KR100292139B1

KR100292139B1 - 고반응성 액상 소석회 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100292139B1
Application number: KR1019990009961A
Authority: KR
Inventors: 우에하라세이키치; 윤용식; 이학봉; 유규재
Original assignee: 유규재
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2001-06-01
Also published as: KR20000061135A

Abstract

물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 20∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 수화시킴으로써 소석회유를 얻는 단계, 상기 소석회유를 습식마쇄기에서 습식마쇄시키는 단계, 및 습식마쇄된 소석회유를 습식분급하는 단계를 포함하는 고반응성 액상 소석회의 제조방법과 Ca(OH)₂함량이 20∼35중량%이고, 6시간 정치후 침전부피율이 85% 이상이며, 건량 분석시의 CaO 함량 70중량% 이상, 입경이 D₅₀2∼5㎛, D₉₀20㎛ 이하, 비표면적이 25㎡/g 이상인 고반응성 액상 소석회.

Description

고반응성 액상 소석회 및 그 제조방법{Highly Reactive Lime Slurry and Method for Preparing Same}

본 발명은 고반응성 액상 소석회의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조되는 고반응성 액상 소석회에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 생석회를 물에 수화시킨 후 습식마쇄시킴으로써 고반응성의 액상 소석회를 제조하는 방법에 관한 것이며, 또한, 입경이 미세하고, 비표면적이 크고, 입도분포가 균일한 액상 소석회에 관한 것이다.

소석회는 일반적으로 생석회와 물을 반응시켜 제조된다. 생석회를 물과 반응시키는 것을 수화(水化)라고 하며, 그 방식에 따라 크게 습식 수화와 건식 수화로 대별된다. 전자는 생석회에 다량의 물을 가하여 슬러리상의 소석회를 제조하는 방법이며, 후자는 생석회에 비교적 적은 양의 물을 가하여 분말상의 소석회를 제조하는 방법이다.

소석회는 일반적으로 반응성이 높고 알칼리성인 물질로서, 화학, 건설, 환경, 금속공업 등에 주로 사용되어 왔다. 특히, 근래에는, 소각로에서 발생되고 산성비의 원인이 되고 있는 HCl, SOx, HF 등과 같은 산성가스를 제거하는 흡수제(중화제)로서 널리 사용되고 있다.

종래, 소각로의 흡수제로서는 가성소다, 분말상 소석회 및 액상 소석회가 주로 사용되고 있다. 가성소다는 유해물질과의 반응성은 높으나, 설치 및 운영비가 많이 소요되고, 발생되는 유해성 폐수를 처리해야 하는 문제가 있다. 한편, 분말상 소석회로서는 입경 200∼325mesh 정도의 것이 사용되는데, 입경 200mesh의 소석회 분말은 입자가 굵기 때문에 유해물질과의 반응성이 떨어지고, 분사노즐의 팁이 막히는 문제가 발생하며, 보다 미세한 325mesh의 소석회 분말도 분말상이기 때문에 반응성이 비교적 낮고, 혼입되어 있는 굵은 입자 때문에 분사노즐의 팁이 막히는 문제가 여전히 발생한다.

반면에, 종래의 액상 소석회, 즉 생석회를 단순히 수화 및 숙성시킨 제품은 분말상 소석회에 비해 반응성이 우수한 장점은 있으나, 소석회의 입자 크기가 크고, 비표면적이 낮아 유해물질과의 반응성이 만족할 만한 수준에는 이르지 못하고, 또한 입도분포가 균일하지 않아 분사노즐이 막히는 문제가 여전히 발생한다.

본 발명은 이러한 문제를 해소하고, 입경이 미세하고, 비표면적이 크고, 입도분포가 균일하여, 유해물질과의 반응성이 우수하며, 분사노즐의 막힘과 규사성분 등의 잔사에 의한 마모를 방지할 수 있는 고반응성 액상 소석회의 제조방법 및 이러한 방법에 의한 고반응성의 액상 소석회를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명 및 종래 기술에 의한 액상 소석회의 입도분포를 나타내는 그래프이다.

본원 제1의 발명에 의한 고반응성 액상 소석회의 제조방법은 물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 20∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 수화시킴으로써 소석회유를 얻는 단계, 상기 소석회유를 습식마쇄기에서 습식마쇄시키는 단계, 및 습식마쇄된 소석회유를 200∼325mesh의 시브로 습식분급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 의한 고반응성 액상 소석회의 제조방법은 물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 30∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 수화시킴으로써 소석회유를 얻는 단계, 상기 소석회유를 습식마쇄기에서 습식마쇄시키는 단계, 습식마쇄된 소석회유를 200∼325mesh의 시브로 습식분급하는 단계, 및 분급된 소석회유를 추가의 물과 혼합하여 고형분의 농도를 15∼25중량%로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제2의 발명에 의한 고반응성 액상 소석회는 Ca(OH)₂함량이 20∼35중량%이고, 6시간 정치후 침전부피율이 85% 이상이며, 건량 분석시의 CaO 함량 70중량% 이상, 입경이 D₅₀2∼5㎛, D₉₀20㎛ 이하, 및 비표면적이 25㎡/g 이상인 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 수화조에 조제하고자 하는 농도(수산화칼슘 고형분 기준으로 20∼35 중량%)에 맞추어 물을 넣고, 이어서 수산화칼슘 고형분 기준으로 20∼35중량%의 농도가 되도록 분말 또는 괴 상태의 생석회를 첨가한다. 수화조에서 30∼60분간 정치(定置)시킨 후, 10∼20rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 소석회유를 조제한다. 원료 생석회는 특별히 제한되지는 않지만, 수화반응성이 좋은 연소 생석회가 바람직하고, CaO 함량이 90중량% 이상인 것이 바람직하다.

농도 20∼35중량%로 제조된 소석회유를 정량공급펌프를 이용하여 습식마쇄기로 공급하여, 연속적으로 습식마쇄한다. 습식마쇄기의 운전조건은 사용하는 원재료 및 목적하는 소석회의 조건에 따라 적절히 선택될 수 있다. 습식마쇄기는 그 용적의 70∼80%가 분쇄미디어로 채워지는 것이 바람직하다. 분쇄미디어는 소석회를 분쇄할 수 있는 것이면 특별히 제한되지는 않지만, 규사, 지르코늄비드, 글래스비드, MgO 세라믹비드 등이 바람직하다. 분쇄미디어의 크기는 미디어에 따라 다르지만, 0.5∼5㎜Φ가 적당하며, 분쇄미디어의 크기가 작을수록 조제되는 소석회 입자의 크기가 작아지게 된다.

습식마쇄된 소석회유를 200~325mesh의 진동체로 1-3 단계로 분급하여 325mesh를 초과하는 잔분을 제거한 후, 펌프를 이용하여 제품탱크로 이송한다.

본원 제1의 발명의 구체적인 태양에 있어서, 물에 생석회를 첨가하기 전에 수산화칼슘 고형분 기준으로 3∼15중량%의 알코올을 첨가한다. 본 발명의 방법에 사용되는 알코올은 수산화칼슘의 핵형성을 촉진하고 결정성장을 억제하기 위한 것으로서, 특별히 제한은 없으나 메틸알코올이 바람직하다.

본원 제1의 발명의 다른 태양에 있어서, 물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 30∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 수화시키고, 이 소석회유를 습식마쇄하여 고농도의 소석회유를 조제한다. 이 고농도의 소석회유를 탱크로리등을 이용하여 소석회유를 사용할 현장, 예컨대 소각로로 이송하고, 현장에서 인-라인믹서 등을 이용하여 물과 연속식으로 혼합하여 수산화칼슘의 농도를 15∼25중량%로 조절하여 소각로에 공급하여도 된다. 이 경우에도 생석회를 첨가하기 전에 수산화칼슘 고형분 기준으로 3∼15중량%의 알코올을 첨가하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 방법에 있어서, 습식마쇄 후의 액상 소석회는 액상분석시 Ca(OH)₂함량이 20중량% 이상이며, 5분 이상 충분히 교반한 다음 6시간 정치시킨 경우의 침전부피로 나타내는 침전부피율이 85% 이상을 나타내며, 입자가 매우 미세하고, 비표면적이 크며, 입도분포도 매우 균일한 특성을 나타내는 것이다. 이 액상 소석회를 건량분석하면, CaO 함량이 70중량% 이상, 입자크기는 D₅₀이 2∼5㎛, D₉₀이 20㎛ 이하이고, 비표면적이 25㎡/g 이상을 나타낸다. 또한, 본 발명에 의한 액상 소석회는 325mesh 시브 통과율 95% 이상을 나타낸다.

이에 더하여, 본 발명에 의해 얻어지는 액상 소석회는 칙소트로픽 (thixotropic)한 유동특성을 나타낸다. 종래의 액상 소석회를 포함하여 대부분의 무기물 슬러리는 다일라턴트(dilatant)한 유동특성, 즉 스트레스가 가해지면 점도가 상승하는 경향을 나타내는데 반하여, 본 발명에 의한 액상 소석회는 스트레스가 가해지면 점도가 떨어지는 경향을 나타낸다. 이는 본 발명에 의한 액상 소석회의 입자가 미세하고 입도분포가 균일하기 때문에 나타나는 특성이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

먼저, 수화조에 40℃, 94.5㎏의 물을 채우고, 이어서 수산화칼슘의 농도가 30중량%가 되도록주식회사충무화학제 분말 생석회(325mesh 통과율 99%) 20㎏을 상기 수화조에 첨가하고, 1시간 정치시킨 후, 20rpm의 속도로 30분간 교반하여 소석회유를 얻었다.

생성된 소석회유를 정량펌프를 이용하여 습식마쇄기에 공급하고, 습식마쇄기의 디스크 원주속도 10m/sec 및 습식마쇄기 내의 체류시간 7분의 조건 하에서 소석회유를 연속적으로 습식마쇄하였다. 이 때, 습식마쇄기는 그 내부 용적의 약 80%를 0.8∼1.5㎜Φ의 규사로 채웠다. 습식마쇄된 액상 소석회는 200mesh와 325mesh의 2단시브로 습식분급하여 습식마쇄 시에 액상 소석회 내에 함유될 수 있는 분쇄미디어 및 불순물을 제거하였다.

얻어진 액상 소석회를 KS L 9004의 석회의 화학분석방법에 따라서 건식분석하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 액상 소석회의 농도를 20중량%로 조절한 후, 100㎖ 매스실린더에 가득 채우고 시간이 경과함에 따라 입자가 침강하는 부피를 측정하여 표 1에 나타내었다. 표 1의 침강부피의 수치는 고형분 입자가 슬러리 내에 균일하게 분산되어 있는 부피를 나타내는 것으로서, 그 값이 클수록 바람직한 것이다.

또한, 생성된 액상 소석회의 입도분포를 Nicomp사제의 입도분포측정장치(모델 370)를 이용하여 측정하고 도 1에 도시하였다.

(실시예 2)

생석회를 수화조에 첨가하기 전에, 순도 99.5%의 메틸알코올 1㎏을 물에 첨가하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소석회유를 얻었다. 생성된 소석회유를 습식마쇄기 내의 체류시간을 5분으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건하에서 습식마쇄하고, 습식분급하였다.

얻어진 액상 소석회를 실시예 1과 동일한 방법으로 건식분석하고, 침강부피를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예)

먼저, 수화조에 40℃, 94.5㎏의 물을 채우고, 수산화칼슘의 농도가 20중량%가 되도록주식회사충무화학제 분말 생석회(325mesh 통과율 99%) 20㎏을 상기 수화조에 첨가하고, 1시간 정치시킨 후, 20rpm의 속도로 30분간 교반하고, 6시간 동안 숙성시켜 소석회유를 조제했다.

조제된 소석회를 실시예 1에서와 동일하게 건식분석하고, 침강부피를 측정하여 표 1에 나타내었다. 또한, 조제된 액상 소석회의 입도분포를 실시예 1과 동일하게 측정하고 도 1에 도시하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예
화학성분(중량%)	CaO	73.2	73.2	70.9
화학성분(중량%)	강열감량	25.1	25.1	25.6
입도분석(㎛)	D₅₀	3.8	2.8	32.0
입도분석(㎛)	D₉₀	19.7	17.2	57.6
비표면적 (㎡/g)	25.2	28.9	6.7
침강부피(㎖/100㎖)	20%	1시간	99.5	99.5	88.5
		2시간	99	99	78.5
		3시간	99	99	69
		4시간	98	98	66
		5시간	98	98	64
		6시간	98	98	63

본 발명에 의한 액상 소석회의 제조방법에 따르면, 막대한 추가설비의 부담 없이, 용이하게 고반응성의 액상 소석회를 제조할 수 있다. 또한, 고농도의 액상 소석회유를 제조하여 현장으로 이송하고, 현장에서 소각로에 투입될 농도로 조절함으로써, 운송비를 절약할 수도 있다.

본 발명에 의한 액상 소석회는 입자가 미세하고, 비표면적이 크고, 입도분포가 균일하며, 칙소트로픽 유동특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 의한 액상 소석회를 소각로의 흡수제로 사용할 경우, 유해물질과의 반응성이 우수하여 산성가스의 제거효율이 높고, 입자의 침강으로 인한 반응의 불균일성과 운전장애 등의 문제를 방지할 수 있으며, 노즐을 통한 분사효율이 높고, 노즐의 막힘 현상이나 마모도를 줄일 수 있다.

또한, 침강성 탄산칼슘의 탄산화반응용 석회유와 제2인산칼슘(CaHPO₄) 반응용의 석회유로 사용할 경우, 칼슘 및 인산과의 화합반응시 신속 균일하며, 잔류 Ca(OH)₂가 현저히 감소되어 반응 후 pH가 안정됨으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims

물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 20∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 수화시킴으로써 소석회유를 얻는 단계, 상기 소석회유를 규사, 지르코늄비드, 글래스비드, 또는 MgO 세라믹비드의 분쇄미디어로 70∼80%가 충전된 습식마쇄기에서 습식마쇄시키는 단계, 및 습식마쇄된 소석회유를 200∼325mesh의 시브로 습식분급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고반응성 액상 소석회의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 생석회를 첨가하기 전에 수산화칼슘 고형분 기준으로 3∼15중량%의 알코올을 물에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분쇄미디어의 크기가 0.5∼5㎜Φ인 것을 특징으로 하는 제조방법.
물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 30∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 수화시킴으로써 소석회유를 얻는 단계, 상기 소석회유를 규사, 지르코늄비드, 글래스비드, 또는 MgO 세라믹비드의 분쇄미디어로 70∼80%가 충전된 습식마쇄기에서 습식마쇄시키는 단계, 습식마쇄된 소석회유를 200∼325mesh의 시브로 습식분급하는 단계, 및 분급된 소석회유를 추가의 물과 혼합하여 고형분의 농도를 15∼25중량%로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고반응성 액상 소석회의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 생석회를 첨가하기 전에 수산화칼슘 고형분 기준으로 3∼15중량%의 알코올을 물에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 인-라인믹서를 이용하여, 분급된 소석회유와 물을 연속식으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
Ca(OH)₂함량이 20∼35중량%이고, 6시간 정치후 침전부피율이 85% 이상이며, 건량 분석시의 CaO 함량 70중량% 이상, 입경이 D₅₀2∼5㎛, D₉₀20㎛ 이하, 및 비표면적이 25㎡/g 이상이며, 325mesh 시브 통과율이 95%를 나타내는 것을 특징으로 하는 고반응성 액상 소석회.