KR102132191B1 - Manufacturing mehtod of fertillzer from ammonium nitrate waste - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질산암모늄 폐기물로부터 철, 크롬, 인듐 및 갈륨과 같은 중금속 및 희소금속을 제거 및 수득함과 동시에 고순도의 재생 질산암모늄을 수득하고, 이를 농축 및 정제하여 비료에 적용함으로써 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있도록 한 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법은 질산암모늄 폐기물에서 불순물 및 중금속을 제거하는 전처리단계(S100);와 불순물 및 중금속이 제거된 질산암모늄 폐기물을 용해 및 중화시키는 용해 및 중화단계(S200);와 용해 및 중화된 질산암모늄 폐기물을 여과하는 여과단계(S300);와 상기 여과된 질산암모늄 폐기물 여과액을 용매추출하여 유가금속인 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 추출 및 제거하는 유가금속 추출 및 제거단계(S400);와 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 농축시키는 농축단계(S500);와 농축된 여액을 원료로 하여 비료 또는 미생물영양제로 제조하는 가공단계(S600)를 포함한다.
The present invention relates to a method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process, and more specifically, removing and obtaining heavy and rare metals such as iron, chromium, indium, and gallium from ammonium nitrate waste. At the same time, high-purity regenerated ammonium nitrate is obtained, concentrated and purified, and applied to fertilizer, so that not only can resources be recycled, but also environmental pollution can be prevented. Production of fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process It's about how.
The method of manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process according to the present invention includes a pre-treatment step (S100) of removing impurities and heavy metals from ammonium nitrate waste; and ammonium nitrate waste from which impurities and heavy metals are removed and Neutralization dissolution and neutralization step (S200); and filtration step of filtering dissolved and neutralized ammonium nitrate waste (S300); and solvent filtering of the filtered ammonium nitrate waste filtrate to extract valuable metals such as indium (In) and gallium ( Ga) extraction and removal of valuable metals to extract and remove (S400); and concentration step to concentrate the filtrate from which indium and gallium is extracted and removed (S500); and concentrated filtrate prepared as fertilizer or microbial nutrient It includes a processing step (S600).

Description

Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법{MANUFACTURING MEHTOD OF FERTILLZER FROM AMMONIUM NITRATE WASTE}Manufacturing method of fertilizer using ammonium nitrate waste generated from metal oxide manufacturing process {MANUFACTURING MEHTOD OF FERTILLZER FROM AMMONIUM NITRATE WASTE}

본 발명은 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질산암모늄 폐기물로부터 철, 크롬, 인듐 및 갈륨과 같은 중금속 및 희소금속을 제거 및 수득함과 동시에 고순도의 재생 질산암모늄을 수득하고, 이를 농축 및 정제하여 비료에 적용함으로써 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있도록 한 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process, and more specifically, removing and obtaining heavy and rare metals such as iron, chromium, indium, and gallium from ammonium nitrate waste. At the same time, high-purity regenerated ammonium nitrate is obtained, concentrated and purified, and applied to fertilizer, so that not only can resources be recycled, but also environmental pollution can be prevented. Production of fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process It's about how.

일반적으로 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxide, TCO)은 가시광역대에서 높은 투과율과 우수한 전기적 특성을 가지고 있기 때문에 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), 태양전지(solarcell), 발광소자(light emitting diodes, LED) 등에 투명전극으로 사용되며, 저 방사유리(Low-emissitivity Window), 터치 컨트롤 패널(Touch-control Pannel), 정전차폐판(Electro-magnetic Shield) 등 여러 분야에 응용 가능한 활용도가 높아 중·장기적 디스플레이 산업발전에 없어서는 안 될 고부가가치를 실현하는 필수불가결한 소재이다. In general, transparent conducting oxide (TCO) has high transmittance and excellent electrical properties in the visible region, so it is a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a solar cell, and a light emitting device (light). It is used as a transparent electrode in emitting diodes, LEDs, etc., and has high utilization in various fields such as low-emissitivity windows, touch-control panels, and electro-magnetic shields. It is an indispensable material to realize the high added value that is indispensable to the mid- and long-term display industry development.

현재 TCO 는 광 투과성, 전도성이 우수하고 패턴형성에 유리한 특성을 가진 ITO(Indium-Tin Oxide, 인듐-주석 산화물)가 90% 이상을 차지하고 있으며 ITO 대체 소재 및 공정에 대한 연구로 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)가 진행되고 있다.Currently, TCO accounts for more than 90% of ITO (Indium-Tin Oxide), which has excellent light transmittance, conductivity, and favorable pattern formation. Indium Gallium Zinc (IGZO) has been studied for research on alternative materials and processes for ITO. Oxide) is in progress.

한편, 금속 산화물(Metal Oxide) 제조공정은 ITO(Indium TIn Oxide) 및 IGZO 타겟 제조공정의 원재료로 LCD, PDP, 터치 패널 및 OLED 산업에 없어서는 안 되는 소재이며, 이러한 제조과정에서 필수적으로 질산암모늄 폐기물이 발생한다.On the other hand, the metal oxide (Metal Oxide) manufacturing process is an indispensable material for the LCD, PDP, touch panel, and OLED industries as the raw material for the ITO (Indium TIn Oxide) and IGZO target manufacturing process, and is essentially an ammonium nitrate waste in the manufacturing process. This happens.

그런데, 전기전자 산업 중 금속 산화물(Metal Oxide) 공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물은 주로 매립 및 중화처리의 방식으로 처리되고 있어 환경오염을 유발시키며, 이러한 환경오염은 사회문제로 대두되고 있다.However, in the electrical and electronics industry, ammonium nitrate waste generated in the metal oxide process is mainly treated by landfill and neutralization, causing environmental pollution, and such environmental pollution is emerging as a social problem.

따라서, 상기와 같은 폐기물을 재활용하고자하는 많은 시도 및 개발이 이루어지고 있으며, 관련 선행기술로써 특허문헌 1은 IGZO 스크랩을 출발원료로 하여 염산을 이용하여 침출한 후 25%의 NaOH 용액을 사용하여 중화시켜 여과하여 생성된 갈륨함유 용액을 전기분해를 통하여 갈륨 금속을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 특허문헌 2는 ITO(Indium-Tin Oxide) 박막의 제조공정 중에서 발생하는 고농도의 인듐함유 폐산을 회분식 진공 증발 및 농축설비를 이용하여 고순도의 인듐을 회수하고, 동시에 회수한 산을 재활용 용도로 사용하는 친환경적 공법인 인듐함유 폐산의 진공증발 및 농축에 의한 인듐 및 산의 회수방법이 제안되고 있다.Therefore, many attempts and developments have been made to recycle such wastes, and Patent Literature 1 as related prior art is neutralized using 25% NaOH solution after leaching with hydrochloric acid using IGZO scrap as a starting material. A method of producing gallium metal through electrolysis of a gallium-containing solution generated by filtration is disclosed, and patent document 2 uses batch-type vacuum for high concentrations of indium-containing waste acid generated during the manufacturing process of an ITO (Indium-Tin Oxide) thin film. A method for recovering indium and acid by vacuum evaporation and concentration of indium-containing waste acid, which is an environmentally friendly method that recovers high-purity indium using evaporation and concentration facilities and uses the recovered acid for recycling, has been proposed.

한편, UAN(Urea Ammonium Nitrate)은 Urea(요소) 및 질산암모늄이 혼합된 액상 비료(질산암모늄 38%~42%, 요소 28%~32%, 물 26~34%)로 일반적으로 질소의 농도가 28%~32%에 해당하는 액체 비료를 정의한다. 현재 국내 생산 및 판매가 이루어지지 않으며 CF Industries, Farmland, Arcadian, Terra의 4대 질소계 비료 다국적 회사에서 제조(8,000,000~10,000,000t/년) 되고 있으며 주 생산국은 미국, 우크라이나 중국 등이며 주 수요처는 서유럽 및 북미 동남아시아 인도, 호주 등지에서 사용되고 있다. On the other hand, UAN (Urea Ammonium Nitrate) is a liquid fertilizer mixed with urea (urea) and ammonium nitrate (38% to 42% ammonium nitrate, 28% to 32% urea, and 26 to 34% water). Define liquid fertilizers ranging from 28% to 32%. Currently, there is no domestic production and sales, and it is manufactured (8,000,000~10,000,000t/year) by four major nitrogen-based fertilizer companies from CF Industries, Farmland, Arcadian, and Terra. The main producers are the United States, Ukraine, China, etc. It is used in North America, Southeast Asia, India, and Australia.

국내의 경우 질산암모늄은 물에 잘 녹아 수경 재배용, 양액 재배용 비료로 사용되나 국내 소비량의 경우 10,000ton/년 정도가 사용되고 있으며 현재 점차적으로 증가하는 추세로 질산암모늄의 생산 및 고품질화가 요구되고 있다.Ammonium nitrate in Korea is well soluble in water and used as fertilizer for hydroponic cultivation and nutrient solution cultivation, but for domestic consumption, about 10,000 tons/year is used, and production and quality improvement of ammonium nitrate is currently required.

본 발명자는 디스플레이 전자산업공정에서 발생되는 폐기물인 폐질산암모늄을 비료화하기 위한 연구의 일환으로 공개문헌 제10-2017-0060834호(특허문헌 3)에서 질산암모늄 폐기물을 용해 및 중화시키고, 이를 용매추출하여 금속을 제거한 후 그 여액을 복합비료, UAN(Urea Ammonium Nitrate)비료로 활용하기 위한 재활용 방법을 제시한 바 있다. The present inventor dissolves and neutralizes the ammonium nitrate waste in Publication 10-2017-0060834 (Patent Document 3) as part of a study for fertilizing waste ammonium nitrate, a waste generated in the display electronics industry process, and extracts the solvent. After removing the metal, the recycling method for using the filtrate as a composite fertilizer and a UAN (Urea Ammonium Nitrate) fertilizer has been proposed.

하지만, 상기 재활용 방법에 의해 제조된 재생질산암모늄은 중금속 및 불순물을 포함하며, 수득되는 질산암모늄의 농도 또한 낮아 비료로 추가 공정 처리없이 활용하기엔 부적합한 한계를 가지고 있었다.However, the ammonium nitrate produced by the recycling method contains heavy metals and impurities, and the concentration of ammonium nitrate obtained is also low, which has an unsuitable limit for use without further processing as fertilizer.

이에, 본 발명자는 질산암모늄 폐기물의 불순물 및 중금속 함량을 최소화하고, 농축시켜 고순도 및 고농도의 질산암모늄을 수득할 수 있는 재활용방법을 개발하였으며, 상기 재활용방법에 의해 제조된 질산암모늄은 별도의 추가공정 처리없이 UAN 비료 및 미생물 영양제에 적용하기에 적합함을 확인하여 본 발명에 이르게 되었다. Accordingly, the present inventor has developed a recycling method to minimize impurities and heavy metal content in ammonium nitrate waste and concentrate to obtain high purity and high concentration of ammonium nitrate, and the ammonium nitrate produced by the recycling method is a separate additional process. It has been confirmed that it is suitable for application to UAN fertilizers and microbial nutrients without treatment, leading to the invention.

특허문헌 1 : 일본 공개특허 특개2012-193396호(금속 갈륨의 제조 방법)Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-open No. 2012-193396 (Method for manufacturing metal gallium) 특허문헌 2 : 국내 등록특허 제10-1251887호(인듐함유 폐산의 진공증발 및 농축에 의한 인듐 및 산의 회수방법)Patent Document 2: Korean Patent No. 10-1251887 (Indium and acid recovery method by vacuum evaporation and concentration of indium-containing waste acid) 특허문헌 3 : 국내 공개문헌 제10-2017-0060834호(질산암모늄 폐기물의 재활용 방법)Patent Document 3: Domestic Publication No. 10-2017-0060834 (Recycling method of ammonium nitrate waste)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 금속산화물 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물로부터 철, 크롬, 인듐 및 갈륨과 같은 중금속 및 희소금속을 제거 및 수득함과 동시에 고순도의 재생 질산암모늄을 수득하고, 이를 농축 및 정제하여 비료에 적용함으로써 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있도록 한 질산암모늄 폐기물의 재활용 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention for solving the above problems is to remove and obtain heavy metals and rare metals such as iron, chromium, indium and gallium from ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process, and at the same time to obtain high purity regenerated ammonium nitrate. It is to provide a recycling method of ammonium nitrate waste that is obtained, concentrated and purified, and applied to fertilizers to not only recycle resources but also prevent environmental pollution.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법은 질산암모늄 폐기물에서 불순물 및 중금속을 제거하는 전처리단계(S100);와 불순물 및 중금속이 제거된 질산암모늄 폐기물을 용해 및 중화시키는 용해 및 중화단계(S200);와 용해 및 중화된 질산암모늄 폐기물을 여과하는 여과단계(S300);와 상기 여과된 질산암모늄 폐기물 여과액을 용매추출하여 유가금속인 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 추출 및 제거하는 유가금속 추출 및 제거단계(S400);와 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 농축시키는 농축단계(S500);와 농축된 여액을 원료로 하여 비료 또는 미생물영양제로 제조하는 가공단계(S600)를 포함한다.The method for manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process of the present invention for solving the above problems is a pre-treatment step (S100) for removing impurities and heavy metals from ammonium nitrate waste; and nitric acid from which impurities and heavy metals are removed Dissolving and neutralizing step of dissolving and neutralizing ammonium waste (S200); and filtering step of filtering dissolved and neutralized ammonium nitrate waste (S300); and extracting the filtered ammonium nitrate waste filtrate as a solvent to indium, a valuable metal ( In) and gallium (Ga) extracting and removing valuable metals extracting and removing step (S400); and concentration step (S500) for concentrating the filtrate from which indium and gallium is extracted and removed; and fertilizer using concentrated filtrate as a raw material Or it includes a processing step (S600) for manufacturing with a microbial nutrient.

상기 전처리단계(S100)는 질산암모늄 폐기물에 알칼리 용액을 pH 3 내지 4가 되도록 투입하여 형성된 침전물을 여과시켜 철 성분이 포함된 여과물을 제거하는 제 1전처리단계(S110);와 제 1전처리단계에 의해 발생된 여액에 계면활성제를 투입하여 중금속이 흡착된 응집체를 형성 및 냉각침전 후 침전물을 여과시켜 중금속을 제거하는 제 2전처리단계(S120)를 포함한다.The pre-treatment step (S100) is a first pre-treatment step (S110) to remove the filtrate containing the iron component by filtering the precipitate formed by adding an alkaline solution to pH 3 to 4 to ammonium nitrate waste; and a first pre-treatment step It includes a second pre-treatment step (S120) to remove the heavy metal by introducing a surfactant to the filtrate generated by forming agglomerates adsorbed by heavy metals and filtering the precipitate after cooling and precipitation.

상기 용해 및 중화단계(S200)는 질산(HNO3) 100 중량부에 대하여 질산암모늄 폐기물 1 ~ 50 중량부를 투입하고 60 ~ 90℃의 온도에서 1 ~ 24시간 교반하여 용해시킨 후, 암모니아(NH3)를 투입하여 pH 7 ~ 8로 중화시키는 것을 특징으로 한다.In the dissolving and neutralizing step (S200), 1 to 50 parts by weight of ammonium nitrate waste is added to 100 parts by weight of nitric acid (HNO3) and dissolved by stirring at a temperature of 60 to 90°C for 1 to 24 hours, followed by ammonia (NH3). It is characterized by neutralizing to a pH of 7 to 8.

상기 유가금속 추출 및 제거단계(S400)는 여과된 질산암모늄 폐기물 여과액 100 중량부에 대하여, 트리알킬포스핀계 용매, 옥심계 용매 또는 인산계 용매 중에서 단독 또는 2종 이상 병용한 용매 20 ~ 200 중량부를 첨가하고 500 ~ 1,500rpm 의 속도로 30분 ~ 2시간 동안 교반하여 인듐(In) 및 갈륨(Ga)이 추출된 농축액을 수득 및 제거하여 이루어지는 것을 특징으로 한다In the step of extracting and removing the valuable metal (S400), 20 to 200 weight of solvent alone or in combination of two or more of them in trialkylphosphine-based solvent, oxime-based solvent or phosphoric acid-based solvent, based on 100 parts by weight of the filtered ammonium nitrate waste filtrate It is characterized in that it is made by adding and adding a portion and stirring for 30 minutes to 2 hours at a rate of 500 to 1,500 rpm to obtain and remove the concentrated solution from which indium (In) and gallium (Ga) are extracted.

상기 농축단계(S500)는 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 증발농축시키는 1차 농축단계(S510);와 증발농축물을 전기투석을 이용하여 농축하는 2차 농축단계(S520);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The concentration step (S500) includes a first concentration step (S510) of evaporating and concentrating the filtrate in which indium and gallium are extracted and removed; and a second concentration step (S520) of concentrating the evaporated concentrate using electrodialysis; It is characterized by.

상기 2차 농축단계(S520)는 전기투석시, 이온교환수지는 양이온교환수지인 CMX®, CM-1®, Selemin CMV® 및 이들의 조합 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.The second concentration step (S520) is characterized in that, during electrodialysis, the ion exchange resin uses any one of CMX ® , CM-1 ® , Selemin CMV ® and combinations thereof.

상기 과제를 해결하기 위한 요소-질산암모늄 혼합 비료는 본 발명은 상술된 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 의해 수득된 질산암모늄을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.The urea-ammonium nitrate mixed fertilizer for solving the above problems is characterized in that the present invention is produced using ammonium nitrate obtained by the method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 의하면, 질산암모늄 폐기물로부터 철, 크롬, 인듐 및 갈륨과 같은 중금속 및 희소금속을 제거 및 수득함과 동시에 고순도의 재생 질산암모늄을 수득하고, 이를 농축 및 정제하여 비료에 적용함으로써 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide production process according to the present invention, heavy metals and rare metals such as iron, chromium, indium and gallium are removed and obtained from ammonium nitrate waste At the same time, high-purity regenerated ammonium nitrate is obtained, concentrated and purified, and applied to fertilizer, thereby recycling resources as well as preventing environmental pollution.

도 1은 본 발명에 따른 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 전처리단계(S100)에서 (a) 철 함량 ICP-OES 결과와 (b) pH에 따른 철 이온의 농도 변화를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 전처리단계(S100)에서 (a) 크롬 함량 ICP-OES 결과와 (b) S/M 에 따른 크롬제거효율을 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 농축단계(S500)에서 적용된 증발농축 설비사진.
도 5는 본 발명에 따른 농축단계(S500)에서 이온교환막의 선택성을 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 농축단계(S500)에서 전기투석 효율을 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 제조된 질산암모늄 정제 및 농축여액과 제조된 UAN 비료사진.
1 is a flow chart showing a method of manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing the change in the concentration of iron ions according to (a) iron content ICP-OES results and (b) pH in the pretreatment step (S100) according to the present invention.
Figure 3 is a graph showing the chromium removal efficiency according to (a) chromium content ICP-OES results and (b) S/M in the pretreatment step (S100) according to the present invention.
4 is a photograph of the evaporation and concentration equipment applied in the concentration step (S500) according to the present invention.
5 is a graph showing the selectivity of the ion exchange membrane in the concentration step (S500) according to the present invention.
6 is a graph showing the electrodialysis efficiency in the concentration step (S500) according to the present invention.
7 is a photograph of ammonium nitrate purified and concentrated filtrate and UAN fertilizer prepared in a method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide production process according to the present invention.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.Specific features and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Prior to this, when it is determined that the detailed description of the functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명은 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질산암모늄 폐기물로부터 철, 크롬, 인듐 및 갈륨과 같은 중금속 및 희소금속을 제거 및 수득함과 동시에 고순도의 재생 질산암모늄을 수득하고, 이를 농축 및 정제하여 비료에 적용함으로써 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있도록 한 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process, and more specifically, removing and obtaining heavy and rare metals such as iron, chromium, indium, and gallium from ammonium nitrate waste. At the same time, high-purity regenerated ammonium nitrate is obtained, concentrated and purified, and applied to fertilizer, so that not only can resources be recycled, but also environmental pollution can be prevented. Production of fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process It's about how.

도 1은 본 발명에 따른 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법을 보여주는 순서도이다. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process according to the present invention.

본 발명에 따른 Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법은 질산암모늄 폐기물에서 불순물 및 중금속을 제거하는 전처리단계(S100)와 불순물 및 중금속이 제거된 질산암모늄 폐기물을 용해 및 중화시키는 용해 및 중화단계(S200)와 용해 및 중화된 질산암모늄 폐기물을 여과하는 여과단계(S300)와 상기 여과된 질산암모늄 폐기물 여과액을 용매 추출하여 유가금속인 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 추출 및 제거하는 유가금속 추출 및 제거단계(S400)와 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 농축시키는 농축단계(S500)와 농축된 여액을 원료로 하여 비료 또는 미생물영양제로 제조하는 가공단계(S600)를 포함한다.The method of manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the process of manufacturing metal oxide according to the present invention is a pretreatment step (S100) of removing impurities and heavy metals from ammonium nitrate waste and dissolving and neutralizing ammonium nitrate waste from which impurities and heavy metals are removed Dissolving and neutralizing step (S200) and filtration step (S300) for filtering dissolved and neutralized ammonium nitrate waste and solvent extraction of the filtered ammonium nitrate waste filtrate to remove valuable metals such as indium (In) and gallium (Ga). Extraction and removal of valuable metals (S400) and concentration steps (S500) to concentrate the filtrate from which indium and gallium are extracted and removed, and processing steps to produce fertilizer or microbial nutrients using concentrated filtrate as a raw material (S600) ).

상기 전처리단계(S100)는 질산암모늄 폐기물에 포함된 염화물, Fe, Cr 등의 불순물 및 중금속을 제거하여 후공정인 용해 및 중화시키는 용해 및 중화단계(S200)에서 용매와의 반응성을 향상시키고, 여과단계(S300)에서 여과효율을 향상시키며, 유가금속 추출 및 제거단계(S400)에서 유가금속의 추출 효율 및 순도를 향상시킬 뿐만 아니라 최종적으로 생산되는 비료의 품질을 향상시킬 수 있게 된다. In the pretreatment step (S100), impurities and heavy metals, such as chloride, Fe, and Cr, contained in the ammonium nitrate waste are removed to improve reactivity with the solvent in the dissolution and neutralization step (S200), which is a dissolution and neutralization process, and filtration. In step S300, the filtration efficiency is improved, and in the step of extracting and removing valuable metals (S400), it is possible to improve the extraction efficiency and purity of the valuable metals as well as to improve the quality of the final fertilizer.

상기 질산암모늄 폐기물에 포함된 인듐 및 갈륨과 같은 유가금속 이외에 Cl, Na, K, Ca 등의 불순물을 포함하고 있으며, 이들 중 Cl는 산 침출 공정에서 여과를 방해하거나 열을 가할 경우 다이옥신(dioxin) 등의 독성 물질 생성에 관여하며, Na, K 등의 알칼리 금속은 용해력이 높아 용액 상으로부터 제거가 용이하지 않으며 알칼리 토금속인 Ca은 산 소모량을 높이기 때문에 불순물을 제거함으로써 상술된 바와 같이 공정효율을 향상시킬 수 있게 된다. In addition to valuable metals such as indium and gallium contained in the ammonium nitrate waste, impurities such as Cl, Na, K, and Ca are included, and among these, Cl interferes with filtration during acid leaching or when heat is applied to dioxins. It is involved in the production of toxic substances such as Na and K, and alkali metals such as Na and K have high solubility, so it is not easy to remove from the solution phase, and Ca, which is an alkaline earth metal, increases the consumption of acid, thereby improving process efficiency as described above by removing impurities. I can do it.

상기 불순물은 단순 수세공정을 통해 제거할 수 있으나, 바람직하게는, 1 내지 2N 농도의 수산화나트륨을 주입 및 pH 9 내지 11로 유지시키면서 10 내지 30분간 교반시킨 후 수세처리함으로써 불순물 제거효율을 더욱 향상시킬 수 있다.The impurities can be removed through a simple washing process, but preferably, the sodium hydroxide at a concentration of 1 to 2N is injected and stirred for 10 to 30 minutes while maintaining the pH at 9 to 11, followed by washing with water to further improve the removal efficiency of impurities. I can do it.

또한, 질산암모늄 폐기물에는 철(Fe), 크롬(Cr) 등과 같은 중금속을 약 30 내지 200ppm을 포함하고 있는데, 상기 중금속을 제거하기 위하여 질산암모늄 폐기물에 알칼리 용액을 pH 3 내지 4가 되도록 투입하여 형성된 침전물을 여과시켜 철 성분이 포함된 여과물을 제거하는 제 1전처리단계(S110)와 제 1전처리단계에 의해 발생된 여액에 계면활성제를 투입하여 Cr 및 잔여 중금속이 흡착된 응집체를 형성 및 냉각침전 후 침전물을 여과시켜 중금속을 제거하는 제 2전처리단계(S120)를 포함한다.In addition, the ammonium nitrate waste contains about 30 to 200 ppm of heavy metals such as iron (Fe), chromium (Cr), etc., and is formed by adding an alkaline solution to pH 3 to 4 in the ammonium nitrate waste to remove the heavy metal. Formation of agglomerates with Cr and residual heavy metals adsorbed by adding surfactant to the filtrate generated by the first pretreatment step (S110) and the first pretreatment step to remove the filtrate containing the iron component by filtering the precipitate and cooling and settling After that, a second pretreatment step (S120) of removing heavy metals by filtering the precipitate is included.

제 1전처리단계(S110)에서는 질산암모늄 폐기물에 알칼리 용액을 pH 3 내지 4가 되도록 주입하여 10분 내지 120분 유지시켜 생성된 침전물을 여과시켜 철 성분이 포함된 침전물을 제거하게 된다. 이때, 알칼리 용액은 pH 3 내지 4가 되도록 주입되는데, pH 3 미만에서는 침전물을 형성하기 어려우며, pH 4를 초과할 경우, pH 증가 대비 침전물의 형성 및 철 성분의 제거율이 미미하기 때문에 공정 효율상 상기 pH 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.In the first pretreatment step (S110), the ammonium nitrate waste is injected with an alkali solution to a pH of 3 to 4 to maintain the precipitate for 10 to 120 minutes to filter the resulting precipitate to remove precipitates containing iron components. At this time, the alkali solution is injected so that the pH is 3 to 4, it is difficult to form a precipitate below pH 3, and when it exceeds pH 4, the formation of the precipitate compared to the increase in pH and the removal rate of the iron component is negligible. It is preferred not to fall outside the pH range.

제 2전처리단계(S120)는 제 1전처리단계에서 침전물을 제거하고 남은 여액에 계면활성제를 투입하여 미셸에 중금속이 흡착된 형태의 응집체를 형성하고, 상기 응집체를 냉각침전하여 침전물을 여과시킴으로써 Cr 및 기타 중금속을 효율적으로 제거할 수 있다.In the second pre-treatment step (S120), the precipitate is removed in the first pre-treatment step, and a surfactant is added to the remaining filtrate to form aggregates in the form of adsorbing heavy metals on the micelles, and the precipitates are cooled and precipitated to filter the precipitates. Other heavy metals can be efficiently removed.

이때, 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 양성 계면활성제 및 이들의 조합 중 어느 하나를 사용할 수 있으나, 보다 바람직하게는, 정전기적 인력에 의하여 효과적으로 양이온의 중금속 성분을 용이하게 흡착 및 응집체를 형성하여 침전분리가 가능한 음이온 계면활성제를 사용할 수 있다. In this case, the surfactant may use any one of anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and combinations thereof. More preferably, the heavy metal component of the cation is effectively removed by electrostatic attraction. Anionic surfactants capable of easily separating and separating by forming adsorption and agglomerates can be used.

상기 음이온 계면활성제는 카르복시산 염(RCOO-M+), 설폰산 염(RSO3-M+), 황산에스테르 염(ROSO3-M+), 인산 에스테르 염(RPO3-Na2+) 및 이들의 조합 중 어느 하나로 선택될 수 있으며, 구체적인 예로는, 소듐 도데실 설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate;SDS), 암모늄 라우릴 설페이트(Ammonium Lauryl Sulfate;ALS), 소듐 라우릴 에틸렌 설페이트(Sodium Lauryl Ethylene Sulfate;SLES), 리니어 알킬벤젠 설포네이트(Linear Alkylbenzene Sulfonate;LAS), 알파-올레핀 설포네이트(α-Olefin Sulfonate;AOS) 알킬 설페이트(Alkyl Sulfate; AS), 알킬 에테르 설페이트(Alkyl Ether Sulfate; AES), 소듐 알칸 설포네이트(Sodium Alkane Sulfonate;SAS) 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 보다 바람직하게는, 소듐 도데실 설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate;SDS)를 사용할 수 있다.The anionic surfactant is any one of carboxylic acid salts (RCOO - M + ), sulfonic acid salts (RSO3 - M + ), sulfate ester salts (ROSO3 - M + ), phosphoric acid ester salts (RPO3 - Na2 + ), and combinations thereof. It may be selected, and specific examples include Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), Ammonium Lauryl Sulfate (ALS), Sodium Lauryl Ethylene Sulfate (SLES), and Linear Alkyl Benzene. Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS), Alpha-Olefin Sulfonate (AOS) Alkyl Sulfate (AS), Alkyl Ether Sulfate (AES), Sodium Alkane Sulfonate Sulfonate;SAS) and combinations thereof, but it is not limited thereto. More preferably, sodium dodecyl sulfate (SDS) may be used.

계면활성제의 첨가량은 S/M (surfactant/metal) 몰비 6 내지 10: 1 를 갖도록 투입하는데, 계면활성제의 첨가량이 상기 범위 미만이면(적게 첨가되면) 중금속의 흡착 및 분리 수득이 어려우며, 상기 범위를 초과할 경우에는(많이 첨가되면) 함량 증대에 따른 중금속의 흡착 및 분리 수득 효과가 미미하기 때문에 공정 효율상 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.The addition amount of the surfactant is added to have a S/M (surfactant/metal) molar ratio of 6 to 10: 1, and if the amount of the surfactant is less than the above range (less addition), it is difficult to obtain and adsorb heavy metals and obtain the above range. In the case of excess (if added a lot), it is preferable not to fall within the above range for process efficiency because the effect of adsorption and separation of heavy metals with increasing content is negligible.

계면활성제와 반응 및 수산화나트륨을 주입하면서 pH 6 내지 8을 유지하면서 1차로 슬러지를 걸러내고, 여과액을 3 내지 5℃에서 3시간 내지 6시간 냉각시켜 중금속이 흡착된 응집체를 냉각침전시킨 후 여과시키게 된다. Filtering the sludge primarily while maintaining the pH 6 to 8 while reacting with the surfactant and injecting sodium hydroxide, and cooling the filtrate at 3 to 5° C. for 3 to 6 hours to cool and precipitate the aggregate adsorbed by the heavy metal, followed by filtration. Is ordered.

계면활성제는 투입한 시점부터 응집체의 여과분리까지는 6시간 내지 15시간 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 전체 반응시간 중 투입 초기(시작부터 전체 반응시간의 20%)는 30 내지 35℃에서 150 내지 300 rpm으로 교반하여 계면활성제를 여액 내부에 균일하게 분산시키고, 수산화나트륨을 주입하면서 pH 6 내지 8을 유지하면서 1차로 불순물 슬러지를 걸러내고, 전체 반응시간 20% 초과 내지 50% 까지는 교반을 멈추고, 상온(20 내지 25℃)에서 정치(定置)함으로써 계면활성제의 미셸에 중금속 성분이 안정적으로 흡착되어 응집체를 형성하기 위한 시간을 가지며, 전체 반응시간 50% 초과 내지 종료시점까지는 3 내지 5℃에서 응집체를 냉각침전시키게 된다. 바람직하게는, 상기 냉각침전공정은 3시간 내지 6시간 수행될 수 있다.The surfactant may be performed for 6 hours to 15 hours from the time of injection to the filtration separation of the aggregate, more preferably, the initial injection (20% of the total reaction time from the beginning) of the entire reaction time is 150 at 30 to 35°C. The mixture was stirred at 300 rpm to uniformly disperse the surfactant in the filtrate, filtered impurities first while maintaining pH 6 to 8 while injecting sodium hydroxide, and stopped stirring until the total reaction time exceeded 20% to 50%. , By standing at room temperature (20 to 25°C), the heavy metal component is stably adsorbed to the surfactant's micelles to form agglomerates, and the total reaction time exceeds 50% and ends at 3 to 5°C. The aggregate is cooled and precipitated. Preferably, the cooling precipitation process may be performed for 3 to 6 hours.

제 1전처리단계(S110)에서 수득된 철 침전물 및 제 2전처리단계(S120)에서 수득되는 크롬 및 중금속을 포함하는 응집체는 고액분리 및 이온교환수지를 이용한 여과공정을 통해 수득되며, 상기 여과공정을 통해 최종산물의 불순물 함유량을 최소화하여 비료의 품질을 향상시킬 수 있다.The iron precipitate obtained in the first pretreatment step (S110) and the aggregate containing chromium and heavy metal obtained in the second pretreatment step (S120) are obtained through solid-liquid separation and a filtration process using ion exchange resin, and the filtration process is performed. Through this, the quality of fertilizer can be improved by minimizing the impurity content of the final product.

또한, 수득된 침전물 및 응집체로부터 철, 크롬 및 중금속을 분리 및 활용하기 위하여 30 내지 50℃의 미온의 물에 용해 및 반복 수세척하여 미셸을 용해시킴으로써 철, 크롬 및 중금속을 침전물의 형태로 수득하거나, 부상분리하여 미셸은 부유 슬러지로 제거하고, 하부에 침전된 철, 크롬 및 중금속을 수득할 수 있다.In addition, iron, chromium and heavy metals are obtained in the form of precipitates by dissolving and repeatedly washing with water at 30 to 50° C. in lukewarm water to separate and utilize iron, chromium and heavy metals from the obtained precipitates and aggregates, or By floating and separation, the micelles can be removed with suspended sludge, and iron, chromium and heavy metals precipitated at the bottom can be obtained.

용해 및 중화단계(S200)는 불순물 및 중금속이 제거된 질산암모늄 폐기물을 용해 및 중화시키는 단계로서, 보다 상세하게는, 질산(HNO3)에 질산암모늄 폐기물을 투입하여 용해시킨 후, pH 7 ~ 8가 될 때까지 암모니아(NH3)를 투입하여 중화시켜 질산 및 암모늄 이온, 유가금속 등이 용해된 용해액을 형성하게 된다.The dissolving and neutralizing step (S200) is a step of dissolving and neutralizing ammonium nitrate waste from which impurities and heavy metals have been removed. More specifically, after dissolving by introducing ammonium nitrate waste into nitric acid (HNO3), the pH is 7 to 8 It is neutralized by adding ammonia (NH3) until it is formed to form a dissolved solution in which nitric acid, ammonium ions, and valuable metals are dissolved.

상기 용해 시 질산(HNO3) 100 중량부에 대하여 질산암모늄 폐기물 1 ~ 50 중량부를 첨가하고 60 ~ 90℃의 온도에서 1 ~ 24시간 교반하여 용해시키는데, 상기 용해 조건이 상기 범위 미만일 경우에는 질산암모늄 폐기물이 제대로 용해되지 않을 우려가 있고, 상기 범위를 초과할 경우에는 상기 조건의 초과범위에 비례하여 인듐(In) 및 갈륨(Ga)의 제거율이 더이상 증가하지 않으므로 비경제적일 우려가 있다.When dissolved, 1 to 50 parts by weight of ammonium nitrate waste is added to 100 parts by weight of nitric acid (HNO3) and dissolved by stirring for 1 to 24 hours at a temperature of 60 to 90°C. When the dissolution conditions are less than the above range, ammonium nitrate waste There is a fear that it does not dissolve properly, and when it exceeds the above range, the removal rate of indium (In) and gallium (Ga) is no longer increased in proportion to the excess range of the above conditions, so there is a fear that it is uneconomical.

여과단계(S300)에서는 용해 및 중화된 질산암모늄 폐기물을 여과하여 고체잔사와 여과액으로 분리하게 되며, 여과방법으로는 여과물(고체잔사)와 여과액으로 분리할 수 있는 것이라면 한정하지 않지만, 바람직하게는, 필터 프레스(Filter press)를 이용할 수 있다.In the filtration step (S300), the dissolved and neutralized ammonium nitrate waste is filtered and separated into a solid residue and a filtrate, and the filtering method is not limited as long as it can be separated into a filtrate (solid residue) and a filtrate. Alternatively, a filter press can be used.

필터 프레스(filter press)는 여과포 사이에 여과 대상 물질을 넣고 압력을 가하여 고액분리하는 가압 여과장치로서, 그 작동 방법은 공지된 것으로서 상세한 설명은 생략한다.A filter press is a pressurized filtration device that puts a substance to be filtered between filter cloths and applies pressure to separate solids, and its operation method is known and detailed description is omitted.

고액분리단계(S200)는 여과포 사이즈 50 내지 200 mesh, 압력 2 내지 15 kgf/㎠ 하에서 수행되며, 상기 여과포 사이즈 및 압력 조건에서 고액분리효율이 우수하다. The solid-liquid separation step (S200) is performed under a filter cloth size of 50 to 200 mesh and a pressure of 2 to 15 kgf/cm 2, and the solid-liquid separation efficiency is excellent under the filter cloth size and pressure conditions.

보다 상세하게는, 여과포 사이즈가 200 mesh를 초과하면 여과포의 잦은 폐색이 발생하여, 여과 효율이 저하되며, 여과포 사이즈가 50 mesh 미만이면 고체잔사의 분리능이 저하되어 상기 여과포 사이즈를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.More specifically, when the size of the filter cloth exceeds 200 mesh, frequent clogging of the filter cloth occurs, so that the filtering efficiency is lowered. When the size of the filter cloth is less than 50 mesh, the separation ability of the solid residue is lowered, so that it is preferable not to exceed the size of the filter cloth. .

또한, 필터 프레스의 압력이 2kgf/㎠ 미만이면, 여과효율이 떨어지며, 압력이 15 kgf/㎠를 초과할 경우에는, 압력 증가에 따른 고액 분리효율의 증대를 기대하기 힘들며, 불필요한 전력소모가 발생되기 때문에 상기 압력 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다. In addition, when the pressure of the filter press is less than 2 kgf/cm 2, the filtration efficiency decreases, and when the pressure exceeds 15 kgf/cm 2, it is difficult to expect an increase in the solid-liquid separation efficiency due to pressure increase, and unnecessary power consumption is generated. Therefore, it is preferable not to fall outside the pressure range.

유가금속 추출 및 제거단계(S400)는 여과단계(S300)에 의해 형성된 여과액을 용매추출하여 여과액에 포함된 유가금속인 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 추출 및 제거하는 단계이다.The valuable metal extraction and removal step (S400) is a step of extracting and removing indium (In) and gallium (Ga), which are the valuable metals contained in the filtrate, by solvent extraction of the filtrate formed by the filtration step (S300).

상기 용매추출액은 트리알킬포스핀계 용매, 옥심계 용매, 인산계 용매 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 디(2-에틸헥실)포스페이트산(di(2-ethylhexyl)phosphate acid) 계 용매, 모노(2-에틸헥실)포스페이트산(mono(2-ethylhexyl)phosphate acid) 계 용매, 하이드록시나닐아세토페논 옥심(2-hydrocxy-5nonylaceto-phenone oxime) 계 용매, 트리알킬포스핀(trialkylphosphine) 계 용매, 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine) 계 용매, 비스(2,4,4-xmflapxlfvpsxlf)포스핀산(Bis(2,4,4-trimethylpenthyl) phosphinic acid), 디-2에틸헥실포스폰산(di-2ethyl hexyl phosphoric acid) 계 용매, 2-에틸헥실포스핀산(2-ethyl hexyl phosphinic acid) 계 용매, 모노-2-에틸헥실에스터(mono-2-ethyl hexyl ester) 계 용매, 디-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀산(di-2,4,4-trimethyl penthyl phosphinic acid)계 용매 및 디-2,4,4-트리메틸펜틸모노티오포스핀산(di-2,4,4-trimethyl penthyl monothiophosphinic acid)계 용매 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The solvent extract may use any one or more of trialkylphosphine-based solvent, oxime-based solvent, phosphoric acid-based solvent, and combinations thereof, and more specifically, di(2-ethylhexyl)phosphate acid (di(2-ethylhexyl) )phosphate acid) based solvent, mono(2-ethylhexyl)phosphate acid based solvent, hydroxynanyl acetophenone oxime based solvent, trialkyl Phosphine (trialkylphosphine) solvent, trioctylphosphine solvent, bis(2,4,4-xmflapxlfvpsxlf)phosphinic acid (Bis(2,4,4-trimethylpenthyl) phosphinic acid), di-2ethylhexyl Phosphonic acid (di-2ethyl hexyl phosphoric acid) based solvent, 2-ethyl hexyl phosphinic acid based solvent, mono-2-ethyl hexyl ester based solvent, di -2,4,4-trimethylpentylphosphinic acid (di-2,4,4-trimethyl penthyl phosphinic acid) solvent and di-2,4,4-trimethylpentyl monothiophosphinic acid (di-2,4,4 -trimethyl penthyl monothiophosphinic acid) solvent, or one or more of them can be used.

바람직하게는, 트리알킬포스핀계 용매로는 미국 사이텍(SYTEK)사의 Cyanex 932(Trialkylphosohine oxide), 옥심계 용매로는 독일 헨켈(Henkel)사의 Lix 973(5-dodecyl-salicylad oxime), 인산계 용매로는 미국 사이텍(SYTEK)사의 D2EHPA(di(2-ethylhexyl)phosphate acid)를 사용할 수 있다.Preferably, the trialkylphosphine-based solvent is Cyanex 932 (Trialkylphosohine oxide) manufactured by SYTEK of the United States, Lix 973 (5-dodecyl-salicylad oxime) manufactured by Henkel, Germany as an oxime-based solvent, or a phosphoric acid-based solvent. Can use di(2-ethylhexyl)phosphate (D2EHPA) from SYTEK.

여과된 질산암모늄 폐기물 여과액 100 중량부에 대하여, 상기 용매추출액 20 ~ 200 중량부를 첨가하고 500 ~ 1,500rpm 의 속도로 30분 ~ 2시간 동안 교반하여 인듐(In) 및 갈륨(Ga)이 추출된 농축액을 수득 및 제거할 수 있다. With respect to 100 parts by weight of the filtered ammonium nitrate waste filtrate, 20 to 200 parts by weight of the solvent extract was added and stirred at a rate of 500 to 1,500 rpm for 30 minutes to 2 hours to extract indium (In) and gallium (Ga). Concentrates can be obtained and removed.

이때, 상기 용매추출액의 함량 및 교반 조건이 상기 범위 미만일 경우 인듐(In) 및 갈륨(Ga)이 제대로 제거되지 않을 우려가 있고, 초과할 경우, 초과범위에 비례하여 인듐(In) 및 갈륨(Ga)의 제거율이 더 이상 증가하지 않으므로 비경제적일 우려가 있다.At this time, if the content and agitation conditions of the solvent extract are less than the above range, there is a fear that indium (In) and gallium (Ga) may not be properly removed, and if exceeded, indium (In) and gallium (Ga) in proportion to the excess range ), the removal rate does not increase any more, so there is a fear that it is not economical.

수득된 농축액에서 인듐의 회수는 인듐회수설비를 이용하여 산 용액에 용해시켜 이온화 경향이 인듐보다 큰 금속판인 알루미늄 또는 아연판에 침지시켜 인듐을 치환하여 회수한다. 이때 사용되는 산 용액은 3 내지 7M의 농도를 갖는 질산, 염산, 불산, 황산 및 초산 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The recovery of indium from the obtained concentrate is dissolved in an acid solution using an indium recovery facility, and is recovered by substituting indium by immersing it in an aluminum or zinc plate, which is a metal plate having an ionization tendency larger than indium. The acid solution used may be selected from one or more of nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid and acetic acid having a concentration of 3 to 7M.

갈륨의 회수는 전해 채취를 이용하여 수행되어질 수 있는데, 이때, 전해 채취공정은 SUS 등의 불용성 전극판을 사용하여 200 내지 1,500 A/㎥의 전류밀도 하에서 진행되며, 전해액의 pH는 9 내지 13, 바람직하게는 12 내지 13인 것이 전해의 진행이 용이할 수 있어 바람직하다.The recovery of gallium can be carried out using electrolytic collection, wherein the electrolytic collection process is performed under a current density of 200 to 1,500 A/㎥ using an insoluble electrode plate such as SUS, and the pH of the electrolytic solution is 9 to 13, Preferably, 12 to 13 is preferable because electrolysis can be easily performed.

농축단계(S500)는 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 증발농축시켜 상기 여액에 포함된 질산암모늄의 농도를 20% 이상으로 농축시키는 단계이다.The concentration step (S500) is a step of concentrating the concentration of ammonium nitrate contained in the filtrate to 20% or more by evaporating and concentrating the filtrate in which indium and gallium are extracted and removed.

상기 농축단계(S500)는 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 증발농축시키는 1차 농축단계(S510)와 1차 농축단계(S510)를 거쳐 형성된 증발 농축물을 전기투석을 이용하여 농축하는 2차 농축단계(S520)를 포함한다.In the concentration step (S500), the evaporation concentrate formed through the first concentration step (S510) and the first concentration step (S510) in which the filtrate from which indium and gallium is extracted and removed is evaporated and concentrated is concentrated using electrodialysis. It includes a tea concentration step (S520).

상기 1차 농축단계(S510)는 인듐 및 갈륨이 추출 및 제거된 여액을 증발농축기에 투입하여 1차적으로 질산암모늄을 농축시키는 단계로서, 상기 공정을 통해 여액에 포함된 질산암모늄의 농도가 여액 대비 20 내지 40% 높아지게 된다.The first concentration step (S510) is a step in which ammonium nitrate contained in the filtrate is compared with the filtrate by first concentrating ammonium nitrate by introducing the filtrate from which indium and gallium has been extracted and removed into an evaporator. 20 to 40% higher.

이때, 1차 농축단계(S510)에서는 증발농축기 온도 60 내지 150℃ 하에서 12시간 내지 36시간 농축시키게 되는데, 상기 온도 및 시간 미만에서는 단위부피대비 고농도의 질산암모늄을 수득하기 힘들며, 상기 온도 및 시간을 초과할 경우에는 여액의 고온변성이 발생되거나 온도 및 시간 증가에 따른 농축효과가 미미하기 때문에 많은 에너지가 소모되어 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다. At this time, in the first concentration step (S510), it is concentrated for 12 to 36 hours under the evaporator temperature of 60 to 150°C. Below the temperature and time, it is difficult to obtain a high concentration of ammonium nitrate compared to the unit volume, and the temperature and time In the case of exceeding, it is preferable not to fall within the above range due to the high energy denaturation of the filtrate or the concentration effect with increasing temperature and time is insignificant.

상기 2차 농축단계(S520)는 1차 농축단계(S510)에 의해 형성된 증발농축물을 전기투석을 이용하여 2차적으로 농축하는 단계로서, 상기 공정에 의해 10% 미만의 질산암모늄의 농도를 비료에 사용하기 적합한 20% 이상을 갖도록 농축시킬 수 있게 된다.The second concentration step (S520) is a step of secondarily concentrating the evaporated concentrate formed by the first concentration step (S510) using electrodialysis, and fertilizer concentration of less than 10% ammonium nitrate by the process. It can be concentrated to have more than 20% suitable for use in.

전기투석시, 이온교환수지는 양이온교환수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 막저항 0.5 내지 3.5 Ω·㎠ 을 갖는 양이온교환수지를 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는, CMX®, CM-1®, Selemin CMV® 및 이들의 조합 중 어느 하나를 사용할 수 있다.During electrodialysis, the ion exchange resin may be used as a cation exchange resin, preferably, a cation exchange resin having a membrane resistance of 0.5 to 3.5 Ω·cm 2, and specific examples include CMX ® , CM-1 ® , Either Selemin CMV ® or a combination thereof can be used.

가공단계(S600)에서는 농축된 여액을 원료로 하여 비료 또는 미생물영양제로 제조하는 단계로서, 상기 질산암모늄 여액을 비료공정규격(농촌진흥청고시 제2013-5호, 2013214)에 의거한 복합비료의 제조 시 사용하거나, 요소(Ures) 및 물을 혼합하여 UAN(Urea Ammonium Nitrate)비료를 제조하여 사용하거나 또는 P(인산) 및 미네랄(K, Ca, Mg)를 첨가하여 폐수 정화에 필요한 미생물의 영양제로 적용할 수 있다. In the processing step (S600), the concentrated filtrate is used as a raw material to produce fertilizer or a microbial nutrient, and the ammonium nitrate filtrate is produced according to the fertilizer process standard (Rural Development Administration Notification No. 2013-5, 2013214). As a nutrient for microorganisms necessary for wastewater purification by mixing with urea (Ures) and water to prepare UAN (Urea Ammonium Nitrate) fertilizer, or by adding P (phosphate) and minerals (K, Ca, Mg) Can be applied.

한편, 복합비료란, 비료 3요소 가운데 2성분 이상을 함유한 비료를 일컫는 말이며 공정규격에는 4종의 복합비료가 있다. 이중 제4종은 액제(液劑)·수화제(水和劑)·수용제(水溶劑)의 복합비료이며 정제된 질산암모늄과 미네랄 혹은 칼륨, 인 등의 성분을 혼합하여 제조되는 비료를 지칭한다. 주 수요처는 양액 재배농가 및 엽면 시비용으로 사용되고 있다. Meanwhile, the compound fertilizer refers to a fertilizer containing two or more components among three elements of fertilizer, and there are four types of compound fertilizer in the process standard. The fourth kind is a complex fertilizer composed of a liquid agent, a hydrating agent, and a water-soluble agent, and refers to a fertilizer produced by mixing purified ammonium nitrate with components such as mineral, potassium, and phosphorus. . The main customers are used for nutrient farming and foliar farming.

그리고 UAN(Urea Ammonium Nitrate)비료란, 요소(Urea) 및 질산암모늄이 혼합된 액상비료로 일반적으로 질소의 농도가 28% ~ 32%에 해당하는 액체 비료를 정의한다.In addition, UAN (Urea Ammonium Nitrate) fertilizer is a liquid fertilizer mixed with urea and ammonium nitrate, and generally defines a liquid fertilizer having a nitrogen concentration of 28% to 32%.

여기서, 상기 복합비료의 제조 함량, UAN 비료의 제조함량 및 T-N 및 P의 함량은 비료공정규격, UAN 비료 제품 규격, 해당 비료나 영양제의 사용환경, 사용목적, 사용량에 따라 매우 가변적이므로 특별히 그 함량을 한정하지 않으며, 이미 공지된 다양한 규격 및 함량으로 적용할 수 있다. Here, the manufacturing content of the complex fertilizer, the manufacturing content of the UAN fertilizer, and the content of TN and P are very variable depending on the fertilizer process standard, the UAN fertilizer product specification, the use environment of the fertilizer or nutrient, the purpose of use, and the amount of use. It is not limited to, it can be applied to a variety of standards and contents already known.

이하, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 하나의 양태로서, 본 발명의 요소-질산암모늄 혼합 비료는 상술된 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 의해 수득된 질산암모늄과 요소를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하며, 이에 대한 설명은 상술된 바 생략하도록 한다.Hereinafter, as another aspect for achieving the above object, the urea-ammonium nitrate mixed fertilizer of the present invention is produced by mixing ammonium nitrate and urea obtained by the method for producing fertilizer using ammonium nitrate waste as described above. The description thereof will be omitted as described above.

이하, 본 발명을 바람직한 일 실시예를 참조하여 다음에서 구체적으로 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to one preferred embodiment. However, the following examples are intended to specifically illustrate the present invention, but are not limited thereto.

1. 질산암모늄 폐기물의 전처리1. Pretreatment of ammonium nitrate waste

원료(질산암모늄 폐기물)는 구미·경북지역의 폐질산암모늄이 발생되는 기업으로부터 수급받았으며, 질소 농도, 물 및 중금속 함유량은 아래의 표 1과 같다.Raw materials (ammonium nitrate waste) were supplied and received by companies producing waste ammonium nitrate in Gumi and Gyeongbuk, and the nitrogen concentration, water and heavy metal contents are shown in Table 1 below.

Figure 112018086979439-pat00001
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원료들의 대부분은 폐액 및 오니의 형태로 존재하였으며, pH는 3.5 - 12.5, 200 ~300rpm의 인듐, 250 ~350 ppm의 갈륨을 포함하고 있는 것으로 확인되었다. 또한, 그 외, Ca, Na 등의 불순물도 포함하고 있었으며, 기타금속은 미미하거나 거의 검출되지 않았다.Most of the raw materials were present in the form of waste liquid and sludge, and the pH was found to contain 3.5-12.5, 200-300 rpm indium, and 250-350 ppm gallium. In addition, other impurities such as Ca and Na were also included, and other metals were insignificant or hardly detected.

1-1. pH 조절에 의한 Fe 성분 제거 조건설정1-1. Setting of Fe component removal condition by pH adjustment

5개 기업의 시료를 1:1:1:1:1 비율로 섞은 후 실험을 진행하였다. 원재료의 pH는 2.2로 나타났으며, pH에 따라 Fe 함량분석은 ICP-OES를 통하여 분석하였다. 도 2는 본 발명에 따른 전처리단계(S100)에서 (a) 철 함량 분석을 위한 ICP-OES 결과와 (b) pH에 따른 철 이온의 농도 변화를 보여주는 그래프이다. 분석한 결과, pH가 낮을수록 Fe 함량이 높았으나, pH 3에서 약 20%, pH 3.5에서 약 45%, pH 4.0에서 90% 이상 제거되는 것으로 나타났다. pH 4.0 이후로는 제거율의 변화가 크게 나타나지 않았다. 이러한 이유는 낮은 pH 조건하에서는 대부분이 Fe3+의 형태로 존재하고 pH가 증가할수록 Fe3+가 수산화기와 반응하여 침전물의 형태로 존재하기 때문에 제거되는 것으로 사료된다.Samples from 5 companies were mixed in a 1:1:1:1:1 ratio, and then experiments were conducted. The pH of the raw material was found to be 2.2, and the Fe content analysis according to the pH was analyzed through ICP-OES. Figure 2 is a graph showing the change in the concentration of iron ions according to (a) ICP-OES results and (b) pH for iron content analysis in the pretreatment step (S100) according to the present invention. As a result of analysis, it was found that the lower the pH, the higher the Fe content, but about 20% at pH 3, about 45% at pH 3.5, and 90% or more at pH 4.0. There was no significant change in removal rate after pH 4.0. The reason for this is considered that most of them are present in the form of Fe3+ under a low pH condition, and as the pH increases, Fe3+ reacts with a hydroxyl group and thus is present as a precipitate.

1-2. SDS 활용 냉각 침전법에 의한 중금속(1-2. Heavy metal by cooling precipitation method using SDS( CrCr )의 제거)

폐질산암모늄 용액에 첨가하는 SDS의 첨가량은 합성폐수와 단일원소용액의 경우 S/M비 즉 surfactant/metal의 몰비를 이용하여 투여하였다. SDS가 투입된 폐수는 NaOH를 이용하여 pH 7로 조정하여 1차로 일반여지를 이용하여 슬러지를 제거하였다. 여과액은 4℃에 약 5시간 동안 냉장 보관시켜 SDS의 냉각침전을 유도하였다. 저온에 따른 용해도 감소에 의해 용출된 SDS는 aggregation 되어 눈으로 보일 정도의 큰 덩어리로 침전이 일어나게 된다. 이때 중금속은 SDS로 이루어진 micelle의 hydrophilic group 주위에 흡착되어 있기 때문에 같이 응결 침전하게 된다. 이를 MF를 이용하여 여과시키면 대부분의 중금속이 여과되지 못하고 슬러지 상에 남게 되어 제거된다. 여과액에 잔류되는 SDS는 음이온 교환수지 (Amberlite IRA420)를 이용하여 흡착 제거하였다. S/M 비는 각각 2, 4, 6, 8, 10으로 하였다. The amount of SDS added to the waste ammonium nitrate solution was administered using the S/M ratio, that is, the molar ratio of surfactant/metal, for synthetic waste water and a single element solution. The wastewater in which SDS was added was adjusted to pH 7 using NaOH to remove sludge using a general filter paper. The filtrate was refrigerated at 4° C. for about 5 hours to induce cooling precipitation of SDS. SDS eluted by a decrease in solubility due to low temperature is aggregated and precipitated into a large lump that is visible. At this time, heavy metals are adsorbed around the hydrophilic group of micelles composed of SDS, and condensation and precipitation occur together. When it is filtered using MF, most heavy metals are not filtered and remain on the sludge to be removed. SDS remaining in the filtrate was adsorbed and removed using an anion exchange resin (Amberlite IRA420). The S/M ratios were 2, 4, 6, 8, and 10, respectively.

도 3은 본 발명에 따른 전처리단계(S100)에서 (a) 크롬 함량 ICP-OES 결과와 (b) S/M에 따른 크롬제거효율을 보여주는 그래프로서, Cr은 S/M 비를 증가시킬수록 제거율이 향상되었다. S/M 비가 2에서 52.5% 정도 제거되었으며, S/M비가 4에서 78%정도 제거되었다. S/M 비가 6 내지 10에서는 약 96% 이상 높은 제거효율을 보여 주었으나 효율적인 면에서 S/M비가 6에서 가장 효과가 좋은 것으로 사료된다.Figure 3 is a graph showing the chromium removal efficiency according to (a) chromium content ICP-OES results and (b) S/M in the pretreatment step (S100) according to the present invention, Cr increases the removal rate as the S/M ratio increases This was improved. The S/M ratio was removed from 2 to 52.5%, and the S/M ratio was removed from 4 to 78%. The S/M ratio showed a high removal efficiency of about 96% or more at 6 to 10, but the S/M ratio is considered to be the most effective at 6 in terms of efficiency.

2. 용해 및 여과단계2. Dissolution and filtration steps

질산(HNO3)용액 100g에 대하여 질산암모늄 폐기물 25g을 투입하고 65 ℃ 에서 12시간 교반하여 용해시킨 후, 암모니아(NH3)를 투입하여 pH 7 ~8로 중화시켰다. 용해 및 중화된 질산암모늄 폐기물은 필터 프레스(Filter press)를 이용하여 고체잔사와 여과액으로 분리하였다. 이때, 필터 프레스는 (주)정도의 JDFP-4.1-MA 모델 플레이트 사이즈 790*800 mm, Chamber volume 4,100ℓ/cycle, 시간당 처리속도 1.5 Ton/Hr 규격을 사용하였다. 여과포 기공의 크기는 50 내지 200 mesh, 압력 10~15 kgf/㎠ 하에서 수행하였다. With respect to 100 g of nitric acid (HNO3) solution, 25 g of ammonium nitrate waste was added and dissolved by stirring at 65 DEG C for 12 hours, and then ammonia (NH3) was added to neutralize to pH 7-8. The dissolved and neutralized ammonium nitrate waste was separated into a solid residue and a filtrate using a filter press. In this case, the filter press used a JDFP-4.1-MA model plate size of 790*800 mm, a chamber volume of 4,100ℓ/cycle, and a processing speed of 1.5 Ton/Hr per hour. The size of the filter cloth pores was performed under 50 to 200 mesh and 10 to 15 kgf/cm 2 pressure.

3. 유가금속 추출 및 제거단계3. Extraction and removal of valuable metals

인듐을 추출을 위한 용매를 선정하기 위하여 하기의 표 2와 같이, 용매 Cyanex-923, Lix-84I, D2EHPA, PC-88A 의 인듐추출효율을 확인하였다. In은 1500mg/kg의 농도를 갖는 것을 사용하였으며, 반응 및 교반(500rpm)시간은 30분간, A/O의 비율은 1로 하였다.In order to select a solvent for extracting indium, as shown in Table 2 below, the indium extraction efficiency of the solvents Cyanex-923, Lix-84I, D2EHPA, and PC-88A was confirmed. In was used to have a concentration of 1500mg / kg, the reaction and stirring (500rpm) time was 30 minutes, A / O ratio was set to 1.

Figure 112018086979439-pat00002
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그 결과, In을 선택적으로 추출하는 추출용매로 D2EHPA가 가장 적합한 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that D2EHPA is the most suitable extraction solvent for selectively extracting In.

추출용매 D2EHPA 의 적합한 혼합비율을 확인하기 위하여 하기의 표 3과 같이 혼합비를 선정하고, 인듐추출효율을 확인하였다. In order to confirm a suitable mixing ratio of the extraction solvent D2EHPA, a mixing ratio was selected as shown in Table 3 below, and indium extraction efficiency was confirmed.

In은 1500mg/kg의 농도를 갖는 것을 사용하였으며, 30분의 반응 및 교반(500rpm)시간, 30분의 정치시간을 가졌다. In was used to have a concentration of 1500mg / kg, 30 minutes of reaction and agitation (500rpm) time, had a 30 minutes standing time.

Figure 112018086979439-pat00003
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그 결과, 추출용매의 함량이 증가할수록 인듐의 추출량이 증가함으로 확인할 수 있었으며, 추출용매가 여액 중량 100중량부 대비 50 중량부 이상으로 첨가될 경우, 90% 이상으로 추출됨을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that as the content of the extraction solvent increased, the amount of indium extracted increased, and when the extraction solvent was added in an amount of 50 parts by weight or more compared to 100 parts by weight of the filtrate, it was confirmed that the extraction was more than 90%.

4. 농축단계4. Concentration step

4-1. 증발농축4-1. Evaporation

처리 capacity 는 200 liter/hr, square type의 1300W*3000D*500H, 테프론 코팅, 스테인레스 304 SUS 의 내산 재질을 가지며, 5kW/h의 전기히터가 10대 구비된 증발농축장치를 이용하여 증발농축을 수행하였다. 도 4는 본 발명에 따른 농축단계(S500)에서 적용된 증발농축 설비를 보여준다.The processing capacity is 200 liter/hr, square type 1300W*3000D*500H, Teflon coating, stainless steel 304 SUS, acid-resistant material, and evaporative concentration is performed using an evaporative concentrator equipped with 10 electric heaters of 5kW/h. Did. Figure 4 shows the evaporation and concentration equipment applied in the concentration step (S500) according to the present invention.

증발농축기의 온도를 90 내지 110℃으로 제어해가며 14시간 농축시켜 여액에 포함된 질산암모늄의 농도를 3% 에서 9%로 상승시켰다.The temperature of the evaporator was controlled at 90 to 110°C and concentrated for 14 hours to increase the concentration of ammonium nitrate contained in the filtrate from 3% to 9%.

4-2. 고농도 농축을 위한 이온교환막 최적조건 설정4-2. Optimal conditions for ion exchange membrane for high concentration concentration

비료원료로 사용하기 위해서는 20% 이상의 고농도로 농축할 필요가 있다. 따라서 농도변화에 따른 이온교환막의 선택성을 측정하여 고농도 농축에 효과적인 이온교환막을 선택하기 위하여 진행하였다. 양이온 교환막으로 Neosepta CMX, CM-1(Tokuyama Soda Co), Selemion CMV(Asahi Glass Co)에 대해서 NaCl 농도를 변화시켜 가면서 농도에 따른 이온교환막의 선택성을 비교하였다. In order to use it as a fertilizer raw material, it is necessary to concentrate it at a high concentration of 20% or more. Therefore, the selectivity of the ion exchange membrane according to the concentration change was measured to proceed to select an ion exchange membrane effective for high concentration concentration. As the cation exchange membrane, the selectivity of the ion exchange membrane according to the concentration was compared by changing the NaCl concentration for Neosepta CMX, CM-1 (Tokuyama Soda Co), and Selemion CMV (Asahi Glass Co).

하기의 표 4는 양이온 교환막의 특성을 보여준다.Table 4 below shows the properties of the cation exchange membrane.

Figure 112018086979439-pat00004
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도 5는 이온교환막의 선택성을 보여주는 그래프이다. NaCl의 농도가 증가할수록 선택성이 감소하는 것으로 나타났다. 실험에 사용된 막 중에서 이온선택성은 CMX > CM-1 > CMV 순으로 나타났다.5 is a graph showing the selectivity of an ion exchange membrane. The selectivity decreased with increasing NaCl concentration. Among the membranes used in the experiment, ion selectivity was found in the order of CMX> CM-1> CMV.

4-3. 전기투석을 통한 질산암모늄의 농축4-3. Concentration of ammonium nitrate through electrodialysis

질산암모늄을 20% 이상으로 농축하기 위하여 전기투석 공정이 효과적인지 평가하였다. CMX 이온교환수지을 이용해 전기투석을 실험하였으며, 희석조에 8%의 질산암모늄용액을 2L 채우고 농축조의 질산암모늄 농도를 15, 20, 25, 30, 35% 변화시켜가면서 각각의 농도에서 전기투석을 실시하여 농축조의 농도변화에 따른 전류효율을 측정하였다. It was evaluated whether the electrodialysis process was effective to concentrate ammonium nitrate to 20% or more. Electrodialysis was performed using CMX ion exchange resin, and 2L of 8% ammonium nitrate solution was filled in a dilution tank and electrodialysis was performed at each concentration while changing the concentration of ammonium nitrate in the concentration tank to 15, 20, 25, 30, 35%. The current efficiency according to the concentration change of the concentration tank was measured.

도 6은 전기투석 효율을 보여주는 그래프를 보여주는 것으로서, 각각의 농도에서 실시한 전기투석 실험결과를 통하여 1시간의 평균 전류 효율을 구하여 평가한 결과 전기효율은 농축조의 농도가 15%에서 35%로 증가하면서 각각 97.1, 93.2, 92.0, 90.1, 89.9, 88.0% 로 감소하는 경향을 보였다. 선행연구 결과를 토대로 분석해본 결과 90% 내외에서는 공정에 영향을 주지 않는다고 알려지고 있다. 따라서 본 실험에 사용한 CMX 막을 이용해 전기투석 공정으로 농축할 경우 30% 이상의 질산암모늄 농축액을 얻을 수 있을 것으로 예상하였다.FIG. 6 shows a graph showing the electrodialysis efficiency. As a result of evaluating and evaluating the average current efficiency of 1 hour through the results of electrodialysis experiments performed at each concentration, the electric efficiency increases as the concentration of the concentration tank increases from 15% to 35%. The trend decreased to 97.1, 93.2, 92.0, 90.1, 89.9, and 88.0%, respectively. According to the analysis based on the results of previous studies, it is known that it does not affect the process within about 90%. Therefore, it was expected that an ammonium nitrate concentrate of 30% or more could be obtained when the CMX membrane used in this experiment was concentrated by electrodialysis.

상기 결과를 토대로, 본의 실시예에 따른 농축되어 9%의 질산암모늄 농도를 갖는 여액을 CMX 막을 이용하여 전기투석농축시킨 결과, 23%의 질산암모늄 농도를 갖는 농축 여액을 수득할 수 있었고(도 7(a)에 도시), 상기 농축 여액에 별도의 불순물 제거 및 농축공정 없이 요소 및 증류수 등을 UAN 제품규격에 충족되도록 첨가만하여 UAN 비료로 제조함으로써 비료로서 활용가능성을 확인할 수 있었다(도 7(b)에 도시). Based on the above results, the concentrated filtrate according to the embodiment of the present invention was subjected to electrodialysis concentration using a CMX membrane, and the filtrate having an ammonium nitrate concentration of 9% was able to obtain a concentrated filtrate having an ammonium nitrate concentration of 23% (FIG. 7(a)), it was possible to confirm the applicability as a fertilizer by adding urea and distilled water, etc. to meet the UAN product standard without removing impurities and concentrating to the concentrated filtrate. (b) city).

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.As described above, the present invention has been mainly described with reference to the accompanying drawings, but a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains does not depart from the technical spirit and scope described in the claims of the present invention. In the present invention can be carried out by various modifications or variations. Accordingly, the scope of the invention should be construed by the claims set forth to cover many examples of these variations.

Claims (7)

Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법에 있어서,
질산암모늄 폐기물에서 불순물 및 중금속을 제거하는 전처리단계(S100);와
불순물 및 중금속이 제거된 질산암모늄 폐기물을 용해 및 중화시키는 용해 및 중화단계(S200);와
용해 및 중화된 질산암모늄 폐기물을 여과하는 여과단계(S300);와
상기 여과된 질산암모늄 폐기물 여과액을 용매추출하여 유가금속인 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 추출하는 유가금속 추출단계(S400);와
인듐 및 갈륨이 제거된 여액을 농축시키는 농축단계(S500);와
농축된 여액을 원료로 하여 비료 또는 미생물 영양제로 제조하는 가공단계(S600)를 포함하며,
상기 전처리단계(S100)는
질산암모늄 폐기물에 알칼리 용액을 pH 3 내지 4가 되도록 투입하여 형성된 침전물을 여과시켜 철 성분이 포함된 여과물을 제거하는 제 1전처리단계(S110);와
제 1전처리단계에 의해 발생된 여액에 계면활성제를 투입하여 중금속이 흡착된 응집체를 형성 및 냉각침전 후 침전물을 여과시켜 중금속을 제거하는 제 2전처리단계(S120)를 포함하며,
상기 제 2전처리단계(S120)는
제 1전처리단계에 의해 발생된 여액에 음이온 계면활성제와 수산화나트륨을 pH 6~ 8로 갖도록 주입 및 교반하면서 발생된 슬러지를 제거한 후 음이온 계면활성제의 미셸에 중금속이 안정적으로 흡착되어 응집체를 형성할 수 있도록 정치기를 가진 후, 3~ 5 ℃에서 응집체를 냉각 침전시키며, 상기 음이온계면활성제는 음이온 계면활성제: 중금속 몰비 6~10: 1을 갖도록 투입되며,
상기 여과단계(S300)에서는
여과포 사이즈 50 내지 200 mesh, 압력 2 내지 15 kgf/㎠ 를 갖는 필터프레스를 이용하여 여과하며,
상기 농축단계(S500)는
인듐 및 갈륨이 제거된 여액을 증발농축시키는 1차 농축단계(S510);와
증발농축물을 막저항 0.5 내지 3.5 Ω·㎠ 을 갖는 양이온교환수지를 이용한 전기투석법으로 농축하는 2차 농축단계(S520);를 포함하는 것을 특징으로 하는
Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법.
In the manufacturing method of fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process,
A pre-treatment step of removing impurities and heavy metals from ammonium nitrate waste (S100); and
Dissolution and neutralization step (S200) of dissolving and neutralizing ammonium nitrate waste from which impurities and heavy metals have been removed; and
Filtration step of filtering the dissolved and neutralized ammonium nitrate waste (S300); And
A valuable metal extraction step (S400) of extracting the filtered ammonium nitrate waste filtrate as a solvent to extract indium (In) and gallium (Ga) as valuable metals; and
A concentration step (S500) of concentrating the filtrate from which indium and gallium have been removed; and
It includes a processing step (S600) for producing fertilizer or microbial nutrients using the concentrated filtrate as a raw material,
The pre-processing step (S100)
A first pre-treatment step (S110) of removing the filtrate containing the iron component by filtering the precipitate formed by adding an alkali solution to the ammonium nitrate waste to a pH of 3 to 4; and
Including the second pre-treatment step (S120) to remove heavy metals by adding a surfactant to the filtrate generated by the first pre-treatment step to form agglomerates adsorbed by heavy metals and filtering the precipitate after cooling precipitation.
The second pre-processing step (S120)
After injecting and stirring the filtrate generated by the first pre-treatment step to have anionic surfactant and sodium hydroxide at pH 6 to 8, and then removing the sludge generated while stirring, heavy metals are stably adsorbed to the micelle of the anionic surfactant to form aggregates. After having a stationary group so as to cool and precipitate the agglomerates at 3 to 5 °C, the anionic surfactant is introduced to have an anionic surfactant: heavy metal molar ratio 6 to 10: 1,
In the filtration step (S300)
Filter using a filter press having a filter cloth size of 50 to 200 mesh and a pressure of 2 to 15 kgf/㎠,
The concentration step (S500)
A first concentration step of evaporating and concentrating the filtrate from which indium and gallium have been removed (S510); and
And a second concentration step (S520) of concentrating the evaporated concentrate by electrodialysis using a cation exchange resin having a film resistance of 0.5 to 3.5 Ω·cm 2;
Method for manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 용해 및 중화단계(S200)는
질산(HNO3) 100 중량부에 대하여 질산암모늄 폐기물 1 ~ 50 중량부를 투입하고 60 ~ 90℃의 온도에서 1 ~ 24시간 교반하여 용해시킨 후, 암모니아(NH3)를 투입하여 pH 7 ~ 8로 중화시키는 것을 특징으로 하는
Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법.
According to claim 1,
The dissolving and neutralizing step (S200)
1 to 50 parts by weight of ammonium nitrate waste is added to 100 parts by weight of nitric acid (HNO3) and dissolved by stirring for 1 to 24 hours at a temperature of 60 to 90°C, and then neutralized to pH 7 to 8 by adding ammonia (NH3). Characterized by
Method for manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process.
제 1항에 있어서,
상기 유가금속 추출단계(S400)는
여과된 질산암모늄 폐기물 여과액 100 중량부에 대하여, 트리알킬포스핀계 용매, 옥심계 용매 또는 인산계 용매 중에서 단독 또는 2종 이상 병용한 용매 20 ~ 200 중량부를 첨가하고 500 ~ 1,500rpm 의 속도로 30분 ~ 2시간 동안 교반하여 인듐(In) 및 갈륨(Ga)이 추출된 농축액을 수득하는 것을 특징으로 하는
Metal Oxide 제조공정에서 발생되는 질산암모늄 폐기물을 이용한 비료의 제조방법.
According to claim 1,
The valuable metal extraction step (S400)
With respect to 100 parts by weight of the filtered ammonium nitrate waste filtrate, 20 to 200 parts by weight of a solvent alone or in combination of two or more of them in a trialkylphosphine-based solvent, an oxime-based solvent, or a phosphoric acid-based solvent is added and 30 at a rate of 500 to 1,500 rpm. It is characterized by obtaining a concentrate from which indium (In) and gallium (Ga) are extracted by stirring for 2 minutes to 2 hours.
Method for manufacturing fertilizer using ammonium nitrate waste generated in the metal oxide manufacturing process.
삭제delete 삭제delete 제 1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항의 비료의 제조방법에 의해 수득된 질산암모늄을 포함한 요소-질산암모늄 혼합 비료.A urea-ammonium nitrate mixed fertilizer comprising ammonium nitrate obtained by the method for producing a fertilizer according to any one of claims 1, 3 and 4.
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