KR100486919B1 - Extraction device for metal oxide utilizing waste acid and the method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐산용액에서 금속산화물 분말을 추출하기 위한 공정을 단순화시키고 산화물 회수율을 높임과 동시에 금속염화물로부터 추출되는 산화물 분말의 입도 및 비표면적등의 조절이 용이하며 또한 NaOH를 사용하지 않으므로 환경오염을 감소시키는데 목적이 있다.The present invention simplifies the process for extracting the metal oxide powder from the waste acid solution, improves the oxide recovery rate, and facilitates the control of the particle size and specific surface area of the oxide powder extracted from the metal chloride. Aim to reduce.
본 발명은 철강산세공정이나 도금공정등에서 부산물로 생성되는 폐산용액을 일정한 압력하에서 미스트 상태로 분사시키는 노즐, 상기 노즐에서 분사된 미스트 상태의 폐산용액이 통과하는 튜브, 및 상기 튜브의 내부를 고온의 분위기로 가열하여 미스트 상태의 상기 폐산용액을 열분해시켜 가스와 분말로 분리시키는 가열수단을 포함하는 분무배소로; 상기 분무배소로를 통과하면서 열분해된 가스분말 혼합기체를 선회시켜 분말을 분리하는 싸이클론; 상기 싸이클론에서 분리되지 못한 분말을 포집한 후 가스만을 통과시키는 포집수단; 및 상기 포집수단을 통과한 가스를 중화수에 의해 중화시킨 후 공기만을 외부로 배출하는 가스세정기;를 포함하여 여기서 상기 구성물들은 각각 이송관에 의해 연속적으로 연결함으로써 달성된다.The present invention is a nozzle for spraying the waste acid solution generated as a byproduct in a steel pickling process or plating process under a predetermined pressure in a mist state, a tube through which the spent acid solution sprayed from the nozzle passes through the mist, and the inside of the tube at a high temperature. A spray roaster comprising heating means for heating the atmosphere to pyrolyze the waste acid solution in a mist state and separating the gas into a powder; A cyclone that separates powders by turning the pyrolyzed gas powder mixture gas while passing through the spray furnace; Collecting means for passing only a gas after collecting the powder not separated from the cyclone; And a gas cleaner for neutralizing the gas passing through the collecting means with neutralized water and then discharging only the air to the outside.
Description
본 발명은 각종 중금속이 함유된 폐산용액에서 금속산화물을 추출하기 위한 추출장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an extraction apparatus and method for extracting a metal oxide from the waste acid solution containing various heavy metals.
최근에 금속염화물(MCl2 또는 MCl3)로부터 금속산화물을 제조하기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다.Recently, much research has been made to prepare metal oxides from metal chlorides (MCl 2 or MCl 3 ).
일예로 종래에는 금속염화물을 NaOH와 반응시킴으로써 금속 수산화물을 형성시킨 다음 적당한 온도에서 열분해시킴으로써 금속산화물을 제조하였다.For example, conventionally, metal oxides were prepared by reacting metal chlorides with NaOH to form metal hydroxides, and then pyrolyzing at an appropriate temperature.
이때 형성된 금속산화물에는 다량의 NaCl이 잔류하기 때문에 이를 제거하기 위해서는 수세를 하여야 하며 이에 따른 추가 비용이 발생하게 되며 더욱 중요한 점은 환경적인 문제가 발생한다는 것이다.In this case, since a large amount of NaCl remains in the formed metal oxide, it is necessary to wash with water to remove it, which incurs an additional cost, and more importantly, an environmental problem occurs.
따라서 NaOH를 사용하지 않으면서도 더욱 간단한 공정에 의해 고품질의 금속산화물을 생성할 수 있는 기술의 개발은 매우 중요한 실정이다.Therefore, the development of a technology that can produce a high quality metal oxide by a simpler process without using NaOH is very important.
철강의 산세는 약 90%이상의 염산 산세법을 채택하고 있으며, 이 과정에서 강판표면의 산화물과 HCl(염화수소)이 반응하여 FeCl2(이염화철) 또는 FeCl3 (삼염화철)이 주성분인 폐산이 발생하게 된다.Pickling of steel adopts hydrochloric acid pickling method of more than 90%, and in this process, waste acid with FeCl 2 (iron dichloride) or FeCl 3 (iron trichloride) is generated by the reaction of oxide and HCl (hydrogen chloride) on the surface of steel plate. Done.
또한 도금공정에서도 금속염화물 MCl2(또는 MCl3; M은 2가 또는 3가의 금속)가 다향 함유된 폐액이 발생하게 된다.In addition, in the plating process, a waste solution containing multi-aromatic metal chloride MCl 2 (or MCl 3 ; M is a divalent or trivalent metal) is generated.
종래에는 다음의 반응식 1과 같이 위의 과정에서 생성된 폐산을 NaOH와 같은 강알칼리와 반응시켜 금속 수산화물로 제조한 다음 이를 열분해시킴으로써 금속산화물을 추출하였다.Conventionally, as shown in Scheme 1, waste acid generated in the above process is reacted with strong alkali such as NaOH to prepare a metal hydroxide, and then metal oxide is extracted by thermal decomposition.
M(OH)2 → MOM (OH) 2 → MO
반응식 1과 같이 생성된 금속산화물에는 부산물인 NaCl이 상당량 잔류하므로 고품위의 금속산화물을 얻기 위해서는 수세처리를 하여야 하므로 환경적인 문제가 있었다.Since a considerable amount of by-product NaCl remains in the metal oxide produced as in Scheme 1, it is necessary to wash the water in order to obtain a high quality metal oxide.
이러한 점을 감안하여 일부 실험실적 규모의 배소로가 제작된 사례가 있었지만 이 설비들은 배소로 내에서의 온도 거동 및 분위기, 노즐의 형태, 용액의 분사각 및 분무속도, 반응관의 크기 등의 인자들을 체계적으로 고려하지 않았기 때문에 한정된 상태에서만 사용이 가능하게 되므로 생산규모가 증가하거나 반응조건이 다를 경우에는 배소로를 제작하는 과정에서 시행착오를 반복하게 된다. In view of this, there have been cases where some laboratory scale roasters have been manufactured, but these facilities have factors such as temperature behavior and atmosphere in the roaster, the shape of the nozzle, the spray angle and spray rate of the solution, and the size of the reaction tube. Because they are not systematically considered, they can only be used in a limited state, so if the scale of production increases or the reaction conditions are different, trial and error is repeated in the process of manufacturing the roasting furnace.
한편 분무 열분해에 의한 생성물들의 분말 입도 및 형태, 전자기적 특성은 배소로내에서의 온도 거동 및 분위기, 노즐의 형태, 폐액의 분사각 및 분무속도, 반응관의 크기 등에 의해 영향을 받게 된다.On the other hand, the particle size and shape of the products by the spray pyrolysis, the electromagnetic properties are affected by the temperature behavior and atmosphere in the roasting furnace, the shape of the nozzle, the spray angle and spray rate of the waste liquid, the size of the reaction tube.
이러한 인자들의 영향을 정확히 파악하기 위해서는 폐산의 배소로 안에서의 열분해열을 고려한 기초적인 열화학적 계산이 필수적으로 선행되어야 하며 반응의 진행에 따른 온도의 감소를 예측하여 반응온도를 일정하게 유지시켜 주어야 한다.In order to accurately grasp the influence of these factors, a basic thermochemical calculation considering the heat of pyrolysis in the roasting furnace of waste acid must be carried out in advance, and the reaction temperature must be kept constant by predicting the decrease in temperature as the reaction proceeds. .
따라서 분무배소법에 의해 원하는 금속산화물을 제조하기 위해서는 생성물의 특성에 미치는 위에서 언급한 인자들의 영향 및 열분해열을 고려한 열역학적 계산을 바탕으로 한 로스터의 설계 및 제작이 선행되어야 한다.Therefore, in order to produce the desired metal oxide by spray roasting method, the design and manufacture of the roaster based on the thermodynamic calculation in consideration of the influence of the above factors on the properties of the product and the heat of pyrolysis must be preceded.
생성된 산화물 분말들은 입도가 1μm 이하의 미세분말이므로 이들의 효과적인 포집을 위한 장치가 개발되어야 하며, 또한 폐산이 열분해된 후에 발생하는 HCl가스 및 미세한 생성물 분말들이 노외로 배출되기 때문에 이들의 처리를 위한 흡수장치, 세정기 등의 제작이 수반되어야 한다.Since the produced oxide powders are fine powders having a particle size of 1 μm or less, an apparatus for their effective collection must be developed, and since HCl gas and fine product powders generated after waste acid pyrolysis are discharged out of the furnace, Fabrication of absorbers, scrubbers, etc. must be accompanied.
분무배소법은 주로 제철소 내에서 원료용액이 FeCl2나 MnCl2인 경우에 적용되어 왔으며, CuCl2나 NiCl2와 같은 다른 염화물의 경우에는 거의 연구된 바가 없다. 국내에서는 원료용액이 FeCl2인 경우에 대해서만 일부 연구가 이루어져 왔으며 그나마 이를 위한 배소로의 제작도 모두 외국기술에 의해 이루어져 왔기 때문에 원료용액의 특성에 따른 다양한 산화물 분말의 제조가 어려운 실정이다.The spray roasting method has been mainly applied when the raw material solution is FeCl 2 or MnCl 2 in steel mills, and little has been studied for other chlorides such as CuCl 2 or NiCl 2 . In Korea, some studies have been made only on the case of raw material solution FeCl 2 , but since the production of roasting furnace for this has been done by foreign technology, it is difficult to manufacture various oxide powders according to the characteristics of the raw material solution.
이에 따라 품질이 우수한 세라믹 원료분말은 대부분 수입에 의존하고 있기 때문에 수입대체의 측면에서도 산화물 분말의 제조기술 개발은 매우 시급하다. 이를 위해서는 우선적으로 금속산화물을 고온에서 배소시킴으로써 산화물 분말을 제조할 수 있는 설비제작의 국산화 기술개발이 필수적이다.Accordingly, since most of the high quality ceramic raw material powders depend on imports, it is very urgent to develop oxide powder manufacturing technology in terms of import substitution. For this purpose, it is essential to develop localization technology for the production of equipment that can produce oxide powder by roasting metal oxide at high temperature.
본 발명의 목적은 금속염화물로부터 금속산화물 분말을 추출하기 위한 공정을 단순화시키고 산화물 회수율을 높일 수 있는 폐액을 이용한 산화물 추출장치 및 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to simplify the process for extracting metal oxide powder from metal chlorides and to provide an oxide extraction apparatus and method using waste liquid which can increase the oxide recovery rate.
본 발명의 다른 목적은 폐산의 열분해 반응에 대한 분해열, 노즐 팁의 크기, 용액의 분사각 및 분무속도, 반응로의 형상 및 규격 등이 생성물의 특성에 미치는 효과를 고려하여 금속산화물의 생산성을 향상시키는데 있다.Another object of the present invention is to improve the productivity of metal oxides in consideration of the effects of decomposition heat on the pyrolysis reaction of waste acid, the size of the nozzle tip, the spray angle and spray rate of the solution, the shape and size of the reactor, etc. on the characteristics of the product It is.
본 발명의 다른 목적은 반응후의 산화물 분말의 효과적인 포집 및 유해가스를 중화처리하여 성질이 우수하고 균일한 산화물 분말의 다량 생산이 가능토록 하는데 있다.Another object of the present invention is to effectively produce a large amount of oxide powder having excellent properties and uniformity by neutralizing the effective collection of the oxide powder and the harmful gas after the reaction.
본 발명의 다른 목적은 금속염화물로부터 추출되는 산화물 분말의 입도 및 비표면적등의 조절이 용이하며 또한 NaOH를 사용하지 않으므로 환경오염을 현저하게 감소시킬 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to easily control the particle size and specific surface area of the oxide powder extracted from metal chlorides and to significantly reduce environmental pollution since NaOH is not used.
본 발명의 다른 목적은 생성되는 산화물 분말의 특성에 미치는 인자들의 영향 및 열분해열을 고려한 열역학적 계산을 바탕으로 하여 산화물 분말의 생산규모에 따른 다양한 설비의 제작 및 우수한 품질의 분말을 제조하는데 있다.Another object of the present invention is to manufacture a variety of equipment according to the production scale of the oxide powder and to prepare a powder of excellent quality based on the thermodynamic calculation in consideration of the influence of the factors on the characteristics of the oxide powder produced and the heat of pyrolysis.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐산을 이용한 금속산화물 추출장치는 철강산세공정이나 도금공정등에서 부산물로 생성되는 폐산용액을 일정한 압력하에서 미스트 상태로 분사시키는 노즐, 상기 노즐에서 분사된 미스트 상태의 폐산용액이 통과하는 튜브, 및 상기 튜브의 내부를 고온의 분위기로 가열하여 미스트 상태의 상기 폐산용액을 열분해시켜 가스와 분말로 분리시키는 가열수단을 포함하는 분무배소로; 상기 분무배소로를 통과하면서 열분해된 가스분말 혼합기체를 선회시켜 분말을 분리하는 싸이클론; 상기 싸이클론에서 분리되지 못한 분말을 포집한 후 가스만을 통과시키는 포집수단; 및 상기 포집수단을 통과한 가스를 중화수에 의해 중화시킨 후 공기만을 외부로 배출하는 가스세정기;를 포함하여 여기서 상기 구성물들은 각각 이송관에 의해 연속적으로 연결함으로써 달성된다.Metal oxide extracting apparatus using waste acid of the present invention for achieving the above object is a nozzle for spraying the waste acid solution generated as a by-product in the steel pickling process or plating process under a predetermined pressure in the mist state, the waste acid in the mist state sprayed from the nozzle A spray furnace including a tube through which the solution passes, and heating means for heating the inside of the tube in a high temperature atmosphere to thermally decompose the waste acid solution in a mist state into a gas and a powder; A cyclone that separates powders by turning the pyrolyzed gas powder mixture gas while passing through the spray furnace; Collecting means for passing only a gas after collecting the powder not separated from the cyclone; And a gas cleaner for neutralizing the gas passing through the collecting means with neutralized water and then discharging only the air to the outside, wherein the components are each connected by a continuous pipe.
본 발명에 따른 폐산을 이용한 금속산화물 추출방법은 철강산세공정이나 도금공정등에서 부산물로 생성되는 금속염화물 용액을 반응로 내에서 미립화된 상태로 열분해 시킴으로써 고온에서 순간적으로 반응이 완료되는 현상을 이용하여 직접적으로 금속산화물을 분리하는 분무배소로 및 여기서 분리되는 가스와 분말을 포집하는 분말포집기 및 유해가스를 중화시키는 가스세정기에 의한 일련의 연속적인 공정을 통해 달성된다.Metal oxide extraction method using waste acid according to the present invention is directly using the phenomenon that the reaction is instantaneously completed at a high temperature by thermal decomposition of the metal chloride solution produced as a by-product in the steel pickling process or plating process in the atomized state This is achieved through a series of continuous processes with a spraying furnace for separating metal oxides and a powder collector for trapping gases and powders separated therein and a gas cleaner for neutralizing noxious gases.
상기 포집단계는 상기 가스/분말 혼합기체를 선회시켜 분말을 분리하는 집진단계와 상기 집진단계에서 분리되지 못한 분말을 필터에 의해 포집하는 포집단계로 이루어진다.The collecting step includes a dust collecting step of separating the powder by turning the gas / powder mixture gas and a collecting step of collecting the powder that is not separated in the dust collecting step by a filter.
이하, 본 발명에 따른 산화물 추출장치법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the oxide extraction apparatus method according to the present invention will be described.
전체 부호 1은 산화물 추출장치이고, 10은 폐액을 분사하여 열분해시키는 분무배소로, 20은 가스와 분말을 자중에 의해 분리하는 싸이클론, 30은 가스와 함께 비산되는 분말을 포집하는 포집기, 40은 유해가스를 중화시키기 위한 가스세정기이다. 각각의 장치와 장치사이는 이송관(19)들을 통해 플랜지 결합되어 있다.Reference numeral 1 is an oxide extractor, 10 is a spraying furnace for spraying waste liquid and pyrolysis, 20 is a cyclone for separating gas and powder by its own weight, 30 is a collector for collecting powder scattered with gas, and 40 is It is a gas cleaner to neutralize harmful gas. Each device and the device is flanged through the conveying pipes (19).
도 1을 참조하면, 분무배소로(10;Spray roaster)는 프레임용기(11)내에 가열수단으로 고온의 열을 발산하는 히터(12)가 내장되어 있고, 프레임용기(11)와 히터(12)사이에는 단열재(13)를 개재하여 배소로의 온도손실을 방지한다.Referring to FIG. 1, the spray roaster 10 includes a heater 12 that emits high temperature heat as a heating means in the frame vessel 11, and the frame vessel 11 and the heater 12. The heat loss to the roaster is prevented through the heat insulating material 13 in between.
히터(12)의 중앙에는 프레임용기(11) 중앙을 수직으로 관통하는 튜브(14)가 배치되고, 이 튜브(14)를 통해 분사된 금속염화물 용액이 공기압에 의해 압송된다. In the center of the heater 12, a tube 14 vertically penetrating the center of the frame container 11 is disposed, and the metal chloride solution injected through the tube 14 is pressurized by air pressure.
히터(12)는 전류 22A, 방열량 5KW급을 튜브(14)의 외주연에 다수 적층되고 이들에 의해 튜브(14)내부는 약 1100℃의 고온분위기를 유지한다. The heater 12 is laminated with a plurality of currents 22A and a heat dissipation amount of 5KW on the outer periphery of the tube 14, whereby the inside of the tube 14 maintains a high temperature atmosphere of about 1100 ° C.
실시예에서는 튜브(14)를 석영관을 사용하고 있으나 고온의 분위기에서 견딜 수 있는 재질이면 어느 것이든 좋다.In the embodiment, the tube 14 uses a quartz tube, but any material can be used as long as it can withstand a high temperature atmosphere.
튜브(14)의 하부에는 금속염화물 용액을 미스트상태으로 분사하기 위한 노즐(15)을 설치하고 있고 튜브(14)의 일단부에는 금속염화물 용액을 노즐(15)로 압송하기 위한 피드펌프(16) 및 튜브(14)로 유입된 분사용액을 공기압에 의해 강제로 다음 고정으로 이송시키기 위한 압축기(17)가 설치되어 있다. 도면중 미설명 부호 18은 튜브(14)를 고정하기 위한 지지프레임이다.The lower part of the tube 14 is provided with a nozzle 15 for spraying the metal chloride solution in a mist state, and the feed pump 16 for pumping the metal chloride solution into the nozzle 15 at one end of the tube 14. And a compressor 17 for forcibly transferring the injection solution introduced into the tube 14 to the next stationary force by air pressure. Reference numeral 18 in the figure is a support frame for fixing the tube (14).
여기서 염화물 용액을 분무배소로(10)내에서 효율적으로 열분해되기 위해서는 용액이 노즐에 의해 미세한 액적형태로 미립화되어야 한다. 이때 미립화되는 정도는 생성되는 산화물 분말의 입도 및 비표면적 등에 직접적으로 관계되므로 산화물 분말의 미립화에 영향을 미치는 노즐 팁의 크기와 분사속도를 결정하는 것이 바람직하다. In order to efficiently thermally decompose the chloride solution in the spray furnace 10, the solution must be atomized into fine droplets by a nozzle. In this case, since the degree of atomization is directly related to the particle size and specific surface area of the oxide powder to be produced, it is preferable to determine the size and injection speed of the nozzle tip that affect the atomization of the oxide powder.
일예로 실시예에서는 이 노즐(15)의 분사구경을 약 0.5 내지1.0mm로 한정하고 있다. 노즐(15)의 분사구경이 0.5mm 이하일 경우에는 용액에 포함된 입자들에 의해 출구가 막힐 우려가 있고, 분사구경이 1.0mm 이상일 경우에는 용액을 미스트상태로 분사하기가 어렵기 때문에 바람직하게는 노즐(15)의 분사구경을 0.6 내지 0.9mm로 설정하는 것이 좋다. 그러나 금속염화물을 구성하는 화합물의 종류나 또는 분말의 입자크기에 따라서 노즐의 분사구경을 변경할 수도 있다.In one embodiment, the injection diameter of the nozzle 15 is limited to about 0.5 to 1.0 mm. If the nozzle diameter of the nozzle 15 is 0.5 mm or less, the outlet may be blocked by particles contained in the solution. If the nozzle diameter is 1.0 mm or more, the solution may be difficult to spray in the mist state. It is preferable to set the nozzle diameter of the nozzle 15 to 0.6 to 0.9 mm. However, the nozzle diameter of the nozzle may be changed depending on the kind of the compound constituting the metal chloride or the particle size of the powder.
이와같이 구성된 분무배소로(10)에 의하면 저장된 금속염화물 용액을 피드펌프(16)에 의해 강제로 펌핑할 경우, 이 금속염화물 용액이 노즐(15)을 통해 내부에 미스트상태로 분사되어 내부가 히터(12)에 의해 고온분위기 상태를 유지하고 있는 튜브(14)를 통과하면서 열분해되어 가스와 미세분말로 분리되고, 분리된 가스와 미세분말은 압축기(17)의 강력한 공기압에 의해 다음 공정장치인 사이클론(20)까지 강제로 압송된다. According to the spray furnace 10 configured as described above, when the stored metal chloride solution is forcibly pumped by the feed pump 16, the metal chloride solution is sprayed into the mist state through the nozzle 15 and the inside of the heater ( 12) is pyrolyzed while passing through the tube 14 maintaining the high temperature atmosphere, and separated into gas and fine powder. The separated gas and fine powder are separated by the strong air pressure of the compressor 17, and then the cyclone ( Is forcibly pushed up to 20).
반응식 2는 각종 폐산액중 금속염화물 용액이 열분해되는 반응식의 일예로서, 금속염화물인 FeCl2이나 MnCl2를 고온분위기의 분무배소로에서 열분해시킬 경우 HCl기체와 고체상태의 금속산화물이 직접 생성(분해)된다.Scheme 2 is an example of a reaction scheme in which metal chloride solutions in various waste acid solutions are pyrolyzed.Hydrogen gas and solid metal oxides are directly generated when pyrolysing metal chlorides, FeCl 2 or MnCl 2 , in a spray furnace in a high-temperature atmosphere. )do.
2MnCl2 + 2H2O + 1/2O2 = Mn2O3 + 4HCl2MnCl 2 + 2H 2 O + 1 / 2O 2 = Mn 2 O 3 + 4HCl
본 발명의 실시예에서는 반응식 2와 같이 폐산(또는 정해진 조성의 물질을 첨가)을 노즐(15)을 사용하여 고온의 배소로 내부로 분무시켜 미립화된 상태에서 순간적으로 열분해를 일으키게 함으로써 금속산화물과 HCl가스상태로 분리할 수 있고 더욱이 금속산화물을 별도의 공정없이 미세하게 분말상태로 생성할 수 있다.In the embodiment of the present invention by spraying the waste acid (or the addition of a substance of a predetermined composition) to the inside of the high temperature roasting using the nozzle 15 as shown in Scheme 2 to cause the instantaneous thermal decomposition in the atomized state by the metal oxide and HCl It can be separated in a gaseous state and moreover, metal oxides can be produced in a fine powder state without a separate process.
이러한 미립자 열분해 방법은 금속산화물을 생성하는데 있어서, 공정이 매우 간단할 뿐만 아니라 생성분말의 입도 및 비표면적등의 조절이 용이하며 또한 NaOH를 사용하지 않으므로 환경오염을 크게 줄일 수 있다.The particulate pyrolysis method is not only very simple in the production of metal oxide, but also easy to control the particle size and specific surface area of the produced powder, and can also greatly reduce environmental pollution since it does not use NaOH.
더욱이 실시예에 의한 금속염화물 용액은 분무배소법에 의해 고품위의 산화물 분말을 제조하기 위해서 금속염화물 용액내에 존재하는 유해 불순물들(산화철의 경우에는 SiO2,P,Al,Ca,Na 등)이 제거된 상태로 분사된다.Furthermore, the metal chloride solution according to the embodiment removes harmful impurities (SiO 2 , P, Al, Ca, Na, etc.) present in the metal chloride solution in order to prepare high quality oxide powder by spray roasting. It is sprayed in the state.
일반적으로 폐산에 함유된 불순물들의 제거는 고체 상태에서는 환경문제, 경제성 등의 한계가 있기 때문에 염화물 용액의 상태에서 제거하는 것이 바람직하며, 용액 내의 불순물들을 효과적으로 제거하기 위한 방법으로는 결정화법, 공침법, 응집제 첨가, 중화법 등이 잘 알려져 있다.In general, the removal of impurities contained in the waste acid is preferable in the state of the chloride solution because there are limitations of environmental problems, economics, etc. in the solid state, crystallization method, coprecipitation method to effectively remove the impurities in the solution , Flocculant addition, neutralization and the like are well known.
부호 20은 배소로에서 폐액을 열분해하여 생성된 산화물 분말과 가스를 분리하여 포집하는 싸이클론이다. 도 1을 참조하면, 이 싸이클론(20)은 원통부(21)와 원추부(22)를 갖는 용기(23)를 포함하며, 원통부(21)의 측면으로 분무배소로(10)에서 이송되어온 산화물 분말과 유해가스가 유입된다.Numeral 20 denotes a cyclone that separates and collects an oxide powder and a gas produced by pyrolyzing the waste liquid in a roaster. Referring to FIG. 1, the cyclone 20 includes a container 23 having a cylindrical portion 21 and a cone portion 22, and is transported from the spray furnace 10 to the side of the cylindrical portion 21. Oxide powder and harmful gas which have been introduced flow in.
원통부(21)의 중앙에는 내통(24)이 외부와 연통되어 있고, 내통(24)의 하부는 원통부(21)와 원추부(22)의 경계선까지 연장되어 있다.The inner cylinder 24 communicates with the outside in the center of the cylindrical portion 21, and the lower portion of the inner cylinder 24 extends to the boundary line between the cylindrical portion 21 and the cone portion 22.
원추부(22)의 끝단부에는 집진된 분말을 회수하기 위한 호퍼(25)가 설치되어 있다.At the end of the cone portion 22, a hopper 25 for recovering the collected powder is provided.
이러한 싸이클론(20)은 원심력 집진장치로서 선회기류중에 부유하고 있는 산화물 분말이 원심력의 작용에 의해서 벽방향으로 이동하고 마지막에는 사이클론벽에 충돌하여 가스에서 분리되어 원추부(22) 하부에 모인 후 기계적 또는 간헐적으로 호퍼(25)로 집진된다.The cyclone 20 is a centrifugal force dust collector, and the oxide powder suspended in the swirling air flow moves in the wall direction by the action of the centrifugal force. It is collected mechanically or intermittently into the hopper 25.
부호 30은 싸이클론(20)에서 포집하지 못한 산화물 분말을 포집하기 위한 포집기이다. Reference numeral 30 denotes a collector for trapping oxide powders not collected by the cyclone 20.
도 2를 참조하면, 이 포집기(30)는 싸이클론(20)과 외형이 비슷하게 상부에 원통부(31), 하부에 원추부(32)가 각각 형성된 용기(33)를 포함한다. 상기 원추부(32)는 싸이클론(20)의 내통(24)과 이송관(19)을 통해 연통되어 싸이클론(20)에서 집진되지 못한 산화물 분말이 가스와 함께 포집기(30)로 이송된다. Referring to FIG. 2, the collector 30 includes a container 33 having a cylindrical portion 31 at an upper portion thereof and a cone portion 32 at a lower portion thereof similarly to the cyclone 20. The cone 32 is communicated through the inner cylinder 24 and the transfer pipe 19 of the cyclone 20, the oxide powder not collected in the cyclone 20 is transferred to the collector 30 together with the gas.
원통부(31) 내부에는 다수의 백필터(34)가 횡으로 배열되어 있고, 이 백필터(34)의 상부에는 블로우 튜브(35)가 설치되어 있다. 이 블로우 튜브(35)는 외부에 장착된 압축기(36)에서 압축공기가 공급되며, 이 압축공기는 관로상에 구비된 다이어프램밸브(36a)에 의해 관로가 개폐되면서 압축공기를 일정한 펄스형태로 블로우 튜브(35)에 공급하게 되고, 이 에어펄스는 백필터(34)를 향해 일정한 듀티비를 갖고 분사된다. 이럴 경우 백필터(34)의 외주면에 부착된 산화물 분말이 이탈하면서 자중에 의해 하방으로 낙하되어 포집된다.A large number of bag filters 34 are arranged horizontally inside the cylinder portion 31, and a blow tube 35 is provided on the top of the bag filter 34. The blow tube 35 is supplied with compressed air from an externally mounted compressor 36. The compressed air blows the compressed air in a constant pulse form while the pipeline is opened and closed by a diaphragm valve 36a provided on the pipeline. The air is supplied to the tube 35, and this air pulse is sprayed toward the bag filter 34 with a constant duty ratio. In this case, the oxide powder adhering to the outer circumferential surface of the bag filter 34 is dropped and collected downward by its own weight.
백필터(34)는 상부가 개구되고 하부가 밀폐된 원통형체로 환상의 프레임(34a)에 미세공이 형성된 폴리에스테르 재질의 필터(34b)가 체결된다.The bag filter 34 is a cylindrical body whose upper part is opened and the lower part is closed, and a filter 34b made of polyester material in which micropores are formed in the annular frame 34a is fastened.
프레임(34a)에는 직관의 도중 유로를 좁혀 대경부와 소경부의 압력차에 의해 압력 손실을 보상하기 위한 벤튜리관(34c)을 설치함으로써 필터(34b)를 통과하는 가스를 일정한 속도로 배출하게 된다.In the frame 34a, a gas flow through the filter 34b is discharged at a constant speed by providing a venturi tube 34c for narrowing the flow path in the straight pipe to compensate for the pressure loss due to the pressure difference between the large diameter portion and the small diameter portion. .
더욱이 포집기(30)의 배출관에는 배출팬(50)이 설치되어 포집기(30)에서 분리된 유해가스를 흡입하여 후술하는 가스세정기(40)로 이송시킨다.Furthermore, a discharge fan 50 is installed in the discharge pipe of the collector 30 to suck the harmful gas separated from the collector 30 and transfer it to the gas cleaner 40 to be described later.
부호 40은 가스세정기로, 산화물 분말이 분리된 유해가스를 중화시키는 장치이다. 도 1을 참조하면, 가스세정기(40)는 관체(41) 상면이 개구되어 대기와 연통된 직관형상으로 하부 외측면이 포집기(30)와 연통되어 이 포집기(30)를 통과한 유해가스가 유입된다.Reference numeral 40 denotes a gas cleaner that neutralizes harmful gas from which oxide powder is separated. Referring to FIG. 1, the gas cleaner 40 has a straight tube shape in which an upper surface of the tube 41 is opened and communicates with the atmosphere, and a lower outer surface thereof communicates with the collector 30 so that harmful gas flowing through the collector 30 flows in. do.
관체(41)내부 상부에는 더미스터(42)가 설치되고, 하부에는 그리드(43)가 설치되어 유해가스가 상기 그리드(43)와 더미스터(42)를 통해 외부로 배출된다. 상기 더미스터(42) 하방에는 분사노즐(44)이 설치되어 중화수를 분사하게 되며, 이 분사노즐(44)은 관체(41)의 저면에 설치된 저장탱크(45)와 파이프(46)를 통해 연결되는 것으로 파이프(46)의 관로상에 설치된 다이어프램 펌프(47)에 의해 저장탱크(45)에 저장된 중화수를 공급받아 분사하게 되며, 이 중화수는 관체(41)를 통과한 후 저장탱크(45)로 집수된다.Dummyster 42 is installed in the upper portion of the tube 41, the grid 43 is installed in the lower portion is discharged to the outside through the grid 43 and the dummyster 42. The injection nozzle 44 is installed below the dummyster 42 to inject the neutralized water, and the injection nozzle 44 is provided through the storage tank 45 and the pipe 46 installed on the bottom surface of the pipe 41. The neutralized water stored in the storage tank 45 is injected by the diaphragm pump 47 installed on the pipeline of the pipe 46 to be connected, and the neutralized water passes through the pipe 41 and then the storage tank ( 45).
여기서 상기 분사노즐(44)은 분사각이 90°로 설정되어 중화수를 분사하게 되며, 이와같이 중화수 분사각을 90°로 설정하는 이유는 관체(41) 전반에 걸쳐 중화수막이 형성되도록 하는 것으로 이 중화수는 도면과 같이 관체의 내벽에 부딪혀 산란되어 막을 형성하면서 낙하된다.Here, the injection nozzle 44 is to spray the neutralized water is set to the 90 ° injection angle, the reason for setting the neutralized water injection angle to 90 ° is to make the neutralized water film is formed throughout the tube 41 This neutralized water falls while hitting the inner wall of the tubular body as shown in the drawing to form a film.
따라서 관체(41)를 통과하는 유해가스는 중화수와 반응하여 낙하되고 나머지 공기는 상승하여 더미스터(42)에 의해 여과된 후 외부로 배출된다.Therefore, the harmful gas passing through the tubular body 41 reacts with the neutralized water, and the remaining air rises and is filtered by the dummyster 42 and discharged to the outside.
더미스터(42)는 그물코를 여러겹으로 포갠 것으로, 분무배소로(10)에서 가열된 고온가스에 의해 증발하는 중화수를 필터링함으로써 공기만을 통과시키게 된다.Dummyster 42 is a mesh that is stacked in multiple layers, by passing only the air by filtering the neutralized water evaporated by the hot gas heated in the spray furnace (10).
한편 본 발명은 분무배소법에 의해 형성되는 산화물 분말들의 입도가 보통 1μm이하로 매우 미세하기 때문에 실시예에서는 사이클론이나 백필터를 이용하고 있지만 각기 다른 염화물 용액의 열분해에 의해 생성된 각각의 산화물 분말에 대한 효율적인 포집을 위해 전기집진기를 사용하여도 좋다.On the other hand, since the particle size of the oxide powders formed by the spray roasting method is usually very fine, 1 μm or less, in the embodiment, cyclones or bag filters are used, but each oxide powder produced by pyrolysis of different chloride solutions is used. Electrostatic precipitators may be used for efficient collection.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 생성되는 산화물 분말들의 제조조건에 따른 입도분포, 비표면적, 성형성 등의 물리적 특성 및 소결에 의한 제품특성에 따라 분무배소법에 의해 고품위의 산화물 분말을 생성할 수 있는 최적의 제조설비 조건을 체계화시킬 수 있다.As described above, the present invention can produce high-quality oxide powder by spray roasting method according to physical properties such as particle size distribution, specific surface area, formability, etc. according to the production conditions of the produced oxide powders and product characteristics by sintering. Optimal plant conditions can be organized.
더욱이 금속염화물로부터 산화물 분말을 제조하기 위한 분무배소법은 공정이 매우 간단할 뿐만 아니라 생성분말의 입도 및 비표면적등의 조절이 용이하며 또한 NaOH를 사용하지 않으므로 환경오염을 크게 줄일 수 있다.In addition, the spray roasting method for producing oxide powder from metal chlorides is very simple and easy to control the particle size and specific surface area of the produced powder, and also does not use NaOH, greatly reducing the environmental pollution.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속산화물 추출장치를 보인 공정도,1 is a process chart showing a metal oxide extraction apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 포집기를 보인 부분 절개단면도,2 is a partial cutaway cross-sectional view showing the collector of the present invention,
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1;산화물 추출장치10;분무배소로1; oxide extractor 10; spray furnace
12;히터14;튜브12; heater 14; tube
15;노즐20;싸이클론15; nozzle 20; cyclone
30;포집기34;백필터30; Collector 34; Bag Filter
40;가스세정기45;저장탱크40; gas cleaner 45; storage tank
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