KR101182644B1 - 석면의 분해처리제 및 석면의 분해처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는, 석면을 분해하여 섬유질상에서 괴상으로 개질시키는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 발명에서는, 알칼리 금속체와 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를 제공한다. 또한 본 발명에서는, 알칼리 금속체와 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를, 석면을 함유하는 피처리물에 도포 또는 함침시킴으로써, 피처리물에 함유되는 석면을 분해하는 석면의 분해처리방법을 제공한다.

Description

석면의 분해처리제 및 석면의 분해처리방법{ASBESTOS DECOMPOSING AGENT AND PROCESS FOR DECOMPOSITION OF ASBESTOS}
본 발명은, 석면(石綿)의 분해처리제 및 석면의 분해처리방법에 관한 것이다.
섬유상(纖維狀)의 석면(石綿 ; asbestos)은, 내구성(耐久性), 내열성(耐熱性), 내약품성(耐藥品性), 전기절연성(電氣絶緣性) 등의 특성이 우수함과 아울러 저렴하기 때문에 건설자재로서 오랜 기간 동안 많이 사용되어 오고 있다.
그러나 건설자재로서 많이 사용되고 있는 섬유체(纖維體)가 비산하여 인체 내에 흡인되면 건강을 해칠 우려가 있기 때문에, 사용을 금지하는 것에 대한 대책이 강구되고 있다.
하지만 이미 건설자재로서 많이 사용되고 있었기 때문에, 이후의 사용을 금지하는 것뿐만 아니라 기존에 설치되어 있는 섬유체의 비산을 방지할 필요가 있어, 기존에 설치되어 있는 섬유체의 고정화(固定化) 기술이 필요하게 된다.
이 섬유체의 고정화 기술은, 기존에 설치되어 있는 섬유체를 계속 사용하기 위해서 필요할 뿐만 아니라, 기존에 설치되어 있는 섬유체를 제거할 때에 섬유체의 비산을 방지하기 위해서도 필요한 기술이다.
특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개 2005-279589호 공보
(해결하고자 하는 과제)
그러나 종래의 석면의 처리방법은, 대규모의 설비를 필요로 하여 고가의 처리로 되어 있고, 또한 석면이 함유된 건설자재를 구조물로부터 박리하여 폐기하는 작업 중에 섬유체가 비산하게 되어 작업자나 환경에 해를 미칠 우려가 있었다.
(과제해결수단)
그래서 청구항 1에 관한 본 발명에서는, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황(硫黃)을 이온 결합시킨 다황화수용액(多黃化水溶液)을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를 제공하는 것이다.
또한 청구항 2에 관한 본 발명에서는, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를, 석면을 함유하는 피처리물(被處理物)에 도포(塗布) 또는 함침(含浸)시킴으로써, 피처리물에 함유되는 석면을 분해하는 것을 특징으로 하는 석면의 분해처리방법을 제공하는 것이다.
또한 청구항 3에 관한 본 발명에서는, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를, 구조물의 일부로서 사용되며 석면을 함유하는 피처리물에 도포 또는 함침시킴으로써, 피처리물에 함유되는 석면을 분해하고, 그 후에 구조물로부터 피처리물을 제거하는 것을 특징으로 하는 석면의 분해처리방법을 제공하는 것이다.
(발명의 효과)
그리고 본 발명에서는, 이하에 기재하는 효과를 얻을 수 있다.
즉 본 발명에서는, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액의 작용에 의하여, 석면을 분해하여 섬유질상(纖維質狀)에서 괴상(塊狀)으로 개질(改質)시키는 것이 가능하다.
도1은, 석면 함유 처리물의 표면의 현미경 사진이다(본 발명에 관한 석면의 분해처리제를 도포하기 전).
도2는, 석면 함유 처리물의 표면의 현미경 사진이다(본 발명에 관한 석면의 분해처리제를 도포한 후).
도3은, 석면 함유 처리물의 분해처리결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명에 관한 석면의 분해처리제는, 알칼리 금속체(alkali 金屬體)와 유황(硫黃)을 이온 결합시킨 다황화수용액(多黃化水溶液)을 주성분으로 하는 것으로서, 제1족 또는 제2족의 금속체 중 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 것이다. 또한 본 발명에 관한 석면의 분해처리제는, 수산화금속의 수용액 또는 수산화금속의 미립자를 함유하는 수용액을 첨가하여도 좋다.
여기에서 제1족의 금속체는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr) 중의 어느 하나를 가리키고, 제2족의 금속체는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 하나를 가리키고, 다황화수용액으로는 황화리튬(Li2SX), 황화나트륨(Na2SX), 황화칼륨(K2SX), 황화루비듐(Rb2SX), 황화세슘(Cs2SX), 황화프란슘(Fr2SX), 황화베릴륨(BeSX), 황화마그네슘(MgSX), 황화칼슘(CaSX), 황화스트론튬(SrSX), 황화바륨(BaSX), 황화라듐(RaSX)의 X=6～12인 수용액을 가리키고, 수산화금속으로는 수산화리튬(Li2OH), 수산화나트륨(Na2OH), 수산화칼륨(K2OH), 수산화루비듐(Rb2OH), 수산화세슘(Cs2OH), 수산화프란슘(Fr2OH), 수산화베릴륨(BeOH), 수산화마그네슘(MgOH), 수산화칼슘(CaOH), 수산화스트론튬(SrOH), 수산화바륨(BaOH), 수산화라듐(RaOH)을 가리킨다.
리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액(SX(X=2～12))은, 공지의 화학반응을 이용하여 생성할 수 있다.
특히 다황화물(단, SX(X=6～12))을 안정적이고 또한 안전하게 생성하는 방법으로서는, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물과 유황을, 밀폐용기 내에서 증기의 배출을 하지 않고 98℃～345℃의 고압 하에서 교반 혼합하면서 반응시킴으로써 생 성하는 방법이 있다.
예를 들면 수산화칼슘과 유황을 사용한 경우에는, 소석회, 유황 및 물을 혼합함으로써 생성할 수 있고, 이 때에
Ca(OH)2 → Ca++ + 2OH-
Ca++ + S → CaS
의 반응이 일어난다.
이 CaS는
2CaS + 4OH-- → H2S + Ca(OH)2 + S + Ca + O2
가 된다.
여기에서 종래의 제법에서는 일부의 황화수소 및 산소가 증기로서 대기에 개방되어 있었지만, 본 발명에서는 이 반응을 밀폐용기 내에서 이루어지게 함으로써 증기의 배출을 하지 않도록 하고 있다.
그 때문에 상기 반응이 정확하게 진행되어
H2S + Ca(OH)2 + S + Ca → Ca(HS)2 + Ca(OH)2
가 된다.
또한 CaS는
2CaS + 2H2O → Ca(HS)2 + Ca(OH)2
가 된다.
또한 CaS는
CaS + (X-1)S → CaSX
가 되어, CaSX(X=6)가 안정적으로 생성된다.
이것은 수산화칼슘을 사용하는 경우에 한정되는 것이 아니라, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하는 경우에도 SX(X=6)를 함유하는 처리제를 안정적으로 생성할 수 있다.
특히 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물과 유황을, 유황의 입자표면에 부착된 칼륨, 마그네슘, 칼슘 또는 나트륨을 파쇄하여 박리시키도록 교반 혼합하면서 반응시킴으로써, 다황화물(단, SX(X=6))을 주성분으로 하는 처리제를 보다 안정적으로 생성할 수 있다.
또한 유황의 용해온도 이상의 온도에서 반응시킨 경우에는, 다황화물(단, SX(X=8))을 주성분으로 하는 처리제를 안정적으로 생성할 수 있다.
또한 유황과 열수(熱水)의 혼합액에, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 소정량 연속적으로 혼입(混入)시킨 경우에는, 다황화물(단, SX(X=8～10))을 주성분으로 하는 처리제를 안정적으로 생성할 수 있다.
또한 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물과 유황 및 열수의 혼합액에, 저온 환경(-20℃～0℃) 하에서 소석회를 혼입시킨 경우에는, 다황화물(단, SX(X=6～12))을 주성분으로 하고 피처리물(被處理物)을 고화(固化)시킬 수 있는 밀크(milk) 상태의 처리제를 안정적으로 생성할 수 있다.
또한 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물과 유황 및 열수의 혼합액에, 저온 환경(-30℃～-25℃) 하에서 칼슘을 혼입시킨 경우에는, 다황화물(단, SX(X=8))을 주성분으로 하는 처리제를 안정적으로 생성할 수 있다.
또한 미리 100μ 이하(바람직하게는, 50μ 이하)로 분쇄한 유황과 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을, 분체(粉體) 또는 실트(silt) 상태로 사용한 경우에는, 다황화물(단, SX(X=10～12))을 주성분으로 하는 처리제를 안정적으로 생성할 수 있다.
또한 분해처리제는, 폐기물인 알칼리성 애시(alkali性 ash)를 원료로 하여 생성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 알칼리성 애시로서 플라이애시(fly ash)(탄종(炭種) ; 머스웰브룩(Muswellbrook) 50％, 드레이턴(Drayton) 50％의 혼소(混燒)에 의하여 발생한 것으로, 알칼리도 pH13.5)를 사용하고, 배합비를 플라이애시 20중량부, 유황 20중량부, 물 100중량부로 하고, 먼저 플 라이애시 20중량부와 물 100중량부를 반응기에 넣고 윗 뚜껑을 닫은 후에 혼합기를 작동시켜 10분 정도 혼합한다.
다음에 안전밸브를 설정하고 반응압력의 상한으로서 배기압을 약 10kg/cm2로 세트하고 노체(爐體)의 냉각 배수 밸브 및 냉각 밸브를 개방함과 아울러 냉각수 입구 밸브를 개방하여 통수(通水)시킨다.
다음에 반응 중의 증발을 억제하기 위하여, 에어 컴프레서(air compressor)에 의한 가압으로 2.5kg/cm2 정도의 예압(豫壓)을 건다.
다음에 버너에 점화하여 압력계와 온도계를 확인하고, 혼합하면서 승온(昇溫)한다. 이 때에 압력은 10kg/cm2 이하로 하고, 온도계의 표시가 110℃에 도달하면 약 30분간 혼합반응을 시킨다.
다음에 버너를 정지시켜 압력계가 하강할 때까지 방치하고, 안정되면 배기 밸브에 의하여 최종 잔압을 완전하게 배출하여 대기압과 동화시킨다.
다음에 혼합기를 정지시키고, 배출 밸브를 개방하여 침전물 및 액체를 배출하고, 이들을 회수한다.
다음에 회수물을 냉각하고, 침전을 분리하여 약액(藥液)과 침전물을 얻는다. 여기에서는 약액 130중량부와 침전물 20중량부를 얻을 수 있었다.
또한 회수된 약액은, 다황화칼슘을 함유하고 있고, 액의 비중이 1.2g/cc이고 황녹색이며 pH10인 액체이다.
또한 원료로서 소각장 플라이애시 pH13.5를 사용하였을 때에, 다황화 칼슘을 함유한 액의 비중이 1.15g/cc이고 갈색이며 pH11인 액체를 얻었다.
이와 같이 하여 생성한 액체, 또한 침전물의 수용액을 석면의 분해처리제로서 사용할 수 있다.
그리고 상기 석면의 분해처리제를, 석면을 함유하는 천장?벽 등의 피처리물의 표면에 도포하거나 석면을 함유하는 천장?벽 등의 피처리물에 함침(含浸)시킴으로써, 피처리물의 내부에 침투시켜 피처리물에 함유되어 있는 석면을 분해시킬 수 있다.
예를 들면, 석면을 사용한 천장에 상기 석면의 분해처리제를 도포하였을 때의 현미경 사진을 보면, 도포 전에는 도1에 나타나 있는 바와 같이 섬유상(纖維狀)의 석면이 관찰되었지만, 도포 후에는 도2에 나타나 있는 바와 같이 섬유상의 석면이 전혀 관찰되지 않았고, 섬유질상(纖維質狀)의 것이 괴상(塊狀)으로 개질(改質)되어 있는 것이 관찰되었다. 이 경우에는, 석면을 분해(개질)한 후에 천장재의 제거 작업을 하면 석면의 비산을 방지할 수 있다.
또한 기둥이나 보 등의 금속 구조물의 표면에 부착되어 있는 석면에 대하여, 석면의 내부가 되는 금속 구조물의 표면에 상당하는 양의 고화제(固化劑)를 도포하거나 함침시킨 경우에는, 금속 구조물의 표면을 산화금속에서 황화금속으로 변질시킬 수 있고, 이에 따라 금속 구조물의 방청(rust preventive) 효과를 얻을 수 있다.
또한 고화제에 계면활성제(界面活性劑)를 첨가한 후에 피처리물에 도 포하거나 함침시킴으로써, 고정화 처리시의 고화제의 침투성능을 향상시킬 수 있다.
또한 고화제에 수분을 첨가하여 비중을 조정한 후에 피처리물에 도포하거나 함침시킴으로써, 고화제의 침투성(浸透性)이나 강도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기의 다황화칼슘을 함유한 약액의 경우에, 석면을 분해처리 후에 제거하는 시공에 있어서는 강도보다도 침투성을 중시하여 1.05g/cc～1.1g/cc로 조정하고, 통상의 분해처리에 있어서는 1.1g/cc～1.2g/cc로 조정하고, 열화가 심한 석면의 분해처리에 있어서는 강도를 중시하여 1.2g/cc～1.35g/cc로 조정한다.
또한 수산화금속의 수용액 또는 수산화금속의 미립자를 함유하는 수용액은, 석면의 분해처리제에 첨가한 후에 피처리물에 도포하거나 함침시켜도 좋고, 수산화금속의 수용액 또는 수산화금속의 미립자를 함유하는 수용액과 석면의 분해처리제를 동시에 피처리물에 분사하여, 분해처리제에 첨가하면서 피처리물에 도포하거나 함침시켜도 좋다.
또한 분해처리제에 호제(糊劑)를 첨가한 후 또는 첨가하면서 피처리물에 도포하거나 함침시킴으로써, 분해처리제의 부착성능을 향상시킬 수 있다.
또한 분해처리제를 피처리물에 도포하거나 함침시킨 후에 자연건조 또는 강제건조에 의하여 유황을 결정화시켜 피처리물의 고정화를 하도록 하여도 좋다.
이 경우에는 피처리물의 내부 및 표면에 유황의 결정체가 바늘 모양으로 성장되어 있어, 강도를 향상시킬 수 있다.
또한 피처리물의 표면에 형성된 고화제의 막에 건조에 의하여 선 모양의 틈이 형성되더라도, 이 틈 사이에 유황의 결정체가 바늘 모양으로 성장하여 틈을 폐쇄할 수 있어, 이것에 의해서도 강도를 향상시킬 수 있다. 또한 도료 등으로 덧칠하여 바늘 모양의 결정체 사이를 메움으로써 틈 사이를 완전하게 폐쇄할 수 있다.
또한 석면을 함유하는 피처리물에 분해처리제로서의 다황화칼슘(SX(X=2～12))의 수용액을 함침시키고, 그 후에 다황화칼슘 수용액이 20중량％ 정도 되도록 반탈수하여 습윤체(濕潤體)로 하고, 그것을 밀폐용기(폴리에틸렌제의 두께 0.15mm의 봉지)에 넣고, 그 후에 용기 내의 온도가 반복적으로 상승 및 하강하도록 직사광선이 닿는 장소에 자연방치하는 것에 의해서도 석면이 분해되는 것이 관찰되었다.
그 결과를 도3에 나타낸다. 도3에 나타내는 분해시험에서는, 두께 25mm의 석면 건재(建材) 1m2에 대하여 1Kg의 분해처리제가 잔류하도록 하고 있고, 분해처리제의 비율을 16중량％로 하고 있다. 도3에 나타나 있는 바와 같이 초기의 석면의 함유율이 20%였던 것이 7개월 후에는 반 정도 이하로 분해되었고, 2년 6개월～3년 후에 거의 전부가 분해되었다.
이와 같이 용기 내의 온도를 반복적으로 상승 및 하강하도록 한 경우에는, 온도 상승시에 피처리물 중의 수분이 증발하고, 그 후에 온도 하강시에 결로수(結露水)로서 피처리물에 침투하게 되고, 온도 상승시와 온도 하강시에 용기 내부의 분위기가 달라져, 산화가 우선적으로 진행하는 상태와 환원이 우선적으로 진행하는 상태가 교대로 반복되어 분해반응이 촉진되는 것으로 생각된다. 또한 반응시의 발열에 의해서도 분해반응이 촉진되는 것으로 생각된다. 또한 용기 내에 산소나 오존을 공급하는 것에 의해서도 반응이 촉진되는 것으로 생각된다.
또한 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액(SX(X=2～12))을 사용한 경우에도, 마찬가지로 석면의 분해가 관찰되었다.
또한 도3에 나타내는 분해시험에서는 가장 분해가 곤란한 백석면(크리소타일(chrysotile))을 함유하는 석면 건재를 사용하고 있지만, 청석면(크로시도라이트(crocidolite))이나 갈석면(아모사이트(amosite)) 등의 다른 석면을 함유하는 건재이면 백석면보다도 단기간에 분해할 수 있다.

Claims (4)

  1. 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황(硫黃)을 이온 결합시킨 다황화수용액(多黃化水溶液)을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제.
  2. 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를, 석면을 함유하는 피처리물(被處理物)에 도포(塗布) 또는 함침(含浸)시킴으로써, 피처리물에 함유되는 석면을 분해하는 것을 특징으로 하는 석면의 분해처리방법.
  3. 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra) 중의 어느 1종 또는 이들의 혼합물과 유황을 이온 결합시킨 다황화수용액을 주성분으로 하는 석면의 분해처리제를, 구조물의 일부로서 사용되며 석면을 함유하는 피처리물에 도포 또는 함침시킴으로써, 피처리물에 함유되는 석면을 분해하고, 그 후에 구조물로부터 피처리물을 제거하는 것을 특징으로 하는 석면의 분해처리방법.
  4. 삭제
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