KR100489930B1 - 광산폐기물을 고도선별처리하여 요업원료로 이용하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광산폐기물을 고도처리선별하여 요업원료로 이용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광산폐기물을 구성하고 있는 광물들의 고유특성을 분석하고 그 특성을 이용하여 고도처리선별한 후 이를 요업원료로 이용하는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 광산폐기물의 재활용 방법에 있어서, 대상광물의 고유 특성을 조사하는 조사단계(S100); 가로 및 세로 방향으로 15 내지 20㎜ 간극을 갖는 체를 통한 체가름방법에 의하여 혼입불순물을 제거하는 체가름단계(S200); 상기 조사단계(S100)에서 조사된 광물의 고유특성에 따라 분급, 분립, 비중선별, 자력선별, 부유선별 중 어느 하나의 선택된 방법에 의해 광물들을 선별처리하는 고도선별처리단계(S300); 및 상기 고도선별처리단계(S300)에서 선별된 광물들을 요업원료 소재로 사용하기 위하여 물성에 따라 15 내지 100%의 배합비로 조절하는 배합비 조절단계(S400);로 이루어지되, 선별된 광물이 요업제품의 소지재료 및 무늬/색상재료로 이용되는 것을 특징으로 한다.

이를 통해 광산폐기물을 재활용함으로써 폐기물을 원천적으로 제거할 수 있는 환경적인 측면에서의 효과와, 폐기물을 부가가치가 높은 산업 원료소재로 재활용함으로써 부가되는 경제적인 효과가 지대할 것으로 기대되며, 또한 광산폐기물로부터 다양한 요업제품 바디(소지)용 원료소재의 제조와 각종 무늬재료, 발색재료 등 을 제조할 수 있으므로, 요업제품의 고급화, 다양화 등이 기대되며, 또한 저가로 고급 원료소재를 공급할 수 있으므로 이에 따른 요업 제품 제조 업체의 경쟁력 및 경제성 제고에 기여한다.

Description

광산폐기물을 고도선별처리하여 요업원료로 이용하는 방법{A USING METHOD WITH RAW MATERIAL OF CERAMIC BY TREATMENT MINE WASTE}

본 발명은 광산폐기물을 고도처리선별하여 요업원료로 이용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광산폐기물을 구성하고 있는 광물들의 고유특성을 분석하고 그 특성을 이용하여 고도처리선별한 후 이를 요업원료로 이용하는 방법에 관한 것이다.

여기서, 대상으로 하는 광산폐기물은 분류상 폐기물에 속하며, 광산폐기물을 분리·선별하는 고도 처리기술은 자원 처리 및 폐기물 재활용 기술에 포함된다.

종래의 광산폐기물에 대한 처리로는 구조물을 설치하여 광산폐기물을 적치시키는 매립방법이 주로 사용되어 왔는데, 이러한 매립법은 기존의 산업폐기물 매립기술과 유사한 방법으로 광산폐기물 적치장이나 침전지에 옹벽, 흙제방 또는 폐기물 저장시설을 축조하여 매립하는 것이나 폐기물을 원천적으로 처리하는 방법이 되지 못하고, 차수막이나 침출수 등을 장기간 관리하여야 하며 또한, 유용자원을 이용하지 못하는 단점이 있다.

통상적으로 요업제품은 고령토, 점토, 도석, 장석 및 운모와 같은 광물들을 적절히 배합하여 소성과정을 거쳐 제조되는 바, 이 때 산화망간, 흑연, 이산화 티탄, 금속 슬래그 등과 각종 안료들을 첨가하여 다양한 무늬와 색상을 갖는 제품을 제조하게 되는 것이다.

광산폐기물은 상기의 광물들을 모두 포함하고 있으므로, 고도 선별 처리를 실시하여 요업원료로의 사용이 가능한 물성을 가지는 원료소재를 제조할 수 있는 본 발명은 매우 혁신적인 방법이다. 일반적으로 광산폐기물은 도로 기반재나 골재 등 부가가치가 낮은 용도로 일부 이용된 적은 있으나 본 발명에서와 같이 광산폐기물을 구성하고 있는 광물들의 유효한 물성을 이용하여 고부가가치의 원료소재로 재활용한 사례는 전무한 실정이다.

일반적으로, 광산폐기물에는 일반적으로 석영, 운모, 장석, 점토 광물 등이 다량 함유되어 있으며, 광산폐기물의 발생유형과 조암광물의 특성 상 방해석, 활석, 감섬석, 휘석, 백운석 등과 미량의 금속광물들이 포함되어 있기도 한다. 그리고 현재 요업제품의 제조에 있어서 사용되는 재료로는 고령토, 점토, 장석, 도석, 운모광물 등 여러 가지 광물들이 원료소재로 사용되는 바, 이러한 광물들을 혼합하여 가소성, 내화도 등 제반 물성을 충족시키도록 배합비를 조절하여, 바디(소지)를 만들고 성형기에서 여러 가지 형태로 성형한 후 열처리하여 제조되는 것이다. 또한 상기 요업제품의 제조에 있어서 배합 및 성형과정에서 산화망간, 흑연, 이산화 티탄, 금속 슬래그 등을 첨가하여 무늬와 색상을 만들게 된다. 따라서 광산폐기물에는 상기와 같이 요업제품제조에 사용되어지는 요업원료들이 대부분 함유되어 있으므로 상기 광산폐기물을 고도선별처리하여 각 요업제품별로 적절한 물성을 갖는 원료소재를 분리·회수하여 요업 바디(소지)원료로 사용하도록 하거나 또한 소성시 특이한 특성과 색상을 나타내는 광물들을 분리·선별하여 산화망간, 흑연 등과 같은 무늬용 원료소재를 대체할 수 있는 광물 및 특이한 무늬와 색상을 발현할 수 있는 고부가가치 원료소재를 분리·회수할 수 있도록 하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서,

본 발명의 주목적은, 광산폐기물을 고도처리선별하여 요업원료로 이용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광산폐기물을 구성하고 있는 광물들의 고유특성을 분석하고 그 특성을 이용하여 광산폐기물을 고도처리선별한 후 이를 요업원료로 이용하는 방법을 제공하려는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 광산폐기물을 고도 선별 처리하여 각 요업제품별로 적절한 물성을 갖는 원료소재를 분리·회수하여 요업 바디(소지)원료로 사용할 수 있는 방법과 또한 소성시 특이한 특성과 색상을 나타내는 광물들을 분리·선별하여 산화망간, 흑연 등과 같은 무늬용 원료소재를 대체할 수 있는 광물 및 특이한 무늬와 색상을 발현할 수 있는 고부가가치 원료소재를 분리 회수할 수 있는 방법을 제공하려는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 회수되는 각종 광산 산물들을 각종 요업제품의 원료 소재로 이용토록 하여 요업제품 제조업체의 경쟁력을 제고시키려는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광산폐기물에 따른 주변 환경의 오염 방지뿐만 아니라 부존자원의 유효 보전 측면에서도 유용한 방법을 제공하려는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 대상광물의 고유 특성을 조사하는 조사단계(S100); 가로 및 세로 방향으로 15 내지 20㎜ 간극을 갖는 체를 통한 체가름방법에 의하여 혼입불순물을 제거하는 체가름단계(S200); 상기 조사단계(S100)에서 조사된 광물의 고유특성에 따라 분급, 분립, 비중선별, 자력선별, 부유선별 중 어느 하나의 선택된 방법에 의해 광물들을 선별처리하는 고도선별처리단계(S300); 및 상기 고도선별처리단계(S300)에서 선별된 광물들을 요업원료 소재로 사용하기 위하여 물성에 따라 15 내지 100%의 배합비로 조절하는 배합비 조절단계(S400);로 이루어져 구성된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광산폐기물을 고도선별처리하여 요업원료로 이용하는 방법에 대하여 설명하고자 한다.

여기서 도1은 본 발명의 광산폐기물의 처리단계를 보여주는 처리공정도이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려야 할 것이다.

먼저 다양한 종류의 광물들로 구성되는 광산폐기물에 대한 특성을 조사 분석하는 광물특성조사단계(S100)를 갖는다.

광산폐기물은 일반적으로 다양한 종류의 광물들로 구성되는데, 여기에는 석영, 장석, 운모, 점토, 활석, 방해석, 백운석, 휘석 광물 등의 비금속광물과 황철석, 섬아연석, 방연석, 자철석, 황동석 등과 같은 금속광물이 포함되어 있다. 이들 광물들은 각기 다른 파·분쇄 경도, 비중특성, 자력감응 특성, 표면 특성 등 광물 고유의 특성을 갖고 있으므로 발생유형별, 광종별, 지역별 특성 및 물성조사를 통하여 조사한 후 그 특성차이를 이용하여 고도 선별 처리기술을 적용시키면 각 광물들을 분리·선별할 수 있게 되는 것이다.

상기 광물특성조사단계(S100)를 통해 조사분석된 자료를 참조로 대상 금속광산이나 비금속광산의 광산폐기물에 대한 매립 또는 적치 시 외부로부터 혼입된 불순물들을 일정크기의 스크린을 이용한 체가름 방법으로 제거하는 체거름단계(S200)를 거친다. 여기서 사용되는 체의 크기는 광물의 특성에 따라서 상이할 수 있음은 물론이다.

상기 체거름단계(S200)을 거친 후, 각 구성 광물들이 가지는 광물 고유의 특성차이를 이용하여 각 광물들을 분리·선별할 수 있는 고도선별처리단계(S300)를 통하여 요업원료소재로 적합한 물성을 갖는 광물들을 분리 또는 조합하여 요업제품의 원료로 사용하게 된다. 이 단계에서는 제조되는 원료소재들을 구성하고 있는 광물들의 조성비를 상기 고도선별처리단계(S300)에서의 운전조작에 의하여 임의로 조절할 수 있어 요업제품별, 요업제품 생산업체의 시스템 및 요구에 부응할 수 있는 제품의 생산이 가능하다.

상기에서 고도선별처리라 함은, 석영과 같이 경도가 높은 광물(모스 경도 7.0)은 파·분쇄 시 굵은 입자로 산출되므로 체가름 방법에 의하여, 점토, 활석광물 등과 같이 경도가 낮은 광물들(모스 경도 2.0 이하)은 파·분쇄 시 잘은 입자로 산출되기 때문에 정밀 분급을 통하여 분리할 수 있다. 또한 금속광물은 비중이 5.0 이상으로 비금속 광물의 비중 3.0 보다 매우 높기 때문에 비중선별 기술에 의하여 분리가 가능하고, 장석, 방해석 등과 같이 자성을 띄지 않은 광물들은 자력선별에 의하여 비자성 광물로, 휘석, 각섬석, 백운석 등과 같이 강자성 또는 약자성을 띄는 광물들은 자성광물로 분리·선별하는 것을 말한다. 따라서, 고도선별처리시 광물의 특성에 따라 상기 여러가지 방법 중 어느 하나를 선택하어 사용할 수 있다.

상기 고도선별처리단계(S300)에서 선별된 것들은 단독 또는 타 원료와 혼합하여 각종 요업제품의 바디(소지)용 원료로 사용할 수 있으며 다양한 요업제품과 함께 요업제품의 무늬나 색상 등도 다양하게 발현시킬 수 있는 각종 요업 첨가제 등과 같은 고급 요업 원료소재들을 제조할 수 있다. 이러한 요업 원료소재들은 소재의 물성, 제조 제품의 특성, 제조 업체의 시스템의 요건 등을 감안하여 단독 또는 타 원료와 혼합하여 소성벽돌, 기와, 자기, 타일, 유약 등과 같은 요업제품의 바디(소지)용, 무늬 및 색상용 첨가제로 사용할 수도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

(실시예 1)

실제 A지역의 금속광산 폐기물을 고도선별처리하여 요업용 원료소재를 제조하였다. 제조방법으로는 우선 적치된 광산폐기물을 가로 및 세로 크기가 20mm의 체눈을 갖는 체로 체가름(screening)을 실시하여 광산폐기물에 혼입된 자갈, 나무뿌리, 기타 이물질을 제거하고, 또 광산폐기물에 포함된 10wt.%정도의 수분을 건조시킨 후, 공기분급기에 의한 정밀분급과 자력선별을 실시하여 요업용 원료소재를 분리·선별하였으며, 분리된 각 산물의 특성은 <표1>과 같다.

<표 1>

A지역 광산폐기물을 고도 선별 처리하여 제조된 요업용 원료소재의 특성

상기와 같은 A지역 광산폐기물을 고도선별처리하여 제조된 요업원료용 원료소재에 대하여 실제 요업제품을 제조하여 적용성 테스트를 한 결과는 다음의 <표2>와 같다.

<표 2>

A지역 금속 광산폐기물로부터 제조된 요업원료소재의 적용성 특성

(실시 예 2)

B지역의 금속광산에 대한 광산폐기물을 고도선별처리하여 요업용 원료소재를 제조한 결과, 각 산물의 특성은 <표3>과 같다.

<표 3>

B지역 광산폐기물을 고도선별처리하여 제조된 요업용 원료소재의 특성

상기 B지역 광산폐기물은 주변으로부터 불순물이 혼입되지 않은 양호한 상태로 적치되어 있는데, 상기와 같이 광산폐기물의 구성광물을 조사한 결과 소성 시 특이한 색상을 발색하는 휘석, 각섬석과 같은 광물들이 다량 혼입되어 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 이 지역의 광산폐기물은 요업제품의 무늬 및 발색용으로 사용되는 부가가치가 높은 첨가제 용도의 원료소재를 분리·선별하였다.

상기 B지역 광산폐기물의 처리는 정밀 분급을 실시하여 입자크기가 작고, 내화도가 낮은 광물들을 분리하여 유약 제조용 요업 원료소재로 이용하고, 소성 시 발색하는 광물들은 자성을 띄고 있으므로 자력선별을 실시하고, 체가름을 실시하여 요업제품의 발색용 첨가제로 사용하였다.

또한 B지역 광산폐기물을 고도 선별 처리하여 제조되는 요업원료용 원료소재에 대하여 실제 요업제품을 제조하여 적용성 테스트를 한 결과는 <표4>와 같다.

<표 4>

B지역 금속 광산폐기물로 부터 제조된 요업 원료소재의 적용특성

(실시예 3)

C지역 광산폐기물을 요업용 원료소재로 이용하기 위하여 광산폐기물에 주변으로부터 혼입된 불순물을 체가름을 실시하여 제거하고 난 후, 광산폐기물의 구성광물의 종류 및 조성비, 화학성분조성, 가소성, 내화도 등과 같은 요업 원료소재로 요구되는 물성을 조사한 결과, 고도 선별 처리하지 않아도 요업제품 바디(소지)용 원료소재로 사용이 가능할 것으로 판단되었다.

따라서 이 지역의 광산폐기물은 주변으로부터 혼입된 불순물만을 제거하고 별도처리 없이 요업원료로 이용하고자 하였는데, 이 산물의 물리·화학적 특성 및 요업 원료소재로 적용하였을 때 특성은 <표5>와 같다.

<표 5>

C지역 광산폐기물의 물리·화학적 특성 및 요업 원료소재로 적용특성

이상과 같이 본 발명을 통해 폐기물로 분류되어 있는 환경저해 물질인 광산폐기물을 광물특성에 따른 고도선별처리방법으로 분리ㆍ선별하여 고부가가치를 갖는 요업제품의 원료소재로 재활용 할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 광산폐기물을 재활용함으로써 광산폐기물을 원천적으로 제거할 수 있는 환경적인 측면에서의 효과와, 광산폐기물을 부가가치가 높은 요업제품 원료소재로 재활용함으로써 부가되는 경제적인 효과를 가지는 매우 유익한 발명임에 틀림없다.

또한 광산폐기물로부터 다양한 요업제품 바디(소지)용 원료소재의 제조와 각종 무늬재료, 발색재료 등 을 제조할 수 있으므로, 요업제품의 고급화, 다양화 등이 기대되며, 또한 저가로 고급 원료소재를 공급할 수 있으므로 이에 따른 요업 제품 제조 업체의 경쟁력 및 경제성 제고에 기여하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 광산폐기물의 처리단계를 보여주는 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

S100 광물특성조사단계

S200 체가름단계

S300 고도선별처리단계

S350 물성및적용성시험단계

S400 배합비조절단계

Claims (4)

1. 광산폐기물을 재활용함에 있어서,

   대상광물의 고유 특성을 조사하는 조사단계(S100);

   가로 및 세로 방향으로 15 내지 20㎜ 간극을 갖는 체를 통한 체가름방법에 의하여 혼입불순물을 제거하는 체가름단계(S200);

   상기 조사단계(S100)에서 조사된 광물의 고유특성에 따라 분급, 분립, 비중선별, 자력선별, 부유선별 중 어느 하나의 선택된 방법에 의해 광물들을 선별처리하는 고도선별처리단계(S300); 및

   상기 고도선별처리단계(S300)에서 선별된 광물들을 요업원료 소재로 사용하기 위하여 물성에 따라 15 내지 100%의 배합비로 조절하는 배합비 조절단계(S400);로 이루어지되,

   선별된 광물이 요업제품의 소지재료 및 무늬/색상재료로 이용되는 것을 특징으로 하는 광산폐기물을 고도선별처리하여 요업원료로 이용하는 방법.
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