KR20150015019A - 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트 - Google Patents

인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트 Download PDF

Info

Publication number
KR20150015019A
KR20150015019A KR1020147036775A KR20147036775A KR20150015019A KR 20150015019 A KR20150015019 A KR 20150015019A KR 1020147036775 A KR1020147036775 A KR 1020147036775A KR 20147036775 A KR20147036775 A KR 20147036775A KR 20150015019 A KR20150015019 A KR 20150015019A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
phosphorus
plant
gas
starting material
Prior art date
Application number
KR1020147036775A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101690403B1 (ko
Inventor
디르크 로어베르크
베르톨트 슈테게만
귄터 슈나이더
루드비히 헤르만
Original Assignee
오토텍 (핀랜드) 오와이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오토텍 (핀랜드) 오와이 filed Critical 오토텍 (핀랜드) 오와이
Publication of KR20150015019A publication Critical patent/KR20150015019A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101690403B1 publication Critical patent/KR101690403B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/04—Purification of phosphorus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/004—Sludge detoxification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Abstract

인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법으로서, (i) 제 1 반응기 (1) 에서 상기 출발 물질을 700 내지 1,100℃ 의 온도까지 가열하고, 연소 가스를 인출하는 단계, 및 (ii) 가열된 상기 출발 물질을 제 2 반응기 (6) 로 이송하고, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물을 첨가하고, 프로세스 가스를 인출하는 단계를 포함하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.

Description

인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트{PROCESS AND PLANT FOR SEPARATING HEAVY METALS FROM PHOSPHORIC STARTING MATERIAL}
본 발명은 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트 (plant) 에 관한 것이다.
인산염은 식물의 광합성에 있어 매우 중요한 영양분이므로, 인산염의 세계 (global) 생산의 90% 이상이 인산질 비료로 처리된다. 그렇지만, 인의 유용성은 제한적이다. 인함유 물질의 제한적인 유용성을 높이기 위해, 상당한 양의 인을 종종 함유하고 또한 매립지에 보통 버려지는 오니 (sewage sludge) 를 인을 회수하기 위한 소스로서 사용하려는 노력이 있어 왔다. 8 내지 20 중량% 의 인 함량을 갖는 인함유 애시 (ash) 를 얻기 위해 인함유 오니를 연소시키는 것이 제안되었다. 얻어지는 오니 애시의 주된 화학 성분은 SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 and P2O5 이다. 그렇지만, 애시는 납, 카드뮴, 크롬, 구리, 니켈, 아연 또는 수은과 같은 중금속을 또한 함유한다. 이러한 원소들의 함량이 공적 규정에 의해 제공되는 한계치를 초과하므로, 그러한 오니 애시는 비료로서 사용될 수 없고, 사전에 처리되어야 한다.
문헌 DE 10 2004 059 935 A1 에는, 인함유 오니 애시로부터 중금속을 분리하는 방법으로서, 인함유 애시가 제거될 상기 중금속의 산염화물 (oxychlorides) 또는 염화물의 비등점 초과의 온도로 가열되고, 가열된 오니 애시가 염소 가스를 포함하는 산소희박 (oxygen-lean) 분위기와 접촉되는, 인함유 오니 애시로부터 중금속을 분리하는 방법이 기재되어 있다. 이로써, 중금속의 염화물 및 산염화물이 형성되고 증발되어서 애시로부터 분리될 수 있다. 상기 방법은, 고온 연소 가스 및 기체 (gaseous) 반응 생성물이 염소 가스와 고부식성 가스 혼합물을 형성하여서, 850℃ 초과의 온도에서 가스 스트림을 폐쇄 루프로 유지하거나 열을 회수하는 기술이 현재 존재하지 않는다는 단점이 있다. 열 회수 없이, 전체 체적의 연소 공기 및 염소 가스가 주위 온도로부터 염화물의 비등점 초과의 온도까지 가열되어야 하고, 신선한 공기 또는 물의 직접 공급에 의해 반응기 다음에 냉각되어야 한다. 후속하여, 과잉의 염소 가스는 고비용으로 연도 가스로부터 제거되어 폐기되어야 한다. 새로운 염소 가스가 에너지 집약적인 프로세스에 의해 생산 및 공급되어야 한다. 중금속의 충분한 제거를 보장하기 위해 과잉의 염소가 제공되어야 하므로, 프로세스 가스 체적이 상당하게 증가된다.
본 발명의 목적은 더 에너지 효율적인 방식으로 인함유 물질로부터 중금속을 신뢰할 수 있게 분리하는 것을 제공하는 것이다.
반응기에서는, 바람직한 반응 조건을 제공하고 또한 프로세스에 첨가되는 염소의 양 및 프로세스 가스 체적을 최소화하기 위해, 반응 가스들의 높은 농도가 획득되어야 하는 한편, 연소 가스들에 의해 반응 가스들의 희석이 회피되어야 한다.
이러한 과제는 본 발명에 의해, 하기 단계들을 포함하는 방법에서 해결된다:
i) 제 1 반응기에서 출발 물질을 700 내지 1,100℃ 의 온도까지 가열하고 연소 가스를 인출하는 단계, 및
ii) 가열된 상기 출발 물질을 제 2 반응기로 이송하고, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물을 첨가하고, 프로세스 가스를 인출하는 단계.
바람직하게는, 제 2 반응기의 가열된 출발 물질은 700 내지 1,100℃ 이다.
종래 기술에서처럼 염소 가스를 첨가하기 보다는, 본 발명은 중금속과의 반응을 위한 염소를 제공하는 소스로서 염의 추가, 특히 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 염화물의 추가를 제공한다. 바람직한 염은 나트륨, 칼륨, 특히 마그네슘 또는 칼슘의 염화물 또는 이들의 조합을 포함한다. 제 2 반응기에서의 높은 온도로 인해, 염은 그의 원소 물질로 분해되고, 유독성 중금속과 반응하는 기체 염소를 방출한다. 그 결과, 중금속은 염소화된 형태로 증발하여, 프로세스 가스와 함께 반응기를 나온다. 나머지 인-고함유 (phosphorus rich) 고형물은 반응기를 나와서, 속효성 인산질 비료 또는 복합 비료를 제조하기 위해 피니싱 섹션 (finishing section) 으로 운반된다. 연소 공기에 의한 프로세스 가스의 희석이 없기 때문에, 과잉의 염소 가스보다는 염 형태로의 제 2 반응기에의 필요한 염소의 공급이 가능하다. 출발 물질은 개별 제 1 반응기에서 예열되고, 연소 가스는 예컨대 사이클론에서 인출되므로, 단지 애시만이 제 2 반응기로 이송된다. 애시를 제 2 반응기에 도입하기 전에 애시를 예열하는 것은 제 2 반응기에 공급되는 연소 가스의 양을 감소시킨다.
본 기술은 대부분의 금속이 애시에서 지배적인 산화 화합물 또는 원소 상태에 비해 염소 화화물에서 더 낮은 온도에서 기체 형상을 갖는다는 사실에 기초한다. 열-화학적 프로세스에서, 애시와 혼합된 고체 무기염은 약 1,000℃ 의 온도에서 원소 물질로 분해되고, 부분적으로 유독성의 중금속 화합물과 반응하여, 반응기 층 (reactor bed) 으로부터 증발하는 기체 염소화 화합물로 된다.
제 2 반응기로부터의 프로세스 가스는, 중금속 염화물 외에도, 중금속 화합물과 반응하지 않았고 또한 프로세스로 복귀되어야 하는 과잉 체적의 염소를 함유한다. 이를 위해, 제 1 단계에서, 프로세스 가스는 제 2 반응기로부터의 인출 후에 예컨대 신선항 공기로 퀀칭되어, 중금속 화합물을 고체 입자로 응축시킨다. 염소의 공급은 실제로 필요한 양으로 조정될 수 있으므로, 오프 가스의 염소 함량은 실질적으로 감소될 수 있다. 단지 최소한의 과잉 염소가 존재하도록 화학량론적 변환이 존재하는 것이 이상적이다.
바람직하게는, 고체 입자는 백하우스 (baghouse) 필터에서 필터 더스트로서 포획된다. 필터 더스트는 2차 폐기물로서 디포짓되거나, 또는 단계 i) 의 제 1 반응기로 재순환될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 필터를 통한 기체 상태 스트림에 잔류하는 염소화된 중금속은, 특히 2 개의 연속적으로 설치된 혼합 반응기들 및 백하우스 필터들의 시스템에서, 마그네사이트와 반응하게 된다. 이때, 반응기 프로세스는 역전되고, 건식 고체 염이 형성된다. 염은 제 2 반응기로 재순환되는 것이 바람직하다. 신선한 염이 화학 반응에 참여하는 염소를 보상한다.
단계 i) 의 제 1 반응기는, 공급 공기 및 연료, 및/또는 제 1 반응기로부터 인출되어 출발 물질, 연료 및/또는 공기를 예열하기 위해 재순환된 연소 가스에 기초하는 내부 연소에 의해 가열될 수도 있다.
원하지 않는 오염물질을 제거하기 위해, 선택적인 예열기로부터의 유출 (outlet) 가스, 제 1 반응기의 연소 가스, 및/또는 제 2 반응기로부터 인출된 프로세스 가스는 적어도 하나의 세정 단계를 개별적으로 또는 조합으로 통과한다.
단계 ii) 의 제 2 반응기로부터 인출된 인-고함유 고형물은, 매우 값진 인산염 비료를 획득하기 위해, 높은 그레이드의 속효성 인 캐리어 (straight phosphorus carrier) 및/또는 영양분 캐리어와 혼합될 수도 있다. 고형물은 추가 핸들링을 용이하게 하기 위해 균질화 및 과립화될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 나트륨 카보네이트가 단계 ii) 의 제 2 반응기에 공급될 수도 있다. 나트륨 카보네이트는 제 2 반응기에 추가되는 염의 일부 (20 내지 50% 등) 를 대체할 수도 있고, 생성물 및/또는 반응기 내의 용해도를 증가시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 환원성 분위기를 제공하기 위해 제 2 반응기에 석탄 및 코크스와 같은 탄소질 고형물이 공급된다.
또한, 본 발명은 전술한 방법을 실행하기에 적합한, 인함유 물질로부터 중금속을 분리하기 위한 플랜트에 관한 것이다. 본 플랜트는 상기 물질을 가열하기 위한 제 1 반응기; 연소 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인을 갖는, 연소 가스로부터 고형물을 분리하기 위한 분리기; 및 프로세스 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인을 갖는, 가열된 상기 물질을 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물과 혼합하기 위한 제 2 반응기를 포함한다.
그리고, 상기 제 1 반응기에 공급되는 공기 및/또는 상기 물질을 위한 예열기가 제공될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 물질을 위한 예열기는 벤투리 (venturi) 이고, 제 1 반응기는 바람직하게는 순환 유동층 반응기이고, 가열된 인함유 물질을 염과 효율적으로 혼합하기 위해, 제 2 반응기는 바람직하게는 회전 반응기 (rotary reactor) 이다.
반응기의 하류에는, 바람직하게는 연소 가스 및/또는 프로세스 가스를 세정하기 위한 백하우스 필터가 제공된다.
이제, 바람직한 실시형태 및 도면에 기초하여 본 발명을 설명한다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따라 본 발명의 방법을 실행하는 플랜트의 단순화된 블록도이다.
도 2 는 제 2 실시형태에 따라 본 발명의 방법을 실행하는 플랜트의 단순화된 블록도이다.
도 1 에 나타낸 플랜트에서, 오니 애시와 같은 원료 또는 출발 물질이 도시되지 않은 저장 사일로로부터 라인 (2) 을 통해 제 1 반응기 (히터) (1) 로 공압식으로 운반된다. 제 1 반응기 (1), 바람직하게는 순환 유동층 히터에서, 출발 물질은 공기 라인 (4) 을 통해 공급되는 공기와 연료 라인 (3) 을 통해 공급되는 천연가스와 같은 연료의 연소로부터 나오는 고온 연소 가스에 의해 예열된다. 공기는 공기 예열기 (5) 에서 예열될 수도 있다. 제 1 반응기 (1) 에서, 애시는 700 내지 1,100℃, 더 바람직하게는 1,000 내지 1,100℃, 특히 약 1,050℃ 로 가열된다.
가열된 애시는 오프가스 스트림과 함께 제 1 반응기 (1) 에서 나오고, 고온 가스 사이클론 (도시 안 됨) 과 같은 분리 디바이스에서 그로부터 분리되어 제 2 반응기 (6) 에 공급된다. 연소 가스는 라인 (8) 을 통해 사이클론으로부터 인출되고, 예열기 (5) 에서 공기를 예열하는데 사용될 수도 있다. 그 후, 연소 가스는 백하우스 필터와 같은 필터 디바이스 (도시 안 됨) 에서 새정된다.
라인 (7) 을 통해 공급된 애시는 제 2 반응기 (6), 바람직하게는 회전 반응기로 열을 전달한다. 애시와 동시에, 염, 특히 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 (나트륨, 칼륨, 칼슘, 또는 이들의 조합 등) 의 염화물이 피딩 슈트 (feeding chute; 9) 를 통해 애시 아래에 제 2 반응기 (6) 에 공급된다. 염은 회전에 의해 반응기 층에서 애시와 혼합되어서, 염은 그의 원소 물질로 분해되고, 애시에 함유된 유독성 중금속과 반응하는 기체 염소를 방출한다. 중금속은 증발하여, 라인 (10) 을 통해 프로세스 가스와 함께 반응기 (6) 를 나온다. 나머지 인-고함유 고형물은 기밀 유출부 및 생성물 라인 (11) 을 통해 반응기 (6) 를 나오고, 냉각된다. 제 2 반응기 (6) 는 복사 (radiation) 및 화학 반응으로 인한 열 손실을 보상하기 위해 버너를 구비할 수도 있다. 바람직하게는, 제 2 반응기 (6) 내의 물질은 프로세스에서 사용되는 애시의 용융 온도 미만으로 유지된다. 사용된 특정 애시에 따라, 이 용융 온도는 보통 900 내지 1,100℃ 이다. 이러한 열 손실은 다소 적으므로, 소형 천연가스/산소 버너가 이 목적에 충분하다.
생성물 라인 (11) 을 통해 인출된 반제품 (semi-product) 은 유독성 중금속을 포함하지 않고, 피니싱 섹션으로 운반되어, 속효성 인산질 비료 또는 복합 비료로 제조된다.
제 1 반응기로부터의 연소 가스는 백하우스 필터에서 정화되고, 필터 더스트는 제 1 반응기 (1) 로 도로 공급되거나 또는 2차 폐기물로서 디포짓된다.
제 2 반응기 (6) 로부터의 프로세스 가스는, 중금속 염화물 외에도, 중금속 화합물과 반응하지 않았고 또한 프로세스로 복귀되어야 하는 과잉 체적의 염소를 함유한다.
제 1 단계에서, 프로세스 가스는 신선한 공기로 약 200℃ 로 퀀칭되어서, 중금속 화합물을 고체 입자로 응축시킨다. 이 입자는 백하우스 필터에서 필터 더스트로서 포획된다. 중금속 재순환이 상업적으로 실행가능할 때까지, 필터 더스트는 2차 폐기물로서 디포짓될 것이다. 필터를 통한 기체 상태 스트림에 잔류하는 염소화된 중금속은, 바람직하게는 2 개의 연속적으로 설치된 혼합 반응기들 및 백하우스 필터들의 시스템에서, 마그네사이트와 반응한다. 이때, 반응기 프로세스는 역전되고, 건식 고체 염이 형성된다. 이 염은 제 2 반응기로 재순환될 수도 있다. 신선한 염이 화학 반응에 참여한 염소를 보상한다. 마지막으로, 정화된 프로세스 가스 및 정화된 연소 가스는 통합되고, 최종 정화 단계를 거쳐, 공기 중으로 방출되면 안 되는 잔류 미량의 물질을 제거한다. 최종 정화 단계로부터의 필터 더스트, 주로 황함유 성분이 제 2 영양분으로서 비료에 혼합된다.
열-화학적 프로세스에서 나오는 때에, 반제품은 비료 법 (fertilizer act) 의 요건을 이미 준수한다. 유독성 물질과 특히 카드뮴 및 우라늄의 농도는 인광석계 비료에서의 각 농도보다 한두 자릿수 더 작다.
비료 법에 의해 요구되는 공차를 준수하기 위해, 높은 그레이드 속효성 인 (P) 캐리어의 +/- 0.8 퍼센트 포인트 (총 P2O5) 가 반제품에 추가된다. 이러한 목적을 위해, 반제품은 P2O5 및 하나 또는 여러 가이딩 중금속의 농도에 대해 온라인 분석된다. 최종 생성물에서의 희망 인산염 농도에 따라, 중과인산석회 (TSP) 또는 인산의 측정된 양이 혼합되고 균질화된다. 유기 농업을 위한 인산염 비료의 생산을 위해, P-농도를 조절하는데 TSP 대신에 인광석이 사용된다.
제 1 옵션으로서, 생성물은 믹서-과립화기에서 균질화 및 과립화되고, (최종 목적에 따라) 더스트 프리 분말로서 또는 최종 과립으로서 피니싱된다. 이 단계로부터, 생성물은 농작물 배급업자 또는 비료 제조업자에게 판매될 플랜트의 최종 제품이 된다.
제 2 옵션으로서, 플랜트는 추가적인 영양분 캐리어들의 혼합 (admixture) 에 의해 복합 비료를 제조하도록 연장될 수 있다. 이 단계는, 추가적인 사일로/저장 설비 및 플랜트의 피니싱 섹션의 대응 디자인이 추가적인 영양분 및 비료 양을 핸들링하는 것을 필요로 한다. 이 경우에, 생성물 및 추가적인 영양분 캐리어들은 목표 비료 타입에 의해 결정된 비율로 믹서-과립화기로 운반 및 공급된다. 소량의 물 및 (요건에 따라) 바인더와 코팅제를 추가함으로써, 임계치, 공차 및 영양분 용해도의 측면에서 모든 요건을 준수하는, 균질한 조성 및 결정된 콘 (corn) 크기 분포를 갖는 복합 비료 과립이 생성된다.
도 2 에 나타낸 제 2 실시형태에서, 원료 (애시) 는 저장 사일로로부터 라인 (2) 을 통해 벤투리와 같은 예열기 (12) 로 운반되고, 예열기에서는 라인 (8) 을 통해 공급된 고온 연소 가스에 의해 예열된다. 애시 입자 및 가스는 사이클론 (도시 안 됨) 과 같은 분리 디바이스에서 분리되고, 분리 디바이스로부터 애시는 제 1 반응기 (1) 에 공급된다. 모든 다른 측면에서, 본 실시형태는 도 1 에 따른 제 1 실시형태에 대응하므로, 동일한 플랜트 성분에 동일한 도면부호를 사용한다. 상기한 설명을 참조한다.
원료, 즉 애시는 어떠한 연소가능한 할로겐-유기 물질을 함유하지 않는다. 주로 인산염, 칼슘, 규소, 철 및 알루미늄 화합물들로 구성되어 있다. 본 발명의 경우, 중금속은 천연 염을 사용함으로써 제거된다.
플랜트의 애시 처리 용량은 예컨대 시간당 4 톤일 수도 있다. 원료는 천연 가스 버너에 의해 가열되고, 에너지는 플랜트 내에서 효율적으로 재생된다. 프로세스 배출물은 일련의 흡착 반응기들 및 백하우스 필터들에 의해 효율적으로 제어된다. 중금속은 건식 필터 더스트로서 포획되어, 매립지에서 안전하게 폐기된다. 과잉 염소는 프로세스에서 정량적으로 재순환되고 재사용된다.
인산염 비료로서의 생성물의 적용이 종래의 광물질 비료 또는 재활용된 유기질 비료를 사용하는 것보다 더 환경친화적이다. 종래의 광물질 비료에 비해, 카드뮴 및 우라늄의 농도가 한두 자릿수 더 작다. 유기질 비료에 비해, 유기 오염물질이 음식 및 먹이사슬에 전달될 위험이 없다.
추가적인 영양분 캐리어는 황산암모늄, 염화칼륨 (MOP), 황산칼륨 (SOP) 및 컨버터 슬래그로서 오직 인가된 비료이다. 중과인산석회 및 피니싱된 생성물이 지붕덮인 창고에 벌크 재료로서 또는 사일로에 저장될 수 있다. 바인더 및 코팅제 및 (요구에 따라) 인과 황산이 법적 요건에 따라 저장된다.
1 제 1 반응기 (히터)
2, 2' 라인
3 연료 라인
4 공기 라인
5 공기 예열기
6 제 2 반응기
7 라인
8, 8' 라인
9 피딩 슈트 (feeding chute)
10 라인
11 생성물 라인
12 예열기

Claims (13)

  1. 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법으로서,
    (i) 제 1 반응기 (1) 에서 상기 출발 물질을 700 내지 1,100℃ 의 온도까지 가열하고, 연소 가스를 인출하는 단계, 및
    (ii) 가열된 상기 출발 물질을 제 2 반응기 (6) 로 이송하고, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물을 첨가하고, 프로세스 가스를 인출하는 단계
    를 포함하는, 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 (ii) 의 상기 출발 물질의 온도는 700 내지 1,100℃ 인 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세스 가스는 상기 제 2 반응기 (6) 로부터의 인출 후에 퀀칭되는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세스 가스는 여과되고/되거나 마그네사이트와 반응하여서 고체 염이 형성되는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고체 염은 단계 (ii) 로 재순환되는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (i) 의 상기 제 1 반응기 (1) 에 공기 및 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 반응기 (1) 로부터 인출된 상기 연소 가스는 상기 출발 물질, 상기 연료 및/또는 상기 공기의 예열을 위해 재순환되는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    예열 단계로부터의 유출 (outlet) 가스 및/또는 상기 연소 가스 및/또는 상기 프로세스 가스는 적어도 하나의 세정 단계를 개별적으로 또는 조합으로 (in combination) 통과하는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (ii) 후에, 상기 제 2 반응기 (6) 로부터 인출된 고형물이 높은 그레이드의 속효성 인 캐리어 (straight phosphorus carrier) 및/또는 영양분 캐리어와 혼합되고/되거나 균질화 및 과립화되는 것을 특징으로 하는 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법.
  10. 인함유 물질로부터 중금속을 분리하기 위한 플랜트 (plant) 로서,
    상기 인함유 물질을 가열하기 위한 제 1 반응기 (1) 로서, 연소 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인 (8) 을 갖는 상기 제 1 반응기 (1), 및
    가열된 상기 물질을 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 염화물과 혼합하기 위한 제 2 반응기 (6) 로서, 프로세스 가스를 인출하기 위한 적어도 하나의 라인 (10) 을 갖는 상기 제 2 반응기 (6)
    를 포함하는, 인함유 물질로부터 중금속을 분리하기 위한 플랜트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 반응기 (1) 에 공급되는 공기 및/또는 상기 인함유 물질을 예열하기 위한 예열기 (12, 5) 를 특징으로 하는, 인함유 물질로부터 중금속을 분리하기 위한 플랜트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 물질을 위한 상기 예열기 (12) 는 벤투리 (venturi) 이고, 그리고/또는 상기 제 1 반응기 (1) 는 유동층 반응기이고, 그리고/또는 상기 제 2 반응기 (6) 는 회전 반응기 (rotary reactor) 인 것을 특징으로 하는, 인함유 물질로부터 중금속을 분리하기 위한 플랜트.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소 가스 및/또는 상기 프로세스 가스를 세정하기 위한 적어도 하나의 백하우스 (baghouse) 필터를 특징으로 하는, 인함유 물질로부터 중금속을 분리하기 위한 플랜트.
KR1020147036775A 2012-06-21 2013-06-21 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트 KR101690403B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP2012061986 2012-06-21
EPPCT/EP2012/061986 2012-06-21
PCT/EP2013/063052 WO2013190116A1 (en) 2012-06-21 2013-06-21 Process and plant for separating heavy metals from phosphoric starting material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150015019A true KR20150015019A (ko) 2015-02-09
KR101690403B1 KR101690403B1 (ko) 2016-12-27

Family

ID=48747528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147036775A KR101690403B1 (ko) 2012-06-21 2013-06-21 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9840415B2 (ko)
JP (1) JP6099737B2 (ko)
KR (1) KR101690403B1 (ko)
CN (1) CN104411842A (ko)
BR (1) BR112014031167A2 (ko)
EA (1) EA027805B1 (ko)
WO (1) WO2013190116A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105324609B (zh) 2013-05-03 2018-03-30 奥图泰(芬兰)公司 从含磷起始材料中分离重金属的方法及装置
DE102014108199B3 (de) 2014-06-11 2015-05-13 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Den Bundesminister Für Wirtschaft Und Energie, Dieser Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung (Bam) Herstellung citratlöslicher Phosphate durch Kalzinierung sekundärer Phosphatquellen mit einer Natrium-Schwefel-Verbindung
JP6612629B2 (ja) * 2016-01-18 2019-11-27 メタウォーター株式会社 汚泥の焼却システム
CN110372909B (zh) * 2019-08-19 2022-03-25 常熟市滨江化工有限公司 一种钢衬塑料的盐浴回收方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243840A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-25 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Abtrennung von umweltrelevanten Schwermetallen aus Klärschlammasche
JP2006003013A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd 下水汚泥の処理方法および装置
US20090183543A1 (en) * 2006-05-03 2009-07-23 Ash Dec Umwelt Ag Thermal Process For Separating Heavy Metals From Ash In Agglomerated Form

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE411818B (sv) * 1976-03-17 1980-02-04 Amp Inc Sett att avsluta en trad samt elektriskt kontaktorgan for utforande av forfarandet
SE418845B (sv) * 1979-05-10 1981-06-29 Boliden Ab Forfarande for rening av vatprocessfosforsyra
DE3212675A1 (de) * 1982-04-05 1983-10-06 Hoechst Ag Verfahren zur abtrennung von schwermetallverbindungen aus zwischenprodukten der fabrikation von phosphorduengemitteln
JP3693073B2 (ja) 1996-01-18 2005-09-07 ラサ商事株式会社 焼却灰溶融スラグからの人工岩石合成処理法
JP2006095463A (ja) 2004-09-30 2006-04-13 Kobe Steel Ltd 鉛に汚染された土壌の浄化方法
DE102004059935A1 (de) 2004-12-09 2006-06-14 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Abtrennung von Schwermetallen aus Klärschlammasche
CN101210281A (zh) 2006-12-29 2008-07-02 铜陵有色设计研究院 一种含铜硫酸冷烧渣的综合利用方法及装置
CN101234921B (zh) 2008-02-22 2010-06-09 吴勇 硫铁基微量元素有机多元复合肥
DE102009020745A1 (de) * 2009-05-11 2010-11-25 Chemische Fabrik Budenheim Kg Phosphatgewinnung auf Klärschlamm
CN102277485A (zh) * 2011-08-09 2011-12-14 中南大学 一种处理低含量有色金属物料提取有色金属的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10243840A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-25 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Abtrennung von umweltrelevanten Schwermetallen aus Klärschlammasche
JP2006003013A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd 下水汚泥の処理方法および装置
US20090183543A1 (en) * 2006-05-03 2009-07-23 Ash Dec Umwelt Ag Thermal Process For Separating Heavy Metals From Ash In Agglomerated Form

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015529539A (ja) 2015-10-08
KR101690403B1 (ko) 2016-12-27
CN104411842A (zh) 2015-03-11
EA027805B1 (ru) 2017-09-29
EA201492129A1 (ru) 2015-06-30
US9840415B2 (en) 2017-12-12
JP6099737B2 (ja) 2017-03-22
US20150175423A1 (en) 2015-06-25
BR112014031167A2 (pt) 2017-06-27
WO2013190116A1 (en) 2013-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101690403B1 (ko) 인함유 출발 물질로부터 중금속을 분리하는 방법 및 플랜트
EP3681845B1 (en) Nutrient and energy recovery from sewage sludge and animal manure
US10259752B2 (en) Production of citrate soluble phosphates by calcination of secondary phosphate sources with a sodium-sulfuric compound
CN112325312A (zh) 碳酸盐矿热解减排co工业尾气中酸性有害气体的方法及装置
JP6806382B2 (ja) リンを回収する方法
US6022514A (en) Method for recovering phosphorus from organic sludge
US20050002845A1 (en) Method of forming phosphoric acid from phosphate ore
US4649035A (en) Production of phosphorus and phosphoric acid
KR101782709B1 (ko) 인함유 출발 물질로부터 중금속들을 분리하는 방법 및 플랜트
CN114929618A (zh) 由来自磷酸生产的硫酸钙/磷石膏产生品质适于硫酸生产的二氧化硫的集成方法
US4608238A (en) Process for treating phospho-gypsum waste product from wet-acid process of making phosphoric acid
WO2014158058A1 (ru) Способ получения фосфорсодержащего удобрения из илового осадка городских водоочистных сооружений и удобрение, полученное таким способом
US6051201A (en) Preparation of phosphatic feedstock from phosphorus-containing waste
EP2864511A1 (en) Process and plant for separating heavy metals from phosphoric starting material
US20230174379A1 (en) Process and device for recovering phosphorus from sewage sludge
CA1324915C (en) Process for recovering heat from a carbon monoxide gas containing elemental phosphorus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant