KR101283513B1 - 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템 - Google Patents

슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템 Download PDF

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김치열
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(주)신명건설기술공사
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Abstract

본 발명은 슬래그를 중화처리함과 동시에 배가스에 함유된 이산화탄소를 제거하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템에 관한 것으로, 슬래그를 물 및 이산화탄소와 반응시켜 약알칼리성 또는 중성으로 중화처리하여 배출하는 중화처리조; 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장에서 발생된 이산화탄소를 포집하여 상기 처리조로 공급하는 이산화탄소 공급부; 상기 중화처리조를 통해서 처리되어 배출된 슬래그 및 중화처리수를 따로 분리하여 보관하고 배출시키는 저장탱크; 상기 저장탱크에서 처리된 중화처리수를 상기 중화처리조로 다시 보내고 폐액을 폐액저장부로 보내는 수처리부; 상기 저장탱크에 있는 슬래그를 포집하여 반출시키는 슬래그 반출부; 및 상기 수처리부로부터 이송된 폐액을 저장하였다가 반출시키는 폐액저장탱크;을 포함하여 구성된다.

Description

슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템{System for neutralization process of slag and reduction of carbon dioxide discharge}
본 발명은 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템에 관한 것으로, 제철소에서 발생되는 슬래그를 중화처리하여 물과 반응할 때 강알칼리성 침출수가 발생되지 않게 하고, 동시에 상기 슬래그를 이용하여 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장 등에서 배출되는 이산화탄소를 제거하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 슬래그는 철강을 제련 또는 제강하여 생산할 때 부산물로서 고로슬래그와 제강슬래그로 구분할 수 있다.
상기 고로슬래그는 제강슬래그보다 재활용이 용이하여 많은 용도로 재활용되고 있으나, 제강슬래그는 재활용을 위한 다양한 기술개발이 필요해서 고로슬래그와 비교하여 현재까지는 재활용에 있어서 미흡한 것이 현실이다.
상기와 같은 제강슬래그를 재활용하기 위해서는 대한민국 등록특허공보 제10-0226942호(1999년 07월 29일)의 제강슬래그의 개질처리방법에 개시된 바와 같은 여러 가지 처리과정을 거치고 있으며, 그 중의 하나로서 숙성(aging)하는 과정이 필요한데, 이때는 제강슬래그를 통해서 발생되는 침출수에 의한 환경오염이 유발되고 있다.
또한, 상기 제강슬래그를 야적시켜서 보관할 때 발생하는 비산먼지는 대기환경보전법의 규제하에 관리되어야 하기 때문에 비산먼지의 발생을 방지하기 위한 여러 가지 시설물 등을 추가적으로 설치하여야 하는 번거로운 문제점이 있었다.
현재까지는 제강슬래그가 도로용 아스콘 골재나 노반재로 이용되어 왔는데, 이는 연약지반 개량의 수평배수재 사용시 우수(물)와 결합하여 인체에 해롭고 환경에 유해한 강알칼리성의 백탁수를 발생시키기 때문에 시공 후 환경문제가 발생하는 등 어려움이 있었다.
그리고, 이산화탄소(CO2)는 전체 온실가스의 약 60%를 차지하여 지구 온난화 현상의 주범으로, 일찍이 기후변화에 관한 국제협약을 통해 그 배출 감축에 대한 노력과 규제가 이루어지고 있다.
그러나, 에너지를 획득하기 위한 연료의 사용량 등은 계속적으로 증가하고 있는 상황으로, 이산화탄소의 발생량 자체를 줄이기는 쉽지 않다.
특히, 제철소, 발전소, 시멘트 공장 등과 같은 에너지 다소비 업체에서는 이산화탄소가 대량으로 배출되고 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-0476811호(2005년 03월 07일)의 이산화탄소를 이용한 제강슬래그의 전처리방법에 개시된 바와 같이, 배출된 이산화탄소를 이용하여 제강슬래그를 처리하는 방식 등이 이용되고 있으나, 이러한 방식 등이나 현재까지는 효율성, 경제성, 산업적 활용가치 및 현장 적용성 면에서 만족할 만큼 획기적인 이산화탄소 배출 저감 기술이 개발되지 못하고 있는 실정에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 제련 또는 제강 등의 제철소에서 다량으로 발생되는 슬래그를 중화처리하여 안정적인 산업용 원료나 공사용 골재 등으로 이용할 수 있게 하고, 아울러 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장 등에서 배출되는 배가스에 함유된 온실가스인 이산화탄소를 슬래그의 중화처리시 사용하여 효과적으로 저감시킴으로써, 폐기물을 이용한 자원순환형 기술로 보급될 수 있는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 슬래그를 중화처리함과 동시에 배가스에 함유된 이산화탄소를 제거하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템은, 슬래그를 물 및 이산화탄소와 반응시켜 약알칼리성 또는 중성으로 중화처리하여 배출하는 중화처리조; 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장에서 발생된 이산화탄소를 포집하여 상기 처리조로 공급하는 이산화탄소 공급부; 상기 중화처리조를 통해서 중화처리되어 배출된 슬래그 및 중화처리수를 따로 분리하여 보관하고 배출시키는 저장탱크; 상기 저장탱크에서 슬래그와 분리처리된 중화처리수를 받아서 수처리한 후 상기 중화처리조로 다시 보내고 폐액을 폐액저장부로 보내는 수처리부; 상기 저장탱크에 있는 슬래그를 포집하여 반출시키는 슬래그 반출부; 및 상기 수처리부로부터 이송된 폐액을 저장하였다가 반출시키는 폐액저장탱크;를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중화처리조와 상기 이산화탄소 공급부 사이에서 공기를 불어넣도록 설치되어서, 상기 중화처리조 내부로 공급되는 이산화탄소의 유동을 조력하는 공기압축기가 추가로 구비된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중화처리조는, 제철소에서 얻어진 슬래그를 상기 중화처리조의 내부로 수동 또는 자동으로 공급하는 슬래그공급부와, 상기 슬래그가 물과 반응하여 중화될 수 있도록 상기 중화처리조로 물을 공급하는 제1 물공급부와, 정회전 및 역회전을 반복하면서 상기 중화처리조에 공급된 슬래그, 물 및 이산화탄소를 교반하고, 중화처리된 슬래그 및 중화처리수를 상기 저장탱크로 배출하는 스크류 컨베이어와, 상기 중화처리조 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 유입부와, 상기 스크류 컨베이어를 통해서 저장탱크로 이송되어 배출된 슬래그를 포집하여 배출하는 슬래그 배출부와, 상기 스크류 컨베이어의 정·역회전의 회전방향 및 회전속도를 제어하는 감속기와, 상기 수처리부에서 처리된 물을 받아 다시 상기 중화처리조로 공급하는 제2 물공급부로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 양방향 회전구동 모터와, 상기 모터에 의해 회전하는 샤프트와, 상기 샤프트의 단부에 장착되어서 회전하여 교반하는 회전날개로 이루어져서, 상기 중화처리조의 내부에서 상기 슬래그, 물 및 이산화탄소의 혼합이 이루어지도록 교반하는 교반기가 추가로 구비된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 슬래그 배출부에는, 중화처리수는 통공을 지나 통과하게 하고 중화처리된 슬래그는 통과하지 못하게 하여 1차적으로 거르는 타공판과, 상기 타공판을 통해 슬래그가 1차로 걸러진 중화처리수에서 2차로 슬래그를 거르는 세퍼레이터가 구비된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템을 이용하게 되면, 제련 또는 제강시 발생되는 슬래그를 중화시킬 수 있어 인체에 해롭지 않고 환경적으로 무해하게 됨으로써 산업용 원료나 공사용 골재 등으로 충분히 사용할 수 있게 하고, 아울러 제철소, 발전소, 시멘트 공장 등에서 배가스에 함유되어 발생된 이산화탄소 또는 탄소류를 제거할 수 있어 대기오염을 방지할 수 있으며, 또한 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소의 제거 작업을 하나의 시스템에서 동시에 실행할 수 있기 때문에 작업의 간편함과 처리비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템을 보인 개략도.
도 2는 도 1의 시스템에 교반기와 공기압축기가 구비된 상태를 보인 개략도.
도 3은 도 1의 시스템에 구비된 중화처리조의 확대단면도.
도 4는 상기 중화처리조의 평면도.
도 5는 도 1의 시스템의 슬래그 배출부에 구비된 세퍼레이터를 보인 단면도.
도 6은 상기 슬래그 배출부에 구비된 타공판을 보인 평면도.
도 7은 본 발명의 시스템에 의한 슬래그의 중화시스템을 보인 개략도.
도 8은 본 발명의 시스템에 의한 슬래그의 중화반응공정을 보인 모식도.
도 9는 본 발명의 시스템에 의해 중화처리된 슬래그의 사용상태를 보인 개략단면도.
이하, 본 발명에 따른 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템을 보인 개략도이고, 도 2는 도 1의 시스템에 교반기와 공기압축기가 구비된 상태를 보인 개략도이고, 도 3은 도 1의 시스템에 구비된 중화처리조의 확대단면도이고, 도 4는 상기 중화처리조의 평면도이고, 도 5는 도 1의 시스템의 슬래그 배출부에 구비된 세퍼레이터를 보인 단면도이고, 도 6은 상기 슬래그 배출부에 구비된 타공판을 보인 평면도이고, 도 7은 본 발명의 시스템에 의한 슬래그의 중화시스템을 보인 개략도이고, 도 8은 본 발명의 시스템에 의한 슬래그의 중화반응공정을 보인 모식도이며, 도 9는 본 발명의 시스템에 의해 중화처리된 슬래그의 사용상태를 보인 개략단면도이다.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.
일반적인 제철소의 제련 및 제강 전체 공정을 살펴보면 제련공정시 대기환경 오염을 방지하기 위하여 다음과 같이 철광석과 함께 대량의 CaCO3를 투입하고 있다.
제선 반응: 철광석 + 석탄(연료) + CaCO3 + 코크스 (1600℃로 가열)
그러나, 상기의 CO2 + CaO와 슬래그 석탄재의 혼합으로 인하여 슬래그 속의 CaO는 물과 반응시 인체에 해롭고 환경에 유해한 pH 12 ~ 13 정도의 강알칼리성이 되기 때문에, 상기 슬래그를 중화처리하지 않고 재활용을 위해 하천이나 바다로 배출하게 되면 이때 발생된 배출수나 침출수의 배출이 필연적으로 일어나기 때문에 슬래그가 지정폐기물로 분류되어 있다.
그리고, 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장 등에서 배출되는 배가스 중에서 온실가스의 주요인인 다음의 식과 같은 이산화탄소 또는 탄소류를 대기오염을 방지하기 위해 제재할 필요가 있다.
화학반응식: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (소석회와 이산화탄소가 만나서 경질탄산칼슘이 생산됨)
따라서, 본 발명에서는 슬래그의 CaO와 제철소의 배기가스인 CO2를 반응시켜 이산화탄소를 제거하고 동시에 슬래그 중화도 가능하게 되며, 또한 투입되는 원재료를 최소화할 수 있어 종래의 강산에 의한 중화처리기술과 비교하여 경제적이면서도 수익성을 극대화할 수 있게 하였다.
이에, 본 발명에서는, 제철소에서의 제련 또는 제강시 발생되는 슬래그를 물과 이산화탄소를 이용하여 약알칼리성 또는 중성의 상태로 중화처리함과 동시에 상기 슬래그를 이용하여 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장 등에서 배출되는 배가스 내의 이산화탄소를 제거하는 실시예인 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템으로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 중화처리조(100), 이산화탄소 공급부(200), 저장탱크(300), 수처리부(400), 슬래그 반출부(500) 및 폐액저장탱크(600)로 구성하였다.
상기 중화처리조(100)는 슬래그를 물 및 이산화탄소와 반응시켜 약알칼리성 또는 중성으로 중화처리하여 슬래그골재 및 탄산수로 배출되게 하는 역할을 한다.
상기 이산화탄소 공급부(200)는 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장에서 발생된 이산화탄소 또는 상기 중화처리조(100)에서 슬래그를 중화처리한 후 발생된 이산화탄소를 포집하여 중화처리조(100)로 공급하는 역할을 한다.
상기 저장탱크(300)는 중화처리조(100)를 통해서 중화처리되어 배출된 슬래그 또는 슬래그골재 및 중화처리수를 따로 분리하여 보관하고 배출시키는 역할을 하며, 이때 슬러지도 동시에 배출된다.
상기 수처리부(400)는 저장탱크(300)에서 처리된 중화처리수인 물(H2O)을 중화처리조(100)로 다시 보내고 폐액을 폐액저장부로 보낸다.
상기 슬래그 반출부(500)는 저장탱크(300)에 있는 슬래그, 즉 슬래그 골재를 포집하여 연약지반용 수평배수재, 도로용 아스콘 골재나 도로용 노반재 등의 산업용 원료 또는 공사용 골재 등으로 이용될 수 있도록 반출시키는 역할을 한다.
상기 폐액저장탱크(600)는 수처리부(400)로부터 이송된 폐액 및 폐수를 저장하였다가 반출시키는 역할을 한다.
한편, 상기 중화처리조(100)와 상기 이산화탄소 공급부(200) 사이에서 이산화탄소의 유동시 공기를 불어넣도록 설치되어서, 상기 중화처리조(100) 내부로 공급되는 이산화탄소의 유동을 조력하는 공기압축기(700)가 추가로 구비되게 하였다.
여기서, 제철소에서 발생되는 폐기물인 슬래그를 중화처리함과 동시에 그 슬래그를 활용하여 배가스에 포함되어 있는 이산화탄소 및 탄소류를 효과적으로 제거할 수 있게 하는 중화처리조(100)에 대하여 도 1 내지 4를 통해서 구체적으로 살펴보면, 슬래그공급부(110), 제1 물공급부(120), 스크류 컨베이어(130), 이산화탄소 유입부(140), 슬래그 배출부(150), 감속기(160) 및 제2 물공급부(170)로 구성된다.
상기 슬래그공급부(110)는 제철소에서 얻어진 슬래그를 중화처리조(100)의 의 상부에 있는 호퍼(112)를 통해서 내부로 수동 또는 자동으로 공급되게 함으로써 물과 이산화탄소와 교반되게 한다.
상기 제1 물공급부(120)는 중화처리조(100)에 공급된 슬래그가 물과 반응하여 중화처리될 수 있도록 중화처리조(100)로 물을 공급해주는 역할을 한다.
상기 이산화탄소 유입부(140)는 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장 등에서 배출되거나 상기 중화처리조(100)에서 처리 후 얻어진 이산화탄소 및 탄산가스를 중화처리조(100) 내부로 공급하여 슬래그가 중화처리될 수 있게 한다.
상기 스크류 컨베이어(130)는 감속기(160)에 의해 정회전 및 역회전을 반복하면서 중화처리조(100)에 공급된 슬래그, 물 및 이산화탄소를 교반하고, 중화처리된 슬래그 및 중화처리수(물(H2O))를 저장탱크(300)로 배출하는 역할을 한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 양방향 회전구동 모터(181)와, 상기 모터(181)에 의해 회전하는 샤프트(182)와, 상기 샤프트(182)의 단부에 장착되어서 회전하여 교반하는 회전날개(183)로 이루어진 교반기(180)가 추가로 구비하여, 상기 중화처리조(100)의 내부에서 슬래그, 물 및 이산화탄소의 혼합이 더욱 잘 이루어지도록 교반되게 하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 중화처리조(100)에 의한 슬래그의 중화처리과정을 도 1 및 도 2와 도 5 내지 도 7을 통해서 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 중화처리조(100)에 공급된 슬래그, 물 및 이산화탄소를 교반하고 중화처리하여 슬래그 골재 및 중화처리수인 탄산수가 생성되게 한다.
그 다음, 상기 슬래그 골재와 탄산수는 슬래그 배출부(150)로 이동하게 되고, 이동한 슬래그 골재 및 탄산수는 슬래그 배출부(150)에서 타공판(152)을 통해 슬래그 골재와 중화처리수는 1차로 분리되어 타공판(152)의 통공(152-1)보다 큰 슬래그 골재는 슬래그 배출통로(151)를 통해 배출되고, 타공판(152)의 통공(152-1)보다 작은 슬래그 골재(바람직하게는 슬래그)와 중화처리수는 하부의 저장탱크(300)로 이동하여 일시적으로 저장된다.
그리고, 중화처리수가 저장탱크(300)로 이동하는 도중에 세퍼레이터(154)를 통해서 중화처리수에 함유된 슬래그 및 중화처리수가 2차로 분리되어 슬래그는 배출되고 저장탱크(300)에는 슬래그보다 작은 알갱이 바람직하게는 슬러지와 중화처리수가 일시적으로 저장된다.
마지막으로, 상기 슬러지와 중화처리수는 저장탱크(300)에 구비된 유공관(156)을 거쳐 탄산수이동통로(153)를 통해 이동되게 되고, 상기 탄산수이동통로(153)로 이동되는 중화처리수에 함유되어 있는 슬러지는 슬러지필터(155)로 걸러지게 하여 이산화탄소발생부(157)로 보내지고, 상기 슬러지필터(155)로 걸러져서 이동된 슬러지는 이산화탄소발생부(157)에서 소석회로 변하게 함과 동시에 이산화탄소가 발생하게 되며, 상기 이산화탄소발생부(157)에서 발생된 이산화탄소는 탄산수제조장치(159)로 보내져서 상기 이산화탄소를 고농도 탄산수로 제조하여 다시 상기 중화처리조(100)로 보내지게 된다.
여기서, 상기 슬래그의 중화과정에서의 도 8에 도시된 바와 같은 반응공정을 통해서, 배가스 중의 이산화탄소는 슬래그에 포함되어 있는 CaO 성분을 제거하여 슬래그가 수침시 발생되는 강알칼리성 폐수의 발생 요인을 사전에 제거함으로써 수처리 환경문제를 해결할 수 있게 되는 것이다.
상기 슬래그 배출부(150)는 상술된 바와 같이, 스크류 컨베이어(130)를 통해서 저장탱크(300)로 이송되어 배출된 슬래그를 포집하여 배출하는 역할을 한다.
그리고, 상기 슬래그 배출부(150)에는, 중화처리수가 통공(152-1)을 지나 통과하게 하고 중화처리된 슬래그는 통과하지 못하게 하여 1차적으로 거르는 타공판(152)과, 상기 타공판(152)을 통해 슬래그가 1차로 걸러진 중화처리수에서 2차로 슬래그를 거르는 세퍼레이터(154, Separator)가 구비된다.
상기 감속기(160)는 스크류 컨베이어(130)의 회전을 통해서 슬래그, 물 및 이산화탄소가 교반이 되어 혼합될 수 있도록 정·역회전의 회전방향 및 회전속도를 제어하는 역할을 한다.
상기 제2 물공급부(170)는 수처리부(400)에서 처리된 물을 받아 다시 상기 중화처리조(100)로 공급하여 슬래그 및 이산화탄소와 혼합되게 한다.
이에, 이산화탄소는 슬래그에 함유된 CaO 성분을 제거하여 중화시킴으로써 강알칼리성 폐수를 사전에 제거함으로써 수처리의 환경문제를 해결할 수 있고, 아울러 슬래그 중화처리를 위해 이용된 이산화탄소는 제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장 등에서 발생되어 대기오염을 일으키는 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템에 대한 실시 상태를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 중화처리조(100) 내부로 슬래그, 물 및 이산화탄소를 공급하여 스크류 컨베이어(130)를 정회전 및 역회전 시키면서 교반한다.
이때, 별도로 구비된 교반기(180)를 작동시켜서 슬래그, 물 및 이산화탄소의 혼합이 잘 이루어질 수 있도록 하는 것도 가능하다.
상기와 같이 중화처리조(100)에서 중화처리되어 얻어진 슬래그 골재, 슬러지, 탄산수를 저장탱크(300)의 슬래그 배출부(150)를 통해서 보낸다.
상기 슬래그 배출부(150)를 통해서 내보내진 슬래그 골재는 슬래그 반출부(500)를 통해서 외부로 반출되고 슬러지 및 탄산수는 재처리하기 위한 다음 공정으로 내보내진다.
상기의 슬러지 및 탄산수는 수처리부(400)에서 다시 처리되어 중화처리조(100)로 보내어져 슬래그의 중화처리를 위해 사용된다.
실험예
본 발명의 실시예에 따른 시스템을 이용하여 슬래그를 중화처리하고 이산화탄소를 제거하기 위해서 표 1과 같은 시험을 행하였다.
<시험조건>
변 수 결 정 비 고
슬래그양 86500g (1%)
물의 양 500L 슬래그 양에 따라 결정
슬래그 입도(표면적) 10mm 이상
교반시간(반응시간) 30분 교반
반복횟수 소형실험의 경우 10회 회귀분석 후
반복 시험시
물의 활용여부
교반하여 pH 변화가 없을 때 CO2를 주입하여 중화처리 후
1) 중화처리된 물로 반복교반
2) 중화처리된 물을 배수 후 새로 운 물로 이용하여 교반
참고1.
20℃ 1.73g/1L 용해(100%) 물 500L에 녹일 수 있는 CaO는 865g
CaO 함유량 0~2% 중 일정값을 가정하여 슬래그양 결정

참고2.
중화처리조의 물의 양: W(cm) × H(cm) × L(cm)÷2
30 × 80 × 450 ÷2 = 540,000㎤ ≒ 500L
<시험결과>
스크류 컨베이어의 가동조건
- 15초 정회전, 5초 정지, 10초 역회전 (10분 교반)
- 15초 정회전, 5초 정지, 15초 역회전 (20분 교반)
측정시간 pH 실험내용 비고
13시 40분 7.55 물 주입 온도 24℃
13시 50분 7.60 슬래그 86.5kg 투입
14시 00분 7.51 교반기(스크류) 작동전
14시 05분 10.52 5분 가동 교반시간 5분
14시 10분 10.96 5분 가동 교반시간 10분
14시 20분 11.04 10분 정지
14시 25분 11.09 5분 정지
14시 30분 11.30 5분 가동 교반시간 15분
14시 35분 11.39 5분 가동 교반시간 20분
14시 40분 11.45 5분 가동 교반시간 25분
14시 45분 11.53 5분 가동 교반시간 30분
14시 52분 11.48 CO2 주입 전 29.93L/min
14시 53분 11.28 주입 1분 CO2 주입 1분
14시 54분 10.33 주입 1분 CO2 주입 2분
14시 55분 9.19 주입 1분 CO2 주입 3분
14시 56분 8.64 주입 1분 CO2 주입 4분
14시 57분 8.15 주입 1분 CO2 주입 5분
14시 58분 7.73 주입 1분 CO2 주입 6분
14시 59분 7.35 주입 1분 CO2 주입 7분
15시 00분 7.00 주입 1분 CO2 주입 8분
15시 01분 6.77 방치 1분 방치시간 1분
15시 02분 6.67 방치 1분 방치시간 2분
15시 03분 6.60 방치 1분 방치시간 3분
15시 04분 6.55 방치 1분 방치시간 4분
15시 05분 6.55 방치 1분 방치시간 5분
다음날 15시 25분 7.56 방치 1일
상기의 시험 결과를 통해서 알 수 있는 바와 같이, 이산화탄소를 주입함에 따라 그리고 그의 주입량을 증가함에 따라 슬래그가 중화처리되어 pH가 낮아짐을 알 수 있었다.
이는, 이산화탄소가 슬래그에 포함되어 있는 CaO성분을 제거하여 강알칼리성으로 변화될 것을 약알칼리성 또는 중성으로 변화시켜 수처리 환경문제를 해결할 수 있게 됨을 알 수 있었다.
이로써, 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 제철소의 제련 또는 제강시에 발생되는 슬래그뿐만 아니라 다양한 산업 현장에서 발생되는 수질오염 물질인 강알카리성 배출물도 연계하여 함께 중화 처리할 수 있으므로, 산업적 활용성 및 적용성이 매우 우수할 수 있다.
또한, 제철소 등에서 다량 발생되는 슬래그를 재활용하여 지구 오존층 파괴, 지구 온난화, 온실 효과의 주범인 온실가스인 이산화탄소 가스를 효과적으로 제거할 수 있으므로, 매우 경제적일 수 있고, 점차 강화되는 이산화탄소 배출 규제에 적극적으로 대처할 수 있다.
그리고, 산업용 원료나 공사용 골재 등으로 활용 가능한 탄산칼슘, 중화된 슬래그 골재와 같은 유용한 부산물도 획득할 수 있어, 연약지반용 수평배수재의 슬래그 매트(도 9 참조), 도로용 아스콘 골재, 도로용 노반재, 또는 시멘트, 비료 및 토양개량제 등으로 이용할 수 있게 된다.
덧붙여, 본 발명의 이산화탄소 배출 저감 시스템은 제철소와 같은 단일 공장에 설치되어 발생되는 이산화탄소 가스, 슬래그, 강알칼리성 배출물 및 강산성 배출물을 복합적으로 처리하는 것에서 나아가, 슬래그와 이산화탄소를 주로 배출하는 제철소와 강알칼리성 배출물 및 강산성 배출물을 주로 배출하는 화학공장 사이에 구비되어 복합 처리를 제공할 수 있고, 또한 별도의 폐기물 처리 업체에 구비되어 산업 폐기물인 슬래그, 강알칼리성 배출물 및 강산성 배출물을 수집하여 처리하면서 인근 공장에서 발생되는 이산화탄소 가스를 제거 처리하도록 적용될 수 있다.
상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.
100: 중화처리조 110: 슬래그공급부
120: 제1 물공급부 130: 스크류 컨베이어
140: 이산화탄소 유입부 150: 슬래그 배출부
151: 슬래그골재 배출통로 152: 타공판
152-1: 통공 153: 탄산수이동통로
154: 세퍼레이터 155: 슬러지필터
156: 유공관 157: 이산화탄소발생부
159: 탄산수제조장치 160: 감속기
170: 제2 물공급부 180: 교반기
181: 모터 182: 샤프트
183: 회전날개 200: 이산화탄소 공급부
300: 저장탱크 400: 수처리부
500: 슬래그 반출부 600: 폐액저장탱크
700: 공기압축기

Claims (6)

  1. 슬래그를 중화처리함과 동시에 배가스에 함유된 이산화탄소를 제거하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템에 있어서,
    슬래그를 물 및 이산화탄소와 반응시켜 약알칼리성 또는 중성으로 중화처리하여 배출하는 중화처리조(100);
    제철소, 화력발전소 또는 시멘트공장에서 발생된 이산화탄소를 포집하여 상기 중화처리조(100)로 공급하는 이산화탄소 공급부(200);
    상기 중화처리조(100)를 통해서 중화처리되어 배출된 슬래그 및 중화처리수를 따로 분리하여 보관하고 배출시키는 저장탱크(300);
    상기 저장탱크(300)에서 슬래그와 분리처리된 중화처리수를 받아서 수처리한 후 상기 중화처리조(100)로 다시 보내고 폐액을 폐액저장부로 보내는 수처리부(400);
    상기 저장탱크(300)에 있는 슬래그를 포집하여 반출시키는 슬래그 반출부(500); 및
    상기 수처리부(400)로부터 이송된 폐액을 저장하였다가 반출시키는 폐액저장탱크(600);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 중화처리조(100)와 상기 이산화탄소 공급부(200) 사이에서 공기를 불어넣도록 설치되어서, 상기 중화처리조(100) 내부로 공급되는 이산화탄소의 유동을 조력하는 공기압축기(700)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 중화처리조(100)는,
    제철소에서 얻어진 슬래그를 상기 중화처리조(100)의 내부로 수동 또는 자동으로 공급하는 슬래그공급부(110)와,
    상기 슬래그가 물과 반응하여 중화될 수 있도록 상기 중화처리조(100)로 물을 공급하는 제1 물공급부(120)와,
    정회전 및 역회전을 반복하면서 상기 중화처리조(100)에 공급된 슬래그, 물 및 이산화탄소를 교반하고, 중화처리된 슬래그 및 중화처리수를 상기 저장탱크(300)로 배출하는 스크류 컨베이어(130)와,
    상기 중화처리조(100) 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 유입부(140)와,
    상기 스크류 컨베이어(130)를 통해서 저장탱크(300)로 이송되어 배출된 슬래그를 포집하여 배출하는 슬래그 배출부(150)와,
    상기 스크류 컨베이어(130)의 정·역회전의 회전방향 및 회전속도를 제어하는 감속기(160)와,
    상기 수처리부(400)에서 처리된 물을 받아 다시 상기 중화처리조(100)로 공급하는 제2 물공급부(170)로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 양방향 회전구동 모터(181)와, 상기 모터(181)에 의해 회전하는 샤프트(182)와, 상기 샤프트(182)의 단부에 장착되어서 회전하여 교반하는 회전날개(183)로 이루어져서, 상기 중화처리조(100)의 내부에서 상기 슬래그, 물 및 이산화탄소의 혼합이 이루어지도록 교반하는 교반기(180)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 슬래그 배출부(150)에는, 중화처리수는 통공(152-1)을 지나 통과하게 하고 중화처리된 슬래그는 통과하지 못하게 하여 1차적으로 거르는 타공판(152)과,
    상기 타공판(152)을 통해 슬래그가 1차로 걸러진 중화처리수에서 2차로 슬래그를 거르는 세퍼레이터(154)가 구비되는 것을 특징으로 하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 중화처리조(100)에 의한 슬래그의 중화처리는,
    상기 중화처리조(100)에 공급된 슬래그, 물 및 이산화탄소를 교반하고 중화처리하여 슬래그 골재 및 탄산수가 생성되게 하고,
    상기 슬래그 골재와 탄산수를 슬래그 배출부(150)부로 이동되게 하여, 상기 슬래그 골재는 슬래그 골재 배출통로(151)로 이동되게 하여 배출하고 탄산수는 저장탱크(300)에 구비된 유공관(156)을 거쳐 탄산수이동통로(153)로 이동되게 하고,
    상기 탄산수이동통로(153)로 이동되는 탄산수에 함유되어 있는 슬러지는 슬러지필터(155)로 걸러지게 하여 이산화탄소발생부(157)로 보내고,
    상기 슬러지필터(155)로 걸러져서 이동된 슬러지는 이산화탄소발생부(157)에서 소석회로 변하게 함과 동시에 이산화탄소가 발생되게 하며,
    상기 이산화탄소발생부(157)에서 발생된 이산화탄소는 탄산수제조장치(159)로 보내져서 상기 이산화탄소를 고농도 탄산수로 제조하여 다시 상기 중화처리조(100)로 보내는 것을 특징으로 하는 슬래그의 중화처리 및 이산화탄소 배출 저감 시스템.

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