KR101095879B1 - 고농도 액상 소석회 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고농도 액상 소석회 제조방법에 관한 것으로서, 소석회 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 액상 염화칼슘을 첨가하여 90분 이상 숙성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고농도의 액상 소석회를 제공함으로써 폐수 처리 성능을 향상시키면서도 고가의 불소제거제의 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있어 폐수 처리 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고농도 액상 소석회 제조방법{A Method For Producing High Density Liquid Calcium Hydroxide}

본 발명은 고농도 액상 소석회 제조방법에 한 것으로서, 보다 상세하게는 일반적인 공정을 통해 제조된 액상의 소석회에 염화칼슘을 첨가하여 소석회 용액 내의 칼슘 이온 농도를 배가시켜 불소 처리 효율을 극대화할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

액상 소석회(Ca(OH)₂)는 산업 폐기물을 중화 처리하는 중화제로서의 중요한 용도를 갖는 상업상 매우 유용한 물질로서, 불소성분을 함유하고 있는 폐수의 처리용으로 널리 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 액상 소석회 제조공정을 나타낸 것으로서, 도 1을 참조하면, 일반적으로 불순물과 함께 고형화된 생석회 덩어리는 불순물이 많이 함유되어 있고 그중에 실리카(SiO₂) 외 성분을 함유하고 있는 석회석과 같은 광물성 탄산칼슘(Calcium Carbonate)을 900 ~ 1200℃에서 소성하여 얻어지고, 분말화된 생석회(生石灰, Calciumoxide)를 수화(水和) 반응시켜 액상의 소석회가 얻어진다.

종래에는 불산 폐수와 불화암모늄 폐수의 처리에 있어서 불화칼슘의 용해도 문제로 처리효율 관리를 위해 액상 소석회 약품을 적정 이론량보다 추가 투입하고 있으며, 그에 따라 발생된 침전조에 슬러지가 발생하고 있다.

이러한 문제를 개선하기 위해 일부 슬러지를 재활용하여 소석회 투입량을 조절하고 있으나 소석회의 용해도 문제로 인해 불산 처리효율의 한계를 나타내고 있어 추가적으로 고가의 불소제거제를 사용하고 있는 실정이다.

그리고, 액상 소석회의 제조 과정에서는 생석회 덩어리에 포함된 불순물로 인해 탄산칼슘 성분과 산화칼슘 성분 및 수산화칼슘 성분이 일부 잔존하고 있어 자원 활용 효율이 저하되고 액상 소석회의 제조 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고농도의 액상 소석회를 개발하여 소석회 처리 효율을 향상시킴으로써 고가의 불소제거제의 사용량을 현저하게 감소시켜 약품비 및 폐기물을 절감할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 소석회 제조 공정에서 잔존하는 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘을 재활용하여 고농도의 액상 소석회를 제조함으로써 공정 중의 폐기물량을 현저하게 감소시킬 수 있고 자원 활용율을 극대화함으로써 자원 재순환이 가능하고 저비용으로 고농도의 액상 소석회를 제조할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 소석회 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 액상 염화칼슘을 첨가하여 90분 이상 숙성하여 이루어지되, 상기 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부를 혼합하여 생성되는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법이 제공된다.

여기서, 상기 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부, 수산화칼슘 1 ~ 50 중량부를 혼합하여 생성되는 것도 가능하다.

그리고, 상기 탄산칼슘, 산화칼슘 및 수산화칼슘은 액상 소석회 제조 공정 중에서 잔존하는 것을 회수하여 사용되는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 광물성 탄산칼슘을 900 ~ 1200에서 소성하여 생석회를 수득하는 제 1단계, 상기 생석회를 수화반응시켜 액상 소석회를 수득하는 제 2단계, 상기 제 1단계에서 잔존하는 탄산칼슘과 제 2단계에서 잔존하는 생석회를 회수하는 제 3단계 및 제 2단계에서 수득된 액상 소석회 100 중량부에 대하여 상기 제 3단계에서 회수된 탄산칼슘, 수산화칼슘과 산화칼슘 및 염산을 혼합한 염산 혼합액 1 ~ 20 중량부를 첨가 혼합하여 고농도 액상 소석회를 수득하는 제 4단계를 포함하되, 상기 염산 혼합액은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부, 수산화칼슘 1 ~ 50 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법이 제공된다.

삭제

또한, 상기 염산 혼합액은 붕사 1 ~ 10 중량부를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따르면, 고농도의 액상 소석회를 제공함으로써 폐수 처리 성능을 향상시키면서도 고가의 불소제거제의 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있어 폐수 처리 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 고농도의 액상 소석회를 제공함으로써 폐수 처리시 슬러리 발생량을 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 기존 액상 소석회 사용시 처리 효율을 높이기 위해 높은 pH를 유지하게 되며, 2차측에서 다시 고가의 불소 처리제 및 황산을 사용하여 불소 및 pH를 낮추는 공정을 거치는데, 본 발명에 따른 고농도 액상 소석회 사용시 1차측에서 낮은 pH를 유지하므로(처리효율 상승), 2차측에서 사용되는 고가의 약품 사용량이 현저하게 감소되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액상 소석회 제조공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고농도 액상 소석회 제조공정을 나타낸 것이다.
도 3은 소석회 제조의 각 공정의 잔존물을 이용하여 고농도 액상 소석회를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.
도 4는 소석회 제조의 각 공정의 잔존물을 이용하여 염화칼슘을 제조하는 공정을 나타낸 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 고농도 액상 소석회 제조공정을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고농도 액상 소석회 제조공정은 일반적인 액상 소석회 제조공정에 따라 수득되는 산화칼슘 용액에 염화칼슘을 첨가하여 소석회 용액 내의 칼슘 이온 농도를 배가시킨 고농도의 액상 소석회가 얻어지며, 그에 따라 불소 처리 효율을 극대화할 수 있도록 하는 것이 특징이다.

보다 구체적으로는, 종래의 공정에 의해 얻어지는 소석회 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 액상 염화칼슘을 첨가하여 10 ~ 400℃ 이하의 온도에서 90분 이상 숙성하면 본 발명에 따른 고농도 액상 소석회가 얻어진다.

여기서, 소석회 용액에 대한 액상 염화칼슘의 투입비가 1% 미만인 경우에는 칼슘 농도가 낮아 폐수 처리시의 반응성이 저하되고, 액상 염화칼슘의 투입비가 20%인 경우에는 투입량에 비해 칼슘 농도의 증가가 미비한 문제점이 있다. 즉, 필요이상의 칼슘농도로 인해 과대비용이 발생하고 효율이 저하된다.

여기서, 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부를 혼합하여 얻어진다.

또는, 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부, 수산화칼슘 1 ~ 50 중량부를 혼합하여 생성하는 것도 가능하며, 이 경우 신규 수산화칼슘의 추가 혼합에 의해 칼슘의 농도를 보다 높일 수 있게 된다.

보다 바람직하게는 염산 : 탄산칼슘 : 산화칼슘 : 수산화칼슘의 비율이 3 : 1 : 1: 1인 것이 바람직하며, 다수 회의 실험 결과 이 경우 투입량에 비하여 가장 칼슘 농도가 높고 불소 폐수의 처리 효율이 가장 양호한 것으로 나타났다.

도 3은 소석회 제조의 각 공정의 잔존물을 이용하여 고농도 액상 소석회를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.

도 3의 실시예는 기본적인 원리는 도 2의 실시예와 동일하나, 염화칼슘 용액을 생성함에 있어, 액상 소석회의 제조공정에서 잔존하는 부산물을 이용하는 것에 관한 것으로서, 제조단가의 효율성 및 자원 재활용을 위해 소석회 제조의 각 공정에서 처리되지 않고 잔존하는 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘을 염산과 함께 제조된 소석회 용액에 혼합함으로써 자원 재활용율을 높이고 제조 단가를 현저하게 감소시키면서도 소석회의 칼슘 농도를 약 2배 가량 증가시킬 수 있도록 하는 것이 주요한 특징이다.

도 4는 소석회 제조의 각 공정의 잔존물을 이용하여 염화칼슘을 제조하는 공정을 나타낸 것이다.

이러한 염화칼슘의 첨가 공정은 소석회 제조공정 현장에서 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘을 염산과 함께 제조된 소석회 용액에 첨가하여 혼합하는 방식 외에, 도 4와 같이 미리 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘과 염산을 제조탱크(1)에 투입시킨 후에 여과기(2)에서의 여과처리를 거쳐 저장탱크(3)에 저장한 후, 제조된 소석회 용액에 첨가하는 방식 모두 가능하다.

이때, 염산과 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘의 혼합 비율은 3 : 1 : 1 : 1인 것이 바람직하다.

염산을 이용하여 탄산칼슘과 수산화칼슘 등으로부터 염화칼슘으로 얻는 과정은 다음 화학식 1과 같다.

화학식 1에 의해 얻어진 염화칼슘이 액상 소석회에 투입되면 염화칼슘은 칼슘과 염소가 이온상태로 존재하게 되고, 그에 따라 칼슘 이온의 농도가 증가된다. 특히, 본 발명에 의할 경우 염화칼슘이 액상 소석회 내에서 이온 상태로 존재하므로 분말 형태로 침전이 되지 않고 액상 소석회의 점도에 영향을 주지 않으면서도 칼슘 이온의 농도를 배가시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 액상 염화칼슘에 소량의 붕사를 첨가하여 폐수 처리시 난분해성 물질의 분해 성능을 향상시키도록 한다.

이때, 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부, 수산화칼슘 1 ~ 50 중량부에 붕사 1 ~ 10 중량부를 더 포함하여 구성된다.

붕사 첨가시 각 성분들은 상호 반응하여 다음과 같은 성분으로 변화된다.

본 발명에 따른 액상 소석회가 불소 함유 폐수 처리에 사용되는 경우, 상기 반응에서 생성된 CaB₄O₇·13H₂O는 촉매로서 반응하여 화학식 3과 같이, 불화화합물을 분해한 다음 이불화칼슘으로 석출한다.

(실시예)

불소 농도 610PPM, pH 3.01의 HF 폐수를 원수로 하여 2개 비이커(A,B)에 각기 500cc씩 준비하고, A 비이커에는 일반 액상 소석회를 첨가하고, B 비이커에는

각 비이커(A,B)에 일반 액상 소석회 80%, 염산 9%, 탄산칼슘 4%, 산화칼슘 3%, 수산화칼슘 3%, 붕사 1%로 이루어진 본 발명의 고농도 액상 소석회를 첨가한 다음, 1 ~ 2분간 교반한 후, 3시간 정도 침전시켰다.

불소 농도 610PPM, pH 3.01 시료 500mm에 대한 HF 폐수 시험 결과는 표 1에 나타나 있으며, 기존과 대비하여 불소 제거효율이 15% 상승하고 불소제거제 투입량이 60% 감소되어 불소 제거효율과 불소제거제 절감 효율이 매우 향상되었음을 알 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 제조탱크
2 : 여과기
3 : 저장탱크

Claims (7)

1. 소석회 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 액상 염화칼슘을 첨가하여 90분 이상 숙성하여 이루어지돠,
   상기 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부를 혼합하여 생성되는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 액상 염화칼슘은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부, 수산화칼슘 1 ~ 50 중량부를 혼합하여 생성되는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 탄산칼슘, 산화칼슘 및 수산화칼슘은 액상 소석회 제조 공정 중에서 잔존하는 것을 회수하여 사용되는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법.
   
5. 광물성 탄산칼슘을 900 ~ 1200에서 소성하여 생석회를 수득하는 제 1단계;
   상기 생석회를 수화반응시켜 액상 소석회를 수득하는 제 2단계;
   상기 제 1단계에서 잔존하는 탄산칼슘과 제 2단계에서 잔존하는 생석회를 회수하는 제 3단계; 및
   제 2단계에서 수득된 액상 소석회 100 중량부에 대하여 상기 제 3단계에서 회수된 탄산칼슘, 수산화칼슘과 산화칼슘 및 염산을 혼합한 염산 혼합액 1 ~ 20 중량부를 첨가 혼합하여 고농도 액상 소석회를 수득하는 제 4단계를 포함하되,
   상기 염산 혼합액은 염산 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 1 ~ 50 중량부, 산화칼슘 1 ~ 50 중량부, 수산화칼슘 1 ~ 50 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법.
   
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 염산 혼합액은 붕사 5 ~ 10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 액상 소석회 제조방법.

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