KR20130116068A - 염소 바이패스 더스트의 처리 방법 및 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
약제비 및 클링커 중의 중금속 농도의 증가를 방지하고, 시멘트의 품질의 안정성을 확보하면서, 염소 바이패스 더스트를 처리한다. 시멘트 킬른(2)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부(G)를 냉각하면서 추기하고, 추기 가스(G1)로부터 고염소 농도의 염소 바이패스 더스트(D5)를 회수하는 염소 바이패스 설비(1)에 있어서, 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리(S)와, SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시켜 고형분을 얻는다. 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, 염소 바이패스 설비 또는/및 시멘트 킬른의 배기 가스를 접촉시킬 수 있고, 고형분을 시멘트 마무리 공정에 공급함으로써, CaO 및 Ca(OH)2의 함유율이 낮고, 응결 시간 등의 물성이 안정되어 시멘트를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 시멘트 제조 설비에 부착설치되어 있는 염소 바이패스 시스템으로부터 회수되는 고염소 농도의 염소 바이패스 더스트를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래, 시멘트 제조 설비에 있어서의 프리히터의 폐색 등의 문제를 일으키는 원인이 되는 염소를 제거하는 염소 바이패스 시스템이 사용되고 있다. 최근, 폐기물의 시멘트 원료화 또는 연료화에 의한 리사이클이 추진되어, 폐기물의 처리량이 증가함에 따라, 시멘트 킬른에 반입되는 염소 등의 휘발 성분의 양도 증가하고, 염소 바이패스 더스트의 발생량도 증가하고 있다. 그 때문에, 염소 바이패스 더스트의 유효 이용 방법의 개발이 요구되고 있었다.
이러한 견지로부터 특허문헌 1 및 2에 기재된 시멘트 원료화 처리 방법에서는 염소를 포함하는 폐기물에 물을 첨가하여 폐기물 중의 염소를 용출시켜 여과하고, 얻어진 탈염 케이크를 시멘트 원료로서 이용함과 아울러, 배수의 pH를 조정하여 중금속을 침전 회수하고, 중금속 회수 후의 배수를 염분을 회수한 후 또는 그대로 방류한다.
그러나, 상기 특허문헌 1 및 2에 기재된 발명에서는, 탈염 케이크에 중금속이 잔류함과 아울러, 배수 처리로 회수된 오니(汚泥)에 중금속이 포함되기 때문에, 탈염 케이크나 오니를 시멘트 원료계로 되돌리면, 시멘트 소성계에서 중금속이 순환 농축하기 때문에, 배수 처리를 위한 약제비가 증가하거나, 클링커 중의 중금속 농도가 증가할 우려가 있다.
한편, 특허문헌 3에 기재된 염소 바이패스 더스트의 처리 방법 및 장치에서는 염소 바이패스 더스트에 물을 가하여 슬러리로서 저류하고, 저류한 슬러리를 클링커, 석고 및 혼합재의 적어도 하나와 함께 시멘트 마무리 공정에 공급하고, 시멘트 제조용의 밀로 혼합 분쇄한다. 이 방법에 의하면, 염소 바이패스 더스트에 포함되는 중금속이 시멘트 소성계에서 순환 농축하지 않기 때문에, 상기와 같은 약제비 및 클링커 중의 중금속 농도의 증가를 방지할 수 있다.
그러나, 특허문헌 3에 기재된 처리 방법에서는, 염소 바이패스 더스트에 물을 가하여 슬러리로 하면, 염소 바이패스 더스트 중의 CaO가 소화하여 Ca(OH)2가 된다. 그 때문에 슬러리 중의 칼슘 화합물로서 미반응으로 남은 CaO, Ca(OH)2 및 CaCO3 등이 혼재하고, 이 슬러리를 시멘트 마무리 공정에 공급하면, 제조된 시멘트의 CaO, Ca(OH)2 함유율이 안정되지 않아, 응결 시간 등의 물성에 영향을 끼칠 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 상기 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 약제비 및 클링커 중의 중금속 농도의 증가를 방지하고, 시멘트의 품질을 안정성을 확보하면서, 염소 바이패스 더스트를 처리하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 염소 바이패스 더스트의 처리 방법으로서, 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 냉각하면서 추기하고, 이 추기 가스로부터 고염소 농도의 염소 바이패스 더스트를 회수하는 염소 바이패스 설비에 있어서, 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시켜 고형분을 얻는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의하면, 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시킴으로써, 슬러리 중의 CaO 및 Ca(OH)2를 석고(CaSO4) 또는/및 탄산칼슘(CaCO3)으로서 회수할 수 있고, CaO, Ca(OH)2의 함유율이 낮은 고형분을 얻을 수 있다.
상기 염소 바이패스 더스트의 처리 방법에 있어서, 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, 상기 염소 바이패스 설비의 배기 가스 또는/및 상기 시멘트 킬른의 배기 가스를 접촉시킬 수 있다. 이것에 의해, 배기 가스의 유효 이용을 도모할 수 있음과 아울러, 환경 부하의 저감에도 공헌할 수 있다.
또, 상기 염소 바이패스 더스트의 처리 방법에 있어서, 상기 고형분을 시멘트 마무리 공정에 공급할 수 있다. 상기 고형분의 CaO 및 Ca(OH)2의 함유율은 낮기 때문에, 응결 시간 등의 물성에 영향을 끼칠 가능성이 낮고, 시멘트의 품질을 안정성을 확보하면서, 염소 바이패스 더스트를 처리할 수 있다.
또한, 상기 고형분을 얻을 때의 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스의 감소율, 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스와의 접촉 후의 슬러리의 pH 및 상기 염소 바이패스 더스트의 화학 분석값으로부터 선택되는 하나 이상에 의해, 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스의 반응 시간을 결정할 수 있다.
상기 염소 바이패스 더스트의 처리 방법에 있어서, 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시킨 후의 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리의 pH를 조정한 후, 고형분을 얻을 수 있고, 이 때, 슬러리의 pH를 7.0 이상 10.5 이하로 조정할 수 있다. 이것에 의해, pH 조정에 의해 침전한 중금속을 고형분측에 편재시킬 수 있고, 배수 처리에 필요로 하는 약제의 처리 비용을 저감할 수 있음과 아울러, 시멘트 소성계에서의 중금속의 순환 농축을 억제할 수 있다.
또, 본 발명은 염소 바이패스 더스트의 처리 장치로서, 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 냉각하면서 추기하고, 이 추기 가스로부터 회수한 고염소 농도의 염소 바이패스 더스트를 슬러리화하는 용해조와, 이 용해조에 SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 도입하는 가스 도입 장치와, 상기 용해조로부터 배출된 슬러리를 고액 분리하는 고액 분리 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 용해조에 있어서, 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시킴으로써, 슬러리 중의 CaO 및 Ca(OH)2를 CaSO4 또는/및 CaCO3로 변화시키고, CaO 및 Ca(OH)2의 함유율이 낮은 고형분을 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 약제비 및 클링커 중의 중금속 농도의 증가를 방지하고, 시멘트의 품질을 안정성을 확보하면서, 염소 바이패스 더스트를 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 염소 바이패스 더스트 처리 장치의 제1 실시형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 염소 바이패스 더스트 처리 장치의 제2 실시형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 염소 바이패스 더스트 처리 장치의 제2 실시형태를 나타내는 개략도이다.
다음에 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 염소 바이패스 더스트 처리 장치의 제1 실시형태를 설치한 염소 바이패스 설비를 나타내고, 이 염소 바이패스 설비(1)는 시멘트 킬른(2)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론(도시하지 않음)에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터, 연소 가스의 일부(G)를 냉각하면서 추기하는 프로브(3)와, 프로브(3)로 추기한 추기 가스(G1)에 포함되는 더스트의 조분(D1)을 분리하는 사이클론(4)과, 사이클론(4)으로부터 배출된 미분(D2)을 포함하는 추기 가스(G2)를 냉각하는 열교환기(5)와, 열교환기(5)로부터의 추기 가스(G3)를 집진하는 백 필터(bag filter)(6)와, 열교환기(5) 및 백 필터(6)로부터 배출된 더스트(D3+D4)를 일시적으로 저류하는 더스트 탱크(7)와, 더스트 탱크(7)로부터 배출된 더스트(염소 바이패스 더스트)(D5)를 물에 용해시킨 후, SO2 및 CO2 가스와 반응시키는 용해 반응조(8)와, 용해 반응조(8)로부터 배출된 슬러리(S)를 고액 분리하는 고액 분리기(9) 등으로 구성된다. 프로브(3)~더스트 탱크(7)의 구성에 대해서는, 종래의 염소 바이패스 설비와 마찬가지의 구성이기 때문에, 상세 설명을 생략한다.
용해 반응조(8)는 더스트 탱크(7)로부터의 더스트(D5)를 물(또는 온수)을 사용하여 슬러리화함과 아울러, 백 필터(6)로부터의 SO2 가스를 포함하는 배기 가스(G4), 또는/및 시멘트 킬른(2)으로부터의 CO2 가스를 포함하는 배기 가스(G5)가 공급되어, 슬러리에 포함되는 칼슘 화합물과, SO2 가스 및 CO2 가스를 반응시킨다. 또한, 용해 반응조(8)로서 충전탑, 다공판탑, 벤츄리 스크러버, 스프레이탑, 믹싱형 스크러버 또는 산기반(散氣盤) 등을 사용할 수 있고, 또, 이들은 연속식, 배치식의 어느 것이어도 된다. 용해 반응조(8)에 도입하는 배기 가스(G4)는 전량 또는 그 일부여도 된다. 전량 도입하면 배기 가스(G4)에 포함되는 산성 가스를 제거할 수 있으므로 바람직하다. 한편, 일부를 이용하고, 용해 반응조(8)에 도입되지 않은 배기 가스(G4), 및 용해 반응조(8)로부터 배출되는 가스는 프리히터나 프리히터 출구 등 킬른 배기 가스계에 도입된다.
고액 분리기(9)는 용해 반응조(8)에 있어서 배기 가스(G4) 및 배기 가스(G5)와 반응한 슬러리(S)를 고액 분리하기 위해서 구비되고, 필터 프레스, 원심분리기, 벨트 필터 등을 사용할 수 있다.
다음에 상기 구성을 가지는 염소 바이패스 설비(1)의 동작에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다.
시멘트 킬른(2)의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터의 연소 가스의 일부(G)는 프로브(3)에 있어서 냉각 팬(도시하지 않음)로부터의 냉풍에 의해 냉각되어, 염소 화합물의 미결정이 생성된다. 이 염소 화합물의 미결정은 추기 가스(G1)에 포함되는 더스트의 미분측에 편재하고 있기 때문에, 사이클론(4)으로 분급한 조분(D1)을 시멘트 킬른계에 되돌린다.
사이클론(4)에 의해 분리된 미분(D2)을 포함하는 추기 가스(G2)는 열교환기(5)에 도입되어 추기 가스(G2)와 매체와의 열교환이 행해진다. 열교환에 의해 냉각된 추기 가스(G3)는 백 필터(6)에 도입되어, 백 필터(6)에 있어서 추기 가스(G3)에 포함되는 더스트(D4)가 회수된다. 백 필터(6)로 회수된 더스트(D4)는 열교환기(5)로부터 배출된 더스트(D3)와 함께, 더스트 탱크(7)에 일단 저류되어, 용해 반응조(8)에 도입된다.
용해 반응조(8)에 도입된 더스트(D5)는 용해 반응조(8) 내의 물과 혼합되어 슬러리(S)가 된다. 여기서, 슬러리(S) 중에는 칼슘 화합물로서 CaO, CaCO3 및 Ca(OH)2가 혼재하는데, CaO, Ca(OH)2는 배기 가스(G4)에 포함되는 SO2 및 배기 가스(G5)에 포함되는 CO2와 반응하여 CaSO4 및 CaCO3로 전환된다. 이 CaO 및 Ca(OH)2와, SO2 및 CO2와의 반응시에는 용해 반응조(8)에 있어서의 배기 가스(G4, G5)의 감소율(SO2 및 CO2 가스의 감소율), 용해 반응조(8) 내의 슬러리의 pH, 더스트(D5)의 화학 분석값 등에 의해, 용해 반응조(8) 내의 슬러리(S)의 체류 시간을 조정한다.
다음에 용해 반응조(8)로부터 배출된 슬러리(S)를 고액 분리기(9)에 있어서 고액 분리하고, 얻어진 고형분(C)을 시멘트 마무리 공정에 공급한다. 한편, 고액 분리기(9)로부터 배출되는 여과액(L)에는 염과 중금속이 포함되어 있기 때문에, 제품으로서의 시멘트의 품질을 고려하면서 시멘트 마무리 공정에 첨가함으로써 염 및 중금속 처리를 행할 수 있다. 또한, 시멘트 마무리 공정에 첨가할 수 없었던 여과액(L)은 염 및 중금속을 회수한 후 방류한다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 시멘트에 첨가한 경우에, 제품의 품질에 영향을 줄 우려가 있는 CaO 및 Ca(OH)2를 SO2 및 CO2 가스를 반응시켜 CaSO4 및 CaCO3로 변화시킨 후, 탈수하여 얻어진 고형물을 시멘트 마무리 공정에 공급하기 때문에, CaO 및 Ca(OH)2의 함유율이 낮은 시멘트를 제조할 수 있고, 응결 시간 등의 물성에 영향을 주지 않고, 시멘트의 품질을 안정성을 확보하면서, 염소 바이패스 더스트를 처리할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 염소 바이패스 더스트 처리 장치의 제2 실시형태에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다.
본 실시형태는 도 1에 나타내는 염소 바이패스 설비(1)의 용해 반응조(8)와 고액 분리기(9) 사이에 pH 조정조(12)를 설치한 것을 특징으로 하고, 다른 구성 요소에 대해서는 상기 염소 바이패스 설비(1)와 마찬가지이다. 그래서, 도 2에 있어서, 도 1과 마찬가지의 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임과 아울러 상세 설명을 생략한다.
pH 조정조(12)에는 용해 반응조(8)로부터 CaO, Ca(OH)2가 SO2 및 CO2와 반응하여 CaSO4 및 CaCO3로 전환된 슬러리(S1)가 공급되고, pH 조정조(12)에 있어서, 산(H2SO4, H2CO3, HCl 등), 알칼리(NaOH, Ca(OH)2 등)의 pH 조정제에 의해 pH 7.0~10.5로 조정되어, 슬러리(S1)의 액체 중에 포함되는 중금속이 침전한다.
이것에 의해, 후단의 고액 분리기(9)에 있어서, pH 조정조(12)로부터 배출된 슬러리(S2)를 고액 분리하여 고형분(C)을 얻을 때에, 중금속을 고형분측에 편재시킬 수 있기 때문에, 배수 처리에 필요로 하는 약제의 처리 비용을 저감할 수 있음과 아울러, 시멘트 소성계에서의 중금속의 순환 농축을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 용해 반응조(8)와 pH 조정조(12)를 따로따로 설치했지만, 1개의 조에서 상기 칼슘 화합물과 SO2 가스 등의 반응과, pH 조정을 동시에 행할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 사이클론에서 분리된 조분(D1)을 킬른계에 되돌렸지만, 조분(D1)을 추가로 분급하고, 분리된 소정의 염소분을 함유하는 미분을 용해 반응조(8)에 공급하여 더스트(D3, D4)와 마찬가지로 처리할 수도 있다. 또한, 더스트(D3, D4)를 추가로 분급하여 미분만을 용해 반응조(8)에 공급해도 된다.
1…염소 바이패스 설비
2…시멘트 킬른
3…프로브
4…사이클론
5…열교환기
6…백 필터
7…더스트 탱크
8…용해 반응조
9…고액 분리기
10…전기 집진기
12…pH 조정조
2…시멘트 킬른
3…프로브
4…사이클론
5…열교환기
6…백 필터
7…더스트 탱크
8…용해 반응조
9…고액 분리기
10…전기 집진기
12…pH 조정조
Claims (7)
- 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 냉각하면서 추기하고, 이 추기 가스로부터 고염소 농도의 염소 바이패스 더스트를 회수하는 염소 바이패스 설비에 있어서,
상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시켜 고형분을 얻는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와, 상기 염소 바이패스 설비의 배기 가스 또는/및 상기 시멘트 킬른의 배기 가스를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고형분을 시멘트 마무리 공정에 공급하는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 방법.
- 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 고형분을 얻을 때의 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스의 감소율, 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스와의 접촉 후의 슬러리의 pH 및 상기 염소 바이패스 더스트의 화학 분석값으로부터 선택되는 하나 이상에 의해, 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리와 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스의 반응 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 접촉시킨 후의 상기 염소 바이패스 더스트를 포함하는 슬러리의 pH를 조정한 후, 고형분을 얻는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 SO2 가스 또는/및 CO2 가스와의 접촉 후의 슬러리의 pH를 7.0 이상 10.5 이하로 조정하는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 방법.
- 시멘트 킬른의 가마 후미로부터 최하단 사이클론에 이르기까지의 킬른 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 냉각하면서 추기하고, 이 추기 가스로부터 회수한 고염소 농도의 염소 바이패스 더스트를 슬러리화하는 용해조와,
이 용해조에 SO2 가스 또는/및 CO2 가스를 도입하는 가스 도입 장치와,
상기 용해조로부터 배출된 슬러리를 고액 분리하는 고액 분리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 염소 바이패스 더스트의 처리 장치.
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