KR100733545B1 - 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법 - Google Patents

고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로슬래그 중의 황화수소(H2S) 제거 방법에 관한 것으로 특히, 제선공정 중 부산물로 생성되는 고로 슬래그의 냉각과정에서 발생된 황화수소를 효율적으로 제거할 수 있는 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기한 목적을 갖는 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법은, 고로슬래그 냉각설비에 투입되는 냉각수에 트리에탄올 아민 용액을 혼합하여 수증기에 포함되어 배출되는 황화수소를 1차적으로 저감하는 단계 및, 1차적으로 저감된 황화수소가 포함된 수증기를 스택에 설치된 방해판으로 통과시키면서 황화수소와 트리에탄올 아민 용액의 접촉시간을 증가시켜 상기 황화수소를 2차적으로 저감하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 황화수소의 1차 또는 2차 저감 시 냉각수 중에 포함된 트리에탄올 아민의 평균농도는 10~200ppm이며, 상기 냉각수의 분사량은 200~1,500kg/min인 것을 특징으로 한다.
고로 슬래그, 냉각수, 황화수소 저감 방법, 방해판, 트리에탄올 아민 용액, 냉각 설비, 스택, 스프레이 노즐

Description

고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법{A Method of H2S Removal from Blast Furnace Slag}
도 1은 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법을 이루기 위한 고로슬래그 냉각설비를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 고로슬래그 냉각설비에 설치되는 방해판을 나타내는 개략도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 용융슬래그 3 : 급수조
5 : 냉각수 공급펌프 7 : 냉각수
8 : 수재슬래그 9 : 수재슬래그 이송장치
10 : 스택 11 : 탕도
12 : 교반조 13 : 스프레이 노즐
20 : 방해판 20a : 원형 플레이트
본 발명은 고로슬래그 중의 황화수소(H2S) 제거 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소의 제선공정에서 선철을 생산하는 과정 중 부산물로 생성되는 고로 슬래그의 냉각과정에서 발생된 황화수소를 효율적으로 제거할 수 있는 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법에 관한 것이다.
제철소의 제선공정은, 소결공정에서 철광석과 분광석을 사전 처리하여 만든 소결광과 코크스 공장에서 석탄을 건류하여 만든 코크스를 고로에 장입한 후 열을 가하여 철광석을 녹이고, 철광석 중의 산화철을 환원하여 선철을 제조하는 공정이다.
상기 공정에서 부산물로 고로슬래그가 생성되고, 생성된 상기 고로슬래그를 냉각시키기 위해 물을 사용하여 급냉시키게 되며, 이때 상기 고로슬래그 중에 존재하는 황화칼슘(CaS) 등의 황화합물이 물과 반응하여 황화수소를 발생시키게 된다. 이때 일어나는 반응은 아래의 반응식 1과 같다.
CaS + H2O = H2S + CaO
상기 반응식 1의 반응에 의하여 발생된 황화수소의 농도는 통상 수백ppm에 달하는데, 굴뚝에서의 황화수소 배출규제농도가 10ppm이므로 이를 저감하기 위하여 종래에는 수산화나트륨(NaOH) 등의 강알카리를 사용하여 제거하였다.
그러나 상기 수산화나트륨의 사용 시 아래의 반응식 2에서와 같이, 부산물로 망초(Na2SO4)가 발생되고, 발생된 상기 망초는 끈적근적한 물질로서 고로슬래그 냉각설비의 스택 벽면에 계속적으로 고착되어 냉각설비 운영에 지장을 초래하였으며, 작업자가 일일이 수작업으로 제거해야만 하는 문제점이 있었다.
2NaOH + H2S + 2H2O = Na2SO4 + 4H2
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 아민 용액을 사용하여 황화수소를 일차적으로 제거하고, 제거되지 않은 황화수소는 스택의 배가스 유로에 설치된 방해판을 통과시키면서 아민 용액을 미세분사하여 상기 황화수소와 아민 용액과의 접촉시간을 증가시켜 이차적으로 제거함으로써, 고로슬래그 냉각설비에 영향을 주는 망초 등의 부산물 발생을 억제하면서도 상기 황화수소를 효율적으로 제거할 수 있는 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법은, 고로슬래그 냉각설비에 투입되는 냉각수에 트리에탄올 아민 용 액을 혼합하여 수증기에 포함되어 배출되는 황화수소를 1차적으로 저감하는 단계 및, 1차적으로 저감된 황화수소가 포함된 수증기를 스택에 설치된 방해판으로 통과시키면서 황화수소와 트리에탄올 아민 용액의 접촉시간을 증가시켜 상기 황화수소를 2차적으로 저감하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법은, 상기 구성에 있어서, 황화수소의 1차 또는 2차 저감 시 냉각수 중에 포함된 트리에탄올 아민의 평균농도는 10~200ppm인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법은, 상기 구성에 있어서, 냉각수의 분사량은 200~1,500kg/min인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법을 이루기 위한 고로슬래그 냉각설비를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 고로슬래그 냉각설비에 설치되는 방해판을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이 고로슬래그 냉각설비에 투입되는 냉각수에 트리에탄올 아민 용액을 혼합하여 수증기에 포함되어 배출되는 황화수소를 1차적으로 저감하고, 이어 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 1차적으로 저감된 황화수소가 포함된 수증기를 스택(10)에 설치된 방해 판(20) 측으로 통과시키면서 트리에탄올 아민 용액이 혼합된 냉각수를 미세분사하여 상기 황화수소와 트리에탄올 아민 용액과의 접촉시간을 증가시켜 황화수소를 2차적으로 제거한다.
본 발명의 고로슬래그 냉각설비는, 제철소의 고로에서 발생된 고온의 용융슬래그(1)가 공급되는 탕도(11)가 일측에 설치되어 있고 하부에는 교반조(12) 공간이 형성되어 있으며 상부에는 스프레이 노즐(13)이 설치되어 있는 스택(10)과, 급수조(3) 내의 냉각수(7)를 상기 스프레이 노즐(13) 및 상기 교반조(12) 내로 공급된 용융슬래그(1)에 공급하여 냉각과 분쇄 및 응고로 인한 수재슬래그(8)를 만드는 냉각수 공급펌프(5) 및, 상기 수재슬래그를 이송시키는 이송장치(9)로 이루어진 종래의 고로슬래그 냉각설비에 있어서, 상기 교반조(12)의 상부에 방해판(20)을 적층 설치하여 구성된다.
상기 방해판(20)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 원형 플레이트(20a)로 형성되고, 상기 원형 플레이트(20a)에는 다수의 홀(20b)이 천공되어 형성된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
(실시예)
도 1에 도시된 고로슬래그 냉각설비에 투입되는 냉각수(7)에 트리에탄올 아민 용액을 투입하여 황화수소 저감을 실험하되, 상기 트리에탄올 아민 용액의 그 농도를 달리하여 실험하였으며, 그 결과는 아래의 표 1에 나타내었다.
냉각수 중의 트리에탄올 아민 용액 평균농도(ppm) 스택에서 배출되는 황화수소의 농도(ppm)
실험 1 10 80
실험 2 30 30
실험 3 50 20
실험 4 70 15
실험 5 100 13
실험 6 200 10
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 냉각수 중의 트리에탄올 아민 용액의 평균농도가 50ppm 이하일 때는 황화수소의 제거가 효과적이지 않았다. 그 이유는 용융슬래그와 냉각수에 포함된 트리에탄올 아민 용액의 접촉반응시간이 제한적으로 짧기 때문이다.
따라서, 고로슬래그 냉각설비 중 스택(10)의 교반조(12) 상부에 방해판(20)을 적층 설치하고, 냉각수(7)에 트리에탄올 아민 용액을 투입하여 황화수소 저감을 실험하되, 상기 트리에탄올 아민 용액의 평균농도는 50ppm으로 고정하였고, 냉각수의 분사량을 변화시켜 가면서 실험하였으며, 그 결과는 아래의 표 2에 나타내었다.
냉각수 분사량(kg/min) 스택에서 배출되는 황화수소의 농도(ppm)
실험 1 200 15
실험 2 400 12
실험 3 700 10
실험 4 1,000 8
실험 5 1,500 5
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 트리에탄올 아민 용액의 평균농도가 50ppm인 냉각수를 700kg/min 이상 분사 시 황화수소의 농도를 배출 규제치인 10ppm 이하로 유지할 수 있었다.
상기 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 것은, 냉각수 중의 트리에탄올 아민 용액의 평균농도가 낮을 경우 냉각수의 분사량을 증대시키게 되면 황화수소의 저감효과를 높일 수 있으며, 반대로 냉각수의 분사량이 적을 경우 트리에탄올 아민 용액의 평균농도를 증가시키게 되면 황화수소의 저감효과를 높일 수 있다는 것이다.
한편, 상기 평균농도란 냉각수 100부피%에 트리에탄올 아민 용액의 레벨농도를 말하는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법은, 냉각수에 트리에탄올 아민 용액을 투입하여 황화수소를 1차적으로 제거하고, 제거되지 않은 황화수소는 스택의 배가스 유로에 설치된 방해판을 통과시키면서 트리에탄올 아민 용액이 투입된 냉각수를 미세분사하여 상기 황화수소와 트리에탄올 아민 용액과의 접촉시간을 증가시켜 2차적으로 제거함으로써, 고로슬래그 냉각설비의 스택 벽면에 고착되는 망초 등의 부산물 발생을 억제하는 동시에 황화수소를 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 고로슬래그 냉각설비에 투입되는 냉각수에 트리에탄올 아민 용액을 혼합하여 수증기에 포함되어 배출되는 황화수소를 1차적으로 저감하는 단계 및 상기 1차적으로 저감된 황화수소가 포함된 수증기를, 스택에 설치된 방해판으로 통과시키면서 상기 황화수소와 트리에탄올 아민 용액의 접촉시간을 증가시켜 상기 황화수소를 2차적으로 저감하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법에 있어서,
    상기 황화수소의 1차 또는 2차 저감 시 냉각수 중에 포함된 트리에탄올 아민의 평균농도는 10~200ppm인 것을 특징으로 하는 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각수의 분사량은 200~1,500kg/min인 것을 특징으로 하는 고로슬래그 중의 황화수소 제거 방법.
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