KR100600939B1 - Process for preparing artificial zeolite by a slurry reaction method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리 반응법에 의한 인조 제올라이트를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 슬러리를 조제하기 위해 소각재 또는 다른 알루미노실리케이트함유 물질의 x킬로그램과 1노르말 농도 또는 더 높은 노르말 농도를 가지는 알칼리 수산화물의 수용액의 yℓ를 0.1에서 1.5(ℓ/킬로그램)의 y/x의 비율로 혼합하는 단계; 및FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for preparing artificial zeolites by slurry reaction method, wherein the method comprises alkalis having x kilograms and one normal concentration or higher normal concentration of incineration ash or other aluminosilicate-containing materials for preparing the slurry. Mixing y l of an aqueous solution of hydroxide at a ratio of y / x of 0.1 to 1.5 (l / kg); And

반응의 프로세스를 사용하여 본질적으로 생기는 알칼리의 농도에서의 감소가 적어도 반응을 용이하도록 억압되게 하기 위해 증기에 의해 연속적으로 또는 간헐적으로 제거되는 물이 있는 제올라이트 형성 반응을 일으키게 하기 위한 슬러리를 가열하는 단계를 구비하는 인조 제올라이트를 조제하기 위해 제공되는 것을 특징으로 한다.Heating the slurry to cause a zeolite forming reaction with water that is removed continuously or intermittently by steam to at least reduce the concentration of alkali that occurs essentially using the process of reaction to facilitate the reaction. It is characterized in that it is provided to prepare an artificial zeolite having a.

제올라이트, 슬러리, 증기, 노르말 농도Zeolite, slurry, steam, normal concentration

Description

슬러리 반응법에 의한 인조 제올라이트의 제조 방법{PROCESS FOR PREPARING ARTIFICIAL ZEOLITE BY A SLURRY REACTION METHOD}Production method of artificial zeolite by slurry reaction method {PROCESS FOR PREPARING ARTIFICIAL ZEOLITE BY A SLURRY REACTION METHOD}

도 1은 반응시간과 전환율 사이의 관계를 나타내는 그래프,1 is a graph showing the relationship between reaction time and conversion rate,

도 2는 알칼리 농도와 전환율 사이의 관계를 나타내는 그래프,2 is a graph showing the relationship between alkali concentration and conversion rate,

도 3은 반응 온도와 반응 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프,3 is a graph showing the relationship between reaction temperature and reaction time,

도 4는 본 발명에 따른 연속적인 제조 시스템의 흐름도이다.4 is a flow chart of a continuous manufacturing system according to the present invention.

본 발명은 플라이애쉬(flyash) 및 다른 알루미노실리케이트-함유 물질 (aluminosilicate-containing substance)과 같은 소각재(incineration ash)로부터 제올라이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing zeolites from incineration ash such as flyash and other aluminosilicate-containing substances.

제올라이트는 결정질의 알루미노실리케이트이기 때문에, 자연적으로 생기는제올라이트는 모르데나이트(mordenite)와 클리노프틸로라이트(clinoptilolite)가 알려져 있다. 나트륨 실리케이트와 나트륨 알루미네이트로부터 제조되는 A 제올라이트 및 Y 제올라이트와 같은 합성 제올라이트(synthetic zeolite)는 촉매, 분자체(molecular sieve) 등으로서 사용된다.Since zeolites are crystalline aluminosilicates, naturally occurring zeolites are known as mordenite and clinoptilolite. Synthetic zeolites such as A and Y zeolites made from sodium silicate and sodium aluminate are used as catalysts, molecular sieves and the like.

한편, 수시간동안 수십 내지 100℃에서 알칼리 수용액과 플라이애쉬의 슬러리를 가열함으로써 제올라이트를 제조하는 것이 또한 잘 알려져 있다. 이 제올라이트는 일반적으로 인조 제올라이트(artificial zeolite)라고 불려진다. 인조 제올라이트는 천연 제올라이트와 합성 제올라이트가 하는 것과 같은 유사한 이온 교환성과 흡수성을 가진다. 그러나, 그 조성, 결정 구조 및 순도는 합성 제올라이트와 비교하면 정확하게 제어되지는 않는다. 한편, 인조 제올라이트는 더 저렴하기 때문에 예를 들어, 토양 개선 물질과 탈취제와 같은 대량의 소비 용도에 적당하다. 그러나, 더 넓은 적용을 위해서 더 저렴해져야하므로 이를 제조하는 방법에 대한 개량이 요구된다.On the other hand, it is also well known to prepare zeolites by heating a slurry of alkaline aqueous solution and fly ash at several tens to 100 캜 for several hours. This zeolite is generally called artificial zeolite. Artificial zeolites have similar ion exchangeability and absorbency as do natural and synthetic zeolites. However, its composition, crystal structure and purity are not precisely controlled compared to synthetic zeolites. Artificial zeolites, on the other hand, are cheaper and therefore suitable for high volume consumption applications such as, for example, soil improving materials and deodorants. However, because they must be cheaper for wider applications, improvements to the method of making them are required.

종래의 방법에서는 플라이애쉬 1 ㎏ 당 알칼리 수용액 2.2ℓ의 혼합물이 100℃까지 가열되는데 5시간이 걸린다(일본 특허 공개 공보 6-321525). 본 발명자는 50%의 전환율을 달성하기 위해 20시간이 걸리는 것을 발견했다.In the conventional method, it takes 5 hours for a mixture of 2.2 liters of aqueous alkali solution per kilogram of fly ash to be heated to 100 ° C (Japanese Patent Laid-Open No. 6-321525). We found that it took 20 hours to achieve 50% conversion.

게다가, 반응후에 얻어진 반응 혼합물은 제올라이트 외의 많은 부산물인 물유리(water glass)를 함유하고, 결과적으로 반응 혼합물은 점착성이여서 고체(제올라이트)-액체 분리를 위해 고비용을 요구한다. 게다가, 분리된 제올라이트는 여전히 점착성이여서, 물로 세척하기 위해서 많은 양의 물과 시간이 요구된다.In addition, the reaction mixture obtained after the reaction contains water glass, which is a by-product other than zeolite, and as a result, the reaction mixture is tacky and requires a high cost for solid (zeolite) -liquid separation. In addition, the separated zeolite is still sticky, requiring a large amount of water and time to wash with water.

본 발명은 바람직하게, 부산물인 물유리(가용성 실리케이트)의 양을 감소시킴으로써 고체-액체 분리를 더 용이하게 하거나 또는 불필요하게 하여, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 낭비적인 소비가 감소되어, 더 짧은 반응 시간 내에 50% 이상의 제올라이트로의 전환율로, 고품질의 인조 제올라이트를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention preferably makes the solid-liquid separation easier or unnecessary by reducing the amount of by-product water glass (soluble silicate), thereby reducing wasteful consumption of sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like, resulting in shorter reaction times. Provided is a process for producing high quality artificial zeolites, with a conversion rate of at least 50% to zeolites within.

종래에, 반응 시스템의 수상에서의 알칼리 농도는 반응이 진행됨에 따라 감소한다. 본 발명자는 반응하는 동안에 반응 시스템으로부터 물을 증발시켜서 제거함으로써 알칼리 농도에서의 감소가 적어도 억제되거나 또는 바람직하게는 회피할 수 있을 때, 물유리의 부산물은 반응 혼합물을 비점착성이 되게 하는 것을 억제하여서, 고체-액체 분리가 더 용이해지거나 또는 반응 시스템에서 대부분의 물이 반응 마지막에 증발될 수 있다는 것을 발견하였다. 어떤 경우에서는, 반응 혼합물로부터 액체를 제거하는 종래의 방법에 대한 고유의 어려움은 없다. 게다가, 공급된 알칼리는 반응동안에 더 효율적으로 사용된다.Conventionally, the alkali concentration in the water phase of the reaction system decreases as the reaction proceeds. The inventors have found that byproducts of the water glass inhibit the reaction mixture from becoming non-tacky when the reduction in alkali concentration is at least suppressed or preferably avoided by evaporating and removing water from the reaction system during the reaction. It has been found that solid-liquid separation is easier or that most of the water in the reaction system can be evaporated at the end of the reaction. In some cases, there is no inherent difficulty with conventional methods of removing liquid from the reaction mixture. In addition, the supplied alkali is used more efficiently during the reaction.

게다가, 반응 온도가 100℃ 이상으로 올라가도, 충분한 이점, 즉, 비용에 맞먹는 결정성에서의 증가(일본 특허 출원 공개 공보 6-321525, 41번째 문단)는 달성되지는 않지만, 본 발명자는 본 발명에 따른 방법에서 더 높은 전환율이 100℃ 이상의 반응온도를 가함으로써 더 짧은 시간에 달성될 수 있고, 수산화나트륨과 같은 알칼리금속 수산화물의 양이 더 적어지므로 사용될 물의 양이 더 적어 열효율에서 유리하다는 것을 발견하였다.Moreover, even if the reaction temperature rises above 100 ° C., a sufficient advantage, that is, an increase in crystallinity comparable to cost (Japanese Patent Application Laid-open No. 6-321525, paragraph 41) is not achieved, but the present inventors It has been found in the process that higher conversions can be achieved in a shorter time by applying a reaction temperature of 100 ° C. or more, and that the amount of alkali metal hydroxides, such as sodium hydroxide, is less, which is advantageous in thermal efficiency due to the smaller amount of water to be used. .

본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 인조 제올라이트의 제조 방법에 관한 것이다:
x ㎏의 소각재 또는 다른 알루미노실리케이트-함유 물질을 y ℓ의 1N 이상의 농도를 갖는 알칼리금속 수산화물 수용액과 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계[여기서, y/x의 비율은 0.1 내지 1.5 (ℓ/㎏)임]; 및
The present invention relates to a method for preparing artificial zeolite comprising the following steps:
mixing x kg of incineration ash or other aluminosilicate-containing material with an aqueous alkali metal hydroxide solution having a concentration of at least 1 N of y 1 to prepare a slurry, wherein the ratio y / x is 0.1 to 1.5 (ℓ / kg) being]; And

슬러리를 가열하여 제올라이트-형성 반응을 야기시키는 단계(물은 증발에 의해 연속적 또는 간헐적으로 제거되어, 반응이 진행됨에 따라 자연적으로 발생되는 알칼리 농도의 감소를 적어도 억제하여 반응을 촉진시킴).Heating the slurry to cause a zeolite-forming reaction (water is removed continuously or intermittently by evaporation, at least inhibiting the decrease in naturally occurring alkali concentrations as the reaction proceeds to promote the reaction).

또한, 본 발명은 가열이 100℃ 이상 350℃ 이하의 온도에서 실시되는 방법을 포함한다.Moreover, this invention includes the method in which heating is performed at the temperature of 100 degreeC or more and 350 degrees C or less.

본 발명은 도 1을 참고하여 설명될 것이지만, 이에 의해 제한되지는 않는다.The present invention will be described with reference to FIG. 1, but is not limited thereto.

도 1은 가압된 교반 오토클레이브(pressurized agitation autoclave)를 사용함으로써 만들어지는 실험의 결과를 나타낸다. 플라이애쉬 및 3.5N 수산화나트륨 수용액은 2㎏/1ℓ의 비율로 공급되고, 150℃까지 가열된다. 가로축은 반응시간을 나타내고, 세로축은 제올라이트로의 전환율을 나타낸다. 전환율은 X-선 형광분광법에 의해 측정된다.1 shows the results of experiments made by using a pressurized agitation autoclave. Fly ash and 3.5N aqueous sodium hydroxide solution are fed at a rate of 2 kg / 1 L and heated to 150 ° C. The horizontal axis represents reaction time and the vertical axis represents conversion to zeolite. The conversion is measured by X-ray fluorescence spectroscopy.

본 발명에 따른 도 1의 곡선 A에 개시된 바와 같이, 가열 시작 후 45분에서, 공급된 플라이애쉬의 10중량%에 상응하는 물의 분취량(aliquot)이 오토클레이브의 상부에서 밸브로부터 증발에 의해 제거된다. 물이 제거되기 전의 전환율은 약 15%이고, 이의 증가는 극도로 작다. 그러나, 물이 제거된 후의 전환율은 급격히 증가된다. 전환율은 1.5시간에서 30%를 초과하지만, 이의 증가는 작아지는 경향이 있다. 물은 가열을 시작하고나서 1.5시간부터 2시간까지 연속적으로 제거된다. 그 다음에, 전환율은 다시 급격히 증가하여 57%에 도달한다.As disclosed in curve A of FIG. 1 according to the invention, at 45 minutes after the start of heating, an aliquot of water corresponding to 10% by weight of the fly ash supplied is removed by evaporation from the valve at the top of the autoclave. do. The conversion rate before water is removed is about 15%, the increase of which is extremely small. However, the conversion rate after the water is removed sharply increases. The conversion rate exceeds 30% at 1.5 hours, but its increase tends to be small. The water is removed continuously from 1.5 hours to 2 hours after starting the heating. Then, the conversion rate increases sharply again to reach 57%.

만일 본 발명에 따라 물 제거가 수행되지 않는다면, 전환율은 2시간에서도 약 20%에 머문다. 종래의 방법에 의해 더 높은 전환율을 달성하기 위해, 공급될 수산화나트륨의 양은 수산화나트륨의 농도에서의 감소를 줄이기 위해 더 커지게 할 수도 있다. 일반적으로, 4N 이상의 농도를 갖는 수산화나트륨 수용액의 사용은 장치의 부식을 염려하여 피하게 되고, 결과적으로 수산화나트륨 수용액의 공급양은 불가피하게 증가된다. 도 1에서의 곡선 B는 상기 경우의 극단적인 예를 나타낸다. 즉, 플라이애쉬 1㎏당 3.5N 수산화나트륨 수용액 10ℓ인, 곡선 A에 사용되는 양의 20배의 양이 사용될 때, 50% 이상의 높은 전환율이 1.5시간내에 달성될 수 있다. 그러나, 이것은 반응기의 부피당 제조 양이 적을 뿐만아니라, 다량의 수용액의 가열 및 후처리에 비용이 많이 들기 때문에 실용적이지 않다. 일본 특허 출원 공개 공보 6-321525에는 2N 수산화나트륨 수용액 2.2ℓ가 플라이애쉬 1㎏당 사용되는 반면에, 본 발명에서는 수산화나트륨 수용액의 양은 1.5ℓ이하이고, 종래의 방법에 의해서 달성될 수 없는 극도로 높은 전환율이 얻어진다. If no water removal is carried out according to the invention, the conversion remains at about 20% even in 2 hours. In order to achieve higher conversions by conventional methods, the amount of sodium hydroxide to be fed may be made larger to reduce the decrease in the concentration of sodium hydroxide. In general, the use of an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 4N or more is avoided in consideration of corrosion of the apparatus, and consequently the supply amount of the aqueous sodium hydroxide solution is inevitably increased. Curve B in FIG. 1 shows an extreme example of this case. In other words, when an amount of 20 times the amount used in Curve A, which is 10 L of 3.5 N aqueous sodium hydroxide solution per kilogram of fly ash, is used, a high conversion rate of 50% or more can be achieved in 1.5 hours. However, this is not practical because of the low production volume per volume of the reactor and the high cost of heating and post-treatment of large aqueous solutions. In Japanese Patent Application Laid-open No. 6-321525, 2.2 L of 2N aqueous sodium hydroxide solution is used per kg of fly ash, whereas in the present invention, the amount of aqueous sodium hydroxide solution is 1.5 L or less, which is extremely unachievable by conventional methods. High conversions are obtained.

본 발명의 방법을 사용하여 제조된 반응 혼합물은 바람직하게 슬러리 상태가 아니고 고체 상태이다. 종래의 방법에서 얻어진 반응 혼합물은 부산물인 물유리(가용성 실리케이트)때문에 점착성이고, 많은 양의 물을 포함한다. 따라서, 액체를 분리하는 것이 어렵다. 일본 특허 출원 공개 공보 6-321525에 설명된 발명은 70℃ 이하로 상기 슬러리의 온도를 낮춘 후 액체 분리 장치를 사용하여 생성물 결정과 과량의 알칼리 수용액을 분리 및 정제함으로써 상기 문제를 해결하는 것이다. 본 발명에 있어서, 액체 분리 방법은 바람직하게 더 이상 사용되지 않는다.The reaction mixture prepared using the process of the invention is preferably not in a slurry state but in a solid state. The reaction mixture obtained in the conventional process is tacky due to the by-product water glass (soluble silicate) and contains a large amount of water. Therefore, it is difficult to separate the liquid. The invention described in Japanese Patent Application Laid-open No. 6-321525 solves the above problem by lowering the temperature of the slurry to 70 ° C. or lower and then separating and purifying the product crystals and the excess aqueous alkali solution using a liquid separation device. In the present invention, the liquid separation method is preferably no longer used.

수득된 반응 혼합물은 바람직하게 세척하여 잔존하는 알칼리 금속 수산화물을 제거하였다. 종래의 방법에서와는 다르게 세척과 액체 분리에 있어서 어려움은 없다. 세척에 있어서는 염화칼슘 수용액 또는 희석된 염산 용액이 바람직하다.The reaction mixture obtained was preferably washed to remove residual alkali metal hydroxides. Unlike conventional methods, there are no difficulties in cleaning and liquid separation. For washing, an aqueous calcium chloride solution or diluted hydrochloric acid solution is preferable.

원료로서의 소각재는 석탄, 활성 슬러지, 종이 슬러지, 쓰레기 등을 소각한 후의 잔류물을 포함하며, 그 중에서 플라이애쉬가 바람직하다. 소각재 이외의 알루미노실리케이트-함유 물질은 아날사이트(analcite), 백운모, 장석 및 화산재와 같은 자연적으로 생기는 광물을 포함한다.Incinerator ash as a raw material includes residues after incineration of coal, activated sludge, paper sludge, and waste, among which fly ash is preferable. Aluminosilicate-containing materials other than incineration ashes include naturally occurring minerals such as analcite, dolomite, feldspar and volcanic ash.

알칼리 수산화물 수용액의 농도는 1N 이상, 바람직하게 2N 내지 4N이다. 만일 농도가 하한보다 낮다면, 반응율은 너무 작아서 짧은 시간에 높은 전환율을 달성할 수 없다. 이것을 지지하는 데이터는 도 2에 나타내었다. 플라이애쉬의 1㎏당 선정된 농도를 지닌 수산화나트륨 수용액 20ℓ의 많은 양이 가압된 교반 오토클레이브로 공급된다. 그 다음에, 반응이 진행되면서 수산화나트륨의 농도에서의 감소는 작고, 농도와 전환율 사이의 관계는 보여질 수 있다. 반응은 150℃에서 2시간동안 수행된다. 세로축은 선정된 농도를 나타내고, 가로축은 달성된 전환율을 나타낸다. 30%의 전환율에 있어서 2N의 농도가 요구되고, 50%의 전환율에 있어서 3N의 농도가 요구된다. 그러므로, 수산화나트륨 수용액의 더 적은 양이 본 발명에 따라 사용될 때, 반응이 진행됨에 따라 수산화나트륨이 소비된 후 본 발명에 따라 물을 제거함으로써 수산화나트륨의 농도를 상기 수준에서 유지함으로써 제올라이트로의 높은 전환율이 달성되어질 수 있다는 것을 알 수 있다.The concentration of the alkali hydroxide aqueous solution is 1N or more, preferably 2N to 4N. If the concentration is lower than the lower limit, the reaction rate is too small to achieve high conversion in a short time. The data supporting this is shown in FIG. 2. A large amount of 20 liters of aqueous sodium hydroxide solution having a selected concentration per kg of fly ash is fed to a pressurized stirred autoclave. Then, as the reaction proceeds, the decrease in the concentration of sodium hydroxide is small, and the relationship between the concentration and the conversion can be seen. The reaction is carried out at 150 ° C. for 2 hours. The vertical axis represents the selected concentration and the horizontal axis represents the achieved conversion. A concentration of 2N is required at a 30% conversion rate and a concentration of 3N at a 50% conversion rate. Therefore, when a smaller amount of aqueous sodium hydroxide solution is used in accordance with the present invention, the sodium hydroxide is consumed as the reaction proceeds, followed by removal of water in accordance with the present invention to maintain the concentration of sodium hydroxide at this level by removing water. It can be seen that a conversion rate can be achieved.

알칼리 금속 수산화물로서, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이 바람직하게 사용된다.As the alkali metal hydroxide, sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably used.

수산화나트륨 수용액의 0.1ℓ 내지 1.5ℓ, 바람직하게 0.2ℓ 내지 0.7ℓ를 소각재 또는 알루미노실리케이트-함유 물질(이하 전형적인 예로서 플라이애쉬로 표현됨) 각 1㎏과 혼합한다. 보통, 수산화나트륨 수용액의 양은 용액의 농도가 높을 때 더 작고, 농도가 낮을 때 더 크다.0.1 L to 1.5 L, preferably 0.2 L to 0.7 L, of aqueous sodium hydroxide solution is mixed with 1 kg of each of the incineration ash or aluminosilicate-containing material (hereinafter represented by fly ash as a typical example). Usually, the amount of aqueous sodium hydroxide solution is smaller when the concentration of the solution is high and larger when the concentration is low.

종래에 반응은 100℃ 이하에서 실시되었다. 그러나, 선정된 전환율을 달성하기 위해 요구된 시간은 반응 온도를 100℃ 이상으로 설정함으로써 상당히 더 짧아진다. 도 3은 플라이애쉬 1㎏당 3.5N 수산화나트륨 수용액 10ℓ가 가압된 교반 오토클레이브에 공급되고, 선정된 온도에서 가열하여 선정된 전환율(50%-60%)을 수득하기위해서 필요한 반응시간을 결정하는 실험으로부터의 데이터를 나타낸다. 다량의 수산화나트륨 수용액이 사용된다 할지라도, 종래의 방법에 따라서 100℃에서 50%의 높은 전환율을 달성하기 위해서는 20시간이 걸린다. 그러나, 125℃ 및 150℃에서 각각 6시간 및 1.7시간이면 충분하다. 이러한 실험에 있어서, 이해를 쉽게 하는 데이터를 얻기 위해서, 다량의 수산화나트륨 수용액이 사용되고 물은 제거되지 않는다. 수산화나트륨 수용액의 양이 감소되고 물의 제거가 실시될 때 동일한 경향이 관찰되었다. 다량의 수용액이 사용되는 종래의 방법에 있어서, 만일 반응이 높은 온도에서 수행된다면, 많은 열이 필요하게 되고, 이것은 비경제적이다. 이것은 본 방법에서는 피하게 된다. 그러나, 350℃ 이상의 온도에서 열 효율 및 장치에 대해 요구되는 품질의 물질에 있어서 단점이 관찰되었다.Conventionally, reaction was performed at 100 degrees C or less. However, the time required to achieve the selected conversion is significantly shorter by setting the reaction temperature above 100 ° C. FIG. 3 shows that 10 L of 3.5 N aqueous sodium hydroxide solution per kilogram of fly ash is fed to a pressurized stirred autoclave and heated at a selected temperature to determine the required reaction time to obtain a selected conversion (50% -60%). Data from the experiment is shown. Although a large amount of aqueous sodium hydroxide solution is used, it takes 20 hours to achieve a high conversion of 50% at 100 ° C. according to conventional methods. However, 6 hours and 1.7 hours at 125 DEG C and 150 DEG C, respectively, are sufficient. In these experiments, in order to obtain easy-to-understand data, large amounts of aqueous sodium hydroxide solution are used and water is not removed. The same trend was observed when the amount of aqueous sodium hydroxide solution was reduced and water removal was carried out. In the conventional method in which a large amount of aqueous solution is used, if the reaction is carried out at a high temperature, a lot of heat is required, which is uneconomical. This is avoided in this method. However, disadvantages have been observed in materials of thermal efficiency and quality required for the device at temperatures above 350 ° C.

상기에서, 본 발명에 대한 배치 방법의 실시 형태가 설명되었다. 다음으로, 연속적인 방법의 실시 형태가 설명될 것이다.In the above, embodiments of the batch method for the present invention have been described. Next, an embodiment of the continuous method will be described.

도 4에 있어서, 플라이애쉬(F)는 100㎏(약 0.1㎥)/hr의 속도로 회전식 스크류형 혼합 압출기(1)에 공급된다. 동시에, 3.5N 수산화나트륨 수용액(A)은 50ℓ/hr의 속도로 회전식 스크류형 혼합 압출기(1)에 공급된다. 생성된 슬러리는 스크류 펌프(2)를 구비한 가압형 스크류-교반 혼합 반응기(3)에 공급된다. 반응기(3)는 가열 매체의 자켓을 구비하고, 150℃까지 가열된다. 반응기(3)의 내부 압력은 가열에 의해 주로 5atm(게이지)에서 유지된다. 슬러리는 반응기(3)에서 40분 머문후에 배출되고, 순간 증발기(4)(100㎏/hr에서 공급되는 플라이애쉬의 약 10중량%에 상응하는 물의 양이 증발에 의해 제거됨)로 전달된다. 남아있는 슬러리는 스크류 펌프(5)를 구비한 가압형 스크류 교반-혼합 반응기(6)와 유사한 형태에 공급되고, 40분동안 150℃, 5atm(게이지)에서 처리되고, 그 다음에 물 약 10㎏/hr이 순간 증발기(7)에서 증발된다. 그 다음에, 남아있는 슬러리는 펌프(8)를 구비한 교반-혼합 반응기(9)에 공급된다. 반응기(9)는 또한 150℃까지 가열되지만, 반응기(3) 및 반응기(6)과 다르게 닫혀지지 않고 물은 점차적으로 출구로부터 회수되고, 중간에 배출된다. 펌프(8)로 공급된 슬러리는 반응기(9)에서 40분간의 체류하는 동안 대부분의 물을 잃는다. 반응기(9)의 출구에서, 이는 슬러리 상태에 있지 않고, 고체이고 분리된 형태인 제올라이트 생성물이다. 이것을 세척탑(10)에 공급하고, 염화칼슘 수용액으로 세척한다. 이러한 세척으로 인해, 생성물에 남아있는 반응하지 않은 소량의 나트륨 이온이 세척되고, 동시에 제올라이트 중 나트륨의 일부가 칼슘으로 치환된다. 선택적으로, 나트륨 이온은 희석된 염산 수용액으로 세척함으로써 제거될 수 있다. 생성된 슬러리는 압착과 탈수를 하기위해 스크류 펌프(11)를 구비한 벨트-프레스 탈수기(12)로 전달된 후, 벨트 컨베이어(13)를 통해 건조될 건조기(14)로 전달되어 최종 생성물(15)을 수득한다. 57%의 전환율을 갖는 인조 제올라이트는 원료인 플라이애쉬 중량의 1.25배의 양으로 얻어진다.In FIG. 4, the fly ash F is fed to the rotary screw type mixing extruder 1 at a rate of 100 kg (about 0.1 m 3) / hr. At the same time, 3.5N aqueous sodium hydroxide solution (A) is fed to the rotary screw-type mixing extruder 1 at a rate of 50 l / hr. The resulting slurry is fed to a pressurized screw-stirring mixing reactor 3 with a screw pump 2. The reactor 3 is equipped with a jacket of heating medium and heated to 150 ° C. The internal pressure of the reactor 3 is maintained at 5 atm (gauge) mainly by heating. The slurry is discharged after 40 minutes in the reactor 3 and passed to the flash evaporator 4 (the amount of water corresponding to about 10% by weight of the fly ash fed at 100 kg / hr is removed by evaporation). The remaining slurry is fed in a form similar to the pressurized screw agitating-mixing reactor 6 with a screw pump 5 and treated at 150 ° C., 5 atm (gauge) for 40 minutes, then about 10 kg of water. / hr is evaporated in the flash evaporator (7). The remaining slurry is then fed to a stir-mix reactor 9 with a pump 8. The reactor 9 is also heated up to 150 ° C., but the water is gradually recovered from the outlet and discharged in the middle without being closed differently from the reactor 3 and the reactor 6. The slurry fed to the pump 8 loses most of its water for 40 minutes of residence in the reactor 9. At the outlet of the reactor 9, it is not in the slurry state but is a zeolite product in solid and separated form. This is supplied to the washing tower 10 and washed with an aqueous calcium chloride solution. This washing removes a small amount of unreacted sodium ions remaining in the product, while at the same time replacing some of the sodium in the zeolite with calcium. Alternatively, sodium ions can be removed by washing with diluted aqueous hydrochloric acid solution. The resulting slurry is transferred to a belt-press dehydrator 12 with a screw pump 11 for compacting and dehydration, and then to the dryer 14 to be dried via the belt conveyor 13 to the final product 15. ). Artificial zeolites having a conversion of 57% are obtained in an amount of 1.25 times the weight of the fly ash as a raw material.

상기 설명된 바와 같이 상기 반응기들(3,6)은 물의 존재하에 150℃로 온도를 설정함으로써 일어나는 5atm의 압력에서 작동하지만, 가압은 본 발명에서 중요하지 않다. 사실, 제올라이트를 형성하기 위한 의도된 반응은 가압없이 증기압하에 150℃에서 가열함으로써 진행된다. As described above, the reactors 3 and 6 operate at a pressure of 5 atm which occurs by setting the temperature to 150 ° C. in the presence of water, but pressurization is not critical to the invention. In fact, the intended reaction to form the zeolite proceeds by heating at 150 ° C. under vapor pressure without pressure.

Claims (5)

하기 단계들을 포함하는 인조 제올라이트(artificial zeolite)의 제조 방법:Process for preparing artificial zeolite comprising the following steps: x ㎏의 소각재 또는 다른 알루미노실리케이트-함유 물질을 y ℓ의 1N 이상의 농도를 갖는 알칼리금속 수산화물 수용액과 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계[여기서, y/x의 비율은 0.1 내지 1.5 (ℓ/㎏)임]; 및mixing x kg of incineration ash or other aluminosilicate-containing material with an aqueous alkali metal hydroxide solution having a concentration of at least 1 N of y 1 to prepare a slurry, wherein the ratio of y / x is 0.1 to 1.5 (ℓ / kg) being]; And 슬러리를 가열하여 제올라이트-형성 반응을 야기시키는 단계(물은 증발에 의해 연속적 또는 간헐적으로 제거되어, 반응이 진행됨에 따라 자연적으로 발생되는 알칼리 농도의 감소를 적어도 억제하여 반응을 촉진시킴).Heating the slurry to cause a zeolite-forming reaction (water is removed continuously or intermittently by evaporation, at least inhibiting the decrease in naturally occurring alkali concentrations as the reaction proceeds to promote the reaction). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 가열은 100℃ 이상 350℃ 이하의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.Heating is performed at the temperature of 100 degreeC or more and 350 degrees C or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 반응 후에 수득된 반응 혼합물을 세척하여 액체 분리 처리를 실시하지 않고 알칼리를 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.The reaction mixture obtained after the reaction is washed to remove alkali without performing liquid separation treatment. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 반응후에 수득된 반응 혼합물은 부반응에 의해 생성된 물유리(water glass)를 함유하는 높은 점성의 슬러리가 아니라 세척하기에 용이한 고체인 것을 특징으로 하는 방법.The reaction mixture obtained after the reaction is not a highly viscous slurry containing water glass produced by the side reaction, but a solid that is easy to wash. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 소각재는 석탄, 활성 슬러지, 종이 슬러지 또는 쓰레기의 연소에 의해 생성되는 플라이애쉬(flyash)인 것을 특징으로 하는 방법. The incineration ash is a flyash produced by the combustion of coal, activated sludge, paper sludge or garbage.
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