KR101376158B1 - 저온에서의 산 처리에 의한 폐석면의 안정화 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 본 발명은 인체에 유해성을 가지는 석면의 성질을 인체에 무해하게 변화시켜 안정화 상태에서 폐기 및 재활용을 할 수 있도록 폐석면을 안정화처리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 폐석면을 분쇄하는 단계(S1); 분쇄된 폐석면을 약 pH 1~3의 산 용액에 함침되도록 혼합한 상태에서 약 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계(S2); 및 가열된 폐석면과 산 용액의 혼합물을 이산화탄소 가스와 접촉시키는 단계(S3)를 포함함으로써; 산 용액과의 접촉 및 가열에 의해 폐석면으로부터 용출된 Mg 이온이 이산화탄소와 결합되도록 하여 MgCO₃로 변환시키게 되는 것을 특징으로 하는 폐석면의 안정화 처리방법이 제공된다.

Description

저온에서의 산 처리에 의한 폐석면의 안정화 처리방법{Method for Treating Asbestos}

본 발명은 인체에 유해성을 가지는 석면의 성질을 인체에 무해하게 변화시켜 안정화 상태에서 폐기 및 재활용을 할 수 있도록 폐석면을 안정화 처리하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 폐석면을 약 300℃ 이하의 저온 상태에서 pH 1~3의 액상의 산에 노출시켜 폐석면을 이루는 MgO 성분에서 Mg의 용출이 용이하게 이루어질 수 있는 환경을 만든 후, 폐석면으로 분리된 Mg가 다시 물 및 공기와 만나 MgO로 전이되는 것을 막기 위하여 폐석면을 이산화탄소 가스와 접촉시킴으로써 MgCO₃가 형성되도록 하여 인체와 환경에 무해한 물질로 변화시키는 폐석면의 안정화 처리방법에 관한 것이다.

석면은 우수한 내열성 및 유연성, 내마찰성으로 인하여 산업 전반적으로 석면을 사용하여 왔다. 특히 건축자재에 많이 사용하여 왔는데 그 용도는 고형화 제품인 내장재, 외장재, 바닥재, 천장재 등 매유 다양하며, 비산성이 강한 것으로는 내화뿜칠재 및 배관 단열재, 보온재 등이 있다. 그러나 석면은 세계보건기구에서 1급 발암 물질로 규정하고 있으며 호흡기를 통하여 인체에 유입될 경우 폐암, 중피종, 석면폐증을 유발할 수 있다는 보고가 있다. 따라서 세계 각국에서는 석면의 사용을 규제하고 있으며, 이미 사용된 석면의 경우도 해체를 하고 있는 실정이다. 이러한 석면의 관리는 일반 대기 중에서의 석면 존재에 대한 관리와 석면 해체현장에서의 석면 관리로 구분할 수 있다. 우리나라의 경우 2007년 1월부터 석면의 수입 및 유통, 제조가 완전하게 금지되었기 때문에 현재 석면에 대한 문제는 사용에 대한 문제가 아니라 해체 및 유지관리, 그리고 석면 폐기물(폐석면)의 최종 처리에 대한 문제이다. 최근 매립장의 한계 등으로 인하여 단순 매립에 의한 폐석면의 처리가 점차 어려워지고 있고, 따라서 폐석면을 안전하게 처리하기 위한 기술의 개발이 매우 시습한 실정이다. 이러한 폐석면을 안정화처리함으로써 인체에 무해한 물질로 변환시키는 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0007953호에 개시된 기술이 존재한다.

한편, 최근 폐석면을 녹여서 처리하는 방법이 매립의 대안으로 제시되고 있으나, 폐석면은 그 성질상 내열성이 매우 우수하기 때문에, 폐석면의 용융을 위해서는 매우 높은 고온(1500℃ 이상)으로 폐석면을 가열하여야 하는데, 이 경우 초고온의 환경을 조성하기 위하여 투입되는 연료의 소모량이 커지고, 내열 용기 등의 제작에도 많은 비용이 소모되므로, 경제성이 매우 낮다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0007953호(2011. 01. 25. 공고) 참조.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 구체적으로는 폐석면을 안정화 처리하여 무해한 물질로 변환시킴에 있어서, 종래와 같이 소각로의 온도와 같이 매우 높은 고온(1500℃ 이상)이 아닌 상대적인 저온의 환경에서도 폐석면을 안정화 처리할 수 있는 방법을 제시함으로써, 경제성이 우수하여 실용화가 가능한 폐석면의 안정화 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 폐석면을 분쇄하는 단계; 분쇄된 폐석면을 약 pH 1~3의 산 용액에 함침되도록 혼합한 상태에서 약 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계; 및 가열된 폐석면과 산 용액의 혼합물을 이산화탄소 가스와 접촉시키는 단계를 포함함으로써; 산 용액과의 접촉 및 가열에 의해 폐석면으로부터 용출된 Mg 이온이 이산화탄소와 결합되도록 하여 MgCO₃로 변환시키게 되는 것을 특징으로 하는 폐석면의 안정화 처리방법이 제공된다.

이와 같은 본 발명에서, 폐석면과 산 용액의 혼합물을 가열하는 단계는, 300℃의 온도로 1기압의 환경하에서 24시간 동안 가열하거나 또는 300℃의 온도로 25기압의 환경하에서 가열하는 것에 의해 수행될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 폐석면을 안정화처리하여 인체에 무해한 물질로 변화시키게 되는데, 처리과정에서 폐석면과 산 용액의 혼합물을, 종래와 같이 1500℃ 이상의 매우 높은 고온으로 가열하는 것이 아니라, 상대적으로 낮은 온도인 약 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열하게 되며, 따라서 본 발명에서는 가열을 위한 열원으로서, 일반 가열기구를 이용할 수도 있고, 산업현장에서 버려지는 폐열을 이용할 수 있게 되고, 그만큼 폐석면의 처리에 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있게 되는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 폐석면의 안정화처리에 이산화탄소 가스를 사용하게 되는데, 이러한 본 발명의 처리방법에 사용되는 이산화탄소 가스는, 발전소 등의 산업설비에서 발생되는 것을 포집한 것이어도 무방하므로, 버려지는 이산화탄소 가스를 재활용할 수 있다는 장점과 더불어, 지구온난화의 원인으로 지적되는 이산화탄소 가스의 공기 중 무단 배출을 억제할 수 있게 되므로, 지구온난화 방지에도 일조하게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐석면 안정화 처리방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1에는 본 발명에 따른 폐석면 안정화 처리방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 흐름도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 폐석면 안정화 처리방법에서는, 우선 폐석면을 분쇄하여(S1), 분쇄된 폐석면을 약 pH 1~3의 산 용액에 함침되도록 혼합한 상태에서 약 250℃ 내지 300℃의 온도로 약 8시간 내지 24시간 동안 가열한다(S2). 가열시간은 가열될 때의 압력과 관련이 있는데, 약 300℃의 온도로 1기압의 환경하에서 가열할 경우에는 24시간 동안 가열하는 것이 바람직하며, 300℃의 온도로 25기압의 환경하에서 가열할 경우에는 8시간 동안 가열하면 충분하다. 이와 같이 폐석면을 산 용액과 혼합하여 저온의 상태로 가열하게 되면, 폐석면의 주요 성분인 MgO로부터 Mg 이온이 용출된다.

가열이 완료된 후에는, 폐석면과 산 용액의 혼합물을 이산화탄소 가스와 접촉시킨다(S3). 구체적으로는 오토클레이브와 같이 밀폐된 반응조 내에 폐석면과 산 용액의 혼합물을 배치하고, 반응조 내에 이산화탄소 가스를 공급함으로써, 폐석면과 산 용액이 혼합되어 만들어진 혼합물이 이산화탄소 가스에 노출되도록 함으로써, 이산화탄소 가스와 접촉되도록 만드는 것이다.

이와 같이, 이산화탄소 가스와의 접촉이 이루어지면, 산 용액과 가열에 의해 폐석면의 주요 성분인 MgO로부터 용출된 Mg 이온이, 이산화탄소와 결합되어 인체에 무해한 물질인 MgCO₃로 변환됨으로써 안정화가 이루어진다. 즉, 본 발명에서는 폐석면으로부터 분리된 Mg 이온이 이산화탄소 가스와 접촉하도록 함으로써, Mg 이온이 물 및 공기와 만나서 MgO로 전이되는 것을 방지하고, 인체에 무해한 물질인 MgCO₃로 변환되는 것이다.

이와 같이 폐석면을 인체에 무해한 물질로 변화시키게 되는 본 발명의 안정화 처리방법을 수행함에 있어서, 폐석면과 산 용액의 혼합물을, 종래와 같이 1500℃ 이상의 매우 높은 고온으로 가열하는 것이 아니라, 상대적으로 낮은 온도인 약 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열하게 된다. 따라서 본 발명에서는 가열을 위한 열원으로서, 일반 가열기구를 이용할 수도 있고, 산업현장에서 버려지는 폐열을 이용할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명의 처리방법에서 이용되는 이산화탄소 가스는, 발전소 등의 산업설비에서 발생되는 것을 포집하여 사용할 수 있으므로, 버려지는 이산화탄소 가스를 재활용할 수 있다는 장점과 더불어, 지구온난화의 원인으로 지적되는 이산화탄소 가스의 공기 중 무단 배출을 억제할 수 있게 되므로, 지구온난화 방지에도 일조하게 되는 장점이 있다. 한편, 본 발명에서 폐석면과 혼합되는 산 용액으로는 강산(强酸)을 이용할 수도 있지만, 폐석면의 처리 후, 산 용액의 재처리를 위한 비용발생 등을 피하기 위해서는, 약산인 초산이나 아세트산을 이용할 수도 있고, 산업현장에서 발생되는 폐산을 중화하여 이용할 수도 있다.

Claims (2)

1. 폐석면을 분쇄하는 단계(S1);
   분쇄된 폐석면을 pH 1~3의 산 용액에 함침되도록 혼합한 상태에서 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계(S2); 및
   가열된 폐석면과 산 용액의 혼합물을 이산화탄소 가스와 접촉시키는 단계(S3)를 포함함으로써;
   산 용액과의 접촉 및 가열에 의해 폐석면으로부터 용출된 Mg 이온이 이산화탄소와 결합되도록 하여 MgCO₃로 변환시키게 되는 것을 특징으로 하는 폐석면의 안정화 처리방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   폐석면과 산 용액의 혼합물을 가열하는 단계(S2)에서는,
   300℃의 온도로 1기압의 환경하에서 24시간 동안 가열하거나 또는 300℃의 온도로 25기압의 환경하에서 8시간 동안 가열하게 되는 것을 특징으로 하는 폐석면의 안정화 처리방법.

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