KR100388021B1 - Method for treating white water of LD slag - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전로슬래그를 연약지반 개량재로 사용하는 기술에 관한 것으로, 그 목적은 전로 슬래그를 사용할 경우 전로 슬래그와 바닷물이 반응하여 생성되는 백탁수를 환경에 영향이 없도록 하는 백탁수처리방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a technique for using converter slag as a soft ground improver, the object of the present invention is to provide a white turbid water treatment method that does not affect the environment of the white turbid water produced by the reaction of the converter slag and sea water when using the converter slag have.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연약지반상부에 배수층을 형성하고 이 배수층위에 재하재층을 형성하여 연약지반내로 부터 배출되는 물을 집수조로 수집하여 처리하는 방법에 있어서,In the present invention for achieving the above object, in the method for collecting and treating the water discharged from the soft ground by forming a drainage layer on the soft ground and a loading layer on the drainage layer,
상기 배수층 또는/및 재하재층을 전로슬래그로 형성하고,The drainage layer and / or the loading layer is formed of converter slag,
상기 집수조에 수집된 백탁수의 침전물과 상등수를 분리하고 이 상등수에 해수를 첨가하여 상등수의 pH를 9이하로 하고 COD(화학적산소요구량)를 4이하로 하는 것을 포함하여 이루어지는 전로슬래그 백탁수처리방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.The sediment and the supernatant of the white turbid water collected in the water collection tank is separated, and the supernatant in the converter slag white water treatment method comprising the pH of the supernatant water to 9 or less and COD (chemical oxygen demand) to 4 or less. Make that technical point.
Description
본 발명은 전로슬래그를 연약지반 개량재로 사용하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로 슬래그를 사용할 경우 전로 슬래그와 바닷물이 반응하여 생성되는 백탁수를 환경에 영향이 없도록 하는 백탁수처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for using converter slag as a soft ground improving material, and more particularly, to a method for treating turbid turbid water in which the converter slag and the seawater react with each other in the case of using the converter slag so as not to affect the environment. will be.
제철소의 제강공정에서는 용선에 포함된 불순물을 제거하기 위하여 산소를 취련하면서 생석회 등의 부원료를 투입하는데, 이때 용선중의 불순물인 Si, P, S 등이 산화반응하면서 전로슬래그가 다량 발생된다. 이 전로슬래그는 슬래그배재장으로 배재하여 냉각하는데, 현재 일부는 자원 재활용 측면에서 재활용되고 있다. 그러나, 상당량이 매립되고 있는 실정으로, 매립지 확보가 점차 어려워지므로 이를 해결하기 위해 새로운 재활용 방안을 개발하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.In the steelmaking process of steel mills, subsidiary materials such as quicklime are input while blowing oxygen to remove impurities contained in molten iron. At this time, a large amount of converter slag is generated as the impurities in the molten iron are oxidized, such as Si, P, and S. The converter slag is discharged into a slag plant and cooled, some of which are now recycled in terms of resource recycling. However, since a considerable amount of landfill is being secured, it is becoming increasingly difficult to secure landfills, and many studies have been conducted to develop new recycling methods to solve this problem.
최근에는, 전로슬래그를 해양분야에 재활용하려는 관심이 높아지고 있으며, 그 일환으로 갯뻘 등의 연약지반 개량재로서 사용가능성이 검토되고 있다. 연약지반개량에도 여러 공법이 있으며, 가장 많이 사용되는 공법이 모래 말뚝 공법이다. 이 공법에서는 연약지반 토내에 포함된 물(해수)을 배출시키기 위해서 연약지반토에 다수개의 구멍을 만들고 여기에 모래를 채우는데 이를 보통 '모래말뚝'이라 한다. 모래말뚝이 형성된 연악지반토 상부에 배수층을 형성하고 이 위에 하중을 걸어주는 재하층을 형성하면, 지반토내의 물이 모래말뚝으로 모이게 되고 모인 물은 삼투압에 의하여 모래말뚝 상단으로 이동한 후 배수층을 통해 집수조로 모이게 된다.In recent years, the interest to recycle the converter slag in the marine field has been increasing, and as part of it, the possibility of using it as a soft ground improvement material such as mud flat has been examined. There are several methods for improving the soft ground, and the most used method is sand pile method. In this process, in order to discharge the water (sea water) contained in the soft soil, a number of holes are made in the soft soil and filled with sand, which is usually called 'sand pile'. If a drainage layer is formed on the upper part of the soft soil, where the sand pile is formed, and a loading layer is applied to the ground, the water in the soil is collected into the sand pile, and the collected water moves to the top of the sand pile by osmotic pressure and then through the drainage layer. Gather into a sump.
상기 배수층과 재하재층은 모래를 이용하였는데, 이 모래는 전로 슬래그보다는 고가이기 때문에, 이를 폐기물인 전로슬래그로 대체하기 위한 연구가 각별한 관심속에서 진행되고 있다.As the drainage layer and the loading layer used sand, since the sand is more expensive than the converter slag, research to replace it with the converter slag which is a waste is proceeding with special interest.
그런데, 전로슬래그를 연약지반 개량재로 사용하는 경우에는 백색침전이 생기는 문제가 있다. 즉, 모래말뚝의 하중에 의해 모래말뚝 사이로 올라온 해수는 재하재인 전로 슬래그와 접촉하게 되는데, 이때 전로슬래그에 다량 함유된 CaO로 부터 용출되는 Ca성분이 해수중의 CO2와 반응하게 되어 CaCO3의 백색침전이 생성된다. 또 CaO가 용해하여 생성된 Ca(OH)2가 해수속의 마그네슘 이온과 반응하면 백색의 수산화마그네슘이 생성되는데, 이 수산화마그네슘과 CaCO3가 백색침전이므로 이들을 백탁수라고 칭한다. 현재에는 이 백탁수를 그대로 바다로 다시 흘려보내고 있으나, 이 백탁수의 pH와 화학적산소요구량(이하 'COD'라 함)이 해수 보다 높아서 환경오염원이 되는 문제가 있다.However, when the converter slag is used as a soft ground improving material, there is a problem that white precipitate occurs. That is, there is that by weight of the sand pile water put between the sand pile is in contact with the load recognition converter slag, wherein the Ca component to be eluted from the large amount contained CaO in converter slag is reacted with CO 2 in seawater of CaCO 3 White precipitates are produced. When Ca (OH) 2 produced by dissolving CaO reacts with magnesium ions in seawater, white magnesium hydroxide is produced. Since magnesium hydroxide and CaCO 3 are white precipitates, these are called white turbid water. At present, the white turbid water is sent back to the sea as it is, but the pH and chemical oxygen demand of the white turbid water (hereinafter referred to as 'COD') are higher than seawater, which causes environmental pollution.
따라서, 전로슬래그를 연약지반개량재로 사용하면서도 백탁수의 생성를 막기 위한 연구가 진행되고 있으며, 본 발명자들은 한국특허출원번호 1998-57609호에 백탁수의 생성을 막기 위한 전로슬래그를 사전처리방법을 제안한 바 있다. 이러한 기술방향과는 달리, 본 발명자들은 전로슬래그의 사전처리를 하지 않고도 연약지반개량재로 사용할 수 있는 기술을 개발하기 위한 연구과정에서 본 발명을 완성하여 제안하게 이르렀다.Therefore, research is being conducted to prevent the production of turbid water while using the converter slag as a soft ground improving material, and the present inventors have applied a method of pretreatment of the converter slag for preventing the production of turbid water in Korean Patent Application No. 1998-57609. I have suggested. Unlike the technical direction, the present inventors came to complete and propose the present invention in the course of research for developing a technology that can be used as a soft ground improving material without pretreatment of converter slag.
본 발명의 목적은 전로슬래그에서 생성되는 백탁수를 처리하여 환경에 무해하도록 처리할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method that can be treated to be harmless to the environment by treating the turbid water generated in the converter slag.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연약지반상부에 배수층을 형성하고 이 배수층위에 재하재층을 형성하여 연약지반내로 부터 배출되는 물을 집수조로 수집하여 처리하는 방법에 있어서,In the present invention for achieving the above object, in the method for collecting and treating the water discharged from the soft ground by forming a drainage layer on the soft ground and a loading layer on the drainage layer,
상기 배수층 또는/및 재하재층을 전로슬래그로 형성하고,The drainage layer and / or the loading layer is formed of converter slag,
상기 집수조에 수집된 백탁수의 침전물과 상등수를 분리하고 이 상등수에 해수를 첨가하여 상등수의 pH를 9이하로 하고 COD(화학적산소요구량)를 4이하로 하는것을 포함하여 이루어진다.Separation of sediment of the turbid water and the supernatant collected in the water collection tank and the addition of seawater to the supernatant is made to include a pH of the supernatant of 9 or less and COD (chemical oxygen demand) of 4 or less.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 연약지반 개량재(배수층 또는 재하재층에 사용되는 재료)로 전로슬래그를 사용할때 집수조로 수집되는 백탁수를 해수로 처리하여 pH와 COD가 배출수 기준 이하가 되도록 하는데, 그 특징이 있다. 이러한 본 발명에 따라 처리된 백탁수는 바다에 흘러 들어가더라도 환경에 무해하다.In the present invention, when the converter slag is used as a soft ground improving material (material used in the drainage layer or the loading layer), the white turbid water collected by the sump is treated with seawater so that pH and COD are below the discharged water standard. The turbid water treated according to the present invention is harmless to the environment even if it enters the sea.
제철소의 산업부산물인 전로슬래그는 전로조업방법에 따라 다소의 차이는 있으며, 그 대표적인 조성은 아래 표 1과 같다.The converter slag, which is an industrial by-product of the steel mill, is somewhat different depending on the converter operation method, and its representative composition is shown in Table 1 below.
표 1에 나타낸 바와같이, 전로 슬래그 중에는 CaO가 다량 함유되어 있기 때문에 배수층으로 올라오는 해수와 접촉하게 되면 CaO가 Ca(OH)2로 생성되므로, 배출수의 pH는 높아진다. 또한, 전로슬래그에는 H2S가 미량 존재하는데, 이들이 해수중의 O를 없애서 화학적산소요구량을 높이게 된다.As shown in Table 1, since the converter slag contains a large amount of CaO, when it comes into contact with seawater rising to the drainage layer, CaO is produced as Ca (OH) 2 , so the pH of the discharged water is increased. In addition, there is a small amount of H 2 S in the converter slag, which removes O in the seawater, thereby increasing the chemical oxygen demand.
CaO로 부터 생성된 Ca(OH)2중 일부는 해수중의 탄산이온과 반응하여 탄산칼슘으로 석출된다. 탄산칼슘이 석출되면, pH는 낮아져야 하지만 용출된 Ca(OH)2가 해수중의 탄산이온보다 훨씬 많을 때는 실제로 pH는 거의 낮아지지 않는다. 이와 같이 탄산이온과 반응하고 남은 Ca(OH)2는 바닷물 중의 마그네슘이온과 반응하여 수산화마그네슘을 석출시킨다. 이 때에도 마그네슘 농도보다 Ca(OH)2농도가 높으면 반응 후에도 pH는 크게 낮아지지 않는다. 따라서, 백탁수의 pH는 바닷물과 전로 슬래그의 접촉상태, 접촉시간, 전로 슬래그의 입도, 강우량 등의 조건에 따라 달라지게 된다.Some of Ca (OH) 2 produced from CaO reacts with carbonate in seawater to precipitate as calcium carbonate. When calcium carbonate precipitates, the pH should be lowered, but in practice when the eluted Ca (OH) 2 is much higher than the carbonate in seawater, the pH is virtually not lowered. As such, the remaining Ca (OH) 2 reacted with the carbonate ions react with the magnesium ions in the seawater to precipitate magnesium hydroxide. At this time, if the Ca (OH) 2 concentration is higher than the magnesium concentration, the pH does not decrease significantly even after the reaction. Therefore, the pH of the turbidity water depends on the conditions such as the contact state of the seawater and the converter slag, the contact time, the particle size of the converter slag, rainfall.
본 발명에서는 상기와 같이 pH와 COD가 높은 백탁수를 해수로 처리하여 환경에 무해하게 하는데, 먼저 집수조에서 백탁수를 여과하여 침전물과 상등수로 분리한다. 침전물은 대부분 탄산칼슘과 수산화마그네슘인데, 이중 수산화마그네슘은 용해되어 pH를 높이는 성질을 가지고 있으므로 제거하는 것이 필요하다. 따라서, 침전물은 모두 여과하여 제거하고 상등수에 해수를 투입한다. 해수는 보통 pH가 8.23이므로 pH가 높은 상등수와 혼합하면 상등수의 pH는 떨어진다. 중요한 사실은 보통 해수의 COD는 약 3.44정도 이고, 상등수의 COD는 약 15정도인데, 본 발명에 따라 백탁수의 상등수를 처리하면 COD가 해수의 COD 보다는 더 낮아진다는 것이다. 이는 COD를 높이는 이온상태의 물질들이 처리과정에서 침전상태로 제거되기 때문인 것으로 추정된다.In the present invention, the white turbid water having a high pH and COD as described above is treated with seawater to make it harmless to the environment. First, the white turbid water is filtered in a sump and separated into sediment and supernatant. The precipitates are mostly calcium carbonate and magnesium hydroxide, of which magnesium hydroxide has a property of dissolving and raising the pH, so it is necessary to remove it. Therefore, all precipitates are removed by filtration and seawater is added to the supernatant. Since seawater usually has a pH of 8.23, the pH of the supernatant drops when mixed with high pH. An important fact is that the COD of seawater is usually about 3.44 and the COD of supernatant is about 15, and according to the present invention treatment of the supernatant of turbid water results in a lower COD than the COD of seawater. This is presumably due to the removal of ionic substances that raise the COD into the sedimentation process.
본 발명에서 백탁수의 상등수에 첨가하는 해수의 양은 처리된 상등수의 pH가 9이하로 하면서 COD가 4이하로 될 수 있는 양으로 한다. 이는 백탁수를 바닷물로 흘러들러 보냈을 때 환경에 해가 없도록 하기 위한 것이다.In the present invention, the amount of seawater added to the supernatant of the white turbid water is such that the pH of the treated supernatant is 9 or less and the COD can be 4 or less. This is to ensure no harm to the environment when the turbid water flows into the sea.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예 1]Example 1
연악지반 개량 공법으로 현재 가장 널리 사용되고 있는 모래 말뚝 공법을 사용하여 시공하고, 재하재는 전로 슬래그를 사용한 시험현장에서 모래 말뚝 사이로 스며 올라온 바닷물과 전로 슬래그가 반응하여 발생된 백탁수를 채취하였다.It was constructed using sand pile method, which is currently the most widely used method for improving the ground, and the loading material was collected from the whitewater generated by the reaction of seawater and converter slag that oozed between sand piles at the test site using converter slag.
이 백탁수의 pH와 COD를 측정하였다. 이 백탁수 내의 주침전은 X선 회절분석으로 탄산칼슘과 수산화마그네슘임을 확인하였다. 침전물을 여과하여 제거하였으며, 여과후의 pH와 COD를 측정하였다. 또 이 백탁수의 pH와 COD를 바닷물에 영향이 없는 수준으로 개선하기 위해서 백탁수에 바닷물을 첨가해가면서 pH를 측정하고 최종 pH가 바닷물과 유사한 것은 COD 측정을 하였다. 한편 비교의 기준이 되는 바닷물의 pH와 COD도 측정하였다. 이들 결과를 표 2, 표 3에 나타내었다.The pH and COD of this turbid water were measured. The main precipitate in the turbid water was confirmed to be calcium carbonate and magnesium hydroxide by X-ray diffraction analysis. The precipitate was removed by filtration and the pH and COD after filtration were measured. In addition, in order to improve the pH and COD of the turbid water, the pH was measured by adding the salt water to the turbid water, and the final pH was similar to the salt water. On the other hand, the pH and COD of seawater, which are the basis of comparison, were also measured. These results are shown in Table 2 and Table 3.
표 2를 보면 pH 9.32의 여과한 백탁수(이 때는 백색침전이 제거된 후이므로 투명한 액체)에 500cc에 바닷물을 첨가해가면서 pH를 측정한 결과 약 20배를 첨가하면 pH가 8.26이 되었다. 이는 표 3의 바닷물 pH와 유사하므로 바닷물을 20배 첨가한 것을 COD 측정시료로 선정하여 pH와 COD를 측정한 결과가 표 3이다.As shown in Table 2, the pH was measured while adding 500 cc of seawater to the filtered turbid water of pH 9.32 (in this case, after the white precipitate was removed, so it was a clear liquid). Since it is similar to the pH of seawater in Table 3, the result of measuring pH and COD by selecting 20 times the addition of seawater as the COD measurement sample is shown in Table 3.
즉, 표 3을 보면 여과한 백탁수에 바닷물을 약 20배 첨가하면 pH와 COD면에서 바닷물과 비슷해진 것을 알 수 있다. 따라서, 바닷물을 여과 백탁수에 첨가하면 환경에 전혀 영향이 없는 처리 방법이 될 수 있음을 알 수 있었다.In other words, in Table 3, it can be seen that when the seawater is added to the filtered turbid water about 20 times, it becomes similar to the seawater in terms of pH and COD. Therefore, it was found that the addition of seawater to the filtered turbid water could be a treatment method having no effect on the environment.
한편, 본 발명에서 COD만을 낮추기 위해서는 공기를 취입하는 방법도 가능한데, 이것은 pH를 낮출 수 없고 경비면에서도 본 발명의 바닷물 첨가법보다 불리하다. 그러나 본 실시예에서는 시험현장 채취 백탁수의 초기 pH가 9.92였지만, 계절에 따른 강수량의 변동, 연약지반내의 함수율의 차이등으로 인하여 실제 발생되는 백탁수의 pH는 달라진다. 따라서 실제 현장 적용시에는 발생된 백탁수를 일정한 수집조에 수집한 후에, 수집된 백탁수의 pH와 COD를 측정하고, 바닷물을 첨가하여 최종 pH와 COD가 바닷물과 유사하게 되도록 조정하는 것이 권장된다.On the other hand, in order to lower the COD only in the present invention, a method of blowing air is also possible, which can not lower the pH and is disadvantageous than the seawater addition method of the present invention in terms of cost. However, in the present embodiment, the initial pH of the collected field turbid water was 9.92, but the pH of the actually generated turbid water is changed due to seasonal variation in precipitation and water content in the soft ground. Therefore, in actual field application, it is recommended to collect the generated turbid water in a constant collection tank, measure the pH and COD of the collected turbid water, and adjust the final pH and COD to be similar to the seawater by adding seawater.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 백탁수를 환경에 영향이 없도록 처리할 수 있으며, 전로슬래그를 사전에 처리하지 않고 바로 연약지반개량재로 사용할 수 있는 유용한 효과가 있다.As described above, in the present invention, it is possible to treat the white turbid water without affecting the environment, and there is a useful effect that it can be used as a soft ground improving material without treating the converter slag in advance.
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