KR101821357B1 - 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생되는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화력발전소, 생활폐기물 또는 폐기물 소각장 등 소결공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 소석회를 사용하여 생석회를 제조한 단계에서 생석회의 기공 크기를 조절하기 위하여 소석회의 소성온도를 분리하여 소성하는 다중 온도 소성방법으로 미세기공함유 개질 생석회 조성물을 제조하는데 있어서, 다중 소성은 연속 또는 단독으로 소성되어 기공의 크기가 조절된 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 소결공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 소결공정에서 배출되는 배가스 중에 포함된 염화수소가스와 황산화물을 효과적으로 제거함과 동시에, 저가로 판매되는 공업용 소석회 자원을 고부가가치 재료로 활용할 수 있으며, 소결로에 투입하는 배가스 처리제의 투입공정을 단순화함으로서 소결공정 후에 발생하는 폐기물 발생을 절감할 수 있으며, 별도의 처리 장치 없이 용이하게 염화수소가스와 황산화물 제거 효율을 증가 시킬 수 있다.
[색인어]
다중 소성, 미세기공, 배연탈황, 염화수소가스, 아황산가스

Description

제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생되는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 및 그 제조 방법{A Composite of modified calcium oxide with micro pore for improvement of removing ratios of hydro chloride gas and sulfate gas from sintering process and manufacturing methods thereof}

본 발명은 화력발전소, 생활폐기물 또는 폐기물 소각장 등 소결공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 소석회를 사용하여 생석회를 제조한 단계에서 생석회의 기공 크기를 조절하기 위하여 소석회의 소성온도를 분리하여 소성하는 다중 온도 소성방법으로 미세기공 함유 개질 생석회 조성물을 제조하는데 있어서, 다중 소성은 연속 또는 단독으로 소성되어 기공의 크기가 조절된 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생되는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소결공정이란 제철 또는 제련공정에 있어서, 고로에 장입하는 소결광을 제조하기 위한 공정으로서, 철광석에 석회석이나 사문암 등을 혼합하여, 연료로서 코크스, 유연탄 등을 장입한 후 실시된다. 이러한 철광석이나 연료로서 사용되는 코크스나 유연탄 등에는 황(S)이 존재하며, 소결공정에서 상기 황성분은 공기 중에 포함된 산소와 반응하여 황산화물을 형성하게 된다.

상술한 황산화물이 배가스에 포함된채 대기 중으로 여과없이 배출될 경우 환경오염을 일으키게 되므로, 황산화물을 제거한 후 배가스를 대기 중으로 배출시켜야 한다. 이러한 기술로서, 탈황방법으로는 습식 탈황방법, 반건식 탈활방법, 건식 탈황방법이 제안되었다.

습식 탈황방법은 소석회 슬러리 등과 같은 알칼리 용액을 사용하는 방법이나, 상기 방법은 설비비용이 고가이며, 폐수처리 등의 2차 오염물질 처리가 필요하다는 단점이 있다.

건식 탈황방법으로는 활성탄 흡착법, 석회 투입법, 중탄산나트륨 투입법 등을 들 수 있다. 활성탄 흡착법은 활성탄의 표면에 SOx 및 NOx 성분을 흡착시켜 제거하는 방법으로서, 카본 종류의 촉매가 저온에서 SOx를 흡착하여 제거할 수 있다는 성질을 이용한 것이다. 그러나, 성탄공정은 배기가스 중의 산소농도가 높을 경우 또는 반응온도가 높을 경우, 핫 스팟(Hot Spot)이 발생하여, 발화 위험성이 높으며, 고가의 활성탄을 사용하기 때문에 운용 비용이 고가라는 단점이 있다.

또한, 먼지의 제거효율을 높이고, 배가스의 탈황을 위해서 백필터와 같은 집진 설비가 많이 적용되고 있는데, 백필터 전단에서 값싼 분말 소석회를 분사하는 소석회 투입기술이 제안되었다. 소석회의 가격이 싸고 설비가 간단하기 때문에 비용이 저렴하나, 반응효율이 낮기 때문에 당량비보다 2~3배 정도 훨씬 많은 양의 석회를 투입하여야 하고, 황산화물 제거효율이 30~40% 이하로 매우 낮다는 단점이 있다.

또한, 반건식 탈황방법으로서, 소석회를 투입하기 전에 물을 분사하는 방법이 제안되었으나, 이 경우 소석회와 반응하지 못한 물이 배가스 압력에 의하여 여과 집진기에 모여 차압을 상승시키는 문제점이 노출되었다.

또한, 이 때 투입되는 석회석이나 사문암은 고온에서 분해되어 이산화 탄소를 배출하게 되며, 이때 소결공정에서 석회석의 분해가 원활하지 않을 경우 로 내부의 염기도는 저하되며, 염기도 저하로 인하여 로 내부의 내화벽돌의 부식, 내구성 저하 등으로 나타나게 된다.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 대한민국 공개 특허 10-2013-0050668에서는 고반응 소석회를 이용한 소결 배가스의 탈황방법이 개시되어 있으나, 이는 단순히 황산화물을 제거하기 위한 탈황 방법으로서, 소석회 분말과 물을 혼합하여 소석회 슬러리를 제조하는 단계를 포함하고 있어 제조 공정이 복잡하고 경제적으로 원가가 높아지는 문제점을 내포하고 있다. 또한 대한민국 특허10-1099073에서는 소결 배가스 중의 황산화물을 제거하기 위한 방법으로 탄산수소 나트륨, 소석회, 중화제 및 촉매제를 포함하는 소결 배가스 중의 황산화물 제거용 조성물을 개시하고 있으나, 이 특허는 탄산 수소 나트륨을 사용함으로서, 소결로 내부에서 이산화탄소가 배출되는 문제점이 있으며, 촉매제로 pH 3 내지 9의 것을 사용함으로서 소결 로 내부의 염기도를 저하 시키는 문제점이 있다.

한편, 상기의 다양한 배가스 처리공정 또는 방법에 사용되고 있는 석회석은 탈황 등의 배가스 제거 효율을 향상시키기 위하여 석회석의 품위를 일정한 범위로 규정하고 있다. 이때 사용되는 석회석의 품위는 탄산칼슘의 함량이 95 중량% 이상인 것을 사용하도록 규정되어 있다. 이러한 석회석 품위의 기준으로 인하여 국내의 석회석 자원 중 탄산칼슘의 함량이 95 중량% 이하인 품위는 중-저급 석회석으로 분류되어 상기와 같은 탈황 배가스 처리용으로는 사용되지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 소석회를 출발물질로 하여 다중 소성에 의해 탈황용 생석회의 기공을 제어함으로서 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생되는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기공의 크기가 250 내지 280 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 70 내지 72 중량%인 공업용 소석회를 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 200도 내지 300도에서 30분 내지 60분 동안 1차 소성하고, 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 450도 내지 550도 범위에서 30분 내지 60분 동안 2차 소성하고, 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 700도 내지 800도 범위에서 30분 내지 60분 동안 3차 소성하여, 기공의 크기가 50 내지 80 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 94 내지 95 중량%인 미세기공 함유 개질 생석회 조성물을 제조한다. 일 구현예에서, 상기 공업용 소석회는, 기공의 크기가 250 내지 280 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 70 내지 72 중량%인 공업용 소석회를 사용하나, 소석회의 기본 특성은 상기의 조건에 국한되지는 않는다.

일 구현예에서, 상기 공업용 소석회는, 평균 입경이 8 내지 10 마이크로 미터이며, 기공의 크기가 250 내지 280 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 70 내지 72 중량%인 공업용 소석회를 사용하나, 소석회의 기본 특성은 상기의 조건에 국한되지는 않는다.

일 구현예에서, 승온속도는 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하나, 바람직하게는 9 내지 12분 소성하는 것이 좋다.

일 구현예에서, 1차 소성온도는 섭씨 200도 내지 300도에서 30분 내지 60분 동안 소성하나, 바람직하게는 섭씨 240도 내지 270도 범위가 좋으며, 소성 시간은 40분 내지 50분의 범위로 소성하는 것이 좋다.

일 구현예에서, 2차 소성온도는 섭씨 450도 내지 550도에서 30분 내지 60분 동안 소성하나, 바람직하게는 섭씨 480도 내지 510도 범위가 좋으며, 소성 시간은 40분 내지 50분의 범위로 소성하는 것이 좋다.

일 구현예에서, 3차 소성온도는 섭씨 700도 내지 800도에서 30분 내지 60분 동안 소성하나, 바람직하게는 섭씨 740도 내지 760도 범위가 좋으며, 소성 시간은 40분 내지 50분의 범위로 소성하는 것이 좋다.

본 발명에 의한 소결공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거 효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 소결공정에서 배출되는 배가스 중에 포함된 염화수소가스와 황산화물을 효과적으로 제거함과 동시에, 저가로 판매되는 공업용 소석회 자원을 고부가가치 재료로 활용할 수 있으며, 소결로에 투입하는 배가스 처리제의 투입공정을 단순화함으로서 소결공정 후에 발생하는 폐기물 발생을 절감할 수 있으며, 별도의 처리 장치 없이 용이하게 염화수소가스와 황산화물 제거 효율을 증가 시킬 수 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은, 기공의 크기가 250 내지 280 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 70 내지 72 중량%인 공업용 소석회를 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 200도 내지 300도에서 30분 내지 60분 동안 1차 소성하고, 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 450도 내지 550도 범위에서 30분 내지 60분 동안 2차 소성하고, 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 700도 내지 800도 범위에서 30분 내지 60분 동안 3차 소성하여, 기공의 크기가 50 내지 80 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 94 내지 95 중량%인 미세기공 함유 개질 생석회 조성물을 제조하는 것을 특징으로 하는 본 발명품을 얻는다.

Claims (5)

1. 공업용 소석회를 3단계 분리 소성 공정에 의해, 평균 입경이 2 내지 4 마이크로 미터이며, 기공의 크기가 50 내지 80 마이크로 미터이며, 순수한 산화칼슘의 함량이 94 내지 95 중량%인 것을 특징으로 하는 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생되는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물
2. 기공의 크기가 250 내지 280 마이크로 미터이며 순수한 산화칼슘의 함량이 70 내지 72 중량%인 공업용 소석회를 1차 소성, 2차 소성 및 3차 소성에 의하여 제조하는 것을 특징으로 하는 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생되는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 제조 방법
3. 제2항에 있어서,
   1차 소성은, 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 200도 내지 300도에서 30분 내지 60분 동안 1차 소성하는 것을 특징으로 하는 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 제조방법
4. 제2항에 있어서,
   2차 소성은, 1차 소성한 것을 연속적으로 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 450도 내지 550도 범위에서 30분 내지 60분 동안 2차 소성하는 것을 특징으로 하는 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 제조방법
5. 제2항에 있어서,
   3차 소성은, 승온속도 1분당 섭씨 5도 내지 15도의 범위로 승온하여 섭씨 700도 내지 800도 범위에서 30분 내지 60분 동안 3차 소성하는 것을 특징으로 하는 제철소 소결공정 및 그 외 공정에서 발생하는 염화수소가스와 아황산가스의 제거효율 향상을 위한 미세기공 함유 개질 생석회 조성물 제조방법