KR20190087293A - 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 함유하는 조성물 및 이를 생산하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 - 10 내지 50 중량 %의 철 화합물, - 12 내지 35 중량 %의 알루미늄 화합물, - 5 내지 17 중량 %의 규소 화합물, - 2 내지 10 중량 %의 이산화 티탄, - 0.5 내지 6 중량 %의 칼슘 화합물, - 0 내지 1ppm의 크롬(VI) 화합물 및 - 임의로 추가의 불가피한 불순물을 포함하는 개질된 크로메이트-겹핍 레드 머드를 함유하는 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드는 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 함유한다. 이러한 방식으로, 특히, 액체, 가스 및 고체 환경에서의 오염 물질에 대한 반복적으로 기능하는 장기 흡착제로서 저렴한 화학 조성물이 제공된다. 본 발명은 또한 그 생산 방법 및 그 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 함유하는 조성물 및 이를 생산하는 방법 및 용도에 관한 것이다.
종래 기술로부터, 레드 머드(red mud)가 이의 큰 내부 표면 때문에 흡착제로서 적합하다는 것이 이미 공지되어 있다.
따라서, 황화물화 레드 머드 흡수제로 폐수, 특히 생활 폐수를 처리하는 방법이 WO 2013/032419 A2로부터 공지되어 있다. 인간 및 동물을 위한 및 상업 공정을 위한 고품질 물이 산업 공정, 예를 들어, 식품 기술, 채광(mining), 수송으로부터의 폐수로부터 효과적인 흡착제로서 황화물화 레드 머드에 의해서 오염 물질, 예컨대, 중금속, 유기 및 무기 화합물 등을 제거함으로써 생성될 수 있다. 지표수 및 지하수 중의 추가의 자연 및 산업 오염 물질은 살충제, 제초제 및 약제학적 잔류물을 포함한다. 이들이 또한 상기 기재된 수단에 의해서 제거될 수 있다.
추가로, 유체 처리 및 오염 물질의 제거를 위한 레드 머드 또는 보크사이트 잔류물을 포함하는 다공성 미립자 재료가 WO 2005/061408 A1으로부터 공지되어 있다. 오염 물질은 중금속, 음이온 및 가스를 포함한다.
그러나, 기재된 종래 기술에서 흡착제로서 사용되는 비개질된 레드 머드의 사용은 극도로 문제가 있다. 따라서, 예를 들어, 바이어법(Bayer process)에서 사용되는 보크사이트 때문에, 원료로서 사용되는 레드 머드는 Cr(VI) 및 Cr(III)으로서 존재할 수 있는 상당히 많은 양의 크롬을 함유한다. 이는 보크사이트에 대한 동반 무기물로서 방생하는 무기물 크로마이트로부터 나온다. 따라서, 레드 머드가 예를 들어, 상수도/식수 처리의 분야에서 중금속의 고정화를 위해서 흡착제로서 사용되어야 하면, Cr(VI)의 존재가 제거되어야 하는데, 그 이유는 Cr(VI)가 수용성, 독성 및 발암물질이기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 회피하고 액체, 가스 및 고체 매질 중의 오염 물질에 대한 반복 작용 장기 흡착제로서 적합한 화학적 조성물 및 이의 생산 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 조성물의 특징 및 청구항 17의 특징을 갖는 방법에 의해서 달성된다. 본 발명의 유리한 구체예는 종속항에 기재되어 있다. 이러한 방식에서, 특히, 비용-효과적인 화학적 조성물이 액체, 가스 및 고체 매질 중의 오염 물질에 대한 반복 작용 장기 흡착제로서 제공된다.
이하에서, 표현 "포함하는" 또는 "갖는"은 특히 또한 표현 "로 실질적으로 이루어진"뿐만 아니라, "로 이루어진"을 포함한다. 게다가, 특정된 방법에서, 특히, 특정된 순서가 또한 청구된다.
본 발명에 따르면, 하기 무기물 조성을 갖는 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 함유하는 조성물이 제공된다:
-
10 내지 50 중량%의 철 화합물,
-
12 내지 35 중량%의 알루미늄 화합물,
-
5 내지 17 중량%의 규소 화합물,
-
2 내지 10 중량%의 이산화티탄,
-
0.5 내지 6 중량%의 칼슘 화합물,
-
0 내지 1 ppm의 크롬(VI) 화합물,
-
임의로 추가의 불가피 불순물,
여기서, 조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드는 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 함유한다.
본 발명의 발명자들은, 특히, Cr(III)을 함유하는 개질된 레드 머드 또는 조성물 중의 Cr(III)의 Cr(VI)로의 (재)산화가 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제에 의해서 영구적으로 방지될 수 있다는 것을 발견하였다. 한 가지 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 발명자들은 불량한 용해도로 인해서 단지 소량의 환원제가 반응성 형태(예를 들어, 용해된 형태의 이온으로서)로 존재하는 반면에, 대부분의 환원제가 직접적으로 반응하지 않는 형태로(예를 들어, 고체 물질로서) 존재하고, 그에 따라서, 특정의 범위로, 장기간에 걸쳐서 (또는 영구적으로) 본 발명에 따른 개질된 레드 머드 또는 조성물 중에서 Cr(VI)로의 Cr(III)의 (재)산화를 방지할 수 있는 환원제 침전물이 존재하기 때문에 그것이 가능한 것으로 추정하고 있다. 환원제의 불량한 용해도 때문에, 특히, 오로지 정확하게, Cr(VI)로의 Cr(III)의 (재)산화의 방지에 필요한 환원제의 양이 반응성 형태로 존재하고, 필요한 경우에, (예를 들어, 환원제의 반응성 형태가 산화에 의해서 소모되는 때에) 반응성 형태가 균형 이동에 의해서 비-직접적인 반응성 형태로부터 자동적으로 시뮬레이션될 수 있다는 것이 가능할 수 있다.
그 결과, 본 발명에 따른 조성물이 사용되는 모든 적용에서, 크롬(VI)과 접촉하게 되거나 이를 포함할 위험이 실질적으로 배제된다. 이러한 사실은 과대평가될 수 없는데, 그 이유는, 본 발명에 따른 조성물이 상기 언급된 적용에서 사용되는 때에, 처음으로 레드 머드로부터 생산된 생성물이 상업적 공정에 사용되는 것을 가능하게 하기 때문이다. 추가로, 기술적으로 사용 가능한 재활용 가능한 재료 레드 머드(RM)를 생상하기 위한 모든 이전의 실험이 실패했는데, 그 이유는 통상의 RM이 사용되는 때에 그에 함유된 모든 오염 물질이 항상 생물권/암석권으로 진입하기(할 수 있기) 때문이다. 추가로, 통상의 레드 머드로부터 자주 생산된 재료는 법적 제한으로 인해서 실패했다(최대치 TA 물/TA 공기; 식수 규정). 호주 농업에서의 Bauxol 스캔들이 한 예이다. 과거에는, 다양한 크로메이트 괴사(chromate necrose)와 연루된 "브릭레이어 가려움(bricklayer's itch)"으로 공지된 직업병이 건축 자재의 구성요소로서의 레드 머드의 사용을 반대하고 있다.
특히, 본 발명에 따른 조성물은 0.75 ppm 미만, 특히 0.5 ppm 미만, 특히 0.25 ppm 미만, 특히 0.1 ppm 미만, 특히 0.05 ppm 미만, 특히 0.02 ppm 미만, 특히 0.01 ppm 미만의 크롬(VI) 조성의 함량을 갖는 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 함유할 수 있다.
본 발명의 유리한 추가의 구체예는 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제가 1 g/l 미만, 특히 0.5 g/l 미만, 특히 0.1 g/l 미만의 pH 7 및 25℃에서의 물 중의 용해도를 갖는 것을 제공한다. 그 결과, 환원제의 불량한 용해도로 인한 상기 기재된 효과가 특히 효과적인 방식으로 활용될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제가 난용성 Fe(II) 화합물을 포함하는 것을 제공한다. 그 결과, 예를 들어, 어떠한 추가의 유형의 양이온(즉, 이미 존재하지 않는 양이온)을 조성물에 도입시키지 않는 특별히 비용-효과적인 환원제가 제공될 수 있다. 추가로, 이러한 방식으로, 특별히 효과적인 환원 시스템, 즉, Cr(VI)에 대한 Fe(II)/Fe(III)이 제공될 수 있다.
금속의 이온화 계열(galvanic series)에서의 이의 위치 때문에, 하기 식에 따라서, 산화 환원 시스템 Fe(II)/Fe(III)이 Cr(VI)을 실질적으로 완전히(정량적으로) Cr(III)로 환원시킬 수 있으며, 이는 이어서, 예를 들어, 혼합된 Fe-Cr 하이드록사이드 | 옥사이드 하이드레이트로서 침전된다:
Fe2+
→ Fe3+ + 1e-
여기서, E(o) = 0.77 V
또는
Cr2O7 2- + 14H+ + 6e-
→ 2Cr3+ + 7H2O
여기서, E(o) = 1.232 V
또는
HCrO4 - + 7H+ + 3e-
→ Cr3+ + 4H2O
여기서, E(o) = 1.350 V
따라서, Cr(VI)는 기껏해야 단지 검출 한계의 범위로 존재한다. 따라서, 예를 들어, Fe(II) 이온이 과량으로 존재하는 한, Cr(VI)는 존재할 수 없다. 이러한 놀라운 지식은, 우선, 특별히 크롬(VI)을 최소화하기 위한 작업이 필요한 때에, 물 중, 공기 중 및 고체 재료 중의 오염 물질의 흡착/고정화의 분야에서, 예컨대, 농업 적용에서 및 전체 건설 산업에서 본 발명에 따른 조성물의 사용을 가능하게 한다.
유리하게는, 본 발명의 구체예는 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제는 특별히 간단하고 비용-효과적인 방식으로 제공될 수 있으며 pH 7 및 25℃의 물에 특히 유리한(불량한) 용해도를 갖는 철(II) 카르보네이트(Fe2CO3, 능철석(siderite))를 포함하는 것을 제공한다.
본 발명의 유리한 추가의 구체예는 용이한 가용성 및 난용성 Fe(II) 화합물들의 조합물을 제공하고, 여기서, 용이한 가용성 Fe(II) 화합물은 특히 1 g/l 초과, 특히 5 g/l 초과, 특히 10 g/l 초과의 pH 7 및 25℃의 물 중의 용해도를 갖는 화합물인 것으로 이해될 수 있으며, 난용성 Fe(II) 화합물은 특히, 1 g/l 미만, 특히 0.5 g/l 미만, 특히 0.1 g/l 미만의 pH 7 및 25℃의 물 중의 용해도를 갖는 화합물인 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 철의 산화물에 대한 Fe(II) 카르보네이트의 중량 비율이 적어도 1, 특히 적어도 1.5, 특히 적어도 2인 개질된 크로메이트-결핍 탄화된 레드 머드를 포함하는 것을 제공한다. 그 결과, 특히, 특별히 비용-효과적으로 생산될 수 있고, 게다가, 조성물의 일부 사용에 특별이 유리한 특성을 갖는 개질된 무-크로메이트 레드 머드가 사용될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 철의 산화물에 대한 Fe(II)카르보네이트의 중량 비율이 적어도 1, 특히 적어도 1.5, 특히 적어도 2이고 철의 산화물에 대한 철 하이드록사이드와 철 옥사이드 하이드레이트의 합의 중량 비율이 적어도 1, 특히 적어도 1.5, 특히 적어도 2인 개질된 크로메이트-결핍, 탄화된 및 재수화된 레드 머드를 포함하는 것을 제공한다. 그 결과, 특히, 특별히 비용-효과적으로 생산될 수 있고, 게다가, 조성물의 일부 사용에 특별이 유리한 특성, 예컨대, 넓은 온도 범위에 걸친 방염 작용(flame-retardant action)을 갖는 개질된 무-크로메이트 레드 머드가 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물이 또한 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제 및 생성되는 Cr(III)가 낮은 용해도, 특히, 1 g/l 미만, 특히 0.5 g/l 미만, 특히 0.1 g/l 미만의 25℃의 물 중의 용해도를 갖는 pH 범위를 안정화시키도록 구성되는 pH 완충 시스템을 포함하는 것을 제공한다. 그 결과, 환원제의 불량한 용해도로 인한 상기 기재된 효과가 특히 효과적인 방식으로 활용될 수 있고, 또한 생성되는 Cr(III) 화합물의 불량한 용해도로 인해서, Cr(VI)로의 Cr(III)의 재(산화)가 더욱 어려게 된다. 특히, pH 완충 시스템이 pH 5 내지 10의 범위, 특히 pH 6 내지 9의 범위의 pH 값을 안정화시키도록(또는 이를 실질적으로 일정하게 유지시키도록) 구성되면 유리할 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드가 2 내지 250 m2/g(BET에 따라서 측정됨), 특히, 10 내지 200 m2/g(BET에 따라서 측정됨)의 범위의 비표면적을 갖는 것을 제공한다. 그 결과, 크로메이트-결핍 레드 머드는, 예를 들어, 액체 또는 가스 매질의 정제 동안에, 예를 들어, 흡착제로서의 사용에 특별히 유리한 방식으로 적합할 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드가 4.5 g/cm3, 특히 적어도 5 g/cm3, 특히 적어도 5.3 g/cm3의 비중량(specific weight)을 갖는 것을 제공한다. 그 결과, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드가, 예를 들어, 방사성 및/또는 전자기 방사선의 차단 또는 감쇄를 위해서 또는 시추공 웨이팅(drilling hole weighting)으로서의 사용을 위해서 특별히 유리한 방식으로 적합할 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물, 특히, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드가 실질적으로 과립의 형태로 존재하는 것을 제공한다. 본 발명에 따른 조성물의 과립화는, 또한 순서대로 니트라이트를 파괴하는 것과 동시에 니트레이트 환원에 추가로, 특수 적용을 위한 추가의 첨가제, 예컨대, 우레아 및/또는 아미노설폰산과 함께 수행될 수 있다. 어떠한 적합한 성형체, 예컨대, 과립으로의 본 발명에 따른 조성물의 전환에 의해서, 용이하게 관리 가능한 생성물이 많은 적용을 위해서, 예를 들어, 흡착의 분야에서, 농업에서 또는 특히 산불, 예컨대, 숲의 화재 또는 이탄 화재를 위한 소화약제로서, 최종 사용자에게 이용 가능하다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물, 특히, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드가 적어도 부분적 표면 개질을 가지며, 특히, 적어도 부분적으로 표면 코팅과 함께 제공되는 것을 제공한다. 그 결과, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드는, 예를 들어, 흡착제로서 많은 적용을 위해서 특히 유리한 방식으로 개질될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물이 또한 Fe, Al 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 특별히 선택되며 바람직하게는 고르게 분포된 형태로 존재하는 Cr(VI)에 대한 추가의 환원제를 함유하는 것을 제공한다. 그 결과, 특히, Cr(VI)을 Cr(III)로 또는 또한 니트레이트를 니트라이트로 특별히 신속하게 그리고 효과적으로 환원시킬 수 있는 특별한 급속-작용 산화 환원 시스템이 제공될 수 있다.
열분해 그라인딩 마감 품질(pyrolytic grinding finish quality)의 미세 철 분말, 아연 분말 또는 알루미늄 분말의 첨가에 의해서, 다음 식에 따라서:
Al
→
Al+ + 3e-
여기서, E(o) =
- 1.662 V
Fe
→
Fe2+ + 2e-
여기서, E(o) =
- 0.447 V
Fe
→
Fe3+ + 3e-
여기서, E(o) =
- 0.037 V
Zn
→
Fe2+ + 2e-
여기서, E(o) =
- 0.76 V
각각의 경우에, Cr(III)로의 Cr(VI)에 대한 적합한 산화 환원 시스템이 생성된다. 이어서, 이러한 경우에 임의로 발생하는 가스(예컨대, H2)의 발생이 본 발명에 따른 조성물의 다공성을 증가시키기 위해서 그리고 그에 따라서 내부 표면의 확대를 위해서 이용될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물이, 또한, 특히 우레아 및/또는 아미도설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 니트레이트 및 니트라이트를 제거하기 위한 작용제를 함유하는 것을 제공한다. 그 결과, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드는, 예를 들어, 물의 정제를 위해서 또는 수처리를 위해서 특히 유리한 방식으로 적합할 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물이, 또한, 난용성 염의 형성에 의해서 오염 물질, 특히 중금속을 제거하도록 구성되며 특히 설파이드를 포함하는 작용제를 함유한다는 것을 제공한다. 그 결과, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드는 음이온 및/또는 양이온(예를 들어, CdS로서의 고정화에 의한 설파이드에 의해서 중금속, 예컨대, 카드뮴의 음이온 및/또는 양이온)의 선택적 흡착을 위해서 특히 유리한 방식으로 적합할 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 구체예는 조성물이, 또한, 열 처리 동안 표면 상의 활성탄을 형성시키는 작용제, 특히 유기 물질을 함유하는 것을 제공한다. 이러한 경우에, 활성탄 코팅은 조성물의 일차 입자상에 형성될 수 있고, 약제, 제초제, 호르몬 등의 흡착에 작용한다.
본 발명에 따른 조성물을 생성시키기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 바람직하게는 세척된 또는 중성 pH 범위에 있는 (바람직하게는 중성화된) 레드 머드를 제공하는 단계,
b) 레드 머드에 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 첨가하고 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 레드 머드와 혼합하는 단계,
c) 수성 시스템에서 Cr(VI)를 위한 난용성 환원제에 의해서 레드 머드에 함유된 크롬(VI) 화합물을 크롬(III) 화합물로 환원시켜서 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드를 생성시키는 단계.
방법의 유리한 추가의 구체예는 단계 b)에서 난용성 Fe(II) 화합물, 특히 Fe(II) 카르보네이트가 Cr(VI)에 대한 환원제로서 첨가되며, 여기서, 단계들에서 연속적으로 크롬(VI) 화합물이 크롬(III) 화합물로 환원되어, 추가적으로 Fe(III) 하이드록사이드 | 옥사이드 하이드레이트가 반복적으로 형성되게 하는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 조성물을 생산하기 위한 본 발명에 따른 추가의 방법은 하기 단계를 포함한다:
a) 바람직하게는 세척된 또는 중성 pH 범위에 있는 (바람직하게는 중성화된) 레드 머드를 제공하는 단계,
b) 수성 시스템 중에서 레드 머드에 함유된 철(III) 화합물을 철(II) 화합물로 그리고 레드 머드에 함유된 크롬(VI) 화합물을 크롬(III) 화합물로 환원시키는 단계,
c) 카르보네이트 화합물을 단계 b)에 얻고 철(II) 화합물을 함유하는 용액에 첨가하고 철(II) 카르보네이트를 형성시켜, 예를 들어, 크롬(VI)으로의 크롬(III)의 재산화가 방지될 수 있게 하는 단계.
이러한 방식으로, 예를 들어, 특히 유리한 방식으로, 개질된, 크로메이트-결핍, 탄화된 레드 머드를 갖는 조성물이 얻어질 수 있다.
방법의 유리한 추가의 구체예는 추가로 수용액 중의 Fe(III) 화합물로의 Fe(II) 화합물의 산화에 의해서 재수화를 제공한다. 이러한 방식에서, 예를 들어, 특히 유리한 방식으로, 개질된, 크로메이트-결핍, 탄화된 및 재수화된 레드 머드를 갖는 조성물이 얻어질 수 있다.
방법의 또 다른 유리한 추가의 구체예는 450℃ 내지 700℃의 범위 내의 온도에서 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드를 템퍼링을 제공한다. 열 활성화로 인해서, 내부 표면 및/또는 밀도가 증가될 수 있고, 임의로 마그네타이트가 또한 생산될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 제한이, 예를 들면, Al2O3로의 잔류 ATH의 분해에 의해 또는 소결 공정(약 700 ℃)의 사용에 의해서 관찰되어야 하고 이는 내부 표면을 감소시킬 수 있다
방법의 또 다른 유리한 추가 구체예는 산에 의한 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드의 처리를 제공한다. 산에 의한 레드 머드의 처리에 의한 산성 활성화는 유리하게는 소달라이트(sodalite), 하이드록사이드 및 카르보네이트 등의 제거에 의해서 내부 표면을 증가시키기 위해서 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 제한이 개개의 레드 머드 구성요소의 용해도에 의해서 설정된다.
방법의 또 다른 유리한 추가 구체예는 150 ℃ 내지 350 ℃의 범위의 온도에서 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드의 열적 처리를 제공한다. 그 결과, 조성물의 비중이 증가될 수 있다.
방법의 또 다른 유리한 추가 구체예는 조성물, 특히, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드의 과립화를 제공한다. 그 결과, 조성물은, 예를 들어, 최종 사용자에 의해서 용이하게 관리 가능하고, 많은 적용을 위해서, 예를 들어, 흡착의 분야에서, 농업에서 또는 특히 산불, 예컨대, 숲의 화재 또는 이탄 화재를 위한 소화약제로서 특히 적합할 수 있는 형태로 형성될 수 있다.
방법의 또 다른 유리한 추가 구체예는 조성물, 특히, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드의 표면 처리, 특히 표면 코팅을 제공한다.
그 결과, 개질된, 크로메이트-결핍 레드 머드는, 예를 들어, 흡착제로서 많은 적용에 특히 유리한 방식으로 개질될 수 있다.
방법의 또 다른 유리한 추가 구체예는 하기 작용제 중 적어도 하나의 첨가를 제공한다:
-
특히, Fe, Al 및 Zn로 이루어진 군으로부터 선택되는 Cr(VI)을 추가의 환원제,
-
특히, 우레아 및/또는 아미도설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 니트레이트 및 니트라이트를 제거하기 위한 작용제,
-
난용성 염의 형성에 의해서 오염 물질, 특히, 중금속을 제거하도록 구성되며, 특히 설파이드를 포함하는 작용제, 및
-
열 처리 동안 표면 상에서 활성탄을 형성시키는 유기 물질.
방법의 또 다른 유리한 추가 구체예는, 특히, 실질적인 비-산화성 대기 중의, 예컨대, 불활성 가스 하의, 건조 단계를 제공한다. 그 결과, 예를 들어, 특히, 잘 저장되며 본 목적을 위해서 추가로 바람직하게는 기밀 방식으로 및/또는 불활성 가스 하에 포장되거나 진공-포장될 수 있는 조성물이 얻어진다.
본 발명의 구체예는, 흡착제로서, 특히, 반복적인 작용 장기 흡착제로서 본 발명에 따른 조성물의 용도를 제공한다.
더욱이, 본 발명의 유리한 추가 구체예는 액체 및/또는 가스 매질의 정제, 특히, 물의 정제 또는 수처리 및/또는 공기의 정제를 위한 본 발명에 따른 조성물의 용도를 제공한다. 이러한 경우에, 본 발명에 따른 조성물은 니트레이트, 니트라이트, 포스페이트, 중금속, 다중핵 방향족 탄화수소(PAH), 약제학적 대사물 및 병원성 세균으로 이루어진 군 중 적어도 하나를 수계로부터 제거하기 위해서 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 조성물은 미세 먼지, 오염 물질 및 냄새나는 물질로 이루어진 군으로부터의 적어도 하나의 물질을 가스 계(gaseous system)로부터 제거하기 위해서 사용될 수 있다.
추가로, 본 발명의 유리한 추가 구체예는 농업에서, 특히, 성장 촉진을 위해서, 및/또는 토양 개선제로서 또는 토양 오염제거를 위해서의 사용을 제공한다.
추가로, 본 발명의 유리한 추가 구체예는 무-할로겐 내연제로서 및/또는 소화약제로서, 특히, 산불, 예컨대, 숲의 화재 또는 이탄 화재를 위한 소화약제로서 본 발명에 따른 조성물의 용도를 제공한다. 본 발명에 따른 조성물이 산불에 대해, 예컨대, 숲에서의 내연제로서 사용되는 경우에, 본 발명에 따른 조성물에 함유된 산화 환원 시스템뿐만 아니라, 오염 물질, 예컨대, Cr(VI) 또는 중금속에 대한 흡착 용량이 생물권 내로의 이의 도입을 억제한다. 따라서, 화재가 성공적으로 진압된 후에, 본 발명에 따른 조성물은 사건의 장소에서 유지될 수 있다. 그것은 또한 들판, 삼림지대, 황야지대 및 스텝지대에서의 이차 식생을 위한 성장 촉진제로서 작용한다. 추가적으로, 사건 직후의 표토의 풍식(wind erosion)이 본 발명에 따른 조성물에 의해서 최소화된다. 따라서, 최초로, 큰 표면 영역에 사용될 수 있으며, 비용-효과적이고, 환경적으로 유해하지 않지만, 생물학적으로 그리고 환경적으로 유용한 소화약제가 제공된다.
추가로, 본 발명의 유리한 추가 구체예는 건축 재료에서의, 특히, 하기 목적 중 적어도 하나를 위한 사용을 제공한다:
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방염용,
-
단열용,
-
축열용,
-
방음용,
-
방사성 및/또는 전자기 방사선의 차단 또는 감쇄용.
추가로, 본 발명의 유리한 추가 구체예는 시추공 웨이팅(drilling hole weighting)으로서 본 발명에 따른 조성물의 용도를 제공한다. 과거에는, 위험한 중금속, 예컨대, 수은, 우라늄 또는 토륨의 고유한 비율로 인해서, 바라이트(barite)(황산바륨, 그라운드)를 기반으로 하는 시추공 웨이팅은 시추 기술/프랙킹(drilling technology/fracking(세일가스 시추기술))에서의 이들의 사용에 대한 중요한 논란을 구성시켰다. 본 발명에 따른 조성물 및 레올로지, 딕소트로피(thixotropy) 및 분리성을 조절하기 위한 가능한 다양한 표면 코팅에 의해서, 예를 들어, 환경(지하수 테이블)의 오염과 같은 환경적 위험이 크게 배제되며, 그 이유는 본 발명에 따른 물질이 한편으로는 식수규정의 기준과 부합하고, 이의 한계치 아래에 있으며, 또한 시추 환경에서의 현재의 시추 작업에 의해서 방출되는 오염 물질(시추에 의해서 이동되는 중금속) 모두를 영구적으로 흡수하고 고정화시키고, 그에 따라서,이들이 생체이용되는 것을 방지하기 때문이다. 따라서, 모든 프랙킹(셰일가스 시추기술) 반대론자들 및 환경운동자의 지금까지 가장 심각했던 환경과 관련된 논쟁이 반박된다. 따라서, 과거에 종래 시추 기술에 의해서는 달성가능하지 않았던 환경 보호 상태가 제공된다.
추가로, 본 발명의 유리한 추가 구체예는 지오폴리머로서 본 발명에 따른 조성물의 사용, 또는, 특히, 칼륨 물 유리에 의한 지오폴리머의 생산방법을 제공한다. 오염 물질에 의해서 오염된 고갈된 흡착제는 추가의 사용에 주어지거나, 이차 채광(secondary mining)" 동안에 원료(예를 들어, 1M HNO3 또는 1M NaOH에 의한 추출)의 공급원으로서 또는 최종 저장/폐광산 채움(mine backfilling) 동안에 지오폴리머의 형태로 이의 최종 사용에 주어질 수 있다. 이어서, 흡착된 오염 물질은 지오폴리머에 영구적으로 고정화된다.
본 발명을 개선시키는 추가의 방안이 바람직한 예시 구체예를 참조로 하여 본 발명의 상세한 설명에서 이하 더욱 설명된다. 그러나, 이들 구체예는 청구범위에 특별히 기재된 바와 같은 발명이 어떠한 방식으로든 제한되는 그러한 방식으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명에 따른 조성물은 세 가지 기본 특성을 특징으로 한다:
1) 본 발명에 따른 조성물은 큰 내부(BET) 표면을 가지고 있다. 이러한 사실 때문에, 물질이 흡착된다. 물질은 실질적으로 물리적인 힘에 의해서 표면에 결합된다.
2) 본 발명에 따른 조성물은 무겁고, 이의 밀도는 템퍼링에 의해서 최대 > 5.3 g/cm3로 증가될 수 있다. 예를 들어, 마그네타이트의 표적된 형성은 방음, 방사선 보호, 시추 기술, 무거운 콘크리트 및 EMP 적용과 같은 건축 기술에서의 일부 적용에 필수적이다.
3) 본 발명에 따른 조성물은, 이의 화학적 조성을 기준으로 하여, (알루미늄 하이드록사이드/옥사이드 하이드레이트 및 철 하이드록사이드/옥사이드 하이드레이트) Al(III) 및 Fe(III)를 함유한다. 낮은 용해도 때문에, 이들 양이온은 특이적 음이온을 난용성 염으로서 침전시킨다. 이들은 알루미늄 포스페이트 및 철 포스페이트를 포함한다. 이러한 사실은 매우 중요한데, 그 이유는, 그에 따라서, 예를 들어, 포스페이트에 의해서 생성된 부영양화가 회피되기 때문이다(참조, 세척제를 위한 "빌더(builder)" 시스템으로서의, 예를 들어, 세정제 중의 포스페이트의 금지).
과도하게 높은 포스페이트 함량으로 인해서, 지표수가 과영양화된다. 실질적인 성장 및 후속 건조로 인해서, 산소 함량이 감소되고, "죽은(dead)" 수역이 뒤따른다. 반대로, 앞으로는, 포스페이트를 회수하는 법제화가 필요할 것인데, 그 이유는 포스페이트 자원이 전세계적으로 줄어들고 있고("인은 2013년에 최대였음"), 인화합물/포스페이트는 대체될 수 없는 필수 식물 비료이기 때문이다.
본 발명에 따르면, 조성물은 레드 머드의 탄화에서 생산되는 철(II) 카르보네이트를 함유할 수 있다. 철(II) 카르보네이트의 존재에 의해서, 철(II) 이온이 또한 본 발명에 따른 조성물에 존재한다. 시데라이트(siderite)의 용해도는 6.7 x 10-3 %이다. 따라서, 어느 때라도, 물 1리터당 67 ppm의 철(II) 카르보네이트가 용해된다.
따라서, Al(III), Fe(III) 및 Fe(II) 이온이 본 발명에 따른 조성물에 존재한다. 후자의 둘 모두는 산화 환원 시스템을 형성한다.
Fe(II) → Fe(III) + 1 e Eo = 0.77 eV
본 발명에 따른 조성물 중의 산화 환원 시스템의 존재는 완전히 새로운 유형의 환원, 침전 및/또는 흡착을 가능하게 한다. 산화 환원 반응은 전지 시리즈의 법칙(Nernst's law)을 따른다. 이에 따르면, 더 높은 전자 전위를 갖는 모든 물질은 환원될 수 있으며, 더 낮은 전자 전위를 갖는 모든 물질은 산화된다. 환원의 경우에, Fe(II)는 Fe(III)으로 전이되며, 산화의 경우에, Fe(III)는 Fe(II)로 전이된다.
이들 사실은, 예를 들어, 수처리에서의 본 발명에 따른 조성물에의 사용에 기본이다. 미세척된 레드 머드는 때로는 상당한 양의 크롬을 함유하는데, 그러한 크롬은 Cr(III) 및 또한 Cr(VI) 둘 모두로서 존재할 수 있다. 후자는 매우 독성이며 발암성이다. 2012년의 식수 규정에 따르면, 그것은 단지 < 0.05 ppm의 제한 농도로 존재할 수 있다. 1.350 eV의 산화 환원 전위는 Fe(II)/Fe(III)(0.770 eV)의 산화 환원 전위보다 상당히 더 높기 때문에, Fe(II)가 Cr(VI)를 Cr(III)으로 환원시킨다. 추가로, Cr(III)은 난용성 Cr 하이드록사이드 하이드레이트로서 7 내지 8의 pH에서 침전되거나, 그것은 Fe(III) 하이드록사이드 하이드레이트와 함께 난용성 혼합 하이드록사이드 하이드레이트를 형성할 수 있다. 결국, Fe(II) 카르보네이트 상의 존재는 Cr(VI)가 더 이상 존재할 수 없고 Cr(III)이 침전되는 것을 보장한다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물은 식수 규정에 따라서 안전하고 환원, 침전 및 흡착에 의해서 작용할 수 있는 정제/흡착제가 된다.
Fe(II), Fe(III) 및 Al(III) 이온은 Fe(II), Fe(III) 또는 Al(III)이 소비되는 때에 평형에서 상(phase)들, 시데라이트, 철 하이드록사이드/옥사이드 하이드레이트 또는 알루미늄 하이드록사이드/옥사이드 하이드레이트로부터 용해도 곱에 따라서 재생산될 수 있다.
놀랍게도, 이러한 사실은 흡착에 대한 극히 중요한 결과를 갖는다: Fe(II)가 다른 물질을 환원시키면, 그것은 Fe(III)로 산화되고, 수성 시스템에서 Fe(III) 하이드록사이드를 형성하며, 이는 상응하는 높은 흡착력을 갖는 점액의 유형으로서 초기에 침전된다. 그렇게 생성되는 흡착제는 새롭게("동일반응계내에서") 이제 다시 흡착할 수 있다. 흡착된 물질은 다시 환원될 수 있으며, 여기서, 추가의 흡착제가 새롭게 형성되고, 그러한 흡착제는 다시 흡착하는 등등이다. 달리 설명하면: Fe(II) 공급원이 존재하고 상응하는 산화 환원 공정이 수행되는 한 효과적인 반복적 장기 흡착제 또는 흡착제 스토어(adsorber store)가 제공된다.
상기 기재된 이러한 반복적 공정은 본 발명의 중요한 요소인데, 그 이유는 그것이 본 발명에 따른 기재된 조성물의 효율을 실질적으로 증가시키고, 예를 들어, 흡착에서 적용 범위를 고도로 확장시키기 때문이다.
추가의 발견은 레드 머드가 또한 추가의 화학적 개질에 주어질 수 있다는 것이다. 분말, 칩 또는 과립으로서, 바람직하게는 미세하게 분배된 형태의 철, 알루미늄 및 아연 금속, 예컨대, 열분해 분쇄 마감 품질(pyrolytic grinding finish quality)의 알루미늄의 첨가에 의해서, 하기 식에 따라, 기재된 Fe(II)/Fe(III) 산화 환원 시스템보다 실질적으로 더 큰 산화 환원 전위를 갖는 추가의 산화 환원 시스템이 도입될 수 있다:
Al3+ + 3 e- 
Al Eo = - 1.66 eV
Al3+ + +3 e- 
Al Eo = - 0.04 eV
FeII(FeIII)2 O4 + 8H+ + 8e- = 3 Fe + 4 H2O Eo = 0.085 eV
Zn (2+) + 2e- 
ZnEo = - 0.7618 eV
또한, 이러한 경우에 알칼리성 매질 수소에서 생성된 수소는 본 발명에 따른 조성물의 다공성 및 내부 표면을 추가로 증가시키는 작용을 한다. 본 발명에 따른 조성물이 성형체/과립을 생성하도록 추가로 가공되는 경우에, 이러한 공정은, 특히, 바람직하게는 성형체의 밀도를 선택적으로 설정하는 통상의 화학적 발포제와 함께 작용한다.
게다가, 완전히 예상치 않게, 본 발명에 따른 조성물의 열 활성화로 인해서, 고정되는 물질에 대한 비표면적 및 특히 흡착 용량이 극적으로 증가될 수 있다.
열 활성화로 인해서, 본 발명에 따른 조성물 내의 침철석(goethite), 레피도크로사이트(lepidocrocite) 및 보헤마이트(boehmite) 상 및 또한 설정되는 시더라이트(siderite) 상 둘 모두가 백분율로 거의 임으로 부분적 내지는 완전히 분해된다. 이러한 방식으로, 극히 높은 내부 표면(BET에 따름)이 한편으로는 물의 제거에 의해서 생성되며(상이한 철 하이드록사이드 (옥사이드 하이드레이트) 상과 잔류 알루미늄 하이드록사이드/옥사이드 하이드레이트 상으로부터 250 내지 300℃), 다른 한편으로, 450℃ 초과에서, 이산화탄소가 내부 표면을 추가로 증가시키는 시더라이트 상으로부터 제거된다. 최대 550℃의 온도에서 탬퍼링된 본 발명에 따른 조성물의 내부 표면(BET에 따름)은 >200 m2/g의 값에 도달할 수 있다. 이는, 흡착제로서 본 발명에 따른 조성물의 상이한 형태에서, 이러한 방식으로 처리된 본 발명에 따른 조성물의 상당히 증가된 유효성을 설명한다. 다공성이 그 결과와 동시에 증가한다.
폐수 처리/식수 처리에서, 니트레이트 함량은 전세계적으로 중요한 역할을 하는데, 그 이유는, 지하수 및 지표수에서, < 50 mg/리터의 제한 농도가 큰 범위로 초과되기 때문이다(지역에 따라서 North Rhine-Westphalia 200 내지 400 mg/L, California/USA: 800 mg/L in 2015). 그 원인은 한편으로는 분뇨(manure) 또는 니트레이트 비료의 투입이고, 다른 한편으로는 지하에서 진행되는 과정(질화작용: 호기성 및 혐기성)이다. 문헌에 따르면, 가장 큰 몫은 분뇨로서 또는 무기/화학적 비료로서의 니트레이트의 투입을 통해서 발생한다. 생화학/지구화학의 현재 과학적 상태에 따른 하부의 진행 과정에서, 지하에서 일어나는 과정은 니트레이트로 인한 과다-비료 투입에 단지 최대 약 5 %를 기여한다.
Fe(II)는 이제 니트레이트를 니트라이트로 환원되고, 이는 이어서, 예를 들어, 본 발명에 따라 과립 내로 혼입된 우레아 및/또는 아미노설폰산에 의해서 질소로 환원되어 가스로서 빠져나간다. 이러한 과정은 또한 두 단계로 수행될 수 있다:
단계 1: 니트라이트로의 니트레이트의 환원
단계 2: 예를 들어, 우레아 또는 아미도설폰산과의 반응에 의한 니트라이트의 파괴 및 그에 따라서 형성된 질소의 후속 방출.
따라서, 포스페이트 문제에 추가로, 거의 전세계적으로 물 관리에 영향을 주는 지하수/지표수에서의 니트레이트 문제에 대해서 지속 가능한 해결책이 요구되고 있다(참조, UN Biosphere Report 2014). 본 발명에서, 식수 처리에서, 식수 또는 지표수에서 크롬(VI)이 방출되지 않는 것이 매우 중요하다.
흡착의 범위 내에서, 본 발명에 따른 조성물(이하 "iRM"으로도 일컬어짐)의 흡착력이 감소되면, 각각의 오염 물질이, 예를 들어, 산업적 이용(이차 채광)을 위한 재생 가능한 재료로서 산성 또는 염기성 용리에 의해서 회수될 수 있다. 대안적으로, iRM에 흡착된 오염 물질은 또한 지오폴리머로 전환되고, 즉, 영구적으로 고정되고, 그에 따라서 최종 폐기에 적합하게 한다.
본 발명에 따른 iRM에 의해서 생산된 지오폴리머는 습식 광산/폐광 지역에서의 최종 폐기에서 방생할 수 있는 산성/염기성 매질에 대한 최대 내성을 특징으로 하고, 각각의 지오폴리머 성형체로부터 흡착된 오염 물질의 원치않는 이동에 대해서 내성이다. 산화 환원 시스템이 존재하고 활성인 한, 산성/염기성 산화 작용에 의해서도 매립/흡착된 오염 물질이 이동될 수 없다.
본 발명에 따른 지오폴리머의 생산은 각각의 지오폴리머 내의 소모/오염 물질-부과된 본 발명에 따른 조성물의 최적의 분배 및 분산을 보장하기 때문에, 그리고, 추가로, 예를 들어, 소수성 폴리머 시스템을 기반으로 하는 소모된 본 발명에 따른 조성물의 후속 표면 개질이 용매 또는 물의 침투를 최소화하기 때문에, 어떠한 기하학적 모양으로 생산될 수 있는 성형체가 영구적으로 소수성으로 형성될 수 있고, 그에 따라서, 이들은 안전하게 폐기될 수 있다. 이는 의심스러운 조건(예를 들어, SO2로 산화되고 pH를 최대 1까지 낮출 수 있는 황산을 궁극적으로 생성시키는 다량의 황에 의한 습식 광산) 하의 최종 폐기에도 적용된다.
추가적으로, 본 발명에 따른 조성물은 액체 상의 정제를 위해서 뿐만 아니라, 가스/공기 정제를 위해서도 사용될 수 있다. 한 가지 예는 H2S를 제거하기 위한 바이오가스 정제 및 예를 들어 암모니아 및 H2S를 제거하기 위한 집중적인 동물 농장 시설로부터의 배출 가스의 정제이다. 본 발명에 따른 조성물은 또한 건축물에서의 공급 공기의 정제를 위해서 또한 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 바람직하지 않은 오염 물질이 여과된다. 범위는 미세 먼지/매우 미세한 먼지로부터 유기 오염물에 이르기까지, 냄새를 통한 PAH로부터 대사물질 및 병원체에 이르기까지 확장된다.
또한, 여과될 물질의 친수성 끌림이 본 발명에 따른 조성물을 기반으로 하는 필터 카트리지의 효율을 증가시키기 위해서 액체의 사용에 의해서 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명에 따른 조성물의 층(bed)의 습윤화에 의해서, 예를 들어, 액체를 함유한 필터 카트리지에서, 흡착 유효성은 더욱 더 증가될 수 있고, 또한, 액체가 물인 경우에, 50 내지 60% RH의 최적의 습도가 설정될 수 있다.
또한, 물의 작용에 의해서, 본 발명에 따른 이러한 적용에서의 본 발명에 따른 조성물의 흡착 용량은 일반적으로 증가될 수 있고, 그래서, 사용되어야 할 본 발명에 따른 조성물의 필요한 양이 감소될 수 있거나, 본 발명에 따른 필터 카트리지의 가용수명이 연장될 수 있다.
고온 가스의 정제는 액체와의 본 발명에 따른 조성물(습윤화 또는 함침)의 조합 사용에 의해서 크게 촉진되는데, 그 이유는 흡착제 층의 냉각이 흡착을 물리적으로 증진시키기 때문이다. 액체 및 가스 시스템을 위해서 기재된 흡착에 의한 오염 물지의 제거가 유사하게 농업 기술에서의 토양과 같은 고정 시스템에서 오염 물질의 흡착에 사용될 수 있다(토양 개선제). 오염 물질은 액체에서와 같이 토양 중의 수분을 통해서 이동한다. 예를 들어, 과립화된 본 발명에 따른 조성물과의 접촉시에, 오염 물질은 가스 및 수성 시스템에서와 같이 흡착되고/침전되고/고정화된다. 이러한 공정은 장기적이다. 이와 관련하여, 반복적 흡착제는 본 발명에서 특히 우수한 토양 개선제로서 작용한다.
본 발명에 따른 이러한 새로운 iRM은 거의 모든 적용에서/이를 위해서 비용-효과적으로 설계하고/생성시키며, 또한 처음으로 시추 웨이팅 보조제, 산불/오픈 파이어(open fire)를 위한 소화약제뿐만 아니라, 폐기물 관리 및 토양 개선제와 같은 추가의 적용에 최적으로 적합한 재료를 이용 가능하게 하는 가능성을 가능하게 하고 있다. 이러한 경우에, 본 발명에 따른 조성물이 크롬(VI)을 함유할 수 없는 것이 매우 중요하다. 범위는 비료 목적을 위한 포스페이트 부화/포스페이트 회수를 통한 식수 원료 공급원으로부터의 니트레이트 제거로부터, 예를 들어, 폐수로부터의 중금속(이온)과 같은 가장 다양한 오염 무질의 제거까지 확장된다. 과거에 이러한 방식으로 제공될 수 없는 새로운 기술적 적용은, 또한, 특히, 액체, 예를 들어, 물과의 조합으로, 가스/(배출)공기의 여과를 위해서 발생하였다. 또한, 농업 부문에서, 큰 적용 분야가 있다.
추가로, 가능성은 흡착된 오염 물질로 부하된 지오폴리머의 형태의 본 발명에 따른 조성물이 특별히 지하 건설/광산 뒤채움을 위해서 예정된 충전 재료로 전환될 수 있다는 것이 제기된다. 이는 폐기물 관리를 위한 넓은 가능성을 열어준다. 따라서, 예를 들어, 과립 형태의 상응하는 본 발명에 따른 조성물이 물 관리 없이 범람되며 높은 오염 부하를 가져서 단기간 내지 중간 기간내에 기존의 지하수 테이블을 위험하게 하는 (예를 들어, 특히 Ruhrgebiet에서) 포기된 탄광내로 부어지고, 그에 따라서, 본 발명에 따른 조성물 내의 영구적인 흡착에 의해서 오염 물질을 고정시키는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 오염 물질 흡착, 고정화 및 최종 폐기가 유사하게 수행된다.
본 발명에 따른 조성물에 의해서 포괄되는 추가의 적용 분야는 시추공 웨이팅 및 소화약제이다. 이들 분야 둘 모두에서, 이점은 최종 생성물이 주로 암석권 또는 생물권에 유지되기 때문에, 통상적으로 사용되는 재료의 경우에 주지되는 것과 같은 부정적인 영향이 없을 뿐만 아니라, 상기 기재된 바와 같이, 월등히 긍정적인 효과가 생성되고 오염 물질이 환경으로 도입되지 않는다는 것이다. 이는, 유기 브롬 조성물 및/또는 안티몬 트리옥사이드를 함유하는 통상적으로/상업적으로 사용되는 재료와는 달리, 암석권 및 생물권의 오염을 끝낼 것이다. 실시에서의 본 발명에 따른 조성물의 사용의 경우에, 성형체로서, 특히 과립으로서의 형태는 중요한 역할을 하는데, 그 이유는 이것이 사용자에게 용이하게 취급될 수 있는 생성물을 제공하기 때문이다.
고속/터빈 혼합기에서의 과립화 방법
사용된 장치는 75 L의 용적 및 속도-조절(사이리스터(thyristor)-조절) 직류 기계를 갖춘 터빈/고속 믹서(Thyssen-Henschel)이다.
혼합 공정 동안에, 각각의 배치는 4.5분 이내에 최대 회전 속도(평형)에서 100℃까지 가열된다.
과립화를 위해서 과립화 포뮬레이션(s.w.v.)이 전체 20kg의 양으로 분말 형태로 믹서에 도입된다.
믹서는 500 rpm에서 시작되어 1 분 동안 가동되게 한다. 이어서, 각각의 양의 산 용액이 2500 rpm에서 45초 동안 가는 스트림으로 첨가된다. 공정은 가시 검사(관찰 개구(viewing opening)) 및 전력 소비에 의해서 조절된다. 과립이 2-3 mm의 요망되는 크기로 형성되면, 이들은 최고 속도에서 배출되고 최저 속도에서 플랜지-장착된 냉각 믹서(KM)에서 실온으로 냉각된다. 이어서, 요망되는 크기의 과립이 상응하는 체 세트(sieve set) 상에서 분리된다.
펠릿화 플레이트(pelletising plate)에 의한 과립화 방법
a) 900 mm 펠릿화 플레이트 상에서 생산된 2 내지 3 mm 직경의 과립 뿐만 아니라, 0.25 mm의 평균 입자 크기를 갖는 미립자는 본 발명에 따른 조성물 및 상응하는 비율의 바인더/바인더들(예를 들어, CaO, 무수석고, MgO 또는 이들의 혼합물)을 함유하며, 이러한 비율은 한편으로는 본 발명에 따른 조성물의 최대 함량을 가능하게 하고, 다른 한편으로는 동독의 "비료의 캐스팅 범위(36m)"와 부합하는 과립의 압축 강도(20N)를 생성시키는 백분율이다.
b) 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물은 10 중량%의 가성의 고도로 정제된 MgO와 혼합되고, 펠릿화 플레이트상에서 통상의 방식으로 처리되어 모두 하기 실험에서 사용되는 바와 같은 2 내지 3 mm의 평균 직경을 갖는 과립을 생성킨다.
c) 본 발명에 따른 조성물에는 산화 환원 시스템, 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물로부터의 침철석에 의해서 산화 환원 시스템 Fe(II)/Fe(III)를 생성시키는 철(II) 화합물이 구비된다.
생성되는 성형체/(미세)과립은 최대 50N의 압축 강도를 갖는다.
상이한 바인더 및 첨가제에 의한 과립화의 개별적인 예: 공급물의 양은, 달리 언급되지 않는 한, 유사한 저울로 측정된 5kg의 본 발명에 따른 조성물이었다. 하소 및 과립화 플레이트의 rpm은 일반적으로는 와류가 최적으로 "떨어지고(fall)", 최대 입자 압축이 생성되도록 설정된다. 달리 언급되지 않는 한, 과립화 플레이트의 얻음각(angle of attack)은 50°이다.
G1): 4 kg의 본 발명에 따른 조성물을 제공하였고, 최저 회전 속도에서 미세과립이 생성될 때까지 300 mL 소듐 물 유리 용액 (밀도: 1.37)(압력 펌프 스프레이로부터 1000 mL)과 함께 분무하였다. 그 후에, 3 mm 과립이 생성될 때까지 전체 1000mL의 물을 분무하였다.
G2): 5 kg의 본 발명에 따른 조성물 및 8 % (400g)의 무수석고(Radiplus C 17 A)의 고속 믹서에서 생산된 예비 혼합물을 제공하였다. 그것을 1370 mL의 물로 가능한 한 신속하게 분무하였다. 5 분 후에, 미세한 과립이 생성되었다. 10 분 후에, 더 큰 과립이 생성되었다. 과립화 플레이트의 회전 속도를 약 15 rpm으로 증가시켰고, 추가의 300 mL의 물을 첨가하였다. 이제, 약 3 mm 직경의 과립이 생성되었다.
G3): 5 kg의 본 발명에 따른 조성물, 500 g의 MgO (purissimum) 및 8% 아미도설폰산(purum)의 예비 혼합물을 제공하고, 52°의 턴테이블 경사(turntable inclination)에서 전체 800 ml 칼륨 물 유리 용액 ("baufan", OBI)와 함께 서서히(20분 이내) 분무하였다. 매우 단단한 과립이 생성되었다. 이어서, 추가의 80 mL의 물을 분무하였다. 와류 용적은 매우 극적으로 감소되었다. 후속하여, 35 분 내에, 100 mL의 물을 첨가하고, 50분 내에, 300mL의 물을 첨가하였다. 2 내지 3 mm 입자 크기의 매우 균일한 과립이 형성되었다.
G4): 5 kg의 본 발명에 따른 조성물, 15% 우레아 (purissimum) 및 5% CaO (purum)의 고속 믹서에서 생산된 예비 혼합물을 1000 ml의 물을 분무하면서 3분 동안 가공하여 2 mm 과립을 생성시켰다. 이어서, 회전 속도를 2 rpm 증가시켜서 와류를 최적화하였다. 8 분 이내에, 2000 ml의 물을 분무하고, 과립 크기를 최대 1.5 mm로 유지시켰다. 12분의 가동 시간에 의해서, 추가로 600 ml를 첨가하였다. 2.5 내지 3 mm의 우수한 균일 과립이 생성된 후에, 25분 후에 배치를 배출시켰다.
G5): 5 kg의 본 발명에 따른 조성물을 1200 ml 칼륨 물 유리(s.w.v.)와 함께 3분 이내에 분무하였고, 2.5 내지 3 mm의 크기를 갖는 과립이 신속하게 형성되었다. 10분 내에, 200 ml의 물을 분무하였고, 연질 과립이 형성되었고, 이를 추가로 진탕시켰다. 약 3.5 mm의 크기를 갖는 과립이 고형화됨에 따라서, 배치를 방출시켰다.
G6): 예비 혼합물로부터의 1% (50 g) CaO (s.w.v.)를 함유하는 5 kg의 본 발명에 따른 조성물을 제공하고, 2분 이내에 가능한 한 신속하게 1300 ml의 칼륨 물 유리와 함께 분무하였다. 10분 후에, 3 mm 입자 크기의 과립이 생성되었다.
G7): 4 kg의 본 발명에 따른 조성물의 예비 혼합물 및 2% (100g) Fe 분말(매우 미세함)을 제공하고 1400 ml의 물과 함께 매우 신속하게 분무하였다. 10분 후에, 예비 혼합물의 나머지(전체 중 1 kg)를 첨가하였다. 1 시간 후에, 약 3 mm의 오히려 힘들게 형성된 과립을 갖는 배치(batch)를 모았다. 전체 기간: 60분.
G8): 5 kg의 본 발명에 따른 조성물, 500 g MgO (purissimum) 및 열분해 분쇄 마감 품질의 2% 알루미늄(공장에서 라우르산 "피클링됨")의 예비 혼합물을 제공하고, 3 분 이내에 1500 ml의 물과 함께 분무하였다. 매우 우수한 작은 과립이 생성되었다. 다음으로, 와류를 약 100 ml 5% 시트르산 용액(물 중의)과 함께 스프레이하였다. 결과는 매우 좁은 입자 크기 분포를 갖는 매우 미세한, 균일하게 분포된 2 내지 3 mm 과립이었다. 전체 기간: 25 분.
G9): 5 kg의 본 발명에 따른 조성물, 2% (100g) CaO (s.w.v.) 및 2% Zn (purissimum, 평균 입자 크기 약 10 내지 20 마이크로미터)의 예비 혼합물을 5분 이내에 빙초산(purissimum)과 물로부터 샌산된 8% 용액과 함께 분무하였다. 예비 과립은 고온이었다. 6분 후의 2 숟갈의 본 발명에 따른 조성물 및 8분 후에 다시 2숟갈의 본 발명에 따른 조성물을 뿌려서, 약 2 mm의 촉촉한 매우 우수한 과립이 함께 케이킹되는 것을 방지하였다. 마지막 준건조(quasi-dry)에서, 3 mm의 직경의 과립이 생성되었다. 전체 기간: 10 분.
G10): 과립은 탄광에서의 작동 조건에 맞춰지고 2 또는 그 미만까지의 pH 값에 이르는 부식성 조건을 견딘다. 과립은 본 발명에 따른 조성물로부터 생성되며, 30 내지 0.1 mm, 바람직하게는 10 내지 1 mm 및 특히 5 내지 2 mm의 직경을 갖는다. 과립화 방법 둘 모두가 사용될 수 있거나 사용되고 있다. 본 발명에 따르면, 과립은 식수를 위험에 빠뜨리며 주로 (삼출) 유압유로부터 유출되는 PAH를 포함하는 모든 무기 및 유기 오염 물질을 흡수하고, 화학반응/흡착에 의해서 오염 물질을 고정시킨다. 굴착 부위 내로의 더 용이한 도입을 위해서, (발포) 과립의 밀도는 1 g/cm3에 가깝도록 목적하는 방식으로 설정된다. 그 결과, 과립이 슬러리로서 도입되면, 이의 유동성이 촉진되고, 광산의 더 먼 구석내로 가능한 한 멀리 도입되어야 하는 실제 활성 물질로서의 과립의 침착이 감소되거나 방지된다.
광산에서의 습한 조건하에 흡착/화학 결합 형성이 비가역적이고, 본 발명에 따른 과립이, 포뮬레이션(들)으로 인해서, 환경 영향에 크게 내성이기 때문에, 과립은 버려진 광산에서 영구적으로 유지되며, 그 이유는 안전한 최종 폐기 조건이 보장되기 때문이다.
추가 가공
건조
생산된 과립을 각각의 경우에 진공 건조 오븐 내에서 110℃에서 1 시간 동안 건조시켰다. 부피 밀도(UTBD=다져지지 않은 부피 밀도(Untamped Bulk Density))는 1800 g/l이다. TBD(Tamped Bulk Density)는 1900 g/l이다. 용리물 분석(eluate analysis)은 모든 유해한 이온이 < 1 ppb의 검출 한계에 있음을 나타내고 있다. 이는 Ni, Cd, Pb, As, Hg, V, U, Th, Zn, Sn 등 및 상응하는 유해한 음이온, 예컨대, 니트레이트, 설페이트, 포스페이트 등에 적용된다. 따라서, 과립 시스템의 둘 모두는 크롬(VI)이 없고, 2012년에 발행된 새로운 식수 규정판의 제한 값 아래에 있거나, 각각의 오염 물질의 검출의 한계에 있다. 유사하게, 시스템은 식수 규정보다 더 낮은 한계치를 설정하고 있는 비료 규정과 부합는데, 그 이유는 대부분의 다양한 식물에서의 오염 물질의 가능한 농도 때문에 안전성이 요구되기 때문이다(카드뮴은 셀러드 메밀(salad buckwheat)에 농축되며, 스트론튬 및 세슘 137은 버섯에 농축된다).
열 활성화
세척되고 열 활성화되거나 산성으로 활성화된 본 발명에 따른 조성물 또는 출발 생성물, 즉, 레드 머드의 흡착이 기준 변수로서 사용된다. 이들 기준 변수는 본래의 미처리된 레드 머드 및 통상적으로 활성화된 레드 머드와 비교하여 모든 관련 양태에서 본 발명에 따른 조성물의 개선을 명화히 하는 두 베이스 라인("0 라인")을 생성시켰다. 이러한 목적으로, 증가된 BET/다공도 및 흡착의 효과와 관련하여, 본 발명에 따른 조성물의 템퍼링의 결과와 그로부터 생산된 과립/성형체의 템퍼링의 결과 사이의 비교가 이루어졌다.
본 발명에 따른 조성물/과립의 열 활성화의 시험에 대한 설명: 본 발명에 따른 조성물은 상응하는 보호 가스 공급과 함께 머플 가마내의 중성 대기/보호 가스 중에서 분말로서 또는 성형체(예를 들어, 과립)의 형태로 가열된다. 보유 기간 및 기재된 가마의 온도 조절은 요망되는 활성화 정도에 따른다. 상기 기재된 바와 같은 본 발명에 따른 과립은 G9)(흡착 시험)에 나타낸 파라미터에 의해서 최상의 활성화를 나타냈다.
최종 폐기를 위한 오염 물질-부하된 과립의 소수성화/밀봉을 위한 표면 개질.
표면 개질되어야 하는 재료가 표면-개질 물질(들)을 방출하는 액체 상으로, 예를 들어, 10 내지 1의 비율로 도입되고 장기간 동안 저정된다. 표면 코팅이 (일차) 입자의 표면에 적용되고, 따라내는 경우에, 용매가 기화된다. 터빈/고속 믹서에 의해서 정밀한 표면을 갖는 과립/일차 입자를 코팅하는 것이 또한 가능하다. 처리되는 재료는 코팅제와 함께 믹서에 도입된다. 반응성인 경우에, 코팅제(유기실란, 알루미네이트, Me-유기 조성물, 예컨대, 지르콘 알루미네이트/티타네이트 등)는, 이어지는 반응 생성물(예를 들어, 휘발성 유기 조성물, 예컨대, 알코올, 2-메톡시 에탄올 또는 물)이 증발될 때까지, 진탕된다. 요망되는 흡착된 구성요소(예를 들어, PKN 비료, 미량 원소, 전체 식물 보호제 등)가 요구되면, 적합한 폴리머로 제조된 반투막을 적용하는 것이 유사하게 가능하다. 이러한 경우에, 방출 속도는, 각각의 식물 및 토양 화학을 고려하여, 막 폴리머 시스템의 막 두께/용해도를 변화시킴으로써 조절된다. 방수제, 캡슐화제, 표면 개질 및 표면 밀봉은 전형적으로는, 처리되는 과립의 전체 중량을 기준으로 하여, 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량%, 특히, 1 중량%의 반응 작용제(s.w.v.)의 범위로 적용된다.
적용 실시예
수성 시스템으로부터의 니트레이트의 제거
우선, 세롭게 도입된 과립 층을 컬럼 용적의 탈염수로 평형시킨다. 이어서, 니트레이트 용액을 컬럼을 통해서 0.1 L/분으로 펌핑한다. 10분 간격으로 컬럼의 헤드에서 넘쳐 흐르는 용리액으로부터 샘플을 채취하고, AAS에 의해서 니트레이트에 대해서 시험한다. 200분 후에도, 용리액에서 니트레이트가 발견되지 않을 수 있다.
수용액으로부터의 니트레이트의 제거의 경우에, 10 중량%의 아미도설폰산 (p.a.)를 함유한 본 발명에 따른 성형체를 두 번째 시험에서 사용하였다. 시험 설정은 니트레이트 농도가 여기서는 800 mg/l(미국 캘리포니아의 지하수 니트레이트 값)이고, 니트레이트 용액의 양이 1000 L임을 제외하고는 상기 기재된 바와 동일하다. 여기서도 역시, 채취한 샘플에서 어느 시점에서도 니트레이트가 발견되지 않았다. 즉, 역으로 말하면, 모든 니트레이트가 제거되었다. 설페이트 이온에 대한 검사는 어떠한 긍정적인 발견을 생성시키지 못했다.
가스성 물질의 정제
미세한 노즐에 의해서 분뇨(비육 농장으로부터의 돼지 분뇨)를 통해서 이전에 버블링된 공기를 수직 유리 튜브 내의 100 mm 직경 및 1000 mm 길이의 과립층을 통해서 흘려보낸다. "공기"의 후각 시험에서, 심한 악취 오염이 검출되었다. 이러한 시험 "공기"가 본 발명에 따른 조성물의 과립층을 통해서 50 l/분으로 배출되면, 후각 시험에 의한 시험 섹션의 마지막에서(컬럼 뒤에서) 악취 문제가 더 이상 검출될 수 없다.
암모니아를 실린더로부터 배출시키고, 감압기 및 공기 우회 밸브에 의해서 200 ppm NH3를 함유한 공기/가스 혼합물을 전체 가스 스트림에 생성시켰다. 유량계는 50 l/분의 유량을 나타낸다. 필터 튜브(앞서 기재된 바와 같은 치수)로부터 나오는 배출 공기를 암모니아의 톡 쏘는 냄새에 대한 후각 시험에 주어진다. 인간의 검출 한계/지각 한계는 0.03 내지 0.05 ppm 암모니아의 범위이다. 제한 값은 20 ppm이다. 흡착력을 증가시키기 위해서, 시스템에 물이 공급될 수 있다.
미세 먼지/매우 미세한 먼지의 제거의 경우에, 필터 카트리지가 공기 정제의 경우에서와 같이 사용되었다(1000 mm 길이 및 100 mm 내경). 전체 시스템을 12 000 L/h에서 작동시켰다.
10 mg/m3의 미세한/매우 미세한 먼지 오염을 갖는 공기 세척의 시험 시스템은, 레이저에 의한 공기 혼탁(흡광)에 의해서 조절된 지속적인 공기 교란을 통해서, 시험 동안에, 시험 공기에 분포된 먼지가 전체 부피 흐름에 걸쳐서 일정하게 유지되는 것이 보장되는, 시험 매질의 제공을 포함한다. 흥미롭게도, 물의 주입(각각의 경우에 호스 펌프에 의해서 4 개의 측면으로 배열된 노즐을 통해서)에 의해서 습하게 유지되는 카트리지 팩킹(cartridge packing)이 대략 20회의 필터 작용을 하는 것이 측정되었다.
지오폴리머
칼륨 물 유리로부터의 지오폴리머의 생산은 알칼리/규소 비율이 1 내지 4로 다양하도록 수행된다. 이하 기재된 바와 같이 칼륨 물 유리에 결합된 지오폴리머는 1 내지 2의 K/Si 비율로 작동하고, 여기서, 본 실시예에서, 플라이 애쉬(fly ash) 또는 테일링(tailing)이 Si를 공급하는 성분으로서 사용된다. 개별적인 성분의 형태의 재료가, 흡착에 의해서 부하된 본 발명에 따른 조성물과 함께, 고속 믹서내로 도입되고, 마찰에 의한 재료 혼합물의 열이 100℃에 도달할 때까지 최대 회전 속도에서 진탕된다. 중합 반응을 촉진시키기 위해서는 80℃가 충분하다. 다음으로, 지오폴리머 원료가 배출되고, 가능한 한 공동이 발생하지 않도록 하여 표준 시험편의 생산을 위한 상응하는 금형에서 압축된다. 여기서, 성형체의 수축이 최소화되어, 최종 폐기를 위한 성형체에서 균열이 발생되지 않고, 그래서, 성형체의 일체성이 유지된다. 지오폴리머(파쇄된 과립)의 용출물의 연구는 지오폴리머로부터의 오염 물질이 수성 상으로 유입되지 않음을 나타낸다.
본 발명의 실행은 상기 기재된 바람직한 예시적 구체예로 제한되지 않는다. 반대로, 근본적으로 상이한 구체예에 대해서도 기재된 해결책이 사용되는 복수의 변형예가 인식 가능할 것이다.
Claims (36)
- - 10 내지 50 중량%의 철 화합물,
- 12 내지 35 중량%의 알루미늄 화합물,
- 5 내지 17 중량%의 규소 화합물,
- 2 내지 10 중량%의 이산화 티탄,
- 0.5 내지 6 중량%의 칼슘 화합물,
- 0 ~ 1 ppm의 크롬(VI) 화합물 및
- 임의로 추가의 불가피 불순물의 무기물 조성을 갖는 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드(modified chromate-deficient red mud)를 함유하는 조성물로서,
조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 함유하는 조성물. - 청구항 1에 있어서,
Cr(VI)에 대한 난용성 환원제는 pH 7 및 25 ℃에서 물 중의 용해도가 1 g/l 미만, 특히 0.1 g/l 미만인 것을 특징으로 하는 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
Cr(VI)에 대한 난용성 환원제가 난용성 Fe(II) 화합물을 포함하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
Cr(VI)에 대한 난용성 환원제가 철(II) 카보네이트(FeCO3)를 포함하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
용이한 가용성 및 난용성 Fe(II) 화합물의 조합이 함유되는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 철 산화물에 대한 Fe(II) 카르보네이트의 중량비가 적어도 1인 개질된 크로메이트-결핍 탄화된 레드 머드(modified chromate-deficient, carbonised red mud)를 포함하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 철 산화물에 대한 Fe(II) 카르보네이트의 중량비가 적어도 1인 개질된 크로메이트-결핍 탄화된 레드 머드를 포함하고, 철 산화물에 대한 수산화철 및 산화철 수화물의 합계의 중량비가 적어도 1인 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제 및 생성된 Cr(III)가 낮은 용해도, 특히, 1g/l 미만의 25 ℃의 물 중의 용해도를 갖는 pH 범위를 안정화시키도록 구성되는 pH 완충 시스템을 또한 포함하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 2 내지 250 m2/g(BET에 따라 측정), 특히 10 내지 200 m2/g (BET에 따라 측정) 범위의 비표면적을 갖는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 4.5g/cm3, 특히 적어도 5g/cm3, 특히 적어도 5.3g/cm3의 비중을 갖는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 실질적으로 과립 형태로 존재하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드가 적어도 부분적인 표면 개질을 가지며, 특히, 조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드에 적어도 부분적으로 표면 코팅이 제공되는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 특히 Fe, Al 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되고 바람직하게는 균일하게 분포된 형태로 존재하는 Cr(VI)에 대한 추가의 환원제를 또한 함유하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 특히 우레아 및/또는 아미도설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 니트레이트 및 니트라이트를 제거하기 위한 작용제를 또한 함유하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 난용성 염의 형성에 의해 오염 물질, 특히, 중금속을 제거하도록 구성된 작용제를 함유하고, 특히, 황화물을 또한 포함하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물이 열처리 동안 표면 상에 활성탄을 형성시키는 작용제, 특히, 유기 물질을 또한 함유하는 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물을 제조하는 방법으로서,
a) 중화된 레드 머드를 제공하는 단계,
b) 레드 머드에 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 첨가하고, Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 레드 머드와 혼합하는 단계,
c) 수성 시스템에서 Cr(VI)에 대한 난용성 환원제를 사용하여 레드 머드에 함유된 크롬(VI) 화합물을 크롬(III) 화합물로 환원시켜 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 생성시키는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 17에 있어서,
단계 b)에서 Cr(VI)에 대한 환원제로서 난용성 Fe(II) 화합물, 특히 Fe(II) 카보네이트가 첨가되고, 여기서, 연속적으로, 단계들에서, 크롬(VI) 화합물이 크롬 (III) 화합물로 환원되어 추가로 Fe(III) 하이드록사이드가 반복적으로 형성되게 하는 방법. - 청구항 4 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물을 생산하는 방법으로서,
a) 중화된 레드 머드를 제공하는 단계,
b) 수성 시스템에서 레드 머드에 함유된 철(III) 화합물을 철(II) 화합물로 그리고 레드 머드에 함유된 크롬 (VI) 화합물을 크롬(III) 화합물로 환원시키는 단계,
c) 단계 b)에서 수득되고 철(II) 화합물을 함유하는 용액에 카보네이트 화합물을 첨가하고, 철(II) 카르보네이트를 형성시키는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
수용액 중에서 Fe(II) 화합물을 Fe(III) 화합물로 산화시켜 재수화시킴을 추가로 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
450℃ 내지 700℃ 범위의 온도에서 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 템퍼링(tempering)하는 것을 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 산으로 처리하는 것을 추가로 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
150℃ 내지 350℃ 범위의 온도에서 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드를 열처리하는 것을 추가로 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드의 과립화하는 것을 추가로 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
조성물, 특히, 개질된 크로메이트-결핍 레드 머드의 표면 처리, 특히, 표면 코팅을 추가로 포함하는 방법. - 청구항 17 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
하기 작용제 중 적어도 하나의 첨가를 추가로 포함하는 방법:
- 특히, Fe, Al 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 Cr(VI)에 대한 추가의 환원제,
- 특히, 우레아 및/또는 아미도설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 니트레이트 및 니트라이트를 제거하기 위한 작용제,
- 난용성 염의 형성에 의해 오염 물질, 특히, 중금속을 제거하도록 구성되고, 특히 설하이드를 포함하는 작용제, 및
- 열처리 동안에 표면 상에 활성 탄소를 형성시키는 유기 물질. - 청구항 17 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
건조 단계, 특히, 실질적으로 비-산화성 대기 중에서, 예를 들어, 불활성 가스 하에서의 건조 단계를 추가로 포함하는 방법. - 흡착제로서, 특히, 반복적으로 작용하는 장기 흡착제로서의 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 액체 및/또는 가스 매질의 정제, 특히, 물의 정제 또는 수처리 및/또는 공기의 정제를 위한 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 수성 시스템으로부터 니트레이트, 니트라이트, 포스페이트, 중금속, 다중핵 방향족 탄화수소(PAH), 약제학적 대사물 및 병원성 세균으로 이루어진 군 중 하나 이상의 제거를 위한 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 가스 시스템으로부터 미세 먼지, 오염 물질 및 냄새 물질로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 물질의 제거를 위한 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 농업에서, 특히, 성장 촉진을 위해서 및/또는 토양 개량제로서 또는 토양 오염 제거 용으로 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 무-할로겐 방염제로서 및/또는 소화약제(fire extinguishing agent)로서, 특히, 들불(wildfire), 예컨대, 산불 또는 이탄 화재에 대한 소화약제로서의 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 건축 재료, 특히, 하기 중 하나 이상을 위한 건축 재료에서의 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도:
- 방염용
- 단열용
- 열 저장용
- 방음용
- 방사성 및/또는 전자기 복사의 차폐 또는 감쇄용. - 시추공 웨이팅(drilling hole weighting)으로서의 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 지오폴리머(geopolymer)로서 또는 지오폴리머의 제조를 위한, 특히, 칼륨 물 유리(potassium water glass)에 의한 지오폴리머의 생산을 위한 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
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