KR20090065143A - Method for drying gypsum microwave - Google Patents

Method for drying gypsum microwave Download PDF

Info

Publication number
KR20090065143A
KR20090065143A KR1020070132598A KR20070132598A KR20090065143A KR 20090065143 A KR20090065143 A KR 20090065143A KR 1020070132598 A KR1020070132598 A KR 1020070132598A KR 20070132598 A KR20070132598 A KR 20070132598A KR 20090065143 A KR20090065143 A KR 20090065143A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gypsum
microwave
drying
water
busan
Prior art date
Application number
KR1020070132598A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100920255B1 (en
Inventor
김형석
채영배
정수복
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020070132598A priority Critical patent/KR100920255B1/en
Publication of KR20090065143A publication Critical patent/KR20090065143A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100920255B1 publication Critical patent/KR100920255B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B11/00Calcium sulfate cements
    • C04B11/02Methods and apparatus for dehydrating gypsum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/08Humidity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

A method for drying chemical gypsum with microwave is provided to obtain the high quality of cement additive by irradiating microwave to dry the adhesive water of the chemical gypsum. A method for drying chemical gypsum with microwave evaporates the moisture contained in the chemical gypsum including flue-gas desulfurization gypsum and phosphoric acid chemical gypsum. The inside of the chemical gypsum is heated up with the microwave having 2.45GHz frequency and the 700~3000W output of magnetron and the moisture is evaporated.

Description

마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법{METHOD FOR DRYING GYPSUM MICROWAVE}Drying method of Busan gypsum by microwaves {METHOD FOR DRYING GYPSUM MICROWAVE}

본 발명은 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부산석고(배연탈황석고 및 인산부산석고)를 마이크로파에 의해 내부 가열하여 이수석고(CaSO4·2H2O)의 상전이 없이 짧은 시간 내에 부산석고(배연탈황석고 및 인산부산석고)의 수분(부착수)을 증발 건조할 수 있는 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법이다.The present invention relates to a method for drying Busan gypsum by microwave, and more particularly, by internally heating Busan gypsum (fuel desulfurization gypsum and phosphate phosphate gypsum) by microwaves without phase transformation of dihydrate gypsum (CaSO 4 · 2H 2 O). It is a method for drying Busan gypsum by microwave which can evaporate and dry moisture (attachment water) of Busan gypsum (fume desulfurized gypsum and phosphate phosphate) within a short time.

석고는 지하자원에서 채광하는 천연석고와 인위적으로 제조하거나 산업체의 부산물로서 발생되는 부산석고가 있으며, 석고에 들어 있는 결정수의 함량에 따라 이수석고, 반수석고, 무수석고로 구분된다. Gypsum has natural gypsum mined from underground resources and Busan gypsum produced artificially or as a by-product of industry.It is divided into gypsum, hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum according to the amount of crystal water in gypsum.

천연석고는 열대성 건조기후에서 수분의 증발로 CaSO4 성분이 침전해서 생성된 것으로 비교적 광량이 많고 품위 또한 높다. 그러나 우리나라의 경우, 천연석고 가 거의 매장되어 있지 않으므로 전량 수입하여 사용하고 있다. Natural gypsum is produced by precipitation of CaSO 4 component by evaporation of water after tropical dryer. It is relatively high in quantity and high quality. However, in Korea, natural gypsum is hardly buried, so all of it is imported and used.

국내에서 발생되는 부산석고는 공해방지 목적으로 화력발전소 등에서 배연탈황할 때 발생되는 배연탈황석고(연간 120만톤 정도 발생, 약 10%의 부착수 함유)와 화학비료 공장에서 인광석을 원료로 하여 인산을 제조하는 공정에서 발생되는 인산부산석고(연간 170만톤 정도 발생, 약 16%정도 부착수 함유)가 있으며 이들은 주로 시멘트의 첨가재 및 건축용 등으로 사용하고 있다.Pusan gypsum produced in Korea is produced by the flue gas desulfurization gypsum produced by the flue gas desulfurization in coal-fired power plants for the purpose of pollution prevention (about 1.2 million tons per year, containing about 10% of adsorbed water) and phosphoric acid from chemical fertilizer plants. There are phosphate phosphates (about 1.7 million tons per year, containing about 16% of adsorbed water) generated in the manufacturing process, which are mainly used for cement additives and construction.

배연탈황석고는 배연탈황제로 고품위의 석회석을 사용하기 때문에 불순물이 함유량이 적어 별도의 분리/선별을 하지 않고 그대로 사용된다. 그러나 인산부산석고는 비교적 불순물이 많이 함유되어 있기 때문에 이들 불순물을 분리/선별을 통하여 제거한 후 사용된다. Flue gas desulfurization gypsum is used as a flue gas desulphurizer because it uses high quality limestone and contains less impurities, so it is not separated or screened. However, because phosphate gypsum is relatively high in impurities, it is used after removing these impurities through separation / selection.

부착수가 함유된 이들 부산석고를 시멘트와 혼합하여 사용하게 되면 함유된 수분이 시멘트와 수화 반응하여 시멘트의 품질을 저하시킨다. 따라서 부산석고의 대부분은 액체연료의 직접연소(외부 가열법)에 의한 열풍으로 부착수의 함유량이 1.0% 이하가 되도록 건조한 후 건축 및 토목, 시멘트 분야에서 여러 가지 용도로 사용되고 있다.When these by-product gypsum containing adsorbed water is mixed with cement, the contained water is hydrated with the cement, thereby degrading the quality of the cement. Therefore, most of Busan gypsum is used for various purposes in the construction, civil engineering, and cement fields after drying so that the content of adhered water is 1.0% or less by hot air by direct combustion (external heating method) of liquid fuel.

도 1은 다양한 방법으로 제조한 이수석고와 반수석고의 탈수 특성을 보인 것이다. 도 1에서 (1)은 이수석고를 대기중에서 가열할 때의 탈수 특성, (2)는 포화수증기에서 가열할 때의 탈수 특성을 DTA 분석으로 나타낸 것이다. 그리고 (3)과 (4)는 각각 α 및 β 형 반수석고의 탈수특성을 DTA 분석으로 나타낸 것이다. Figure 1 shows the dehydration characteristics of gypsum and hemihydrate gypsum prepared by various methods. In FIG. 1, (1) shows the dehydration characteristics when the dihydrate gypsum is heated in the air, and (2) shows the dehydration characteristics when heating the saturated gypsum with saturated steam. And (3) and (4) show the dehydration characteristics of α and β hemihydrate gypsum by DTA analysis, respectively.

일반적으로 부산석고에 함유된 수분을 공기 중에서 증발시켜 건조하게 될 때 직접연소에 의해 이수석고는 → β형 반수석고 → III형 무수석고 → II형 무수석고 → I형 무수석고로 상전이 된다. 따라서 이수석고를 가열하는 온도를 200℃이하에서 정밀하게 제어하지 않으면 생성되는 석고의 종류 및 각 석고의 함유량이 달라지며, 이들을 시멘트와 혼합하여 사용하게 되면 시멘트 제품의 물성이 매우 불규칙하게 변화될 수 있다. 왜냐하면 도 2에서 알 수 있는 것처럼 각 석고는 온도에 따라 용해도가 매우 다르므로 이들이 시멘트의 수화반응 속도에 영향을 끼쳐 시멘트 경화체의 물성에 큰 영향을 줄 수 있기 때문이다. In general, when the water contained in the gypsum is dried by evaporation in the air, the hydrated gypsum is phase-changed by direct combustion → β-type half-hydrate gypsum → Type III anhydrous gypsum → Type II anhydrous gypsum → Type I anhydrous gypsum. Therefore, the type of gypsum produced and the content of each gypsum are different unless the temperature for heating the gypsum gypsum is controlled precisely below 200 ° C., and the properties of the cement product can be changed very irregularly if they are mixed with cement. . Because as can be seen in Figure 2 each gypsum solubility is very different depending on the temperature because they affect the rate of hydration of the cement can have a significant impact on the properties of the hardened cement.

건조라는 것은 물체중의 수분을 열에 의해 증발시켜 제거하는 것이다. 물을 수증기로 상태를 변화시키는 잠열량(潛熱量)은 약 600kcal/kg으로 어떠한 가열수단을 이용해서라도 피 건조물에 열을 전달시켜야 수분이 증발되어 건조된다. Drying is the removal of moisture in an object by evaporation with heat. The amount of latent heat that changes the state of water into steam is about 600 kcal / kg, and the water is evaporated and dried by transferring heat to the dry object by any heating means.

건조 대상물은 각각에 제품 품질면의 제약(요구조건)이 있으며, 단지 증발 잠열(潛熱)의 효율적 공급만 생각하면 좋다고는 할 수 없다. 즉, 건조제품의 품질상의 요구에 적합한 건조방식, 그와 관련된 허용 온도 등의 제약 중에서 가장 효율적인 전열방법을 채택하고 또한 에너지 효율을 향상시켜야할 필요가 있다. Each object to be dried has limitations (requirements) in terms of product quality, and it cannot be said that only efficient supply of latent heat of evaporation should be considered. In other words, there is a need to adopt the most efficient heat transfer method among the constraints such as the drying method suitable for the quality requirements of the dry product, the allowable temperature and the like, and to improve the energy efficiency.

또한, 대량으로 연속적으로 처리할 경우, 건조에 필요한 열량뿐만 아니라 피 건조물의 취급에도 상당한 에너지를 필요로 하기 때문에 이것에 대해서도 고려해야만 한다.In addition, in the case of continuous processing in large quantities, this should be taken into account because not only the amount of heat required for drying, but also considerable energy is required for the handling of the dry matter.

물질을 가열하거나 건조(탈수)하는 수단으로서 불, 열풍, 증기, 전열에 의한 적외선의 복사 등이 이용되고 있다. 이들은 물체의 외측으로부터 열을 가하여 물체의 표면을 가열하고 그 물체의 열전도에 의하여 서서히 내부까지 가열하는 방법으 로 외부 가열이라고 부른다. As means for heating or drying (dehydrating) materials, fire, hot air, steam, infrared radiation by heat transfer, and the like are used. They are called external heating by applying heat from the outside of the object to heat the surface of the object and gradually heating it to the inside by the heat conduction of the object.

기존에는 석탄, 석유, 전열, 가스, 증기, 적외선 등의 열원을 이용한 외부 가열방식에 의하여 농수산물의 건조, 식품의 조리, 가공이 수행되어 왔다. 이러한 가열방법은 외부 열원으로부터 전도, 대류, 복사에 의하여 물체에 열에너지를 주어 가열하는 방식으로 열은 피 가열물체의 표면에서 내부로 전도에 의하여 전달되어지기 때문에 피 가열물체의 품질이 변화되지 않도록 표면 온도를 억제하게 되면 열이 대상 물체의 내부까지 도달하는 데에 상당히 긴 가열시간을 필요로 한다. Conventionally, drying of agricultural and marine products, cooking and processing of foods have been performed by external heating using heat sources such as coal, petroleum, heat transfer, gas, steam, and infrared rays. In this heating method, heat is given to an object by conduction, convection, and radiation from an external heat source, and heat is transferred from the surface of the object to be heated by conduction to the inside, so that the quality of the object to be heated does not change. Controlling the temperature requires a fairly long heating time for the heat to reach the interior of the object.

반면에 높은 주파수를 갖는 전계를 이용한 유전가열과 더 높은 주파수의 전자파를 이용하는 마이크로파 가열은 피 가열물 자체가 발열체가 되어 물질의 내부에서 가열이 이루어지기 때문에 내부가열이라고 한다. 이러한 내부가열의 경우 물체의 외부에서 산란하는 여분의 열이 거의 없어 원리적으로 아주 효율이 좋은 가열방법이라고 할 수 있다.On the other hand, dielectric heating using a high frequency electric field and microwave heating using a higher frequency electromagnetic wave are called internal heating because the object to be heated itself becomes a heating element and is heated inside the material. In the case of such internal heating, since there is almost no extra heat scattered from the outside of the object, in principle, it is a very efficient heating method.

마이크로파 가열은 상술한 것처럼 피 가열 물체가 외부 열원없이 발열하는 특성을 이용한 가열방식이기 때문에 가열 시간을 크게 단축시킬 수 있고, 또 비교적 일정하게 온도를 올릴 수가 있다. 외부가열의 경우, 외측의 온도는 높고 내측의 온도는 낮지만 마이크로파 가열에서는 내외부의 발열량을 동일하게 할 수가 있다. 또한 마이크로파는 가열물에만 흡수되고 주위의 벽(금속)과 공기를 가열하지 않기 때문에 열효율이 높다. 따라서 마이크로파 가열방식은 현재 공장 자동화 및 성력화, 작업 환경의 개선 및 제품의 품질향상과 신제품 개발 등에 폭넓게 응용되고 있다. Since microwave heating is a heating method using the characteristic that a to-be-heated object generates heat | fever without an external heat source as mentioned above, heating time can be shortened significantly and temperature can be raised comparatively constant. In the case of external heating, the outside temperature is high and the inside temperature is low, but in the microwave heating, the amount of heat generated inside and outside can be equalized. Microwaves are also highly efficient because they absorb only heat and do not heat the surrounding walls (metals) and air. Therefore, microwave heating method is widely applied to factory automation and power generation, work environment improvement, product quality improvement and new product development.

이러한 마이크로파의 장점에 의해 근래 마이크로파를 이용하여 부산석고를 건조하는 기술이 제안되고 있다.Due to the advantages of the microwave, a technique for drying Busan gypsum using a microwave has recently been proposed.

종래 기술에 의한 마이크로파를 부산석고에 적용한 기술로 국내공개특허 제2006-0037166호, 국내공개특허 제1998-049275호 등이 있다.As a technique of applying a microwave according to the prior art in Busan gypsum, there is a Korean Patent Publication No. 2006-0037166, Korean Patent Publication No. 1998-049275.

전자는 마이크로파를 이용한 배연탈황석고로부터 알파형 반수석고(α-CaSO4ㅇ1/2H2O)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 가압반응기(autoclave)에 에너지 효율을 높은 마이크로파를 조사하여 알파형 반수석고의 생성시간을 단축시켜 제조비용을 낮출 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.The former relates to a method for preparing alpha-type half-hydrated gypsum (α-CaSO 4 -1 / 2H 2 O) from flue gas desulfurization gypsum using microwaves. It is characterized by reducing the production time by shortening the production time of gypsum.

후자는 마이크로웨이브를 이용한 이수석고로부터 알파형 반수석고 제조방법에 관한 것으로, 별도의 반응기가 없이 수분이 함유된 배연탈황석고를 마이크로웨이브에 단순히 노출시켜 알파형 반수석고를 제조하는 것이다. The latter relates to an alpha-type hemihydrate gypsum manufacturing method from dihydrate gypsum using microwaves, and to produce alpha-type hemihydrate gypsum by simply exposing moisture-containing flue gas desulfurization gypsum to microwaves without a separate reactor.

본 발명의 연구결과에 따르면 단순히 배연탈황석고에 마이크로파를 노출시키면 알파형 반수석고보다 물성이 좋지 않은 베타형 반수석고가 합성되는 것으로 나타났다. 결과적으로 전술한 종래 기술들은 마이크로파를 이용하기는 하지만 부산석고의 건조가 목적이 아닌 알파형 반수석고의 제조를 목적으로 한 기술들일 뿐이다.According to the results of the present invention, simply exposing microwaves to flue gas desulfurized gypsum resulted in the synthesis of beta-type hemihydrate gypsum with better physical properties than alpha-type hemihydrate gypsum. As a result, the above-mentioned prior arts use microwaves, but are merely technologies for the manufacture of alpha-type hemihydrate gypsum, not for the purpose of drying Busan gypsum.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인산비료 제조공정 에서 발생된 인산부산석고 및 배연탈황 공정에서 부산물로 발생되는 배연탈황석고에 함유된 부착수를 열 에너지원인 마이크로파에 의해 내부 가열하여 부산석고의 상전없이 부착수만을 건조할 수 있는 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by internally heating the adhesion water contained in the phosphate gypsum produced in the phosphate fertilizer manufacturing process and the flue gas desulphurized gypsum generated as a by-product from the flue gas desulfurization process by a microwave as a heat energy source It is an object of the present invention to provide a method for drying Busan gypsum by microwave which can dry only the adsorbed water without the phase change of Busan gypsum.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법은, 주파수 2.45GHz, 마그네트론의 출력이 700∼3000W인 마이크로파에 의해 상기 부산석고를 1 내지 15분 동안 가열하여 수분을 증발 건조시키는 것을 특징으로 한다.In the drying method of the Busan gypsum by the microwave according to the present invention for achieving the above object, by heating the Busan gypsum for 1 to 15 minutes by microwave having a frequency of 2.45GHz, the output of the magnetron 700 ~ 3000W It is characterized by evaporating to dryness.

본 발명에 의한 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법에 의하면, 인산비료 제조공정에서 발생된 인산부산석고와 습식 배연탈황 공정에서 발생된 배연탈황석고의 부산석고에 마이크로파를 조사하여 이수석고의 상전없이 부산석고의 부착수만을 건조함으로써 양질의 제품 즉 시멘트 첨가제를 획득할 수 있다.According to the method of drying the Busan gypsum by microwave according to the present invention, by injecting microwaves into the gypsum phosphate gypsum produced in the phosphate fertilizer manufacturing process and the flue gas desulfurization gypsum produced in the wet flue gas desulfurization process by the microwave It is possible to obtain a good product, that is, a cement additive, by drying only the gypsum water.

그리고, 실험결과, 시료의 양, 함수율에 큰 영향을 받지 않고 마이크로파 출력 및 조사시간을 증가시킴에 따라 수분 증발에 소요되는 시간이 매우 단축된다.As a result of the experiment, the time required for evaporation of the water is greatly shortened by increasing the microwave output and irradiation time without being greatly influenced by the amount of the sample and the moisture content.

결과적으로 마이크로파로 부산석고를 가열하게 되면 수분 및 석고가 외부 열원 없이 발열하여 건조시간이 크게 단축되고, 일정한 온도에서 내외의 발열량을 동 일하게 할 수 있고, 마이크로파는 수분 및 이수석고에만 흡수되고 주위의 벽(금속)과 공기를 가열하지 않아 열효율이 높기 때문에 부산석고 건조 공정의 자동화 및 성력화, 작업 환경의 개선 그리고 이수석고제품의 품질향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다. As a result, when the Busan gypsum is heated by microwave, moisture and gypsum generate heat without any external heat source, which greatly shortens the drying time, and makes the calorific value of inside and outside at a constant temperature. Because of its high thermal efficiency because it does not heat the walls (metals) and air, it is expected to contribute greatly to the automation and performance of the Busan Gypsum drying process, the improvement of the working environment, and the improvement of the quality of the finished gypsum products.

본 발명에 의한 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법은, 인산부산석고 및 배연탈황석고에 함유된 부착수를 증발시켜 건조하는 것으로 상기 인산부산석고 및 배연탈황석고를 2.45GHz 주파수의 마이크로파(출력: 700W ~ 3000W)에 1 내지 15분동안 노출시켜 단지 부착수만 증발시키고 이수석고의 결정상은 유지되도록 하는 것이며, 이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명한다.The method for drying Busan gypsum by microwave according to the present invention is to dry the vaporized water of phosphate gypsum and flue gas desulfurized gypsum by drying the adsorbed water in the phosphate gypsum and flue gas desulfurized gypsum. ~ 3000W) for 1 to 15 minutes to evaporate only the adhering water and to maintain the crystal phase of the dihydrate gypsum, and the present invention will be described in more detail below.

본 발명은 인산부산석고 및 배연탈황석고를 건조함에 있어서 가열에 필요한 에너지원으로 마이크로파를 사용하는 것으로, 원료 공급 장치, 마이크로파 발생 장치, 그리고 원료 이송 장치 이외에 어떠한 추가 설비가 필요하지 않는 유용한 방법이다. The present invention uses microwaves as an energy source for heating in drying phosphate gypsum and flue gas desulfurization gypsum, and is a useful method that does not require any additional equipment other than a raw material supply device, a microwave generator, and a raw material transport device.

그러나 마이크로파 장치를 부산석고의 건조에 적용하기 위해서는 부산석고의 함유된 수분의 함유량에 따라 마이크로 장치의 설비비가 증가되고 또한 마이크로파 가열장치의 주요 부품인 마그네트론의 수명이 짧아 소모품 비용이 증가될 수도 있다. 이러한 점을 고려하여 순수하게 마이크로파만을 에너지원으로 하여 부착수를 건조할 수 있지만 마이크로파에 의한 건조 공정 이전의 전처리 공정을 통해 일반 외부가열 장치로 마이크로파에 의한 건조효율이 좋은 일정한 수준까지 수분의 함유량을 제어하고 나머지 수분만을 마이크로파 가열 장치로 증발시켜 건조할 수도 있다.However, in order to apply the microwave device to the drying of Busan Gypsum, the cost of the micro device increases depending on the moisture content of Busan Gypsum, and the consumables cost may increase due to the short life of the magnetron, which is a major part of the microwave heating device. In consideration of this point, it is possible to dry the adhering water purely by using only microwave as an energy source, but through the pre-treatment process before the drying process by microwave, the moisture content is maintained up to a certain level with good drying efficiency by microwave by general external heating device. It can also be dried by controlling and evaporating only the remaining moisture with a microwave heating device.

본 발명에서는 인산부산석고 및 배연탈황석고에 마이크로파(2.45GHz, 700W∼3000W)를 1 내지 15분간 노출시키면 이들에 함유된 부착수 및 석고의 자체 열(내부가열)로 증발되어 건조된다. 왜냐하면 1분 이하로 노출시키면 건조효과가 떨어져 물의 잠열에 의해 부착수만 증발되어 이수석고에서 반수석고로의 전환율은 작기 때문이다. 또한 마이크로파를 부착수가 증발된 이후에 계속하여 15분 이상 노출시키면 마이크로파에 의한 이수석고의 자체 열에 의해 이수석고의 결정수가 일부 탈리되어 반수석고로 전환되는 양이 많아져 주로 β형 반수석고로 전환될 수 있기 때문이다. In the present invention, when microwave (2.45 GHz, 700 W to 3000 W) is exposed to phosphate and gypsum desulfurized gypsum for 1 to 15 minutes, the water is evaporated and dried by its own heat (internal heating) of adherent water and gypsum contained therein. This is because when exposed to less than 1 minute, the drying effect is lowered and only the adhering water is evaporated by the latent heat of water. In addition, if the microwaves are exposed for more than 15 minutes after evaporation of the adhering water, the amount of crystallized water of the gypsum gypsum is partially detached due to the heat of the gypsum gypsum by microwaves, and the amount of converted gypsum is converted into hemihydrate gypsum. Because it can.

본 발명에서는 사용 가능한 마이크로파는 부산석고에 함유된 부착수를 증발시키거나 결정수를 탈리시키는 파장을 갖는 것이면 어느 것이나 사용이 가능하지만, 바람직하게는 공업용 가열 건조용으로서 ISM(Industrial Scientific and Medical Use) 대역중 마이크로파 가열건조용으로 할당되어 있는 915MHz 및 2.45GHz의 주파수 및 각 주파수에서 경제적인 면을 고려하여 마그네트론의 출력이 큰 것을 사용하는 것이 좋다.In the present invention, any of the microwaves that can be used may be used as long as it has a wavelength for evaporating the adsorbed water contained in the gypsum or desorbing the crystallized water, but preferably for industrial heat drying, ISM (Industrial Scientific and Medical Use) It is advisable to use a large magnetron output in consideration of the economical aspects at the frequencies of 915 MHz and 2.45 GHz, which are allocated for in-band microwave heat drying.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

<실시예 1><Example 1>

본 실시예에서는 부산석고로 화력발전소에서 발생된 배연탈황석고 및 인산비 비료 공장에서 발생된 인산부산석고를 사용하였다. 화학성분은 아래의 표 1과 같고, 현미경 사진은 도 3a, 도 3b와 같으며, 입도분석은 도 4a, 도 4b와 같다.In this example, the flue gas desulfurization gypsum and phosphate fertilizer produced in the coal-fired power plant and Busan phosphate gypsum produced in Busan gypsum. The chemical components are shown in Table 1 below, the micrographs are as shown in FIGS. 3A and 3B, and the particle size analysis is as shown in FIGS. 4A and 4B.

배연탈황석고 및 인산부산석고의 평균입경은 각각 약 34㎛ 및 113㎛ 이었다. 배연탈황석고는 방추형의 모양이고, 인산부산석고는 거의 구형인 것으로 나타났다. The average particle diameters of flue gas desulfurization gypsum and phosphate phosphate gypsum were about 34 μm and 113 μm, respectively. Flue gas desulphurized gypsum was fusiform and phosphate phosphate was almost spherical.

본 실시예에 사용된 마이크로파 발생장치는 국내 전자에서 제작된 2.45GHz의 파장의 마이크로파를 발생시키고, 마그네트론의 출력이 각각 700W, 1700W, 3000W인 것을 사용하였다. 그리고 외부가열 방식에 부산석고의 탈수 특성을 알아보기 위해 출력이 1,000W인 실험용 Dry 오븐과 250W의 출력을 갖는 원적외선 가열기를 사용하여 마이크로파 가열방식과 부산석고의 건조 특성을 비교하고자 하였다. The microwave generator used in this embodiment generates microwaves having a wavelength of 2.45 GHz produced by domestic electronics, and the magnetron outputs of 700W, 1700W, 3000W, respectively. In order to examine the dehydration characteristics of Busan gypsum for external heating, the drying characteristics of microwave gypsum and Busan gypsum were compared using an experimental dry oven with a power of 1,000W and a far infrared heater with a power of 250W.

표 1. 부산석고의 화학성분Table 1. Chemical Composition of Busan Gypsum

Figure 112007090721145-PAT00001
Figure 112007090721145-PAT00001

<비교예 1>Comparative Example 1

도 5a와 도 5b는 각각 수분의 함유량이 10%인 배연탈황석고와 인산부산석고의 양이 10g, 20g, 40g이었을 때 실험용 dry oven으로 150℃에서 가열하였을 때 부 산석고에 함유된 수분의 증발량을 보인 것이다. 5A and 5B show the evaporation amount of moisture contained in by-product gypsum when heated at 150 ° C. with an experimental dry oven when the amounts of flue gas desulfurization gypsum and phosphate-based gypsum were 10g, 20g and 40g, respectively. Will be shown.

배연탈황석고 및 인산부산석고 모두 시료양이 많아질수록 함유된 수분을 모두 증발시켜 제거하기 위해서는 많은 시간이 필요함을 알 수 있다. 40g에 함유된 4g의 수분을 모두 증발시키기 위해서는 35분 이상의 건조해야 함을 알 수 있다. dry oven과 외부가열 방식은 수분의 증발에 필요한 열이 외부에서 내부로 가해지기 때문에 건조에 필요한 시간은 건조하고자 하는 물질의 양에 비례하여 길어짐을 알 수 있다. It can be seen that both the flue gas desulfurization gypsum and the phosphate phosphate gypsum have a large amount of time in order to evaporate and remove all the moisture contained therein. It can be seen that in order to evaporate all the 4g of water contained in 40g, it must be dried for at least 35 minutes. In dry oven and external heating method, the heat required for evaporation of water is applied from the outside to the inside, so the time required for drying becomes longer in proportion to the amount of material to be dried.

<비교예 2>Comparative Example 2

도 6은 수분의 함유량이 10%인 배연탈황석고 10g, 20g, 40g을 250W인 원적외선 램프로 가열했을 때 배연탈황석고에 함유된 수분의 증발 율을 보인 것이다. Figure 6 shows the evaporation rate of the moisture contained in the flue gas desulphurized gypsum when 10g, 20g, 40g of the flue gas desulfurized gypsum having a water content of 10% is heated by a 250W far infrared lamp.

배연탈황석고의 시료양이 많아질수록 함유된 수분을 모두 증발시켜 제거하기 위해서는 많은 시간이 필요함을 알 수 있다. 40g에 함유된 수분(4g)을 25% 정도 건조하는데 35분 정도 소요되는 것으로 나타나 dry oven에 의한 가열보다 건조 효율이 낮아지는 것으로 나타났다. 이것은 원적외선 램프의 출력이 dry oven(1000W)보다 낮기 때문으로 고출력의 적외선램프를 사용하게 되면 증발속도가 빨라질 것으로 예상된다. 그러나 시중에서 유통되는 원적외선 램프의 출력이 250W 정도인 것을 고려하면 이들 방법에 의해서 부산석고를 건조하는 것에는 한계가 있을 것으로 판단된다. As the sample amount of the flue gas desulfurization gypsum increases, it can be seen that much time is required to evaporate and remove all the contained moisture. It took 35 minutes to dry 25% of the moisture (4g) contained in 40g, which showed lower drying efficiency than heating by dry oven. This is because the output of the far infrared lamp is lower than that of the dry oven (1000W), so it is expected that the evaporation speed will be increased by using the high-power infrared lamp. However, considering that the output of commercially available far-infrared lamps is about 250W, there is a limit to drying Busan Gypsum by these methods.

<실시예 2><Example 2>

도 7a와 도 7b는 10%의 수분이 함유된 배연탈황석고와 인산부산석고의 양을 각각 10g. 20g, 40g(두께: 1.0∼3.5cm)까지 변화시켜 2.45GHz, 700W의 마이크로파에 30분까지 노출시켰을 때에 부착수의 증발량을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 이때 부산석고에 함유된 수분의 증발량은 마이크로파 처리 전후의 부산석고의 중량의 차이로 계산하였다. 그리고 부산석고를 가열했을 때 생성된 구성물질의 광물상을 X-선회절분석기로 분석하여 도 8a와 도 8b에 나타내었다. 7a and 7b are respectively 10g of the amount of flue gas desulfurization gypsum and phosphate phosphate gypsum containing 10% water. It shows the result of measuring the evaporation amount of the adhered water when it changed to 20g and 40g (thickness: 1.0-3.5cm) and exposed to 2.45GHz and 700W microwave for 30 minutes. At this time, the amount of evaporation of moisture contained in Busan gypsum was calculated by the difference in weight of Busan gypsum before and after microwave treatment. And the mineral phase of the constituents produced when the Busan gypsum is heated is analyzed by X-ray diffractometer and shown in FIGS. 8a and 8b.

도 7a와 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이 2.45GHz, 700W의 마이크로파에 부산석고를 노출시키면 시료의 양에 큰 영향을 받지 않고 약 15분 이내에 부산석고에 함유된 수분이 증발되는 것으로 나타났다. 이것은 마이크로파가 시료에 잘 침투하여 내부가열로 수분 및 이수석고를 가열하기 때문으로 보인다. 그러나 15분이상 마이크로파를 조사하게 되면 도 8a와 도 8b와 같이 이수석고에서 결정수가 탈리되어 반수석고로 전환되기 때문에 이수석고의 상전이를 발생시키지 않기 위해서는 적절한 마이크로파의 조사시간을 조절해야만 할 것으로 판단된다. As shown in FIGS. 7A and 7B, when the Busan gypsum was exposed to the microwave at 2.45 GHz and 700 W, the moisture contained in the gypsum was evaporated within about 15 minutes without being significantly affected by the amount of the sample. This may be due to the fact that microwaves penetrate the sample well and heat moisture and dihydrate gypsum by internal heating. However, if the microwave is irradiated for 15 minutes or more, as shown in Figs. 8A and 8B, the crystal water is separated from the dihydrate gypsum and converted into semi-hydrated gypsum. Therefore, the irradiation time of the appropriate microwave should be adjusted to prevent the phase transition of the gypsum gypsum. .

<실시예 3><Example 3>

배연탈황석고와 인산부산석고의 시료량을 40g으로 고정하고 함유된 수분의 양을 변화시켜 각각 주파수가 2.45GHz인 마이크로파의 출력을 1700W 및 3000W로 하여 가열하였을 때 부산석고의 수분 증발량을 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b에 나타내었다. The sample amount of flue gas desulfurization gypsum and phosphate phosphate was fixed at 40 g, and the amount of moisture contained was changed, and the water evaporation amount of Busan gypsum was heated when the output of microwaves having a frequency of 2.45 GHz was 1700 W and 3000 W, respectively. 9b, FIG. 10a, and FIG. 10b.

도면에서 알 수 있는 것처럼 시료에 함유된 수분의 양에 따라 가열초기에 증발되는 수분의 양에 다소의 차이를 보인다. 그러나 최종적으로 부산석고에 부착된 모든 수분이 증발되는 시간은 거의 같은 것으로 나타났다. 또한 마이크로파의 출력이 증가됨에 따라 부산석고에 함유된 수분의 증발속도가 빨라져 2.45GHz, 1700W에서는 5분 이내에 2.45GHz, 3000W에서는 3분 이내에 부착된 모든 수분이 증발되는 것으로 나타났다. 이때 수분 증발량이 100%이상을 초과하게 되는 것은 도 8a와 도 8b에 보인 실험결과에서 예상되는 바와 같이 이수석고의 결정수가 탈리되기 때문이다.As can be seen in the drawing, the amount of water evaporated at the beginning of heating is somewhat different depending on the amount of water contained in the sample. However, the time to finally evaporate all moisture attached to Busan Gypsum was found to be about the same. In addition, as the power of microwaves increased, the evaporation rate of moisture contained in Busan Gypsum increased, and all the attached water evaporated within 2.45 GHz and within 5 minutes at 1,700 W and within 3 minutes at 3000 W. At this time, the amount of water evaporation exceeds 100% because the crystal water of the gypsum is desorbed as expected in the experimental results shown in FIGS. 8A and 8B.

결과적으로 마이크로파에 부산석고를 노출시키면 시료의 양 및 함수율에 큰 영향을 받지 않고 마이크로파에 의한 내부가열로 수분 및 이수석고 결정이 가열되어 외부가열보다 용이하게 함유된 수분 및 결정수를 증발시키는 것으로 나타났다. As a result, the exposure of Busan gypsum to microwaves was not significantly affected by the amount and moisture content of the sample, and the internal heating by microwaves resulted in the heating of water and dihydrate gypsum crystals to evaporate the water and crystal water contained more easily than the external heating. .

도 1은 석고의 종류에 따른 열분해 특성 그래프.1 is a graph of pyrolysis characteristics according to the type of gypsum.

도 2는 석고의 종류에 따른 용해도 그래프.2 is a solubility graph according to the type of gypsum.

도 3a와 도 3b는 각각 배연탈황석고와 인산부산석고의 현미경 사진3A and 3B are micrographs of flue gas desulfurization gypsum and phosphate

도 4a와 도 4b는 각각 배연탈황석고와 인산부산석고의 입도 분석 그래프.4a and 4b are particle size analysis graphs of flue gas desulfurization gypsum and phosphate phosphate gypsum, respectively.

도 5a와 도 5b는 각각 Dry oven에 의한 배연탈황석고 시료량과 가열온도에 따른 수분의 증발율을 보인 그래프.5A and 5B are graphs showing the evaporation rate of water according to the amount of flue gas desulfurization gypsum and heating temperature by dry oven, respectively.

도 6은 원적외선 방사시 배연탈황석고의 증발율을 보인 그래프.Figure 6 is a graph showing the evaporation rate of flue gas desulfurization gypsum during far-infrared radiation.

도 7a와 도 7b는 각각 2.45GHz, 700W에서 10%의 함수율을 갖는 배연탈황석고 및 인산부산석고의 시료량에 따른 탈수율을 보인 그래프.7A and 7B are graphs showing dehydration rates according to sample amounts of flue gas desulfurized gypsum and phosphate phosphate gypsum having a water content of 10% at 2.45 GHz and 700 W, respectively.

도 8a와 도 8b는 각각 2.45GHz, 700W의 조건에서 10%의 함수율을 갖는 배연탈황석고 및 인산부산석고의 마이크로파 조사시간에 따른 이수석고의 상전이도.8A and 8B are phase transition diagrams of hydrated gypsum with microwave irradiation time of flue gas desulfurized gypsum and phosphate phosphate gypsum having a water content of 10% under conditions of 2.45 GHz and 700 W, respectively.

도 9a와 도 9b는 각각 2.45GHz, 1,000W에서 40g의 배연탈황석고 및 인산부산석고의 함수량에 따른 탈수율을 보인 그래프.9a and 9b are graphs showing the dehydration rate according to the water content of the flue gas desulfurization gypsum and phosphate phosphate gypsum of 40g at 2.45GHz, 1,000W, respectively.

도 10a와 도 10b는 각각 2.45GHz, 1,700W에서 40g의 배연탈황석고 및 인산부산석고의 함수량에 따른 탈수율을 보인 그래프.10a and 10b are graphs showing the dehydration rate according to the water content of the flue gas desulfurization gypsum and phosphate gypsum of 40g at 2.45GHz, 1,700W, respectively.

Claims (3)

배연탈황석고와 인산부산석고를 포함하는 부산석고에 함유된 수분을 증발시켜 건조하는 방법에 있어서, In the method of evaporating and drying the water contained in the Busan gypsum, including flue gas desulfurization gypsum and phosphate gypsum, 주파수 2.45GHz, 마그네트론의 출력이 700∼3000W인 마이크로파에 의해 상기 부산석고를 내부 가열하여 수분을 증발 건조시키는 것을 특징으로 하는 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법.A method of drying Busan gypsum by microwave heating, wherein the Busan gypsum is internally heated by a microwave having a frequency of 2.45 GHz and a magnetron having an output of 700 to 3000 W. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로파에 의한 내부 가열을 1 내지 15분간 가열하는 것을 특징으로 하는 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법.The method of claim 1, wherein the internal heating by microwaves is heated for 1 to 15 minutes. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부산석고의 함수율을 가열기에 의해 10%로 조절한 후 상기 마이크로파에 의해 상기 부산석고를 가열하는 것을 특징으로 하는 마이크로파에 의한 부산석고의 건조방법.The method for drying Busan gypsum by microwaves according to claim 1 or 2, wherein the water gypsum is heated by a heater after the moisture content of the gypsum is adjusted to 10% by a heater.
KR1020070132598A 2007-12-17 2007-12-17 Method for drying gypsum microwave KR100920255B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070132598A KR100920255B1 (en) 2007-12-17 2007-12-17 Method for drying gypsum microwave

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070132598A KR100920255B1 (en) 2007-12-17 2007-12-17 Method for drying gypsum microwave

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090065143A true KR20090065143A (en) 2009-06-22
KR100920255B1 KR100920255B1 (en) 2009-10-05

Family

ID=40993576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070132598A KR100920255B1 (en) 2007-12-17 2007-12-17 Method for drying gypsum microwave

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100920255B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101155091B1 (en) * 2010-08-17 2012-06-11 한국지질자원연구원 Method of adsorbing cadmium using waste calcium carbonate obtained from carbonation reaction of flue gas desulfurization (fgd) gypsum

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3662908B2 (en) 2003-02-14 2005-06-22 日本碍子株式会社 Drying method for plaster mold for tire mold
JP4297723B2 (en) * 2003-04-30 2009-07-15 住友ゴム工業株式会社 Raw material gypsum drying method
KR100587915B1 (en) * 2004-10-27 2006-06-08 한국전력공사 Method for producing calcium sulfate alpa-hemihydrate from FGD gypsum by microwave

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101155091B1 (en) * 2010-08-17 2012-06-11 한국지질자원연구원 Method of adsorbing cadmium using waste calcium carbonate obtained from carbonation reaction of flue gas desulfurization (fgd) gypsum

Also Published As

Publication number Publication date
KR100920255B1 (en) 2009-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lu et al. Investigation of ash fusion characteristics and migration of sodium during co-combustion of Zhundong coal and oil shale
de la Villa et al. Mineralogical and morphological changes of calcined paper sludge at different temperatures and retention in furnace
Xu et al. Characterization of the melting behavior of high-temperature and low-temperature ashes
Namazi et al. Benefits of microwave heating method in production of activated carbon
Mittal et al. Utilization of cement rotary kiln waste heat for calcination of phosphogypsum
KR20020048388A (en) Method and apparatus for producing zeolite
CN104327900A (en) Direct desulfurization method of high-sulfur coal by microwave radiation
KR100920255B1 (en) Method for drying gypsum microwave
Jiang et al. Sodium vapor capture by coal ash during sodium-rich coal combustion
Duan et al. TG-FTIR and Py-GC/MS combined with kinetic model to study the pyrolysis characteristics of electrolytic manganese residue
Faksawat et al. Preparation and characteristic of hydroxyapatite synthesized from cuttlefish bone by precipitation method
AU770254B2 (en) Method for making expanded clay granules and resulting granules
EP3078425B1 (en) Procedure for calcination of granular silicates
Can et al. Microwave assisted calcination of colemanite powders
CN104066823A (en) Reformed coal production equipment
ZA202304422B (en) Pyrolysis of carbon based material
KR101180080B1 (en) Apparatus and method treating for organic waste
Krot et al. The use of heat from the incineration of municipal solid waste for processing of phosphogypsum
RU2648315C1 (en) Method of producing thermally expanded graphite
Cavalcanti Gomes et al. Characterization of coal fly ash for use in synthesis of zeolites
KR101714931B1 (en) Method for producing direct reduced iron
JP2007119267A (en) Method for producing fired body of limes
Zimmermann et al. Microwave beneficiation of brown coal
JP2006206340A (en) Method of manufacturing calcined gypsum and apparatus for the same
EA029596B1 (en) Method for producing a gypsum binder

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130710

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140630

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150619

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160629

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180625

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190626

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191231

Year of fee payment: 19