KR100467241B1 - 유해 폐기물의 시멘트 고화 처리를 위한 무해화 처리제 - Google Patents
유해 폐기물의 시멘트 고화 처리를 위한 무해화 처리제 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 필수적인 주성분으로서 (a) 6-배위 이온 반경이 100pm 이하인 소형 금속 양이온, (b) 6-배위 이온 반경이 100pm 내지 140pm 사이인 중형 금속 양이온, 그리고 (c) 6-배위 이온 반경이 140pm 이상인 대형 금속 양이온을 함유한 수용액으로 구성되는, 유해 폐기물을 시멘트 고화 처리시 사용되는 무해화 처리제이다. 이 무해화 처리제는 고강도를 갖고, 실질적으로 중금속류, PCBs 및 다이옥신류 같은 유해 물질을 용출하지 않는 시멘트 고화물을 제공한다.
Description
일반 쓰레기의 소각에서 발생하는 잔류물, 유해한 산업 폐기물의 소각에서 발생하는 잔류물(특히, 용융 슬래그와 중금속류), 오염된 토양, 하천 오니, 하수 오니, 폐유리 및 폐타이어와 같은 유해 폐기물들을 어떻게 최종적으로 처리하느냐는 현재 심각한 사회문제이다. 이런 유해 폐기물들은 다양한 유해 물질들을 방출할 수 있고, 특히 중금속류, PCBs, 다이옥신류 등은 생태계에 심각한 영향을 준다고 알려져 있다. 이것을 위해, 이 유해 물질들의 배출 없이 최종적으로 처리하는 기술이 절실하게 요구되어 왔다.
이와 같은 문제를 충족하기 위해, 이 유해 물질을 무해화하고, 그리고 재활용하는 다양한 방법들이 제시되어 왔다. 예를 들면, 이런 유해 물질을 시멘트와 혼합하여 고화하고, 유해 물질을 시멘트 내에 봉입하여 이것을 시멘트 고화물로 재활용하는 방법이 제안되어 왔다. 그러나, 이런 유해 물질은 시멘트의 응집을 저해하여 고화를 지연할 수 있고, 얻어진 시멘트 고화물의 강도를 저하시킬 수 있는 등의 문제가 있다.
이런 문제들을 해결하기 위해, 일본 특허 출원 공개 번호 제 24276/1988호에는 중금속, PCBs 등을 함유하는 유해 폐기물에 탄닌과 목초(木酢)를 주성분으로 하는 용액의 희석 수용액을 무해화 처리제로서 첨가하여 폐기물중의 유해 물질을 무해화 처리하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에는, 탄닌과 목초가 중금속 같은 원소 화합물에 강력한 킬레이트화(chelating) 작용을 하기 때문에 중금속 등을 무해화하는 것이라고 생각된다. 그러나, 이 처리 방법으로 시멘트를 고화시켜서 얻어진 시멘트 고화물은 어느 정도의 강도를 나타낸다 하더라도, 실용적 견지에서 새롭게 강도의 향상이 요구되어 왔다.
본 발명은 유해 폐기물을 시멘트 고화(固化) 처리하여 제거할 때 사용되는 무해화(無害化) 처리제에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 중금속류, PCBs, 다이옥신류 등의 유해 물질이 실질적으로 용출되지 않으며, 고강도의 시멘트 고화물을 제공할 수 있는, 유해 폐기물의 처리를 위한 무해화 처리제에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 유해 폐기물들을 시멘트 고화 처리하여 제거할 때 사용되고, 중금속류, PCBs, 다이옥신류 같은 유해 물질이 실질적으로 용출되지 않고, 고강도의 시멘트 고화물을 얻는 것이 가능한 무해화 처리제를 제공하는 것이다.
본 발명은 유해 폐기물을 시멘트 고화하여 제거할 때 사용되는 무해화 처리제를 제공하는데, 이 무해화 처리제는 필수적인 주성분으로서 (a) 6-배위 이온 반경이 100pm 미만인 소형 금속 양이온, (b) 6-배위 이온 반경이 100pm 내지 140pm 사이인 중형 금속 양이온, 그리고 (c) 6-배위 이온 반경이 140pm 이상인 대형 금속 양이온을 포함한 수용액으로 구성된다. 본 발명은 또한 상기 무해화 처리제의 사용을 통하여 얻을 수 있는 시멘트 고화물을 제공한다.
본 발명에 따른, 유해 폐기물을 시멘트 고화하여 제거할 때 사용되는 유해 폐기물의 무해화 처리제는 아래와 같이 설명된다.
무해화 처리제
본 발명에서, "무해화 처리제"는 유해 폐기물을 시멘트 고화 처리하여 제거할 때 사용되는 첨가제이고, 유해 물질을 무해화한 상태의 시멘트 고화물 내에 용출되지 않게 봉입하여 시멘트 고화에 대한 유해 물질의 저해 작용을 방지하여 시멘트 고화물의 강도를 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명에서, "시멘트 고화 처리"는 유해 폐기물을 처리하는 목적으로 수행되고, 유해 폐기물에 함유된 중금속류, PCBs, 다이옥신류 같은 유해 물질을 시멘트로 봉입하여, 그 결과물을 재활용할 수 있는 시멘트 고화물을 얻게 된다.
본 발명에서 처리 대상으로 하는 "유해 폐기물"에는 중금속류, 다이옥신류, PCBs와 같은 유해 물질을 배출할 우려가 있는 다양한 폐기물을 들 수 있으며, 특히 제한하는 것은 아니다. 예를 들면, 일반 쓰레기의 소각에서 생성되는 잔류물, 유해 산업 폐기물의 소각 처리시 발생하는 잔류물(특히 용융 슬래그와 중금속류), 오염 토양, 하천 오니, 하수 오니 모두가 포함되고, 폐유리, 폐타이어, 폐플라스틱, 폐CD 등의 것들이 포함될 수 있다.
여기서, 종래, 상기 유해 폐기물에 시멘트 고화 처리를 수행하였어도 시멘트 내에 밀폐 봉입된 유해 물질이 용출될 우려가 있는 문제도 있었다. 또한, 유해 물질에 의한 저해 작용에 의해 시멘트의 고화가 지연되고, 얻어진 시멘트 고화물의 강도를 저하시키는 등의 문제가 있다.
이것에 대하여, 본 발명자들은 유해 폐기물을 시멘트 고화 처리하여 제거할 때 특유한 조성의 무해화 처리제를 병용하면, 유해 폐기물의 용출을 극도로 줄일 수 있고, 얻어진 시멘트 고화물의 강도를 향상시킬 수 있다는 것을 발견하게 되었다.
본 발명의 무해화 처리제는 필수적인 주성분으로서 (a) 6-배위 이온 반경이 100pm 미만인 소형 금속 양이온, (b) 6-배위 이온 반경이 100pm 내지 140pm 사이인 중형 금속 양이온, 그리고 (c) 6-배위 이온 반경이 140pm 이상인 대형 금속 양이온을 함유한 수용액으로 구성된다.
여기서 "6-배위 이온 반경"은 배위수가 6일 때 이온 반경으로, 관찰된 값을 기초로 하여 섀논(Shannon)과 프리위트(Prewitt)에 의하여 결정되어, 섀논에 의해서 개량된 일반적으로 알려진 값들을 의미한다. 이들 이온 반경(CR: 결정 이온 반경)들은 일본 화학회에서 편집하고 마루젠 가부시키가이샤에서 출판한 "Kaitei Yon-han, Kagaku Binran, Kiso-hen II(개정 4판, 화학 편람 기초편 II)"의 p725-726에 상세히 기재되어 있다.
본 발명에 유용한 주요 이온들의 6-배위 이온 반경은 다음과 같다:
(a) 소형 금속 양이온으로서: Li+: 90pm, Mg2+: 86pm, Mn2+: 81pm, 97pm, Fe3+: 69pm, 79pm, Ni2+: 83pm;
(b) 중형 금속 양이온으로서: Na+: 116pm, Ca2+: 114pm, Sr2+: 132pm; 그리고
(c) 대형 금속 양이온으로서: Ba2+: 149pm, K+: 152pm, Rb+: 166pm.
또한, 할로겐화물 음이온의 예로 Cl-와 Br-가 포함되고, 그리고 이들의 이온 반경은 각각 167pm와 182pm이다. 상기 언급된 Mn2+와 Fe3+의 이온 반경에 관련하여, 전자의 수치는 낮은 스핀(spin) 상태인 이온의 반경을 나타내고, 후자는 높은 스핀 상태인 이온의 반경을 나타낸다.
이온 반경의 범위가 상이한 각각의 세 그룹의 이온들로부터 선택된 금속 양이온들이 본 발명의 무해화 처리제로 봉입되기 때문에, 응집 효과와 같은 다양한 작용을 발휘할 수 있다고 여겨진다. 특히, 유해 폐기물의 시멘트 고화에서는, 다종 다양한 유해 물질이 존재한다고 간주되고, 단지 이런 유해 물질의 일부가 저해 작용을 발현하더라도, 시멘트의 고화에 악영향을 미치는 것은 피할 수 없다. 따라서, 이온 반경의 범위가 상이한 상기 (a), (b) 및 (c) 각각으로부터 선택된 금속 양이온을 함유하여 다양한 종류의 유해 물질에 대응가능하는 것이 매우 효과적이라 생각된다.
(a) 소형 금속 양이온
본 발명에 사용되는 소형 금속 양이온은 6-배위 이온 반경이 100pm 미만인 금속 양이온이다. 이 금속 양이온은 바람직하게는, 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온 및 3d 전이금속 이온으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 더욱 바람직하게는, 이들 세 그룹중 각각의 하나로부터 선택된 이온을 포함한다. 따라서 복수의 종류의 이온들이 존재할 수 있고, 더 광범위한 다양한 유해 물질을 무해화할 수 있다고 생각된다. 여기에서 "3d 전이금속"은 원자번호가 21(Sc)에서 29(Cu)까지이고 채워지지 않은 3d 껍질을 갖는 전이금속을 말한다: 이 전이금속 계열은 또한 제 1 전이원소 계열이라고 불려진다.
본 발명에 사용되는 소형 금속 양이온에 대한 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 구체적으로 Li+, Mg2+, Mn2+,Fe3+및 Ni2+를 포함하고, 이 이온들 모두를 소형 금속 양이온으로 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이들 금속 양이온들은 할로겐화물의 형태로 수용액에 공급되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이러한 금속 양이온들은 염화리튬, 염화마그네슘, 염화망간(II), 염화철(III) 및 염화니켈(II)의 형태로 수용액에 공급되는 것이 더욱 바람직하다. 이것은 이들 염화물은 강한 전해질이어서, 용액내에서 완전히 이온화되기 때문이다.
b) 중형 금속 양이온
본 발명에 사용되는 중형 금속 양이온으로는 특별하게 제한은 없지만, 이온 반경이 100에서 140pm범위인 금속 양이온이다. 이러한 금속 양이온은 바람직하게는 알칼리 금속 이온 및 알칼리 토금속 이온들에서 선택된 적어도 하나의 이온을 포함하고, 더 바람직하게는 이 두 그룹 모두에서 선택된 이온들을 포함한다. 따라서 복수의 종류의 이온이 존재할 수 있으므로, 더 광범위한 종류의 유해 물질을 무해화할 수 있다고 생각된다.
본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 중형 금속 양이온의 예로 구체적으로는 Na+, Ca2+, Sr2+이온이 있고, 이 이온들 모두를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이 금속 양이온들을 할로겐화물의 형태로 수용액에 공급하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화스트론튬의 형태로 수용액에 공급하는 것이 더욱 바람직하다. 이것은 이런 염화물들이 강한 전해질이어서, 용액내에서 완전히 이온화되기 때문이다.
(c) 대형 금속 양이온
본 발명에 사용되는 대형 금속 양이온은 이온 반경이 140pm 이상인 금속 양이온이다. 바람직하게는 이 금속 양이온은 알칼리 금속 이온 및 알칼리 토금속 이온에서 선택된 적어도 하나의 이온을 포함하고, 더 바람직하게는 이 두 종류 모두에서 선택된 이온들을 포함한다. 따라서 복수의 종류의 이온이 존재할 수 있으므로, 더 광범위한 종류의 유해 물질을 무해화할 수 있다고 생각된다.
본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 대형 금속 양이온의 예로 구체적으로는 Ba2+, K+및 Rb+이 있고, 이 이온들 모두를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이 금속 양이온들을 할로겐화물의 형태로 수용액에 공급하는 것이 바람직하다. 이 금속 양이온들을 예를 들어 브롬화바륨, 염화칼륨 및 염화루비듐의 형태로 수용액에 공급하는 것이 더욱 바람직하다. 이것은 이 염화물들은 강한 전해질이어서, 용액내에서 완전히 이온화되기 때문이다.
본 발명의 무해화 처리제에서, 금속 양이온으로 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온 및 3d 전이금속 이온을 사용하는 것이 바람직하다. 이 세 가지 유형의 이온들이 사용되는 이유는 이 이온들은 지구화학적으로 중요하고 오랜 기간의 시간에 걸쳐 어떤 환경에서도 안정화 효과를 발휘하기 때문이다. 알칼리 금속 이온들은 강한 염석력을 갖고(물과 높은 결합 강도를 보인다), 콜로이드성 유해 물질을 응결하려는 경향이 있어서, 유해 물질들을 무해화하는 작용을 하는 것으로 생각된다. 알칼리 토금속 이온은 난용성 염을 형성하고, 고화 작용, 경화 작용 및 접착 작용을 발현하여 유해 물질을 무해화하는 작용을 하는 것으로 생각된다. 3d 전이금속 이온들은 난용성 염이나 착화염을 형성하여, 유해 물질을 무해화하는 작용을 하는 것으로 생각된다.
따라서, 본 발명의 무해화 처리제는 적어도 이온 반경이 세 가지 상이한 범위에 놓여있는 이온들을 포함하는 다양한 금속 양이온으로 구성되는데, 이 이온들은 바람직하게는 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온 및 3d 전이금속 이온의 세 그룹중 각각의 하나로부터 선택된다. 따라서, 본 발명의 무해화 처리제는 다양한 유해 물질에 대해 응집, 탈수 및 난용성 화합물(침전)의 생성 및 착화 등의 효과를 조화롭게 발휘할 수 있다. 이런 종류의 효과들을 상승적으로 발휘하고, 다양한 유해 물질들은 더 효율적이고 완전하게 무해화될 수 있다고 생각된다.
임의적 성분
본 발명의 무해화 처리제로서는, 발명의 범위내에서 용도에 따라 다양한 임의적 성분들이 적당하게 함유될 수 있다.
탄닌과 목초같은 성분들은, 실시예 2 및 비교예 2에서 얻어진 결과로부터 알 수 있듯이, 시멘트 고화를 저해할 수 있기 때문에, 본 발명의 무해화 처리제에 실질적으로 탄닌과 목초는 혼합하지 않는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
용액의 성질
본 발명의 무해화 처리제 내에 상기 언급된 각 금속 이온들의 농도에 대한 특별한 제한은 없다. 이 두 성질은 처리될 폐기물이나 무해화 처리제가 사용되는 방법에 따라 적절히 결정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 무해화 처리제는 pH가 6에서 8의 범위에 있도록 제조되는 것이 바람직하다. 그러한 pH를 갖는 본 발명의 무해화 처리제는 인체에 거의 무해하고, 작업과 보관이 간편하며, 안정한 수용액이 될 수 있다는 점에서 유리하다.
제조 방법
본 발명의 무해화 처리제는 배합 성분의 종류에 따라 적절한 방법으로 제조될 수 있고, 제법에 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온 및 3d 전이금속 이온이 성분으로 사용되는 경우에, 아래의 방법이 채택될 수 있다. 알칼리 금속의 할로겐화물을 우선 첫번째 용기에 투입하고, 알칼리 토금속 할로겐화물 및 3d 전이금속 할로겐화물을 두번째 용기에 투입한다. 약 90℃ 또는 그 이상으로 가열된 온수를 이 용기들에 주입하여 첫번째 용기의 온수 양과 두번째 용기의 온수양의 체적비가 6:4 내지 8:2가 되게 하고, 교반한다. 그리고 나서 첫번째 용기의 수용액과 두번째 용기의 수용액을 혼합한다. 이 혼합물을 다시 젓고, 상온으로 냉각시켜서 본 발명의 무해화 처리제를 얻는다.
사용 방법
본 발명의 무해화 처리제를 처리 대상인 유해 폐기물, 물 및 시멘트와 혼합하는데, 혼합의 순서에는 특별한 제한이 없다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 무해화 처리제는 아래 방법에 따라 사용된다. 무해화 처리제를 유해 폐기물에 첨가하고 혼합한 후에, 시멘트를 첨가하여 다시 혼합한다; 그리고 나서 적절한 양의 물을 이 혼합물에 첨가하고 얻어진 혼합물을 철저히 교반한다. 이 방식으로 무해화 처리제가 사용될 때, 본 발명의 효과는 더 효율적으로 얻어질 수 있다.
포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트 및 플라이 애시 시멘트를 포함하는 어떤 유형의 시멘트도 본 발명의 무해화 처리제와 함께 사용될 수 있다. 그러나 보통 포틀랜드 시멘트가 충분히 높은 초기강도를 보이고, 경제적으로 유리하며, 고화 제품의 품질의 안정화라는 점에서, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 무해화 처리제는 아래의 메카니즘에서 기능하는 것으로 생각된다. 즉, 시멘트의 수화반응이 진행됨에 따라 무해화 처리제는 그것의 다양한 효과를 나타내고, 따라서 경화된 시멘트에 형성된 다양한 크기의 공극 내에 침상 결정이 형성된다. 이 침상 결정들은 간단한 시멘트의 수화물과 다르게 물이 없는 결정이어서, 경화된 시멘트가 더 조밀한 구조를 갖게 된다. 이 더 조밀한 구조때문에, 경화된 시멘트는 증가된 강도와 내구성을 보이고, 그리고 부식의 지연 효과를 얻는다고 생각된다.
시멘트 고화물
본 발명의 무해화 처리제를 사용해서 얻어진 시멘트 고화물은 난용성 화합물(침전)의 생성, 응집, 탈수 및 착화 등의 다양한 작용에 의하여 유해 물질이 효율적으로 무해화 할 수 있게 된다. 따라서, 시멘트 고화물은 실질적으로 유해 물질을 용출하지 않고, 게다가 높은 강도 및 내구성을 갖게 된다.
이러한 시멘트 고화물은 내구성을 갖는 자재로 재이용하는 것이 바람직하다. 내구성을 갖는 자재의 바람직한 예로는 인터록(interlocks), 평판, 콘크리트 연석, 자동차 장애물, 그리고 4각 블록같은 콘크리트의 2차 생산품을 들 수 있다. 따라서, 유해 폐기물을 효율적이고 안전하게 재활용하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 무해화 처리제를 구체적 실시예에 의해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1
본 발명의 무해화 처리제를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에 대해 시멘트 고화물의 압축 강도 및 유해 물질의 용출 정도에 관해서 비교 시험을 수행하였다.
실시예 1
우선, 아래의 화합물들을 사용하여 본 발명의 무해화 처리제를 제조하였다.
(A) 알칼리 금속의 할로겐화물:
염화나트륨 60g
염화칼륨 30g
염화루비듐 10g
(B) 알칼리 토금속의 할로겐화물:
염화마그네슘 15g
염화칼슘 10g
염화스트론튬 7.5g
브롬화바륨 3g
(C) 3d 전이금속의 할로겐화물
염화망간(II) 1.5g
염화철(III) 1.5g
염화니켈(II) 5g
상기 알칼리 금속의 할로겐화물들(A)을 용기 I에, 알칼리 토금속 할로겐화물들(B) 및 3d 전이금속 원소 할로겐화물들(C)을 용기 II에 분배하였다. 약 90℃ 이상의 온수를 700ml의 양으로 용기 I에, 300ml의 양을 용기 II에 주입하고, 그리고 각 용기의 혼합물을 신속하게 교반하였다. 용기 I의 혼합물과 용기 II의 혼합물을 또 다른 용기 III로 동시에 이동시키고, 그리고 얻어진 혼합물을 다시 교반하였다. 이 혼합물을 상온의 대기에서 냉각시켜서 본 발명의 무해화 처리제를 얻었다.
상기 제조된 무해화 처리제 6용량부를 40용량부의 하천 오니에 첨가하였다. 이 혼합물에 세골재로서 하천 모래를 30용량부로 첨가한 후, 신속하게 혼합하였다. 포틀랜드 시멘트 30용량부 및 적절한 양의 물을 상기 혼합물에 추가로 첨가하고 다시 혼합하여, 시료를 제조하였다.
이 시료를 시멘트 고화 후, 7일 동안 습윤 공기에서 양생할 때와, 그리고 28일 동안 습윤 공기에서 양생하여 JIS A5201(시멘트 강도에 관한 시험, 1992년)에 따라 압축 강도 시험을 실시하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
또한, 상기에서 얻은 시료를 28일동안 공중 양생한 후, 용출되는 유해 중금속의 농도를 측정하기 위해서 일본 환경국 공고 제 13호에 따라 용출 시험을 수행하였다. 또한 참조를 위해 오니 자체(원래 오니)에서 유해 중금속의 농도를 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 1
본 발명의 무해화 처리제를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 하천 오니의 시멘트 고화를 시행하고, 압축 강도 시험을 수행했다. 결과를 표 1에 나타내었다.
| 압축 강도 (kgf/cm2) | ||
| 7일 경과후 | 28일 경과후 | |
| 실시예 1 | 45.0 | 51.44 |
| 비교예 1 | 9.7 | 31.77 |
| 유해 물질의 종류 | 원 오니에서 농도(mg/kg) | 시멘트 고화물에서의 용출액중의 농도 (mg/l) |
| 카드뮴 | 8.5 | 0.01 미만 |
| 납 | 292 | 0.01 |
| 크롬 (VI) | 2 미만 | 0.05 미만 |
| 비소 | 87.7 | 0.01 미만 |
| PCBs | 0.01 미만 | 0.0005 미만 |
표 1과 표 2의 결과로부터 이하의 것이 증명되었다. 유기 불순물들을 포함하고 있는 하천 오니의 시멘트 고화시에 본 발명의 무해화 처리제가 사용되는 경우, 생성된 시멘트 고화물은 충분히 높은 압축 강도를 확보할 수 있었다. 유해 물질의 용출과 관련하여, 단지 극도의 소량의 유해 물질들이 시멘트 고화물로부터 용출되는 것이 발견되므로, 실질적으로 유해 물질들의 용출이 없는 것으로 확인되었다. 또한, 이 용출 농도는 유해 중금속을 함유하는 산업 폐기물에 관한 측정 기준을 만족시킬 수 있었다.
실시예 2, 비교예 2 및 3
본 발명의 무해화 처리제를 사용한 경우, 종래의 무해화 처리제를 사용한 경우, 그리고 무해화 처리제를 사용하지 않은 경우의 각각에서 시멘트 고화물을 생산하고 강도 비교 시험을 수행했다.
실시예 2
물, 시멘트(보통 포틀랜드 시멘트), 세골재(종류: 육지모래(일본, 치바켄, 후추슈)), 및 실시예 1에서 제조된 무해화 처리제를 표 3에 나타낸 조성에 따라 혼합했다. 이 시멘트 혼합물을 28℃, 습도 78%의 조건하에 대기중에서 양생하였다.
혼합후 7, 14 그리고 28일에, 각각 시멘트 혼합물의 압축 강도를 실시예 1과 같은 동일한 방법으로 측정했다. 결과를 표 3에 나타내었다.
비교예 2
표 3에 나타낸 조성에 따라 실시예 2와 동일한 방식으로 시멘트 혼합물을 제조하였다. 이 실시예에서 사용되는 무해화 처리제는 주성분으로 탄닌과 목초를 포함한 종래의 무해화 처리제임을 유념해야 한다. 이 시멘트 혼합물을 양생하고, 이어서 실시예 2와 동일한 방식으로 압축 강도를 측정했다. 결과를 표 3에 나타내었다.
상기 종래의 무해화 처리제는 아래의 성분들을 1리터의 온수에 용해하여 제조한 수용액이다:
탄닌 2 g
목초 3 g
염화나트륨 83.3 g
염화칼륨 125.3 g
브롬화칼륨 9 g
염화리튬 2.4 g
염화바륨 18 g
황화칼슘 12 g
염화마그네슘 12 g
염화스트론튬 6 g
염화코발트 12 g
염화구리 6 g
염화아연 6 g
비교예 3
표 3에 나타낸 조성에 따라 실시예 2와 동일한 방식으로 시멘트 혼합물을 제조하였다. 이 실시예에서는 어떤 무해화 처리제도 사용되지 않았다. 이 시멘트 혼합물을 양생하고, 이어서 실시예 2와 동일한 방식으로 압축 강도를 측정하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
| 실시예 2 | 비교예 2 | 비교예 3 | ||
| 배합량 | 무해화 처리제 | 60.5 | - | - |
| 종래의 무해화 처리제 | - | 67.5 | - | |
| 물 | 284 | 284 | 338 | |
| 시멘트 | 520 | 520 | 520 | |
| 모래 | 1040 | 1040 | 1040 | |
| 강도 | 7일 후 | 242 | 178 | 198 |
| 14일 후 | 287 | 218 | 236 | |
| 28일 후 | 388 | 306 | 321 |
*배합량:(g); 강도: (kgf/cm2)
표 3에 나타난 결과는 다음을 증명한다.
(1) 본 발명의 무해화 처리제를 사용하여 제조된 시멘트 혼합물은 7일 양생후 측정된 강도에 있어서, 종래의 무해화 처리제를 사용하여 제조된 시멘트 혼합물보다 더 우수하다. 따라서, 본 발명의 시멘트 고화물은 제조후 비교적 빠른 단계로 대량 운송을 할 수 있다.
(2) 본 발명의 무해화 처리제를 사용하여 제조된 시멘트 혼합물은 28일 양생후 측정된 강도에 있어서, 또한 종래의 무해화 처리제를 사용하여 제조된 시멘트 혼합물보다 훨씬 더 우수하다. 따라서, 본 발명의 시멘트 고화물은 고강도를 필요로 하는 용도에 장기적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 종래의 무해화 처리제(비교예 2)를 사용하여 제조된 시멘트 혼합물이 무해화 처리제를 사용하지 않고(비교예 3) 제조된 시멘트 혼합물보다 대체로 강도에 있어 열등한 이유는 탄닌과 목초가 시멘트의 경화를 저해하기 때문이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 무해화 처리제가 사용될 때, 고강도를 갖고 실질적으로 유해 물질의 용출이 없는 시멘트 고화물이 얻어질 수 있다. 이는 본 발명의 무해화 처리제가 사용될 때 환경오염을 방지하고, 효과적으로 유해 폐기물을 시멘트 고화물로서 재활용할 수 있게 한다는 것을 의미한다.
Claims (16)
- 유해 폐기물을 포틀랜드 시멘트를 사용해서 시멘트 고화 처리할 때 사용되는 무해화 처리제로,(a) Mg2+, Mn2+, Fe3+및 Ni2+이온을 함유하여 이루어지는, 6-배위 이온 반경이 100pm 미만인 소형 금속 양이온,(b) Na+, Ca2+및 Sr2+로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하여 이루어지는, 6-배위 이온 반경이 100 ~ 140pm인 중형 금속 양이온 및(c) Ba2+, K+및 Rb+로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하여 이루어지는, 6-배위 이온 반경이 140pm 이상인 대형 금속 양이온을 주성분으로 함유하는 수용액 (단, 상기 수용액이 탄닌 및 목초를 함유하지 않는 것으로 한다)으로 이루어지고,상기 (a) ~ (c)의 각각의 금속 양이온이 할로겐화물염으로서 공급되는 것인,무해화 처리제.
- 유해 폐기물을 포틀랜드 시멘트를 사용해서 시멘트 고화 처리할 때 사용되는 무해화 처리제로,(a) Mg2+, Mn2+, Fe3+및 Ni2+이온을 함유하여 이루어지는, 6-배위 이온 반경이 100pm 미만인 소형 금속 양이온,(b) Na+, Ca2+및 Sr2+를 함유하여 이루어지는, 6-배위 이온 반경이 100 ~ 140pm인 중형 금속 양이온 및(c) Ba2+, K+및 Rb+를 함유하여 이루어지는, 6-배위 이온 반경이 140pm 이상인 대형 금속 양이온을 주성분으로 함유하는 수용액 (단, 상기 수용액이 탄닌 및 목초를 함유하지 않는 것으로 한다)으로 이루어지고,상기 (a) ~ (c)의 각각의 금속 양이온이 할로겐화물염으로서 공급되는 것인,무해화 처리제.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 할로겐화물염이, 염화마그네숨, 염화망간(II), 염화철(III), 염화니켈(II), 염화나트륨, 염화칼슘, 염화스트론튬, 브롬화바륨, 염화칼륨, 및 염화루비듐을 조합시킨 것인 무해화 처리제.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, pH가 6 내지 8인 무해화 처리제.
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