KR20000050698A - 자장을 이용하여 액체 혼합물로부터 고형물의 분리방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

전기로 다스트의 농황산 반응으로 얻어진 고농도의 황산염 용액을 강자장이 걸린 컨베이어 밸트를 통과시킴을 특징으로 하는 액상성분 및 자성 성분으로부터 자성 고형물을 분리하는 방법 및 그 장치를 개시한다.

본 발명에 의하면, 지금까지 공업적으로 분리하지 못했던 전기로 다스트의 농황산염 반응물을 액상과 고형물로 용이하게 분리할 수 있으며, 이렇게 분리된 액상 물질과 고형물은 별도의 공정에 의하여 유효성분을 용이하게 회수할 수 있다.

Description

자장을 이용하여 액체 혼합물로부터 고형물의 분리방법 및 그 장치{PROCESS FOR ISOLATING SOLID MATERIAL FROM LIQUID MIXTURE USING MAGNETIC FIELD AND THE APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 철, 아연, 금속 페라이트 등으로 이루어진 전기로 다스트 등을 농황산으로 처리하여 황산철, 황산아연 등의 염을 물에 용출하여 미반응 잔류뮬, 잔사, 가용성 액체를 분리함에 있어서, 여과성이나 응집성이 불량하거나, 침강을 생성하기 곤란한 액체와 고체의 혼합물을 영구자석 또는 전자석을 이용하여 고형물을 분리하는 방법 및 그 정치에 관한 것이다. 더 상세히는 전기로 다스트 등을 농황산으로 처리하여 얻어진 고농도 황산염 용액 혼합물을 강자장 컨베이어에 경사시킴으로서 고형물중 자성 결합 성분을 부착시키고, 황산염 액체는 하부의 수집조에 받아 분리하는 방법을 제공하는 것이다.

종래, 금속과 액체의 혼합물을 분리하기 위하여는 압착여과, 원심분리 등을 이용하여 분리하였으나, 이러한 방법으로는 황산 제 2철과 같이 여과성이 불량하고, 겔상을 형성하는 경우는 상기와 같은 압착여과로서는 분리가 거의 불가능한 것 등의 문제가 있었다.

특히, 전기로 다스트를 농황산으로 처리하여 황산아연, 황산제1철, 황산제2철, 황산동, 황산망간 등의 금속염을 얻고, 여액을 잔류 잔사와 분리하여 중금속, 납, 카드뮴, 크롬 등을 치환 분리하고 정제하여 동물 사료 첨가제 제조공정에서 중요한 것은 합성한 액체와 고체 잔사들의 정밀한 여과공정이 일반적인 방법, 즉, 필터 프레스 및 침전제, 플록 형성제 등으로서는 거의 불가능한 상태로 된다. 또한, 이들 액체는 평균 45보메, 비중 1.5, 온도 35℃의 조건을 유지하여야 다음 공정인 농축공정에서 시간 및 연료비를 절감할 수 있다. 이러한 까다로운 조건을 만족시키기 어려운 이유는 고농도의 액체와 황산 제 2철이 존재하여 여과 및 침전성이 불량하기 때문이다.

본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위하여 전기로 다스트 또는 아연재로부터 염소성분을 함유하지 않은 황산아연 또는 황산제1철을 회수하는 방법을 제시한 바 있다(특허출원 제 98-15857호). 이 방법에서는, 전기로 다스트 또는 아연재와 광유, 중유, 벙커 C유, 윤활유, 폐유로부터 선택된 환원제를 혼합하여 분쇄한 후, 농황산을 가하여 약 300℃에서 반응시키고, 생성된 염화수소, 수증기, 수소가스 등을 배출시키고, 생성된 황산아연 및 황산제 1철을 수집하고, 여기에 물을 가해 황산제1철을 석출하고, 여과하고, 여액인 황산아연 용액을 건조하여 염소성분을 함유하지 않은 황산아연 및 황산제1철을 회수하는 방법으로, 반응중 환원제를 사용하여 황산제2철의 생성을 억제하는 방법이었다. 이와 같이, 반응시에 황산제2철이 생성되지 않는 경우에는 문제가 없으나, 환원제를 사용하지 않는 경우는 황산 제 2철이 생성되고, 이러한 황산제2철의 양이 많아지거나, 농도가 높아지면 액체 전체가 겔상으로 변하여 전술한 바와 같이 여과하는 것은 거의 불가능하게 된다.

본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 전기로 다스트는 자장에 잘 끌리는 철, 아연 등의 금속 화합물로 구성되어 있고, 이러한 다스트를 농황산으로 처리한 금속의 잔사 역시 자장에 끌리는 물성을 이용하여 액체와 고형물 잔사에 강한 자장을 걸어 모액과 잔사를 분리할 수 있음을 발견하고, 본 방법을 완성하게 되었다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 분리방법에 사용하기 위한 장치의 개략 평면도를 나타낸다.

도 2는 도 1의 단면도를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 액체와 고형물을 분리하는 장치(1)의 개략 평면도이고, 도 2는 도의 단면도를 나타낸 것이다. 도면중, 부호 11은 반응 혼합액(13)을 저류하는 호퍼이고, 이 호퍼(11)의 하부에는 상기 혼합액(13)을 하방의 컨베이어 밸트(14)로 유출을 조정하는 밸브(12)가 설치되어 있다. 이 밸브(12)는 수동 밸브이어도 가능하나, 전자적으로 제어되는 제어 밸브인 것이 바람직하다. 상기 컨베이어 밸트(14)는 경사를 이루어 용액은 하부의 저류조(1)로 낙하하도록 되어 있다. 이 때 경사각은 클수록 낙하 효율은 크나, 컨베이어 밸트(14)가 안정하게 구동하기 어렵기 때문에 15°∼25°정도로 하는 것이 바람직하나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 작업효율이나 안정성을 고려하여 임의로 변경할 수 있다. 이 밸트(14) 아래에는 자장 장치(20)가 설치되어 있다. 또한 이 밸트는 통상의 고무밸트나 스텐레스 밸트인 것이 바람직하다. 이 자장 장치는 영구자석 또는 전자석으로 구성할 수 있으며, 그 중, 전자석이 경제적인 면이나, 강자성의 면에서 바람직하다. 이 때 자석은 적어도 2000 가우스 이상, 바람직하기로는 4000가우스 정도의 자력을 갖는 것이 바람직하다. 상기 컨베이어 밸트(14)는 모터(23)의 회전에 따라 구동되는 구동롤러(15)에 의해 회전되어 회전 자석롤러(16)와 압출롤러(17)를 거쳐 회전한다. 이 밸트(14)의 하부 회전부위에는 밸트에 부착된 고형물을 수거하는 커터(18)가 형성되어 있다. 이 커터(18) 아래에는 고형물을 수집하는 고형물 수집조(22)가 설치되어 있다.

또한, 상부 밸트(14)에 혼합액이 낙하할 때, 자석에 끌리지 않는 용액 및 물질은 하부의 저류조(21)에 수집하도록 구성되어 있다.

상기 도 1 및 도 2의 장치를 이용하여 본 발명의 방법을 설명한다.

전기로 다스트를 농황산으로 처리하여 얻어진 반응 혼합액에 플록 형성제, 침강제, NO를 투입하여 얻어진 모액를 호퍼(11)로 이송하고, 이 호퍼(11)의 하부에 설치된 밸브를 열어 하부의 경사 컨베이어 밸트(14)로 낙하시킨다. 이 밸트(14)가 모터(23)의 구동에 따라 회전되며, 이 때, 경사 밸트 하부의 자석의 힘에 의해 자성 물질은 밸트에 부착되고, 비자성물질은 하부로 낙하하여 저류조(21)로 저류되고, 자성물질은 컨베이어 밸트(14)에 부착한 채, 이송되어 압축롤러(17)와 회전자석롤러(16) 사이를 통과하여 압축된다. 압축되어 밸트(14)에 부착된 고형물은 하부의 커터(18)에 의해 수거되어 고형물 수집통(22)에 수집된다.

얻어진 고형물에는 자성을 띄는 금속의 잔사의 고형물이 얻어지고, 저류조에는 수용성의 금속 성분, 즉, 황산철, 황산아연, 황산망간, 황산동 수용액이 분리되었다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

원료 전기로 다스트 분말 200 g에 농황산 200 g을 충분히 혼합하여 반응시키고, 얻어진 혼합물에 물 450 g을 가하고, 교반하여 평균 농도 48 BOMe, 비중 1.5, 온도 30℃에서 플록 형성제 및 침강제인 아니온 3075(성원산업 제) 및 카치온 508(성원산업 제)를 용해한 0.1% 용액 50 cc를 첨가하고, 교반하여 플록을 형성시켰다. 이 혼합물을 호퍼(11)에 넣고, 강자장(4000 가우스) 이 걸린 경사 밸트(14)에 낙하시켜, 비자성 물질 및 용액 성분을 저류조(21)에 수집하고, 하부 커터(18)를 통해 고형물을 고형물 수집조(18)에 모았다.

이렇게 하여 잔사 40 g과 황산철 및 아연 화합물 3수염(FeSO₄??3H₂O, ZnSO₄??3H₂O ) 상태의 혼합물 300 g을 얻었다.

비교예 1

실시예 1과 동일한 조건으로 얻어진 반응 혼합액을 필터 프레스, 진공 필터를 시도하였으나, 여과가 불량했고, 잔류물과 상청의 분리에 많은 시간이 걸려서 공업적으로 사용하는 것은 불가능함을 확인하였다.

비교예 2

실시예 1과 동일하게, 원료 전기로 다스트 분말 200 g에 농황산 200 g을 충분히 혼합하여 반응시키고, 얻어진 혼합물에 물을 가하여 평균 농도 13 BOMe, 비중 1.1, 온도 25℃에서 플록 형성제 및 침강제 (아니온 3075(성원산업 제) 및 카치온 508(성원산업 제)를 투입하여 침강시키고, 모액 분리 및 잔류물을 여과 분리했으나, 모액의 농도가 저농도이어서 이를 농축하는 데 시간이 많이 걸리고, 연료비가 가중되어 저농도 침강법은 비경제적임을 확인하였다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 지금까지 처리하지 못한 전기로 다스트의 농황산 반응물을 자장이 걸린 밸트를 이용하여 고농도의 수용액 성분 및 잔사를 효과 있게 분리할 수 있다.

분리된 각 성분은 별도의 공정에 의해 용이하게 유효 성분을 회수할 수 있다.

Claims (5)

1. 전기로 다스트의 농황산 반응으로 얻어진 고농도의 황산염 용액을 강자장이 걸린 컨베이어 밸트를 통과시킴을 특징으로 하는 액상성분 및 자성 성분으로부터 자성 고형물을 분리하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 고농도의 황산염 용액에 플록 형성제 및 침강제를 투입함을 특징으로 하는 방법.
3. 반응 혼합액(13)을 저류하는 호퍼(11);

   호퍼의 반응 혼합물이 낙하되는 경사 컨베이어 밸트(14);

   밸트(14) 하부에는 자성물질을 밸트에 부착시키는 자장 장치(20);

   컨베이어 밸트(14)의 끝에 형성된 회전 자석롤러(16)와 압출롤러(17);

   밸트(14)의 하부 회전부위에는 밸트에 부착된 고형물을 수거하는 커터(18);

   커터(18) 아래에 고형물을 수집하는 고형물 수집조(22); 및

   수용액 성분을 회수하는 저류조(21)

   로 이루어 진 전기로 다스트 반응물중의 고형물 및 액체의 분리장치.
4. 제 3항에 있어서, 경사 컨베이어 밸트의 각이 15°∼25°인 것이 특징인 장치.
5. 제 3항에 있어서, 자장이 2000∼4000가우스인 것이 특징인 장치.