KR20020004302A - Technique of Synthesis of Zeolite Na-A from slag and fly ash - Google Patents

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곽영훈
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Abstract

PURPOSE: Provided is a hydrothermal reaction method of preparing zeolite Na-A using fly ash or slag. The technique recycles a great amount of ashes or slag from incinerator for municipal solid wastes and sewage sludge for the use of environment friendly zeolite. CONSTITUTION: The preparation method comprises: making sodium silicate solution containing 1-5wt.% of SiO2 by adding SiO2 to the 1N NaOH solution in an autoclave and reacting at 250-300deg.C and under 1,000-1,500bar for 2-3 days; preparing solution of NaAlO2 by heating NaOH and Al(OH)3 in water; mixing the above two solutions with the incinerator ashes or slag and reacting for 1-6 hours; and carrying out hydrothermal reaction to the above mixture by stirring under 90deg.C to make Na-A or the mixture of Na-A with Na-P.

Description

소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법 {Technique of Synthesis of Zeolite Na-A from slag and fly ash}Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using incineration ash or molten slag {Technique of Synthesis of Zeolite Na-A from slag and fly ash}

본 발명은 도시 쓰레기 또는 하수슬러지의 소각재를 용융처리하는 과정에서 생성되는 용융체(용융슬래그)를 사용하여 제올라이트를 만드는 방법으로서, 보다 상세하게는, 도시 쓰레기 또는 하수처리장에서 대량으로 발생되는 하수 슬러지를 소각한 소각재, 혹은 이들 소각재의 용융슬래그를 이용하여 제올라이트를 합성할 수 있도록 한 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법에 관한 것이다.The present invention is a method of making a zeolite using a melt (melting slag) generated in the process of melting the municipal waste or incineration ash of sewage sludge, more specifically, sewage sludge generated in large quantities in urban waste or sewage treatment plant The present invention relates to a method for synthesizing zeolite Na-A using incineration ash or molten slag in which incineration ash or molten slag of incineration ash can be synthesized.

도시 쓰레기 발생량은 매년 증가되고 있으나, 매립지는 유한한 상태에 있어 도시 쓰레기의 처분은 매립으로부터 소각에 의한 감용화로 전환되고 있다. 그러나, 도시쓰레기 소각공정으로부터 발생된 소각재는 다이옥신과 같은 유해성 유기물질과 중금속을 다량 함유하고 있어 단순 매립할 경우 토양 및 지하수 오염을 야기함에 따라 소각재의 안정화 및 무해화 측면에서 용융공정이 추가되고 있는 실정이다.Although the amount of urban waste is increasing every year, landfills are in a finite state, and the disposal of urban waste is shifting from landfill to reduction by incineration. However, incineration ash generated from urban waste incineration contains a large amount of harmful organic substances such as dioxins and heavy metals, and when a simple landfill causes soil and groundwater contamination, a melting process is added in terms of stabilization and harmlessness of the incineration ash. It is true.

또한, 하수슬러지는 하수를 처리하는 과정에서 하수에 포함되어있는 입자상, 콜로이드상, 용존상의 오염물질을 제거할 때 발생되는 고형상의 2차 환경오염물질로서 하수종말처리장에서 대량으로 발생하고 있고, 그 발생량이 날로 증가되고 있는 추세로 이에 대한 처분기술 및 자원화 기술의 개발은 수자원 보호는 물론 하수슬러지로 인한 2차 환경오염방지를 위해 시급하다.In addition, sewage sludge is a solid secondary environmental pollutant generated when removing particulate, colloidal, and dissolved contaminants contained in sewage during sewage treatment. The amount of generation is increasing day by day, and the development of disposal technology and resource-recycling technology is urgent not only to protect water resources but also to prevent secondary environmental pollution caused by sewage sludge.

이와 같은 하수슬러지는 유기비료로 일부 사용하지만 현재 국내에서 발생되는 하수슬러지의 90% 이상이 단순 매립이나 해양투기에 의해 처분되어 왔으나 매립지 확보 문제는 물론이고 2차 환경오염을 유발할 가능성이 높다.Such sewage sludge is partially used as organic fertilizer, but more than 90% of sewage sludge produced in Korea has been disposed of by simple landfill or ocean dumping, but it is highly likely to cause secondary environmental pollution as well as landfill problems.

현재 매립처분의 대체기술인 유동층 소각처분법은 하수슬러지의안정화, 감량화를 위한 중간처리 방식으로서는 효율적이지만 내포된 중금속 용출을 방지하기 위해 소각재를 용융처리하여 안정화시킬 필요성이 대두되고 있다.The fluidized bed incineration method, which is an alternative technology to landfill disposal, is effective as an intermediate treatment method for stabilization and reduction of sewage sludge, but there is a need for stabilizing incinerator ashes to prevent embedded heavy metal leaching.

따라서, 도시쓰레기와 하수슬러지의 소각공정이나 용융공정으로부터 발생되는 대량의 소각재 혹은 용융슬래그를 단순 매립하는 대신 부가가치가 높고, 환경친화성인 제올라이트로 전환하여 재활용하는 것이 시급한 실정이다.Therefore, it is urgent to convert a large amount of incineration ash or molten slag generated from the incineration process or the melting process of municipal waste and sewage sludge into a high value-added, environmentally friendly zeolite and recycle it.

종래의 제올라이트 Na-A 제조법은 소위 hydrogelation 법이라 하며 SiO2와 Na2CO3를 1200℃에서 반응시켜 우선 소위 용해용 유리 부스러기(cullet)를 만들고 이것으로부터 고온 고압하에서 액상의 Na2Oㆍ3SiO2ㆍnH2O를 만들고 있다.Conventional zeolite Na-A recipe is referred to as so-called hydrogelation method, and SiO 2 and Na 2 CO 3 is reacted at 1200 ℃ first called to create a melting cullet (cullet) for liquid phase of the Na 2 O under high temperature and high pressure therefrom and 3SiO 2 NH 2 O is being produced.

그리고, 이와는 별도로 Al(OH)3와 NaOH를 사용하여 NaAlO2을 만들어서 이를 물 유리와 반응시켜 제조하는 방법을 채용하고 있다.In addition, a method of preparing NaAlO 2 using Al (OH) 3 and NaOH and reacting it with water glass is adopted.

그런데, 상기와 같은 종래의 제올라이트 Na-A 제조법은 NaOH, Al(OH)3, SiO2등을 사용하는 공정을 거치기 때문에 그 공정이 복잡한 단점이 있다.However, the conventional zeolite Na-A manufacturing method as described above has a disadvantage in that the process is complicated because it undergoes a process using NaOH, Al (OH) 3 , SiO 2 , and the like.

따라서, 본 발명의 목적은, 도시쓰레기와 하수슬러지의 소각공정이나 용융공정으로부터 발생되는 대량의 소각제 혹은 용융슬래그를 단순매립하는 대신 부가가치가 높고, 환경친화성인 제올라이트로 전환하여 재활용할 수 있는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to incinerate a large amount of incinerators or molten slag generated from the incineration or melting process of municipal waste and sewage sludge, but instead to simply landfill, incinerators which can be converted into recycled zeolites having high added value and recycled. Another object is to provide a zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using molten slag.

본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따른 물질이 자연산 제올라이트에 비해 물리, 화학적으로 우수한 물질로서 현재 세제용 빌더 등으로 쓰이는 제올라이트 Na-A의 제조법과는 반응방법과 출발원료가 다르고 중금속 침출 때문에 매립이 불가능한 소각재나 용융체를 환경정화용 물질로 변화시켜 재활용함은 물론이고 기존의 생산과정에 비해 더 경제적으로 제조할 수 있으며 제올라이트 Na-A 만으로 이루어진 물질을 합성할 수 있는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the material according to the present invention is physically and chemically superior to natural zeolites, and is different from the method of preparing zeolite Na-A, which is currently used as a builder for detergents, because of different reaction methods and starting materials, and because of leaching heavy metals Zeolite Na using incineration ash or molten slag that can synthesize materials made of only zeolite Na-A can be manufactured more economically than the existing production process, as well as to recycle and recycle this impossible incinerator or melt into an environmental purification material. -A provides a hydrothermal synthesis method.

본 발명의 또 다른 목적은, 규산 나트륨 용액은 폐기물로 대체함으로써 폐기물 처리비용을 절감하고 공해문제를 해결함은 물론, 공정을 다소 단순화하며 Na-A 제올라이트 제조공정에서 발생하는 액상폐기물을 전량 재활용할 수 있어서 이를 통해 제조원가를 낮출 수 있는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to replace the sodium silicate solution with waste to reduce the waste disposal cost and solve the pollution problem, as well as to simplify the process and to recycle all the liquid waste generated in the Na-A zeolite manufacturing process It is possible to provide a zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using an incinerator or molten slag that can lower the manufacturing cost through this.

도 1은 본 발명에 따른 제올라이트 Na-A 분말제조 공정도이다.1 is a process chart of manufacturing zeolite Na-A powder according to the present invention.

상기 목적은, 본 발명에 따라, SiO2성분을 1~5 wt% 포함하는 규산 나트륨 용액과 액상의 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 각각 별도로 제조하는 단계와, 규산 나트륨 용액과 액상의 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 도시 쓰레기 또는 하수 슬러지를 소각, 용융하는 과정에서 대량으로 발생되는 소각재 혹은 용융슬래그와 섞는 단계와, 규산 나트륨 용액과 액상의 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 소각재 혹은 용융슬래그와 섞인 것을 일정한 반응용기에 70~90% 정도를 채우고 1~6시간 이상 반응시키는 단계와, 상기 반응단계를 거친 것을 열수합성법에 의해 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법에 의하여 달성된다.The object of the present invention is to prepare a sodium silicate solution containing 1 to 5 wt% of SiO 2 and a liquid sodium aluminate (NaAlO 2) separately, and a sodium silicate solution and a liquid sodium aluminate ( Mixing NaAlO2) with incineration ash or molten slag generated in large quantities in the process of incineration and melting of municipal waste or sewage sludge; Filling the container with about 70-90% and reacting for 1-6 hours or more, and obtaining the zeolite mixed with Na-A or Na-A and Na-P by the hydrothermal synthesis method after the reaction step. It is achieved by a zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using an incinerator or molten slag characterized in that.

여기서, 상기 규산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액 그리고 용융슬래그(혹은 소각재)의 혼합비율은 약 10cc : 3cc : 1~3g 인 것이 바람직하며, 상기 소정비율로 혼합된 산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액 그리고 용융슬래그(혹은소각재)는 열수합성반응(hydrothermal reaction)에 의해 용액온도 90℃ 이하에서 교반시키면서 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 효과적이다.Here, the mixing ratio of the sodium silicate solution, sodium aluminate solution and molten slag (or incineration ash) is preferably about 10cc: 3cc: 1 ~ 3g, and the sodium acid solution and sodium aluminate solution mixed at the predetermined ratio and The molten slag (or incineration ash) is further effective to include a step of heating while stirring at a solution temperature of 90 ℃ or less by a hydrothermal reaction (hydrothermal reaction).

그리고, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 도시쓰레기 또는 하수슬러지의 소각재와 반응시켜 열수합성법에 의해 순수 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the sodium silicate solution and NaAlO 2 It is preferable to further include the step of producing a zeolite mixed with Na-A or Na-A and Na-P by the hydrothermal synthesis method by reacting with incineration of municipal waste or sewage sludge. Do.

또한, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 하수슬러지로부터 생성된 용융체와반응시켜 열수합성법에 의해 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산할 수 있다.In addition, the sodium silicate solution and NaAlO 2 may be reacted with a melt produced from sewage sludge to produce zeolite mixed with Na-A or Na-A and Na-P by hydrothermal synthesis.

여기서, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 석탄화력발전소로부터 배출되는 플라이애쉬와 반응시켜 열수합성법에 의해 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산할 수 있게 된다.Here, the sodium silicate solution and NaAlO 2 may be reacted with a fly ash discharged from a coal-fired power plant to produce zeolite mixed with Na-A or Na-A and Na-P by hydrothermal synthesis.

그리고, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 지정폐기물의 소각재 혹은 용융체와 반응시켜 열수합성법에 의해 A형 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산하는 단계를 더 포함하는 것이 효과적이다.The sodium silicate solution and NaAlO 2 may further be reacted with an incineration ash or melt of designated waste to produce a zeolite having A-type or Na-A and Na-P mixed by a hydrothermal synthesis method.

한편, 상기 SiO2성분을 1~5 wt% 포함하는 규산 나트륨 용액을 만드는 단계는, 고온고압용기(autoclave)에서 1N NaOH 용액속에 자연산 규석(SiO2)을 적당량 넣고 250~350℃, 1,000~1,500bar에서 2~3일 반응시키는 단계와, 상기 반응단계를 거쳐서 SiO2성분이 무게비로 약 1~5% 포함된 무색투명한 규산나트륨 용액을 제조하는 단계를 더 포함하는 것과, 상기 알루민산 나트륨 용액을 만드는 단계는, NaOH 와 Al(OH)3를 비이커 등의 적절한 용기에서 물과 함께 가열하여 액상으로 제조하는 것이 바람직하다.On the other hand, the step of making a sodium silicate solution containing 1 ~ 5 wt% of the SiO 2 component, a suitable amount of natural silica (SiO 2 ) in a 1N NaOH solution in a high-temperature high-pressure container (autoclave) 250 ~ 350 ℃, 1,000 ~ 1,500 reacting at a bar for 2 to 3 days, and preparing a colorless and transparent sodium silicate solution containing about 1 to 5% by weight of SiO 2 component by the reaction step, the sodium aluminate solution In the preparing step, NaOH and Al (OH) 3 is preferably prepared in a liquid phase by heating with water in a suitable container such as a beaker.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명의 요체는 상기한 물질이 현재 세제용 빌더(detergent builder) 등으로 쓰이는 제올라이트 Na-A 분말 제조법과는 다르고(특히 제조 때 쓰이는 원료물질)경제적으로 제조할 수 있으며 제올라이트 Na-A 만으로 이루어진 순수한 물질이나 제올라이트 Na-A 와 제올라이트 Na-P가 적절히 혼합된 물질을 합성할 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention. First, the gist of the present invention is different from the method of preparing zeolite Na-A powder which is currently used as a detergent builder (detergent builder) and the like (particularly a raw material used in manufacturing) and can be manufactured economically and using only zeolite Na-A. It is possible to synthesize a pure material consisting of a pure material or a mixture of zeolite Na-A and zeolite Na-P.

도 1은 본 발명의 제올라이트 Na-A 분말 제조 공정도를 도시한 것으로서, 본 발명의 제조방법은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같은 공정과정을 거친다.FIG. 1 illustrates a process chart of manufacturing zeolite Na-A powder of the present invention, and the method of the present invention undergoes a process as shown in FIG. 1.

본 발명은 주성분이 SiO2와 Al2O3인 도시쓰레기 또는 하수슬러지의 소각재 혹은 용융체로부터 이온교환용 소재로 쓰일 수 있는 물질인 제올라이트류의 화합물 합성법, 특히 제올라이트 Na-A에 대한 합성법으로, 다음과 같은 열수합성에 의해 동일한 과정을 거쳐 제올라이트 Na-A로 합성된다.The present invention is a method for synthesizing a compound of zeolites, which is a substance that can be used as an ion exchange material from municipal waste or sewage sludge incineration or molten metal whose main components are SiO 2 and Al 2 O 3 . It is synthesized into zeolite Na-A by the same process by hydrothermal synthesis as described above.

우선, 도시쓰레기 또는 하수슬러지를 소각한 후 중금속의 유출을 방지하고 고정화시키기 위해 이 소각재를 환원환경 혹은 산화환경 등에서, 적절히 용융시킨다(S3).First, after incineration of municipal waste or sewage sludge, the incineration ash is appropriately melted in a reducing environment or an oxidizing environment in order to prevent and fix the outflow of heavy metals (S3).

용융슬래그는 유리질로서 반응성이 높으므로 규산 나트륨 용액과 대략 4:1 혹은 3:1 정도의 비율(cc/g)로 섞어서 적당한 반응용기에 70~90% 정도를 채운 후, 1~2 몰의 NaAlO2시약을 추가하여 넣고 약 90℃ 이하에서 교반(Stirring)시키면서 1~6시간 이상 가열 후 냉각하는 것이다.The molten slag is glassy and highly reactive, so it is mixed with sodium silicate solution in a ratio of about 4: 1 or 3: 1 (cc / g) and filled in a suitable reaction vessel by about 70-90%, followed by 1-2 moles of NaAlO. 2 Add the reagents, and after cooling at least about 1-6 hours while stirring at about 90 ° C or less.

한편, 소각재는 용융체에 비해 반응성이 적으므로 3~4배의 반응시간이 필요하다(S4). 여기서, 규산나트륨 용액은 고온고압용기(autoclave)에서 1N NaOH 용액속에 자연산 규석(SiO2)을 적당량 넣고 250~350℃, 1,000~1,500bar에서 2~3일 반응시키는 단계를 거친다.On the other hand, incineration ash is less reactive than the melt, so 3 to 4 times the reaction time is required (S4). Here, the sodium silicate solution is subjected to a step of reacting the natural silica (SiO 2 ) in a 1N NaOH solution in a high-temperature high-pressure container (autoclave) for 2 to 3 days at 250 ~ 350 ℃, 1,000 ~ 1500 bar.

그리고, 상기와 같은 반응단계를 거쳐서 SiO2성분이 무게비로 약 1~5% 포함된 무색투명한 규산나트륨 용액을 제조하게 된다(S5).Then, through the above reaction step to prepare a colorless transparent sodium silicate solution containing about 1 to 5% by weight SiO 2 component (S5).

한편, 알루민산 나트륨 용액은 NaOH 와 Al(OH)3를 비이커 등의 적절한 용기에서 물과 함께 가열함으로써 액상의 나트륨 용액을 얻을 수 있다(S6).Meanwhile, the sodium aluminate solution may be obtained by heating NaOH and Al (OH) 3 together with water in a suitable container such as a beaker (S6).

100~200 매쉬 정도로 분쇄한 도시 쓰레기 또는 하수슬러지의 용융체 혹은 용융전의 소각재를 미리 제조한 상기 규산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액과 섞어서 용액온도 약90℃ 이하에서 교반시키면서 1~6시간 이상 가열하면 순수한 제올라이트 Na-A를 합성할 수 있다(S9). 규산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액 그리고 용융체의 혼합비율은 대략 10cc : 3cc : 1~3g이다.After melting the municipal waste or sewage sludge crushed to 100 ~ 200 mash or the incinerator before melting, mix with the above-prepared sodium silicate solution and sodium aluminate solution and stir at a solution temperature of about 90 ℃ or less, Zeolite Na-A can be synthesized (S9). The mixing ratio of sodium silicate solution, sodium aluminate solution and melt is about 10cc: 3cc: 1 ~ 3g.

이 때, 규산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액의 혼합비를 축소하면 소위 A-형 제올라이트 외에 제올라이트 P가 혼합된 물질로서 만들어진다. 합성된 제올라이트가 상온으로 냉각되면 pH 11 이하가 되도록 세척과정을 거쳐 건조시킨다(S7,S8).At this time, if the mixing ratio of the sodium silicate solution and the sodium aluminate solution is reduced, it is made as a material in which zeolite P is mixed in addition to the so-called A-type zeolite. When the synthesized zeolite is cooled to room temperature, the zeolite is dried to a pH of 11 or less (S7, S8).

그리고, 가열시간 및 온도를 조절하면 입도 및 결정형태를 조절할 수 있다. 회전속도(Stirring)는 50~150rpm으로 변화가 가능하다. 상기한 제올라이트 Na-A는 결정학적으로 입방정계에 속하며 Na96Al96Si96O384ㆍ216H2O의 화학조성을 갖지만 화학조성은 제올라이트 특성상 다소의 변화가 가능하다.And, by controlling the heating time and temperature it is possible to adjust the particle size and crystal form. The rotation speed (Stirring) can be changed to 50 ~ 150rpm. Zeolite Na-A is a crystallographically cubic system and has a chemical composition of Na 96 Al 96 Si 96 O 384 ㆍ 216H 2 O, but the chemical composition may be changed in some ways due to the zeolite characteristics.

상술한 바와 같은 본 발명이 종래와 다른 점은 1단계로 SiO2와 Na2CO3로부터 용해용 유리 부스러기(Cullet)를 만들고 2단계로서 이를 다시 액상 물유리로 만드는 대신에, 약 1N NaOH 용액과 자연산 규석(SiO2)으로부터 규산나트륨 용액을 단일단계로 만들고 이것과 도시쓰레기 또는 하수슬러지의 소각제 혹은 이들의 용융체를 주요 원료로 하여 제올라이트Na-A를 열수합성법에 의해 만든다는 점이다.The present invention as described above is different from the prior art in the first step instead of making a glass glass for dissolving (Sullet) from SiO 2 and Na 2 CO 3 in two steps to make the liquid water glass again, about 1N NaOH solution and natural acid Zeolite Na-A is made by hydrothermal synthesis, using sodium silicate solution as a single step from silicate (SiO 2 ) and incinerators of municipal waste or sewage sludge or melts thereof.

즉, 기존 방식이 액체-액체반응에 의한 것이지만 본 발명에 의한 것은 액체-고체의 반응임에도 불구하고 반응속도나 반응물에서는 대동소이하다.That is, although the conventional method is by liquid-liquid reaction, the present invention is almost the same in reaction rate or reactant despite being liquid-solid reaction.

한편, 본 발명이 종래의 기술과 같은 점은 Al(OH)3와 NaOH 등을 사용하여 원료의 하나인 NaAlO2을 만든다는 것과 기타 세척, 건조과정 뿐이다.On the other hand, the present invention is the same as the prior art is to make NaAlO 2 as one of the raw materials using Al (OH) 3 and NaOH and other washing, drying process.

이와 같이 발명된 제올라이트는 Na 대신에 K 등의 알카리 원소로 치환이 가능하므로 해당되는 각종 산업분야에서 실용화시킬 수 있다.The zeolites invented as described above can be substituted with alkali elements such as K instead of Na, and thus can be put into practical use in various industrial fields.

본 발명에서의 제올라이트 Na-A 합성법은 도시쓰레기 또는 하수슬러지의 소각재 혹은 용융체로부터는 물론이고 주성분이 SiO2와 Al2O3인 지정폐기물의 소각재 및 용융체에도 적용이 가능하므로 환경오염을 방지할 수 있고, 이를 재활용할 수 있는 효과가 있다.The zeolite Na-A synthesis method in the present invention can be applied not only to incineration ash or melt of municipal waste or sewage sludge, but also to the incineration ash and melt of designated waste whose main components are SiO 2 and Al 2 O 3 , thereby preventing environmental pollution. And it is effective to recycle it.

또한 현재 Na 대신에 K등의 알카리 원소로 치환이 가능하므로 해당되는 각종 산업분야에서 실용화시킬 수 있는 유용한 발명인 것이며, 기존의 생산과정과는 달리 본 발명에서는 물유리 대신에 단일단계로 규산 나트륨 용액을 합성하여 사용하는 열수반응이며 또한 고체형태의 물질 즉 도시쓰레기 또는 하수슬러지의 용융체, 소각재 등의 유리질 물질 원료를 추가로 첨가할 수 있는 방법으로써 생산원가가 저렴하고 생산효율을 증대할 수 있다. 그리고, A-형 제올라이트는 흡습, 흡취, 증금속 흡착효과가 뛰어나므로 폐기물을 재활용하고 공해문제를 해결할 수 있다.In addition, the present invention is a useful invention that can be used in various industrial fields, since it is possible to substitute an alkali element such as K instead of Na. Unlike the existing production process, the present invention synthesizes a sodium silicate solution in a single step instead of water glass. It is a hydrothermal reaction that can be used in addition to a material in the form of a solid, that is, the raw material of the glass material such as molten metal, incineration ash of municipal waste or sewage sludge can be additionally added, the production cost is low and the production efficiency can be increased. In addition, since the A-type zeolite has excellent moisture absorption, adsorption, and adsorption of thick metal, it is possible to recycle waste and solve pollution problems.

Claims (9)

SiO2성분을 1~5 wt% 포함하는 규산 나트륨 용액과 액상의 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 각각 별도로 제조하는 단계와;Separately preparing a sodium silicate solution containing 1 to 5 wt% of a SiO 2 component and a liquid sodium aluminate (NaAlO 2); 규산 나트륨 용액과 액상의 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 도시 쓰레기 또는 하수 슬러지를 소각, 용융하는 과정에서 대량으로 발생되는 소각재 혹은 용융슬래그와 섞는 단계와;Mixing the sodium silicate solution and the liquid sodium aluminate (NaAlO 2) with incineration ash or molten slag generated in a large amount during incineration and melting of municipal waste or sewage sludge; 규산 나트륨 용액과 액상의 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 소각재 혹은 용융슬래그와 섞인 것을 일정한 반응용기에 70~90% 정도를 채우고 1~6시간 이상 반응시키는 단계와;Reacting a mixture of sodium silicate solution and liquid sodium aluminate (NaAlO 2) with an incineration ash or molten slag in a predetermined reaction vessel with about 70-90% of the reaction mixture and reacting for at least 1-6 hours; 상기 반응단계를 거친 것을 열수합성법에 의해 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using an incineration material or a molten slag comprising the step of obtaining a zeolite mixed with Na-A or Na-A and Na-P by the hydrothermal synthesis method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액 그리고 용융슬래그(혹은 소각재)의 혼합비율은 약 10cc : 3cc : 1~3g 인 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.The mixing ratio of the sodium silicate solution, sodium aluminate solution and molten slag (or incineration ash) is about 10cc: 3cc: 1-3g zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using an incineration ash or molten slag. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 소정비율로 혼합된 산 나트륨 용액과 알루민산 나트륨 용액 그리고 용융슬래그(혹은소각재)는 열수합성반응(hydrothermal reaction)에 의해 용액온도 90℃ 이하에서 교반시키면서 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.The sodium acid solution, the sodium aluminate solution and the molten slag (or incinerator) mixed at a predetermined ratio may be further heated by stirring at a solution temperature of 90 ° C. or lower by a hydrothermal reaction. Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using incineration ash or molten slag. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 도시쓰레기 또는 하수슬러지의 소각재와 반응시켜 열수합성법에 의해 순수 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.Reacting the sodium silicate solution with NaAlO 2 with an incinerator of municipal waste or sewage sludge to produce zeolite mixed with pure Na-A or Na-A and Na-P by hydrothermal synthesis. Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using incineration ash or molten slag. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 하수슬러지로부터 생성된 용융체와 반응시켜 열수합성법에 의해 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.Reacting the sodium silicate solution and NaAlO 2 with a melt produced from the sewage sludge to produce a zeolite Na-A or a mixture of Na-A and Na-P by a hydrothermal synthesis method, characterized in that it further comprises Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using molten slag. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 석탄화력발전소로부터 배출되는 플라이애쉬와 반응시켜 열수합성법에 의해 Na-A 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.Reacting the sodium silicate solution with NaAlO 2 with a fly ash discharged from a coal-fired power plant to produce zeolite mixed with Na-A or Na-A and Na-P by hydrothermal synthesis. Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using incineration ash or molten slag. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규산 나트륨 용액과 NaAlO2를 지정폐기물의 소각재 혹은 용융체와 반응시켜 열수합성법에 의해 A형 혹은 Na-A와 Na-P가 혼합된 제올라이트를 생산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.And reacting the sodium silicate solution and NaAlO 2 with an incineration ash or melt of a designated waste to produce zeolites of type A or Na-A and Na-P mixed by hydrothermal synthesis. Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using slag. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 SiO2성분을 1~5 wt% 포함하는 규산 나트륨 용액을 만드는 단계는, 고온고압용기(autoclave)에서 1N NaOH 용액속에 자연산 규석(SiO2)을 적당량 넣고 250~300℃, 1,000~1,500bar에서 2~3일 반응시키는 단계와;The step of making a sodium silicate solution containing 1 ~ 5 wt% of the SiO 2 component, put a suitable amount of natural silica (SiO 2 ) in 1N NaOH solution in a high temperature autoclave at 250 ~ 300 ℃, 1,000 ~ 1500 bar Reacting for 2-3 days; 상기 반응단계를 거쳐서 SiO2성분이 무게비로 약 1~5% 포함된 무색투명한규산나트륨 용액을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.Zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using an incineration ash or molten slag further comprising the step of preparing a colorless transparent sodium silicate solution containing about 1 to 5% by weight SiO 2 component by the reaction step. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알루민산 나트륨 용액을 만드는 단계는, NaOH 와 Al(OH)3를 비이커 등의 적절한 용기에서 물과 함께 가열하여 액상으로 제조하는 것을 특징으로 하는 소각재 혹은 용융슬래그를 이용한 제올라이트 Na-A 열수합성방법.Step of making the sodium aluminate solution, zeolite Na-A hydrothermal synthesis method using an incinerator or molten slag, characterized in that the NaOH and Al (OH) 3 is prepared in a liquid phase by heating with water in a suitable container such as a beaker. .
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Cited By (4)

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KR100425780B1 (en) * 2001-07-19 2004-04-03 이우근 The manufacture method of adsorbent by hydrothermal reaction of MSWI fly ash
KR100500729B1 (en) * 2002-05-31 2005-07-12 한국지질자원연구원 Synthesis Method of Zeolite Na-P1 using the melting slag
KR100767815B1 (en) * 2006-08-09 2007-10-17 한국전력공사 Method and apparatus for synthesizing a-type and p-type of high pure zeolite using microwave heat source
KR20200133467A (en) * 2019-05-20 2020-11-30 주식회사 포스코 Manufaturing method of zeolite using lithium residue

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100955816B1 (en) 2009-08-17 2010-05-12 (주)이피이엘 Catalyst for converting diesel fuel and method for preparing the same
CN109621903B (en) * 2019-01-31 2021-03-30 上海交通大学 Method for preparing sludge-based carbon zeolite functional material
KR102313785B1 (en) 2021-01-25 2021-10-15 홍진의 Melt treatment method with improved recyclability of incineration ash and fly ash

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100425780B1 (en) * 2001-07-19 2004-04-03 이우근 The manufacture method of adsorbent by hydrothermal reaction of MSWI fly ash
KR100500729B1 (en) * 2002-05-31 2005-07-12 한국지질자원연구원 Synthesis Method of Zeolite Na-P1 using the melting slag
KR100767815B1 (en) * 2006-08-09 2007-10-17 한국전력공사 Method and apparatus for synthesizing a-type and p-type of high pure zeolite using microwave heat source
KR20200133467A (en) * 2019-05-20 2020-11-30 주식회사 포스코 Manufaturing method of zeolite using lithium residue

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