KR101232983B1 - Ｖ, Ｍｏ 및 Ｎｉ의 적어도 하나를 함유하는 함유물의 배소방법, 및 배소용 로터리 킬른 - Google Patents
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Abstract
배소광 중의 C분을 0.5% 이하 및 S분을 0.5% 이하로 저감할 수 있고, Mo의 수율도 90% 이상 확보할 수 있는 배소방법을 제공한다.
V, Mo 및 Ni 함유물을 환원제로 환원해서 V, Mo 및 Ni의 유가금속을 회수하기 위해서, 사전에 C분 및 S분을 포함하는 V, Mo 및 Ni 함유물을 로터리 킬른(7)에서 산화 배소해서 C분 및 S분을 제거한다. 원료로서 C분 및 S분을 포함하는 V, Mo 및 Ni 함유물이 장입되는 배소로(8)의 원료 장입측(8a)에 버너(11)를 설치하고, 상기 배소로(8)의 내부에서, 원료의 이동하는 방향과, 상기 배소로(8)에 도입되는 산소함유 가스의 가스 흐름을 병행으로 한다.
Description
V, Mo 및 Ni의 적어도 하나를 함유하는 함유물을 환원제로 환원해서 V, Mo 및 Ni의 적어도 하나의 유가금속을 회수하기 위해서, 사전에 C분 및 S분을 포함하는 상기 함유물을 산화 배소해서 C분 및 S분을 제거하는 V, Mo 및 Ni의 적어도 하나를 함유하는 함유물의 배소방법에 관한 것이다.
예컨대 발전소와 같이 석유계 연료를 연료로 하는 보일러에 있어서는, 보일러의 바닥에 침착하는 보일러 슬러지, 집진장치에 포촉되는 보일러 재 중에, Ni, V의 중금속이 산화물의 형태로 응축되어 있다. 보일러 재를 습식 알칼리 처리해서 얻어지는 메타바나딘산암모늄에도, V의 중금속이 산화물의 형태로 응축되어 있다.
석유정제, 가스처리공업 등의 분야에 있어서는, 정제과정에서 탈황촉매가 설치되어 있다. 이 사용을 마친 탈황촉매에도, Ni, Mo, V의 중금속이 산화물의 형태로 응축되어 있다. 이들 Ni, Mo, V의 산화물을 메탈의 형태로 회수하는 것이, 폐기물의 유효활용으로서 요망되고 있다.
발명자는, 이와 같은 V, Mo 및 Ni 함유물로부터의 유가금속의 회수방법의 하나로서, V, Mo 및 Ni 함유물을 배소하는 배소공정과, V, Mo 및 Ni 함유물, 환원제 및 플럭스를 가열로에 장입(裝入)하고, 이들을 가열 환원함으로써 V함유 슬래그 및 Fe-Mo-Ni계 합금을 생성시키는 공정과, V함유 슬래그에 환원제를 투입해서 Fe-V계 합금 및 CaO-Al2O3 슬래그를 생성시키는 공정을 구비하는 유가금속의 회수방법을 제안하고 있다(특허문헌 1, 청구항 1 참조).
이 특허문헌 1에 기재된 유가금속의 회수방법에서는, V, Mo 및 Ni 함유물중의 C분 및 S분을 우선 배소공정에서 산화물로 하여 제거하고, 다음에 V, Mo 및 Ni 함유물을 환원제로 환원해서 Fe-Mo-Ni계 합금을 생성한 후, Fe-Mo-Ni계 합금중의 탈S, 탈C를 행하고 있다. 탈S, 탈C를 행하는 것은, Fe-Mo-Ni계 합금에 철강분야에서 사용되는 규격이 있고, 이 규격에 의하면 S분을 낮게 억제할 필요가 있기 때문이다.
특허문헌 1 : 일본국 특개 2004-285473호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, Fe-Mo-Ni계 합금을 탈S, 탈C 하는 공정은, Fe-Mo-Ni계 합금을 가열로에 출탕(出湯)하고, 석회, CaO-Al2O3계 플럭스 및 CaO-Al2O3-FeO계 플럭스를 첨가해서 교반한다는 공정을 거치므로, 공정 자체가 복잡해지고, 탈황재의 폐기물 처리도 필요하게 된다. 이들은 비용상승으로 이어지고, 리사이클 사업을 실현시키기 어렵게 한다. 더구나, Fe-Mo-Ni계 합금으로부터의 탈S, 탈C에는 한계가 있고, Fe-Mo-Ni계 합금중의 C분, S분의 함유량에 따라서는 합금의 규격을 만족하는 것이 불가능하게 된다.
그러므로, V, Mo 및 Ni 함유물을 환원제로 환원해서 유가금속을 회수하는 프로세스를 실현하는 것에 있어서는, 환원공정 전의 배소공정에서, V, Mo 및 Ni 함유물로부터 가능한 한 S분 및 C분을 제거하는 것이 중요하게 되고 있다. 다만, 배소공정에서 Mo가 승화해 버리면 Mo의 회수율이 나빠져 버리므로, Mo의 승화에도 유의 할 필요가 있다.
따라서 본 발명의 과제는, 배소광(焙燒鑛) 중의 C분을 0.5% 이하 및 S분을 0.5% 이하로 저감할 수 있고, Mo의 수율도 90% 이상 확보할 수 있는 배소방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서 각종 로터리 킬른을 이용해서 실험을 거듭했다. 그 결과, 배소로의 내부에서의 탈C와 탈S의 순서, 즉 탈C된 후에 탈S가 생기는 것, 환언하면 탈C되지 않는 한 탈S가 생기기 어려운 것(왜냐하면, 탈S는 산화분위기에서 일어나는 반응이며, C분이 남아 있는 한 탈C에 산소가 사용되어 버리기 때문이다)에 착안했다. 그리고, 배소로의 원료 장입측에서 C분을 산화시키고, 그 후 배소로의 중앙부로부터 원료 배출측에 걸쳐서 S분을 산화함으로써, S분의 산화의 반응시간을 길게 취할 수 있고, 최종적으로는 배소광 중의 C분 및 S분 모두 상당히 저감할 수 있다는 것을 알아 내었다.
구체적으로는 청구항 1에 기재된 발명은, V, Mo 및 Ni의 적어도 하나를 함유하는 함유물을 환원제로 환원해서 V, Mo 및 Ni의 적어도 하나의 유가금속을 회수하기 위해서, 사전에 C분 및 S분을 포함하는 상기 함유물을 로터리 킬른에서 산화 배소해서 C분 및 S분을 제거하는 V, Mo 및 Ni의 적어도 하나를 함유하는 함유물의 배소방법으로서, 원료로서 C분 및 S분을 포함하는 상기 함유물이 장입되는 배소로의 원료 장입측에 버너를 설치하고, 상기 배소로의 내부에서, 원료의 이동하는 방향과, 상기 배소로에 도입되는 산소함유 가스의 가스 흐름을 병행으로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 발명은, V, Mo 및 Ni의 적어도 하나를 함유하는 함유물을 환원제로 환원해서 V, Mo 및 Ni의 적어도 하나의 유가금속을 회수하기 위해서, 사전에 C분 및 S분을 포함하는 상기 함유물을 산화 배소해서 C분 및 S분을 제거하는 배소용 로터리 킬른으로서, 원료로서 C분 및 S분을 포함하는 상기 함유물이 장입되는 배소로와, 상기 배소로의 원료 장입측에 설치되는 버너와, 상기 배소로내에 산소함유 가스를 도입하는 산소함유 가스 도입라인을 구비하고, 상기 배소로의 내부에서, 원료의 흐름과 상기 배소로에 도입되는 산소함유 가스가 병행인 것을 특징으로 한다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 일실시형태에 있어서의 V, Mo 및 Ni 함유물의 배소방법을 설명한다. 본 실시형태에서는, V, Mo 및 Ni 함유물을 원료로 한다. 구체적으로는 사용을 마친 탈황촉매(직접 탈황촉매, 간접 탈황촉매), 보일러 재, 보일러 슬러지, 니켈계 슬러지, 메타바나딘산암모늄 등의 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 원료로 한다. 표 1은 원료마다의 성분의 일예를 나타낸다.
예컨대 탈황촉매에는 Ni, Mo 및 V 성분이 많고, C분, S분도 많다. 보일러 재에는 C분이 예컨대, 80% 정도 포함되지만, Mo분이 포함되어 있지 않다. 카본계 슬러지에는 수분이 예컨대 50%도 포함된다. 이와 같이 다종다양한 성분을 갖는 폐기물을 원료로 하고 있다. 원료는 중유 또는 수분이 부착된 상태로 되어 있다.
도 1은, V, Mo 및 Ni 함유물의 배소방법을 실시하기 위한 조업설비의 전체도를 나타낸다. 원료는 그 종류마다 처리물 호퍼(1)에 저장된다. 처리물 호퍼(1)의 하부에는 정량 공급장치(2)가 설치되고, 소정량이 반송 컨베이어(3)로 절출된다. 이 정량 공급장치(2)에 의해 원료의 성분이 조정된다. 반송 컨베이어(3)는 절출된 원료를 원료수납 호퍼(4)로 반송한다. 이 원료수납 호퍼(4)의 하부에는, 스크류 컨베이어로 이루어지는 원료교반 공급기(5)가 설치된다. 원료교반 공급기(5)는 원료를 교반해서 급광슈트(6)로 낙하시킨다. 급광슈트(6)는 원료를 로터리 킬른(7)의 배소로(8)로 유도한다.
킬른에는 세로형 킬른도 있지만, 본 발명에서는 가로형의 로터리 킬른(7)을 선택한다. 원료는 고형상, 진흙상, 분상 및 이들의 혼합물로 이루어지고, 혼합물은 진흙탕에 가깝다.
로터리 킬른(7)은, V, Mo 및 Ni 함유물을 산화 배소하는 배소로(8)와, 배기가스를 2차 연소하는 2차 연소실(9)을 구비한다. 원통형의 배소로(8)의 외주에는 톱니바퀴(18)가 설치되고, 배소로(8)는 도시하지 않은 모터에 의해 회전된다. 그리고 이 배소로(8)는, 원료를 원료 장입측으로부터 원료 배출측으로 이동시킬 수 있도록, 원료 장입측(8a)으로부터 원료 배출측(8b)을 향해서 아래쪽으로 경사진다. 배소로(8)와 2차 연소실(9)은, 배소로(8)가 회전가능하고, 또한 접합부의 기밀이 유지되도록 결합된다. 배소로(8)의 출구로부터 배출되는 배기가스는, 2차 연소실(9)로 유도된 후, 2차 연소실(9)을 상승한다. 배기가스는 2차 연소실(9)에서 2차 연소된 후, 도시하지 않은 예컨대, 폐열 회수설비, 배기가스 냉각설비, 배기가스 처리설비, 집진설비를 거쳐서 무해화되어 배출된다.
배소로(8)의 원료 장입측의 단면인 프런트 월(10)에는, 급광슈트(6)에 연결되는 장입구가 비워진다. 또한 이 프런트 월(10)에는, 버너(11)가 관통해서 설치되어 있다. 버너(11)는 프런트 월(10)로부터 배소로(8)의 하류측을 향해서 화염을 방사한다. 버너(11)에는 연료 공급라인(12) 및 연소용 공기라인(13)이 접속되어 있다. 버너(11)에는 연료 펌프(14)에 의해 연료 탱크(15)로부터 중유 등의 연료가 공급된다. 버너(11)에는 블로우(16)를 통해서 연소용 공기가 공급된다.
배소로(8)의 원료 장입측(8a)에는, 산소함유 가스 도입라인으로서의 공기 공급라인(17)이 접속된다. 공기 공급라인(17)으로부터 공급되는 공기중의 산소가 C분 및 S분의 산화에 사용된다. 이 공기 공급라인(17)은 연소용 공기라인(13)으로부터 분기하고 있다.
원료는 급광슈트(6)로부터 배소로(8)내에 장입된다. 배소로(8)내에 장입된 원료는 장입 당초부터 버너(11)에 의해 가열된다. 그리고 원료는, 배소로내에 있어서 교반되면서 가열되고, 원료 장입측(8a)으로부터 원료 배출측(8b)으로 이동한다. 배소로의 원료 장입측(8a)에 공기 공급라인(17)이 접속되어 있으므로, 배소로(8)의 내부에서 원료의 이동하는 방향과 배소로(8)에 도입되는 공기가 병행된다. 이와 같은 가스 흐름을 갖는 로터리 킬른은, 병류식 로터리 킬른이라고 부른다.
이것에 대하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원료의 이동하는 방향(1)과 배소로에 도입되는 공기의 흐름(2)이 대향하는 로터리 킬른은, 향류식 로터리 킬른이라고 부른다.
도 3은, 병류식 로터리 킬른과 향류식 로터리 킬른에서, 배소로내의 온도분포, 탈C, 탈S의 상황을 비교한 그래프이다. 병류식 로터리 킬른의 경우, 버너(11)가 배소로(8)의 원료 장입측(8a)에 설치되어 있으므로, 배소로(8)의 원료 장입측(8a)에서 고온으로 되고, 원료 배출측(8b)에서 서서히 온도가 내려간다. 한편, 향류식 로터리 킬른의 경우, 버너가 배소로의 원료 배출측에 설치되어 있으므로, 배소로의 원료 장입측에서 저온으로 되고, 원료 배출측을 향해서 서서히 온도가 상승한다.
배소로(8)에서는 원료중의 휘발분, 구체적으로는 C분 및 S분의 제거가 행해진다. 원료의 열교환만을 고려하면, 향류식 로터리 킬른쪽이 열교환 효율은 좋다. 그러나, 향류식 로터리 킬른에서는, 배소로의 온도분포가 원료 장입측에서 저온으로 되고, 원료 배출측을 향해서 서서히 고온으로 된다. C분 및 S분의 반응은 어떤 순서로 일어나는가 하면, 우선 C분이 제거되어, 그 후 S분이 제거된다. 산화반응에서 S분을 제거하기 위해서는, S분을 과산소의 분위기에 노출시키지 않으면 안되는 바, C분이 남아 있는 한 과산소의 분위기로 되지 않고, S분의 산화반응의 효율이 나빠진다. 향류식 로터리 킬른의 경우, 온도가 고온으로 되는 원료 배출측까지 원료가 이동해서 처음으로 C분이 연소 제거된다. 원료가 원료 배출측까지 이동하는 사이는 C분이 연소 제거되지 않고 있으므로, S분의 산화 반응은 일어나지 않는다. 그리고, 원료 배출측에서 C분이 제거되어 S분이 SOx로 변화하는 산화반응이 일어난다. 즉, 향류식 로터리 킬른의 경우, S분이 제거되는 반응은 후반의 원료 배출측에서 일어나지만, 그 반응시간이 짧기 때문에 약간의 양(도 3 중 사선의 부분)의 S분밖에 탈황할 수 없다.
이것에 대하여, 병류식 로터리 킬른의 경우, 원료가 배소로(8)에 들어갔을 때에 고온에서 과산소의 상태가 되기 때문에, 원료 장입측(8a)에서 C분의 연소반응이 일어나서 C분이 제거된다. 그 후 배소로(8)의 중앙부로부터 원료 배출측(8b)에 걸쳐서 과산소의 상태에서 S분의 산화 반응이 일어난다. 즉, 병류식 로터리 킬른의 경우, S분이 제거되는 반응이 배소로(8)의 중앙부로부터 배출측(8b)에 걸쳐서 시간이 걸려서 일어나므로, 그 반응시간이 길고, 그러므로 도 3 중 사선 부분의 대량의 S분을 제거할 수 있다.
도 4는, 본 실시형태의 로터리 킬른의 단면도를 나타낸다. 배소로(8)의 원료 장입측(8a)을 고온으로 하기 위해서는, 배소로(8)의 원료 장입측(8a)에 버너(11)를 설치하면 좋다. 그러나, 배소로(8)의 원료 장입측(8a)에 버너(11)를 설치한 것 만으로는, 배소로(8)의 원료 배출측(8b)에서 온도가 내려간다. S분이 산화될 때의 발열만으로는, 방열하므로, 원료 배출측(8b)에서 온도가 내려간다. 그렇게 하면, S분의 산화 반응이 멈출 염려가 있다.
S분이 산화 반응할 때의 열을 보상하기 위해서, 이 실시형태에서는, 버너(11)를 짧은 불꽃 버너(22)와 긴 불꽃 버너(21)로 구성하고, 더욱이 2차 연소실(9)의 측벽에 대향버너(23)를 설치하고 있다. 그리고, 이들 3개의 버너(21), (22), (23)에 의해 배소로(8)내의 온도를 원료 장입측(8a)으로부터 원료 배출측(8b)에 이를 때까지 거의 일정하게 제어하고 있다.
짧은 불꽃 버너(22)는, 원료장입과 동시에 원료중의 C분을 연소시키기 위해서 설치되어, 배소로(8)의 원료 장입측(8a)의 온도를 상승시킨다. 긴 불꽃 버너(21)는, 짧은 불꽃 버너(22)의 화염보다도 긴 화염을 방사하고, 배소로(8)의 중앙부의 온도를 상승시킨다. 대향버너(23)는, 긴 불꽃 버너(21), 짧은 불꽃 버너(22)로부터 방사되는 화염과는 역방향(원료 배출측(8b)으로부터 원료 장입측(8a)을 향하는 방향)으로 화염을 방사하여, 배소로(8)의 원료 배출측(8b)의 온도를 상승시킨다. 대형 킬른의 경우, 버너(11)의 화염의 길이를 최대로 하더라도 화로 엉덩이부에서의 온도강하를 피할 수 없다. 대향버너(23)는 이 화로 엉덩이부의 온도제어에 이용된다. 또한, 보일러 재와 같은 비상(飛翔) 더스트는, 배소로(8)내의 가스흐름에 따라서 연소되지 않고, 그대로 배기될 가능성이 있다. 대향버너(23)는 이들을 화로 엉덩이부에서 연소시키는 역할도 갖는다. 대향버너(23)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 연료 공급라인(12) 및 연소용 공기라인(13)이 접속된다.
더욱이 이 실시형태에서는, 배소로(8)의 프런트 월(11)에 냉각수 노즐(24)을 설치하고 있다. 원료 장입시에 급격하게 원료가 연소함으로써 국소 고온화하는 것을 방지하기 위해서이다. 특히 발열량이 높은 폐촉매는 국소 고온화하기 쉽다. 냉각수 노즐(24)은 예컨대 이류체식에서, 미세한 입경의 액적을 냉각수로서 배소로(8)의 원료 장입측(8a)에 분무한다.
산화 배소가 종료한 배소광은, 배소로(8)로부터 2차 연소실(9)로 배출된다. 2차 연소실(9)에는, 배소광과 비상 더스트를 분리하기 위한 두 갈래식의 원료 배출구(25), (26)가 설치된다. 배소광의 출구(25)는 배소로(8)측에 설치되고, 비상 더스트의 출구(26)는 2차 연소실(9)의 측벽측에 설치된다. 배소광은 출구(25)에 다다르고, 이 출구(25)로부터 배출된다. 한편, 비상 더스트는 2차 연소실(9)에서 유속이 떨어져서 낙하하고, 비상 더스트의 출구(26)로부터 배출된다.
비상 더스트는 가스흐름을 타고 날기 때문에 체류시간이 얻어지지 않는다. 그러므로 비상 더스트에는 미연소 분이 많고, S분이 높다. 한편, 배소광은 배소로(8)내에서 체류하므로 S분이 적다고 하는 실험결과가 얻어지고 있다. 원료 배출구(25), (26)를 두 갈래식으로 하므로써, 비상 더스트만을 회수해서 다시 배소로에 장입할 수 있다. 또, 원료배출구(25), (26)를 두 갈래식으로 하지 않아도, 원료 배출구(25), (26)로부터 배출되는 배소물(배소광과 비상 더스트와의 혼합물)을 체로 거르고, 사이클론 또는 풍량선별 등에 걸쳐서 입도 분별하고, 분별된 비상 더스트를 배소로(8)에 다시 장입 또는 최종 처분해도 좋다. 분별된 조립물(粗粒物)은, 후공정으로 되는 환원공정의 V, Mo 및 Ni 함유물의 원료로 되고, 가열로에 투입된다.
다음에 로터리 킬른(7)의 조업조건을 설명한다.
배소로내 온도 800℃∼950℃, 배소로내 체류시간 2시간 이상에서 원료를 산화 배소한다. 800℃ 이상으로 하는 것은, 원료에 부착된 중유라던가 C분을 산화하여 제거하는데 적당한 온도이며, 950℃ 이하로 하는 것은 Mo가 승화해서 회수율이 떨어져 버리는 것을 방지하기 위해서이다. 배소로내 체류시간을 2시간 이상으로 하는 것은, C분 및 S분을 충분히 저감시키기 위해서다.
로터리 킬른(7)에 도입되는 공기량과, 원료중의 가연물을 산화하기 위해서 필요한 공기량과의 비(공기비)를 1.5∼2.5로 한다. 공기비를 1.5 이상으로 하는 것은, 과산소로 해서 원료를 충분히 산화 배소하기 위해서이다. 다만, 너무 지나치게 크면, 공기가 화로내를 냉각하므로 온도저하를 초래하고, 배기가스량의 증대를 초래한다. 그러므로 2.5 이하로 한다. 공기비는, 로터리 킬른에 도입되는 공기량과, 원료중의 가연물을 완전연소하기 위해서 필요한 공기량과의 비이며, 1.0이 적당한 분량이 된다. 원료중의 가연물은 C, H, N, S이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 배소로(8)의 단면적에 대한 원료의 점유율(충전율)을 12% 이하로 한다. 배소로(8)에 장입된 원료는 그 표면에서밖에 공기에 접촉하지 않는다. 충전율이 커질수록, 원료의 비표면적이 줄어들기 때문에 공기와 원료와의 접촉이 충분하게 되지 않는다. 그 때문에, 충전율은 12% 이하로 된다. 다만, 너무 작으면 생산 효율이 나빠진다.
배소로(8)내의 가스 유속을 3m/s 이하로 한다. 보일러 재 등의 비중이 작은 더스트는, 충분히 연소되지 않고 배기가스와 함께 집진기까지 비상하는 경우도 있다. 배소로(8)내의 풍속을 억제하므로써 이 현상을 완화한다.
이하에, 산화배소후에 배소광을 가열로에서 가열하고, 환원제로 환원해서 V, Mo 및 Ni의 유가금속을 회수하는 방법에 관해서 설명한다.
도 6은 유가금속의 회수방법의 플로우를 나타낸다. 배소광, 환원제, 및 플럭스로서의 석회를, 가열로로서의 전기로에 장입한다(S1). 그리고, 이들을 가열ㆍ환원함으로써 V함유 슬래그 및 Fe-Mo-Ni계 합금을 생성시킨다.
Fe-Mo-Ni계 합금을 V함유 슬래그와 분리한 후, Fe-Mo-Ni계 합금의 탈S, 탈P, 탈C를 행한다. 원료중의 P분은 Fe-Mo-Ni계 합금중에 남는다. S분은 규격이 엄격하므로 탈S할 필요가 있고, C분은 전극으로부터의 가탄(加炭)도 있으므로 탈C 할 필요가 있다. 이 공정에서는, 우선 Fe-Mo-Ni계 합금을 가열용 용기로서의 레이들·퍼니스로 출탕한다(S2). 다음에, 석회, CaO-Al2O3계 플럭스, 및 CaO-Al2O3-FeO계 플럭스 등을 장입하고, 탈S, P, C를 행한다. Ar가스나 O2가스 불기(버블링 이용)는 효과가 있다. 다만, 산화 배소공정에서 원료중의 탈C 및 탈S가 충분히 되어 있는 경우에는, 이 탈S, 탈P, 탈C 공정을 생략할 수 있다. 최후에 탈S, 탈P, 탈C를 행한 Fe-Mo-Ni계 합금을 주형에 주입한다.
한편 V함유 슬래그도, 가열용 용기로서의 레이들·퍼니스에 출탕된다(S4). 이 레이들·퍼니스에는, Al환원제, 석회 및 V성분 조정용의 V2O5도 투입되어, 이것에 의해 V함유 슬래그로부터 Fe-V계 합금 및 CaO-Al2O3 슬래그가 생성한다.
표 2는 최종적으로 얻어지는 제품에 요구되는 규격의 일예를 나타낸다.
Fe-V계 합금에는 예컨대, JIS2호 규격품 상당의 규격이 요구된다. 이 규격에서는, V성분을 45∼55mass%로 조정하고, C, Si, P, S성분 등을 억제할 필요가 있고, Ni, Mo 및 Al성분도 억제할 필요가 있다. 또한 Fe-Ni-Mo계 합금에는, 예컨대 철강분야에서 사용될 때의 규격이 있고, 이 규격에 의하면 P, S성분을 억제할 필요가 있다. 또한, 칼슘알루미네이트의 S값도 낮게 억제할 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 V, Mo 및 Ni 함유물의 배소방법을 실시하기 위한 조업설비의 전체도이고,
도 2는 비교예의 향류식 로터리 킬른을 나타내는 개략도이고,
도 3은 병류식 로터리 킬른과 향류식 로터리 킬른을 비교한 그래프이고,
도 4는 본 발명의 로터리 킬른의 단면도이고,
도 5는 배소로의 단면도이고,
도 6은 유가금속의 회수방법의 플로우를 나타내는 도면이고,
도 7은 실시예의 로터리 킬른의 단면도이다.
<부호의 설명>
1 … 처리물 호퍼
2 … 정량 공급장치
3 … 반송 컨베이어
4 … 원료수납 호퍼
5 … 원료 교반 공급기
6 … 급광슈트
7 … 로터리 킬른
8 … 배소로
8a … 원료 장입측
8b … 원료 배출측
9 … 2차 연소실
10 … 프런트 월
11 … 버너
22 … 짧은 불꽃 버너
21 … 긴 불꽃 버너
23 … 대향버너
24 … 냉각수 노즐
25, 26 … 원료 배출구
원료로서, 직접 탈황촉매, 간접 탈황촉매, 보일러 재, 보일러 슬러지, 니켈 컴포넌트를 표 3에 나타내는 사용 비율로 혼합했다. 혼합 원료의 성분비를 표 4에 나타낸다.
| 원료명 | 사용비율(%) |
| 직접 탈황촉매 간접 탈황촉매 보일러 재 보일러 슬러지 니켈 컴포넌트 |
35 6 33 25 1 |
| 혼합원료품위 | 100 |
상기 원료를 로터리 킬른에서 배소시험을 했다. 사용한 로터리 킬른은 도 7에 나타내는 연속형 로터리 킬른이다.
온도 900℃, 화로내 점유율 12%, 체류시간 3시간, 공기비 2의 조건에서, 조업했다. 그 결과, 표 5에 나타낸 바와 같이, 처리후의 C분 및 S분이 0.1% 이하로 저감했다. 표 6에 나타낸 바와 같이, 배소광의 수율도 95% 이상 확보할 수 있었다.
다음에, 조업조건을 변화시켜서 배소시험을 했다. 충전율, 처리시간, 온도를 변화시키고, 처리물의 C분, S분 및 Mo분을 측정했다. 표 7은 그 결과를 나타낸다.
S분의 제거(황화물의 산화배소)는 처리물 중의 C분이 연소를 완료한 후에 일어난다. 처리에 필요한 시간은 C분의 연소시간+S분의 제거시간으로 된다. S분의 성분비가 저감하고 있을 때에는, C분의 성분비도 저감하고 있다. S분의 성분비에 착안한 시험결과의 평가를 표 8에 나타낸다.
표 8로부터, 보다 S분의 성분비를 저감하기 위해서는, 처리시간 2시간 이상, 충전율 12% 이하로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
본 명세서는, 2005년 10월 5일 출원한 일본특허출원 2005-292397호에 근거한다. 이 내용은 전부 여기에 포함시켜 둔다.
청구항 1 또는 청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 원료가 배소로에 장입되었을 때에 배소로의 원료 장입측이 고온분위기로 되어 있으므로, 우선 배소로의 원료 장입측에서 C분이 산화되고, 그 후 배소로의 중앙부로부터 원료 배출측에 걸쳐서 S분이 산화된다. S분의 산화 반응시간을 길게 취할 수 있으므로, 배소광 중의 C분 및 S분 모두 상당히 저감할 수 있다.
Claims (13)
- V, Mo 및 Ni의 유가금속을 회수하는 방법으로서,V, Mo 및 Ni를 함유하는 함유물을 로터리 킬른에서 산화 배소해서 함유물 중의 C분 및 S분을 제거하는 배소공정과,상기 로터리 킬른으로부터 배출되는 배소광을 가열로에서 가열하고, 환원제로 환원하는 것으로, V 함유 슬래그 및 Fe-Mo-Ni계 합금을 생성시키는 환원 공정을 구비하고,상기 배소 공정은, C분 및 S분을 포함하는 원료를 버너가 설치되는 배소로의 원료 장입측에 장입하는 공정과,상기 배소로의 내부에서, 원료의 이동하는 방향과, 상기 배소로에 도입되는 산소함유 가스의 가스 흐름을 병행으로 하는 공정을 구비하고,원료를, 배소로내 온도 800℃∼950℃, 배소로내 체류시간 2시간 이상으로 산화 배소하고,상기 배소로내의 가스 유속을 3m/s 이하로 하는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 버너는, 상기 배소로의 원료 장입측의 온도를 상승시키는 짧은 불꽃 버너와, 상기 배소로의 중앙부의 온도를 상승시키는 긴 불꽃 버너로 이루어지고,상기 로터리 킬른에, 상기 배소로의 원료 배출측의 온도를 상승시키는 대향버너를 더 병설하는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 배소로의 원료 장입측에, 상기 배소로의 내부에 냉각수를 분무하는 냉각수 노즐을 설치하는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 산소함유 가스는 공기이며,상기 로터리 킬른에 도입되는 공기량과, 상기 원료중의 가연물을 완전연소하기 위해서 필요한 공기량과의 비(공기비)는, 1.5∼2.5인 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 배소로의 단면적에 대한 상기 원료의 점유율(충전율)은, 12% 이하인 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- 삭제
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 로터리 킬른에는, 배소광과 비상 더스트를 분리하기 위한 두 갈래식의 원료 배출구가 설치되는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 로터리 킬른의 원료 배출구로부터 배출되는 배소물을 입도분별하고, 분별된 조립물을 V, Mo 및 Ni 함유물의 원료로 하여, 상기 환원제로 환원하는 공정의 가열로에 투입하고, 분별된 미립물을 다시 로터리 킬른에 원료로서 장입하거나 또는 최종 처분하는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수방법.
- V, Mo 및 Ni의 유가금속을 회수하는 시스템으로서,V, Mo 및 Ni를 함유하는 함유물을 산화 배소해서 C분 및 S분을 제거하는 배소용 로터리 킬른과,상기 로터리 킬른으로부터 배출되는 배소광을 가열하고, 환원제로 환원하는 것으로, V 함유 슬래그 및 Fe-Mo-Ni계 합금을 생성시키는 가열로를 구비하고,상기 로터리 킬른은,원료로서 C분 및 S분을 포함하는 V, Mo 및 Ni 함유물이 장입되는 배소로와,상기 배소로의 원료 장입측에 설치되는 버너와,상기 배소로내에 산소함유 가스를 도입하는 산소함유 가스 도입라인을 구비하고,상기 배소로의 내부에서, 원료의 이동하는 방향과, 상기 배소로에 도입되는 산소함유 가스의 가스 흐름이 병행이고,원료를, 배소로내 온도 800℃∼950℃, 배소로내 체류시간 2시간 이상으로 산화 배소하고,상기 배소로내의 가스 유속을 3m/s 이하로 하는 것을 특징으로 하는 유가금속을 회수하는 유가금속의 회수 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 버너는, 상기 배소로의 원료 장입측의 온도를 상승시키는 짧은 불꽃 버너와, 상기 배소로의 중앙부의 온도를 상승시키는 긴 불꽃 버너로 이루어지고,상기 로터리 킬른에, 상기 배소로의 원료 배출측의 온도를 상승시키는 대향버너를 더 병설하는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수 시스템.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 배소로의 원료 장입측에, 상기 배소로의 내부에 냉각수를 분무하는 냉각수 노즐을 설치하는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수 시스템.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 로터리 킬른에는, 배소광과 비상 더스트를 분리하기 위한 두 갈래식의 원료배출구가 설치되는 것을 특징으로 하는 유가금속의 회수 시스템.
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