KR100525360B1

KR100525360B1 - 물 처리용 방법과 조성물

Info

Publication number: KR100525360B1
Application number: KR10-2003-7005910A
Authority: KR
Inventors: 데이빗 맥콘치; 맬컴 윌리엄 클라크; 피오나 게이에 데이비스-맥콘치
Original assignee: 노보 테크놀로지 인베스트먼츠 엘티디
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2005-11-02
Also published as: WO2002034673A1; AUPR105400A0; CA2427009A1; CN1476415A; NZ525676A; US7077963B2; BR0114887A; KR20030061828A; US20040040912A1; HK1061669A1; EP1343726A4; EP1343726A1; ZA200303546B; CN1243665C

Abstract

본 발명은 10.5이하의 반응 pH를 갖는 칼슘과 마그네슘 이온의 충분한 양과 반응된 보크사이트 정제소 잔여물과 하나 또는 그 이상의 물처리제로 구성된 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 pH증가제의 첨가 이후에 반응된 보크사이트정제소 잔여물이 첨가된 물의 단계적인 처리를 포함하는 용해무기 물질을 함유한 물의 처리방법을 제공한다. 본 발명은 또한 반응된 보크사이트 정제소 잔여물이, 적어도 하나의 단계에는 첨가되는 하나 또는 그이상의 물처리제와 함께 단계적으로 첨가되는 용해 무기 물질을 함유하는 물의 처리공정을 제공한다. 본 발명은 또한 10.5이하의 반응pH 를 보이는 적어도 부분적으로는 중화된 잔여물을 생성하기에 충분한 시간동안 칼슘이온과 마그네슘 이온 각각의 기본량과 처리량에 대해 반응함으로써, 보크사이트 정제소 잔여물의 중화에 대한 공정을 제공한다.

Description

물 처리용 방법과 조성물{Processes and Compositions for Water Treatment}

본 발명은 산 및/또는 금속이온 같은 용해 무기 물질로 오염된 물을 처리하는 방법 및 조성물에 관한 것이며, 용해된 무기 물질로 오염된 물 처리용 방법과 조성물에의 사용에 적합하도록 중화된 보크사이트 정제소 잔류물을 준비하는 공정에 관한 것이다.

금속이온, 인산염 이온, 황산염이온, 암모늄이온, 금속 산소음이온 착물, 및 청산염이온과 같은 무기 물질에 의한 또는 산에 의한 물의 오염은 많은 곳에서의 심각한 환경적인 관심사이다. 예를 들면 산성 광산폐수는 황산 광산 잔여물이 축적되는 어느 곳이든 일반적인 문제이다. 전형적으로 산성 광산폐수는 비소, 카드뮴, 크롬, 납 등과 같은 유독성 금속을 포함하는 미량 금속이 고도로 농축되어 있다. 낮은 pH와 고도로 유독한 금속 함량(load)을 갖는 물의 봉쇄(containment)는 심각한 문제인데, 이는 그러한 물의 강이나 대수층에의 방류는 잠재적으로 심각한 환경파괴를 일으킬 수 있기 때문이다. 산성 광산 하수의 취급 대책은 존재하나 그 대책들은 비용이 많이 들거나 완전히 효과적이지 않고 대개 흡수된 및/또는 침전된 오염물질의 결과적인/당연한 재용해나 산성상태의 재전개(redevelopment) 또는 유입에 기인한 환경적으로 바람직하지 않은 상태로의 복귀를 피하기 위한 장기간의 감시와 대책이 수반된다.

물의 오염에 기인하는 다른 환경문제도 또한 있다. 예를 들면 수로나 수역의 높은 인산염함량에서 기인하는 적조는 전 세계적으로 증가하는 관심사이다. 그러므로 간단하고 비교적 저렴하며 무기오염물질의 제거에 효과적인 오염된 물을 정화하기 위한 공정과 조성물이 필요하다.

해수에 의해 중화된, 일반적으로 적니(red mud)라 알려진 보크사이트 정제소 잔여물은 적당한 조건에서 구리, 카드뮴, 아연, 크롬, 니켈 및 납과 같은 미량 금속을 결합할 수 있는 능력을 보여주고 있다.

약 13.0정도의 반응 pH를 갖는 적니는 중화가 필요한데 이는 적니가 전형적으로 고도의 부식성을 갖기 때문이다. 결과적으로 적니는 수송이나 저장하기 위험하고 저장시설은 인가와 장기간의 감시, 대책과 최종부지의 교정이 필요하다. 부식성인 적니는 대부분의 재생 처리(application)에, 특히 환경 교정과 관련한 처리에는 부적당하다. 왜냐하면 적니는 수송이나 처리하기에는 안전하지 않고, 다량의 나트륨의 잠재적인 원천이며 또한 만약 산성의 물 처리에 쓰였더라면 강염기(특히 수산화나트륨) 존재하에서 처리목표물에서 빗나가거나 한 셋트의 환경문제들을 다른문제들로 바꾸는 위험을 발생시키기 때문이다(즉, 산문제를 염기문제로 대체하고 이미 결합한 일부 금속을 증가된 pH조건하에서 용해 가능하도록 한다).

부식성 적니의 안전한 장기간 저장과 취급은 최후의 저장시설의 재건이기 때문에 세계적인 보크사이트 정제소의 또 하나의 주요한 문제이다.

강산(예를 들면 황산)의 첨가에 의한 적니의 중화는 가능하지만 잔여 폐기 산이 있는 경우를 제외하고는 고비용으로 취급하는 방법(option)이다. 나아가 결과물인 고체 물질은 산 중화제처럼 아무 가치가 없다. 왜냐하면 대개의 수산화물과 탄산염은 이미 첨가된 수소이온과 반응하였고 미량금속과 다른 몇몇 무기 이온의 결합제처럼 유용한 물질들 대부분은 이미 손실 되었다. 부식성의 적니는 또한 물에 부유하고 있고 공업굴뚝방출물로부터 잠재적인 산 형성가스(특히 이산화황이나 산화질소)를 제거하는데 사용될 수 있다. 식물(예를 들면 뿌리 덮개(mulch)의 퇴비(compost))의 분해로 만들어진 약한 유기 산도 적니 저장 시설의 재건동안 부식성 적니를 중화하는데 사용될 수 있다. 그러나 그 결과인 중화는 표면상일 뿐이고 처리 표면 아래의 적니는 수백년이 지나도록 부식성인(그리고 잠재적으로 위험성 있는) 채로 남을 것이다.

해수에 의한 적니의 중화는 그 적니양에 비례하는 상당량의 해수로 적니를 처리하는 것이 요구된다. 따라서 더욱 경제적이고 더욱 제어가능한 방법에 의해 수행될 수 있는 적니의 중화 공정이 필요하다. 나아가 보크사이트 정제소 모두가 해수에 의하여 적니를 중화할 수 있을 만큼 충분히 바다에 가까운 것은 아니다. 그러므로 바다와 가깝지 않은 위치에서 사용될 수 있는 적니의 중화 공정이 필요하다.

본 발명의 한 국면은 발명자들에 의하여 어떻게 해수가 적니의 중화를 일으키는지 개시하는데 기초를 두고 있다. 이 지식은 따라서 보크사이트정제소 잔여물이 다른 방법에 의해 중화될 수 있도록 하는데 응용될 수 있다.

중화된 적니에 의한 산성 광산 폐수와 같은 오염된 물의 처리가 수질(quality)의 실질적인 향상에 영향을 줄 수 있음에도 불구하고 필요한 중화된 적니의 양은 비교적 다량이다. 따라서 여전히 중화된 적니를 사용한 오염된 물의 처리에 더욱 경제적인 공정이 필요하다.

놀랍게도 본 발명자들은 고정화(평형 재분배(repartition)의 최소화를 포함하는), 염기성 보유, 슬러지 부피감소 및 연장된 활성과 같은 특성들이 증진되고, 산성 광산 하수와 같은 오염된 물의 처리에 드는 비용이 단계적으로 처리되면서 실질적으로 감소할 수 있다는 사실을 밝혀내었다. 이 단계 중 최소 하나는 중화된 보크사이트정제소 잔여물의 사용을 포함한다. 이 처리는 또한 응집반응과 물에서 전체 부유고체의 결과적인 감소를 야기한다.

발명의 요약

본 발명의 첫번째 실시예에 따라서 용해된 무기 물질을 함유하는 산성의 물을 처리하는 다음의 단계를 포함하는 공정이 제공된다.

(i)예정된 값까지 물의 pH를 증가시키는 양으로 pH증가제를 첨가하는 단계; 및

(ii)예정된 수준이하까지 상기 물에 상기 무기 물질 중 적어도 어느 하나의 농도를 감소시키는 양으로 하나 또는 그 이상의 물처리제를 선택적으로 같이 첨가하면서, 물에 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 첨가하는 단계;이다.

바람직하게는 만약 어느 비수용성 물질이 (i) 단계 이후에 물에 부유한다면, 첫번째 실시예는 (ii) 단계 전에 비수용성 물질의 일부를 적어도 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 두번째 실시예에 따르면, 용해된 무기 물질을 함유하는 물을 처리하는 다음의 단계를 포함하는 공정이 제공된다.

(i)상기 물 중의 적어도 어느 하나의 무기 물질의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 제 1 분량의 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 첨가하는 단계; 및

(ii)예정된 수준이하까지 상기 무기 물질 중 적어도 어느 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 제 2 분량의 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 첨가하는 단계;이다.

상기 (i)단계와 (ii)단계 중 적어도 하나에 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물이 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께 상기 물에 첨가된다. 물처리제의 첨가와 함께 또는 그것 없이, 예정된 수준 이하까지 다른 무기 물질의 농도를 감소시키기 위하여 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 3번째 및 연이어 첨가할 수 있다.

바람직하게, 제 2 실시예 공정은 (i)단계 후와 (ii)단계 전에 물에 부유하는 어떠한 불용성 물질의 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예는 중화된 보크사이트 정제소 잔여물과 물처리제의 혼합물을 포함하는 조성물을 제공한다. 전형적으로 이 조성물은 중화된 보크사이트 정제소 잔여물과 알칼리금속수산화물(예를 들면 수산화나트륨), 알칼리금속탄산염화물(예를 들면 탄산나트륨), 알칼리토금속수산화물(예를 들면 수산화칼슘), 알칼리토금속탄산염화물(예를 들면 탄산칼슘), 알칼리토금속산화물(예를 들면 산화마그네슘), 차아염소산칼슘, 나트륨명반(sodium alum), 황산철, 황산알루미늄, 용해성 인산염화물(예를 들면 인산암모늄), 인산, 히드로탈시트(hydrotalcite), 비석(zeolites), 감람석(olivines) 및 휘석(pyroxenes)(염기성과 초염기성 화성암에 존재하는 것을 포함), 염화바륨, 규산과 그의 염, 메타규산과 그의 염, 및 마가다이트(magadiite)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 물질과의 혼합물이다.

본 발명의 제 4실시예에 따르면 적어도 부분적으로 중화된 적니와 사용된 수성 용액이 제조되는 시간 동안, 기본량과 처리량의 칼슘이온과 기본량과 처리량의 마그네슘이온을 포함하는 수성 처리 용액(aqueous treating solution)을 적니와 혼합하는 단계를 포함하는 적니 중화 공정을 제공한다.

여기에서 상기 적어도 부분적으로 중화된 적니가 10.5이하의 반응 pH를 갖는 적니 1 중량당 탈이온화수 또는 증류수 5중량이 혼합되고;

상기 칼슘과 마그네슘 이온의 기본량이 상기 처리용액 및 상기 적니의 총 부피의 리터당 각각 8밀리몰 및 12밀리몰이고;

상기 칼슘이온의 처리량은 탄산칼슘당량알칼리도로서 표현되는 적니의 총 알칼리도 몰당 적어도 25밀리몰이고;

상기 마그네슘 이온의 처리량은 탄산칼슘당량알칼리도로서 표현되는 적니의 총 알칼리도의 몰당 최소한 400밀리몰이며;

상기 수성 처리 용액은 해수 이외의 것일 것을 조건으로 한다.

본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 제 4 실시예의 공정에 의해 제조된 적어도 부분적으로 중화된 적니가 제공된다.

여기서 사용되었듯이, 마치 그렇게 측정된 총 알칼리도가 탄산칼슘의 존재에 기인하듯이 표현된 "탄산칼슘 당량 알칼리도로써 표현된 적니의 총 알칼리도"라는 표현은 약 pH4.2의 종말점(end point)까지 산에 대한 적정(titration)으로 측정된 적니의 알칼리도를 의미한다는 것을 알 수 있을 것이다.

본발명의 제 1 실시예부터 제 3실시예까지에서의 공정과 조성물에서 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 보크사이트 정제의 부산물이고 일반적으로 적니라고 언급된다. 이는 해수, 함염지하수 또는 그 외 적니에 존재하는 실질적으로 모든 수산화염, 탄산염, 플루오르 및 수산염이온과 반응하는 칼슘, 마그네슘 이온을 함유하는 다른 물로 처리되는데 중화된 적니 1 중량당 증류수 또는 탈이온화수의 5중량이 혼합될 때 표준 토양 테스트에서 적니가 10.5보다 낮은, 전형적으로 8.2내지 9.0, 더욱 전형적으로는 8.4 내지 8.8의 반응 pH를 보일 때까지의 시간동안 처리된다. 여기에서 이런 방식으로 적니로부터 획득된 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 중화된 적니라고 편의상 언급될 것이다. 해수에 의해 중화된 적니가 사용될 수도 있지만, 실질적으로 제 1 실시예부터 제 3실시예까지의 공정에서 사용된 중화된 적니는 제 5 실시예의 중화된 적니이다.

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중화된 적니는 전형적으로 주요 구성요소가 적철석(hematite), 보에마이트(boehmite), 깁사이트(gibbsite), 방조달석(sodalite), 수정 및 칸크리나이트(cancrinite)인 미네랄의 이종 혼합물이다. 그러나 이 중에는 다른 미네랄이 소량 존재하는데 예를 들면, 무수석고(anhydrite), 아라고나이트(aragonite), 바사나이트(bassanite), 브루사이트(brucite), 방해석(calcite), 다이아스포어(diaspore), 페리하이드라이트(ferrihydrite), 석고(gypsum), 히드로칼루마이트(hydrocalumite), 히드로탈시트(hydrotalcite), 일메나이트(ilmenite), 레피도크로사이트(lepidocrocite), 마그헤마이트(maghemite), 파라알루미노히드로칼시트(p-aluminohydrocalcite), 포틀랜다이트(portlandite) 및 훼웰라이트(whewellite)와 같은 것이다. 중화된 적니는 전형적으로 중화된 적니의 kg당 산이 7.5몰까지 중화될 수 있는 능력을 갖고, 중화된 적니의 kg 당 미량 금속이 최소한 1000meq로 고정화 될 수 있는 능력을 갖는 붉은 색깔을 갖는 물질이다. 그리고 인산염, 황산염, 금속산소음이온 및 청산염을 포함하는 몇몇 음이온을 결합할 수 있다.

제 1 실시예 공정에서 pH증가제는 대체적으로는 수산화 칼슘이거나 탄산나트륨이지만 수산화나트륨, 수산화칼륨, 중탄산나트륨, 탄산칼슘 또는 산화마그네슘 같은 다른 염기성 물질도 될 수 있다. 사용되는 첨가제는 강 염기성이 아닌 것이 바람직한데, 이는 처리되는 물이 너무 염기성으로 되지 않도록 pH 조절을 하는 것이 어려울 수도 있기 때문이다. 더 적합한 pH증가제는 보크사이트 정제 공정에서 적니로부터 분리된 염기성 액체를 해수로 처리하는 과정에서 얻을 수 있는 고체 침전물이다. 보크사이트 정제 과정에서 적니로 알려진 고체 폐기물이 얻어지는데, 이는 더미 폐수 (heap drainage), 침전 및 상층액 분리(settlement and decantation), 여과 (filtration), 원심분리(centrifugation) 및 그외 이와 유사한 주지의 방법에 의해 분리될 수 있는 수성 액상물질부터 얻어진다. 이 액상물질에 해수를 첨가하여 pH증가제로 사용할 수 있는 고체의 침전을 얻을 수 있다. 이 물질을 사용하면 처리되는 물 내에서 칼슘 또는 나트륨 이온의 더 높은 농축을 유발시키지 않으므로 수산화칼슘이나 탄산나트륨을 사용하는 것보다 유리하다.

중화된 적니와 함께 사용하기 위한 물 처리제는 대체적으로 첨가제가 첨가되는 물의 pH를 변화시킬 수 있는 물질이거나, 불용성 산물(product)을 만들기 위해 물에서 하나 또는 그 이상의 이온과 반응할 수 있는 물질이거나, 물에서 하나 또는 그 이상의 이온을 흡수할 수 있는 물질이거나, 물에서 하나 또는 그 이상의 이온과 반응하고 그것을 환경적으로 불활성으로 만들 수 있는 물질이다. 대체적으로 물 처리제는 알칼리금속수산화물(예를 들면 수산화나트륨), 알칼리금속탄산염화물(예를 들면 탄산나트륨), 알칼리토금속수산화물(예를 들면 수산화칼슘), 알칼리토금속탄산염화물(예를 들면 탄산칼슘), 알칼리토금속산화물(예를 들면 산화마그네슘), 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 나트륨명반(sodium alum), 황산철, 황산알루미늄, 용해성 인산염화물(예를 들면 인산암모늄), 인산, 히드로탈시트 (hydrotalcite), 비석(zeolites), 감람석(olivines), 휘석(pyroxenes)(염기성과 초염기성 화성암에 존재하는 것들), 염화바륨, 규산과 그의 염, 메타규산과 그의 염, 마가다이트(magadiite)로 구성된 그룹에서 선택된다. 물 처리제는 상술한 바와 같이 수성 액상물질의 해수처리로부터 얻어질 수 있는 적니로부터 분리된 고체일 수도 있다.

하나 또는 그 이상의 물처리제와 같이 사용될 때, 중화된 적니는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 공정에서 물처리제와의 혼합물(이하 중화된 적니 블렌드라 한다)로 사용될 수 있고 또는 중화된 적니는 물처리제로부터 분리되어 물에 첨가될 수 있다. 후자의 경우 중화된 적니와 물처리제는 동시에 또는 순차적으로, 어떤 순서로든 첨가될 수 있다. 대개, 중화된 적니가 하나 또는 그 이상의 물처리제와 같이 쓰이는 때에는 중화된 적니는 물처리제와의 혼합물로 사용된다. 전형적으로, 물처리제의 양은 혼합물의 전체 중량에 대하여 0.1중량%내지 90중량%의 범위이내이고, 더 전형적으로는 혼합물의 전체 중량에 대하여 0.5중량%내지 30중량%범위이내이며, 더욱 전형적으로는 혼합물의 중량에 대하여 1중량%내지 20중량%의 범위이내인데, 예를 들면 혼합물의 전체 중량에 대하여 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 18 또는 20중량%이다. 그러므로 제 3 실시예의 조성물은 전형적으로 조성물의 전체중량에 기초한 중량비율로 0.1%에서 90%까지의 양으로 알칼리금속수산화물(예를 들면 수산화나트륨), 알칼리금속탄산염화물(예를 들면 탄산나트륨), 알칼리토금속수산화물(예를 들면 수산화칼슘), 알칼리토금속탄산염화물(예를 들면 탄산칼슘), 알칼리토금속산화물(예를 들면 산화마그네슘), 차아염소산칼슘, 나트륨명반(sodium alum), 황산철, 황산알루미늄, 용해성 인산염화물(예를 들면 인산암모늄), 인산, 히드로탈시트(hydrotalcite), 비석(zeolites), 감람석(olivines), 휘석(pyroxenes)(염기성과 초염기성 화성암에 존재하는 것들), 염화바륨, 규산과 그의 염, 메타규산과 그의 염, 마가다이트(magadiite)로 구성된 그룹으로부터 선택된 물처리 첨가제와 당량으로 중화된 적니로 구성되어 있다.

제 2 실시예의 공정에서 전형적으로 물은 산성의 물이다. 물은 더욱 전형적으로는 산성 광산 하수이거나 산성 암석 하수이다. 제 2실시예의 공정은 중화된 적니의 제 1분량을 첨가하는 단계전에 물의 pH를 조절하는 단계를 더 포함할 수있다.

제 2 실시예의 공정은 또한 중화된 적니의 제 1분량을 첨가하는 단계와 중화된 적니의 제 2 분량을 첨가하는 단계 사이에 하나 또는 그이상의 첨가제를 첨가하는 하나 또는 그 이상의 부가적인 단계를 더 포함할 수 있다. 그러한 그 이상의 첨가제는 어떠한 적당한 물처리제나 가능하지만 실질적으로는 중화된 적니이거나 위에서 예시한 대로 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께인 중화된 적니이다. 대개 공정은 첨가제를 첨가하는 단계 이후와 다른 첨가제를 첨가하는 다음 단계 이전에 물에 부유하는 불용성 물질 부분을 분리하거나 침전하도록 하게 하는 단계를 포함할 수 있다.

따라서 제 2 실시예의 공정의 한가지 형태는 다음의 단계를 포함하는 용해된 무기 물질을 함유하는 물 처리 공정을 제공한다.

(i) 상기 물에서의 상기 무기물질 중 적어도 어느 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 적니의 제 1분량을 첨가하는 단계;

(ii) 상기 물에서의 상기 무기물질 중 적어도 어느 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 적니의 제 2분량을 첨가하는 단계; 및

(iii) 예정된 수준 이하까지 상기 무기물질 중 적어도 어느 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 적니의 제 3분량을 첨가하는 단계;이다.

여기에서, (i), (ii) 및 (iii) 단계 중 적어도 어느 하나에서는 상기 중화된 적니가 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께 상기 물에 첨가된다.

대개 제 2 실시예 공정의 이러한 형태에서, 공정은 (i)단계 후 물에 부유하는 불용성 물질 중 적어도 일부를 분리하는 또는 침전시키는 (i)(a)단계 및/또는 (ii)단계 이후의 물에 부유하는 불용성 물질 중 일부를 적어도 분리하는 또는 침전시키는 그 다음의 (ii)(a)단계를 더 포함한다. 더 일반적으로는 제 2 실시예 공정의 이러한 형태는 (i)(a)단계와 (ii)(a)단계 모두를 포함한다.

본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예의 공정에서, 사용되는 중화된 적니의 양 및 중화된 적니와 함께 사용되는 물처리제의 성질(nature)과 양(quantity)은 물에 존재하는 오염물질의 형태와 그들의 양, 물의 초기 pH 및 달성되어야할 목표 오염물질의 농도와 pH에 의존한다.

본발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예의 공정에 의해 그 농도가 감소될 수 있는 물 중의 용해된 무기 물질은 산; 납, 카드뮴, 크롬, 수은, 구리, 비소, 알루미늄, 철, 아연, 코발트, 니켈, 망간, 기타 다른 환경적으로 위험하거나 유독성있는 금속이온들과 같은 금속 이온; 및 인산염, 수산염, 탄산염, 황산염, 금속 산소 음이온 착화합물 및 청산염과 같은 음이온;을 포함한다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

전형적으로, 처리되는 물의 초기 pH가 낮은, 예를 들면 대략 4이하인, 곳에서 제 1 실시예의 공정은 유용화될 수 있다. 즉 그러한 조건에서, 수산화 칼슘이나 탄산 나트륨 같은 pH증가제가 제 1 단계로서 물에 첨가될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 제 2 실시예의 공정은 제 1 단계에서 중화된 적니가 수산화 칼슘이나 탄산나트륨 같은 pH증가제와 함께 쓰인 경우에 유용화 될 수 있다. 대개 이들 공정에서는 제 1 단계는 물의 pH를 약 4내지 5의 범위로, 더욱 일반적으로는 약 4.5내지 4.6범위로 높인다.

본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 공정에서 물처리제와 중화된 적니의 혼합물 또는 중화된 적니는 0.1내지 50 g/L이 일반적으로 각 단계에서 쓰일 것이다. 그 양은 좀더 실질적으로는 각 단계에서 1내지 10 g/L, 더욱 실질적으로는 단계당 2내지 5 g/L 이다. 그러나 위에서 지적한 대로 그 양은 물에 존재하는 오염물질의 타입(type)과 농도에 의존할 것이다. 사용되는 양은 또한 본 발명의 공정에 따른 처리를 한 이후에 요구되는 수질(quality)(예를 들면 pH나 특히 금속이온 같은 무기 오염물질의 농도)에 달려있다.

중화된 적니와 함께 사용되어질 물처리제를 선택하는 것은 처리될 수질(quality)에 의존한다. 지침(guide)으로서 대개 물에서 바람직하지 않게 고농도로 존재하는 것으로 알려진 하나 또는 그 이상의 무기이온을 침전시키거나, 그렇지 않으면 공동침전(coprecipitation), 흡수 또는 동형치환(isomorphous substitution) 같은 방법에 의해 고체 상(phase)으로 전환시킬 수 있는 물처리제를 선택하는 것이 적절하다.

예를 들면 규산염 또는 인산염 이온을 함유하는 물처리제는 특히 그러한 금속이온이 그들을 결합시키는 중화된 적니가 이를테면, 10 g/L의 용량을 초과하는 농도로 존재하는 곳에서 금속이온을 침전시키는데 사용될 수 있다. 유사하게, 특히 거의 중성의 pH에서, 명반은 비소 제거에 도움을 주기 위한 물처리제로서 사용될 수 있다. 칼슘함유 첨가제는 수산염 이온, 황산염이온, 플루오르 이온 및/또는 탄산염이온의 제거를 돕는데 사용될 수 있다.

처리될 물이 크롬이온 및/또는 유기 물질(무두질 공장(tannery) 폐기물과 같은)을 비교적 고농도로 함유하고 있는 경우, 블렌드의 전체 중량을 기초로 수산화 칼슘을 중량비율로 20내지 30%갖는 중화된 적니의 블렌드를 이용하는 것이 실질적으로 바람직하다. 물이 구리와 비소를 고농도로 함유하고 있는 경우 전형적으로 황산철을 중량비율로 2내지 10%로 황산 알루미늄은 중량비율로 2내지 10%로 하여 중화된 적니와 혼합한 블렌드를 이용하는 것이 바람직하다.

처리될 물이 비교적 고농도의 청산염을 함유하는 경우 차아염소산 칼슘 이나 차아염소산 나트륨과 같은 차아염소산염화물은 전형적으로 물처리제로 사용된다. 처리될 물이 비교적 고농도의 산소 음이온을 함유하는 경우, 전형적으로 물의 pH를 낮추고 산소 음이온과 결합할 알루미늄 이온 및/또는 철 이온을 제공하는 물처리제가 사용되며 선택적으로 여분의 소량의 칼슘과 함께 사용된다. 따라서 이런 경우 물처리제는 탄산 칼슘이 선택적으로 함께 사용되는 철 명반(ferric alum) 또는 황산철과 황산 알루미늄의 혼합물이 일반적이다.

물이 그의 미량 금속성분(축적된 산성도에 기여하는 철과 알루미늄 제외)에 대해 높은 산성도를 갖는 경우, pH를 높이기 위해 탄산염화물이나 수산염화물과 같은 첨가제가 전형적으로 선택된다. 반면, 만약 금속 성분(철과 알루미늄 이외)가 산성도에 비해 높다면 첨가제 없이 중화된 적니가 전형적으로 사용된다. 만약 pH가 7.5이상이면 중화된 적니는 황산철이나 황산 마그네슘과 같은 산발생제(acid generating additive)를 첨가함으로서 더욱 효과적일 수 있다. 선택적으로 산은 물에 첨가될 수 있지만, 이는 산이 직접 첨가된다면 물의 pH 를 조절하는 것이 더 어렵기 때문에 바람직하지 못하다. 중화된 적니와 황산철 및/또는 황산 알루미늄과의 혼합물을 사용하는 것은 물의 대부분의 pH 에 크게 영향을 주지 않고서 그의 금속이온과의 결합능력을 상당히 증가시키면서 중화된 적니의 인접환경에 더 낮은 pH를 유도한다.

어떠한 주어진 적용에서 처리될 물 시료에의 연구실 수준의 실험(laboratory)은 대개 전체로서 오염된 물 전부를 처리하기 전에 수행된다. 이는 효과적이고, 중화된 적니만 가지고 이를 처리하는 비용에 비교하여 물의 처리비용의 실질적인 감소를 제공하는 처리 실험 계획에 도달하기 위한 것이다. 여기서 개시된 것을 가지고서 당해 기술분야에서 통상의지식을 갖는 자는 어려움 없이 효과적인 처리 실험계획에 도달할 수 있을 것이다.

바람직하게는 본발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 공정에서 중화된 적니의 첨가를 수반하는 처리 단계는 중화된 적니의 점진적인 첨가를 수반한다.

바람직하게는 pH 를 중화하고 미량금속을 제거하는 것을 수반하는 반응이 완료될 수 있는지(완료에 근접하는지) 확실하게 할 수 있는 시간동안에 중화된 적니와 그 외 다른 물처리제는 처리되는 물에 서스펜션의 형태로 존재한다. 전형적으로는 중화된 적니와 그 외 다른 물처리제는 최소한 24시간 동안 물에 서스펜션의 형태로 존재할 것이다. 깊은 물 부분에서 24시간 이상 동안 서스펜션 형태로 중화된 적니(또는 중화된 적니 블렌드)를 유지하는 것은 별 어려움이 없는데, 이는 물질들이 느리게 침전하기 때문이다. 여기서 깊은 물 층을 처리하기 위해서 중화된 적니와 그 외 다른 물처리제는 처리된 물의 일부와 빠르게 혼합될 수 있고 주요 물층에 서스펜션으로서 첨가될 수 있다. 그러나 얕은 쪽의 물층에서(전형적으로 3m보다 얕은 층) 첨가되는 고체는 서스펜션이 주요 물층에 첨가되기 전에 최소한 30분 동안 처리된 물과 혼합된다. 바람직하게는 중화된 적니의 모든 큰 입자들은 부서지고(왜냐하면 미세한 알갱이 모양의 입자들이 훨씬 효과적으로 반응하기 때문이다) 어떠한 외래 물질 (막대기, 돌맹이 등)도 제거된다. 전형적으로 입자는 모두 1mm 이하의 크기이고, 대부분이 0.1 mm 이하의 크기를 갖는다. 중화된 적니의 대부분의 개별결정은 0.01mm 이하의 크기를 갖는다.

처리될 물이 또한 파이프나 펌프를 사용하여 다른 위치로 수송될 것이 필요한 경우(예를 들면 산업플랜트(plant)에서 쓰레기(tailing)로 또는 홀딩 댐(holding dam)으로 수송할 필요가 있는 경우) 제 1처리단계는 물이 저장 시설로 파이프에 펌프되어 내려가기 전에 중화된 적니와 첫번째 1 증가분을 물처리제와 함께 또는 없이 첨가함으로써 얻어질 수 있다. 이 과정은 물 처리 반응을 촉진시키고 산성이고 금속이 많은 물에 의한 부식으로부터 파이프와 펌프를 보호한다.

중화된 적니(및 그 외 다른 물처리제)가 처리되는 동안 처리되는 물에 서스펜션 형태로 존재한다는 것과 중화된 적니내의 모든 큰 입자들이 부서진다는 것을 확실히 하기 위해 어떠한 편리한 방법도 사용될 수 있다. 이들 목적은 사용 전 중화된 적니를 분쇄함으로써 달성될 수 있지만, 이 방법은 처리 비용의 추가를 가져온다. 그러므로 중화된 적니( 또는 중화된 적니 블랜드)와 처리될 물 어느 정도를 큰 탱크에 넣고 중화된 적니(또는 중화된 적니 블랜드)를 재순환 펌프나 기계식 교반기를 사용하여 20 내지 30분간 물과 혼합시키는 것이 바람직하다. 결과물인 중화된 적니(또는 중화된 적니 블랜드)현탁액은 그 후 큰 오염물질을 제거하기 위해 차단되고 임의의 편리한 타입의 스프레이(예를 들면 고압방수포(water cannon)) 나 스프링 쿨러(예를 들면 떠다니는 바지(barge)로부터의 분배) 시스템을 사용하여 처리된 주요 물 층 내부로 분배된다. 또는, 물에서 중화된 적니 및/또는 어떠한 물처리제의 분해와 분배는 유지 시설에 펌프질 되는 동안 파이프에서의 거친 흐름에 의해 얻어질 수 있다. 그러나 중화된 적니 (또는 중화된 적니 블랜드)가 현탁액으로 첨가되는 것이 반드시 필요한 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 몇몇의 경우, 중화된 적니(또는 중화된 적니 블렌드) 는 건조 분말(powder)로 첨가되는 것이 편리할 수도 있다.

산성중화와 중화된 적니에 의한 금속 제거에 관련된 많은 반응들이 비교적 느리기 때문에 중화된 적니(중화된 적니 블렌드)가 처리될 물 층에 적가되는 비율이 본 발명의 공정의 대부분의 비용 절감 적용에 중요하다. 중화된 적니 (중화된 적니 블렌드)가 너무 급속히 적가된다면 완전히 반응하지 않고 더 많은 중화된 적니(또는 그 중화된 적니 블랜드)가 필요한 수준의 처리를 위해 요구될 것이다. 그러므로 일반적으로 처리는 최소한 120시간이상에 걸쳐서 되고, 또는 대략 6내지 12시간마다 오염된 물 리터당 중화된 적니(또는 중화된 적니 및 하나 또는 그 이상의 물처리제) 1g이하의 적용비율로 중화된 적니 또는 중화된 적니 및 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께 관련되며, 또한 전형적으로 시간은 이들 두개 중 더 느린 적가율을 갖는 것에 기초한다. 중화된 적니(또는 중화된 적니 및 하나 또는 그 이상의 물처리제)를 더욱 빠르게 적용할 수 있으나 이는 높은 적용 비율을 가져오고 이는 비용효과가 덜하다. 극단적인 경우 만약 중화된 적니 또는 중화된 적니 블랜드가 너무 빠르게 적가되면 바람직한 수질 목표에 다다를 가능성이 없을 수도 있다.

그러므로 처리되는 물의 표면으로 물에 중화된 적니 (또는 중화된 적니 블랜드)의 서스펜션의 적용은 전형적으로 1회분으로 진행된다. 다시 말하면 첨가되는 중화된 적니(또는 중화된 적니 블랜드)의 총 양의 1회분은 상기 대로 물에 부유하게 될 것이고 첨가될 중화된 적니 전체가 물에 적용될 때까지 최소한 120 시간에 걸쳐서 처리가 되도록 또는 매 2내지 12시간마다 처리되는 물의 1g/L이하의 비율로 중화된 적니를 적용하기 위하여 간격을 두고 첨가될 수 있다.

중화된 적니와 하나 또는 그 이상의 물처리제와 중화된 적니의 혼합물은 매우 효과적으로 금속을 결합할 수 있고 고체 (중화된 적니)상과 10,000:1 이상의 오염된 물 사이의 금속 농축 성분도 몇몇 수층에서 몇몇 금속을 전개(develope)할 수 있다. 그러나 고체(중화된 적니)상과 오염된 물간의 평형 재분배는 반응이 완결될 때까지 요구되는 시간동안 또는 모든 물이 방출할 때까지 이들 매우 고농도의 성분이 유지되기 어렵게 한다. 특정 금속을 특히 고농도를 갖고 있는 오염된 물에 대하여는 평형 재분배동안 중화된 적니의 금속배출비율은 새로운 중화된 적니가 물에 적가되므로 금속 제거의 비율과 균형이 맞거나 이를 초과한다. 다시 말하면 그 이상의 중화된 적니가 첨가된다 하여도 수질에는 그 이상의 향상이 없다.

이 문제는 부분적으로 처리된 물이 사용된 중화된 적니 고체로부터 분리되고 그 후 물처리가 계속되는 제 2 실시예의 공정에 의해 극복된다. 단지 한번의 분리와 그 이상의 처리는 일반적으로 필수적이지만, 고도로 금속에 오염된 물에 대해서는 둘 또는 그 이상의 처리가 필요하다. 전형적으로 제 1분리는 물의 pH가 약 4.5 까지 오르면 수행되고 필요하다면 제 2분리는 pH가 약 6.5까지 오르면 수행된다. 그러나 몇몇의 오염된 물에 대해서 다른 분리점들이 더욱 적합할 수 있다.

수용액상으로부터 사용된 중화된 적니 및/또는 다른 불용성 무기물질의 분리는 종래의 방법으로 가능하다. 고체물질은 단순히 물에 침전하도록 두게 되고 물과 접촉된 침전층으로서 남을수 있다. 그러나 다른 방법, 상층액 분리, 여과 또는 원심분리 같은 방법들도 더욱 전형적으로 사용된다.

제 2실시예의 공정에서 사용되는 중화된 적니 또는 중화된 적니 블렌드의 타입은 처리 공정을 통해 부분적으로 변화된다. 블렌드의 어떤 변화도 상기 대로 고체 및 액체 상의 분리와 대개 일치한다. 중화된 적니 블렌드의 변화는 대체적으로 물의 pH가 약 4.5 까지 오르고 다시 pH가 약 6.5 까지 오르는 경우에 필요하다, 그러나 변화는 또한 특정 물 층에 대한 연구소 실험동안 결정되어 진대로 다른점에서 이루어질 수 있다. 예를 들면 매우 높은 아연 성분을 갖는 pH가 아주 낮은 물이 처리되는 경우 중화된 적니와 수산화 칼슘의 5중량%가 혼합된 블렌드는 pH가 약 4.5 까지 오를 때까지 사용될 수 있고 그리고 나서 고체와 액체상은 분리되고 처리는 pH가 약6.7 까지 오를 때까지 중화된 적니와 수산화 칼슘의 1중량%가 혼합된 블렌드를 사용하는 것은 계속할 수 있다. 만약 중화된 적니에 수산화 칼슘을 5중량%로 혼합한 블렌드의 사용이 pH가 약 4.5이상까지 오를 때까지 계속된다면 pH는 적절한 pH 조절을 위해 매우 급속히 상승하는 경향이 있고, 결과적으로 금속 제거의 효율성은 감소되거나, 이미 중화된 적니에 결합된 금속이 용액 속으로 방출된다. pH가 약 6.7에 도달한 후에 액체와 고체는 두번째로(a second time) 분리되고, 중화된 적니와 탄산나트륨의 중량비율로 2%로 혼합된 블렌드나 아니면 중화된 적니만 사용하여서도 처리는 완결될 수 있다. 다른 블렌드의 조합과 블렌드의 변화점(point of change)은 물의 조성과 오염된 물에 대한 연구실 테스트의 결과에 의존하면서 사용될 수 있다.

물처리제의 변화가 필요한 경우의 전형적인 표시(guide)는 다음과 같다. (a) pH변화율이 너무 빠르게 될 때 더 적은 염기성의 첨가제를 함유하는 중화된 적니 블렌드 또는 첨가제 없는 중화된 적니로 바꾸는 것이 대체적으로 바람직하다. (b) 금속 제거의 효율성이 감소하기 시작하면, 더 많은 금속 결합위치를 제공하기 위해 탄산나트륨 또는 그외 금속 탄산염의 형성을 증가시키는 다른 용해성 탄산염을 함유하는 중화된 적니 블렌드로 바꾸거나, 중화된 적니를 더 큰 비율로 함유하는 중화된 적니 블렌드(또는 첨가제가 없는 중화된 적니)로 바꾸는 것이 대체적으로 바람직하다. (c)만약 녹색 빛의 침전물(환원된 철)이 형성되기 시작하면 수산화칼슘을 덜 포함하고 중화된 적니를 더 포함하는 중화된 적니 블렌드로 바꾸는 것이 대체적으로 바람직하다. (d) 만약 중화된 적니나 중화된 적니 블렌드의 이후의 증가분 첨가로 pH의 변화율이 상당히 감소하거나 pH가 상당시간동안 유지된다면 수산화칼슘이나 탄산칼슘을 함유하는 중화된 적니 블렌드로나 이미 사용되었던 것보다 더 많은 수산화칼슘이나 탄산칼슘을 함유하는 중화된 적니 블렌드로 바꾸는 것이 대체적으로 바람직하다.

처리가 완결된 후에 서스펜션 형태로 남아있는 매우 미세한 알갱이 형태의 중화된 적니가 자연수로로 배출되는 것을 피하는 것이 중요하기 때문에, 처리된 물은 중화된 적니가 훌륭한 응집제가 된다는 것이 발명자들에 의해 밝혀졌음에도 불구하고 대체적으로 여과시스템을 통해 방출된다. 가장 간단한 여과시스템은 모래여과기인데, 풍화된 라필리 응회암(weathered lapilli tuff) 또는 비석(zeolite), 펠리트(pellet)로 만들어진 점토물질(특히 글로코나이트(glauconite))이 포함된 다른 물질도 성공적으로 사용될 수 있다; 미세한 자갈 크기의 여과물질에 대해 다른 성긴 틈도 또한 그 자체로서 또는 미네랄과 경합하여 사용될 수 있다. 여과물질은 매우 미세한 부유하는 중화된 적니입자들의 통과를 막고 또는 잔여 금속의 몇몇을 제거함으로써 그들이 처리된 물에 대한 마지막 연마를 적용하는 것과 같이 선택될 수 있다. 감성된(degraded) 글로코나이트나 비석은 특히 이런 목적에 잘 맞는다. 여과기에서 사용된 물질은 어떠한 매우 미세한 부유하는 중화된 적니 입자의 방출을 봉쇄시키기에도 충분히 미세하게 알갱이화될 필요가 있지만 역으로 필터를 통해 물의 흐름을 감소시킬 만큼 너무 미세할 필요는 없다. 여과기는 수평적으로 공급될 수 있고 또는 수직적으로 정렬되어 위나 아래 어느쪽으로든 공급될 수 있다. 바람직한 선택은 아래로부터 첨가된 여과될 물과 함께 수직적으로 정렬된 것이다.

앞에서 개략된 과정에 의해 처리된 물은 전형적으로 거의 중성 pH를 갖고 매우 낮은 금속 성분을 갖는다. 하지만 예를 들면 황산염화물이나 또는 전체 염 성분의 농도는 방출에 상기 가능한 수준으로 남을 수 있다. 이런 경우 필요한 수질 목표를 달성하기 위해 다른 처리 방법이 중화된 적니 처리 후에 사용될 수 있다. 가능한 보충적인 처리 방법은 황산염화물 감소 박테리아나 역삼투압방법의 사용을 포함한다. 또한 다른 보충적인 처리 방법도 가능하다. 보충적인 처리 방법이 사용될 의도라면 최대처리에 다다르기 전에 중화된 적니의 첨가를 약간 막는 것과 공정을 완결하기 위해 보충적인 처리방법으로 변경하는 것이 비용적으로 효과적일 수 있다. 예를 들면 황산 염화물을 제거하기 위해 황산염화물 감소 박테리아(SRPs)가 사용되는 경우 최종처리 완결 pH가 약 8.2에 이르기 전까지 기다리기 보다 일단 pH가 약 7.0까지 오르고 대부분의 금속이 제거되면 이 방법으로 변경하는 것이 더욱 비용적으로 효과적일 것이다. SRBs가 아연이나 망간을 매우 효과적으로 제거할 수 있고 이들은 일반적인 중화된 적니 처리 과정에서 제거되어야 할 최후의 금속들이기 때문에 이러한 접근을 실행할 수 있다. 보충적인 처리방법이 특히 고도의 금속 함량을 갖는 물이나 매우 낮은 pH 를 갖는 물에 대하여 잘 작용하지 않기 때문에 SPRs나 역삼투압 방법이 처리공정에 포함되는 경우 초기 pH 중화와 금속 제거의 대부분이 중화된 적니 첨가에 의해 완결될 것이 필요하다.

본 발명의 제 1실시예, 제 2 실시예의 공정에서는 선행기술의 공정에 대해 수많은 장점들을 제공한다. 예를 들면 (a) 본 발명은 산업폐기물에 기초를 둔 처리시약의 유용성을 제공하고 여기서 많은 면에서 다른 대안들보다 더 낮은 비용으로 제공될 수 있다; (b) 본발명의 공정에서는 단일단계처리방법에서 중화된 적니의 사용에 의해 얻어질 수 있는 것보다 처리물에 대하여 더욱 경제적이고 효과적인 방법을 제공한다; (c) 석회나 다른 시약의 첨가와 같은 선행기술 처리방법에서는 본 발명의 공정의 사용으로 얻어질 수 있는 낮은 수준까지의 미량금속 농도를 감소시킬 수 없다; (d) 본발명의 공정의 사용은 석회를 사용하여 생기는 것과 같은 (취급이나 처분이 고비용인) 다량의 슬러지를 발생시키지 않는다; (e) 본 발명의 공정을 사용하여 생기는 침전물은 안정적이고 일반적인 여과 동안에 금속이 방출되지 않지만 반면 석회에 의하여 생기는 침전물은 불안정적이고 안정적으로 취급하거나 처리하는데 고비용이 들게 된다; (f) 흡수방법에 의해 금속을 포착하기 위한 선행기술의 공정에서 시약이 사용되는 경우, 그런 금속들은 지질과학적인 조건이 변화하면 쉽게 방출될 수 있다. 반면, 본 발명의 공정에서는 흡수는 금속 포착에 작은 기여만 하므로 금속의 방출을 크게 감소시킨다.

보크사이트 정제소 잔여물(적니)의 중화

보크사이트 정제소 잔여물의 부식성과 알칼리도의 근본원천은 수산화나트륨과 탄산나트륨이고 이들은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 마그네슘과 칼슘 적정량을 첨가하여 낮은 용해도의 물질로 전환될 수 있다. 결과물은 산성 중화 능력을 보유하나 그의 5배 중량의 물과 혼합될 때 10.5보다 적은, 대체적으로는 8.2내지 9.0, 더 대체적으로는 8.4와 8.8사이의 반응 pH를 갖는다. 칼슘과 마그네슘이 이온 형태로 첨가되어야 하기 때문에 수성 서스펜션 형태의 보크사이트 정제소 잔여물과 용액에 첨가된 칼슘과 마그네슘으로 처리가 일어나게 된다.

칼슘과 마그네슘이 첨가될 때 낮은 용해도의 브루사이트와　마그네슘 알루미늄 수산화물(히드로칼루마이트, 히드로탈시트 및 파라알루미노히드로칼시트)을 형성하기 위해 마그네슘은 수산화나트륨과 반응하고 치환된 나트륨은 용액에 잔존한다. 몇몇 수산화물은 부가적인 보에마이트와 깁사이트의 침전에서 소비된다. 보에마이트, 깁사이트, 히드로칼루마이트, 히드로탈시트 및 파라알루미노히드로칼시트의 대부분은 마그네슘과 칼슘이 첨가되기 전에 적니 잔여물에 존재하나, 혼합물의 pH가 감소하고 알루미늄이 덜 용해됨에 따라 결정성장(crystal growth)이 계속된다. 동시에 칼슘은 낮은 용해도의 칼시트와 아라고나이트를 형성하기 위하여 탄산나트륨에서 온 탄산염과 반응하고 치환된 나트륨은 용액에 남는다. 몇몇 칼슘은 또한 다른 미네랄(훼웰라이트, 칸크리나이트, 형석, 포틀랜다이트, 히드로칼루마이트 및 파라알루미노히드로칼시트)의 형성에서 소비되나 이것은 칸크리나이트,　 파라알루미노히드로칼시트 및 히드로탈시트의 침전에서 탄산염의 소비와 아라고나이트에서 칼슘에 대한 마그네슘의 동형치환에 의해 상쇄된다. 적니를 처리하기 위하여 수성처리용액이 칼슘과 마그네슘 이온의 특정 최소량을 함유하는 것이 필요하다. 칼슘과 마그네슘 이온의 일부분은 적니와 반응하나 본 발명의 발명자들은 모든 첨가된 칼슘과 마그네슘이 반응하는 것은 아니라는 사실을 밝혀내었다. 특히 처리가 완결된 후에 처리 용액과 적니의 전체 부피의 리터당 최소 8밀리몰의 칼슘과 12밀리몰의 마그네슘(즉 전체 부피 리터당 칼슘은 320mg이고 마그네슘은 290mg)을 제공할만한 칼슘과 마그네슘 이온이 수성처리용액에 존재한다는 것을 확실히 해야할 필요가 있다는 사실을 밝혀내었다. 그 양들은 여기서 두 이온 각각에 대하여 기본량(base amount)이라고 칭하고 적니가 완전히 중화된 후에 사용된 용액에 잔존하는 양이다.　 과도한 양의 칼슘 및/또는 마그네슘이 첨가되는 것도 가능한데 그 결과 사용된 수용액에 기본량 이상의 양이 잔존하고, 그러나 이 방법은 처리방법의 효율성을 향상시킴 없이 처리비용을 증가시키므로 추천할 것은 아니다.

기본량의 첨가에서 본 발명은 최소한 부분적으로 적니를 중화시키기 위해, 탄산 칼슘 당량 알칼리도로써 표현된 적니의 총 알칼리도의 몰당 최소한 25밀리몰, 실질적으로는 25에서 50밀리몰 사이의 칼슘과 최소한 400밀리몰, 실질적으로는 400에서 600밀리몰 사이의 마그네슘을 적니에 첨가하는 것이 필요하다. 이들 양들은 여기서 처리량(treating amount)으로 칭하고 이는 탄산칼슘당량알칼리도의 kg당 최소 10g의 칼슘, 실질적으로는 10g에서 20g의 칼슘과 탄산칼슘의 당량알칼리도의 kg당 최소 96g의 마그네슘, 실질적으로는 96g에서 144g의 마그네슘에 상응한다. 바람직한 처리량은 탄산칼슘당량알칼리도로서 표현된 전체 알칼리도의 몰당 25밀리몰의 칼슘과 400밀리몰의 마그네슘(즉, 탄산칼슘당량 알칼리도의 g당 10mg의 칼슘과 96mg 의 마그네슘)이다.

낮은 용해도의 수산화물(주로 브루사이트)과 탄산염화물 (주로 칼시트와 아라고나이트)의 최적 침전이나 적니의 부식성에 대하여 효과적인 중화를 달성하기 위해 수성처리용액에서 칼슘의 처리량에 대한 마그네슘 처리량의 비율은 바람직하게는 칼슘 몰당 마그네슘 12몰 (즉 1g의 칼슘 : 7.2g의 마그네슘)내지 칼슘 몰당 마그네슘 20몰(즉 1g의 칼슘 : 12g의 마그네슘)의 범위내에 있어야 한다. 바람직하게는 칼슘 처리량에 대한 마그네슘의 처리량의 비율은 칼슘 몰당 마그네슘 14몰 (즉 1g의 칼슘 : 8.4g의 마그네슘)내지 칼슘 몰당 마그네슘 18몰 (즉 1g의 칼슘 : 10.8g의 마그네슘)의 범위이고 더욱 바람직하게는 칼슘 몰당 마그네슘 16몰 (즉 1g의 칼슘 : 9.6g의 마그네슘)이다.

칼슘과 마그네슘은 어떠한 적당한 원천에서로 획득할 수 있으나 적니에 첨가될 때 용액 내에 있어야 한다. 칼슘과 마그네슘의 적당한 원천은 경질(hard)지하염류용액과 자연함염 염류용액(예를 들면 증발로 농축된 해수, 암염산지부터의 간수염류용액이나 소금호수 염류용액), 함염폐기수(예를 들면 탈염공장으로부터의), 염화칼슘이나 염화마그네슘을 용해해 만든 용액, 또는 이러한 칼슘과 마그네슘의 원천의 둘 또는 2이상의 조합이다. 사용된 수성처리용액은　 각각 최소한 기본량만큼의 농도의 칼슘 및 마그네슘을 함유해야 한다고 이해될 것이다. 바람직하게는 수성 처리 용액은 각각 최소한 기본량의 2배의 농도의 칼슘 또는 마그네슘을 함유해야 할 것이다. 인위적인 용액이 칼슘과 마그네슘염의 용해에 의해 제조되는 경우 충분히 용해성있는 염이 사용되어져야 한다고 이해되어질 것이다. 또한 염화물염은 가장 간단하고 가장 비용적으로 효과적인 선택을 제공하나, 질산염도 쓰일 수 있을 것이다. 바람직하게는 사용된 염은 처리혼합물의 알칼리도에 기여하지 말아야 한다. 따라서 칼슘 또는 마그네슘의 산화물과 수산화물은 가장 피해야 한다. 칼슘과 마그네슘염은 그들 중 하나로 존재하는 음이온이 낮은 용해성을 갖는 산물을 생성하기 위한 다른 양이온과 용액내에서 반응을 하지 않는 가운데에서 선택된다. 이런 이유로 황산마그네슘은 부적당한데 왜냐하면 이는 낮은 용해성의 황산칼슘(석고)을 형성하고 황산칼슘자체는 그의 낮은 용해성 때문에 별 이익이 없기 때문이다.

제 4실시예의 공정에서 적니는 수성처리용액과 혼합되어 전형적으로 적절한 방법에 의해 거의 대부분 용액과 교반된다. 교반은 예를들면 휘젓기(stirring), 순환펌핑(circulation pumping), 에어레이션(aeration) 또는 다른 편리한 방법에 의할 수 있다. 적니와 수성처리용액의 반응은 초기에는 빠르지만 완결될 때까지 철저히 진행시키기 위해 중화시키는 시간동안 처리용액을 적니에 충분히 접촉하도록 하는 것이 바람직하다. 전형적으로 적니는 최소한 2시간동안, 더욱 전형적으로 24시간까지 수성처리용액과 접촉되어 있게 된다. 더 낮거나 더 높은 온도가 사용될 수 있음에도 불구하고 적니는 대체적으로 주변(ambient)온도에서 수성처리용액에 의해 처리된다. 그러나 중화반응의 신속함의 관점에서 상승된 온도의 사용은 어떠한 의미있는 이익을 부여하진 않는다. 주변온도보다 낮은 온도의 사용도 또한 별다른 이득이 없다.

상기 공정에 의한 처리를 따르면 최소한 부분적으로 중화된 적니는 침전하도록 하게 하고 사용된 수용액은 상층액분리나 원심분리(또는 어떠한 다른 적절한 공정이나 방법들의 조합에 의해서도)에 의해 분리되고 적절한 방법으로 방출된다. 처리의 결과 수성처리용액에 칼슘과 마그네슘이(가능하게는 몇몇 미량 금속으로) 고갈되게 되고 나트륨이 풍부하게 된다. 또한 최소한 부분적으로 중화된 적니에 칼슘과 마그네슘이 풍부하게 되고 실질적으로 낮은 나트륨성분을 갖게 된다. 최소한 부분적으로 중화된 적니가 안전하게 저장될 수 있고 반응 pH는 10.5보다 작은 값(물 중량비율로 5중량에 고체중량비율로 1중량)을 갖는다. 고체부분(solid fraction)내의 미네랄은 그들의 산성중화능력을 보유하게 되고 처리를 완결하기 위하여 사용된 용액이 그들 자체가 염기성을 갖는다면 약간 증가된 산성중화능력을 갖을 수 있다. 이런 방법으로 얻어진 중화된 고체는 현저하게 나트륨이온을 보유하는 부수적인 물을 보유하게 된다. 이들 고체를 무기한으로 저장하여도 안전함에도 불구하고 그 이후의 공정과정이 적용될 수 있다.

예를 들면 고체부분은 다른 외계물질(예를 들면 막대기나 돌)을 제거하기 위해 차단될 수 있고 그리고 나서 하나 또는 둘 이상의 전통적인 방법을 사용하여 건조된다. 예를 들면, 압착식여과기(filter press), 공기건조(air drying), 가마건조(kiln drying)등의 방법이다. 포어 워터 소디움(pore water sodium) 제거가 일반적으로 모든 응용에 필요한 것이 아님에도 불구하고 만약 낮은 나트륨포함물질이 필요하다면, 부가적으로 또는 선택적으로 포어 워터 소디움(pore water sodium)은 중화된 적니를 낮은 나트륨 함유수(신선한 물)로 세척하여 제거될 수 있고 고체는 선택적으로 건조된다. 고체는 충분히 건조된 후에 분쇄되고 바람직한 크기의 파편들로 선택되기 위해 차단된다. 결과물인 건조고체는 선택적으로 본 발명의 제3실시예에 따른 조성물을 제공하기 위해 하나 또는 그 이상의 다른 물처리제와 혼합될 수 있다. 중화된 적니를 현탁액으로 적용하고자 하는 경우에는 중화된 고체가 완벽하게 건조될 필요는 없다. 실질적으로 중화된 적니가 사용된 위치로 추가적인 건조이동비용과 추가적인 습기비용사이에 균형이 필요하다.

건조된 고체는 대체적으로 10미크론보다 작은 입자크기를 갖고 전체중량의 약 80%를 갖는 미세한 알갱이 형태의 구조를 갖는다. 거의 중성의 토양 반응 pH (예를 들면 8.4에서 8.8 사이의)를 갖는 고체는 고도의 산성중화능력을 보유하고, 일반적으로 잠재적 위험 물질을 이송하는데 필요한 허가를 얻을 필요 없이도 이송 및 사용될 수 있을 정도로 유독성 특질 여과과정(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)의 값이 충분히 낮다.

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실시예 1 - 실시예11 : 본 발명에 따른 중화된 적니를 포함하는 조성물.

아래의 실시예들은 중화된 적니와 염기성 물처리제를 함유하는 본 발명에 따른 조성물을 예시하고 있다.

실시예 No.	1	2	3	4	5	6	7	8
중화된 적니	99%	95%	90%	99%	95%	90%	80%	70%
수산화칼슘	-	-	-	1%	5%	10%	20%	30%
탄산나트륨	1%	5%	10%

실시예 No.	9	10	11
중화된 적니	99%	95%	90%
수산화칼슘	-	-	-
탄산칼슘	1%	5%	10%

위의 실시예에서 모든 %는 전체조성물에 대한 중량%에 의해 표현되었다.

실시예 12 : 오염된 물의 처리

오염된 물은 본 발명에 따라 다음과 같은 두 단계의 공정으로 처리된다. 이 공정의 단계들에서 사용된 중화된 적니는 퀸즈랜드 샌튜어리 코브(Sanctuary Cove, Queensland)의 바이로텍 인터내셔널사(Virotec International Ltd.)가 제조한 "Bauxsol"이라는 이름의 중화된 적니의 샘플이다. "Bauxsol"이라는 이름은 바이로텍 인터내셔널사(Virotec International Ltd.)의 상표이다.

제 1 단계 : 물의 리터당 실시예 5에 따른 조성물의 약 1g의 양을 pH가 약 6.7에 다다를 때까지 약 2시간의 간격으로 물에 첨가한다. 이것은 물의 리터당 조성물 4 내지 5g을 요구한다.

제 2 단계 : 혼합물은 24시간동안 침전하도록 두고 수성상태 (aqueous phase)는 분리되도록 한다.

제 3 단계 : 물의 리터당 실시예1에 따라 조성물 약 1g의 양을 pH가 약 8.2에 이를 때까지 약 2시간마다 제 2단계의 수성상태에 첨가한다. 이것은 물의 리터당 조성물 3내지 4g을 요구한다.

제 4 단계 : 혼합물은 약 24시간 동안 침전하도록 하게하고 수성상태는 분리되도록 한다.

위의 처리동안 수성상태의 조성은 다음과 같다.

	처리 이전	제 2단계 이후	제 4단계 이후
pH	2.8	6.8	8.2
Al(㎍/L)	12340	<25	<5
Cd(㎍/L)	94	<30	<0.5
Cu(㎍/L)	314	<30	4.4
Fe(㎍/L)	38120	<10	<1
Pb(㎍/L)	n.d	<1	<0.5
Mn(㎍/L)	9988	~8,000	1,027
Ni(㎍/L)	60	<50	22
Zn(㎍/L)	122388	~60,000	17.6

(n.d. = 결정되지 않은)

실시예 13(비교예)

실시예12에서 기술한 대로 처리된 물과 같은 물의 별개의 표본이 단일 단계에 있는 각각의 처리방법과 다른 양의 Bauxsol로 처리되었다. 물의 표본은 Bauxsol에 접촉 48시간 이후에 제거되었고 물의 조성은 다음과 같다.

첨가된 Bauxsol의 양(g/L)	0	5	10	25	50
pH	2.8	6.83	6.94	7.86	8.08
Al(㎍/L)	12340	4	4	11	23
Cd(㎍/L)	94	13	<1	<1	<1
Cu(㎍/L)	314	<1	<1	<1	<1
Fe(㎍/L)	38120	<1	<1	<1	<1
Mn(㎍/L)	9988	8637	7977	705	47
Ni(㎍/L)	60	48	34	5	<1
Zn(㎍/L)	122388	64307	20350	146	53

실시예 12에서 얻어진 것과 대등한 품질의 물을 얻기 위해서(특히 아연농도와 관련하여, 호주에서 방출한계는 현재 50㎍/L이다), 실시예12에 기술된 2단계 처리에 비해 이 단일 단계의 처리에서는 Bauxsol 양이 최소 3배가 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다. 나아가 다량의 Bauxsol이 사용되면 알루미늄 제거 효율은 감소한다는 것도 알 수 있다.

실시예 14

약 3백만 리터의 물이 다른 둘의 중화된 적니 블렌드를 포함하는 두단계 처리공정을 사용하여 처리되었다. 이 공정에서 사용된 중화된 적니는 퀸즈랜드 샌튜어리 코브(Sanctuary Cove, Queensland)의 바이로텍 인터내셔널사(Virotec International Ltd.)가 제조한 "Bauxsol"이라는 이름의 중화된 적니의 샘플이다. "Bauxsol"이라는 이름은 바이로텍 인터내셔널사(Virotec International Ltd.)의 상표이다.

제 1 단계 : 물의 리터당 실시예 7에 따른 조성물 7그램이 6킬로미터쯤 떨어진 홀딩 댐(holding dam)으로 물은 파이프 아래로 퍼내림에 따라 첨가된다. 홀딩 댐까지 이르는데 요구되는 시간은 약 5시간이다.

제 2 단계 : 혼합물을 침전시키고 고체상을 바닥으로 분리시킨다.

제 3 단계 : 물의 리터당 실시예 5에 따른 조성물의 약 0.75그램의 양을 약 24시간 간격으로 물에 첨가한다. 물의 리터당 조성물 4.65그램이 필요하다.

제 4 단계 : 수성상와 고체상이 분리되도록 약 24시간동안 혼합물을 침전시킨다.

	처리 전	제 2단계 이후	제 4단계 이후
pH	3.22	6.8	8.3
Al(mg/L)	109	0.1	<0.05
Cd(mg/L)	<0.05	<0.05	<0.05
Cu(mg/L)	0.24	0.08	<0.05
Fe(mg/L)	235	<0.1	<0.1
Pb(mg/L)	1.19	<0.05	<0.05
Mn(mg/L)	226	24.3	2.32
Ni(mg/L)	0.43	<0.05	<0.05
Zn(mg/L)	19.79	2.1	0.04
SO₄ ^2-(mg/L)	4961	n.d	1692
TDS(mg/L)	13900	n.d	6140

(n.d. = 결정되지 않은; TDS는 전체 용해고체를 나타낸다.)

(주 : 망간농도는 위에 보고된 마지막 표본이 채택될 때 감소하고 있었다.)

실시예 15

보크사이트 정제소의 부식성 적니 표본이 염화칼슘과 염화마그네슘이 첨가된 해수를 적가하여 중화되었다. 근처의 강의 신선한 물에 의한 주변해수의 희석은 칼슘과 마그네슘 둘 다의 농도가 최소 필요값(기본량값)인 칼슘 320mg/L와 마그네슘 290mg/L 이하가 됨을 의미하기 때문에 이 정제소에서의 순수한 해수의 사용은 불가능하다. 정제소 근처의 해수 중의 칼슘과 마그네슘의 농도는 겨우 칼슘이 10mg/L이고 마그네슘이 20mg/L이다.

초기 전체 알칼리도가 146,000mg/L (탄산칼슘당량알칼리도로서) 이고 초기pH가 13.19인 부식성의 적니 서스펜션 2리터를 큰 비이커에 넣고 함염염류용액 8.7리터로 처리하였다. 정제소 근처의 주변해수와 유사하게 만들어진 인공해수 10L에 염화칼슘 20g(즉 2g/L)과 염화마그네슘 150g(즉 15g/L)을 첨가하여 함염염류용액을 준비한다. 그 후 1시간 동안 혼합물은 교반하고 24시간동안 방치한 뒤 고체부분을 분리하기 위해 원심분리를 한다. 고체부분은 반응 pH(물 5부분에 고체 1부분)가 8.54를 갖는다. 액체부분은 잔여 칼슘농도가 305mg/L와 잔여 마그네슘 농도가 269mg/L이다. 이들 잔존 농도는 완전한 중화를 이루기 위해 필요한 마그네슘과 칼슘의 최소농도(기본량)에 접근한다.

이 실시예에서 또 이 과정을 이용하는 모든 다른 중화작업에서 요구되는 정확한 첨가부피는 처리 혼합물의 목표pH에 의존한다. 종말점 근처에서 필요한 처리용액의 양은 실시예16에서 예시된 대로 0.2pH단위만큼의 작은 변화에 대해 10%까지 변경될 수 있다. 그러므로 모든 처리방법에 대해 혼합비율은 이 분야에서 큰 스케일로 적용되기 전에 연구실에서 테스트 받는데 내놓을 필요가 있다.

실시예 16(비교예)

다른 보크사이트 정제소의 부식성 적니 표본은 세계표준해수에 유사한 조성을 갖는 해수를 첨가하여 중화되었다. 혼합물을 10분간 교반한 뒤, 각각의 해수 증가분 첨가사이의 2시간동안 방치하였다. 원래 적니의 반응 pH는 13.22이고 적니와 해수의 다양한 혼합물의 pH는 표1에 나타나 있다.

해수의 부피 : 적니의 부피	혼합물의 pH
0:1	13.2
2:1	12.3
4:1	11.3
5:1	10.0
7:1	9.3
8:1	9.0
10:1	8.8
11:1	8.7
12:1	8.6
13:1	8.5

표1에서 주어진 pH값은 적니와 혼합될 때의 수성용액의 pH값이다. 이들 값은 수성처리용액으로부터 분리된 다음 증류수나 탈이온화수의 중량비율로 5중량을 혼합된 후에 중화된 적니의 반응 pH와 같을 필요는 없다. 사실 후자의 pH는 대체적으로 더 높은데 그 이유는 여기서 기술한 처리조건하에서 적니와 수성처리용액은 대개 평형에 도달할 수 없기 때문이다.

표1에서 보는 바와 같이 더 많은 해수가 첨가됨에 따른 pH의 변화는 선형적이 아니고 중화동안 일어나는 일련의 착물 침전, 용해 및 희석반응을 반영한다. 뒤이은 원심분리에 의해 추출된 고체는 반응 pH(중량비율로 물 5중량에 고체 1중량) 8.46을 갖는다.

실시예 17

이 실시예는 이 처리방법에서 해수가 증발된다는 것을 제외하고는 실시예16과 유사하다. 특히 해수의 원래 30리터는 적니의 처리에 선행하여 20리터의 부피까지 증발하였다. 그렇지않다면 처리조건은 실시예16과 같았을 것이다.

적니와 증발해수의 다양한 혼합물에 대하여 적니와 접촉된 수성액체의 pH가 표 2에 나타나 있다.

물의 부피 : 적니의 부피	혼합물의 pH
0:1	13.2
1:1	12.5
2:1	11.2
2.5:1	10.0
3.5:1	9.4
4:1	9.1
5:1	8.9
5.5:1	8.7
6:1	8.6
6.5:1	8.4

이들 결과는 해수의 사용에 비해 주어진 최종 pH를 얻는데 필요한 처리하는 물의 부피가 놀랄만큼 감소했다는 것을 설명한다. 이 실시예에서 혼합물에 대해 약 8.6의 pH에 이르기 위해서는 원래 해수의 부피비율로 9부피로부터 얻어진 증발해수의 부피비율로 약 6부피가 필요하다. 그러나 비증발해수로 적니를 처리하여 같은 pH에 이르기 위해서는 해수의 부피비율로 12부피가 필요하다. 필요한 물 부피 감소는 증발농축해수에서 증가된 칼슘과 마그네슘 농도를 반영하고 또한 일단 물부피가 감소하면 기본량의 공급을 위해 필요한 칼슘과 마그네슘의 양과 비율에서의 감소도 반영한다.

본 발명이 제공하는 해수의 사용에 의한 것보다 실질적으로 더 적은 부피의 물의 사용으로 적니를 중화시키는 능력은 최소한 부분적으로 적니를 중화하는데 필요한 칼슘과 마그네슘의 양은 여기서 정의한대로 각각 기본량과 처리량으로 구성되어 있다는 본 발명자들의 밝힘의 결과인 중요한 이득이다.

Claims

(i) 예정된 값까지 물의 pH를 증가시키는 양으로 pH증가제를 첨가하는 단계; 및

(ii) 예정된 수준이하까지 상기 물의 무기물질 중 적어도 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 첨가하는 단계;를 포함하며, 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 적니이며 상기 적니는 해수나 함염지하수 또는 그 외 적니에 존재하는 실질적으로 모든 수산화, 탄산염, 플루오르 및 수산염 이온과 반응하는 칼슘과 마그네슘이온을 함유하는 다른 종류의 물을 첨가하여 처리된 적니이며, 중화된 적니의 중량비율로 1 중량에 탈이온화수나 증류수의 중량비율로 5중량이 혼합된 경우, 표준 토양 테스트(standard soil test)에서 상기 적니가 10.5보다 낮은 반응 pH를 보일 때까지의 시간동안에 상기 처리가 행하여진 적니인 것을 특징으로 하는 용해된 무기 물질을 함유하는 산성의 물을 처리하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기(i)단계 이후에 상기 물이 그 안에 부유하는 비수용성 물질을 포함하고 상기 (ii)단계 전에 비수용성 물질의 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 pH증가제가 수산화 칼슘, 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 중탄산나트륨, 탄산칼슘 및 산화 마그네슘으로 구성된 그룹중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물이 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
(i) 물에 존재하는 적어도 하나의 무기물질의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 보크사이트 정제소 잔여물의 제 1 분량을 첨가하는 단계; 및

(ii) 상기 무기물질 중 적어도 하나의 농도를 예정된 수준 이하로 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 보크사이트 정제소 잔여물의 제 2 분량을 첨가하는 단계;를 포함하고,

상기 (i)단계와 (ii)단계 중 적어도 하나에서 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물이 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께 상기 물에 첨가되고; 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 적니이며, 상기 적니는 해수나 함염지하수 또는 적니에 존재하는 실질적으로 모든 수산화, 탄산염, 플루오르 및 수산염 이온과 반응하는 칼슘과 마그네슘이온을 함유하는 다른 종류의 물을 첨가하여 처리된 적니이고, 상기 중화된 적니의 중량비율로 1 중량에 탈이온화수나 증류수의 중량비율로 5중량이 혼합된 경우, 표준 토양 테스트(standard soil test)로 적니가 10.5보다 낮은 반응 pH 를 보일 때까지의 시간동안에 상기 처리가 행하여지는 적니인 것;을 특징으로 하는 용해된 무기 물질을 함유하는 물을 처리하는 방법.
제 5항에 있어서,

예정된 수준 이하로 적어도 다른 하나의 무기물질의 농도를 감소시키는 양으로 첨가된 물처리제와 함께 또는 단독으로, 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 적어도 한번 이상 연속 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 (i)단계 이후와 상기 (ii)단계 이전에 상기 물에 부유하는 임의의 불용성 물질의 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서,

(i) 상기 물의 상기 무기물질 중 적어도 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 적니의 제 1 분량을 첨가하는 단계;

(ii) 상기 물의 상기 무기물질 중 적어도 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 적니의 제 2 분량을 첨가하는 단계; 및

(iii) 예정된 수준이하로 상기 무기물질 중 적어도 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 적니의 제 3 분량을 첨가하는 단계;를 포함하고,

상기 (i)단계, (ii)단계 및 (iii)단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 상기 중화된 적니가 하나 또는 그 이상의 물처리제와 함께 상기 물에 첨가되고; 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 적니이며, 상기 적니는 해수나 함염지하수 또는 적니에 존재하는 실질적으로 모든 수산화, 탄산염, 플루오르 및 수산염 이온과 반응하는 칼슘과 마그네슘이온을 함유하는 다른 종류의 물을 첨가하여 처리된 적니이며, 상기 중화된 적니의 중량비율로 1 중량에 탈이온화수나 증류수의 중량비율로 5중량이 혼합된 경우, 표준 토양 테스트(standard soil test)로 상기 적니가 10.5보다 낮은 반응 pH를 보일 때까지의 시간동안에 상기 처리가 행하여지는 적니인 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,

(i)(a) 상기 (i)단계 이후에 상기 물에 부유하는 임의의 불용성 물질 중 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,

(ii)(a) 상기 (ii)단계 이후에 상기 물에 부유하는 임의의 불용성 물질 중 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,

(i)(a) 상기 (i)단계 이후에 상기 물에 부유하는 임의의 불용성 물질중 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계; 및

(ii)(a) 상기 (ii)단계 이후에 상기 물에 부유하는 임의의 불용성 물질 중 적어도 일부를 분리하는 단계 또는 침전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 물처리제는 알칼리금속수산화물, 알칼리금속탄산염화물, 알칼리토금속수산화물, 알칼리토금속탄산염화물, 알칼리토금속산화물, 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 나트륨명반, 황산철, 황산알루미늄, 용해성 인산염화물, 인산, 히드로탈시트, 비석, 감람석, 휘석, 염화바륨, 규산과 그의 염, 메타규산과 그의 염, 및마가다이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 물처리제는 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼슘, 탄산칼슘, 산화 마그네슘, 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 나트륨명반, 황산철, 황산알루미늄, 인산암모늄, 인산, 히드로탈시트, 비석, 감람석, 휘석, 염화바륨, 규산과 그의 염, 메타규산과 그의 염, 및 마가다이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
중화된 보크사이트 정제소 잔여물과 물처리제의 혼합물을 포함하는 조성물로서, 상기 보크사이트 정제소 잔여물은 적니이며, 상기 적니는 해수나 함염지하수 또는 적니에 존재하는 실질적으로 모든 수산화, 탄산염, 플루오르 및 수산염 이온과 반응하는 칼슘과 마그네슘이온을 함유하는 다른 종류의 물을 첨가하여 처리된 적니이며, 상기 중화된 적니의 중량비율로 1 중량에 탈이온화수나 증류수의 중량비율로 5중량이 혼합되는 경우, 표준 토양 테스트(standard soil test)로 적니가 10.5보다 낮은 반응 pH 를 보일 때까지의 시간동안에 그 처리가 행하여진 적니인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 14항에 있어서,

상기 조성물은 중화된 보크사이트 정제소 잔여물과 알칼리금속수산화물, 알칼리금속탄산염화물, 알칼리토금속수산화물, 알칼리토금속탄산염화물, 알칼리토금속산화물, 차아염소산칼슘, 나트륨명반, 황산철, 황산알루미늄, 용해성 인산염화물, 인산, 히드로탈시트, 비석, 감람석, 휘석, 염화바륨, 규산과 그의 염, 메타규산과 그의 염, 및 마가다이트로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질의 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.
적니와, 기본량과 처리량의 칼슘이온과 기본량과 처리량의 마그네슘이온을 함유하는 수성 처리 용액을 적어도 부분적으로 중화된 적니와 사용된 수용액을 생성하는 시간 동안 혼합하는 단계를 포함하고;

상기 적어도 부분적으로는 중화된 적니가, 중량비율로 1중량이 탈이온화수나 증류수의 중량비율로 5중량과 혼합될 때, 반응 pH가 10.5이하이고; 상기 칼슘과 마그네슘 이온의 기본량이 각각 상기 처리 용액과 상기 적니의 총 부피의 리터당 8밀리몰과 12밀리몰이고; 상기 칼슘이온의 처리량이 탄산칼슘당량알칼리도로 표현된 상기 적니의 총 알칼리도의 몰당 적어도 25밀리몰이고; 및

상기 마그네슘이온의 처리량이 탄산칼슘당량알칼리도로 표현된 상기 적니의 총 알칼리도의 몰당 적어도 400밀리몰이며;

상기 수성 처리 용액은 해수 이외의 것일 것을 조건으로 하는 것을 특징으로 하는 적니를 중화하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 칼슘이온의 처리량이 탄산칼슘당량알칼리도로 표현된 상기 적니의 총 알칼리도의 몰당 25내지 50밀리몰인 것을 특징으로 하는 적니를 중화하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 마그네슘이온의 처리량이 탄산칼슘당량알칼리도로 표현된 상기 적니의 총 알칼리도의 몰당 400내지 600밀리몰인 것을 특징으로 하는 적니를 중화하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 마그네슘이온의 처리량이 상기 칼슘이온의 처리량에 대해 몰비로 12내지 20의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 반응 pH가 8.4내지 8.8의 범위이내인 것을 특징으로 하는 적니를 중화하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 수성 처리 용액이 간수염류용액인 것을 특징으로 하는 적니를 중화하는 방법.
제 16항의 방법에 의해 제조된 중화된 적니.
용해된 무기 물질을 함유하는 산성의 물을 처리하는 방법으로서, 상기 방법은

(i) 예정된 값까지 물의 pH를 증가시키는 양으로 pH증가제를 첨가하는 단계; 및

(ii) 예정된 수준이하까지 상기 물의 무기물질 중 적어도 하나의 농도를 감소시키는 양으로 상기 물에 중화된 보크사이트 정제소 잔여물을 첨가하는 단계;를 포함하며,

상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 제 16항의 방법에 의해 제조된 중화된 적니인 것인 방법.
제 5항에 있어서,

상기 (i)단계와 상기 (ii)단계 중 적어도 어느 하나에서 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물이 제 22항에 따른 중화된 적니인 것을 특징으로 하는 방법.
중화된 보크사이트 정제소 잔여물과 물처리제의 혼합물을 포함하는 조성물로서, 상기 중화된 보크사이트 정제소 잔여물은 제 16항의 방법에 의해 제조된 중화된 적니인 것인 조성물.