KR20170044021A - 인산을 함유하는 산 유출물의 처리 방법 - Google Patents

인산을 함유하는 산 유출물의 처리 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시양태에 따라 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법은, 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계; 인산을 포함하는 상기 산 유출물에 추가 유출물로부터의 염기 및 규소 입자들을 첨가하여 혼합물을 수득하고 고형분을 형성하는 단계; 상기 염기와 상기 산의 반응으로부터 생성된 염 및 규소를 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리하여, 정화된 유출물을 환경에 배출하고 필터 프레스 케이크를 수득하고 또한 콘크리트용 첨가제로서 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인산을 함유하는 산 유출물의 처리 방법{METHOD OF TREATING AN ACID EFFLUENT CONTAINING PHOSPHORIC ACID}
다양한 실시양태들은 일반적으로 산 유출물을 염기 및 규소 입자로 처리하는 방법에 관한 것이다.
유출물은 산업 공정으로부터 생성될 수 있다. 이러한 유출물은 산일 수 있다. 예를 들면, 산은 인산을 포함할 수 있다. 산 유출물은 통상적으로 하나 이상의 반도체 칩의 제조 및/또는 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 가공으로부터 생성된다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼의 가공은 에칭(etching)에 의한 웨이퍼의 박화(thinning)일 수 있다. 추가 유출물은 웨이퍼의 분쇄, 연마 및 박화 중 하나 이상에 의한 하나 이상의 반도체 칩의 제조 및/또는 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 가공으로부터 생성될 수 있다. 예를 들면, 이러한 추가 유출물은 추가 유출물에 현탁된 또는 분배된 소립자의 형태로 규소를 함유할 수 있다.
다양한 실시양태들에 따라, 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계, 염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계, 및 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시양태들에 따라, 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계; 및 염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 염기는 규소 입자 전에 첨가된다. 상기 방법은 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다양한 실시양태들에 따라, 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계; 및 염기 및 규소 입자를, 인산을 포함하는 산 유출물에 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 염기와 규소는 미리 혼합되고 산 유출물에 함께 첨가된다. 상기 방법은 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다양한 실시양태들에 따라, 콘크리트용 첨가제를 제조하는 방법은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계; 염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계; 및 상기 혼합물을 필터 프레스 내로 공급하여, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 필터 프레스 케이크를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.
도면에서, 유사한 참조부호는 일반적으로 상이한 도면들 전체에 걸쳐 동일한 부분을 지칭한다. 도면은 반드시 일정한 비율로 그려져 있는 것이 아니고, 그 대신에 일반적으로 본 발명의 원리를 예시할 때 강조되어 있다. 하기 설명에서, 본 발명의 다양한 실시양태들이 하기 도면에 관하여 기재되어 있다:
도 1은 다양한 실시양태들에 따라 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법을 예시하는 순서도이고;
도 2는 다양한 실시양태들에 따라 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법을 예시하는 순서도이고;
도 3은 다양한 실시양태들에 따라 콘크리트용 첨가제를 제조하는 방법을 예시하는 순서도이고;
도 4a 및 4b는 규소 입자를 함유하는 추가 유출물(추가 유출물의 샘플)을 함유하는 실험실 비이커를 보여주고;
도 5a 및 5b는 염기로 처리된 규소 입자를 함유하는 추가 유출물을 함유하는 도 4a 및 4b의 실험실 비이커를 보여주고;
도 6은 규소 입자를 함유하는 추가 유출물에 첨가될 생석회를 함유하는 좌측 페트리 디쉬(Petri dish), 및 생석회를 추가 유출물에 첨가하고 여과하고 형성된 침전물을 건조함으로써 수득된 규소 입자를 함유하는 우측 페트리 디쉬를 보여주고;
도 7a 내지 7f는 다양한 실시양태들에 따라 다양한 단계들에서 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법을 도식적으로 예시하고;
도 8a 및 8b는 (본 개시의 실시예 및 비교예를 형성하는) 프레스 케이크를 보여주고;
도 9a 및 9b는 다양한 실시양태들에 따라 2개의 특정 단계들에서 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법의 2개 특정 단계들을 도식적으로 예시한다.
하기 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 세부사항들 및 실시양태들을 예시적으로 보여주는 첨부된 도면을 참조한다. 이들 실시양태들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있을 정도로 충분히 상세히 기재되어 있다. 다른 실시양태들이 이용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 구조적으로 및 논리적으로 변화시킬 수 있다. 모든 또는 일부 실시양태들이 하나 이상의 다른 실시양태와 조합되어 새로운 실시양태를 형성할 수 있기 때문에 다양한 실시양태들은 반드시 상호 배타적이지는 않다.
용어 "예시적"은 "예, 사례 또는 예시로서 제공하는"을 의미하기 위해 본원에서 사용된다. "예시적"으로서 본원에 기재된 임의의 실시양태 또는 디자인이 반드시 다른 실시양태 또는 디자인에 비해 바람직한 또는 유리한 것으로서 해석되는 것은 아니다.
용어 "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 1보다 크거나 같은 임의의 정수, 즉 1, 2, 3, 4 등을 포함하기 위한 것으로 이해될 수 있다.
용어 "염기"는 물에 용해될 때 수산화물 이온을 제공하는 물질을 의미하기 위해 본원에서 사용된다.
용어 "실온"은 20℃ 또는 25℃의 온도를 의미하기 위해 본원에서 사용된다.
용어 "침전물"은 현탁액로부터 액체의 바닥에 침전되는 고체 물질의 소립자의 집합체를 의미하기 위해 본원에 사용된다.
용어 "유출물"은 처리 플랜트, 하수관 또는 산업 배출구로부터 흘러나오는, 처리된 또는 비처리된 폐수를 의미하기 위해 본원에서 사용된다.
혼합물과 관련하여 용어 "균질한"은 혼합물을 구성하는, 용해되거나 용해되지 않은 성분들이 상기 혼합물 전체에 걸쳐 균일하게 분포되어 있다는 것을 의미하기 위해 본원에서 사용된다. 혼합물의 조성은 전체에 걸쳐 동일하다.
염기 및/또는 규소 입자와 관련하여 용어 "첨가하는"은 첨가를 수행하기 위해 능동적으로 첨가하는 것을 의미하기 위해 본원에서 사용된다.
고형분과 관련하여 용어 "분리"는 상기 내용물이 혼합물로부터 단리되도록 능동적으로 분리하여 추출되게 하는 것을 의미하기 위해 본원에서 사용된다.
예를 들면, 웨이퍼의 1회 이상의 박화, 예를 들면, 웨이퍼의 에칭에 의한 반도체 웨이퍼의 가공은 예를 들면, 인산을 함유하는 산 유출물을 발생시킬 수 있다. 일부 경우, 이러한 유출물을 환경 내로 방출하기 전에 처리하거나 정제하는 것이 유리할 것이다. 이를 위해, 인산을 함유하는 산 유출물을 중화시킬 수 있다. 예를 들면, 산 유출물과 염기의 생성 혼합물이 약 7의 pH 값을 가질 수 있게 하는 양으로 염기를 전체 유출물에 첨가함으로써 상기 유출물을 처리할 수 있다. 염기에 의한 유출물의 산의 중화는 고형분, 예를 들면, 염의 형성을 초래할 수 있다. 고형분을 함유하는 이러한 생성 혼합물은 고형분이 제거되지 않은 상태로 환경 내로 방출될 수 없다. 그 다음, 생성 혼합물을 상기 고형분로부터 분리하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 생성 혼합물을 필터 부재(element)에 통과시킬 수 있다. 여과 단계부터, 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염과 정화된 유출물이 서로 분리되어, 정화된 유출물이 환경 내로 방출될 수 있다. 필터 프레스 케이크의 형태로 염을 수득하도록 프레스 필터를 사용하여 여과 공정을 수행할 수 있다. 종종, 필터 프레스 케이크는 산일 수 있다. 즉, 필터 프레스 케이크가 일정한 시간, 예를 들면, 약 10분 내지 약 10시간 동안 물과 접촉하고 있을 때 및/또는 필터 프레스 케이크의 적어도 일부가 물에 용해되어 있을 때, 생성 용액의 pH 값은 산일 수 있다(예를 들면, 생성 용액은 약 3 내지 약 5의 pH 값을 가질 수 있다). 이러한 산 필터 프레스 케이크는 폐기물로서 신고될 수 있으므로 처분될 수 있고 비용이 지불될 수 있다. 그러나, 필터 프레스 케이크는 중성을 나타낼 수 있다. 즉, 필터 프레스 케이크가 일정한 시간, 예를 들면, 약 10분 내지 약 10시간 동안 물과 접촉하고 있을 때, 및/또는 필터 프레스 케이크의 적어도 일부가 물에 용해되어 있을 때, 생성 용액의 pH 값은 약 7일 수 있다. 이러한 중성 필터 프레스 케이크는 콘크리트용 첨가제로서 사용될 수 있고 또 다른 목적, 예를 들면, 콘크리트 산업에서 이러한 방식으로 재활용될 수 있다. 이러한 중성 필터 프레스 케이크는 그의 부가된 가치 때문에 바람직할 수 있다. 추가로, 필터 프레스를 또 다른 산업, 예를 들면, 콘크리트 산업에서 판매할 목적으로, 필터 프레스 케이크는 용이하게 운반가능한 상태일 수 있다. 예를 들면, 필터 프레스 케이크는 고체 경도를 가질 수 있다.
다양한 실시양태들은 산 유출물을 처리하는 방법, 예를 들면, 염기 및 규소 입자를 첨가하여 고형분을 함유하는 혼합물을 수득하고, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리함으로써 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법을 제공한다.
대안적으로 또는 추가로, 본 개시의 다양한 실시양태들에 따라 산 유출물을 처리하는 방법은 염기 및 규소 입자를 첨가하여 고형분을 함유하는 혼합물을 수득함으로써 인산을 포함하는 산 유출물의 처리로부터 수득된, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분이 형성되게 할 수 있다. 고형분은 예를 들면, 여과에 의해, 예를 들면, 필터 프레스 케이크를 형성하도록 필터 프레스를 사용함으로써 혼합물로부터 분리될 수 있다. 필터 프레스 케이크는 중성을 나타낼 수 있다. 추가로, 필터 프레스 케이크는 고체 경도를 가질 수 있고 용이하게 운반가능한 상태일 수 있다. 이러한 성질들, 예를 들면, 중성 및 고체 경도를 가진 필터 프레스 케이크는 콘크리트 산업에서의 추가 적용을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 필터 프레스 케이크는 콘크리트용 첨가제로서 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 상기 방법은 환경 내로 방출될 수 있는 처리된 유출물, 예를 들면, 정화된 유출물과, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분이 비용 효과적이고/이거나, 단순하고/하거나 신뢰가능하고/하거나 신속한 방식으로 분리되게 할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 상기 방법은 신속하고 규모확장가능하기 때문에 다량의 산 유출물, 예컨대, 최대 매일 100 m3의 양의 산 유출물이 처리되게 할 수 있다.
통상적으로, 산 유출물과 염기의 생성 혼합물이 중성을 나타내게 하는 양으로 염기를 첨가함으로써 산 유출물을 처리할 수 있다. 이를 위해, 염기는 유출물 중의 산과 반응하고, 염기와 산의 반응으로부터 염이 형성된다. 그 다음, 정화된 유출물과 염의 생성 혼합물을 분리함으로써, 예를 들면, 필터 프레스를 사용하여 여과함으로써 필터 프레스 케이크를 수득할 수 있다.
중성 pH 값을 가진 정화된 물을 제공하도록 상기 방법을 이용하여 산 유출물을 처리할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이 방법에 의해 생성된 필터 프레스 케이크는 산이다. 이러한 필터 프레스 케이크는 추가 목적을 위해 사용될 수 없고 버려져야 할 폐기물일 뿐이다.
대안적으로, 산 유출물을 염기성 용액에 첨가함으로써 산 유출물을 처리할 수 있고, 이때 염기는 산 유출물과 염기성 용액의 생성 혼합물이 중성 pH 값을 갖게 하는 양으로 제공되고, 필터 프레스를 사용하여 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 혼합물로부터 분리함으로써 필터 프레스 케이크를 수득한다. 그럼에도 불구하고, 이 방법으로부터 수득된 필터 프레스 케이크는 일부 실시양태들에서 진흙의 경도를 가지므로, 용이하게 운반될 수 없고 추가로 다른 목적을 위해, 예를 들면, 콘크리트 산업에서 콘크리트용 첨가제로서 용이하게 사용될 수 없다.
본원에 기재된 다양한 실시양태들의 한 양태는 염기와 산 유출물의 생성 혼합물이 약산 내지 약염기 pH 값을 갖게 하는, 예를 들면, 규소 입자가 첨가되기 전 pH 값이 6 내지 8일 수 있게 하는 양으로 인산을 포함하는 산 유출물에 첨가된다는 점에서 관찰될 수 있다. 염기의 음이온은 인산을 포함하는 산 유출물의 산으로부터의 양성자와 반응하여 물을 생성할 수 있다. 염기의 반대이온은 산의 반대이온과 반응하여 예를 들면, 포스페이트를 함유하는 염을 형성할 수 있다. 규소 입자는 생성 혼합물에 첨가되어 추가 생성 혼합물을 형성할 수 있으므로, 규소 입자는 예를 들면, 포스페이트를 함유하는 염의 적어도 일부와 가교결합되어 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 형성할 수 있다. 한 실시양태 또는 일부 실시양태들에서, 규소 입자의 첨가는 염기의 첨가 후 일어날 수 있다. 대안적으로, 규소 입자의 첨가는 산 유출물에의 염기의 첨가가 시작된 후 아직 완료되지 않은 때, 예를 들면, 산 유출물과 염기의 생성 혼합물이 7 내지 8의 pH 값에 아직 도달되지 않은 때 동시적인 방식으로 일어날 수 있다. 일단 고형분이 형성되면, 이 고형분은 추가 생성 혼합물로부터 분리될 수 있다.
염기와 규소 입자는 미리 혼합될 수 있고 인산을 포함하는 산 유출물에 함께 첨가될 수 있다. 염기 및 규소 입자는 예를 들면, 100초 내지 10분일 수 있는 짧은 시간 동안 교반 하에서 미리 혼합될 수 있다. 이러한 짧은 시간은 산 유출물의 산과 반응하는 데에 사용될 수 있는 염기의 양이 6 내지 8의 pH 값에 도달하기에 충분하지 않을 정도까지 염기가 규소 입자와 반응하는 것을 방해하도록 선택된다. 이 진행 방식은 충분한 염기가 산과 반응하는 데에 사용될 수 있게 한다. 또한, 상기 진행 방식은 규소 입자와 산 유출물의 산 반대이온, 예를 들면, 포스페이트 사이의 가교결합 반응이 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염의 형성과 경쟁할 수 있게 한다. 염기 및 규소 입자는 실온에서 미리 혼합될 수 있다. 미리 혼합된 염기와 규소 입자를, 인산을 포함하는 산 유출물에 첨가하는 것은 즉시 및/또는 실온에서 수행될 수 있다.
도 1은 다양한 실시양태들에 따라 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법(100)을 예시하는 순서도를 보여준다.
방법(100)은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계(110)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 염기와 산 유출물 사이의 생성 혼합물이 7 내지 8의 pH 값을 갖게 하는 양으로 염기를 산 유출물에 첨가하는 단계(120), 및 규소 입자를 산 유출물에 첨가하여 추가 생성 혼합물을 생성하는 단계(130)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 함유하는 고형분을 상기 추가 생성 혼합물로부터 분리하는 단계(140)를 추가로 포함할 수 있다.
단계(110)에서, 산 유출물은 인산을 포함한다. 인산의 농도는 산 유출물 중의 약 1 mol/ℓ 내지 약 3 mol/ℓ, 예를 들면, 약 1.5 mol/ℓ 내지 약 2.5 mol/ℓ, 예를 들면, 2 mol/ℓ일 수 있다. 산 유출물은 하나 이상의 웨이퍼의 가공으로부터 유래할 수 있으므로, 다른 산도 산 유출물에 포함될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 웨이퍼의 가공은 박화, 예를 들면, 에칭일 수 있다. 산 유출물은 약 0.5 mol/ℓ 내지 약 6 mol/ℓ, 예를 들면, 약 2 mol/ℓ 내지 약 4 mol/ℓ의 불산, 질산 및 황산 중 하나 이상을 추가로 함유할 수 있다. 산 유출물은 총 산 농도를 가질 수 있다. 즉, 산의 총 농도는 약 1 mol/ℓ 내지 약 9 mol/ℓ, 예를 들면, 약 1 mol/ℓ 내지 약 6 mol/ℓ, 예를 들면, 약 2 mol/ℓ 내지 약 3 mol/ℓ일 수 있다.
단계(120)에서, 염기의 첨가는 균질한 혼합물을 수득하고 염기가 산 유출물에 균일하게 분포되도록 교반 하에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 교반은 기계적 또는 자기적 교반일 수 있다. 추가로, 염기의 첨가는 pH 모니터링될 수 있다. 예를 들면, 염기의 첨가는 전기화학적으로 pH 모니터링될 수 있다. 예를 들면, pH 모니터링은 pH 미터, 예를 들면, 전극을 사용함으로써 수행될 수 있다. 추가로, 염기의 첨가는 단계적으로 수행될 수 있다. 즉, 염기는 산 유출물에 작은 분량으로 첨가될 수 있다. 예를 들면, 염기는 산 유출물 중의 산(들)을 중화시키는 데에 필요한 양으로부터 계산된, 첨가될 염기의 총량의 약 1/10, 예를 들면, 약 1/8, 예를 들면, 약 1/6의 분량으로 첨가될 수 있다. 이를 위해, 생성 혼합물의 pH 값이 안정하고 7 내지 8의 원하는 pH 값 하에 있을 때 추가 분량의 염기가 산 유출물에 첨가될 수 있다. 생성 혼합물의 pH 값이 7 내지 8, 예를 들면, 7.5 내지 8일 때 염기의 첨가가 완료된다. 이 진행 방식은 생성 혼합물이 7 미만 또는 8 초과의 pH 값을 갖게 할 양의 염기의 첨가를 피한다.
예를 들면, 단계(120)에서, 염기는 주기율표의 제2족으로부터의 알칼리들 중 하나 이상을 함유할 수 있다. 예를 들면, 염기는 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화바륨, 산화바륨, 수산화마그네슘 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 염기는 수산화칼슘 및 산화칼슘 중 하나 이상일 수 있다.
단계(120)에서, 염기는 고체의 형태로 첨가될 수 있다. 대안적으로, 염기는 수용액으로 첨가될 수 있다. 예를 들면, 염기 용액은 상업적으로 입수될 수 있거나 염기를 고체 형태로 수용액, 예를 들면, 물에 첨가함으로써 첨가 전에 즉석 제조될 수 있다. 예를 들면, 염기는 석회유 용액일 수 있다. 예를 들면, 염기 용액은 약 0.5 mol/ℓ 내지 3 mol/ℓ, 예를 들면, 약 2 mol/ℓ 내지 약 3 mol/ℓ의 농도를 가질 수 있다.
염기의 첨가는 약 18℃ 내지 약 28℃의 온도, 예를 들면, 실온에서 수행될 수 있다. 산 유출물과 염기의 생성 혼합물의 온도는 염기의 첨가 동안 증가할 수 있다. 그러나, 생성 혼합물의 온도의 증가는 열 폭주(thermal runaway)를 유발할 정도로 일어나지 않는다(예를 들면, 생성 혼합물의 온도는 약 60℃를 초과하지 않는다).
단계(130)에서, 규소 입자를 생성 혼합물에 첨가하여 추가 생성 혼합물을 수득한다. 규소 입자의 첨가는 교반 하에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 교반은 기계적 또는 자기적 교반일 수 있다. 단계(130)에서, 생성 혼합물에의 규소 입자의 첨가는 염기의 첨가 후 일어날 수 있거나. 동시적인 방식으로, 즉 염기의 첨가가 시작된 후 아직 완료되지 않은 때, 예를 들면, 생성 혼합물의 pH 값이 아직 7 내지 8이 아닐 때 일어날 수 있다. 단계(130)에서, 규소 입자는 추가 유출물로부터 유래할 수 있다. 추가 유출물은 하나 이상의 칩의 제조 및/또는 하나 이상의 웨이퍼의 가공으로부터 유래할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 웨이퍼의 가공은 웨이퍼의 분쇄, 연마 및 박화이다. 따라서, 추가 유출물은 작은 고체 입자의 형태로 규소를 함유할 수 있다. 예를 들면, 규소 입자는 약 2 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 예를 들면, 약 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 크기를 가질 수 있다.
단계(130)에서 규소 입자는 규소를 함유하는 추가 유출물을 처리함으로써 수득된 침전물의 형태로 상기 생성 혼합물에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 규소를 함유하는 추가 유출물은 염기를 이것에 첨가함으로써 처리될 수 있다. 이를 위해, 염기는 추가 유출물에 함유된 전체 양의 규소와 오르토-규산 또는 오르토-실리케이트 이온의 염기성 산화 반응에 대하여 서브-화학양론적(sub-stoichiometric)인 양으로 상기 규소를 함유하는 추가 유출물에 첨가될 수 있다. 규소를 함유하는 추가 유출물과 염기의 생성 혼합물은 규소 입자를 포함하는 침전물이 형성될 수 있도록 일정한 시간 동안 약 40℃ 내지 약 80℃, 예를 들면, 45℃ 내지 85℃, 예를 들면, 50℃ 내지 80℃, 예를 들면, 55℃ 내지 75℃, 예를 들면, 60℃ 내지 70℃의 온도 범위에서 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 일정한 시간은 약 2분 내지 약 14분, 예를 들면, 3분 내지 12분, 예를 들면, 4분 내지 10분, 예를 들면, 5분 내지 9분, 예를 들면, 6분 내지 8분일 수 있다. 예를 들면, 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨, 인산암모늄 및 암모니아 중 하나 이상을 함유할 수 있다. 염기는 단계적으로 첨가될 수 있다. 임의적으로, 침전을 촉진하기 위해 특정 화합물이 추가 유출수에 추가로 첨가될 수 있다. 예를 들면, 상기 특정 화합물은 인산이암모늄, 인산일암모늄, 황산암모늄, 황산수소암모늄 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 일단 침전물이 형성되면, 일정한 시간 동안 약 40℃ 내지 약 80℃의 온도 범위 내에서 혼합물을 유지하는 것이 종결될 수 있다. 규소 입자는 침전물과 추가 유출물을 서로 분리함으로써, 예를 들면, 침전물 위의 정화된 유출물을 기울여 따라내거나 침전물 위의 정화된 유출물을 빼냄으로써 추가 유출물로부터 제거될 수 있다. 이 방식을 이용할 때, 규소 입자 크기는 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 예를 들면, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛일 수 있다.
대안적으로, 단계(130)에서, 규소 입자는 작은 고체 규소 입자를 함유하는 추가 유출물 중의 분산액(예를 들면, 현탁액 또는 슬러리)의 형태로 상기 생성 혼합물 또는 염기에 첨가될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 규소 입자는 순수한 규소일 수 있다. 추가 실시양태에서, 규소는 고순도 도핑 규소일 수 있고, 작은 비율의 산소 및/또는 수소, 예를 들면, 0.1% 내지 1% 비율의 산소 및/또는 수소를 함유할 수 있다. 추가로, 규소 입자는 인, 붕소, 비소, 알루미늄 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 다른 원소를 함유할 수 있다. 생성 혼합물에의 규소 입자의 첨가는 단계적으로 또는 한 번에 수행될 수 있다. 예를 들면, 규소 입자는 첨가될 규소 입자의 총량의 약 1/4, 예를 들면, 약 1/3, 예를 들면, 약 1/2의 분량으로 첨가될 수 있다.
단계(130)에서, 생성 혼합물에의 규소 입자의 첨가는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들면, 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도, 예를 들면, 약 실온에서 수행될 수 있다.
단계(130)에서, 첨가되는 규소 입자의 양은 추가 생성 혼합물에서 약 10 g/ℓ 내지 100 g/ℓ, 예를 들면, 약 50 g/ℓ 내지 100 g/ℓ, 예를 들면, 약 20 g/ℓ의 질량 농도를 수득할 정도의 양이다.
단계(130)에서, 추가 생성 혼합물은 수용액 중의 분산액, 예를 들면, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 함유하는 고형분의 현탁액일 수 있다. 규소는 고순도 도핑 규소, 포스페이트와 함께 가교결합된 규소 및 하나 이상의 실리케이트를 함유하는 규소 응집체로 구성된 군으로부터 선택된 규소 입자일 수 있다. 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염은 인산칼슘, 황산칼슘, 불화칼슘, 질산칼슘, 인산바륨, 황산바륨, 불화바륨, 질산바륨, 인산마그네슘, 황산마그네슘, 불화마그네슘 및 질산마그네슘 중 하나 이상일 수 있다.
단계(140)에서, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 함유하는 고형분은 추가 생성 혼합물로부터 분리될 수 있다. 분리는 진공 증류, 원심분리 또는 필터 프레스를 이용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들면, 추가 생성 혼합물은 필터 프레스 내로 도입될 수 있다. 또한, 약 1000 Pa 내지 약 10000 Pa의 압력이 인가될 수 있다. 예를 들면, 압력은 알루미늄 플레이트, 코팅된 금속 플레이트 또는 보호된 금속 플레이트를 이용함으로써 인가될 수 있다. 예를 들면, 필터 프레스의 공극 크기는 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 예를 들면, 10 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있다.
도 2는 다양한 실시양태들에 따라 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법(200)을 예시하는 순서도를 보여준다.
방법(200)은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계(210), 및 약 100초 내지 10분, 예를 들면, 100초 내지 600초의 시간 동안 염기와 규소 입자를 미리 혼합하여 생성 혼합물을 형성하는 단계(220)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 생성 혼합물을, 인산을 포함하는 산 유출물에 첨가하여 추가 생성 혼합물을 생성하는 단계(230), 및 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 함유하는 고형분을 상기 추가 생성 혼합물로부터 분리하는 단계(240)를 추가로 포함할 수 있다.
단계(210)에서, 가공 단계는 단계(110)에서의 가공 단계에 상응한다.
단계(220)에서, 염기와 규소 입자는 교반 하에서 미리 혼합되어, 생성 혼합물을 형성할 수 있다. 생성 혼합물은 추가 유출물로부터의 규소 입자와 염기가 너무 큰 정도로 함께 반응하지 않도록 짧은 시간(예를 들면, 이 시간은 100초 내지 10분일 수 있음) 동안 교반될 수 있고, 예를 들면, 생성 혼합물에 존재하는 염기의 양은 인산을 포함하는 산 유출물의 산이 염기에 의해 중화될 수 있을 정도의 양이다.
단계(220)에서, 염기는 수용액으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 염기의 수용액은 상업적으로 입수가능할 수 있다. 추가로, 염기의 수용액은 염기를 고체 형태로 수용액, 예를 들면, 물에 첨가함으로써 수득된다. 추가로 또는 대안적으로, 염기의 수용액은 고체 형태의 염기를, 규소 입자를 함유하는 추가 유출물에 첨가함으로써 수득될 수 있다. 첨가되는 염기의 양은 혼합물 중의 염기의 농도가 중화될 산 유출물 중의 산에 대하여 화학양론적 농도보다 약간 더 높을 수 있는 정도의 양일 수 있고, 예를 들면, 수용액 중의 염기의 농도는 약 0.5 mol/ℓ 내지 약 3 mol/ℓ, 예를 들면, 2 mol/ℓ 내지 3 mol/ℓ이다.
하나 이상의 실시양태에서, 단계(220)에서 염기는 고체 형태로 제공될 수 있다. 염기는 규소 입자와 혼합되어 고체 혼합물을 형성할 수 있다.
단계(220)에서, 규소 입자는 가공 단계(130)를 위해 수득된 바와 같이 염기를 규소 함유 추가 유출물에 첨가함으로써 수득된 침전물의 형태로 존재할 수 있다.
단계(220)에서, 염기 및 규소 입자는 실온에서 미리 혼합될 수 있다.
단계(230)에서, 인산을 포함하는 산 유출물에의 미리 혼합된 염기와 규소 입자의 혼합물의 첨가를 즉시 및/또는 실온에서 수행하여 추가 생성 혼합물을 수득할 수 있다. 한 실시양태에서, 추가 생성 혼합물은 가공 단계(130)에서 수득된 추가 생성 혼합물과 동일할 수 있다. 다양한 실시양태들에서, 추가 생성 혼합물은 가공 단계(130)에서 수득된 추가 생성 혼합물과 상이한 비율의 규소 및 염을 가진 유사한 조성을 가질 수 있다.
단계(240)에서, 가공 단계는 단계(140)의 가공 단계에 상응한다.
도 3은 다양한 실시양태들에 따라 콘크리트용 첨가제를 제조하는 방법(300)을 예시하는 순서도를 보여준다.
방법(300)은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계(310); 및 염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가함으로써 생성 혼합물을 생성하는 단계(320)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 생성 혼합물을 필터 프레스 내로 공급하여, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 필터 프레스 케이크를 수득하는 단계(330); 및 임의적으로 필터 프레스 케이크를 건조하는 단계(340)를 추가로 포함할 수 있다.
단계(310)에서, 가공 단계는 단계(110)의 가공 단계에 상응한다.
단계(320)에서, 한 실시양태에서, 가공 단계는 가공 단계(120 및 140)에 따라 수행될 수 있다. 추가 실시양태에서, 단계(320)의 가공 단계는 가공 단계(220 및 230)에 따라 수행될 수 있다.
단계(330)에서, 산 유출물, 염기 및 규소 입자로부터 생성된 혼합물은 필터 프레스 내로 공급될 수 있다. 추가로, 약 1000 Pa 내지 약 10000 Pa의 압력이 인가될 수 있다. 예를 들면, 압력은 알루미늄 플레이트, 코팅된 금속 플레이트 또는 보호된 금속 플레이트를 이용함으로써 인가될 수 있다. 다양한 실시양태들에서, 필터 프레스는 약 0.5 m3 내지 약 5 m3의 용량을 가질 수 있다. 다양한 실시양태들에서, 필터 프레스 내의 필터의 공극의 크기는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있다.
다양한 실시양태들에서, 단계(340)에서 방법(300)은 필터 프레스 케이크를 건조하는 가공 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 필터 프레스 케이크의 건조는 공기 중에서의 증발을 이용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들면, 건조 공정은 진공 하에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 진공 값은 약 5 Pa 내지 약 800 Pa, 예를 들면, 약 5 Pa 내지 약 400 Pa, 예를 들면, 약 5 Pa 내지 약 200 Pa, 예를 들면, 약 5 Pa 내지 약 20 Pa일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 건조 공정은 약 20℃ 내지 약 40℃의 온도에서 수행될 수 있다.
단계(330) 및/또는 단계(340)에서, 필터 프레스 케이크는 고체 경도를 가질 수 있다. 예를 들면, 필터 프레스 케이크는 필터 프레스로부터 꺼낼 때 부서지지 않을 수 있다. 필터 프레스 케이크는 고체 분말의 형태로 존재할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 필터 프레스 케이크는 입자를 포함할 수 있다. 입자는 약 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 직경 크기를 가질 수 있다.
단계(330) 및/또는 단계(340)에서, 필터 프레스 케이크는 중성을 나타낼 수 있다. 추가로, 필터 프레스 케이크는 콘크리트 산업, 예를 들면, 콘크리트용 첨가제로서 사용될 수 있다.
본 개시내용이 실시된 실시예가 도면의 도 4 내지 9에 관하여 이하에 기재되어 있다.
규소 입자
먼저, 칩의 제조, 특히 웨이퍼 연마 공정으로부터 유래한 규소 입자를 포함하는 유출물로부터 1 리터의 샘플을 채취하였다. 도 4a에 예시되어 있고 도 4b에 제시되어 있는 바와 같이, 유출물/샘플(404)은 비이커(402) 내로 도입된다. 유출물/샘플(404)은 균질하게 분포되어 있는 작은 고체 규소 입자의 형태로 규소를 함유하는 분산액(예를 들면, 슬러리 또는 현탁액)을 형성한다. 분산액은 어둡고 탁한 외관 또는 특성을 가진다.
샘플(404)에 함유된 규소 입자의 양은 리터당 약 400 mg이었고, 이때 유출물에 함유된 규소 입자의 대부분이 서브마이크로미터 내지 마이크로미터 범위 내의 입자 크기를 가졌다. 추가로, 유출물/샘플(404)은 소량의 비소를 함유하였다.
유출물/샘플(404)을 약 40℃ 내지 50℃에서 가열하였고 300 mg 산화칼슘으로 처리하였다. 산화칼슘을 (유출물에 함유된 전체 양의 규소와 오르토-규산 또는 오르토-실리케이트 이온의 염기성 산화 반응에 대하여) 서브-화학양론적 양으로 유출물/샘플(404)에 첨가하였다. 반응은 5분 교반 후에 시작하여 규소를 포함하는 침전물(504a)을 형성할 수 있었다. 도 5a에 예시되어 있고 도 5b에 제시되어 있는 바와 같이, 교반이 중단된 후, 침전물(504a)은 비이커(502)의 바닥에 침전될 수 있었다. 비이커(502)는 도 4a 및 4b의 비이커(402)와 동일하다. 정화된 유출물(504b)은 침전물(504a) 위에 존재한다. 규소 입자를 포함하는 침전물(504a)은 침전물과 유출물을 서로 분리함으로써, 예를 들면, 침전물(504a) 위의 정화된 유출물(504b)을 기울여 따라내거나 침전물(504a) 위의 정화된 유출물(504b)을 빼냄으로써 유출물(404)로부터 제거된다.
도 6에 제시되어 있는 바와 같이, 페트리 디쉬(602a)에서 1 리터의 유출물(404)에 첨가된 산화칼슘(604)의 양을 볼 수 있고, 페트리 디쉬(602b)에서 산화칼슘(604)을 사용한 1 리터의 유출물(404)의 처리, 침전물(504a)의 여과 및 건조 공정 후 수득된 침전물(608)을 볼 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 한 실시양태에 따라 산 유출물을 처리하는 방법을 도식적으로 예시한다. 먼저, 도 7a에 예시되어 있는 바와 같이, 700a에서 인산을 포함하는 산 유출물(704a)은 용기(702)에 제공되어 있고 가공 단계(110, 210 및 310)에 상응한다. 산 유출물(704a)은 용액을 형성하고 투명한 외관을 가진다. 다음으로, 도 7b에 예시되어 있는 바와 같이, 700b에서, 염기(708)(예를 들면, 고체 산화칼슘, 수산화칼슘, 산화바륨, 수산화바륨, 수산화마그네슘)가 인산을 포함하는 산 유출물(704a)에 첨가된다. 염기(708)의 첨가는 단계적으로 수행되고 pH 모니터링된다. 규소 입자(608)는 추후에 첨가된다. 규소 입자(608)는 염기(708)의 완전한 첨가 후(즉, 생성 혼합물의 pH 값이 7 내지 8일 때) 또는 동시적인 방식(즉, 염기의 첨가가 아직 완료되지 않은 때) 인산을 포함하는 유출물(704a)에 첨가된다. 도 7c에 예시되어 있는 바와 같이, 700c에서 추가 생성 혼합물(704c)은 고형분(714)이 형성되도록 교반된다. 이들 공정들은 가공 단계(120 및 130, 또는 320)에 상응한다. 그 다음, 도 7d에 예시되어 있는 바와 같이, 700d에서 교반은 중단되고, 고형분(714)은 약 1분 내지 약 10분의 시간 동안 침전되도록 방치된다. 고형분(714) 위에는 정화된 유출물(704d)이 존재한다. 도 7e에 예시되어 있는 바와 같이, 700e에서 고형분(714)은 필터 프레스 케이크(714)를 수득하도록 상기 정화된 유출물(704d)로부터 분리되고 가공 단계(140, 240 또는 330)에 상응한다. 도 7f는 본 개시내용에 따라 추가 생성 혼합물(704d)로부터 고형분(714)을 분리하는 단계(700e)를 위해 사용될 수 있는 여과 장치(718)를 보여준다. 여과 장치(718)는 필터(719) 및 알루미늄 플레이트(720)를 가진다.
실시예
(석회유 용액의 형태로) 55 g/ℓ의 농도로 50 ㎖의 생석회(산화칼슘)(708)를, 용기(702) 내의 2 mol/ℓ 농도의 14 ㎖ 인산 함유 유출물(704a)에 첨가함으로써 한 실시양태에 따른 실시예를 수득하였다. 7.5 내지 8의 안정한 pH 값이 수득되었을 때, 전술된 바와 같이 수득된 침전물 형태의 150 mg의 규소 입자(608)를 첨가하였다. 생성 혼합물(704c)을 50℃에서 15분 동안 교반하였다. 이로써, 고형분(714)이 형성되었다. pH 값의 변화는 관찰되지 않았다. 교반을 중단하였고, 생성 혼합물(704c)을 하룻밤, 예를 들면, 10시간 동안 침전되도록 방치하였다. 이와 관련하여, 고형분(714)은 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염과 응집하여 침전된 규소 입자에 의해 형성된 것으로 추정된다. 또한, 고형분(714)의 침전 후 나타난 정화된 유출물(704d)은 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 실질적으로 함유하지 않은 것으로 추정된다. 고형분(714)은 10 ㎛ 정사각형 홀 필터를 통한 여과에 의해 상기 정화된 유출물(704d)로부터 분리될 수 있었고 합성 수지로 밀봉된 알루미늄 플레이트에 의해 수동으로 압축될 수 있었다. 필터 프레스 케이크(804a)를 수득하였다.
비교예
비교예는 규소의 첨가 단계가 생략된 도 7a 및 7b에 예시되어 있는 바와 같은 처리 방법에 상응한다. (석회유 용액의 형태로) 55 g/ℓ의 농도로 50 ㎖의 생석회(산화칼슘)를, 용기(702) 내의 2 mol/ℓ 농도의 14 ㎖ 인산 함유 유출물(704a)에 첨가함으로써 비교예를 수득하였다. 7.5 내지 8의 안정한 pH 값이 수득되었을 때, 생성 혼합물(704c)을 50℃에서 15분 동안 교반하였다. 이로써, 고형분(714)이 형성되었다. pH 값의 변화는 관찰되지 않았다. 교반을 중단하였고, 생성 혼합물(704c)을 하룻밤, 예를 들면, 10시간 동안 침전되도록 방치하였다. 이와 관련하여, 고형분(714)은 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염에 의해 형성되고 침전된 것으로 추정된다. 또한, 고형분(714)의 침전 후 나타난 정화된 유출물(704d)은 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 실질적으로 함유하지 않은 것으로 추정된다. 고형분(714)은 10 ㎛ 정사각형 홀을 통한 여과에 의해 상기 정화된 유출물(704d)로부터 분리될 수 있었고 합성 수지로 밀봉된 알루미늄 플레이트에 의해 수동으로 압축될 수 있었다. 필터 프레스 케이크(804b)를 수득하였다.
필터 프레스 케이크를 예를 들면, 스패출라로 수집하였을 때, 필터 프레스 케이크(804a)가 필터 프레스 케이크(804b)보다 더 강하게 알루미늄 플레이트에 접착하고 있다는 것을 관찰하였다. 도 8a 및 8b는 본 개시내용에 따른 필터 프레스 케이크들(804a 및 804b)을 보여준다. 도 8a 및 8b에 나타낸 바와 같이, 필터 프레스 케이크들(804a 및 804b) 둘 다가 고체 경도를 가졌고 또 다른 알루미늄 플레이트(802) 상에 놓여져 있을 때 이들로부터 누출된 물을 갖지 않았는데, 이것은 상기 필터 프레스 케이크들이 진흙이 아니라는 것을 보여준다. 도 8a에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 한 실시양태에 따른 실시예는 규소 입자 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 함유하는 필터 프레스 케이크(804a)의 형성을 이끌어낸다. 프레스 케이크(804a)는 회색 및 불균질한 질감을 가진다. 도 8b에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 비교예는 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 함유하되 규소 입자를 함유하지 않는 필터 프레스 케이크(804b)의 형성을 이끌어낸다. 프레스 케이크(804b)는 백색 균질한 외관을 가진다.
한 실시양태에 따른 실시예와 비교예의 주요 차이점은 하룻밤, 예를 들면, 10시간 동안 고형분과 접촉된 상태로 유지된 정화된 유출물의 pH 값이었다. 예를 들면, 규소를 함유하지 않는 비교예의 정화된 유출물은 완전히 투명하였고 4.4의 측정된 pH 값을 가진 산인 반면, 예를 들면, 규소를 가진 한 실시양태에 따른 실시예의 정화된 물은 약간 불투명하였고 그의 pH 값은 고형분과 접촉된 상태에서 10시간 이내에 변하지 않았는데, 예를 들면, 이 pH 값은 약 7.5 내지 8이었다. 이것은 비교예의 고형분(여과 전 필터 프레스 케이크(804b))는 산인 반면, 한 실시양태에 따른 실시예의 고형분(여과 전 필터 프레스 케이크(804a))는 중성 물질이었다.
도 9a 및 9b는 다양한 실시양태들에 따라 산 유출물을 처리하는 방법의 2개 가공 단계들을 도식적으로 예시한다. 도 9a에 예시되어 있는 바와 같이, 900b에서 미리 혼합된 염기의 생성 혼합물(708)(예를 들면, 고체 산화칼슘, 수산화칼슘, 산화바륨, 수산화바륨, 수산화마그네슘) 및 규소 입자(608)는 용기(702) 내의 인산을 포함하는 산 유출물(704a)에 첨가된다. 이것은 가공 단계(220 및 230)에 상응한다. 도 9b에 예시되어 있는 바와 같이, 900c에서 추가 생성 혼합물(904c)은 고형분(914)이 형성되도록 교반된다.
앞서 다양한 실시양태들이 기재되어 있는데, 이때 이들 실시양태들은 상기 두 방법들 각각에 대해 유효하고 상기 두 방법들 각각과 조합될 수 있다. 추가로, 하기 실시양태들 중 둘 이상을 서로 조합하는 것도 가능하다.
실시양태 1은 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계, 염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가함으로써 혼합물을 생성하는 단계, 및 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있는, 인산을 포함하는 산 유출물을 처리하는 방법이다.
실시양태 2에서, 실시양태 1의 보호대상은 임의적으로 염기가 규소 입자 전에 첨가되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 3에서, 실시양태 1의 보호대상은 임의적으로 염기 및 규소 입자가 미리 혼합되고 산 유출물에 함께 첨가되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 4에서, 실시양태 1 내지 3의 보호대상은 염기가 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화바륨, 산화바륨, 수산화마그네슘 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 5에서, 실시양태 1 내지 3의 보호대상은 임의적으로 염기가 수산화칼슘 및 산화칼슘 중 하나 이상인 것을 포함할 수 있다.
실시양태 6에서, 실시양태 1 내지 5의 보호대상은 임의적으로 규소 입자가 추가 유출물로부터 유래하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 7에서, 실시양태 1 내지 6의 보호대상은 임의적으로 규소 입자가 염기를 규소가 함유된 추가 유출물에 첨가함으로써 수득된 침전물의 형태로 첨가되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 8에서, 실시양태 1 내지 7의 보호대상은 임의적으로 고형분이 필터 프레스의 사용에 의해 분리되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 9에서, 실시양태 1 내지 8의 보호대상은 임의적으로 산 유출물이 하나 이상의 웨이퍼의 가공으로부터 유래하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 10에서, 실시양태 1 내지 9의 보호대상은 임의적으로 산 유출물이 하나 이상의 웨이퍼의 에칭 가공으로부터 유래하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 11에서, 실시양태 1 내지 10의 보호대상은 임의적으로 산 유출물이 약 1 내지 약 3 mol/ℓ의 양으로 인산을 포함하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 12에서, 실시양태 1 내지 11의 보호대상은 첨가되는 염기의 양이, 생성 혼합물의 pH 값이 7 내지 8일 정도의 양인 것을 포함할 수 있다.
실시양태 13에서, 실시양태 1 내지 12의 보호대상은 첨가되는 규소 입자의 양이 혼합물 중의 약 10 g/ℓ 내지 약 100 g/ℓ의 질량 농도를 수득할 정도의 양인 것을 포함할 수 있다.
실시양태 14에서, 실시양태 1 내지 13의 보호대상은 임의적으로 산 유출물이 적어도 염기의 첨가 동안 교반되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 15는 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계, 및 염기 및 규소 입자를 산 유출물에 첨가함으로써 혼합물을 생성하는 단계를 포함하는, 콘크리트용 첨가제를 제조하는 방법이다. 이 방법은 상기 혼합물을 필터 프레스 내로 공급하여, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 필터 프레스 케이크를 수득하는 단계를 추가로 포함한다.
실시양태 16에서, 실시양태 15의 보호대상은 임의적으로 염기가 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화바륨, 산화바륨, 수산화마그네슘 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 17에서, 실시양태 15 및 16의 보호대상은 임의적으로 염기 수산화칼슘 및/또는 산화칼슘인 것을 포함할 수 있다.
실시양태 18에서, 실시양태 15 내지 17의 보호대상은 임의적으로 규소 입자가 추가 유출물로부터 유래하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태 19는 압축된 형태를 갖고 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는, 실시양태 15의 방법에 의해 수득된 콘크리트용 첨가제이다.
실시양태 20에서, 실시양태 19의 보호대상은 임의적으로 상기 첨가제의 적어도 일부가 물에 용해됨으로써 생성된 용액이 pH 중성을 나타내는 것을 포함할 수 있다.
본 발명이 특정 실시양태들에 대하여 구체적으로 제시되어 있고 기재되어 있지만, 당업자는 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 상기 실시양태들을 형태 및 세부사항 면에서 다양하게 변화시킬 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 표시되므로, 청구범위의 균등의 의미 및 범위 내에 속하는 모든 변화들이 포괄된다.

Claims (20)

  1. 인산을 포함하는 산 유출물(effluent)을 제공하는 단계;
    염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가함으로써 혼합물을 생성하는 단계; 및
    규소, 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 고형분을 상기 혼합물로부터 분리하는 단계
    를 포함하는, 인산을 포함하는 산 유출물의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    염기가 규소 입자 전에 첨가되는, 산 유출물의 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    염기와 규소 입자가 미리 혼합되고 산 유출물에 함께 첨가되는, 산 유출물의 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    염기가 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화바륨, 산화바륨, 수산화마그네슘 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 산 유출물의 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    염기가 수산화칼슘 및 산화칼슘 중 하나 이상인, 산 유출물의 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    규소 입자가 추가 유출물로부터 유래하는 것인, 산 유출물의 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    규소 입자가, 규소를 함유하는 추가 유출물에 염기를 첨가함으로써 수득된 침전물(sediment) 형태로 첨가되는, 산 유출물의 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    고형분이 필터 프레스(filter press)를 사용함으로써 분리되는, 산 유출물의 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    산 유출물이 하나 이상의 웨이퍼의 가공으로부터 유래하는, 산 유출물의 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    산 유출물이 하나 이상의 웨이퍼의 에칭(etching) 가공으로부터 유래하는, 산 유출물의 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    산 유출물이 약 1 내지 약 3 mol/ℓ의 양으로 인산을 포함하는, 산 유출물의 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    첨가되는 염기의 양이, 생성 혼합물의 pH 값이 7 내지 8이 되도록 하는 양인, 산 유출물의 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    첨가되는 규소 입자의 양이 혼합물 중의 약 10 g/ℓ 내지 약 100 g/ℓ의 질량 농도를 수득하도록 하는 양인, 산 유출물의 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    산 유출물이 적어도 염기의 첨가 동안 교반되는, 산 유출물의 처리 방법.
  15. 인산을 포함하는 산 유출물을 제공하는 단계;
    염기 및 규소 입자를 상기 산 유출물에 첨가함으로써 혼합물을 생성하는 단계; 및
    상기 혼합물을 필터 프레스 내로 공급하여, 규소 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는 필터 프레스 케이크를 수득하는 단계
    를 포함하는, 콘크리트용 첨가제의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    염기가 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화바륨, 산화바륨, 수산화마그네슘 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 콘크리트용 첨가제의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    염기가 수산화칼슘 및/또는 산화칼슘인, 콘크리트용 첨가제의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    규소 입자가 추가 유출물로부터 유래하는 것인, 콘크리트용 첨가제의 제조 방법.
  19. 압축된 형태를 갖고, 규소, 및 염기와 산의 반응으로부터 생성된 염을 포함하는, 제15항의 방법에 의해 수득된 콘크리트용 첨가제.
  20. 제19항에 있어서,
    첨가제의 적어도 일부가 물에 용해됨으로써 생성된 용액이 pH 중성을 나타내는, 콘크리트용 첨가제.
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