KR20240003494A - 산성가스 중화제 조성물 - Google Patents
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Abstract
중탄산소다 분말 및 고반응 소석회 분말을 포함하는 분말 혼합물인 산성가스 중화제 조성물이 개시된다. 본 발명의 산성가스 중화제 조성물에서, 상기 중탄산소다 분말의 함량은 상기 중탄산소다 분말 및 상기 고반응 소석회 분말의 합계 중량에 대하여 50~70 중량%의 범위이고, 상기 고반응 소석회 분말의 함량은 30~50 중량%의 범위이다. 본 발명에 따른 산성가스 중화제 조성물은 소결로 또는 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하기 위한 것으로서, 중탄산소다 분말에 국내에 풍부하게 매장된 석회석을 원료로 하여 생산되는 고반응 소석회 분말을 혼합함으로써 약품 사용량, 폐기물의 양 및 폐기물 처리의 용이성이 조화되어 배기가스의 정화를 최적화할 수 있다.
Description
본 발명은 산성가스 중화제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소결로 또는 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하기 위한 산성가스 중화제 조성물에 관한 것이다.
제철소의 소결공장, 소각로, 열병합 발전소 등에서 발생하는 배기가스에는 염화수소 및 황산화물과 같은 산성가스가 포함되어 있다. 배기가스에 포함된 이러한 산성가스는 건식 또는 반건식 방식에 의하여 제거된다.
구체적으로, 건식 또는 반건식 형태의 반응설비가 도 1에 도시되어 있다. 소각로 또는 소결로 후단에는 건식 또는 반건식 반응탑이 설치되어 있다. 소각로 또는 소결로로부터 배출되는 배기가스는 반응탑에 인입된다. 반응탑에는 액상 또는 분말 형태의 산성가스 중화제가 분사된다. 산성가스 중화제는 배기가스 중의 폐열에 의해 건조 또는 분해되고 여과집진기에서 약품의 층을 형성하여 그곳을 통과하는 산성가스를 포집한다. 이때 사용하는 약품, 즉 산성가스 중화제가 액상 소석회(Ca(OH)2를 물에 풀어 슬러리로 만든 것) 또는 중탄산소다 슬러리이면 반건식 반응(Semi Dry Reactor: SDR)이라고 하고, 분말 소석회 또는 중탄산소다이면 건식 방법(Dry Reactor: DR)이라고 한다.
SDR 형태의 반응기나 DR 형태의 반응기 모두 산성 가스는 주로 백필터(Bag Filter) 표면에서 형성되는 약품 코팅층에서 포집된다. 액상 소석회가 SDR에서 분사되면 고온의 배기가스에 의해 SDR 반응기 안에서 수분은 증발되고, 건조해진 소석회가 백필터에 포집되면서 약품층을 형성하게 된다. 이때 산성가스를 포함한 배기 가스가 이 소석회 약품층을 통과하면서 포집된다. 약품의 포집 효율은 소석회의 비표면적에 의해 결정되는데 입자의 모양이 불규칙하고 다공성이 좋을수록 가스의 포집 효율이 향상된다.
고반응 소석회는 입자의 다공성을 높여 반응성을 개선한 소석회 제품으로 분말 형태로 공급되어 사용되고, 약품의 사용량이 액상 소석회를 사용할 때에 비해 30~50% 정도 줄일 수 있다고 알려져 있다. 중탄산소다는 50℃ 이상에서 분해되어 Na2CO3와 H2O, CO2를 형성하는 화합물이다. 중탄산소다가 고온의 배기가스 중에 노출되면 폭발적인 분해작용이 일어나고, 생성되는 탄산소다(Na2CO3)는 입자의 모양이 불규칙하고 다공성이 강하여 분말 상태에서 반응하여도 높은 반응 효율을 보이는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 약품의 반응 효율은 중탄산소다가 가장 좋고 그 다음이 고반응 소석회, 일반 액상 소석회 순으로 알려져 있다.
DR이나 SDR 방법으로 폐가스를 처리하고자 할 때 또다른 고려 사항은 폐기물의 처리이다. 폐기물 관리법의 의하면 분진 폐기물은 폴리에틸렌 등의 포대에 담아 관리형 매립시설에 매립하거나 시멘트나 고분자 화합물 등으로 고형화해서 매립해야 한다. 지정폐기물인 소각재는 지정폐기물을 매립할 수 있는 곳에 매립하거나 고형화한 후 매립하게 되어 있다. 따라서 약품을 선정할 때 반응 효율이 좋은 약품을 선정하는 것이 일반적이다.
100 Kg의 SO2 가스를 처리한다고 가정할 때 반응 효율이 90%인 중탄산소다를 이용할 경우 다음과 같은 반응이 일어난다. 그러한 반응식에 의하여, 다음과 같이 약품량 및 폐기물의 양이 계산될 수 있다.
2 NaHCO3 -----→ Na2CO3 + H2O + CO2 (가스중 폐열 이용한 분해)
SO2 + Na2CO3 --→ Na2SO3 + CO2
상기 반응에서 필요한 약품량은 100Kg SO2 ÷ (64g/SO2 mol) × 2 × (84g/NaHCO3 mol) ÷ 0.9(90% 효율) = 291 Kg NaHCO3 이 된다.
발생하는 폐기물은 반응생성물[100Kg SO2 ÷ (64g/SO2 mol) × (126/Na2SO3 mol) = 197Kg/Na2SO3] 및 10% 과량 투입된 중탄산소다의 분해물[291Kg NaHCO3 × 0.1 × (106 g/Na2CO3 mol) ÷ (2 × 84g/NaHCO3 mol) = 18 Kg/Na2CO3]을 합하여 약 215 Kg이 된다.
이에 비해 같은 100 Kg의 SO2 가스를 반응율이 33% 인 소석회를 사용하여 포집하고자 한다면,
SO2 + Ca(OH)2 ----→ CaSO3 + H2O
와 같이 반응한다. 이때, 필요한 약품량은 100Kg SO2 ÷ (64g/SO2 mol) × (74g/Ca(OH)2 mol) ÷ 0.33(33% 효율) = 350 Kg Ca(OH)2가 된다.
발생하는 폐기물은 반응 생성물[100Kg SO2÷ (64g/SO2 mol) × (120/CaSO3 mol) = 187Kg/CaSO3] 및 67% 과량 투입된 소석회[350Kg Ca(OH)2 × 0.67 = 235 Kg Ca(OH)2]을 합하여 약 422 Kg이 된다.
이러한 반응율의 차이로 인한 약품의 사용 효율과 폐기물 발생량 때문에 많은 수의 설비에서 중탄산소다를 주로 사용하고 있는 실정이다.
하지만 중탄산소다는 천연광물인 트로나(Trona)를 이용하는 방법 또는 솔베이(Solvay)법에 의한 소다회 생산 시 일부 생산되고 있지만 전세계 소다회 생산량의 10%정도에 불과할 정도로 생산량이 한정적이다. 이 때문에 유통되는 물량이 절대적으로 부족하며 국내의 경우 중탄산소다 생산이 전무하여 수요량 100%를 수입에 의존하고 있고 대부분이 중국으로부터 수입된다. 중국으로부터 수입되는 중탄산소다는 중국 국내 상황변화에 따라 수입이 제한되거나 가격변동이 매우 커지기 때문에 대응하기가 쉽지 않다.
아울러 중탄산소다로 포집한 분진의 경우 가용성 성분이 대부분이어서 매립시 빗물에 의해 침식될 수 있고, 심할 경우 매립지 붕괴까지 일어나기도 하는 등 안정화에 많은 비용이 소모되는 문제점도 있어 대안 마련이 필요한 실정이다.
일본 등에서는 소석회와 중탄산소다를 별도로 한 반응기에 투입하여 약품을 효율적으로 사용하는 방법을 개발하기도 하였으나 설비를 이중으로 갖추어야 하고 운전시 관리 공정이 늘어나는 등 현실적인 사용에는 한계가 있는 실정이다.
상기에서 언급한 소석회와 중탄산소다를 별도로 한 반응기에 투입하여 약품을 효율적으로 사용하는 방법은 장점이 있으나, 일반적으로 방지 설비를 갖출 때 두 가지 약품을 동시에 사용할 설비를 갖추지 않을 뿐 아니라 충분한 여유 공간을 두고 설비를 갖추는 곳이 없어 현실적으로 사용하기에는 대안이 되지 못한다.
이에, 본 발명의 목적은 소결로 또는 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거함에 있어서, 국내에 풍부하게 매장된 석회석을 원료로 하여 생산되는 소석회를 활용함으로써 약품 사용량, 폐기물의 양 및 폐기물 처리의 용이성이 조화되어 배기가스의 정화를 최적화할 수 있는 산성가스 중화제 조성물을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 목적은 소결로 또는 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하는 산성가스 중화제로 중탄산소다 단독으로 사용하는 대신에 중탄산소다 분말과 고반응 소석회 분말의 혼합물을 사용함으로써 중탄산소다를 단독으로 사용할 때보다는 약품 사용량 및 폐기물의 양이 약간 증가하지만 소석회를 단독으로 사용할 때보다는 약품 사용량 및 폐기물의 양이 현저히 감소하고, 중탄산소다를 단독으로 사용할 때보다 폐기물의 처리를 용이하게 하는 산성가스 중화제 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 원료의 안정성을 높일 수 있고, 침출수 중의 COD를 낮출 수 있는 산성가스 중화제 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 산성가스 중화제 조성물이 저장중에 고화되고 변성되는 것을 방지함으로써 성능을 오랫동안 유지되게 하는 산성가스 중화제 조성물을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산성가스 중화제 조성물은 중탄산소다 분말 및 고반응 소석회 분말을 포함하는 분말 혼합물이다. 본 발명의 조성물에서, 상기 중탄산소다 분말의 함량은 상기 중탄산소다 분말 및 상기 고반응 소석회 분말의 합계 중량에 대하여 50~70 중량%의 범위이고, 상기 고반응 소석회 분말의 함량은 30~50 중량%의 범위인 것이 바람직하다.
상기 산성가스 중화제 조성물은 상기 산성가스 중화제 조성물 전체 중량에 대하여, 0.5~1.5 중량%의 탈크(Talc) 분말을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 중탄산소다 분말은 평균 입경이 95㎛ 이하의 범위이고, 겉보기 비중이 0.98~1.25의 범위일 수 있다.
상기 고반응 소석회 분말은 세공용적이 0.15~0.25 cc/g의 범위이고, 평균 입경이 10~30 ㎛의 범위이며, 겉보기 비중이 0.3~0.7의 범위일 수 있다.
상기 탈크 분말은 평균 입경이 1~5 ㎛의 범위일 수 있다.
상기 산성가스 중화제 조성물은 소결로 또는 소각로의 배기가스에 분말 상태로 분사되어 상기 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거한다.
상기 산성가스 중화제 조성물은 무중력 혼합기에 의하여 균일하게 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명은 산성가스를 포함한 배기가스를 처리하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 소결로 또는 소각로로부터 배출되는 배기가스를 반응탑에 인입시키는 단계, 상기 반응탑에 상기 산성가스 중화제 조성물을 분사하여 상기 배기가스 중에 포함된 산성가스를 제거하는 단계, 및 집진기에 의하여 폐분진을 포집하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 산성가스 중화제 조성물은 소결로 또는 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하기 위한 것으로서, 중탄산소다 분말에 국내에 풍부하게 매장된 석회석을 원료로 하여 생산되는 고반응 소석회 분말을 혼합함으로써 약품 사용량, 폐기물의 양 및 폐기물 처리의 용이성이 조화되어 배기가스의 정화를 최적화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 산성가스 중화제 조성물은 산성가스 중화제로 중탄산소다를 단독으로 사용할 때보다는 약품 사용량 및 폐기물의 양이 약간 증가하지만 소석회를 단독으로 사용할 때보다는 약품 사용량 및 폐기물의 양이 현저히 감소하고, 중탄산소다를 단독으로 사용할 때보다 폐기물의 처리를 용이하게 한다. 또한, 본 발명의 산성가스 중화제 조성물은 중탄산소다 분말을 단독으로 산성가스 중화제로 사용할 때 매립을 위한 안정화 비용이 증가한다는 점을 고려할 때, 산성가스 정화효율을 감소시키지 않으면서 전체적 비용을 절감할 수 있는 경제적 효과도 예상된다.
또한 본 발명의 산성가스 중화제 조성물은 원료의 안정성을 높일 수 있고, 침출수 중의 COD를 낮출 수 있으며, 산성가스 중화제 조성물이 저장중에 고화되고 변성되는 것을 방지함으로써 성능을 오랫동안 유지되게 한다.
도 1은 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하기 위한 일반적인 설비에 대한 개략도이다.
도 2는 무중력 혼합기에 대한 개략도이다.
도 2는 무중력 혼합기에 대한 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 산성가스 중화제 조성물은 도 1에 도시된 바와 같이, 소결로 또는 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하기 위한 설비에 적용되는 것이다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 소결로 또는 소각로로부터 배출되는 배기가스는 반응탑으로 인입된다. 소결로는 제철소의 소결공장 등에서 사용될 수 있고, 소각로는 열병합 발전소 등에서 사용될 수 있다. 본 발명의 산성가스 중화제 조성물은 건식 반응탑에 분말로 분사되고, 집진기에서 포집된다. 배기가스 중에 포함된 염화수소(HCl) 및 황산화물(SOx)을 포함하는 산성가스는 그러한 과정에서 본 발명의 산성가스 중화제 조성물에 의해 중화되어 제거된다. 포집된 폐기물 분진은 정해진 후처리 후에 매립된다.
본 발명의 산성가스 중화제 조성물은 중탄산소다 분말 및 고반응 소석회 분말을 포함하는 분말 혼합물이다. 이때, 상기 중탄산소다 분말의 함량은 상기 중탄산소다 분말 및 상기 고반응 소석회 분말의 합계 중량에 대하여 50~70 중량%의 범위이고, 상기 고반응 소석회 분말의 함량은 30~50 중량%의 범위인 것이 바람직하다. 고반응 소석회의 비율이 너무 적으면, 수용성 성분의 함량이 높아져서 안정적인 폐기물 처리에 문제가 있을 수 있고, 고반응 소석회의 비율이 너무 높으면, 약품 사용량이 증가하고, 폐기물 발생량도 늘어나는 등의 문제가 발생한다.
소결 공장, 소각로, 열병합 발전소 등에서 발생하는 산성 배기가스를 효율적으로 제거하면서도 폐기물 처리를 용이하게 할 수 있는 약품을 개발하는 것이 본 발명의 목표이다. 이때, 약품이라 함은 산성가스 중화제 또는 산성가스 중화제 조성물을 의미한다. 본 발명을 완성하기 위해 본 발명자들은 비표면적이 큰 소석회를 이용하여 소석회의 반응성을 높이고 이를 중탄산소다와 적절히 혼합하여 약품의 반응성을 높이고 생성된 폐기물을 안정적으로 처리할 수 있는 방법을 찾게 되었다.
중탄산소다는 단단한 입자이며 배기가스 처리 설비에 분사되었을 때 배기가스가 갖고 있는 열에 의해 폭발적으로 분해되어 물과 이산화탄소를 배출하면서 다공성의 Na2CO3로 전환하게 된다. 중탄산소다는 이렇게 자체 분해되어 다공성을 가지게 되어 우수한 반응성을 보일 수 있어 특별한 가공이 없이 85㎛ 정도의 큰 입자로 그대로 사용할 수 있는 약품이며 겉보기 비중은 0.98~1.25 사이로 알려져 있다. 이에, 본 발명은 평균 입경이 95㎛ 이하의 범위에 있는 중탄산소다 분말을 사용할 수 있다. 특히 평균 입경이 70~95 ㎛의 범위에 있는 중탄산소다 분말을 사용할 수 있다. 통상적으로 생산되는 중탄산소다 분말은 85㎛ 망체(표준망체 170 메쉬)를 50% 이상 통과하는 입자 크기 분포를 가진다.
반면에 소석회는 제조 과정에서 특별한 공정을 거쳐서 다공성을 유지하게 만들어서 사용하는 제품이다. 본 발명에서 사용되는 고반응 소석회는 세공용적 0.15cc/g 이상, 평균입경 10~30 ㎛ 정도인 제품으로 겉보기 비중은 0.3~0.7 정도, 더욱 바람직하게는, 0.3~0.45 정도에 불과할 정도로 매우 가벼운 물질이다. 본 발명에서 사용되는 고반응 소석회의 세공용적은 보통 0.25 cc/g을 넘기는 어려우므로 그 범위로 한정될 수 있다. 다만, 특별한 경우에는 0.25 cc/g 이상의 세공용적이 채용되는 것도 배제되는 것은 아니다.
본 발명에서 산성가스 중화제 조성물이 중탄산소다 분말과 고반응 소석회 분말만의 혼합물로 이루어지는 경우, 그러한 혼합물이 일반적인 습도를 가지는 환경에서 보관될 때, 수분 흡수 및 변성에 의하여 산성가스 중화능력이 감소할 수 있다.
좀 더 구체적으로 말하면, 중탄산소다는 수분을 흡수하여 고형화가 일어날 수 있는 물질이다. 또한 소석회는 이산화탄소를 흡수하여 CaCO3를 형성할 수 있다. 그래서, 소석회를 이용하여 CO2를 제거하는 장치도 있는 것으로 알려져 있다.
Ca(OH)2 + CO2(g) ----→ CaCO3 + H2O
소석회와 중탄산소다를 혼합해 둘 경우 보관 조건에 따라 중탄산소다의 CO2를 소석회가 흡수하여 상기 화학식과 같은 반응이 일어날 수 있다. 이러한 반응은 소석회 분말과 중탄산소다 분말이 접하는 경계에서 주로 발생할 수 있다. 이와 같이, 소석회 분말과 중탄산소다 분말의 경계에서 발생하는 화학반응에 의하여 소석회 분말과 중탄산소다 분말이 결합하는 고형화가 발생할 수 있고, 이러한 고형화에 의하여 소석회의 산성가스 제거 효율이 사라져서 상업적 효용 가치가 사라지는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 고형화의 위험을 방지하기 위해 본 발명자들은 중탄산소다 분말과 소석회 분말을 혼합할 때, 여러 첨가물을 실험한 결과, 산성가스 중화제 성분들 총 무게에 대하여, 즉 소석회 분말과 중탄산소다 분말의 총 무게에 대하여 0.5~1.5 중량% 정도의 탈크(Talc) 분말을 혼합하면 고형화가 예방된다는 사실을 확인하였다. 고형화 예방 작용은 탈크 화합물이 가지는 고화방지 기능과 수분제거력을 활용하는 것으로 2% 이상 혼합할 경우 고결방지 효과로 얻는 이익보다 폐기물 발생량이 증가하는 손해가 크므로 극한 조건에서 저장하지 않는 한 권장되지는 않는다.
따라서, 본 발명의 산성가스 중화제 조성물은 산성가스 중화제 조성물 전체 중량에 대하여, 0.5~1.5 중량%의 탈크(Talc) 분말을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 탈크 분말의 평균 입경은 1~5 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 고반응 소석회의 이산화탄소 흡수반응이 일어나지 않도록 하기 위해서는, 고반응 소석회 분말과 중탄산소다 분말이 서로 접촉하는 것을 탈크 분말이 차단하여야 한다. 이때, 탈크 분말은 고반응 소석회 분말과 중탄산소다 분말 사이에서 윤활작용을 한다. 즉 탈크 분말은 고반응 소석회 분말 및 중탄산소다 분말과 접촉하더라도 그것들과는 결합하여 고형화되지 않는다. 이에, 적은 양으로 상기 기능을 달성하기 위해서는, 탈크 분말의 입자 크기는 가급적 작은 것이 바람직하다. 즉, 탈크 분말의 평균 입경은 성능의 측면에서는 1~2 ㎛인 것이 바람직하다. 그러나, 탈크 분말은 상업적 가격 수준으로는 그와 같은 작은 입자 크기로 제공되지 않으며, 그와 같은 작은 입자로 제공하는 데에는 큰 비용이 발생한다. 이에, 본 발명은 평균입경이 4~5 ㎛인 탈크를 사용하는 것이 경제적 측면에서 바람직할 수 있다.
겉보기 비중이 현저히 다른 두 제품을 잘못 혼합할 경우 사용 과정에서 분리가 일어날 수 있고, 그럴 경우 두 제품의 장점을 취하고자 한 의도와 다르게 저장조 내의 성분이 불균일하여 안정적인 운전이 유지될 수 없게 된다. 이에 본 발명은 두 제품을 완전히 혼합할 수 있는 장치로서 도 2에 도시된 무중력 혼합기(믹서)를 이용하여 혼합한다. 그러면, 중탄산소다 분말과 고반응 소석회 분말은 겉보기 비중이 차이가 남에도 불구하고 분리가 일어나지 않는 균질한 혼합물이 된다.
무중력 혼합기란 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 평행한 축에 여러장의 패들(Paddle)을 장착하고 두 축이 반대 방향으로 정속회전할 수 있게 만든 배치(Batch)식 혼합장치를 말한다. 회전력에 의해 원료가 혼합실의 중앙으로 퍼올려지게 되고 유효 부피가 증가하면서 순식간에 무중력 영역이 형성되어 혼합이 완료되는 방식이다. 무중력 영역이 생김으로 인해 겉보기 비중 차이가 큰 물질도 자연스럽게 혼합될 수 있는 것이다.
이렇게 얻어진 알칼리 혼합물을 기존에 사용하던 중탄산소다를 대신하여 소결로의 배기가스 정화장치에 투입하여 안정적인 가스 제거 능력이 있음을 확인하였다. 물에 대부분이 씻겨나가던 중탄산소다의 반응 생성물과는 달리 다량의 물에도 녹지 않고, 침출수 중의 COD도 획기적으로 감소하여 안정적인 매립이 가능한 반응생성물을 얻을 수 있었다. 침출수 중의 COD가 감소하는 이유는 아황산염이 미반응 소석회와 반응하여 불용성 칼슘 설파이트(CalciumSulfite) 화합물을 형성하기 때문인 것으로 풀이된다.
SO2 + Na2CO3 --→ Na2SO3 (용해도 27, 20℃) + CO2
Ca(OH)2 + SO3 2- --→ CaSO3 (용해도 4.3 mg, 18℃) + 2 OH-
실시예
본 발명을 완성하기 위해 본 발명자들은 무중력 혼합기를 이용하여 중탄산소다 분말과 고반응 소석회 또는 KS 1급 소석회 분말을 혼합하여, 알칼리 혼합물을 제조하고, 이를 실제 공정에 적용하여 본 발명을 완성하게 되었다. 이를 실시예에 정리해 두었다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 예에 불과할 뿐이므로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 된다.
<비교예 1>
가스량 100,000N㎥/Hr인 소결로에서 배출되는 산성가스는 HCl이 약 400~500㎖/N㎥, SOx 가스가 1,200~1,300㎖/N㎥의 값을 가진다. 이 설비는 하루 약 30톤의 중탄산나트륨을 사용하여 배출가스의 농도는 HCl은 3 ㎖/N㎥ 이내, SOx는 50㎖/N㎥ 이내로 관리하고 있으며 하루 평균 27.4톤의 폐기물을 배출하고 있다.
분진 폐기물을 분석하면 표 1과 같다.
표 1. 산성 가스를 중탄산소다로 포집한 폐기물의 분석 결과
이 폐기물 200g에 25℃ 물 800 ㎖를 가하여 녹인 뒤 침전물을 여과하고 건조하니 18.3g(9.2%)의 잔량이 남아 대부분의 물질이 녹아 버린 것을 확인할 수 있었다.
<비교예 2>
용적 4,500ℓ인 무중력혼합기에 85㎛ 망체(표준 망체 170 Mesh)를 50%이상 통과하는 중탄산소다 2,560Kg(비중 1.02)과 KS 1급 소석회 1,100Kg(비중 0.55), 평균입경 5 ㎛인 탈크 36Kg을 투입한다. 이를 1분간 혼합하면 소석회가 29.7% 중탄산소다 69.3%가 함유된 중탄산소다 혼합중화제 3,696 Kg이 얻어진다.
이렇게 얻어진 혼합 중화제를 이용하여 비교예 1의 설비에 3일간 테스트를 실시하였다. 약품 사용량은 하루 평균 35.7톤이고 폐기물 발생량은 하루 36.5톤으로 증가하였다.
분진 폐기물을 분석하면 표 2와 같다.
표 2. 비교예 2의 방법으로 포집한 폐기물의 분석 결과
이 폐기물 200g에 물 800 ㎖를 가하여 녹인 뒤 침전물을 여과하고 건조하니 114.6g(57.3%)의 잔량이 남아 매립 후 다량의 빗물에 침식되어도 상당량의 잔류물이 남아 있을 것으로 예상된다.
<실시예 1>
용적 4,500ℓ인 무중력혼합기에 85㎛ 망체를 50%이상 통과하는 중탄산소다 3,470Kg(비중 1.02)와 세공 용적 0.16 cc/g 이고 평균입경이 12 ㎛인 고반응 소석회 390Kg(비중 0.35)를 투입한다. 여기에 평균입경 5 ㎛인 탈크 38Kg을 투입한다. 이를 1분간 혼합하면 고반응 소석회가 10.0% 중탄산소다가 89.0% 함유된 중탄산소다 혼합중화제 3,898 Kg이 얻어진다.
이렇게 얻어진 혼합 중화제를 이용하여 비교예 1의 설비에 3일간 테스트를 실시하였다. 약품 사용량은 하루 평균 30.3톤이고 폐기물 발생량은 하루 28.9톤이었다.
분진 폐기물을 분석하면 표 3과 같다.
표 3. 실시예 1의 방법으로 포집한 폐기물의 분석 결과
이 폐기물 200g에 물 800 ㎖를 가하여 녹인 뒤 침전물을 여과하고 건조하니 46.9g(23.4%)의 잔량이 남았다. 반응성이 낮은 소석회에 의해 반응 효율이 79%로 낮아졌으나 약품 사용량은 중탄산소다 단독 사용에 비해 큰 변화가 없고, 물에 녹지 않는 폐기물 잔량도 크게 증가하지 않았다.
<실시예 2>
용적 4,500ℓ인 무중력반응기에 85㎛ 망체를 50%이상 통과하는 중탄산소다 2,040Kg과 세공 용적 0.16 cc/g이고 평균입경이 12 ㎛인 고반응 소석회 880Kg을 투입한다. 여기에 평균입경 5 ㎛인 탈크 30Kg을 투입한다. 이를 1분간 혼합하면 고반응 소석회가 29.8% 중탄산소다가 69.2% 함유된 중탄산소다 혼합중화제 2,950 Kg이 얻어진다.
이렇게 얻어진 혼합 중화제를 이용하여 비교예 1의 설비에 3일간 테스트를 실시하였다. 약품 사용량은 하루 평균 31.0톤이고 폐기물 발생량은 하루 32.1톤이었다. 약품 사용량은 비교예 1에 비해 3% 정도 증가하였고, 폐기물 발생량은 17%가 증가하였다. 이는 중탄산소다의 당량이 84인데 비해 소석회의 당량이 37에 불과하여 이론적 약품사용량이 소석회가 적기 때문이며, 중탄산소다의 경우 열분해 하면서 CO2와 수분을 배출하기 때문에 폐기물이 줄어든 것으로 풀이된다.
분진 폐기물을 분석하면 표 4와 같다.
표 4. 실시예 2의 방법으로 포집한 폐기물의 분석 결과
이 폐기물 200g에 물 800㎖을 가하여 녹인 뒤 침전물을 여과하고 건조하니 97.6g(48.8%)의 잔량이 남았다. 반응성이 낮은 소석회 때문에 전체 반응 효율이 62%로 낮아졌으나 약품 사용량은 중탄산소다 단독 사용에 비해 큰 변화가 없고, 물에 녹지 않는 폐기물 잔량도 충분히 증가하였다.
<실시예 3>
용적 4,500ℓ인 무중력반응기에 85㎛ 망체를 50%이상 통과하는 중탄산소다 1,170Kg과 세공 용적 0.16 cc/g 이고 평균입경이 12 ㎛인 고반응소석회 1,170Kg을 투입한다. 여기에 평균입경 5 ㎛인 탈크 23Kg을 투입한다. 이를 1분간 혼합하면 고반응소석회가 49.5%, 중탄산소다가 49.5% 함유된 중탄산소다 혼합중화제 2,363Kg이 얻어진다.
이렇게 얻어진 혼합 중화제를 이용하여 비교예 1의 설비에 3일간 테스트를 실시하였다. 약품 사용량은 하루 평균 32.7톤으로 중탄산소다를 단독으로 사용했을 때 보다 9% 정도 증가하였고, 폐기물 발생량은 하루 36.1톤으로 중탄산소다를 단독으로 사용했을 때 보다 32% 증가하였다.
분진 폐기물을 분석하면 표 5와 같다.
표 5. 실시예 3의 방법으로 포집한 폐기물의 분석 결과
이 폐기물 200g에 물 800 ㎖를 가하여 녹인 뒤 침전물을 여과하고 건조하니 142.0g(71.0%)의 잔량이 남았다.
Claims (8)
- 중탄산소다 분말 및 고반응 소석회 분말을 포함하는 분말 혼합물이고, 상기 중탄산소다 분말의 함량은 상기 중탄산소다 분말 및 상기 고반응 소석회 분말의 합계 중량에 대하여 50~70 중량%의 범위이고, 상기 고반응 소석회 분말의 함량은 30~50 중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 산성가스 중화제 조성물은 상기 산성가스 중화제 조성물 전체 중량에 대하여, 0.5~1.5 중량%의 탈크(Talc) 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 중탄산소다 분말은 평균 입경이 95㎛ 이하의 범위이고, 겉보기 비중이 0.98~1.25의 범위인 것을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 고반응 소석회 분말은 세공용적이 0.15~0.25 cc/g의 범위이고, 평균 입경이 10~30 ㎛의 범위이며, 겉보기 비중이 0.3~0.7의 범위인 것을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물. - 제4항에 있어서,
상기 탈크 분말은 평균 입경이 1~5 ㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산성가스 중화제 조성물은 소결로 또는 소각로의 배기가스에 분말 상태로 분사되어 상기 배기가스 중에 포함된 산성가스를 중화하여 제거하는 것임을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산성가스 중화제 조성물은 무중력 혼합기에 의하여 균일하게 혼합된 것임을 특징으로 하는 산성가스 중화제 조성물. - 소결로 또는 소각로로부터 배출되는 배기가스를 반응탑에 인입시키는 단계, 상기 반응탑에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 산성가스 중화제 조성물을 분사하여 상기 배기가스 중에 포함된 산성가스를 제거하는 단계, 및 집진기에 의하여 폐분진을 포집하는 단계를 포함하는 산성가스를 포함한 배기가스를 처리하는 방법.
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