KR20010083864A - 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조및 성형방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화력발전소에서 에너지원으로 사용하는 석탄을 연소한 후 발생되는 폐기물인 플라이애쉬를 추출, 선별하여 분쇄, 혼합, 조립, 건조, 활성화, 냉각등의 공정을 거쳐 고효율의 흡착성과 탈색성을 갖는 활성탄을 제조하여 성형하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법에 관한 것으로서,
그 해결적 수단은 『화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 탄화로 내부로 이송하여 온도 800 ±50℃, 스팀압 2.5㎏/㎠, 체류시간 3시간이상으로 탄화시키는 탄화단계와, 상기 탄화된 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각시키는 1차 냉각단계와, 상기 1차 냉각된 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하여 저장하는 활성탄소 제조단계와, 상기 분말화된 활성탄소에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 활성탄소 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 혼합단계와, 상기 혼합 교반된 활성탄소를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 성형단계와, 상기 성형화된 활성탄소를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와, 상기 건조 성형화된 활성탄소를 회전식 킬른에 투입하여 온도 750 ±50℃, 스팀압 4.0㎏/㎠, 회전RPM 400 ±50, 체류시간 5시간이상으로 하여 활성화하는 활성화 단계와, 상기 활성화된 성형 활성탄소를 60℃이하로 냉각하여보관하는 2차 냉각 및 보관단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법과, 바람직하게는 화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 상기 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하는 분쇄단계와, 상기 분말화된 플라이애쉬에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 플라이애쉬 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 혼합단계와, 상기 혼합 교반된 플라이애쉬를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 성형단계와, 상기 성형화된 플라이애쉬를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와, 상기 건조 성형화된 플라이애쉬를 회전식 킬른에 투입하여 온도 900 ±50℃, 스팀압 4.5㎏/㎠, 회전RPM 350 ±50, 체류시간 6시간이상으로 하여 활성화하는 활성화 단계와, 상기 활성화된 성형 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각하여 보관하는 냉각 및 보관단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법』을 그 특징으로 한다.
상기 본 발명과 같이 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용하여 활성탄을 제조 및 성형하여 얻은 활성탄은 흑색, 무미, 무취의 성상을 갖고 경도 94 ~ 97%, PH 9.5 ~ 11의 강알카리성을 띄고 있으며, 요오드 흡착성이 800 ~ 950 ㎎/g, 메칠렌블루탈색력이 100 ~ 130㎖/g, 충진밀도 0.40 ~ 0.45㎎/ℓ, 건조감량 3 ~ 4.4% 수준을 갖춤으로서 기타 유해 중금속류가 없으며, 일반적인 KS3급 수준의 상당히 뛰어난 활성탄의 품질을 갖추고 있으며, 쓰레기 매립장의 침출수 정화, BOD.COD등의 상,하수도 고도처리나 폐수처리, 분뇨처리, 방독면, 폐유정제, 토양개량제, 유해지방산제거 등에 뛰어난 효과가 있는 것으로서, 자원의 재활용 또는 대기나 수질오염등의 정화 및 각종 산업용에서의 환경오염방제, 여과제로서 매우 좋은 환경 친화적인 흡착제가 될 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 화력발전소에서 에너지원으로 사용하는 석탄을 연소한 후 발생되는 폐기물인 플라이애쉬중에 불완전 연소 탄소성분이 5 - 30% 정도 함유되어 있으므로, 이를 추출, 선별하여 분쇄, 혼합, 조립, 건조, 활성화, 냉각등의 공정을 거쳐 고효율의 흡착성과 탈색성을 갖는 활성탄을 제조하여 성형하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 활성탄소는 액상에서 제당공업등 여러분야에 탈색용으로 사용되어 현재는 냄새나는 물질의 제거 및 향미조정,결정석출 저해 물질 제거, 수처리 분야의 잔류염소 또는 페놀류등의 제거용으로 응용되며, 화학공업에서는 용매회수, 가스의 정제, 분리등에 사용되고, 원자력시설에서는 핵분열로 생성되는 방사성 물질의 제거등에 이용되고 있다.
상기 활성탄소는 입상 활성탄소, 섬유상 활성탄소로 구분될 수 있고, 상기 입상 활성탄소는 모양이 각각 다른 파쇄 활성탄소와 일정한 모양을 갖는 조립 활성탄소로 나누어 진다.
이와같은 활성탄 제조는 반가공 원료를 전량 수입하여 이미 확립된 기술에 의존하여 시행되었고 재활용재료를 이용한 활성탄 제조기술의 경우는 원료물질의 품질상의 제약과 원료에 맞는 독자적인 제조기술이 부족했던 관계로 고품질의 활성탄으로 제조하기에는 아직 미흡한 실정이다.
그러나 요즘들어 상기와 같은 활성탄의 제조방법에 사용되는 원료중 대표적인 것으로는 화력발전소에서 배출되는 석탄잔류물을 활성탄으로 만들기 위한 과정의 최적을 찾는 것으로, 연소기법을 이용한 활성탄 제조과정은 기계공학의 연소공학에 속하며, 관련 기술분야로서는 화력발전소에서 배출되는 일부 폐기물의 리사이클분야에 속하며, 생산된 활성탄은 환경친화적 소재로서 대기, 수질오염물질 제어 분야에 속한다.
한편 환경정화 사업용으로 사용되고 있는 활성탄 원료인 야자수 열매의 껍질은 전량 외국으로부터의 수입에 의존하고 있으며, 이 활성탄의 제조공정은 식물성원료의 산화처리, 탄화, 부활처리, 건조 등의 복잡한 공정을 거치는 다량의 에너지소모사업이다.
더욱 상세하게는 기존의 활성탄 원료는 야자각이나 석탄계의 중국산 역청탄, 호주산 갈탄등으로 대외의존도가 거의 100%에 가까워 무역수지의 불균형을 초래하는 한 부분을 차지하고 있으며, 특히 잦은 환율변동에 의한 어려움과 동남아의 경우 계절적 특수성인 우기철로 생산량의 감소와 중국의 경직된 관료성과 원료확보의 경쟁으로 인한 원료가격의 폭리등으로 질적, 양적으로 원료의 안정적인 확보가 어려운 것이 주지의 사실인바, 국내에서 구하기 쉽고, 양적으로 풍부하고 경제적으로 유리한 원료로서 산업폐기물로 환경공해문제를 야기시키고 있은 것을 재활용하여 환경공해를 정화시킬수 있는 화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전 연소된 플라이애쉬를 선별, 추출하여 활성탄소의 주원료 및 부원료로 이용하여 활성탄소로의 제조가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 절실한 요구에 부응하여 화력발전소에서 에너지원으로 사용하는 석탄을 연소한 후 발생되는 폐기물인 플라이애쉬중에 불완전 연소 탄소성분이 5 - 30% 정도 함유되어 있으므로 이를 추출, 회수하여 분쇄, 활성화, 냉각 등의 공정을 거쳐 고효율의 흡착성과 탈색성을 갖는 활성탄을 제조 및 성형하여 환경오염을 근원적으로 차단할 뿐만 아니라 방취제, 정화제, 토양개량제 등 각종 산업용으로 사용할 수 있도록 하므로서 종래의 문제점을 해결코자한 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성키 위한 본 발명은 『화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 탄화로 내부로 이송하여 온도 800 ±50℃, 스팀압 2.5㎏/㎠, 체류시간 3시간이상으로 탄화시키는 탄화단계와, 상기 탄화된 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각시키는 1차 냉각단계와, 상기 1차 냉각된 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하여 저장하는 활성탄소 제조단계와, 상기 분말화된 활성탄소에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 활성탄소 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 혼합단계와, 상기 혼합 교반된 활성탄소를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 성형단계와, 상기 성형화된 활성탄소를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와, 상기 건조 성형화된 활성탄소를 회전식 킬른에 투입하여 온도 750 ±50℃, 스팀압 4.0㎏/㎠, 회전RPM 400 ±50, 체류시간 5시간이상으로 하여 활성화하는 활성화 단계와, 상기 활성화된 성형 활성탄소를 60℃이하로 냉각하여 보관하는 2차 냉각 및 보관단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법과, 바람직하게는 화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 상기 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하는 분쇄단계와, 상기 분말화된 플라이애쉬에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 플라이애쉬 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 혼합단계와, 상기 혼합 교반된 플라이애쉬를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 성형단계와, 상기 성형화된 플라이애쉬를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와, 상기 건조 성형화된 플라이애쉬를 회전식 킬른에 투입하여 온도 900 ±50℃, 스팀압 4.5㎏/㎠, 회전RPM 350 ±50, 체류시간 6시간이상으로 하여 활성화하는 활성화 단계와, 상기 활성화된 성형 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각하여 보관하는 냉각 및 보관단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법』을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법을 단계별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 실시예 1
1) 탄화단계
본 단계는 화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 탄화로 내부로 이송하여 온도 800 ±50℃, 스팀압 2.5㎏/㎠, 체류시간 3시간이상으로 탄화시키는 단계를 말한다.
2) 1차 냉각단계
본 단계는 상기 탄화된 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각시키는 단계를 말한다.
3) 활성탄소 제조단계
본 단계는 상기 1차 냉각된 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하여 저장하는 활성탄소 제조단계를 말한다.
4) 혼합단계
상기 분말화된 활성탄소에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 활성탄소 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 단계를 말한다.
5) 성형단계
상기 혼합 교반된 활성탄소를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 단계를 말한다.
6) 활성화 단계
상기 성형화된 활성탄소를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와, 상기 건조 성형화된 활성탄소를 회전식 킬른에 투입하여 온도 750 ±50℃, 스팀압 4.0㎏/㎠, 회전RPM 400 ±50, 체류시간 5시간이상으로 하여 활성화하는 단계를 말한다.
7) 2차 냉각 및 보관단계
상기 활성화된 성형 활성탄소를 60℃이하로 냉각하여 보관하는 단계를 말한다.
이와같이 얻어진 활성탄은 높은 흡착성과 탈색성을 갖게되어짐을 알수 있으며 충진밀도 및 요오드 흡착성 등에서 KS 규격을 3급수준 이상으로 만족됨을 알 수 있다.
2. 실시예 2
본 실시예는 상기 실시예1에서 이루어지는 방법과 달리 활성탄소를 제조하는 과정이 없이 플라이애쉬를 활성화하여 활성탄을 성형하는 방법으로서 다음과 같이 차이점이 존재하는 것으로서 이하 단계별로 상세히 설명하고자 한다.
1) 분쇄단계
본 단계는 상기 실시예 1에서 거치는 탄화 및 1차 냉각단계가 없이 화력발전소에서 사용되어진 석탄중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 상기 플라이애쉬를 바로 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하는 단계를 말한다.
2) 혼합단계
상기 분말화된 플라이애쉬에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정점결제를 상기 분말화된 플라이애쉬 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 단계를 말한다.
3) 성형단계
상기 혼합 교반된 플라이애쉬를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.6 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 단계를 말한다.
4) 건조단계
상기 성형화된 플라이애쉬를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 단계를 말한다.
5) 활성화단계
본 단계는 상기 건조 성형된 플라이애쉬를 회전식 킬른 내부로 이송 투입하여 온도 900 ±50℃, 스팀압 4.5㎏/㎠, 회전RPM 350 ±50, 체류시간 6시간이상으로 하여 활성화하는 단계를 말한다.
5) 냉각 및 보관단계
본 단게는 상기 활성화된 성형 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각하여 보관함으로서 활성탄을 성형하는 단계를 말한다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명과 같이 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용하여 제조 및 성형한 활성탄은 흑색, 무미, 무취,의 성상을 갖고 경도 94 ~ 97%, PH 9.5 ~ 11의 강알카리성을 띄고 있으며, 요오드 흡착성이 800 ~ 950 ㎎/g, 메칠렌블루탈색력이 100 ~ 130㎖/g, 충진밀도 0.40 ~ 0.45㎎/ℓ, 건조감량 3 ~ 4.4% 수준을 갖으며 일반적으로 KS 3급 이상의 활성탄 품질을 갖추고 있으며, 쓰레기 매립장 등의 침출수 정화, BOD. COD등의 상,하수도 고도처리나 폐수처리, 분뇨처리, 방독면, 폐유정제, 토양개량제, 유해지방산제거 등에 뛰어난 효과가 있는 것으로서, 자원의 재활용 또는 대기나 수질오염등의 정화 및 각종 산업용에서의 환경오염방제, 여과제로서 매우 좋은 환경 친화적인 흡착제가 될 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 수 있을 것이다.
Claims (2)
- 화력발전소에서 사용되어진 석탄재 중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 탄화로 내부로 이송하여 온도 800 ±50℃, 스팀압 2.5㎏/㎠, 체류시간 3시간이상으로 탄화시키는 탄화단계와,상기 탄화된 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각시키는 1차 냉각단계와,상기 1차 냉각된 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하여 저장하는 활성탄소 제조단계와,상기 분말화된 활성탄소에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 활성탄소 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 혼합단계와,상기 혼합 교반된 활성탄소를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 성형단계와,상기 성형화된 활성탄소를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와,상기 건조 성형화된 활성탄소를 회전식 킬른에 투입하여 온도 750 ±50℃, 스팀압 4.0㎏/㎠, 회전RPM 400 ±50, 체류시간 5시간이상으로 하여 활성화하는 활성화 단계와,상기 활성화된 성형 활성탄소를 60℃이하로 냉각하여 보관하는 2차 냉각 및보관단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법.
- 제1항에 있어서,화력발전소에서 사용되어진 석탄재 중에서 불완전연소된 플라이애쉬를 회수하여 상기 플라이애쉬를 분쇄기를 이용하여 200mesh 이하로 분말화하는 분쇄단계와,상기 분말화된 플라이애쉬에 콜탈피치나 당밀 벤토나이트, PV계 등의 적정 점결제를 상기 분말화된 플라이애쉬 중량 대비 25%로 하여 혼합교반기를 이용하여 혼합 교반하는 혼합단계와,상기 혼합 교반된 플라이애쉬를 사출프레스 등의 조립성형 기계에 투입하여 직경 1 ~ 6㎜, 길이 0.5 ~ 1.0㎝로 바람직한 원주상 입도로 생산되도록 성형배출하는 성형단계와,상기 성형화된 플라이애쉬를 건조기에 투입하여 150 ±50℃에서 5 ~ 7시간 건조화하는 건조단계와,상기 건조 성형화된 플라이애쉬를 회전식 킬른에 투입하여 온도 900 ±50℃, 스팀압 4.5㎏/㎠, 회전RPM 450 ±50, 체류시간 6시간이상으로 하여 활성화하는 활성화 단계와,상기 활성화된 성형 플라이애쉬를 60℃이하로 냉각하여 보관하는 냉각 및 보관단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 화력발전소에서 채취한 플라이애쉬를 이용한 활성탄 제조 및 성형방법.
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2001
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