KR100661788B1 - 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 산소함유가스의 도움으로 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 반응기의 중앙의 중앙파이프 및 상기 중앙파이프의 하부 가장자리 부근에 위치한 이중 작동 혼합기를 구비하는 높이가 높은 반응기 내에서 상기 슬러지의 고체입자가 재순환된다. 상기 중앙파이프로부터 하방으로 슬러지를 흡입하는 상기 혼합기의 도움으로 유동이 형성되며, 상기 반응기의 바닥부에서 상기 슬러지 내로 전도된 가스는, 상기 중앙파이프 외부에서 작은 기포형태로 슬러지 내로 분산되며 상기 슬러지의 유동방향은 상기 반응기의 외부 케이싱 내에서 상방으로 회전된다.

Description

슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법 {METHOD FOR THE LEACHING OF SOLID MATTER FROM SLUDGE}
본 발명은, 산소함유가스의 도움으로 슬러지 (sludge) 로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법에 관한 것으로, 이에 의하면, 반응기 중앙의 중앙파이프 및 상기 중앙파이프의 하부 가장자리 부근에 위치한 이중 작동 혼합기를 구비하는 높이가 높은 반응기 내에서 상기 슬러지의 고형물이 재순환된다. 상기 중앙파이프로부터 하방으로 슬러지를 흡입하는 상기 혼합기의 도움으로 유동이 형성되며, 상기 반응기의 바닥부에서 상기 슬러지 내로 투입된 가스는, 상기 중앙파이프 외부에서 작은 기포형태로 슬러지 내로 분산되며, 상기 슬러지의 유동방향은 상기 반응기의 외부 케이싱 내에서 상방으로 회전된다.
예를 들어, 금속 농축물과 같은 고형물을 함유하는 슬러지를 침출시킴에 있어서는, 산소 또는 산소함유가스의 형태로 투입되는 침출관여 산소를, 산소가 고형물의 침출반응에 관여할 수 있도록, 먼저 고체 함유 슬러지 내로 용해시키는 것이 중요하다. 산소 용해의 개선을 위해 높이가 높은 반응기가 사용되는데, 이에 따르면, 통상의 대기압 반응기와 비교하여, 큰 정수압력 (1.5 - 3.0 atm, 즉 0.15 - 0.30 MPa) 이 반응기의 바닥에 생성되어, 산소가 반응 용액 내에서 양호하게 용해되고 고형물의 용해가 촉진된다.
종래 기술에는, 예를 들어 US 특허 4,648,973 호에는, 그 직경보다 수 배 이상 큰 높이를 가지며 그 내부에는 동심파이프가 위치하는 반응기에 관한 장치가 공지되어 있다. 슬러지 및 산소가 중앙파이프의 상부 내로 공급된다. 슬러지의 재순환을 위해, 상기 중앙파이프에는 상단으로부터 아래로 현가된 혼합기가 설치되는데, 상기 혼합기는 슬러지를 중앙파이프의 아래로 펌핑하며 이후, 슬러지는 상기 반응기와 내부 파이프 사이의 공간을 통해 상방으로 흘러간다. 중앙파이프와 외부파이프의 직경비는 0.4 에서 0.85 이다.
개선된 발명은, 산소함유가스의 도움으로 금속농축물과 같은 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 슬러지는 높이가 높은 반응기 내에서 재순환된다. 상기 반응기의 높이는 그 직경보다 수 배 이상 크며, 상기 반응기에는 바닥부로 뻗어있는 동심의 중앙파이프가 설치되고, 중앙파이프의 하부 및 산소함유가스 공급부재의 근방에는 혼합기가 위치한다. 혼합기의 축은 반응기 바닥으로부터 상방으로 뻗어 있다. 상기 혼합기의 도움으로 슬러지의 유동이 하방으로 이루어진다. 혼합기의 아래에서 공급되는 산소함유가스는 작은 기포의 형태로 슬러지 내로 분산되며, 동시에 슬러지의 유동방향이 반응기의 바닥부분에서 회전되어 상방으로 상승한다. 고체입자 함유 슬러지와 산소함유가스 사이의 반응은 주로 반응기의 바닥부분 또는 반응기벽과 중앙파이프 사이의 케이싱부분에서 발생한다. 본 발명의 본질적인 특징은 청구항에 개시된다.
상기된 바와 같이, 본 발명의 장치에 있어서는, 상기 혼합기를 상기 중앙파이프의 하부 가장자리의 인접 부근에 위치시킴으로써, 상기 중앙파이프와 혼합기 사이에 존재하는 배출오리피스의 단면적이 중앙파이프의 단면적의 이분의 일보다 작게, 바람직하게는 최대한으로 파이프의 단면적의 삼분의 일이 되도록 하는 것이 중요하다. 따라서, 하방유동 슬러지의 중앙파이프로부터의 유량은 중앙파이프 내에서 발생하는 유량과 비교하여 두 배 이상으로 증가한다. 상기 혼합기가 상기 파이프의 하부 단부에 가깝게 위치할수록, 중앙파이프에서의 흡입은 보다 더 양호해 진다. 실제로는, 축의 마모, 다른 부품들의 가요성과 치수로부터 기인하는 공차에 의해 한계가 정해진다. 상기의 단면적비율에서는 이하와 같은 유량이 달성된다. 즉, 용액의 하방 유동이 가스기포의 상승율보다 빠르고, 환상의 반응기 케이싱 내의 용액의 상방 유량이 고형물입자의 침전율보다 크게 된다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 혼합기는 이중으로 작동되는데, 상기 혼합기는 그들 사이에 실질적으로 수평인 플레이트를 가지는 두 개의 부품으로 형성된다. 중앙파이프 내에서 슬러지를 하방으로 흡입하는 수평플레이트의 상부에는 만곡된 블레이드가 고정된다. 수평플레이트의 하부에 고정된 블레이드는 직선블레이드 터빈혼합기를 형성한다. 상기 반응기의 바닥부에 설치된 혼합기 아래로 산소함유가스가 공급되기 때문에, 혼합기의 하부는 공급가스를 매우 작은 기포로 분산시켜, 슬러지 내로의 가스 용해를 도와준다. 상기 반응기의 바닥부분에서 가스가 슬러지 내로 공급되기 때문에, 슬러지 유동과 함께 이동하는 가스기포는, 기포가 표면에 도달하기 이전에 또는 중앙파이프를 통해 재순환되는 유동과 함께 하강되기 이전에 또는 반응기 상부에 있는 배출 수단을 통하여 방출되기 이전에, 슬러지 내에서 가능한 한 긴 잔류 및 반응시간을 가진다.
본 발명에 따른 장치를 첨부 도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.
도 1 은 반응기의 수직단면도이다.
도 2 는 중앙파이프 및 혼합기의 지점에서 도시된 반응기의 수직단면도이다.
도 3 은 반응기의 혼합기의 3 차원 도면이다.
고형물을 함유하는 슬러지를 침출시키기 위해, 반응기의 바닥으로 뻗어 있는 동심의 중앙파이프 (2) 를 구비하는 관상 반응기 (1) 가 도 1 에 도시되어 있다. 상기 반응기 바닥으로부터의 중앙파이프의 거리는, 반응기 직경의 0.2 -1.0 배의 범위에 있으며, 바람직하게는, 0.3 - 0.5 배의 범위에 있다. 중앙파이프와 그것을 감싸는 반응기의 케이싱 사이의 표면적비는 0.1 미만이다. 반응기 바닥 (3) 으로부터 상방에는, 혼합기 축 (4) 에 의해 지지되는 혼합기 (5), 및 산소함유가스 공급부재 (6) 가 있다. 상기 혼합기축의 입구가 상기 반응기의 하부에 있으므로, 상기 축은 가능한 짧고 강하게 제조될 수 있다.
상기 혼합기는 상기 파이프 (2) 와 동심이며, 중앙파이프의 하부 가장자리 (7) 에 매우 가깝게 위치한다. 도면에 도시되는 바와 같이, 상기 중앙파이프 (2) 의 상단 및 하단에는 원추형 신장부 (8 및 9) 가 설치될 수 있다. 도면에 따르면, 상기 혼합기는 또한 부분적으로 중앙파이프의 내부에 설치될 수도 있다. 상기 반응기벽 (10) 과 중앙파이프 (2) 사이의 환상 공간은 케이싱 (11) 으로 칭할 수 있다. 필요할 경우, 상기 중앙파이프의 하부에는 배플 (도시되지 않음) 이 설치될 수 있다. 상기 반응기로의 슬러지 공급은 종래의 방식으로, 예를 들어 중앙파이프에 공급되고 그 용액은 예를 들어 넘쳐 흘러 제거될 수 있고, 또는 상기 슬러지는 바람직하게는 슬러지 표면 (12) 아래에서 그 자체의 수단을 통해 공급되고 방출될 수 있다. 상기 입출구 수단은 도면에 보다 상세히 도시되지는 않았다.
도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 혼합기 (5) 는 수평 플레이트 (13) 가 고정되는 혼합기축 (4) 을 포함하며, 상기 플레이트의 하부에는 직선 하부 블레이드 (14) 가 설치되고, 상기 플레이트의 상부에는 만곡된 상부 블레이드 (15) 가 설치된다. 상기 혼합기의 수평 플레이트는 혼합기 상부로부터 혼합기 하부로의 또는 그 반대로의 슬러지 유동을 방해한다. 상기 수평플레이트는 원형이거나 또는 각질 수 있다. 상기 하부 블레이드 (14) 및 상부 블레이드 (15) 는 모두 상기 혼합기의 수평플레이트 (13) 에 실질적으로 수직으로 고정된다. 상기 하부 블레이드는 거의 사각형인데, 이들 하부 블레이드는, 혼합기 아래에 공급되는 산소가스를 가능한한 양호하게 상기 슬러지 내로 분산시키고, 상기 반응기의 바닥에서 수직 으로 회전하는 유동을 일으킴으로써, 슬러지 내에 함유된 고형물이 상기 반응기 바닥에 침전되는 것을 방지하는 기능을 한다. 상기 반응기의 바닥부분에는 상기 반응기 직경과 대략 동일한 높이인 양호하게 혼합된 영역이 형성된다.
상부 블레이드의 하부는 바람직하게는 사각형상이지만, 상부는 원활하게 테이퍼져 있다. 만곡된 상부 블레이드는 상기 중앙파이프 내에서 하방 유동을 일으키고, 하부 블레이드는 상기 반응기의 케이싱 (11), 즉 벽 (10) 과 중앙파이프 (2) 사이에 상방복귀유동을 일으킨다. 도 2 에서는 또한, 이 경우, 상기 상부블레이드 (15) 가 부분적으로 상기 중앙파이프 내로 신장하는 높이에 상기 혼합기를 설치할 수 있음을 볼 수 있다.
본 발명에 따른 방법으로부터 얻어질 수 있는 잇점은 다음과 같다. 산소함유가스가 공급되는 상기 반응기의 하부에서만 효율적인 혼합이 상기 슬러지에 수행되며, 따라서 슬러지의 고형물의 용해를 촉진시키는 혼합에너지 및 재순환을 위해 요구되는 에너지 모두가 슬러지에 동시에 발생하므로, 요구되는 전체 에너지는 종래보다 작다. 상기 방법에서는, 먼저 중앙파이프로의 하방 흡입유동이 형성되고, 다음으로는 슬러지 유동을 반응기의 바닥부분으로부터 상방으로 회전시킴과 동시에, 산소함유가스를 상기 슬러지에 혼합하고, 고형물입자가 침전되는 것을 방지하는 유동이 형성된다.

Claims (11)

  1. 직경보다 수 배 더 큰 높이를 가지며 동심의 중앙파이프 및 혼합기를 구비한 관상 반응기에서, 산소함유가스의 도움으로 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 중앙파이프의 하부 가장자리의 인접 부근에서 반응기의 바닥으로부터 상방에 위치한 혼합기에 의해, 중앙파이프 내에 하방으로 향하는 슬러지 유동을 형성하고, 산소함유가스를 슬러지 내로 공급하여 작은 기포로 분산시킴과 동시에, 상기 중앙파이프 외부의 상기 반응기의 바닥부에서 상기 슬러지 유동의 방향을 상방유동으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙파이프로부터 배출되는 슬러지의 유량은 상기 중앙파이프 내부의 슬러지의 유량과 비교하여 두 배 이상으로 증가되는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서. 상기 혼합기와 상기 중앙파이프 사이에 존재하는 단면적은 상기 중앙파이프에서의 단면적의 이분의 일보다 작게 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙파이프 내에서 하강하는 슬러지의 유량은, 상기 슬러지 내에 용해된 가스 기포의 상승율보다 빠른 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반응기의 케이싱 내에서 상승하는 슬러지의 유량이 고형물 입자의 침전율보다 큰 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙파이프의 인접 부근에 위치한 이중 작동 혼합기에 의해 상기 중앙파이프 내의 슬러지를 하방으로 흡입시키고, 혼합기의 만곡된 상부 블레이드에 의해 하방 흡입유동을 일으키는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 거의 사각형이며 직선형인 상기 혼합기의 하부 블레이드에 의해, 상기 슬러지 내로 산소함유가스를 분산시키며, 슬러지 유동을 상방으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙파이프의 하부 가장자리는, 상기 반응기 바닥으로부터 상기 반응기 직경의 0.7 - 1.3 배의 높이에 있는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙파이프와 그것을 감싸는 반응기 케이싱의 단면비가 0.1 미만인 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 혼합기와 상기 중앙파이프 사이에 존재하는 단면적은 상기 중앙파이프에서의 단면적의 최대한 삼분의 일이 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 중앙파이프의 하부 가장자리는, 상기 반응기 바닥으로부터 상기 반응기 직경과 동일한 높이에 있는 것을 특징으로 하는 슬러지로부터 고형물을 침출시키기 위한 방법.
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