KR20000040777A - 해수 탈탄산 슬러지로부터 생석회 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수 마그네시아(MgO) 클링커 제조공정에서 발생하는 탈탄산 슬러지로부터 생석회를 제조하는 개선된 방법에 관한 것으로,

해수 탈탄산 슬러지를 건조시키는 단계;

건조된 탈탄산 슬러지에 상기 건조 탈탄산 슬러지의 중량을 기준으로 시멘트 7 ~ 10%를 혼합하는 단계;

상기 혼합물을 사용하여 약 40mm 정도의 크기를 갖는 펠렛을 제조하는 단계;

상기 펠렛을 건조시키는 단계;

제조된 펠렛을 수직로에서 1000 ~ 1300℃의 온도로 소성하여 생석회를 제조하는 단계;

를 포함함을 특징으로 하는 해수 탈탄산 슬러지를 이용한 생석회 제조 방법이 제공되며,

본 발명에 의하면, 산업 폐기물로서 배출되는 해수 탈탄산 슬러지로부터 열효율이 높고 비산먼지가 발생되지 않으며, 또한 통기성을 저하시키지 않는 소성방법으로 생석회를 제조할 수 있다.

Description

해수 탈탄산 슬러지로부터 생석회 제조방법.

본 발명은 해수 탈탄산 슬러지로부터 생석회(CaO)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 해수 마그네시아(MgO) 클링커 제조공정에서 발생하는 탈탄산 슬러지로부터 생석회를 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다.

해수 마그네시아는 염기성 내화물용 마그네시아(MgO) 제조에 널리 이용되며, 천연산인 마그네사이트에 비해 순도가 높고 마그네시아의 함량이 안정되어 있으며 그 특성의 제어가 가능하고, 분말이며 반응성이 크다는 잇점이 있다.

이와같은 해수 마그네시아 클링커를 제조하기 위한 방법으로 석회법이 알려져 있다. 해수 마그네시아 클링커란 해수중에 존재하는 마그네슘 이온(Mg²⁺) 을 추출하여 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂)을 만들고, 이 수산화 마그네슘을 소성하여 제조된 수산화 마그네슘(MgO)을 의미한다.

이와같은 해수 마그네시아 클링커를 제조하기 위해 석회법을 사용할 경우, 해수중의 마그네슘 이온을 추출하기 위해 소석회(Ca(OH)₂)를 해수와 반응시켜 해수중 마그네슘 이온을 수산화 마그네슘으로 만든다. 이 때 사용되는 소석회를 제조하기 위해서는, 먼저 석회석(CaCO₃)를 소성하여 생석회를 만들고 이 생석회를 물과 반응시켜 소석회를 만든다.

이 공정에서 미소성 석회석 및 석회석에 함유되어 있는 SiO₂등의 불순물을 제거하여 순도가 높은 소석회 슬러리(석회유)를 만든다. 이 정제된 석회를 정제된 해수와 반응시켜 수산화 마그네슘을 제조하는 것이다.

상기 정제된 해수를 생성하기 위해서는 해수를 취수하여 해수중에 포함되어 있는 모래, 해초 등의 불순물을 제거하고 난 후, 석회석을 소성하여 만든 생석회를 해수에 첨가하여 해수 성분중의 탄산 성분을 제거한다.

이때 탄산 성분을 제거하지 않으면 소석회와 해수의 반응시 탄산칼슘이 생성되고, 이 탄산 칼슘은 수산화 마그네슘에 포함되어 결국 수산화 마그네슘의 농도가 낮아지게 되어 불순물이 된다. 따라서 해수 정제 공정에서는 반드시 탈탄산을 실시해야 하는 것이다.

이와같은 탈탄산 공정은 하기식 1에 나타난 바와같이, 해수중의 탄산 이온과 생석회 첨가시 생성된 소석회가 반응하여 탄산칼슘과 수산화 마그네슘 침전물을 생성하고 약간의 미반응 소석회가 남게된다.

HCO^3-+ 2Ca(OH)₂→ CaC0₃↓ + Mg(OH)₂↓ + CaCl₂+ H₂O + OH^-

정제된 해수를 생성하기 위해서는 상기 침전된 탄산칼슘과 수산화 마그네슘 및 미반응 소석회 등으로된 탈탄산 슬러지를 여과공정에 의해 분리, 제거하여야 한다.

현재 국내의 마그네시아 클링커 제조공정에서는 마그네시아 제조시 생성되는 부산물인 탈탄산 슬러지를 토양 중화제 등으로 사용하고 있으나, 이는 상시 출하되는 것이 아니라 봄과 가을에만 출하되고 있는 실정이다.

탈탄산 슬러지는 반응식 1에 나타난 바와같이, 화학반응시에 생성된 침전 물질이므로 평균크기가 13.24μm 정도인 미세한 물질로 알려져 있다.

한편, 해수 마그네시아 제조시 부산물로 나오는 탈탄산 슬러지는 하기표 1의 조성으로 되어 있다.

탈탄산 슬러지의 화학성분(중량%)

화학성분	SiO2	CaO	Al2O3	Mg0	MnO	P2O5	TiO2	T-Fe	K20
탈탄산 슬러지	2.72	45.47	0.49	13.02	0.06	미량	미량	0.32	0.19

표 1에 나타난 탈탄산 슬러지의 성분으로부터, 탈탄산 슬러지에서 탄산칼슘중의 탄산가스와 수산화 마그네슘중의 수산기를 제거하면 생석회(CaO)를 생성할 수 있음을 알 수 있다. 이와같은 탄산가스 및 수산기는 소성에 의해 제거하여 생석회를 제조할 수 있다.

그러나, 탈탄산 슬러지는 미세한 입자로 이루어져 있으므로 예를들어 회전로, 터널로, 유동층로 등과 같은 일반적인 소성법을 사용하면 먼지 비산으로 인해 작업 환경이 열악해지고 소성 열효율도 낮아진다. 반면, 수직로를 사용하여 소성할 경우에는 열효율은 높일 수 있으나, 슬러지의 미세한 입자가 통기성을 저하시켜 소성이 어려워지거나 비산 먼지의 열려가 있다.

이에 본 발명의 목적은 해수 마그네시아(MgO) 클링커 제조공정에서 발생하는 폐자원인 탈탄산 슬러지로부터 생석회를 제조하는 개선된 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 탈탄산 슬러지로부터 소성 열효율이 높고 비산먼지가 발생되지 않으며, 또한 통기성을 저하시키지 않고 생석회를 제조하는 개선된 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면,

해수 탈탄산 슬러지를 건조시키는 단계;

건조된 탈탄산 슬러지에 상기 건조 탈탄산 슬러지의 중량을 기준으로 시멘트 7 ~ 10%를 혼합하는 단계;

상기 혼합물을 사용하여 약 40mm 정도의 크기를 갖는 펠렛을 제조하는 단계;

상기 펠렛을 건조시키는 단계;

제조된 펠렛을 수직로에서 1000 ~ 1300℃의 온도로 소성하여 생석회를 제조하는 단계;

를 포함함을 특징으로 하는 해수 탈탄산 슬러지를 이용한 생석회 제조 방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 방법에 의해 탈탄산 슬러지로부터 생석회가 제조된다.

본 발명의 방법에서 건조된 탈탄산 슬러지에 건조 탈탄산의 중량을 기준으로 시멘트 7 ~ 10%를 혼합하는 것은 제조된 펠렛을 소성공정으로 운반 및 소성시 펠렛이 파괴되지 않도록 하기 위해서는 성형체의 강도가 40kgf 이상이 되어야 하는데, 이를 위해서는 시멘트의 혼합비가 최소한 7%가 되어야 하며, 10% 이상이 되면 최종 생성물의 순도가 낮아지므로 바람직하지 않다.

다음으로, 상기 혼합물을 약 40mm 정도의 크기를 갖는 구형의 성형체를 제조하는데, 이때 성형체의 크기가 너무 작으면 통기성을 확보하기 어려우며, 약 40mm 이상의 펠렛은 소성시 탄산가스 등이 분해하면서 펠렛에서 빠져나갈 때 가스의 분해압이 크게 증가하므로 균열이 발생하게 되어 바람직하지 않으며, 펠렛 크기가 너무 작으면 소성시 통기성을 저하시킨다.

이와같이 제조된 펠렛을 공기건조하는데, 이는 습윤한 상태의 펠렛을 곧바로 소성하게 되면 수분이 급격히 증발하면서 폭열 현상이 발생하기 때문이다.

상기 건조된 펠렛은 수직로에서 1000 ~ 1300℃의 온도에서 소성한다. 이때, 1000℃ 이하에서는 소성 효율이 떨어지며, 1300℃ 이상의 온도는 수직로의 소성 성능을 초과하는 온도 범위이며, 슬러지중의 일부 성분들이 용융하여 찌꺼기를 발생하게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 설명한다.

실시예 1

탈탄산 슬러지 10kg을 건조시켰다. 여기에 건조 슬러지 중량을 기준으로 시멘트 10%를 혼합하여 여러 가지 크기의 펠렛을 제조하였다.

이 펠렛을 공기건조시킨 다음 수직 소성로에서 1100℃의 온도에서 소성하여 생석회를 제조한 다음 상기 펠렛의 형태변화를 관찰하여 표 2에 나타내었다.

펠렛 직경에 따른 형태변화

펠렛의 직경(mm)	건조후 형태변화
10	없음
20	없음
30	없음, 일부 균열(5% 이하)
40	일부 균열 및 일부 파손(10% 이하)
50	30% 이상 파손

표 2에 나타난 바와같이, 40mm 이상의 크기를 갖는 펠렛은 소성시 균열이 발생하였으나, 약 40mm 이하의 크기를 갖는 펠렛은 소성하여 균열이 없고 먼지 비산도 없는 양질의 생석회를 얻을 수 있었다.

상기 40mm 이하의 크기를 갖는 펠렛을 소성하여 얻은 소성된 탈탄산 슬러지의 화학성분을 표 3에 나타내었다.

소성된 탈탄산 슬러지의 화학성분

화학성분	SiO2	CaO	Al2O3	MgO	MnO	P2O5	TiO2	Fe2O3	Na2O
소성된탈탄산슬러지	3.70	53.75	1.04	9.91	0.068	0.15	0.065	0.63	0.25

이와같이, 미립자인 탈탄산 슬러지를 약 40mm 정도의 크기를 펠렛을 만들어

소성시킴으로써 열효율이 높고 수직로의 통기성 저하없이 생석회를 제조할 수 있었다.

본 발명에 의하면, 산업 폐기물로서 배출되는 해수 탈탄산 슬러지로부터 열효율이 높고 비산먼지가 발생되지 않으며, 또한 통기성을 저하시키지 않는 소성방법으로 생석회를 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 해수 탈탄산 슬러지를 건조시키는 단계;

   건조된 탈탄산 슬러지에 상기 건조 탈탄산 슬러지의 중량을 기준으로 시멘트 7 ~ 10%를 혼합하는 단계;

   상기 혼합물을 사용하여 약 40mm 정도의 크기를 갖는 펠렛을 제조하는 단계;

   상기 펠렛을 건조시키는 단계;

   제조된 펠렛을 수직로에서 1000 ~ 1300℃의 온도로 소성하여 생석회를 제조하는 단계;

   를 포함함을 특징으로 하는 해수 탈탄산 슬러지를 이용한 생석회 제조 방법.