JP4579682B2 - 金属酸洗い浴をリサイクルするための方法および装置 - Google Patents
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Description
ヴォルフガング・クラドニッヒ博士による論文「工業的酸化物原料 − アンドリッツ−ルートナー(Andritz-Ruthner)スプレー焙焼法による製造(Industrielle Oxidrohstoffe - Herstellung nach dem Andritz-Ruthner-Spruehrostverfahren)」、シュプレヒザール(Sprechsaal)、124巻、11/12号、1991年には、酸化物原料の工業的生産の方法が記載されている。その中では、塩酸を加えることによって金属塩化物溶液が最初に生産される。このようにして調製された金属塩溶液は、その後、精製され、熱加水分解(pyrohydrolysis)を受ける。その際、抽出される金属酸化物と塩化水素ガスとが形成される。金属酸化物は更に別の精製工程にかけられ、他方、塩化水素ガスは、水を使うことによって変換されて塩酸に戻る。このようにして得られた塩酸は、再び金属塩化物溶液の新たな製造のために使われる。
金属酸洗い浴をリサイクルする方法であって、金属酸洗い浴からの望ましくない化合物、例えば、ケイ素、アルミニウムおよびクロム化合物が取り除かれる方法が欧州特許出願公開第0578537号(EP-A-0 578 537)により公知である。この目的で、金属酸洗い浴の遊離酸を中和するために、金属くずが、第一の工程で精製される金属酸洗い浴に加えられる。この中和は中性ガス雰囲気の下で行わなければならない。金属酸洗い浴に含まれる鉄化合物が三価の鉄化合物を形成する望ましくない第二の反応を妨げるためである。その後、中和された金属酸洗い浴に含まれる固体は濾過される。金属酸洗い浴の酸性度を意図的に減少させる、すなわち、pH価が上昇するので、より低いpH価においては溶解する望ましくない化合物、例えば、ケイ素、アルミニウムおよびクロム化合物は沈殿する。これにより、金属酸洗い浴からこれらの化合物を取り除くことができる。その後、精製された金属酸洗い浴は戻されて酸洗い工程に供給される。
a)リサイクルする前に、処理される廃液流に存在する遊離酸を金属塩の形態に変換する工程、
b)濃縮金属塩溶液を得るために、ほぼ酸を含まない該得られた金属塩溶液から水を分離する工程、および
c)金属酸化物と遊離酸とを得るために、該濃縮金属塩溶液を熱的方法にかける工程
によって特徴づけられる方法により達成される。
− リサイクルする前に、処理される廃液流に存在する遊離酸を金属塩の形態に変換するための少なくとも1つのシステム、
− 濃縮金属塩溶液を得るために、可能な限り酸を含まない該得られた金属塩溶液から水を分離するための少なくとも1つのシステム、ならびに
− 金属酸化物と遊離酸とを得るために、該酸洗い浴および該水洗浴からの塩濃縮流を熱的に塩分解するための少なくとも1つのシステム
を有する装置である。
例1
図1は、付属の水洗浴(4)を有する酸洗い装置(1)を示す。ロースター(3)を有する通常の再生システムを、水洗水および排気水のための蒸発装置システム(12)により拡張した。酸洗い浴(1)からの体積流(2)はおよそ3.5m3/時間であり、水洗浴からの体積流(6)はおよそ15m3/時間である。これらの値は全3つの例に当てはまる。
例2は、例1と比較して最適化された方法を示す。例1から理解できるとおり、リサイクルに際し遊離酸は障害である。最も高い酸濃度が酸洗い液(1)の酸洗い浴濃縮液で起こるので、例2では、遊離酸と金属塩とを分離するシステム(13)が装備される。遊離酸を有する体積流(18)は酸洗い浴(1)中に戻され、他方、金属塩を有する体積流(19)は、更に処理するために反応器(5)に供給される。この場合、古い酸の流れ(2)は機械的不純物(スケール)も含むので、体積流(2)を更に処理するためにフィルタリング(7)が必要である。機械的不純物を取り除かれた流れ(8)は分離システム(13)に導入される。
例3は、例2と比較して更に最適化された方法を示す。例2と同様に例3でも、酸洗い浴の流れ(2)からの遊離酸は、システム(13)を使って、遊離酸を有する流れ(18)と金属塩を有する流れ(19)とに分離される。しかしながら、例3では、体積が小さいこの流れ(23)だけが濃縮器(12)に供給される。体積の大きい水洗水流(20)はシステム(24)での分離処理に供給される。システム(24)において、中和剤(KOH)を加えることによって、金属は沈殿し濾過される。沈殿した金属は、流れ(11)としての金属水酸化物として反応器(5)中に移される。ここで遊離酸を金属塩に変換するためである。
例の費用効果の比較
Claims (23)
- 付随する水洗浴と空気洗浄器とを含む金属酸洗い浴をリサイクルする方法であって、下記の工程:
a0)リサイクルされる該酸洗い浴からの廃液流を、分離システム中で、リサイクルされる金属塩を有する第一の部分流と、該酸洗い浴中に戻される遊離酸を有する第二の部分流とに分離する工程、
a)処理される該第一の部分流に残在する遊離酸を金属塩の形態に変換する工程、
b)濃縮金属塩溶液を得るために、a)工程で得られた、可能な限り酸を含まない金属塩溶液から水を分離する工程、および
c)金属酸化物と遊離酸とを得るために、該濃縮金属塩溶液を熱的方法にかける工程を有する方法。 - 該酸洗い浴および該水洗浴/空気洗浄器からの酸廃液流をおのおの分離処理にかけることを特徴とする請求項1に係る方法。
- 該分離された水が該方法において再利用のために戻されることを特徴とする請求項1あるいは2に係る方法。
- 該第一の部分流中に存在する遊離酸の残留物が、該酸洗い浴で用いられる金属の金属水酸化物、酸化物、あるいは炭酸塩を用いて工程a)に従って金属塩に変換されることを特徴とする請求項1に係る方法。
- 金属塩を有する該処理された第一の部分流が水分離システム中で工程b)の後に、該金属塩の溶解限度の近くまで濃縮された金属塩溶液に変換されることを特徴とする請求項4に係る方法。
- 工程b)で分離された水が僅かに酸性の留出物の形でプロセス水として該分離システムに戻されることを特徴とする請求項5に係る方法。
- 該第一の部分流が工程a)の前に水洗浴/空気洗浄器からの酸廃液流と混合されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に係る方法。
- 該酸洗い浴ならびに該水洗浴および空気洗浄器からの濃縮金属塩溶液を、工程c)により該金属塩を金属酸化物と遊離酸とに分解する熱的方法にかけることを特徴とする請求項5に係る方法。
- 該水洗浴/空気洗浄器の水洗水および/または廃水を、化学物質を使って中和させることにより、酸残留物は溶解した状態に保たれるが、該金属は沈殿することを特徴とする請求項1に係る方法。
- 沈殿し濾過された該金属塩を、金属水酸化物として、該遊離酸を金属塩に変換するために工程a)に供給することを特徴とする請求項9に係る方法。
- 該中和された廃水が水分離システムにおいて、該金属塩の溶解限度の近くまで濃縮された金属塩溶液に変換され、生成された留出物が水洗の目的で再利用されることを特徴とする請求項9に係る方法。
- 該濃縮された金属塩溶液が、処理における再利用のために、塩分解システムにおいて酸と塩基とに変換されることを特徴とする請求項11に係る方法。
- 鋼鉄酸洗い浴が該金属酸洗い浴として使用されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に係る方法。
- ステンレス鋼酸洗い浴が該鋼鉄酸洗い浴として使用されることを特徴とする請求項13に係る方法。
- 付随する水洗浴/空気洗浄器(4)を含む金属酸洗い浴(1)をリサイクルするための装置であって、
− 該酸洗い浴(1)からリサイクルされる廃液流を、リサイクルされる該金属塩を有する第一の部分流(19)と、遊離酸を有し該酸洗い浴(1)中に戻される第二の部分流(18)とに分離するための分離システム(13)、
− 処理される該第一の部分流(19)に残在する遊離酸を金属塩の形態に変換するための少なくとも1つのシステム(5)、
− 濃縮金属塩溶液を得るために、該システム(5)で得られた、可能な限り酸を含まない金属塩溶液から水を分離するための少なくとも1つのシステム(12、27)、及び
− 金属酸化物と遊離酸とを得るために該濃縮金属塩溶液を熱的に塩分解するための少なくとも1つのシステム(3)
を有する装置。 - 該分離システム(13)が酸再生システムを表すことを特徴とする請求項15に係る装置。
- 該熱的塩分解システムがロースター(3)を表すことを特徴とする請求項15又は16に係る装置。
- 該第一の部分流(19)ならびに/あるいは蓄積された水洗水および排気水(22、26、6a)のための濃縮器(12、27)への配管を特徴とする請求項15〜17のいずれか一項に係る装置。
- 該濃縮器(12)の前に反応器(5)が装備され、その中では、試薬(11)を加えることによって、存在する該遊離酸が金属塩に変換されうることを特徴とする請求項18に係る装置。
- 該試薬(11)が、該酸洗い浴にも存在している該金属の金属水酸化物を表すことを特徴とする請求項19に係る装置。
- 中和剤を加えることによって該水洗浴/空気洗浄器(4)の廃液流(6)から該金属が沈殿し濾過されうるシステム(24)が装備され、得られた該試薬(11)が該反応器(5)に供給されうることを特徴とする請求項19又は20に係る装置。
- 該熱的塩分解システム(3)への供給体積が、該システム(3)への体積流(15)を小さく保つために、該濃縮器(12)により設定されることを特徴とする請求項18〜21のいずれか一項に係る装置。
- 水分離システム(29)が、濃縮器(27)中で水洗水および排気水(26)から濃縮された該金属塩溶液のために装備されていることを特徴とする請求項18〜22のいずれか一項に係る装置。
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