KR102254996B1 - 비산먼지 저감제 및 이를 사용하는 비산먼지 저감 방법 - Google Patents

비산먼지 저감제 및 이를 사용하는 비산먼지 저감 방법 Download PDF

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KR102254996B1
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(주)로우카본
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Abstract

본 발명은 석탄의 표면을 경화시켜 비산먼지를 저감시키고, 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 포함하는 비산먼지 저감제 및 상기 비산먼지 저감제를 사용하는 비산먼지 저감 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비산먼지 저감제는 석탄의 표면을 경화시켜, 즉 석탄의 표면에 경화피막을 형성하여 우수한 비산먼지 저감 효과 및 지속성을 가질 수 있고, 상기 경화피막에 의해 강우나 강풍 시에도 비산먼지의 억제 및 석탄의 자연 발화를 방지할 수 있으며, 이와 함께 저장 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

비산먼지 저감제 및 이를 사용하는 비산먼지 저감 방법 {Scattered dust reduction agent and method of reducing fugitive dust using the same}
본 발명은 비산먼지 저감제 및 상기 비산먼지 저감제를 사용하는 비산먼지 저감 방법에 관한 것이다.
제철소나 화력 발전소에서 석탄, 코크스, 철광석 및 석탄재, 조성지나 채석 현장에서 토사는 통상적으로, 야적 상태로 저장되어 있기 때문에, 바람 등에 의해 미세한 분진이 공기 중에 비산해 작업 환경이나 주위 환경의 악화를 초래하는 문제가 있다.
또한, 석탄 가루 등의 비산먼지는 인체에도 유해하다. 비산먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질(粒子狀物質)로서, 일정한 배출구 없이 대기 중으로 직접 배출되는 물질로 정의되며, 이는 통상 비산분진 또는 날림먼지라고도 한다. 비산먼지는 일반 도로에서는 물론, 각종 산업현장 등의 인간 생활권 거의 전역에 걸쳐 발생된다.
종래부터 이러한 비산먼지 방지 대책으로서 대량의 물살포를 반복하는 것이 행해지고 있지만, 야적 퇴적물의 표면은 통상 소수성이기 때문에, 분진의 발생을 효율적으로 방지하는 것은 곤란하다. 또한, 이들의 이송 설비에 있어서는 퇴적물이 호퍼를 폐색시키거나 분진이 벨트컨베이어로 부착하는 등의 문제도 생기고 있어, 석탄을 야적하는 야적장에서는 이러한 비산먼지를 방지할 수 있도록 분진 비산 방지설비가 요구된다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1247180호에는 저탄장에서 분진이 비산되는 것을 방지하기 위해 저탄장에 물을 분사하여 저탄장 주변 환경오염 및 공기 오염을 저감시키는 ‘저탄장 분진 방지용 살수장치’를 개시하고 있다.
또한, 일본 공개특허 제2020-105747호에는 사용이 끝난 석탄의 퇴적재가 퇴적하고, 상기 퇴적회상에 체수가 쳐진 상태의 매립지의 분진을 방지하는 ‘매립지의 분진 방지 방법’에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 물을 분사하여 석탄 가루 등의 비산먼지를 억제하는 방법은 물 사용량에 비해 비산먼지 억제 효과가 떨어지고, 겨울철에는 분사 후 결빙하여 작업자들에게 낙상 등의 위험성이 증가하며, 여름철에는 물의 빠른 증발로 인해 지속적으로 다량을 분사하여야 하는 불편함이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1247180호 일본 공개특허 제2020-105747호
본 발명은 석탄의 표면을 경화시켜 비산먼지를 저감시키는 비산먼지 저감제 및 상기 비산먼지 저감제를 사용하는 비산먼지 저감 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일 실시예에서, 석탄의 표면을 경화시켜 비산먼지를 저감시키고, 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 포함하는 비산먼지 저감제를 제공한다.
또한, 본 발명은 일 실시예에서, 상기 비산먼지 저감제를 사용하는 비산먼지 저감 방법으로서, 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 혼합하여 비산먼지 저감제를 제조하는 단계; 및, 상기 비산먼지 저감제를 석탄에 분사하여 상기 석탄의 표면을 경화시키는 것을 포함하는 비산먼지 저감 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 비산먼지 저감제는 석탄의 표면을 경화시켜, 즉 석탄의 표면에 경화피막을 형성하고 주변의 비산먼지를 끌어당기는 특성이 있어 우수한 비산먼지 저감 효과 및 지속성을 가질 수 있고, 상기 경화피막에 의해 강우나 강풍 시에도 비산먼지의 억제 및 석탄의 자연 발화를 방지할 수 있으며, 이와 함께 저장 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비산먼지 저감제는 첨가제를 포함하고 있어, 비산먼지의 저감과 동시에 석탄의 전처리 탈황이 가능하다. 이에, 본 발명에 따른 비산먼지 저감제를 석탄에 분사하여 석탄의 전처리 탈황이 가능하며, 이를 연소시켜 비산먼지 저감제가 석탄과 함께 연소함으로써 추가적인 탈황 시설의 투자 없이 기존의 연소용 시스템을 활용할 수 있어 단순하고 적용이 쉬우면서 탈황 효과가 우수한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Shaker를 이용한 성능 시험 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산먼지 저감제 성능 시험의 wet condition 분석결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비산먼지 저감제 성능 시험의 dry condition 분석결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산먼지 저감제의 풍동시험를 통한 성능 시험 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산먼지 저감제 풍동 시험의 wet condition 분석결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비산먼지 저감제 풍동 시험의 dry condition 분석결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, 용어 “비산먼지”는 당업계에서 통용되는 입자상 물질로서, 이는 대기 중에 부유하는 일반 분진은 물론 TSP(Total Suspended Particles), PM10(Particulate Matter 10) 및 PM2.5(Particulate Matter 2.5) 등과 같은 미세먼지 등을 포함한다. 비산먼지는, 예를 들어 연기, 꽃가루, 석탄 가루, 돌가루, 흙가루, 석고 가루, 시멘트 가루 및/또는 콘크리트 가루 등의 분체를 포함한다.
본 발명에서, 비산먼지 저감제는 석탄에 적용되는 것으로 설명하였으나, 비산먼지 저감제의 처리 대상이 되는 물질은 비산먼지가 발생된 처리 대상물, 및/또는 비산먼지가 발생되려는 처리 대상물을 포함한다. 상기 처리 대상물은, 예를 들어, 일반 도로(포장 및 비포장 도로), 산림 도로 및 목재 운반도로 등의 각종 도로; 석탄, 석고보드, 제철, 콘크리트 및 시멘트 공장 등의 야적장; 광산, 건설 현장 및 도로공사 현장 등의 각종 산업 현장; 나무, 꽃 및 과수 등의 각종 식물이 재배되는 토양; 동물 사육장; 및/또는 기타 비산먼지 발생지면 등을 들 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
종래 석탄 가루 등의 비산먼지를 억제하는 방법으로 물을 분사하는 방법을 사용해왔으나, 물 사용량에 비해 비산먼지 억제 효과가 떨어지고, 겨울철에는 분사 후 결빙하여 작업자들에게 낙상 등의 위험성이 증가하며, 여름철에는 물의 빠른 증발로 인해 지속적으로 다량을 분사하여야 하는 불편함이 있다.
이에, 본 발명은 물 대신 물과 첨가제를 혼합한 비산먼지 저감제를 사용하여 석탄이 상기 비산먼지 저감제를 빨아들여 석탄의 표면을 경화시킴으로써, 물만 분사하였을 경우에 비해 동일한 풍속 및 풍량에서도 비산먼지 저감 효과가 우수한 특징이 있다.
구체적으로, 본 발명은 석탄의 표면을 경화시켜 비산먼지를 저감시키고, 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 포함하는 비산먼지 저감제를 제공한다.
본 발명에 따른 비산먼지 저감제는 석탄의 표면을 경화시켜, 즉 석탄의 표면에 경화피막을 형성하여 우수한 비산먼지 저감 효과 및 지속성을 가질 수 있고, 상기 경화피막에 의해 강우나 강풍 시에도 비산먼지의 억제 및 석탄의 자연 발화를 방지할 수 있으며, 이와 함께 저장 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 비산먼지 저감제는 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10, 100:1 내지 100:10, 100:5 내지 100:10, 100:0.5 내지 100:5, 100:0.5 내지 100:1 또는 100:1 내지 100:5의 비율로 포함하는 것일 수 있다.
상기 비산먼지 저감제는 1.0 내지 5.0 m/s의 풍속 하에서 비산먼지 발생을 20 내지 40% 저감시키는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 비산먼지 저감제는 1.0 내지 3.0 m/s, 2.0 내지 4.0 m/s 또는 3.0 내지 5.0 m/s의 풍속 하에서 비산먼지 발생을 20 내지 35%, 20 내지 30%, 25 내지 40%, 25 내지 30% 또는 30 내지 40% 저감시킬 수 있다.
상기 비산먼지 저감제는, 상기 석탄 100 중량부에 대하여 상기 비산먼지 저감제 1 내지 10 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 비산먼지 저감제는 상기 석탄 100 중량부에 대하여 상기 비산먼지 저감제를 1 내지 8 중량부, 1 내지 6 중량부, 5 내지 10 중량부 또는 6 내지 7 중량부를 혼합하여 석탄의 비산먼지를 저감시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 비산먼지 저감제를 상기 석탄 100 중량부에 대하여 1 중량부 이하로 혼합할 경우, 석탄에 고르게 비산먼지 저감제가 분포될 수 없어 일부 석탄의 표면만 경화되어 저감 효과가 떨어질 수 있다. 상기 석탄에 비산먼지 저감제를 혼합하는 것은, 상기 석탄 상에 상기 비산먼지 저감제를 분사하여 혼합하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 비산먼지 저감제의 상기 첨가제는 석탄의 비산먼지 저감과 동시에 석탄 연소 시 발생하는 황산화물을 제거할 수 있는 탈황촉매로서의 사용도 가능하다. 상기 첨가제는 석탄의 연소 시 함께 연소시킴으로써 황산화물을 제거하여, 연소 과정에서 생성된 다량의 황산화물이 대기 중으로 배출되는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문에 황산화물로 인한 대기오염 문제 해소에 크게 기여할 수 있다.
상기 첨가제는, (a) SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물; (b) Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속; 및, (c) 사붕산나트륨(Na2B4O7·10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물;이 포함되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 첨가제는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물을 포함할 수 있으며, 하기의 일 실시예와 같이 SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3의 산화물을 모두 포함하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 산화물이 SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3를 모두 포함할 때의 기본 화학식은 K0.8-0.9 (Al,Fe,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2로 일반적으로 일라이트(illite)라 불리는 광물이며, 일라이트는 기본적으로 두 개의 사면체층 사이에 한 개의 팔면체층이 들어가 결합하는 2:1의 구조를 갖고, 팔면체층은 결합 구조내 양이온 자리 3개 중에서 2개만 양이온으로 채워지는 이팔면체(dioctahedral) 구조가 특징으로 양이온의 부족으로 인해 전체적으로 음(-)전하를 띄고 있으며, 이로 인해 첨가제와 혼합된 연소물(석탄)이 연소될 때 황산화물(SOx)을 흡착할 수 있다.
상기 각 산화물들은 첨가제에 SiO2 15 내지 90 중량부, Al2O3 15 내지 100 중량부, Fe2O3 10 내지 50 중량부, TiO2 5 내지 15 중량부, MgO 20 내지 150 중량부, MnO 10 내지 20 중량부, CaO 20 내지 200 중량부, Na2O 15 내지 45 중량부, K2O 20 내지 50 중량부 및 P2O3 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 산화물들은 첨가제로 형성되기 전에 미분기에 의해 1 내지 2 ㎛의 입자 크기를 갖는 미립자로 혼합 및 미분되며, 비중은 2.5 내지 3.0으로 조흔색 및 은백색을 띄는 분말 형태로 사용된다.
본 발명에 사용되는 첨가제는 Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 하기의 일 실시예와 같이 Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb의 금속을 모두 포함하여 사용하는 것이 바람직하다.
각 금속들은 첨가제에 Li 0.0035 내지 0.009 중량부, Cr 0.005 내지 0.01 중량부, Co 0.001 내지 0.005 중량부, Ni 0.006 내지 0.015 중량부, Cu 0.018 내지 0.03 중량부, Zn 0.035 내지 0.05 중량부, Ga 0.04 내지 0.08 중량부, Sr 0.02 내지 0.05 중량부, Cd 0.002 내지 0.01 중량부 및 Pb 0.003 내지 0.005 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 산화물과 같이 금속들도 미분기에 의해 미분되어 1 내지 2 ㎛의 입자 크기를 가지며, 비중은 2.5 내지 3.0으로 조흔색 및 은백색을 띄는 분말 형태로 사용된다.
본 발명에 사용되는 첨가제는 사붕산나트륨(Na2B4O7·10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물을 포함할 수 있으며, 하기의 일 실시예와 같이 사붕산나트륨, 수산화나트륨, 규산나트륨 및 과산화수소의 액상 조성물을 모두 포함하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 첨가제는 상기한 산화물, 액상 조성물이 혼합 및 반응을 진행하면서 킬레이트제 역할을 하여 금속과 배위결합을 통해 킬레이트화된 금속 킬레이트 화합물을 형성한다.
또한, 액상 조성물은 연소물(석탄)이 연소될 때 발생하는 회분(ash)에 흡착하여 회분 내에 존재하는 황산화물과 반응하여 제거할 수 있다. 사붕산나트륨인 Na2B4O7에서 NaBO2가 유도되며, 수소화를 거쳐 NaBH4가 생성되고, 생성된 NaBH4가 산소와 황산화물을 만나 황산나트륨(Na2SO4)으로 반응하여 황산화물을 제거하게 되며 반응과정은 하기의 반응식 1 및 2와 같다.
[반응식 1]
NaBH4 + O3 → Na2O2 + H2O + B
[반응식 2]
1) Na2O2 + SO3 → Na2SO4 + O
2) Na2O2 + SO2 → Na2SO4
3) Na2O2 + SO → Na2SO3
또한, 각 액상 조성물은 첨가제에 사붕산나트륨 20 내지 130 중량부, 수산화나트륨 15 내지 120 중량부, 규산나트륨 50 내지 250 중량부 및 과산화수소 10 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 비산먼지 저감제는 첨가제를 포함하고 있어, 비산먼지의 저감과 동시에 석탄의 전처리 탈황이 가능하다. 이에, 본 발명에 따른 비산먼지 저감제를 석탄에 분사하여 석탄의 전처리 탈황이 가능하며, 이를 연소시켜 비산먼지 저감제가 석탄과 함께 연소함으로써 추가적인 탈황 시설의 투자 없이 기존의 연소용 시스템을 활용할 수 있어 단순하고 적용이 쉬우면서 탈황 효과가 우수한 이점이 있다.
또한, 석탄의 연소 과정에서 생성된 다량의 황산화물이 대기 중으로 배출되는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문에 황산화물로 인한 대기오염 문제 해소에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 비산먼지 저감제를 사용하는 비산먼지 저감 방법으로서, 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 혼합하여 비산먼지 저감제를 제조하는 단계; 및, 상기 비산먼지 저감제를 석탄에 분사하여 상기 석탄의 표면을 경화시키는 것을 포함하는 비산먼지 저감 방법을 제공한다.
상기 비산먼지 저감제는 물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10, 100:1 내지 100:10, 100:5 내지 100:10, 100:0.5 내지 100:5, 100:0.5 내지 100:1 또는 100:1 내지 100:5의 비율 혼합하는 것일 수 있다.
상기 비산먼지 저감제는 1.0 내지 5.0 m/s의 풍속 하에서 비산먼지 발생을 20 내지 40% 저감시키는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 비산먼지 저감제는 1.0 내지 3.0 m/s, 2.0 내지 4.0 m/s 또는 3.0 내지 5.0 m/s의 풍속 하에서 비산먼지 발생을 20 내지 35%, 20 내지 30%, 25 내지 40%, 25 내지 30% 또는 30 내지 40% 저감시킬 수 있다.
상기 비산먼지 저감제는, 상기 석탄 100 중량부에 대하여 상기 비산먼지 저감제 1 내지 10 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 비산먼지 저감제는 상기 석탄 100 중량부에 대하여 상기 비산먼지 저감제를 1 내지 8 중량부, 1 내지 6 중량부, 5 내지 10 중량부 또는 6 내지 7 중량부를 혼합하여 석탄의 비산먼지를 저감시키는 것일 수 있다.
또한, 상기 비산먼지 저감제를 석탄에 분사한 후, 석탄을 24 내지 72 시간 정치시켜 석탄을 경화 및 안정화시키는 단계를 추가 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 비산먼지 저감 방법은 물 대신 물과 첨가제를 혼합한 비산먼지 저감제를 석탄에 분사하여 상기 석탄이 상기 비산먼지 저감제를 빨아들여 석탄의 표면을 경화시킴으로써, 물만 분사하였을 경우에 비해 동일한 풍속 및 풍량에서도 비산먼지 저감 효과가 우수한 특징이 있다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
제조예: 첨가제의 제조
산화물인 SiO2 150kg, Al2O3 150kg, Fe2O3 100kg, TiO2 50kg, MgO 200kg, MnO 100kg, CaO 200kg, Na2O 150kg, K2O 200kg, P2O3 50kg를 혼합하고 미분기로 미분하여 산화물 미분체를 형성하였다.
금속인 Li 35g, Cr 50g, Co 10g, Ni 60g, Cu 180g, Zn 350g, Ga 400g, Sr 200g, Cd 20g, Pb 30g을 혼합하고 미분기로 미분하여 금속 미분체를 형성하였다.
산화물 미분체 및 금속 미분체는 입자 크기가 1 ~ 2 ㎛가 되도록 반복해서 미분하였다.
반응로에 3000kg의 물을 투입하고 50 ~ 60℃를 유지한 상태에서 사붕산나트륨(Na2B4O710H2O) 50kg을 투입하여 30분 간 교반한 후, 수산화나트륨(NaOH) 100kg을 투입하여 교반하였고, 10분 후에 앞에서 미분한 산화물 미분체를 100kg 단위, 5분 간격으로 분배하여 투입하고 2시간 이상 교반시켰다. 교반을 계속하면서 온도를 60 ~ 80℃로 상승시키고 규산나트륨(Na2SiO3)을 100kg 투입하였다. 30분 간 교반한 후 앞에서 미분한 금속 미분체를 20g 단위, 3분 간격으로 투입하여 교반하였다. 1시간 동안 교반 후 과산화수소(H2O2) 30kg을 투입하고 30분 간 더 교반한 후 1시간 동안 자연냉각을 실시하였다.
냉각 후 48시간 동안 안정화를 시킨 후, 액상 조성물과 침전된 분말 조성물을 분리시킨 후, 침전된 분말 조성물을 분리한 액상 조성물을 별도의 용기에 이동시켜 액상 상태의 첨가제를 제조하였다.
실험예 1: 비산먼지 저감 시험(shaker시험)
비산먼지 저감제의 성능을 시험하기 위하여, 비산먼지 발생장치로서 셰이커(shaker)를 이용하여 성능 시험을 하였다.
도 1은 Shaker를 이용한 성능 시험 과정을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 우선, 석탄(Adaro Coal 사용)(RAW) 200 g의 미립자를 평균 90 ㎛ 이하의 크기로 분쇄하였고, 각각 1 중량부, 5 중량부 및 10 중량부의 첨가제를 혼합한 비산먼지 저감제 및 비교예로서 비산먼지 저감제를 혼합하지 않은 증류수를 제조하였다. 상기 분쇄한 석탄에 비산먼지 저감제 및 증류수를 각각 13.5 g씩 스프레이로 분사하였다(온도 조건: 상온, 23℃).
비산먼지 저감제의 분산 후 Shaker(MMV-1000W Shaker)를 이용하여 비산 작업을 10 분 동안 수행하였으며, Shaker를 통해 비산되는 비산먼지를 여과기로 흡입한 후 포집하여 포집된 여과지의 무게를 측정하였다.
※ wet condition test는 석탄에 비산먼지 저감제 및 증류수의 분사 후 바로 실험을 실시한 것이고, dry condition test는 분사 후 24시간 동안 자연건조하여 실험을 실시하였음.
상기 비산먼지 저감제 성능 시험의 wet condition 분석결과를 하기 표 1(단위: g) 및 도 2에 나타내었고, dry condition 분석결과를 하기 표 2(단위: g) 및 도 3에 나타내었다.
Figure 112020140582826-pat00001
Figure 112020140582826-pat00002
상기 표 1, 표 2, 하기 도 2, 및 도 3을 참조하면, 비산먼지 저감제를 이용한 비산먼지 저감 성능 테스트 결과, wet condition의 경우 Raw 샘플 대비 18.3%, 26.6%, 28.9%, 28.5%의 저감력을 확인할 수 있었으며, 10 중량부 첨가 시 5 중량부의 첨가량과 효율이 비슷한 경향을 보였다. dry condition의 경우, Raw 샘플 대비 5.0%, 10.6%, 16.9%, 23.9%의 비산 저감력을 나타내었으며, wet condition 결과와 비교 시 저감력은 감소하였으나 제품의 첨가량이 증가할수록 비산 저감력의 효율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 비산먼지 저감 시험(풍동시험)
비산먼지 저감제의 성능을 시험하기 위하여, 비산먼지 발생장치로서 풍속의 측정이 가능한 장비를 이용하여 성능 시험을 하였다.
도 4는 비산먼지 저감제의 풍동시험를 통한 성능 시험 과정을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 우선, 석탄(Suek Coal 사용)(RAW) 200 g의 미립자를 평균 90 ㎛ 이하의 크기로 분쇄한 후 10 중량부의 첨가제를 혼합한 비산먼지 저감제 및 비교예로서 비산먼지 저감제를 혼합하지 않은 증류수를 상기 분쇄한 석탄에 각각 13.5 g씩 스프레이로 분사하였다(온도 조건: 상온, 28℃).
비산먼지 저감제의 분산 후 풍동장치(SF-S4011MH)를 이용하여 비산 작업을 30 분 동안 수행하였으며, 비산 작업 후 시료 접시에 남아있는 샘플의 무게를 측정하였다.
풍속 측정은 풍속측량계를 이용하여 측정하였고, 풍속은 3.0 m/s였다.
※ wet condition test는 석탄에 비산먼지 저감제 및 증류수의 분사 후 바로 실험을 실시한 것이고, dry condition test는 분사 후 24시간 동안 자연건조하여 실험을 실시하였으며, 풍속 측정은 시험 샘플의 영향을 받는 위치에 풍속측정계 설치하여 측정하였음.
상기 비산먼지 저감제 풍동 시험의 wet condition 분석결과를 하기 표 3(단위: g) 및 도 5에 나타내었고, dry condition 분석결과를 하기 표 4(단위: g) 및 도 6에 나타내었다.
Figure 112020140582826-pat00003
Figure 112020140582826-pat00004
상기 표 3, 표 4, 하기 도 5, 및 도 6을 참조하면, 비산먼지 저감제를 이용한 풍동시험 결과, wet condition의 경우 Raw 샘플 대비 증류수 17.3%, 비산먼지 저감제 71%의 저감력을 나타내었다. dry condition 실험 결과, Raw 샘플 대비 증류수 첨가 시 17%의 비산 저감력을 나타내었으며, 비산먼지 저감제 첨가 시 83%의 저감력을 확인할 수 있었다.
wet condition과 비교 시 dry condition에서 저감력의 효율이 더 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 석탄의 표면을 경화시켜 비산먼지를 저감시키고,
    물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 포함하며,
    상기 첨가제는,
    (a) SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물;
    (b) Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속; 및,
    (c) 사붕산나트륨(Na2B4O7·10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물;이 포함되고,
    상기 산화물은 SiO2 15 내지 90 중량부, Al2O3 15 내지 100 중량부, Fe2O3 10 내지 50 중량부, TiO2 5 내지 15 중량부, MgO 20 내지 150 중량부, MnO 10 내지 20 중량부, CaO 20 내지 200 중량부, Na2O 15 내지 45 중량부, K2O 20 내지 50 중량부 및 P2O3 5 내지 20 중량부로 포함되며,
    상기 금속은 Li 0.0035 내지 0.009 중량부, Cr 0.005 내지 0.01 중량부, Co 0.001 내지 0.005 중량부, Ni 0.006 내지 0.015 중량부, Cu 0.018 내지 0.03 중량부, Zn 0.035 내지 0.05 중량부, Ga 0.04 내지 0.08 중량부, Sr 0.02 내지 0.05 중량부, Cd 0.002 내지 0.01 중량부 및 Pb 0.003 내지 0.005 중량부로 포함되는 비산먼지 저감제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비산먼지 저감제는 1.0 내지 5.0 m/s의 풍속 하에서 비산먼지 발생을 20 내지 40% 저감시키는 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감제.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비산먼지 저감제는,
    상기 석탄 100 중량부에 대하여 상기 비산먼지 저감제를 1 내지 10 중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감제.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화물 및 금속 입자의 크기는 1 내지 2 ㎛이고, 비중은 2.5 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감제.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 사붕산나트륨(Na2B4O7·10H2O) 20 내지 130 중량부, 수산화나트륨(NaOH) 15 내지 120 중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 50 내지 250 중량부 및 과산화수소(H2O2) 10 내지 50 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감제.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 산화물, 금속 및 액상 조성물이 금속 킬레이트 화합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감제.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 또는 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 비산먼지 저감제를 사용하는 비산먼지 저감 방법으로서,
    물 및 첨가제를 100:0.5 내지 100:10의 비율로 혼합하여 비산먼지 저감제를 제조하는 단계; 및,
    상기 비산먼지 저감제를 석탄에 분사하여 상기 석탄의 표면을 경화시키는 것을 포함하는 비산먼지 저감 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 석탄의 비산먼지를 1.0 내지 5.0 m/s의 풍속 하에서 20 내지 40% 저감시키는 것을 특징으로 하는 비산먼지 저감 방법.
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