KR20200064871A - 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 처리방법 및 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 처리방법 및 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시멘트 제조공정에서 발생하는 배가스로부터 더스트를 포집하는 단계; 포집한 더스트를 액상처리제 및/또는 고상처리제와 혼합 반응시키는 단계; 및 반응물을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법 및 수득한 반응물을 매립장 복토재, 비료원료, 고화제의 원료, 또는 안정화제, 침강제, 슬러지 등의 수분조절제 원료로 사용하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 처리방법 및 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가연성 폐기물, 특히 폐합성수지, 폐비닐 등을 보조연료/부원료로 사용함으로 인하여 불가피하게 발생되는 염소와 납 성분이 함유된 더스트를 처리하거나, 처리 과정에서 생성되는 반응물을 매립 또는 재활용할 수 있는 염소 더스트의 처리방법 및 그 용도에 관한 것이다.
일반적인 시멘트 제조공정은 채광, 원료, 소성, 및 제품 및 출하 단계로 나누어진다.
채광 단계에서는 노천 채굴법 중 계단식 채광 방식으로 하고 석회석 광산에서 채굴한 대형 석회를 총 3차 분쇄과정을 거쳐 30mm 크기로 분쇄한다. 원료 단계에서는 석회석 혼합기에서 분쇄기를 통과한 석회석을 평균 화학 조성을 갖도록 스테이커로 적재하며, 리클레임으로 긁어내려 벨트 컨베이어로 다음 공정으로 투입하는 과정, 부원료 치장 과정으로 시멘트 원료 중 주원료인 석회석을 제외한 점토질 원료와 산화철 원료 등을 저장하고 공급하는 과정, 원료 분쇄기를 이용하여 석회석, 점토질 원료, 산화철 원료 등이 혼합된 조합 원료를 약 100㎛이하의 크기로 분쇄하는 과정, 및 원료 저장기에 미분쇄된 원료를 콘크리트 대형 원기둥 저장소에 보관하며, 일정량의 원료를 다음 공정에 공급하는 과정을 포함한다.
소성 단계에서는 예열기에서 미분쇄된 시멘트 원료를 주 가열로인 소성로에 투입하기 전 약 900℃까지 예비 가열하여 열효율 및 생산성을 증가 시키는 과정, 예열기에서 1차 가열된 원료를 소성로에 넣고 최고 1500℃까지 가열하여 시멘트의 중간 제품인 클링커를 생산하는 과정, 및 냉각된 클링커를 저장 및 공급 하는 과정을 포함한다,
여기서 예열기와 소성로에 가열을 하는데, 이 때 연료비를 절감하기 위하여 폐합성 수지류, 비닐류 등 가연성 폐기물을 보조연료로 사용하며, 이로 인해 염소와 납이 함유되어 있는 더스트가 발생하여 시멘트 제품품질에 악영향을 끼친다.
제품 및 출하 단계에서는 시멘트 분쇄기를 통해 소성로에서 생산된 클링커를 주원료로 하고, 첨가재인 석고를 혼입 미분쇄하여 최종 시멘트를 생산하는 과정, 시멘트를 저장하는 과정, 및 벌크 및 포장 시멘트를 운송수단을 이용하여 출하하는 과정을 포함한다.
또한 시멘트사에서는 연료비 절감 등의 차원에서 시멘트 제조공정에서 연료로 가연성 폐기물인 폐합성 수지류, 비닐류 등을 보조 연료로 사용하고 있다. 하지만 이러한 폐기물 보조연료에는 다량의 염소(KCI형태)와 납이 함유되어 있고, 이물질들은 시멘트 제품품질에 악영향을 미치므로 더스트 발생시 따로 라인을 뽑는 바이패스를 통해 더스트를 분리배출하는 과정을 거친다. 이 더스트는 비중이 0.2~0.4 정도로 매우 낮아 부피가 커 매립장에서도 반입을 꺼리고 있으며 비용 또한 많이 발생한다.
이와 같이 염소나 납을 다량 함유하고 있는 더스트를 처리하기 위해 일반적으로 사용하는 방법으로는, 회수한 더스트를 전량 매립하거나 또는 다량의 물에 용해시켜 상등수와 침전물을 분리한 뒤, 침전물은 충분히 탈수하여 매립하는 정도이다. 물론 상등수는 방류수질을 만족할 수 있도록 별도의 정화과정을 거치게 된다. 따라서 더스트를 처리하기 위한 장비의 설치비용과 처리비용이 많이 들고, 매립을 위한 부지확보가 쉽지 않다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 부피를 저감시켜 매립비용 절감과 부대적인 처리비용을 줄일 수 있는 더스트 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트를 유용하게 재사용할 수 있는 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법은, 시멘트 제조공정에서 발생하는 배가스로부터 더스트를 포집하는 단계; 포집한 더스트를 액상처리제 및/또는 고상처리제와 혼합 반응시키는 단계; 및 반응물을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서, 상기 액상처리제는 칼슘, 알루미늄, 및 철 중 어느 하나 이상을 함유하는 산성용액 또는 알칼리용액인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서, 상기 고상처리제는 칼슘, 알루미늄, 철 및 마그네슘 중 어느 하나 이상을 함유하는 입상 또는 분말인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서, 수득한 반응물을 매립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서 수득된 반응물을 매립장 복토재로 사용하는 방법인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서 수득된 반응물을 비료원료로 사용하는 방법인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서 수득된 반응물을 고화제로 사용하는 방법인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에서 수득된 반응물을 안정화제, 침강제, 슬러지 등의 수분조절제 원료 등으로 사용하는 방법인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법에 따르면, 액상처리제나 고상처리제 단독 또는 함께 사용하여 더스트 자체의 부피를 30~60% 저감시킬 수 있어 매립비용이 절감되고, 게다가 납의 용출이 적어 안정적인 매립이 가능하다는 이점이 있다.
또한 본 발명의 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 용도에 따르면, 매립장 복토재, 비료의 원료, 고화제의 원료, 안정화제, 침강제, 슬러지 등의 수분조절제 원료 등으로 재활용이 가능하여 매립비용을 절약할 수 있다.
도 1은 발명의 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 처리방법을 설명하는 흐름도이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 본 발명에 따른 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법 및 용도에 관하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 더스트 처리방법은, 더스트에 액상 처리제 및/또는 고상처리제를 혼합반응하여 반응물이 수득되어 진다.
도 1은 발명의 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트의 처리방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저 도 1을 참조하면서 더스트 처리방법에 관하여 설명하면, 본 발명에 따른 더스트의 처리방법은, 시멘트 제조공정 중 더스트를 포집하는 제1단계, 포집한 더스트에 액상처리제 및/또는 고상처리제를 주입하는 제2단계, 반응이 완료된 반응물을 수득하는 제3단계, 및 반응물을 매립하는 제 4단계를 포함하여 구성된다.
전술한 바와 같이 시멘트 제조공정에서는 소성과정을 거치게 되고 이때 연료비를 절감할 목적으로 가연성 폐기물인 각종 폐합성 수지와 비닐류를 보조연료로 사용한다. 이때 발생하는 더스트에는 염화칼륨 형태로 존재하는 염소와 납이 다량 함유되어 있다. 시멘트 제조공정 중에서 발생하는 더스트를 포집하는 제1단계는 연돌 등으로부터 배출되는 더스트를 포집하는 단계이다. 연돌로부터 배출되는 더스트를 포집하는 방법으로는 필터를 이용한 포집방법일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
제1단계에서는, 시멘트 제조공정 중 가연성 폐기물인 폐합성 수지류, 및 비닐류 등을 보조연료로 사용하여 발생되는 다량의 염소(염화칼륨 형태)와 납이 함유된 더스트를 따로 라인을 뽑아(바이패스) 분리 배출하여 포집한다.
제2단계는 포집한 더스트에 액상처리제 및/또는 고상처리제를 혼합 반응시키는 단계이다.
여기서, 액상처리제는 산성 용액 또는 알칼리 용액이고, 칼슘, 알루미늄, 및 철 중 어느 한 성분 이상을 함유하는 것이 바람직하다.
더스트와 액상처리제의 바람직한 혼합 부피비는, 더스트 1 : 액상처리제 0.4~2일 수 있다. 칼슘, 알루미늄, 철 등은 다가 양이온으로서, 응집/응결핵/입자화 등의 효과와 수화물 생성시 공침 등의 효과로 용출억제 효과가 있다.
상기 고상처리제는 함수율이 1~15부피%이고, 칼슘, 알루미늄, 철, 칼륨, 및 마그네슘 중 어느 하나 이상을 포함하는 분체이다. 여기서, 알루미늄은 1~10 중량%, 철 0.5~20 중량%, 칼륨 0.5~15중량%, 마그네슘 0.1~3중량%%, 및 칼슘 15~85중량%%를 함유할 수 있다.
더스트와 고상처리제의 바람직한 혼합 부피비는, 더스트 1 : 고상처리제 0.4~2일 수 있다. 물론 액상처리제와 고상처리제를 동시에 첨가하는 경우의 혼합부피비는 더스트 1 : 액상처리제 0.4~2 : 고상처리제 0.4~2 일 수 있다.
제3단계는 반응물을 수득하는 단계이다.
여기서, 수득한 반응물은 원래 부피에서 30%~60%까지 줄어들며, 납의 용출이 매우 낮아 안정적이고, 얻어지는 반응물의 함수율은 15~50 부피%이다.
마지막으로 제4단계는 제3단계에서 수득한 반응물을 매립하는 단계이다.
한편, 본 발명은 제 3단계에서 수득한 반응물을 여러 가지 용도로 사용할 수 있다.
상기 반응물이 액상처리제 및/또는 고상처리제에 의해 고화처리 되어 매립장 복토재로 사용될 수 있다.
종래의 복토재는 쓰레기를 매립 후 상부에 덮는 흙으로써 매립장에서는 복토재로 연탄재, 흙, 하수처리장의 소화슬러지, 및 화력발전소에서 발생되는 비산재를 사용하고 있다. 이러한 복토재는 함수율이 낮은 고화체이다.
본 발명의 반응물은 액상처리제 및/또는 고상처리제에 의해 고화처리되어 함수율이 낮아 매립장 복토재로 사용될 수 있다.
상기 반응물에 포함된 물질 중 칼륨을 이용하여 비료의 원료로 사용될 수 있다.
종래의 비료는 토양의 생산력을 유지 또는 증진시키고, 작물을 잘 생장시키기 위하여 토양 또는 식물에 투입하는 영양물질과 직접적으로는 작물의 영양물질이 되지는 않더라도 토양의 물리적 화학성 등을 개선하고 유용한 미생물들을 증진 시키며, 토양 중에 식물에 이용될 수 없는 형태로 있는 양분을 이용이 가능한 형태로 바꾸어 준다. 또 유독성 물질의 독성을 저감 시키는 등 간접적으로 작물의 생육에 도움을 주는 물질이라고 보기도 한다, 그 중 칼륨은 식물의 뿌리와 줄기를 튼튼하게 해주며, 신진대사를 촉진시키는 성분이다.
본 발명의 반응물에 칼륨이 포함되어 있기에 비료의 원료로 사용될 수 있다.
상기 반응물에 포함된 물질 중 칼슘을 이용하여 고화제의 원료로 사용될 수 있다. 시멘트의 주성분은 산화칼슘, 이산화규소, 알루미나, 및 산화철 등의 산화물을 가지는데, 이러한 성분들은 물과 반응하여 수화작용을 통해 응결하여 고화된다.
또한 종래의 기술 중 유기성 슬러지를 고화처리하기 위한 고화제는 산화칼슘을 포함하는 고칼슘 슬래그 분진인데, 이는 고함수 슬러지와 반응하여 수분 흡수, 발열 및 부피팽창 작용을 거쳐 고화 처리된다.
본 발명의 반응물에 칼슘이 포함되어 있기에 고화제의 원료로 사용될 수 있다.
게다가 반응물에 포함된 물질인 칼슘 등은 다가 양이온으로서, 응집/응결핵/입자화 등의 효과와 수화물 생성시 공침 등의 효과로 용출억제 효과가 있기 때문에 안정화제, 침강제, 슬러지 등의 수분조절제 원료 등의 처리제로 사용될 수 있다.
Claims (8)
- 시멘트 제조공정에서 발생하는 배가스로부터 더스트를 포집하는 단계;
포집한 더스트를 액상처리제 및/또는 고상처리제와 혼합 반응시키는 단계; 및
반응물을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 액상처리제는 칼슘, 알루미늄, 및 철 중 어느 하나 이상을 함유하는 산성용액 또는 알칼리용액인 것을 특징으로 하는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 고상처리제는 칼슘, 알루미늄, 철 및 마그네슘 중 어느 하나 이상을 함유하는 입상 또는 분말인 것을 특징으로 하는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
수득한 반응물을 매립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조공정에서 발생하는 더스트 처리방법.
- 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 수득된 반응물을 매립장 복토재로 사용하는 방법.
- 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 수득된 반응물을 비료원료로 사용하는 방법.
- 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 수득된 반응물을 고화제로 사용하는 방법.
- 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 수득된 반응물을 안정화제, 침강제, 슬러지의 수분조절제 원료로 사용하는 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR102513542B1 (ko) * | 2022-12-01 | 2023-03-23 | 주식회사 애니텍 | 염소 바이패스 더스트를 시멘트 원료로 재생산하는 염소 바이패스 더스트의 재활용 시스템 및 이를 이용한 재활용 방법 |
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2019
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