KR101954629B1 - 배기 가스 처리 방법 및 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

유리 용융로(1)의 배기 가스(b)로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료(o)를 회수하는 배기 가스 처리 장치로서, 배기 가스(b) 내의 붕소를 포함하는 성분을 습식 포집해서 포집액(c)으로 하는 포집 수단(2)과, 포집액(c)을 고액 분리하는 제 1 여과기(7)와, 제 1 여과기(7)에서 얻어진 추출 액체(h)로부터 불순물(i)을 제거해서 붕소 용액(j)을 형성하는 이온 교환 수지(8)와, 제 1 여과기(7)에서 얻어진 추출 고체(k)를 붕소 용액(j)에 혼합해서 추출 고체 함유 용액(l)으로 하는 혼합조(9)와, 추출 고체 함유 용액(l)을 고액 분리하는 제 2 여과기(10)와, 제 2 여과기(10)에서 얻어진 추출 고체(n)로부터 리사이클 원료(o)를 회수하는 감압 건조기(11)를 구비한다.

Description

배기 가스 처리 방법 및 배기 가스 처리 장치{DISCHARGE GAS TREATMENT METHOD AND DISCHARGE GAS TREATMENT DEVICE}
본 발명은 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 리사이클 원료를 회수하는 기술에 관한 것이다.
유리 용융로에서는 분말 상태 또는 입자 상태의 유리 원료를 버너 불 등에 의해 가열함으로써 용융 유리를 제조한다. 이 용융 유리는 프레스나 블로 등의 소정의 성형 공정을 거쳐서 다양한 유리 제품으로 된다.
이때, 유리 용융로로부터 발생하는 배기 가스 내에는 유리 원료 내에 포함된 성분의 일부가 기체 또는 미소 고체의 상태로 포함된다. 이 때문에, 배기 가스 내에는 유리 원료로서 리사이클할 수 있는 성분도 많이 포함되어 있다. 따라서, 배기 가스로부터 리사이클 원료를 회수할 수 있으면 유리 원료의 절약에도 기여할 수 있다. 또한, 동시에 환경에도 배려할 수 있다.
그러나, 배기 가스로부터 리사이클 원료를 회수하려고 하면 버너 불의 연료나 유리 원료에 포함되는 불순물이 원인으로 되어 유리 품질에 악영향을 끼치는 성분이 많이 함유되어 버린다. 이 때문에, 배기 가스로부터 회수된 리사이클 원료를 유리 원료로서 이용하는 것이 곤란하게 되어 있는 것이 실정이다. 여기서, 유리 품질에 악영향을 주는 불순물로서는 예를 들면 황산염이나 할로겐화물을 들 수 있고, 황산염은 유리 내의 기포의 발생 원인으로 된다.
그래서, 예를 들면 특허문헌 1에는 버너 불의 연료로서 실질적으로 유황분을 포함하지 않는 연료를 사용하거나, 이에 맞춰서 유리 원료로서도 유황분이 적은 것을 사용함으로써 기포의 원인으로 되는 유황 산화물을 배기 가스 내로부터 감소시켜 유리 원료로서 이용 가능한 리사이클 원료를 회수하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 2004-238236 호 공보
그런데, 붕규산 유리의 경우 유리 원료를 유리 용융로에서 용융하면 배기 가스 내에 붕소가 포함된다. 이 때문에, 배기 가스 내로부터 붕소를 리사이클 원료로서 회수할 수 있으면 양질의 유리 원료로서 사용하는 것이 가능해진다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법으로 배기 가스 내로부터 붕소를 회수하려고 하면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 즉, 불순물이 적은 연료나 유리 원료 등을 사용했다고 해도 연료나 유리 원료 등의 불순물 성분인 황산염이나 할로겐화물을 완전히 제거할 수는 없다. 이 때문에, 리사이클 원료로서 황산염이나 할로겐화물도 동시에 적지 않게 회수되어 붕소를 효율적으로 회수할 수 없다는 문제가 있다. 또한 이 경우, 배기 가스 내의 리사이클 원료의 회수를 반복하면 리사이클 원료 내의 황산염이나 할로겐화물의 농도가 증가하여 유리 품질에 악영향을 끼치는 요인으로 될 수 있다.
본 발명은 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 효율적으로 회수하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 제 1 발명은 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료를 회수하는 배기 가스 처리 방법으로서, 상기 배기 가스 내로부터 붕소를 포함하는 성분을 습식 포집해서 포집액을 얻는 포집 공정과, 상기 포집액을 고액 분리하는 제 1 분리 공정과, 상기 제 1 분리 공정에서 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거함으로써 붕소 용액을 얻는 용액 형성 공정과, 상기 제 1 분리 공정에서 얻어진 추출 고체를 상기 붕소 용액에 혼합해서 추출 고체 함유 용액을 얻는 혼합 공정과, 상기 추출 고체 함유 용액을 고액 분리하는 제 2 분리 공정과, 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 추출 고체로부터 상기 리사이클 원료를 회수하는 회수 공정을 포함하는 것으로 특징지어진다. 또한, 여기서 말하는 「붕소」는 붕산 등의 붕소 화합물을 포함하는 것으로 한다(이하, 마찬가지).
이와 같은 구성에 의하면, 다음과 같은 이유에 의해 유리 용융로의 배기 가스로부터 황산염이나 할로겐화물 등의 불순물을 실질적으로 포함하지 않는 붕소를 효율적으로 회수할 수 있다.
포집 공정에서 얻어진 포집액은 제 1 분리 공정에서 추출 액체와 추출 고체로 고액 분리된다. 이 중, 추출 액체는 용액 형성 공정에서 불순물이 제거되어서 붕소 용액으로 된다. 붕소 용액에는 이미 붕소가 용해되어 있어 붕소 농도가 높아져 있다. 이 때문에, 혼합 공정에 있어서 추출 고체와 붕소 용액을 혼합해서 추출 고체 함유 용액으로 하면, 추출 고체 내의 붕소는 추출 고체 함유 용액 내에 용해되기 어려워 미용해물로서 잔존한다. 한편, 추출 고체 내의 붕소 이외의 불순물(황산염이나 할로겐화물 등)은 가용성이며 또한 붕소 용액 내의 불순물 농도도 낮기 때문에 추출 고체 함유 용액 내에서 용이하게 용해된다. 따라서, 제 2 분리 공정에서 이와 같은 용해 상태에 있는 추출 고체 함유 용액을 고액 분리해서 미용해물인 추출 고체를 인출시키면, 회수 공정에서 불순물이 극히 적은 붕소를 함유하는 리사이클 원료를 회수할 수 있다.
여기서, 혼합 공정에서 붕소 용액을 도입하는 대신에 물을 도입하여 추출 고체와 혼합하는 것도 고려되지만, 이 경우에는 추출 고체 내의 불순물뿐만 아니라 붕소도 대부분이 용해되어 버린다. 이 때문에, 제 2 분리 공정에서 고액 분리되었다고 해도 붕소의 대부분이 추출 액체로서 회수되어버려 불순물과의 분리를 원활하게 행할 수 없게 된다. 따라서, 혼합 공정에서는 상술한 바와 같이 추출 고체를 붕소 용액과 혼합하는 것이 상기 작용 효과를 발휘하기 위해서 긴요해진다. 또한, 시스템 내에서 정제되는 붕소 용액을 사용하기 때문에 별도 시스템 외로부터 붕소 용액을 도입할 필요는 없다.
상기 방법에 있어서, 상기 용액 형성 공정에서 이온 교환 수지를 이용하여 상기 추출 액체로부터 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 추출 액체 내의 붕소를 효율적으로 회수할 수 있다. 즉, 붕소는 약산이기 때문에 이온 흡착되기 어려워 이온 교환 수지를 통과한다. 한편, 붕소 이외의 불순물 성분(황산염이나 할로겐화물 등)은 강산이기 때문에 이온 흡착되기 쉬어 이온 교환 수지에서 포착된다. 따라서, 이온 교환 수지를 이용하면 추출 액체 내의 붕소의 감소량을 가급적으로 저감하면서 추출 액체 내의 불순물을 효율적으로 제거하는 것이 가능해진다. 이온 교환 수지로서는 약 염기성 음이온 교환 수지를 이용하는 것이 붕소 흡착을 방지하는 관점으로부터 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 제 1 분리 공정 및 상기 제 2 분리 공정에서 여과에 의해 고액 분리를 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 간단하고 또한 효율적으로 고액 분리를 행하는 것이 가능해진다.
상기 방법에 있어서, 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 추출 액체를 상기 용액 형성 공정에 공급하고, 상기 용액 형성 공정에서 상기 제 1 분리 공정에서 얻어진 상기 추출 액체와 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 상기 추출 액체로부터 불순물을 제거함으로써 상기 붕소 용액을 얻고, 상기 회수 공정에서 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 상기 추출 고체를 건조시킴으로써 상기 리사이클 원료를 회수하도록 해도 좋다.
이와 같이 하면, 제 2 분리 공정에서 발생한 추출 액체를 쓸데없는 것으로 하지 않고 고체로부터 리사이클 원료를 효율적으로 회수할 수 있다.
상기 방법에 있어서 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거함으로써 붕소 용액을 얻는 제 2 용액 형성 공정과, 상기 제 2 분리 공정에서 얻어진 추출 고체를 상기 제 2 용액 형성 공정에서 얻어진 상기 붕소 용액에 혼합해서 추출 고체 함유 용액을 얻는 제 2 혼합 공정을 더 포함하고, 상기 회수 공정에서 상기 제 2 혼합 공정에서 얻어진 상기 추출 고체 함유 용액을 건조시킴으로써 상기 리사이클 원료를 회수하도록 해도 좋다.
이와 같이 하면, 제 2 분리 공정에서 발생한 추출 액체를 쓸데없는 것으로 하지 않고 액체로부터 리사이클 원료를 효율적으로 회수할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 제 2 발명은 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료를 회수하는 배기 가스 처리 방법으로서, 상기 배기 가스 내로부터 붕소를 포함하는 성분을 건식 포착해서 포집분을 얻는 포집 공정과, 상기 포집분을 용액에 혼합해서 포집분 함유 용액을 얻는 혼합 공정과, 상기 포집분 함유 용액을 고액 분리하는 분리 공정과, 상기 분리 공정에서 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거해서 붕소 용액을 얻음과 아울러 상기 붕소 용액을 상기 혼합 공정의 상기 용액으로서 공급하는 용액 형성 공정과, 상기 분리 공정에서 얻어진 추출 고체로부터 상기 리사이클 원료를 회수하는 회수 공정을 포함하는 것으로 특징지어진다.
이와 같은 구성에 의하면, 다음과 같은 이유에 의해 황산염이나 할로겐화물 등의 불순물의 회수율을 가급적으로 저감하면서 붕소의 회수율을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
포집 공정에서 얻어진 포집분은 혼합 공정에서 용액과 혼합되어서 포집분 함유 용액으로 된다. 이 포집분 함유 용액은 분리 공정에서 추출 액체와 추출 고체로 고액 분리된다. 이 중, 추출 액체는 용액 형성 공정에서 불순물이 제거되어서 붕소 용액으로 된 후, 상기 혼합 공정의 용액으로서 되돌려진다. 이 때문에, 혼합 공정에서는 포집분과 붕소 용액이 혼합되게 되지만 붕소 용액의 붕소 농도는 이미 높기 때문에 포집분 내의 붕소는 용해되기 어려워 미용해물로서 용액 내에 잔존한다. 한편, 포집분 내의 붕소 이외의 불순물(황산염이나, 할로겐화물 등)은 붕소 용액 내에 있어서의 농도가 낮기 때문 용이하게 용해된다. 따라서, 분리 공정에서 이와 같은 용해 상태에 있는 포집분 함유 용액을 고액 분리해서 미용해물인 추출 고체를 인출하면, 회수 공정에서 불순물이 극히 적은 붕소를 함유하는 리사이클 원료를 회수할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 용액 형성 공정에서 이온 교환 수지를 이용하여 상기 추출 액체로부터 불순물을 제거하거나, 상기 분리 공정에서 여과에 의해 고액 분리를 행하도록 해도 좋다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 제 3 발명은 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료를 회수하는 배기 가스 처리 장치로서, 상기 배기 가스 내의 붕소를 포함하는 성분을 습식 포집해서 포집액으로 하는 포집 수단과, 상기 포집액을 고액 분리하는 제 1 분리 수단과, 상기 제 1 분리 수단으로 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거해서 붕소 용액을 형성하는 용액 형성 수단과, 상기 제 1 분리 수단으로 얻어진 추출 고체를 상기 붕소 용액에 혼합해서 추출 고체 함유 용액으로 하는 혼합조와, 상기 추출 고체 함유 용액 내의 미용해물을 인출하기 위해서 상기 추출 고체 함유 용액을 고액 분리하는 제 2 분리 수단과, 상기 제 2 분리 수단으로 얻어진 추출 고체로부터 상기 리사이클 원료를 회수하는 회수 수단을 구비한 것으로 특징지어진다.
이와 같은 구성에 의하면, 이미 설명한 제 1 발명과 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 제 4 발명은 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료를 회수하는 배기 가스 처리 장치로서, 상기 배기 가스 내로부터 붕소를 포함하는 성분을 건식 포착해서 포집분으로 하는 포집 수단과, 상기 포집분을 용액에 혼합해서 포집분 함유 용액으로 하는 혼합조와, 상기 포집분 함유 용액 내의 미용해물을 인출하기 위해서 상기 포집분 함유 용액을 고액 분리하는 분리 수단과, 상기 분리 수단으로 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거해서 붕소 용액을 형성하고 상기 붕소 용액을 상기 혼합조의 상기 용액으로서 공급하는 용액 형성 수단과, 상기 분리 수단으로 얻어진 추출 고체로부터 상기 리사이클 원료를 회수하는 회수 수단을 구비하는 것으로 특징지어진다.
이와 같은 구성에 의하면, 이미 설명한 제 2 발명과 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 황산염이나 할로겐화물 등의 불순물이 적은 붕소를 회수하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 의한 실시형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
<제 1 실시형태>
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비를 나타내는 도면이다. 이 유리 용융 설비는 유리 용융로(1) 내에서 목적하는 유리 조성이 되도록 조제된 붕소 함유 유리 원료(이하에서는 간단히 유리 원료라 한다.)(a)를 버너 불로 가열하여 붕규산 유리로 이루어진 용융 유리를 제조한다. 버너 불의 연료로서는 예를 들면 유황분이 적은 LPG이나 LNG가 이용되는 것이 바람직하다. 또한 유리 원료(a)도 유황분이 적은 것이 이용되는 것이 바람직하다.
유리 용융로(1)로부터 발생하는 배기 가스(b) 내에는 유리 원료(a) 및 버너 불의 연료에 유래하는 미소 고체나 기화 물질이 포함된다. 이 때문에, 배기 가스(b)에는 유용 성분인 붕소 이외에도 유리 원료(a)나 연료의 불순물에 기인하는 황산염이나 할로겐화물을 포함하고 있다.
배기 가스(b)는 우선 포집 수단(2)에 도입되도록 되어 있다. 이 포집 수단(2)에서는 배기 가스(b)를 예를 들면 60~70℃까지 냉각하여 배기 가스(b) 내에 기화된 상태로 포함되는 붕소를 창출시킨다.
포집 수단(2)은, 이 실시형태에서는 스프레이탑(3)과 습식 전기 집진기(4)로 구성된 습식 포집 수단이다. 또한, 포집 수단(2)은 배기 가스로부터 붕소 성분을 습식 포집할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 스크러버 등이어도 좋다.
배기 가스(b)에 포함되는 붕소를 포함하는 성분(미소 고체나 기화 물질)은 스프레이탑(3) 내에 분무된 물과 접촉함으로써 포집액(c)으로서 포집된다. 또한, 스프레이탑(3)을 통과한 붕소를 포함하는 성분(e)도 습식 전기 집진기(4)의 물과 접촉함으로써 포집액(c)으로서 포집된다. 습식 전기 집진기(4)를 통과해서 청정화 된 배기 가스(d)는 연돌(5)로부터 대기중으로 방출된다. 또한, 습식 전기 집진기(4)는 스프레이탑(3)의 보조적인 역할을 하는 것이므로 생략해도 좋다.
스프레이탑(3) 및 습식 전기 집진기(4)로 포집한 포집액(c)은 중화조(6)에 도입되도록 되어 있다. 중화조(6)에서는 포집액(c)에 소석회(f) 등의 알칼리 성분을 첨가하여 산성을 나타내는 포집액(c)을 중화시킨다. 이것에 의해, 후속 공정에 있어서의 배관 등의 산에 의한 부식을 방지함과 아울러 포집액(c) 내의 붕소의 용해도를 낮춰서 그 회수 효율을 높인다. 또한, 중화조(6)는 생략해도 좋다.
여기서, 포집액(c)은 수소 이온 농도(pH)가 예를 들면 7.5~12.0, 보다 바람직하게는 8.0~10.0의 약 알칼리성으로 되도록 중화 처리한다.
중화조(6)에서 중화된 포집액(g)은 고액 분리 수단으로서의 제 1 여과기(7)에 도입되도록 되어 있다. 제 1 여과기(7)에서는 포집액(g)이 고액 분리되어 추출 액체(여액)(h)와 추출 고체[여과 찌꺼기(케이크)](k)로 분리된다. 또한, 추출 고체(k)에는 10~20% 정도의 액체 성분이 포함되어 있고 이 액체 성분에 불순물이 많이 포함되어 있다.
제 1 여과기(7)로서는 예를 들면 필터프레스, 원심분리, 감압 여과 등을 들수 있다.
제 1 여과기(7)에서 얻어진 추출 액체(h)는 용액 형성 수단으로서의 이온 교환 수지(8)에 도입되도록 되어 있다. 이 추출 액체(h)에는 황산염, 할로겐화물, 칼슘, 붕소가 포함되어 있다. 이온 교환 수지(8)에서는 추출 액체(h) 내의 불순물(예를 들면, 황산염이나 할로겐화물 등)(i)이 제거된다. 상세하게는 추출 액체(h) 내의 붕소(주로, 붕산)는 약산이기 때문에 이온 흡착되기 어려워 이온 교환 수지(8)를 통과한다. 한편, 추출 액체(h) 내의 붕소 이외의 불순물(i)은 강산이기 때문에 이온 흡착되기 쉬어 이온 교환 수지(8)에서 포착되어 이온 교환 수지(8)를 통과할 수 없다. 따라서, 이온 교환 수지(8)에 추출 액체(h)를 통과시키면 불순물(i)이 제거된 붕소 용액(j)이 형성된다. 또한, 용액 형성 수단으로서는 예를 들면 역침투막 등을 이용해도 좋지만, 붕소의 회수율이 저하되므로 이온 교환 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 칼슘은 유리 원료로서 이용할 수 있으므로 붕소에 혼입되어 있어도 문제는 없다.
여기서, 붕소 용액(j)은 붕소가 포화 상태 또는 포화 상태에 가까운 것이 바람직하다. 환언하면, 붕소 용액(j)은 붕소의 고농도 용액인 것이 바람직하다. 붕소 용액(j)의 붕소 농도는 예를 들면 20℃에 있어서 0.1~0.8%인 것이 바람직하고, 0.3~0.6%인 것이 보다 바람직하다.
한편, 제 1 여과기(7)에서 얻어진 추출 고체(k)는 혼합조(9)에 도입되도록 되어 있다. 이 혼합조(9)에는 이온 교환 수지(8)에서 형성된 붕소 용액(j)도 도입되고, 추출 고체(k)와 붕소 용액(j)이 혼합조(9) 내에서 혼합되어 추출 고체 함유 용액(l)이 형성되도록 되어 있다. 이때, 붕소 용액(j) 내의 붕소 농도는 이미 높기 때문에 추출 고체(k) 내의 붕소는 용해되기 어려워 추출 고체 함유 용액(l) 내에 미용해물로서 잔존한다. 이것에 대하여, 붕소 용액(j) 내의 불순물 농도는 낮기 때문에 추출 고체(k) 내의 불순물은 추출 고체 함유 용액(l) 내에 용이하게 용해된다.
이와 같은 용해 상태를 나타내는 혼합조(9)에서 얻어진 추출 고체 함유 용액(l)은 제 2 여과기(10)에 도입되도록 되어 있다. 이 제 2 여과기(10)에서는 추출 고체 함유 용액(l)이 고액 분리되어 추출 액체(m)와 추출 고체(n)로 분리된다. 추출 고체(n)에는 10~20% 정도의 액체 성분이 포함되어 있지만, 이 액체 성분에는 불순물이 거의 포함되어 있지 않다.
제 2 여과기(10)로서는 예를 들면 필터프레스, 원심분리, 감압 여과 등을 들수 있다.
제 2 여과기(10)에서 얻어진 추출 액체(m)는 상기 이온 교환 수지(8)에 도입되도록 되어 있다. 즉, 이 실시형태에서는 제 1 여과기(7)에서 얻어진 추출 액체(h)와 제 2 여과기(10)에서 얻어진 추출 액체(m)로부터 이온 교환 수지(8)에 의해 불순물(i)을 제거하여 상기 혼합조(9)에 공급하는 붕소 용액(j)을 형성하도록 되어 있다.
한편, 제 2 여과기(10)에서 얻어진 추출 고체(n)는 회수 수단으로서의 감압 건조기(11)에 도입되도록 되어 있다. 이 감압 건조기(11)에서는 추출 고체(n) 내에 포함된 수분을 건조 제거하여 분말상의 리사이클 원료(o)가 형성되고 유리 원료(a)와 함께 유리 용융로(1)에 공급된다. 여기서, 감압 건조 대상으로 되는 추출 고체(n)는 상술한 바와 같이 추출 고체 함유 용액(l) 내의 붕소를 포함하는 미용해물이므로 건조에 의해 수분을 제거하면 불순물이 적은 붕소를 회수하는 것이 가능해진다. 붕소는 붕산으로서 회수되는 것이 통례이다. 또한, 붕소와 동시에 칼슘이 회수되어도 좋다. 한편, 배기 가스(b) 내의 불순물(i)은 이온 교환 수지(8)에 의해 시스템 밖으로 순차적으로 배출되므로 리사이클을 반복해도 불순물(i)이 농축된 상태로 리사이클 원료(o)에 포함된다는 사태를 확실히 회피할 수 있다.
또한, 회수 수단은 감압 건조기(11)에 한정되는 것은 아니고 이 실시형태에서는 고체로부터 수분을 건조 제거할 수 있는 수단이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 로터리 드라이어나 밴드 건조기 등이어도 좋다.
이어서, 이상과 같이 구성된 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비의 동작을 설명한다.
우선, 유리 용융로(1) 내에 유리 원료(a)를 투입하여 용융 유리를 제조한다. 이때 발생하는 배기 가스(b)로부터는 스프레이탑(3) 및 습식 전기 집진기(4)에 의해 붕소를 포함하는 성분이 포집액(c)으로서 포집되어 청정화된 배기 가스(d)가 연돌(5)로부터 대기중으로 방출된다.
포집액(c)은 중화조(6)에서 중화된 후 제 1 여과기(7)에 의해 고액 분리된다. 고액 분리된 추출 액체(h)는 이온 교환 수지(8)에 도입되어 불순물(i)이 제거되어서 붕소 용액(j)으로 된 후 혼합조(9)에 도입된다. 이온 교환 수지(8)에서 제거된 불순물(i)은 시스템 밖으로 방출된다.
한편, 고액 분리된 추출 고체(k)는 붕소 용액(j)과 함께 혼합조(9)에 도입된다. 혼합조(9) 내에서는 추출 고체(k)와 붕소 용액(j)이 혼합되어 추출 고체 함유 용액(l)이 형성된다. 추출 고체 함유 용액(l) 내에는 추출 고체(k) 내의 붕소가 미용해물로서 잔존하고 추출 고체(k) 내의 붕소 이외의 불순물이 용해된 상태로 된다.
이와 같은 용해 상태를 나타내는 추출 고체 함유 용액(l)은 제 2 여과기(10)에 의해 고액 분리된다. 고액 분리된 추출 액체(m)는 상기 이온 교환 수지(8)에 도입되어 붕소 용액(j)의 원료로 된다.
한편, 고액 분리된 추출 고체(n)는 감압 건조기(11)에 의해 수분이 건조 제거되어 불순물이 적은 붕소를 포함하는 리사이클 원료(o)가 된다.
또한, 특허문헌 1의 방법으로 리사이클 원료를 형성했을 경우에는 리사이클 원료 내의 불순물은 예를 들면 황산염이 2000ppm, 할로겐화물이 50000ppm 정도로 되는 것에 대해, 이 제 1 실시형태의 구성에 의해 리사이클 원료를 형성했을 경우에는 리사이클 원료 내의 불순물을 황산염 100ppm, 할로겐화물 100ppm 정도까지 대폭 저감시키는 것이 가능해진다.
<제 2 실시형태>
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비를 나타내는 도면이다. 이 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 상위한 점은 리사이클 원료를 얻기 위한 회수 공정에 있어서의 건조 방법에 있다. 또한, 공통점에 대해서는 동일 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.
즉, 제 1 실시형태에서는 리사이클 원료를 고체로 형성한 것에 대해 제 2 실시형태에서는 리사이클 원료를 액체로 형성하는 점이 상위하다. 또한, 도면 내의 제 2 여과기(10)에 이르기까지의 순서는 제 1 실시형태와 마찬가지이므로 그 이후의 공정에 대해서 설명한다.
즉, 제 1 혼합조(제 1 실시형태의 혼합조에 해당한다.)(9)에서 얻어진 추출 고체 함유 용액(l)을 제 2 여과기(10)에서 고액 분리하고, 그 추출 액체(a2)를 제 2 이온 교환 수지(21)에 도입하도록 되어 있다. 이 제 2 이온 교환 수지(21)에서는 추출 액체(a2)로부터 불순물(b2)을 제거해서 붕소 용액(c2)을 형성하여 제 2 혼합조(22)에 도입하도록 되어 있다.
한편, 제 2 여과기(10)에서 얻어진 추출 고체(d2)는 붕소 용액(c2)과 함께 제 2 혼합조(22)에 도입되도록 되어 있다. 제 2 혼합조(22)에서는 추출 고체(d2)와 붕소 용액(c2)이 혼합되어 추출 고체 함유 용액(e2)이 형성된다. 추출 고체 함유 용액(e2)은 순도가 높은 붕소를 포함하는 미용해물인 추출 고체(d2)와 붕소 용액(c2)을 혼합한 것이므로 용액 내에는 붕소 이외의 불순물이 거의 포함되어 있지 않다.
추출 고체 함유 용액(e2)은 스프레이 드라이어(23)에 도입되도록 되어 있다. 스프레이 드라이어(23)에서는 추출 고체 함유 용액(e2)이 열풍 내에 분무되고 열풍의 열에 의해 추출 고체 함유 용액(e2) 내의 수분이 건조 제거된다. 이 경우도, 건조 대상으로 되는 추출 고체 함유 용액(e2)은 상술한 바와 같이 붕소 이외의 성분을 거의 포함하지 않는 액체이므로 건조에 의해 수분을 제거하면 불순물이 적은 붕소를 포함하는 리사이클 원료(f2)를 회수하는 것이 가능해진다.
또한, 스프레이 드라이어(23)에서 발생한 기체(g2)는 스프레이탑(3)에 공급되도록 되어 있다. 스프레이 드라이어(23) 내에 공급하는 열풍에는 예를 들면 유리 용융로(1)에서 발생한 열풍이 이용된다. 또한, 스프레이 드라이어(23) 대신에 드럼 드라이어나 CD 드라이어 등을 이용할 수 있다.
이 제 2 실시형태의 구성에 의해 리사이클 원료를 형성했을 경우에도 리사이클 원료 내의 불순물은 황산염을 100ppm, 할로겐화물을 100ppm 정도로 억제할 수 있다.
<제 3 실시형태>
도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 배기 가스 처리 장치가 장착된 유리 용융 설비를 나타내는 도면이다. 이 제 3 실시형태가 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 상위한 점은 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 성분을 건식 포집하는 점에 있다. 또한, 공통점에 대해서는 동일 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.
즉, 이 실시형태에서는 포집 수단(31)은 냉각탑(32)과 버그 필터(33)로 구성되어 있다. 배기 가스(b)는 냉각탑(32)의 바람(공기)과 접촉해서 냉각됨과 아울러 그 냉각된 배기 가스(a3)는 버그 필터(33)에 도입되도록 되어 있다. 버그 필터(33)에서는 냉각된 배기 가스(a3) 내의 고체 성분(미소 고체나 냉각되어서 창출된 기체 물질)이 포집분(b3)으로서 포집된다. 버그 필터(33)를 통과한 청정화된 배기 가스(c3)는 연돌(5)로부터 대기중으로 방출된다. 또한, 버그 필터(33) 대신에 건식 전기 집진기를 사용해도 좋다.
포집분(b3)은 혼합조(34)에 도입되도록 되어 있다. 혼합조(34)에서는 포집분(b3)과 용액이 혼합되어 포집분 함유 용액(e3)이 형성된다. 또한, 혼합조(34)에는 소석회(d3) 등으로 이루어진 알칼리 성분이 첨가되어 포집분 함유 용액(e3)의 중화 처리가 행해지도록 되어 있다. 또한, 용액은 운전 개시시(최초)에만 외부로부터 공급되는 물 또는 붕소 용액이 이용된다. 또한 중화 처리는 생략해도 좋다.
혼합조(34)에서 얻어진 포집분 함유 용액(e3)은 여과기(35)에 도입되도록 되어 있다. 여과기(35)에서는 포집분 함유 용액(e3)이 고액 분리된다.
여과기(35)에서 얻어진 추출 액체(f3)는 이온 교환 수지(36)에 도입되도록 되어 있다. 이온 교환 수지(36)에서는 추출 액체(f3)로부터 불순물(g3)이 제거되어 붕소 용액(h3)이 형성된다. 이 붕소 용액(h3)은 상기 혼합조(34)의 용액으로서 되돌려진다. 이와 같이 혼합조(34)에 붕소 용액(h3)을 공급한 후는 제 1 실시형태에서 설명한 이유에 의해 포집분 함유 용액(e3)은 포집분(b3) 내의 붕소가 미용해물로서 잔존하고 또한 포집분(b3) 내의 불순물이 용해된 상태로 된다.
한편, 여과기(35)에서 얻어진 추출 고체(i3)는 감압 건조기(37)에 도입되도록 되어 있다. 건조 대상이 되는 추출 고체(i3)는 순도가 높은 붕소를 포함하는 미용해물이므로 감압 건조기(37)에서 추출 고체(i3) 내에 포함된 수분을 건조 제거하면 불순물이 적은 붕소를 리사이클 원료(j3)로서 회수하는 것이 가능해진다.
이 제 3 실시형태의 구성에 의해 리사이클 원료를 형성했을 경우에도 리사이클 원료 내의 불순물은 황산염을 100ppm, 할로겐화물을 100ppm 정도로 억제할 수 있다.
1 : 유리 용융로 2 : 포집 수단
3 : 스프레이탑 4 : 습식 전기 집진기
5 : 연돌 6 : 중화조
7 : 제 1 여과기 8 : 이온 교환 수지
9 : 혼합조 10 : 제 2 여과기
11 : 감압 건조기

Claims (4)

  1. 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료를 회수하는 배기 가스 처리 방법으로서,
    상기 배기 가스 중에서 붕소를 포함하는 성분을 건식 포집해서 포집분을 얻는 포집 공정과,
    상기 포집분을 용액에 혼합해 포집분 함유 용액을 얻는 혼합 공정과,
    상기 포집분 함유 용액을 고액 분리하는 분리 공정과,
    상기 분리 공정에서 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거해서 붕소 용액을 얻음과 아울러 상기 붕소 용액을 상기 혼합 공정의 상기 용액으로서 공급하는 용액 형성 공정과,
    상기 분리 공정에서 얻어진 추출 고체로부터 상기 리사이클 원료를 회수하는 회수 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 형성 공정에서 이온 교환 수지를 이용하여 상기 추출 액체로부터 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 공정에서 여과에 의해 고액 분리를 행하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
  4. 붕소 함유 유리 원료를 용융하는 유리 용융로의 배기 가스로부터 붕소를 포함하는 리사이클 원료를 회수하는 배기 가스 처리 장치로서,
    상기 배기 가스 중에서 붕소를 포함하는 성분을 건식 포집해서 포집분으로 하는 포집 수단과,
    상기 포집분을 용액에 혼합해 포집분 함유 용액으로 하는 혼합조와,
    상기 포집분 함유 용액을 고액 분리하는 분리 수단과,
    상기 분리 수단에 의해 얻어진 추출 액체로부터 불순물을 제거해서 붕소 용액을 형성하고, 상기 붕소 용액을 상기 혼합조의 상기 용액으로서 공급하는 용액 형성 수단과,
    상기 분리 수단에 의해 얻어진 추출 고체로부터 상기 리사이클 원료를 회수하는 회수 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
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