KR101287434B1 - 중금속 오염 토양의 처리방법 - Google Patents

중금속 오염 토양의 처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101287434B1
KR101287434B1 KR1020130024821A KR20130024821A KR101287434B1 KR 101287434 B1 KR101287434 B1 KR 101287434B1 KR 1020130024821 A KR1020130024821 A KR 1020130024821A KR 20130024821 A KR20130024821 A KR 20130024821A KR 101287434 B1 KR101287434 B1 KR 101287434B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contaminated soil
soil
heavy metal
contaminated
separating
Prior art date
Application number
KR1020130024821A
Other languages
English (en)
Inventor
김윤종
조건준
Original Assignee
주식회사 미네월드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 미네월드 filed Critical 주식회사 미네월드
Priority to KR1020130024821A priority Critical patent/KR101287434B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101287434B1 publication Critical patent/KR101287434B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/28—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/003—Separation of articles by differences in their geometrical form or by difference in their physical properties, e.g. elasticity, compressibility, hardness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02—Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation

Abstract

본 발명에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 a) 중금속 오염 토양을 제1 입도 분리하여, 미오염 토양과 제1오염 토양을 분리하는 단계; b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 해쇄된 제1오염 토양을 제2 입도 분리하여, 중금속 파편을 함유하는 제2오염 토양과 제3오염 토양을 분리하는 단계; c) 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론(hydrocyclone)을 이용하여 분쇄된 제3오염 토양으로부터 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양과 일정 크기 이상의 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계; 및 d) 상기 제5오염 토양을 부유선별하여 제2정화토 및 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계;를 포함한다.

Description

중금속 오염 토양의 처리방법{Method for Treating Soils Contaminated by Heavy Metal}
본 발명은 중금속 오염 토양의 처리방법에 관한 것으로, 상세하게, 사격장과 같은 인위적 행위에 의해 고농도로 오염된 오염 토양으로부터 종래의 물리적 선별로는 제거하기 어려운 중금속을 빠르고 저비용으로 효과적으로 분리 제거할 수 있으며, 중금속 제거율이 극히 우수한 오염 토양의 처리방법에 관한 것이다.
고농도로 중금속에 오염된 토양은 주로, 총기나 포탄의 사격 훈련이 이루어지는 사격장에서 발생하며, 주로 Pb, Zn, Cu, Ni등의 중금속에 의해 오염이 발생하고 있다.
중금속으로 오염된 토양의 정화방법은 대한민국 등록특허 제1039835호와 같이 화학적 침전법이나 화학적 산화 환원과 같은 화학적 방법을 이용하고 있는데, 이러한 화학적 방법은 토양의 성질을 변화시켜 토양의 재활용이 어려울 뿐만 아니라, 강한 화학물질들을 사용함에 따라, 독성이 강한 부산물이 발생하여, 이러한 부산물을 다시 후처리해야 하는 문제점이 있으며, 그 비용이 높고 처리율에 한계가 있다. 이에 따라, 보다 값싼 비용으로 유독성의 2차 폐기물(부산물)이 발생하지 않으며, 단시간에 대량 처리 가능하면서도, 우수한 제거율로, 중금속에 고농도로 오염된 토양을 재생할 수 있는 처리 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.
대한민국 등록특허 제1039835호
본 발명은 오염된 토양을 빠르고 손쉽게 대량 처리 가능하며, 중금속 제거율이 극히 높고, 중금속이 제거된 재활용 가능한 토양(정화토)을 대량으로 얻을 수 있는 우수한 재생율을 갖는 중금속 오염 토양의 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 a) 중금속 오염 토양을 제1 입도 분리하여, 미오염 토양과 제1오염 토양을 분리하는 단계; b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 해쇄된 제1오염 토양을 제2입도 분리하여, 중금속 파편을 함유하는 제2오염 토양과 제3오염 토양을 분리하는 단계; c) 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론(hydrocyclone)을 이용하여 분쇄된 제3오염 토양으로부터 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양과 일정 크기 이상의 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계; 및 d) 제5오염 토양을 부유선별하여 제2정화토 및 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은, c) 단계 후, e) 중금속 추출 용액을 이용하여, 제4오염 토양으로부터 중금속을 추출 제거하여 제3정화토를 회수하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은, d) 단계의 부유 선별이 수행된 후, 선광 테이블(concentrating table) 또는 원심력농축기(Centrifugal Concentrator)를 이용하여, 부유선별의 광미(tail)인 제2정화토에 잔류하는 중금속을 제거하여 제4정화토를 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, c) 단계의 습식 싸이클론시, 분급 기준이 되는 일정 크기는 10 내지 25μm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, b) 단계에서, 제1오염 토양의 해쇄는 토양에 흡착된 중금속을 박리하는 어트리션 스크러버(attrition scrubber) 및 초음파 인가에서 하나 이상 선택된 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, a) 단계의 제1입도 분리 및 b) 단계의 제2입도 분리는 각각 진동식 체가름(vibrating screen)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, 제1입도 분리시 체눈의 크기는 18mm 내지 22mm이며, 제2입도 분리시 체눈의 크기는 1mm 내지 5mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, c) 단계는 c1) 콘 크러셔(cone crusher)를 이용하여 제2오염 토양을 분쇄하는 단계; c2) 지그 세퍼레이터(jig seperator)를 이용하여 분쇄된 제2오염 토양을 비중선별하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, c) 단계는 c3) 어트리션 스크러버(attrition scrubber), 초음파(ultrasonic), 로드밀(rod mill) 및 볼밀(ball mill)에서 하나 이상 선택되는 수단을 이용하여 제3오염 토양을 분쇄하는 단계; c4) 습식 싸이클론을 이용하여, 분쇄된 제3오염 토양으로부터 10 내지 25μm 미만의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제4오염 토양과 10 내지 25μm 이상의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, d) 단계의 부유선별은 정선 및 1 내지 5회의 청소부선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, 중금속 추출 용액은 시트르산(citric acid), 에틸렌디아민사아세트산(EDTA; ethylene diamine tetraacetic acid) 및 옥살산(oxalic acid)에서 하나 이상 선택된 산을 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 a) 체눈의 크기가 18mm 내지 22mm인 진동식 체가름(vibrating screen)을 이용하여 중금속 오염 토양을 미오염 토양과 제1오염 토양으로 분리하는 단계; b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 체눈의 크기가 1mm 내지 5mm인 진동식 체가름(vibrating screen)을 이용하여 해쇄된 제1오염 토양을 제2오염 토양과 제3오염 토양으로 분리하는 단계; c) 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 분쇄된 제2오염 토양으로부터 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론을 이용하여, 분쇄된 제3오염 토양으로부터 10 내지 25μm 미만의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제4오염 토양과 10 내지 25μm 이상의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계; d1) 제5오염 토양을 부유선별하여 광미인 제2정화토 및 정광인 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계; d2) 선광 테이블(concentrating table) 또는 원심력농축기(Centrifugal Concentrator)를 이용하여, 부유선별에 의해 분리 회수된 광미에 잔류하는 중금속을 제거하여 제4정화토를 회수하는 단계; 및 e) 중금속 추출 용액을 이용하여, 제4오염 토양으로부터 중금속을 추출 제거하여 제3정화토를 회수하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, a) 단계의 미오염 토양, 제1정화토, 제3정화토, 제4정화토 또는 이들의 혼합물은 골재 또는 일반 토양으로 재활용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법에 있어, a) 단계의 중금속 오염 토양은 사격장 내 오염 토양을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 오염 토양으로부터 미 오염 토양을 우선적으로 분리 회수한 후, 오염된 토양만을 처리하여 처리 효율을 높일 수 있으며, 미오염 토양을 우선적으로 분리 한 후, 실질적으로 오염된 오염 토양을 입도분리하여, 오염 상태가 서로 상이한 제2오염 토양과 제3오염토양을 분리한 후, 오염 상태에 따라 제2오염토양과 제3오염 토양의 처리를 달리하여, 토양의 처리 효율과 중금속 제거율을 향상시킬 수 있으며, 나아가, 부유선별이나 비중선별과 같은 물리적 방법으로는 제거되지 않아 중금속 제거율을 떨어뜨리는 오염 미분들을 습식 싸이클론을 이용하여 선별 분리 제거한 후, 부유 선별을 수행하여 중금속에 의해 고 농도로 오염된 토양이라 할지라도 중금속 제거율을 현저하게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 토양의 처리방법을 도시한 일 공정도이며,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 오염 토양의 처리방법을 도시한 일 공정도이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 오염 토양의 처리방법을 도시한 일 공정도이며,
도 4는 본 발명의 실시예에서 오염 토양 샘플의 X-선 회절 분석 결과를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 실시예에서 제2오염 토양에서 분리 회수된 중금속 파편을 관찰한 광학 사진이며,
도 6은 본 발명의 실시예에서 10mesh 이하의 산물의 오염 상태를 관찰한 주사전자현미경 사진 및 EDS 분석 사진을 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 중금속 오염 토양의 처리방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
종래에 중금속 오염 토양을 처리하기 위해, 부유선별 또는 비중선별과 같은 물리적 선별 방법 또는 화학적 처리 방법들이 제안된 바 있다. 본 출원인은 장기간동안 중금속 오염 토양을 재생하기 위한 실험을 수행한 결과, 비록, 물리적 선별 방법이 오염 토양의 대량 처리에 적합하며, 저 비용으로 보다 신속하고 빠르게 토양의 재생을 가능하게 하며, 오염 토양의 처리시 발생하는 2차 폐기물이 거의 없어 전기 또는 화학적 처리에 비해 상대적으로 친환경적이며 pH등과 같은 토양의 자체 성질을 변화시키지 않아 장기적 안정성을 가지나, 물리적 선별 방법만으로는 오염 토양의 중금속 제거율에 한계가 있음을 발견하였으며, 물리적 선별 방법이 갖는 장점을 유지하며, 중금속 제거율을 향상시키기 위해서는 토양에 함유된 미립자들의 분리 및 처리가 필수적임을 발견하였다. 또한, 토양의 입도에 따라 주 오염원이 달라짐을 발견하여, 보다 신속하고 빠르게 높은 재생율로 오염 토양을 대량 처리하기 위해서는 토양의 입도별로 그 처리 방법이 달라지고 특화되어야 함을 발견하여, 본 발명을 출원하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 중금속 오염 토양은 인위적으로 중금속에 오염된 토양을 포함할 수 있으며, 인위적으로 중금속에 오염된 토양은 총탄, 수류탄 및/또는 포탄과 같은 군부대 또는 민간 사격장 내 오염지역의 토양을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 중금속 오염 토양에서 중금속은 Pb, Zn, Cu, Ni, As, Cd 및 Cr에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법을 도시한 일 공정도로, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 a) 중금속 오염 토양을 제1 입도 분리하여, 미오염 토양과 제1오염 토양을 분리하는 단계(s100); b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 해쇄된 제1오염 토양을 제2 입도 분리하여, 중금속 파편을 함유하는 제2오염 토양과 제3오염 토양을 분리하는 단계(s200); c) 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수(s300)하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론(hydrocyclone)을 이용하여 분쇄된 제3오염 토양으로부터 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양과 일정 크기 이상의 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리(s400)하는 단계; 및 d) 제5오염 토양을 부유선별하여 제2정화토 및 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계(s500);를 포함한다.
상세하게, 본 발명에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 a) 단계(s100)를 통해, 중금속 오염 토양으로부터 미 오염되어 분리 회수된 즉시 골재로 재활용 가능한 토양을 분리하여, 처리 대상이 되는 오염 토양을 최소화하며 재활용 가능한 토양을 오염토양으로부터 직접적으로 분리할 수 있다. 상세하게, 중금속 오염 토양, 구체적으로, 사격장 내 오염지역의 토양은 탄피 파편, 탄두 파편, 산탄 파편등과 같이 상대적으로 조립 오염원을 함유할 수 있으며, 이러한 조립 오염원을 상회하는 일정 크기의 이상의 토양의 경우 이온크로마토그래피 분석상 Pb, Zn, Cu 및 Ni의 농도가 55ppm이하, 15ppm이하, 25ppm이하 및 10ppm이하로 토양오염우려기준치에 미달하여, 분리 즉시 전량 골재로 재사용될 수 있다. 이때, 토양오염시험공정법에 규정된 바에 따라, ppm은 중량 기반 ppm일 수 있으며, 상세하게, mg/kg일 수 있다.
상술한 바와 같이, a) 단계와 같이, 단순 입도 분리를 통해, 오염 토양으로부터, 추가적인 후처리 단계 없이 즉시 골재로 재활용 가능한 미 오염 토양을 분리 회수할 수 있으며, 이를 통해, 재생되는 토양의 양을 증가시키면서, 후속되는 처리 대상의 양을 감소시키고 처리 대상의 입도 분포를 축소시켜 후속 단계에서의 처리 효율을 증진시킬 수 있다.
a) 단계의 제1입도 분리는 진동식 체가름(vibrating screen)에 의해 수행될 수 있는데, 진동식 체가름을 이용하여 제1입도분리를 수행함으로써, 해쇄와 같은 전처리 없이 오염 지역으로부터 처리장으로 이송된 오염토양으로부터 바로 오염 토양을 분리 회수할 수 있으며, 시간당 처리되는 오염토양의 양인 처리율을 높일 수 있다. 구체적으로, 제1입도 분리를 위한 진동식 체가름시, 체눈의 크기는 18mm 내지 22mm일 수 있으며, 제1입도 분리시 체눈의 크기를 18mm 내지 22mm로 설정함으로써, 이온크로마토그래피 분석상 Pb, Zn, Cu 및 Ni가 55ppm이하, 15ppm이하, 25ppm이하 및 10ppm이하인 미오염 토양을 회수할 수 있다. 상세하게, 체눈의 크기가 18mm 내지 22mm인 진동식 체가름을 통해, 체를 통과하지 못한 토양은 미오염 토양으로, 체를 통과한 토양은 제1오염토양으로 분리 회수할 수 있다.
이후, 도 1에 도시한 바와 같이, b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 해쇄된 제1오염 토양을 제2 입도 분리하여, 중금속 파편을 함유하는 제2오염 토양과 제3오염 토양을 분리하는 단계(s200)가 수행될 수 있다.
제1입도 분리시 체를 통과한 산물인 제1오염 토양은 해쇄과정을 거치게 되는데, 이러한 해쇄과정은 중금속과 다른 맥석과의 단체분리 내지는 토양을 구성하는 골재 표면에 붙어있는 중금속의 박리 및 세척을 위한 과정일 수 있다.
제1오염 토양의 해쇄과정에서, 볼밀, 로드밀, 아지테이터(agitator), 어트리션 스크러버(attrition scrubber), 초음파(untrasonic) 인가등 종래 알려진 다양한 방법이 고려될 수 있다. 본 발명은 a) 단계를 통해 미 오염 토양을 분리하고 잔류하는 제1오염토양을 해쇄한 후, 일정한 입도분포 이상은 비중선별을 이용하여 토양을 재생하고, 일정 입도분포 이하는 습식 싸이클론과 부유선별에 의해 토양을 재생함에 따라, 제1오염 오염토양의 해쇄과정은 어트리션 스크러버(attrition scrubber) 및/또는 초음파(untrasonic) 인가에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 제1오염 토양의 해쇄과정시의 과도한 물리적 충격에 의해 원치 않는 미립입자의 생성을 방지할 수 있으며, 토양을 구성하는 구성성분별 입도분포를 과도하게 훼손하지 않고 비중선별 및/또는 부유선별에 적합한 입도 분포가 확보되면서, 골재 표면에 붙어있는 중금속의 박리 및 세척이 수행될 수 있다.
제1오염 토양의 해쇄가 수행된 후, 해쇄된 제1오염 토양을 입도 분리하는 제2입도분리 단계가 수행될 수 있으며, 제2입도분리 단계에 의해, 제1오염 토양으로부터 중금속 파편을 함유하는 제2오염 토양과 제3오염 토양이 분리 회수될 수 있다. 상세하게, 상기 제2입도 분리는 진동식 체가름에 의해 수행될 수 있는데, 제2입도 분리를 진동식 체가름을 통해 수행함으로써, 중금속 파편을 함유하는 토양과 파편을 함유하지 않는 토양을 분리할 수 있고, 입도 분리 단계에서 원치 않는 미립입자의 생성을 방지할 수 있으며, 오염토양의 처리율을 향상시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 해쇄된 제1오염 토양을 진동식 체가름으로 입도분리하여, 체를 통과하지 못한 산물을 제2오염 토양으로, 체를 통과한 산물을 제3오염 토양으로 분리 회수할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 체눈의 크기가 1mm 내지 5mm인 진동식 체가름을 이용하여, 1mm 내지 5mm의 체를 통과하지 않는 산물을 제2오염토양으로, 1mm 내지 5mm의 체를 통과한 산물을 제3오염토양으로 분리회수함으로써, 탄환 파편과 같은 중금속 파편을 주 오염원으로 함유하는 토양과 카올리나이트, 몬모릴로나이트, 일라이트, 머스커바이트와 같은 점토 광물에 흡착된 중금속을 함유하는 토양으로 분리 회수할 수 있다.
상술한 바와 같이, 해쇄된 제1오염토양을 입도분리하는 제2 입도 분리는 중금속 파편(산화된 중금속을 포함함)을 주 오염원으로 함유하는 토양(제2오염토양)과 점토 광물에 흡착된 중금속이 주 오염원인 토양(제3오염토양)으로 분리하는 단계이며, 이러한 제2 입도 분리에 의해 제2오염토양은 토양 구성 입자의 표면에 부착된 중금속 파편과 토양 입자간의 단체 분리를 위한 전처리 후, 비중선별을 통해 토양을 정화할 수 있으며, 제3오염토양은 흡착된 중금속을 박리하기 위한 전처리 후, 습식 싸이클론과 부유선별을 이용하여 토양을 정화할 수 있다.
즉, 제2 입도분리를 통해 오염 상태가 서로 상이한 토양을 분리 회수한 후, 오염 상태에 따라 그 처리 방법을 달리함으로써, 오염토양의 처리율 뿐만 아니라, 재생되는 토양의 중금속 제거 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
상세하게, 분리 회수된 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수(s300)하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론(hydrocyclone)을 이용하여 분쇄된 제3오염 토양으로부터 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양과 일정 크기 이상의 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리(s400)하는 단계가 수행될 수 있다.
보다 상세하게, 분리 회수된 제2오염 토양의 분쇄는 토양 입자에 부착된 중금속 및/또는 중금속의 산화에 의해 형성되는 중금속 산화물과 토양 입자를 단체 분리 시키기 위해 수행될 수 있다. 구체적으로, 제1 입도 분리 및 제2 입도 분리에 의해 분리 회수되는 제2오염 토양은 제1 입도분리시의 체를 통과하며, 제2 입도분리시의 체를 통과하지 못하는 산물임에 따라, 18mm 내지 22mm 이하의 크기를 가지며 1mm 내지 5mm 이상의 크기를 가질 수 있다.
이러한 제2오염 토양의 크기를 고려하여, 토양 입자와 중금속 및/또는 중금속 산화물의 단체 분리를 위한 제2오염토양의 분쇄는 충격력과 압축력이 주가 되는 콘 크러셔를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 콘 크러셔의 우산형 축과 볼라이너간의 간격은 비중 선별에 의한 중금속의 선별 효율을 최대화하기 위해, 10 내지 15mm의 간격으로 조정될 수 있다.
제2오염 토양의 분쇄가 수행된 후, 비중 선별에 의해 중금속과 재생된 토양인 제1정화토가 분리회수될 수 있는데, 비중 선별은 지그 세퍼레이터를 이용하여 수행될 수 있다. 지그 세퍼레이터는 수직 상하로 왕복 움직이는(맥동 운동) 수류 속에서 무거운 광물은 가벼운 광물보다 하층으로 침강하게 되고, 가벼운 광물은 상층으로 모여 흘러가게 함으로써, 무거운 입자와 가벼운 입자를 분리 회수하는 방법이다. 상술한 바와 같이, 제1입도 분리와 제2입도 분리에 의해 중금속 파편을 함유하거나 중금속 파편이 붙어있는 토양을 제2오염 토양으로 분리하며, 제2오염토양이 일정한 입도분포를 갖도록 기 조절하고, 이러한 입도분포하, 콘 크러셔를 이용하여 중금속 및/또는 중금속 산화물과 토양 입자를 축소 또는 단체분리시킴에 따라, 제2오염토양이 균일한 입도를 가질 수 있어, 지그 세퍼레이터를 통해 매우 효과적으로 중금속(제1중금속광물)과 정화토(제1정화토)를 분리 회수할 수 있다.
제3오염 토양은 상술한 바와 같이, 제2오염토양과는 다른 형태로 토양이 오염된 것인데, 이러한 오염의 형태(즉, 점토광물에 의한 중금속 흡착과 같은)에 의해, 제3오염 토양의 분쇄는 흡착된 중금속을 박리시킬 수 있는 분쇄방법을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 흡착된 중금속의 박리를 위한 제3오염 토양의 분쇄는 어트리션 스크러버(attrition scrubber), 초음파(ultrasonic), 로드밀(rod mill) 및 볼밀(ball mill)에서 하나 이상 선택되는 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 흡착된 중금속의 효과적인 박리를 위해, 바람직하게는 어트리션 스크러버에 의한 분쇄가 수행된 후 초음파 인가가 순차적으로 수행되거나, 로드밀 및/또는 볼밀이 수행된 후 초음파 인가가 순차적으로 수행되어 제3오염 토양의 분쇄가 이루어질 수 있다.
제3오염 토양의 분쇄가 이루어진 후, 습식 싸이클론을 이용하여 분쇄된 제3오염 토양으로부터 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양과 일정 크기 이상의 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계가 수행될 수 있다.
다양한 방법으로 제3오염 토양의 분쇄 후, 분쇄된 제3오염토양을 비중선별이나 부유선별을 통해 중금속을 분리한다 하더라도, 그 중금속 제거율은 최대 60% 밖에 가능하지 않으며, 특히 Zn을 일정 수준 이하로 제거할 수 없는 한계가 있다.
본 출원인은 매우 다양한 분쇄방법과 중금속의 박리방법, 매우 다양한 입도 분리, 비중선별, 부유선별과 같은 물리적 선별을 이용하여 오염토양으로부터 중금속을 제거하여 정화토를 제조하고자 노력한 바, 중금속에 오염된 극히 미세한 입자들에 의해 일정 제거율 이하로 중금속이 제거되지 않음을 발견하였으며, 부유선별을 통해 상술한 제3오염토양으로부터 70%, 구체적으로 80% 이상으로 중금속이 제거된 정화토를 얻기 위해서는 습식 싸이클론을 이용하여 이러한 극 미세 입자들을 부유선별 전 제거해야 함을 발견하였다. 나아가, 물리적 선별 전, 습식 싸이클론을 이용한 극 미세 입자들의 선 분리가, 군부대의 사격장과 같이 미세 중금속 오염이 발생하는 토양의 처리에 매우 효과적임을 발견하였다.
구체적으로, 부유선별시, 10 내지 25μm 이하의 극 미세 입자들(중금속에 오염된 극 미세 입자들)에 중금속 제거율이 현저하게 감소할 수 있음에 따라, 습식 싸이클론시 극미세 입자의 제거 기준이 되는(즉, 분급 기준이 되는) 일정 크기는 10 내지 25μm일 수 있다.
보다 구체적으로, 분쇄된 제3오염 토양으로부터 10 내지 25μm 미만의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제4오염 토양과 10 내지 25μm 이상의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계가 수행될 수 있으며, 제3오염 토양에서 극미세 오염토양이 제거된 제5오염 토양을 대상으로 부유선별이 수행될 수 있다.
부유선별시 광액 농도는 10 내지 25 중량%일 수 있으며, 부유선별에 의해 토양으로부터 중금속을 제거하는데 통상적으로 사용되는 포집제 및/또는 기포제와 같은 부유선별을 위한 첨가제가 광액에 추가될 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 포집제는 Na3PS2O2일 수 있으며, 기포제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, Aerofroth 65 Frother(Cytec Co., USA), Aerofroth 67 Frother(Cytec Co., USA)과 같은 폴리글리콜류나 파인 오일(Pine Oil)일 수 있으며, 포집제는 광액 1톤당 300 내지 800g 투입될 수 있으며, 기포제는 광액 1톤단 20g 내지 70g 투입될 수 있다.
부유선별은 정선 및 1 내지 5회의 청소부선을 포함할 수 있으며, 부유선별시 최종적으로 수득되는 광미가 정화토(제2정화토)로 분리 회수될 수 있으며, 부유선별시 수득되는 정광(들)이 중금속광물로 분리 회수될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 오염 토양으로부터 미 오염 토양을 우선적으로 분리 회수한 후, 오염된 토양만을 처리하여 처리 효율을 높일 수 있으며, 미오염 토양을 우선적으로 분리 한 후, 실질적으로 오염된 오염 토양을 입도분리하여, 오염 상태가 서로 상이한 제2오염 토양과 제3오염토양을 분리한 후, 오염 상태에 따라 제2오염토양과 제3오염 토양의 처리를 달리하여, 토양의 처리 효율과 중금속 제거율을 향상시킬 수 있으며, 나아가, 부유선별이나 비중선별과 같은 물리적 방법으로는 제거되지 않아 중금속 제거율을 떨어뜨리는 오염 미분들을 습식 싸이클론을 이용하여 선별 분리 제거한 후, 부유 선별을 수행하여 중금속 제거율을 현저하게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법의 공정도를 도시한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 습식 사이클론에 의해 분리 회수된 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양을 화학적으로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상세하게, 중금속 추출 용액을 이용하여, 제4오염 토양으로부터 중금속을 추출 제거하여 제3정화토를 회수하는 단계(s600)를 더 포함할 수 있다.
중금속으로 오염된 극 미립입자은 부유선별이나 비중선별로는 분리 제거가 극히 어려운 오염원이며, 이에 의해 물리적 선별에 의해서는 중금속 제거율을 일정제거율 이하로 얻어질 수 밖에 없다. 본 발명은 상술한 바와 같이, 습식 싸이클론에 의해 중금속으로 오염된 극 미립입자들을 제4오염토양으로 분리 회수한 후, 중금속으로 오염된 극 미립입자들이 제거된 제5오염토양을 부유선별하여 정화된(재생된) 토양을 제조할 수 있다.
이때, 중금속으로 오염된 극 미립자들을 함유하는 제4오염토양은 화학적 처리에 의해 정화될 수 있으며, 상세하게, 중금속 추출 용액을 이용하여 제4오염토양에 함유된 중금속을 추출 제거함으로써 제4오염토양을 정화할 수 있다.
구체적으로, 중금속 추출 용액은 시트르산(citric acid), 에틸렌디아민사아세트산(EDTA; ethylene diamine tetraacetic acid) 및 옥살산(oxalic acid)에서 하나 이상 선택된 산을 함유할 수 있다. 중금속 추출 용액은 시트르산(citric acid), 에틸렌디아민사아세트산(EDTA; ethylene diamine tetraacetic acid) 및 옥살산(oxalic acid)에서 하나 이상 선택된 산을 0.1 내지 5M 농도로 함유할 수 있으며, 제4오염토양과 중금속 추출 용액은 1 : 1 내지 20의 부피비로 혼합될 수 있다. 중금속 추출 용액을 이용하여 제4오염토양으로부터 중금속을 추출 제거는 상온에서 수행될 수 있으며, 용이한 추출을 위해 교반이 수행될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법의 공정도를 도시한 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리방법은 제5오염토양에 대한 부유 선별이 수행된 후, 선광 테이블(concentrating table) 또는 원심력농축기(Centrifugal Concentrator)를 이용하여, 부유선별의 광미(Tailing)인 제2정화토에 잔류하는 중금속을 제거하여 제4정화토를 회수하는 단계(s700)를 더 포함할 수 있다.
이러한 선광 테이블 또는 원심력농축기를 이용하여, 부유선별의 광미(제2정화토)에 잔류하는 중금속을 추가로 제거함으로써, 중금속 중 분리 제거하기 어려운 Zn 또한 75%이상의 제거율로 제거 가능하며, 특히 원심력농축기를 이용하여 광미에 잔류하는 중금속을 추가 제거함으로써 Zn 제거율이 83%에 이를 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 오염 토양의 처리 방법은 체눈의 크기가 18mm 내지 22mm인 진동식 체가름(vibrating screen)을 이용하여 중금속 오염 토양을 미오염 토양과 제1오염 토양으로 분리하는 단계; 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 체눈의 크기가 1mm 내지 5mm인 진동식 체가름(vibrating screen)을 이용하여 해쇄된 제1오염 토양을 제2오염 토양과 제3오염 토양으로 분리하는 단계; 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 분쇄된 제2오염 토양으로부터 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론을 이용하여, 분쇄된 제3오염 토양으로부터 10 내지 25μm 미만의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제4오염 토양과 10 내지 25μm 이상의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계; 제5오염 토양을 부유선별하여 광미인 제2정화토 및 정광인 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계; 선광 테이블(concentrating table) 또는 원심력농축기(Centrifugal Concentrator)를 이용하여, 부유선별에 의해 분리 회수된 광미에 잔류하는 중금속을 다시 한번 제거하여 제4정화토를 회수하는 단계; 및 중금속 추출 용액을 이용하여, 제4오염 토양으로부터 중금속을 추출 제거하여 제3정화토를 회수하는 단계;를 포함할 수 있다. 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 방법은 특히, 사격장 내 오염지역으로부터 회수된 오염 토양의 처리에 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 처리 방법에 있어, 상술한 미 오염토양, 제1정화토, 제3정화토, 제4정화토 또는 이들의 혼합물은 골재 또는 일반 토양으로 재활용 가능하다.
이하, 국내 미군기지 사격장에서 오염된 토양을 처리 대상으로 하여, 본 발명에 따른 처리 방법의 우수함을 실험적으로 입증하나, 본 발명이 하기에 제시되는 실시예에 의해 한정되어 해석될 수 없음은 물론이다.
(실시예)
도 4는 국내 미군기지 사격장에서 표준샘플링하여 채취된 오염 토양 시료의 X-선 회절 분석 결과로, 도 1과 같이, 오염 토양의 광물은 Quartz, Albite, Montmorillonite, Chlorite, Muscovite, Illite, Biotitie, Magnesiohornblende, Kaolinite로 구성된 것을 알 수 있다.
오염토양 시료를 토양오염공정정시험법에 의하여 이온크로마토그래피(ICP)를 이용하여 오염된 중금속량을 측정한 결과, 표 1과 같이 Pb이 6,050ppm, Cu가 2,815ppm, Zn가 280ppm으로 높게 나타났고 Cd, As, Cr, Ni은 토양오염우려기준에 적합한 것으로 나타났다. 따라서 주 오염 중금속물질은 Pb, Zn 및 Cu임을 알 수 있다.
(표 1)
Figure 112013020332143-pat00001
오염된 토양의 입도분포를 확인하기 위하여 표준체를 사용하여 20mm부터 325mesh까지 습식체가름을 수행하였으며, 그 결과를 표 2에 도시하였다. 표 2를 포함한 이후의 표에서 입단에 기재된 '+크기1'은 크기1의 체를 통과하지 못한 산물 즉, 크기1 이상의 입도를 갖는 산물을 의미하며, '-크기2'는 크기2의 체를 통과한 산물, 즉, 크기2 이하의 입도를 갖는 산물을 의미한다. 일 예로, '-10mesh ~ +16mesh'는 10 mesh의 체를 통과하며 16 mesh의 체를 통과하지 못한 산물을 의미하며, -20㎛는 20㎛ 이하의 크기를 갖는 산물을 의미한다. 습식체가름 수행결과 표 2에 나타낸 것과 같이 20mm 이상의 산물은 2.61wt% 이고, 325mesh 이하의 미립자 산물은 13.04wt%로 나타났다. 습식체가름 실험 후 20mm 이상의 산물에서는 오염물질의 원인인 사격장 탄환이 관찰되지 않았고, 20mm의 체를 통과하며 10mesh의 체를 통과하지 못한 산물에서는 탄환파편이 도 5와 같이 관찰되었다.
또한, 10mesh 이하의 산물을 주사전자현미경(SEM-EDS, JSM-6390A, Jeol社, Japan)으로 관찰한 결과 도 6과 같이 Cu, Pb, Zn 가 주성분으로 되어있는 탄환에 의한 오염이 관찰되었다. 이때, 도 6의 상측 도면은 오염 토양의 주사전자 현미경 사진이며, 하측 도면은 도 6의 상측 도면으로 관찰된 토양을 EDS 분석한 결과이다.
(표 2)
Figure 112013020332143-pat00002

사격장내 오염토양을 20mm 습식진동체로 20mm 이상의 산물과 20mm 이하의 산물로 체가름 하였다. 20mm 이하의 산물(제1오염 토양)을 대상으로, 어트리션 스크러버를 이용하여 해쇄를 수행한 후, 10mm 습식진동체를 이용하여 10mm 이상의 산물(제2오염 토양)과 10mm 이하의 산물(제3오염 토양)으로 체가름 하였다.
이후, 오프닝(opening) 간격이 13mm로 조절된 콘 크러셔를 이용하여 10mm 이상의 산물을 분쇄 한 후, 지그 세퍼레이터를 이용하여 10mm 이상의 산물로부터 중금속을 제거하여 정화토(제1정화토)를 얻었다.
10mm 이하의 산물(제3오염토양)을 전량 1400W 초음파 인가 또는 어트리션 스크러버(700rpm, 10분)로 분쇄한 후, 습식 사이클론을 이용하여 20㎛이하 산물을 분리 제거하였다.
분리된 20㎛ 이하의 산물의 오염 정도 및 3종류(Citric Acid, Ethlylene diamine tetraacetic acid (EDTA), Oxalic Acid) 중금속 추출용액을 사용하여 중금속이 추출 제거된 정화토(제3정화토)의 중금속 제거율을 표 3에 정리 도시 하였다. 중금속 추출 용액의 산 농도는 0.5M이었으며, 20㎛ 이하의 산물 : 중금속 추출 용액의 부피 비는 1 : 10이었으며, 20℃, 24시간동안 250 rpm으로 회분식 교반에 의해 중금속을 추출 제거하였다.
(표 3)
Figure 112013020332143-pat00003
표 3에서 알 수 있듯이, 중금속에 오염된 미립입자에서 중금속을 추출 제거하는데, EDTA가 매우 효과적임을 알 수 있다.
습식 싸이클론에 의해, 20㎛ 이하의 산물이 분리된 10mm 이하의 산물(제5오염토양)은 부유선별을 이용하여 중금속을 제거하였다. 부유선별 실험조건은 광액농도 15 중량%이었으며, 조건조에 포집제로 Na3PS2O2를 광액 1톤당 600g 첨가하였고, 기포제로는 Aerofroth 65 Frother(Cytec, USA)를 광액 1톤당 40g/ton 첨가하여 5분간 유지한 후 부유선별기에서 2분간 부유선별을 수행하였다. 1차 부유선별(조선) 수행 후 광미(Tailing)를 다시 한번 2차 부유선별(청소부선)을 수행하였고, 이때 나온 광미를 다시 3차 부유선별(청소부선)을 수행한 후 나온 광미를 마지막으로 4차 부유선별(청소부선)을 수행하여 정화토(Tailing)를 얻었다.
부유선별을 수행하여 얻은 정화토(제2정화토)를 다시 선광 테이블(Concentrating Table, Wilfly, No. 13A, USA)을 사용하여 충격수 150, 반변경사 4°로 다시 한번 중금속을 제거하여 최종 정화토(제4정화토)를 얻었다.
아래의 표 4는 각 단계별로 수득되는 정화토의 중량비 및 각 정화토에 잔류하는 중금속 함량 및 중금속 제겨율을 정리 도시한 것이다. 이때, 표 4의 용매 추출 산물은 EDTA에 의해 추출 제거된 경우이다. 이때, 부선 중금속 정광은 부유 선별에 의해 정광으로 분리 회수된 중금속을 의미하며, 비중 중금속 정광은 선광 테이블에 의해 분리 회수된 중금속을 의미하며, 비중 경광물(정화토)는 부유 선별에 의해 분리 회수된 광미를 선광 테이블로 다시 중금속을 제거하여 얻어진 정화토를 의미한다.
(표 4)
Figure 112013020332143-pat00004
아래의 표 5는 표 4의 결과가 얻어진 처리 방법에서, 제3오염토양의 분쇄시, 초음파 인가 대신 로드밀(90rpm, 10분)을 이용하여 분쇄한 것을 제외하고, 동일한 방법을 이용하여 오염토양을 처리한 결과이다.
(표 5)
Figure 112013020332143-pat00005
아래의 표 6은 표 4의 결과가 얻어진 처리 방법에서, 부유선별에 의해 얻은 정화토(제2정화토)를 대상으로, 선광 테이블 대신 원심력 농축기(Falcon Concentrator, Model SB 40, Canada)를 이용하여 중금속을 제거한 것을 제외하고 동일한 방법을 이용하여 처리한 결과이다. 이때, 비중 중금속 정광은 부유 선별에 의해 분리 회수된 광미를 다시 원심력 농축기로 선별하여 분리 회수된 중금속을 의미하며, 비중 경광물(정화토)는 부유 선별에 의해 분리 회수된 광미를 원심력 농축기로 다시 중금속을 제거하여 얻어진 정화토를 의미한다.
(표 6)
Figure 112013020332143-pat00006

(비교예)
실시예와 동일한 오염 토양 샘플을 이용하고, 실시예와 동일하게 습식 진동 체가름을 수행하여, 20mm 이상의 산물을 오염 토양 샘플로부터 분리한 후, 나머지 20mm 이하의 산물에 대해 어트리션 스크러버를 이용하여 해쇄를 수행하였다.
이후, 어트리션 스크러버에 의해 해쇄된 20mm 이하의 산물을 10 mesh 및 48 mesh의 체를 이용하여, 습식 진동 체가름을 수행하여, 10 mesh의 체를 통과하지 못한 산물(이하, -20mm/+10mesh 산물), 10 mesh의 체를 통과하나 48 mesh의 체를 통과하지 못한 산물(이하, -10mesh/+48mesh 산물) 및 48mesh를 통과한 산물(이하, -48mesh 산물)을 분리하였다.
분리된 -20mm/+10mesh 산물은 실시예와 동일하게 콘 크러셔를 이용한 분쇄 및 지그 세퍼레이터를 이용한 비중선별이 수행되었으며, -10mesh/+48mesh 산물은 나선형 비중선별기(Concentrating Spiral Separator)를 이용하여 중금속 정광과 경광물(정화토)로 분리하였다. 나선형 비중선별기의 운전 조건은 30중량%의 광액을 사용하였다. 나선형 비중선별기는 일정농도의 광액을 펌프를 이용하여 상부에 보내면 나선형 홈을 타고 중력의 영향으로 내려갈 때 광석입자들에 작용하는 힘은 중력, 부력, 물의 압력, 원심력, 마찰력등의 작용을 받아 비중이 큰 광물입자들은 홈이 낮은 안쪽으로 모리고 비중이 작은 광물입자들은 물과 함께 나선형 바깥의 높은 곳으로 모이게 되어 이를 분리하게 되는 원리이며, 광물입자크기가 10mesh 내지 48 mesh일 때 가장 효율적인 분리가 가능한 선별 방법이다.
마지막으로 -48mesh 산물은 미립자 표면에 붙어 있거나 광물 기공속에 들어있는 중금속을 제거하기위하여 아지테이터(agitator), 1400W 초음파 인가 또는 어트리션 스크러버(700rpm, 10분)로 해쇄, 단체분리 또는 토양 표면에 오염된 중금속을 박리한 후, 부유선별을 수행하였다. 부유선별 실험조건은 실시예와 동일하였다.
표 7은 비교예에 따른 오염 토양 처리 결과를 정리 도시한 것으로, 아지테이터에 의해 -48mesh 산물에 대한 분쇄가 수행된 경우이다.
(표 7)
Figure 112013020332143-pat00007

표 8은 비교예에 따른 오염 토양 처리 결과를 정리 도시한 것으로, 어트리션 스크러버에 의해 -48mesh 산물에 대한 분쇄가 수행된 경우이다.
(표 8)
Figure 112013020332143-pat00008
이러한 비교예의 결과로부터, 본 발명과 같이 중금속으로 오염된 미립 입자들을 제거하지 않고서는 비중선별이나 부유선별에 의해 오염 토양에 함유된 중금속의 제거율, 특히 Zn의 제거율이 그 한계가 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. a) 중금속 오염 토양을 제1 입도 분리하여, 미오염 토양과 제1오염 토양을 분리하는 단계;
    b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 해쇄된 제1오염 토양을 제2 입도 분리하여, 중금속 파편을 함유하는 제2오염 토양과 제3오염 토양을 분리하는 단계;
    c) 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론(hydrocyclone)을 이용하여 분쇄된 제3오염 토양으로부터 일정 크기 미만의 미립 오염토양인 제4오염 토양과 일정 크기 이상의 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계; 및
    d) 상기 제5오염 토양을 부유선별하여 제2정화토 및 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계;
    를 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 처리방법은
    c) 단계 후,
    e) 중금속 추출 용액을 이용하여, 상기 제4오염 토양으로부터 중금속을 추출 제거하여 제3정화토를 회수하는 단계;를 더 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 처리방법은
    d) 단계의 상기 부유 선별이 수행된 후, 선광 테이블(concentrating table) 또는 원심력농축기(Centrifugal Concentrator)를 이용하여, 상기 부유선별의 광미(Tailing)인 제2정화토에 잔류하는 중금속을 제거하여 제4정화토를 회수하는 단계를 더 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 c) 단계의 습식 싸이클론시, 분급 기준이 되는 상기 일정 크기는 10 내지 25μm인 중금속 오염 토양의 처리방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 제1오염 토양의 해쇄는 어트리션 스크러버(attrition scrubber) 및 초음파 인가에서 하나 이상 선택된 방법을 이용하여 수행되는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 a) 단계의 제1입도 분리 및 상기 b) 단계의 상기 제2 입도 분리는 각각 진동식 체가름(vibrating screen)에 의해 수행되는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1입도 분리시 체눈의 크기는 18mm 내지 22mm이며, 상기 제2입도 분리시 체눈의 크기는 1mm 내지 5mm인 중금속 오염 토양의 처리방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 c) 단계는
    c1) 콘 크러셔(cone crusher)를 이용하여 제2오염 토양을 분쇄하는 단계;
    c2) 지그 세퍼레이터(jig seperator)를 이용하여 분쇄된 제2오염 토양을 비중선별하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하는 단계;
    를 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 c) 단계는
    c3) 어트리션 스크러버(attrition scrubber), 초음파(ultrasonic), 로드밀(rod mill) 및 볼밀(ball mill)에서 하나 이상 선택되는 수단을 이용하여 제3오염 토양을 분쇄하는 단계;
    c4) 습식 싸이클론을 이용하여, 분쇄된 제3오염 토양으로부터 10 내지 25μm 미만의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제4오염 토양과 10 내지 25μm 이상의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계;
    를 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 d) 단계의 부유선별은 정선 및 1 내지 5회의 청소부선을 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 중금속 추출 용액은
    시트르산(citric acid), 에틸렌디아민사아세트산(EDTA; ethylene diamine tetraacetic acid) 및 옥살산(oxalic acid)에서 하나 이상 선택된 산을 함유하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 처리방법은
    a) 체눈의 크기가 18mm 내지 22mm인 진동식 체가름(vibrating screen)을 이용하여 중금속 오염 토양을 미오염 토양과 제1오염 토양으로 분리하는 단계;
    b) 분리된 제1오염 토양을 해쇄한 후, 체눈의 크기가 1mm 내지 5mm인 진동식 체가름(vibrating screen)을 이용하여 해쇄된 제1오염 토양을 제2오염 토양과 제3오염 토양으로 분리하는 단계;
    c) 제2오염 토양을 분쇄한 후, 비중선별을 이용하여, 제1정화토 및 제1중금속광물을 분리 회수하고, 제3오염 토양을 분쇄한 후, 습식 싸이클론을 이용하여, 분쇄된 제3오염 토양으로부터 10 내지 25μm 미만의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제4오염 토양과 10 내지 25μm 이상의 크기를 갖는 미립 오염토양인 제5오염 토양을 분리하는 단계;
    d1) 상기 제5오염 토양을 부유선별하여 광미인 제2정화토 및 정광인 제2중금속광물을 분리 회수하는 단계;
    d2) 선광 테이블(concentrating table) 또는 원심력농축기(Centrifugal Concentrator)를 이용하여, 상기 부유선별에 의해 분리 회수된 광미에 잔류하는 중금속을 제거하여 제4정화토를 회수하는 단계; 및
    e) 중금속 추출 용액을 이용하여, 상기 제4오염 토양으로부터 중금속을 추출 제거하여 제3정화토를 회수하는 단계;
    를 포함하는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 미오염 토양, 제1정화토, 제3정화토, 제4정화토 또는 이들의 혼합물은 골재 또는 일반 토양으로 재활용 되는 중금속 오염 토양의 처리방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 a) 단계의 중금속 오염 토양은 사격장 내 오염 토양인 중금속 오염 토양의 처리방법.
KR1020130024821A 2013-03-08 2013-03-08 중금속 오염 토양의 처리방법 KR101287434B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130024821A KR101287434B1 (ko) 2013-03-08 2013-03-08 중금속 오염 토양의 처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130024821A KR101287434B1 (ko) 2013-03-08 2013-03-08 중금속 오염 토양의 처리방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101287434B1 true KR101287434B1 (ko) 2013-07-19

Family

ID=48997635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130024821A KR101287434B1 (ko) 2013-03-08 2013-03-08 중금속 오염 토양의 처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101287434B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104563056A (zh) * 2013-10-23 2015-04-29 宋在洪 利用空气微泡浮扬法去除海洋沉积土的方法
KR101562803B1 (ko) * 2015-04-01 2015-10-27 동아대학교 산학협력단 응집제가 함유된 미세광미로부터 중금속 제거방법
KR101651375B1 (ko) * 2015-11-13 2016-08-26 한국광해관리공단 중금속 오염 토양용 정화장치
KR20160116840A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 한국광해관리공단 중금속 오염 토양용 자력선별장치 및 이를 이용하는 선별방법
KR101709716B1 (ko) * 2016-10-19 2017-03-08 전북대학교산학협력단 중금속으로 오염된 입자들의 재활용 방법
KR101869734B1 (ko) * 2017-02-07 2018-06-21 이상섭 오염 퇴적토의 처리 방법 및 이를 이용한 재활용 매립토

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003183741A (ja) 2001-12-13 2003-07-03 Dowa Mining Co Ltd 金属汚染土壌の処理方法
JP2005279529A (ja) 2004-03-30 2005-10-13 Jfe Engineering Kk 重金属汚染土壌の浄化方法
KR20090044514A (ko) * 2007-10-31 2009-05-07 한국지질자원연구원 인위적 중금속 오염토양의 정화를 위한 고도 선별처리 방법
KR100995147B1 (ko) 2010-05-25 2010-11-18 주식회사 태서산업 친환경적인 사격장 오염토양의 물리적 처리방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003183741A (ja) 2001-12-13 2003-07-03 Dowa Mining Co Ltd 金属汚染土壌の処理方法
JP2005279529A (ja) 2004-03-30 2005-10-13 Jfe Engineering Kk 重金属汚染土壌の浄化方法
KR20090044514A (ko) * 2007-10-31 2009-05-07 한국지질자원연구원 인위적 중금속 오염토양의 정화를 위한 고도 선별처리 방법
KR100995147B1 (ko) 2010-05-25 2010-11-18 주식회사 태서산업 친환경적인 사격장 오염토양의 물리적 처리방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104563056A (zh) * 2013-10-23 2015-04-29 宋在洪 利用空气微泡浮扬法去除海洋沉积土的方法
KR20160116840A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 한국광해관리공단 중금속 오염 토양용 자력선별장치 및 이를 이용하는 선별방법
KR101715375B1 (ko) 2015-03-31 2017-03-22 한국광해관리공단 중금속 오염 토양용 자력선별장치 및 이를 이용하는 선별방법
KR101562803B1 (ko) * 2015-04-01 2015-10-27 동아대학교 산학협력단 응집제가 함유된 미세광미로부터 중금속 제거방법
KR101651375B1 (ko) * 2015-11-13 2016-08-26 한국광해관리공단 중금속 오염 토양용 정화장치
KR101709716B1 (ko) * 2016-10-19 2017-03-08 전북대학교산학협력단 중금속으로 오염된 입자들의 재활용 방법
KR101869734B1 (ko) * 2017-02-07 2018-06-21 이상섭 오염 퇴적토의 처리 방법 및 이를 이용한 재활용 매립토
WO2018147628A1 (ko) * 2017-02-07 2018-08-16 이상섭 오염 퇴적토의 처리 방법 및 이를 이용한 재활용 매립토
US11571726B2 (en) 2017-02-07 2023-02-07 Sang-Seob LEE Method for disposing of contaminated deposit soil and recycled reclamation soil using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101287434B1 (ko) 중금속 오염 토양의 처리방법
JP5172026B1 (ja) 鉄類粒子及び重金属類を含有する水性泥状物の処理システム
JP2006116397A (ja) 汚染土壌の洗浄方法及び洗浄装置
KR20050053669A (ko) 토양의 정화 방법
CN114178046B (zh) 一种烧绿石的选矿方法
JP3682670B2 (ja) 土壌からの重金属類の回収方法
KR100995147B1 (ko) 친환경적인 사격장 오염토양의 물리적 처리방법
JP2014180595A (ja) 汚染土壌の処理方法
US6422393B1 (en) Recovery from fine froth flotation feed (slimes)
KR102241009B1 (ko) 불소 오염토양 부유선별 방법 및 시스템
KR101693575B1 (ko) 중금속 오염토양 처리장치 및 처리방법
US6915908B2 (en) Method of decontaminating soil
JP4190669B2 (ja) 汚染物質が付着した粒状体の処理方法及びその装置
KR100928062B1 (ko) 인위적 중금속 오염토양의 정화를 위한 고도 선별처리 방법
JP2008036525A (ja) 浄化土壌の生産システム、浄化土壌の生産方法
JP5818096B2 (ja) セシウム汚染土壌の洗浄処理方法
JP2005028290A (ja) 重金属汚染土壌の処理方法
JP2000005702A (ja) 固形廃棄物からの金属回収法および装置
US20220001391A1 (en) System and method for recovering desired materials using a ball mill or rod mill
JP5276779B2 (ja) ダイオキシン類によって汚染された底質・土壌の浄化方法
KR101129876B1 (ko) 고농도 중금속 오염 토양의 복합적 정화방법
JP4351930B2 (ja) 汚染土壌の洗浄方法
JP2013178147A (ja) セシウム汚染土壌の洗浄処理方法
JP4551152B2 (ja) 比重選別機および比重選別方法
JP6618039B2 (ja) 除染土壌処理装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160713

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee