KR20170031014A - 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법 - Google Patents

시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 바이패스 더스트를 용해시켜 NaClO을 혼합하여 여과함으로써 염화칼륨과 바이패스 더스트 슬러지를 별도로 분리하는, 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법은, (a) 바이패스 더스트에 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계; (b) 상기 슬러리에 NaClO(차아염소산나트륨)를 혼합하는 단계; (c) NaClO가 혼합된 상기 슬러리를 여과하여 1차 여과액과 1차 잔류 슬러지로 각각 분리시키는 단계; (d) 상기 1차 여과액에 NaClO를 추가로 혼합하는 단계; (e) NaClO가 추가 혼합된 상기 1차 여과액을 여과하여 2차 여과액과 2차 잔류 슬러지로 각각 분리하는 단계; (f) 상기 2차 여과액을 건조하여 염화칼륨을 수득하는 단계를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF POTASSIUM CHLORIDE USING CEMENT BYPASS DUST}
본 발명은 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법에 관한 것으로, 특히 시멘트 바이패스 더스트를 용해시켜 NaClO을 혼합하여 여과함으로써 염화칼륨과 바이패스 더스트 슬러지를 별도로 분리하는, 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법에 관한 것이다.
국내 시멘트사들은 시멘트 제조비용 절감과 자원재활용 측면에서 다양한 산업부산물과 생활폐기물 등을 시멘트 제조용 원료 및 연료 등으로 재활용하고 있다. 산업부산물 및 생활폐기물 등에는 중금속 및 염소 등 다양한 성분이 함유되어 있으며, 특히 생활폐기물 및 RDF(Refuse Derived Fuel) 등은 다량의 염소를 함유하고 있다. 2011년 기준, 시멘트 킬른 연료는 유연탄 76%, 이외 코우크스류, 산업부산물 및 생활폐기물 등이 24%를 차지하고 있다. 특히 하수 슬러지, 폐비닐류 등 생활폐기물로 구성된 기타 가연성 폐기물의 10% 정도가 연료로 사용되며, 이는 염소 발생의 주원인이라고 할 수 있을 것이다. 국내 시멘트 공정에서는 폐기물재활용 양이 계속 증가하는 추세로, 따라서 시멘트 공장에서의 바이패스 더스트 발생량은 향후 계속 증가할 것으로 추정된다.
염소는 고온 조건인 킬른 내부에서 휘발하여 프리히터 및 킬른 동체내부에 코팅을 형성하게 되는데, 이때 코팅 등이 과도할 경우, 공정에 문제(원료투입불가, 클링커 이송 불가 등)를 일으킨다. 더불어 최종 제품인 시멘트에 함유된 염화물 함량은 시멘트의 품질을 떨어뜨릴 수 있으며, 특히 콘크리트 적용시 철근부식 등의 문제를 야기한다. 따라서, KS 규격(KS F 4001 - 레디 믹스트 콘크리트)에서는 레미콘 1루베에 300g 이하의 염화물을 함유해야 한다고 규정하고 있다.
시멘트 제조공정/품질과 콘크리트 문제를 해결하기 위해, 시멘트 중의 염소 함량을 낮추려 하고 있으며, 이에 따라 킬른 공정 중 염소 바이패스 시스템을 구축하고 있다. 염소 바이패스 시스템은 알칼리와 염소 함량이 높은 더스트를 킬른 내부에서 외부로 배출하는 공정이다.
현재 시멘트 공장에서는 바이패스 더스트의 일부는 폐기물로 처리하고, 일부는 공장 내에서 재활용하고 있으나, 재활용은 바이패스 더스트를 단순히 시멘트 밀에 재투입하는 것으로, 염소 성분을 없애는 근본적 방법은 아니다.
다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤에 의해 대한민국에 특허출원되어 공개된 공개특허공보 제2007-0051905와 제2013-0116068는 수세 방식을 제안하고 있으며, 이 방법에서는 특히 염소 등의 제거를 위한 체계적 방안이 아닌, 중금속 제거 방법에 한정되고 있다. 이는 국내 시멘트 공장에서 발생하는 바이패스 더스트와 일본 시멘트 공장에서 발생하는 바이패스 더스트의 화학성분 등에 차이가 있기 때문이다. 일례로 바이패스 더스트의 대표적 중금속인 Pb는 국내 5,000ppm 수준인 반면, 일본은 3~5% 수준으로 매우 높은 수준이다. 따라서, 중금속 용출 특성 및 기타 물리화학적 특성에 차이가 존재할 수밖에 없다.
따라서, 국내 시멘트 공장에서 발생하는 바이패스 더스트의 염소성분을 처리하는 방법이 요구된다.
한편, 시멘트 제조에 쓰이는 원료 및 연로에는 일반적으로 휘발분이 포함되어 있다. 이들은 대게 저융점을 갖는 혼합물들 (Potassium(K), Sodium(Na), Sulphur(S), Chroline(Cl))로서 원료 표면에 흡착되거나 소성공정 중의 저온부에서 사이클론 및 라이지덕트에 응축되어 원료의 흐름을 차단하는 등 공정상의 문제점을 초래한다. 특히 염소 성분은 시멘트로 만든 콘크리트 건물의 안전과 밀접한 관련이 있다. 염소가 높으면 철근을 부식시켜 건물의 안전을 심각하게 위협하기 때문이다. 따라서 국내시멘트 공장들은 염소우회로 시설(By-pass system)을 통해 염소를 제거하고 있다. 이때 발생하는 부산물이 바이패스 더스트(By-pass dust)이다.
바이패스 더스트는 염소뿐만 아니라 중금속 분진을 함께 포함하고 있다. 이로 인해 시멘트 제조업계는 바이패스 더스트의 처리 문제로 어려움을 겪고 있으며, 이들이 다시 소성로로 반복 투입되고 있는 실정이다. 하지만, 반복사용 횟수가 증가할수록 염소의 농도가 증가하기 때문에 이는 근본적인 해결방법이 될 수 없다는 문제점이 있다.
국내 시멘트사들은 시멘트 제조비용 절감과 자원재활용 측면에서 다양한 산업부산물과 생활폐기물 등을 시멘트 제조용 원료 및 연료 등으로 재활용하고 있다. 산업부산물 및 생활폐기물 등에는 중금속 및 염소 등 다양한 성분이 함유되어 있으며, 특히 생활폐기물 및 RDF(Refuse Derived Fuel) 등은 다량의 염소를 함유하고 있다. 2011년 기준, 시멘트 킬른 연료는 유연탄 76%, 이외 코우크스류, 산업부산물 및 생활폐기물 등이 24%를 차지하고 있다. 특히 하수 슬러지, 폐비닐류 등 생활폐기물로 구성된 기타 가연성 폐기물의 10% 정도가 연료로 사용되며, 이는 염소 발생의 주원인이라고 할 수 있을 것이다. 국내 시멘트 공정에서는 폐기물재활용 양이 계속 증가하는 추세로, 따라서 시멘트 공장에서의 바이패스 더스트 발생량은 향후 계속 증가할 것으로 추정된다.
염소는 고온 조건인 킬른 내부에서 휘발하여 프리히터 및 킬른 동체내부에 코팅을 형성하게 되는데, 이때 코팅 등이 과도할 경우, 공정에 문제(원료투입불가, 클링커 이송 불가 등)를 일으킨다. 더불어 최종 제품인 시멘트에 함유된 염화물 함량은 시멘트의 품질을 떨어뜨릴 수 있으며, 특히 콘크리트 적용시 철근부식 등의 문제를 야기한다. 따라서, KS 규격(KS F 4001 - 레디 믹스트 콘크리트)에서는 레미콘 1루베에 300g 이하의 염화물을 함유해야 한다고 규정하고 있다.
시멘트 제조공정/품질과 콘크리트 문제를 해결하기 위해, 시멘트 중의 염소 함량을 낮추려 하고 있으며, 이에 따라 킬른 공정 중 염소 바이패스 시스템을 구축하고 있다. 염소 바이패스 시스템은 알칼리와 염소 함량이 높은 더스트를 킬른 내부에서 외부로 배출하는 공정이다.
현재 시멘트 공장에서는 바이패스 더스트의 일부는 폐기물로 처리하고, 일부는 공장 내에서 재활용하고 있으나, 재활용은 바이패스 더스트를 단순히 시멘트 밀에 재투입하는 것으로, 염소 성분을 없애는 근본적 방법은 아니다.
다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤에 의해 대한민국에 특허출원되어 공개된 공개특허공보 제2007-0051905와 제2013-0116068는 수세 방식을 제안하고 있으며, 이 방법에서는 특히 염소 등의 제거를 위한 체계적 방안이 아닌, 중금속 제거 방법에 한정되고 있다. 이는 국내 시멘트 공장에서 발생하는 바이패스 더스트와 일본 시멘트 공장에서 발생하는 바이패스 더스트의 화학성분 등에 차이가 있기 때문이다. 일례로 바이패스 더스트의 대표적 중금속인 Pb는 국내 5,000ppm 수준인 반면, 일본은 3~5% 수준으로 매우 높은 수준이다. 따라서, 중금속 용출 특성 및 기타 물리화학적 특성에 차이가 존재할 수밖에 없다.
따라서, 국내 시멘트 공장에서 발생하는 바이패스 더스트의 염소성분을 처리하는 방법이 요구된다.
한편, 시멘트 제조에 쓰이는 원료 및 연료에는 일반적으로 휘발성분이 포함되어 있다. 이들은 대개 저융점을 갖는 혼합물들 (Potassium(K), Sodium(Na), Sulphur(S), Chroline(Cl))로서 원료 표면에 흡착되거나 소성공정 중의 저온부에서 사이클론 및 덕트에 응축되어 원료의 흐름을 차단하는 등 공정상의 문제점을 초래한다. 특히 염소 성분은 시멘트로 만든 콘크리트 건물의 안전과 밀접한 관련이 있다. 염소가 높으면 철근을 부식시켜 건물의 안전을 심각하게 위협하기 때문이다. 따라서 국내시멘트 공장들은 염소우회로 시설(By-pass system)을 통해 염소를 제거하고 있다. 이때 발생하는 부산물이 바이패스 더스트(By-pass dust)이다.
바이패스 더스트는 염소뿐만 아니라 중금속분진을 함께 포함하고 있다. 이로 인해 시멘트 제조업계는 바이패스 더스트의 처리 문제로 어려움을 겪고 있으며, 이들이 다시 소성로로 반복 투입되고 있는 실정이다. 하지만, 반복사용 횟수가 증가할수록 염소의 농도가 증가하기 때문에 이는 근본적인 해결방법이 될 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명에 따르는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법은, (a) 바이패스 더스트에 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계; (b) 상기 슬러리에 NaClO(차아염소산나트륨)를 혼합하는 단계; (c) NaClO가 혼합된 상기 슬러리를 여과하여 1차 여과액과 1차 잔류 슬러지로 각각 분리시키는 단계; (d) 상기 1차 여과액에 NaClO를 추가로 혼합하는 단계; (e) NaClO가 추가 혼합된 상기 1차 여과액을 여과하여 2차 여과액과 2차 잔류 슬러지로 각각 분리하는 단계; (f) 상기 2차 여과액을 건조하여 염화칼륨을 수득하는 단계를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 시멘트 바이패스 더스트를 용해시켜 KCl과 시멘트 바이패스 더스트 슬러지(잔류 슬러지)를 수득하고, 잔류 슬러지는 중금속이 용출되지 않고, 수득된 KCl에는 다른 중금속이 존재하지 않도록 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면 수득된 염화칼륨에 Pb 중금속이 함유되어 있지 않고, 상기 잔류 슬러지는 중금속이 용출되지 않고, Cl-가 미량 함유되어 있는 것으로서 건조되어 시멘트 등의 원료 또는 혼합재로 사용되어 재활용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 재현성이 높고, 공정이 간단하며, 저비용으로 시멘트 바이패스 더스트로부터 환경 오염의 원인인 염소 성분을 제거한 잔류 슬러지와, 염화칼륨을 생산할 수 있다.
도 1은 국내에서 생산되고 있는 시멘트 바이패스 더스트에 대한 X-선회절 분석을 나타내는 도면이다.
도 2는 시멘트 바이패스 더스트와 혼합수의 중량비가 1 : 3 인 경우 얻은 KCl의 X-선회절 패턴을 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 시멘트 바이패스 더스트를 용해시켜 KCl(염화칼륨)과 바이패스 더스트 슬러지를 수득하고, 슬러지에는 중금속이 용출되지 않고, 염화칼륨에는 중금속이 함유되지 않도록 제어하는 방법을 제시한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법은 (a) 바이패스 더스트와 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계와, (b) 상기 슬러리에 NaClO(차아염소산나트륨)를 혼합하는 단계와, (c) NaClO가 혼합된 상기 슬러리를 여과하여 1차 여과액과 잔류 슬러지로 각각 분리시키는 단계와, (d) 분리된 1차 여과액에 NaClO를 추가로 첨가하는 단계와, (e) NaClO가 추가 첨가된 상기 1차 여과액에 함유된 중금속을 침전시키는 단계와, (f) 침전된 중금속을 걸러내어 2차 여과액을 생성하는 단계 및 (g) 상기 2차 여과액을 건조하여 염화칼륨을 수득하는 단계를 포함한다.
시멘트 바이패스 더스트는 K2O와 Cl-를 성분으로 포함하는데, 일반적으로는 K2O 25.0~45.0중량부(중량%), Cl- 10.0~30.0중량부, CaO 24.5~30.5중량부, SiO2 1.5~7.5%, Al2O3 0.5~3.0중량부, SO3 0.1~2.5중량부, Fe2O3 0.1~2.0중량부, Na2O 0.05~2.0중량부 및 MgO 0.05~2.0중량부를 화학 성분으로 포함하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용할 수 있다.
(a) 단계에서 시멘트 바이패스 슬러리와 혼합되는 물은 시멘트 바이패스 더스트 100중량부에 대하여 100 ~ 500중량부로, 바람직하게는 150 ~ 300중량부를 혼합한다.
전술한 (a) 단계의 혼합은 상온에서 이루어질 수 있다. 또, 수득되는 염화칼륨의 함량을 높이기 위해 (a) 단계에서 혼합된 물과 시멘트 바이패스 슬러리 혼합물은 5 ~ 60분 동안 200 ~ 600rpm으로 교반되는데, 바람직하게는 상온에서 60분 동안 약 550rpm으로 교반된다.
(b) 단계에서, 슬러지에 존재하는 중금속 용출을 억제하기 위해서 중금속을 불용성의 산화물로 전환시켜야 하며, 이를 위해 NaClO를 사용할 수 있으며, NaClO는 시멘트 바이패스 더스트 100중량부에 대하여 NaClO 2 ~ 10 중량부를 혼합할 수 있다.
(d) 단계에서, 환원제를 혼합하는 것이 바람직한데, 환원제로서 NaClO를 사용할 수 있으며, NaClO는 (d) 단계에서 시멘트 바이패스 더스트 100중량부에 대하여 NaClO 2 ~ 10 중량부를 각각 추가로 첨가할 수 있다. 이때, (d) 단계에서 혼합된 NaClO와의 작용으로 인해, 용액 내의 Pb는 NaClO에서 방출되는 산소와 반응하면서 PbO2 산화물로 변화된다.
(g) 단계에서 2차 여과액의 건조는 60 ~ 150℃ 정도의 온도에서 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, (c) 단계에서 여과되어 생성되는 잔류 슬러지에는 Cl-가 함유되지 않거나 극히 미량만 존재하므로, 건조 후 시멘트 등에 혼합재로 사용되어 재활용될 수 있다.
또한, 염화칼륨은 물에 잘 용해되기 때문에, (f) 단계에서 여과되어 생성된 2차 여과액에는 주로 염화칼륨만 존재하게 된다.
이하에서, 본 발명에 따르는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법을 구현하기 위한 실험을 더욱 구체적으로 설명한다.
국내에서 산출되는 시멘트 바이패스 더스트는 앞서 언급한 바와 같이, Cl- 약 20중량부, K2O 약 30중량부, CaO 함량은 약 27중량부 등을 포함하고 있으며, 표1은 국내 바이패스 더스트의 화학 성분의 일 예를 나타낸다.
Figure pat00001
그러나, 이들 성분 중에서 K2O는 산화물로 존재하는 것이 아니라, 도 1에 나타낸 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴과 같이, 염화물 형태인 염화칼륨(KCI) 결정으로 존재한다. XRD 패턴에서 관찰된 주요 결정은 K2O, CaO 및 Cl- 등이며, 특히 주 피크는 K2O인 것을 알 수 있다. 즉, 탈황 더스트에 가장 많이 존재하는 결정은 K2O임을 유추할 수 있다. 특히 K2O와 Cl-은 수용성 물질이나, CaO는 용해 특성이 낮다는 특징을 갖는다. 따라서, 시멘트 바이패스 더스트를 물과 혼합할 경우, K2O와 Cl-은 물에 용해되는 특성이 발현된다.
따라서, 본 발명에서는 염화칼륨을 물(이하 '혼합수'라 함)에 용해하여 수득하기 위한 다양한 실험을 진행하였다. 용해 과정 중 가장 중요한 요소는 중금속이 용출되지 않아야 한다는 것이다. 즉, 수득되는 염화칼륨에 시멘트 바이패스 더스트의 중금속이 포함되지 않아야 할 뿐만 아니라, 수득되는 염화칼륨 함량은 최대화하여야 하는 반대개념도 존재한다. 따라서 시멘트 바이패스 더스트 용해 과정 및 방법 등을 적극적으로 제어하여 염화칼륨 수득 최대화와 더불어 중금속 불용해 조건을 도출해야 한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 상기와 같이 바이배스 더스트를 물과 혼합하여 수용성의 KCl을 용출시킨 후 건조 방식으로 KCl 결정을 얻는 방법에 관한 것이다.
(1) 기초실험 및 분석
먼저, 시멘트 바이패스 더스트의 기본적 특성을 확인하기 위해, 시멘트 바이패스 더스트와 물을 혼합하여 슬러리를 형성하였다. 이를 상온에서 1시간 동안 교반한 후, 슬러리를 필터링하여 여과액을 수득하였다. 얻어진 여과액을 100℃에서 건조하였다. 건조 후 얻어진 결정에 대한 XRD 패턴은 도 2에 나타내었으며, 이에 대한 화학 분석 결과는 표 2와 같다.
Figure pat00002
표 2에서와 같이, 수득된 KCl 결정의 Pb 함량은 511ppm으로 매우 높아, 지정폐기물에 속함을 알 수 있다.
(2) 1차 Pb 제거 및 효율화 방법 개발
또한, 도 2의 수득 KCl의 XRD 패턴으로부터, 얻어진 결정은 모두 KCl 임을 확인할 수 있었으며, 염화칼륨 이외의 다른 결정 피크는 관찰되지 않았다. 따라서, 용해 건조 공정은 KCl을 얻는 효과적인 공정임을 알 수 있다. 즉, 용액 내의 Pb가 완전히 제거된다면, 용해 공정은 KCl을 수득하기 위한 매우 효과적인 방법으로 판단된다.
수득된 KCl(도 2 참조)에서 KCl은 결정으로 존재하였으며, 염화칼륨 이외의 다른 결정 피크는 관찰되지 않았다.
그러므로, 용액 내의 Pb를 완전히 제거할 수 있는 새로운 침전제의 검토가 필요하며, 이를 위해, 본 발명에서는 NaClO(차아염소산나트륨)을 침전제로서 검토하였다. NaClO는 식품의 부패균이나 병원균을 사멸하기 위하여 사용되는 살균제로서, 특히 음료수, 채소 및 과일, 용기나 기구 또는 식기 등의 살균을 위해 사용되고 있는바, 다른 침전제에 비해 안전한 물질이라고 할 수 있다. 보통 시판되는 NaClO는 유효 염소 4 ~ 12 %의 수용액으로, 외관은 투명한 담황색의 강알칼리성 액체이고, 쉽게 분해되며, 산소를 방출하는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 실시예에서는, NaClO에서 방출된 산소를 이용하고자 하는 것으로서, 즉 용액 내에 존재하는 Pb 이온이 NaClO에서 방출된 산소와 반응하도록 하는 것이며, 이때 용액 내의 Pb 이온이 PbO2 산화물로 변화되어 침전하도록 제어하는 것이다.
수용액 내 : NaClO -> Na+ + Cl- + O2 -
수용액 내 : Pb2+ + O2 - -> PbO2 (침전물)
이에 따라, 용액 내 Pb를 제거하기 위해 NaClO 첨가 실험을 진행하였다. 시멘트 바이패스 더스트 50g과 물 150g을 혼합하여 슬러리화한 후, 그 슬러리에 NaClO를 투입하여 상온에서 1시간 동안 교반하였다. 이후 슬러리를 필터링하여 여과액과 슬러지로 각각 분리하였다.
이러한 여과액을 건조하여 KCl 결정을 수득하였으며, 수득 KCl 의 Pb 함량을 분석하였다. 표 3은 NaClO 첨가량에 따른 Pb 함량을 나타낸 것이다.
Figure pat00003
표 3과 같이 NaClO 첨가량이 증가할수록 KCL 결정 내의 Pb 함량이 감소하는 것을 알 수 있다. 하지만, 첨가량이 2mL 이상에서는 Pb 함량 변화 폭도 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 Pb 함량 감축을 위해 더 효율적인 방안이 도출되어야 함을 알 수 있었다.
용액과 분리된 슬러지를 6시간 이상 대기 중에 방치한 후, Pb 용출특성을 분석하였으며, 이를 표 4에 나타내었다.
Figure pat00004
표 4와 같이 NaClO 첨가량이 2mL 이상일 경우, 슬러지에서 Pb가 용출되지 않음을 알 수 있었다.
(3) 2차 Pb 제거 및 효율화 방법 개발
KCl의 Pb 함량을 더 효과적으로 감소시키기 위해 NaClO의 투입 시점을 달리하여 실험하였다. 즉, 슬러리 단계에서 투입하던 방식이 아닌 여과액 단계에서 투입하는 방식으로 변경하였다.
최초 바이패스 더스트 50g과 물 150g을 혼합하여 1시간 동안 상온 교반하였다. 이후 슬러리를 여과하여 여과액을 취한다. 상기 여과액에 NaClO를 첨가하여 상온에서 450rpm으로 30분 동안 교반하고, 교반이 끝난 여과액을 약 20 내지 25℃의 상온에서 24시간 동안 방치하여 침전물이 완전히 생성되도록 하였다. 24시간 후 2차 여과액을 필터링하여 침전물을 제거하였다. 침전물이 제거된 용액을 24시간 동안 100℃의 온도로 건조하여 KCl을 수득하였으며, 수득 KCl의 Pb 함량을 분석하였다.
다음의 표 5는 NaClO의 첨가량에 따른 수득된 KCl의 Pb 함량을 나타낸다.
Figure pat00005
표 5를 참조하여 수득된 KCl의 Pb 함량을 분석한 결과, NaClO 첨가량이 2mL 이상일 때 Pb가 검출되지 않음을 확인할 수 있었다. 즉, 여과액 상태에서 NaClO를 첨가하였을 경우, Pb가 모두 제거된 것을 알 수 있었다. 다시 말해, NaClO를 투입하는 방안이 NaClO 이용효율 및 Pb 제거율의 관점에서 더 효과적인 것으로 판명되었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예 에 의해 제한되기보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. (a) 바이패스 더스트에 물을 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    (b) 상기 슬러리에 NaClO(차아염소산나트륨)를 혼합하는 단계;
    (c) NaClO가 혼합된 상기 슬러리를 여과하여 1차 여과액과 1차 잔류 슬러지로 각각 분리시키는 단계;
    (d) 상기 1차 여과액에 NaClO를 추가로 혼합하는 단계;
    (e) NaClO가 추가 혼합된 상기 1차 여과액을 여과하여 2차 여과액과 2차 잔류 슬러지로 각각 분리하는 단계;
    (f) 상기 2차 여과액을 건조하여 염화칼륨을 수득하는 단계를 포함하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 물은 상기 시멘트 바이패스 더스트 100중량부에 대하여 100 ~ 500중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 슬러리는 20 ~ 25℃의 온도에서, 200 ~ 600rpm으로 5 ~ 60분간 교반되는 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 슬러리에 혼합되는 NaClO의 양은 상기 시멘트 바이패스 더스트 100중량부에 대하여 2 ~ 10 중량부인 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 1차 여과액에 혼합되는 NaClO의 양은 상기 시멘트 바이패스 더스트 100중량부에 대하여 2 ~ 10 중량부인 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, NaClO가 혼합된 1차 여과액은 20 ~ 25℃에서 450rpm으로 30분간 교반되는 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서, 상기 2차 여과액은 60℃ ~ 150℃의 온도에서 24시간 건조되는 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시멘트 바이패스 더스트는 K2O 25.0 ~ 45.0중량부, Cl- 10.0 ~ 30.0중량부, CaO 24.5 ~ 30.5중량부, SiO2 1.5 ~ 7.5%, Al2O3 0.5 ~ 3.0중량부, SO3 0.1 ~ 2.5중량부, Fe2O3 0.1 ~ 2.0중량부, Na2O 0.05 ~ 2.0중량부 및 MgO 0.05 ~ 2.0중량부를 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 바이패스 더스트를 사용한 염화칼륨 제조 방법.
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