KR100477094B1 - 고로용 고징크 슬러지 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로가스의 청정화처리 과정에서 생성되는 슬러리 중의 고징크 슬러지를 처리하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 슬러리로부터 고징크 슬러지를 분리하기 위한 원심분리기와, 상기 원심분리기로부터 공급되는 고징크 슬러지를 희석시키는 희석조와, 상기 희석조에 응집제를 투입하기 위한 응집제 투입장치와, 상기 희석조로부터 공급된 고징크 슬러지 및 응집제의 혼합수를 원심분리 방식으로 탈수하여 슬러지 케이크를 생성하는 탈수장치로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 재활용 슬러지의 품질을 향상시켜 고로 노황을 안정시킴으로써 고로의 생산성 향상에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 매립용 슬러지 케이크를 완벽하게 분리함으로써 환경오염을 방지하는 실용적인 효과가 있다.

Description

고로용 고징크 슬러지 처리장치{Apparatus for treating high zinc sludge for the blast furnace}

본 발명은 제철소 용선을 생산하는 고로공정에서 생성된 고로가스를 청정화시키는 과정에서 생성되는 슬러리를 처리하기 위한 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 고로가스의 슬러리에 함유되어 있는 고징크 슬러지를 희석시키고 탈수처리하여 슬러지 케이크를 생성하는 고징크 슬러지 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고로공정은 고로(10) 상부의 장입물 호퍼를 통해 연료인 코우크스와 원료인 철광석 및 부원료를 투입하고, 고로(10) 하부에 설치된 34개의 풍구(11)를 통해 고온(약 1200℃)의 열풍을 송풍하여 용선을 생산하는 공정이다. 이때, 철광석의 환원과정 중에 발생되는 고로가스(blast furnace gas)는 고로 상부의 연결 배관을 통해 건식제진기(12)인 더스트 캐쳐(dust catcher)로 유입된다.

건식제진기(12)에서, 입자가 굵은 더스트(dust)는 중력 침강에 의해 하부에 누적되고 일부 미립의 더스트는 다시 연결 배관을 통과해 습식제진기(13)인 비숍 스크러버(Bischoff Scrubber)에 유입된다. 습식제진기(13)에서는 다량의 집진수를 미립의 더스트에 분사하여 세정하여 연료로 재사용될 수 있도록 고로가스를 청정화시킨다.

그리고, 습식제진기(13)에서 사용된 미립의 더스트를 포함한 집진수는 집진수 배출통로(14)를 통해 가스 청정수 처리설비인 대용량 시크너 폰드(20; thickener pond)에 유입되어 처리된다. 즉, 시크너 폰드(20)에서, 집진수에 함유된 더스트는 투입되는 침강제에 의해 시크너 폰드(20)의 하부에 슬러리(slurry) 상태로 농축되어 집진수와 분리된다.

한편, 농축된 슬러리로부터 아연(Zn) 성분을 많이 포함하는 고징크 슬러지를 분리하기 위하여, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 먼저 규조토 저장조(93)로부터 백색 분말의 규조토를 교반조(91)에 소정량씩 투입하고 희석수를 첨가하여 교반시킨다. 그리고, 드럼필터(90; DRUM FILTER) 측으로 진공펌프(94)의 가동에 의해 부압을 발생시켜 드럼필터(90) 표면에 규조토를 부착시킨다. 이때, 규조토를 균일하게 부착하기 위하여 수평절단 나이프(미도시)를 사용한다. 그리고, 교반조(91)에 고징크 슬러지를 투입하여 슬러지 케이크를 생성한다.

그러나, 상술된 바와 같이 슬러지 케이크를 생성하기 위하여 소정시간 간격으로 작업자가 드럼필터 표면에 규조토 분말을 연속적으로 부착시켜야 하고, 고징크 슬러지 케이크의 생성량이 극히 미미하고, 교반조에서 처리하지 못하고 배출되는 고징크 슬러지는 집진수 처리계통에서 연속적으로 순환되므로 고로 슬러지의 재활용시 아연 함량 증가로 인하여 로내부에서의 부착물 증가의 악영향이 있었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 슬러리로부터 분리된 고징크 슬러지의 미립자를 완전 포집하기 위하여 응집제를 투입하여 희석조에서 농축시킨다음 원심분리장치에 투입하여 고징크 슬러지와 여과수를 분리하고 또한 매립장에서 처리하여 대량의 고징크 슬러지의 분리효율을 향상시킴으로써, 고로 재활용 슬러지의 아연 함유량을 최소화할 수 있는 고징크 슬러지 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 고로가스의 청정화처리 과정에서 생성되는 슬러리 중의 고징크 슬러지를 처리하기 위한 장치는 상기 슬러리로부터 고징크 슬러지를 분리하기 위한 원심분리기와, 상기 원심분리기로부터 공급되는 고징크 슬러지를 희석시키는 희석조와, 상기 희석조에 응집제를 투입하기 위한 응집제 투입장치와, 상기 희석조로부터 공급된 고징크 슬러지 및 응집제의 혼합수를 원심분리 방식으로 탈수하여 슬러지 케이크를 생성하는 탈수장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따르면, 고로가스 처리용 시크너 폰드(20)에서 농축된 슬러리는 원심분리기(30)에 공급되고, 원심분리기(30)에서 비중차이에 의하여 비중이 상대적으로 가벼운 고징크 슬러지는 농축 슬러리로부터 분리되어 원심분리기(30) 상부의 배출관(22)을 통해 희석조(40)에 공급된다.

희석조(40)에서 고징크 슬러지를 희석시키고 응집시키기 위하여, 응집제 공급조(100)로부터 응집제가 투입된다. 고징크 슬러지와 응집제가 혼합된 혼합수는 희석조(40)로부터 원심분리형 탈수장치(50)로 공급되어 탈수처리되며, 그 결과 슬러지 케이크가 생성된다.

한편, 도 4를 참조하면, 희석조(40)의 입측에는 고징크 슬러지와 응집제를 예비적으로 혼합시키기 위한 혼합챔버(25)가 설치된다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 슬러지 케이크의 생성과정에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 고징크 슬러지 케이크를 분리하기 위하여 사용되는 고징크 슬러지 희석조(40)와, 응집제 투입장치와, 탈수장치(50)에 대해서 설명한다.

소정의 수분이 함유된 고징크 슬러지를 보다 효율적으로 농축하기 위하여, 희석조(40)의 콘부 경사각은 45도 이상으로 유지되는 것이 바람직하다. 이는 탈수장치(50)에 희석된 고징크 슬러지가 투입되기 전에 희석조에 슬러지가 체류하는 시간이 길어지면, 희석조의 저부에 고징크 슬러지에 함유된 비중이 상대적으로 무거운 침전물들이 축적되어 희석된 고징크 슬러지의 배출을 방해하므로 이를 방지하기 위함이다.

희석조(40)의 입측에는 고징크 슬러지와 응집제를 예비적으로 혼합시키기 위한 혼합챔버(25)가 설치된다. 혼합챔버(25)는 상기 희석조(40)에 응집제를 투입할 때, 원심분리기(30)로부터 배출되는 고징크 슬러지가 배출관(22)의 상부에서 낙하하여 작용하는 압력보다 더 상회하는 압력의 힘으로 소정량의 응집제를 응집제 공급조(100)로부터 펌프(95)를 통하여 공급함으로써, 고징크 슬러그 배출관(22)에서 응집제가 슬러지 미립자의 성분과 미리 접촉을 하여 고징크 슬러지의 희석 및 침전효과를 배가시킨다.

상기 희석조(40) 내 고징크 슬러지 배출관(22)이 상기 희석조(40)의 벽부에 부착하여 콘부(cone)에 원심노즐(22a)을 설치하되 철피와의 간격을 50mm 내외로 유지시켜 설치하여야 바람직하다. 이는 상부의 배관의 응집제 혼합챔버(25) 내에서 고징크 슬러지와 혼합된 혼합수가 희석조의 콘부에서 부딪히면서 원주방향으로 회전력을 가하도록 하기 위함이다. 즉, 희석조(40) 내의 혼합수가 원주방향으로 계속 회전하게 하도록 하기 위함이다.

상술한 고징크 슬러지로부터 수분을 분리하기 위해서, 스크류 타입의 원심분리기(50)와, 구동모터(51)를 설치하고 구동모터(51)를 제어할 수 있는 인버터 제어기를 설치한다. 이때, 고로 시크너 슬러리의 성분 특성상 비중이 무거운 성분이 많은 점을 감안하여 최초 가동 및 정지시 저속의 회전수를 제어할 수 있도록 한다.

탈수장치(50)의 입측 하단에는 여과수를 배출할 수 있는 여과수 배출관(55)을 설치하고, 배출관(55)은 여과수 저장폰드(56)에 연결되어 여과수를 저장하도록 한다. 또한, 탈수장치(50)의 하부에는 고징크 슬러지 케이크를 배출할 수 있는 배출 담파와 슈트(chute)(52)를 설치한다.

상술된 바와 같이 구성된 장치와 구조를 이용하여 고징크 슬러지 케이크를 분리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

상술된 바와 같이, 비중차에 의하여 원심분리기(30)에서 저징크 슬러지와 고징크 슬러지가 각기 다른 배출관을 통해 분리된다. 그리고, 고징크 슬러지는 배출관(22)을 통하여 혼합챔버(25)에서 응집제 배관(90a)을 통해 응집제 공급조(100)로부터 공급되는 응집제와 예비 혼합된다.

혼합챔버(25) 내에서는 미세한 슬러지 성분까지도 혼합된 혼합수는 하단으로 연장되는 배출관을 통해 슬러지 희석조(40) 내의 벽측으로 낙하하며, 배출관(22)의 말단부에 부착되는 원심노즐(22a)에 의해서 원주방향으로 회전하도록 유도된다. 이러한 혼합수는 회전하면서 희석조(40) 내에서 자동 혼합되고, 일정량은 희석조(40) 하단의 배출관을 통해서 탈수장치(50)로 배출된다.

이때, 혼합수의 배출전에 탈수장치(50)의 구동모터(51)의 초기 기동과 정지시의 회전수를 최대한 저속으로 제어하기 위하여 인버터가 설치된다. 이와 같이, 인버터를 이용하여 구동모터(51)의 작동을 저속으로 제어하는 것은 슬러지 성분 중에 포함되는 40% 이상의 Fe성분 때문에 급제동시 설비를 보호할 수 있기 때문이다.

혼합수가 탈수장치(50)에 유입되면, 구동모터(51)의 작동에 의해 혼합수를 탈수처리하며 그 결과 형성된 슬러지 케이크는 탈수장치의 배출슈트(52)를 통해 배출된다.

한편, 상술된 바와 같이, 인버터 제어기에서의 회전수 조정은 고징크 슬러지 케이크의 자체 함유 수분량에 따라서 이루어진다. 예를 들어, 함수율 50~55% 발생시 환경오염을 방지하기 위하여 설정 스피드는 950~1000rpm의 기준 스피드로부터 1290~1300rpm으로 상향하여 설정제어함으로써, 환경오염에 영향이 없는 40%대 이하의 고징크 슬러지 케이크를 생성한다. 또한, 다른 상황하에서도, 함수율 40~50% 발생시에는 단계적으로 1310~1410rpm까지 설정 스피드를 제어하여 목표 함수율에 도달하도록 한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 원심분리형 탈수장치를 이용하여 고징크 슬러지 케이크를 생성함으로써, 재활용 슬러지의 품질을 향상시켜 고로 노황을 안정시킴으로써 고로의 생산성 향상에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 매립용 슬러지 케이크를 완벽하게 분리함으로써 환경오염을 방지하는 실용적인 효과가 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

도 1은 일반적인 고로공정의 고로가스 처리과정을 나타낸 개략도.

도 2는 종래 실시예에 따른 슬러지 케이크 생성장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 고징크 슬러지 처리장치를 도시한 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 고징크 슬러지 처리장치의 희석조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따라서 슬러지 케이크를 생성하는 처리과정을 나타낸 블럭도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

22 : 고징크 슬러지 배출관

22a : 원심노즐

25 : 혼합챔버

30 : 원심분리기

40 : 고징크 슬러지 희석조

50 : 탈수장치

51 : 구동모터

100 : 응집제 투입조

Claims (5)

1. 고로가스의 청정화처리 과정에서 생성되는 슬러리 중의 고징크 슬러지를 처리하기 위한 장치에 있어서,

   상기 슬러리로부터 고징크 슬러지를 분리하기 위한 원심분리기와,

   상기 원심분리기로부터 공급되는 고징크 슬러지를 희석시키는 희석조와,

   상기 희석조에 응집제를 투입하기 위한 응집제 투입장치와,

   상기 희석조로부터 공급된 고징크 슬러지 및 응집제의 혼합수를 원심분리 방식으로 탈수하여 슬러지 케이크를 생성하는 탈수장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 고징크 슬러지 처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 희석조의 입측에는 상기 원심분리기로부터 공급되는 고징크 슬러지와 상기 응집제 투입장치로부터 공급되는 응집제를 예비 혼합하기 위한 혼합챔버가 제공된 것을 특징으로 하는 고징크 슬러지 처리장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탈수장치는 상기 혼합수를 탈수하여 슬러지 케이크가 축적되는 원통부와, 상기 원통부를 회전시키기 위한 모터로 이루어져 있고, 상기 모터의 회전수를 조정하기 위한 인버터 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고징크 슬러지 처리장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 탈수장치의 모터의 회전수는 슬러지 케이크에 함유된 수분량에 따라 상기 인버터를 통하여 조정되는 것을 특징으로 하는 고징크 슬러지 처리장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 희석조 내부의 콘부는 45°의 꼬깔형태로 제작되고, 상기 희석조에 고징크 슬러지를 공급하기 위한 공급배관의 말단에 설치된 원심노즐은 희석조의 내면과 50mm 간격으로 이격되고 원주방향으로 향하고 있는 것을 특징으로 하는 고징크 슬러지 처리장치.