KR20130001208A - 자성 고형 폐기물의 탈유 방법 및 장치 - Google Patents

자성 고형 폐기물의 탈유 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

입상물질 공급 스트림에 처리 용액을 가하여 피처리 슬러리를 만드는 단계; 상기 피처리 슬러리에 기계식 파쇄기를 적용하여 평균 입자 크기를 감소시키는 단계; 상기 피처리 슬러리에 자성 분리기를 적용하여 철함유 슬러리를 만드는 단계; 및 상기 철함유 슬러리에 열 분리기를 적용하여, 탄화수소 부분을 추출하고, 철함유 생성물 스트림을 만드는 단계를 포함하여 구성되는, 공장 슬러지와 같은 오일-함유 입상물질들을 처리하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이러한 기본 방법과 관련 장치는, 예를 들어, 오일-함유 입상물질들에 사이징 공정을 적용하여 입상물질 공급 스트림으로부터 큰 입자들을 제거하고, 다량의 탄화수소 부분을 압축시키거나 다양한 세기의 자성 분리기들을 사용하여 다양한 철 함량의 철함유 슬러리들을 만드는 것을 포함하는, 다수의 방법들에 의해 변경될 수 있다.

Description

자성 고형 폐기물의 탈유 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DE-OILING MAGNETIC SOLID WASTE}
철강 공장 슬러지(steel mill sludge)는, 산화철을 함유하는, 제강 공정 중에 발생되는 물질이다. 간단히 "공장 슬러지(mill sludge)"라고도 하는, 철강 공장 슬러지는 그것의 더 미세한 입자 크기와 더 높은 오일 함량에 의해 밀 스케일(mill scale)과 구별되는 것이 일반적이다. 제강 공정 중에, 그리고 특히 고로(blast furnace) 이후의 프로세싱 중에, 일반적으로 폐수, 산화철계 고형물, 오일 및 그 밖의 탄화수소 화합물들을 함유하는 스트림들이 발생된다. 이 스트림들은 일반적으로 침전 피트(settling pit)에 수집되며, 여기서, 스트림이 일반적으로 더 가벼운 유리 탄화수소들(free hydrocarbons)을 포함하는 상부의 오일 상 또는 층, 상기 오일 상 아래의 수성 층 또는 상, 그리고 공장 슬러지와 밀 스케일을 포함하는 하부 층 또는 상의 3 가지 상들로 분리된다.
공장 슬러지에 존재하는 오일 오염물은 일반적으로 최종 철강 제품들의 제조 중에 상승된 온도들에 노출된 공정 장치로부터의 윤활유 뿐 아니라 최종 철강 제품들의 제조에 사용되는 윤활유와 냉각제로부터 유래한다. 공장 슬러지 전반에 걸친 이러한 오일 오염물은 산화철 함유 슬러지를 제강 공정으로 되돌려 재활용할 가능성을 제한한다. 제강 공정에 수반되는 열은, 유성 물질들(oily substances)로부터 탄화수소들 및 탄화수소들의 다양한 산화물들을 유리시켜서, 공기 오염을 일으키고, 그것을 환경 품질 표준(environmental quality standards)에 부합하기 어렵게 만든다. 또한, (고로들에 대한 공급물을 제조하는) 소결 공장으로 재순환되는 물질이 너무 많은 오일을 함유하는 경우에는, 과도한 탄화수소 방출물들의 문제 외에도 팬 블레이드(fan blades)와 필터 백(filter bags)의 오염 현상과 같은 운전상의 문제들이 생긴다.
많은 산업들에서 그러하듯이, 철강 제조에 의해 발생된 폐기물들의 관리는 줄곧 강화되는 환경 규제로 인해 중요한 쟁점이 되어 왔다. 역사적으로, 철강 제조에 의해 발생된 슬래그(slag) 먼지 및 슬러지는 "폐기물"로 여겨져서, 단순히 쓰레기 매립지, 피트 및 그 밖의 처리장(disposal venues)으로 보내졌다. 방출 물질들을 감소시키고 효율을 향상시킴으로써, 한 때 단순히 "폐기물"이었던 이러한 물질들이 이제는 철저한 개선 및 재활용 노력의 대상인 "부산물(by-products)"이다. 철강 공장은 제조된 강철의 톤(ton) 당 약 900 파운드(pounds)의 고형 폐기물을 발생시키는 것이 일반적이며, 이러한 고형 폐기물은 주로 슬래그, 먼지 및 슬러지로 구성된다. 폐기물의 대부분은 소결 공장들에서 재사용된다. 그러나, 고함량의 탄화수소들을 가진 폐기물은 방출 물질들 및 탄소 오염 문제들을 감소시키기 위해서는 재사용을 위해 철 함유물을 재생이용하기에 앞서 탈유되어야(de-oil) 한다.
수많은 특허들과 특허 출원들에 탈유 슬러지의 다양한 측면들을 다루기 위한 다양한 기술들, 조성물들 및 공정들이 개시되어 있다. 이 특허들의 가르침들을 포함하는 탈유 공정들은 효과가 부분적이었는데, 즉, 오일이 그 당시의 환경 표준들에 부합할 만큼 충분한 양으로 제거되었지만, 이러한 종래 기술의 공정들은 일반적으로 오늘날 필요로 하는 높은 환경 표준들에 이를 수 없다. 종래의 "탈유된" 물질들이 10 중량% 만큼의 오일 [100,000 ppm(parts per million)]을 포함할 수 있었던 반면, 현재의 환경 표준들에 부합하기 위해서는, 재생이용될, 회수된 탈유 고형물이 2,000 ppm 보다 적은 오일, 또는 0.2 중량% 보다 적은 오일을 함유하여야 한다. 더욱 엄격한 환경 규정 요구사항들의 결과로서, 종래의 공정들은 현재는 널리 사용되고 있지 않으며, 이것은 주요 철강 회사들이 쓰레기 매립지에 처리 또는 돈이 많이 드는 폐기를 기다리며 저장되는 수십만 톤의 슬러지를 가지게 한다. 슬러지는 50 건조 중량%(dwt%) 이상의 철을 함유할 수 있기 때문에, 이 저장물들은 귀중한 자원에 해당한다.
전형적인 종래 기술 공정들이 더 새로운 규제들에 의해 요구되는 아주 낮은 수준의 탈유를 달성하는데 어려움이 있거나 달성할 수 없는 하나의 이유는 공장 슬러지 그 자체의 특성에 기인한다. 구체적으로, 공장 슬러지 고형물은, 일반적으로 미세 침니(fine silts) 및 클레이(clays)에 관련된 것과 같은, 아주 미세한 직경들을 가진 입자들을 가지는 것이 특징이다. 아주 작은 입자들은 오일 분자들로 하여금 고형물 입자들과 그리고/또는 이러한 입자들의 응집물들 내에 극도로 단단한 결합을 형성하게 한다. 종래의 공정들은 고형물을 재생이용하기 위해 여러 가지 계면 활성제들, 전단력(shearing forces) 및 탈수 장치들의 용도를 제공한다. 그러나, 이러한 종래의 공정들을 통해 슬러지를 반복 순환시켜도 공장 슬러지의 오일 함량을 2,000 ppm 보다 낮은 요구 수준까지 낮출 수 없는 것이 일반적이다.
대표적인 종래 기술은, 그 내용들 전체가 본 명세서의 참고문헌을 이루는, 미국 특허 제3,844,943호; 제4,091,826호; 제4,177,062호; 제4,288,329호; 제4,326,883호; 제4,585,475호; 제4,738,785호; 제4,995,912호; 제5,047,083호, 제5,125,966호 및 제7,531,046호를 포함한다.
예를 들어, 미국 특허 제7,531,046호에는, 탄화수소들, 고형물 입자들 및 물로 구성된 유성 혼합물(oily mixture)을 처리하기 위한 것으로서, 유성 혼합물을 반응기 챔버에 넣는 단계, 반응기 챔버를 불활성 가스로 퍼징하는(purging) 단계 및 불활성 가스가 충전된 반응기 챔버 내에 스팀 배스(steam bath)를 만드는 단계를 포함하며, 스팀 서지(steam surge)가 고형물 입자들에서 탄화수소 물질을 제거하는, 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 반응기 챔버 온도를 유성 혼합물 내의 탄화수소들에 상응하는 비등점 온도까지 상승시키는 단계를 더 포함하며, 이 상승된 온도가 탄화수소들이 불활성 분위기 내에서 기화되는 온도이다. 반응 챔버가 배기되고(vented), 배출-가스(off-gas)가 탄화수소 생성물로 가공처리되며, 탈유된 고형물 입자들은 원료로서 또는 폐기를 위해 반응 챔버로부터 배출된다.
예를 들어, 미국 특허 제5,125,966호에는, 공장 슬러지를 충분한 물 및 충분한 표면 활성제와 혼합하여 적어도 25 중량%의 고형물 함량과 고형물 기준으로 적어도 4,000 ppm의 표면 활성제를 가진 슬러리를 만드는 단계, 상기 슬러리를 고전단 교반 처리하여 유성 물 에멀젼(oily water emulsion)을 만드는 단계 및 상기 유성 물 에멀젼으로부터 적어도 40 중량%의 고형물을 분리하는 단계를 포함하여 구성되는, 공장 슬러지의 탈유 방법이 개시되어 있다. 이 미니멈 파라미터들의 하나의 예로서, 25 중량% 고형물 (25 중량부 고형물), 적어도 10 중량부 고형물 (40 중량%의 고형물)을 함유하는 100 중량부 이상의 슬러리가 이 방법에 의해 유성 물 에멀젼으로부터 분리될 것이다. 개시된 바와 같이, 공장 슬러지의 이러한 탈유 방법은 공장 슬러지를 이러한 공정으로 처리한 다음에, 회수된 고형물의 오일 함량이 원하는 정도로 감소될 때까지, 유성 물 에멀젼으로부터 회수된 고형물에 대해 이러한 공정 단계들을 반복실시하는 것을 더 포함할 것이 예상되었다.
발명의 요약
입상물질 공급 스트림(particulate feed stream)에 처리 용액(treatment solution)을 가하여 피처리 슬러리(treated slurry)를 만드는 단계; 상기 피처리 슬러리에 기계식 파쇄기(mechanical disrupter)를 적용하여 평균 입자 크기를 감소시키는 단계; 상기 피처리 슬러리에 자성 분리기를 적용하여 철함유 슬러리를 만드는 단계; 및 상기 철함유 슬러리에 열 분리기를 적용하여, 탄화수소 부분을 추출하고, 철함유 생성물 스트림을 만드는 단계를 포함하여 구성되는, 공장 슬러지와 같은 오일-함유 입상물질들을 처리하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이러한 기본 방법은, 예를 들어, 오일-함유 입상물질들에 사이징 공정(sizing operation)을 적용하여 입상물질 공급 스트림으로부터 큰 입자들을 제거하고, 다량의 탄화수소 부분을 압축시키거나(condense) 다양한 세기의 자성 분리기들을 사용하여 다양한 철 함량의 철함유 슬러리들을 만드는 것을 포함하는, 다수의 방법들로 수정될 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 석유계 연화제(petroleum based softening agent), 완화제(emollient), 가용화제(solubilizer) 및 커플링제(coupling agent)를 포함하여 구성되는 용액들을 포함하는, 여러 가지 처리 용액들이 사용될 수 있다. 이 성분들은, 예를 들어, 20 내지 70 중량%의 석유계 연화제, 2 내지 50 중량%의 완화제, 5 내지 25 중량%의 가용화제 그리고 1 내지 10 중량%의 커플링제를 포함하는 처리 용액들을 포함하여, 다양한 양들로 존재할 수 있다. 완화제는 pH 중성 완화제일 수 있으나, 처리 용액의 다른 실시예들이 비-중성 완화제들 및/또는 pH 조절제들 및 완충제들을 포함할 수 있다.
석유계 연화제는 하나 이상의 탄화수소 연료 조성물(들)을 포함할 수 있으며, 완화제는 하나 이상의 글라이콜들을 포함할 수 있고, 가용화제는 하나 이상의 에테르들 및 알코올들을 포함할 수 있으며, 커플링제는 하나 이상의 유기산들(organic acids)을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 처리 용액은, 석유계 연화제가 디젤 연료를 포함하여 구성되고, 완화제가 폴리프로필렌 글라이콜을 포함하여 구성되며, 가용화제가 폴리옥시에텔렌 에테르(polyoxyethelene ether) 및 폴리옥시에텔렌 알코올(polyoxyethelene alcohol)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하고, 커플링제가 다이카복실산(dicarboxylic acid)을 포함하여 구성되는 용액이다.
아래에 그리고 첨부된 도면들에 상세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 개시된 방법을 완성하는데 필요한 일련의 공정들을 수행하도록 구성된 사이징, 운반, 분무, 파쇄, 분리, 가열 및 압축 장치의 어셈블리를 포함하여 구성되는, 개시된 방법들의 실시에 적합한 장치를 또한 포함한다.
아래에 설명된 예시적인 실시예들은 상세한 설명이 첨부된 도면들과 함께 검토될 때 더 명확히 이해될 것이며, 도면들 중에서:
도 1은, 하나의 예시적인 슬러지 제조 공정 및 상응하는 예시적인 슬러지 제조 장치를 도시한다.
도 2는, 하나의 예시적인 분리 및 회수 공정 및 상응하는 예시적인 분리 및 회수 장치를 도시한다.
이 도면들은 예시적인 실시예들에 사용되는 방법들, 구조 및/또는 물질들의 일반적인 특성들을 설명하기 위한 것이며, 아래에 제공된 명세서의 설명을 보충하기 위한 것임을 알아야 한다. 그러나, 이 도면들은 일정 비율로 작성된 것이 아니며, 주어진 실시예의 정밀한 구조 또는 성능 특성들을 정확히 반영하지 않을 수 있고, 예시적인 실시예들에 포함되는 값들 또는 특성들의 범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
발명의 상세한 설명
본 명세서에 개시된 공정 및 관련 장치는 탈유 철강 산업 및 2,000 ppm 보다 적은 오일 함량까지 오일-오염된 다른 폐기물들에 사용될 수 있는 통합 산업 공정을 제공한다. 이 공정 및 장치는, 재생이용 및 재활용으로 하여금 슬러지의 50 건조 중량%(dry weight percent)를 넘을 수 있을 만큼 철 함량의 비율이 증가된 철강 제조 공정을 가능케 한다. 이러한 공정은 안정화되지 않은 슬러지에 그리고 미리 처리되고 그리고/또는 예를 들어, 10 내지 20 건조 중량% 석회(lime) 및/또는 다른 화합물들의 첨가를 통해 안정화된 슬러지에 모두 적용가능하다.
하나의 예시적인 공정과 장치가 도 1과 도 2에 도시되어 있는데, 슬러지 제조 장치 및 방법은 도 1의 장치(100a)에 의하여 나타나 있고, 분리 및 회수 장치 및 방법은 도 2의 장치(100b)에 의하여 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 공장 슬러지 또는 안정화된 공장 슬러지(102)는 침전지(settling pond), 저장조, 탱크 또는 다른 저장 설비(101)로부터 빼내어져서 하나 이상의 스캘핑(scalping) 스크린(들)(104) 또는 너무 큰 파편(debris)(104b), 예컨대, 직경이 4 인치 (10.2 cm) 보다 큰 그러한 입자들을 제거하기 위한 다른 적합한 분리 장치에 공급된다(102a). 알 수 있는 바와 같이, 구체적인 크기 구분(size classification) 및 분류(sorting) 기술(들)의 선택은, 예를 들어, 공장 슬러지의 평균 입자 크기, 입자 크기 분포 및 다운스트림 분리 공정들의 성능(capability)을 포함하는 다수의 요인들에 따라 이루어질 것이다.
스크린(104)을 통과하는 슬러지 공급의 그러한 부분(104a)은 그 다음에 분쇄기(crusher) 또는 밀(mill)(106)에 공급되어 추가적인 프로세싱을 위해 입자들의 크기를 더 감소시킬 수 있다. 그 다음에 분쇄된 슬러지 스트림(106a)은 컨베이어(108)를 통해 제2 스크린 또는 다른 분리기(110)로 이송되어 남아 있는 입자들이 적합한 목표 크기, 예를 들어, 0.5 인치 (1.3 cm) 보다 크지 않은 직경에 근접하게 될 수 있다. 여전히 추가적인 프로세싱을 위한 목표 크기 보다 큰, 분쇄된 슬러지 스트림(106a)의 그러한 입자들은, 재순환 스트림(110b)을 통해 분쇄기로 되돌려 공급되거나 폐기될 수 있다.
펌프(118), 습윤제(wetting agent) 화학제품, 완화제 화학제품, 가용화 화학제품 및 커플링제 화학제품을 위한 세척 화학제품 저장조(들)(120), 물공급 수원(water source)(들)(116), 그리고 예를 들어, 2.0 퍼센트까지의 또는 그보다 높은 농도들을 계량할 수 있는 계량 펌프(들)(122)을 일반적으로 포함하는 세척 시스템이, 공급수(118a)에 화학 처리제들(122a)을 주입하여 세척 용액(118b)을 만들기 위해 사용될 수 있다. 이 세척 용액은 그 다음에 그것이 스크린(110)을 지나가면서 슬러지에 분무되고(124) 그리고/또는 슬러리 혼합 탱크(112)에 주입된다. 슬러리 혼합 탱크에서, 선별된 슬러지와 세척 용액이 합쳐져서 교반됨으로써, 예를 들어, 35 중량% 고형물을 함유하는 슬러리(114)가 만들어진다.
슬러리 스트림(112a)은 그 다음에 추가적인 프로세싱을 위해 물리적 분리기(126)로 펌핑된다. 물리적 분리기(126)는, 예를 들어, 고압 유체(fluid)(128a), 예컨대, 고압 펌프(128)에 의해 공급된, 5,000 내지 10,000 psi (344 내지 689 바아)의 압력 하의 물을 사용하여 벤추리 원리(venturi principal)로 작동하여, 남아 있는 미세한 슬러지 입자들의 응집체들을 더 작은 응집체들과 개개의 입자들로 축소시키고 가공처리된 슬러리 스트림(126a)을 만들기에 충분한 고속의 물 제트류 또는 스트림(water jets or streams) 및/또는 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 공지된 다른 기계식 및/또는 초음파 공정들(도시되지 않음)을 만들어낸다. 알 수 있는 바와 같이, 구체적인 분리 기술(들)의 선택은, 예를 들어, 평균 입자 크기, 입자 크기 분포, 응집의 정도 및 슬러리 스트림 내에서 응집 정도의 분포를 포함하는, 다수의 요인들에 따라 이루어질 것이다.
물리적 분리기(126)로부터의 가공처리된 슬러리 스트림(126a)은 그 다음에 가공처리된 슬러리로부터 충분히 높은 농도의 철 및/또는 다른 자성 금속을 가진 그러한 입상물질들을 제거하도록 구성된 하나 이상의 습식 드럼 자성 분리기들(wet drum magnetic separators)(130, 130')로 이송된다. 제거된 입상물질들(130a), "고형물" 상은, 그 다음에 분리된 고형물을 탈유시키기 위해 더 처리될 수 있다. 자성 분리기(130b)에서 빠져나오는 "액체" 상은, 예를 들어, 종래의 폐수 처리 방법들(134)을 사용하여 처리될 수 있는 흑연을 포함하는, 분리기들에서 제거되지 않은 비-자성 화합물들, 물 및 오일을 일반적으로 포함한다.
자성 분리기에서 빠져나오는 고형물 상(130a)은 일반적으로 여전히 약간의 오일 함량을 가진 철 및 다른 금속들을 함유하는 자성 슬러지로 구성된다. 자성 슬러지는 600-800 ℉ (316 내지 427 ℃)에서 작동하는 저온 추출기(132)로 이송된다. 자성 슬러지가 추출기(132)를 통과함에 따라, 자성 슬러지에 남아 있는 오일 부분이 추출되어 2,000 ppm (mg/kg) 보다 적은 오일 함량을 나타내는 탈유된 슬러지(132a)를 만든다. 탈유된 슬러지(132a)는 회수(146) 및 그것의 철 함유물의 재사용에 적합하다.
저온 추출기로부터의 가스 배출물(gas exhaust)(132b)은 분리된 오일, 더 가벼운 유기물들(lighter organics) 및 그에 포함된 물(entrained water)을 포함한다. 가스 배출물을 응축기(condenser)(138)를 통하여 이동시키는 송풍장치(blower)(136)에 의해 가스 배출물이 추출기(132)로부터 제거될 수 있다.
응축기(138)에서, 오일이 가스 배출물로부터 분리된다. 가스 배출물과 오일은 리시버 탱크(receiver tank)(140)로 흐른다. 리시버 탱크(140)로부터, 오일(140b)이 회수 프로세싱(144)을 위해 추출되고, 가스 배출물(140a)이 적합한 배출-가스 처리 장치(142)로 보내질 수 있다.
본 발명은 장치에 의해 수행된 기능이 달성되는 한 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복합 습식 드럼 자성 분리기들(130, 130')이 슬러지의 철 입자들의 특성에 따라 사용될 수 있다. 다양한 가우스 강도들(gauss strengths), 그리고 그에 따른 다양한 습식 드럼 분리기들이 다양한 크기의 철 입자들을 제거하기 위해 필요할 수 있다. 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들이 알 수 있는 바와 같이, 광범위한 분쇄 및 선별 장치 및 공정들이 알맞은 슬러리 스트림을 만들기에 적합할 수 있기 때문에, 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정한 예시적인 실시예에 한정되지 않는다.
분무 단계(124)에서 주입하기에 적합한 하나의 예시적인 세척 또는 처리 용액은, 20 내지 70 중량% 사이의 양으로 포함되는 석유계 연화제, 예컨대, 디젤 연료; 2 내지 50 중량% 사이의 양으로 포함되는 완화제, 바람직하게는 pH 중성 완화제, 예컨대, 폴리프로필렌 글라이콜; 5 내지 25 중량% 사이의 양으로 포함되는 가용화제, 예컨대, 폴리옥시에텔렌 에테르 및/또는 폴리옥시에텔렌 알코올; 그리고 1 내지 10 중량% 사이의 양으로 포함되는 커플링제, 예컨대, 다이카복실산을 포함하는 조성물이다. 알 수 있는 바와 같이, 선택된 완화제(들)이 pH 중성이 아닌 경우에, 처리 용액은 또한 그 pH를 제어하기 위한 pH 조절제(들) 및/또는 완충제들을 포함할 수 있다. 대개의 경우, 일반적으로 중성 pH가 충분할 것이지만, 공급 슬러리의 특성 및 조성에 따라, 오일 방출을 향상시키고 그리고/또는 다운스트림 공정들에 공급될 피처리 슬러리 용액의 pH를 제어하기 위해 처리 용액의 pH가 조절될 수 있을 것으로 예상된다.
알 수 있는 바와 같이, 세척 용액의 다양한 성분들이 각각 더 광범위한 조성물들을 제공하고 그리고/또는 공정 제어를 단순화시키도록 개별적으로 그리고/또는 하나 이상의 조성물들, 예컨대, 마스터 배치 포뮬레이션(master batch formulation)(들)로서 다루어질 수 있다. 세척 용액의 성분들은, 오일과 고형물 입자들 사이의 화학적 결합들을 약화시키면서도, 물리적 분리기(126)에서 슬러지 입자들의 분해(disaggregation)의 준비로서 오일을 유동시키는(mobilize) 것을 돕는 결합 효과를 가진다.
이 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 또한 슬러지 제조 공정 그리고 분리 및 회수 공정과 장치, 즉, 단일화 공정 및 그에 상응하는 장치의 전단(front end) 및 후단(back end)이 슬러지의 타입, 탄화수소 로딩 레벨(loading level)과 조성, 그리고 가공처리된 슬러지의 의도된 용도와 같은 요인들을 고려하여 특정 용도들을 위해 더 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 장치 및 공정 유체들이 특정 수요들 및 특정 용도의 요건들에 맞추어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명을 그 특정한 예시적인 실시예들을 참조하여 상세히 도시하고 설명하였으나, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 다음의 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서 형태 및 세부사항들에 대한 다양한 변경들이 거기에 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 입상물질 공급 스트림에 처리 용액을 가하여 피처리 슬러리를 만드는 단계;
    상기 피처리 슬러리에 기계식 파쇄기를 적용하여 평균 입자 크기를 감소시키는 단계;
    상기 피처리 슬러리에 자성 분리기를 적용하여 철함유 슬러리를 만드는 단계; 및
    상기 철함유 슬러리에 열 분리기를 적용하여, 탄화수소 부분을 추출하고, 철함유 생성물 스트림을 만드는 단계를 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일-함유 입상물질들에 사이징 공정을 적용하여 상기 입상물질 공급 스트림으로부터 큰 입자들을 제거하는 단계를 더 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    다량의 탄화수소 부분을 압축시키는 단계를 더 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용액이,
    석유계 연화제;
    완화제;
    가용화제; 및
    커플링제를 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 처리 용액이,
    20 내지 70 중량%의 석유계 연화제;
    2 내지 50 중량%의 완화제;
    5 내지 25 중량%의 가용화제; 및
    1 내지 10 중량%의 커플링제를 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 완화제가 pH 중성 완화제인, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 처리 용액이, pH 조절제들 및 완충제들로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 더 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 완화제가 pH 중성 완화제인, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 처리 용액이 pH 조절제들 및 완충제들로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 더 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 석유계 연화제가 탄화수소 연료 조성물을 포함하여 구성되고;
    상기 완화제가 글라이콜을 포함하여 구성되며;
    상기 가용화제가 에테르들 및 알코올들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하고; 그리고
    상기 커플링제가 유기산을 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 석유계 연화제가 디젤 연료를 포함하여 구성되고;
    상기 완화제가 폴리프로필렌 글라이콜을 포함하여 구성되며;
    상기 가용화제가 폴리옥시에텔렌 에테르 및 폴리옥시에텔렌 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하고; 그리고
    상기 커플링제가 다이카복실산을 포함하여 구성되는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기계식 파쇄기가, 상기 피처리 슬러리 내의 응집체들 및 응집물들을 감소시키기에 충분한 고압 유체 제트류(high-pressure fluid jet)로 상기 피처리 슬러리에 충격을 주는 것을 포함하는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기계식 파쇄기가 상기 피처리 슬러리 내의 응집체들 및 응집물들을 감소시키기에 충분한 크기의 초음파 에너지로 상기 피처리 슬러리에 충격을 주는 것을 포함하는, 오일-함유 입상물질들의 처리 방법.
  14. 입상물질 공급 스트림에 처리 용액을 가하여 피처리 슬러리를 만들도록 구성된 분무장치(sprayer);
    상기 피처리 슬러리를 수용하고 파쇄하여 상기 피처리 슬러리 내의 평균 입자 크기를 감소시키도록 구성된 기계식 파쇄기;
    상기 피처리 슬러리의 자성 부분을 제거하여 철함유 슬러리를 만들도록 구성된 자성 분리기; 및
    상기 철함유 슬러리로부터 탄화수소 부분을 증발시키고 제거하기에 충분한 온도까지 상기 철함유 슬러리를 가열하도록 구성된 열 분리기를 포함하여 구성되는,
    제1항의 방법에 의해 오일-함유 입상물질들을 처리하기 위한 장치.
  15. 오일-함유 입상물질들로부터 큰 입상물질들을 분리하도록 구성된 사이징 장치(sizing equipment)를 더 포함하여 구성되는,
    제2항의 방법에 의해 오일-함유 입상물질들을 처리하기 위한 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기계식 파쇄기가 5,000 내지 10,000 psi (344 내지 689 바아)의 압력에서 상기 피처리 슬러리에 작업 용액(working solution)의 제트류를 가하는, 오일-함유 입상물질들을 처리하기 위한 장치.
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