KR101535274B1 - 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석면 함유 물질과 옥살산을 1:0.002 - 1:1의 무게비로 혼합한 후 90 - 110 ℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질의 무해화방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에 관한 것이다.
석면(asbestos)은 산업적으로 활용되는 산업원료광물 중 하나로서 상품명 또는 광석명으로 불린다. 상품명으로서는 아스베스토스가 일반적이며 광석명은 사문석, 감람석 혹은 광물명을 그대로 사용하기도 한다.
석면의 산업적 이용은 19세기 초부터 기록되고 있으며 본격적 채굴은 19세기 말 캐나다, 이탈리아, 소련에서 이루어진 것으로 알려져 있다. 20세기 초에 들어 석면의 수요가 자동차 브레이크 라이닝, 클러치 및 가스킷 등의 용도로 이용되기 시작하면서 급증하게 된다. 세계 2차 세계대전이 석면의 활용도를 다양화시켜 2차 대전 이후 수백만 톤의 석면이 북미의 개발과 유럽의 재건에 사용되었다. 한국에서도 새마을 운동의 일환으로 농촌의 초가지붕을 모두 슬레이트 지붕으로 교체하였다.
한편, 석면류 광물들은 공통적으로 섬유 집합체 즉 다발 형태로 산출되며, 주변 암체로부터 쉽게 분리되고 더 작은 조각으로 벽개면을 따라 쪼개진다. 이 섬유들은 높은 인장력을 보이며 단경 대 장경의 비율이 20~1000을 가지는 긴 길이를 갖는다. 육안으로 셀룰로오스(cellulose)와 같은 유기질 섬유와 특성이 있으며, 실을 만들 수 있을 만큼 유연한다. 그러나 석면류 광물들이 모두 위험한 것은 아니며 섬유 형태를 이루고 있을 경우에만 위험하다. 석면먼지는 일단 호흡기를 통하여 흡입되어 건강상의 문제를 일으키지만 석면먼지를 흡입하였다고 하여 무조건 질병이 발생하는 것도 아니다. 길이가 5㎛ 이상이고, 직경이 2㎛ 이하이면서 그 비(aspect ratio)가 5:1 이상인 석면먼지가 주로 폐조직에 부착하여 질병을 일으키는 것으로 알려져 있다. 직업적으로 석면먼지의 흡입량도 많고 또 흡입기간도 오래된 경우에 일반적으로 폐암에 걸리지만 그것도 석면을 흡입한 지 20 내지 40년 후에 질병이 나타나는 것으로 알려져 있다. 석면이 일으키는 질병에는 석면폐, 폐암, 중피종, 흉막비후 등이 있다.
상기한 바와 같이 석면은 환경적으로 위험하므로 석면이 폐기물로 발생할 경우 이를 안전하게 처리해야 하는데 석면은 현재 적당한 장소에 대부분 매립처리 하고 있으나, 전처리 없이 매립하는 것은 금지되어 있다. 매립시에는 전처리 공정이 필수적이어서 공정이 복잡해져 불리하며 비용이 증가하고, 매립후 환경오염물질이 노출되는 등의 문제가 있으므로 과학적이고 안전하며 저비용으로 처리하는 기술개발이 절실하다. 특히 한국에서는 2011년에 석면이 1% 이상인 모든 물질에 대해 취급 및 이동 등 모든 행위를 불법으로 규정하였다.
지금까지 개발된 처리방법 중에서 화학적 처리방법으로는 표면을 강산으로 처리하여 섬유상 구조를 제거하는 방법, 고온에서 가열하여 용융시키는 방법 등이 있으나, 이러한 방법은 석면 자체가 갖고 있는 유해성보다 사용되는 용액으로부터 더 큰 문제를 야기시킬 수 있거나 고온 가열로 인해 상당히 많은 에너지가 소요되며 처리비용이 많이 드는 문제가 있다. 또한, 종래 방법으로 석면을 제거하는 경우에는 석면을 50 내지 90% 정도 제거할 수 있지만, 석면이 1% 이상 포함된 경우에는 취급 및 이동이 법적으로 금지되어 있어 석면을 99% 이상 제거할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명과 관련된 종래 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2012-0110425호(발명의 명칭: "석면 무해화 처리방법 및 이에 사용되는 칼슘화합물 반응액", 공개 일자: 2012.10.10.)가 있다.
따라서, 본 발명은 석면 일부, 예를 들어 90% 정도로만 제거하는 종래 방법을 극복하기 위한 것으로, 제철제강 사업에서 다양하게 사용되는 사문석에 포함된 석면 또는 석면을 포함하는 폐슬레이트를 옥살산과 저온 열처리를 통해 99% 이상 무해화할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
또한 종래의 방법 특히 미국 및 일본에서 개발된 방법들은 석면을 제거하지 않고 현재의 존재상태를 유지하기 위해 현장에서 석면이 포함된 물질에 표면코팅하는 방법으로써 본원의 특허목적 및 방법과 완전히 상이하다. 즉 본원의 특허는 석면이 포함된 물질을 다른 곳으로 이전하기 위해 분리시켜 이동시키기 직전에 현장에서 석면을 무해화시키는 방법이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 석면 함유 물질과 옥살산을 1:0.002 - 1:1의 무게비로 혼합한 후 90 - 110 ℃에서 열처리하여 상기 석면 함유 물질의 석면을 99% 이상 제거하는 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법을 제공한다.
여기에서 석면이란 백석면(chrysotile)을 의미한다.
상기 석면 함유 물질은 자연산 사문석 또는 폐슬레이트인 것을 특징으로 한다.
상기 자연산 사문석은 파쇄 혹은 분쇄되는 것을 특징으로 한다.
상기 자연산 사문석은 크기에 전혀 상관없으나, 석면 제거 공정의 효율을 위해 파쇄 또는 분쇄될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 폐슬레이트는 크기에 전혀 상관없으나, 석면 제거 공정의 효율을 위해 파쇄 또는 분쇄될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 옥살산은 수도물, 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에 희석되는 것을 특징으로 한다.
상기 파쇄는 조크러셔(Jaw crusher) 및 콘크러셔(Cone crusher)로 수행될 수 있고, 상기 분쇄는 미분쇄기(Pulverizer)로 수행될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 석면 함유 물질에 포함된 석면의 섬유구조를 분해하여 능면체 형태로 재결정화시킴으로써 석면의 유해성을 99% 이상 제거할 수 있고, 90 - 110 ℃에서 짧은 시간에 처리할 수 있으므로 유해한 석면을 현장에서 대량으로 처리할 수 있다.
또한, 유기산과 저온 열처리를 이용함으로써 종래 수열 반응 후 분리수단으로써 원심 분리기 또는 프레스 필터 등을 이용해야 하는 별도의 공정이 필요하지 않아 대량처리가 가능하고 처리비용이 저렴하며, 강산을 사용하지 않아 강산 취급에 따른 위험성을 없애고 환경오염을 방지할 수 있으며 중화반응을 이용하므로 알칼리 수로 세척하는 추가 공정이 필요하지 않다.
또한, 제철제강 공정에서 사용되는 사문석, 폐슬레이트 및 기타 석면 제품, 예를 들어 100% 석면으로 만들어진 옷 또는 제철소 깔판 등의 고농도 석면의 처리에도 응용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 자연산 사문석의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 과정을 나타내는 사문석의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에서 폐슬레이트의 처리 전과 후의 X-선 회절분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에서 폐슬레이트의 처리 전과 후의 폐슬레이트의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에서 100% 석면으로 이루어진 물질의 처리 전과 후의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 자연산 사문석의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 과정을 나타내는 사문석의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에서 폐슬레이트의 처리 전과 후의 X-선 회절분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에서 폐슬레이트의 처리 전과 후의 폐슬레이트의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에서 100% 석면으로 이루어진 물질의 처리 전과 후의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 석면 함유 물질과 옥살산을 1:0.002 - 1:1의 무게비로 혼합한 후 90 - 110 ℃에서 열처리하여 상기 석면 함유 물질의 석면을 99% 이상 제거하는 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법은 석면이 1% 이상인 모든 물질에 대해 취급 및 이동 등 모든 행위를 불법으로 규정한 법을 극복하기 위한 것으로 석면 함유 물질에 포함된 석면의 섬유구조를 분해하여 능면체 형태로 재결정화시킴으로써 석면의 유해성을 99% 이상 제거할 수 있고, 90 - 110 ℃에서 단시간 동안 저온 열처리하여 무해화할 수 있으므로 유해한 석면을 대량으로 처리할 수 있다. 따라서 이동식 차량 등에 처리설비를 적재하여 현장에서 간편하게 석면을 완전히 무해화 처리할 수 있다. 또한, 유기산과 저온 열처리를 이용함으로써 종래 수열 반응 후 분리수단으로써 원심 분리기 또는 프레스 필터 등을 이용해야 하는 별도의 공정이 필요하지 않아 대량처리가 가능하고 처리비용이 저렴하며, 강산을 사용하지 않아 강산 취급에 따른 위험성을 없애고 환경오염을 방지할 수 있으며 중화반응을 이용하므로 알칼리 수로 세척하는 추가 공정이 필요하지 않다. 나아가, 제철제강 공정에서 사용되는 사문석, 폐슬레이트 및 기타 석면 제품, 예를 들어 100% 석면으로 만들어진 옷 또는 제철소 깔판 등의 고농도 석면의 처리에도 응용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 1을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법은 석면 함유 물질을 옥살산과 혼합하는 단계 (S10)를 포함한다.
이때, 상기 석면 함유 물질은 자연산 사문석일 수 있고, 사문석에는 석면, 구체적으로 백석면을 포함하고 있으며, 사문석에 포함된 석면의 양은 1 내지 100%일 수 있다.
괴상의 자연산 사문석은 크기에 상관없지만 석면 제거 공정의 효율을 위해 0.1 내지 30 ㎜ 크기로 파쇄 혹은 분쇄될 수 있다. 상기 자연산 사문석의 파쇄는 조크러셔(Jaw crusher) 및 콘크러셔(Cone crusher)로 수행될 수 있고, 분쇄는 미분쇄기(Pulverizer)를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 자연산 사문석의 크기는 0.1 ㎜ 미만으로 파쇄 또는 분쇄될 수 있지만 0.1 ㎜ 미만으로 분쇄하기 위해서는 분쇄할 수 있는 장비 마련이 어렵고 파쇄 또는 분쇄 공정에 공정 시간이 많이 소요되므로 공정 비용이 크게 증가할 수 있기 때문에 0.1 ㎜ 이상인 것이 적절하다. 상기 자연산 사문석의 크기가 30 ㎜를 초과하는 경우에는 추후 제철 생산 공정시 사문석을 추가로 분쇄해야 하므로, 30 ㎜ 이하인 것이 적절하다.
또한, 상기 석면 함유 물질은 폐슬레이트일 수 있고, 폐슬레이트의 표면에는 석면이 존재하지만 석면 함유량이 균일하게 분포하는 것은 아니며, 통상적으로 폐슬레이트에 포함된 석면의 양은 10 내지 25 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법은 100% 석면으로 만들어진 옷, 신발 또는 제철소 깔판 등의 제품도 무해화할 수 있다.
상기 석면 함유 물질이 폐슬레이트인 경우 지붕재와 같은 큰 부피의 폐슬레이트를 파쇄 및 분쇄하지 않고도 폐슬레이트에 포함된 석면을 무해화 처리할 수 있지만, 1×1 ㎟ 내지 1×1㎡의 작은 부피로 파쇄 및 분쇄하여 이송 효율이나 무해화 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 폐슬레이트의 파쇄 및 분쇄는 상기 사문석의 파쇄 및 분쇄 공정과 동일하게 수행될 수 있으며, 상기 파쇄 및 분쇄된 폐슬레이트의 크기가 1x1 ㎜2 미만인 경우에는 폐슬레이트의 입자 크기가 작아 석면이 분진 등의 형태로 외부로 노출될 수 있고 표면 처리를 위해 과량의 옥살산이 소요될 수 있으며, 1x1 m2를 초과하는 경우에는 폐슬레이트의 이동이 용이하지 않고 유기산과의 반응을 위해 반응조의 크기가 증가할 수 있다.
상기 옥살산은 반응성이 높고 용융점이 낮아 추후 저온 열처리시 킬레이트 반응을 쉽게 유도할 수 있다.
또한, 상기 석면 함유 물질은 유기산과 1:0.002 - 1.0의 무게비로 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 석면 함유 물질은 비표면적을 계산하여 옥살산과의 혼합비를 하기 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
평균입도 = [6/(비표면적×비중)×1000]
이때, 비표면적은 ㎡/g, 입도는 ㎚, 비중은 g/㎤이다.
따라서, 비표면적은 [6/(평균입도×비중)×1000]이 되며, 상기 수학식 1에 따라 예를 들어 325 매쉬(40 마이크론), 200 매쉬(75 마이크론), 2 ㎜, 3 ㎜, 5 ㎜ 등의 파쇄 및 분쇄된 사문석의 비표면적은 각각 0.06 ㎡/g, 0.032 ㎡/g, 0.0012 ㎡/g, 0.0008 ㎡/g, 0.00048 ㎡/g이다.
그러나, 판상의 폐슬레이트의 경우 소형판은 60㎝×30㎝×1 ㎝ 정도이고, 대형판은 200㎝×90㎝×1 ㎝ 정도이며, 지붕재의 경우 200㎝×100㎝×1.5 ㎝ 정도로 다양하나, 보편적으로 180㎝×90㎝×1 ㎝ 정도이다. 하기 표 1은 상기 판상의 폐슬레이트의 비표면적을 계산한 것이다.
| 예 | 크기(㎝) | 비중 | 무게(Kg) | 비표면적(㎡/g) |
| 소형판 | 60×30×1 | 2.5 | 4.5 | 0.000084 |
| 대형판 | 200×90×1 | 2.5 | 45 | 0.000081 |
| 지붕재 | 200×100×1.5 | 2.5 | 75 | 0.000054 |
| 평균 지붕재 | 18×90×1 | 2.5 | 40 | 0.000081 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 판상의 폐슬레이트의 크기 변화에 따라 비표면적 변화는 크지 않은 것을 알 수 있다.
예를 들어, 평균입도가 325 매쉬(40 마이크론)를 기준으로 하여 1이라고 가정하였을 때, 화학양론적인 양만큼의 옥살산을 투입한다면 사문석과 옥살산은 1:1.4의 무게비로 혼합되어 반응하게 되며, 사문석 1000g 당 옥살산이 1400g이 필요하지만 5 ㎜ 사문석의 경우 옥살산 10 g 정도만 투입하여 무해화시킬 수 있다. 상기 투입량은 5 ㎜ 사문석의 표면 전체가 석면이라고 가정한 것이므로, 실제는 더욱 적은 양으로도 무해화시킬 수 있다. 상기 석면 함유 물질에 대한 옥살산의 무게비가 0.002 미만인 경우에는 석면이 완전히 무해화되지 않는 문제가 있고, 1.0을 초과하는 경우에는 공정 효율 대비 과량의 옥살산이 사용되어 경제적인 측면에서 비효율적일 수 있다.
상기 석면 함유 물질에 포함된 석면과 옥살산을 반응시킬 경우 옥살산은 건조 상태(dry condition) 또는 물, 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에 희석되어 사용될 수 있다. 건조 상태로 옥살산을 사용하면 석면 함유 물질과 균일하게 혼합되기 어렵지만, 수도물, 증류수 또는 탈이온수에 용해시켜 사용하면 석면 함유 물질에 균일하게 혼합 및 도포될 수 있고, 석면 함유 물질과 선택적으로 반응할 수 있으므로 물, 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에 희석시켜 사용하는 것이 적절하다.
다음으로, 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법은 상기 석면 함유 물질과 옥살산을 혼합한 후 90 - 110 ℃에서 열처리하는 단계(S20)를 포함한다.
상기 열처리는 90 - 110 ℃에서 30 분 동안 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도는 50℃에서도 가능하지만 3 - 4일 동안 기다려야 하는 문제가 있으므로 현장적용에는 문제가 발생하며, 110 ℃를 초과하는 경우에는 가열을 위해 과량의 에너지가 소모되어 공정 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.
상기 석면 함유 물질을 옥살산과 혼합하게 되면 하기 화학식 1과 같은 반응이 나타나고, 저온 열처리 온도에서 석면 함유 물질에서의 석면은 마그네슘 옥살레이트가 형성되는 킬레이트 반응이 일어나며, 마그네슘 옥살레이트가 형성되면서 이산화규소와 물을 발생시키는 중화반응이 일어난다. 이때 형성된 마그네슘 옥살레이트는 그 형태가 육면체 구조를 갖는 사각기둥 형태로 섬유상의 석면과는 구조가 상이하다.
[화학식 1]
Mg3Si2O5(OH)4 + 3C2H2O4 = 3MgC2O4 + 2SiO2 + 10H2O
실시예 1: 사문석으로부터 석면 제거 1
사문석 원광을 3 내지 5 ㎜ 정도의 크기가 되도록 파쇄 및 습식 분쇄하였다. 도 2는 사문석 원광을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 2b는 도 2a의 고배율 확대 사진이다.
증류수 100cc에 옥살산(C2H2O4·2H2O) 20g을 용해시킨 용액과 사문석 20g을 알루미나 반응용기에 넣은 후 100 ℃의 전기로에 넣고 약 30분 동안 저온 열처리시켜 사문석을 무해화시켰다.
실시예 2: 사문석으로부터 석면 제거 2
옥살산 6.5g을 용해시킨 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 사문석을 무해화시켰다.
실시예 3: 사문석으로부터 석면 제거 3
옥살산 1g을 용해시킨 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 사문석을 무해화시켰다.
실시예 4: 폐슬레이트로부터 석면 제거 1
폐슬레이트 판을 4 - 5 ㎜ 정도의 크기로 파쇄 및 습식 분쇄하고 현미경으로 파쇄 및 분쇄된 폐슬레이트 표면에 포함되어 있는 석면의 양을 측정하였다. 석면의 양은 13% 정도였다. 상기 파쇄 및 분쇄된 폐슬레이트의 비표면적을 측정하였으며, 파쇄 및 분쇄된 폐슬레이트 20g과 옥살산 20g이 용해된 용액을 혼합한 후 알루미나 반응용기에 넣고 100 ℃에서 30분 동안 열처리시켜 폐슬레이트를 무해화하였다.
실시예 5: 폐슬레이트로부터 석면 제거 2
폐슬레이트 20g과 옥살산 2g이 용해된 용액을 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 폐슬레이트를 무해화시켰다.
실시예 6: 폐슬레이트로부터 석면 제거 3
폐슬레이트 5g과 옥살산 2g이 용해된 용액을 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 폐슬레이트를 무해화시켰다.
실시예 7: 폐슬레이트로부터 석면 제거 4
폐슬레이트 4500g과 옥살산 45g이 용해된 용액을 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 폐슬레이트를 무해화시켰다.
실시예 8: 폐슬레이트로부터 석면 제거 5
폐슬레이트 4500g과 옥살산 9g이 용해된 용액을 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 폐슬레이트를 무해화시켰다.
비교예 1
폐슬레이트 판을 4 - 5 ㎜ 정도의 크기로 파쇄 및 분쇄된 폐슬레이트 4500g과 옥살산 5850g이 용해된 용액을 혼합한 후 알루미나 반응용기에 넣고 100 ℃에서 30분 동안 열처리시켜 폐슬레이트를 처리하였다.
비교예 2
폐슬레이트 20g과 옥살산 26g을 혼합하고, 85 ℃에서 열처리한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 폐슬레이트를 처리하였다.
실험예 1: 사문석의 처리 전과 후의 석면 함량 분석
석면 제거 전 사문석 원광에 포함된 석면 함량 및 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 상기 실시예 1 내지 3의 석면 함량을 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM)으로 분석하고, 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
석면 제거 전 사문석 원광에 포함된 석면은 약 3% 정도였다. 실시예 1의 경우에는 석면 제거 후 사문석에 석면이 관찰되지 않았으므로, 99% 이상의 석면이 제거된 것을 알 수 있고, 거의 모든 석면은 능면체의 마그네슘 옥살레이트로 변화된 것을 확인하였다. 실시예 2의 경우에도 석면 제거 후 사문석에 석면이 관찰되지 않았으므로, 99% 이상의 석면이 제거된 것을 알 수 있고, 석면은 모두 능면체의 마그네슘 옥살레이트로 변화된 것을 확인하였다. 실시예 3의 경우에는 석면 제거 후 0.05%의 석면이 관찰되었으므로, 99.0% 이상의 석면이 제거된 것을 알 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법으로 처리된 사문석의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 제거방법으로 사문석에 능면체의 마그네슘 옥살레이트가 형성된 것을 알 수 있다.
실험예 2: 폐슬레이트의 처리 전과 후의 석면 함량 분석
본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 실시예 4 내지 8의 석면 함량을 알아보기 위해 X-선 회절분석(XRD) 및 주사전자현미경(SEM)으로 분석하고, 그 결과를 도 5, 도 6 및 도 7에 나타내었다.
석면 제거 전 폐슬레이트에 포함된 석면은 13 중량% 정도였다. 실시예 4의 경우에는 석면 제거 후 폐슬레이트의 표면에서 약 0.01%의 석면이 관찰되었으므로 석면이 99.9% 제거된 것을 알 수 있고, 대부분의 석면은 능면체의 마그네슘 옥살레이트로 변화된 것을 알 수 있다. 실시예 5의 경우에는 처리 후 폐슬레이트의 표면에서 0.1% 이하의 석면이 관찰되었으므로 석면이 99% 이상 제거된 것을 알 수 있다. 실시예 6의 경우에는 처리 후 폐슬레이트의 표면에서 0.09% 이하의 석면이 관찰되었으므로, 석면이 99% 이상제거된 것을 알 수 있다. 실시예 7의 경우에도 처리 후 폐슬레이트의 표면에서 0.1% 이하의 석면이 관찰되었으므로 석면이 99% 이상 제거된 것을 알 수 있다. 실시예 8의 경우에는 0.1% 이하의 석면이 관찰되었으므로 석면이 99% 이상 제거된 것을 알 수 있다. 도 5는 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 폐슬레이트와 처리 전의 폐슬레이트의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 석면 제거 전의 폐슬레이트에는 석회석(calcite)과 석면의 주성분인 크리소타일(chrysotile)이 나타났으나(도 5a 참고), 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 폐슬레이트에는 마그네슘 옥살레이트가 X-선 회절 분석에서 나타났다(도 5b 참고).
도 6은 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 폐슬레이트와 처리 전의 폐슬레이트를 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 폐슬레이트의 표면에는 섬유상의 석면이 존재하는 것을 알 수 있으나(도 6a 참고), 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 폐슬레이트에는 섬유상의 석면이 발견되지 않았다(도 6b 참고).
또한, 도 7은 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 100% 석면 물질과 처리 전의 석면 물질을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 대부분의 석면은 섬유상으로 존재하는 것을 알 수 있고(도 7a 참고), 본 발명에 따른 제거방법으로 처리된 석면 물질은 섬유상의 석면이 발견되지 않았다(도 7b 참고).
하기 표 2는 상기 실시예 1 내지 8에서 사문석, 폐슬레이트와 옥살산의 양, 저온 열처리 온도, 시간 및 석면 제거율을 나타낸 것이다.
| 예 | 폐슬레이트 (g) |
옥살산 (g) |
무게비 | 열처리 온도 (℃) |
시간 (분) |
석면 제거율 (%) |
| 실시예 1 | 20 | 20 | 1:1 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 2 | 20 | 6.5 | 1:0.325 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 3 | 20 | 1 | 1:0.05 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 4 | 20 | 20 | 1:1 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 5 | 20 | 2 | 1:0.1 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 6 | 5 | 2 | 1:0.4 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 7 | 4500 | 45 | 1:0.01 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 실시예 8 | 4500 | 9 | 1:0.002 | 100 | 30 | 99 이상 |
| 비교예 1 | 4500 | 5850 | 1:1.3 | 100 | 30 | 약 95% |
| 비교예 2 | 20 | 26 | 1:1.3 | 85 | 30 | 약 90% |
지금까지 본 발명에 따른 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (9)
- 0.1 - 30㎜의 크기로 파쇄 또는 분쇄된 자연산 사문석 또는 1×1 ㎟ - 1×1 ㎡의 크기로 파쇄 또는 분쇄된 폐슬레이트와 옥살산을 1:0.002 - 1:1의 무게비로 혼합한 후 90 - 110 ℃에서 30분 동안 열처리하여 상기 자연산 사문석 또는 폐슬레이트에서의 섬유상 석면을 육면체 구조의 마그네슘 옥살레이트로 형성시켜 석면을 99% 이상 제거하는 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 폐슬레이트의 비표면적은 0.00048 - 0.06 ㎡/g인 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 옥살산은 수도물, 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에 희석되는 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 파쇄는 조크러셔(Jaw crusher) 및 콘크러셔(Cone crusher)로 수행되고, 상기 분쇄는 미분쇄기(Pulverizer)로 수행되는 것을 특징으로 하는 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법.
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| KR1020140010260A KR101535274B1 (ko) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | 저온 열처리를 이용한 석면 함유 물질로부터 석면을 99% 이상 제거하는 방법 |
| EP14155604.3A EP2772284B1 (en) | 2013-02-26 | 2014-02-18 | Method of removing asbestos from asbestos-containing materials by 99% through low temperature heat treatment |
| US14/189,519 US9079055B2 (en) | 2013-02-26 | 2014-02-25 | Method of removing asbestos from asbestos-containing materials by 99% through low temperature heat treatment |
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- 2014-01-28 KR KR1020140010260A patent/KR101535274B1/ko active IP Right Grant
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