KR20000041616A - 수산화나트륨을 이용한 고로 슬라그 드라이 피트로부터의 악취제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수산화나트륨 수용액을 이용하여 고로 드라이 피트(dry pit)에서 발생하는 악취를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 고로 슬라그(B.F.SLAG)냉각시 냉각수에서 발생하는 H₂S의 악취를 제거하기 위하여, 수산화나트륨 용액을 냉각수에 정량펌프를 이용하여 미리 원하는 농도로 혼합하여 분사하되, 수산화나트륨을 H₂S발생농도 대비 5-45%범위에서 주입하여 분사하여 하기 식과 같은 반응에 의해

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O (2)

Na₂S + H₂S → 2NaHS (3)

악취를 제거함을 특징으로 하는 수산화나트륨dmf 이용한 고로 슬라그 드라이 피트로부터의 악취제거 함을 요지로 한다.

Description

수산화나트륨을 이용한 고로 슬라그 드라이 피트로부터의 악취제거 방법

본 발명은 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 이용하여 고로 드라이 피트(dry pit)에서 발생하는 악취를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 수산화나트륨 수용액이 주입된 냉각수를 용융 슬라그에 분사함으로써 슬라그의 냉각과 함께 화학반응에 의해 악취를 제거하도록 한 것이다.

일반적으로 고로 용융슬라그(Blast Furnace Slag)를 냉각시키는 고로 드라이 피트는 제철소에서 대표적인 악취 오염원중의 하나로써, 고로 드라이 피트에서 배출되는 악취의 주성분은 계란썩는 냄새를 나타내는 H₂S가스로서 매우 낮은 농도에서도 (최저감지농도 0.00047ppm)감지되기 때문에 제철소 주변 인근주민들의 주요민원대상이 되어왔다.

상기 고로 드라이 피트에서 발생하는 H₂S는 냉각과정에서 용융 슬라그중의 황화합물과 냉각수가 반응하여 생성되는 것으로서 Bryant등에 다르면 슬라그중의 황성분은 주로 CaS형태로 존재하며, 따라서 H₂S를 생성시키는 기본반응은 다음과 같이 알려져 있다[Bryant, G.W.;Stuart, A.D.;Davila, C., "Emissions during Slag Quenching at RBPD BF4 and Trials of H₂O₂Additions during Intermediate Quenches",BHP Research Internal Report]

Cas + H2O →H2S + CaO (1)

용융 슬라그 냉각시 악취발생을 억제하는 방법에는 냉각수중에 화학약품을 주입하는 방법[US patent Application #3,758,292, US patent Application #3,761,243, US patent Application 33,823,010], HOOD시스템을 설치하여 FUME을 포집·처리하는 방법, 수재설비설치[US patent Application 34,209,313], 공냉시간연장[US patent Application 33,900,304]등의 다양한 방법이 있는데, 그중 냉각수에 화학약품을 주입하는 방법이 호주 BHP, 영국의 British Steel, 캐나다의 Dofasco 제철소등에서 활발히 연구되고 있으며, 포항제철에서도 연구된 바있다[산업과학기술연구원보고서, "고로 dry pit악취제거기술개발", 1995]

상기 고로 드라이 피트의 악취제거에 이용되는 화학약품으로 H₂O₂,KHSO₅(상품명 Oxone), KMnO₄등과 같은 산화제가 주로 연구되고 있으며, 그외 Na₂Co₃가 H₂S발생억제효과가 있는 것으로 보고되고 있다[일본특허 60-221348]

그러나 H₂O₂의 악취저감 효과에 대하여 Australian Steel Mill Services(ASTM)은 H₂O₂를 사용하여 10-70%정도의 H₂S저강효과를 보았다고 발표한 반면, 호주 BHP는 H₂O₂가 강력한 산화제이기는 하지만 고로 드라이 피트의 H₂S억제효과는 크지 않다고 보고한 바 있는데, 이는 H₂O₂와 H₂S의 반응속도가 매우 늦거나 H₂O₂가 고온의 슬라그에 의해 분해되기 때문에 산화제의 역할을 못하는 것으로 추정하고 있다[Bryant, G.W.;"Addroaches to Measuring Hydrogen Sulfide Emissions from 4BF, RPBD Slag Quenching Pits", BHP Research Internal Report].

KMnO₄는 강산화제로서 저장 및 취급시 주의를 필요로 하고 KMnO₄수용액은 부식성이 있어 재질이 일반 steel인 경우 20%이하의 KMnO₄수용액에서 최대 0.508mm/year의 부식율(penetration rate)을 나타내며 상온에서 고형입자로 존재하기 때문에 냉각수에 주입하기 위해서는 먼저 물에 용해시켜야 하는 번거로움이 따른다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해서하고자 발명한 것으로, 수산화나트륨 수용액이 주입된 냉각수를 용융 슬라그에 분사함으로써 슬라그의 냉각과 함께 화학반응에 의해 악취를 제거하도록 함에 그 목적이 있다

이와같은 목적을 갖는 본 발명은 고로 슬라그(B.F.SLAG)냉각시 냉각수에서 발생하는 H₂S의 악취를 제거하기 위하여, 수산화나트륨 용액을 냉각수에 정량펌프를 이용하여 미리 원하는 농도로 혼합하여 분사하되, 수산화나트륨을 H₂S발생농도 대비 5-45%범위에서 주입하여 분사함으로써 악취를 제거하도록 함을 특징으로 한다.

도 1은 수산화나트륨 주입농도 19ppm의 H₂S 저감효과를 나타낸 그래프

도 2는 수산화나트륨 주입농도 37ppm의 H₂S 저감효과를 나타낸 그래프

본 발명은 먼저 고로 슬라그(B.F.SLAG)냉각시 냉각수에서 발생하는 H₂S의 악취를 제거하기 위해 수산화나트륨을 주입하여 분사하는데, 이는 먼저 수산화나트륨용액을 냉각수에 정량펌프를 이용하여 미리 원하는 농도로 혼합한다.

이와같이 하여 혼합된 수산화나트륨을 H₂S발생농도 대비 5-45%범위에서 주입하여 분사함으로써 하기와 같은 반응식에 의해 악취를 제거한다.

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O (2)

Na₂S + H₂S → 2NaHS (3)

이와같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다

본 발명은 수산화 나트륨 수용액을 이용하여 고로dry pit에서 발생하는 악취를 제어하기 위한 방법으로써, 수산화나트륨 수용액이 주입된 냉각수를 용융 슬라그에 분사함으로써 슬라그의 냉각과 함께 화학반응에 의해 악취를 제거하는 것이다. 이때 악취의 주성분인 H₂S를 제거하는 기본반응은 다음과 같이 두 단계로 나타난다.

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O (2)

Na₂S + H₂S → 2NaHS (3)

수산화 나트륨가 존재하고 pH가 높을때는 상기 식(2)의 반응이 탁월하며 수산화 나트륨가 모두 소모되고 pH가 감소하면 상기 식(3)의 반응이 탁월해진다.

본 실험에서는 냉각수에 수산화나트륨 수용액을 주입하기 위하여 약품저장탱크와 정량펌프를 설치하였으며, 드라이 피트에 슬라그 fillin g이 완료된 후 정량펌프를 이용하여 냉각수에 수산화나트륨 수용액을 일정량 주입하며 분사하기 시작하였다.

도 1 및 도 2는 고로 드라이 피트에서 실제로 냉각수중에 수산화나트륨을 주입하여 H₂S발생저감효과를 테스트한 것이다.

도 1은 수산화나트륨 농도가 19ppm일 때 냉각시간에 따른 H₂S발생농도를 측정한 것이다. 상기 도 1에서 blank test #2는 수산화 나트륨에 의한 H₂S저감실험에 앞서서 냉각수만 분사했을때의 H₂S발생경향을 나타낸 것이다.

본 실험에서는 수산화나트륨 주입에 앞서서 드라이 피트에서의 H₂S 발생경향을 파악하고 수산화나트륨의 H₂S발생저감효과를 산정하기 위한 기준을 제공하기 위하여 냉각수만 분사했을 때의(blank test)H₂S발생농도를 총3회 측정하였으며, 그 결과 드라이 피트에서의 슬라그 filling양, 냉각수 살수량, 측정지점에 따라 조금씩 차이를 나타내지만 blank test #2와 같은 H₂S발생경향을 얻을 수 있었다.

냉각수만 분사했을 때 최고 H₂S 발생농도는 약 450ppm이었으며 약 70분동안 H₂S발생이 지속되었다. 도 1에서 수산화나트륨 19ppm#1,#2는 수산화나트륨 농도가 19ppm일때의 H₂S발생농도를 총2회에 걸쳐 측정한 것으로서, H₂S최고농도가 약 450ppm에서 100ppm으로 감소한 것을 볼 수 있으며 발생지속시간도 약 10분 감소한 것으로 나타났다.

도 2는 수산화나트륨 농도가 37ppm일때의 H₂S발생농도를 측정한 것이다.

H₂S발생최고농도는 약 450ppm에서 25ppm으로 감소하였으며 발생지속시간도 약 20분 이상 감소하였다. H₂S제거효율은 수산화나트륨 농도가 37ppm,19ppm일 때 각각 94%,76%이었다.

하기 표 1은 수산화나트륨 농도에 따른 H₂S제거효율을 나타낸 것이다.

수산화나트륨 농도에 따른 H₂S 제거효율

	NaOH 농도
	10ppm	19ppm	34ppm	100ppm
H2S제거효율(%)	45	76	94	99

H₂S제거효율은 수산화나트륨 농도증가에 따라 증가하였으나 수산화나트륨 농도를 37ppm이상으로 증가시켰을 때 H₂S제거효율 증가경향은 둔화되었다.

이상과 같은 본 발명은 산화제 대신 수산화나트륨 수용액을 이용한 고로 드라이 피트 악취제어방법을 개발하고, 실제 고로 드라이 피트에서의 현장테스트를 통해 수산화나트륨이 고로 드라이 피트 악취제거에 효과적임은 물론, 수산화나트륨 수용액은 액상으로 냉각수 주입이 용이하고, H₂S제거효과가 탁월하며, 상용탈취제에 비해 약품구입비용이 저렴하여 경제성이 있다.

Claims (1)

1. 고로 슬라그(B.F.SLAG)냉각시 냉각수에서 발생하는 H₂S의 악취를 제거하기 위하여, 수산화나트륨 용액을 냉각수에 정량펌프를 이용하여 미리 원하는 농도로 혼합하여 분사하되, 수산화나트륨을 H₂S발생농도 대비 5-45%범위에서 주입하여 분사하여 하기 식과 같은 반응에 의해

   H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O (2)

   Na₂S + H₂S → 2NaHS (3)

   악취를 제거함을 특징으로 하는 수산화나트륨을 이용한 고로 슬라그 드라이 피트로부터의 악취제거 방법.