KR101614326B1 - 폐질산으로부터 암모니아 함유 질산염류를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄염과 암모늄염을 함유한 폐질산을 재활용하여 부가가치가 높은 암모니아를 함유한 질산염류를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 a) 슬러지를 생성하는 제1단계; b) 슬러지를 필터프레스를 사용하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 분리하는 제2단계; c) 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각 및 농도를 조정하여 암모니아를 함유한 질산염액을 수득하는 제3단계; d) 암모니아를 함유한 질산염을 석출시키는 제4단계; e) 암모니아를 함유한 질산염을 수득하는 제5단계; 및 f) 상기 제4단계로 재순환되는 제6단계; 의 공정으로 이루어지되, 상기 필터 프레스는, 여과틀은 일측과 타측에 한 쌍으로 구비되는 여과틀과, 상기 여과틀 사이에 구비는 압착판과, 상기 여과판과 상기 압착판 사이에서 구비되는 여과포를 포함하는 여과부를 포함하되, 상기 여과틀 내측면에는 소정의 제1패턴이 형성되고, 상기 내측면과 대향하는 상기 압착판의 대향면에는 소정의 제2패턴이 형성되며, 상기 제2단계는, 상기 압착판을 팽창시키기도록 상기 압착판으로 압착유체를 공급하고, 상기 팽창되는 상기 압착판을 통하여 상기 슬러지로부터 질산염액이 배출되도록 상기 슬러지를 가압여과 시키는 가압여과 단계를 포함한다.

Description

폐질산으로부터 암모니아 함유 질산염류를 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING NITRITE SALTS CONTAINING AMMONIA FROM USED NITRITE}

본 발명은 폐질산으로부터 암모니아 함유 질산염류의 제조 방법에 관한 것이다.

현재 국내 농업에서 논작물, 밭작물 및 과실작물의 수경재배시 비료로 사용되고 있는 질산칼슘 중에서 노르웨이산 질산칼슘은 다수 농가에서 일반적으로 사용하고 있다. 상기 노르웨이산 질산칼슘은 질산칼슘과 질산암모늄이 혼합된 것으로 국내 질산칼슘 사용량의 약 80%를 점유하고 있으며, 이는 현재 국내에서 사용되는 질산칼슘의 상당량이 수입에 의존하고 있음을 보여준다. 이에 본 발명자들은 수입에 의존하고 있는 질산칼슘을 대체하기 위해 연구를 거듭하던 중 TFT-LCD 공정에서 발생되는 폐질산과 알루미늄 에칭공정에서 발생되는 폐질산중에 암모니아를 함유한 폐질산이 발생되어 짐을 알고 이를 재활용하여 비료원료중 하나인 암모니아를 함유한 질산칼슘과 질산나트륨을 제조하는 방법을 개발하게 되었다.

한편, 최근 환경에 대한 관심이 증가하면서 각종 환경오염원의 발생을 억제하는 방법 및 오염원을 재할용하여 자원성의 물질을 추출함으로서 환경오염을 방지하고 자원을 재활용하는 청정기술에 대한 끊임없는 연구가 지속되고 있다. 특히 폐

기물관리법상 지정폐기물에 속하는 폐기물중에 함유된 금속이나 폐산등은 재활용하여 고가의 자원으로 환원시킬 수 있음에도 불구하고 대부분 단순히 폐기하고 있어 자원의 낭비일 뿐 아니라 환경오염을 유발시키고 있다.

상기한 바와 같은 문제를 야기하는 폐기물의 일예로 TFT-LCD 제조공정 및 알루미늄 에칭공정에서 발생하는 지정폐기물은 질산, 인산, 불산, 황산계가 있으며, 이들 중 질산계는 질산 3 - 20%, 암모니아이온 0.05 - 0.8%, 물 40 - 91.9% 및 기타 불순물(알루미늄, 세륨, 크롬)을 함유하고 있어, 기존의 방법으로 처리시에는 고가의 약품 비용이 들뿐 아니라 대기 중에 암모니아 가스가 배출되며, 처리후 슬러지 중에도 암모니아를 함유하고 있어 제2차 환경오염을 유발하고 경제적으로도 많은 손실이 발생하고 있다. 또한 발생업체에서는 이러한 처리에 대해 어려움이 있어 이를 완벽하게 처리하지 못할 경우에는 첨단업종의 성장가능성이 저해 받을 수 있다.

참고로 동 폐질산을 발생시키는 업체의 폐기물 처리 비용은 통상 1톤당 평균 150,000원 정도이고 발생량은 년 40,000톤 내외인 것으로 조사되었으며, 처리업체에 대해 조사한 결과 중화처리하는 업체는 2003년부터 적용하는 총질소 규제에 따라 처리하는데 어려움이 있고, 소각등의 방법을 사용하는 업체는 슬러지내 암모니아 가스 함유 등의 문제가 발생하여 매립에도 어려움이 있는 것으로 나타났다.

이와 관련하여 국내특허등록 제0393018호에 알루미늄에칭 부문에서 발생하는 폐질산을 처리함으로써 단일품목인 질산나트륨을 생산하는 방법이 기재되어 있으며, 이보다 더욱 진보된 종래 기술인에서는 TFT-LCD 제조공정과 알루미늄 에칭 공정에서 발생하는 폐질산중 암모니아를 함유한 폐질산으로 종례의 단일품목의 제조목적이 아닌 비료원료와 같이 질산염과 암모니아염이 일정부분 혼합되어 있는 것을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술들은 TFT-LCD 공정중에 발생하는 질산세륨암모늄 화합물과 알루미늄 에칭공정 중에 발생하는 질산암모늄 화합물이 포함된 폐질산 용액에 대하여 고순도의 암모니아를 함유한 질산염을 수득기 위해 특정한 성분의 응집제를 첨가해주어야만 하므로 전체적인 생산 공정이 지연되며, 응집제로 인한 원재료비가 상승하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 질산염을 수득하는데 있어 작업 효율성이 떨어지는 단점을 가진다.

한국공개특허 제10-20090074649호

본 발명의 일 실시예는, a) 암모니아가 함유된 폐질산 용액 및 알루미늄 에칭공정에서 발생하는 암모니아가 함유된 폐질산 용액에 알칼리제를 첨가하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 포함한 슬러지를 생성하되, 상기 알칼리제는 수산화나트륨 또는 수산화칼슘으로 상기 폐질산 용액의 pH가 5 내지 7이 되도록 첨가하는 제1단계;

b) 상기 제1단계에서 생성된 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 포함한 슬러지를 필터프레스를 사용하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 분리하는 제2단계;

c) 상기 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각 및 농도를 조정하여 암모니아를 함유한 질산염액을 수득하는 제3단계;

d) 상기 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각하여 암모니아를 함유한 질산염을 석출시키는 제4단계;

e) 상기 제4단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염을 고속회전에 의해 액을 분리시킨 후, 건조하여 암모니아를 함유한 질산염을 수득하는 제5단계; 및

f) 상기 제5단계에서 분리된 액은 질산염이 포화된 용액이므로 상기 제4단계로 재순환되는 제6단계; 의 공정으로 이루어지되,

상기 필터 프레스는, 여과틀은 일측과 타측에 한 쌍으로 구비되는 여과틀과, 상기 여과틀 사이에 구비는 압착판과, 상기 여과판과 상기 압착판 사이에서 구비되는 여과포를 포함하는 여과부를 포함하되, 상기 여과틀 내측면에는 소정의 제1패턴이 형성되고, 상기 내측면과 대향하는 상기 압착판의 대향면에는 소정의 제2패턴이 형성되며, 상기 제2단계는, 상기 압착판을 팽창시키기도록 상기 압착판으로 압착유체를 공급하고, 상기 팽창되는 상기 압착판을 통하여 상기 슬러지로부터 질산염액이 배출되도록 상기 슬러지를 가압여과 시키는 가압여과 단계를 포함하며,

상기 여과포는, 상기 여과포 내부에 구비되어, 공급되는 상기 슬러지에 의하여 침지되며, 상기 제1패턴을 향하는 일면에 상기 제1패턴과 대응되는 제3패턴이 형성되고, 상기 제2패턴을 향하는 타면에 상기 제2패턴과 대응되는 소정의 제4패턴이 형성되는 내장판을 더 포함하는 암모니아를 함유한 질산염류의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 슬러지는 상기 내장판이 상기 슬러지 내측 중심부에 침지된 채로, 상기 제3패턴과 상기 제4패턴이 각각 상기 제1패턴과 상기 제2패턴에 의하여 형합적으로 가압된다.

본 발명에서 상기 가압여과 단계 이전에, 상기 제1단계에서 생성된 상기 슬러지를 펌핑식으로 상기 여과포에 가압공급하여, 상기 슬러지로부터 질산염액이 배출되도록 상기 슬러지를 초기 가압여과시키는 초기 가압여과 단계를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 초기 가압여과 단계 이후에, 상기 여과포에 수용된 상기 슬러지에 대하여 압축공기를 공급하여 상기 슬러지 주위의 질산염액을 강제 토출 시키는 강제 토출 단계를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 가압여과 단계에서, 상기 슬러지의 내부에 해당하는 질산염액이 배출되도록 상기 압착판을 팽창시키기도록 상기 압착판으로 70~80℃의 압착유체를 공급하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면 질산세륨암모늄 화합물과 알루미늄 에칭공정 중에 발생하는 질산암모늄 화합물이 포함된 폐질산 용액에 대하여 별도의 응집제를 첨가하지 않고서도 고순도의 암모니아를 함유한 질산염을 수득함으로써 전체적인 생산 공정이 지연되며, 응집제로 인한 원재료비가 상승하게 되는 것을 방지하여 작업 효율서를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 폐질산중 암모니아를 함유한 폐질산을 재활용하여 부가가치가 높은 고순도의 암모니아를 함유한 질산염류를 효과적으로 제조함으로써 과다한 페기물 처리비용을 절감할 수 있으며, 버려지는 폐질산을 고순도의 질산염류로 가공함으로써 부영양화 물질인 질소의 배출을 원천적으로 막아 환경오염을 방지하는 탁월한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 암모니아를 함유한 질산염류액 또는 질산염류는 논밭작물의 수경재배용 비료로 현재 상당량 수입에 의존하고 있는 질산칼슘을 대체할 수 있으며 특히, 본 발명에 의한 암모니아를 함유한 질산염류의 경우, 정제됨과 동시에 질산염과 암모늄염이 임의 비율로 생성됨에 따라 수경재배시 직접 섞어서 사용할 필요가 없어 이로 인한 인력소비 및 별도의 기계적 장치가 요구되지 않는 이점이 있다.

또한, 본 발명은, 질산세륨암모늄 화합물과 알루미늄 에칭공정 중에 발생하는 질산암모늄 화합물이 포함된 폐질산 용액에 대하여 별도의 응집제를 첨가하지 않고서도 고순도의 암모니아를 함유한 질산염을 수득할 수 있어 전체적인 생산 공정이 지연되며, 응집제로 인한 원재료비가 상승하게 되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 필터프레스의 공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 5는 본 발명에 따른 필터프레스의 설비도이다.
도 6은 본 발명에 따른 필터프레스의 개략적인 구성도이다.

목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른암모니아를 함유한 질산염류의 제조 방법은 TFT-LCD 공정에서 발생하는 암모니아가 함유된 폐질산 용액 및 알루미늄 에칭공정에서 발생하는 암모니아가 함유된 폐질산 용액에 알칼리제를 첨가하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 포함한 슬러지를 생성하는 제1단계; 제1단계에서 생성된 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 포함한 슬러지에 필터프레스를 사용하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 분리하는 제2단계; 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각 및 농도를 조정하여 암모니아를 함유한 질산염액을 수득하는 제3단계; 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각하여 암모니아를 함유한 질산염을 석출시키는 제4단계; 및 제4단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염을 고속회전에 의해 액을 분리시킨 후, 건조하여 암모니아를 함유한 질산염을 수득하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1단계에서 사용되는 알칼리제로 수산화나트륨 또는 수산화칼슘을 사용하는 것이 가장 바람직하며, 이때 폐질산 용액의 pH가 5 내지 7이 되도록 첨가함으로써 암모니아의 분해 또는 암모니아 가스 발생에 의한 암모니아의 손실을

막아 암모니아를 함유한 질산염액을 생성하는 것이 바람직하며 이로써 암모니아 가스가 대기 중으로 방출되는 위험도 막을 수 있다.

제5단계에서 분리된 액은 질산염이 포화된 용액이므로 제4단계로 재순환시킴으로써 잔류하는 질산염을 최대한 석출시키는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

1. 실시예

첨부된 도면은 TFT-LCD 제조공정 및 알루미늄 에칭공정에서 발생한 암모니아를 함유한 폐질산으로부터 암모니아를 함유한 질산염액 및 암모니아를 함유한 질산염을 제조하는 반응 흐름도를 나타낸 것이다.

제1단계

TFT-LCD 제조공정 및 알루미늄 에칭공정에서 발생한 암모니아를 함유한 폐질산(질산, 세륨, 암모늄, 알루미늄, 크롬 화합물이 포함된 것)에서 암모니아를 함유한 질산염류액과, 알루미늄, 세륨, 크롬 등 불용성의 금속 수산화물을 분리하는 단계이다.

반응탱크(33.5㎥)에 암모니아를 함유한 폐질산(질산, 세륨, 암모늄, 알루미늄, 크롬 화합물이 포함된 것) 20 - 25㎥을 이송하고 알칼리제(수산화나트륨 또는 수산화칼슘)을 투입하여 pH를 5 - 7로 유지한다. 이때 자체반응열은 30 - 70℃를 유지하면서 30 ~ 1시간 30분정도 교반함으로써 투입된 알칼리제에 의해 세륨 등의 금속성 물질은 수산화세륨과 같은 금속수산화물로 침전되고 암모늄과 질산 성분은 알칼리제에 의하여 암모니아를 함유한 질산염액(질산나트륨액+질산암모늄액 또는 질산칼슘액+질산암모늄액)을 생성한다.

제2 단계

제1단계에서 생성된 불용성 침전물과 암모니아를 함유한 질산염류액을 분리하는 단계이다. 제1단계에서 생성된 불용성 침전물과 암모니아를 함유한 질산염류액을 필터프레스를 사용하여 질산염류액과 불용성 침전물로 분리할 수 있다. 이하에서는 필터프레스와, 필터프레스를 이용한 질산염류액과 불용성 침전물을 분리 방법을 설명하기로 한다.

<필터프레스>

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 필터프레스의 공정을 개략적으로 도시한 공정도이며, 도 5는 본 발명에 따른 필터프레스의 설비도이고, 도 6은 본 발명에 따른 필터프레스의 개략적인 구성도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 필터프레스는 슬러리원액을 공급하는 슬러리공급부(1)와, 공급된 슬러리원액을 여과하는 여과부(3)와, 여과부(3)에 압착유체를공급하는 압착유체공급부(5)와, 여과부(3)에 압축공기를 공급하는 압축공기공급부(7)를 가진다.

슬러리공급부(1)는 슬러리원액을 저장하는 슬러리저장부(9)와, 슬러리저장부(9)로부터 슬러리원액을 여과부(3)에 가압공급하는 슬러리공급펌프(11)를 가진다. 슬러리공급펌프(11)와 여과부(3)사이에 설치된 슬러리공급관(13)에는 개폐 가능한 슬러리공급밸브(15)가 설치되어 있다.

여과부(3)는 다수의 여과틀(17)과, 여과틀(17) 사이에 개재된 압착판(19)을 가지며, 여과틀(17)과 압착판(19) 사이에는 한 쌍의 여과포(21)가 개재되어 있다. 또한, 여과부(3)에서 여과되어 여과액과 분리된 케이크(23)를 케이크저장부(25)에 이송하기 위해서 여과부(3)의 하부에는 케이크이송장치(27)가 설치되어 있다.

여과부(3)내에서 슬러리가 가압여과됨에 따라 추출되는 여과액을 수용하기 위해서 여과부(3)와 여과액저장부(29) 사이에는 여과액유동관(31)이 연결되어 있으며, 여과액유동관(31)에는 개폐 가능한 여과액유동밸브(33)가 설치되어 있다.

압축공기공급부(7)는 압축기(35)와, 압축기(35)로부터 발생된 압축공기를 일시 저장하는 압축공기저장부(37)를 가지며, 압축공기저장부(37)와 여과부(3)사이에는 압축공기공급관(39)이 설치되어 있다. 또한, 압축공기공급관(39)에는 개폐 가능한 압축공기공급밸브(41)가 설치되어 있다.

한편, 여과부(3)의 압착판(19)내에 압착유체를 공급하는 압착유체공급부(5)는 압착유체저장부(43)와, 압착유체를 압착판(19)에 공급하는 압착유체공급펌프(45)를 가지며, 압착유체가 유동하는 압착유체공급관(47)에는 개폐 가능한 압착유체공급밸브(49)가 설치되어 있다. 또한, 압착유체저장부(43)의 일측에는 저장된 압착유체를 가열하여 압착유체의 온도를 조절할 수 있도록 온도조절부(51)가 설치되어있다.

온도조절부(51)에 의해 가열된 압착유체에 의해 여과포(21)에 수용된 케이크(23)의 수분증발작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 여과부(3)내를 부압시키는 부압장치(53)가 설치되어 있으며, 부압장치(53)와 여과부(3) 사이에는 부압관(55)과, 개폐 가능한 부압관용밸브(57)가 설치되어 있다.

또한, 여과부(3)와 압착유체저장부(43) 사이에는 압착판(19)에 공급된 압착유체가 복귀될 수 있도록 압착유체복귀관(59)이 설치되어 있으며, 압착유체복귀관(59)에는 개폐 가능한 압착유체복귀밸브(61)가 설치되어 있다.

이상과 같은 구성에 의하여, 슬러리저장부(9)로부터 슬러리원액을 슬러리공급펌프(11)를 통해 여과부(3)로 가압공급함에 따라 여과포(21)내에 공급된 슬러리원액은 펌핑압력에 의해 여과포(21) 사이에서 가압여과된다. 여과된 여과액은 여과액유동관(31)을 통해 유동하여 여과액유동밸브(33)를 지나 여과액저장부(29)에 수용된다.

이렇게, 초기 가압여과가 완료되면 슬러리공급밸브(15)가 폐쇄되며, 압축공기공급밸브(41)가 개방되어 압축기(35)로부터 압축되어 압축공기저장부(37)에 수용되어 있는 압축공기가 여과부(3)에 공급되어 여과포(21)내에 수용되어 있는 초기 가압여과 단계여과된 케이크(23) 주위의 수분을 강제 토출시킨다.

압축공기에 의해 초기 가압여과 단계여과된 케이크(23) 주위의 수분토출이 완료되면, 압축공기공급밸브(41)는 폐쇄되며, 압착유체공급밸브(49)가 개방되어 압착판(19)내로 압착유체가 공급된다. 압착판(19)에 공급되는 압착유체는 온도조절부(51)에 의해 70 ~ 80℃로 유지되어 압착판(19)에 공급되며, 공급된 압착유체에 의해 압착판(19)이 팽창하여 여과포(21)내에 수용된 케이크(23)가 가압여과된다. 2차 압축에 의해 추출된 여과액은 여과액유동관(31)을 통해 여과액저장부(29)에 수용되며, 소정 시간이 경과 후 여과액유동관(31)에 설치된 여과액유동밸브(33)는 폐쇄된다.

여과액유동밸브(33)가 폐쇄되면, 부압관용밸브(57)가 개방되며, 부압장치(53)에 의해 여과포(21)내의 압력이 300 ~ 400mmHg로 유지되어 압착유체의 온도에 의해 케이크(23)의 수분증발이 원활하게 된다.

한편, 가압이 완료되었을 때, 여과액유동밸브(33)를 폐쇄하고, 압축공기공급밸브(41)를 개방하면 압축공기공급부(7)의 압축공기가 여과포(21) 사이를 통과하면서 압착유체에 의해 증발되는 케이크(23)의 수분을 강제 토출시킨다. 이에 따라, 여과포(21)내에 수용된 케이크(23)의 수분함수율을 저하시킬 수있다.

소정의 시간이 경과하여, 2차 가압 및 증발작용에 의해 여과포(21)내에 수용된 케이크(23)의 수분함수율이 저하되면 부압장치(53)와 압착유체공급펌프(45)가 정지하며, 압착판(19)내에 공급된 압착유체의 배출이 완료되면, 여과포(21)로부터 케이크(23)가 이탈되어 여과부(3)의 하부에 위치한 케이크이송장치(27)에 의해 케이크(23)는 케이크저장부(25)로 이송된다.

이와 같이, 슬러리공급펌프(11)에 의해 초기 가압여과되어 여과포(21)내에 수용된 케이크(23)를 압착판(19)내에 공급된 압착유체에 의해 2차 가압함과 동시에 압착유체와의 열전달을 통해 케이크(23)의 수분을 증발시킴에 따라 케이크(23)의 수분함수율을 저하시킬 수 있다.

아울러 전술한 여과부(3)의 구성들에 대하여 부연설명하면, 여과틀(17)은 일측과 타측에 한 쌍으로 구비되고, 압착판(19)은 여과틀(17) 사이에 구비되며, 여과포(21)는 여과틀(17)과 압착판(19) 사이에서 구비될 수 있다.

여기서, 여과틀(17) 내측면에는 소정의 1패턴(P1)이 형성되고, 내측면과 대향하는 압착판(19)의 대향면에는 소정의 제2패턴(P2)이 형성될 수 있다.

여과부(3)는 내장판(T)을 더 포함할 수 있다, 이러한 내장판(T)은 여과포(21)의 내부에 위치되는 판 형태로서, 여과포(21) 형상과 대응하는 등의 형상(예: 사각, 직사각 형상 등)으로 이루어져 여과포(21) 내부에 구비될 수 있다.

내장판(T)은 여과포(21)에 공급되는 슬러지(S)에 의하여 침지될 수 있으며, 1패턴(P1)을 향하는 일면에 1패턴(P1)과 대응되는 제3패턴(P3)이 형성되고, 제2패턴(P2)을 향하는 타면에 제2패턴(P2)과 대응되는 소정의 제4패턴(P4)이 형성될 수 있다.

때문에, 여과포(21) 내부에 슬러지(S)를 가압함에 있어서, 내장판(T)으로 인하여 슬러지(S)에 대하여 보다 강력한 가압힘을 가할 수 있어, 질산염류액과 불용성 침전물을 효과적으로 분리시킬 수 있다.

여기서, 제3패턴(P3) 및 제4패턴(P4)은 외측 또는 내측을 향해 교호적으로 라운드지도록 형성되고, 1패턴(P1) 및 제2패턴(P2)은 각각 제3패턴(P3) 및 제4패턴(P4)에 대응하여 형합적으로 형성될 수 있다.

이러한, 여과포(21)는 두 개의 포가 한 쌍으로 서로 마주하여 내부에 슬러지(S)를 수용하는 것으로서, 여과포의 일단과 타단 중 적어도 어느 한곳에 두 개의 포가 마주접하는 부위의 사이로는 각각의 내장판(T)의 일단 또는 타단이 위치될 수 있다. 이를 위하여 여과포(21)의 상단부와 하단부 중 적어도 어느 한곳에서, 여과포(21)와 내장판(T)은 소정의 고정핀(H)으로 관통되어 상호 고정될 수 있다.

<필터프레스를 이용한 질산염류액과 불용성 침전물을 분리 방법>

먼저, 초기 가압여과 단계에서는 제1단계에서 생성된 슬러지(S)를 펌핑식으로 여과포(21)에 가압공급하여, 슬러지(S)로부터 질산염액이 배출되도록 슬러지(S)를 가압여과시킬 수 있다.

이때, 슬러지(S)는 내장판(T)이 슬러지(S) 내측 중심부에 침지된 채로, 제3패턴(P3)과 제4패턴(P4)이 각각 1패턴(P1)과 제2패턴(P2)에 의하여 가압될 수 있다.

이러한 제3패턴(P3) 및 제4패턴(P4)은 외측 또는 내측을 향해 교호적으로 라운드지도록 형성되고, 1패턴(P1) 및 제2패턴(P2)은 각각 제3패턴(P3) 및 제4패턴(P4)에 대응하여 형합적으로 형성될 수 있다.

다음, 강제 토출 단계에서는 여과포(21)에 수용된 슬러지(S)에 대하여 압축공기를 공급하여 슬러지(S)로부터 질산염액을 강제 토출 시킬 수 있다.

다음, 가압여과 단계에서는 압착판(19)을 팽창시키도록 압착판(19)으로 70~80℃의 압착유체를 공급하고, 팽창되는 압착판(19)을 통하여 슬러지(S)로부터 질산염액이 배출되도록 슬러지(S)를 가압여과 시킬 수 있다.

다음, 여과포(21)로부터 케이크(23)가 이탈되어 여과부(3)의 하부에 위치한 케이크이송장치(27)에 의해 케이크(23)는 케이크저장부(25)로 이송된다. 여기서, 여과포(21)는 두 개의 포가 한 쌍으로 서로 마주하여 내부에 슬러지(S)를 수용하는 것으로서, 여과포(23)의 일단과 타단 중 적어도 어느 한곳에 두 개의 포가 마주접하는 부위의 사이로는 각각의 내장판(T)의 일단 또는 타단이 위치될 수 있다. 이를 위하여 여과포(23)의 일단과 하단 중 적어도 어느 한곳에서, 여과포(23)와 내장판(T)은 소정의 고정핀(H)으로 관통되어 상호 고정될 수 있다. 즉, 여과포(21)로부터 케이크(23)가 이탈됨에 있어서, 여과틀(17)의 유동 등에 따라, 여과포(23)와 내장판(T)을 관통하던 고정핀(H)이 분리됨으로써 여과포(23)로부터 내장판(T)이 이탈될 수 있는 것이다.

제3 단계:

제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축하고 농도를 조정하여 액상의 암모니아 함유 질산염액을 제조하는 단계이다.

제2 단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축기로 이송한 다음, 213mbar(abs) ~ 463mbar(abs)의 진공상태하에서 90 ~ 100℃ 로 가열하면서 농축시킨다. 농축이 완료되면 냉각 및 농도 조정조로 이송하여 40 ~ 50℃ 로 냉각시킨후 물 또는 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액으로 농도를 조정하여 암모니아를 함유한 질산염액(질산나트륨액+질산암모늄액 또는 질산칼슘액+질산암모늄액)의 액상제품으로 수득한다.

제4 단계:

제2단계에서 분리된 질산염류액으로부터 질산염을 석출하는 단계이다. 제2단계에서 분리된 질산염류액을 농축기에 이송한 다음, 213mbar(abs) ∼ 463mbar(abs)의 진공상태하에서 90- 100℃ 로 가열하면서 농축시킨다. 농축이 완료되면 농축액을 석출기로 이송하여 10 - 20℃ 의 온도에서 암모니아를 함유한 질산염을 석출시키는 것이 바람직하다. 이때, 냉각 온도가 20℃ 이상일경우 생산량이 감소하고, 10℃ 이하일 경우 냉동기 가동시간 등 생산비용으로 인해 생산효율이 저하된다.

제5 단계:

제4단계에서 석출된 질산염으로부터 수분을 제거하여 건조시키는 단계이다.

석출된 질산염류를 고속형 원심분리기를 사용하여 액을 분리한 후, 질산염류는 스팀자켓이 있는 스크류 컨베이어를 사용하여 80 - 100℃ 로 건조한다. 스크류 컨베이어의 내부 온도가 100℃ 이상이면 질산염류의 일부가 용액상태로 될 수 있어바람직하지 못하다. 건조가 완료된 질산염류는 포장공정을 통하여 포장된 후 고상의 암모니아 함유 질산염(질산나트륨+질산암모늄 또는 질산칼슘+질산암모늄)을 수득한다.

2. 제조된 암모니아를 함유한 질산염액 및 암모니아를 함유한 질산염의 품질

실시예에 의해 암모니아를 함유한 폐질산으로부터 암모니아의 손실없이 질산염과 암모니아염이 일정 부분 혼합된 암모니아를 함유한 질산염을 수득할 수 있다.

실시예에 의거하여 수득된 암모니아를 함유한 질산칼슘 및 질산나트륨의 품질을 각각 아래 표 2와 표 3에 나타내었다.

암모니아를 함유한 질산칼슘의 품질

	질산칼슘액[Ca(NO3)2]		질산칼슘염[Ca(NO3)24H2O]
항목	단위	결과치	단위	결과치
함량	중량%	45.6	중량%	97.4
NH3	중량%	1.08	중량%	2.12
수불용성	중량%	0.0001	중량%	0.0001
Cl-	중량%	0.001	중량%	0.002

암모니아를 함유한 질산나트륨의 품질

	질산나트륨액액[NaNO3]		질산나트륨염[NaNO3]
항목	단위	결과치	단위	결과치
함량	중량%	40.1	중량%	97.1
NH3	중량%	0.85	중량%	2.05
수불용성	중량%	0.0001	중량%	0.0001
Cl-	중량%	0.001	중량%	0.002

표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의해 제조된 암모니아를 함유한 질산칼슘액은 종래 수경재배용 비료로 사용되는 노르웨이산 암모니아 함유 질산칼슘액보다 그 품질면에서 우수하거나 동일하며, 고체상의 암모니아 함유 질산칼슘염 역시 노르웨이산 질산칼슘염과 동일하거나 보다 우수한 품질을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해 제조된 표3의 암모니아를 함유한 질산나트륨 역시 표2의 암모니아를 함유한 질산칼슘과 같이 우수한 품질을 가지고 있어 현재 국내에서 상당량 수입에 의존하고 있는 수경재배용 비료를 대체할 수 있다.

Claims (5)

1. a) 암모니아가 함유된 폐질산 용액 및 알루미늄 에칭공정에서 발생하는 암모니아가 함유된 폐질산 용액에 알칼리제를 첨가하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 포함한 슬러지를 생성하되, 상기 알칼리제는 수산화나트륨 또는 수산화칼슘으로 상기 폐질산 용액의 pH가 5 내지 7이 되도록 첨가하는 제1단계;
   b) 상기 제1단계에서 생성된 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 포함한 슬러지를 필터프레스를 사용하여 암모니아를 함유한 질산염액과 불용성 화합물을 분리하는 제2단계;
   c) 상기 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각 및 농도를 조정하여 암모니아를 함유한 질산염액을 수득하는 제3단계;
   d) 상기 제2단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염액을 농축시킨 후, 냉각하여 암모니아를 함유한 질산염을 석출시키는 제4단계;
   e) 상기 제4단계에서 분리된 암모니아를 함유한 질산염을 고속회전에 의해 액을 분리시킨 후, 건조하여 암모니아를 함유한 질산염을 수득하는 제5단계; 및
   f) 상기 제5단계에서 분리된 액은 질산염이 포화된 용액이므로 상기 제4단계로 재순환되는 제6단계; 의 공정으로 이루어지되,
   상기 필터 프레스는,
   일측과 타측에 한 쌍으로 구비되는 여과틀과, 상기 여과틀 사이에 구비는 압착판과, 상기 여과틀과 상기 압착판 사이에 구비되는 여과포를 포함하는 여과부를 포함하며,
   상기 여과틀 내측면에는 소정의 제1패턴이 형성되고, 상기 내측면과 대향하는 상기 압착판의 대향면에는 소정의 제2패턴이 형성되고,
   상기 제2단계는,
   상기 압착판을 팽창시키기도록 상기 압착판으로 압착유체를 공급하고, 팽창되는 상기 압착판을 통하여 상기 슬러지로부터 질산염액이 배출되도록 상기 슬러지를 가압여과 시키는 가압여과 단계를 포함하며,
   상기 여과부는,
   상기 여과포 내부에 투입된 상태에서 상기 슬러지에 의하여 침지되며, 상기 제1패턴을 향하는 일면에 상기 제1패턴과 대응되는 제3패턴이 형성되고, 상기 제2패턴을 향하는 타면에 상기 제2패턴과 대응되는 소정의 제4패턴이 형성되는 내장판을 더 포함하며,
   상기 제3패턴 및 상기 제4패턴은 각기 단부가 라운드지도록 돌출된 돌출부와 내측으로 라운드지도록 함몰된 함몰부가 교호적으로 형성되며,
   상기 제1패턴 및 상기 제2패턴은 상기 제3패턴 및 상기 제4패턴에 대응하여 형합적으로 형성되고,
   상기 내장판은,
   상기 슬러지 내측 중심부에 침지된 채로, 상기 제3패턴과 상기 제4패턴이 각각 상기 제1패턴과 상기 제2패턴에 의하여 형합적으로 가압되며,
   상기 여과포는,
   복 수의 포가 한 쌍으로 서로 마주하여 상기 슬러지를 내부에 수용하되,
   상기 한 쌍의 포에 길이방향 일단과 타단 중 어느 한 곳의 마주 접하는 부위 사이로는 상기 내장판의 일단이 위치되며, 상기 여과포와 상기 내장판은 상호간에 고정핀으로 관통되어 고정되며,
   상기 고정핀은,
   상기 여과부의 상기 슬러지에 대한 가압동작 이후에 수행되는 상기 여과부의 신장동작에 기반하여, 상기 여과포 및 상기 내장판으로부터 탈거되는 암모니아를 함유한 질산염류의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가압여과 단계 이전에,
   상기 제1단계에서 생성된 상기 슬러지를 펌핑식으로 상기 여과포에 가압공급하여, 상기 슬러지로부터 질산염액이 배출되도록 상기 슬러지를 초기 가압여과시키는 초기 가압여과 단계를 더 포함하는 암모니아를 함유한 질산염류의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 초기 가압여과 단계 이후에,
   상기 여과포에 수용된 상기 슬러지에 대하여 압축공기를 공급하여 상기 슬러지 주위의 질산염액을 강제 토출 시키는 강제 토출 단계를 더 포함하는 암모니아를 함유한 질산염류의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가압여과 단계는 상기 슬러지의 내부에 해당하는 질산염액이 배출되도록 상기 압착판을 팽창시키기도록 상기 압착판으로 70~80℃의 압착유체를 공급하는 단계인 암모니아를 함유한 질산염류의 제조 방법.

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