KR100425223B1 - 폐기물소각로에서생성되고유독성금속의염화물을함유한플라이애시의처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인 화합물을 함유한 반응 물질을 첨가함으로써 폐기물 소각로에서 생성되고 유독성 금속의 염화물을 함유한 플라이 애시를 고온에서 인산화시켜 유독성 금속 염화물을 인산염으로 전환시키는 단계를 포함하고, 상기 인 화합물이 비금속 화합물이고, 염화 생성물이 기체 형태로 배출되도록 하는 상기 플라이 애시의 처리 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기된 방법을 수행되도록 하는 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐기물 소각로에서 생성되고 유독성 금속의 염화물을 함유한 플라이 애시(fly ash)의 처리 방법에 관한 것이다.
산업 또는 핵 폐기물로부터 생성된 플라이 애시뿐만 아니라, 생활 폐기물의 소각 연무로부터의 세정 잔류물(REFIOM이라고 칭한다)도 유독성 금속을 함유한 화합물을 다량 함유한다.
유독성 금속은 환경을 오염시키는 금속을 의미한다. 유독성 금속에는 중금속(예, 아연), 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속(예, 세슘 및 스트론튬) 및 방사성 금속이 포함된다. 이 유독성 금속은 생활 폐기물에서 생성된 폐기물, 또는 통상 또는 핵 산업으로부터 생성된 폐기물에서 발견된다.
폐기물의 소각 동안 화학 반응이 발생되어, 특히 유독성 금속을 함유한 화합물을 형성시킨다. 이러한 화합물은 REFIOM에서 발견되며, 독성 화합물이 주위 환경에 분산되지 않게 처리되어야 한다.
플라이 애시가 불활성이 되도록 시멘트화 및 유리화로 처리하는 방법이 알려져 있다. 유리화는 안정한 매트릭스(matrix) 내에 유독한 원소를 농축시켜, 소각 잔류물의 부피를 감소시키는 기술이다.
소각된 대부분의 폐기물은 염화물, 특히 중금속의 염화물을 형성할 수 있는 염소를 함유한다. 생활 폐기물은 예를 들어 폴리 비닐 클로라이드(PVC)로 제조된 상품에서 생성되는 다량의 염소를 함유할 수 있다.
유독성 금속 염화물은 가용성이며, 환경에 해를 끼친다. 유독성 금속 염화물을 함유한 플라이 애시는 염소가 모두 포집될 수 없음으로 인해 효과적으로 처리할 수 없다. 그러므로, 플라이 애시를 환경에 불활성이 되게 하는 것이 중요하다.
플라이 애시에서의 염소의 존재는 역청화 또는 시멘트화된 폐기물의 특성, 특히 침출되는 특성을 감소시킨다.
중금속 염화물은 양호한 포집 특성을 갖는 유리화 기술에 의해 제안된 종류의 유리 격자 내에 혼입될 수 없다.
이 문제점을 경감시키기 위해, 두 가지 형태의 처리가 제시되었다. 첫 번째 형태의 처리 공정은 중금속을 제거하는 습식 공정과 이어지는 잔류물 및 중금속을 불활성화 하는 공정을 포함한다. 두 번째 형태의 유리화 처리 공정은 기체의 처리에서 중금속 염화물의 수거 및 중금속을 불활성화 하거나 수거하는 작동, 또는 금속 염화물을 동일 반응계 내에서 상기 유리화된 상의 점착성의 비혼합 상으로 트래핑(trapping)함을 포함한다(예로 든 문헌 FR-A-2 697 451를 참조한다).
지금까지, 제안된 처리법은 수행하기가 어렵고 비용이 많이 드는 것으로 입증되었다.
이러한 단점을 처리하기 위해서, 본 발명은 REFIOM 내에 함유된 금속 염화물을 고온에서 인산화 하는 공정을 제공한다. 반응기에서 수행되는 본 발명의 공정은 다른 화학적 형태(염화물 대신에 인산염)로 중금속을 생성시킨다. 다량의 인산염을 함유한 생성물이 유리화 반응기를 통과할 수 있다. 인산염은 유리 격자에 용이하게 혼입될 수 있다. 여기서, 화합물은 해당하는 금속 염화물보다 상당히 휘발성이 적어지게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 인 화합물을 함유한 반응 물질을 첨가함으로써 플라이 애시를 고온에서 인산화시켜 유독성 금속 염화물을 인산염으로 전환시키는 단계를 포함하여, 상기 인 화합물이 비금속 화합물이고, 염화 생성물이 기체 형태로 배출됨을 특징으로 하여, 폐기물 소각로에서 생성되고 유독성 금속의 염화물을 함유한 플라이 애시를 처리하는 방법을 제공하는데 있다.
반응 온도는 500∼1200℃의 범위가 바람직하다.
반응 물질은 인산, 인산 무수물 및 인산 암모늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 반응 물질은 유기 인 화합물일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 반응기가 상기 플라이 애시를 혼입하는 수단, 인 화합물을 함유하는 반응 물질을 혼입하는 수단, 500℃에서 1200℃ 사이의 온도에서 플라이 애시및 인 화합물 사이에서 인산화 반응이 일어나도록 하는 가열수단, 인산화된 애시를 추출하는 수단 및 플라이 애시와 인 화합물 사이의 반응에 의해 생성된 기체를 배출시키는 수단을 포함함을 특징으로 하여, 폐기물 소각로에서 생성되고 유독성 금속의 염화물을 함유한 플라이 애시를 처리하는 장치를 제공하는 데 있다.
이 장치는 배출 기체 내에 함유된 더스트를 여과하여 수거하도록 상기 기체 배출 수단에 접속된 더스트 수거기를 추가로 포함한다. 더스트 수거기는 건식 더스트 수거기가 될 수 있다.
유리하게, 반응기 장치는 더스트를 다시 반응시키도록 혼입하는 수단을 추가로 포함한다.
또한, 반응기 장치는 배출 수단을 통해서 배출된 연무를 냉각시키는 장치를 포함한다.
가열 수단이 하나 이상의 버너(burner)를 포함한다면, 또한 이러한 버너도 반응 물질을 혼입하는 수단으로서 작용될 수 있다.
반응기는 회전 튜브 주위에 제조된 형태일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 반응기는 유리화 공정을 수행하는 수단을 제공하는 용융노(melting furnace)를 포함하고, 여기서 용융노는 플라이 애시의 인산화 및 인산화된 애시의 유리화를 연속적으로 수행하도록 할 수 있다.
제 1도에 도시된 장치는 휘발성 염화물을 인산화시키는 반응기(1)을 포함한다. 이러한 반응기(1)은 화학 분야에서는 잘 알려져 있다. 예를 들면, 이 반응기는 회전 튜브 주위에서 일어나는 형태의 반응이다. 이 반응기는 500℃에서 1200℃ 사이의 온도에서 가열 수단이 수행되게 한다. 적절한 형태(예, 유기 인산염)로 인을 함유한 반응 물질은 유입 파이프(2)를 통해 고체, 액체 또는 기체 상태로 반응기에 혼입될 수 있다. 필요하다면, 반응 물질은 예를 들면, 반응기의 내부를 가열하는데 사용되는 버너(3)들 중의 하나인 버너를 사용함으로써 혼입될 수 있다.
또 다른 유입 파이프(4)가 플라이 애시를 반응기 내로 혼입되게 할 수 있다.
인산화된 애시는 반응기의 바닥에 떨어지고, 여기서 인산화된 애시는 번호(5)로 도시된 미끄럼 상자 또는 자동 추출 장치에 의해 추출될 수 있다.
열 및 반응 물질의 영향으로 인해, 플라이 애시에 함유된 금속 염화물은 인산염으로 전환된다. 반응 동안에 형성된 기체는 배출 파이프(6)을 통해 반응하지 않는 금속 염화물을 포함할 수 있는 더스트와 함께 배출된다.
파이프(6)을 통해 배출된 기체는 연무 냉각 장치(8)을 통과한 후에, 더스트 수거기(7)로 흡입된다. 예를 들면, 이 더스트 수거기(7)은 파이프(9)를 사용하여 더스트를 다시 반응기(1)로 돌아가게 하여 더스트를 수거하는 건식 여과 시스템이다. 이러한 재순환은 금속 염화물을 반응하지 않은 반응기로 되돌아가게 한다.
이 더스트-프리(dust-free) 연무는 연무를 함유한 산성 기체가 중화되게 하는 시스템(11) 내에 더스트를 이송하는 파이프(10)을 통해 더스트 수거기(7)로부터 배출된다. (13)에서 기체가 배출되는 동안 비유독성 염은 (12)에서 수거된다.
인산화된 애시는 잘 알려진 기술로 용이하게 유리화 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인산화 공정은 염소가 제거되기 때문에 양질의 최종 폐기물이 되게 하는 시멘트화 또는 역청화 공정과 연계될 수 있다. 최종적으로, 인산화 공정이 충분히 불용성인 폐기물의 생성물을 유도한다면, 이 폐기물은 그 상태대로 저장될 수 있다.
제 2도에 도시된 변형에서, 용융노(20)은 인산화 반응기로 대체될 수 있는데, 이 반응기는 인산화 및 유리화를 동일한 반응기에서 수행될 수 있게 하고, 상기된 경우와 동일하게 기체도 처리되게 한다.
따라서, 제 2도에 도시된 용융노(20)은 공급 파이프(21)을 통과한 플라이 애시, 공급 파이프(22)를 통과한 인을 함유한 반응 물질 및 공급 파이프(23)을 통한 유리화 첨가물을 동시에 공급받는다.
상기된 바와같이, 파이프(24)는 반응에 의해 생성된 기체를 배출하고, 아직 금속 염화물을 함유한 더스트가 기체에 함유된다. 연무 냉각 장치(8)을 통해 더스트 수거기(7)을 통과한 후에, 더스트는 파이프(25)을 통해 용융노로 재순환된다. (26)에서 산화된 애시를 포집한 글래스가 수거된다.
제 1도는 플라이 애시의 처리를 위한 본 발명에 따른 제 1 변형장치를 개략적인 방법으로 도시한다.
제 2도는 플라이 애시의 처리를 위한 본 발명에 따른 제 2 변형장치를 개략적인 방법으로 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 설명
반응기 ................. 1 버너 .................... 3
더스트 수거기 ............ 7 용융노 ................... 20
연무 냉각 장치 ........... 8
Claims (12)
- 인 화합물을 함유한 반응 물질을 첨가함으로써, 폐기물 소각로에서 생성되고 유독성 금속의 염화물을 함유한 플라이 애시를 고온에서 인산화시켜, 유독성 금속 염화물을 인산염으로 전환시키는 단계를 포함하고, 상기 인 화합물이 비금속 화합물이고, 수득된 염화 생성물이 기체 형태로 배출됨을 특징으로 하여, 상기 플라이 애시를 처리하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 반응 온도가 500∼1200℃의 범위임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반응 물질이 인산, 인산 무수물 및 인산 암모늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반응 물질이 유기 인 화합물임을 특징으로 하는 방법.
- 플라이 애시를 혼힙하는 수단(4);인 화합물을 포함한 반응 물질을 혼입하는 수단(2);500℃에서 1200℃ 사이의 온도에서 플라이 애시와 인 화합물 사이에 인산화 반응이 일어나도록 하는 가열 수단(3);인산화된 애시를 추출하는 수단(5); 및플라이 애시와 인 화합물 사이의 반응에 의해 생성된 기체를 배출시키는 수단(6);을 구비하는 반응기(1)을 포함하는,폐기물 소각로에서 생성되고 유독성 금속의 염화물을 함유하는 플라이 애시를 처리하는 장치.
- 제 5항에 있어서, 배출 기체 내에 함유된 더스트를 여과하여 수거하도록 상기 기체 배출 수단(6)에 접속된 더스트 수거기(7)을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항에 있어서, 더스트 수거기(7)이 건식 더스트 수거기임을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항에 있어서, 반응기가 더스트를 다시 반응시키도록 혼입하는 수단(9)을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 5항에 있어서, 배출 수단(6)을 통해서 배출된 연무를 냉각시키는 장치(8)을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 5항에 있어서, 가열 수단(3)이 반응 물질을 혼입하는 수단으로서 작용하는 하나 이상의 버너를 포함함을 특징으로 하는 장치.
- 제 5항 내지 제 10항 중에 어느 항에 있어서, 반응기가 회전 튜브 주위에 제조된 형태의 반응기임을 특징으로 하는 장치.
- 제 5항 내지 제 10항 중에 어느 항에 있어서, 반응기가 플라이 애시의 인산화 및 인산화된 애시의 유리화를 연속적으로 수행할 수 있도록 유리화 공정을 수행하는 수단을 제공하는 용융노(20)으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
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