KR100360084B1 - 백운석 슬러지를 이용한 습식탈황방법 - Google Patents

Abstract

제철소에서 부산물로 발생하는 백운석 슬러지를 이용하여 배가스중에 함유한 SOx가스를 제거하는 방법이 제공된다.

백운석 슬러지를 NaOH등의 알카리 수용액으로 처리하여 이를 탈황제로 사용하면 종래의 탈황제보다 그 효과가 우수하다.

상기 방법대로 폐자원의 재활용 측면 뿐만 아니라 환경오염문제 측면에서도 유용하고, 탈황효과도 우수하다.

Description

백운석 슬러지를 이용한 습식 탈황 방법

본 발명은 습식 탈황방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 제철소에서 발생하는 백운석 슬러지를 이용하여 배가스중에 함유된 SOx가스를 제거하는 방법에 관한 것이다.

배가스중에 함유된 SOx가스는 대기 오염을 유발하고 이로인한 산성비때문에 환경적으로 악영향을 주고 있다.

이에 따라 배가스중의 SOx를 제거하기 위한 배연 탈황공정이 선진국에서는 일반화되어있으며, 국내에서도 최근들어 이같은 노력이 화력발전소를 중심으로 활발히 이루어지고 있는 실정이다.

배연 탈황 공정은 건식과 습식의 2가지 방법이 있으며, 일반적으로 습식 공정이 주로 이용되고 있다.

습식공정에서는 주로 배가스와 석회석 슬러지를 반응시켜 CaSO₃또는 CaSO₄형태로 배가스중의 SOx를 제거한다.

미국특허 4,294,807및 4,424,197등에는 SOx제거재로의 석회계 물질을 사용하는 것에 대하여 개시하고 있다.

그러나 석회석 슬러지를 사용하여 SOx를 제거하는 방법은 SO₂제거율이 떨어질 뿐만 아니라 흡수탑내에 스케일이 생기는 문제점이 있었다. 일본 가와자끼 중공업에서는 이같은 문제점을 마그네슘 화합물을 첨가하여 해결하고 있다. 뿐만 아니라 미국특허 5,213,782에는 습식 탈황 공정에 마그네슘 강화 석회를 사용하는 것에 대하여 개시하고 있다.

그런데 마그네슘 성분을 첨가 사용하는 경우 SOx제거비율이 상승할 뿐만 아니라 마그네슘 성분과 석회석 성분을 대용량으로 균일하게 혼합한 것은 기술적으로 어려운 문제점이 있는 것이다.

따라서 원래부터 마그네슘 성분을 함유한 석회석은 SOx제거재로써 유용하게 이용될 수 있을 것으로 예측된다.

원래부터 마그네슘 성분을 갖고있는 원료로는 백운석을 들 수 있는바, 이 백운석은 산출량이 석회석보다 적고 고가이기 때문에 실제로 SOx 제거재로 사용하는데는 경제적인 측면에서 불리한 것이며, 지금까지 이같은 백운석을 SOx제거재로 사용한 예는 보고된 바가 없는 것이다

한편 제철소에서는 백운석을 소성하여 소결원료로 사용하고 있는데, 이 백운석을 소성하는 공정에서는 백운석 슬러지가 다량 발생되며 현재는 이를 폐기처분하는 실정에 있는 것이다.

본 발명의 목적은 이같은 백운석 슬러지를 탈황제로 이용하여 SOx를 제거하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면,

제철소에서 발생하는 백운석 슬러지를 pH 8이상의 알카리 수용액으로 처리한후 건조시켜 이를 탈황제로서 SOx가 함유된 가스와 접촉시킴을 포함하는 습식 배가스 탈황방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명자는 제철소에서 부산물로 발생하는 백운석 슬러지가 CaO 및 마그네슘 성분을 다량 함유하고 있으며 천연 백운석과 그 조성성분에 크게 차이가 없다는데 착안하여 이를 습식 탈형공정에 탈황제로 사용하고자 연구를 계속한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

제철소에서 부산물로 발생하는 백운석 슬러지는 하기표 1에 기재된 바와 같은 화학조성으로 되어 있다.

<표 1> 백운석 슬러지의 화학성분

상기 표 1에 의하면 백운석 슬러지는 산화마그네슘을 20%정도 포함한 순수한 백운석에 비해서 산화마그네슘 성분의 함량이 다소 낮은 것임을 알 수 있는데 이같은 정도의 함량차이는 실제 SOx 제거제로서의 효능에는 영향을 미치지 않는다.

하기표 2에는 이 슬러지의 입도분포를 나타내었다.

<표 2>백운석 슬러지의 입도분포(Wt%)

상기 표 2에 나타난 바와같이 백운석 슬러지는 매우 미세한 입자로 구성되어 있음을 알 수 있다.

이는 백운석 슬러지를 사용하는 것이 석회석을 분쇄하여 석회석 슬러지를 제조하는 종래 방법보다 분쇄비 절약 및 공정단축의 측면에서 유리하다는 것을 나타낸다.

상기와 같은 백운석 슬러지를 그대로 탈황제로서 사용하는 경우에는 종래의 탈황제보다 그 탈황효과가 떨어진다.

본 발명에서는 백운석 슬러지로 알카리 수용액으로 처리한 후 탈황제로 사용하며, 사용가능한 알카리 수용액은 NaOH, KOH, Ca(OH)₂용액 등이 바람직하다.

백운석 슬러지를 알카리 처리하는 것은 알카리 처리에 의해 백운석 슬러지의 표면을 활성화하여 탈황효과를 증대시킬 수 있으며, 특히 알카리로 NaOH, KOH등을 사용하는 경우 처리된 알카리와 배가스인 SOx와 반응하여 Na₂SO₄및 K₂SO₄를 형성함으로써 탈황의 역할도 할 수 있는 것이다.

한편 알카리 수용액으로 처리된 백운석 슬러지는 사용하는 알카리 수용액의 pH에 따라 그 탈황효과가 달라지게 되며, 일반적으로 pH가 높을 수록 탈황효과는 커진다.

pH는 8이상이면 본 발명의 탈황효과를 기대할 수 있으나, 바람직한 pH는 9이상이 좋다.

상기와 같이 pH 조정된 알카리 수용액으로 처리한 백운석 슬러지는 탈황제로 사용시 그 탈황효과가 종래의 탈황제보다 우수할 뿐만 아니라 환경문제도 해결할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명은 실시예에 따라 설명한다.

실시예

제철소에서 채취한 상기표 1의 조성을 갖는 백운석 슬러지를 SOx 흡수용 실험장치 내의 흡수조에 장입하고 SOx가 포함된 가스를 흡수조내에서 300ml/min의 양으로 2시간 가동시켜, 흡수된 SOx의 양을 측정하였다.

흡수된 SOx량 측정은 그 상태의 슬러지를 건조하여 SOx의 양을 직접 분석이 어려우므로 존재하는 S의 양을 측정하여 비교했다. 본 실시예에서는 백운석 슬러지를 그대로 사용한 경우와 pH 8,9,10의 수산화나트륨으로 처리한 백운석 슬러지를 별도로 사용하였다.

본 실시예에서는 백운석 슬러지를 그대로 사용할 경우와 백운석 슬러지를 NaOH 수용액으로 처리한 후 건조하여 전술한 내용으로 탈황제를 물중에 150g/l을 제조하여 흡수된 SOx를 분석한후 그 결과를 하기표 3에 나타냈다.

<표 3>

상기 표 3에 의하면 기존의 탈황제를 사용한 비교예 1에서는 기존의 공정에사용되는 예의 결과로 건조 슬러지 그램당 0.01g을 나타내고 백운석 슬러지를 그대로 사용한 비교예 2에서는 0.008g으로 비교적 적은 양이 제거되어 백운석 슬러지를 그대로 사용할 때는 효과가 기존공정에 비해서 열세함을 알 수 있다. 그러나 본발명의 NaOH 처리한 백운석 슬러지를 사용할 때는 오히려 기존공정의 탈황제보다 큰 효과가 있음을 확인할 수 있다. NaOH를 사용하여 pH8로 처리한 백운석 슬러지의 경우에는 효과가 비교적 적지만 그래도 비교예 1및 2보다는 우월하며 pH 9.10으로 처리한 백운석 슬러지의 경우에는 흡수양이 급격히 증대됨을 나타낸다. 따라서 백운석 슬러지를 처리하더라도 pH조건을 9이상에서 처리하는 것이 현격한 처리효과를 나타내기 때문에 바람직하다.

상술한 바와같이 본 발명의 방법은 제철소에서 부산물로 생산되는 백운석 슬러지를 이용함으로써 폐자원 활용이외에도 환경공해문제중 대기오염문제에 활용할 수 있을 뿐만 아니라 탈황효과도 우수한 것이다.

Claims (4)

1. 제철소에서 발생하며, 그 성분은 Fe₂O₃1.1-1.9중량%, SiO₂3.3-3.8중량%, Al₂O₃0.45-1.56중량%, CaO 30.1-40.2중량%, MgO 10.7-15.6중량% 및 강열감량 (Ig.loss) 42-46중량%로 이루어진 백운석 슬러지를 pH 8이상의 알카리수용액으로 처리한후 건조시킨다음, 그 건조된 백운석 슬러지를 탈황제로써 SOx가 함유된 가스와 접촉시킴을 특징으로 하는 습식 배가스 탈황방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 알카리 수용액은 NaOH, KOH 및 Ca(OH)₂용액으로 구성되는 그룹에서 선택된 최소 1종임을 특징으로 하는 방법
3. 제 2항에 있어서, 상기 알카리 수용액은 수산화 나트륨용액임을 특징으로 하는 방법
4. 제 1항내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 pH는 9이상임을 특징으로 하는 방법