KR102101180B1 - 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법 - Google Patents
산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 독성이 있고, 위험한 폐기물인 알루미늄 분진을 무기산, 산화제 및 고화제를 이용하여 안전하게 경제적으로 처리할 수 있는 알루미늄 분진의 처리방법에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 산, 산화제 및 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제를 교반하여 알루미늄 분진 처리제를 제조하는 단계; (b) 상기 알루미늄 분진처리제와 알루미늄 분진을 혼합하여 알루미늄 분진 혼합물을 제조하는 단계; (c) 상기 알루미늄 분진 혼합물을 스크류 믹서에서 고화제와 혼합하여 고체화하는 것으로 복토형태의 화합물을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 복토형태의 화합물을 함수율 10% 이하의 고체로 자연 건조시키는 단계를 포함하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 독성이 있고, 위험한 폐기물인 알루미늄 분진을 무기산, 산화제 및 고화제를 이용하여 안전하게 경제적으로 처리할 수 있는 알루미늄 분진의 처리방법에 관한 것이다.
알루미늄은 경금속 중의 하나로서 가벼운 무게를 가지고 있으며, 무게에 비하여 일정이상의 강도 및 연성을 가지고 있어 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 고하중을 받지 않는 구조재, 외벽, 건축내장재와 같은 건축 분여에서 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 식품 포장, 캔, 호일 등 식품 관련 포장재로서도 다량 사용중에 있다.
이러한 알루미늄은 토양에 3번째로 많은 원소에 해당하지만 대부분은 산화알루미늄과 같은 화합물의 형태로 존재하고 있어 그 사용이 제한되고 있다. 특히 산화알루미늄은 내화재로 사용될 정도로 높은 녹는점을 가지고 있어 가공이 매우 어려우며, 이를 환원시켜 알루미늄을 제작하기 위해서는 다량의 에너지(특히 전력)를 필요로 하고 있어 사용 후 알루미늄의 재처리 및 재활용에 관한 기술이 지속적으로 개발되고 있다.
알루미늄 캔 등의 재활용품은 로(furnace)에서 고온에서 용융하여 알루미늄 괴(Ingot)를 생산하는 방식으로 재활용 된다. 이때, 표면에 불순물 찌꺼기 같은 물질이 부유하는 바, 이것은 알루미늄 드로쓰(Dross)라고 하고, 이러한 드로쓰는 불순물을 다량함유하고 있기는 하지만 알루미늄의 함량이 35 % 이상으로, 다시 용융 등의 과정을 거쳐 재활용된다.
그러나, 용융 과정에서 기체 형태로 배출되는 불순물은 여과백 (filter bag)에 분진 형태로 포집되는데, 이 알루미늄 분진은 알루미늄 함량이 낮아서 재활용이 되지 못하고 폐기물로 배출되고 있다. 일반적으로, 알루미늄 괴 톤당 13 Kg 의 분진이 폐기물로 포집된다.
이러한 알루미늄 분진은 총 25~40중량%의 알루미늄을 포함하고 있는데 이를 상세히 보면 금속 알루미늄을 15~25중량%를 포함하고 있으며 나머지는 다른 원소와 화합물을 이루고 있다. 이외에도 탄소 1~3중량%, 황 0.2~1중량%, 질소 1~6중량%, 산화규소 6~11중량%, 칼슘 1~3중량%, 마그네슘 2~5중량%, 나트륨 1~3중량%, 칼륨0.2~1중량%, 철 0.5~2% 및 플루오르 1~5중량%를 포함하고 있다.
이러한 일반적인 폐기물과 달리 알루미늄 분진은 독성을 가지고 있을 뿐만
아니라 화학적으로 불안정성을 가지고 있어 매립이 불가능함과 더불어, 현재까지 환경 친화성 처리 혹은 재활용 방법이 제시되지 못하고 있어 전량이 특수 폐기물로서 처리되고 있는 실정이다(국내 배출양 연간 30 만톤 추정).
알루미늄 분진은 화학적으로 매우 불안정하여, 야적이나, 창고 보관에는 매우 큰 위험이 뒤따른다. 알루미늄 분진에 소량 함유 되어 있는 알루미늄은 물(수분)과 반응하여 강한 가연성의 수소 가스를 발생 시킬 수 있다
2Al + 3H2O(l) = 3H2 (g) + Al2O3
(ΔG0 25℃ = -208.0 kcal)
이외에도, 알루미늄 분진에는 용융 과정에서 질화알루미늄(AlN), 탄화 알루미늄(Al4C3), 황화 알루미늄 (Al2S3)과 같은 화합물이 생성되어 포함된다. 상기 화합물들은 수분(물)과 화학 반응을 일으켜 각각 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 황화수소(H2S)와 같은 가연성이거나 유독한 가스를 발생 시키므로 환경 친화성인 화학적 처리를 거치지 않고 매립하는 것은 매우 위험한 독성 가스를 배출함과 동시에 중금속 함유 침출수를 배출할 수 있다.
Al4C3 + 6H2O(l) = 3CH4(g) + 2Al2O3
(ΔG0 25℃ = -05.7 kcal)
2AlN+ 3H2O(l) = 2NH3(g) + Al2O3
(ΔG0 25℃ = -8.7 kcal)
Al2S3 + 3H2O(l) = 3H2S(g) + Al2O3
(ΔG0 25℃ = -1.4 kcal)
해외에서는 알루미늄 분진을 고온에서 소각(incineration)처리 하여 활성이 없는 첨정석(spinel), 알루미나(alumina), 규산 알루미늄 (aluminum silicate), 규산 마그네슘(magnesium silicate)으로 변환 처리하고 있는 반면에, 국내에서는 비용이 많이 소요되는 이유로, 상기 알루미늄 분진을 불법적으로 그대로 매립되거나 흙을 섞어서 매립하고 있다.
이러한 불법적인 매립처리는 매립으로 인해 생성되는 열과 유독 가스(암모니아, 황화수소, 메탄, 수소 등)는 물론이고, 많은 양의 중금속이 침출수에 함유되어 배출됨으로써, 심각한 환경 오염의 문제점을 노출하고 있다. 특히 최근 익산 매립장에 불법으로 매립된 알루미늄 분진에서 침출수가 유출되고, 다량의 중금속이 검출되는 등, 알루미늄 분진의 불법적 처리가 국내외적으로 큰 문제점으로 대두되고 있다. 이에 따라 유럽 의회에서는 2001년 “ Integrated Control and Prevention of Pollution" 규정이 적용되어 알루미늄 분진은 매립하기 전에 불활성 물질로 변환시키고 밀봉된 용기에서 보관 취급하도록 규정하고 있다.
이러한 알루미늄 분진을 처리하기 위한 방법으로 알루미늄 분진을 석고(gypsum) 과 반응시켜 처리하는 방법(비특허문헌 1)이 보고되어 있고 기포 콘크리트(Autoclave Aerated Concrete, AAC) 제조 시 고가의 알루미늄 파우더를 대체하여 사용하는 방법(비특허 문헌 2), 그리고 알칼리(1M 가성소다)침출을 이용하여 깁사이트(gibbsite)를 제조하는 방법(비특허 문헌 3)도 공지되어 있다.
그러나, 현재까지 알루미늄 분진의 안전하고 친환경적인 처리에 관한 많은 연구가 이루어지고 있음에도, 만족할만한 방법이 제시되지 못하고 있다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 독성이 있고, 위험한 폐기물인 알루미늄 분진을 무기산, 산화제 및 고화제를 이용하여 안전하게 경제적으로 처리할 수 있는 알루미늄 분진의 처리방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 산, 산화제 및 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제를 교반하여 알루미늄 분진 처리제를 제조하는 단계; (b) 상기 알루미늄 분진처리제와 알루미늄 분진을 혼합하여 알루미늄 분진 혼합물을 제조하는 단계; (c) 상기 알루미늄 분진 혼합물을 스크류 믹서에서 고화제와 혼합하여 고체화하는 것으로 복토형태의 화합물을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 복토형태의 화합물을 함수율 10% 이하의 고체로 자연 건조시키는 단계를 포함하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법을 제공한다.
상기 산은 황산, 인산, 질산 및 염산의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 산화제는 이산화염소, 차아염소산 나트륨, 칼슘하이포아클로라이드, 클로라민, 과산화수소, 과망간산칼륨 및 오존의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제는 규산 나트륨(sodium silicate), 염화 세륨 (cerium chloride) 또는 질산 크롬Chromium(III) nitrate일 수 있다.
상기 고화제는 산화칼슘(CaO), 제지슬러지재 , 용광로 슬래그 미세분말 또는 무수석고를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는 수용액상에서 수행될 수 있다.
상기 (b) 단계 이후, (b`) 상기 (b) 단계에서 발생하는 염산, 불산 가스 등 기체를 세정탑으로 이송 하여 알칼리수로 중화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법은 알루미늄 분진에 황산 등의 산성 용액을 가하여 발생되는 암모니아를 제거하고, 동시에 발생되는 황화수소 등의 유해 가스도 이산화염소 등의 산화제를 이용하여 제거할 수 있음에 따라, 알루미늄 분진의 재활용시 발생할 수 있는 유해물의 발생을 최소화함과 더불어 최종생성물을 복토형상의 화합물로 제조할 수 있어 매립 가능한 복토제로 전환하여 매립이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 처리 대상인 알루미늄 분진 입자의 전자현미경(SEM) 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 발생을 차단하는 코팅제와 결합된 알루미늄 입자를 간략히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 발생을 차단하는 코팅제와 결합된 알루미늄 입자의 전자현미경(SEM) 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 친환경 화학적 처리 공정을 도식화 한 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 발생을 차단하는 코팅제와 결합된 알루미늄 입자를 간략히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 발생을 차단하는 코팅제와 결합된 알루미늄 입자의 전자현미경(SEM) 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 친환경 화학적 처리 공정을 도식화 한 것을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 (a) 산, 산화제 및 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제를 교반하여 알루미늄 분진 처리제를 제조하는 단계; (b) 상기 알루미늄 분진처리제와 알루미늄 분진을 혼합하여 알루미늄 분진 혼합물을 제조하는 단계; (c) 상기 알루미늄 분진 혼합물을 스크류 믹서에서 고화제와 혼합하여 고체화하는 것으로 복토형태의 화합물을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 복토형태의 화합물을 함수율 10% 이하의 고체로 자연 건조시키는 단계를 포함하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 알루미늄 친환경 화학적 처리 공정을 도식화 한 것을 나타낸 것이다.
상기 (a) 단계는 산, 산화제 및 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제를 교반하여 알루미늄 분진 처리제를 제조하는 단계로, 알루미늄 분진의 처리시 발생하는 독성의 가스를 처리하기 위한 화합물을 제조하는 단계이다.
상기 (a)단계에서 혼합되는 산은 상기 (c)단계에서 고화제를 혼합할 때 암모니아 기체 발생을 차단하는 목적으로 사용된다. 일예로서 알루미늄 가공 불순물인 질화알루미늄(AlN)의 경우 물과 접촉시 암모니아를 발생시키지만 이는 황산 또는 염산과 같은 산과 결합하여 황산암모늄 또는 염화암모늄을 형성할 수 있다.
2AlN+ 3H2O → 2NH3(g) + Al2O3
2NH3(g) + H2SO4 → (NH4)2SO4(s)
NH3(g) + HCl → NH4Cl(s)
상기 산의 경우 알루미늄 불순물의 물과의 접촉에 의하여 발생되는 암모니아(NH3)와 반응하여 암모니아를 제거하여야 한다. 따라서, 강알칼리성인 고화제와의 혼합하는 단계에서도 알칼리성 분위기로 될 경우, 암모니아가 재 발생하게 되므로, 중성을 유지해야 되기 때문에 충분한 산도를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
(NH4) 2SO4(s) 알칼리 분위기 → 2NH3(g)
NH4Cl (s) 알칼리 분위기 → 2NH3(g)
이에 따라 상기 산은 수용액 형태로 사용될 수 있으며, 황산, 인산, 질산 및 염산의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
황산은 산성도가 높고 ( pKa = -3.199 )상온에서의 증기압이 거의 없어(vapor pressure = 0.001mmHg/20℃) 처리시 세정탑 중화에 부담을 주지 않는 장점이 있는 반면에 물에 용해시 많은 열을 발생하는 단점이 있다,
염산의 경우에는 물에 쉽고 간단하게 용해되지만 증기압이 높은 (4352kPa/21.1℃) 단점이 있다.
인산은 산성도도 높고 증기압도 거의 없어 (0.03mmHg/20℃) 사용 목적에 적절하지만 가격이 상기 황산 및 질산에 비하여 높으며, 고화제와 혼합하여 복토하는 경우 인 화합물이 용출될 가능성이 있다.
일례로, 상기 황산 수용액은 1부피% ~ 5부피%의 산 수용액을 사용 할 수 있으며, 알루미늄 분진 1 톤 당, 1부피% ~ 5부피%의 산 수용액을 0.5~1.5 톤의 양으로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 산 수용액의 농도가 1부피%미만이거나 분진 1톤당 산 수용액 0.5톤 미만으로 사용되는 경우, 발생하는 유독성 기체의 포집량이 떨어져 유독성 기체가 발생할 수 있으며, 5부피%를 초과하거나 분진 1톤당 산 수용액 1.5톤을 초과하여 사용하는 경우 중화처리에 많은 비용이 소모될 수 있다.
상기 산화제로는, 이산화염소, 차아염소산 나트륨, 칼슘하이포아클로라이드, 클로라민, 과산화수소, 과망간산칼륨 및 오존의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며 상기 산화제는 수용액으로 사용할 수 있다. 상기 산화제는 주로 황화수소를 제거하기 위하여 사용되는 것으로 이때 반응식은 아래와 같다.
5H2S(g) + 8ClO2 + 4H2O → 5H2SO4 + 8HCl
H2S + 4NaOCl → H2SO4 + 4NaCl
H2S + H2O2 → 2H2O + S0 ( pH < 7.5)
H2S + 4H2O2 → H2SO4 + 4H2O ( pH > 7.5)
3H2S + 2KMnO4 → 3S0 + 2H2O + 2MnO2 + 2KOH ( pH < 7.5)
3H2S + 8KMnO4 → 8MnO2 + 3K2SO4 + 2H2O + 2KOH ( pH > 7.5)
바람직하게는, 상기 산화제 수용액은 0.2wt% ~ 0.6wt%의 수용액이며 알루미늄 분진 1 톤 당 5Kg ~10Kg 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 산화제의 농도가 0.2wt%미만이거나 알루미늄 분진 1 톤 당 5Kg미만으로 사용하는 경우 산화제의 함량이 부족하여 황화수소를 제거하기 어려우며, 상기 산화제의 농도가 0.6wt%를 초과하거나 알루미늄 분진 1 톤 당 10Kg을 초과하여 사용되는 경우 효과의 향상없이 사용되는 비용만 늘어나게 되어 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제로는, 규산 나트륨(sodium silicate), 질산 크롬Chromium(III) nitrate, 염화 세륨 (cerium chloride), 등을 물에 용해시켜 사용한다.
상기 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제는 수용액으로 사용될 수 있으며 바람직하게는 5.0wt% ~ 10wt%의 농도로 사용될 수 있고, 알루미늄 분진 1 톤 당 0.5~1Kg를 혼합 사용할 수 있다. 상기 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제의 농도가 5.0wt%미만이거나 알루미늄 분진 1 톤 당 0.5Kg미만의 비율로 포함되는 경우 수소기체가 발생할 수 있으며, 알루미늄 입자 코팅제의 농도가 10wt%를 초과하거나 알루미늄 분진 1 톤 당 1Kg을 초과하는 비율로 사용되는 경우 효과의 향상없이 사용되는 비용만 늘어나게 되어 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 (b)단계는 상기 알루미늄 분진처리제와 알루미늄 분진을 혼합하여 알루미늄 분진 혼합물을 제조하는 단계로 상기 알루미늄 분진처리제에 포함된 수분과 알루미늄 분진이 반응하면서 상기한 바와 같이 다량의 유독가스가 발생하게 된다. 하지만 이 단계에서 발생하는 유독가스는 알루미늄 분진처리제에 포함된 산, 산화제 및 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제와 반응하여 제거되며 이에 따라 알루미늄 분진 혼합물을 안전하게 처리할 수 있다.
상기 (b) 단계 이후, (b`) 상기 (b) 단계에서 발생하는 염산, 불산 가스 등 기체를 세정탑으로 이송 하여 알칼리수로 중화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 알루미늄 분진에 함유된 염산염, 불산염 등은 산성 용액에서 처리 과정에서 각각 염화수소, 불화수소 등의 가스를 발생한다. 이런 종류의 산성 가스 등은 교반 시스템에 공기를 주입하여 신속하게 습식 세정탑(wet scrubber)으로 이송하여, 제거하고 산성 가스는 가성 소다 (NaOH)수용액으로 중화하여 소금물로 전환한다.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
이후 습식 세정탑에서 생성 되는 소금물은 RO(역삼투압) 방식의 멤브레인 등의 방법을 활용 하여 탈염하여 배출한다.
상기 (c) 단계는 상기 알루미늄 분진 혼합물을 스크류 믹서에서 고화제와 혼합하여 고체화하는 것으로 복토형태의 화합물을 제조하는 단계로, 상기 (b) 단계에서 생성된 알루미늄 분진 혼합물의 경우 상기 산 수용액과 혼합됨에 따라 산성을 띄게 된다. 이렇게 생성된 산성의 혼합물은 그대로 폐기하기 어려우므로 상기 알루미늄 분진 혼합물에 강 알칼리의 고화제를 섞어주는 방법으로 혼합물을 중성 고체화 한다. 이 단계는 교반기에서 산성 혼합물을 교반기에서 외부로 반출하여 스크류 믹서에서 고화제와 혼합하여 복토(흙) 형태로 고체화 하고, 고체상 물질을 함수율 10% 이하의 고체물로 자연 건조시킨다. 알루미늄 분진 1톤당 고화제는 0.1 ~ 0.2 톤 사용한다. 상기 고화제는 산화칼슘(CaO), 제지슬러지재 , 용광로 슬래그 미세분말 또는 무수석고를 포함할 수 있다.
또한 상기 처리 공정 설치 방법은 2개가 가능하다.
A. 알루미늄 용융 플랜트에 설치된 집진기 필터에 포집되는 분진을 바로 이송하여 후단에 설치된 분진 처리 공정에 연결하는 On-Site 처리 방법
B. 기존의 국내외 알루미늄 용융 플랜트에 설치된 집진기 필터에 포집되는 분진을 운송하여 별도로 설치된 분진 처리 플랜트에서 처리하는 방법 별도 플랜트 Transfer 처리 방법
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
<실시예 1> 산화제로 이산화염소 사용
5 톤 용량의 에프알피(FRP)교반기에 1 톤의 물을 투입한다.
상기 물에 진한 황산 (98%) 20Kg를 매우 천천히 가하고, 30분 교반한 후, 상기 황산 수용액을 상온(25℃)까지 냉각한다. 여기에 3,000ppm 농도의 이산화염소 수용액 5 Kg을 천천히 투입한 후, 곧바로 0.5 Kg 의 규산나트륨을 가한다. 30 분 교반 후, 호퍼 및 고체 투입 장치를 이용하여 알루미늄 분진 1톤을 매우 천천히 투입 한다.
이때, 교반기에 공기를 주입하여, 생성되는 염화수소, 불화 수소 가스를 신속하게 습식 세정탑으로 이송하여, 중화 처리한다.
교반기 내의 분진 처리 혼합물을 외부로 반출하여, 스크류 믹서에서 고화제 150 Kg 와 혼합하여 복토(흙) 형태로 고체화 한다. 고화 처리된 복토(흙) 형태의 고체는 함수율 10 % 이내로 상온에서 건조 처리하여 최종 산물 1.25톤을 생산한다.
<실시예 2> 산화제로 차아염소산 나트륨 사용
5 톤 용량의 에프알피(FRP)교반기에 1 톤의 물을 투입한다.
상기 물에 진한 황산 (98%) 20Kg를 매우 천천히 가하고, 30분 교반한 후, 산성 수용액을 상온까지 식힌다. 여기에 12vol% 농도의 차아염소산 수용액 1Kg을 천천히 투입한 후, 곧바로 0.5Kg 의 규산나트륨을 가한다. 30 분 교반 후, 호퍼 및 고체 투입 장치를 이용하여 알루미늄 분진 1톤을 매우 천천히 투입 한다.
이때, 교반기에 공기를 주입하여, 생성되는 염화수소, 불화 수소 가스를 신곡하게 습식 세정탑으로 이송하여, 중화 처리한다.
교반기 내의 분진 처리 혼합물을 외부로 반출하여, 스크류 믹서에서 고화제 150 Kg 와 혼합하여 복토(흙) 형태로 고체화 한다. 고화 처리된 복토(흙) 형태의 고체는 함수율 10 % 이내로 상온에서 건조 처리하여 최종 산물 1.25톤을 생산한다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (7)
- (a) 산, 산화제 및 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제를 교반하여 알루미늄 분진 처리제를 제조하는 단계;
(b) 상기 알루미늄 분진처리제와 알루미늄 분진을 혼합하여 알루미늄 분진 혼합물을 제조하는 단계;
(c) 상기 알루미늄 분진 혼합물을 스크류 믹서에서 고화제와 혼합하여 고체화하는 것으로 복토형태의 화합물을 제조하는 단계; 및
(d) 상기 복토형태의 화합물을 함수율 10% 이하의 고체로 자연 건조시키는 단계;
를 포함하고,
상기 산은 알루미늄 분진 1 톤 당, 1부피% ~ 5부피%의 산 수용액을 0.5~1.5 톤의 양으로 사용하는 것인, 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 산은 황산, 인산, 질산 및 염산의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 산화제는 이산화염소, 차아염소산 나트륨, 칼슘하이포아클로라이드, 클로라민, 과산화수소, 과망간산칼륨 및 오존의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 수소 기체 발생 차단용 알루미늄 입자 코팅제는 규산 나트륨(sodium silicate), 질산 크롬(Chromium(III) nitrate), 또는 염화 세륨 (cerium chloride) 인 것을 특징으로 하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고화제는 산화칼슘(CaO), 제지슬러지재, 용광로 슬래그 미세분말 또는 무수석고를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는 수용액상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계 이후
(b`) 상기 (b) 단계에서 발생하는 염산, 불산 가스 등 기체를 세정탑으로 이송 하여 알칼리수로 중화하는 단계;
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 산화제와 고화제를 이용한 알루미늄 분진의 처리 방법.
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| KR (1) | KR102101180B1 (ko) |
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2019
- 2019-09-06 KR KR1020190110817A patent/KR102101180B1/ko active IP Right Grant
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