KR100835531B1

KR100835531B1 - 산성폐수 중화제 및 유해가스 흡착제용 경소도로마이트슬러리의 제조방법

Info

Publication number: KR100835531B1
Application number: KR1020070070481A
Authority: KR
Inventors: 허재수
Original assignee: 허재수
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2008-06-09

Abstract

본 발명은 산성폐수 중화제 및 유해가스 흡착제용 경소도로마이트 슬러리의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 경소도로마이트와 물을 혼합시켜 발열반응 할 수 있도록 교반하는 교반공정과; 상기 교반공정을 통해 얻은 경소도로마이트와 물의 혼합물을 분쇄촉매가 저장되어져 있는 습식분쇄기에 투입하여, 상기 분쇄촉매와 함께 고속회전시켜 경소도로마이트의 입자를 아주 작게 분쇄토록 하므로 수화반응을 촉진시켜 상기 혼합물이 슬러리(SLURRY)화 되도록 하는 분쇄공정과; 상기 분쇄공정을 거쳐 슬러리화 된 혼합물(이하 '슬러리'라 함)은 다시 정제장치에 투입하여 그 내에 함유된 이물질을 제거하는 정제공정과; 상기 정제공정을 거친 슬러리를 원심분리기에 통과시켜 미크론 단위의 입자를 가지는 슬러리를 얻도록 하는 원심분리공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 경소도로마이트 슬러리를 산성폐수 중화제로 사용하여, 수산화칼슘슬러리에 비해 폐수 중화에 따른 슬러지 발생량을 현저히 줄여 주도록 함과 동시에 유해가스의 흡착/제거를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하였다.

산성폐수, 유해가스, 슬러리, 슬러지, 이물질

Description

산성폐수 중화제 및 유해가스 흡착제용 경소도로마이트 슬러리의 제조방법{Manufactruing method of doromite slurry for adsorbent of hamful gas and neutralizing agent of acid wastewater}

본 발명은 산성폐수 중화시 발생하게 되는 슬러지의 양을 최소화시킴과 동시에 폐기물의 소각처리시 발생하는 유해가스를 흡착/제거하여 주는 경소도로마이트 슬러리에 관한 것이다.

일반적으로 비료공장이나 화학공장 등과 같은 곳에서 많이 발생하는 산성폐수는 그 중화시 수산화칼슘슬러리를 중화제로 사용하고 있는데,

이때, 상기 수산화칼슘은 산성폐수 내에 함유된 황산, 염산, 불산, 질산, 염소, 이산화황과 반응하여 다량의 슬러지 즉, 황산칼슘, 염화칼슘, 불화칼슘, 질산칼슘(석고) 등을 발생시키게 된다.

따라서, 종래에 이러한 산성폐수 중화시 발생하게 되는 다량의 슬러지로 인해 그 처리비용의 낭비가 매우 심각하였고 더욱이 황산칼슘 야적으로 발생하는 비산먼지, 야적장소 문제 등을 가지고 있었던 실정이었다.

이를 보다 구체적으로 설명하기 위하여 수산화칼슘의 산별 반응식을 살펴보면 아래와 같다.

1. 수산화칼슘 + 황산 = 황산칼슘 + 물

2.수산화칼슘 + 염산 = 염화칼슘 + 물

3.수산화칼슘 + 불산 = 불화칼슘 + 물

4.수산화칼슘 + 질산 = 질산칼슘 + 물

5.수산화칼슘 + 염소 = 염화칼슘 + 물

위와 같이 산성폐수를 수산화칼슘으로 중화시키게 되면, 처리하고자 하는 폐수의 30~40%는 슬러지(황산칼슘, 염화칼슘, 불화칼슘, 질산칼슘 (석고))화 되고, 나머지는 물로 중화되어 지는 것을 알 수 있는데,

이때, 상기 슬러지의 다량발생으로 인해 그 처리비용과 방법에 매우 어려움을 겪고 있었던 실정이었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 제반문제를 해결코자 발명된 것으로서, 특히 다수공정을 거쳐 제작된 경소도로마이트 슬러리를 산성폐수 중화제로 사용하여, 수산화칼슘 슬러리에 비해 폐수 중화에 따른 슬러지 발생량을 현저히 줄여 주도록 하였다.

이를 보다 상세히 설명하자면 아래와 같다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 경소도로마이트 슬러리를 제조함에 있어,

먼저 경소도로마이트와 물을 혼합시켜 발열반응 할 수 있도록 교반하는 교반공정을 실시한다.

상기 교반공정에서는 경소도로마이트와 물을 3:7 비율로 혼합/교반하게 되는데, 이때 상기의 비율은 통상 얻고자 하는 혼합물의 농도에 따라 일부 변경할 수도 있다.

또 상기 경소도로마이트는 도로마이트(

)에 800℃ 이상의 열을 가하면

↑ 반응이 일어나므로, 이것을 경소도로마이트(Ca.MgO)라고 한다.

그리고 상기 교반공정을 통해 얻은 경소도로마이트와 물의 혼합물을 분쇄촉매가 저장되어져 있는 습식분쇄기에 투입하여, 상기 분쇄촉매와 함께 고속회전시켜 경소도로마이트의 입자를 아주 작게 분쇄토록 하므로 수화반응을 촉진시켜 상기 혼합물이 슬러리(SLURRY)화 되도록 하는 분쇄공정을 실시한다.

여기서 상기 경소도로마이트를 물과 혼합시키면,

와 같은 반응이 일어나므로 상기 경소도로마이트 슬러리의 화학성분은 위와 같은

가 된다.

상기 분쇄공정에서는 혼합물을 분쇄촉매(실리카,알루미늄 볼, 질리콘 볼 등)와 함께 고속회전시키게 되는데, 이때 상기 혼합물의 경소도로마이트 입자가 분쇄 촉매와 마찰되면서 고열(80℃ 이상)을 발생시킴과 동시에 미세하게 분쇄되어 수화반응을 더욱 촉진시켜 주므로 혼합물의 점도가 강화됨은 물론 상기 혼합물이 슬러리화 되어지게 된다.

여기서 상기 경소도로마이트와 물을 혼합하는 교반공정에서도 경소도로마이트의 특성상 물과 혼합시 일정한 온도(40-50℃)의 발열이 이루어져 수화반응에 따른 슬러리화가 약하게나마 이루어지나, 이때에는 경소도로마이트의 입자가 너무 커 추후 정제시 생산효과를 저하시키게 되는 문제를 가지게 되고 뿐 아니라, 폐수 및 유해가스 중화시 그 중화작용을 저하시키는 문제를 가지게 된다.

그러므로 상기 분쇄공정을 거쳐 경소도로마이트의 입자를 아주 미세하게 분쇄하여 점도를 강화시켜 물에서 쉽게 가라앉는 점을 없도록 함과 동시에 비표면적을 넓혀 산성폐수 또는 가스흡착 시 반응성을 강화시키도록 하였다.

또한 상기 분쇄공정을 거쳐 슬러리화 된 혼합물(이하 '슬러리'라 함)은 다시 정제장치에 투입되어 그 내에 함유된 이물질을 제거하는 정제공정을 실시한다.

상기 정제공정에서는 경소도로마이트로 변화되지 못한 도로마이트 덩어리나 기타 이물질 그리고 분쇄공정에서 사용된 분쇄촉매 등을 슬러리에서 제거하여 주는 공정이다.

또 상기 정제공정을 거친 슬러리를 원심분리기에 통과시켜 미크론 단위의 입자를 가지는 슬러리를 얻도록 하는 원심분리공정을 실시한다.

상기 원심분리공정은 정제공정을 거친 슬러리를 원심분리기에 투입시켜 미크론 단위의 입자를 가지는 슬러리를 얻고자 하는 것으로, 그 외 나머지 크기의 입자를 가지는 슬러리는 다시 분쇄공정에 투입시킨다.

이때, 상기 미크론 단위의 입자를 가지는 슬러리를 얻을 경우 가스흡착제로 사용시 비표면적을 최대화하여 반응성을 극대화할 수 있게 되므로 산성폐수의 중화 및 유해가스의 흡착/제거제로 다양하게 사용된다.

이상과 같이 본 발명은 경소도로마이트 슬러리를 상기 다수 공정을 통해 제조하여 산성폐수 중화제로 사용토록 함과 동시에 유해가스 흡착제용으로 사용하여 폐수처리시 발생하는 슬러지의 양을 최소화시킴과 동시에 유해가스를 보다 효과적으로 흡착/제거토록 하였다.

본 발명은 상기 설명에서와 같이 산성폐수의 중화시 경소도로마이트 슬러리를 중화제로 사용하여, 종래에 사용된 수산화칼슘에 비해 그 폐수처리효율을 높임과 동시에 슬러지의 발생량을 40%가량 줄여주어, 슬러지의 처리 비용절감과 작업을 편리하게 도모하고, 나아가 상기 경소도로마이트 슬러리가 미크론 단위로 제조되어

폐기물을 소각하는 시설 또는 다량의 황이 함유된 원료를 사용하는 설비 등 에서 유해가스 흡착제로도 사용되므로 환경오염을 막아 줄 수 있는 효과까지 있으며,

또한 종래에 제강회사에서 사용(입도 20 ~ 50mm)되고 남은 소립자(20mm 이하)의 경소도로마이트는 대부분 비료나 시멘트용으로만 사용됨에 따라 그 처리량이 매우 미흡하여 대부분을 폐기해야만 하는 문제를 가지고 있었는데, 본 발명에서는 이러한 문제를 가지는 경소도로마이트를 산성폐수의 중화제 및 유해가스 흡착제로 개발하여 그 사용을 도모하므로 국내 자원의 효율적 관리와 이용에 일조하는 획기적인 발명이라 할 것이다.

본 발명을 더욱 더 상세히 설명하기 위하여 본 발명에서 제시하는 경소도로마이트 슬러리(

)의 산별 반응식을 살펴보면 아래와 같다.

1. 경소도로마이트슬러리 + 황산 + 산소 = 황산칼슘 + 황산마그네슘 + 물

2. 경소도로마이트슬러리 + 염산 + 산소 = 염화칼슘 + 염화마그네슘 + 물

3. 경소도로마이트슬러리 + 불산 + 산소 = 불화칼슘 + 불화마그네슘 + 물

4. 경소도로마이트슬러리 + 질산 + 산소 = 질산칼슘 + 질산마그네슘 + 물

5. 경소도로마이트슬러리 + 염소 = 염화칼슘 + 염화마그네슘 + 산소

그리고 경소도로마이트 슬러리와 유해가스의 흡착 반응식을 살펴보면,

* 경소도로마이트슬러리+ 이산화황+ 산소 = 황산칼슘+황산마그네슘+물+산소

이다.

위와 같이 산성폐수를 경소도로마이트 슬러리로 중화시키게 되면, 경소도로마이트 슬러리가 칼슘뿐 아니라 마그네슘에도 동시 반응하므로, 폐수의 20%는 슬러지(황산칼슘, 염화칼슘, 불화칼슘, 질산칼슘 (석고))화 되고, 30%는 물에 용해(황산마그네슘, 염화마그네슘, 불화마그네슘, 질산마그네슘)되며 나머지 50%는 물로 중화 되어지게 된다.

따라서, 종래에 수산화칼슘 사용시에 비해 슬러지의 발생량이 현저히 줄어들어 그 처리를 편리하게 도모하고, 또 유해가스 황과 염소가스의 흡착률을 높여 그 처리효과를 향상시켜 줄 수 있게 된다.

*참고로 물 100ml 에 98%의 황산 3g을 첨가하여 묽은 황산 용액을 만든 다음 그 내에 상기 처리물 전체중량%대비 19%의 수산화칼슘슬러리와 경소도로마이트슬러리를 각각 투입할 경우,

수산화칼슘슬러리		경소도로마이트슬러리
투입량(g)	10.29	투입량(g)	10.29
PH	10.20	PH	9.58
슬러지발생량(g)	4.51	슬러지발생량(g)	2.6

상기 표와 같이 경소도로마이트 슬러리가 수산화칼슘에 비해 슬러지 발생량이 42%가량 감소함을 알 수 있다.

Claims

경소도로마이트와 물을 혼합시켜 발열반응 할 수 있도록 교반하는 교반공정과;

상기 교반공정을 통해 얻은 경소도로마이트와 물의 혼합물을 분쇄촉매가 저장되어져 있는 습식분쇄기에 투입하여, 상기 분쇄촉매와 함께 고속회전시켜 경소도로마이트의 입자를 아주 작게 분쇄토록 하므로 수화반응을 촉진시켜 상기 혼합물이 슬러리(SLURRY)화 되도록 하는 분쇄공정과;

상기 분쇄공정을 거쳐 슬러리화 된 혼합물(이하 '슬러리'라 함)은 다시 정제장치에 투입하여 그 내에 함유된 이물질을 제거하는 정제공정과;

상기 정제공정을 거친 슬러리를 원심분리기에 통과시켜 미크론 단위의 입자를 가지는 슬러리를 얻도록 하는 원심분리공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 산성폐수 중화제 및 유해가스 흡착제용 경소도로마이트 슬러리의 제조방법.