として通
液速度が重要である。前記反応式(1)により計算され
るように、HF1kgあたり約1.2m3の多量のCO2
ガスが発生する。
(Example 4) The flow rate is important as the operating condition of the packed column. As calculated by the above reaction formula (1), a large amount of about 1.2 m 3 of CO 2 per kg of HF is used.
Gas is generated.

【0054】図6に、HF溶液の空塔速度とCO2ガス
空塔速度の関係を示した。空塔速度とは、溶液又はガス
の通過体積(m3/hr)/カラム空塔体積(m3)で表
される。HF溶液供給量と反応ガス発生量を合計する空
塔速度をある適度の値に制御しなければ、激しく攪拌さ
れあるいは粒子が流出して充填層が維持できない。空塔
速度条件を検討した結果、図6に整理したように、種々
の処理液について溶液の空塔速度よりガスの空塔速度の
方が大であり、HF濃度が高くなるほどガス空塔速度の
ほうが支配的であることが分かった。従って、通液速度
はCO2ガス発生量をもって制御すべきであり、充填層
が定常状態を保ち、また充填粒子がカラムから著しく流
出しない状態は、概略ガス発生量10(m3/hr)/
3以下であることを明らかにした。
FIG. 6 shows the relationship between the superficial velocity of the HF solution and the superficial velocity of the CO 2 gas. The superficial velocity is represented by the volume of solution or gas passing (m 3 / hr) / volume of superficial column (m 3 ). Unless the superficial velocity for summing the supply amount of the HF solution and the generation amount of the reaction gas is controlled to an appropriate value, the packed bed cannot be maintained due to vigorous stirring or particles flowing out. As a result of examining the superficial velocity conditions, as shown in FIG. 6, the superficial velocity of the gas is higher than the superficial velocity of the solution for various treatment liquids, and the higher the HF concentration, the lower the superficial velocity of the gas. It turned out to be more dominant. Therefore, the flow rate should be controlled by the amount of generated CO 2 gas. The state where the packed bed is kept in a steady state and the packed particles do not flow out of the column significantly depends on the gas generation amount of about 10 (m 3 / hr) /
It revealed that m 3 or less.

【0055】(実施例5)多段カラムを用いる希薄フッ
化水素酸溶液処理において、カラム流出液中HF濃度の
制御値を検討した。
Example 5 In the treatment with a dilute hydrofluoric acid solution using a multistage column, the control value of the HF concentration in the column effluent was examined.

【0056】図7にカラム供給HF濃度とカラム流出液
中HF濃度の関係を示す。流出液中HF濃度は、カラム
供給HF濃度に依存する次の関係にあることを明らかに
した。これにより、原水中フッ化水素酸濃度が決まれば
カラム処理水中フッ化水素酸濃度は予測可能であり、確
実に濃度管理できる。即ち、処理原水中HF濃度が、こ
の関係カーブの変曲点付近約2000ppm以下である
場合については、次式を用いて管理することができる。
FIG. 7 shows the relationship between the HF concentration supplied to the column and the HF concentration in the column effluent. It was revealed that the HF concentration in the effluent had the following relationship depending on the HF concentration supplied to the column. Thus, once the concentration of hydrofluoric acid in the raw water is determined, the concentration of hydrofluoric acid in the column-treated water can be predicted, and the concentration can be reliably controlled. That is, when the HF concentration in the raw water is about 2000 ppm or less near the inflection point of the relationship curve, it can be managed using the following equation.

【0057】 C=15/(logC0) (3) C0 2000ppm以下に適用 C0:処理原水中フッ化水素酸濃度(ppm) C : カラム処理水中フッ化水素酸濃度(ppm)[0057] C = 15 / (logC 0) (3) applied to the C 0 2000 ppm or less C 0: processing raw water concentration of hydrofluoric acid (ppm) C: Column treated water hydrofluoric acid concentration (ppm)

【0058】(実施例6)粒状炭酸カルシウムカラムは
希薄フッ化水素酸溶液と固相反応して粒状フッ化カルシ
ウムに転換するが、その際にフッ化カルシウム微粒子が
若干発生する。カラム流出溶液中のフッ化カルシウム微
粒子の存在は、水の回収利用上も排水規制上も許し難い
ので、除去手段が必要である。
Example 6 A granular calcium carbonate column is converted into granular calcium fluoride by a solid-phase reaction with a dilute hydrofluoric acid solution. At this time, calcium fluoride fine particles are slightly generated. The presence of calcium fluoride microparticles in the column effluent is unacceptable in terms of recovery and use of water and regulation of drainage, so that a means of removal is required.

【0059】図8に、カラム流出溶液中のフッ化カルシ
ウム微粒子濃度の測定結果を示す。すなわち、多段カラ
ムの第一カラムからは高濃度に微粒子が流出するが、後
続するカラムからは激減することが明らかとなった。フ
ッ化カルシウム微粒子の凝集力が極めて大である効果で
ある。従来方式のように、凝集剤を用いるシックナー処
理設備やフイルター設備に依存する必要がない。多段カ
ラムシステムの優れた効果の一つである。
FIG. 8 shows the measurement results of the concentration of calcium fluoride fine particles in the solution flowing out of the column. That is, it became clear that the fine particles flowed out from the first column of the multi-stage column at a high concentration, but drastically decreased from the subsequent column. This is an effect that the cohesive force of the calcium fluoride fine particles is extremely large. Unlike the conventional method, there is no need to rely on a thickener treatment facility or a filter facility using a flocculant. This is one of the excellent effects of the multistage column system.

【0060】(実施例7)実施例1において述べたよう
に、粒状炭酸カルシウムの粒状フッ化カルシウムへの転
換日数Xは、多段カラムの段数さらには設備容積にかか
わる重要な指標である。Xは反応速度に依存するので、
フッ化水素酸濃度が希薄化するほど大となる。反応速度
を高める条件として粒状炭酸カルシウムの平均粒子径の
選定が重要である。
Example 7 As described in Example 1, the number of days X in which granular calcium carbonate is converted into granular calcium fluoride is an important index relating to the number of stages in a multi-stage column and further to the equipment volume. Since X depends on the reaction rate,
The larger the concentration of hydrofluoric acid, the larger the concentration. It is important to select the average particle size of the granular calcium carbonate as a condition for increasing the reaction rate.

【0061】図9に、炭酸カルシウムの粒子サイズと反
応転換率の関係を示した。表1に、炭酸カルシウムの平
均粒子径D、希薄フッ化水素酸のHF濃度C0および転
換日数Xの関係を調査した結果を示した。
FIG. 9 shows the relationship between the particle size of calcium carbonate and the reaction conversion. Table 1 shows the results of investigating the average particle diameter D of the calcium carbonate, the relation of dilute hydrofluoric acid HF concentration C 0 and convertible days X.

【0062】[0062]

【表1】 ─────────────────────────────────── CaCO3の平均粒子径D 希薄フッ化水素酸のHF濃度C0 転換日数X μm ppm 日 ─────────────────────────────────── 100 500 16-21 200 1000 15-20 300 1500 14-19 ─────────────────────────────────── [Table 1] 平均 Average particle size of CaCO 3 D Dilute hydrogen fluoride HF concentration of acid C 0 Conversion days X μm ppm Day ─────────────────────────────────── 100 500 16 -21 200 1000 15-20 300 1500 14-19 ───────────────────────────────────

【0063】表1を解析し、D、C0、Xの関係はおよ
そ次式(4)にあることを明らかにした。これによっ
て、処理するフッ化水素酸濃度C0に対応して粒状炭酸
カルシウムの平均粒子径を選定して、転換日数Xを適度
に制御することが出来る。
By analyzing Table 1, it was found that the relationship between D, C 0 , and X was approximately given by the following equation (4). Thus, by selecting the average particle diameter of the granular calcium carbonate corresponding to the concentration of hydrofluoric acid C 0 to be processed, it is possible to appropriately control the conversion days X.

【0064】 X=70(D/C0)〜100(D/C0) (4) ここに、D:粒状炭酸カルシウムの平均粒子径(μm) C0:希薄フッ化水素酸のHF濃度(ppm)X = 70 (D / C 0 ) to 100 (D / C 0 ) (4) where D: average particle diameter (μm) of granular calcium carbonate C 0 : HF concentration of dilute hydrofluoric acid ( ppm)

【0065】(実施例8)粒状炭酸カルシウム(CaC
3)の固相反応により粒状フッ化カルシウムを生成せし
める基本原理の特徴の一つは、処理溶液中に溶解してい
るシリカがフッ化カルシウムに含有されないことであ
る。フッ化カルシウムを蛍石代替資源としてHF発生工
程で用いるとき、シリカはその含有率の約11倍のフッ
化カルシウム損失を招くことが知られている。水酸化カ
ルシウム処理では処理溶液中シリカが総て生成フッ化カ
ルシウムに含有されるのに比べて大きいメリットであ
る。さらに本発明者らは、粒状炭酸カルシウムが含有し
ているシリカがこの固相反応においてどのように挙動す
るかを研究した結果、次の表2に示す事実を明らかにし
た。すなわち、粒状炭酸カルシウム含有シリカはそのま
ま生成フッ化カルシウムに含有されない。固相反応にも
かかわらず、粒状炭酸カルシウム含有シリカはかなり溶
解することが解った。これはカラム反応の効果、すなわ
ち生成フッ化カルシウムが絶えず供給されるHF溶液に
より洗浄される効果と考えられる。
Example 8 Granular calcium carbonate (CaC)
One of the features of the basic principle of generating granular calcium fluoride by the solid-state reaction of O 3 ) is that silica dissolved in the treatment solution is not contained in calcium fluoride. It is known that when calcium fluoride is used as a fluorite replacement resource in the HF generation process, silica causes a calcium fluoride loss of about 11 times its content. The calcium hydroxide treatment has a great merit as compared with the case where all the silica in the treatment solution is contained in the generated calcium fluoride. The present inventors further studied how the silica contained in the particulate calcium carbonate behaves in this solid-phase reaction, and as a result, clarified the facts shown in Table 2 below. That is, the particulate calcium carbonate-containing silica is not contained in the generated calcium fluoride as it is. Despite the solid-state reaction, the particulate calcium carbonate-containing silica was found to dissolve considerably. This is considered to be the effect of the column reaction, that is, the effect that the produced calcium fluoride is washed by the HF solution supplied constantly.

【0066】[0066]

【表2】 ─────────────────────────────────── 炭酸カルシウム中 フッ化カルシウム中 測定値 測定値 (5)式による予測値 % % % ─────────────────────────────────── NO.1 0.05 0.05 0.06 N0.2 1.3 0.2 0.18 N0.3 2.0 0.3 0.25 ─────────────────────────────────── [Table 2] カ ル シ ウ ム In calcium carbonate In calcium fluoride Measured value Measured value Predicted value by equation (5)%%% ─────────────────────────────────── NO.1 0.05 0.05 0.06 N0.2 1.3 0.2 0.18 N0.3 2.0 0.3 0.25 ───────────────────────────────────

【0067】表2のデータから、次式(5)の関係が得
られる。すなわち、生成フッ化カルシウムのシリカ含有
率は、原料とする粒状炭酸カルシウムシリカ含有率から
(5)式により予測できる。これにより、原料・製品の
品質選定が可能となった。
From the data in Table 2, the following equation (5) is obtained. That is, the silica content of the generated calcium fluoride can be predicted from the content of the granular calcium carbonate silica used as the raw material by the equation (5). This has made it possible to select the quality of raw materials and products.

【0068】 SC=10(SF−0.05) (5) SFが0.05%以上に適用される SC:炭酸カルシウムのSiO2含量率 SF:フッ化カルシウムのSiO2含量率S C = 10 (S F −0.05) (5) S F is applied to 0.05% or more S C : SiO 2 content of calcium carbonate S F : SiO 2 content of calcium fluoride rate

【0069】(実施例9)図10に、アンモニア分離シ
ステムの構成を示す。本システムは、フッ化アンモニウ
ム含有溶液を第一系列多段カラムシステム1001に通
液して大部分のフッ素を除去したアンモニア含有溶液か
らアンモニアを分離したのち、希フッ化水素酸溶液を処
理する第二系列多段カラムシステム1011に送液しフ
ッ素を完全に除去する、フッ素・アンモニア・水の連続
回収システムである。
(Embodiment 9) FIG. 10 shows the configuration of an ammonia separation system. In this system, the ammonium fluoride-containing solution is passed through the first-stage multi-stage column system 1001 to separate ammonia from the ammonia-containing solution from which most of the fluorine has been removed, and then the dilute hydrofluoric acid solution is treated. This is a continuous fluorine / ammonia / water recovery system in which liquid is sent to a series multistage column system 1011 to completely remove fluorine.

【0070】アンモニア蒸発槽1002、ミストセパレ
ータ1003、アンモニア水凝縮器1004、エジェク
ター1005から構成される。アンモニア蒸発槽はスチ
ーム1006およびエジェクター1005により40〜
80℃、100〜600torrに減圧加熱される。蒸
発するアンモニアは、ミストセパレータ1003により
フッ化物ミストを分離し、アンモニア水凝縮器1004
においてコンデンサー1007にて冷却水1008によ
り凝縮され、回収アンモニア槽1009に補集される。
エジェクターにおいては、酸性溶液1010により残留
アンモニアガスを補集する。
The system comprises an ammonia evaporating tank 1002, a mist separator 1003, an ammonia water condenser 1004, and an ejector 1005. Ammonia evaporating tank is 40 ~ by steam 1006 and ejector 1005
It is heated at 80 ° C. under reduced pressure to 100 to 600 torr. The evaporating ammonia separates the fluoride mist by the mist separator 1003, and the ammonia water condenser 1004
In the condenser 1007, the water is condensed by the cooling water 1008 and collected in the recovered ammonia tank 1009.
In the ejector, the residual ammonia gas is collected by the acidic solution 1010.

【0071】アンモニア分離システムの運転条件を以下
に示す。
The operating conditions of the ammonia separation system are shown below.

【0072】 アンモニア蒸発槽:スチーム加熱60℃ アンモニア水凝縮器:冷却水コンデンサー エジェクター:350〜450torr エジェクター酸性溶液:第一系列の多段カラムシステム
への供給液の一部を供給 残留アンモニアガスを捕集する酸性溶液として硫酸等を
用いてもよいが、第一の多段カラムシステム供給液であ
る濃厚フッ化アンモニウム含有溶液を用いるのが好まし
い。この溶液は、フリーのフッ酸(HF)を含有して酸
性であるから、アンモニアガスを捕集することができ
る。
Ammonia evaporating tank: Steam heating at 60 ° C. Ammonia water condenser: Cooling water condenser Ejector: 350 to 450 torr Ejector acidic solution: Supply a part of the supply liquid to the first series of multistage column system Collect residual ammonia gas Although sulfuric acid or the like may be used as the acidic solution to be used, it is preferable to use a concentrated ammonium fluoride-containing solution which is the first multistage column system supply solution. Since this solution contains free hydrofluoric acid (HF) and is acidic, ammonia gas can be collected.

【0073】表3に、本アンモニア回収装置を用いたア
ンモニア回収結果を示す。第一系列の多段カラムシステ
ムから流出する液の量、組成並びにカラム内での反応で
発生するアンモニア、炭酸ガスを含むカラム排気ガスの
量、組成を示している。流出液はアンモニア蒸発槽で加
熱されアンモニアを蒸発させる。蒸発ガスは、ミストセ
パレータによりNH4F含有ミストが除去されてアンモ
ニア水凝縮器に供給される。一方、カラム排気ガスもエ
ジェクターで吸引されてアンモニア水凝縮器に供給され
る。アンモニア水凝縮器の冷却コンデンサーでアンモニ
ア水が凝縮する。数%のアンモニアがエジェクター側に
漏れるので、カラム供給数の一部をエジェクター溶液に
供給し、フリーなHF成分によりアンモニアをNH4
として捕集する。このアンモニア捕集液は、第一系列多
段カラムシステムの供給液に戻されるからロスとなら
ず、従って、アンモニア回収率は100%である。回収
アンモニアは(NH42CO3組成で約27%、HFは
検出限界(0.1ppm)以下である。
Table 3 shows the results of ammonia recovery using the present ammonia recovery apparatus. It shows the amount and composition of the liquid flowing out of the first-stage multistage column system and the amount and composition of the column exhaust gas containing ammonia and carbon dioxide gas generated by the reaction in the column. The effluent is heated in an ammonia evaporator to evaporate ammonia. The evaporating gas is supplied to the ammonia water condenser after the mist containing NH 4 F is removed by the mist separator. On the other hand, the column exhaust gas is also sucked by the ejector and supplied to the ammonia water condenser. Ammonia water condenses in the cooling condenser of the ammonia water condenser. Since a few percent of ammonia leaks to the ejector side, a part of the column supply number is supplied to the ejector solution, and ammonia is converted to NH 4 F by a free HF component.
Collect as. Since this ammonia collecting liquid is returned to the feed liquid of the first series multistage column system, it does not cause a loss, and therefore, the ammonia recovery rate is 100%. The recovered ammonia has a composition of (NH 4 ) 2 CO 3 of about 27%, and HF is below the detection limit (0.1 ppm).

【0074】[0074]

【表3】 [Table 3]

【0075】(実施例10)フッ素含有処理液につい
て、第一系列と第二系列が直列である装置構成を用いる
総合的連続処理回収例を示す。すなわち、第一系列にお
いてフッ化アンモニウム含有溶液を処理し、処理液は第
二系列において希フッ化水素酸溶液に合流して連続的に
フッ化カルシウムを回収する。第一系列アンモニア分離
システムからは濃アンモニア水を回収し、第二系列の後
端からフッ素を除去した純水を回収する。
(Example 10) An example of comprehensive continuous processing and recovery of a fluorine-containing treatment liquid using an apparatus configuration in which a first series and a second series are connected in series will be described. That is, the ammonium fluoride-containing solution is treated in the first series, and the treatment liquid is combined with the dilute hydrofluoric acid solution in the second series to continuously recover calcium fluoride. Concentrated ammonia water is recovered from the first series ammonia separation system, and pure water from which fluorine has been removed is recovered from the rear end of the second series.

【0076】多段カラムシステムは実施例1、3に示し
た構成、実施例4〜8に示した制御条件において用い、
またアンモニア分離システムは実施例9に示した構成に
おいて用いた。処理結果を、表4、5に示す。表4は第
一系列の多段カラムシステムによるフッ素回収結果を示
し、表5は第2系列の多段カラムシステムによるフッ素
及び水回収結果を示す。
The multi-stage column system is used under the configuration shown in Embodiments 1 and 3 and the control conditions shown in Embodiments 4 to 8.
The ammonia separation system was used in the configuration shown in Example 9. Tables 4 and 5 show the processing results. Table 4 shows the results of fluorine recovery by the first series of multistage column systems, and Table 5 shows the results of fluorine and water recovery by the second series of multistage column systems.

【0077】表4に示すように、フッ化アンモニウム含
有溶液から多段カラムシステムにより約98%のフッ素
がフッ化カルシウムとして回収された。カラム流出液に
は炭酸アンモニウムおよびHF0.28%が残存する。
残余のフッ素は第二系列で回収される。
As shown in Table 4, about 98% of fluorine was recovered as calcium fluoride from the ammonium fluoride-containing solution by a multi-column system. Ammonium carbonate and HF 0.28% remain in the column effluent.
Residual fluorine is recovered in a second series.

【0078】表3においてすでに示したように、上記カ
ラム流出液およびカラム発生ガスはアンモニア分離シス
テムにおいて処理され、アンモニア水((NH42CO
3組成で約27%)が回収される。カラム供給液の一部
をエジェクター捕集液に用いた後カラムに戻せば、アン
モニア回収率は約100%となることは実施例9で述べ
た。
As already shown in Table 3, the column effluent and the column-evolved gas were treated in an ammonia separation system, and ammonia water ((NH 4 ) 2 CO
( About 27% for 3 compositions) is recovered. As described in Example 9, when a part of the column supply liquid was used as the ejector collection liquid and returned to the column, the ammonia recovery rate was about 100%.

【0079】表5に示すように、第二系列多段カラムシ
ステムは、希フッ化水素酸溶液に、第一系列アンモニア
分離システムによるアンモニア除去液を合流して処理
し、フッ化カルシウムおよび水を回収する。フッ素回収
率は、第一系列、第二系列を合計してほぼ100%であ
る。
As shown in Table 5, the second series of multi-stage column systems were processed by combining the dilute hydrofluoric acid solution with the ammonia removing solution from the first series ammonia separation system to recover calcium fluoride and water. I do. The fluorine recovery rate is almost 100% in total for the first series and the second series.

【0080】また、回収水は炭酸カルシウムの溶解があ
るものの、水資源として十分利用できる純度である。
The recovered water has sufficient purity as a water resource although calcium carbonate is dissolved.

【0081】[0081]

【表4】 [Table 4]

【0082】[0082]

【表5】 [Table 5]

【0083】(実施例11)図11に、ウォーターフラ
ッシュ方式粒体移送システムを示す。
(Embodiment 11) FIG. 11 shows a water-flush type granular material transfer system.

【0084】粒状炭酸カルシウムは、サイロ1101か
らスラリー槽1102に移され、水1103と混合して
スラリー状とし、スラリーポンプ1104によりウォー
ターフラッシュ管1105を経て多段カラムシステムの
必要とするカラム1106に供給される。
The granular calcium carbonate is transferred from the silo 1101 to a slurry tank 1102, mixed with water 1103 to form a slurry, and supplied to a column 1106 required for a multi-stage column system via a water flash tube 1105 by a slurry pump 1104. You.

【0085】フッ化カルシウム転換を終了したカラム内
の粒状フッ化カルシウム1107は、ポンプ1108か
ら供給される水と共にカラム下端からウォーターフラッ
シュ管を経て、フレキシブルコンテナーバッグ1109
に輸送される。コンテナーバッグは水透過性であり、輸
送水はピット1110に流下する。
The granular calcium fluoride 1107 in the column after the completion of the calcium fluoride conversion passes through a water flush tube from the lower end of the column together with the water supplied from the pump 1108 and passes through a flexible container bag 1109.
Transported to The container bag is water permeable and the transport water flows down to the pit 1110.

【0086】このようにして、粒体物流は、特に輸送装
置を設置することなく容易に実施できる。
[0086] In this way, the particle distribution can be easily carried out without particularly installing a transportation device.

【0087】(実施例12)表6に、コンテナーバッグ
に充填した粒状フッ化カルシウムの水分含有量を示す。
水分含有量は、充填直後でも約18%である。しかし、
粒状であることとコンテナーバッグが水透過性であるこ
とにより、放置と共に水分含有量は約15%に低下す
る。一般的なスラッジの水分含有量は約80%であるこ
とと比較して、これだけでも輸送重量は約1/4に減少
している。
Example 12 Table 6 shows the water content of the granular calcium fluoride filled in the container bag.
The water content is about 18% even immediately after filling. But,
Due to the granularity and the water permeability of the container bag, the moisture content drops to about 15% upon standing. This alone reduces the transport weight by about 1/4 compared to a typical sludge moisture content of about 80%.

【0088】粒状フッ化カルシウム充填コンテナーバッ
グを乾燥保管室に貯蔵することにより、さらに水分含有
量を低下させることが出来る。乾燥保管室の相対湿度を
20〜60%、好ましくは温度を30〜50℃に保持し
たときの水分含有量低下効果を表6に示した。乾燥保管
により、コンテナーバッグ表面に湿潤はなく、混積輸送
が可能であり、輸送費の削減に寄与できる。
By storing the granular calcium fluoride-filled container bag in a dry storage room, the water content can be further reduced. Table 6 shows the effect of lowering the water content when the relative humidity of the drying storage room was maintained at 20 to 60%, preferably at a temperature of 30 to 50 ° C. Due to the dry storage, there is no wetness on the surface of the container bag, and it is possible to carry out mixed transportation, thereby contributing to a reduction in transportation costs.

【0089】[0089]

【表6】 ──────────────────────────────────── 水分含有量 コンテナーバッグ表面湿潤状況 % ──────────────────────────────────── 充填直後 18 混積輸送に不可能 充填 時間放置後 15 混積輸送にやや困難 乾燥保管室 時間放置後 11-13 混積輸送容易 ──────────────────────────────────── 乾燥保管室条件:相対湿度20〜60%、温度 30〜
50℃
[Table 6] 水分 Water content Container bag surface wetness% ─直 後 Immediately after filling 18 Impossible for mixed loading transportation 15 mixing after standing for filling time Slightly difficult to transport by load Dry storage room After leaving for a while 11-13 Mixed transport is easy ────────────────────────────────条件 Dry storage room conditions: relative humidity 20-60%, temperature 30-
50 ℃

【0090】(実施例13)図12に、地域的集中総合
システムを例示する。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 12 illustrates a regional centralized integrated system.

【0091】各半導体製造プラント1208、120
8’で排出される濃厚フッ化アンモニウム含有溶液12
01を処理する多段カラムシステムとアンモニア分離シ
ステムからなる第一系列は各製造プラントに設置せず、
地域集中システム1203を設置し、各製造プラントと
の間に輸送ライン1204、1205を設置する。
Each semiconductor manufacturing plant 1208, 120
Concentrated ammonium fluoride-containing solution 12 discharged at 8 '
The first series consisting of a multi-stage column system for processing 01 and an ammonia separation system is not installed in each manufacturing plant,
A regional centralized system 1203 is installed, and transport lines 1204 and 1205 are installed between each of the manufacturing plants.

【0092】一方、希薄フッ化水素酸含有溶液を処理す
る多段カラムシステムからなる第二系列1202は、各
工場内に設置し、各製造プラントで直接処理する。希薄
フッ化水素酸は液量が大きく、輸送して処理することは
経済性に合わない。
On the other hand, a second series 1202 composed of a multi-stage column system for treating a dilute hydrofluoric acid-containing solution is installed in each factory and is directly processed in each manufacturing plant. Dilute hydrofluoric acid has a large liquid volume, and transporting and treating it is not economically feasible.

【0093】濃厚フッ化アンモニウム含有溶液1201
は、輸送ライン1204により地域集中システム120
3に輸送し、処理液を輸送ライン1205により各製造
プラントに返送し、フッ素・水回収の仕上げを行う。
A solution 1201 containing concentrated ammonium fluoride
Is connected to the regional centralized system 120 by the transport line 1204.
3 and the treatment liquid is returned to each manufacturing plant via the transportation line 1205 to finish the fluorine / water recovery.

【0094】輸送ライン1206、輸送ライン1207
は、炭酸カルシウム・フッ化カルシウム輸送ラインであ
る。
The transport lines 1206 and 1207
Is a calcium carbonate / calcium fluoride transport line.

【0095】このような集中処理は、設備効率・運転効
率さらには物流輸送効率の総てに得策であり、効果的で
ある。
[0095] Such centralized processing is advantageous for all of the equipment efficiency, the operation efficiency, and the physical distribution transportation efficiency, and is effective.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明の資源回生装置により、使用済み
のフッ化水素酸、フッ化アンモニウム溶液から蛍石資源
に代替できる粒状フッ化カルシウムを回収することが可
能となり、同時に濃アンモニア水及び純水も回収するこ
とが可能となる。即ち、本発明により、効率よくフッ化
カルシウム、アンモニア、水の資源を回収できる連続運
転方式の資源回生装置を提供することが可能となる。
According to the resource regenerating apparatus of the present invention, it is possible to recover granular calcium fluoride which can be used as a fluorite resource from a used hydrofluoric acid and ammonium fluoride solution, and at the same time, conc. Water can also be recovered. That is, according to the present invention, it is possible to provide a continuous operation type resource regenerating apparatus capable of efficiently recovering calcium fluoride, ammonia, and water resources.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の資源回生装置の一構成例を示す概念図
である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a resource regeneration device of the present invention.

【図2】多段カラムの破過曲線を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a breakthrough curve of a multi-stage column.

【図3】多段カラムシステムの構成例を示す概念図であ
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of a multi-stage column system.

【図4】HF溶液の伝導度を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the conductivity of an HF solution.

【図5】HF及びNH3溶液の濃度と伝導度との関係を
示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the concentrations of HF and NH 3 solutions and the conductivity.

【図6】HF溶液の空塔速度とCO2ガス空塔速度の関
係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the superficial velocity of the HF solution and the superficial velocity of the CO 2 gas.

【図7】HF初濃度とFイオン平衡濃度との関係を示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the HF initial concentration and the F ion equilibrium concentration.

【図8】カラム流出液中の微粒フッ化カルシウム濃度と
カラム段数との関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the concentration of fine calcium fluoride in the column effluent and the number of column stages.

【図9】炭酸カルシウム粒子サイズと反応転換率との関
係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between calcium carbonate particle size and reaction conversion.

【図10】アンモニア分離システムの構成例を示す概念
図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a configuration example of an ammonia separation system.

【図11】ウォーターフラッシュ方式粒体移送システム
の一例を示す概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an example of a water-flush type particle transfer system.

【図12】本発明の資源回生装置の地域集中処理方式を
示す概念図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an area centralized processing method of the resource regeneration device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 第一の多段カラムシステム、 101’、102’ カラム、 102 第二の多段カラムシステム、 103 アンモニア分離システム、 103−1 アンモニア蒸発器、 103−2 アンモニア凝縮器、 103−3 エジェクター、 104 粒体移送システム、 301、301’ 充填カラム、 302 粒状炭酸カルシウム供給機構、 303 粒状フッ化カルシウム排出機構、 304 溶液供給口、 305 送液ポンプ、 306 純水の供給口、 307 溶液排出口、 308 ガス排出口、 309 撹伴機、 310 液面センサー、 311 濃度モニター、 1001 第一系列多段カラムシステム、 1002 アンモニア蒸発槽、 1003 ミストセパレータ、 1004 アンモニア水凝縮器、 1005 エジェクター、 1006 スチーム、 1007 コンデンサー、 1008 冷却水、 1009 回収アンモニア槽、 1010 酸性溶液、 1011 第二系列多段カラムシステム、 1101 CaCO3サイロ、 1102 スラリー槽、 1103 水供給口、 1104 スラリーポンプ、 1105 ウォーターフラッシュ管、 1106 CaCO3、 1107 CaF2、 1108 水供給ポンプ、 1109 CaF2コンテナーバッグ、 1110 ピット 1201 濃厚フッ化アンモニウム含有溶液、 1202 第二系列処理プラント、 1203 地域集中システム、 1204、1205、1206、1207 輸送ライ
ン、 1208、1208’ 各半導体製造プラント。
101 first multistage column system, 101 ', 102' column, 102 second multistage column system, 103 ammonia separation system, 103-1 ammonia evaporator, 103-2 ammonia condenser, 103-3 ejector, 104 granules Transfer system, 301, 301 'packed column, 302 particulate calcium carbonate supply mechanism, 303 particulate calcium fluoride discharge mechanism, 304 solution supply port, 305 liquid feed pump, 306 pure water supply port, 307 solution discharge port, 308 gas discharge Outlet, 309 stirrer, 310 liquid level sensor, 311 concentration monitor, 1001 first series multi-stage column system, 1002 ammonia evaporation tank, 1003 mist separator, 1004 ammonia water condenser, 1005 ejector, 1006 steam, 1007 con Nsa, 1008 cooling water, 1009 recovered ammonia tank, 1010 acidic solution, 1011 second series multi-stage column system, 1101 CaCO 3 silos, 1102 slurry tank 1103 water supply port, 1104 slurry pump, 1105 Water flash tube, 1106 CaCO 3, 1107 CaF 2 , 1108 water supply pump, 1109 CaF 2 container bag, 1110 pit 1201 concentrated ammonium fluoride containing solution, 1202 second series processing plant, 1203 regional centralized system, 1204, 1205, 1206, 1207 transport line, 1208, 1208 '' Each semiconductor manufacturing plant.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/306 H01L 21/306 Z (72)発明者 佐藤 伸 神奈川県厚木市森の里若宮7−1栗田工業 株式会社内 (72)発明者 村井 行男 東京都豊島区北大塚1−13−2日立プラン ト建設株式会社内 (72)発明者 星 信行 東京都江東区新砂1丁目2番8号オルガノ 株式会社内 (72)発明者 小島 泉里 神奈川県厚木市岡田2−4−37野村マイク ロサイエンス株式会社内 (72)発明者 楠原 昌樹 東京都中央区日本橋室町4−2−16株式会 社渡邊商行内 (72)発明者 板野 充司 大阪府摂津市西一津屋1−1ダイキン工業 株式会社内 (72)発明者 福留 敏郎 大阪府堺市海山町7−227ステラケミファ 株式会社内 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ヶ袋2の1の17の 301Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 21/306 H01L 21/306 Z (72) Inventor Shin Sato 7-1 Morinosatowakamiya, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture Kurita Industry Co., Ltd. (72) Inventor Murai Yukio Hitachi Plant Construction Co., Ltd., 1-13-2 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo (72) Inventor Nobuyuki 1-2-8 Shinsuna, Koto-ku, Tokyo Organo Co., Ltd. (72) Inventor Izumi Kojima 2-4-37 Okada, Atsugi City, Kanagawa Prefecture Inside Nomura Micro Science Co., Ltd. (72) Inventor Masaki Kusuhara 4-2-16 Nihonbashi Muromachi, Chuo-ku, Tokyo Inside Shoko Watanabe Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuji Itano Osaka (72) Inventor Toshiro Fukudome 7-227 Kaiyamacho, Sakai-shi, Osaka, Japan Inside (72) Inventor, Tadahiro Omi Yonegabukuro, Aoba-ku, Sendai, Miyagi Prefecture 2 1 of 17 301

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体製造ウエットステーションにおい
て用いられたフッ化水素酸含有溶液及びフッ化アンモニ
ウム含有溶液からフッ化カルシウム、アンモニア水及び
水を回収する資源回生装置であって、 フッ化アンモニウム含有溶液を処理する第一の多段カラ
ムシステムと、該処理液からアンモニア水を分離するア
ンモニア分離システムと、フッ化水素酸含有溶液を処理
する第二の多段カラムシステムと、前記第一及び第二の
多段カラムシステムの各カラムに粒状炭酸カルシウムを
充填し、フッ化水素酸又はフッ化アンモニウムとの固相
反応により生成した粒状フッ化カルシウムを取り出す粒
体移送システムと、からなり、 粒状炭酸カルシウムを充填した前記第一の多段カラムに
フッ化アンモニウム含有溶液を供給、処理して粒状炭酸
カルシウムを粒状フッ化カルシウムに変換し、第一多段
カラムシステム処理液を前記アンモニア分離システムに
供給してアンモニア水を分離回収し、アンモニアを除去
したアンモニア分離システム処理液又は該処理液及びフ
ッ化水素酸含有溶液又はフッ化水素酸含有溶液を粒状炭
酸カルシウムを充填した前記第二の多段カラムシステム
に供給、処理し、粒状炭酸カルシウムを粒状フッ化カル
シウムに変換して、フッ素を除去した水を回収し、さら
に、前記第一及び第二の多段カラムシステムのフッ化カ
ルシウムへの反応が終了したカラムから順次、前記粒体
移送システムにより、粒状フッ化カルシウムを取り出し
回収するとともに粒状炭酸カルシウムの充填を行う構成
としたことを特徴とする資源回生装置。
1. A resource regenerating apparatus for recovering calcium fluoride, ammonia water and water from a hydrofluoric acid-containing solution and an ammonium fluoride-containing solution used in a semiconductor manufacturing wet station, comprising: an ammonium fluoride-containing solution; A first multi-stage column system for processing, an ammonia separation system for separating ammonia water from the processing solution, a second multi-stage column system for processing a hydrofluoric acid-containing solution, and the first and second multi-stage columns A granular transfer system in which each column of the system is filled with granular calcium carbonate, and a granular calcium fluoride produced by a solid-phase reaction with hydrofluoric acid or ammonium fluoride is taken out. An ammonium fluoride-containing solution is supplied to the first multi-stage column and treated to form granular calcium carbonate. Is converted to granular calcium fluoride, and the first multi-stage column system treatment liquid is supplied to the ammonia separation system to separate and recover ammonia water, and the ammonia separation system treatment liquid from which ammonia has been removed or the treatment liquid and fluoride Hydrogen-containing solution or hydrofluoric acid-containing solution is supplied to the second multi-stage column system filled with granular calcium carbonate, treated, and converted from particulate calcium carbonate to particulate calcium fluoride to remove water from which fluorine has been removed. Recovered, and further, from the column in which the reaction of the first and second multi-stage column systems to calcium fluoride is completed, the granular calcium fluoride is sequentially taken out and recovered by the granular material transfer system, and the granular calcium carbonate is filled. A resource regenerating apparatus characterized in that it performs the following.
【請求項2】 前記多段カラムシステムは、複数の粒状
炭酸カルシウム充填カラムとフッ化アンモニウム含有溶
液又はフッ化水素酸含有溶液供給ラインの直列接続で構
成され、該溶液は先端カラムから末端カラムへ供給さ
れ、粒状炭酸カルシウムは先端カラムで粒状フッ化カル
シウムに転換後に取り出され、該先端カラムは粒状炭酸
カルシウムを充填して末端カラムとして接続されるカラ
ムサイクルを繰り返す構成とすることを特徴とする請求
項1に記載の資源回生装置。
2. The multi-stage column system comprises a plurality of granular calcium carbonate packed columns and a series connection of an ammonium fluoride-containing solution or a hydrofluoric acid-containing solution supply line, and the solution is supplied from the front column to the end column. Wherein the granular calcium carbonate is taken out after being converted into granular calcium fluoride by a tip column, and the tip column is configured to repeat a column cycle filled with particulate calcium carbonate and connected as an end column. 2. The resource regeneration device according to 1.
【請求項3】 前記多段カラムシステムのカラム段数N
が、次式(1)、(2)によって規定されることを特徴
とする請求項1又は2に記載の資源回生装置。 nY+Z=X (1) N=m+1 (2) ここに、 X:粒状炭酸カルシウムの粒状フッ化カルシ
ウムへの転換日数(実測値) Y:カラムに充填された粒状炭酸カルシウムの寿命日数
(計算値) Z:カラムの破過点日数(実測値) m:(1)式により得られるn値を切り上げた整数値
3. The number of column stages N of the multi-stage column system
Is defined by the following formulas (1) and (2). nY + Z = X (1) N = m + 1 (2) where, X: days of conversion of granular calcium carbonate to granular calcium fluoride (actually measured values) Y: days of life of granular calcium carbonate packed in the column
(Calculated value) Z: Days of breakthrough point of column (actual measurement value) m: Integer value obtained by rounding up n value obtained by equation (1)
【請求項4】 前記多段カラムシステムのカラム処理容
量の拡張を、前記寿命日数Yの増加、及び/または前記
カラム段数Nの増加により、行うことを特徴とする請求
項3に記載の資源回生装置。
4. The resource regeneration apparatus according to claim 3, wherein the expansion of the column processing capacity of the multi-stage column system is performed by increasing the number of life days Y and / or increasing the number of column stages N. .
【請求項5】 前記多段カラムシステムのカラムは、カ
ラム上部又は下部に粒状炭酸カルシウムの供給機構、カ
ラム下部に溶液および純水の供給機構と粒状フッ化カル
シウム排出機構、カラム上部に溶液およびガスの排出機
構を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項に記載の資源回生装置。
5. A column of the multi-stage column system, wherein a supply mechanism of granular calcium carbonate is provided at an upper or lower part of the column, a supply mechanism of a solution and pure water and a discharge mechanism of particulate calcium fluoride are provided at a lower part of the column, and a solution and gas of 5. The apparatus according to claim 1, further comprising a discharge mechanism.
A resource regeneration device according to the item.
【請求項6】 前記多段カラムシステムの各カラムは、
カラム充填層を水平方向に微動させ、カラム通過溶液を
垂直方向にショートパスさせない格子型撹伴羽を有する
撹伴機を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の資源回生装置。
6. Each column of the multi-stage column system,
6. A stirrer having a lattice-type stirrer that finely moves the column packed bed in the horizontal direction and does not short-pass the solution passing through the column in the vertical direction, is provided. Resource regeneration equipment.
【請求項7】 前記多段カラムシステムの各カラムは、
液面センサーを備え、送液ポンプ駆動とリンクして、溶
液供給速度の変動に関りなくカラム内液面を一定に維持
することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記
載の資源回生装置。
7. Each column of the multi-stage column system comprises:
7. The liquid level sensor according to claim 1, wherein a liquid level sensor is provided, and the liquid level pump is linked to drive the liquid feed pump to maintain the liquid level in the column constant irrespective of the fluctuation of the solution supply speed. Resource regeneration equipment.
【請求項8】 前記多段カラムシステムの各カラムは非
接液検出方式の濃度モニターを装備し、カラム破過曲線
のモニタリングによるカラムサイクル時期、粒状フッ化
カルシウムへの転換時期の制御をおこなうことを特徴と
する請求項1〜7のいずれか1項に記載の資源回生装
置。
8. Each column of the multi-stage column system is provided with a concentration monitor of a non-wetted detection system, and controls a column cycle time and a conversion time to granular calcium fluoride by monitoring a column breakthrough curve. The resource regeneration device according to any one of claims 1 to 7, wherein:
【請求項9】 前記濃度モニターが電磁場検出式伝導度
計であり、アンモニアの共存の影響を受けずにフッ素濃
度を計測することにより制御されることを特徴とする請
求項8に記載の資源回生装置。
9. The resource regeneration according to claim 8, wherein the concentration monitor is an electromagnetic field detecting conductivity meter, and is controlled by measuring the fluorine concentration without being affected by the coexistence of ammonia. apparatus.
【請求項10】 前記多段カラムシステムの各カラムに
おいて、溶液供給量と反応ガス発生量を合計する空塔速
度が略10(m3/hr)/m3以下である溶液供給速度
に制御されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか
1項に記載の資源回生装置。
10. In each column of the multi-stage column system, the superficial superposition speed for summing the solution supply amount and the reaction gas generation amount is controlled to a solution supply speed of about 10 (m 3 / hr) / m 3 or less. The resource regeneration device according to any one of claims 1 to 9, wherein:
【請求項11】 前記第二の多段カラムシステムに供給
される溶液中のフッ化水素酸濃度C0が2000ppm
以下のとき、処理液中フッ化水素酸濃度C(ppm)を
次式(3)の関係範囲に制御することを特徴とする請求
項1〜10のいずれか1項に記載の資源回生装置。 C=15/(logC0) (3)
11. The hydrofluoric acid concentration C 0 in the solution supplied to the second multi-stage column system is 2000 ppm.
The resource regenerating apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the hydrofluoric acid concentration C (ppm) in the treatment liquid is controlled in the following range in the following relation (3). C = 15 / (log C 0 ) (3)
【請求項12】 前記第二の多段カラムシステムの先端
カラム中の粒状炭酸カルシウムの反応時に発生するフッ
化カルシウム微粒子を、後続するカラム中の粒状炭酸カ
ルシウム層に固着凝集させて分離することを特徴とする
請求項1〜11のいずれか1項に記載の資源回生装置。
12. The method according to claim 1, wherein the fine particles of calcium fluoride generated during the reaction of the particulate calcium carbonate in the tip column of the second multi-stage column system are fixed and aggregated on the particulate calcium carbonate layer in the subsequent column and separated. The resource regeneration device according to any one of claims 1 to 11, wherein
【請求項13】 前記第二の多段カラムシステムの各カ
ラムに充填する粒状炭酸カルシウムの転換日数Xを、平
均粒子径D(μm)と処理する希薄フッ化水素酸濃度C
0(ppm)に対応して、次式(4)によって定めるこ
とを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の
資源回生装置。 X = 70(D/C0) 〜 100(D/C0) (4)
13. The conversion time X of granular calcium carbonate to be packed in each column of the second multi-stage column system is defined as an average particle diameter D (μm) and a dilute hydrofluoric acid concentration C to be treated.
The resource regeneration apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the resource regeneration apparatus is determined by the following equation (4) corresponding to 0 (ppm). X = 70 (D / C 0 ) to 100 (D / C 0 ) (4)
【請求項14】 前記多段カラムシステムの各カラムに
充填する粒状炭酸カルシウムのシリカ含有率SCを、次
式(5)によって選定することを特徴とする請求項1〜
13のいずれか1項に記載の資源回生装置。 SC=10(SF−0.05) (5) ここに、 SC : 粒状炭酸カルシウムのシリカ含有率 SF : 粒状フッ化カルシウムのシリカ含有率
14. The content of silica S C of the granular calcium carbonate to be filled in each column of the multistage column system, according to claim, characterized in that selected by the following equation (5) 1
14. The resource regeneration device according to any one of 13). S C = 10 (S F -0.05 ) (5) Here, S C: silica content of granular calcium carbonate S F: silica content of granulated calcium fluoride
【請求項15】 前記アンモニア分離システムが、アン
モニア蒸発槽と、ミストセパレータと、アンモニア水凝
縮器と、エジェクターとから構成され、前記アンモニア
蒸発槽においては前記第一の多段カラムシステムから流
出するアンモニア含有溶液から40〜80℃、100〜
600torrにおいてアンモニアを蒸発除去し、アン
モニアを除去した溶液を前記第二の多段カラムシステム
に供給し、一方蒸発ガスは前記ミストセパレータにおい
てフッ化物ミストを分離し、前記アンモニア凝縮器にお
いてアンモニア水を凝縮補集して濃アンモニア水を回収
し、前記エジェクターにおいて残留アンモニアガスを酸
性溶液に補集することを特徴とする請求項1〜14のい
ずれか1項に記載の資源回生装置。
15. The ammonia separation system comprises an ammonia evaporator, a mist separator, an ammonia water condenser, and an ejector, wherein the ammonia evaporator contains ammonia flowing out of the first multi-stage column system. 40-80 ° C from solution, 100-
At 600 torr, the ammonia is removed by evaporation, and the solution from which the ammonia has been removed is supplied to the second multi-stage column system, while the evaporated gas separates fluoride mist in the mist separator and condenses ammonia water in the ammonia condenser. The resource regenerating apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein the concentrated ammonia water is collected to collect the residual ammonia gas in the ejector, and the acidic ammonia solution is collected in the ejector.
【請求項16】 前記酸性溶液は、前記第一の多段カラ
ムシステムに供給するフッ化アンモニウム含有溶液を用
いることを特徴とする請求項15に記載の資源回生装
置。
16. The resource regenerating apparatus according to claim 15, wherein an ammonium fluoride-containing solution supplied to the first multi-stage column system is used as the acidic solution.
【請求項17】 前記粒体移送システムにおいて、粒状
炭酸カルシウムがサイロから前記多段カラムシステムの
カラムへの充填が、ウォーターフラッシュ方式により行
われることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項
に記載の資源回生装置。
17. The method according to claim 1, wherein, in the granular material transfer system, packing of the granular calcium carbonate from the silo into the column of the multi-stage column system is performed by a water flush method. A resource regeneration device according to claim 1.
【請求項18】 前記粒体移送システムにおいて、前記
多段カラムシステムのカラムからの粒状フッ化カルシウ
ムの取り出しおよび包装がウォーターフラッシュ方式に
より行われ、該粒状フッ化カルシウムスラリーを水透過
性フレキシブルコンテナーバッグに充填する方式である
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載
の資源回生装置。
18. The method for removing granular calcium fluoride from a column of the multi-stage column system and packing the granular calcium fluoride in a water-flush method in the granular material transfer system, and transferring the granular calcium fluoride slurry to a water-permeable flexible container bag. The resource regenerating apparatus according to any one of claims 1 to 17, wherein the apparatus is a filling method.
【請求項19】 相対湿度20〜60%に保持される粒
状フッ化カルシウム充填コンテナーバッグ保管室を設け
たことを特徴とする請求項18に記載の資源回生装置。
19. The resource regenerating apparatus according to claim 18, further comprising a container bag storage room filled with granular calcium fluoride maintained at a relative humidity of 20 to 60%.
【請求項20】 前記保管室の温度を30〜50℃に保
持することを特徴とする請求項19に記載の資源回生装
置。
20. The resource regeneration apparatus according to claim 19, wherein the temperature of the storage room is maintained at 30 to 50 ° C.
【請求項21】 前記第一の多段カラムシステムと前記
アンモニア分離システムからなる第一系列設備は地域毎
に集中し、フッ化水素酸含有溶液を処理する第二の多段
カラムシステムからなる第二系列設備は各工場に分散
し、前記集中第一系列設備への溶液輸送ラインと各工場
第二系列設備への処理溶液の返送ラインを設置し、地域
的総合システムとして運用する請求項1〜20のいずれ
か1項に記載の資源回生装置。
21. A first series of equipment comprising the first multi-stage column system and the ammonia separation system is concentrated in each region, and a second series of equipment comprising a second multi-stage column system for treating a solution containing hydrofluoric acid is provided. 21. The equipment according to claim 1, wherein equipment is dispersed in each factory, and a solution transport line to the centralized first affiliated facility and a return line for processing solution to each factory second affiliated facility are installed to operate as a regional integrated system. The resource regeneration device according to claim 1.
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