WO2023121346A1 - Apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate - Google Patents
Apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023121346A1 WO2023121346A1 PCT/KR2022/021075 KR2022021075W WO2023121346A1 WO 2023121346 A1 WO2023121346 A1 WO 2023121346A1 KR 2022021075 W KR2022021075 W KR 2022021075W WO 2023121346 A1 WO2023121346 A1 WO 2023121346A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- generating unit
- calcium
- sulfate
- solid precipitate
- sodium bicarbonate
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D7/35—Varying the content of water of crystallisation or the specific gravity
- C01D7/37—Densifying sodium carbonate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/46—Sulfates
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing
Definitions
- the present invention relates to an apparatus for producing sodium bicarbonate from an industrial by-product containing sodium sulfate. More specifically, the present invention relates to an apparatus for producing sodium bicarbonate and other valuable resources from industrial by-products containing sodium sulfate.
- Na-based sodium bicarbonate NaHCO 3 , sodium bicarbonate
- Na-based sodium bicarbonate has higher desulfurization efficiency than Ca-based desulfurization agents, but is more expensive than Ca-based desulfurization agents, and Na 2 SO 4 is finally produced.
- Waste Ca-based desulfurization agent is CaSO 4 , which can be reused as a raw material for gypsum.
- Na 2 SO 4 produced by Na-based desulfurization agent has no large amount of use, contains impurities, etc., and has high water solubility, so it is difficult to landfill. It is difficult, so the waste disposal costs are high. Therefore, it is required to develop a technology for recycling waste desulfurization agent containing Na 2 SO 4 to reduce the cost of waste treatment and to improve the economic feasibility of recovering sodium bicarbonate through regeneration of sodium sulfate.
- U.S. Patent No. 5,830,422 discloses the preparation of sodium bicarbonate, sodium carbonate and ammonium sulfate from sodium sulfate.
- the US patent uses ammonia to produce NaHCO 3 from desulfurization waste.
- the process itself is complicated because ammonia is used to dissolve CO 2 or an additional process for recovering ammonia is included, and Ca(OH) 2 is used to treat the waste liquid of NaHCO 3 produced from Na 2 SO 4 . It is different from the process in the manufacturing apparatus of the present invention in that it is used for the purpose.
- Patent Document 1 US Patent No. 5,830,422
- the present invention relates to an apparatus capable of effectively producing sodium bicarbonate and other valuable resources from industrial by-products containing sodium sulfate.
- an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit, and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate react with calcium ions provided by a calcium source to produce and recover calcium sulfate and calcium carbonate;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and a sodium hydrogen carbonate generating unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- the sodium bicarbonate generating unit After the recovery of calcium carbonate in the second solid precipitate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the remaining filtrate to produce and recover sodium bicarbonate, a manufacturing apparatus is provided.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the second solid precipitate generating unit and hydrogen carbonate Including a second circulation sequentially processed in the sodium generating unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium hydrogen carbonate generating unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- calcium sulfate and calcium carbonate are generated and recovered by reacting calcium ions provided by a calcium supply source with sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate;
- a production device in which sodium bicarbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
- An apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit, and a sodium hydrogen carbonate generating unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate It includes a second cycle that is sequentially processed in the generating unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
- the calcium source is at least one selected from the group consisting of Ca 2+ -containing waste, calcium oxide and calcium hydroxide, and a manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided.
- a manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water or a filtrate at a temperature of 10 ° C to 50 ° C in the dissolution unit. .
- the production of calcium sulfate, calcium sulfate and calcium carbonate or calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit is carried out at a temperature of 25 °C to 45 °C, a manufacturing apparatus is provided.
- the production of calcium carbonate or calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit is carried out at a temperature of 25 °C to 45 °C, the manufacturing apparatus according to any one of the third to sixth aspects is provided do.
- the production of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating unit is performed at a temperature of 25 ° C to 45 ° C, the manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided.
- the manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the industrial by-product containing sodium sulfate is a waste desulfurization agent or a sulfuric acid neutralized waste liquid, is provided.
- industrial by-products containing sodium sulfate are stably treated, and sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as well as calcium sulphate (CaSO 4 , gypsum) and calcium carbonate (CaCO 3 ) are recovered.
- NaHCO 3 sodium bicarbonate
- CaSO 4 calcium sulphate
- CaCO 3 calcium carbonate
- CO 2 is fixed according to the formation of calcium carbonate (CaCO 3 ), contributing to CO 2 reduction.
- Regenerated sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) can be used as a desulfurization agent in the desulfurization process, and calcium sulfate (CaSO 4 ) and/or calcium carbonate (CaCO 3 ) can be used as a building material.
- the manufacturing apparatus of the present invention produces less wastewater.
- the manufacturing apparatus of the present invention does not use a substance (eg, ammonia) for dissolving CO 2 , sodium bicarbonate, calcium sulfate, and calcium carbonate are efficiently recovered from industrial by-products containing sodium sulfate through a simple process.
- industrial by-products containing sodium sulfate can be treated at a low cost and expensive sodium bicarbonate is recovered, which is economical.
- FIG. 1 is a view schematically showing a manufacturing apparatus and a process in the manufacturing apparatus according to the present invention.
- FIG. 2 is a view showing the manufacturing apparatus according to the present invention in more detail.
- FIG 3 is a graph showing the solubility of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) in water according to temperature.
- the present invention relates to an apparatus for producing sodium bicarbonate (bacteria, NaHCO 3 ) from industrial by-products containing sodium sulfate.
- Industrial by-products containing sodium sulfate (hereinafter also referred to as 'industrial by-products') may be solid or liquid industrial by-products.
- the industrial by-products are, but are not limited to, for example, waste desulfurization agent generated after using sodium bicarbonate as a desulfurization agent in a desulfurization process for removing sulfur oxides (SOx) in exhaust gas, sulfuric acid neutralization generated after neutralizing sulfuric acid Waste liquid etc. are mentioned.
- sodium bicarbonate used as a desulfurization agent reacts with SO 2 in exhaust gas as shown in the following Reaction Formula [A] to convert NaHCO 3 into Na 2 SO 4 .
- most of the components of the waste desulfurization agent are Na 2 SO 4 , and major impurities include K, Ca, Fe, and the like.
- Components of the waste desulfurization agent were analyzed by XRF (X-Ray Fluorescence) and are shown in Table 1 below.
- the waste desulfurization agent may include, for example, components as shown in Table 1 below in the component contents of Table 1, but is not limited thereto.
- the content of sodium sulfate in the waste desulfurization agent depends on the amount of sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) used in the desulfurization process. Although not limited thereto, the content of sodium sulfate in the waste desulfurization agent may be approximately 70% to 100% by weight. .
- the manufacturing apparatus of the present invention includes a dissolving unit 10, a first solid precipitate generating unit 20, an optional second solid precipitate generating unit 20 ', and a sodium bicarbonate generating unit ( 30) included.
- the first solid precipitate generating unit 20 in the manufacturing apparatus 100 includes a first solid precipitate generating tank 21 and a filter 22, an optional second solid precipitate
- the generation unit 20' includes a second solid precipitate generation tank 21' and a filter 22'
- the sodium bicarbonate generation unit 30 includes a sodium bicarbonate generation tank 31 and a filter 32.
- Apparatus 100 for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate includes a dissolving unit 10, a first solid precipitate generating unit 20, and an optional second solid precipitate generating unit. (20 '), and a sodium hydrogen carbonate generating unit 30, wherein the treatment of sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate in the manufacturing apparatus includes the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit 20 , Optional second solid precipitate generating unit 20 ', and may include only the first cycle sequentially processed in the sodium bicarbonate generating unit 30.
- the apparatus 100 for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate includes a dissolving unit 10, a first solid precipitate generating unit 20, an optional second solid precipitate It includes a generating unit 20 ', and a sodium hydrogen carbonate generating unit 30, and the treatment of sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate in the manufacturing apparatus includes the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit ( 20), the optional second solid precipitate generating section 20', and the first cycle sequentially processed in the sodium bicarbonate generating section 30; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit 30 of the first circulation is recycled to the dissolving unit 10, the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit ( 20), an optional second solid precipitate generating unit 20', and a second cycle sequentially processed in the sodium bicarbonate generating unit 30.
- 'first circulation' refers to the introduction of sodium sulfate-containing industrial by-products into the dissolving unit 10 for the first time in the manufacturing apparatus of the present application, the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit 20, and the optional second Refers to a cycle that first passes through the solid precipitate generating unit 20 'and the sodium bicarbonate generating unit 30, and 'second circulation' refers to hydrogen carbonate in the sodium bicarbonate generating unit 30 in the first cycle.
- the filtrate remaining after sodium recovery is recycled to the dissolving unit 10, and the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit 20, the optional second solid precipitate generating unit 20 ', and the sodium bicarbonate generating unit Refers to a cycle that is processed by going through (30) again.
- the filtrate remaining after recovering sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit 30 of the second circulation is recycled back to the dissolving unit 10 (eg, the third circulation, the fourth circulation, etc.) It may be repeated, and herein it is also referred to as 'after the second cycle' or 'above the second cycle'.
- Reactions in the dissolution section and the production section in the first and second cycles of the manufacturing apparatus are as follows.
- 1st solid precipitate generating unit 20 2Na + + SO 4 2- + 2Ca(OH) 2 ⁇ 2Na + + CaSO 4(s) ⁇ + Ca 2+ + 4OH - ----(2)
- Optional second solid phase precipitate generating section 20' 2Na + + Ca 2+ + 4OH - + CO 2 ⁇ 2Na + + CaCO 3(s) ⁇ + H 2 O + 2OH - --- (2')
- the first solid phase precipitate generating unit 20 3Na + + SO 4 2- + HCO 3 - + 2Ca(OH) 2 ⁇ 3Na + + CaSO 4(s) + CaCO 3(s) + 3OH - + H 2 O - ---(5)
- reaction formula (5) in the first solid precipitate generating unit 20, or the following reaction formula in the first solid precipitate generating unit 20 and the second solid precipitate generating unit 20' It proceeds as in (5') and (5").
- the first solid phase precipitate generation unit 20 3Na + + SO 4 2- + HCO 3 - + Ca(OH) 2 ⁇ 3Na + + SO4 2- + CaCO 3(s) + OH - + H 2 O --- (5')
- the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit 20 (including the first solid precipitate generating tank 21 and the filter 22), the optional second solid precipitate generating unit 20' (the second 2 manufacturing apparatus 100 including a solid precipitate generating tank 21' and a filter 22'), and a sodium bicarbonate generating unit 30 (including a sodium bicarbonate generating tank 31 and a filter 32) )
- the dissolving unit 10 the first solid precipitate generating unit 20, the optional second solid precipitate generating unit 20 ', and Treatment of sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate in the process in the sodium hydrogen carbonate production section 30 describes the process.
- the industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in water to prepare an aqueous solution of sodium sulfate.
- the industrial by-product contains sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), and therefore, the sodium sulfate aqueous solution dissolved in water contains sodium ions and sulfate ions as shown in the reaction formula (1) above.
- the amount of industrial by-products dissolved in water in the dissolving unit 10 is an amount in which sodium sulfate in industrial by-products is dissolved in water at 100 g/L to 400 g/L. That is, in the sodium sulfate aqueous solution, an amount of industrial by-products corresponding to 100 g to 400 g of sodium sulfate dissolved in 1 L of water is dissolved in water.
- the amount of sodium sulfate among industrial by-products can be found by XRF (X-Ray Fluorescence), IC (Ion Chromatography), etc. These methods are generally known methods for analyzing the components of chemical substances. , which will not be described in detail here.
- Industrial by-products include, but are not limited to, as described above, for example, waste desulfurization agent generated after using sodium bicarbonate as a desulfurization agent in a desulfurization process for removing sulfur oxides (SOx) from exhaust gas, and/or sulfuric acid. and sulfuric acid neutralization waste liquid generated after neutralization.
- SOx sulfur oxides
- Fresh water or tap water may be used as the water.
- solubility of Na 2 SO 4 increases as the temperature rises in a certain range, but decreases at a temperature of 40° C. or higher while maintaining a certain level.
- 3 shows a graph of solubility of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) in water according to temperature.
- the industrial by-products are dissolved in water in the dissolution unit 10 of the manufacturing apparatus at a temperature of 10 ° C to 50 ° C, preferably 25 ° C to 45 ° C. Dissolution is preferred.
- Na 2 SO 4 in industrial by-products is It is preferable to dissolve industrial by-products in water in an amount dissolved in 100 to 400 g (100 to 400 g/L) per 1 L of water. If it is less than 100 g/L, the production of NaHCO 3 is low, and the process cycle must be repeatedly operated several times in the manufacturing apparatus of the present invention to produce NaHCO 3 , so excessive operating energy may be consumed. If it exceeds 400 g/L, the solubility of Na 2 SO 4 is exceeded, and Na 2 SO 4 is undissolved, and the undissolved Na 2 SO 4 is removed in the filtration process, and the utilization rate of Na 2 SO 4 may be lowered.
- the sodium sulfate aqueous solution in the dissolving unit 10 may be adjusted so that the concentration of Na 2 SO 4 in the solution-phase industrial by-product is 100 to 400 g/L.
- the first solid precipitate generating unit 20 calcium sulfate is generated by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution prepared in the dissolving unit 10 with calcium ions provided by a calcium source.
- the reaction in the first solid precipitate generating unit 20 is as shown in the above reaction formula (2).
- the first solid precipitate generating unit 20 includes a first solid precipitate generating tank 21 and a filter 22 for filtering and recovering the generated calcium sulfate solids to generate the first solid precipitate. It can be included at the rear end of the jaw 21.
- sodium ions (Na + ) and sulfate ions (SO 4 2- ) generated by dissolving industrial by-products containing sodium sulfate in water in the sodium sulfate aqueous solution in the dissolving unit 10 exist.
- a calcium source is supplied to the sodium sulfate aqueous solution in the first solid precipitate generating unit 20, Ca 2+ supplied by the calcium source reacts with SO 4 2- to form CaSO 4 .
- the calcium source is not limited thereto, but for example, at least one selected from the group consisting of Ca-containing waste, Ca(OH) 2 and CaO may be used.
- the calcium source (calcium source).
- the description of the calcium source is equally applied to the content of the calcium source of the present application.
- the addition amount of the calcium source is determined according to the concentration of SO 4 2- present in the aqueous solution of sodium sulfate in the dissolving unit 10, which is proportional to the amount of Na 2 SO 4 dissolved in water in the dissolving unit 10.
- the calcium source has a molar concentration of Ca 2+ that is 0.9 to 1.1 times greater than the molar concentration of SO 4 2- (ie, the molar concentration of Na 2 SO 4 dissolved in water) (ie, SO 4 2- or Na When the concentration of 2 SO 4 is 1 M, 0.9 to 1.1 mol of calcium source (ie, the molar concentration of Ca 2+ ) is added so that the same applies below).
- the added amount of the calcium source is less than 0.9 times the molarity of Ca 2+ molarity, SO 4 2- is excessively remaining, and if it exceeds 1.1 times the molarity, the second solid precipitate generation unit described below ( 20') is required.
- a calcium source is supplied to an aqueous solution of sodium sulfate at 25° C. to 45° C. to produce calcium sulfate.
- the temperature is less than 25° C. or more than 45° C., the solubility of sodium sulfate is lowered and sodium sulfate may precipitate, which is not preferable.
- CaSO 4 Due to the low solubility of CaSO 4 , CaSO 4 is formed as a solid precipitate, which is removed and recovered as a solid content by filtration, and unreacted Ca 2+ and Na + remain as main components in the filtrate. Specifically, calcium sulfate may be filtered and recovered by the filter 22 at the rear of the first solid precipitate generating tank 21 shown in FIG. 2 .
- the second solid precipitate generating unit 20 ' may optionally be included in the manufacturing apparatus 100 of the present invention as needed.
- Ca 2+ may remain in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit 20 due to the solubility of CaSO 4 , and CO 2 may be present in the filtrate in the sodium bicarbonate generating unit 30 When added, residual Ca 2+ can precipitate as CaCO 3 and affect the purity of the final product, NaHCO 3 . Therefore, in order to precipitate and remove Ca 2+ in the filtrate as calcium carbonate solids, a second solid precipitate generating unit 20 ′ may be additionally included as needed.
- reaction in the second solid precipitate generating unit 20' is as shown in the reaction formula (2').
- CO 2 is added to the residual filtrate after calcium sulfate recovery in the first solid precipitate generating unit 20' to precipitate and remove Ca 2+ as calcium carbonate solid content.
- CO 2 is added to the molar concentration, which is the molar solubility of calcium sulfate in the filtrate (ie, the molar concentration in the saturated solution).
- the second solid precipitate generating unit 20' may not operate when the concentration of Ca 2+ remaining in the filtrate is lower than the solubility of CaCO 3 . That is, when the concentration of Ca 2+ remaining in the filtrate is greater than the solubility of CaCO 3 , the second solid precipitate generating unit 20 ′ may be additionally provided to the removal device 100 . The second solid precipitate generating unit 20' may further improve the purity of the finally produced sodium bicarbonate by precipitating and removing Ca 2+ remaining in the filtrate in the form of CaCO 3 .
- the supply of CO 2 to the filtrate in the second solid precipitate generating unit 20' and the production of calcium carbonate are performed at 25°C to 45°C.
- the temperature is lower than 25°C or higher than 45°C, the solubility of Na 2 SO 4 is lowered and Na 2 SO 4 may precipitate, which is not preferable.
- the filtrate remaining after filtration of calcium sulfate in the filter 22 of the first solid precipitate generating unit 20 (or the second solid precipitate generating unit 20 ') is included In this case, sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate after calcium carbonate is recovered in the second solid precipitate generating unit 20'.
- the reaction in the sodium hydrogen carbonate generating unit 30 is as shown in the above Reaction Formula (3).
- the sodium bicarbonate producing unit 30 includes a sodium bicarbonate producing tank 31 and a filter 32 for filtering and recovering the generated sodium bicarbonate solids in the sodium bicarbonate producing tank 31 ) can be included at the end of
- CO 2 is added so that the molar concentration of CO 2 is 1.0 to 2.2 times the molar concentration of sodium sulfate in the sodium sulfate aqueous solution of the dissolving unit 10. do. If the molar concentration of CO 2 is less than 1.0 times, NaHCO 3 is not formed as much as the solubility of NaHCO 3 , so the production of NaHCO 3 is lowered.
- the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit 30 may be recycled (after the second circulation) to the dissolving unit 10 there is.
- the filtrate remaining after recovering sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit 30 of the first cycle is introduced into the dissolving unit 10, and the filtrate is introduced as a sodium bicarbonate saturated solution. This is dissolved
- sodium bicarbonate, calcium sulfate and calcium carbonate are additionally recovered by recycling the filtrate in which sodium bicarbonate is dissolved to the dissolving unit 10 and operating the manufacturing apparatus 100.
- the filtrate (sodium hydrogen carbonate saturated solution) from which sodium bicarbonate is removed from the sodium bicarbonate generating unit 30 is supplied to the dissolution unit 10 after the second circulation, and industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in the filtrate to obtain carbonic acid.
- An aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen is obtained.
- Industrial by-products containing sodium sulfate are applied in the same manner as described in the dissolution section 10 of the first cycle.
- the reaction in the dissolving unit 10 after the second circulation is as shown in the above reaction equation (4).
- industrial by-products are added to the filtrate (filtrate from which sodium bicarbonate is removed from the sodium bicarbonate generating unit 30 of the first cycle, sodium bicarbonate saturated solution), and the content of sodium sulfate in the filtrate is reduced.
- an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate is obtained.
- the sodium sulfate content is less than 100 g/L, the production of NaHCO 3 is low and excessive operating energy may be consumed because NaHCO 3 is produced only when the process cycle is repeatedly operated several times in the manufacturing apparatus of the present invention. If it exceeds 400 g/L, the solubility of Na 2 SO 4 is exceeded, and Na 2 SO 4 is undissolved, and the undissolved Na 2 SO 4 is removed in the filtration process, and the utilization rate of Na 2 SO 4 may be lowered.
- the aqueous solution of sodium sulfate in which sodium bicarbonate is saturated in the dissolving unit 10 is dissolved in the aqueous solution by using the solution-type industrial by-product and/or water (eg, fresh water or tap water).
- the concentration of Na 2 SO 4 may be adjusted to be 100 to 400 g/L.
- the industrial by-products in the filtrate at 10 ° C to 50 ° C, preferably at 25 ° C to 45 ° C in the dissolution unit 10 after the second circulation.
- the temperature exceeds 50 °C, there is a problem in that only energy is excessively input without inducing solubility improvement, and there is a problem in that the dissolution rate and amount of CO 2 are reduced due to the high temperature when CO 2 is supplied in the subsequent step.
- the solubility of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) in industrial by-products is low, and sodium sulfate may not be dissolved or it may take a long time to dissolve.
- the aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate in the dissolving unit 10 after the second circulation contains 3Na + , SO 4 2- and HCO 3 - .
- the production and recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the solid precipitate production unit after the second cycle may be performed sequentially in a single step or in two steps.
- Ca 2+ is supplied by a calcium source to the sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium bicarbonate in the first solid precipitate generating unit 20, specifically, the first solid precipitate generating tank 21,
- sulfate ion (SO 4 2- ) and bicarbonate ion (HCO 3 - ) in sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate It reacts with Ca 2+ to form calcium sulfate and calcium carbonate, and is recovered in the filter 22 by a method such as filtration. In this case, after the second cycle, the second solid precipitate generating unit 20' is unnecessary.
- the calcium source may include at least one selected from the group consisting of Ca 2+ -containing waste, calcium oxide and calcium hydroxide, preferably at least one selected from the group consisting of calcium oxide and calcium hydroxide. At this time, impurities such as heavy metals and particulate matter contained in industrial by-products may be filtered and removed together.
- the amount of the calcium source added to the sodium bicarbonate-saturated aqueous solution of sodium sulfate is such that the molar concentration of Ca 2+ is 0.9 relative to the sum of the molar concentrations of Na 2 SO 4 and the molar concentrations of NaHCO 3 in the aqueous sodium sulfate solution saturated with sodium bicarbonate. to 1.1 times the molar concentration. If the amount of Ca 2+ is less than 0.9 times the molar concentration, SO 4 2- and HCO 3 - are not completely removed, and if it exceeds 1.1 times the molar concentration, the undissolved calcium source is removed together with calcium sulfate and calcium carbonate precipitates. This is undesirable because the drug cost increases accordingly.
- the first solid precipitate generating unit 20 after the second circulation addition of a calcium source and thus production of calcium sulfate and calcium carbonate are performed at 25°C to 45°C.
- the temperature is lower than 25°C or higher than 45°C, the solubility of Na 2 SO 4 is lowered and Na 2 SO 4 may precipitate, which is not preferable.
- the production and recovery of calcium sulfate and calcium carbonate after the second circulation may be performed sequentially in two steps, in which case, calcium carbonate and calcium sulfate are generated in the first solid precipitate generating unit 20 And in the second solid precipitate generating unit 20 ', respectively, they are generated and recovered sequentially.
- a calcium source is added to an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate prepared in the dissolving unit 10, and the sodium bicarbonate is saturated.
- the generation and recovery of calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit 20 is performed at 25 °C to 45 °C. When the temperature is lower than 25°C or higher than 45°C, the solubility of Na 2 SO 4 is lowered and Na 2 SO 4 may precipitate, which is not preferable.
- the calcium supply source is added to the remaining filtrate.
- Calcium sulfate precipitate is produced by dissolving sodium hydrogen so that the molar concentration of Ca 2+ is 0.9 to 1.1 times the molar concentration of Na 2 SO 4 in a saturated aqueous solution of sodium sulfate, and calcium sulfate is formed in the filter 22'. This is recovered by filtration or the like.
- the generation and recovery of the calcium sulfate precipitate in the second solid precipitate generating unit 20' is performed at 25 °C to 45 °C.
- the temperature is lower than 25°C or higher than 45°C, the solubility of Na 2 SO 4 is lowered and Na 2 SO 4 may precipitate, which is not preferable.
- the process in the sodium bicarbonate generating unit 30 after the second cycle is the same as the process in the sodium bicarbonate generating unit 30 in the first cycle.
- the reaction in the sodium bicarbonate generating unit 30 after the second circulation is as shown in the above reaction formula (6).
- Sodium bicarbonate is formed by the addition of CO 2 in the sodium bicarbonate generating unit 30 after the second cycle, specifically, in the sodium bicarbonate generating tank 31, which is recovered by filtration in the filter 32 and the remaining The filtrate to be recycled is recycled back to the dissolving unit 10 (specifically, the dissolving unit 10, the first solid precipitate generating unit 20 and the sodium bicarbonate generating unit 30 are repeated, or the dissolving unit 10, the second 1 solid precipitate generating unit 20, the second solid precipitate generating unit 20 'and sodium bicarbonate generating unit 30 may be repeated).
- the filtrate (after the second circulation, when the production and recovery of calcium sulfate and calcium carbonate are performed in a single step in the solid precipitate generating unit) , The filtrate after calcium carbonate and calcium sulfate are recovered in the first solid precipitate generating unit 20; After the second cycle, the production and recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the solid precipitate generating unit are sequentially performed in two steps.
- CO 2 is dissolved at a molar concentration of 1.0 to 2.2 times the sum of the molar concentrations of Na 2 SO 4 and NaHCO 3 in the filtrate after calcium sulfate is recovered in the second solid precipitate generating unit 20).
- a molar concentration less than 1.0 times NaHCO 3 is not formed as much as the solubility of NaHCO 3 , which is undesirable in that the production of NaHCO 3 is lowered, and when CO 2 exceeds 2.2 times the molar concentration, excess CO It is not preferable in that CO 2 is lost as 2 is added.
- the filtrate remaining after recovering sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit 30 of the second circulation is recycled back to the dissolving unit 10 (eg, the third circulation, the fourth circulation, etc.)
- This may be referred to as 'after the second cycle' or 'second cycle abnormality'.
- the process 'after the second cycle' or 'above the second cycle' is the same as the process of the 'second cycle', and therefore, the 'second cycle' is also referred to as 'after the second cycle'.
- each circulation step of the manufacturing apparatus of the present invention described above, and each process in the dissolution section and the production section has been generally described.
- the manufacturing apparatus of the present invention is configured as in the following 1 to 6, and each process may be performed.
- the information described herein is equally applicable to all of the embodiments 1 to 6 below.
- the first embodiment as an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit, and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate react with calcium ions provided by a calcium source to produce and recover calcium sulfate and calcium carbonate;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering the calcium carbonate in the second solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the second solid precipitate generating unit and hydrogen carbonate Including a second circulation sequentially processed in the sodium generating unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after recovering sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen carbonate;
- calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- calcium sulfate and calcium carbonate are generated and recovered by reacting calcium ions provided by a calcium supply source with sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
- an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium hydrogen carbonate generating unit,
- the treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate It includes a second cycle that is sequentially processed in the generating unit,
- an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
- calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
- an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
- calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
- a production device in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
- the filtrate remaining after recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the second cycle may be recycled back to the dissolving unit, and the number of times of recirculation is not particularly limited, and may be appropriately repeated, for example, by those skilled in the art in consideration of treatment of industrial by-products and/or recovery of sodium bicarbonate, calcium sulfate, and/or calcium carbonate.
- Calcium sulfate, calcium carbonate and/or sodium bicarbonate are efficiently recovered with high purity by the production apparatus 100 of the present invention as described above.
- a sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving unit 10. At this time, the waste desulfurization agent was dissolved in water so that the amount of sodium sulfate dissolved in 1 L of water was 400 g (400 g/L) in the sodium sulfate aqueous solution.
- a sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving unit 10. At this time, the waste desulfurization agent was dissolved in water so that the amount of sodium sulfate dissolved in 1 L of water was 400 g in the sodium sulfate aqueous solution.
- the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 was dissolved in 1 L of the filtrate (2) at 40° C. in the dissolving unit 10 so that the amount of sodium sulfate was 400 g (400 g/L), thereby obtaining an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate. .
- a sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving unit 10. At this time, the waste desulfurization agent was dissolved in water so that the amount of sodium sulfate dissolved in 1 L of water was 400 g in the sodium sulfate aqueous solution.
- a sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving unit 10. At this time, the waste desulfurization agent was dissolved in water so that the amount of sodium sulfate dissolved in 1 L of water was 400 g in the sodium sulfate aqueous solution.
- the waste desulfurization agent having the composition of Table 1 is dissolved in 1 L of the filtrate (2) at 40° C. so that the amount of sodium sulfate is 400 g (i.e., 400 g/L) to obtain an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate. got it
- a sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving unit 10. At this time, the waste desulfurization agent was dissolved in water so that the amount of sodium sulfate dissolved in 1 L of water was 400 g in the sodium sulfate aqueous solution.
- the waste desulfurization agent having the composition of Table 1 is dissolved in 1 L of the filtrate (3) at 40° C. so that the amount of sodium sulfate is 400 g (i.e., 400 g/L) to obtain an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate. got it
- a sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving unit 10. At this time, the waste desulfurization agent was dissolved in water so that the amount of sodium sulfate dissolved in 1 L of water was 400 g in the sodium sulfate aqueous solution.
- the waste desulfurization agent having the composition of Table 1 is dissolved in 1 L of the filtrate (3) at 40° C. so that the amount of sodium sulfate is 400 g (i.e., 400 g/L) to obtain an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate. got it
- industrial by-products containing sodium sulfate are stably treated, and sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as well as calcium sulphate (CaSO 4 , gypsum) and calcium carbonate (CaCO 3 ) are recovered.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨을 제조하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨과 기타 유가자원이 제조되는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for producing sodium bicarbonate from an industrial by-product containing sodium sulfate. More specifically, the present invention relates to an apparatus for producing sodium bicarbonate and other valuable resources from industrial by-products containing sodium sulfate.
미세 먼지 등의 환경 기준 강화로 인한 배가스 중의 탈황(DeSOx) 공정에 대한 수요가 증가하고 있으며 탈황을 위해 주로 Ca(OH)2, CaO, CaCO3가 사용되었다. Demand for the desulfurization (DeSOx) process in flue gas is increasing due to the strengthening of environmental standards such as fine dust, and Ca(OH) 2 , CaO, and CaCO 3 are mainly used for desulfurization.
그러나, 보다 강화된 기준을 만족하기 위해 최근 Na계열의 탄산수소나트륨(NaHCO3, 중조)을 이용한 탈황 공정이 점차 확대되고 있다. Na계열인 탄산수소나트륨은 Ca 계열의 탈황제에 비해 탈황효율이 높으나 Ca계열의 탈황제에 비해 고가이며 최종적으로 Na2SO4가 생산된다. Ca 계열의 폐탈황제는 CaSO4로서, 석고의 원료로 재사용될 수 있지만 Na계열의 탈황제에 의해 생성되는 Na2SO4는 대량 사용처가 없고 불순물 등이 포함되어 있고, 물에 대한 용해도가 높아 매립이 어렵기 때문에 폐기물 처리에 높은 비용이 발생하게 된다. 따라서, Na2SO4를 함유하는 폐탈황제의 재사용을 위한 기술 개발을 통해 폐기 처리에 따른 비용 저감 및 황산나트륨의 재생을 통해 탄산수소나트륨을 회수하는 경제성 향상 방안이 요구된다. However, in order to satisfy more stringent standards, a desulfurization process using Na-based sodium bicarbonate (NaHCO 3 , sodium bicarbonate) is gradually expanding. Na-based sodium bicarbonate has higher desulfurization efficiency than Ca-based desulfurization agents, but is more expensive than Ca-based desulfurization agents, and Na 2 SO 4 is finally produced. Waste Ca-based desulfurization agent is CaSO 4 , which can be reused as a raw material for gypsum. However, Na 2 SO 4 produced by Na-based desulfurization agent has no large amount of use, contains impurities, etc., and has high water solubility, so it is difficult to landfill. It is difficult, so the waste disposal costs are high. Therefore, it is required to develop a technology for recycling waste desulfurization agent containing Na 2 SO 4 to reduce the cost of waste treatment and to improve the economic feasibility of recovering sodium bicarbonate through regeneration of sodium sulfate.
미국특허 제5,830,422호는 황산나트륨으로부터 탄산수소나트륨, 탄산나트륨 및 황산암모늄을 제조하는 내용을 개시한다. 상기 미국특허는 암모니아를 사용하여 탈황폐기물로부터 NaHCO3를 제조한다. 또한, CO2를 용해하기 위해 암모니아를 사용하거나 또는 암모니아를 회수하기 위한 추가 공정이 포함되어 있어서 공정 자체가 복잡하고 Ca(OH)2는 Na2SO4로부터 생산된 NaHCO3의 폐액을 처리하기 위한 목적으로 사용되는 점에서 본 발명의 제조장치에서의 공정과 상이하다. U.S. Patent No. 5,830,422 discloses the preparation of sodium bicarbonate, sodium carbonate and ammonium sulfate from sodium sulfate. The US patent uses ammonia to produce NaHCO 3 from desulfurization waste. In addition, the process itself is complicated because ammonia is used to dissolve CO 2 or an additional process for recovering ammonia is included, and Ca(OH) 2 is used to treat the waste liquid of NaHCO 3 produced from Na 2 SO 4 . It is different from the process in the manufacturing apparatus of the present invention in that it is used for the purpose.
(선행기술문헌)(Prior art literature)
(특허문헌 1) 미국특허 제5,830,422호(Patent Document 1) US Patent No. 5,830,422
본 발명은 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨과 기타 유가 자원을 효과적으로 제조할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus capable of effectively producing sodium bicarbonate and other valuable resources from industrial by-products containing sodium sulfate.
제1견지에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the first aspect, as an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되며; 그리고 In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source; and
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는, 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit.
제2견지에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the second aspect, as an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit, and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며, The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후, 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generating unit, after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the remaining filtrate to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after recovering sodium bicarbonate is dissolved in the dissolved carbon dioxide. recycled into wealth,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 황산이온 및 중탄산이온 각각이 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온과 반응하여 황산칼슘 및 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate react with calcium ions provided by a calcium source to produce and recover calcium sulfate and calcium carbonate;
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘 및 탄산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는, 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
제3견지에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the third aspect, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and a sodium hydrogen carbonate generating unit,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산칼슘이 생성 및 회수되고;In the second solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후, 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는, 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, after the recovery of calcium carbonate in the second solid precipitate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the remaining filtrate to produce and recover sodium bicarbonate, a manufacturing apparatus is provided.
제4견지에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the fourth aspect, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며,The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the second solid precipitate generating unit and hydrogen carbonate Including a second circulation sequentially processed in the sodium generating unit,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generation unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the first solid precipitate generation unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is recycled to the dissolution unit. become,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 중탄산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고, In the second solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the filtrate remaining after the recovery of calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit and calcium ions provided by a calcium source,
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는, 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
제5견지에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the fifth aspect, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium hydrogen carbonate generating unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며,The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산칼슘이 생성 및 회수되고;In the second solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of calcium carbonate in the second solid precipitate generating unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is recycled to the dissolving unit. become,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 황산이온 및 중탄산이온 각각이 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘 및 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate and calcium carbonate are generated and recovered by reacting calcium ions provided by a calcium supply source with sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate;
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘 및 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는, 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
제6견지에 있어서, In the sixth point of view,
용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, An apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit, and a sodium hydrogen carbonate generating unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며,The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate It includes a second cycle that is sequentially processed in the generating unit,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산칼슘이 생성 및 회수되고;In the second solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 제거 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the removal of calcium carbonate in the second solid precipitate producing unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is recycled to the dissolving unit. become,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 중탄산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고, In the second solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the filtrate remaining after the recovery of calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit and calcium ions provided by a calcium source,
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는, 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
제7견지에 있어서, 상기 제2순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액은 상기 용해부로 다시 재순환되는, 제2견지 및 제4견지 내지 제6견지 중 어느 일 견지에 따른 제조장치가 제공된다.In the seventh aspect, any one of the second aspect and the fourth to sixth aspect, wherein the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the second circulation is recycled back to the dissolving unit. A manufacturing apparatus according to is provided.
제8견지에 있어서, 상기 칼슘 공급원은 Ca2+ 함유 폐기물, 산화칼슘 및 수산화칼슘으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종인, 제1견지 내지 제6견지 중 어느 일 견지에 따른 제조장치가 제공된다.In the eighth aspect, the calcium source is at least one selected from the group consisting of Ca 2+ -containing waste, calcium oxide and calcium hydroxide, and a manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided.
제9견지에 있어서, 상기 용해부에서 10℃ 내지 50℃의 온도에서 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물 또는 여액에 용해되는, 제1견지 내지 제6견지 중 어느 일 견지에 따른 제조장치가 제공된다.In the ninth aspect, a manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water or a filtrate at a temperature of 10 ° C to 50 ° C in the dissolution unit. .
제10견지에 있어서, 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘, 황산칼슘과 탄산칼슘 또는 탄산칼슘의 생성은 25℃ 내지 45℃의 온도에서 수행되는, 제조장치가 제공된다. In the tenth aspect, the production of calcium sulfate, calcium sulfate and calcium carbonate or calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit is carried out at a temperature of 25 ℃ to 45 ℃, a manufacturing apparatus is provided.
제11견지에 있어서, 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘 또는 황산칼슘의 생성은 25℃ 내지 45℃의 온도에서 수행되는, 제3견지 내지 제6견지 중 어느 일 견지에 따른 제조장치가 제공된다.In the eleventh aspect, the production of calcium carbonate or calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit is carried out at a temperature of 25 ℃ to 45 ℃, the manufacturing apparatus according to any one of the third to sixth aspects is provided do.
제12견지에 있어서, 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 생성은 25℃ 내지 45℃의 온도에서 수행되는, 제1견지 내지 제6견지 중 어느 일 견지에 따른 제조장치가 제공된다.In the twelfth aspect, the production of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating unit is performed at a temperature of 25 ° C to 45 ° C, the manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects is provided.
제13견지에 있어서, 상기 황산나트륨을 함유하는 산업부산물은 폐탈황제 또는 황산 중화 폐액인, 제1견지 내지 제6견지 중 어느 일 견지에 따른 제조장치가 제공된다.In the thirteenth aspect, the manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the industrial by-product containing sodium sulfate is a waste desulfurization agent or a sulfuric acid neutralized waste liquid, is provided.
본 발명의 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨을 제조하는 장치(이하, '제조장치'라 하기도 한다)에서는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 안정적으로 처리되어, 이로부터 탄산수소나트륨(NaHCO3)뿐만 아니라 황산칼슘(CaSO4, 석고) 및 탄산칼슘(CaCO3)이 회수된다. 또한, 탄산칼슘(CaCO3) 형성에 따라 CO2가 고정되어 CO2 저감에 기여한다. 재생된 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 탈황공정에 탈황제 등으로 사용될 수 있고, 황산칼슘(CaSO4) 및/또는 탄산칼슘(CaCO3)은 건축부재 등으로 활용될 수 있다. 본 발명의 제조장치는 폐수 발생량이 적다. 또한, 본 발명의 제조장치에는 CO2 용해를 위한 물질(예컨대 암모니아 등)이 사용되지 않음으로 단순한 공정으로 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨과 황산칼슘 및 탄산칼슘이 효율적으로 회수된다. 또한, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 저렴한 비용으로 처리할 수 있고 고가의 탄산수소나트륨이 회수되는 것으로 경제적이다. In the apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate (hereinafter also referred to as 'manufacturing apparatus') of the present invention, industrial by-products containing sodium sulfate are stably treated, and sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as well as calcium sulphate (CaSO 4 , gypsum) and calcium carbonate (CaCO 3 ) are recovered. In addition, CO 2 is fixed according to the formation of calcium carbonate (CaCO 3 ), contributing to CO 2 reduction. Regenerated sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) can be used as a desulfurization agent in the desulfurization process, and calcium sulfate (CaSO 4 ) and/or calcium carbonate (CaCO 3 ) can be used as a building material. The manufacturing apparatus of the present invention produces less wastewater. In addition, since the manufacturing apparatus of the present invention does not use a substance (eg, ammonia) for dissolving CO 2 , sodium bicarbonate, calcium sulfate, and calcium carbonate are efficiently recovered from industrial by-products containing sodium sulfate through a simple process. In addition, industrial by-products containing sodium sulfate can be treated at a low cost and expensive sodium bicarbonate is recovered, which is economical.
도 1은 본 발명에 의한 제조장치 및 제조장치에서의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a manufacturing apparatus and a process in the manufacturing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명의 의한 제조장치를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 2 is a view showing the manufacturing apparatus according to the present invention in more detail.
도 3은 황산나트륨(Na2SO4)의 온도에 따른 물에 대한 용해도를 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing the solubility of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) in water according to temperature.
본 발명은, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨(중조, NaHCO3)을 제조하는 장치에 관한 것이다. 상기 황산나트륨을 함유하는 산업부산물(이하, '산업부산물'이라 하기도 한다)은 고상 또는 액상의 산업부산물일 수 있다. 상기 산업부산물은, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 배가스 중의 황산화물(SOx) 제거를 위한 탈황공정에 탈황제로서 탄산수소나트륨을 사용한 후 생성되는 폐탈황제, 황산을 중화시킨 후에 발생되는 황산 중화 폐액 등을 들 수 있다. The present invention relates to an apparatus for producing sodium bicarbonate (bacteria, NaHCO 3 ) from industrial by-products containing sodium sulfate. Industrial by-products containing sodium sulfate (hereinafter also referred to as 'industrial by-products') may be solid or liquid industrial by-products. The industrial by-products are, but are not limited to, for example, waste desulfurization agent generated after using sodium bicarbonate as a desulfurization agent in a desulfurization process for removing sulfur oxides (SOx) in exhaust gas, sulfuric acid neutralization generated after neutralizing sulfuric acid Waste liquid etc. are mentioned.
예를 들어, 탈황제로서 사용되는 탄산수소나트륨은 배가스 중의 SO2와 하기 반응식 [A]과 같이 반응하여 NaHCO3가 Na2SO4로 전환된다. 이에 따라, 폐탈황제(폐중조) 성분의 대부분은 Na2SO4이며, 주요 불순물로는 K, Ca, Fe 등이 포함되어 있다. 폐탈황제의 구성성분을 XRF(X선 형광분광법, X-Ray Fluorescence)로 분석하여 하기 표 1에 나타낸다. 폐탈황제는 예를 들어, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분을 표 1의 성분함량으로 포함할 수 있으나, 이로써 한정되는 것은 아니다. 폐탈황제중 황산나트륨의 함량은 탈황공정에 사용된 탄산수소나트륨(NaHCO3)의 양에 따라 달라지며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 폐탈황제 중 황산나트륨의 함량은 대략 70 중량% 내지 100중량%일 수 있다. For example, sodium bicarbonate used as a desulfurization agent reacts with SO 2 in exhaust gas as shown in the following Reaction Formula [A] to convert NaHCO 3 into Na 2 SO 4 . Accordingly, most of the components of the waste desulfurization agent (spent sodium bicarbonate) are Na 2 SO 4 , and major impurities include K, Ca, Fe, and the like. Components of the waste desulfurization agent were analyzed by XRF (X-Ray Fluorescence) and are shown in Table 1 below. The waste desulfurization agent may include, for example, components as shown in Table 1 below in the component contents of Table 1, but is not limited thereto. The content of sodium sulfate in the waste desulfurization agent depends on the amount of sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) used in the desulfurization process. Although not limited thereto, the content of sodium sulfate in the waste desulfurization agent may be approximately 70% to 100% by weight. .
2NaHCO3 + SO2 → Na2SO4 + 2CO2 + H2O [A]2NaHCO 3 + SO 2 → Na 2 SO 4 + 2CO 2 + H 2 O [A]
본 발명에 의한 제조장치에서는 각 성분의 용해도 차이를 이용하여 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 불순물을 제거하는 과정에서 황산칼슘, 또는 황산칼슘과 탄산칼슘이 제조되고, 최종적으로 탄산수소나트륨이 얻어진다. 또한, 본 발명의 제조장치는 CO2의 사용에 의한 CO2 감소효과를 겸비한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨을 제조하는 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 제조장치(100) 및 제조장치에서의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 의한 제조장치를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제조장치는 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)를 포함한다. 또한, 도 2에 보다 구체적으로 도시한 바와 같이, 제조장치(100)에서 제1 고상 침전물 생성부(20)는 제1 고상 침전물 생성조(21)와 필터(22), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20')는 제2 고상 침전물 생성조(21')와 필터(22') 그리고 탄산수소나트륨 생성부(30)는 탄산수소나트륨 생성조(31)와 필터(32)를 포함한다. In the production apparatus according to the present invention, calcium sulfate or calcium sulfate and calcium carbonate are produced in the process of removing impurities from industrial by-products containing sodium sulfate using the difference in solubility of each component, and finally sodium bicarbonate is obtained. In addition, the production apparatus of the present invention combines the effect of reducing CO 2 by using CO 2 . Hereinafter, an apparatus for producing sodium bicarbonate from an industrial by-product containing sodium sulfate according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a diagram schematically showing a
본 발명의 일 구현예에 의한 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨을 제조하는 장치(100)는 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)를 포함하며, 제조장치에서 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 처리는 상기 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 순차적으로 처리되는 제1순환만을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 의한 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨을 제조하는 장치(100)는 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)를 포함하며, 제조장치에서 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 처리는 상기 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부(10)로 재순환된 후, 상기 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함할 수 있다. In addition, the
본원에서 '제1순환'은 본원의 제조장치에 황산나트륨 함유 산업부산물이 용해부(10)에 처음으로 도입되어, 상기 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)을 처음으로 거치게 되는 순환을 지칭하고, '제2순환'은 상기 제1순환에서 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 탄산수소나트륨 회수 후 잔류하는 여액이 용해부(10)로 재순환되어 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)를 다시 거치면서 처리되는 순환을 지칭한다. 후술하는 바와 같이, 제2순환의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 탄산수소나트륨 회수 후 잔류하는 여액은 용해부(10)로 다시 재순환(예를 들어, 제3순환, 제4순환 등)될 수 있으며, 이는 반복될 수 있고, 본원에는 이는 '제2순환 이후' 또는 '제2순환 이상'으로 지칭되기도 한다. In the present application, 'first circulation' refers to the introduction of sodium sulfate-containing industrial by-products into the dissolving
상기 제조장치의 제1순환 및 제2순환에서 용해부, 생성부 각각에서의 반응은 다음과 같다. Reactions in the dissolution section and the production section in the first and second cycles of the manufacturing apparatus are as follows.
제1순환: (용해부(10)에서 물사용)1st cycle: (Use of water in melting unit 10)
용해부(10): Na2SO4 → 2Na+ + SO4 2- ----(1)Melting part 10: Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- ----(1)
제1 고상 침전물 생성부(20): 2Na+ + SO4 2- + 2Ca(OH)2 → 2Na+ + CaSO4(s)↓ + Ca2+ + 4OH- ----(2)1st solid precipitate generating unit 20: 2Na + + SO 4 2- + 2Ca(OH) 2 → 2Na + + CaSO 4(s) ↓ + Ca 2+ + 4OH - ----(2)
선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'): 2Na+ + Ca2+ + 4OH- + CO2 → 2Na+ + CaCO3(s)↓ + H2O + 2OH- ---(2')Optional second solid phase precipitate generating section 20': 2Na + + Ca 2+ + 4OH - + CO 2 → 2Na + + CaCO 3(s) ↓ + H 2 O + 2OH - --- (2')
탄산수소나트륨 생성부(30): 2Na+ + 2OH- + 2CO2 → 2NaHCO3(s)↓ ---(3)Sodium bicarbonate generation unit (30): 2Na + + 2OH - + 2CO 2 → 2NaHCO 3 (s) ↓ --- (3)
제2순환 이후 (탄산수소나트륨 생성부(30)의 여액(탄산수소나트륨 포화 용액)이 용해부(10)로 재순환됨, 평형상태) After the second circulation (the filtrate (saturated sodium bicarbonate solution) of the sodium
용해부(10): Na2SO4 + Na+ + HCO3 - → 3Na+ + SO4 2- + HCO3 - ----(4)Melting part 10: Na 2 SO 4 + Na + + HCO 3 - → 3Na + + SO 4 2- + HCO 3 - ----(4)
제1 고상 침전물 생성부(20): 3Na+ + SO4 2- + HCO3 - + 2Ca(OH)2 → 3Na+ + CaSO4(s) + CaCO3(s) + 3OH- + H2O ----(5)The first solid phase precipitate generating unit 20: 3Na + + SO 4 2- + HCO 3 - + 2Ca(OH) 2 → 3Na + + CaSO 4(s) + CaCO 3(s) + 3OH - + H 2 O - ---(5)
(제2순환 이후에는, 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 반응식 (5)와 같이 진행되거나, 또는 제1 고상 침전물 생성부(20)와 제2 고상 침전물 생성부(20')에서 하기 반응식 (5') 및 (5")와 같이 진행된다. (After the second cycle, it proceeds as in reaction formula (5) in the first solid precipitate generating
제1 고상 침전물 생성부(20): 3Na+ + SO4 2- + HCO3 - + Ca(OH)2 → 3Na+ + SO42- + CaCO3(s) + OH- + H2O ---(5')The first solid phase precipitate generation unit 20: 3Na + + SO 4 2- + HCO 3 - + Ca(OH) 2 → 3Na + + SO4 2- + CaCO 3(s) + OH - + H 2 O --- (5')
제2 고상 침전물 생성부(20'): 3Na+ + SO4 2- + OH- + Ca(OH)2 → 3Na+ + CaSO4(s) + 3OH- ---(5"))Second solid precipitate generating unit (20'): 3Na + + SO 4 2- + OH - + Ca(OH) 2 → 3Na + + CaSO 4(s) + 3OH - ---(5"))
탄산수소나트륨 생성부(30): 3Na+ + 3OH- + 3CO2 → 3NaHCO3(s) ----(6)Sodium bicarbonate generating unit 30: 3Na + + 3OH - + 3CO 2 → 3NaHCO 3(s) ----(6)
이하, 상기 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20)(제 1 고상 침전물 생성조(21)와 필터(22) 포함), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20')(제2 고상 침전물 생성조(21')와 필터(22') 포함), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)(탄산수소나트륨 생성조(31)와 필터(32)포함)를 포함하는 제조장치(100) 그리고 상기 제조장치(100)의 제1순환 및 제2순환 이상에서의 상기 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 선택적인 제2 고상 침전물 생성부(20'), 및 탄산수소나트륨 생성부(30)에서의 공정에서 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 처리는 공정을 설명한다. Hereinafter, the dissolving
(제1순환만 진행되는 경우, 또는 제2순환 이상의 경우에서, 제1순환에서의 공정)(In the case where only the first cycle proceeds, or in the case of the second cycle or more, the process in the first cycle)
제1순환의 용해부(10)에서는 상기 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해되어 황산나트륨 수용액이 제조된다. 상기 산업부산물은 황산나트륨(Na2SO4)을 함유하며 따라서, 물에 용해된 황산나트륨 수용액은 상기 반응식 (1)에 나타낸 바와 같이 나트륨이온과 황산이온을 포함한다. In the
용해부(10)에서 물에 용해되는 산업부산물의 양은 산업부산물 중의 황산나트륨이 물에 100 g/L 내지 400 g/L로 용해되는 양이다. 즉, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 황산나트륨이 100g 내지 400g 용해되어 있는 것에 상응하는 양의 산업부산물이 물에 용해된다. 산업부산물 중 황산나트륨의 양은 XRF(X선 형광분광법, X-Ray Fluorescence), IC(이온크로마토 그래피, Ion Chromatography) 법 등으로 알 수 있으며, 이러한 방법은 화학물질의 성분 분석에 일반적으로 알려져 있는 방법으로서, 이에 대하여 여기에서 상세히 기재하지 않는다. 산업부산물로는 상기한 바와 같이, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 배가스 중의 황산화물(SOx) 제거를 위한 탈황공정에 탈황제로서 탄산수소나트륨을 사용한 후 생성되는 폐탈황제, 및/또는 황산을 중화시킨 후에 발생되는 황산 중화 폐액 등을 들 수 있다. 이하, 본원의 산업부산물에 대한 내용에는 상기한 산업부산물에 대한 기재사항이 동일하게 적용된다.The amount of industrial by-products dissolved in water in the dissolving
물은 담수(fresh water) 또는 수도물이 사용될 수 있다. Fresh water or tap water may be used as the water.
Na2SO4의 용해도는 다른 염들과 달리 일정 구간에서는 온도가 상승하면 용해도가 증가하다가 40℃ 이상의 온도에서는 용해도가 감소하면서 어느 정도 수준을 유지하는 것으로 알려져 있다. 도 3에 황산나트륨(Na2SO4)의 온도에 따른 물에 대한 용해도 그래프를 나타낸다. 도 3의 황산나트륨 용해도 그래프에서의 온도에 따른 황산나트륨의 용해도를 고려하여, 상기 제조장치의 용해부(10)에서 산업부산물을 물에 10℃ 내지 50℃, 바람직하게는 25℃ 내지 45℃의 온도에서 용해시키는 것이 바람직하다. 온도가 50℃를 초과하면 용해도 향상은 유도하지 못하면서 에너지만 과도하게 투입되는 문제가 있고 후속 단계에서의 CO2 공급시 높은 온도로 인하여 CO2의 용해속도 및 용해량이 감소하는 문제가 있다. 10℃ 미만의 온도에서는 산업부산물 중의 황산나트륨(Na2SO4)의 용해도가 낮아 황산나트륨이 미용해되거나 용해에 시간이 많이 소요될 수 있다. Unlike other salts, it is known that the solubility of Na 2 SO 4 increases as the temperature rises in a certain range, but decreases at a temperature of 40° C. or higher while maintaining a certain level. 3 shows a graph of solubility of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) in water according to temperature. Considering the solubility of sodium sulfate according to the temperature in the sodium sulfate solubility graph of FIG. 3, the industrial by-products are dissolved in water in the
따라서, Na2SO4의 용해도 및 10℃ 내지 50℃, 바람직하게는 25℃ 내지 45℃의 온도를 고려할 때, 산업부산물 중의 Na2SO4가 물 1L당 100~400g (100~400g/L)로 용해되는 양으로 산업부산물을 물에 용해시키는 것이 바람직하다. 100g/L 미만이면 NaHCO3의 생산량이 낮고 본 발명의 제조장치에서 공정 순환을 여러 번 반복운전 해야 NaHCO3가 생산됨으로 운전 에너지가 과도하게 소요될 수 있다. 400g/L을 초과하면 Na2SO4의 용해도를 초과하여 Na2SO4이 미용해되고 미용해된 Na2SO4가 여과 과정에서 제거되어 Na2SO4의 이용률이 낮아질 수 있다. Therefore, considering the solubility of Na 2 SO 4 and the temperature of 10 °C to 50 °C, preferably 25 °C to 45 °C, Na 2 SO 4 in industrial by-products is It is preferable to dissolve industrial by-products in water in an amount dissolved in 100 to 400 g (100 to 400 g/L) per 1 L of water. If it is less than 100 g/L, the production of NaHCO 3 is low, and the process cycle must be repeatedly operated several times in the manufacturing apparatus of the present invention to produce NaHCO 3 , so excessive operating energy may be consumed. If it exceeds 400 g/L, the solubility of Na 2 SO 4 is exceeded, and Na 2 SO 4 is undissolved, and the undissolved Na 2 SO 4 is removed in the filtration process, and the utilization rate of Na 2 SO 4 may be lowered.
한편, 용액상의 산업부산물인 경우, 상기 용해부(10)에서 황산나트륨 수용액은 용액상의 산업부산물 중의 Na2SO4의 농도가 100~400g/L이 되도록 조정한 것일 수 있다. On the other hand, in the case of a solution-phase industrial by-product, the sodium sulfate aqueous solution in the dissolving
상기 제1 고상 침전물 생성부(20)에서는 상기 용해부(10)에서 제조된 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성된다. 제1 고상 침전물 생성부(20)에서의 반응은 상기 반응식 (2)에 나타낸 바와 같다. 상기 제1 고상 침전물 생성부(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 고상 침전물 생성조(21) 및 생성된 황산칼슘 고형분을 여과하여 회수하기 위한 필터(22)를 제1 고상 침전물 생성조(21)의 후단에 포함할 수 있다.In the first solid precipitate generating
구체적으로, 상기 용해부(10) 중의 황산나트륨 수용액에서 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해되어 생성된 나트륨이온(Na+) 및 황산이온(SO4
2-)이 존재한다. 상기 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 이러한 상기 황산나트륨 수용액에 칼슘 공급원을 제공하면, SO4
2-와 칼슘 공급원에 의해 공급된 Ca2+이 반응하여 CaSO4를 형성한다. 칼슘 공급원으로는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, Ca 함유 폐기물, Ca(OH)2 및 CaO로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종이 사용될 수 있다. 그러나, 반응 속도 및 이후 CO2 용해 공정을 고려하여, Ca(OH)2 및 CaO로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종이 칼슘 공급원(칼슘 공급원)으로 사용되는 것이 바람직하다. 이하, 본원의 칼슘 공급원에 대한 내용에는 상기한 칼슘공급원에 대한 기재사항이 동일하게 적용된다.Specifically, sodium ions (Na + ) and sulfate ions (SO 4 2- ) generated by dissolving industrial by-products containing sodium sulfate in water in the sodium sulfate aqueous solution in the dissolving
상기 칼슘 공급원의 첨가량은 용해부(10)의 황산나트륨 수용액에 존재하는 SO4
2-의 농도에 따라 결정되며, 이는 용해부(10)에서 물에 용해된 Na2SO4의 양에 비례한다. 칼슘 공급원은 SO4
2-의 몰농도 (즉, 물에 용해된 Na2SO4의 몰농도)에 대하여 Ca2+의 몰농도가 0.9 내지 1.1 배의 몰농도(즉, SO4
2- 또는 Na2SO4의 농도가 1M인 경우, 0.9 내지 1.1 몰의 칼슘 공급원 (즉, Ca2+의 몰농도), 이하 동일하게 적용된다)가 되도록 첨가된다. 칼슘 공급원의 첨가량이 Ca2+의 몰농도로 0.9 배의 몰농도 미만이면, SO4
2-가 과량 잔류하는 문제가 발생하고 1.1 배의 몰농도를 초과하면, 후술하는 제2 고상 침전물 생성부(20')를 추가적으로 거쳐야할 필요가 있다.The addition amount of the calcium source is determined according to the concentration of SO 4 2- present in the aqueous solution of sodium sulfate in the dissolving
25℃ 내지 45℃에서 황산나트륨 수용액에 칼슘 공급원이 공급되어 황산칼슘이 생성된다. 온도가 25℃ 미만 또는 45℃ 초과이면, 황산나트륨의 용해도가 낮아지면서 황산나트륨이 석출될 수 있으므로 바람직하지 않다. A calcium source is supplied to an aqueous solution of sodium sulfate at 25° C. to 45° C. to produce calcium sulfate. When the temperature is less than 25° C. or more than 45° C., the solubility of sodium sulfate is lowered and sodium sulfate may precipitate, which is not preferable.
CaSO4의 낮은 용해도로 인해, CaSO4는 고상 침전물로 형성되고, 이는 여과에 의해 고형분으로 제거 및 회수되고 여액에는 미반응 Ca2+와 Na+가 주요 성분으로 잔류한다. 구체적으로, 도 2에 나타낸, 제1 고상 침전물 생성조(21) 후단의 필터(22)에 의해 황산칼슘이 여과되어 회수될 수 있다. Due to the low solubility of CaSO 4 , CaSO 4 is formed as a solid precipitate, which is removed and recovered as a solid content by filtration, and unreacted Ca 2+ and Na + remain as main components in the filtrate. Specifically, calcium sulfate may be filtered and recovered by the
CaSO4 고형분 제거시, 산업부산물에 포함되어 있던 중금속, 입자상 물질 등이 함께 공침(co-precipitation)되거나 여과에 의해 제거된다. 제거된 입자상 물질은 시멘트 첨가제 등으로 사용할 수 있다. When CaSO 4 solid content is removed, heavy metals and particulate matter contained in industrial by-products are co-precipitated or removed by filtration. The removed particulate matter can be used as a cement additive or the like.
제2 고상 침전물 생성부(20')는 선택적으로 필요에 따라 본 발명의 제조장치(100)에 포함될 수 있다. The second solid precipitate generating unit 20 'may optionally be included in the
상기 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 황산칼슘을 회수하고 잔류하는 여액에 CaSO4의 용해도로 인해 Ca2+가 잔류할 수 있으며, 이러한 여액에 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 CO2가 첨가되면, 잔류 Ca2+가 CaCO3로 침전되어 최종 생산품인 NaHCO3의 순도에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 여액 중의 Ca2+를 미리 탄산칼슘 고형분으로 침전하여 제거하기 위해 제2 고상 침전물 생성부(20')가 필요에 따라 추가적으로 포함될 수 있다. Ca 2+ may remain in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating
제2 고상 침전물 생성부(20')가 포함되는 경우, 제2 고상 침전물 생성부(20')에서의 반응은 상기 반응식(2')에 나타낸 바와 같다.When the second solid precipitate generating unit 20' is included, the reaction in the second solid precipitate generating unit 20' is as shown in the reaction formula (2').
제2 고상 침전물 생성부(20')에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부(20')에서 황산칼슘 회수 후의 잔류 여액에 CO2를 첨가하여 Ca2+를 미리 탄산칼슘 고형분으로 침전하여 제거할 수 있다. 제2 고상 침전물 생성부(20'), 구체적으로 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 여액에 CO2가 여액 중의 황산칼슘의 몰 용해도인 몰농도(즉, 포화용액에서의 몰농도)에 대하여 0.9 내지 1.1 배의 몰농도로 용해된다. CO2가 0.9 배 몰농도 미만이면, Ca가 잔류하여 NaHCO3 생산시 침전됨에 따라 NaHCO3의 순도 개선에 바람직하지 않을 수 있고, 1.1 배의 몰농도를 초과하면 알칼리도가 부족할 경우 침전된 CaCO3가 낮아진 pH에 의해 재용해될 가능성과 이용하지 못하고 손실되는 CO2가 많아지게 되므로 바람직하지 않다. In the second solid precipitate generating unit 20', CO 2 is added to the residual filtrate after calcium sulfate recovery in the first solid precipitate generating unit 20' to precipitate and remove Ca 2+ as calcium carbonate solid content. . In the second solid precipitate generating unit 20', specifically, in the filtrate in the second solid precipitate generating tank 21', CO 2 is added to the molar concentration, which is the molar solubility of calcium sulfate in the filtrate (ie, the molar concentration in the saturated solution). It dissolves at a molar concentration of 0.9 to 1.1 times that of If CO 2 is less than 0.9 times the molarity, it may not be desirable to improve the purity of NaHCO 3 as Ca remains and is precipitated during NaHCO 3 production. This is undesirable because the possibility of re-dissolution due to the lowered pH increases and CO 2 that is lost without being used increases.
제2 고상 침전물 생성부(20')는 여액에 잔류하는 Ca2+의 농도가 CaCO3의 용해도 보다 낮을 경우에는 운전하지 않을 수도 있다. 즉, 제2 고상 침전물 생성부(20')는 여액에 잔류하고 있는 Ca2+의 농도가 CaCO3의 용해도 보다 큰 경우에, 제거장치(100)에 추가로 제공될 수 있다. 제2 고상 침전물 생성부(20')는 여액에 잔류하고 있는 Ca2+를 CaCO3 형태로 침전 제거함으로써 최종적으로 제조되는 탄산소수나트륨의 순도가 보다 향상되도록 할 수 있다. The second solid precipitate generating unit 20' may not operate when the concentration of Ca 2+ remaining in the filtrate is lower than the solubility of CaCO 3 . That is, when the concentration of Ca 2+ remaining in the filtrate is greater than the solubility of CaCO 3 , the second solid precipitate generating
제2 고상 침전물 생성부(20')에서 여액에 대한 CO2의 공급 및 탄산칼슘의 생성은 25℃ 내지 45℃에서 수행된다. 온도가 25℃ 미만 또는 45℃ 초과이면, Na2SO4의 용해도가 낮아지면서 Na2SO4가 석출될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. The supply of CO 2 to the filtrate in the second solid precipitate generating unit 20' and the production of calcium carbonate are performed at 25°C to 45°C. When the temperature is lower than 25°C or higher than 45°C, the solubility of Na 2 SO 4 is lowered and Na 2 SO 4 may precipitate, which is not preferable.
상기 탄산수소나트륨 생성부(30)에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부(20)의 필터(22)에서 황산칼슘의 여과 후에 잔류하는 여액 (또는 상기 제2 고상 침전물 생성부(20')가 포함되는 경우에는, 상기 제2 고상 침전물 생성부(20')에서 탄산칼슘이 회수된 후의 여액)에 이산화탄소를 용해시킴으로써 탄산수소나트륨이 생성되어 회수된다. 탄산수소나트륨 생성부(30)에서의 반응은 상기 반응식 (3)에 나타낸 바와 같다. 도 2에 도시한 바와 같이, 탄산수소나트륨 생성부(30)는 탄산수소나트륨 생성조(31) 및 생성된 탄산수소나트륨 고형분을 여과하여 회수하기 위한 필터(32)를 탄산수소나트륨 생성조(31)의 후단에 포함할 수 있다.In the sodium
탄산수소나트륨 생성부(30)의 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 CO2는 용해부(10)의 황산나트륨 수용액에서의 황산나트륨의 몰농도에 대하여 CO2가 1.0 내지 2.2 배의 몰농도가 되도록 첨가된다. CO2가 1.0 배 미만의 몰농도이면, NaHCO3의 용해도만큼 NaHCO3가 형성되지 않아 NaHCO3의 생산량이 낮아진다. 또한, 이러한 경우에는, 후술하는 바와 같이, 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 얻어지는 여액이 상기 용해부(10)로 재순환되는 경우에, Na+가 NaHCO3 형태로 제거되지 못함에 따라 Na가 축적되는 문제가 있을 수 있다. CO2가 2.2배의 몰농도를 초과하면 과량의 CO2가 투입됨에 따라 CO2의 손실이 발생하는 점에서 바람직하지 않다.In the sodium bicarbonate generating tank 31 of the sodium
탄산수소나트륨 생성부(30), 구체적으로 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 여액에 대한 CO2의 첨가 및 탄산수소나트륨 생성은 25℃ 내지 45℃에서 수행된다. 온도가 25℃ 미만 또는 45℃ 초과이면, Na2SO4의 용해도가 낮아지면서 Na2SO4가 석출될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.The addition of CO 2 to the filtrate and the generation of sodium bicarbonate in the sodium
(제2순환 이후)(after the second cycle)
나아가, 추가적으로, 본 발명의 제조장치(100)에서, 상기 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액이 상기 용해부(10)로 재순환(제2순환 이후)될 수 있다. Furthermore, additionally, in the
제2순환의 경우, 용해부(10)에 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액이 도입되고, 이 여액은 탄산수소나트륨 포화용액으로서 탄산수소나트륨이 용해되어 있다. 이와 같이, 탄산수소나트륨이 용해되어 있는 여액을 용해부(10)으로 재순환시켜 제조장치(100)를 운전함으로써 탄산수소나트륨, 황산칼슘 및 탄산칼슘이 추가적으로 회수된다. In the case of the second circulation, the filtrate remaining after recovering sodium bicarbonate in the sodium
제2순환 이후의 용해부(10)에는 탄산수소나트륨 생성부(30)로부터 탄산수소나트륨이 제거된 여액(탄산수소나트륨 포화용액)이 공급되고, 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 얻어진다. 황산나트륨을 함유하는 산업부산물은 상기 제1순환의 용해부(10)에 기재한 사항이 동일하게 적용된다. The filtrate (sodium hydrogen carbonate saturated solution) from which sodium bicarbonate is removed from the sodium
제2순환 이후의 용해부(10)에서의 반응은 상기 반응식(4)에 나타낸 바와 같다. 제2순환 이후의 용해부(10)에서는 여액(제1순환의 탄산수소나트륨 생성부(30)로부터 탄산수소나트륨이 제거된 여액, 탄산수소나트륨 포화용액)에 산업부산물을 여액 중에 황산나트륨의 함량이 100 g/L 내지 400 g/L이 되도록 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 얻어진다. The reaction in the dissolving
황산나트륨 함량이 100g/L 미만이면 NaHCO3의 생산량이 낮고 본 발명의 제조장치에서 공정 순환을 여러 번 반복운전 해야 NaHCO3가 생산됨으로 운전 에너지가 과도하게 소요될 수 있다. 400g/L을 초과하면 Na2SO4의 용해도를 초과하여 Na2SO4이 미용해되고 미용해된 Na2SO4가 여과 과정에서 제거되어 Na2SO4의 이용률이 낮아질 수 있다. If the sodium sulfate content is less than 100 g/L, the production of NaHCO 3 is low and excessive operating energy may be consumed because NaHCO 3 is produced only when the process cycle is repeatedly operated several times in the manufacturing apparatus of the present invention. If it exceeds 400 g/L, the solubility of Na 2 SO 4 is exceeded, and Na 2 SO 4 is undissolved, and the undissolved Na 2 SO 4 is removed in the filtration process, and the utilization rate of Na 2 SO 4 may be lowered.
한편, 용액상의 산업부산물인 경우, 상기 용해부(10)에서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액은, 용액상의 산업부산물 및/또는 물(예를 들어, 담수 또는 수돗물)을 이용하여, 이 수용액 중의 Na2SO4의 농도가 100~400g/L이 되도록 조정한 것일 수 있다. On the other hand, in the case of a solution-type industrial by-product, the aqueous solution of sodium sulfate in which sodium bicarbonate is saturated in the dissolving
제2순환 이후의 용해부(10)에서 산업부산물을 10℃ 내지 50℃, 바람직하게는 25℃ 내지 45℃에서 여액에 용해시키는 것이 바람직하다. 온도가 50℃를 초과하면 용해도 향상은 유도하지 못하면서 에너지만 과도하게 투입되는 문제가 있고 후속 단계에서의 CO2 공급시 높은 온도로 인하여 CO2의 용해속도 및 용해량이 감소하는 문제가 있다. 10℃ 미만의 온도에서는 산업부산물 중의 황산나트륨(Na2SO4)의 용해도가 낮아 황산나트륨이 미용해되거나 용해에 시간이 많이 소요될 수 있다. It is preferable to dissolve the industrial by-products in the filtrate at 10 ° C to 50 ° C, preferably at 25 ° C to 45 ° C in the
제2순환 이후의 용해부(10)의 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에는 상기 반응식 (4)에 나타낸 바와 같이, 3Na+, SO4
2- 및 HCO3
-이 함유되어 있다. As shown in the above Reaction Formula (4), the aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate in the dissolving
제2순환 이후의 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘 및 탄산칼슘의 생성 및 회수는 단일단계로 혹은 2단계로 순차적으로 수행될 수 있다. The production and recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the solid precipitate production unit after the second cycle may be performed sequentially in a single step or in two steps.
단일단계로 수행되는 경우, 제1 고상 침전물 생성부(20), 구체적으로 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 칼슘 공급원에 의해 Ca2+가 공급되고, 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 황산이온(SO4
2-) 및 중탄산이온(HCO3
-) 각각이 Ca2+와 반응하여 황산칼슘 및 탄산칼슘이 형성되고, 필터(22)에서 여과 등의 방법으로 회수된다. 이 경우에, 제2순환 이후에서, 제2 고상 침전물 생성부(20')는 불필요하다. When performed in a single step, Ca 2+ is supplied by a calcium source to the sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium bicarbonate in the first solid precipitate generating
단일단계로 수행되는 경우, 제2순환 이후의 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 반응은 상기 반응식 (5)에 나타낸 바와 같다. When carried out in a single step, the reaction in the first solid precipitate generating
상기 칼슘 공급원은 Ca2+ 함유 폐기물, 산화칼슘 및 수산화칼슘으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종, 바람직하게는 산화칼슘 및 수산화칼슘으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종이 첨가될 수 있다. 이때, 산업부산물에 포함되어 있던 중금속, 입자상 물질 등의 불순물이 여과되어 함께 제거될 수 있다. The calcium source may include at least one selected from the group consisting of Ca 2+ -containing waste, calcium oxide and calcium hydroxide, preferably at least one selected from the group consisting of calcium oxide and calcium hydroxide. At this time, impurities such as heavy metals and particulate matter contained in industrial by-products may be filtered and removed together.
상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 첨가되는 칼슘 공급원의 양은 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 Na2SO4의 몰농도와 NaHCO3의 몰농도의 합에 대하여 Ca2+의 몰농도가 0.9 내지 1.1 배의 몰농도가 되는 양이다. Ca2+의 양이 0.9배의 몰농도 미만이면 SO4 2- 및 HCO3 -가 완전히 제거되지 않고, 1.1 배의 몰농도를 초과하면 미용해된 칼슘 공급원이 황산칼슘 및 탄산칼슘 침전물과 함께 제거됨에 따라 약품비용이 증가하므로 바람직하지 않다.The amount of the calcium source added to the sodium bicarbonate-saturated aqueous solution of sodium sulfate is such that the molar concentration of Ca 2+ is 0.9 relative to the sum of the molar concentrations of Na 2 SO 4 and the molar concentrations of NaHCO 3 in the aqueous sodium sulfate solution saturated with sodium bicarbonate. to 1.1 times the molar concentration. If the amount of Ca 2+ is less than 0.9 times the molar concentration, SO 4 2- and HCO 3 - are not completely removed, and if it exceeds 1.1 times the molar concentration, the undissolved calcium source is removed together with calcium sulfate and calcium carbonate precipitates. This is undesirable because the drug cost increases accordingly.
제2순환 이후의 제1 고상 침전물 생성부(20)에서, 칼슘 공급원의 첨가 및 이에 따른 황산칼슘 및 탄산칼슘의 생성은 25℃ 내지 45℃에서 수행된다. 온도가 25℃ 미만 또는 45℃ 초과이면, Na2SO4의 용해도가 낮아지면서 Na2SO4가 석출될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. In the first solid precipitate generating
한편, 상기한 바와 같이, 제2순환 이후의 황산칼슘 및 탄산칼슘의 생성 및 회수는 2단계로 순차적으로 수행될 수 있으며, 이 경우, 탄산칼슘과 황산칼슘이 제1 고상 침전물 생성부(20) 및 제2 고상 침전물 생성부(20')에서 각각 순차적으로 생성 및 회수된다. On the other hand, as described above, the production and recovery of calcium sulfate and calcium carbonate after the second circulation may be performed sequentially in two steps, in which case, calcium carbonate and calcium sulfate are generated in the first solid precipitate generating
이 경우 제1 고상 침전물 생성부(20), 구체적으로 제1 고상 침전물 생성조(21)에서는 용해부(10)에서 제조된 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 칼슘 공급원을 상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 NaHCO3의 몰농도에 대하여 Ca2+의 몰농도가 0.9 내지 1.1 배의 몰농도가 되도록 소량 용해시킴으로써 용해도가 더 낮은 탄산칼슘 침전물만 생성되며, 필터(22)에서 탄산칼슘이 회수된다. Ca2+의 몰농도가 0.9 배 미만이면 탄산칼슘의 형태로 HCO3
-가 제거되지 못하여 잔류함으로써 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 황산칼슘 회수시 황산칼슘의 순도가 낮아지는 점에서 바람직하지 않고, 1.1 배를 초과하면 탄산칼슘과 황산칼슘이 동시에 생산되어 탄산칼슘의 순도가 낮아지는 점에서 바람직하지 않다. 이때의 반응은 상기 반응식(5')에 나타낸 바와 같다. In this case, in the first solid precipitate generating
탄산칼슘 침전물 형성시, 폐탈황제에 포함되어 있던 중금속, 입자상 물질 등의 불순물이 함께 여과되어 제거될 수 있다. 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 탄산칼슘의 생성 및 회수는 25℃ 내지 45℃에서 수행된다. 온도가 25℃ 미만 또는 45℃ 초과이면, Na2SO4의 용해도가 낮아지면서 Na2SO4가 석출될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.When the calcium carbonate precipitate is formed, impurities such as heavy metals and particulate matter contained in the waste desulfurization agent may be filtered and removed together. The generation and recovery of calcium carbonate in the first solid precipitate generating
그 후, 제2 고상 침전물 생성조(21), 구체적으로 제2 고상 침전물 생성조(21')에서는 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 탄산칼슘 회수 후, 잔류하는 여액에 칼슘 공급원을 상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 Na2SO4의 몰농도에 대하여 Ca2+의 몰농도가 0.9 내지 1.1 배의 몰농도가 되도록 용해시킴으로써 황산칼슘 침전물이 생성되며, 필터(22')에서 황산칼슘이 여과 등으로 회수된다.Then, in the second solid precipitate generating
Ca2+의 몰농도가 0.9 배 미만이면 황산이온이 완전히 제거되지 않는 점에서 바람직하지 않고, 1.1 배를 초과하면 미반응한 칼슘이온이 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 탄산칼슘으로 회수됨으로써 탄산수소나트륨의 순도가 낮아지는 점에서 바람직하지 않다. 이때의 반응은 상기 반응식(5”)에 나타낸 바와 같다. If the molar concentration of Ca 2+ is less than 0.9 times, it is undesirable in that sulfate ions are not completely removed, and if it exceeds 1.1 times, unreacted calcium ions are recovered as calcium carbonate in the sodium bicarbonate production tank 31, thereby reducing carbonic acid. This is not preferable because the purity of sodium hydrogen is lowered. The reaction at this time is as shown in the above reaction formula (5”).
제2 고상 침전물 생성부(20')에서 황산칼슘 침전물의 생성 및 회수는 25℃ 내지 45℃에서 수행된다. 온도가 25℃ 미만 또는 45℃ 초과이면, Na2SO4의 용해도가 낮아지면서 Na2SO4가 석출될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.The generation and recovery of the calcium sulfate precipitate in the second solid precipitate generating unit 20' is performed at 25 °C to 45 °C. When the temperature is lower than 25°C or higher than 45°C, the solubility of Na 2 SO 4 is lowered and Na 2 SO 4 may precipitate, which is not preferable.
제2순환 이후의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서의 공정은 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서의 공정과 동일하다. 제2순환 이후의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서의 반응은 상기 반응식(6)에 나타낸 바와 같다. The process in the sodium
제2순환 이후의 탄산수소나트륨 생성부(30), 구체적으로 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 CO2 첨가에 의해 탄산수소나트륨이 형성되며, 이는 필터(32)에서 여과 등에 의해 회수되고, 잔류하는 여액은 용해부(10)로 다시 재순환(구체적으로, 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20)와 탄산수소나트륨 생성부(30)의 반복, 또는 용해부(10), 제1 고상 침전물 생성부(20), 제2 고상 침전물 생성부(20')와 탄산수소나트륨 생성부(30)의 반복)될 수 있다. Sodium bicarbonate is formed by the addition of CO 2 in the sodium
탄산수소나트륨 생성부(30), 구체적으로 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 여액(제2순환 이후에서, 고상 침전물 생성부에서는 황산칼슘 및 탄산칼슘의 생성 및 회수가 단일단계로 수행되는 경우에는, 제1 고상 침전물 생성부(20)에서 탄산칼슘과 황산칼슘이 회수된 후의 여액; 제2순환 이후에서, 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘 및 탄산칼슘의 생성 및 회수가 2단계로 순차적으로 수행되는 경우에는, 제2 고상 침전물 생성부(20)에서 황산칼슘이 회수된 후의 여액) 중의 Na2SO4 및 NaHCO3의 몰농도의 합에 대하여 1.0 내지 2.2 배의 몰농도로 CO2가 용해된다. CO2가 1.0 배의 몰농도 미만으로 용해되면, NaHCO3의 용해도만큼 NaHCO3가 형성되지 않아 NaHCO3의 생산량이 낮아지는 점에서 바람직하지 않고 CO2가 2.2배의 몰농도를 초과하면 과량의 CO2가 투입됨에 따라 CO2의 손실이 발생하는 점에서 바람직하지 않다.In the sodium
제2순환 이후의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서의 CO2 첨가 및 탄산소수나트륨 형성은 25℃ 내지 45℃에서 수행된다. 온도가 25℃ 미만이면 여액의 온도가 낮아짐에 따라 Na2SO4의 충분한 용해도를 확보할 수 없고, 45℃를 초과하면, NaHCO3의 용해도가 올라감에 따라 NaHCO3의 회수율이 낮아지게 되고 또한 Na2SO4의 용해도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있어서 바람직하지 않다. The addition of CO 2 and the formation of sodium bicarbonate in the sodium
상기한 바와 같이, 제2순환의 탄산수소나트륨 생성부(30)에서 탄산수소나트륨 회수 후 잔류하는 여액은 용해부(10)로 다시 재순환(예를 들어, 제3순환, 제4순환 등)될 수 있으며, 이를 '제2순환 이후' 또는 '제2순환 이상'으로 지칭되기도 한다. '제2순환 이후' 또는 '제2순환 이상'의 공정은 '제2순환'의 공정과 동일하며, 따라서, '제2순환'을 '제2순환 이후'로 지칭하기도 한다.As described above, the filtrate remaining after recovering sodium bicarbonate in the sodium
상기한 본 발명의 제조장치에 대한 각 순환단계, 용해부 및 생성부에서의 각각의 공정에 대하여 전반적으로 기술하였다. 상술한 본 발명의 제조장치의 구성 및 재순환 여부에 따르면 본 발명의 제조장치는 하기 1 내지 6과 같이 구성되어 각각의 공정이 수행될 수 있다. 상기 본원에 기재한 내용은 하기 1 내지 6의 실시태양에 모두 동일하게 적용된다.Each circulation step of the manufacturing apparatus of the present invention described above, and each process in the dissolution section and the production section has been generally described. According to the configuration and recirculation of the manufacturing apparatus of the present invention described above, the manufacturing apparatus of the present invention is configured as in the following 1 to 6, and each process may be performed. The information described herein is equally applicable to all of the embodiments 1 to 6 below.
제1실시태양에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the first embodiment, as an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되며; 그리고 In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source; and
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit.
제2실시태양에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the second embodiment, as an apparatus for producing sodium hydrogen carbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generation unit, and a sodium hydrogen carbonate generation unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며, The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is transferred to the dissolving unit. recycled,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 황산이온 및 중탄산이온 각각이 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온과 반응하여 황산칼슘 및 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate react with calcium ions provided by a calcium source to produce and recover calcium sulfate and calcium carbonate;
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘 및 탄산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
제3 실시태양에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the third embodiment, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산칼슘이 생성 및 회수되고;In the second solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering the calcium carbonate in the second solid precipitate generating unit.
제4실시태양에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the fourth embodiment, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며,The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the second solid precipitate generating unit and hydrogen carbonate Including a second circulation sequentially processed in the sodium generating unit,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generation unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the first solid precipitate generation unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is recycled to the dissolution unit. become,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after recovering sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 중탄산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고, In the second solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the filtrate remaining after the recovery of calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit and calcium ions provided by a calcium source,
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
제5실시태양에 있어서, 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the fifth embodiment, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate generating unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며,The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, it is sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit. Including a second cycle that becomes,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산칼슘이 생성 및 회수되고;In the second solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of calcium carbonate in the second solid precipitate generating unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is recycled to the dissolving unit. become,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중의 황산이온 및 중탄산이온 각각이 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘 및 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate and calcium carbonate are generated and recovered by reacting calcium ions provided by a calcium supply source with sulfate ions and bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate;
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘 및 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after the recovery of calcium sulfate and calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit.
제6실시태양에 있어서 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부를 포함하는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨의 제조장치로서, In the sixth embodiment, as an apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate, including a dissolution unit, a first solid precipitate generating unit, a second solid precipitate generating unit and sodium hydrogen carbonate generating unit,
상기 제조장치에서의 처리는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제1순환; 그리고 제1순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액이 상기 용해부로 재순환된 후, 상기 용해부, 제1 고상 침전물 생성부, 제2 고상 침전물 생성부 및 탄산수소나트륨 생성부에서 순차적으로 처리되는 제2순환을 포함하며,The treatment in the manufacturing apparatus includes a first cycle in which industrial by-products containing sodium sulfate are sequentially processed in the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit, and the sodium bicarbonate generating unit; And after the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the first circulation is recycled to the dissolving unit, the dissolving unit, the first solid precipitate generating unit, the second solid precipitate generating unit and sodium bicarbonate It includes a second cycle that is sequentially processed in the generating unit,
제1순환에서, In the first cycle,
상기 용해부에서는 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 물에 용해된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolving unit, an aqueous solution of sodium sulfate in which industrial by-products containing sodium sulfate are dissolved in water is prepared;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 상기 황산나트륨 수용액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the sodium sulfate aqueous solution with calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산칼슘이 생성 및 회수되고;In the second solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the first solid precipitate generating unit;
탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 제거 후에 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되고, 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액은 상기 용해부로 재순환되고, In the sodium bicarbonate generating unit, carbon dioxide is dissolved in the filtrate remaining after the removal of calcium carbonate in the second solid precipitate producing unit to generate and recover sodium bicarbonate, and the filtrate remaining after the recovery of sodium bicarbonate is recycled to the dissolving unit. become,
제2순환에서, In the second cycle,
상기 용해부에서는, 제1순환의 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후에 잔류하는 여액에 황산나트륨을 함유하는 산업부산물을 용해시켜서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액이 제조되고; In the dissolution part, an industrial by-product containing sodium sulfate is dissolved in the filtrate remaining after the recovery of sodium hydrogen carbonate in the sodium hydrogen carbonate generating part of the first cycle to prepare a sodium sulfate aqueous solution saturated with sodium hydrogen carbonate;
상기 제1 고상 침전물 생성부에서는 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액 중 중탄산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 탄산칼슘이 생성 및 회수되고; In the first solid precipitate generating unit, calcium carbonate is produced and recovered by reacting bicarbonate ions in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium bicarbonate and calcium ions provided by a calcium source;
상기 제2 고상 침전물 생성부에서는 상기 제1 고상 침전물 생성부에서 탄산칼슘의 회수 후에 잔류하는 여액 중의 황산이온과 칼슘 공급원에 의해 제공되는 칼슘이온이 반응하여 황산칼슘이 생성 및 회수되고, In the second solid precipitate generating unit, calcium sulfate is generated and recovered by reacting sulfate ions in the filtrate remaining after the recovery of calcium carbonate in the first solid precipitate generating unit and calcium ions provided by a calcium source,
상기 탄산수소나트륨 생성부에서는 상기 제2 고상 침전물 생성부에서 황산칼슘의 회수 후 잔류하는 여액에 이산화탄소를 용해시켜 탄산수소나트륨이 생성 및 회수되는 제조장치가 제공된다. In the sodium bicarbonate generating unit, a production device is provided in which sodium bicarbonate is generated and recovered by dissolving carbon dioxide in the filtrate remaining after recovering calcium sulfate in the second solid precipitate generating unit.
상기 제2 및 제3 내지 제6 실시태양에 기재한 제조장치에서 제2순환의 상기 탄산수소나트륨 생성부에서 탄산수소나트륨의 회수 후 잔류하는 여액은 상기 용해부로 다시 재순환될 수 있으며, 재순환되는 횟수는 특히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 당업자가 산업부산물의 처리 및/또는 탄산수소나트륨, 황산칼슘, 및/또는 탄산칼슘의 회수를 고려하여 적합하게 반복할 수 있다. In the manufacturing apparatus according to the second and third to sixth embodiments, the filtrate remaining after recovery of sodium bicarbonate in the sodium bicarbonate generating unit of the second cycle may be recycled back to the dissolving unit, and the number of times of recirculation is not particularly limited, and may be appropriately repeated, for example, by those skilled in the art in consideration of treatment of industrial by-products and/or recovery of sodium bicarbonate, calcium sulfate, and/or calcium carbonate.
상기한 바와 같은 본 발명의 제조장치(100)에 의해, 황산칼슘, 탄산칼슘 및/또는 탄산수소나트륨이 효율적으로 고순도로 회수된다. Calcium sulfate, calcium carbonate and/or sodium bicarbonate are efficiently recovered with high purity by the
이상에서 본 발명의 구현예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those skilled in the art.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 도 2를 참조하여 실시예를 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the present invention is not limited to the following examples. An embodiment will be described with reference to FIG. 2 .
실시예 1Example 1
상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 용해부(10)에서 30℃ 내지 40℃의 담수에 용해시켜서 황산나트륨 수용액을 제조하였다. 이때, 폐탈황제는, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 용해된 황산나트륨의 양이 400g(400g/L)이 되도록 물에 용해되었다. A sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 황산나트륨 수용액에 Ca(OH)2 208g을 첨가하고 혼합하였다. 이에 따라, CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22)에서 여과하여 여액과 CaSO4 고형분 380g을 회수하였다. Thereafter, 208 g of Ca(OH) 2 was added to an aqueous solution of sodium sulfate at 40° C. in the first solid precipitate
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액에 CO2를 248g(126.3L @ STP)을 용해시킴에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(32)에서 여과하여 회수하였다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Then, as 248g (126.3L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate at 40° C. in the sodium bicarbonate production tank 31, a precipitate of NaHCO 3 was formed, which was filtered and recovered in the
실시예 2 Example 2
(제1순환)(1st cycle)
상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 용해부(10)에서 30℃ 내지 40℃의 담수에 용해시켜서 황산나트륨 수용액을 제조하였다. 이때, 폐탈황제는, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 용해된 황산나트륨의 양이 400g이 되도록 물에 용해되었다. A sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 상기 황산나트륨 수용액에 CaO 157g을 첨가하고 혼합하였다. 이에 따라, CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22)에서 여과하여 여액(1)과 CaSO4 고형분 380g을 회수하였다. Thereafter, 157 g of CaO was added to the sodium sulfate aqueous solution at 40° C. in the first solid precipitate generating
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(1)에 CO2 248g(126.3L @ STP)을 용해시켰으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(32)에서 여과하여 NaHCO3 침전물 346g이 회수되었다. 잔류하는 여액(2)은 상기 용해부(10)로 재순환되었다. Thereafter, 248g of CO 2 (126.3L @ STP) was dissolved in the filtrate (1) at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank (31), and thus a precipitate of NaHCO 3 was formed, which was filtered through the filter (32). 346 g of NaHCO 3 precipitate was recovered by filtration. The remaining filtrate (2) was recycled to the dissolving section (10).
(제2순환)(2nd cycle)
용해부(10)에서 40℃에서 상기 여액(2) 1L에 상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 황산나트륨의 양이 400g(400g/L)이 되도록 용해시켜서, 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액을 얻었다. The waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 was dissolved in 1 L of the filtrate (2) at 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 Ca(OH)2 320.7g을 용해하였으며, 이에 따라 CaSO4 및 CaCO3 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22)에서 여과하여, CaSO4와 CaCO3이 혼재하는 침전물 532g과 잔류 여액(3)을 얻었다.Thereafter, 320.7 g of Ca(OH) 2 was dissolved in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen carbonate at 40° C. in the first solid precipitate generating
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(3)에 CO2 248g (126.3L @ STP)을 용해하였으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(32)에서 여과하여 회수하였다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Thereafter, 248g of CO 2 (126.3L @ STP) was dissolved in the filtrate (3) at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank (31), and thus a precipitate of NaHCO 3 was formed, which was removed from the filter (32). It was recovered by filtration. According to the above process, 346 g of NaHCO 3 was recovered.
실시예 3 Example 3
상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 용해부(10)에서 30℃ 내지 40℃의 담수에 용해시켜서 황산나트륨 수용액을 제조하였다. 이때, 폐탈황제는, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 용해된 황산나트륨의 양이 400g이 되도록 물에 용해되었다. A sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서, 40℃에서 상기 황산나트륨 수용액에 CaO 157g을 첨가하고 혼합하였다. 이에 따라, CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22)에서 여과하여 여액(1)과 CaSO4 고형분 380g을 회수하였다. Thereafter, in the first solid precipitate
그 후, 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 여액(1)에 CO2 0.85g(0.43L @ STP)을 용해시킴에 따라 CaCO3 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22')에서 여과하여 CaCO3 1.9g 및 잔류 여액(2)을 얻었다. Thereafter, as 0.85 g (0.43L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate (1) in the second solid precipitate generating tank 21', CaCO 3 precipitate was formed, which was filtered in the filter 22' 1.9 g of CaCO 3 and residual filtrate (2) were obtained.
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 상기 여액에(2) 다시 CO2 248g(126.3L @ STP)을 용해시킴에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(32)에서 여과하여 회수하였다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Thereafter, as 248 g (126.3L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate (2) in the sodium bicarbonate generating tank 31, a precipitate of NaHCO 3 was formed, which was filtered and recovered in the
실시예 4 Example 4
(제1순환)(1st cycle)
상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 용해부(10)에서 30℃ 내지 40℃의 담수에 용해시켜서 황산나트륨 수용액을 제조하였다. 이때, 폐탈황제는, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 용해된 황산나트륨의 양이 400g이 되도록 물에 용해되었다. A sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 황산나트륨 수용액에 Ca(OH)2 208g을 첨가하고 혼합하였다. 이에 따라, CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22)에서 여과하여 CaSO4 고형분 380g과 잔류 여액(1)을 얻었다. Thereafter, 208 g of Ca(OH) 2 was added to an aqueous solution of sodium sulfate at 40° C. in the first solid precipitate
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(1)에 CO2 248g(126.3L @ STP)을 용해시킴에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(32)에서 여과하여 회수하고 잔류하는 여액(2)은 상기 용해부(10)로 재순환되었다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Thereafter, as 248g of CO 2 (126.3L @ STP) was dissolved in the filtrate (1) at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank 31, a precipitate of NaHCO 3 was formed, which was filtered in the
(제2순환)(2nd cycle)
용해부(10)에서 40℃에서 상기 여액(2) 1L에 상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 황산나트륨의 양이 400g(즉 400g/L)이 되도록 용해시켜서, 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액을 얻었다. In the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 Ca(OH)2 112g을 용해하였으며, 이에 따라 CaCO3 침전물 형성되었다. CaCO3 침전물을 필터(22)에서 여과하여 CaCO3 151g을 회수하고 여액(3)을 얻었다.Thereafter, 112 g of Ca(OH) 2 was dissolved in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen carbonate at 40° C. in the first solid precipitate generating
그 후, 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 40℃에서 상기 여액(3)에 Ca(OH)2 208g을 용해시킴에 따라 CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22')에서 여과하여 CaSO4 380g을 수득하고 여액(4)을 얻었다. Thereafter, as 208 g of Ca(OH) 2 was dissolved in the
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(4)에 CO2 248g (126.2L @ STP)을 용해하였으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었다. NaHCO3을 필터(32)에서 여과하여 회수하였다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Thereafter, 248g of CO 2 (126.2L @ STP) was dissolved in the filtrate (4) at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank 31, and thus a precipitate of NaHCO 3 was formed. NaHCO 3 was recovered by filtration through a filter (32). According to the above process, 346 g of NaHCO 3 was recovered.
실시예 5 Example 5
(제1순환)(1st cycle)
상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 용해부(10)에서 30℃ 내지 40℃의 담수에 용해시켜서 황산나트륨 수용액을 제조하였다. 이때, 폐탈황제는, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 용해된 황산나트륨의 양이 400g이 되도록 물에 용해되었다. A sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 상기 황산나트륨 수용액에 CaO 157g을 용해시켰으며, 이에 따라, CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22)에서 여과하여 CaSO4 고형분 380g 및 잔류 여액(1)을 얻었다. Thereafter, 157 g of CaO was dissolved in the sodium sulfate aqueous solution at 40° C. in the first solid precipitate generating
그 후, 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 40℃에서 상기 여액(1)에 CO2 0.85g (0.43L @ STP)을 용해시킴에 따라 CaCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22')에서 여과하여 CaCO3 1.9g 및 잔류 여액(2)을 얻었다. Thereafter, as 0.85 g (0.43L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate (1) at 40° C. in the second solid precipitate generating tank (21′), a precipitate of CaCO 3 was formed, which was filtered (22 ') to obtain 1.9 g of CaCO 3 and residual filtrate (2).
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(2)에 다시 CO2 248g(126.3L @ STP)을 용해시켰으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었다. 그 후, NaHCO3의 고형 침전물 필터(32)에서 여과하여 NaHCO3 346g 및 잔류 여액(3)을 얻었다. 잔류 여액(3)은 상기 용해부(10)로 재순환되었다. Thereafter, 248 g (126.3 L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate (2) again at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank 31, and thus a precipitate of NaHCO 3 was formed. Thereafter, 346 g of NaHCO 3 and a residual filtrate (3) were obtained by filtering through a solid precipitate filter (32) of NaHCO 3 . The remaining filtrate (3) was recycled to the dissolving section (10).
(제2순환)(2nd cycle)
용해부(10)에서 40℃에서 상기 여액(3) 1L에 상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 황산나트륨의 양이 400g(즉 400g/L)이 되도록 용해시켜서, 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액을 얻었다. In the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 Ca(OH)2 320.7g을 용해하였으며, 이에 따라 CaSO4 및 CaCO3 침전물 형성되었다. CaSO4 및 CaCO3 침전물을 필터(22)에서 여과하여 CaSO4와 CaCO3이 혼재하는 고형분 531g 및 잔류 여액(4)을 얻었다.Thereafter, 320.7 g of Ca(OH) 2 was dissolved in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen carbonate at 40° C. in the first solid precipitate generating
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(4)에 CO2 248g (126.2L @ STP)을 용해하였으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었다. NaHCO3을 필터(32)에서 여과하여 회수하였다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Thereafter, 248g of CO 2 (126.2L @ STP) was dissolved in the filtrate (4) at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank 31, and thus a precipitate of NaHCO 3 was formed. NaHCO 3 was recovered by filtration through a filter (32). According to the above process, 346 g of NaHCO 3 was recovered.
실시예 6Example 6
(제1순환)(1st cycle)
상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 용해부(10)에서 30℃ 내지 40℃의 담수에 용해시켜서 황산나트륨 수용액을 제조하였다. 이때, 폐탈황제는, 황산나트륨 수용액에서, 물 1L에 용해된 황산나트륨의 양이 400g이 되도록 물에 용해되었다. A sodium sulfate aqueous solution was prepared by dissolving the waste desulfurization agent having the composition shown in Table 1 in fresh water at 30° C. to 40° C. in the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 상기 황산나트륨 수용액에 CaO 157g 용해시켰으며, 이에 따라, CaSO4의 침전물이 형성되었다. CaSO4의 침전물을 필터(22)에서 여과하여 잔류 여액(1)과 CaSO4 고형분 380g을 회수하였다. Thereafter, 157 g of CaO was dissolved in the sodium sulfate aqueous solution at 40° C. in the first solid-phase precipitate generating
그 후, 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 40℃에서 상기 여액(1)에 CO2 0.85g (0.43L @ STP)을 용해시킴에 따라 CaCO3의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22')에서 여과하여 CaCO3 1.9g과 잔류 여액(2)을 얻었다. Thereafter, as 0.85 g (0.43L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate (1) at 40° C. in the second solid precipitate generating tank (21′), a precipitate of CaCO 3 was formed, which was filtered (22 ') to obtain 1.9 g of CaCO 3 and residual filtrate (2).
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(2)에 다시 CO2 248g(126.3L @ STP)을 용해시켰으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었다. NaHCO3의 고형 침전물을 필터(32)에서 여과하여 NaHCO3 346g 및 잔류 여액(3)을 얻었고, 잔류 여액(3)은 상기 용해부(10)로 재순환되었다. Thereafter, 248 g (126.3 L @ STP) of CO 2 was dissolved in the filtrate (2) again at 40° C. in the sodium bicarbonate generating tank 31, and thus a precipitate of NaHCO 3 was formed. The solid precipitate of NaHCO 3 was filtered through a filter (32) to obtain 346 g of NaHCO 3 and residual filtrate (3), which was recycled to the dissolving section (10).
(제2순환)(2nd cycle)
용해부(10)에서 40℃에서 상기 여액(3) 1L에 상기 표 1의 조성을 갖는 폐탈황제를 황산나트륨의 양이 400g(즉 400g/L)이 되도록 용해시켜서, 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액을 얻었다. In the dissolving
그 후, 제1 고상 침전물 생성조(21)에서 40℃에서 상기 탄산수소나트륨이 포화된 황산나트륨 수용액에 Ca(OH)2 112g을 용해하였으며, 이에 따라 CaCO3 침전물 형성되었다. CaCO3 침전물을 필터(22)에서 여과하여 CaCO3 151g을 회수하고 여액(4)을 얻었다.Thereafter, 112 g of Ca(OH) 2 was dissolved in an aqueous solution of sodium sulfate saturated with sodium hydrogen carbonate at 40° C. in the first solid precipitate generating
그 후, 제2 고상 침전물 생성조(21')에서 40℃에서 상기 여액(4)에 Ca(OH)2 208g을 용해시킴에 따라 CaSO4의 침전물이 형성되었으며, 이를 필터(22')에서 여과하여 CaSO4 380g과 잔류 여액(5)을 얻었다. Thereafter, as 208 g of Ca(OH) 2 was dissolved in the
그 후, 탄산수소나트륨 생성조(31)에서 40℃에서 상기 여액(5)에 CO2 248g (126.2L @ STP)을 용해하였으며, 이에 따라 NaHCO3의 침전물이 형성되었다. NaHCO3을 필터(32)에서 여과하여 회수하였다. 상기 공정에 따라, NaHCO3 346g이 회수되었다. Thereafter, 248g of CO 2 (126.2L @ STP) was dissolved in the filtrate (5) at 40° C. in a sodium bicarbonate generating tank (31), whereby a precipitate of NaHCO 3 was formed. NaHCO 3 was recovered by filtration through a filter (32). According to the above process, 346 g of NaHCO 3 was recovered.
본 발명의 황산나트륨을 함유하는 산업부산물로부터 탄산수소나트륨을 제조하는 장치(이하, '제조장치'라 하기도 한다)에서는, 황산나트륨을 함유하는 산업부산물이 안정적으로 처리되어, 이로부터 탄산수소나트륨(NaHCO3)뿐만 아니라 황산칼슘(CaSO4, 석고) 및 탄산칼슘(CaCO3)이 회수된다.In the apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate (hereinafter also referred to as 'manufacturing apparatus') of the present invention, industrial by-products containing sodium sulfate are stably treated, and sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as well as calcium sulphate (CaSO 4 , gypsum) and calcium carbonate (CaCO 3 ) are recovered.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20210185353 | 2021-12-22 | ||
| KR10-2021-0185353 | 2021-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023121346A1 true WO2023121346A1 (en) | 2023-06-29 |
Family
ID=86903100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2022/021075 Ceased WO2023121346A1 (en) | 2021-12-22 | 2022-12-22 | Apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102731970B1 (en) |
| WO (1) | WO2023121346A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117902610A (en) * | 2024-01-19 | 2024-04-19 | 天津大学 | A method for recycling sodium sulfate high-salt wastewater |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102628652B1 (en) * | 2023-08-04 | 2024-01-25 | 현대제철 주식회사 | Integrated system for regenerating sodium bicarbonate and recovering ammonia |
| KR102748100B1 (en) | 2023-09-08 | 2024-12-31 | 주식회사 제이케이메탈소재 | Manufacturing method of Eco-friendly fertilizer using industrial wastes |
| KR102887147B1 (en) * | 2023-12-15 | 2025-11-14 | 포스코홀딩스 주식회사 | Manufacturing method and manufactuaring device of sodium bicarbonate and gypsum |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2803863B2 (en) * | 1988-10-26 | 1998-09-24 | ソルヴェイ | Method for removing residue containing sodium sulfate |
| JP2002126448A (en) * | 2000-07-31 | 2002-05-08 | Showa Denko Kk | Method and apparatus for treating combustion exhaust gas |
| JP2002523330A (en) * | 1998-08-26 | 2002-07-30 | ソルヴェイ | Method for producing sodium chloride crystals |
| KR20160000480A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-05 | 순천대학교 산학협력단 | Method and apparatus of NaHCO3 production from filtered solution of desulfurized crude waste |
| KR20200061649A (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 현대제철 주식회사 | Method for regeneration of sodium biocarbonate particles using desulphurization by-products |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101758518B1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-07-14 | 주식회사 포스코 | Manufacture equipment and method for sodium hydrogen carbonate and calcium carbonate |
-
2022
- 2022-12-22 KR KR1020220181712A patent/KR102731970B1/en active Active
- 2022-12-22 WO PCT/KR2022/021075 patent/WO2023121346A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2803863B2 (en) * | 1988-10-26 | 1998-09-24 | ソルヴェイ | Method for removing residue containing sodium sulfate |
| JP2002523330A (en) * | 1998-08-26 | 2002-07-30 | ソルヴェイ | Method for producing sodium chloride crystals |
| JP2002126448A (en) * | 2000-07-31 | 2002-05-08 | Showa Denko Kk | Method and apparatus for treating combustion exhaust gas |
| KR20160000480A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-05 | 순천대학교 산학협력단 | Method and apparatus of NaHCO3 production from filtered solution of desulfurized crude waste |
| KR20200061649A (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 현대제철 주식회사 | Method for regeneration of sodium biocarbonate particles using desulphurization by-products |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117902610A (en) * | 2024-01-19 | 2024-04-19 | 天津大学 | A method for recycling sodium sulfate high-salt wastewater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102731970B1 (en) | 2024-11-21 |
| KR20230096892A (en) | 2023-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2023121346A1 (en) | Apparatus for producing sodium bicarbonate from industrial by-products containing sodium sulfate | |
| WO2019022555A1 (en) | Method for selective recovery of valuable metal from waste denitrification catalyst through alkali fusion | |
| WO2023282564A1 (en) | High value-added method for resource recovery from lithium sludge and fluoride sludge | |
| WO2023182561A1 (en) | Method using solvent extraction for selective recovery of valuable metal from lithium secondary battery waste material | |
| WO2017105083A1 (en) | System and method for melting aluminum and recycling black dross | |
| WO2024076100A1 (en) | Method for recovering nickel hydroxide and nickel sulfate from nickel-containing materials | |
| WO2012005545A2 (en) | Method for economical extraction of lithium from solution including lithium | |
| WO2012081897A2 (en) | Method for enrichment-recovering ferronickel from raw material containing nickel, method for recovering nickel from enriched ferronickel, and method for recycling solution containing iron produced from same | |
| WO2017188538A1 (en) | Method for collecting uranium by treatment process of washing waste liquid generated in uranium hexafluoride cylinder washing process | |
| WO2018070726A1 (en) | Method for producing lithium compound | |
| WO2024147554A1 (en) | Method for recovering high-efficiency lithium from low-concentration lithium waste liquid and lithium carbonate produced thereby | |
| WO2017111503A1 (en) | Method and apparatus for collecting carbon dioxide and recovering hydrogen from steelmaking byproduct gas | |
| WO2012030106A2 (en) | Production method of intermediate compound for synthesizing medicament | |
| WO2023282565A1 (en) | Method for partially reducing vanadium pentoxide using ammonia solution, and vanadium dioxide powder prepared thereby | |
| WO2018079868A1 (en) | Low-shrinkage and low-carbon green cement composition comprising carbon-mineralized fly ash and early strength type expansion agent, and concrete having same applied thereto | |
| WO2022186570A1 (en) | Method for treating wastewater containing ammonia | |
| WO2024262822A1 (en) | Method for preparing high-concentration lithium solution and method for preparing high-purity lithium compound using same | |
| EP3262025A1 (en) | Novel intermediates for preparing dpp-iv inhibitors, preparing method thereof and preparing method of dpp-iv inhibitors using the same | |
| WO2021085997A1 (en) | Method for producing ursodeoxycholic acid using deep eutectic solvent | |
| WO2017123036A1 (en) | Solid-phase catalyst for decomposing hydrogen peroxide and method for producing same | |
| WO2021132891A1 (en) | Calcium-aluminate-based flux utilizing industrial byproduct, method for manufacturing same, and method for desulfurizing molten steel by using same | |
| WO2018194397A1 (en) | Method for smelting ilmenite using red mud | |
| WO2016010223A2 (en) | Desulfurizing agent for flue-gas desulfurization equipment | |
| WO2022092429A1 (en) | Method for producing organic sulfur compound | |
| WO2010074516A2 (en) | Method for preparing high purity zinc oxide using secondary dust |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22911979 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22911979 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |