KR100522328B1 - 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산성수를 생성하는 원인물인 황철석과 같은 유해 중금속 성분이 함유된 발파암버럭을 알칼리제와 혼합하거나 알칼리제를 피복하여 안정화처리함으로써, 환경적으로 무해하고 생태적으로 안정하게 처리할 수 있으며, 노반재나 되채움재등으로 재이용할 수 있는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암의 안정화 처리방법에 관한 것이다.

본 발명은 산악지형의 도로 공사중에 발생된 발파암 버럭을 수집하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 수집된 발파암 버럭에 중금속성분이 포함되어 있는지의 여부와 pH를 측정하여 중금속 함유여부를 판별하고, 일반 처리재와 안정화처리재로 구분하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서의 발파암버럭의 분석 결과, 중금속성분을 포함하고 있으면, 이들 중금속 함유 버럭들을 성토층에 재하하기 전에 지하수위 상단의 원지반 상부에 바닥보강을 실시하는 제3 단계; 상기 바닥보강층 상면에 알칼리제를 소정 두께만큼 도포하여 알칼리성 차수층을 형성하는 제4 단계; 상기 알칼리성 차수층 상부에 발파암버럭을 재하하고, 알칼리제를 매개로 발파암버럭을 피복하여 유해중금속 성분의 외부 누출을 차단하는 제5 단계; 및 상기 알칼리제 피복층의 최상층과 사면을 일반 토사로 소정두께만큼 피복하되, 최상층에 노체를 형성하고, 상기 노체의 상부에 포장을 실시하는 제6 단계를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법을 제공한다.

Description

유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법{Method for Processing of Wasterocks with Harmfulness Heavy Metal}

본 발명은 산악지형을 통과하는 도로공사 중에 발생되는 황화철등을 함유한 발파암을 환경적으로 무해하고, 생태적으로 안정하게 처리하기 위한 유해 중금속 성분을 함유한 발파암 버럭의 안정화 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 황화철을 함유한 발파암은 비록 유실이 되지 않는다 하더라도 지극히 소량으로도 유해한 산성 침출수가 발생되어 주변의 토양 및 지표수나 지하수를 오염시킬 수 있다. 즉, 황화철을 함유한 암석이 물속의 용존산소와 반응하면 강산 산성수를 생성하여 암석내의 중금속을 용출시키므로, 공사시에 발생되는 발파암은 물과의 접촉을 원천적으로 차단하여야 한다.

통상적으로 알려진 공지의 발파암 처리방법으로는 매립법, 고형화/불용화법, 별도의 매립장 이동방안, 재이용 방법, 고형화, 그리고 중성화/안정화/고형화 방법 등이 있다.

상기 매립법은 사업지역 주변지역에 옹벽 또는 흙제방 등 광산 폐기물 저류시설을 축조하여 매립하는 방법으로서, 필요한 경우 각종 차수재와 복토 및 식재 등을 실시하여 폐기물을 관리하는 방법이다. 상기 매립법은 "Clean-up" 개념이 아니라 "Cover-up" 개념이기 때문에, 우기시 토양이나 하천수 및 지하수로 이동되어 주변지역의 생태계를 위협하는 문제가 항시 상존하고 있으며, 또한 대규모의 폐석을 매립할 경우 부지 매입비, 토목공사비, 그리고 처리운반 비용 등 경제적인 부담이 따르는 문제점을 내포하고 있다.

상기 고형화/불용화법은 발파암 폐기물을 화학처리하여 암석 중에 존재하는 용출성 유해 성분을 비이동화 하는 방법으로서, 유해성분을 안정화시킨 후 매립법 등에서와 같은 광미 저류시설을 축조하는 방법이다. 상기 방법은 시공비가 많이 드는 단점이 있으며, 국내에서는 본 기술로 폐기물을 처리한 실적이 전무하다.

다음으로, 별도의 매립장 이동방안은 폐기물 자체를 인근 지역에 별도로 매립하던가 또는 기존 특정 폐기물 매립장으로 이동하는 방안으로서, 소규모 암석 폐기물인 경우 가능한 방안이다. 그러나, 다량의 폐기물을 처리하는 경우에는 적용하는데 한계가 있고, 부지이용에 따른 또다른 민원문제를 야기시킬 수 있다.

상기 재이용 방법은 외부로 반출된 발파암을 산소와의 접촉을 최대한 줄이고 도로의 성토재로 이용하는 것이다. 성토재로 성토 시에 외부 우수 및 지하수위 상승 등을 고려하여 차수층을 두어야만 한다. 또한, 발파암 중 유해성분이 있는 부분에 대하여는 산의 발생 가능성을 억제하고 유해성분이 없는 암석에 대해서는 직접 성토재로 사용할 수 있다.

상기 고형화(Solidification) 방법은 고체를 포함한 충분한 양의 고화재를 유독물질에 첨가하여 결과적으로 고형물질을 형성시킴으로써 발파된 암버럭에 포함된 유해 가능성이 있는 물질의 용출표면적을 축소시키는 방법으로서, 유해폐기물에 의한 환경오염의 방지나 유해폐기물의 취급개선을 목적으로 하고 있다. 환경오염의 방지를 위한 고형화 처리는 유해폐기물 중에 함유된 중금속등이 환경중의 매체(물)을 통하여 지하수나 토양 등을 오염시키지 않도록 무해화 시키거나 용출이 어려운 형태로 변화시키는 것이다.

상기 고형화 방법은 가격이 저렴하고, 폐기물의 화학적 변동에 내성이 강하고, 폐기물의 건조나 탈수가 필요치 않은 등의 장점이 있는 반면에, 고형화 재료인 시멘트와 첨가제가 폐기물의 무게와 부피를 증가시키며, 코팅되지 않은 시멘트 기초제품은 별도의 매립장을 필요로 하는 문제점이 있다.

다음으로, 중성화/안정화/고형화 방법은 물리화학적으로 변형된 산중화 및 중금속 처리제를 이용하여 발파암에 도포하여 작은 공극들을 채워 암석 내 황철석(Pyrite) 성분의 외부 유출을 원칙적으로 차단하는 방법이다. 이는 노체에 매립된 버럭이 지하수와 접촉하더라도 이미 산중화 및 중금속 처리제로 발파암의 표면에 막을 형성하여 산(acid) 및 중금속의 유출을 막을 수 있고 후속공정이 필요없으므로, 환경적으로 무해하고, 시공비가 저렴하며, 도로 기층재 등으로 재이용할 수 있는 잇점이 있다.

그러나, 상기의 방법은 시공상의 편리성이나 암버럭을 재이용하는 등의 장점에 비해, 중성화/안정화 등을 이루는 처리제의 경우 안정적이고 지속적인 안정화효율을 보장할 수 없을 뿐만 아니라 보편적으로 사용할 수 있도록 개발된 것이 없으며, 일부 처리제의 경우 경제성에 문제점이 있다.

전술한 바와 같이 종래의 발파암 처리기술들은 그 반응 속도를 최소화하는 임시조치일 뿐이고, 더 나은 비활성(Inactivation) 기술이 개발될 때까지 일정한 장소에 보관하는 것이며, 현재에는 발파암의 적정처리 방안을 찾아 최적 장소에 공학적인 보관 기술을 사용하여 보관하는 기술이 요구되어진다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 산성수를 생성하는 원인물인 황철석과 같은 유해 중금속 성분이 함유된 발파암버럭을 알칼리제와 혼합하거나 알칼리제를 피복하여 안정화처리함으로써, 환경적으로 무해하고 생태적으로 안정하게 처리할 수 있으며, 노반재나 되채움재등으로 재이용할 수 있는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암의 안정화 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 산악지형의 도로 공사중에 발생된 발파암 버럭을 수집하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 수집된 발파암 버럭에 중금속성분이 포함되어 있는지의 여부와 pH를 측정하여 중금속 함유여부를 판별하고, 일반 처리재와 안정화처리재로 구분하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서의 발파암버럭의 분석 결과, 중금속성분을 포함하고 있으면, 이들 중금속 함유 버럭들을 성토층에 재하하기 전에 지하수위 상단의 원지반 상부에 바닥보강을 실시하는 제3 단계; 상기 바닥보강층 상면에 알칼리제를 소정 두께만큼 도포하여 알칼리성 차수층을 형성하는 제4 단계; 상기 알칼리성 차수층 상부에 발파암버럭을 재하하고, 알칼리제를 매개로 발파암버럭을 피복하여 유해중금속 성분의 외부 누출을 차단하는 제5 단계; 및 상기 알칼리제 피복층의 최상층과 사면을 일반 토사로 소정두께만큼 피복하되, 최상층에 노체를 형성하고, 상기 노체의 상부에 포장을 실시하는 제6 단계를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법을 제공한다.

여기서, 상기 알칼리제가 폐석고, 폐석회, 적니중 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 특히 상기 폐석회와 적니를 혼합물질로 할 경우, 폐석회: 적니를 1:9 ∼ 9:1의 비율로 혼합하고, 또 상기 폐석회 및 적니에 지올라이트, 활성탄 첨가제가 투입될 경우에는 상기 폐석회, 적니중 선택된 적어도 하나의 물질 100중량부에 대하여, 지올라이트, 활성탄중 선택된 적어도 하나의 물질이 10중량부 이하로 첨가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 산악지형의 도로 공사중에 발생된 발파암 버럭을 수집하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 수집된 발파암 버럭에 중금속성분이 포함되어 있는지의 여부와 pH를 측정하여 중금속 함유여부를 판별하고, 일반 처리재와 안정화처리재로 구분하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서의 발파암버럭의 분석 결과, 중금속성분을 포함하고 있으면 발파암을 운반하여 선별시설에서 크기별로 선별 작업을 수행하되, 선별 작업시 소정크기 이상이 되면 그대로 현장에 투입하고, 소정크기 이하일 경우에는 콘크리트 배칭 플랜트(batching plant)를 통한 시멘트 고형화를 수행하여 시멘트 밀크나 레미콘 타설중 어느 한 형태로 만들어 현장에 투입하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 시멘트 밀크나 레미콘 타설중 어느 한 형태로 만들어 현장에 투입되기 전에 현장의 원지반 상부에 소정 높이만큼 알칼리성 차수층을 형성하는 제4 단계; 상기 알칼리성 차수층 상부에 콘크리트괴를 단차지게 구축하는 제5 단계; 및 상기 단차지게 구축된 콘크리트괴의 외부를 일반 토사로 피복하여 노상을 형성하고, 상기 노상위에 포장을 실시하는 제6 단계를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 공사 현장에서 발생된 상기 유해 중금속 성분을 포함한 발파암을 되메움 장소로 운반하여 노반재로 사용하기에 적당한 크기로 파쇄하는 제 1 단계; 현장의 되메움장소의 사면 및 바닥을 알칼리성 파우더로 실링(Sealing)하는 제2 단계; 및 상기 제1 단계에서 파쇄된 발파암을 알칼리성 파우더와 소정 비율로 혼합하여 상기 되메움 장소에 투입하여 성토재로 재활용하는 제3 단계를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법을 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 유해 중금속 성분을 함유한 발파암의 안정화 처리방법의 일실시예를 나타낸 모식도로서, 알칼리성 차수제로 발파암버럭을 피복하여 안정화처리한 예를 보여주고 있다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 황화철을 함유한 발파암의 안정화 처리방법은, 먼저 공사중에 발생된 발파암버럭을 수집하여 황화철등과 같은 중금속성분을 포함하고 있는지의 여부를 분석하고, pH를 측정하여 안정화처리 또는 일반처리로 구분한다(101, 102).

상기 발파암의 중금속 분석은 연마편에 대한 반사 현미경 분석과 X-ray회절분석을 이용하며, 페라이트나 황성분의 농도가 높을수록 중금속 함유 가능성이 높은 것으로 판단하되, 발파된 암버럭에 포함된 페라이트나 황 성분의 정도에 따라 안정화 혹은 일반 처리로 구분하게 된다. 이때, 상기 pH가 낮을수록 유해중금속의 농도가 높으므로 암버럭의 pH값을 안정화지표로 이용할 수 있다. 이밖에 원자흡광도법(AA)등을 이용한 원소분석법을 주기적으로 병행하여 안정화여부를 결정한다.

상기 분석 결과(102), 중금속성분이 포함되어 있지 않으면 일반 성토재나 노반재, 되채움재등으로 사용하게 된다(109, 110). 이때, 상기 일반 성토재로 분류된 버럭중 유해중금속이 함유되어 있을 수 있으므로, 성토층의 하부에 1m 내외의 산 중화용 알카리성 차수제를 설치한다.

또한, 상기 분석 결과(102), 중금속성분을 포함하고 있으면, 이들 중금속 함유 버럭들을 성토층에 재하하기 전에 지하수위 상단의 원지반 상부에 콘크리트 등으로 바닥보강을 실시하고, 상기 바닥보강층 상면에 알칼리제를 소정 두께(통상 1m내외)만큼 도포하여 알칼리성 차수층을 설치한다(103, 104, 105, 106). 상기 바닥 보강층에 알칼리성 차수층이 도포된 후, 상기 알칼리성 차수층 위에 발파암 버럭과 알칼리성 차수층을 교번적으로 소정높이까지 순차 적층시켜 성토층을 완성한다.

이때, 상기 알칼리성 차수층의 경우, 발파암버럭을 피복하는 교번 적층과정에서, 성토층의 안정성을 고려하여 알칼리성 차수층을 단차지게 형성한다.

상기 단차지게 적층된 알칼리성 차수층의 최상층은 일반 토사로 다시 피복하여 노체를 형성하고, 상기 노체의 상부에 포장을 실시한다. 또한, 상기 양쪽 노체의 하단에는 알칼리성 차수층의 상태를 확인할 수 있도록 모니터링하기 위한 샘플링 피트(sampling pit)(도시하지 않음)를 설치한다.

상기 알칼리성 차수층의 각 층별 단차면은 피복한 토사의 미끄러짐을 방지할 수 있는 길이만큼 충분한 길이로 형성한다. 또한, 상기 알칼리성 차수층을 피복한 토사피복층의 경사면은 두 구간으로 나누어 피복두께를 달리하고, 경사면 상단과 하단에 각각 다른 나무를 심어 주변환경을 가꾸게 된다. 이때, 상기 토사피복층의 상단은 피복두께를 2m내외로 하여 1m이하의 관목을 식재하고, 토사피복층의 하단은 피복두께를 3m내외로 하여 1m이상의 교목을 식재한다. 특히, 상기 관목이 식재되는 성토층의 상단은 5m정도의 총높이를 가지되, 노체를 1m정도의 두께로 하여 노상피복층을 형성하고, 포장은 0.9m정도의 두께로 하여 포장층을 형성한다(107, 108).

도2는 알칼리성 차수제와 발파암 버럭을 혼합하여 안정화처리한 예를 나타낸 모식도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 전술한 도1의 실시예와 마찬가지로, 바닥보강층을 설치하고, 상기 바닥보강층 상면에 알칼리성 차수제를 1m내외로 도포한 후, 알칼리제와 발파암 버럭을 혼합하고, 이 혼합물을 사다리꼴 단면형태로 재하하되, 최상단에 노상층과 포장층을 형성하여 성토층을 완성한다. 상기와 같이 혼합물을 재하하여 성토층을 형성한 경우에도 성토층 상단과 하단의 토사 피복층을 달리하되, 상단 피복층 두께는 2m내외로 하여 1m이하의 관목을 밀식하고, 하단 피복층 두께는 3m내외로 하여 1m이상의 교목을 식재한다.

도3은 본 발명에 따른 황화철을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법에 대한 다른 실시예이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 실시예는, 공사 현장에서 발생된 발파암(301)이 다량의 황철석을 함유하고 있을 경우, 현장에서 트럭으로 상차하여 되메움 장소로 운반하여 노반재로 사용하기에 적당한 크기로 파쇄한 후(302), 산중화 및 중금속 제거제와 혼합시켜 되메움 장소의 성토재로 재활용하는 것이다(303, 304).

이는 물리화학적으로 변형된 산중화 및 중금속 제거제를 발파암버럭에 도포하여 황화철(Pyrite) 성분의 외부 유출을 화학적인 처리방법으로 원천적으로 차단시킨 상태에서 되메움재로 이용될 수 있도록 한 것으로, 노체에 매립된 발파암 버럭이 지하수와 접촉하더라도 이미 산중화 및 중금속 제거제로 발파암의 표면에 막을 형성하고 있기 때문에, 산(Acid) 및 중금속의 유출을 막을 수 있으며, 발파암을 도로 기층재 등으로 재이용할 경우, 항구적인 처리 대안이 될 수 있다.

본 실시예에서의 발파암 성토 지역(304)은 산중화 및 중금속 제거제를 이용하여 사면 및 바닥을 실링(Sealing)한다(305). 여기서, 산중화 및 중금속 제거제는 투과성 저항 장벽(Permeable Reactive Barrier : PRB)의 역할을 수행할 수 있도록 하기 위함이며, 이에 따라 처리수가 지하 대수층으로 분산 침투되더라도 환경적으로 무해하고 재용출율이 극히 낮다.

도1 내지 도3에서 제시한 알칼리성 차수제나 산중화 및 중금속 제거제(이하, '알칼리성 차수제'로 통칭함)로는 소다회(Na₂CO₃)의 생산과정에서 생성되는 부산물로서 강알칼리성(pH12)을 띠는 폐석회와, 적니(Red mud)중 적어도 선택된 하나가 이용되며, 이밖에 상기에서 제시된 폐석회, 적니중 선택된 하나 또는 이들 혼합물질에 지올라이트, 활성탄등의 첨가제가 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 적니는 수산화 알루미늄 생산공정에서 발생되는 부산물(수산화 알루미늄에서 알루미나를 제거하여 얻은 물질)이며, 물리화학적 전처리를 실시한 중금속제거제로서, 정화(cleaner) 및 방출(release)이라는 기본 개념으로 산을 중화시키고, 독성의 중금속 원소들이 적니에 흡착된 후, 해리되지 못하도록 하는 일종의 현장 중성화(Neutralization), 안정화(Stabilization), 고형화(Solidification) 기술로 토양과 수중에 있는 "Acid", "Arsenic", "Cyanide", 그리고 유독 중금속류 등과 같은 환경오염 인자들을 환경친화적이며 영구적으로 처리할 수 있는 것이다.

도1 내지 도3에서 제시된 본 발명의 실시예들에서 사용되는 알칼리성 차수제와 중금속 제거제의 혼합비율은 발파암 버럭의 성분에 따라 폐석회와 중금속 제거제의 혼합비율을 달리한다. 본 실시예들에서는 폐석회와 중금속 제거제의 혼합비율은 각각 1:9 ∼ 9:1의 비율로 하되, 처리대상 버럭의 pH 및 중금속 성분에 따라 다른 최적 혼합비율을 적용한다.

여기서, 처리대상 버럭의 pH 및 중금속 성분이 모두 기준치 이하일 경우, 폐석회와 적니의 혼합비율은 폐석회의 혼합비율을 높게하고, pH 및 중금속 성분이 모두 기준치 이상일 경우에는 적니의 혼합비율을 높게 한다. 즉, pH의 제어가 우선인 경우 폐석회의 혼합비율이 높고, 중금속 제거 우선인 경우 적니의 혼합비율을 높게한다. 그러나, 최적 혼합비율은 현장 대상 시료에 대하여 24시간 배치 테스트(batch test)를 수행하여 결정한다.

한편, 상기 폐석회 또는 적니에 지올라이트, 활성탄 첨가제가 혼합될 경우, 그 혼합비율은 상기 폐석회 또는 적니 100중량부에 대하여, 지올라이트 또는 활성탄중 선택된 적어도 하나의 첨가제가 10중량부 이하로 첨가될 수 있다. 이때, 상기 첨가제는 폐석회 또는 적니의 흡착성을 증가시키기 위해 첨가되는 것으로 10중량부 이상이 첨가될 경우 가격이 상승하므로, 10중량부 이하에서 적정한 비율로 첨가한다.

특히, 도2에 제시된 실시예에서, 발파암버럭과 알칼리성 차수제의 바람직한 혼합비율은 암버럭 100 중량부에 대하여 알칼리성 차수제 10 ∼ 20중량부가 혼합된다. 이러한 혼합비율은 장기 안정성과, 생태계안정 및 경제성을 고려한 것으로, 상기 알칼리성 차수제가 10중량부 미만으로 혼합될 경우, pH가 낮아지고, 중금속 용출이 많아질 수 있는 문제점이 있으며, 20 중량부 이상으로 혼합될 경우, pH가 높아서 생태계 문제를 발생시키며, 경제성이 저하(구입비용 상승)되는 문제점이 있다.

도4는 시멘트 고형화를 이용하여 황화철을 함유한 발파암의 안정화 처리과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 도1에서 설명한 예에서와 같이, 발파암 수집- 분석 및 구분과정(501, 502)을 거치되, 상기 분석과정에서, 중금속성분이 포함되어 있지 않으면 일반 성토재, 노반재, 되채움재등으로 사용한다.(512, 513)

상기 분석 결과(502), 중금속성분을 포함하고 있으면 발파암을 운반하여 선별시설에서 선별 작업을 수행한다(503, 504, 505). 상기 선별 작업의 결과(505), 발파암의 크기가 50mm이상이 되면 그대로 현장에 투입하게 되고(506, 507), 50mm이하가 되면 콘크리트 배칭 플랜트(batching plant)를 통한 시멘트 고형화를 수행하여(509), 시멘트 밀크(510)나 레미콘 타설(511) 형태로 현장에 공급하여 현장에서 시멘트 고형화를 실시한다(507).

도5는 본 발명에 따른 황화철을 함유한 발파암 버럭의 고형화 처리방법을 나타낸 모식도이다.

여기서, 시멘트 고형화(Cementation)의 원리는, 산성수를 생성하는 원인물인 황철석을 시멘트 콘크리트 조직 안에 가둠으로써 물과 산소를 근원적으로 차단, 산생성 반응을 방지하는 것이다. 또한, 시멘트 자체가 강한 염기성 물질(CaO, MgO 등)로 구성되어 있어 일부 균열부나 국지적으로 생성될 수도 있는 산성수를 중화시킬 수 있음은 물론 시멘트 콘크리트의 팽윤현상으로 공극을 막아 수분이나 산소와의 추가적인 접촉을 방지한다.

상기 시멘트 고형화는 원지반 상부(지하수위 상단)에 1m내외의 알칼리성 차수제를 설치한 후, 콘크리트괴를 구축하되, 단차지게 적층한다. 이때 사용가능한 알칼리성 차수제로는 폐석고, 폐석회, 적니를 단독으로 사용하거나, 이들중 선택된 적어도 두개 이상을 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 단차지게 적층된 콘크리트괴는 일반 토사로 피복하여 노상을 형성하고, 상기 노상위에 포장을 실시한다. 또한, 상기 양쪽 노체 하단에는 모니터링 할 수 있는 샘플링 피트(sampling pit)(도시하지 않음)를 설치한다.

상기 최하 바닥부의 콘크리트괴는 강도등을 고려하여 80cm ∼ 1m 로 결정하며, 층이 높아짐에 따라 괴의 높이가 증가될 수 있다. 또한, 콘크리트괴의 각 층별 단차는 피복한 토사의 미끄러짐을 방지할 수 있는 길이만큼 충분히 한다.

공사 현장에서 발생되는 유해 중금속 성분이 함유된 발파암을 고형화 하여 매립ㆍ성토재로 사용하기 위한 콘크리트괴는 기본적으로 콘크리트괴의 균열이 억제되어야 하기 때문에 매스콘크리트에서 균열을 억제하기 위한 시공규정에 적합한 것이어야 한다. 일반적으로 구속되지 않은 콘크리트괴의 매스콘크리트의 규정은 80cm∼100cm로 정의하고 있다. 그러나, 본 발명에서 적용하려는 콘크리트괴의 제작 목적은 유해중금속 성분이 함유된 발파암을 물과 공기와의 접촉 면적을 최소화하는 것이므로 매스콘크리트의 크기를 최대한 크게 하는 것이 오염물질의 방출방지 측면에서 유리하다. 따라서, 현장의 작업성과 기타 경제성 등을 감안하여 콘크리트괴의 크기를 가능한 한 크게 제작한다.

상기 콘크리트 괴를 피복한 토사피복층의 경사면은 두 구간으로 나누어 피복두께를 달리하고, 경사면 상단과 하단에 각각 다른 나무를 심어 주변환경을 가꾸게 된다. 이때, 상기 토사피복층의 상단은 피복두께를 3m내외로 하여 1m이하의 관목을 식재하고, 토사피복층의 하단은 피복두께를 5m내외로 하여 1m이상의 교목을 식재한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 산악지형을 통과하는 도로 공사에서 발생되는 발파 암버럭을 유해 중금속의 함유유무에 따라 일반 처리용 암버럭과 안정화처리용 암버럭으로 나누어 처리하되, 유해중금속과 페라이트가 함유된 안정화처리용 암버럭은 알칼리성 차수제나 중금속 제거제와 혼합하거나 피복함으로써 유해 중금속이 지하수면으로 유입되는 것을 차단함으로써, 환경적으로 무해하고, 생태적으로 안정하게 처리할 수 있으며, 노반재, 터널 내부 또는 성토층의 되채움재로 재활용할 수 있는 효과를 가진다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 알칼리성 차수제를 이용하여 황화철을 함유한 발파암 버럭을 안정화 처리하기 위한 방법을 구현하기 위한 개념적인 블럭도.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 알칼리성 차수제를 이용하여 황화철을 함유한 발파암 버럭을 안정화 처리하기 위한 방법을 나타낸 모식도.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 알칼리성 차수제를 이용하여 황화철을 함유한 발파암 버럭을 안정화 처리하기 위한 방법을 나타낸 모식도.

도4는 본 발명에 따른 유해 중금속 성분을 함유한 발파암 버럭의 안정화 처리방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개념적인 블럭도.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시멘트 고형화를 통해 황화철을 함유한 발파암 버럭을 안정화 처리하기 위한 방법을 구현하기 위한 개념적인 블럭도.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시멘트 고형화를 통해 황화철을 함유한 발파암 버럭을 안정화 처리하기 위한 방법을 나타낸 모식도.

Claims (14)

1. 산악지형의 도로 공사중에 발생된 발파암 버럭을 수집하는 제1 단계;

   상기 제1 단계에서 수집된 발파암 버럭에 중금속성분이 포함되어 있는지의 여부와 pH를 측정하여 중금속 함유여부를 판별하고, 일반 처리재와 안정화처리재로 구분하는 제2 단계;

   상기 제2 단계에서의 발파암버럭의 분석 결과, 중금속성분을 포함하고 있으면, 이들 중금속 함유 버럭들을 성토층에 재하하기 전에 지하수위 상단의 원지반 상부에 바닥보강을 실시하는 제3 단계;

   상기 바닥보강층 상면에 알칼리제를 소정 두께만큼 도포하여 알칼리성 차수층을 형성하는 제4 단계;

   상기 알칼리성 차수층 상부에 발파암버럭을 재하하고, 알칼리제를 매개로 발파암버럭을 피복하여 유해중금속 성분의 외부 누출을 차단하는 제5 단계; 및

   상기 알칼리제 피복층의 최상층과 사면을 일반 토사로 소정두께만큼 피복하되, 최상층에 노체를 형성하고, 상기 노체의 상부에 포장을 실시하는 제6 단계

   를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 단계의 발파암버럭의 중금속함유여부는 연마편에 대한 반사 현미경 분석방법과 X-ray회절분석방법중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 단계는

   발파암버럭의 pH값을 안정화지표로 이용하되, 원자흡광도법(AA)의 원소분석법을 주기적으로 병행하여 안정화여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제4 단계 및 제5단계의 알칼리제가

   폐석고, 폐석회, 적니중 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   제4 단계 및 제5단계의 알칼리제가

   폐석회: 적니를 1:9 ∼ 9:1의 비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 폐석회, 적니중 선택된 적어도 하나의 물질 100중량부에 대하여, 지올라이트, 활성탄중 선택된 적어도 하나의 물질이 10중량부 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제5 단계는

   발파암버럭과 알칼리제를 소정비율로 혼합하여 피복하는 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 발파암버럭 100 중량부에 대하여 알칼리제 10 ∼ 20중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제5 단계는

   알칼리제로 발파암 버럭을 피복하고, 소정높이까지 교번적으로 순차 적층시켜 성토층을 완성하는 제7 단계를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제7 단계

    성토층의 안정성을 고려하여 알칼리제 피복층을 단차지게 형성하는 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
11. 제 1 항, 제 9 항, 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노체의 하단 양측에 알칼리성 차수층의 상태를 확인할 수 있도록 모니터링하기 위한 샘플링 피트(sampling pit)가 설치된 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
12. 산악지형의 도로 공사중에 발생된 발파암 버럭을 수집하는 제1 단계;

    상기 제1 단계에서 수집된 발파암 버럭에 중금속성분이 포함되어 있는지의 여부와 pH를 측정하여 중금속 함유여부를 판별하고, 일반 처리재와 안정화처리재로 구분하는 제2 단계;

    상기 제2 단계에서의 발파암버럭의 분석 결과, 중금속성분을 포함하고 있으면 발파암을 운반하여 선별시설에서 크기별로 선별 작업을 수행하되, 선별 작업시 소정크기 이상이 되면 그대로 현장에 투입하고, 소정크기 이하일 경우에는 콘크리트 배칭 플랜트(batching plant)를 통한 시멘트 고형화를 수행하여 시멘트 밀크나 레미콘 타설중 어느 한 형태로 만들어 현장에 투입하는 제3 단계;

    상기 제3 단계에서 시멘트 밀크나 레미콘 타설중 어느 한 형태로 만들어 현장에 투입되기 전에 현장의 원지반 상부에 소정 높이만큼 알칼리성 차수층을 형성하는 제4 단계;

    상기 알칼리성 차수층 상부에 콘크리트괴를 단차지게 구축하는 제5 단계; 및

    상기 단차지게 구축된 콘크리트괴의 외부를 일반 토사로 피복하여 노상을 형성하고, 상기 노상위에 포장을 실시하는 제6 단계

    를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
13. 공사 현장에서 발생된 상기 유해 중금속 성분을 포함한 발파암을 되메움 장소로 운반하여 노반재로 사용하기에 적당한 크기로 파쇄하는 제 1 단계;

    현장의 되메움장소의 사면 및 바닥을 알칼리성 파우더로 실링(Sealing)하는 제2 단계; 및

    상기 제1 단계에서 파쇄된 발파암을 알칼리성 파우더와 소정 비율로 혼합하여 상기 되메움 장소에 투입하여 성토재로 재활용하는 제3 단계

    를 포함하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 알칼리성 파우더는

    폐석회 또는 적니중 선택된 적어도 하나의 물질 100중량부에 대하여 지올라이트, 활성탄중 선택된 적어도 하나의 물질 10중량부 이하가 혼합된 것을 특징으로 하는 유해 중금속 성분을 함유한 발파암버럭의 안정화 처리방법.