KR20090106470A - 석탄회의 처리방법 및 처리장치 - Google Patents

Abstract

시멘트 킬른 배기가스 중의 수은 농도를 저감하면서, 석탄회를 유효하게 이용한다.

화력 발전소 등으로부터 석탄회를 시멘트 제조설비에 받아들이고, 받아들인 석탄회를 회분과 미연소 카본으로 분리하고, 분리한 회분을 이 시멘트 제조설비에서 시멘트 원료로서 이용해, 분리한 미연소 카본을, 이 시멘트 제조설비의 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도에 따라, 이 시멘트 제조설비에서 이용한다. 시멘트 제조설비의 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도가 높은 경우에는, 석탄회 중, 수은이 편재하는 미연소 카본을 시멘트 제조설비에 투입하지 않고, 이 시멘트 제조설비 이외의 설비에서 처리하거나, 이 시멘트 제조설비로의 미연소 카본의 투입량을 조정하거나 할 수도 있다. 분리한 미연소 카본으로부터 수은을 분리하고, 수은을 분리한 후의 미연소 카본을 시멘트 제조설비에서 연료로서 이용할 수 있다.

시멘트 킬른, 배기가스, 석탄회.

Description

석탄회의 처리방법 및 처리장치{METHOD OF PROCESSING COAL ASH AND PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 석탄회의 처리방법 및 처리장치에 관한 것으로, 특히, 시멘트 킬른 배기가스 중의 수은 농도를 저감하면서, 석탄연소 화력 발전소 등에서 발생한 플라이 애시 등을 시멘트 원료로서 유효하게 이용하는 석탄회의 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.

종래, 석탄연소 화력 발전소 등에서 발생한 플라이 애시는 시멘트용 혼합재, 콘크리트용 혼화재, 인공 경량골재의 원료 등에 이용되고 있다. 이때, 플라이 애시 중에 미연소 카본이 많으면 여러 문제가 발생하기 때문에, 미연소 카본을 제거할 필요가 있어, 많은 기술이 제안되고 있다. 특히, 플라이 애시를 시멘트용 혼합재로서 이용할 때는, 습식 부선법에 의한 탈탄처리 후, 습회를 시멘트 밀에 첨가하는 것이, 설비 비용이나 운전 비용을 가장 억제할 수 있는 방법으로 생각되고 있다.

그 때문에, 플라이 애시를 시멘트용 혼합재로서 이용할 때는, 플라이 애시에 물 가하여 슬러리로 한 후, 기포발생제를 첨가하고, 교반하면서 기포를 발생시키고, 이 기포에 플라이 애시의 미연소 카본을 부착시키고, 기포를 제거하여, 플라이 애시 중의 미연소 카본을 제거한 후, 클링커와 함께 시멘트 밀로 분쇄하고 있었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

한편, 시멘트 킬른의 배기가스에는 미량의 금속 수은이 포함되어 있다. 그 기원은, 시멘트의 주원료인 석회석 등의 천연원료가 함유하는 수은 이외에, 플라이 애시 등의 타품종에 걸치는 리사이클 자원에 포함되는 수은이다.

최근, 폐기물의 시멘트 원료화 및 연료화에 의한 리사이클이 추진되어, 폐기물의 처리량이 증가함에 따라, 시멘트 킬른 배기가스 중의 수은 농도도 증가하는 경향이 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 제3613347호 공보

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그러나, 시멘트 킬른의 배기가스에 저농도로 포함되는 수은을, 다량의 배기가스로부터 제거하는 것은 지극히 곤란하며, 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도가 증가하면, 대기 오염의 원인이 될 우려가 있음과 아울러, 플라이 애시 등의 리사이클 자원 이용 확대의 저해 요인이 될 우려도 있다.

그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도를 저감하면서, 석탄회를 유효하게 이용하는 것이 가능한 석탄회의 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 석탄회의 처리방법으로서, 석탄회를 시멘트 제조설비에 받아들이고, 받아들인 석탄회를 회분과 미연소 카본으로 분리하고, 분리한 회분을 이 시멘트 제조설비에서 시멘트 원료로서 이용하고, 분리한 미연소 카본을, 이 시멘트 제조설비의 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도에 따라, 이 시멘트 제조설비에서 이용하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의하면, 시멘트 제조설비의 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도가 높을 경우에는, 석탄회 중, 수은이 편재하는 미연소 카본을 시멘트 제조설비에 투입하지 않고, 이 시멘트 제조설비 이외의 설비로 처리하거나, 이 시멘트 제조설비로의 미연소 카본의 투입량을 조정하거나 할 수도 있기 때문에, 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도가 상승하는 것을 회피할 수 있다.

상기 석탄회의 처리방법에서, 상기 분리한 미연소 카본으로부터 수은을 분리한 미연소 카본을 상기 시멘트 제조설비에서 연료로서 이용할 수 있다. 이것에 의해, 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도를 증가시키지 않고, 상기 시멘트 제조설비에서 미연소 카본을 연료로서 이용할 수 있다.

상기 석탄회의 처리방법에서, 상기 석탄회 중의 상기 회분과 상기 미연소 카본을, 정전법 또는 부선법에 의해 분리할 수 있다.

상기 석탄회의 처리방법에서, 상기 분리한 미연소 카본으로부터 상기 수은을, 불활성 가스를 사용한 승온 탈리, 또는 산화제를 사용한 용출 분리에 의해 분리할 수 있다. 또한, 상기 석탄회의 처리방법에서, 상기 수은을 제거한 미연소 카본을, 시멘트 킬른의 소성용 연료, 또는 습식 탈카본 후의 석탄회의 건조용 연료로서 사용할 수 있다.

또, 상기 석탄회의 처리방법에서, 상기 미연소 카본으로부터 제거한 상기 수은을, 이온교환 수지에 흡착시키거나, 산화하여 고체로서 분리하고 탄광현장으로 환원할 수 있다.

또한, 본 발명은 석탄회 처리장치로서, 석탄회를 시멘트 제조설비에 받아들이는 받아들임 수단과, 받아들인 석탄회를 회분과 미연소 카본으로 분리하는 제 1 분리 수단과, 분리한 회분을 이 시멘트 제조설비에 시멘트 원료로서 공급하는 제 1 공급 수단과, 상기 제 1 분리 수단에 의해 분리된 미연소 카본으로부터 수은을 분리하는 제 2 분리 수단과, 수은이 제거된 미연소 카본을, 상기 시멘트 제조설비에 연료로서 공급하는 제 2 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 이 석탄회 처리장치에 의하면, 전술한 바와 같이, 제 1 분리 수단에 의해 분리된 회분을, 시멘트 제조설비에서 시멘트 원료로서 이용할 수 있음과 아울러, 상기 제 1 분리 수단에 의해 분리된 미연소 카본으로부터, 제 2 분리 수단에 의해 수은을 더욱 제거함으로써, 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도를 증가시키지 않고, 시멘트 제조설비에서, 수은이 제거된 미연소 카본을 연료로서 이용할 수 있다.

(발명의 효과)

이상과 같이, 본 발명에 따른 석탄회의 처리방법 및 처리장치에 의하면, 시멘트 킬른 배기가스 중의 수은 농도를 저감하면서, 석탄회를 유효하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 석탄회 처리장치의 한 실시형태를 도시하는 플로차트이다.

(부호의 설명)

1 석탄회 처리장치

2 플라이 애시 받아들임 설비

3 미연소 카본 제거장치

4 수은 회수장치

5 시멘트 소성장치

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

다음에 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의한 처리의 대상이 되는 석탄회로서, 석탄연소 화력 발전소 등에서 발생한 플라이 애시의 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 석탄회 처리장치(1)는 플라이 애시 받아들임 설비(2)와, 미연소 카본 제거장치(3)와, 수은 회수장치(4)로 구성된다.

플라이 애시 받아들임 설비(2)는 석탄연소 화력 발전소 등에서 발생한 플라이 애시를 시멘트 제조설비에서 유효하게 이용하기 위해 받아들이기 위한 것으로, 압송식의 탱크 등을 구비한다.

미연소 카본 제거장치(3)는, 정전법 또는 부선법 등에 의해, 플라이 애시 받아들임 설비(2)로부터 초래된 플라이 애시로부터 미연소 카본을 제거하여, 회분과 미연소 카본을 얻기 위해 설치된다.

수은 회수장치(4)는, 미연소 카본 제거장치(3)에 의해 플라이 애시로부터 분리된 미연소 카본으로부터 수은을 분리 회수하기 위해 설치되고, 예를 들면, 승온 탈리장치, 용출 분리장치 등이 사용된다.

다음에, 상기 구성을 갖는 석탄회 처리장치(1)의 동작에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다.

석탄연소 화력 발전소 등으로부터 플라이 애시를 플라이 애시 받아들임 설비(2)에 받아들이고, 수송기 등을 통하여 미연소 카본 제거장치(3)에 플라이 애시를 공급한다.

다음에, 미연소 카본 제거장치(3)에서 플라이 애시 중의 미연소 카본을 제거한다. 예를 들면, 부선법에 의한 경우에는, 일본 특허 제3613347호에 따른 플라이 애시 중의 미연소 카본의 제거방법 등을 사용할 수 있다.

미연소 카본 제거장치(3)에 의해 분리된 회분은, 수송기 등을 통하여, 시멘트용 원료로서 시멘트 소성 설비(5)에 공급한다.

한편, 미연소 카본 제거장치(3)에 의해 분리된 미연소 카본은, 수은 회수장치(4)에 공급하고, 불활성 가스를 사용한 승온 탈리 등에 의해 미연소 카본으로부터 수은을 회수한다.

수은 회수장치(4)에 의해 수은이 제거된 미연소 카본은 시멘트 소성장치(5) 에서 시멘트 제조용 보조연료로서 사용한다. 이 미연소 카본은, 하소로(calciner)에 버너를 통하여 불어 넣어도 되고, 시멘트 킬른에 메인 버너로부터 불어 넣을 수도 있다. 또, 이 미연소 카본을 시멘트 제조용 연료로서 사용할 뿐만 아니라, 습식 탈카본 후의 석탄회의 건조용 연료로서 사용할 수도 있다.

수은 회수장치(4)에 의해 분리된 수은은 산화제를 첨가하여 고체로 하고, 탄광현장으로 환원해도 되며, 킬레이트 수지 등의 이온교환막 수지에 흡착시켜 회수해도 된다.

다음에, 본 발명에 따른 석탄회의 처리방법 및 처리장치에 의한 수은의 회수효과에 대하여 설명한다.

표 1은 부선법에 의해 플라이 애시 중의 미연소 카본을 기포에 부착시켜 부상시키고, 플라이 애시 슬러리를, 미연소 카본을 포함하는 프로스(froth)와, 회분을 포함하는 테일링(tailing)으로 분리하고, 각각의 수은 함유율을 측정한 결과를 나타낸다. 수은 함유율을 측정함에 있어서, Hg은 풍건 후, 미세분쇄한 것을 가열 기화 원자 흡광법에 의해 분석했다.

시료명	Hg[mg/kg]
프로스	0.933
테일링	-
플라이 애시 (원 분말)	0.115
주) - 는 정량 하한치 미만인 것을 나타낸다.

동 표에 나타내는 바와 같이, 미연소 카본을 포함하는 프로스측에 수은이 편재해 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 예를 들면, 프로스를 고액 분리하여 얻어진 케이크로부터 미연소 카본을 회수하고, 이 미연소 카본을 시멘트 제조설비에 투입하지 않고, 이 시멘트 제조설비 이외의 설비에서 처리하거나, 미연소 카본으로부터 수은을 분리한 후, 시멘트 제조설비에서 연료로서 이용함으로써, 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도를 증가시키지 않고 플라이 애시를 유효하게 이용할 수 있다.

또, 표 2는, 시멘트 제조설비에서 사용되는 시멘트 원료를, 석회석을 주원료로 하는 천연원료와, 석탄연소 화력 발전소 등에서 발생한 플라이 애시와, 그 밖의 원료로 나눈 경우의 각 원료의 사용량, 수은 함유율, 수은 반입량 및 기여율을 비교한 것이다.

시멘트 원료	사용량 (질량%)	수은 함유율	수은 반입량	기여율
천연원료	81.3	1.00	81.3	41.8
플라이 애시	10.3	9.30	95.8	49.2
기타	8.4	2.09	17.6	9.0
주) ·수은 함유율은 천연원료의 수은 함유율을 1로 한 경우의 각 원료의 수은 함유율을 나타낸다. ·수은 반입량=사용량(질량%)×수은 함유율

동 표에 나타내어지는 바와 같이, 수은 함유율을 비교하면, 플라이 애시가 가장 높고, 기여율이 49.2%이기 때문에, 플라이 애시 중에 포함되는 수은을 제거함으로써, 시멘트 제조설비의 킬른 배기가스 중의 수은 농도를 대략 반감시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 석탄회를 시멘트 제조설비에 받아들이고,

   받아들인 석탄회를 회분과 미연소 카본으로 분리하고,

   분리한 회분을 이 시멘트 제조설비에서 시멘트 원료로서 이용하고,

   분리한 미연소 카본을, 이 시멘트 제조설비의 시멘트 킬른의 배기가스 중의 수은 농도에 따라, 이 시멘트 제조설비에서 이용하는 것을 특징으로 하는 석탄회의 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리한 미연소 카본으로부터 수은을 분리하고, 수은을 분리한 후의 미연소 카본을, 상기 시멘트 제조설비에서 연료로서 이용하는 것을 특징으로 하는 석탄회의 처리방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 석탄회 중의 상기 회분과 상기 미연소 카본을, 정전법 또는 부선법에 의해 분리하는 것을 특징으로 하는 석탄회의 처리방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리한 미연소 카본으로부터 상기 수은을, 불활성 가스를 사용한 승온 탈리, 또는 산화제를 사용한 용출분리에 의해 분리하는 것을 특징으로 하는 석탄회의 처리방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수은을 제거한 미연소 카본을, 시멘트 킬른의 소성용 연료, 또는 습식 탈카본 후의 석탄회의 건조용 연료로서 사용하는 것을 특징으로 하는 석탄회의 처리방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미연소 카본으로부터 제거한 상기 수은을 이온교환 수지에 흡착시키거나, 산화하여 고체로서 분리하고 탄광현장으로 환원하는 것을 특징으로 하는 석탄회의 처리방법.
7. 석탄회를 시멘트 제조설비에 받아들이는 받아들임 수단과,

   받아들인 석탄회를, 회분과 미연소 카본으로 분리하는 제 1 분리수단과,

   분리한 회분을, 이 시멘트 제조설비에 시멘트 원료로서 공급하는 제 1 공급 수단과,

   상기 제 1 분리 수단에 의해 분리된 미연소 카본으로부터 수은을 분리하는 제 2 분리 수단과,

   수은이 제거된 미연소 카본을 상기 시멘트 제조설비에 연료로서 공급하는 제 2 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 석탄회 처리장치.

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