KR20150086099A - 연속적인 액상 소석회의 제조방법 및 이에 의하여 얻어진 액상 소석회를 이용하는 산성 가스의 중화 방법 - Google Patents

Abstract

물:생석회 = 70~90 중량%:10~30 중량%의 비율로 물과 생석회를 혼합하여 이들의 혼합물을 얻는 혼합 단계; 상기 혼합물을 10분 내지 30분 동안 500 내지 3,000 rpm의 회전수로 고속 교반하여 상기 생석회를 물과 반응시켜 소석회로 수화시키고 상기 생석회의 입자 및 상기 소석회 입자의 분쇄를 동시에 수행하여 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 얻는 수화 및 분쇄 단계; 상기 고온의 소석회유를 습식 마쇄기를 통과시키면서 상기 습식 마쇄기의 내부 온도를 40 내지 60℃의 고온으로 유지하면서 상기 소석회를 습식 마쇄하여 액상 소석회를 얻는 습식 마쇄 단계; 및 상기 액상 소석회를 습식 분급하는 단계를 포함하는 액상 소석회의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 고순도 및 고미립도의 생석회 입자를 이용하여 수화조에서 고속 교반, 및 습식 비드밀의 고온 습식 마쇄 공정을 조합함으로써 단시간에 소규모 부지에 설치된 소규모의 설비로 대량의 고품질의 액상 소석회를 제조할 수 있는 장점이 있으며, 시간당 액상 소석회의 생산 효율을 증가시킬 수 있고 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

Description

연속적인 액상 소석회의 제조방법 및 이에 의하여 얻어진 액상 소석회를 이용하는 산성 가스의 중화 방법{Continuous method of preparing slaked lime slurry and method of neutralizing acidic gases using slaked lime slurry obtained therefrom}

본 발명은 연속적인 액상 소석회의 제조방법 및 이에 의하여 얻어진 액상 소석회를 이용하는 산성 가스의 중화 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 소규모 설비에서 연속방식에 의해 대량의 고품질 액상 소석회를 얻을 수 있는 액상 소석회의 제조방법 및 이에 의하여 얻어진 액상 소석회를 이용하는 산성 가스의 중화 방법에 관한 것이다.

소석회는 일반적으로 반응성이 높고 알칼리성인 물질로서, 화학, 환경, 건설 등에서 대량으로 사용되고 있다. 특히, 근래에는 소각로 및 발전소에서 발생되는 연소 폐기물로서 산성비의 원인이 되고 있는 HCl, 질소산화물, 황산화물, HF, 다이옥신 등과 같은 산성가스를 제거하는 중화제로서 널리 사용되고 있다.

종래, 소각로 및 발전소에서 발생되는 산성가스를 제거하는 중화제로서는 가성소다, 분말상 소석회 및 액상 소석회가 주로 사용되고 있다. 가성소다는 유해물질과의 반응성은 높으나, 설치 및 운영비가 많이 소요되고, 발생되는 유해성 폐수를 처리해야 하는 문제가 있다.

한편, 분말상 소석회로서는 입경 200∼325 메쉬 정도의 것이 사용되는데, 입경 200 메쉬의 소석회 분말은 입자가 굵기 때문에 유해물질과의 반응성이 떨어지고, 분사노즐의 팁이 막히는 문제가 발생한다. 더 미세한 325 메쉬의 소석회 분말도 분말상이기 때문에 반응성이 비교적 낮고, 혼입되어 있는 굵은 입자 때문에 분사노즐의 팁이 막히는 문제가 여전히 발생한다.

액상 소석회는 분말 소석회의 여러 가지 단점을 개선시킨 것이지만, 종래의 액상 소석회 제조방법에 의해 생산할 경우, 반응성이 좋은 고품질의 액상 소석회를 얻기 어려우며, 또한 생산효율이 낮아 경제성이 떨어지는 문제가 있다.

즉, 종래의 액상 소석회 제조 공정에서는, 생석회 함량 80% 정도의 분말 또는 덩어리 제품을 물과 혼합하여 약 1시간 정도 정치한 후 30~60분 정도 저속 교반하여 생석회 분말을 소석회 분말로 수화 반응시킨다. 이후, 수화되지 않은 생석회 덩어리 및 잔사 성분을 분리하여 제거한 후, 수화된 생석회(슬러리)를 다시 교반한 후, 장시간의 숙성과정을 거쳐 액상 소석회를 얻는다. 그러나 이와 같은 방법으로 생산된 액상 소석회는 소석회의 입자 크기가 크고 분산 부피가 작아 산성 가스와의 반응성이 낮다. 또한, 종래의 액상 소석회 제조 공정에서는, 여러 단계의 생산 공정을 거치게 되어 많은 생산 설비 부지와 인력이 소요되며, 제조시간이 길어지므로 경제성이 떨어지는 문제가 있다.

이와 같은 종래의 액상 소석회 제조 공정에서 얻어진 액상 소석회가 산성 가스와의 반응성이 낮은 문제를 개선하기 위하여, 한국 특허등록 제0292139호는 물에 수산화칼슘 고형분 기준으로 20∼35중량%의 농도로 생석회를 첨가하여 1시간 정도 정치한 후 20rpm 정도로 저속 교반하여 수화시킴으로써 소석회유를 얻는 단계; 상기 소석회유를 규사, 지르코늄비드, 글래스비드, 또는 MgO 세라믹비드의 분쇄미디어로 70∼80%가 충전된 습식 마쇄기에서 습식 마쇄시키는 단계; 및 습식마쇄된 소석회유를 200∼325 메쉬의 시브로 습식 분급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조방법을 개시한다.

그러나, 상기 방법에서는 수화조에 물을 채우고 생석회를 첨가하고, 이를 수화조에서 1시간 정도 정치한 후, 10~20 rpm의 속도로 약 30분간 교반하여 수화시킨 후, 습식 마쇄기를 이용하여 액상 소석회를 마쇄하여 분산시킨다. 그러나 이 방법에서도 수화에 오랜 시간이 소요되므로 생산성과 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명의 일 목적은 고품질의 액상 소석회를 높은 생산 효율로 얻을 수 있는 액상 소석회의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조 방법에 의하여 얻어진 액상 소석회를 이용하는 산성 가스의 중화 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은,

물:생석회 = 70~90 중량%:10~30 중량%의 비율로 물과 생석회를 혼합하여 이들의 혼합물을 얻는 혼합 단계;

상기 혼합물을 10분 내지 30분 동안 500 내지 3,000 rpm의 회전수로 고속 교반하여 상기 생석회를 물과 반응시켜 소석회로 수화시키고 상기 생석회의 입자 및 상기 소석회 입자의 분쇄를 동시에 수행하여 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 얻는 수화 및 분쇄 단계;

상기 고온의 소석회유를 습식 마쇄기를 통과시키면서 상기 습식 마쇄기의 내부 온도를 40 내지 60℃의 고온으로 유지하면서 상기 소석회를 습식 마쇄하여 액상 소석회를 얻는 습식 마쇄 단계; 및

상기 액상 소석회를 습식 분급하는 단계를 포함하는 액상 소석회의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수화 및 분쇄 단계는 복수 개의 수화조에서 수행되며, 상기 복수 개의 수화조는 상류의 생석회 저장조와 물 저장조 및 상기 습식 마쇄 단계가 수행되는 하류의 습식 마쇄기와의 관계에서 서로 병렬 관계로 배치될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 복수 개의 수화조는 10분 내지 30분의 시차를 두고 상기 혼합물을 수용하여 상기 생석회의 수화 및 분쇄를 10분 내지 30분 동안 수행한 후, 이에 의하여 얻어진 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 습식 마쇄 단계로 이송함으로써 상기 수화 및 분쇄 단계, 상기 습식 마쇄 단계, 및 습식 분급 단계를 연속적으로 수행할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수화조는 바깥 방향으로 볼록한 둥근 바닥을 갖고, 디스크형 임펠라 교반기를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 생석회는 CaO 함량이 90 중량% 이상이고 150~400 메쉬의 입자 크기를 가진 분말 생석회인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 습식 마쇄 단계는 습식 비드밀을 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 습식 비드밀은 글라스 비드, 지르코늄 비드, 스테인레스 비드 및 MgO 세라믹비드로부터 선택된 적어도 1종의 직경 1 내지 3 mm의 마쇄 매질을 이용하여 상기 소석회를 습식 마쇄하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 습식 분급 단계는 100 내지 325 메쉬의 시브를 이용하여 수행될 수 있다.

상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 상기 본 발명의 일 측면에 따른 액상 소석회의 제조 방법에서 얻어진 액상 소석회를 산성 가스에 분사하여 상기 산성 가스에 포함된 산성 물질을 중화하여 제거하는 산성 가스의 중화 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 산성 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), HCl, HF 및 다이옥신에서 선택된 적어도 1종의 산성 물질일 수 있다.

본 발명의 액상 소석회의 제조 방법은 수화 단계에서 생석회의 순도 및 미립도가 높을수록 물과 반응할 때 격렬한 수화 반응열을 발생시키는 점과 고속 교반에 의한 강한 회전력으로 교반할 경우 더욱 강한 수화 반응열 및 마찰열을 얻을 수 있는 점, 및 최적으로 제어된 고온에서의 습식 마쇄 공정을 이용한다. 이에 의하여, 본 발명의 제조 방법에 따르면 노르말 농도와 분산 부피가 큰 고품질의 액상 소석회를 생산할 수 있다.

즉, 본 발명의 액상 소석회의 제조 방법에 따르면, 고순도 및 고미립도의 생석회와 물의 수화 반응열과 고속 교반으로 인한 더욱 강한 수화 반응열 및 마찰열 을 이용하고, 이에 더하여 최적으로 제어된 고온에서의 습식 마쇄 공정을 조합하여고온에서 소석회의 추가적인 수화 및 분산을 동시에 수행함으로써, 단시간에 간단한 방법으로 고품질의 액상 소석회를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 병렬 관계로 연결된 복수 개의 수화조를 시차를 두고 이용함으로써 소면적의 부지에 설치된 소규모 설비에서 연속방식에 의해 대량의 고품질 액상 소석회를 높은 생산 효율 및 저코스트로 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 액상 소석회의 제조 방법의 각 단계의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 액상 소석회의 제조 방법 및 상기 제조 방법에 의하여 얻어진 액상 소석회를 이용하는 산성 가스의 중화 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 액상 소석회의 제조 방법은 물:생석회 = 70~90 중량%:10~30 중량%의 비율로 물과 생석회를 혼합하여 이들의 혼합물을 얻는 혼합 단계;

상기 혼합물을 10분 내지 30분 동안 500 내지 3,000 rpm의 회전수로 고속 교반하여 상기 생석회를 물과 반응시켜 소석회로 수화시키고 상기 생석회의 입자 및 상기 소석회 입자의 분쇄를 수행하여 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 얻는 수화 및 분쇄 단계;

상기 고온의 소석회유를 습식 마쇄기를 통과시키면서 상기 습식 마쇄기의 내부 온도를 40 내지 60℃의 고온으로 유지하면서 상기 소석회를 습식 마쇄하여 액상 소석회를 얻는 습식 마쇄 단계; 및

상기 액상 소석회를 습식 분급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제조방법은 종래 액상 소석회의 제조방법과 달리 수화조에서 일정 시간 동안의 정치 단계없이 고순도 및 고미립도의 생석회 분말의 단시간의 고속 교반을 통하여 추가적인 가열없이도 경제적으로 고열을 발생시키면서, 생석회 분말을 충분히 수화시킬 수 있다. 또한 본 발명의 제조방법에서는 수화 단계에서 고온을 갖게된 소석회유를 계속하여 이용함으로써 고온에서 습식 마쇄함으로써 단시간에 높은 노르말 농도와 높은 분산 부피를 갖는 개선된 고품질의 액상 소석회를 생산할 수 있다. 이에 의하여 본 발명의 액상 소석회의 제조방법은 종래의 액상 소석회의 제조방법을 개선할 수 있다.

즉, 본 발명의 액상 소석회의 제조방법에서는 수화 단계에서 생석회 분말과 물을 반응시킬 때 고순도 및 고미립도의 생석회 분말을 사용하고 고속 교반을 이용함으로써 추가적인 외부 가열없이도 높은 온도에서 수화 단계를 수행하고, 이와 더불어 이에 의하여 고온을 갖게 된 소석회유를 이용하여 고온으로 습식 마쇄 단계를 수행함으로써 분산도 및 노르말 농도가 높은 액상 소석회를 효율적으로 얻을 수 있다.

이어서, 도 1을 참조하여 본 발명의 액상 소석회의 제조 방법의 각 단계에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 액상 소석회의 제조 방법의 각 단계의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 생석회 저장조(11) 및 물 탱크(13)로부터 생석회 분말 및 물을 계량하여 제1 수화조(15)로 각각 정량 투입하여 물과 생석회의 혼합물을 얻는다. 이때, 물과 생석회의 혼합 비율은 조정될 수 있으나, 제1 수화조(15)에서 물:생석회의 혼합비는 70~90 중량%:10~30 중량%의 비율이 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 생석회는 특별히 제한되지는 않지만, 고속 교반을 통해 물과 생석회의 격렬한 반응을 유도하여 높은 수화 반응열과 마찰열을 발생시키면서 수화 및 분쇄를 효과적으로 수행하기 위해서 즉 생석회 분말의 수화 반응성을 높이기 위해서 상기 생석회는 CaO 함량이 90 중량% 이상이고, 150 메쉬 이상의 작은 입자 크기, 예를 들면 150 내지 400 메쉬의 입자 크기를 가진 분말 생석회인 것이 바람직하다.

이와 같은 고순도 및 고미립도의 생석회 분말을 이용하면서 제1 수화조(15)에서 상기 혼합물을 10분 내지 30분 동안 500 내지 3,000 rpm의 회전수로 고속 교반하여 상기 생석회를 물과 반응시켜 소석회로 격렬하게 수화시키고 상기 생석회의 입자 및 상기 소석회 입자의 분쇄를 동시에 수행하여 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 얻는다.

상기 제1 수화조(15)의 크기는 소석회 생산량에 따라 달라질 수 있으나, 고속교반을 위하여 500 내지 3,000 rpm 정도의 고속 교반이 가능한 수화조를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 수화조(15)에는 교반기가 설치되어 있다. 여기서, 제1 수화조(15)는 바깥 방향으로 볼록한 둥근 바닥을 갖는 것이 순환 및 유동성 증가의 측면에서 바람직하고, 상기 교반기는 디스크형 임펠라 기계식 교반기인 것이 균일한 수화 및 교반 증가의 측면에서 바람직하다.

상기한 바와 같이 제1 수화조(15)에서의 수화 및 분쇄 단계는 고순도 및 고미립도의 생석회 분말을 고속 교반으로 이루어짐으로써 격렬한 수화 반응 및 분쇄를 일으켜 수화 단계를 단시간에 완료할 수 있으며 또한 소석회유룰 고온 상태로 얻을 수 있는 특징이 있다. 즉, 제1 수화조(15)에서 강한 회전력에 의한 고속 교반을 수행하면, 생석회 분말 사이에 강한 충격이 가해져서 이들이 분쇄되면서, 입자 충돌에 의한 반응열이 발생하게 되며, 마찰열이 발생하게 된다. 이와 더불어 제1 수화조(15)에 투입되는 생석회로서 바람직하게는 상기한 바와 같이 수화 반응성을 높이기 위해서 CaO 함량이 90 중량% 이상이고, 150 메쉬 이상의 작은 입자 크기, 예를 들면 150 내지 400 메쉬의 입자 크기를 가진 고순도 및 고미립도의 분말 생석회를 이용함으로써 격렬한 수화 반응열을 발생시킨다. 이로써 고속 교반 및 격렬한 수화 반응에 의한 온도 상승이 일어나며, 이로써 높은 온도에서 수화 및 분쇄가 촉진될 뿐만 아니라 후속의 습식 마쇄 단계를 상기 고온의 소석회유를 이용하여 고온에서 실시할 수 있기 때문에 높은 노르말 농도와 높은 분산도를 갖는 미세 입자 특성을 갖는 액상 소석회를 제조할 수 있다.

상기 고속 교반 속도는 500 내지 3,000 rpm 범위 내에서 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 500 내지 1,000 rpm, 더 바람직하게는 600 내지 900 rpm, 더더욱 바람직하게는 700 내지 800 rpm일 수 있다. 이때, 교반 속도가 500 rpm 미만이면 반응이 낮아서 효율이 떨어지고, 3,000 rpm을 초과하면 교반 속도의 증가에 비해 소석회 품질의 개선 효과가 크지 않다. 또한 교반 시간은 10분 내지 30분 범위에서 이루어질 수 있다. 교반 시간이 10분 미만이면 수화 및 분쇄가 불충분할 수 있으며, 교반 시간이 30분을 초과하면 전체 공정을 연속식으로 유지하기 곤란하여 생산 효율상 바람직하지 않다. 교반 속도가 높을수록 교반 시간은 짧게 조정될 수 있고, 반대로 교반 속도가 낮을수록 교반 시간을 증가시킬 수 있다.

본 발명에서는 특히 수화 및 분쇄 단계가 복수 개의 수화조에서 수행될 수 있다. 상기 복수 개의 수화조는 상류의 생석회 저장조(11)와 물 저장조(13) 및 상기 습식 마쇄 단계가 수행되는 하류의 습식 마쇄기(19)와의 관계에서 서로 병렬 관계로 배치될 수 있다. 복수 개의 수화조의 갯수는 특별히 한정되지 않지만, 실용적인 관점에서 2개 내지 5개, 더 구체적으로는 2개 내지 3개, 특히 도 1에 도시된 제1 수화조(15) 및 제2 수화조(17)와 같이 2개일 수 있다. 수화조의 갯수가 2개 내지 5개이면, 전체 액상 소석회의 제조 공정을 실질적으로 연속적으로 운전할 수 있다. 즉, 복수 개의 수화조는 10분 내지 30분의 시차를 두고 상기 혼합물을 수용하여 생석회의 수화 및 분쇄를 10분 내지 30분 동안 수행한 후, 이에 의하여 얻어진 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 습식 마쇄 단계로 이송함으로써 수화 및 분쇄 단계, 습식 마쇄 단계, 및 습식 분급 단계를 실질적으로 연속적으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 제1 수화조(15) 및 제2 수화조(17)에서의 수화 및 분쇄 단계가 각각 10분의 시간 동안 완료되는 공정 조건으로 수행되고, 이후의 습식 마쇄 단계(19)가 5분의 체류 시간 동안 완료되는 공정 조건으로 수행되는 경우, 제1 수화조(15)에서 수화 및 분쇄 단계 개시후 5분이 경과한 시점에서 제2 수화조(17)에 생석회 및 물을 계량하여 새로 투입하여 수화 및 분쇄 단계를 개시하고, 제2 수화조(17)에서의 수화 및 분쇄 단계의 개시후 5분 경과한 시점에서, 제1 수화조(15)에서의 수화 및 분쇄 단계를 종료하고, 제1 수화조(15)에서 얻어진 고온의 소석회유를 습식 마쇄 단계(19)가 수행되는 습식 마쇄기로 이송하여 습식 마쇄 단계(19)를 수행하고, 다시 제1 수화조(15)에 생석회 및 물을 계량하여 투입하여 수화 및 분쇄 단계를 새로 개시할 수 있다. 이후, 습식 마쇄기로 이송후 5분이 경과한 시점에서 습식 마쇄 단계(19)를 종료하고, 이에 의하여 습식 마쇄된 액상 소석회를 습식 분급 단계(21)로 이송하고, 제2 수화조(17)에서 얻어진 고온의 소석회유를 바로 습식 마쇄기로 이송하여 습식 마쇄 단계(19)를 다시 개시하고, 제2 수화조(17)에 생석회 및 물을 계량하여 다시 투입하여 수화 및 분쇄 단계를 새로 개시할 수 있다. 이러한 방식으로 수화 및 분쇄 단계가 상류의 생석회 저장조(11)와 물 저장조(13) 및 상기 습식 마쇄 단계가 수행되는 하류의 습식 마쇄기(19)와의 관계에서 서로 병렬 관계로 배치된 복수 개의 수화조에서 수행하는 경우, 전체 액상 소석회의 제조 공정을 실질적으로 연속적으로 운전할 수 있으며, 병렬 관계로 배치된 수화조의 갯수가 많을수록 그리고 습식 마쇄 단계가 고속으로 수행될 수록 전체 액상 소석회의 제조 공정은 더욱 연속적이 될 수 있다.

습식 마쇄 단계(19)에서는 수화조(15, 17)에서 수화 및 분쇄된 고온의 소석회유를 습식 마쇄기를 통과시키면서 상기 습식 마쇄기의 내부 온도를 40 내지 60℃의 고온으로 유지하면서 상기 소석회를 습식 마쇄하여 액상 소석회를 얻는다.

본 발명의 특정 구현예에서 상기 습식 마쇄 단계는 습식 비드밀을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 습식비드밀의 형태는 액상소석회의 분산에 적합하면 특별히 제한하지 않는다. 상기 습식 비드밀은 상기 소석회를 습식 마쇄할 수 마쇄 매질로 충전되어 있다. 상기 마쇄 매질로서는 액상 소석회 분산에 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한이 되진 않지만 글라스 비드, 지르코늄 비드, 스테인레스 비드 및 MgO 세라믹비드로부터 선택된 적어도 1종일 수 있다. 마쇄 매질의 크기는 상기 소석회를 습식 마쇄할 수 있다면 특별히 제안되지 않지만, 최적 마쇄 효율을 얻기 위하여 직경 1.0 ~ 3.0mm 크기인 것이 바람직하다. 직경 1.0mm 미만의 마쇄 비드를 사용하면 마쇄 비드의 수명이 저하하고 분산이 너무 빠르게 진행되어 액상 소석회의 유동성이 떨어져 제품으로서 사용하기 어려워지는 경향이 있고, 직경 3.0mm 초과하면 분산이 너무 느리게 진행되어 생산 효율성이 저하될 수 있다. 본 발명의 특정 구현예에서, 수화조(15, 17)에서 수화 및 분쇄된 고온의 소석회유는 상기한 마쇄 매질이 충전되어 있는 습식 비드밀을 통과하면서 고온의 온도에서 마쇄 매질로부터 제공된 큰 전단력에 의하여 연속적으로 마쇄되어 높은 세립도 및 노르말농도의 반응성이 높은 액상 소석회로 전환된다.

습식 비드밀에서의 온도는 30 내지 60℃로, 바람직하게는 40 내지 50℃로 제어된다. 상기한 습식 비드밀의 높은 온도는 외부 가열없이도 이전 단계의 수화 단계에서 얻은 소석회유의 고온 상태를 이용함으로써 얻을 수 있으며, 필요에 따라 외부 열원으로부터의 추가적인 가열에 의하여 보충될 수 있다. 여기서 습식 비드밀내의 온도가 40℃ 미만이면 액상 소석회 입자의 분산이 불충분하여 소석회 입자의 입도가 커서 고반응성의 액상 소석회를 얻기 어렵다. 습식 비드밀내의 온도가 60℃를 초과하면, 액상 소석회 입자의 분산이 너무 빠르게 수행되어 액상 소석회의 유동성이 떨어져 제품으로서 사용하기 어려워지는 경향이 있다.

상기 습식 마쇄 단계에서 습식 마쇄기 내에서의 소석회의 체류 시간은 30초 내지 3분, 더 바람직하게는 50초 내지 2분으로 제어될 수 있다. 습식 마쇄기에서의 체류 시간이 30초분 미만이면, 액상 소석회 입자의 분산이 불충분하여 소석회 입자의 입도가 커서 고반응성의 액상 소석회를 얻기 어렵다. 습식 마쇄기에서의 체류 시간이 3분을 초과하면, 액상 소석회 입자의 분산이 너무 빠르게 수행되어 액상 소석회의 유동성이 떨어져 제품으로서 사용하기 어려워지는 경향이 있다.

습식 마쇄기에서 습식 마쇄 단계가 종료되면, 이 단계에서 얻어진 고반응성의 액상 소석회유를 습식 분급 단계(21)로 이송한다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 액상 소석회의 습식 분급은 액상 소석회유를 100 내지 400 메쉬의 시브(sieve), 바람직하게는 100 내지 325 메쉬의 시브에 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 이에 의하여 마쇄 매질, 미수화 생석회,거친 소석회 입자 및 기타 잔사 등의 불순물이 분리되어 제거될 수 있다. 상기 시브는 150 내지 325 메쉬인 것이 바람직하며, 더 미세한 입자의 액상 소석회를 제조하기 위해서는 325 메쉬 이상이 더욱 바람직하다.

이상과 같은 단계를 거쳐 얻어진 액상 소석회는 선택적으로 저장 탱크로 이송되어 저장(23)된다. 대안적으로, 바람직하게는 산성 폐기물 가스가 발생하는 발전소 및 소각로 등에 본 발명의 액상 소석회의 제조 공정이 수행되는 설비를 설치함으로써 저장 단계를 거치지 않고 바로 산성 폐기물 가스의 중화 제거 단계에 제공될 수 있다. 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 고품질의 액상 소석회를 제공한다.

본 발명의 제조 방법에서 얻어진 액상 소석회는 높은 노르말 농도를 갖고, 입자가 미세하여 균일하게 분산되는 특성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 의하여 얻어진 액상 소석회를 사용하면, 발전소 및 소각로에서 발생하는 산성 가스 폐기물을 중화하기 위한 반응제로서 사용시 반응성이 뛰어나고 분사 노즐의 막힘 현상 등의 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 액상 소석회의 제조 방법은 본 발명의 일 측면에 따른 액상 소석회의 제조 방법에서 얻어진 액상 소석회를 산성 가스에 분사하여 상기 산성 가스에 포함된 산성 물질을 중화하여 제거한다.

본 발명의 특정 일 구현예에 있어서, 상기 산성 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), HCl, HF 및 다이옥신에서 선택된 적어도 1종의 산성 물질일 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 액상 소석회의 제조 방법에서 얻어진 액상 소석회는 분산성이 높기 때문에 분사 노즐의 막힘없이 원활하게 발전소 및 소각로에서 발생하는 산성 폐가스에 분사될 수 있고 반응성이 높기 때문에 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), HCl, HF 및 다이옥신에서 선택된 적어도 1종의 산성 물질과 반응하여 이들을 중화함으로써 산성비의 원인이 될 수 있는 산성 물질을 제거할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 더 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 예시적인 목적으로 제공되는 것이기 때문에 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해 한정되지 않는다.

실시예 1: 액상 소석회의 제조

단계 1: 수화조에 물과 생석회 혼합

수화조에 약 20℃의 물 5,600 kg을 채우고 150 메쉬 이상의 입자 크기 및 CaO 90 중량% 이상을 갖는 분말 생석회(태영이엠씨(주) 제품)를 1,400 kg을 더 투입하여 물과 생석회를 혼합하였다. 혼합과 동시에 임펠러 교반기의 속도를 800 rpm으로 올려 상기 혼합물을 10분간 교반하여 생석회 분말의 분쇄 및 소석회로의 수화를 동시에 수행시켜 액상 소석회유를 얻었다. 이때, 소석회유의 온도는 상기 수화열 및 마찰열로 인하여 외부 가열없이 자연적으로 50 내지 60℃로 유지되었다.

단계 2: 액상 소석회의 습식 마쇄

생성된 소석회유를 정량펌프를 이용하여 습식 비드밀에 공급하고, 습식 비드밀의 디스크 원주속도 30m/sec 및 습식 비드밀 내의 체류시간 약 1분의 조건하에서 소석회유를 연속적으로 습식마쇄하였다. 이때, 습식 비드밀은 그 내부 용적의 약 70%를 직경 약 2∼3㎜의 스테인레스 비드로 채웠다. 상기 습식 마쇄 공정 동안 습식 비드밀의 내부 온도는 냉각수에 의하여 약 45℃로 조절하였다.

단계 3: 액상 소석회의 습식 분급

수화된 액상 소석회를 325 메쉬의 시브로 1단계로 습식 분급하였다. 이때, 액상 소석회 내에 함유된 스테인레스 비드, 미수화 생석회 분말 및 기타 잔사 등의 불순물을 분리하여 배출하였다.

실시예 2: 액상 소석회의 제조

실시예 1의 단계 2의 습식 마쇄 공정에서 습식 비드밀의 온도를 약 40℃로 조절하여 수행하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 액상 소석회를 제조하였다.

실시예 3: 액상 소석회의 제조

실시예 1의 단계 2의 습식 마쇄 공정에서 습식 비드밀의 온도를 약 50℃로 조절하여 수행하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 액상 소석회를 제조하였다.

실시예 4: 액상 소석회의 제조

실시예 1의 단계 2의 습식 마쇄 공정에서 습식 비드밀의 온도를 약 60℃로 조절하여 수행하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 액상 소석회를 제조하였다.

비교예 1: 액상 소석회의 제조

실시예 1의 단계 2의 습식 마쇄 공정에서 습식 비드밀의 온도를 약 20℃로 조절하여 수행하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 액상 소석회를 제조하였다.

비교예 2: 액상 소석회의 제조

실시예 1의 단계 2의 습식 마쇄 공정에서 습식 비드밀의 온도를 약 30℃로 조절하여 수행하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 액상 소석회를 제조하였다.

실험예 1: 교반 속도에 따른 액상 소석회의 품질 평가

실시예 1~4 및 비교예 1~2에서 얻어진 액상 소석회에 대하여 각각 노르말 농도 및 분산 부피를 아래와 같이 측정하였다.

(1) 노르말 농도 측정

액상 소석회의 알칼리 노르말 농도는 500 mL 비이커에 액상 소석회 시료 10 mL 및 증류수 400 mL를 넣고 자테스터(jar tester)로 교반하면서 pH 미터(pH-meter)로 pH를 확인하면서 6~7N 농도의 황산으로 pH 7.0까지 적정하여 구하였다. 액상 소석회의 노르말 농도가 높을수록 반응성이 좋은 고품질의 액상 소석회이다.

(2) 분산 부피 측정

분산 부피는 액상 소석회 100mL를 100 mL의 실린더에 채우고 6시간 정치후 침전된 부피를 측정하여 구하였다. 상기 분산부피는 고형분 입자가 액상 소석회 슬러리 내에 균일하게 분산되어 있는 부피를 나타내는 것으로서 그 값이 클수록 사용시 분사 노즐의 막힘을 방지할 수 있으므로 바람직하다.

하기 표 1에 실시예 1~4 및 비교예 1~2에서 얻어진 액상 소석회의 노르말 농도 및 분산 부피의 측정 결과를 나타낸다.

구 분	습식 비드밀 내부 온도	노르말(N) 농도	분산 부피
실시예 1	45℃	7.2	99%
실시예 2	40℃	7.1	97%
실시예 3	50℃	7.3	99%
실시예 4	60℃	7.4	99%
비교예 1	20℃	6.5	54%
비교예 2	30℃	6.8	60%

표 1을 참조하면, 습식 비드밀 내부의 온도를 올릴수록 증가된 추가적인 수화 반응열과 마찰열로 인하여 얻어진 소석회 입자의 마쇄도가 증가하고 이에 의하여 액상 소석회의 노르말 농도 및 분산 부피가 증가함을 확인할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 습식 비드밀의 내부 온도가 40 내지 60℃인 실시예 1 내지 4의 경우, 습식 비드밀의 내부 온도가 20 내지 30℃인 비교예 1 및 2의 경우보다 높은 노르말 농도 및 높은 분산 부피를 갖는 더 고품질의 액상 소석회를 얻을 수 있었다. 실시예 1 내지 4의 결과만을 비교하면, 온도 증가에 따른 효과 차이가 미미하기 때문에 습식 비드밀의 내부 온도가 40 내지 45℃인 실시예 1 및 2의 경우가 습식 비드밀의 내부 온도가 50 내지 60℃인 실시예 3 및 4의 경우보다 더 바람직한 것으로 판단된다.

또한 수화 및 분쇄 효율 역시 온도가 높을수록 증가하여 제조된 액상 소석회의 노르말 농도 및 분산부피가 증가함을 알 수 있었다.

Claims (10)

1. 물:생석회 = 70~90 중량%:10~30 중량%의 비율로 물과 생석회를 혼합하여 이들의 혼합물을 얻는 혼합 단계;
   상기 혼합물을 10분 내지 30분 동안 500 내지 3,000 rpm의 회전수로 고속 교반하여 상기 생석회를 물과 반응시켜 소석회로 수화시키고 상기 생석회의 입자 및 상기 소석회 입자의 분쇄를 수행하여 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 얻는 수화 및 분쇄 단계;
   상기 고온의 소석회유를 습식 마쇄기를 통과시키면서 상기 습식 마쇄기의 내부 온도를 40 내지 60℃의 고온으로 유지하면서 상기 소석회를 습식 마쇄하여 액상 소석회를 얻는 습식 마쇄 단계; 및
   상기 액상 소석회를 습식 분급하는 단계를 포함하는 액상 소석회의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수화 및 분쇄 단계는 복수 개의 수화조에서 수행되며, 상기 복수 개의 수화조는 상류의 생석회 저장조와 물 저장조 및 상기 습식 마쇄 단계가 수행되는 하류의 습식 마쇄기와의 관계에서 서로 병렬 관계로 배치된 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수 개의 수화조는 10분 내지 30분의 시차를 두고 상기 혼합물을 수용하여 상기 생석회의 수화 및 분쇄를 10분 내지 30분 동안 수행한 후, 이에 의하여 얻어진 30 내지 60℃의 고온을 갖는 소석회유를 습식 마쇄 단계로 이송함으로써 상기 수화 및 분쇄 단계, 상기 습식 마쇄 단계, 및 습식 분급 단계를 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 수화조는 바깥 방향으로 볼록한 둥근 바닥을 갖고, 디스크형 임펠라 교반기를 갖는 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 생석회는 CaO 함량이 90 중량% 이상이고 150~400 메쉬의 입자 크기를 가진 분말 생석회인 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 습식 마쇄 단계는 습식 비드밀을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 습식 비드밀은 글라스 비드, 지르코늄 비드, 스테인레스 비드 및 MgO 세라믹비드로부터 선택된 적어도 1종의 직경 1 내지 3 mm의 마쇄 매질을 이용하여 상기 소석회를 습식 마쇄하는 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 습식 분급 단계는 100 내지 325 메쉬의 시브를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 액상 소석회의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제8항에서 얻어진 액상 소석회를 산성 가스에 분사하여 상기 산성 가스에 포함된 산성 물질을 중화하여 제거하는 산성 가스의 중화 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 산성 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), HCl, HF 및 다이옥신에서 선택된 적어도 1종의 산성 물질인 것을 특징으로 하는 산성 가스의 중화 방법.

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