KR0134862B1 - 폐기 석회석 슬러치 활용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석회석 소성공장에서 발생하는 슬러지와 원석수세시 발생하는 슬러지를 원료로 하여 배연탈황용 슬러리 원료 및 아스콘용 원료를 제조하기 위한 것이다. 상기 슬러지들을 부유선광과 수사이클론을 이용하여 일정 입도와 품위 및 입자의 크기를 조절하여 종래의 고품위 석회석원광석에 의해 얻었던 탄산칼슘을 대용하여 배연탈황용 슬러리 원료중 특히 SO₂흡수제 및 아스콘용 원료중 채움재로 사용할 수 있는 것이다. 따라서 폐기물의 재활용 및 고부가가치화 및 환경오염 방지는 물론 수입대체 효과와 생산성 향상을 기하도록 한것이다.

Description

폐기 석회석 슬러치 활용방법

제1도는 종래의 배연탈황용 슬러리 원료의 제조공정도로써

(a)는 물리적 제조방법.

(b)는 화학적인 제조방법.

제2도는 본 발명에 따른 폐기 석회석 슬러지를 활용하여 배연탈황용 슬러리용 원료 및 아스콘용 원료를 제조하기 위한 공정도.

본 발명은 석회석 소성로의 배기가스 습식 집진기에서 발생하는 슬러지와 석회석 원광석 수세시 발생하는 슬러지를 이용하여 배연탈황용 슬러리 원료 및 아스콘용 원료를 제조하기 위한 것으로, 특히 종래와 바연탈황용 슬러리 원료중 SO₂흡수제와 아스콘용 원료중 채움재의 대용으로 사용하기 위한 원료를 제조하기 위한 것이다.

종래 제철소 석회석 소성로에서 발생하는 석회석슬러지와 석회석 원광석 수세시 오수와 함께 발생하는 석회석슬러지는 마땅한 용도가 없으므로해서 시멘트 원료나 경탄산칼슘 제조 원료 등의 용도에 약간량 사용되기는 하나, 나머지는 전량 매립되어 폐기처분될 뿐이었다. 더구나 시멘트 부재료로 사용하는 경우에도 슬러지에 포함된 불순물에 의해 강도가 저하될 염려가 있으며, 시멘트에 혼합해 사용하는 경우에는 해리되어 공중으로 비산되는 문제점과 이로 인하여 대기가 오염되는 문제점이 발생하며, 또 슬러지를 중·경탄산칼슘용으로 사용함에 있어서 불순물의 다량 혼입으로 인한 순도저하문제를 야기하므로 그 사용이 제한적일 수 밖에 없는데다가, 화학처리 방법에 의하여 경탄산염을 제조하여 재사용하는 방법도 처리공정 증가 및 불순물과다 등으로 인해 처리에 소요되는 비용이 막대하여 현실성이 없다고 하는 문제점이 생기게 된다.

또한 슬러지를 매립 폐기하므로써 생기는 매립지 확보문제와 슬러지가 현탁액을 이루는 미분의 집합체이므로 유수나 강우에 유출되어 토양을 오염시키기도 하였다. 따라서 본 발명은 상기와 같이 폐기처리에 문제가 많은 석회석슬러지를 공해를 유발하지 않으면서도 고부가가치를 가지는 자원으로 재활용하기 위한 것으로, 이를 활용하기 위한 방안을 제시하면 다음과 같다. 즉 화석연료를 연소시키는 곳에서는 배기가스로 인해 산성비등 심각한 환경공해를 유발하게 되는데 이를 줄이기 위한 방편으로 배출되는 배기가스중 산성비의 한요인이 되는 SO₂제거를 위한 배연탈황시설을 갖추어야 하는데, 상기 SO₂제거를 위한 배연탈황법은 반응제의 형태와 반응 생성물의 처리방법에 따라 여러가지로 분류할 수 있으나, 그중에서 가장 널리 사용화된 방법은 습식 비재생법이다. 즉 물, 산, 탄산칼슘이 혼합되어 구성된 배연탈황용 슬러리에 배기가스를 통과시키게 되면 CaCO₃가 SO₂와 반응하여 CaSO₄를 부산물로 남기고 대기중에는 CO₂가스만 방출되게 된다. 상기와 같은 방법은 SO₂제거율이 높고, 장치도 비교적 집적화된 이점이 있으나 SO₂흡수제로 사용되는 탄산칼슘을 얻기 위해서는 제1도(a)에 도시한 바와 같이 고품위의 석회석원광석을 물리적인 방법, 즉 분쇄에 의해 미분상태의 중탄산칼슘을 얻어 이를 슬러리의 SO₂흡수제원료로 사용하는 방법과 (b)에 도시한 바와 같은 역시 고품위 석회석 광석을 화학적방법에 의해 경탄산칼슘을 얻어 이를 역시 슬러리의 SO2 흡수제원료로 하는 방법이 사용되어 왔다. 따라서 종래의 탄산칼륨을 얻는 방법, 즉 상기한 두가지방법 모두 고품위 석회석 원광석을 사용하게 되므로 배연탈황용 슬러리 원료의 제조비용이 높아지게 되는 폐단을 가지게 될 뿐만 아니라, 석회석원광석을 슬러리의 원료로 사용하기 위해서는 탄산칼슘이 평균입도 8㎛정도의 미분쇄이어야 하는데, 물리적인 방법으로 이를 얻기위해서는 여러번의 파쇄공정을 거쳐야 하는데, 이는 많은 분쇄에너지가 소요되고 입도 조정 및 분쇄과정 중 밀의 볼로 부터의 불순물의 혼입 등의 단점을 가지게 된다. 또 화학적인 방법은 화학적 처리로 인해 균질한 미세입자를 얻을수 있으나 처리비용이 많이드는 단점을 역시 가지게 된다.

따라서 본 발명자는 배연탈황용 슬러리 원료, 그 중에서도 SO₂흡수제의 원료선택에 따라 배연탈황작업의 경제성, 가공성, 생산성이 좌우된다는 것에 착안하여 고품위 석회석원광석 대신 폐기 석회석 슬러지를 원료로 하여 탄산칼슘을 대용할 수 있는 원료비 및 가공비가 저렴한 SO₂흡수제를 얻을 수 있었다. 또 아스팔트 및 분쇄된 골재, 석분 및 모래가 혼합되어 제조되는 아스콘의 채움재로 사용되는 탄산칼슘의 원료인 고품위 석회석원광석 대신 폐기 석회석슬러지를 대용하므로써 역시 원료비 및 가공비가 저렴한 아스콘채움재를 얻을 수 있었다.

따라서 본 발명은 거의 전량 폐기되던 석회석 소성공정에서 발생하는 슬러지와 석회석 원광석 수세시 발생하는 슬러지를 배연탈황용 슬러리의 흡수제와 아스콘의 채움재로 재활용함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다. 석회석 소성로의 배기가스 습식집진기에서 발생하는 소성슬러지와 원석수세시 발생하는 오수를 탈수기로 탈수한 후의 수세슬러지를 원료로 하며, 수세슬러지는 먼저 슬러지내에 함유되어 있는 CaCO₃의 품위를 높이기 위하여 부유 선광에 의해 SiO₂등의 불순물을 제거한다. 상기와 같은 방법에 의해 얻어진 소성슬러지와 수세슬러지는 다량의 시료를 입도분리할 수 있는 수사이클론을 사용하므로써 25㎛를 기준으로 하여 25㎛ 이하의 크기를 다운사이즈 슬러지입자와 25㎛이상의 크기를 오버사이즈 슬러지입자로 구분되는 필요한 크기의 입자 및 적정품위, 적정입도의 배연탈활용 슬러지 SO₂흡수제 및 아스콘 채움재를 용이하게 추출할 수 있었는데, 이때 슬러리의 SO₂흡수제로는 언더사이즈 슬러지입자를 사용하고, 아스콘의 채움재로는 오버사이즈 슬러지입자를 사용하도록 하였다. 이때 수사이클론의 회수율을 50％정도로 조절하였다.

이하 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

먼저 석회석 원광석과 슬러지의 화학적 특성 및 물리적 특성을 표 1에 나타내었다.

상기 표와 같이 화학적 성분이 산화칼슘(CaCO) 51∼52％, 산화규소(SiO) 2.3∼2.6％, 산화알루미늄(AlO) 0.8∼1.2％, 산화철(FeO)0.3∼1.32％, 산화마그네슘(MgO) 0.8∼1.26％이고, 부족한 양은 열손실에 의한 것이다. 또한 입자분포는 5.8㎛이하가 25％, 16㎛이하가 50.2％, 192㎛가 최대 입자크기이다.

이때 입자가 큰쪽으로 SiO, FeO, AlO등의 불성분이 다량 분포되어 있으므로 이를 배연탈황 슬러리용 SO흡수제의 원료로 사용하기 위해서는 중량비, 건식기준으로 산화칼슘의 양이 54.3％보다는 많아야 하며, 기타 불순물의 양은 이산화규소의 경우 1.2％보다는 적어야 한다. 또 산화마그네슘은 0.6％이하, 산화알루미늄 0.4％이하, 산화철 0.5％이하, 부착수분 0.2％이하이어야 하며 경도가 최대12(BWI기준)이다. 또한 평규입도는 6∼8㎛이어야 하며, 최대입자의 크기는 25㎛이내이어야 한다. 따라서 슬러지를 배연탈황 슬러리용 SO흡수제로 사용하기 위해서는 슬러지내의 SiO등의 진흙성분 및 불순물을 제거하고, 입도 분리를 정확하게 시행하면 품위를 높여 원하는 슬러리용 SO흡수제를 추출할 수 있었으며, 입도분포면에서도 배연탈활용 슬러리용 흡수제의 입도기준에 맞출수 있었다. 따라서 이를 위하여 부유선광에 의해서 탄산칼슘성분과 타성분을 분리시켜 탄산칼슘의 품위를 높이며, 다량의 시료를 용이하게 입도분리가 가능한 수사이클론을 사용하여 회수율 50％정도에서 분류하면 평균입도는 6∼8㎛, 최대입도는 16-25㎛의 적정품위, 적정입도의 배연탈황 슬러지용 SO흡수제를 용이하게 얻을 수 있게 되었다.

이를 더욱 자세히 설명하면 석회석소성 및 석회석 원광석 수세공정에서 발생하는 슬러지를 물로 희석시키는 제 1공정과, 부유선광기에서의 선별 과정을 거쳐 불순물을 제거하는 제 2공정과, 수사이클론을 이용한 입도분리공정을 통해 회수율이 50％가 되도록 슬러지를 침가시키는 제 3공정과, 이 때 침강되지 않은 25㎛이하 크기의 언더사이즈 슬러지입자를 탈수하는 제 4공정에 의해 배연탈황 슬러리용 SO흡수제를 얻었다. 상기 슬러리용 SO흡수제의 입도와 화학적 성분을 다음 표에 나타내었다.

상기 표2에 나타난 바와 같이 슬러지입자의 화학적 조성은 종래 슬러리 SO흡수제의 원료인 중질탄산칼슘과 결질탄산칼슘의 제품 규격안에 속하는 품위를 얻었으며, 평균입자크기 또한 약 5.8㎛정도로 배연탈황용 슬러리의 SO흡수제로써 적당하였다.

[실시예 2]

실시예 1와 동일한 조건으로 부유선광공정을 거쳐 수사이클론에서 회수율 60％의 침강조건으로 동일하게 분리하여 탈수한 후 화학분석과 입도 분포를 조사하였다.

표 3에 나타난 바와 같이 수사이클론의 회수율 60％로 조절한 경우 화학적 조성과 입도 분포에 있어서 불순물의 양이 급증하고, 입도 분포도 16㎛를 넘는쪽이 많아져 슬러리 SO흡수제로는 적당하지 못하였다. 따라서 수사이클론의 회수율 60％이상으로 조절한 경우는 바라는 SO흡수제를 얻을 수 없었다.

[실시예 3]

실시예 1과 실시예 2에서 발생한 오버사이즈 슬러지입자를 건조한후에 분말형태로 가공하고, 상기 슬러지 분말 288g과 아스팔트(AP-3) 396g을 15℃로 가열 하면서 서서히 교반시켜 완전히 혼합시키고 같은 온도에서 직경 19㎜이하의 분쇄된 골재 2476g, 돌을 분쇄하는 과정에서 생긴 석분 3388g, 가는 모래 652g을 혼합하여 충분히 혼합시켰다. 상기 혼합물(아스콘)을 내경 100㎜, 높이 125㎜의 원통형 형틀에 장입시키고, 해머로 50회 다진다음 상온에서 냉각한 후 형틀을 분리하여 꺼내 시료의 특성시험 결과를 다음의 표 4에 나타내었다.

[실시예 4]

상기와 같은 실시예 1,2,3에서는 불순물제거를 위해 부유선광을 우선 실시하고 입도조정을 위한 수사이클론은 2차로 실시하였으나, 이와는 달리 먼저 수사이클론을 실시하고 나중에 입도조정을 실시하여도 실시예 1,2,3과 거의 동일한 결과를 얻었다. 즉 부유선광과 수사이클론의 실시순서는 본 발명의 결과에 별영향을 미치지 않음을 보여준 것이고, 따라서 부유선광 및 수사이클론의 실시순서를 바꾼다고 해도 이는 본 발명의 범위를 벗어나지 못할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 종래 거의 폐기되어 매립되던 석회석 슬러지를 배연탈황용 슬러리중 SO흡수제의 원료로 사용하거나, 아스콘의 채움재로 재활용하므로써 고품위 석회석원광석을 사용하지 않아도되어 원료비를 절감할 수 있으며, 특히 배연탈황용 슬러리 SO흡수제의 원료는 상기 슬러지를 재활용하게 되어 배연탈황작업의 경제성, 가공성, 생산성이 향상되는 효과가 있었다. 또 아스팔트 및 분쇄된 골재, 석분 및 모래가 혼합되어 제조되는 아스콘의 채움재 역시 석회석 슬러지를 대용하므로써 원료비 및 가공비를 절감할 수 있었다. 이처럼 폐기 석회석슬러지를 재활용하게 되어 고품위의 석회석원광석을 대신하여 사용하므로 폐자원의 부가가치를 높이며, 환경오염 해소와 저렴한 원료의 안정 공급까지 보장할 수 있는 신규유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 석회석소성 및 석회석 원광석 수세공정에서 발생하는 화학적 주성분이 중량퍼센트(wt％) 산화칼슘(Cao) 50∼53％, 산화규소(SiO₂) 2∼3％, 산화알루미늄(Al₂O₃) 0.8∼1.2％, 산화제2철(Fe₂O₃) 0.3∼1.5％인 슬러지를 물로 희석시키는 제 1공정과, 부유선광기에서의 선별과정을 거쳐 불순물을 제거하는 제 2공정과, 수싸이클론을 이용한 입도분리공정을 통해 회수율이 50％가 되도록 슬러지를 침강시키는 제 3공정과, 상기 공정에 의해 침강되지 않은 25㎛크기 이하의 언더사이즈입자들을 탈수하여 제조되어짐을 특징으로 하는 폐기 석회석 슬러지를 이용한 산화황(SO₂)흡수제 제조방법.