KR101501313B1 - 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치 - Google Patents

시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법은 상기 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터(1)의 가스 출구 또는 시멘트 킬른(3)의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 공정과, 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 공정과, 이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 탈륨을 회수하는 여과 공정을 가지는, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수한다.

Description

시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치{METHOD OF RECOVERING THALLIUM AT CEMENT MANUFACTURING FACILITY, AND RECOVERY APPARATUS}
본 발명은 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 유용한 금속의 일종인 탈륨(Tl)을 고순도로 회수하는 것이 가능한 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치에 관한 것이다.
본원은 2008년 3월 7일에 일본에 출원된 일본 특원2008-057850호 근거해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근 지구 환경 보호의 고조에 따라 시멘트 제조 설비에 있어서도 산업 폐기물을 유효하게 이용하는 것이 행해지고 있다.
이 산업 폐기물에는 염소 등의 휘발성 성분이 포함되어 있으므로, 탈염 장치 등을 이용해 없앨 필요가 있다. 이 탈염 장치는 시멘트 킬른과 예열기의 사이에서 휘발과 응축을 반복함으로써 농축한 염소 등의 휘발성 성분을 없애는 장치이다. 구체적으로는 시멘트 킬른의 요고부(kiln end part)로부터 배기가스를 추기해 냉각함으로써, 염소 화합물을 주성분으로 하는 휘발성 성분을 고화시킨 염소 바이패스 더스트를 생성시켜, 이 염소 바이패스 더스트를 계외로 배출함으로써 염소를 시멘트 킬른 내로부터 제거한다.
그런데, 이 탈염 장치에서 발생한 염소 바이패스 더스트에는 유용한 금속인 탈륨이 포함되어 있으므로, 이 탈륨을 회수해 재이용하는 것이 요망되고 있다.
따라서, 시멘트 제조 공정으로부터 300℃ 이상 또한 900℃ 이하의 시멘트 킬른 연소 가스의 일부를 추기하고, 이 추기한 연소 가스를 서진(徐塵)하는 일 없이 냉각해 이 연소 가스에 포함되는 더스트(먼지)를 포집함으로써, 시멘트 제조 공정으로부터 탈륨, 납, 셀렌 등의 금속을 회수하는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 1). 또, 시멘트 제조 설비의 프리히터로부터 200℃~800℃의 배기가스를 빼내, 이 배기가스 중으로부터 탈륨, 납, 카드뮴, 아연, 수은 등의 유용 금속을 회수하는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 2).
일본 특개2006-347794호 공보 일본 특개2007-130565호 공보
그렇지만, 종래의 각각의 유용 금속의 회수 방법에 의하면, 확실히 탈륨을 회수할 수 있지만, 이 회수한 탈륨에는 납, 셀렌, 카드뮴, 아연, 수은 등의 유용 금속이 많이 포함되어 있기 때문에, 고순도의 탈륨을 얻기 위해서는 회수한 탈륨을 재차 정제할 필요가 있었다. 따라서, 공정이 증가해 탈륨 회수에 필요로 하는 비용이 커져 버린다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 유용한 금속의 일종인 탈륨을 재차 정제하는 일 없이 고순도로 회수할 수 있고, 게다가 탈륨 회수에 필요로 하는 비용이 저렴한 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 다음의 같은 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치를 제공했다.
즉, 본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법은 상기 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 공정과,
이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 공정과,
이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해, 탈륨을 회수하는 여과 공정을 가지는, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수한다.
이 탈륨의 회수 방법에서는 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집한 후, 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액으로 하여 이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리한다.
이것에 의해, 분리된 여액 중에 탈륨이 고순도로 잔류하게 되어, 고순도의 탈륨을 용이하게 얻을 수 있다. 한편, 분리된 고형분은 시멘트 제조 설비의 시멘트 원료로서 유효하게 이용된다.
또, 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스는 서스펜션 프리히터로부터 추기한 연소 가스와 비교해서 온도가 낮은 것이므로, 별도 냉각 수단을 이용해 냉각할 필요도 없어 고순도의 탈륨을 효율적으로 얻을 수 있다.
상기 수세 공정에 있어서는 수산화나트륨 및/또는 수산화칼륨을 물에 첨가해서 이루어지는 강알칼리수를 이용해 상기 먼지를 세정하는 것이 바람직하다.
이 탈륨의 회수 방법에서는 수산화나트륨 및/또는 수산화칼륨을 물에 첨가해서 이루어지는 강알칼리수를 이용해 상기 먼지를 세정함으로써, 강알칼리수에 의해 먼지에 포함되는 탈륨이 용이하게 용출되어 탈륨의 농도가 높은 슬러리 또는 수용액을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 여액에 직류 전류를 통전함으로써 상기 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜, 이 산화탈륨을 상기 여액으로부터 분리하는 반응 석출 공정을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
이 탈륨의 회수 방법에서는 여액에 직류 전류를 통전함으로써 상기 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜, 이 산화탈륨을 상기 여액으로부터 분리한다. 이것에 의해, 통상의 pH 조정이나 환원제의 투여 등에서는 침전하기 어려운 여액 중의 탈륨을 물의 전기 분해와 함께 산화탈륨으로 석출시켜 이 석출물을 분리할 수 있다. 그 결과, 여액 중의 탈륨이 용이하게 제거되는 동시에 석출되는 산화탈륨의 순도가 높아진다.
본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 장치는 상기 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 수단과,
이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 수단과,
이 수세 수단으로 얻어진 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 상기 슬러리 또는 수용액으로부터 탈륨을 분리하는 고액 분리 수단을 구비하는, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수한다.
이 탈륨의 회수 장치에서는, 포집 수단에 의해 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하고, 수세 수단에 의해 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻어, 고액 분리 수단에 의해 이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 상기 슬러리 또는 수용액으로부터 탈륨을 분리한다.
이것에 의해, 탈륨은 분리된 여액 중에 고순도로 잔류하게 되어, 고순도의 탈륨을 용이하게 얻을 수 있다. 한편, 분리된 고형분은 시멘트 제조 설비의 시멘트 원료로서 유효하게 이용된다.
상기 포집 수단은 상기 연소 가스를 가습해 거기에 포함되는 먼지를 응집시켜 포집하는 조습탑, 상기 연소 가스에 포함되는 먼지를 대전시켜 흡착하는 전기 집진기 및 상기 연소 가스에 포함되는 먼지를 필터에 의해 포집하는 버그 필터로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 탈륨의 회수 장치에서는 포집 수단을, 연소 가스를 가습해 거기에 포함되는 먼지를 응집시켜 포집하는 조습탑, 연소 가스에 포함되는 먼지를 대전시켜 흡착하는 전기 집진기 및 연소 가스에 포함되는 먼지를 필터에 의해 포집하는 버그 필터로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상에 의해 구성함으로써, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스 중의 먼지를 효율적으로 포집하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 먼지의 포집 효율이 높아진다.
본 발명은 상기 고액 분리 수단에 의해 얻어진 여액에 직류 전류를 통전함으로써, 이 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜 이 산화탈륨을 상기 여액으로부터 분리하는 탈륨 분리 수단을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
이 탈륨의 회수 장치에서는 탈륨 분리 수단에 의해 여액에 직류 전류를 통전함으로써, 이 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜 이 산화탈륨을 상기 여액으로부터 분리한다. 이것에 의해, 통상의 pH 조정이나 환원제의 투여 등에서는 침전하기 어려운 탈륨을 여액 중으로부터 용이하게 없애는 것이 가능하게 되어, 고순도의 산화탈륨을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법은 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 공정과, 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 공정과, 이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리하는 여과 분리 공정을 가진다. 따라서, 고순도의 탈륨을 용이하고 저렴하게 얻을 수 있다. 또, 분리된 고형분을 시멘트 제조 설비의 시멘트 원료로서 유효하게 이용할 수 있어 시멘트 제조 설비에서의 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 장치는 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 수단과, 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 수단과, 이 수세 수단으로 얻어진 슬러리 또는 수용액을 고액 분리하는 고액 분리 수단을 구비하고 있다. 따라서, 고순도의 탈륨을 용이하고 저렴하게 얻을 수 있다. 또, 분리된 고형분을 시멘트 제조 설비의 시멘트 원료로서 유효하게 이용할 수 있어 시멘트 제조 설비에서의 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태의 탈륨의 회수 장치를 부설한 시멘트 제조 설비를 나타내는 모식도이다.
도 2는 슬러리의 pH와 탈륨의 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법 및 회수 장치의 바람직한 형태에 대해서, 도면에 근거해 설명한다.
또한, 본 형태는 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위해서 구체적으로 설명하는 것으로, 특별한 지정이 없는 한 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태의 탈륨의 회수 장치를 부설한 시멘트 제조 설비를 나타내는 모식도이며, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수하는 동시에, 이 연소 가스에 포함되는 칼슘 성분을 시멘트 원료로서 유효하게 이용하는 탈륨(Tl)의 회수 장치를 부설한 예를 나타낸다.
도 1에 있어서, 1은 다단의 사이클론(1a~1d)으로 이루어진 서스펜션 프리히터, 2는 가소로(prefurnace), 3은 시멘트 킬른, 4는 클링커 쿨러, 5는 스태빌라이저(조습탑(moisture-adjusting column)), 6은 전기 집진기(EP), 7은 버그 필터, 8은 수세조(수세 수단), 9는 여과기(고액 분리 수단), 10은 반응 석출조(11) 및 탈륨 분리기(12)에 의해 구성된 탈륨 분리 장치(탈륨 분리 수단), 13은 연돌(煙突)이다.
이들 스태빌라이저(5), 전기 집진기(EP)(6), 버그 필터(7), 수세조(8), 여과기(9), 탈륨 분리 장치(10)에 의해 본 실시 형태의 탈륨의 회수 장치가 구성되어 있다.
스태빌라이저(5)는 공동(空洞)의 탑에 연소 가스의 입구 및 출구가 설치되고, 이 탑 내에 산수(散水) 장치(도시 생략)가 설치된 장치이다. 이 탑 내에 서스펜션 프리히터(1)의 하류측, 즉 최상단의 사이클론(1d)으로부터 배출되는 연소 가스, 혹은 시멘트 킬른(3)의 요고부에 설치되어 염소를 추기하는 탈염 바이패스 장치(도시 생략)로부터 배출되는 연소 가스 중 어느 하나 또는 쌍방을 도입해, 이 탑 내에서 산수해 도입된 연소 가스를 가습하는 동시에 그 온도를 저하시킨다. 이 연소 가스 중의 더스트(먼지)는 가습 및 온도 저하에 수반해 응집해서 탑 하부에 침강하여 포집된다. 이 연소 가스의 입구 온도는 200~450℃, 출구 온도는 120~200℃이다.
전기 집진기(6)는 도입된 연소 가스 중의 더스트(먼지)를 부극선에 의한 방전으로 대전시켜 이 연소 가스를 한 쌍의 정극판 사이에 도입함으로써, 이 연소 가스 중의 대전한 더스트를 정극판에 흡착시켜 집진하는 장치이며, 도입되는 연소 가스의 온도는 일반적으로 85~180℃이다.
버그 필터(7)는 통기성을 가지는 부직포로 이루어진 주머니 모양의 필터에 연소 가스를 도입해 투과시킴으로써 이 연소 가스 중의 더스트(먼지)를 집진하는 장치이며, 도입되는 연소 가스의 온도는 일반적으로 85~150℃이다.
수세조(8)는 스태빌라이저(5), 전기 집진기(6) 및 버그 필터(7) 중 1종 또는 2종 이상에서 포집된 더스트를 수세하여 슬러리(또는 수용액)를 얻는 장치이다. 구체적으로는, 새로운 물(이하, 신수(新水)라고도 칭함)을 주수하여 저류하고, 이 신수에 상기 더스트를 투입해 침지·교반하여 수세함으로써 이 더스트 중의 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분을 수중에 용출시킨 슬러리(또는 수용액)를 얻는 장치이다.
이 수세조(8)에서는 신수 대신에 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 2차수를 이용하는 것도 가능하다.
여과기(9)는 수세조(8)로부터 배출되는 탈륨 이온을 포함하는 슬러리(또는 수용액)를 필터에 의해 칼슘 성분을 포함하는 케이크(고형분)와 탈륨 이온을 포함하는 여액으로 분리하는 장치이다. 여과기(9)로는, 예를 들면 가압식의 여과기 등을 들 수 있다. 칼슘 성분을 포함하는 케이크는 시멘트 원료로서 유효하게 이용된다.
반응 석출조(11)는 여과기(9)로부터 배출되는 탈륨 이온을 포함하는 여액에 직류 전류를 통전함으로써, 이 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시키는 장치이다.
탈륨 분리기(12)는 반응 석출조(11)로부터 배출되는 산화탈륨이 석출된 여액을, 산화탈륨을 포함하는 케이크 모양의 슬러지와 여액으로 분리하는 장치이다. 탈륨 분리기(12)로는, 예를 들면 크로스 플로우 방식의 정밀 여과 장치, 원심분리기 등을 들 수 있다.
이 탈륨 분리기(12)로부터 배출되는 여액에는 미량의 금속이 용존하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 이 여액에 용존하는 금속을 이온교환 수지를 이용해 없애는 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시 형태의 탈륨의 회수 방법에 대해서, 도 1에 근거해 설명한다.
본 실시 형태의 탈륨의 회수 방법은 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터(1)의 최상단의 사이클론(1d)으로부터 배출되는 연소 가스, 혹은 시멘트 킬른(3)의 요고부에 설치되어 염소를 추기하는 탈염 바이패스 장치(도시 생략)로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수하는 방법이다. 구체적으로는, 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집해 이 포집된 먼지를 수세하여 슬러리 또는 수용액을 얻어, 이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 탈륨을 회수한다.
이들 각 공정에 대해서, 더 자세하게 설명한다.
[포집 공정]
더스트로는 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터(1)의 최상단의 사이클론(1d)으로부터 배출되는 연소 가스를 스태빌라이저(5), 전기 집진기(6), 버그 필터(7) 중 어느 하나를 1종 또는 2종 이상으로 도입해 포집된 더스트를 이용한다.
[수세 공정]
수세조(8)에 소정량의 신수, 예를 들면 수세하는 상기 더스트에 대해서 2~4중량배의 신수를 주수하여 저류하고, 이 신수에 소정량의 더스트를 투입해 침지·교반하여 수세해, 이 더스트 중의 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분을 수중에 용출시킨 슬러리(또는 수용액)로 한다.
여기서 신수의 주수량을 상기와 같이 한정한 이유는 주수량이 더스트의 2중량배 이하이면, 더스트 중의 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분의 용출이 불충분한 것이 되어, 후단의 여과기(9)에서 여과해 얻어지는 케이크 중에 잔존하는 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분이 많아지기 때문이다. 또 얻어지는 슬러리(또는 수용액)의 점성이 높아져, 후 공정에 대한 펌프 수송이 어려워지기 때문이다.
또 주수량이 더스트의 4중량배 이상이면, 칼슘 성분이나 중금속류 등의 탈륨 이온 이외의 성분의 용출이 많아져, 따라서 후단의 공정에 있어서는 이들 성분을 없애기 위한 약제의 사용량이 많아지기 때문이다.
이 수세 공정에서는 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분의 용해 속도를 높이기 위해서, 수세조(8) 내의 온도를 40℃ 이상으로 높여도 된다. 또, 교반 시간은 1시간 이내에서 되고, 이 교반 시간 내에서 충분히 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분을 용출시킬 수 있다. 장시간의 교반은 더스트에 함유되는 칼슘 등을 포함하는 염이 생성해 침전물이 발생할 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
이 수세 공정에서는 수산화나트륨(NaOH) 및/또는 수산화칼륨(KOH)을 물에 용해한 강알칼리 수용액을 이용함으로써, 더스트에 함유되는 탈륨의 용출량을 극대화할 수 있다.
이 경우, 수산화나트륨 수용액이나 수산화칼륨 수용액의 수소 이온 농도(pH)는 13~14이 바람직하다.
[여과 공정]
여과기(9)에 수세조(8)로부터 배출되는 탈륨 이온을 포함하는 슬러리(또는 수용액)를 도입해, 필터에 의해 칼슘 성분을 포함하는 케이크(고형분)와 탈륨 이온을 포함하는 여액으로 분리한다.
이 분리시에 여과기(9) 내의 케이크에 잔류하는 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분을 신수로 세정하는 것이 바람직하다. 이 신수를 이용한 세정은 여과기(9)를 가압한 상태로 케이크에 한 방향으로부터 신수를 압송함으로써, 적은 수량(水量)으로 효율이 좋은 세정을 실시할 수 있다.
이 세정을 위해서 사용하는 신수는 수세되는 더스트량에 대해서 0.5~2.0중량배가 바람직하다.
이 신수를 이용한 세정에 의해 케이크에 잔류하는 탈륨 이온을 포함하는 수용성 성분을 충분히 제거할 수 있다.
또, 얻어진 케이크는 함수율이 비교적 낮기 때문에, 직접 시멘트 제조 설비에 보내져 다른 시멘트 원료에 혼합된다. 이 혼합물은 건조·분쇄된 후 분말 시멘트 원료로서 시멘트 소성 공정에서 재순환 사용되어 시멘트 클링커로서 소성된다.
[반응 석출 공정]
반응 석출조(11)에 여과기(9)로부터 배출되는 탈륨 이온을 포함하는 여액을 투입한다. 이 여액에 전극을 통하여 통전을 실시해 여액 중 일부의 물을 전기 분해함으로써, 동시에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜 미세한 현탁 물질로 변화시킨다.
이 전기 분해시 전극 상에 납, 구리, 아연 등의 금속이 석출해 여액 중으로부터 제거된다. 석출된 납 등의 금속은 별도 정기적으로 양극 위에서부터 회수한다.
[탈륨 분리 공정]
탈륨 분리기(12)에 반응 석출조(11)로부터 배출되는 산화탈륨이 석출된 현탁상의 여액을 도입해 가압·탈수하여 산화탈륨을 포함하는 케이크 모양의 슬러지와 여액으로 분리한다. 이 여액은 반응 석출조(11)에 보내짐으로써 순환 사용된다.
이와 같이 하여 얻어진 산화탈륨은 90% 이상의 순도를 확보할 수 있다. 따라서, 탈륨을 고순도의 산화탈륨으로서 용이하게 얻을 수 있다.
또, 이 산화탈륨이 석출된 현탁상의 여액은 매우 미립자로 좀처럼 침전하기 어렵지만, 정치함으로써 침강 분리할 수도 있다.
이상 설명한 것처럼, 본 실시 형태의 탈륨의 회수 방법은 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터(1)의 최상단의 사이클론(1d)으로부터 배출되는 연소 가스, 혹은 시멘트 킬른(3)의 요고부에 설치되어 염소를 추기하는 탈염 바이패스 장치(도시 생략)로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수하는 방법이다. 구체적으로는, 이 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하고, 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻어, 이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 탈륨을 회수한다. 따라서, 고순도의 탈륨을 용이하고 저렴하게 얻을 수 있다. 또, 분리된 고형분을 시멘트 제조 설비의 시멘트 원료로서 유효하게 이용할 수 있어 시멘트 제조 설비에서의 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
본 실시 형태의 탈륨의 회수 장치는 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 스태빌라이저(5), 전기 집진기(6) 및 버그 필터(7)와 이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세조(8)와 이 수세 수단으로 얻어진 슬러리 또는 수용액을 고액 분리하는 여과기(9)와 탈륨 이온을 포함하는 여액에 직류 전류를 통전함으로써, 이 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시키는 반응 석출조(11)를 구비하고 있다. 따라서, 고순도의 탈륨을 용이하고 저렴하게 얻을 수 있다. 또, 분리된 고형분을 시멘트 제조 설비의 시멘트 원료로서 유효하게 이용할 수 있어 시멘트 제조 설비에서의 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법에 대해서 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한 이하의 실시예에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에서 이용하는 더스트로는 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터(1)의 최상단의 사이클론(1d)으로부터 배출되는 연소 가스로부터 스태빌라이저(5)에 의해 포집한 스타비 더스트(stabi-dust), 상기 연소 가스로부터 전기 집진기(6)에 의해 포집한 EP 더스트, 상기 연소 가스로부터 버그 필터(7)에 의해 포집한 버그 더스트의 3종류의 더스트를 이용했다.
이들 더스트에서의 탈륨(Tl)의 함유량을 표 1에 나타낸다.
또한, 스타비 더스트란 스태빌라이저(조습탑)에서 포집된 더스트를 말한다.
[표 1]
Figure 112010062832905-pct00001

통상, 연소 가스의 더스트 중에는 수백~수천ppm 정도의 탈륨이 포함되어 있고, 보다 미세한 입자로 부착되어 있다. 이 더스트의 탈륨 함유율을 포집 개소마다 보면, 스타비 더스트에서는 500mg/kg, EP 더스트에서는 1300mg/kg, 버그 더스트에서는 2200mg/kg이기 때문에, 시멘트 제조 프로세스의 하단으로 갈수록 고농도가 되고 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 이들 더스트를 중량비로 더스트:신수 = 1:10이 되도록 혼합해 3종류의 슬러리를 제작하고, 각 슬러리를 케이크(고형분)와 탈륨 이온을 포함하는 여액으로 분리했다. 각 여액 중의 탈륨의 농도를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure 112010062832905-pct00002

이 표에 의하면, 가장 바람직한 것은 버그 더스트이다. 이 버그 더스트는 탈륨 농도가 높고, 분진 포집 효율도 높으며, 연소 가스로부터의 방출도 적고, 발생하는 더스트도 적기 때문에, 탈륨의 제거 및 회수를 실시하는데 바람직하다.
또, EP 더스트를 세정수로서 2종류 pH의 수산화칼륨(KOH) 수용액을 이용해 세정했다. 얻어진 슬러리 중의 탈륨의 농도를 측정해 EP 더스트를 신수(pH 미조정)로 수세했을 경우의 슬러리 중 탈륨의 농도와 비교했다.
측정 결과를 표 3 및 도 2에 나타낸다.
[표 3]
Figure 112010062832905-pct00003

표 3 및 도 2에 의하면, 강알칼리수를 이용함으로써 더스트에 함유되는 탈륨의 용출량, 즉 슬러리 중 탈륨의 농도를 극대화할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또, 이와 같이 하여 회수된 탈륨은 분말 X선 회절에 의해 결정성이 좋은 산화탈륨(Tl2O3)인 것이 확인되었다. 또, 산화탈륨(Tl2O3) 이외의 회절선은 확인되지 않고, 고순도의 산화탈륨(Tl2O3)인 것이 확인되었다.
1 … 서스펜션 프리히터, 1a~1d … 사이클론, 2 … 가소로(prefurnace), 3 … 시멘트 킬른(cement kiln), 4 … 클링커 쿨러(clinker cooler), 5 … 스태빌라이저, 6 … 전기 집진기(EP), 7 … 버그 필터, 8 … 수세조, 9 …여과기, 10 … 탈륨 분리 장치, 11 … 반응 석출조, 12 … 탈륨 분리기, 13 … 연돌

Claims (6)

  1. 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법으로서,
    상기 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 공정과,
    이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 공정과,
    이 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 탈륨을 회수하는 여과 공정을 가지며,
    상기 수세 공정에 있어서는 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 물에 첨가해서 이루어지는 강알칼리수를 이용해 상기 먼지를 세정하는 것을 특징으로 하는, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수하는 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 여과 공정에 의해 얻어진 여액에 직류 전류를 통전함으로써, 이 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜, 이 산화탈륨을 상기 여액으로부터 분리하는 반응 석출 공정을 추가로 구비하는, 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 방법.
  4. 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 장치로서,
    상기 시멘트 제조 설비의 서스펜션 프리히터의 가스 출구 또는 시멘트 킬른의 탈염 장치의 가스 출구보다 하류의 연소 가스의 유로에서 이 연소 가스에 포함되는 먼지를 포집하는 포집 수단과,
    이 포집된 먼지를 수세해 슬러리 또는 수용액을 얻는 수세 수단과,
    이 수세 수단으로 얻어진 슬러리 또는 수용액을 고액 분리해 상기 슬러리 또는 수용액으로부터 탈륨을 분리하는 고액 분리 수단을 구비하며,
    상기 포집된 먼지의 수세는 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 물에 첨가해서 이루어지는 강알칼리수를 이용해 세정하는 것임을 특징으로 하는, 시멘트 제조 설비로부터 배출되는 연소 가스에 포함되는 탈륨을 회수하는 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 포집 수단은 상기 연소 가스를 가습함으로써, 거기에 포함되는 먼지를 응집시켜 포집하는 조습탑, 상기 연소 가스에 포함되는 먼지를 대전시켜 흡착하는 전기 집진기 및 상기 연소 가스에 포함되는 먼지를 필터에 의해 포집하는 버그 필터로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상에 의해 구성되어 있는 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 고액 분리 수단에 의해 얻어진 여액에 직류 전류를 통전함으로써, 이 여액에 용존하는 탈륨 이온을 산화탈륨으로 석출시켜, 이 산화탈륨을 상기 여액으로부터 분리하는 탈륨 분리 수단을 추가로 구비하는 시멘트 제조 설비에서의 탈륨의 회수 장치.
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