초록 ▼

스테인레스강의 산세공정에서 발생되는 NOx는 주요라는 공해관리물질로서, 국내외 스테인레스강 제조업계에서는 NOx의 처리기술의 개발에 관심이 집중되고 있다. 특히 기존의 NOx 처리설비의 운전 및 관리에 어려움이 많고, 또한 스레인레스강의 수요가 급증하는 추세에 있기 때문에 기존의 처리설비로는 곤란하며, 처리폐수중의 질소성분 은 그대로 배출되고 있는 실정이다. 이러한 문제는 근원적 해결방안을 개발한다는 것은 매우 중요하며, 이러한 측면에서의 본 연구는 스테인레스강의 산세공정에 대한 대표적 청정기술로서 향후 GR등의 대비하여 크게 주목

스테인레스강의 산세공정에서 발생되는 NOx는 주요라는 공해관리물질로서, 국내외 스테인레스강 제조업계에서는 NOx의 처리기술의 개발에 관심이 집중되고 있다. 특히 기존의 NOx 처리설비의 운전 및 관리에 어려움이 많고, 또한 스레인레스강의 수요가 급증하는 추세에 있기 때문에 기존의 처리설비로는 곤란하며, 처리폐수중의 질소성분 은 그대로 배출되고 있는 실정이다. 이러한 문제는 근원적 해결방안을 개발한다는 것은 매우 중요하며, 이러한 측면에서의 본 연구는 스테인레스강의 산세공정에 대한 대표적 청정기술로서 향후 GR등의 대비하여 크게 주목받을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구는 스테인레스강의 산세공정에서 NOx 발생을 근원적으로 억제하고, 표면처리 효과도 우수한 청정 산세기술을 개발하는 데 목적이 있다. 1)과산화수소를 이용한 NOx방지 기술적용한 대용량 공장시험에서 30㎥의 산세용액중에 4.5 L/min의 과산화수소를 연속적으로 주입한 결과, 4600 ppm 의 NOx를 550 ppm까지 감소시킬 수 있었다. 그리고 5.5 L/min를 주입한 경우에는 470 ppm까지 감소시켜 NOx 방지율이 약 90%로 매우 우수한 효과를 보여 주었다. 2)공장적용시험의 결과로 NOx gas scrubber 출측에서의 NOx 농도는 평소 약 200ppm 정도에서 10ppm까지 감소시킬 수 있었다. 3) 과산화수소의 주입이 표면품질에 미치는 영향을 조사하기 위하여 공장 적용시험 에서 채취한 스테인레스 산세강판의 표면을 분석한 결과, 백색도 및 광택도 모두 과산 화수소를 주입하지 않은 경우에 비교하여 양호한 것으로 나타났다. 특히 광택도의 경우는 주입전 6에서 주입후 10으로서 증가폭이 매우 높았다. 4) 과산화수소에 의한 산세액 온도상승 여부를 판단하기 위하여 여러 가지 방법으로 공장적용시험에서 주입한 과산화수소량의 20배 이상주입하였지만 산세액의 온도 상승 은 거의 없었다. 5) 산세량이 증가할수록 산세용액중의 총금속이온 농도는 증가하였지만 반면에 질산 및 불산의 농도는 감소하는 경향을 나타내었다. 6) 산세액 수명을 예측하기 위하여 산세속도 및 용액조성의 변화를 조사한 결과, 총 금속이온농도가 약 110 g/l 이상, 질산 및 불산의 농도가 약 85 및 4 g/l이하로 되면 산세성능이 완전히 소멸되는 것으로 나타났다. 그러나 엄격한 산세조건을 요구하는 공정에서는 총금속이온농도가 약 80 g/l 이하, 질산 및 불산의 농도가 약 130 및 10 g/l이상으로 관리해야 하는 것으로 평가되었다. 7) 과산화수소를 주입한 경우는 주입하지 않은 경우에 비교하여 유효산세시간, 즉 산세액 수명이 약 2배 증가하는 것으로 평가되었다. 8) 400계 스테인레스 산세시험에서 산세액 온도가 상승할수록 NOx 발생량은 증가하는 경향을 보이고 50℃, 30 L의 산세액에 3ml/min의 과산화수소를 투입한 결과, NOx 발생 량은 약 530 ppm에서 150 ppm으로 감소하여 97%의 방지율을 나타내었다. 산세온도를 30 ℃에서 50 ℃로 높히므로서 산세시간을 2분에서 1분으로 단축시킬 수 있었으며 이 때의 표면품질은 동등 수준이였다. 9) 폐산중의 금속이온과 산을 확산투석법으로 분리하여 회수하는 시험을 실시한 결과, 질산의 경우는 약 95%, 불산은 약 66% 회수할 수 있었다. 19) NOx 발생의 전구물질은 HNO₂인 것으로 조사되었으며 과산화수소는 전자수용체로 작용하여 전구물질의 생성을 억제시키는 역할을 한 것으로 예측되었으며 HNO₂의 농도 가 높을수록 NOx발생량이 증가하는 것으로 나타났다. 11) HNO₂와 과산화수소와의 반응을 elemental reaction으로 가정하고 HNO₂와 과산화 수소에 대한 1차식으로 해석하여 반응속도상수를 구한 결과, 14-70 M/SUP -1/ sec/SUP -1/이였다. 12) 산세용액중의 Cr/SUP 3+/가 과산화수소에 의해 Cr/SUP 6+/로 산화되는지를 조사한 결과, 과산화수소에 의한 Cr/SUP 6+/의 생성은 없었다. 13) 과산화수소 이외의 첨가제에 의하여 NOx 저감 효과를 조사하기 위하여 각각 8.5x10/SUP -4/mol/L씩 첨가한 결과, sulfamic acid는 약 73%, urea는 약 78%, tatraric acid는 약 34%, 1-naphthyamine는 약 55% 저감율을 나타내었다. 14) 과산화수소와 상기의 첨가제를 동일한 량으로 혼합 사용하였을 경우에는 sulfamic acid는 약 87%, urea는 약 82%, tartaric acid는 약 61%, 1-naphthyamine는 약 77%의 저감율을 나타내었다.

Abstract ▼

The purpose of this study is to develop a NOx free pickling process In stainless steel plant. In the first year research, we investigated the descaling rate and the formation rate of NOx and sludge at various pickling conditions to quantitatively interpret the conventional process of stainless steel

The purpose of this study is to develop a NOx free pickling process In stainless steel plant. In the first year research, we investigated the descaling rate and the formation rate of NOx and sludge at various pickling conditions to quantitatively interpret the conventional process of stainless steel pickling by mixed acid (HF + HN03). Furthermore, NOx emission characteristics at the actual process line were identified and reduction effect of NOx emission by injection of hydrogen peroxide and the electrolytic pickling with a nitric acid were also investigated intensively.
In this second year research, we focused research obj ectives on the development of essential technologies for the application of the NOx reduction technology developed previously to the large scale commercial plant. The main scope to achieve these objectives is a plant test of NOx reduction technology for 300 or 400 series of stainless steel, management technology of pickling solution, waste acid recovery techniques, and additional NOx reduction effect by vanous additives.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...8
• CONTENTS ...12
• 목차 ...14
• 제1절 서론...16
• 제2절 이론적 고찰...20
• 제3절 실험방법...38
• 제4절 결과 및 고찰...56
• 제5절 결론...183
• 참고문헌...186