KR101782709B1 - 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법 및 플랜트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중금속들을 인함유 출발 물질로부터 분리하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다:
(ⅰ) 출발 물질을 제 1 반응기 (1) 내에서 600 내지 1,200 ℃ 의 온도까지 가열하고, 연소 가스를 인출하는 단계;
(ⅱ) 알칼리 소스를 예열하기 위해 단계 (ⅰ) 의 연소 가스를 이용하는 단계; 및
(ⅲ) 단계 (ⅰ) 의 가열된 출발 물질과 단계 (ⅱ) 의 가열된 알칼리 소스를 제 2 반응기 (20) 로 이송하고, 원소 탄소 소스를 첨가하고, 700 내지 1,100 ℃ 의 온도까지 가열하고, 프로세스 가스 및 생성물 스트림을 인출하는 단계.

Description

인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법 및 플랜트{PROCESS AND PLANT FOR SEPARATING HEAVY METALS FROM PHOSPHORIC STARTING MATERIAL}
본 발명은 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법 및 플랜트에 관한 것이다.
인산염은 식물들의 광합성에 매우 중요한 영양분이므로, 인산염의 세계적인 생산 중 90% 이상이 인산질 비료들로 처리된다. 그렇지만, 인의 유용성은 제한적이다. 인함유 물질의 제한적인 유용성을 높이기 위해, 인을 회수하기 위한 소스로서, 상당한 양의 인을 종종 함유하고 또한 매립지에 일반적으로 버려지는 하수 슬러지 (sewage sludge) 애시를 사용하려는 노력이 있어 왔다. 8 내지 20 중량% 의 인 함량을 갖는 인함유 애시를 얻기 위해 인함유 하수 슬러지를 연소시키는 것이 제안되었다. 얻어지는 하수 슬러지 애시들의 주된 화학 성분들은 SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 및 P2O5 이다. 그렇지만, 애시는 납, 카드뮴, 비소, 크롬, 구리, 니켈, 아연 또는 수은과 같은 중금속들을 또한 함유한다. 이러한 원소들의 함량이 공적 규정에 의해 제공되는 한계치를 초과하므로 그리고 이들의 인산염 화합물들의 플랜트 유용성이 열악해지므로, 그러한 하수 슬러지 애시는 비료로서 사용될 수 없고, 사전에 처리되어야 한다.
출원 PCT/EP2012/061986 은 인함유 하수 슬러지 애시로부터의 중금속들의 분리 방법을 개시하고, 출발 물질은 제 1 반응기에서 700℃ 내지 1,100℃ 의 온도까지 가열되고, 연소 가스들은 인출되고, 가열된 출발 물질은 제 2 반응기로 이송되어, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물이 첨가된다.
또한, 종래 기술 (참조: Boehm, H., Werner W., "Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur chemisch-thermischen Verarbeitung P-haltiger Klaerschlammasche zu Duengerphosphaten", German Federal Ministry of Research and Technology, Research Report T 81-127, July 1981) 로부터, 소다, 인함유 하수 슬러지 애시 및 모래의 혼합물을 회전로 (rotary kiln) 내에서 1,100℃ 내지 1,250℃ 의 온도까지 가열하는 것이 공지되어 있다. 이러한 단계에 대한 많은 기술적인 단점들이 있다: 첫째로, 출발 물질에 존재하는 중금속들은 얻어지는 비료로부터 제거되지 않을 것이고; 둘째로, 이 프로세스는 회전로 내의 공기가 프로세스 중에 사용되지 않을 지라도 필요한 반응 온도를 유지하기 위하여 가열되어야 할 필요가 있기 때문에 매우 에너지 집약적이다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 방법들보다 더 작동하기 쉽고 덜 비용 집약적인 에너지 효율적인 방식으로 인함유 물질로부터 중금속들의 신뢰가능하게 분리하는 것을 제공하는 것이다.
이러한 문제는 본 발명에 의해 청구항 1 에 따른 방법으로 해결되고, 상기 방법은 이하의 단계들을 포함한다:
(ⅰ) 출발 물질을 제 1 반응기 내에서 600 내지 1,200 ℃, 바람직하게는 700 내지 1,100 ℃ 의 온도까지 가열하고, 연소 가스를 인출하는 단계;
(ⅱ) 알칼리 소스를 예열하기 위해 단계 (ⅰ) 의 연소 가스를 이용하는 단계; 및
(ⅲ) 단계 (ⅰ) 의 가열된 출발 물질과 단계 (ⅱ) 의 가열된 알칼리 소스를 제 2 반응기로 이송하고, 원소 탄소 소스를 첨가하고, 700 내지 1,100 ℃ 의 온도까지 가열하고, 프로세스 가스 및 생성물 스트림을 인출하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 출발 물질 내에 함유된 인을 가용성 인산염 화합물들로 변환시키기 위해 알칼리 소스를 사용한다. 바람직하게는, 알칼리 소스는 탄산나트륨, 수산화나트륨, 탄산칼륨 및 수산화칼륨으로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 알칼리 소스는 Na2CO3 (소다 애시) 이다. 바람직하게는, 알칼리 소스는 출발 물질의 2 내지 80 중량%, 바람직하게는 10 내지 50 중량% 의 양으로 첨가된다.
본 발명에 따라, 원소 탄소가 후속 제거를 위한 출발 물질의 중금속 화합물들을 줄이기 위해 사용된다. 바람직하게는, 원소 탄소 소스는 분상 갈탄, 건식 하수 슬러지 또는 건식 바이오매스로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 원소 탄소 소스는 예비 건조된 하수 슬러지이다. 바람직하게는, 원소 탄소 소스는 출발 물질의 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 3 내지 15 중량% 의 양으로 첨가된다.
단계 (ⅰ) 의 제 1 반응기 내에서 상기 온도들에 이르기 위하여, 공기 및 연료의 혼합물이 상기 제 1 반응기에 공급되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 제 1 반응기 내에 필요한 온도들을 생성할 수 있는 임의의 연료가 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 연료들은 천연 가스, 하수 슬러지 및 인함유 바이오매스, 예컨대 퇴비 또는 축산 부산물들이다.
출발 물질은, 단계 (ⅰ) 의 제 1 반응기에서의 가열 이전에, 300 내지 800 ℃, 바람직하게는 400 내지 600 ℃, 그리고 더 바람직하게는 520 내지 580 ℃ 의 온도까지 예열되는 것이 바람직하다. 상기 예열은 알칼리 소스의 예열에 적합한 온도까지 연소 가스를 냉각시키기 위하여 여러 스테이지들로 바람직하게는 행해진다. 소다 애시가 알칼리 소스로서 사용되면, 소다 애시의 녹는점은 851℃ 여서, 소다 애시는 제 1 반응기를 빠져나오는 고온 연소 가스와 직접적으로 접촉되어서는 안된다.
본 발명에 따라, 알칼리 소스는 제 2 반응기 내로의 도입 이전에 200 내지 500 ℃, 바람직하게는 300 내지 400 ℃ 의 온도까지 제 2 예열 스테이지에서 예열된다.
본 발명에 따른 방법은 여러 양태들에 있어서 종래 기술에 비해 유리하다.
대부분의 양의 연도 가스는 단계 (ⅰ) 의 제 1 반응기에서 생성되므로, 단계 (ⅲ) 의 반응기의 치수가 상당히 감소될 수 있다. 게다가, 반응에 사용되지 않는 단계 (ⅲ) 의 제 2 반응기에서 가스 화합물들을 가열시킬 필요가 없고, 따라서 종래 기술의 프로세스에 비해 에너지 요구량을 급격하게 감소시킨다.
본 발명에 따른 프로세스의 단계 (ⅱ) 에서 알칼리 소스의 예열은 단계 (ⅲ) 에서 제 2 반응기를 가열시키는데 필요한 에너지를 추가로 감소시킨다.
단계 (ⅲ) 의 제 2 반응기에서 알칼리 소스 및 원자 탄소 소스의 혼합은 알칼리 소스의 분해를 강화하고, 따라서 가용성 인산염 화합물들의 형성을 강화한다.
단계 (ⅲ) 의 프로세스 가스는 중금속 화합물들의 침전 및 제거를 허용하기 위해 중금속 화학물들의 응축 온도보다 아래로 냉각되는 것이 바람직하다.
나머지 인 고함유 (phosphorus rich) 고형물들은 반응기를 나와서 속효성 인산질 비료 또는 복합 비료를 제조하기 위하여 피니싱 섹션 (finishing section) 으로 운반된다.
단계 (ⅲ) 의 제 2 반응기로부터 인출된 인 고함유 고형물들은, 매우 값진 인산질 비료를 획득하기 위해, 높은 그레이드의 속효성 인 캐리어 (straight phosphorus carrier) 및/또는 영양 캐리어와 혼합될 수도 있다. 고형물은 추가의 핸들링을 용이하게 하기 위하여 균질화 및 과립화될 수도 있다.
본 발명에 따라, 단계 (ⅰ) 의 연소 가스들은 사이클론 분리기 안으로 이송되고, 후속하여 제 1 예열 스테이지의 벤투리 섹션 안으로 이송된다.
후속하여, 연소 가스들은 사이클론 분리기로부터 인출되고, 제 2 예열 섹션의 벤투리 섹션에 진입하여, 단계 (ⅱ) 에 따라 알칼리 소스와 혼합된다.
또한, 본 발명은, 청구항 14 에 따라, 전술한 바와 같은 프로세스를 실시하기에 적합한, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 플랜트에 관한 것이다. 플랜트는 연소 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인을 갖는 물질을 가열하기 위한 제 1 반응기, 출발 물질을 예열하기 위한 제 1 예열 스테이지, 알칼리 소스를 가열하기 위한 제 2 예열 스테이지, 및 프로세스 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인 및 생성물 스트림을 인출하기 위한 적어도 하나의 라인을 갖는 원소 탄소 소스뿐만 아니라 가열된 출발 물질 및 예열된 알칼리 소스를 가열하기 위한 제 2 반응기를 포함한다.
바람직하게는, 단계 (ⅰ) 의 제 1 반응기는 이상적인 열 전달을 보장하는 팽창된 고형물들의 표면과 작동하는 유동층 반응기이다. 단계 (ⅲ) 의 제 2 반응기는 바람직하게는 회전로이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 제 1 예열 스테이지 및/또는 제 2 예열 스테이지 각각은 벤투리 섹션 및 사이클론 분리기를 포함한다. 벤투리 섹션은 고온 가스와 첨가된 물질의 혼합을 돕는 반면, 사이클론 분리기에서는 고형물들이 가스로부터 분리되어 제 1 반응기 및 제 2 반응기 각각으로 전달된다.
본 발명은 바람직한 실시형태들과 도면들에 근거하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 방법을 실시하는 플랜트의 간략화된 블록 다이어그램이다.
도 1 에 도시된 플랜트에서, 하수 슬러지 또는 바이오매스 애시 또는 인광석과 같은 인함유 원료 또는 출발 물질은 도시되지 않은 저장 사일로로부터 벤투리 섹션 (2a) 및 사이클론 분리기 (2b) 를 포함하는 제 1 예열 스테이지 (2) 로 공압식으로 운반된다. 이로 인해, 출발 물질은, 제 1 반응기 (1) 로부터 인출된 그리고 400 내지 600 ℃, 바람직하게는 약 575 ℃ 의 온도까지 가열된 고온 연소 가스와 집중적으로 혼합된다. 사이클론 분리기 (2b) 에서, 고형물 물질은 가스로부터 분리되어 라인 (3) 을 통해 바람직하게는 유동층 반응기인 제 1 반응기 (1) 안으로 이송된다. 제 1 반응기 (1) 에서, 예열된 출발 물질은 연료 라인 (4) 을 통해 공급된 천연 가스, 바이오매스 또는 하수 슬러지와 같은 연료와 에어 라인 (5) 을 통해 공급된 공기의 연소에 의해 가열된다. 공기는 압축기 (6) 를 통해 상승된 압력 하에서 도입될 수도 있다. 제 1 반응기 (1) 에서, 출발 물질은 700 내지 1,100 ℃, 바람직하게는 900 내지 1,000 ℃, 특히 약 950 ℃ 의 온도까지 가열된다.
따라서, 가열된 출발 물질은 라인 (7) 을 통해 제 1 반응기 (1) 로부터 인출되고, 제 2 반응기 (20), 바람직하게는 회전로 반응기로 공급된다. 제 1 반응기 (1) 에서 인벤토리 (inventory) 의 레벨은 문헌 WO 2008/104250 A 에서 개시된 바와 같은 시일 포트 (8), 딥 레그 시일 등에 의해 제어될 수 있다. 연소 가스들은 고형물 물질로부터 가스를 분리하기 위하여 제 1 반응기 (1) 로부터 라인 (9) 을 통해 사이클론 분리기 (10) 내로 인출된다. 고형물 물질은 사이클론 분리기 (10) 의 저부에서 인출되고, 라인 (7) 을 통해 제 2 반응기 (20) 로 이송된다. 고온 연소 가스들은 출발 물질을 예열하기 위하여 제 1 예열 스테이지 (2) 의 벤투리 섹션 (2a) 안으로 진입한다.
제 1 예열 스테이지 (2) 의 사이클론 분리기 (2b) 로부터, 가스는 상부에서 인출되고, 제 2 예열 스테이지 (11) 의 벤투리 섹션 (11a) 에 진입하여, 소다 애시가 바람직한 알칼리 소스로서 첨가되어 가열 가스와 혼합된다. 그 후, 혼합물은 가스로부터 고형물들을 분리하기 위하여 사이클론 분리기 (11b) 안으로 이송된다. 제 2 예열 스테이지 (11) 에서, 알칼리 소스는 300 내지 400 ℃, 바람직하게는 약 360 ℃ 로 예열되고, 그 후 라인 (16) 을 통해 제 2 반응기 (20) 안으로 이송된다. 가스는 사이클론 분리기 (11b) 의 상부에서 인출되고, 라인 (12) 을 통해 분리기 (13) 안으로 이송되어, 적합한 칼슘 또는 나트륨계 흡착제, 예컨대 수산화 칼슘, 탄산 칼슘, 탄산 수소 나트륨이 첨가된 후에, 고형물들이 가스로부터 분리된다. 마침내, 라인 (15) 을 통해 제 2 반응기 (20) 안으로 도입될 수도 있는 추가의 고형물들을 회수하기 위한 필터 (14), 바람직하게는 전기 집진기 및 다른 적합한 클리닝 디바이스를 통과한 후에, 클린 가스가 플랜트로부터 제거된다.
라인 (7) 을 통해 제 1 반응기 (1) 로부터 공급된 출발 물질 및 라인들 (15, 16) 을 통해 공급된 알칼리 소스는 제 2 반응기 (20) 안으로 도입되고, 제 2 반응기 (20) 안에서 700 내지 1,100 ℃, 바람직하게는 900 내지 1,000 ℃, 특히 약 950 ℃ 의 온도까지 가열된다. 출발 물질 및 알칼리 소스에 더하여, 원소 탄소 소스, 특히 예비 건조된 하수 슬러지, 바이오매스, 분상 갈탄 또는 석탄 및/또는 코크스는 라인 (17) 을 통해 제 2 반응기 (20) 안으로 공급된다. 공기는 라인 (5) 을 통해 도입될 수도 있다. 화합물들은 제 2 반응기 (20) 로 진입하기 전에 혼합될 수 있고, 또는 별개로 공급될 수 있고, 반응기 (20) 내에서 바람직하게는 회전에 의해 혼합될 수도 있다. 이로 인해, 알칼리 소스는 X + Y (여기서, X 는 알칼리 이온이고 Y 는 탄산염 또는 수소 음이온임) 로 분해되고, 원소 탄소 소스는 중금속들을 그들의 원소 형태로 감소시킨다. 소다 애시에 대한 반응은 다음과 같다:
Na2CO3 + C → Na2O + 2CO
중금속들은 증발하고, 라인 (21) 을 통해 프로세스 가스와 함께 제 2 반응기 (20) 를 나온다. 나머지 인 고함유 고형물들은 기밀 출구 및 생성물 라인 (22) 을 통해 제 2 반응기 (20) 를 나와서 냉각된다.
생성물 라인 (22) 을 통해 인출된 반제품 (semi-product) 은 유독성 중금속들을 포함하지 않고, 피니싱 섹션 (미도시) 으로 운반되어, 속효성 인산질 비료 또는 복합 비료로 제조된다.
제 2 반응기 (20) 로부터의 프로세스 가스는 원소 중금속들을 함유한다. 상기 프로세스 가스는 라인 (21) 을 통해 분리기 (23) 안으로 전달되어, 중금속 화합물들을 고체 입자들로 응축하기 위하여 신선한 공기 또는 워터로 약 200 ~ 400 ℃ 까지 퀀칭된다. 이러한 입자들을 필터 더스트로서 백하우스 필터 (미도시) 내에서 포획된다. 대안적으로, 고형물들은 전기 집진에 의해 가스로부터 분리될 수도 있다. 중금속이 상업적으로 실행하가능할 때까지, 필터 더스트는 2 차 폐기물로서 디포짓될 것이다. 마침내, 정제된 프로세스 가스는 라인 (24) 을 통해 제 1 반응기 (1) 안으로 피드백된다.
열-화학적 프로세스를 나오는 때에, 반제품은 비료 관리법 (fertilizer act) 의 요건들을 이미 준수한다. 유독성 물질들, 특히 카드늄 및 우라늄의 농도는 인광석계 비료들의 각 농도들보다 한두 자릿수 더 작다.
대부분의 비료 관리법들에 의해 요구되는 인산염 농도 공차를 준수하기 위해, 총 P2O5 의 +/- 0.8 퍼센트 포인트의 정도의 높은 그레이드의 속효성 인 (P) 캐리어의 측정된 양은 반제품에 추가될 수도 있다. 이를 위해, 반제품은 P2O5 농도 및 하나 또는 여러 가이딩 중금속들의 농도에 대해 온라인 분석된다. 최종 생성물에서의 원하는 인산염 농도에 따라, 중과인산석회 (TSP) 또는 인산의 측정된 양이 혼합되고 균질화된다. 대안적으로 그리고 유기 농업을 위한 인산염 비료의 생산을 위해, P 농도를 조절하는데 TSP 대신에 인광석이 사용된다.
제 1 옵션으로서, 생성물은 믹서-과립화기 (mixer-granulator) 에서 균질화 및 과립화되고, (최종 목적에 따라서) 더스트 프리 분말로서 또는 최종 과립들로서 피니싱된다. 이러한 스테이지로부터, 생성물은 농작물 배급업자들 또는 비료 제조업자들에 판매될 플랜트의 최종 생성물이 된다.
제 2 옵션으로서, 플랜트는 추가의 영양분 캐리어들의 혼합 (admixture) 에 의해 복잡한 비료들을 제조하도록 연장될 수 있다. 이러한 단계는 추가적인 사일로들/저장 설비들 및 플랜트의 피니싱 섹션의 대응 디자인이 추가적인 영양분 및 비료 양들을 핸들링하는 것을 필요로 한다. 이 경우에, 생성물 및 추가적인 영양분 캐리어들은 목표 비료 유형에 의해 결정된 비율들로 믹서-과립화기로 운반 및 공급된다. 소량의 물 및 (요건에 따라) 바인더들과 코팅제들을 추가함으로써, 임계치, 공차 및 영양분 용해도의 측면에서 모든 요건들을 준수하는 균질한 조성 및 결정된 콘 (corn) 크기 분포를 갖는 복잡한 비료 과립들이 생성된다.
원료 (애시) 는 가연성의 그리고 할로겐 유기 물질들을 함유하지 않는다. 원료는 주로 인산염, 칼슘, 규소, 철 및 알루미늄 화합물들로 구성되어 있다.
플랜트의 출발 물질 처리 용량은 예를 들어 시간당 4 ~ 10 톤일 수도 있다. 원료들은 천연 가스 버너들에 의해 또는 하수 슬러지 또는 바이오매스의 연소에 의해 가열되고, 에너지는 플랜트 내에서 효율적으로 재생된다. 프로세스 배출물들은 일련의 흡착 반응기들 및 백하우스 필터들에 의해 효율적으로 제어된다. 중금속들은 건식 필터 더스트로서 포획되고, 매립지에서 안전하게 폐기된다.
인산염 비료로서의 생성물의 적용은 종래의 광물질 비료들이나 재활용된 유기질 비료들을 사용하는 것보다 더 환경친화적이다. 종래의 광물질 비료들에 비해, 카드뮴 및 우라늄의 농도는 한두 자릿수 더 작다. 유기질 비료들에 비해, 유기 오염 물질들이 음식 및 먹이 사슬에 전달될 위험이 없다.
추가적인 영양분 캐리어들은 황산암모늄, 염화칼륨 (MOP), 황산칼륨 (SOP) 및 컨버터 슬래그로서 독점적으로 허가를 받은 비료들이다. 중과인산석회 및 피니싱된 생성물들은 사일로들에서 저장되거나 벌크 재료로서 지붕덮인 창고에 저장될 것이다. 바인더들과 코팅제들, 그리고 요구에 따라 인과 황산은 법적 요건에 준수하여 저장된다.
1 제 1 반응기
2 제 1 예열 스테이지
2a 벤투리 섹션
2b 사이클론 분리기
3 라인
4 연료 라인
5 에어 라인
6 압축기
7 라인
8 딥 레그 시일
9 라인
10 사이클론 분리기
11 제 1 예열 스테이지
11a 벤투리 섹션
11b 사이클론 분리기
12 라인
13 분리기
14 필터
15 라인
16 라인
17 라인
20 제 2 반응기
21 라인
22 생성물 라인
23 분리기
24 라인

Claims (19)

  1. 인함유 (phosphoric) 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법으로서,
    (ⅰ) 상기 출발 물질을 제 1 반응기 (1) 내에서 600 내지 1,200 ℃ 의 온도까지 가열하고, 연소 가스를 인출하는 단계;
    (ⅱ) 알칼리 소스를 예열하기 위하여 상기 단계 (ⅰ) 의 연소 가스를 이용하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 단계 (ⅰ) 의 가열된 출발 물질과 상기 단계 (ⅱ) 의 가열된 알칼리 소스를 제 2 반응기 (20) 로 이송하고, 원소 탄소 소스를 첨가하고, 700 내지 1,100 ℃ 의 온도까지 가열하고, 프로세스 가스 및 생성물 스트림을 인출하는 단계를 포함하고,
    상기 단계 (ⅰ) 의 연소 가스들은 사이클론 분리기 (2b) 안으로 공급되고, 후속하여 제 1 예열 스테이지 (2) 의 벤투리 섹션 (2a) 안으로 공급되는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출발 물질은 상기 단계 (ⅰ) 이전에 적어도 상기 제 1 예열 스테이지 (2) 에서 300 내지 800 ℃ 의 온도까지 예열되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출발 물질은 단계 (ⅰ) 이전에 여러 스테이지들로 예열되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칼리 소스는 상기 제 2 반응기 (20) 로의 도입 이전에 제 2 예열 스테이지 (11) 에서 200 내지 500 ℃ 의 온도까지 예열되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칼리 소스는 탄산나트륨, 수산화나트륨, 탄산칼륨, 수산화칼륨, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 알칼리 소스는 소다 애시인 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칼리 소스는 상기 출발 물질의 2 내지 80 중량% 의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 알칼리 소스는 상기 출발 물질의 10 내지 50 중량% 의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 원소 탄소 소스는 분상 갈탄, 건식 하수 슬러지, 건식 바이오매스, 석탄, 코크스, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 원소 탄소 소스는 출발 물질의 1 내지 40 중량% 의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 원소 탄소 소스는 출발 물질의 3 내지 15 중량% 의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  12. 삭제
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (ⅰ) 의 연소 가스들은 사이클론 분리기 (2b) 로부터 인출되고, 벤투리 섹션 (11a) 에 진입하고, 상기 단계 (ⅱ) 에 따라 알칼리 소스와 혼합되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (ⅲ) 의 프로세스 가스는 중금속 화합물들의 침전 및 제거를 허용하기 위하여 중금속 화합물들의 응축 온도보다 아래로 냉각되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    중금속을 포함하지 않는 상기 프로세스 가스는 상기 제 1 반응기 (1) 안으로 재순환되는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법.
  16. 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 플랜트로서,
    상기 출발 물질을 가열하기 위한 제 1 반응기 (1), 상기 출발 물질을 예열하기 위한 제 1 예열 스테이지 (2), 알칼리 소스를 가열하기 위한 제 2 예열 스테이지 (11), 및 프로세스 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인 (21) 과 생성물 스트림을 인출하기 위한 적어도 하나의 생성물 라인 (22) 을 구비하는 원소 탄소 소스뿐만 아니라 예열된 출발 물질과 예열된 알칼리 소스를 가열하기 위한 제 2 반응기 (20) 를 포함하고,
    상기 제 1 예열 스테이지 (2) 는 벤투리 섹션 (2a) 및 사이클론 분리기 (2b) 를 포함하고, 상기 제 2 예열 스테이지 (11) 는 벤투리 섹션 (11a) 및 사이클론 분리기 (11b) 를 포함하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 플랜트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 반응기 (1) 로 공급된 상기 출발 물질을 예열하기 위한 상기 제 1 예열 스테이지 (2) 는 여러 스테이지들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 플랜트.
  18. 삭제
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 반응기 (1) 는 유동층 반응기이거나, 또는 상기 제 2 반응기 (20) 는 회전로 (rotary kiln) 이거나, 또는 상기 제 1 반응기 (1) 는 유동층 반응기이고 상기 제 2 반응기 (20) 는 회전로인 것을 특징으로 하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 플랜트.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016103349A1 (de) * 2016-02-25 2017-08-31 Outotec (Finland) Oy Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines verunreinigten Feststoffes
WO2018225638A1 (ja) * 2017-06-07 2018-12-13 国立大学法人新潟大学 重金属の分離方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243840A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-25 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Abtrennung von umweltrelevanten Schwermetallen aus Klärschlammasche
JP2006003013A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd 下水汚泥の処理方法および装置
JP2009242202A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hiroshima Univ リン酸塩回収方法
JP2010227742A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Babcock Hitachi Kk 排煙処理装置と方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729277A1 (de) * 1977-06-29 1979-01-04 Saarberg Fernwaerme Gmbh Verfahren zur behandlung von schlaemmen oder aschen, insbesondere von klaerschlamm oder klaerschlammaschen
US4450146A (en) * 1982-09-30 1984-05-22 Stauffer Chemical Company Heat recovery in P2 O5 production process
US4618483A (en) * 1985-07-26 1986-10-21 Stauffer Chemical Company Heat recovery through oxidation of elemental phosphorus in a fluidized bed
ATE217699T1 (de) * 1997-10-13 2002-06-15 Alstom Verfahren zur aufbereitung von schlacke und/oder asche aus der thermischen behandlung von müll
US6022514A (en) * 1998-05-18 2000-02-08 Nkk Corporation Method for recovering phosphorus from organic sludge
JP3917775B2 (ja) 1999-03-30 2007-05-23 三菱重工業株式会社 焼却灰の資源化方法
GB2359125A (en) * 2000-02-08 2001-08-15 Green Island Environmental Tec Integrated cement production and waste disposal facility
KR20020009165A (ko) 2000-07-25 2002-02-01 김형벽ㅂ 중금속 함유 폐수 처리장치
JP2003112988A (ja) 2001-10-01 2003-04-18 Japan Sewage Works Agency リン肥料製造方法
EP1849755A4 (en) 2005-01-06 2011-05-11 Sanki Eng Co Ltd PROCESS FOR PREPARING A PHOSPHATE FERTILIZER AND APPARATUS THEREFOR
AT503073B1 (de) * 2006-05-03 2009-08-15 Ash Dec Umwelt Ag Verfahren zur abtrennung von schwermetallen und ascheagglomerat
CN101210281A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 铜陵有色设计研究院 一种含铜硫酸冷烧渣的综合利用方法及装置
DE102007009758A1 (de) 2007-02-27 2008-08-28 Outotec Oyj Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Feststoffstromes
SI2509916T1 (sl) 2009-12-09 2014-05-30 Klose Ingeborg Postopek za pripravo fosfatov in fosfate vsebujočih spojin, še zlasti zemeljskoalkalijskih fosfatov, zemeljskoalkalijskih silikofosfatov oz. zemeljskoalkalijskih oksidov
AT509221B1 (de) * 2009-12-28 2011-07-15 Holcim Technology Ltd Verfahren zum verwerten von phosphorhaltigen alternativen brennstoffen bei der zementherstellung
CN102277284A (zh) * 2010-06-09 2011-12-14 江苏丰山三栋保健食品有限责任公司 保健蛇酒及其制备方法
AT509593B1 (de) * 2010-11-15 2011-10-15 Sgl Carbon Se Verfahren zum aufarbeiten von organischen abfallstoffen
WO2013190116A1 (en) 2012-06-21 2013-12-27 Outotec Oyj Process and plant for separating heavy metals from phosphoric starting material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243840A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-25 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Abtrennung von umweltrelevanten Schwermetallen aus Klärschlammasche
JP2006003013A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd 下水汚泥の処理方法および装置
JP2009242202A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hiroshima Univ リン酸塩回収方法
JP2010227742A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Babcock Hitachi Kk 排煙処理装置と方法

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Publication number Publication date
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MA38622B1 (fr) 2017-06-30
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US20160075555A1 (en) 2016-03-17
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WO2014177228A1 (en) 2014-11-06

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