KR20120129879A - 인산염 및 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염 또는 알칼리토산화물의 제조방법 - Google Patents

인산염 및 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염 또는 알칼리토산화물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 인산염 및/또는 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염, 및 알칼리토산화물의 제조방법에 관한 것이다:
(a) 500 내지 1100℃의 온도에서 무산소 및 환원조건하에 열분해 공정에서 뼈 및/또는 어류의 뼈, 또는 이들의 조합을 가열하여, 다른 물질 중에서도 고에너지 가스, 증기, 및 탄소를 생성하는 단계;
(b) 산화단계에서 산화조건하에 (a) 단계에서 생성된 탄소를 연소시켜 알칼리 토탄산염, 알칼리토산화물, 및 알칼리토인산염의 무기라디칼을 생성하는 단계.

Description

인산염 및 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염 또는 알칼리토산화물의 제조방법{Method for producing phosphates and compounds containing phosphate, in particular alkaline-earth phosphates, alkaline-earth silicophosphates or alkaline-earth oxides}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 인산염 및 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염 또는 알칼리토산화물의 제조방법에 관한 것이다.
인산염은 예를 들어 비료, 세제첨가제, 식품첨가제, 사료, 및 부식억제제와 같은 다양한 화학의 제조에 중요한 역할을 한다. 화학용어로, 인산염은 오르토인산(orthophophoric acid)의 염 및 에스테르이다. 인산염은 화산퇴적물 또는 퇴적광상(sedimentary deposits)으로부터 추출된다. 그러나, 가까운 장래에는 매장량이 고갈되고, 그 결과 인산염의 부족 및 가격 상승이 예측가능하다. 따라서, 인산염의 공급을 보장하기 위해 하수 슬러지(sewage sludge)로부터 인산염을 분리하려는 노력이 계속해서 이루어지고 있었다.
자연상태의 인산염의 주요매장지는 북부 아프리카, 모로코, 서부 사하라, 콜라 반도(Kola Peninsula), 러시아, 플로리다, 남아프리카 및 중국이다. 또한, 사우디 아라비아에도 다른 매장지들이 있다; 다른 채광장의 일부는 이미 고갈되었다.
상기한 바와 같이, 인산염 자원은 가까운 장래에 고갈될 것이다. 이러한 광물자원들의 대부분이 카드뮴을 비롯한 기타 중금속들을 포함하고 있다는 점 또한 주요 문제이다. 많은 산업화된 국가들은 이미 비료 내의 카드뮴 농도에 대한 제한기준을 확립하였다. 콜라(Kola)만이 유일하게 유럽공동체에서 카드뮴 및 중금속의 허용 기준치 이하로 인회석이 나는 채광지역이다. 그 결과, 인산염의 가격 및 이로부터 생산된 제품들, 특히 비료의 가격이 매우 크게 증가한다. 따라서, 점차 오염되지 않은 자원으로부터 얻은 인산염을 이용하는 쪽으로 이행이 이루어져야만 한다.
하수 슬러지(sewage sludge)로부터 인산염의 회수는 불행히도, 불만족스러운 인산염의 양과 질로 이어진다. 또한, 하수 슬러지로부터 침전, 물리적/생물학적으로 농축 및 (중)금속을 함유하지 않은 인산염을 생산하는데 소요되는 시간과 노력은 매우 크며, 상당한 에너지를 필요로 한다.
뼈 및 어류의 뼈가 높은 미네랄 함량을 지니고, 주로 칼슘 및 인산염으로 구성되어 있다는 것은 잘 알려져 있다. 뼈 또는 어류의 뼈를 소각하면, 회백색의 다공성 뼈 재(ash)가 생산되는데, 이것은 약 80%의 인산칼슘, 6.6%의 탄산칼슘 및 약 1.4%의 인산 마그네슘으로 구성된다. 인산염의 선택적 생산을 위한 이러한 자연적 인산염 자원은 현재까지는 주목을 받지 못하였다.
유기물질로부터 인산염의 생산은 알려져 있다. 비교 참고문헌으로는 공개본 DE 103 12 603 B4, DE 102 23 657 B4, DE 101 24 073 B4, DE 101 40 312 A1, DE 100 30 550 A1, 또는 JP 2003-1761189, 등을 예로 들 수 있다. 그러나, 이러한 공개문헌들은 인산염의 생산에 대해서는 다루고 있지 않거나 또는 1 단계의 방법들에 관하여서만 기재하고 있을 뿐, 본 발명에 따른 신규한 2 단계의 방법과는 비교될 수 없다.
본 발명의 목적은 인산염 및/또는 인산염-함유 화합물의 제조방법을 제공하는 것이다. 상기 방법에 의하여 제조된 인산염 및/또는 인산염-함유 화합물은 신속하고, 비용-효율적이며, 고수율 및 고순도로 효율적으로 제조될 수 있다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특성을 지닌 방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 2단계 방법을 사용하면, 자연 광상 및 다른 광물원으로부터 인산염 제조시에 현존하는 단점들을 방지할 수 있다. 특히, 인산염은 고수율 및 화학적으로 거의 순수한 형태로 얻어진다. 본 발명의 방법에 의하여 제조된 인산염은 카드뮴 및 중금속을 거의 포함하지 않는다; 이들은 최종산물 내 어느 허용치보다 훨씬 낮은 정도의 무해한 양만이 존재한다. 카드뮴 오염 및 중금속 오염은, 자연적으로 존재하는 인산염 자원에 있기 때문에, 본 발명의 제조방법에 의하여 방지된다. 인산염 또는 인산염-함유 화합물의 비용 효율적이고 빠른 방법이 본 발명에 의해 제공된다.
또한, 화학적으로 순수한 인산을 상기한 방법으로 생산할 수 있다.
본 발명의 인산염 및/또는 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염 및 알칼리토산화물의 제조방법은 하기의 단계를 포함한다:
(a) 500 내지 1100℃의 온도에서 무산소 및 환원조건하에 열분해 공정에서 뼈 및/또는 어류의 뼈, 또는 이들의 조합을 가열하여, 다른 물질 중에서도 고에너지 가스, 증기, 및 탄소를 형성하는 단계;
(b) 산화단계에서 산화조건하에 (a) 단계에서 생성된 탄소를 이차 연소시켜 알칼리토탄산염, 알칼리토산화물, 및 알칼리토인산염의 무기잔류물을 형성하는 단계.
회수된 고순도의 알칼리토인산염은 비료로서 또는 인산으로 추가 처리하는데 적합하다.
(a) 단계에서, 뼈 및 어류의 뼈는 약 500 내지 약 1100℃의 온도에서 환원조건하에 이들의 유기 및 무기 성분으로 분해된다. 뼈 또는 어류의 뼈들은 바람직하게는 사전에 조잡하게 빻는다. 그렇게 해서, 유기분자사슬들은 수소, 일산화탄소, 메탄과 같은 실질적으로 고에너지 가스로 분해된다. 이러한 가스의 속박에너지(bound energy)는, 예를 들어 전류의 생산에 사용될 수 있다.
본 발명자들은 (a) 단계로부터의 잔류물이 5 내지 20%의 상당한 잉여 순수 탄소를 제외하고, 다양한 인산 칼슘뿐만 아니라, 주로 탄산 칼슘 및 탄산 마그네슘 및/또는 칼슘산화물 및 마그네슘 산화물로 구성된다는 것을 알아내었다. 이 탄소는 이어서 (b) 단계에서 산화적으로 연소되고, 이에 의해 다시 상당한 양의 에너지를 방출한다. 마지막으로, 알칼리토탄산염, 알칼리토산화물, 및 알칼리토인산염의 무기잔류물이 남게 되는데, 이것은 유기물질이 거의 전무하고 특히, 예를 들어 프리온과 같은, 유해한 미생물을 포함하지 않는다.
(a) 단계는 바람직하게는 700 내지 900℃의 온도에서 수행된다. 인산염 또는 인산염-함유 화합물의 수율은 이 온도에서 가장 높다.
또한, 만일 반응 혼합물이 반응 전에 적합한 기술수단(예를 들어, 교반기, 회전장치)을 사용하여 (a) 단계의 완료 전 및/또는 (b) 단계의 시작 전에 회전된다면 이로운 것으로 증명되었다. 그 결과, 더 높은 에너지 및 인산염 수율이 이루어질 수 있다. 이 공정은 점점 더 효율적으로 진행된다.
또한, 마그네슘 화합물 또는 칼륨 화합물이 상기 공정에 첨가될 수 있다. 미정제 마그네사이트(MgCO3)의 선택적인 첨가는 조절된 농도의 미네랄 고체 마그네슘(Mg) 또는 산화마그네슘(MgO)을 가져온다. 10 내지 40%, 바람직하게는 25%의 마그네사이트(MgCO3)가 첨가되면, 약 10%의 산화마그네슘(MgO)이 생성된다. 이는 식물 및 동물의 영양의 면에서 농업적 용도로서의 중요성이 점점 증가함을 의미한다. 또 다른 실시예에서는, 유기 미네랄 칼륨 화합물이 뼈 및/또는 어류 뼈 또는 이들의 조합에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 이들은 식물성 또는 동물성 지방 및 오일의 에스테르화 또는 트랜스 에스테르화에서 유래한다. 이와 관련하여, 칼륨화합물은 상당한 양의 다양한 지방산과 함께 부산물로 생성된다. 이는 본 발명의 방법에 있어서 에너지 균형을 더 개선시킨다. 칼륨은 상기 공정의 말미에 무기 칼륨 화합물의 형태로서 존재하는데, 예를 들어 탄산염 및/또는 황산염 및/또는 인산염에 결합된 채로 존재한다. 그 결과, 예를 들면 곡류 생산에 적합한 인산염-칼륨-석회-마그네슘 비료가 생산될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기 미네랄 칼륨 화합물은 환원기(reductive phase) 전에 첨가된다.
바람직한 실시예에서, 예를 들어 물유리(water glass), 규조토(kieselguhr), 및/또는 퍼라이트(perlite) 형태의 실리콘 화합물들은 뼈 및/또는 어류의 뼈 또는 이들의 조합에 첨가된다. 공정의 온도에서, 상기 실리콘 화합물의 분해 및 최종적으로 알칼리토규산 인산염을 생성하기 위한 알칼리토금속과 인산염의 결합이 발생한다. 이러한 화합물들은 특히 미네랄이 적은 토양의 개선을 위한 비료로서의 용도에 적합하다.
알려진대로, 실리콘 화합물, 예를 들어 규조토를 첨가하면, 산화적인 이차 연소 동안 소위 알칼리토규산 인산염 복합체의 생성이 발생한다. 이에 의해 유발되는 인산염의 용해도는 그들의 조성 및 총 이용가능성에 있어서, 알려진 소성인비(calcined phosphate), 예를 들어 레나니아 인비(Rhenania phosphate)에 상응한다. 기본적으로 활성 칼슘 및/또는 마그네슘 화합물은 선택된 온도에 의존적으로 존재하는데, 이들은 900℃ 미만의 온도에서는 탄산염, 또는 900℃를 초과하는 온도에서는
Figure pct00001
산화물로 존재한다.
(a) 단계 및/또는 (b) 단계에서 회수된 에너지는 상기 공정으로 되돌려보낼 수 있다. 바람직하게는, 유기 뼈 성분을 가열함으로써 형성된 가스 또는 증기는 연소된다. 가스 및 증기들은 사용된 뼈, 어류의 뼈, 및 적용가능한 첨가제를 가열하는데 사용될 수 있다.
상기 방법에 의하여 제조된 인산염 또는 인산염-함유 화합물들은 주로 인산이칼슘(dicalcium phosphate) 및 인산삼칼슘(tricalcium phosphate)이다.
동물의 뼈 및 어류의 뼈로부터 얻은 인산염 화합물, 인산염 실리콘 및 마그네슘 화합물의 화학적 순도는, 상기한 자연적으로 존재하는 모든 광상(deposit)에서 얻은 인산염에 대한 중금속 량에 관하여 명백히 우수하다. 이것은 고 카드늄 농도와 비교하여, 카드뮴원소의 양과 특히 관련이 있으며, 퇴적 인산염에서는 부분적으로 카드뮴의 허용치를 초과한다.
본 발명의 방법은 또한 중금속을 제거하는데 적합하다. 중금속은 예를 들어, 납, 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 아연 및 수은이다. 환원조건 및 무산소 상태하에 첫번째 단계의 열분해 동안 상당한 양의 중금속이 이미 가스상(gas phase)으로 도입되고, 제거된다. 중금속의 추가 환원은 이어지는 산화단계에서 발생한다. 결과물은 낮은 중금속 함량을 지닌 고순도의 산물이다.
본 발명의 방법은 (a) 단계 및 (b) 단계에서 회수된 에너지의 회귀로 인하여 완전히 독자적으로 실시될 수 있다. 외부 에너지의 투입은 단지 초기 시작기(startup phase)동안만 필요하다. (a)단계 및 (b)단계의 모든 공정 또한 동일한 반응용기 내에서 실시할 수 있거나 또는 다른 용기에서 순차적으로 실시할 수 있다(배치법).
동물의 뼈 및 어류의 뼈로부터 에너지를 회수할 뿐만 아니라, 고품질의 인산염을 획득하기 위한 본 발명의 방법은 전 세계적으로 원재료, 특히 인산염의 생산을 위한 원재료의 경쟁 완화에 기여할 수 있다. 예를 들어, 150,000 t/a[tonnes/annum]의 인산염(P2O5)은 1,000,000 t/a의 동물 뼈와 어류의 뼈로부터 얻을 수 있는데, 이는 도축폐기물로부터 이용 가능할 것이다. 이것은 현존하는 또는 미래의 인산염 매장량과 관련된 문제들의 많은 부분을 해결할 수 있다. 또한, 이 방법의 양(positive)의 에너지 균형은 본 발명의 방법의 경제적 및 생태적 공정설계에 기여한다.
하수 슬러지로부터 인산염을 회수하는 것은 매우 비용이 많이 들고 복잡하며, 만족스러운 해결방안을 제공하지 못한다. 본 발명의 방법을 이용하면, 간단하고 신속하게 인산염 또는 인산염-함유 화합물을 회수하는 것이 가능하다. 상기 방법에 의하여 제조된 각각의 제품들은 적용분야에 따라서 다른 방법으로 더 처리될 수 있다. 예를 들어, 회수된 알칼리토인산염을 식품 등급의 황산으로 처리하면 거의 화학적으로 순수한 인산염이 얻어진다. 본 발명의 방법에 의하여 제조된 인산염의 수율 및 순도는 전 세계적으로 매장되어 있는 인산염으로는 얻어질 수 없다.
본 발명은 비료, 화장품, 세제, 의약품, 식품, 사료제품, 및 다른 인산염-함유 화학제품의 생산에 사용될 수 있다.
본 발명의 가능한 변형은 하기의 도면에 더욱 자세하게 기재되어 있다.
인산염 또는 인산염-함유 화합물의 제조를 위한 다른 플랜트의 부분들은 도면에 나타내었다.
뼈 및/또는 어류의 뼈들은 (a) 단계를 거치기 전에, 먼저 박스피더(box feeder, 10)에 위치되고, 회전 튜브(rotating tube, 12)로 회전된다. 뼈 또는 어류의 뼈들의 가열은 열분해기(13) 내에서 환원조건하에 고온에서(바람직하게는 500 내지 1100℃ 사이) 발생한다. 상기 단계 이후, 반응 혼합물을 두번째 회전 튜브(14)로 다시 회전시키고, 산화적 이차 연소를 위한 또 다른 기구(15)에 넣는다. 상기한 바와 같이, 두 번째 공정 부분 (b)는 동일한 반응 용기 내에서 수행될 수 있다.
산화적 이차 연소는 500 내지 1200℃의 온도에서 일어난다. 첫 번째 단계 및 두 번째 단계에서 발생한 고에너지 가스와 증기들은, 에너지 처리를 위한 기구(13, 14)로부터 배출구(19, 21)를 통하여 수집된다.
두 번째 공정 단계에 의하여 제조된 인산염 또는 인산염-함유 화합물(알칼리토인산염)은 추가적인 도구(16)를 이용하여 수집되거나 또는 적용분야에 따라서 더 처리될 수 있다.
이차 연소챔버(20)는 에너지 회수를 위하여 제공되는데, 여기서 발생된 가스(23)들은 최종적으로 스팀발전기(22)로 이동하게 된다. 바람직한 추가적인 부분, 특히 필터(24) 및 굴뚝(26)이 더 표시된다. 여과단계 동안 발생하는 분진은 집진기(27)로 수집될 수 있다.
도 1은 본 발명의 인산염 및/또는 인산염-함유 화합물의 제조를 위한 플랜트를 나타낸 도이다.
실시예 1:
도축폐기물로부터 얻은 뼈들은 첫 번째 단계인 (a) 단계에서 환원조건하에 다른 온도(실험변수 V1, V2 및 V3)로 처리되었다. 동일한 실험 변수에서 얻은 샘플들은 두 번째 단계인 (b) 단계에서 산화적으로 연소되었다(실험변수 V1.1, V2.2, V3.1). 각각의 실험 변수에 대하여, 인산염용해도는 환원적 처리 및 산화적 이차 연소반응 후 측정되었다.
미네랄 산-가용성 인산염의 양이 산화적 이차 연소단계(단계 (b))의 다운스트림 방향 연결에 의하여 증가될 수 있다는 것은 명백해졌다.
다른 온도 및 다른 산화적 이차 연소조건에 따른, 동물 뼈의 환원적 처리 후의 인산염의 용해도는 표 1에 나타내었다. 실험 변수들은 환원적 및 산화적 처리에 따라 나타내었다.
환원
실험 변수 V1 V2 V3 V4
온도 500℃ 700℃ 900℃ 1100℃
P2O5로서 인산염 % % % %
미네랄 산-가용성 인산염 내
2% 포름산에 용해되는 인산염 내
2% 시트르산에 용해되는 인산염 내
알칼리암모늄시트르산-가용성 인산염 내		 30.0 33.6 34.4 33.7
28.7 30.0 30.0 29.0
24.9 23.7 23.3 21.6
3.1 2.7 2.7 2.0
산화
실험 변수 V1.1 V2.1 V3.1
온도 850℃ 850℃ 850℃
P2O5로서 인산염의 비율 % % %
미네랄 산-가용성 인산염 내
2% 포름산에 용해되는 인산염 내
2% 시트르산에 용해되는 인산염 내
알칼리암모늄시트르산-가용성 인산염 내		 39.5 40.2 40.4
21.8 17.7 19.5
16.9 13.9 14.8
2.9 2.3 2.0
환원기(reductive phase)의 잔류물 중 인산염의 함량은 31.0% (V1) 내지 34.4% P2O5(V3) 이다. 따라서, (a) 단계에서 최적의 P2O5 수율은 700℃(V2) 내지 900℃(V3)에서 일어난다. 더 높은 온도는 P2O5 의 상당한 이득을 나타내지 않았다. 인산이칼슘(dicalcium phosphate, 알칼리 암모늄 시트르산-가용성 인산염), 인산삼칼슘(tricalcium phosphate, 2% 포름산/시트르산에 용해되는 인산염), 및 미네랄 산-가용성 인산염들은 상당량으로 존재하며, 이들은 식물의 영양 및 추가적인 정보로서의 가치가 크다.
총 잔여 탄소가 산화기(oxidative phase)에서 열에너지로 전환된다는 것은 더 설명할 수 있었다. 산화적 조건 하에서 P2O5 의 결합형태는 인산삼칼륨으로의 변화를 겪게 된다.
(b) 단계의 산화적 처리에 있어서, 총 P2O5 의 농도는 19.6% 에서 27.4%로 증가한다. 또한, 실험 변수 V2.1 및 V3.1은 40% 이상의 P2O5 농도를 가진다. 이러한 높은 수치는 자연상태에서는, 예를 들면 콜라(Kola) 인회석과 같은 화산 인회석에서만 존재한다.
다른 온도에서 동물 뼈의 환원적 처리 후, 또는 산화적 이차 연소 후의 총 탄소 함량(TC, total carbon content) 및 무기물질의 함량의 발생은 실시예 1에 기재된 과정에 기초하여 측정되었다. 각각의 실험 변수는 환원적 및 산화적 처리에 따라 표 2에 열거되었다.
환원
실험 변수 V1 V2 V3 V4
온도 500℃ 700℃ 900℃ 1100℃
총 탄소 및 유기 물질의 비율 % % % %
총 탄소(TC)
유기물질		 15.1 13.3 11.3 10.9
20.7 16.7 13.6 15.9
산화
실험 변수 V1.1 V2.1 V3.1
온도 850℃ 850℃ 850℃
총 탄소 및 유기 물질의 비율 % % %
총 탄소(TC)
유기물질		 0.6 1.2 1.5
0.5 0.8 0.8
산화적 이차 연소 후의 총 탄소(TC) 및 유기 물질이 거의 모두 열 에너지로 전환되었음은 명백하다. 첫 번째 공정 단계 (a) 이후, 첫 번째 기에서의 잔여 탄소 함량은 1100℃의 온도에서 10.9% 내지 500℃의 온도에서 15.1%로 그 함량을 달리한다. 동일한 경향이 유기물질의 함량에 있어서도 명백하게 나타난다.
실시예 3:
본 발명에 따라 제조된 인산염 또는 인산염-함유 화합물의 이점은 이렇게 하여 얻어진 인산염 화합물이 매우 낮은 정도의 중금속을 포함한다는 것이다. 자연적으로 존재하는 인산염 자원은 명백하게 중금속, 특히 카드뮴에 오염되어 있다.
다른 온도 및 산화적 이차 연소 조건하에서 동물 뼈의 환원적 처리 후의 고형물질의 중금속 함량은, 지금까지 얻을 수 있는 자원에서 이용가능하기 때문에, 미정제 인산염(crude phosphate)과 비교하여 표 3에 나타내었다. 또한, 독일 비료 규칙(German Fertilizer Regulations, Dun VO/03)에 따른 허용치를 나타내었다.
환원
실험 변수 V1 V2 V3 V4
온도 500℃ 700℃ 900℃ 1100℃
중금속 함량 ppm ppm ppm ppm
비소(As)
납(Pb)
카드뮴(Cd)
수은(Hg)
탈륨(Thallium,Tl)		 <2.00 <2.00 <2.00 <2.00
2.77 1.96 1.90 2.50
<0.50 <0.50 <0.50 <0.50
<0.05 <0.05 <0.05 <0.05
0.745 0.50 0.50 <0.50
산화
실험 변수 V1.1 V2.1 V3.1
온도 850℃ 850℃ 850℃
중금속 함량 ppm ppm ppm
비소(As)
납(Pb)
카드뮴(Cd)
수은(Hg)
탈륨(Thallium,Tl)		 2.61 <2.00 <2.00
2.98 <1.00 <1.00
<0.50 <0.50 <0.50
<0.05 <0.05 <0.05
<0.50 <0.50 <0.50
실험 변수 모로코 알제리 이스라엘 허용치
온도 미정제 미정제 미정제 Dun VO/03
중금속 함량 ppm ppm ppm ppm
비소(As)
납(Pb)
카드뮴(Cd)
수은(Hg)
탈륨(Thallium,Tl)		 13.3 4.05 N/A
3.54 3.62 N/A
22.0 19.0 4.0
<0.05 <0.05 N/A
<0.05 2.12 N/A		 40
150
1.5
1
1
*대표값(typical value)
심지어 본 발명의 방법의 첫 번째 공정 단계만 거친 후에도 각각의 실험 변수에서 카드뮴이 거의 검출되지 않았다는 점은 명백하다. 모로코, 알제리, 이스라엘에서 채취한 인산염의 중금속 함량은 명백히 본 발명에 따라 제조된 제품의 값을 상회하였다. 또한, 부분적으로 이들의 중금속 함량은 허용치를 명백히 초과하였고, 그 결과 이 지역에서 채취한 인산염들은 추가적인 처리 없이는, 예를 들어 비료로서 사용될 수 없다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 인산염은 화학적으로 매우 순수하다.
실시예 4:
하기 표 4는 본 발명에 따른 대안 공정 도입이 긴급함을 나타낸다. 인산염 자원의 매장량의 상당수가 단기 또는 중기적으로 더 이상 이용할 수 없게 될 것이다.
모로코 튀니지 요르단 이스라엘 남아프리카 러시아 미국 중국
매장량 % 34 N/A 5 N/A 9 N/A 6 39
생산량 % 17 5 N/A N/A N/A 7 26 21
인산염 매장량의 상당수가 이미 고갈되었거나 또는 차후 몇 년 내지 몇십 년 이내에 고갈될 것이다. 대안 공정의 도입이 이루어지지 않는다면 가격이 급격하게 증가할 것임이 예상된다.

Claims (13)

  1. (a) 500 내지 1100℃의 온도에서 무산소 및 환원조건하에 열분해 공정에서 뼈 및/또는 어류의 뼈, 또는 이들의 조합을 가열하여, 다른 물질 중에서도 고에너지 가스, 증기, 및 탄소를 형성하는 단계;
    (b) 산화단계에서 산화조건하에 (a) 단계에서 생성된 탄소를 이차 연소시켜 알칼리 토탄산염, 알칼리토산화물, 및 알칼리토인산염의 무기잔류물을 형성하는 단계;를 포함하는 인산염 및/또는 인산염-함유 화합물, 특히 알칼리토인산염, 알칼리토규산인산염 및 알칼리토산화물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 700 내지 900℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (a) 단계 및/또는 (b) 단계 전에 뼈 및/또는 어류의 뼈, 또는 이들의 조합을 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 마그네슘 화합물 및/또는 칼륨 화합물을 뼈 및/또는 어류의 뼈 또는 이들의 조합에 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 10 내지 40%, 바람직하게는 25%의 MgCO3를 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 물유리, 규조토, 및/또는 퍼라이트(perlite) 형태의 실리콘 화합물을 뼈 및/또는 어류의 뼈 또는 이들의 조합에 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 단계 및 (b) 단계가 동일한 반응 용기 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 단계 및/또는 (b) 단계에서 회수된 에너지가 공정으로 회귀되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 단계에서 생성된 가스들은 흡입되어 제거되고, 탈황(desulfurized)되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 탈황은 황세균(sulfur bacteria)을 사용하여 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 포함하는 인산(phosphoric acid)의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, (b) 단계에서 생성된 인산염 또는 인산염-함유 화합물들은 황산(sulfuric acid)과 반응되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 인산염 또는 인산염-함유 화합물의 비료생산용, 화장품용, 세제용, 의약품용, 식품용, 사료용, 및 다른 인산염-함유 화학제품용 용도.
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