KR0181776B1 - 중금속을 함유한 폐기물의 안정적 처리를 위한 시멘트계 고화처리재 - Google Patents

중금속을 함유한 폐기물의 안정적 처리를 위한 시멘트계 고화처리재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중금속을 함유한 폐기물을 안정적으로 고형화하기 위한 시멘트계 고화처리재에 관한 것이다.
본 발명은 보통의 포틀랜드 시멘트 60 내지 90중량%와 시멘트 킬론 집진더스트 40 내지 10중량%로 이루어진 조성물 100중량%에 대해 칼슘설포알루미네이트 1 내지 10중량부, 소석회 1 내지 10중량부 및 무수 석고 1 내지 10중량부로 이루어진 시멘트계 고화처리재이다.
이와 같은 고화 처리재는 각종 유해 폐기물을 안정적으로 고형화하는데 매우 효과적이고, 고형화된 고화체는 강도등의 내구성 및 유해 물질의 용출억제 특성에 있어서 매우 우수하다.

Description

중금속을 함유한 폐기물의 안정적 처리를 위한 시멘트계 고화처리재
본 발명은 각종 중금속을 함유한 폐기물을 안정적으로 고형화하기 위한 시멘트계 고화 처리재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 크롬, 망간, 카드뮴, 납, 비소 및 그 화합물 등의 중금속이 다량 함유된 입자상, 슬러지상 등 각종 유해 폐기물의 안정적인 고형화 처리에 매우 효과적인 시멘트계 고화 처리재에 관한 것이다.
일반적으로, 고형화/안정화란 단단하지 못한 물질 즉, 슬러지, 분진 또는 이러한 물질의 조합체를 굳어지게 하여 하나의 조직으로 만드는 것이라 정의할 수 있다.
고형화는 원래 방사성 폐기물을 처리하는데 사용되어 왔으며, 주요한 목적은 쉽게 운반할 수 있고, 오랫동안 저장하기 위한 적당한 고형물을 만들어 내는데 있다. 고형화 처리를 통해 유해 물질의 노출 가능성을 감소시키고, 분해되지 않아야 하고, 또한 값이 싸고 쉽게 생산할 수 있어야 한다. 고형화된 물질은 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 폐기물의 물리적 성질을 변화시켜 취급하기 쉬운 물질을 만들어 낸다. 둘째, 화학적으로 결합시켜 주위환경으로의 이동(용해)을 저지시킬 수 있다(폐기물내 오염물질의 용존성 및 용해도 감소). 셋째, 오염물질의 손실과 전달이 발생할 수 있는 표면적을 감소시킨다. 넷째, 건설용의 기초나 도로의 기초로 사용할 수 있다. 다섯째, 토양의 알칼리도를 증가시키거나 식물의 영양분을 공급하는 토양의 첨가제로 사용할 수 있다.
지금까지 유해 산업 폐기물은 포틀랜드를 기본 재료로 하는 고형화/안정화 방법으로 처리되고 있다. 그러나, 기존의 포틀랜드 시멘트를 이용한 고화 처리재는 유해 물질의 용출 방지 효과가 약할 뿐 아니라 유해 폐기물내에 함유된 각종 중금속 등에 의한 수화 및 응결 지연에 따른 강도 저하, 내구성 저하 등에 의해 장기적인 안정성에 큰 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이와 같은 단점을 보완하기 위해 고화 촉진제, 용출 억제제 등의 각종 첨가제가 사용되고 있으나, 고가의 이들 첨가제를 사용함에 따라 비용 증대 등의 단점을 가지고 있어 큰 효과를 얻지 못하고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하여, 고화처리 성능을 향상시켜 폐기물 내 중금속 등의 유해 물질을 안정적으로 처리할 수 있는 고화 처리재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 보통의 포틀랜드 시멘트 60내지 90중량%와 시멘트 킬른 집진더스트 40 내지 10중량%로 이루어진 조성물 100중량%에 대해 칼슘설포알루미네이트 1 내지 10중량부, 소석회 1 내지 10중량부 및 무수 석고 1 내지 10중량부로 이루어진 중금속을 함유한 폐기물의 안정적 처리를 위한 시멘트계 고화처리재이다.
상기의 시멘트 킬른 집진더스트는 CaO 30 내지 50중량%, SiO210 내지 30중량%, Al2O31 내지 10중량%, Fe2O31 내지 10중량%, Na2O 0.1 내지 5중량%, K2O 0.5 내지 15%중량 및 Cl-0.01 내지 1.5중량%로 이루어져 있다.
상기와 같은 조성의 시멘트 킬른 집진더스트는 특히 시멘트 제조 공정에서 700 내지 900℃의 고온에서 열응력을 받아 높은 활성을 가진 재료이며, 성능의 개선을 위해 분급공정의 전처리 과정을 거친 것으로서 비표면적(블레인값)이 5,000 내지 10,000 ㎠/g로 반응성 및 흡착성이 우수한 특징이 있다.
본 발명에서는 시멘트 킬른 집진더스트가 40 내지 10중량% 첨가되는 것이 바람직하다. 10중량% 미만인 경우, 시멘트의 수화를 지연시켜 강도 및 내구성을 저하시킨다. 또한, 40중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 시멘트의 수화능력을 향상시키지만, 상대적으로 시멘트의 함량을 감소시켜 강도를 저하시킨다. 따라서, 시멘트 킬른 집진더스트를 적정량 시멘트에 첨가하는 경우 시멘트의 수화능력을 우수하게 하여 강도 등의 내구성을 향상시킨다.
또한, 보통의 포틀랜드 시멘트와 시멘트 킬른 집진더스트로 이루어진 조성물에 칼슘설포알루미네이트, 소석회 및 무수 석고를 각각 1 내지 10중량부 첨가함으로서 고화체의 강도를 향상시키고, 중금속 용출억제를 종래 보다 현저히 증가시킨다.
상기에서, 칼슘설포알루미네이트의 경우에는 10중량부를 초과하여 첨가되는 경우에는 작업성의 감수를 야기하고, 1중량부 미만의 경우에는 첨가에 따른 효과가 미비하다.
아하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1 내지 8]
보통의 포틀랜드 시멘트 80중량%와 시멘트 킬른 집진더스트 80중량%로 이루어진 조성물 100중량%에 대해 칼슘설포알루미네이트, 소석회 및 무수 석고를 하기의 표 1에 나타난 비율로 첨가하여 고화 처리재를 제조하였다.
[비교예 1 내지 4]
표 2에 나타난 비율로 혼합하여 실시예 1 내지 8에서와 같은 방법으로 고화 처리재를 제조하였다.
[시험예]
유해 산업 폐기물 100중량부에 대해 실시예 1 내지 8 비교예 1 내지 4에서 제조한 고화 처리재를 20중량부, 물 15중량부로 혼합, 교반하여 성형한 후, 기건 상태로 양생하여 재령별(3일, 7일) 강도를 측정하고, 7일 재령에서의 중금속 용출량을 측정하였으며, 결과를 표 3에 나타내었다. 중금속 용출량의 시험은 폐기물 공정 시험방법에 준하여 측정하였다.
* 용출농도는 7일 재령에서의 용출농도임
ND : 검출되지 않음
표 3의 결과를 통해, 실시예 1 내지 8은 비교예 1 내지 4에 비해 강도가 증진되었고, 특히 칼슘설포알루미네이트, 소석회 및 우수 석고를 사용함에 따라 고화체의 강도 및 중금속 용출억제 효과가 현저히 증대되었음을 알 수 있었다.
본 발명의 고화 처리재는 유해 폐기물과 적정량의 물과 혼합되어 유해물질을 안정적으로 고형화시키는데 유용하다. 또한, 본 발명을 사용한 폐기물을 고형화시킨 고화체는 강도 및 유해 물질의 용출억제 특성에 있어서 기존의 재료보다 월등히 우수하여 보다 안전하게 유해물질을 고정화시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 보통의 포틀랜드 시멘트 60 내지 90중량%와 시멘트 킬른 집진더스트 40 내지 10중량%로 이루어진 조성물 100중량%에 대해 칼슘설포알루미네이트 1 내지 10 중량부, 소석회 1 내지 10중량부, 및 무수 석고 1 내지 10중량부로 이루어진 중금속을 함유한 폐기물의 안정적 처리를 위한 시멘트계 고화처리재.
  2. 제1항에 있어서, 시멘트 킬른 집진더스트는 CaO 30 내지 50중량%, SiO210 내지 30중량%, Al2O31 내지 10중량%, Fe2O31 내지 10중량%, Na2O 0.1 내지 5중량%, K2O 0.5 내지 15중량% 및 Cl-0.01 내지 1.5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중금속을 함유한 폐기물의 안정적 처리를 위한 시멘트계 고화처리재.
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