KR101865311B1 - 더스트 세정 장치 및 더스트 세정 방법 - Google Patents

Abstract

불소를 2% 이상의 고농도로 함유하는 더스트로부터, 유용한 금속분의 침출을 억제하면서, 더스트 중의 불소를 저감할 수 있는 세정 장치 및 세정 방법을 제공한다.
중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트와 알칼리성 세정액을 혼합하고, 상기 더스트로부터 불소를 침출시켜 세정하는 교반 세정 장치이며, pH계 및 pH 제어 장치를 장착하고, 또한 불소 이온 농도계 및 불소 이온 농도 제어 장치를 장착하고 있는 교반 세정 장치이다. 불소 이온 농도를 100 내지 14000 ㎎/l의 범위, pH를 10 내지 13의 범위로 제어함으로써, 아연, 납, 카드뮴의 침출을 극도로 억제하고 불소 농도의 저감을 달성할 수 있게 된다.

Description

더스트 세정 장치 및 더스트 세정 방법 {DUST CLEANING DEVICE AND DUST CLEANING METHOD}

본 발명은 금속 제련 과정에 있어서, 배출되는 더스트 등을 아연 정련용 원료로서 재활용(recycle)하는데 필요한, 더스트류의 세정 처리에 사용하는 더스트 세정 장치 및 세정 방법에 관한 것이다.

보통 강, 스테인리스강을 제조할 때에 발생하는 더스트, 스케일, 슬러지 등은 회전로상로나 전기저항로 등의 금속 환원로를 사용하여, 금속 성분을 환원 재사용하고 있다.

이 때, 금속 환원로로부터 발생하는 더스트 중에는 중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소가 2% 이상으로 농축되지만, 더스트 중의 불소나 염소 등의 할로겐은 노 중에서 불화수소나 염화수소가 되어, 노의 몸체를 구성하는 내화물을 손상시키기 때문에, 더스트를 아연 제련용 원료로서 재활용 가능하게 하기 위하여는 할로겐, 특히 불소를 제거할 필요가 있었다.

본 발명은 아연 정련용 원료의 더스트로부터 불소 등을 세정 제거하는 처리에 사용하는 세정 장치 및 세정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 사업장이나 일반 가정으로부터 배출되는 쓰레기(「도시 쓰레기」 또는 「일반 폐기물」이라고 불리고 있다)는 도시 쓰레기 소각장이나 산업 폐기물 소각 공장 등에 모아서 소각 처분되고 있다. 이 때, 소각로 등으로부터 발생하는 소각재나 비산재(1차 더스트라고도 한다)는 약제 처리, 또는 용융로, 시멘트 킬른 처리 등의 중간 처리를 실시한 후에 최종 처분장에 퇴적된다.

또한, 제철 정련시에 발생하는 철분이 주체가 되는 일차 더스트(예를 들면, 전로 더스트 T：Fe 약 60%)는 회전로상로(회전로상식 환원로, 예를 들면, 특허 문헌 1)나 환원 용융 로터리 킬른로(예를 들면, 특허 문헌 2) 등의 환원로에서 환원되어, 환원철이 제조되고 있다.

그러나, 상기 용융로나 시멘트 킬른 처리 등의 중간 처리나 제철 더스트용의 회전로상로 등의 환원로에서는 증기압이 높은 아연, 납, 카드뮴 등의 중금속이 노 내에서 휘발하여 배기 가스 내에 들어가는데, 이 배기 가스에 들어간 중금속은 배기 가스 처리 설비 내에서 응축되어 다시 비산재(이후, 2차 더스트 또는 간단히 더스트라고 부른다)가 되어 버린다.

이 2차 더스트 중에는 염소, 불소, 나트륨, 칼륨과 함께, 아연, 납, 카드뮴 등의 중금속이 농축되어 다량으로 함유되어 있어서, 이들의 회수를 포함하는 안정적인 2차 더스트의 처리 장치 및 처리 방법이 요구되고 있었다.

이 2차 더스트 중의 아연을 회수하는 수단으로서, 더스트를 아연 제련의 원료로서 주원료인 아연 정광 등과 혼합하여 사용하는 방법이 있다. 이 경우, 2차 더스트 중의 불소나 염소가 불화수소, 염화수소의 가스가 되어, 내화물을 열화시킨다고 하는 문제가 있고, 배합율을 억제하여야 한다는 과제가 있었다.

이에 대하여, 종래 기술로서 알칼리 침출 처리(특허 문헌 3, 특허 문헌 4)가 개시되어 있다. 특허 문헌 3에서는 알칼리제를 사용하여 pH 12 이상으로 조정한 후, 고액 분리함으로써, 중금속 함유 침전물을 얻는 것이 개시되어 있다. 이 처리에서는 알칼리 침출 처리 후의 회수 침전물 중의 염소 농도는 회수 침전물 중의 액상 부분을 물로 세정하여, 염소를 함유하는 액상 부분을 씻어내면, 40%에서 3% 이하로 줄일 수 있는 것이 개시되어 있으나, 불소의 저감 효과에 대하여는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 4에서는, 조질 산화아연 분말을 알칼리 용액 중에 투입하고, pH를 10 이상으로 유지하면서 교반하고, 또한 알칼리 세정, 물 세정, 건조를 행함으로써, 이 조질 산화아연 분말 중의 할로겐 원소를 제거하는 것이 개시되어 있고, 불소는 1.0%로부터 0.3% 이하로 저감할 수 있는 것이 개시되어 있으나, 불소를 2% 이상 함유하는 더스트의 처리는 고려하지 않았다.

2차 더스트 중의 불소는 형성하고 있는 화합물의 종류에 따라, 알칼리 용액에의 침출 속도는 크게 변동한다. 또한, 2차 더스트 중의 불소 농도는 2차 더스트가 발생하는 노의 조업 상태에 따라 크게 변동한다. 그러나, 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4에서는, 이와 같은 침출 속도의 차이, 농도의 차이가 큰 2차 더스트로의 처리 장치, 처리 방법에 대한 기재는 없다.

특히, 스테인리스강 및 특수강의 제조 공정에서는 제강 공정에서의 형석(주성분 CaF₂), 산 세정 공정에서의 불산의 사용으로 인하여, 제강 더스트 및 산세정 폐수를 중화 처리한 경우의 슬러지에 다량의 불소를 함유한다. 그 때문에, 이들을 회전로상로나 용융로로 처리하였을 경우의 2차 더스트는 2% 이상의 불소를 포함하게 된다.

불소를 2% 이상 포함하는 더스트는 효율적인 세정 장치, 세정 방법이 없으면, 장시간의 세정 및 여러 번의 세정을 하게 되어, 세정 폐수량이 증가하여, 공정 수도 증가하고, 처리 비용이 매우 비싸진다고 하는 과제가 있었지만, 지금까지 이와 같은 더스트의 침출 처리를 효율적으로 행하는 세정 장치, 세정 방법에 관한 기술은 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평11－279611호 특허 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 2002－286209호 특허 문헌 3: 일본 공개 특허 공보 2000－212654호 특허 문헌 4: 일본 공개 특허 공보 2000－128530호

이에, 본 발명은 상기 문제를 감안하여, 금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트 중의 불소를 안정적, 효율적으로 저감시키기 위한 더스트 세정 장치 및 더스트 세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하려면, 이하의 점이 필요하고, 또한 중요하다.

(I) 알칼리 영역에서 불소 화합물을 용해하여, 더스트에 함유된 불소를 세정액에 침출시키기 위하여 필요한 조건과 장치, 아울러 유가금속인 아연 성분을 침출시키지 않는 조건과 검지하는 장치를 명확하게 한다.

(II) 세정액 중의 불소 포화 농도 및 세정액에의 불소 침출의 종점의 판별 방법과 필요한 장치를 명확하게 한다.

(III) 알칼리 영역에서 불소를 더스트로부터 침출시켰을 경우, 폐액의 처리 상의 부하로 작용하는 카드뮴 성분을 더스트로부터 침출시키지 않는 조건과 검지하는 장치를 명확하게 한다.

본 발명은 상기 조건 및 판별 방법을 밝힌 것으로, 그 요지로 하는 것은 이하와 같다.

(1) 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 더스트 세정 장치는, 중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트와 세정액을 혼합하여 슬러리로 하고, 더스트로부터 불소를 세정액 중에 침출시켜 세정하는 더스트 세정 장치이며, 슬러리의 pH 값을 측정하는 pH계 및 pH계로 측정한 pH 값에 기초하여 슬러리의 pH 값을 제어하는 pH 제어 장치를 구비하고, 또한 슬러리의 불소 이온 농도를 측정하는 불소 이온 농도계 및 불소 이온 농도계로 측정한 슬러리의 불소 이온 농도를 제어하는 불소 이온 농도 제어 장치를 장착하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, pH 제어 장치는 pH계에 의하여 측정된 슬러리의 pH 값이 소정의 범위 내가 되도록, NaOH 수용액 등의 알칼리제를 슬러리에 첨가함으로써, 슬러리의 pH를 제어한다. 또한, 불소 농도 제어 장치는 불소 이온 농도계에 의하여 측정된 슬러리의 불소 이온 농도가 소정의 범위 내가 되도록, 세정액을 슬러리에 첨가하는 양을 제어함으로써, 슬러리의 불소 이온 농도의 제어를 실시한다.

(2) (1)에 기재된 더스트 세정 장치에 있어서, 불소 이온 농도 제어 장치가 슬러리의 불소 이온 농도를 100 내지 14000 ㎎/l의 범위에서 제어하는 것이어도 좋다.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 더스트 세정 장치에 있어서, pH 제어 장치가 슬러리의 pH 값을 10 내지 13의 범위로 제어하는 것이어도 좋다.

(4) 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 더스트 세정 방법은, 중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트와, 세정액을 혼합하여 슬러리로 하고, 더스트로부터 불소를 세정액 중에 침출시켜 세정하는 더스트 세정 방법으로, 슬러리의 pH 값이 10 내지 13이 되도록 제어하고, 슬러리의 불소 농도가 포화할 때까지 교반하고, 그 후 교반을 정지하고, 슬러리로부터 더스트를 회수하는 세정 공정을 가지며, 회수하기 전의 슬러리의 불소 농도가 2000 ㎎/l 이하가 될 때까지 세정 공정을 1회 실시 또는 2회 이상 반복하여 실시하는 것을 특징으로 한다.

(5) 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 더스트 세정 방법은, (4)에 기재된 더스트 세정 방법에 있어서, 회수하기 전의 슬러리의 불소 농도가 500 ㎎/l 이하가 될 때까지 세정 공정을 1회 실시 또는 2회 이상 반복하여 실시하는 것이어도 좋다.

또한, 세정 공정에 있어서, 동일 성분의 세정액을 사용하여 행하여도 좋다. 또는 슬러리의 불소 농도가 포화할 때까지 실시하는 세정 공정과, 슬러리의 불소 농도가 2000 ㎎/l 이하가 될 때까지 더스트의 세정을 실시하는 세정 공정에 있어서, 각각 다른 성분 또는 pH 값으로 조정된 세정액을 사용하여 실시하여도 좋다.

또한, 슬러리의 불소 농도가 포화할 때까지 실시하는 세정 공정은 1회만 실시하여도 되고, 각각 복수회 실시하여도 좋다. 또한, 슬러리의 불소 농도를 2000 ㎎/l 이하로 하는 세정 공정은 1회에 한정하지 않고, 복수 회 반복하여 실시하여도 좋다.

또한, 세정 공정에 있어서의 pH 값의 조건은 다른 세정 공정마다 pH 값이 10 내지 13의 범위 내가 되도록, 각각 다른 범위로 설정하여도 좋다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 슬러리의 불소 농도가 최종적으로 1000 ㎎/l 이하가 되도록 제어함으로써, 세정 후의 더스트의 불소 농도를 1.0% 이하로 할 수 있다. 또한, 슬러리의 불소 농도가 최종적으로 500 ㎎/l 이하가 되도록 제어함으로써, 세정 후의 더스트의 불소 농도를 0.5% 이하로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 환원 철 제조 과정으로부터 배출되는 더스트나, 도시 쓰레기 2차 더스트 등의 불소의 함유량이 높은 더스트로부터, 환경에 대한 부하가 적고, 불소를 안정적으로 세정 제거하여 낮은 불소 함유량으로 할 수 있으며, 이 더스트를 아연 제련 원료로서 유효 이용할 수 있는 세정 장치 및 세정 방법을 제공할 수 있다.

[도 1] pH와 각종 금속 이온 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 2] 더스트 슬러리의 pH와 세정 후의 더스트 중의 불소 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 3] 더스트의 세정 처리시의 슬러리 중의 불소 농도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 4] 세정 후 더스트와 슬러리 중의 불소 농도의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 5] 더스트로부터 불소를 제거하기 위한 세정 장치의 개요도이다.

이하, 본 발명의 더스트 세정 장치 및 세정 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명의 세정 장치 및 세정 방법에 있어서의 pH 값 및 불소 포화 농도의 요건에 대하여 설명한다.

도 1에 수용액 중의 pH와 각종 금속 이온 농도의 관계를 나타낸다. 아연과 납은 pH 9.2 부근에서 가장 용해도가 작고, 카드뮴은 pH 11.2 부근에서 가장 용해도가 작은 것이 도시되어 있다.

상기 (I)의 관점에서, 다음의 실험을 실시하였다. 도 2에 불소 농도 4.6%의 더스트 20g에 물(세정액 또는 침출액이라고 한다) 400 ㎖를 넣어 교반하여 슬러리로 한 후에, 20% 수산화나트륨 수용액으로, 이 슬러리의 pH를 pH계로 감시하면서 조정하고, 30분 교반을 실시하였을 때의 슬러리의 pH와 더스트 중의 불소 농도의 관계를 나타낸다. 슬러리의 pH가 높아질수록, 불소 농도는 낮아지고 있다.

이들의 관계로부터, pH계를 장비하여, 슬러리의 pH 제어를 실시하면, 슬러리의 금속 성분 농도 및 불소 농도를 제어할 수 있는 것을 알 수 있다. 더스트로부터 불소를 침출시켜 제거하려면, pH를 높게 하면 좋지만, 한편, 회수하여야 할 아연, 납, 카드뮴도 침출하게 된다. 예를 들면, pH 12.5에서는 아연의 용해도는 3 ㎎/l, 납의 용해도는 700 ㎎/l이며, 세정액의 양이 많으면, 더스트로부터 아연, 납이 침출하여, 손실이 커진다. 그 때문에 세정액의 양을 가능한 한, 줄이는 것이 필요하게 된다.

또한, 더스트를, NaOH를 가한 고알칼리의 세정액에 넣으면, 식 1 및 식 2에 나타내는 탈할로겐 반응이 진행한다.

PbClF＋2NaOH　→　Pb(OH)₂＋NaCl＋NaF (식 1)

KZnF₃＋2NaOH　→ Zn(OH)₂＋KF＋2NaF (식 2)

즉, 알칼리제인 NaOH를 소비하면서 반응이 진행된다. 그 때문에, 슬러리의 pH가 저하된다. 상기 pH를 일정하게 제어하려면, NaOH와 같은 알칼리제를 투입하는 제어 장치가 필요하게 된다. 또한, pH의 변화가 없어져서, pH 제어가 불필요하게 된 시점이 침출 반응의 종점으로 생각된다.

다음으로, 상기 (II)의 관점에서, 슬러리 중의 불소 농도의 측정에 관하여 설명한다. 불소 농도의 측정에는 일반적인 방법을 채용할 수 있는데, 예를 들면 시판되는 불소 이온 전극을 사용한 방법을 이용할 수 있다.

불소 농도 6.6%의 더스트 50 g, 100 g, 150 g를 각각 다른 용기에 분취하고, 각각의 용기 내에 세정액으로서 물 400 ㎖를 넣어 교반하여 슬러리로 한 후, 이 슬러리에 20% 수산화나트륨 수용액을 가하고, 이 슬러리의 pH를 11.5로, pH계로 감시하면서 조정하였다. 도 3에, 불소 이온 전극을 사용하여 불소 이온 농도를 측정, 기록한 결과를 나타낸다. 도 3에서, 더스트량이 많을수록, 불소 농도가 높아지지만, 100 g와 150 g에서는 큰 차이는 없다. 12000 ㎎/l 근방에서 포화한다. 즉, 예를 들면, 11000 ㎎/l가 된 시점에서 이 처리를 종료하면, 단시간의 효율적인 불소의 침출 처리를 할 수 있게 된다.

이 후, 슬러리를 고액 분리하고, 불소가 침출된 더스트를 회수한다. 고액 분리 방법은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면 슬러리에 응고제를 투입하고, 더스트가 침전한 후, 상징액을 폐기하고, 더스트를 회수할 수 있다.

이상의 불소를 침출시킨 더스트를 회수할 때까지의 일련의 처리를, 본 발명에서는 「세정 처리」라고 부른다.

또한, 슬러리의 불소의 포화 농도는 슬러리의 pH, 더스트의 조성에 따라 변화하는데, 9000 내지 14000 ㎎/l의 범위에 있는 것을 확인하였다. 또한, 포화 농도에 이르는 시간은 더스트의 조성 및 장치의 교반 조건에 따라 변화하는데, 예를 들면, 더스트 중의 칼슘 농도가 높은 경우에는 시간이 길어진다. 이것은 더스트 내에 강고한 결합을 가진 CaF₂가 생성되어 있는 것에 기인한다고 생각된다.

도 3을 보면, 침출 처리를 한 슬러리로부터 더스트의 고액 분리를 하여 회수한 세정 처리 후의 더스트는 많은 수분을 함유하는데, 그 수분 중에는 알칼리 기인인 나트륨 이온과 함께, 불소 이온을 다량으로 함유하고 있다. 이 세정 처리 후의 더스트를 추가로 세정 처리함으로써, 이 원소들을 씻어내는 것이 가능하다. 이 때, pH 조정을 하지 않은 세정액(예를 들면 수도물)을 사용하면, 더스트를 세정하고 있는 동안에 pH 저하가 일어나서, 아연, 납, 카드뮴 등의 금속이 침출하여 농도 저하를 초래한다.

도 1에 따르면, 카드뮴의 침출이 일어나지 않는 범위는 pH 10 내지 13.5이다. 이 범위이면, 카드뮴의 배출수 기준인 0.1 ㎎/l 이하를 만족할 수 있다. 즉, 더스트를 세정할 때의 세정수의 pH를 10 내지 13, 좋기로는 10 내지 11로 조정하면, 카드뮴의 침출은 거의 일어나지 않는다. pH 조정제로서는, 불소 이온의 석출을 일으키지 않는 수산화나트륨 수용액 또는 수산화칼륨 수용액이 좋다. pH 10 이하에서 더스트를 세정한 경우에는, 세정 폐수 중에는 카드뮴 이온이 혼입한다. 카드뮴 이온은, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 중성 내지 산성 영역에서 석출하지 않기 때문에, 예를 들면, 황화물 이온을 투입하여 황화카드뮴으로서 석출시키고, 세정수 중에서 분리하는 것이 필요하게 되므로, 매우 비효율이 된다.

이상으로부터, 더스트의 세정 처리에서는 세정 장치에 pH계 및 pH 제어 장치를 장착하여 항상 적절한 pH를 유지함으로써, 더스트를 효율적으로 세정할 수 있다.

다음으로, 상기 (III)의 관점에서, 더스트의 세정 처리의 효율적인 종점 판정 방법에 대하여 검토하였다. 금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트를 pH 11.5에서 불소의 침출 처리를 하고, 더스트를 분리 회수하였다. 다음으로, 새롭게 더스트량의 중량으로 10배 양의 세정액을 회수한 더스트에 가하고, pH 10.5로 조정하면서, 15분간 교반을 실시한 후, 다시 이 더스트를 분리하여 회수한 후, 재차 더스트량의 중량으로 10배 양의 세정액을 회수한 더스트에 추가하여 pH 10.5로 조정하면서, 15분간의 교반을 실시하였다. 도 4는 세정 후의 더스트 중의 불소 농도와 슬러리 중의 불소 농도의 관계를 나타낸다. 또한, 더스트 중의 불소 농도는 세정 후의 더스트를 건조한 후, 화학분석법의 흡광광도법에 의하여 분석한 값으로, 분석 결과가 나올 때까지 1주일을 요하였다. 한편, 세정액의 불소 농도는 장치에 장비한 불소 이온 농도계의 지시값이다.

도 4로부터 다소의 불균일은 있으나, 양자는 일차의 상관 관계에 있고, 슬러리 중의 불소 농도로부터 더스트 중의 불소 농도를 추정할 수 있다. 예를 들면, 더스트 중의 불소 농도를 0.5% 이하로 하려면, 슬러리 중의 불소 농도를 500 ㎎/l 이하로 하면 되는 것을 알 수 있다. 즉, 세정 장치에 불소 이온 농도계를 장착하여, 농도 감시를 하면, 더스트의 세정 처리의 종점을 파악할 수 있게 된다.

또한, 슬러리 중의 불소 농도와 더스트 중의 불소 농도의 관계는 더스트량에 대한 세정액의 희석 배율에 따라 변화한다. 더스트 중의 불소 농도를 동일한 정도로 저하시키려면, 희석 배율이 큰 경우는 슬러리 중의 불소 농도를 희석 배율이 낮은 경우보다 내릴 필요가 있다. 그 때문에, 상기 불소 농도의 하한은 특히 한정되지 않지만, 더스트 중의 불소 농도를 저감시키기 위하여 대량의 세정액이 필요하게 되기 때문에, 경제적인 관점에서 상기 하한을 100 ㎎/l로 설정하는 것이 좋다.

이상과 같이, 세정 처리를 2회 이상 반복함으로써, 더스트 중의 불소 농도를 소정의 불소 농도 이하로 할 수 있다. 물론, 1회의 세정 처리에 의하여 소정의 불소 농도를 얻을 수도 있다. 또한, 세정액의 조정은 특별히 한정되지 않고, 다양한 pH로 조정된 세정액을 미리 여러 개 준비하여 두어도 좋다. 또한 pH 값이 10 내지 13 중 어느 하나로 조정된 단일 종류의 세정액을 미리 준비하고, 사용 가능한 세정액의 양 또는 슬러리의 온도 등의 조건에 따라 세정액의 pH 값을 재조정한 후, 상기 세정액을 세정 처리에 사용하여도 좋다.

중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트와 알칼리성 세정액을 혼합하고, 상기 더스트로부터 불소를 침출, 세정하는 세정 장치에 관한 것으로, pH계 및 pH 제어 장치를 장착하고, 또한 불소 이온 농도계 및 불소 이온 농도 제어 장치를 장착함으로써, 더스트로부터의 불소의 침출 처리에 대하여, pH 제어를 효율적으로 행하고, 침출 처리의 진행 상황 및 종점을 파악할 수 있다. 또한, 침출 처리에 이어지는 세정 처리에 관하여, pH 제어를 효율적으로 행하고, 세정 처리의 진행 상황, 추가 세정 처리의 필요성의 유무를 판단하고, 또한 목표로 하는 더스트 중의 불소 농도를 달성하는 것이 가능하게 된다.

실시예

도 5에 개요도로 본 발명의 더스트 세정 장치의 예를 나타낸다.

본 발명예에서는, 모든 세정 처리를 동일한 조에서 실시하는 장치예이다. 세정조에는 교반기(M), pH계(pH), 불소 이온 농도계(F)가 구비되어 있다. pH 제어는 상기 pH계(pH)에 의하여 측정된 더스트 슬러리의 pH 값이 소정의 범위 내가 되도록, NaOH 수용액 탱크로부터 펌프(p)를 거쳐 상기 수용액을 상기 세정조 내에 첨가하는 것에 의하여 행한다. 또한, 불소 농도 제어는 불소 농도 제어 유닛(S)에 의하여 행하고, 상기 불소 이온 농도계에 의하여 측정된 더스트 슬러리의 불소 이온 농도가 소정의 범위 내가 되도록 제어 수단(C)에 의하여 밸브(V)를 개폐하고, 물을 상기 세정조 내에 첨가하는 양을 제어하는 것에 의하여 실시한다. 또한, 장치는 수위계(WL)를 구비하고 있어서, 수량의 파악, 제어가 가능하다.

다음으로 구체적인 조작 방법의 예를 설명한다. 중량을 측정한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트(여기에서는 불소를 6.5% 함유하는 더스트를 사용하였다)를 더스트 수납 탱크(TD)로부터 세정조에 투입하고, 더스트량의 5배의 물을 가하고 교반을 개시한다. 교반 중, 슬러리에 NaOH 수용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 11.5로 제어한다. 불소 이온 농도계(F)에 의하여, 슬러리의 불소 농도를 감시하고, 12000 ㎎/l의 거의 일정하게 된 시점, 즉, 슬러리의 불소 농도가 포화 상태에 이른 시점에, 응집제 탱크로부터 펌프(p)에 의하여 시판되는 응집제를 가한 후, 교반을 멈추고 정치하여, 고액 분리를 실시한다.

계면계(IL)로 고액 분리를 확인하고 난 후, 상징액을 배수 펌프(P)로 배수한다. 배수 완료 후, 새로 더스트의 10배 양의 물을 가하고 교반하여 슬러리로 한 후, 슬러리의 pH를 10.5로 제어하면서, 상기 슬러리의 불소 농도의 추이를 감시하였다. 15분 경과 후에 불소 농도는 2500 ㎎/l로 거의 일정하게 되었으므로, 응집제를 가한 후, 교반을 멈추고 정치하여, 고액 분리를 실시한다.

계면계(IL)로 고액 분리를 확인하고 난 후, 상징액을 배수 펌프(P)로 배수한다. 배수 완료 후, 새로 더스트의 5배 양의 물을 가하고 교반하여 슬러리로 한 후, 슬러리의 pH를 10.5로 제어하면서, 슬러리의 불소 농도의 추이를 감시하였다. 10분 경과 후에 불소 농도는 600 ㎎/l로 거의 일정하게 되었지만, 아직 불소의 세정은 불충분한 것으로 생각되었으므로, 물을 추가로 더스트량의 5배 가하고(합계 10배 양), pH를 10.5로 제어하여, 불소 농도의 추이를 감시하였다. 5분 경과 후에 불소 농도는 400 ㎎/l로 거의 일정하게 되었다.

이것으로 더스트의 불소 농도는 목표로 하는 0.5% 이하를 달성하였다고 생각되어, 응집제를 첨가하여 고액 분리를 실시하고, 계면계(IL)로 감시하면서 상징액의 배수를 실시하였다. 배수 후, 세정 후 더스트의 탈수를 실시하고, 세정을 완료하였다.

세정 후 더스트의 화학 분석을 실시한 바, 불소 농도는 0.4%로, 목표 농도를 달성하였다. 또한, 세정 전후의 더스트의 성분 밸런스를 확인한 바, 아연 99%, 납 97%, 카드뮴 100%의 수율인 것이 확인되었다.

산업상 이용 가능성

본 발명에 의하면, 환원 철 제조 과정으로부터 배출되는 더스트나, 도시 쓰레기 2차 더스트 등의 불소의 함유량이 많은 더스트로부터, 환경에 대한 부하가 적고, 불소를 안정적으로 세정 제거하여 낮은 불소 함유량으로 할 수 있어서, 상기 더스트를 아연 제련 원료로서 유효 사용할 수 있다.

Claims (5)

1. 중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트와, 세정액을 혼합하여 슬러리로 하고, 상기 더스트로부터 불소를 상기 세정액 중에 침출시켜 세정하는 더스트 세정 장치이며,
   상기 슬러리의 pH 값을 측정하는 pH계 및 상기 pH계로 측정한 pH 값에 기초하여 상기 슬러리의 pH 값을 제어하는 pH 제어 장치를 구비하고, 또한 상기 슬러리의 불소 이온 농도를 측정하는 불소 이온 농도계 및 상기 불소 이온 농도계로 측정한 불소 이온 농도에 기초하여 상기 슬러리의 불소 이온 농도를 제어하는 불소 이온 농도 제어 장치를 장착하고,
   상기 불소 이온 농도 제어 장치는 상기 슬러리의 불소 이온 농도를 100 내지 14000 ㎎/l의 범위에서 제어하며,
   상기 pH 제어 장치는 상기 슬러리의 pH 값을 10 내지 13의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 더스트 세정 장치.
2. 중금속 성분으로서 아연, 납, 카드뮴을 함유하고, 또한 불소를 2% 이상 함유하는 더스트와, 세정액을 혼합하여 슬러리로 하고, 상기 더스트로부터 불소를 상기 세정액 중에 침출시켜 세정하는 더스트 세정 방법으로,
   상기 슬러리의 pH 값을 측정하고, 상기 측정한 pH 값에 기초하여 상기 슬러리의 pH 값을 제어하는 공정을 구비하며, 또한 상기 슬러리의 불소 이온 농도를 측정하고, 상기 측정한 불소 이온 농도에 기초하여 상기 슬러리의 불소 이온 농도를 100 내지 14000 ㎎/l의 범위로 제어하는 공정을 구비하고,
   상기 슬러리의 pH 값이 10 내지 13이 되도록 제어하고, 상기 슬러리의 불소 농도가 포화할 때까지 교반하고, 그 후 교반을 정지하여, 상기 슬러리로부터 더스트를 회수하는 세정 공정을 구비하며, 회수하기 전의 슬러리의 불소 농도가 2000 ㎎/l 이하가 될 때까지 상기 세정 공정을 1회 실시하거나 또는 2회 이상 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 더스트 세정 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 더스트 세정 방법에 있어서, 회수하기 전의 슬러리의 불소 농도가 500 ㎎/l 이하가 될 때까지 상기 세정 공정을 1회 실시하거나 또는 2회 이상 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 더스트 세정 방법.
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