반도체 산업의 실리콘(Si) 제조과정에서 실리콘과 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 폐 슬러리가 발생하게 된다. 폐 슬러리는 단순히 시멘트로 고형화하여 보관하거나 매립하는 방법이 있지만, 본 연구에서는 제강공정의 부원료인 승온제로 사용하는 방안이 제시되었다. 폐 슬러리를 정제하여 분말을 만들어 SiC계 슬러지 브리켓으로 재활용하였다. SiC계 슬러지 브리켓은 화학적 성분을 분석하고 투입시기와 투입량에 따른 승온제 특성을 관찰하였다. 이 결과 SiC계 슬러지 브리켓은 제강공장에서 저비용과 고효율로 용강온도를 높이는 효과가 있었다.
전기로 제강업체에서 생성되는 분진을 매립할 경우 토양 및 수질오염등의 심각한 환경문제를 야기시킬 수 있지만 적절한 처리공정을 거치게 되면 고부가가치를 얻을 수 있는 Fe, Zn, Pb, Cd 등의 원소들이 함유되어 있다. 이에 국내외 제강업체에서는 폐자원의 재자원화 측면 뿐만 아니라 환경오염 억제 차원에서 이러한 전기로 분진중 유가금속의 회수를 위한 처리공정의 개발이 시급히 요구되고 있으나, 현재 전기로 분진의 대부분은 재활용 처리되지 않고 매립되고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 전기로 분진에 함유된 산화철을 Fe로 회수하기 위한 기초자료를 얻고자 실제 전기로 분진의 화학적 조성과 유사한 시료를 제조하여 $1500^{\circ}C$ Ar 분위기 하에서 탄소첨가량 및 연기도의 변화가 슬래그내의 $Fe_2O$ 회수율에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과는 다음과 같다. 합성시료의 고온용융특성 조사에서 탄소환원당량 대비 탄소첨가량이 증가함에 따라 연화점 및 용융점이 증가하였으며 슬래그중 $Fe_2O$의 환원속도는 탄소환원당량대비 탄소첨가량이 100%, 염기도 1.7에서 가장 높았다. 또한 $Fe_2O$의 환원반응차수는 거의 1차반응임을 알 수 있었다.
Gore-Tex Membrane은 Ptfe(Polytetra Fluoroetylene)를 특수가공하여 극히 미세한 구조를 가지는 연속다공질체로 만들어 습건식용 산업용 여과재로 활용함으로써 그동안 사용되어 오던 종래의 심층여과방식의 여과포로서는 도저히 이룰 수 없었던 표면여과 기능을 갖춤에 따라 높은 집진효율이나 낮은 악력손실로 동시에 운전을 가능하게 한 새로운 첨단여과포로써 각종 산업분야에 이미 널리 적용되고 있다. 근래 Boiler, 소각로, 제철, 제강용로 등의 고온용 Bag Filter 소요가 증가됨에 따라 보다 효율적이고 경제적인 고온용 여과포에 대한 관심이 높아지고 있으며, 특히 소각로, 발전설비, Cement 생산공정 중 Kilin 공정 등에 주로 사용되어오던 전기 집진기 (Electrostatic Precipitator)의 집진효율이 Dioxine이나 Furan 등의 새로운 규제와 중금속, 혹은 분진들에 대해 강화되는 환경 규제치에 적응하기 어려워짐에 따라 Bag Filter로의 전환, 개선방안이 많이 연구되고 있으며 이미 활용되어지는 부분도 있는 바 이에 대한 새로운 적용방법 등을 소개하고자 한다.
GORE-TEX MEMBRANE은 PTFF(POLYTETRA FLUOROETHYLENE)를 특수가공하여 극히 미세한 구조를 가지는 연속다공질체로 만들어 습,건식용 산업용 여과재로써 활용하므로써 그동안 사용되어오던 종래의 심층여과방식의 여과포로서는 도저히 이룰 수 없었던 표면여과기능을 갖춤에 따라 높은 집진효율이나 낮은압력손실로 동시에 운전을 가능하게한 새로운 기능의 첨단여과포로써 각종산업분야에 이미 널리 적용되고 있다. 근래 BOILER, 소각로, 제철, 제강용로등의 고온용 BAG FILTER 소요가 증가됨에 따라 보다 효율적이고 경제적인 고온용 여과포에 대한 관심이 높아지고 있으며, 특히, 소각로, 발전설비, CEMENT 생산공정중 KILN 공정등에 주로 사용되어오던 전기 집진기 (ELECTROSTATIC PRECIPITATOR)의 집진효율이 DIOXINE 이나 FURAN 등의 새로운 규제와 중금속, 혹은 분진들에 대해 강화되는 환경 규제치에 적응하기 어려워짐에 따라 BAG FILTER로의 전환/개선 방안이 많이 연구되고 있으며 이미 활용되어지는 부분도 있는바 이에 대한 새로운 적용방법등을 소개하고자 한다.
화석연료를 에너지원으로 사용하는 발전소 등에서 배출되는 온배수는 주변 해양생태계에 열 오염원으로 작용할 수 있으며, 배가스중 $CO_2$는 지구온난화 문제를 야기시킬 수 있다. 특히 $CO_2$를분리, 처리하기 위한 연구가 여러 나라에서 많이 진행중이지만, 현재의 $CO_2$ 분리 기술은 고에너지를 필요로 하고, 분리후 새로운 고정화 공정을 거쳐야 하는 등 1차적 처리공정이라 할 수 있다. 이런 물리화학적 분리 기술외에 지구전체 광합성의 90%를 담당하는 해양 미세조류를 이용할 경우 태양광을 이용, 환경 친화적으로 $CO_2$를 고정할 수 있을 것으로 기대된다. (중략)
제강산업의 냉연 산회수 설비공정을 검토하였고, 공정에서 발생되는 염화수소 가스를 처리하기 위하여 마이크로버블이 발생되는 DIWS 시스템을 운전하였다. 염화수소 가스의 대기배출허용기준을 만족하기 위해서는 추가공정의 도입이 필요한 것으로 나타났다. DIWS 장치로 유입되는 평균 염화수소 가스의 농도는 22.3 ppm, 배출가스의 농도는 0.59 ppm으로 평균 제거율은 97.3%였다. TMS 장치에 의한 10시간 5분 간격 측정에서도 평균 0.69 ppm으로 안정적이었으며, 수동으로 측정하여 TMS 장치의 신뢰도를 검증하였다.
철강 산업에서는 고로 슬래그, 전기로 슬래그, 전로 슬래그 등 많은 부산물이 발생한다. 그 중 제강 슬래그는 일반 골재와 달리 높은 CaO와 낮은 $SiO_2$가 존재하며, 이를 시멘트와 콘크리트에 적용하게 되면 일부 알칼리 반응을 발생시키는 원인이 된다. 한편, 국내외적으로 제강 슬래그 중 전기로 산화슬래그의 콘크리트 구조용 골재로 사용하는 기준이 제정되어 사용을 장려하고 있지만, 슬래그에 대한 체적 안정성은 해결하지 못하였다. 최근에 이런 문제점을 해결하기 위하여 제강 슬래그의 고속의 공기로 냉각하는 방법이 국내에서 개발되었으며, 이를 적용할 경우 슬래그의 체적 붕괴를 야기시키는 유리 석회의 함유량을 최소화시키고 철 산화물에 대한 안정성을 갖는 것으로 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 철강 산업에서 발생되는 제강슬래그의 고속의 공기로 냉각한 급냉 전기로 산화슬래그의 콘크리트용 골재로서 활용하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 급냉 전기로 산화슬래그 잔골재의 품질 특성을 검토하였으며, 골재의 입도별에 따른 모르타르 특성을 검토하였다. 실험 결과 급냉 전기로 산화슬래그 잔골재의 특성은 아토마이저 공정에 의한 특성을 반영하고 있으며, 기존 콘크리트용 골재 입도 분포 범위에 비해 작은 입도 분포 범위를 가지는 것으로 나타났다.
현재 EAF 전기로 제강공정에서는 슬래그 중의 MgO 함량을 증가시켜 탈황능과 내화재 수명을 개선시키고자 돌로마이트(백운석) 용제(Flux)를 첨가하고 있으며, 또한 에너지효율을 증가시키기 위해 용강 중에 가탄재를 취입하고 있다. 이러한 견지에서 폐 MgO-C계 내화재를 재활용하는 연구를 진행하였다. 폐 MgO-C계 내화재는 MgO(>70%)과 탄소(>10%)를 대량 함유하고 있기 때문이다. 이런 목적으로 제강 슬래그를 대상으로 해서 폐 MgO-C계 내화재를 첨가하는 효과를 실험하였고 그 결과를 경소 돌로마이트를 첨가한 결과와 비교하여 폐 MgO-C계 내화재 재활용 효과를 평가하였다. 폐 MgO-C계 내화재를 사용해서 얻은 결과가 슬래그 염기도 측면에서 경소 돌로마이트를 사용한 결과와 유사하게 나타남으로써 기존 경소 돌로마이트 대체 가능성을 확인하였다. 특히 폐 MgO-C계 내화재를 사용한 경우에는, 폐 내화재에 다량 함유된 흑연 성분에 의한 슬래그 중의 철산화물과의 환원반응으로 CO가스가 발생하여 생긴 크고 작은 기포들이 관찰되었으며 이로써 슬래그 Foaming 효과를 기대할 수 있는 것으로 확인하였다.
전기로 제강공정 중 LF 공정에서 슬래그는 전기로(EAF)에서 이월된 슬래그와 출강 중에 조재제인 생석회, 돌로마이트 등이 용강 중에 투입되어 생성된다. LF 조업이 끝나면 ladle은 연속주조 공정(CCM)으로 이송되며, ladle 하부의 노즐을 통해 tundish로 용강을 내보내어 연속 주조조업을 하게 된다. 일반적으로 연속 주조공정 후 ladle에 남는 슬래그와 잔강(殘鋼)은 슬래그 포트(Pot)에 받아 슬래그 야적장으로 이송되어 파쇄 후 처리된다. 본 연구에서는 연속 주조공정 후 ladle에 잔류한 용융슬래그(잔강(殘鋼) 포함)를 전기로 출강 후에 ladle 상부에 직접 투입하여 LF 공정 초기의 슬래그를 형성하는데 활용하고자 하였다. 그 결과 LF 공정 중에 사용되는 생석회의 원단위는 2.2 ~ 3.2 kg/steel-ton 저감되었으며, 용강의 생산회수율은 0.3 ~ 0.5% 증가되었다.
본고는 스틸 폐캔을 재생 스틸로 용해시 금속 회수율을 높이기 위하여 스틸 폐캔을 예비처리하는 방법과 연속적으로 처리하기위한 자동화 장치에 관한 국내 개발 기술사례이다. 본 개발기술은 스틸 폐캔 더미의 와해, 이물질제거, 알루미늄 폐캔 분리, 도료와 락카제거 등의 예비처리 공정들과, 락카제거된 스틸 폐캔들을 다시 압착하여 일정한 크기의 더미로 제조하는 공정으로 구성되어 있으며, 스틸 폐캔 용해시에 적합한 형태로 처리하는 것을 최종목표로 하였다. 또한, 락카 제거시에 부산물로 발생된 철분과 알루미늄 분말 혼합물을 자력선별기를 사용하여 분리 회수하였다. 이와 같은 일련의 처리를 통해서 제강공장에서 재활용하기에 적합한 형태로 스틸 폐캔을 처리할 수 있으며, 전 공정을 자동화시킴으로써 대량의 스틸 폐캔을 효과적으로 처리할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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