KR100416665B1 - 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 산세폐액으로부터 염산을 회수하고 발생하는 산화철 폐기물을 산화철촉매 원료로 활용하여 제조원가를 절감하고, 자원 재활용 효율을 증대시킬 수 있는 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 산세폐액의 염산회수공정시 발생되는 산화철폐기물 65∼75 wt%와 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%를 고속회전 분쇄기로 700rpm에서 10 ∼ 30 분 혼합분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 혼합물에 물을 5 ∼ 10% 첨가하여 압출기를 통해 실린더 형상의 촉매로 성형한 후 100℃ ∼110℃에서 5 ∼ 10 시간동안 건조하는 단계와, 상기 건조된 실린더 형상의 촉매를 350℃에서 4시간 800 ℃에서 4시간동안 열처리하는 단계를 통해 스티렌 모노머 합성반응에 사용되는 산화철 촉매를 제조하는 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법을 제공함에 있다.

Description

산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법{Preparation of iron oxide catalyst with iron oxide waste from Iron Steel Company}

본 발명은 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법에 관한 것으로, 포항제철소등과 같은 제철소의 철강 산세과정에서 배출되는 산세폐액으로부터 염산을 회수하고 나온 특정폐기물인 산화철 분말을 활용하여 스티렌 모노머 합성반응에 사용되는 산화철 촉매 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 산화철촉매를 사용하여 에틸벤젠으로부터 탈수소반응에 의해 스티렌모노머를 합성시, 촉매의 특성인 스티렌모노머의 전환율과 선택율은 촉매의 조성과 산화철의 입도크기가 매우 중요하다. 따라서 촉매 제조시 첨가되는 조촉매원소의 첨가량에 따른 조성변화에 따라 크게 좌우되기 때문에 이에 관한 특허가 주류를 이룬다. 이러한 특허에 관한 발명의 배경을 살펴보면 산화철촉매를 주촉매로 하고 조촉매로 크롬산화물, 칼륨화합물에 관한 것이 U.S. Pat. 2,866,790 에 불화칼륨, 크롬산화물에 대해서는 U.S. Pat. 2,866,791 에 potassium pyrophosphate,calcium aluminate, 크롬산화물, 세륨산화물에 관한 것은 U.S. Pat. 3,223,743에 알칼리금속, 몰리브덴산화물, 세륨산화물에 관한 것은 U.S. Pat. 3,904,552 에 칼륨산화물, 갈륨산화물, 크롬산화물에 대해서는 U.S. Pat. 4,404,123 에 산화철촉매 제조에 관한 내용이 실려있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제조방법은 산화철의 원료는 철 수용액으로부터 제조되어 제조공정이 복잡하고 제조단가가 높다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 산세폐액으로부터 염산을 회수하고 발생하는 산화철 폐기물을 산화철촉매 원료로 활용하여 제조원가를 절감하고, 자원 재활용 효율을 증대시킬 수 있는 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 산세폐액의 염산회수공정시 발생되는 산화철폐기물 65∼75 wt%와 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%를 고속회전 분쇄기로 700rpm에서 10 ∼ 30 분 혼합분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 혼합물에 물을 5 ∼ 10% 첨가하여 압출기를 통해 실린더 형상의 촉매로 성형한 후 100℃ ∼110℃에서 5 ∼ 10 시간동안 건조하는 단계와, 상기 건조된 실린더 형상의 촉매를 350℃에서 4시간 800 ℃에서 4시간동안 열처리하는 단계를 통해 스티렌 모노머 합 성반응에 사용되는 산화철 촉매를 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법을 제공함에 있다.

제철소에서 철판 및 구조용 강등은 염산에 의해 세척되고, 세척하고 난 후의 용액을 산세폐액이라 하며, 산세폐액 중에는 공해문제를 유발하는 염산이 포함되어 있으므로, 회수공정을 통해 염산을 회수하도록 되어 있다. 이때, 산화철이 부산물로 발생되며, 상기 염산을 회수하고 발생하는 산화철 폐기물은 입자크기가 1∼10㎛ 정도로 조대하다.

본 발명은 상기와 같이 제철소 산세폐액의 염산회수공정시 발생된 산화철 폐기물을 활용하여 스티렌 모노머의 합성반응시 첨가되는 촉매로 제조하는 것으로, 산세폐액을 고열에서 분산시켜 기체로 염산을 회수하고 발생된 산화철폐기물과 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%를 고속회전 분쇄기로 700rpm에서 10 ∼ 30 분 혼합분쇄하여 입자크기를 더욱 미세화하여 표면적을 증가시키고, 촉매의 활성도를 높여 스티렌 모노머의 전환율과 선택율을 높일 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 포항제철소등과 같은 제철소의 산화철 폐기물과 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%를 고속회전 분쇄기로 700rpm에서 10 ∼ 30 분 혼합분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 혼합물에 물을 5 ∼ 10% 첨가하여 압출기를 통해 실린더 형상의 촉매로 성형한 후 100℃ ∼110℃에서 5 ∼ 10 시간동안 건조하는 단계와, 상기 건조된 실린더 형상의 촉매를 350℃에서 4시간 800 ℃에서 4시간동안 열처리하는 단계를 통해 산화철 촉매를 제조한다. 상기고속회전 분쇄기에 의한 혼합분쇄중, 산화철입자의 표면을 연화시키기 위하여 묽은 질산을 첨가하여도 된다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

포항제철소에서 배출되는 산화철 폐기물의 평균입경이 4.5㎛ 이었으며, 이 산화철 폐기물 65∼75%와, 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%를 고속회전 분쇄기로 700rpm에서 10 ∼ 30 분 혼합분쇄하는 단계와, 상기 분쇄된 혼합물에 물을 5 ∼ 10% 첨가하여 압출기를 통해 실린더 형상의 촉매로 성형한 후 100℃ ∼110℃에서 5 ∼ 10 시간동안 건조하는 단계와, 상기 건조된 실린더 형상의 촉매를 350℃에서 4시간 800 ℃에서 4시간동안 열처리하는 단계를 통해 산화철 촉매를 제조하였다. 상기와 같이 제조된 산화철촉매의 특성은 표1 과 같다.

표1

	기존 산화철촉매	본발명 제품 (Ⅰ)
평균입도(㎛)	0.603	0.517
비표면적(㎥/gr)	5.24	5.96
스티렌모노머 전환율(%)at 650℃	72	74
스티렌 모노머 선택율(%)	90	93

실시예 2

포항제철소에서 배출되는 산화철 폐기물 65∼75%와, 칼륨(K), 마그네슘(Mg),칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%를 고속회전 분쇄기로 700rpm에서 10 ∼ 30 분 혼합분쇄하는 단계에서 묽은 질산 0.01 %를 첨가하여 산화철 입자의 표면을 연화시켰다. 상기 분쇄된 혼합물에 물을 5 ∼ 10% 첨가하여 압출기를 통해 실린더 형상의 촉매로 성형한 후 100℃ ∼110℃에서 5 ∼ 10 시간동안 건조하는 단계와, 상기 건조된 실린더 형상의 촉매를 350℃에서 4시간 800 ℃에서 4시간동안 열처리하여 산화철 촉매를 제조하였다. 상기와 같이 제조된 산화철촉매의 특성은 표2 과 같다.

표2

	기존 산화철촉매	본발명 제품 (Ⅱ)
평균입도(㎛)	0.603	0.481
비표면적(㎥/gr)	5.24	6.12
스티렌모노머 전환율(%)at 650℃	72	75
스티렌 모노머 선택율(%)	90	94

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 포항제철소등과 같은 제철소의 산세폐액에서 염산을 회수하고 난 후 발생되는 산화철 폐기물을 활용하여 에틸벤젠으로부터 스티렌 모노머를 합성하는 반응에 사용되는 산화철 촉매를 제조하므로 촉매 제조원가를 절감할수 있으며, 폐기처리되는 산화철 폐기물을 재활용하므로, 높은 재활용 효율을 구비한다.

또한, 산화철 폐기물을 미분쇄하여 산화철의 평균입자크기를 미세화하므로, 산화철 촉매의 비표면적을 크게하여 우수한 스티렌 모노머의 전환율과 선택율을 갖는 산화철 촉매를 제조할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (2)

1. 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 세륨(Ce) 원소화합물 25∼35wt%와 묽은 질산 0.01 wt% 및 나머지를 산세폐액의 염산회수공정시 발생되는 산화철폐기물로 하여 이를 고속회전 분쇄기로 공급하는 단계;

   상기 고속회전 분쇄기내로 공급된 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 세륨 원소화합물과 산화철폐기물 및 묽은 질산의 혼합물을 혼합분쇄하는 단계와,

   상기 분쇄된 혼합물에 물을 5 ∼ 10% 첨가하여 압출기를 통해 실린더 형상으로 성형한 후 100℃ ∼110℃에서 건조하는 단계와,

   상기 건조된 실린더 형상의 촉매를 350℃에서 4시간 800 ℃에서 4시간동안 열처리하는 단계를 통해 스티렌 모노머 합성반응에 사용되는 산화철 촉매를 제조하는 것을 특징으로 하는 산화철폐기물을 이용한 산화철촉매 제조방법.
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