KR102262189B1 - Apparatuses of recycling of aluminum dross - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크래퍼 및 공기유량 조절 밸브를 구비하는 제1 반응기와 상부에서 두 갈래로 물을 분사할 수 있는 투입구와 용액의 농축을 위한 용액 순환 기능을 갖는 굽은 형태의 제2 반응기 및 점화장치를 갖춘 연소기로 구성된 알루미늄 드로스 처리 장치에 관한 것으로, 알루미늄 드로스에 포함되어 있는 알루미늄의 산화열을 이용하기 때문에 외부에너지의 투입이 필요 없고, 제거된 염소성분은 염화철 용액으로 회수하여 활용할 수 있는 친환경 무공해 알루미늄 드로스 처리 장치를 제공할 수 있다.The present invention is equipped with a first reactor having a scraper and an air flow control valve, an inlet that can spray water in two directions from the top, and a second reactor and an ignition device of a bent type having a solution circulation function for concentration of the solution It relates to an aluminum dross treatment device composed of a combustor, and because it uses the oxidation heat of aluminum contained in the aluminum dross, no external energy input is required, and the removed chlorine component can be recovered and utilized as an iron chloride solution. An aluminum dross processing apparatus can be provided.

Description

알루미늄 드로스의 처리 장치{Apparatuses of recycling of aluminum dross}Apparatus of recycling of aluminum dross

본 발명은 알루미늄 드로스의 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 알루미늄 제련 및 주조과정에서 발생하는 알루미늄 드로스로부터 알루미나를 주성분으로 하는 고체 혼합물, 나트륨염 및 염화철 등을 제조하는 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a treatment apparatus for aluminum dross, and more particularly, to a treatment apparatus and method for producing a solid mixture containing alumina as a main component, sodium salt and iron chloride, etc. from aluminum dross generated during aluminum smelting and casting. it's about

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.Background to the present disclosure is provided herein, which does not necessarily imply known art.

고순도의 알루미나를 얻기 위한 알루미늄의 용해공정에서 발생하는 드로스는 알루미늄을 녹일 때 용탕표면에 형성된 산화물층을 걷어낸 것이다. 알루미늄이 함유된 스크랩은 재활용면에서 다시 화이트 드로스, 블랙 드로스, 솔트케익(salt cake)으로 구분된다. 화이트 드로스를 다시 용융시켜 알루미늄을 회수하고 남은 블랙 드로스에는 회수가능한 금속 알루미늄이 일반적으로 12-18% 가량 함유되어 있다.The dross generated in the aluminum melting process to obtain high-purity alumina is the removal of the oxide layer formed on the surface of the molten metal when the aluminum is melted. Scraps containing aluminum are further classified into white dross, black dross, and salt cake in terms of recycling. White dross is remelted to recover aluminum, and the remaining black dross generally contains about 12-18% recoverable metallic aluminum.

그럼에도 불구하고, 블랙 드로스의 재활용은 쉽지 않다. 대부분의 드로스가 미립의 금속입자와 산화물들, 알루미늄 합금 성분의 금속조각, 큰 덩어리로 된 불균질한 혼합물로 되어있기 때문이다.Nevertheless, recycling of black dross is not easy. This is because most of the dross is composed of fine metal particles and oxides, metal fragments of aluminum alloy components, and a heterogeneous mixture of large lumps.

알루미늄 드로스의 주성분은 5-60% 정도가 알루미늄이며, 이 외에 알루미나, 알루미늄 질화물, 알루미늄 염화물, 알루미늄 합금 성분의 금속들 그리고 MgF2, NaAlCl4, KAlCl4, 실리카, MgO, 스피넬 및 염 성분들이 존재한다. 수산화알루미늄이 존재하기도 하는데, 이는 드로스 내 AlN로 인해 알칼리성을 띠게 된 물과 금속 알루미늄이 반응한 결과이다.The main component of aluminum dross is about 5-60% aluminum, in addition to alumina, aluminum nitride, aluminum chloride, aluminum alloy components, MgF 2 , NaAlCl 4 , KAlCl 4 , silica, MgO, spinel and salt components. exist. Aluminum hydroxide is also present, which is a result of the reaction of metallic aluminum with water, which became alkaline due to AlN in dross.

상기와 같이 알루미늄 드로스는 다양한 불순물로 인해 대부분 재활용되지 못하고 폐기물 처리되고 있다. 폐기물 처리되는 드로스에는 알루미나, 알루미늄, 실리카 등이 다량 함유되어 있어서 시멘트 원료로 재활용 가능하지만 불순물 중에 염소성분으로 인하여 제약조건으로 작용하고 있다. As described above, most of the aluminum dross cannot be recycled due to various impurities and is treated as waste. Dross treated as waste contains a lot of alumina, aluminum, silica, etc., so it can be recycled as a raw material for cement, but it is a constraint due to chlorine in impurities.

염소성분을 제거하기 위해서는 물로 세척하는 방법을 이용하는데 세척 후에 발생하는 물속에는 다양한 불순물이 함유되어 있어서 폐수처리의 비용이 발생하고 또한 일정 농도 이하로 염소성분을 제거하기 위해서는 세척 설비의 규모가 커지게 되어 설비비 및 운전비 부담이 발생하게 된다. 또한 알루미늄은 수분과 반응하여 수소를 발생시키기 때문에 폭발 위험성도 존재한다. To remove chlorine components, a method of washing with water is used, but the water generated after washing contains various impurities, so the cost of wastewater treatment occurs. Also, in order to remove chlorine components below a certain concentration, the scale of washing facilities becomes large. This incurs equipment and operating costs. In addition, since aluminum reacts with moisture to generate hydrogen, there is also a risk of explosion.

1. 한국등록특허 제10-1906802호(2018.10.04.)1. Korean Patent Registration No. 10-1906802 (2018.10.04.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수분의 사용량을 최소화하면서 폐수 발생이 없고 나트륨 및 염소를 유용성분으로 회수하면서 알루미나가 주성분인 고체 혼합물을 제조할 수 있는 처리 장치 및 처리 방법을 제공하고자 하는 것이다. In order to solve the above problems, the present invention is to provide a treatment apparatus and treatment method capable of producing a solid mixture containing alumina as a main component while minimizing the amount of water used, no wastewater generation, and recovering sodium and chlorine as useful components will be.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 알루미늄 드로스와 탄소 성분 및 물을 투입하여 염화수소 가스를 발생시킬 수 있는 제1 반응기; 제1 반응기로부터 발생한 염화수소 가스와 철 성분 및 물을 투입하여 염화철 용액을 제조하는 제2 반응기; 및 제2 반응기로부터 발생한 배가스를 연소시키기 위한 점화장치를 포함하는 연소기;를 포함하는 알루미늄 드로스의 처리 장치를 제공한다. The present invention is a first reactor capable of generating hydrogen chloride gas by inputting aluminum dross, a carbon component, and water; a second reactor for preparing an iron chloride solution by introducing hydrogen chloride gas, an iron component, and water generated from the first reactor; and a combustor including an ignition device for combusting the exhaust gas generated from the second reactor.

또한 상기 제1 반응기에는 알루미늄 드로스 투입구 및 탄소 성분 투입구가 구비되며, 제1 반응기 온도 조절용 공기가 유입되는 유량제어 밸브 및 노즐이 구비되며, 상기 제1 반응기는 하부에 물 유입 라인을 구비하여 제1 반응기에서 생성되는 나트륨염을 세척하여 나트륨염 용액을 배출하고, 스크래퍼를 구비하여 제1 반응기에서 생성되는 고체 혼합물을 배출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first reactor is provided with an aluminum dross inlet and a carbon component inlet, a flow control valve and a nozzle through which air for temperature control of the first reactor is introduced, and the first reactor is provided with a water inlet line at the lower portion Discharging the sodium salt solution by washing the sodium salt produced in the first reactor, and discharging the solid mixture produced in the first reactor by providing a scraper.

또한 상기 제2 반응기는 상기 제1 반응기로부터 이송되는 염화수소 유입 라인, 철 성분 유입 라인 및 물 유입 라인이 구비되며, 상기 제2 반응기 하부에서 배출되는 용액을 제2 반응기 상부로 다시 순환시키는 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second reactor is provided with a hydrogen chloride inlet line, an iron component inlet line and a water inlet line transferred from the first reactor, and a line for circulating the solution discharged from the lower part of the second reactor back to the upper part of the second reactor characterized in that

또한 상기 제2 반응기는 상부가 일부 구분된 형태이며, 상기 물 유입 라인은 제2 반응기의 상부에서 두 갈래로 분사할 수 있는 형태로 구비되어 염화수소 유입 라인측과 순환 라인측에 각각 분사되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second reactor has a partially divided upper part, and the water inlet line is provided in a form that can be sprayed in two directions from the upper part of the second reactor so that the hydrogen chloride inlet line side and the circulation line side are respectively sprayed. characterized.

또한 상기 연소기는 상기 제2 반응기로부터 이송되는 배가스 중 수소를 연소시켜 물로 전환하여 배출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the combustor burns hydrogen in the flue gas transferred from the second reactor to convert it to water and discharge it.

본 발명은 알루미늄 드로스에 포함되어 있는 알루미늄의 산화열을 주로 이용하고 보조적으로 탄소의 산화열을 이용하기 때문에 초기에 반응을 시작하기 위한 외부에너지 외에는 반응을 유지하기 위한 외부에너지의 투입이 필요 없고, 나트륨염 용액 및 염화철 용액을 회수하여 자원화할 뿐 아니라 알루미나를 주성분으로 하는 고체 혼합물을 재활용할 수 있으며, 배가스를 무해화하여 폐기물을 전혀 발생시키지 않는 친환경 무공해 알루미늄 드로스 처리 장치 및 처리 방법을 제공할 수 있다.Since the present invention mainly uses the heat of oxidation of aluminum contained in aluminum dross and auxiliary heat of oxidation of carbon, there is no need to input external energy to maintain the reaction except for external energy to initially start the reaction. , We provide an eco-friendly, non-polluting aluminum dross treatment device and treatment method that not only recovers sodium salt solution and iron chloride solution to recycle it, but also recycles alumina-based solid mixture, detoxifies exhaust gas and generates no waste at all can do.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 드로스 처리 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 드로스 처리 방법의 단계를 나타낸 것이다.
1 shows the configuration of an aluminum dross processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the steps of the aluminum dross processing method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art, unless otherwise stated. Also throughout this specification and claims, unless stated otherwise, the term comprise, comprises, comprising is meant to include the recited object, step or group of objects, and steps, and any other It is not used in the sense of excluding an object, step, or group of objects or groups of steps.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. Prior to describing the present invention in detail below, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the present invention, which is limited only by the appended claims. shall.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다. On the other hand, various embodiments of the present invention may be combined with any other embodiments unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 알루미늄 드로스 처리장치는 알루미늄 드로스와 탄소 성분 및 물을 투입하여 염화수소 가스를 발생시킬 수 있는 제1 반응기(10), 제1 반응기로부터 발생한 염화수소 가스와 철 성분 및 물을 투입하여 염화철 용액을 제조하는 제2 반응기(20) 및 제2 반응기로부터 발생한 배가스를 연소시키기 위한 점화장치를 포함하는 연소기(30)를 포함하여 구성된다. The aluminum dross processing apparatus according to the present invention includes a first reactor 10 capable of generating hydrogen chloride gas by inputting aluminum dross, a carbon component, and water, a hydrogen chloride gas generated from the first reactor, an iron component, and water by inputting iron chloride It is configured to include a second reactor 20 for preparing a solution and a combustor 30 including an ignition device for burning the exhaust gas generated from the second reactor.

상기 제1 반응기(10)에는 알루미늄 드로스 투입구 및 탄소 성분 투입구가 구비되며, 또한 제1 반응기 온도 조절용 공기가 유입되는 유량제어 밸브 및 노즐이 구비된다. 제1 반응기 내부의 온도를 측정하여 적절한 반응온도가 되도록 공기의 유입 유량을 제어한다. 공기는 20 내지 60 m3/hr 의 속도로 유입될 수 있다. The first reactor 10 is provided with an aluminum dross inlet and a carbon component inlet, and a flow control valve and nozzle through which air for temperature control of the first reactor is introduced. By measuring the temperature inside the first reactor, the flow rate of the inflow of air is controlled to obtain an appropriate reaction temperature. Air may be introduced at a rate of 20 to 60 m 3 /hr.

상기 제1 반응기(10)에 알루미늄 드로스와 탄소 성분을 투입하고, 제1 반응기에 연결된 노즐을 통하여 공기를 강제 투입하여 반응을 일으킨다. 초기에 반응을 시작하기 위한 외부에너지(공기의 강제 투입) 외에는 알루미늄의 산화열을 주로 이용하고 보조적으로 탄소의 산화열을 이용하기 때문에 반응을 유지하기 위한 별도의 외부에너지의 투입이 필요 없는 장점이 있다. Aluminum dross and carbon components are introduced into the first reactor 10, and air is forced through a nozzle connected to the first reactor to cause a reaction. Except for external energy (forced input of air) to start the reaction in the initial stage, since the oxidation heat of aluminum is mainly used and the oxidation heat of carbon is used auxiliary, there is no need for additional external energy input to maintain the reaction. have.

알루미늄 드로스는 주성분이 알루미늄(Al)이며, 이 외에 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 염화물, 알루미늄 합금 성분의 금속들 그리고 NaCl, MgCl, KCl, MgF2, NaAlCl4, KAlCl4, 실리카, MgO, 스피넬 및 염 성분들이 존재한다. Aluminum dross is mainly aluminum (Al), and in addition to aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum chloride, aluminum alloy component metals and NaCl, MgCl, KCl, MgF 2 , NaAlCl 4 , KAlCl 4 , silica, MgO, spinel and Salt components are present.

알루미늄(Al)은 제1 반응기에 유입된 공기 중의 산소와 반응하면서 산화열을 내면서 산화물을 생성한다. 생성된 알루미늄 산화물은 반응기 하부로 보내져 반응기 하부에 구비되는 스크래퍼를 통해 별도의 고체 혼합물 라인으로 배출된다. 고체 혼합물 라인은 기타 알루미늄 드로스에 포함된 Mg, Si, Ca 성분의 산화물 또한 포함한다. Aluminum (Al) reacts with oxygen in the air introduced into the first reactor to generate oxidation heat while generating an oxide. The produced aluminum oxide is sent to the lower part of the reactor and discharged to a separate solid mixture line through a scraper provided at the lower part of the reactor. The solid mixture line also includes oxides of Mg, Si and Ca components contained in other aluminum dross.

탄소(C) 성분은 예를 들어 코크스 형태로 투입될 수 있다. 제1 반응기에서 상기 투입된 탄소(C) 성분이 연소되어 CO2 가 발생되고, 발생된 CO2와 H2O가 염 성분, 예를 들면 NaCl 과 반응하여 염화수소(HCl) 및 나트륨염을 생성한다.The carbon (C) component may be added, for example, in the form of coke. In the first reactor to generate the injected carbon (C) component is burned and the CO 2 generation, the generated CO 2 and H 2 O is salt component, e.g., NaCl reacts with the hydrogen chloride (HCl) and sodium salts.

2NaCl + CO2 + H2O -> Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O -> Na 2 CO 3 + 2HCl

NaCl + H2O -> NaOH +HClNaCl + H 2 O -> NaOH + HCl

생성된 나트륨염, 예를 들면 Na2CO3, NaOH 등은 반응기 하부에 유입되는 물로 세척된 후 별도의 나트륨염 용액 라인으로 배출된다. 생성된 염화수소(HCl) 가스는 제2 반응기로 이송된다. The produced sodium salt, for example, Na 2 CO 3 , NaOH, etc. is washed with water flowing into the lower part of the reactor and then discharged to a separate sodium salt solution line. The produced hydrogen chloride (HCl) gas is transferred to the second reactor.

상기 제1 반응기 하부에 유입되는 물의 일부는 반응기 내부의 온도에 의해 증발되어 반응에 도움을 줄 수 있다. A portion of the water flowing into the lower portion of the first reactor may be evaporated by the temperature inside the reactor to help the reaction.

제2 반응기(20)에는 제1 반응기로부터 이송되는 염화수소 유입 라인, 철 성분 유입 라인 및 물 유입 라인이 구비되며, 유입된 염화수소, 철 성분 및 물을 반응시켜 염화철 용액을 생성한다. 제2 반응기는 상부가 일부 구분된 형태로 하여 염화수소와 철 성분 및 물의 접촉을 극대화하도록 한다. The second reactor 20 is provided with a hydrogen chloride inlet line, an iron component inlet line, and a water inlet line transferred from the first reactor, and reacts the introduced hydrogen chloride, iron component and water to produce an iron chloride solution. In the second reactor, the upper part is partially divided to maximize the contact of hydrogen chloride with iron components and water.

철(Fe) 성분은 Fe 금속 또는 Fe2O3 형태(스크랩 형태)로 투입될 수 있다. 바람직하게는 Fe2O3 형태로 투입하는 것이 수소(H2) 발생량이 감축되어 좋다. 제1 반응기에서 생성된 염화수소는 철 성분과 반응하여 염화철(Ⅲ, Ⅱ)을 생성하는데, 이때 함께 발생되는 수소(H2)는 가연성 가스로서 배가스에 많이 포함되면 폭발 위험이 있기 때문이다. The iron (Fe) component may be added in the form of Fe metal or Fe 2 O 3 (in the form of scrap). Preferably, it is good to input in the form of Fe 2 O 3 hydrogen (H 2 ) to reduce the amount of generation. The hydrogen chloride generated in the first reactor reacts with the iron component to produce iron chloride (III, II). At this time, the hydrogen (H 2 ) generated together is a combustible gas because there is a risk of explosion if it is included in the flue gas in a large amount.

6HCl + Fe2O3 -> 2FeCl3 + 3H2O6HCl + Fe 2 O 3 -> 2FeCl 3 + 3H 2 O

2HCl + Fe -> FeCl2 + H2 2HCl + Fe -> FeCl 2 + H 2

또한 제2 반응기(20) 하부에서 배출되는 용액을 제2 반응기 상부로 다시 순환시키는 라인을 더 구비하여 염화철 용액의 농도를 농축시킨다. In addition, a line for circulating the solution discharged from the lower portion of the second reactor 20 back to the upper portion of the second reactor is further provided to concentrate the concentration of the iron chloride solution.

물 유입 라인은 제2 반응기의 상부에서 두 갈래로 분사할 수 있는 형태로 구비되어 염화수소 유입 라인측과 순환되어 오는 순환 라인측에 각각 분사되도록 한다. The water inlet line is provided in a form that can be sprayed into two branches from the upper part of the second reactor so that the hydrogen chloride inlet line side and the circulating line side are respectively sprayed.

제2 반응기에서 생성되는 수소(H2)를 포함하는 배가스는 연소기(30)로 이송된다. The exhaust gas including hydrogen (H 2 ) generated in the second reactor is transferred to the combustor 30 .

연소기(30)는 배가스 중 수소(H2)를 연소시키기 위한 점화장치를 포함한다. 연소기(30)를 통하여 수소(H2) 가스는 물로 전환되어 무해화하여 배출됨으로써 폭발 위험을 제거할 수 있다. The combustor 30 includes an ignition device for burning hydrogen (H 2 ) in the exhaust gas. Through the combustor 30 , hydrogen (H 2 ) gas is converted to water, detoxified and discharged, thereby eliminating the risk of explosion.

전술한 유입 라인 및 배출 라인은 언급한 성분을 포함하여 유입 및 배출시키며 기타 포함될 수 있는 성분 및 반응에서 발생한 다른 성분을 포함하여 유입 및 배출시킨다. 알루미늄 드로스 1톤 처리 시 유입 라인 및 배출 라인의 평균 유량은 55~60 m3/Hr 이다. The aforementioned inlet and outlet lines are introduced and discharged including the aforementioned components, and other components that may be included and other components generated in the reaction are introduced and discharged. When processing 1 ton of aluminum dross, the average flow rate of the inlet and outlet lines is 55 to 60 m 3 /Hr.

또한 본 발명의 다른 측면에 따른 알루미늄 드로스의 처리방법은 알루미늄 드로스와 탄소 성분을 혼합하는 혼합단계(S1), 혼합물에 공기를 투입하여 반응시킴과 동시에 공기 투입량을 조절하여 온도를 조절하고 반응을 유지시켜 고체 화합물, 나트륨염 및 염화수소를 포함하는 생성물을 생성하는 제1 반응단계(S2), 제1 반응단계에서 발생되는 염화수소와 철(Fe) 성분을 반응시켜 염화철을 생성하고 물에 녹여 염화철 용액을 분리하는 제2 반응단계(S3), 제2 반응단계에서 발생되는 배가스를 연소시키는 연소단계(S4)를 포함하여 알루미늄 드로스로부터 고체 화합물, 나트륨염 및 염화철을 회수하는 알루미늄 드로스의 처리 방법이다. In addition, the aluminum dross treatment method according to another aspect of the present invention includes a mixing step (S1) of mixing aluminum dross and a carbon component, adding air to the mixture to react, and at the same time adjusting the air input amount to control the temperature and react. In the first reaction step (S2), which is maintained to produce a product containing a solid compound, sodium salt and hydrogen chloride, hydrogen chloride generated in the first reaction step and an iron (Fe) component are reacted to produce iron chloride, and dissolved in water to form an iron chloride solution A method of treating aluminum dross for recovering solid compounds, sodium salts and iron chloride from aluminum dross, including a second reaction step (S3) of separating them, and a combustion step (S4) of burning the exhaust gas generated in the second reaction step to be.

본 발명에서는 알루미늄 드로스 중에 함유되어 있는 염소성분을 제거하여 시멘트 원료로 활용할 수 있으며, 제거된 염소성분은 염화철 용액으로 회수하여 폐수처리 침전제 등으로 활용할 수 있다. In the present invention, the chlorine component contained in the aluminum dross can be removed and used as a raw material for cement, and the removed chlorine component can be recovered as an iron chloride solution and used as a precipitant for wastewater treatment.

상기 혼합단계(S1)는 알루미늄 드로스와 코크스 등의 탄소 성분을 혼합하는 단계로서, 탄소 성분을 알루미늄 드로스 내 Na 함량만큼 투입, 예를 들어, 알루미늄 드로스 100 중량부에 대하여 탄소 성분을 1.0 내지 3.0 중량부 혼합하는 단계이다. 탄소 성분이 3.0 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 CO2의 발생량이 너무 많아지는 문제가 있고, 1.0 중량부 미만으로 혼합되는 경우 반응에 참여하지 못한 나트륨(Na) 성분이 남게 되는 문제가 있다. The mixing step (S1) is a step of mixing carbon components such as aluminum dross and coke, and the carbon component is added as much as the Na content in the aluminum dross, for example, 1.0 to 1.0 to 100 parts by weight of the aluminum dross. This is a step of mixing 3.0 parts by weight. When the carbon component is mixed in excess of 3.0 parts by weight, there is a problem in that the amount of CO 2 generated is too large, and when it is mixed in less than 1.0 parts by weight, there is a problem in that the sodium (Na) component that does not participate in the reaction remains.

상기 제1 반응단계(S2)는 혼합물에 공기를 투입하여 반응시킴과 동시에 공기 투입량을 조절하여 온도를 조절하고 반응을 유지시켜 고체 화합물, 나트륨염 및 염화수소를 포함하는 생성물을 생성하는 단계로서, 공기의 투입량을 조절하여 반응온도를 300 내지 800℃로 조절하여 1차 반응시키는 단계이다. 반응온도가 800℃를 초과하는 경우 설비 과열에 의한 열화 및 장치 비용이 과다해지는 문제점이 있고, 300℃ 미만인 경우 반응속도가 낮아 실용성이 떨어지는 문제점이 있다. The first reaction step (S2) is a step of generating a product containing a solid compound, sodium salt and hydrogen chloride by adding air to the mixture to react, and at the same time adjusting the air input amount to control the temperature and maintain the reaction, It is a step of first reacting by controlling the input amount of the reaction temperature to 300 to 800 ℃. When the reaction temperature exceeds 800°C, there is a problem of deterioration due to overheating of the equipment and excessive equipment cost, and when the reaction temperature is less than 300°C, there is a problem that the practicality is lowered due to the low reaction rate.

반응시간은 반응 온도에 따라 10 내지 120분 범위 내에서 조절한다. The reaction time is controlled within the range of 10 to 120 minutes depending on the reaction temperature.

공기가 투입되는 투입량은 20 내지 60 m3/Hr 이며, 노즐을 통해 가압하여 강제 투입된다. 제1 반응단계는 알루미늄의 산화열을 주로 이용하고 보조적으로 탄소의 산화열을 이용하기 때문에 초기에 반응을 시작하기 위한 외부에너지 외에는 반응을 유지하기 위한 외부에너지의 투입이 필요없다. The input amount of air is 20 to 60 m 3 /Hr, and it is forcibly input by pressing through a nozzle. Since the first reaction step mainly uses the heat of oxidation of aluminum and auxiliary heat of oxidation of carbon, there is no need to input external energy to maintain the reaction except for external energy to initially start the reaction.

상기 제2 반응단계(S3)는 제1 반응단계에서 발생되는 염화수소(HCl)와 철(Fe) 성분을 반응시켜 염화철을 생성하고 물에 녹여 염화철 용액으로 분리하는 단계이다. 철(Fe) 성분은 Fe 금속 또는 Fe2O3을 포함하는 철(Fe) 성분을 포함하며, 바람직하게는 Fe2O3 형태의 철 성분을 사용하는 것이 좋다. The second reaction step (S3) is a step of reacting hydrogen chloride (HCl) and iron (Fe) components generated in the first reaction step to produce iron chloride and dissolving it in water to separate it into an iron chloride solution. The iron (Fe) component includes an iron (Fe) component containing Fe metal or Fe 2 O 3 , and it is preferable to use an iron component in the form of Fe 2 O 3 .

상기 철(Fe) 성분은 알루미늄 드로스 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부 혼합된다. 철 성분이 10 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 정제가 잘 되지 않는 문제점이 있고, 2 중량부 미만으로 혼합되는 경우 HCl과 반응하지 못하고 배가스로 배출되는 문제점이 있고, 이 배가스는 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있다. The iron (Fe) component is mixed in an amount of 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of aluminum dross. When the iron component is mixed in excess of 10 parts by weight, there is a problem that the purification is not well, and when it is mixed in less than 2 parts by weight, there is a problem that it does not react with HCl and is discharged as an exhaust gas, and this exhaust gas is a cause of environmental pollution There is a problem.

또한 상기 제2 반응단계(S3)는 제1 반응단계에서 발생되는 염화수소(HCl)와 철(Fe) 성분을 반응시킬 때 이미 반응하여 얻어진 염화철 용액을 함께 혼합하여 반응시킴으로써 최종적으로 얻어지는 염화철 용액을 농축시킬 수 있다. In addition, in the second reaction step (S3), when the hydrogen chloride (HCl) and iron (Fe) components generated in the first reaction step are reacted, the iron chloride solution obtained by the reaction is mixed together and the iron chloride solution finally obtained is concentrated. can do it

상기 연소단계(S4)는 발생되는 배가스를 연소시켜 가연성 가스에 의한 폭발 위험성을 제거하는 단계로서, 초기에 점화에 의한 산화반응이 일어날 만큼 온도를 높여 주고 이후 내부의 열원(C, Al)이 연소하면서 연소온도 유지할 수 있다. The combustion step (S4) is a step of removing the risk of explosion due to combustible gas by burning the generated exhaust gas. Initially, the temperature is raised enough to cause an oxidation reaction by ignition, and then the internal heat sources (C, Al) are burned. while maintaining the combustion temperature.

본 발명에서는 드로스에 포함되어 있는 알루미늄의 산화열을 이용하기 때문에 외부에너지의 투입이 필요 없고, 분리되는 염소도 염화철이라는 유용성분으로 회수하여 이용하기 때문에 친환경 무공해 알루미늄 드로스 재활용 방법을 제공한다. In the present invention, since the oxidation heat of aluminum contained in the dross is used, there is no need to input external energy, and since the separated chlorine is also recovered and used as a useful component called iron chloride, an eco-friendly, pollution-free aluminum dross recycling method is provided.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, etc. exemplified in each of the above-described embodiments may be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (5)

알루미늄 드로스와 탄소 성분 및 물을 투입하여 염화수소 가스를 발생시킬 수 있는 제1 반응기;
제1 반응기로부터 발생한 염화수소 가스와 철 성분 및 물을 투입하여 염화철 용액을 제조하는 제2 반응기; 및
제2 반응기로부터 발생한 배가스를 연소시키기 위한 점화장치를 포함하는 연소기;를 포함하는 알루미늄 드로스의 처리 장치.
a first reactor capable of generating hydrogen chloride gas by introducing aluminum dross, a carbon component, and water;
a second reactor for preparing an iron chloride solution by introducing hydrogen chloride gas, an iron component, and water generated from the first reactor; and
A device for treating aluminum dross comprising a; a combustor including an ignition device for combusting the exhaust gas generated from the second reactor.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기에는 알루미늄 드로스 투입구 및 탄소 성분 투입구가 구비되며, 제1 반응기 온도 조절용 공기가 유입되는 유량제어 밸브 및 노즐이 구비되며,
상기 제1 반응기는 하부에 물 유입 라인을 구비하여 제1 반응기에서 생성되는 나트륨염을 세척하여 나트륨염 용액을 배출하고, 스크래퍼를 구비하여 제1 반응기에서 생성되는 고체 혼합물을 배출하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스의 처리 장치.
According to claim 1,
The first reactor is provided with an aluminum dross inlet and a carbon component inlet, and a flow control valve and nozzle through which air for temperature control of the first reactor flows is provided,
The first reactor is equipped with a water inlet line at the bottom to wash the sodium salt generated in the first reactor to discharge the sodium salt solution, and a scraper to discharge the solid mixture generated in the first reactor Aluminum dross processing unit.
제1항에 있어서,
상기 제2 반응기는 상기 제1 반응기로부터 이송되는 염화수소 유입 라인, 철 성분 유입 라인 및 물 유입 라인이 구비되며,
상기 제2 반응기 하부에서 배출되는 용액을 제2 반응기 상부로 다시 순환시키는 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스의 처리 장치.
According to claim 1,
The second reactor is provided with a hydrogen chloride inlet line, an iron component inlet line and a water inlet line transferred from the first reactor,
An apparatus for treating aluminum dross, characterized in that it comprises a line for circulating the solution discharged from the lower portion of the second reactor back to the upper portion of the second reactor.
제3항에 있어서,
상기 제2 반응기는 상부가 일부 구분된 형태이며,
상기 물 유입 라인은 제2 반응기의 상부에서 두 갈래로 분사할 수 있는 형태로 구비되어 염화수소 유입 라인측과 순환 라인측에 각각 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스의 처리 장치.
4. The method of claim 3,
The second reactor is in a form in which the upper part is divided,
The water inlet line is provided in a form that can be sprayed in two branches from the upper part of the second reactor, so that the hydrogen chloride inlet line side and the circulation line side are respectively sprayed.
제1항에 있어서,
상기 연소기는 상기 제2 반응기로부터 이송되는 배가스 중 수소를 연소시켜 물로 전환하여 배출하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스의 처리 장치.
According to claim 1,
The combustor burns hydrogen in the flue gas transferred from the second reactor, converts it into water, and discharges the aluminum dross processing apparatus.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015510483A (en) 2012-01-10 2015-04-09 オーバイト アルミナ インコーポレイテッドOrbite Aluminae Inc. Process to treat red mud
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4252774A (en) * 1980-03-25 1981-02-24 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of processing aluminous ores
KR100278777B1 (en) * 1998-09-22 2001-01-15 곽영훈 How to recycle aluminum dross

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015510483A (en) 2012-01-10 2015-04-09 オーバイト アルミナ インコーポレイテッドOrbite Aluminae Inc. Process to treat red mud
KR101906802B1 (en) 2018-05-24 2018-10-11 한국지질자원연구원 Method for producing high purity aluminum chloride powder from aluminum dross and high purity α-alumina therefrom

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