시멘트 공장에서는 폐기물 재활용 측면에서 다양한 산업부산물 및 생활폐기물을 사용한다. 이들 폐기물에는 다량의 칼륨과 염소 및 소량의 중금속 등도 함유되어 있으며, 이들 성분을 유가자원으로 활용하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 칼륨과 염소를 용해 결정화하여 염화칼륨을 수득하기 위한 다양한 방안을 검토하였다. 특히 혼합수 함량, 슬러리 온도 및 교반시간 등을 제어하였다. 또한 수득 염화칼륨 중에 존재하는 중금속 종류 함량 등도 분석하였다. 염화칼륨 수득량은 혼합수 함량 증가에 따라 증가하였으나, 1 : 2 (더스트:혼합수) 이상에서는 소폭 증가하였다. 슬러리 온도에 따른 수득량은 일정온도 이상에서 증가하는 경향을 나타내었으며, 교반시간 10분 이상에서는 수득량 변화가 관찰되지 않았다. 교반시간 증가에 따라 수득된 염화칼륨의 중금속 종류 함량도 다양하였으며, 주요 중금속은 Pb, Cu 및 $Cr^{6+}$ 등으로 확인되었다.
시멘트 공장에서는 폐기물 재활용 측면에서 다양한 산업부산물 및 생활폐기물을 사용한다. 이들 폐기물에는 다량의 칼륨과 염소 및 소량의 중금속 등도 함유되어 있으며, 이들 성분을 유가자원으로 활용하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 칼륨과 염소를 용해 결정화하여 염화칼륨을 수득하기 위한 다양한 방안을 검토하였다. 특히 혼합수 함량, 슬러리 온도 및 교반시간 등을 제어하였다. 또한 수득 염화칼륨 중에 존재하는 중금속 종류 함량 등도 분석하였다. 염화칼륨 수득량은 혼합수 함량 증가에 따라 증가하였으나, 1 : 2 (더스트:혼합수) 이상에서는 소폭 증가하였다. 슬러리 온도에 따른 수득량은 일정온도 이상에서 증가하는 경향을 나타내었으며, 교반시간 10분 이상에서는 수득량 변화가 관찰되지 않았다. 교반시간 증가에 따라 수득된 염화칼륨의 중금속 종류 함량도 다양하였으며, 주요 중금속은 Pb, Cu 및 $Cr^{6+}$ 등으로 확인되었다.
Cement manufacturing plant uses various kinds of industrial/municipal waste. The waste contains considerable amount of potassium, chlorine and small amount of heavy metal. Many researches were performed to fabricate valuable resources from the waste. In this study, various methods, which dissolves a...
Cement manufacturing plant uses various kinds of industrial/municipal waste. The waste contains considerable amount of potassium, chlorine and small amount of heavy metal. Many researches were performed to fabricate valuable resources from the waste. In this study, various methods, which dissolves and crystallizes potassium/chlorine to extract potassium chloride, were experimented. Especially amount of water, slurry temperature, and stirring time were controlled. Then kind of heavy metal and content of potassium chloride were analyzed. The yield of potassium chloride increased, as the amount of water for slurry increased but it increased slightly, when the water content was over 200%. The yield tended to increase, when the temperature of slurry was over a certain point. The yield did not increase in case of over 10 minutes stirring time. The kind and content of heavy metal in potassium chloride were various according to stirring time. The main heavy metals were Pb, Cu, and $Cr^{6+}$.
Cement manufacturing plant uses various kinds of industrial/municipal waste. The waste contains considerable amount of potassium, chlorine and small amount of heavy metal. Many researches were performed to fabricate valuable resources from the waste. In this study, various methods, which dissolves and crystallizes potassium/chlorine to extract potassium chloride, were experimented. Especially amount of water, slurry temperature, and stirring time were controlled. Then kind of heavy metal and content of potassium chloride were analyzed. The yield of potassium chloride increased, as the amount of water for slurry increased but it increased slightly, when the water content was over 200%. The yield tended to increase, when the temperature of slurry was over a certain point. The yield did not increase in case of over 10 minutes stirring time. The kind and content of heavy metal in potassium chloride were various according to stirring time. The main heavy metals were Pb, Cu, and $Cr^{6+}$.
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문제 정의
그러나 이는 KCl 결정만을 용해할 경우이며, 다른 물질과 혼합된 결과는 아니다. 그러므로 본 연구에서는 더스트에 CaCO3 등이 혼재해 있는 경우, 용해특성 변화를 분석하기 위해서 혼합수 함량 및 혼합수 온도 등을 제어하였다. 용해특성 분석을 위해 더스트 100 g 기준, 혼합수 함량을 100 g, 150 g, 200 g, 250 g 및 300 g (1 : 1.
더을 제거하기 위한 다양한 방안이 검토되어 야 하며, 더불어 가장 일반적인 여과액에서의 중금속 제 거방안도 검토하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 더스트와 혼합수 배합비율, 혼합수 온도 조건 등에 따 른 KCl 수득량 변화 및 여과액 중의 중금속 제거를 위한 다양한 방안을 분석·검토하였다.
제안 방법
3.4 슬러리 교반 및 중금속 함량 더스트 100 g과 혼합수 200 g을 혼합한 후 5분, 10 분, 20분, 30분 및 40분 동안 교반하였으며, 슬러리 온 도는 15 ± 2o C로 유지하였다.
4. 결론
본 연구에서는 시멘트 바이패스 더스트로부터 KCl 수득을 위해 용해과정에서 다양한 변수들을 제어하였다. 특히 혼합수 함량, 슬러리 온도 및 교반시간 등을 제어하였으며, 교반시간에 따른 중금속 함량도 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이후 슬러지는 100oC에서 건조하였으며, 여과액은 120oC에서 건조하여 KCl을 수득하였다. 더불어 KCl에 존재하는 중금속 종류 및 함량도 분석하였다.
더스트 자체 특성분석을 위해 화학분석과 결정성 분석을 수행하였으며, 화학성 분 분석은 습식분석을, 결정성 분석은 X-선 회절기(D/ MAX – 2500V, Rigaku , Japan)를 사용하여 분석하였 다.
더스트 자체 특성분석을 위해 화학분석과 결정성 분석을 수행하였으며, 화학성분 분석은 습식분석을, 결정성 분석은 X-선 회절기(D/ MAX – 2500V, Rigaku , Japan)를 사용하여 분석하였다. 또한 더스트 등의 입자 형상을 분석하기 위해서 주사전자현미경(SM-300, Topcon, Japan)을 사용하였다.
본 연구에 사용한 더스트의 XRD Pattern을 Fig. 2(a) 에 나타내었으며, 참고로 H사 이외에도 2건의 더스트를 추가·분석하였다.
상기 더스트를 사용한 KCl 수득량 특성을 분석하기 위해서 (1) 혼합수 배합비율을 다양하게 변화시켰다. 더스트 100 g 기준, 혼합수 함량은 100 g, 150 g, 200 g, 250 g 및 300 g으로 변화시켰으며, 이때 혼합수 온도는 15 ± 2oC이었다.
더스트 100 g 기준, 혼합수 함량은 100 g, 150 g, 200 g, 250 g 및 300 g으로 변화시켰으며, 이때 혼합수 온도는 15 ± 2oC이었다. 상기 조건들 중 더스트 100g, 혼합수 200g 조건에서 (2) 슬러리 온도를 15oC, 30oC, 50oC, 75oC로 변화시켰으며, (3) 교반시간도 5분, 10분, 20분, 40분으로 변경하여 KCl 수득량을 분석하였다. 상기 조건에서 얻어진 슬러리는 여과하여 슬러지와 여과액으로 분리하였다.
3. 슬러리 온도변화
더스트 100 g과 혼합수 200 g 혼합조건에서 슬러리 온도를 15oC, 30oC, 50oC 및 75oC로 변화시켜 30분 동안 교반하였다
. 이때 수득된 KCl 함량을 Fig.
본 연구에서는 시멘트 바이패스 더스트로부터 KCl 수득을 위해 용해과정에서 다양한 변수들을 제어하였다. 특히 혼합수 함량, 슬러리 온도 및 교반시간 등을 제어하였으며, 교반시간에 따른 중금속 함량도 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 KCl 수득을 위해서 국내 H사 시멘트 공장의 더스트를 사용하였다. 더스트 자체 특성분석을 위해 화학분석과 결정성 분석을 수행하였으며, 화학성분 분석은 습식분석을, 결정성 분석은 X-선 회절기(D/ MAX – 2500V, Rigaku , Japan)를 사용하여 분석하였다.
성능/효과
1) 더스트와 혼합수 함량 1:2 이상에서는 KCl 수득 량이 큰 폭으로 증가하지 않았으며, 슬러리 온도 50oC 이하에서는 KCl 수득량에 큰 차이가 발생하지 않았다. 그러나 슬러리 온도 75oC 조건에서는 수득량이 큰 폭으로 증가하였다.
Table 2에서와 같이 교반시간 증가에 따라 수득 KCl에 존재하는 중금속 종류도 다양해짐을 알 수 있었다. 5분 교반시 6가지 중금속 모두 검출되지 않았으나, Cr6+은 교반시간이 짧은 10분 (1종)부터 검출되었으며, 20분 교반시 Cu 및 Cr6+ (2종)이, 40분 교반시에는 Pb, Cu, As 및 Cr6+ (4종)이 검출되었다. 따라서 이들 중금속에 대한 침전·제거기술이 필요하다고 사료되었다.
특히 Pb, Cu 및 Cr6+ 등이 주로 검출되었으며, 향후 이들 중금속 침전·제거기술이 필요하다고 판단되었다. 즉 KCl 수득량을 최대화하기 위해서는 혼합수 함량을 1 : 2 수준, 슬러리 온도 75oC 및 교반시간 10분 이상으로 제어해야 함을 알 수 있었다. 더불어 KCl 함유 중금속 제거를 위한 다양한 방안도 새롭게 도출되어야 함을 확인할 수 있었다.
후속연구
그러나 시료상태 및 시료함량 등에 따라 충분 히 혼합·교반될 수 있는 최적 시간이 도출되어야 할 것 으로 판단되었다.
이는 KCl 용출특성이 향상될 경우, 중금속 용출 가능성도 증가할 것이기 때문이다. 즉 바이패스 더스트의 용해를 통한 KCl 수득은 수득량과 더불어 중금속 용출이 이루어지지 않는 적정 범위를 선정해 주어야 할 것이다.
특히 Pb, Cu 및 Cr6+ 등이 주로 검출되었으며, 향후 이들 중금속 침전·제거기술이 필요하다고 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업부산물과 생활폐기물에 포함된 염소 또는 알칼리 화합물은 킬른 내부에서 어떠한 현상을 일으키는가?
1-3) 이들 산업부산물과 생활폐기 물 등에는 중금속, 염소 및 알칼리 성분 등이 포함되어 있다. 4-5) 염소 또는 알칼리 화합물 등은 고온인 킬른 내부에서 휘발하여, 예열기와 킬른 동체 내부에 코팅을 형성한다. 예열기 및 킬른 내부에 과도한 코팅이 생성 되면 원료 및 클링커 이송을 어렵게 한다.
시멘트 공장에서 사용하는 산업 부산물과 생활 폐기물 등에 포함되어 있는 성분은 무엇인가?
최근 시멘트 공장에서는 제조비용 절감과 자원재활용 측면에서 다양한 산업부산물과 생활폐기물을 보조 원· 연료로 사용하고 있다. 1-3) 이들 산업부산물과 생활폐기 물 등에는 중금속, 염소 및 알칼리 성분 등이 포함되어 있다. 4-5) 염소 또는 알칼리 화합물 등은 고온인 킬른 내부에서 휘발하여, 예열기와 킬른 동체 내부에 코팅을 형성한다.
염소 또는 알칼리 화합물로 인해 형성되는 예열기 및 킬른 내부의 코팅으로 인해 야기 될 수 있는 문제는?
4-5) 염소 또는 알칼리 화합물 등은 고온인 킬른 내부에서 휘발하여, 예열기와 킬른 동체 내부에 코팅을 형성한다. 예열기 및 킬른 내부에 과도한 코팅이 생성 되면 원료 및 클링커 이송을 어렵게 한다. 6-7) 또한 염 화물은 최종 제품인 시멘트 물성을 불량하게 하며, 콘 크리트에서는 1m3 당 300 g 이하의 염소 이온량을 함 유해야 한다고 규정하고 있기도 하다.
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