[논문]초전도 HGMS를 이용한 열연 냉각수의 자기분리 연구

하동우; 김태형; 오상수; 박성국; 이상길; 노유미

초전도 HGMS를 이용한 열연 냉각수의 자기분리 연구
Study on Magnetic Separation of Hot Roller coolant by Using Superconducting HGMS 원문보기

하동우 (한국전기연구원 초전도재료연구그룹) , 김태형 (한국전기연구원 초전도재료연구그룹) , 오상수 (한국전기연구원 초전도재료연구그룹) , 박성국 (포항산업과학연구원 환경연구실) , 이상길 (포항산업과학연구원 환경연구실) , 노유미 (포항산업과학연구원 환경연구실)

It needs several large reservoirs and long time to remove suspended solid like steel fines and iron oxide in hot rolling coolant. If removing rate of suspended solid in rolling coolant is improved by using high gradient magnetic separation (HGMS) system, the productivity of working process can be increased and the area of reservoir can be reduced. Pre-treatment process that react magnetic floc with inorganic and organic flocculant in coolant was studied. Horizontal type superconducting HGMS system was manufactured successfully, which was constituted with automatic filter transportation apparatus, 6 T He-free superconducting magnet system and water circulation system. The solid suspension removal ratio in hot rolling coolant was increased by flocculation with inorganic and organic flocculant.

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문제 정의

장치를 제작하였다. 또한 필터의 mesh와 재질을 달리하여 최적의 자기분리 변수를 찾고자 하였다.
초전도다그네트를 이용하면 대공간에 전력손실 없이 고자장믈 발생시킬 수 있기 때문에 자기분리용 전자석으로서는 아주 이상적으로 이러한 초전도 마그네토와 매트릭스의 자기 필터를 결합시키면 아주 높은 고 구배의 자장을 발생 시킬 수가 있고 미립자를 효과적으로 고속으로 분리하는 것이 가능해진다이 기술을 HGMS(High Gradient Magnetic Separation)라고 부르고 장래에 환경 보전 및 자기분리 산업 등의 분야에서 획기적인 기술로 사용될 수 있다. 이에 본연구에서는 전처리 공정 및 초전도 마크 네트를 이용한 자기분리 폐수처리 기술에 대해 POSCO의 열연공장의 냉각수를 자기분리 공정에 의해 수처리 실험을 행하였다.

제안 방법

유기 응집제를 최대 3 ppm 까지 투입하였으며 무기 응집제와 함께 혼합하기도 하였다. 냉각수의 전기전도도는 conductivity meter (Orion Co., model 130) 로 측정하였고 pH는 pH/ion meter (Fisher Scientific, Ap61) 을 이용하여 측정하였다.
다음 공정으로 초전도 마그네트를 이용한 고구배 자기분리 공정을 적용하였다. 그림 1은 수평식 초전도 마그네트 자기분리 장치를 나타낸 것으로 자기분리 시스템에 필요한 초전도 마그네트는 6Tesla 급 Nb-Ti 마그네트를 사용하였다.
초전도 자기분리를 위한 자성체와 제거하고자 하는 입자와의 응집반응을 위한 전처리 공정을 실시하였고, 다음으로 전처리 공정을 거친 냉각수를 초전도 HGMS 장치를 이용하여 자기분리 실험을 하였다.
폐수가 마그네트를 지나 흘러가는 동안 필터의 교체 및 세척이 연속으로 이루어지는 수평형 초전도 HGMS 자기분리 장치를 제작하였다. 또한 필터의 mesh와 재질을 달리하여 최적의 자기분리 변수를 찾고자 하였다.

대상 데이터

공정을 적용하였다. 그림 1은 수평식 초전도 마그네트 자기분리 장치를 나타낸 것으로 자기분리 시스템에 필요한 초전도 마그네트는 6Tesla 급 Nb-Ti 마그네트를 사용하였다. 본 실험에 사용된 필터는 lOOmesh의 SUS 430 망으로서 80mm dia의 외경을 SUS rim을 용접하여 디스크 형태의 SUS 금속망 형태로 제작하여 필터 하우징에 고정하여 실험하였다.
그림 1은 수평식 초전도 마그네트 자기분리 장치를 나타낸 것으로 자기분리 시스템에 필요한 초전도 마그네트는 6Tesla 급 Nb-Ti 마그네트를 사용하였다. 본 실험에 사용된 필터는 lOOmesh의 SUS 430 망으로서 80mm dia의 외경을 SUS rim을 용접하여 디스크 형태의 SUS 금속망 형태로 제작하여 필터 하우징에 고정하여 실험하였다. 그림 2에서는 본 실험에 사용한 직경 80 mm의 크기로 30에서 80 mesh 사이의 필터를 보이고 있다.
구성되어 있다. 자기분리 실험을 위해 먼저 응집 반응을 시키지 않은 원액을 준비하였으며, 무기 응집제로 황산알루미늄 (Ah(SO₄)3), Alum과 유기응집제인 Cation, Anion, Nonion 을 사용하였다. 유기 응집제를 최대 3 ppm 까지 투입하였으며 무기 응집제와 함께 혼합하기도 하였다.

성능/효과

냉각수에는 강자성체인 Fe3O₄ 입자를 상당량 포함하고 있어 1T 정도의 자장에서도 쉽게 자기분리가 가능하다는 것을 알 수가 있었다. 그리고 자장이 증가할수록 제거율은 나아지나 이미 1T에서 99% 이상의 만족할만한 제거율을 나타내었다.
냉각수에는 강자성체인 Fe3O₄ 입자를 상당량 포함하고 있어 1T 정도의 자장에서도 쉽게 자기분리가 가능하다는 것을 알 수가 있었다. 그리고 자장이 증가할수록 제거율은 나아지나 이미 1T에서 99% 이상의 만족할만한 제거율을 나타내었다.
변화를 나타내고 있다. 응집반응 후에는 냉각수 내에서의 magnetic floc 형성에 의해 자기분리 효과가 훨씬 뛰어나다는 것을 알 수 있었는데 잔류 입자가 거의 검출되지 않았다.
응집반응을 거친 냉각수에서는 magnetic floc을 형성하여 자기분리의 효과가 뛰어나다는 것을 알 수 있었는데, 잔류 입자가 거의 검출되지 않았다.

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