KR102173236B1 - Detoxification treatment method of asbestos construction materials - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 해체하려는 석면 건축자재에 대하여 침투형 반응제로 사전 전처리하는 단계와, 사전 전처리된 결과물에 대하여 파분쇄 하는 단계와, 상기 파분쇄가 이루어진 결과물에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하여 석면으로부터 용출된 Mg 이온이 MgCO3로 변환되게 하는 단계를 포함하며, 상기 침투형 반응제는 겔반응응집제, 습윤 분산제 및 물(H2O)을 포함하고, 상기 겔반응응집제는 알콕시실란, 물(H2O), 황산 및 알코올이 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질인 것을 특징으로 하는 석면 건축자재의 무해화 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 석면 건축자재의 무해화 처리뿐만 아니라 석면 건축자재의 해체 시에 석면의 비산을 방지할 수 있다.The present invention includes the steps of pre-treating the asbestos building material to be dismantled with a penetrating reaction agent, pulverizing the pre-pretreated result, and treating the resultant product with the pulverization with acid, Including the step of allowing the resultant product of acid treatment to react with carbon dioxide (CO 2 ) to convert Mg ions eluted from asbestos into MgCO 3 , and the penetrating reactive agent is a gel reaction coagulant, a wet dispersant, and water. (H 2 O), and the gel reaction coagulant is a material in which a gel state is formed by hydrolysis reaction of alkoxysilane, water (H 2 O), sulfuric acid and alcohol. It's about the method. According to the present invention, it is possible to prevent asbestos scattering at the time of dismantling asbestos building materials as well as detoxification treatment of asbestos building materials.
Description
본 발명은 석면 건축자재의 무해화 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석면 건축자재의 무해화 처리뿐만 아니라 석면 건축자재의 해체 시에 석면의 비산을 방지할 수 있는 석면 건축자재의 무해화 처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for detoxifying asbestos building materials, and more particularly, to a detoxifying treatment of asbestos building materials as well as detoxifying treatment of asbestos building materials that can prevent scattering of asbestos when dismantling asbestos building materials. It's about how.
일반적으로, 석면은 가격이 저렴하고, 다른 물질과 결합력이 뛰어나며, 기계적인 강도가 우수하고, 또한 불연성, 단열성, 내구성, 절연성, 보온성이 좋다. 이러한 이유로 석면이 함유된 물질을 이용한 각종 내·외장재가 건축 자재로서 오랫동안 사용되어 왔다. 건축 자재, 예컨데 석면 슬레이트 등의 건축용 자재, 방화재, 내화재, 보온재, 단열재, 전기 절연재, 전해막 용재, 브레이크 라이닝 용재 등의 다양한 용도에 석면이 광범위하게 사용되어 왔다.In general, asbestos is inexpensive, has excellent bonding strength with other materials, has excellent mechanical strength, and has good non-flammability, heat insulation, durability, insulation, and heat retention. For this reason, various interior and exterior materials using materials containing asbestos have long been used as building materials. Asbestos has been widely used in various applications such as building materials, for example, building materials such as asbestos slate, fireproof materials, fireproof materials, thermal insulation materials, insulation materials, electrical insulation materials, electrolytic film materials, and brake lining materials.
그러나, 석면은 아무리 작은 양에 노출되더라도 건강에 악영향을 끼치는 유해물질이다. 석면은 석면폐증, 폐암, 흉막이나 복막에 생기는 암인 악성중피종 등을 일으키는 원인이 된다. 석면은 섬유 형태가 가늘고, 날카로우며, 매우 뻣뻣하고, 특히, 체내 보존성이 높아 인체에 미치는 유해성이 매우 크다. 석면에 대한 최근의 연구결과를 살펴보면, 석면 분진을 장기간 호흡기를 통해 흡수하게 되면 석면폐(폐선유증), 폐암 악성 중피종 등을 유발하는 것으로 밝혀졌다.However, asbestos is a harmful substance that adversely affects health no matter how small it is exposed. Asbestos is the cause of asbestosis, lung cancer, and malignant mesothelioma, a cancer that occurs in the pleura or peritoneum. Asbestos has a fine fiber shape, sharpness, and very stiffness. In particular, it has a high degree of preservation in the body and has a very high harmfulness to the human body. Looking at the results of recent research on asbestos, it has been found that absorption of asbestos dust through the respiratory tract for a long period of time causes asbestos lung (pulmonary fibrosis), lung cancer, and malignant mesothelioma.
석면이 함유된 건축 자재와 같은 석면 함유 자재는 우리의 생활 환경에서 많이 사용되어 왔는데, 건강에 위험을 끼치지 않는 안전 노출량이란 없기 때문에 국민의 건강에 중대한 위협이 되고 있다. 석면의 유해성은 일찌기 알려져 있었지만, 석면 중 그나마 유해성이 덜한 백석면의 경우는 지금까지도 널리 쓰여 왔다.Asbestos-containing materials, such as building materials containing asbestos, have been widely used in our living environment, but since there is no safe exposure that does not pose a risk to health, they pose a serious threat to the health of the people. The harmfulness of asbestos was known for some time, but the case of white asbestos, which is less harmful among asbestos, has been widely used up to now.
하지만, 현재 국내는 물론 국외에서도 석면 사용을 법적으로 규제하고 있으며, 석면이 함유된 건축 자재의 사용 또한 규제하고 있는 상황이다. 그러나 규제 이전에 석면을 사용한 건축 자재가 많이 제조되었고, 많은 건물의 건축에 사용되었으며, 그 결과 석면 함유 자재가 시공된 건축물이 현재에도 별도의 조치 없이 존재하고 있는 실정이다. 특히 유동인구가 많은 공공시설물이나 교육시설물은 석면 함유 자재 사용 규제 이전에 건축된 시설물이 많은 실정이다.However, the use of asbestos is legally regulated not only in Korea but also abroad, and the use of building materials containing asbestos is also regulated. However, before the regulation, many building materials using asbestos were manufactured and used in the construction of many buildings. As a result, buildings with asbestos-containing materials still exist without any measures. In particular, public facilities or educational facilities with a large floating population have many facilities built before the use of asbestos-containing materials was regulated.
석면 건축자재는 해체과정에서 석면의 비산이 우려되기 때문에 습윤제를 도포한 후 해체를 실시하도록 규정하고 있다. Since asbestos building materials are concerned about scattering of asbestos during the dismantling process, dismantling is prescribed after applying a wetting agent.
습윤제는 일반적으로 계면활성제를 사용하고 있으며, 표면에 도포하여 먼지 발생을 억제하고 있다. Surfactants are generally used as wetting agents, and they are applied to the surface to suppress dust generation.
습윤제의 대부분은 계면활성제를 사용하고 있다. Most of the wetting agents use surfactants.
석면의 수입, 유통, 제조가 완전하게 금지되었기 때문에 현재 석면에 대한 문제는 사용에 대한 문제가 아니라 해체 및 유지관리, 그리고 석면 폐기물(폐석면)의 최종 처리가 문제되고 있다. 최근 매립장의 한계 등으로 인하여 단순 매립에 의한 폐석면의 처리가 점차 어려워지고 있고, 따라서 폐석면을 안전하게 처리하기 위한 기술의 개발이 매우 시급한 실정이다.Since the import, distribution and manufacture of asbestos is completely banned, the problem of asbestos is not a problem of use, but a problem of dismantling and maintenance, and the final treatment of asbestos waste (waste asbestos). Recently, due to limitations of landfill sites, it is becoming increasingly difficult to treat waste asbestos by simple landfilling, and therefore, the development of a technology for safely treating waste asbestos is urgently needed.
폐석면을 녹여서 처리하는 방법이 매립의 대안으로 제시되고 있으나, 폐석면은 그 성질상 내열성이 매우 높기 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.The method of dissolving and treating waste asbestos is suggested as an alternative to landfill, but waste asbestos has very high heat resistance due to its properties, so waste asbestos must be heated at a very high temperature (1500℃ or higher) to melt waste asbestos. In this case, there is a problem in that the economy is very low because the consumption of fuel input to create an environment of ultra-high temperature increases, and a large cost is also consumed in manufacturing a heat-resistant container.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 석면 건축자재의 무해화 처리뿐만 아니라 석면 건축자재의 해체 시에 석면의 비산을 방지할 수 있는 석면 건축자재의 무해화 처리 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a method for detoxifying asbestos building materials that can prevent scattering of asbestos when dismantling asbestos building materials as well as detoxifying treatment of asbestos building materials.
본 발명은, 해체하려는 석면 건축자재에 대하여 침투형 반응제로 사전 전처리하는 단계와, 사전 전처리된 결과물에 대하여 파분쇄 하는 단계와, 상기 파분쇄가 이루어진 결과물에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하여 석면으로부터 용출된 Mg 이온이 MgCO3로 변환되게 하는 단계를 포함하며, 상기 침투형 반응제는 겔반응응집제, 습윤 분산제 및 물(H2O)을 포함하고, 상기 겔반응응집제는 알콕시실란, 물(H2O), 황산 및 알코올이 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질인 것을 특징으로 하는 석면 건축자재의 무해화 처리 방법을 제공한다. The present invention includes the steps of pre-treating the asbestos building material to be dismantled with a penetrating reaction agent, pulverizing the pre-pretreated result, and treating the resultant product with the pulverization with acid, Including the step of allowing the resultant product of acid treatment to react with carbon dioxide (CO 2 ) to convert Mg ions eluted from asbestos into MgCO 3 , and the penetrating reactive agent is a gel reaction coagulant, a wet dispersant, and water. (H 2 O), and the gel reaction coagulant is a material in which a gel state is formed by hydrolysis reaction of alkoxysilane, water (H 2 O), sulfuric acid and alcohol. Provides a way.
상기 침투형 반응제는 겔반응응집제 23∼38 중량%, 습윤 분산제 1∼3.5 중량% 및 물 59∼74 중량%를 포함할 수 있다.The penetrating reaction agent may include 23 to 38% by weight of a gel reaction coagulant, 1 to 3.5% by weight of a wet dispersant, and 59 to 74% by weight of water.
상기 겔반응응집제는 알콕시실란 8∼22 중량%, 물(H2O) 2.4∼3.4 중량%, 황산 13∼23 중량% 및 알코올 52.5∼74.6 중량%가 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질일 수 있다.The gel reaction coagulant is a material in which 8 to 22% by weight of alkoxysilane, 2.4 to 3.4% by weight of water (H 2 O), 13 to 23% by weight of sulfuric acid and 52.5 to 74.6% by weight of alcohol are hydrolyzed to form a gel state. I can.
상기 알콕시실란은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane) 및 디메틸디에톡시실란(dimethyldiethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The alkoxysilane may include at least one material selected from the group consisting of tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, and dimethyldiethoxysilane.
상기 황산은 2∼10 %의 농도를 이루고 있는 황산 용액일 수 있다.The sulfuric acid may be a sulfuric acid solution having a concentration of 2 to 10%.
상기 알코올은 에탄올을 포함할 수 있다.The alcohol may include ethanol.
상기 겔반응응집제는 상기 알콕시실란과 상기 알코올을 혼합 교반하여 제1 용액을 준비하고, 물, 황산 및 알코올을 혼합 교반하여 제2 용액을 준비한 후, 상기 제2 용액을 교반하면서 상기 제1 용액을 서서히 첨가한 후, 교반을 유지하여 액상을 준비하고, 상기 액상을 60℃ 또는 60℃ 보다 낮은 온도로 가열 교반하여 상기 알코올을 증발시켜 상기 액상 100중량부 대비 38중량부 이하가 되도록 하여 제조된 것일 수 있다.The gel reaction coagulant prepares a first solution by mixing and stirring the alkoxysilane and the alcohol to prepare a second solution, and then mixing and stirring water, sulfuric acid and alcohol to prepare a second solution, and then stirring the second solution while preparing the first solution. After slowly adding, preparing a liquid by maintaining agitation, and by heating and stirring the liquid to a temperature lower than 60°C or 60°C to evaporate the alcohol so that it becomes 38 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of the liquid. I can.
산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하는 것은 350~500 ℃의 온도, 0.3~1.0 atm의 압력에서 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the reaction at a temperature of 350 to 500 °C and a pressure of 0.3 to 1.0 atm for the resultant acid treatment to react with carbon dioxide (CO 2 ).
본 발명에 의하면, 석면 건축자재의 무해화 처리뿐만 아니라 석면 건축자재의 해체 시에 석면의 비산을 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of preventing scattering of asbestos at the time of dismantling asbestos building materials as well as detoxifying treatment of asbestos building materials.
또한, 본 발명에 의하면, 실란 가수분해 공정을 통해 제조된 겔반응응집제는 결합말단기에 -OH(수산기)기를 가지고 있어 자체적으로 친수성 특성을 보유하게 된다. In addition, according to the present invention, the gel reaction coagulant prepared through the silane hydrolysis process has a -OH (hydroxyl group) group at the bonding end, so that it has hydrophilic properties by itself.
실란 가수분해를 통해 제조되는 겔반응응집제는 약산성을 띄게 되며, 액상으로 알칼리 기재 표면에 도포 시 침투 후 점차적으로 pH가 중성화시에 겔화되는 현상이 발생한다. pH 변화로 인해 석면 함유 자재의 표면뿐만 아니라 내부에 흡수된 겔반응응집제가 겔화됨으로써 석면 비산 방지효과가 우수하다.The gel reaction coagulant produced through silane hydrolysis becomes weakly acidic, and when it is applied to the surface of an alkali substrate in a liquid state, a phenomenon occurs when the pH is gradually neutralized after penetration. Due to the change in pH, the gel reaction coagulant absorbed inside as well as the surface of the asbestos-containing material is gelled, so that the effect of preventing asbestos scattering is excellent.
침투하여 겔화된 침투형 반응제는 겔형상 특성상 건조 경화되는 소요시간이 길어 석면 함유 자재의 철거 해체시에 석면의 비산을 억제하는 효과가 우수하다.Penetration-type reactants that have penetrated and gelled are excellent in suppressing the scattering of asbestos during the demolition and dismantling of asbestos-containing materials due to the nature of the gel shape.
본 발명의 침투형 반응제를 활용할 경우, 침투형 고형화 처리 효과로 인한 해체 단계에서 석면의 비산이 없고(해체 단계 관리 기준 이하), 해체 현장 비산 저감 효과로 인하여 개구부만 보양 후 해체가 가능하며(2차 적인 석면오염 폐기물의 감소), 석면 건축자재 무해화 처리를 위한 사전 전처리 효과가 있고, 무해화를 위한 산처리 과정에서 발생할 수 있는 강산(Strong acid) 전환을 방지하여 중성화 효과가 획득될 수 있다.In the case of using the penetration-type reactant of the present invention, there is no scattering of asbestos in the dismantling stage due to the penetration-type solidification treatment effect (less than the management standard for the dismantling stage), and due to the scattering reduction effect of the dismantling site, only the opening can be maintained and then dismantled ( Secondary reduction of asbestos contaminated waste), asbestos construction material detoxification treatment has a pre-treatment effect, and a neutralization effect can be obtained by preventing the conversion of strong acid that may occur in the acid treatment process for detoxification. have.
또한, 본 발명의 석면 건축자재의 무해화 처리 방법에 의하면, 매립장이 불필요하고, 2차 제품 원료의 확보가 가능하다.In addition, according to the method for detoxifying asbestos building materials of the present invention, a landfill site is unnecessary and secondary product raw materials can be secured.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail. However, the following embodiments are provided so that the present invention may be sufficiently understood by those of ordinary skill in the art, and may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It does not become.
발명의 상세한 설명 또는 청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In the detailed description of the invention or in the claims, when any one component "includes" another component, it is not construed as being limited to consisting of only the component unless otherwise stated, and other components are further included. It should be understood that it may contain.
본 발명은 석면 건축자재를 안정화 처리하여 무해한 물질로 변환시킴에 있어서, 종래와 같이 소각로의 온도와 같이 매우 높은 고온(1500℃ 이상)이 아닌 상대적인 저온의 환경에서도 석면 건축자재를 안정화 처리할 수 있는 방법을 제시한다. In the present invention, in converting asbestos building materials into harmless materials by stabilizing treatment, it is possible to stabilize asbestos building materials in a relatively low temperature environment, not very high temperature (1500°C or higher) like the temperature of an incinerator as in the prior art. Gives a way.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석면 건축자재의 무해화 처리 방법은, 해체하려는 석면 건축자재에 대하여 침투형 반응제로 사전 전처리하는 단계와, 사전 전처리된 결과물에 대하여 파분쇄 하는 단계와, 상기 파분쇄가 이루어진 결과물에 대하여 산(acid) 처리하는 단계와, 산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하여 석면으로부터 용출된 Mg 이온이 MgCO3로 변환되게 하는 단계를 포함하며, 상기 침투형 반응제는 겔반응응집제, 습윤 분산제 및 물(H2O)을 포함하고, 상기 겔반응응집제는 알콕시실란, 물(H2O), 황산 및 알코올이 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질이다. A method for detoxifying asbestos building materials according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of pre-treating the asbestos building material to be dismantled with a penetration-type reactant, crushing the pre-pretreated result, and the crushing. Including the step of treating an acid with respect to the resultant product, and allowing the resultant product to be treated with acid to react with carbon dioxide (CO 2 ) to convert Mg ions eluted from asbestos into MgCO 3 , The penetration-type reactant comprises a gel reaction coagulant, a wet dispersant and water (H 2 O), and the gel reaction coagulant forms a gel state by hydrolysis reaction of alkoxysilane, water (H 2 O), sulfuric acid and alcohol. It is a substance.
상기 침투형 반응제는 겔반응응집제 23∼38 중량%, 습윤 분산제 1∼3.5 중량% 및 물 59∼74 중량%를 포함할 수 있다.The penetrating reaction agent may include 23 to 38% by weight of a gel reaction coagulant, 1 to 3.5% by weight of a wet dispersant, and 59 to 74% by weight of water.
상기 겔반응응집제는 알콕시실란 8∼22 중량%, 물(H2O) 2.4∼3.4 중량%, 황산 13∼23 중량% 및 알코올 52.5∼74.6 중량%가 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질일 수 있다.The gel reaction coagulant is a material in which 8 to 22% by weight of alkoxysilane, 2.4 to 3.4% by weight of water (H 2 O), 13 to 23% by weight of sulfuric acid and 52.5 to 74.6% by weight of alcohol are hydrolyzed to form a gel state. I can.
상기 알콕시실란은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane) 및 디메틸디에톡시실란(dimethyldiethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The alkoxysilane may include at least one material selected from the group consisting of tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, and dimethyldiethoxysilane.
상기 황산은 2∼10 %의 농도를 이루고 있는 황산 용액일 수 있다.The sulfuric acid may be a sulfuric acid solution having a concentration of 2 to 10%.
상기 알코올은 에탄올을 포함할 수 있다.The alcohol may include ethanol.
상기 겔반응응집제는 상기 알콕시실란과 상기 알코올을 혼합 교반하여 제1 용액을 준비하고, 물, 황산 및 알코올을 혼합 교반하여 제2 용액을 준비한 후, 상기 제2 용액을 교반하면서 상기 제1 용액을 서서히 첨가한 후, 교반을 유지하여 액상을 준비하고, 상기 액상을 60℃ 또는 60℃ 보다 낮은 온도로 가열 교반하여 상기 알코올을 증발시켜 상기 액상 100중량부 대비 38중량부 이하가 되도록 하여 제조된 것일 수 있다.The gel reaction coagulant prepares a first solution by mixing and stirring the alkoxysilane and the alcohol to prepare a second solution, and then mixing and stirring water, sulfuric acid and alcohol to prepare a second solution, and then stirring the second solution while preparing the first solution. After slowly adding, preparing a liquid by maintaining agitation, and by heating and stirring the liquid to a temperature lower than 60°C or 60°C to evaporate the alcohol so that it becomes 38 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of the liquid. I can.
산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하는 것은 350~500 ℃의 온도, 0.3~1.0 atm의 압력에서 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the reaction at a temperature of 350 to 500 °C and a pressure of 0.3 to 1.0 atm for the resultant acid treatment to react with carbon dioxide (CO 2 ).
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석면 건축자재의 무해화 처리 방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method for detoxifying asbestos building materials according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.
본 발명은 천장재로 상용되는 석면 건축자재의 무해화 처리 방법에 관한 것으로, 초종 방법에 의하여 생산된 벌레무늬 텍스로 대표되는 석면 건축자재 등의 무해화 처리 방법을 제시한다. The present invention relates to a method for detoxifying asbestos building materials commonly used as ceiling materials, and proposes a method for detoxifying asbestos building materials, such as asbestos-patterned tex produced by a method of planting.
해체하려는 석면 건축자재는 석면 건축자재 밀도 1.2±0.2g/㎤을 가지는 초조방식에 의하여 제작된 천장재를 대상으로 할 수 있다. Asbestos building materials intended to be dismantled may target ceiling materials manufactured by the paper-making method having a density of 1.2±0.2g/cm3 of asbestos building materials.
석면 건축자재를 실질적으로 무해화 처리하기 위한 대상은 석면 건축자재 중 가장 많이 활용한 용도( 교육시설, 국방시설, 일반 사무용 건축물 등)에 사용할 수 있다. Targets for substantially harmless treatment of asbestos building materials can be used for the most used asbestos building materials (educational facilities, defense facilities, general office buildings, etc.).
기술 구현이 가능하도록 온도와 압력을 순차적으로 적용한다. 온도 가열 후 CO2에 의한 압력 부여 방식을 적용한다.Temperature and pressure are applied sequentially to enable technology implementation. After temperature heating, the method of applying pressure by CO 2 is applied.
석면 섬유와 시멘트 입자를 완전히 분리하는 조건을 부여하며, 이 상태에서 무해화 공정을 실시한다. Conditions for completely separating asbestos fibers and cement particles are given, and detoxification process is performed in this state.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석면 건축자재의 무해화 처리 방법은 해체 단계 사전 전처리 공정, 파분쇄 공정, 산(acid) 처리 공정, 무해화 처리 공정으로 구분할 수 있다. 본 발명의 적용 과정에서 촉매제의 사전 처리, 석면 섬유와 시멘트 고형물과의 분리, 산(acid) 및 CO2에 의한 처리, 온도 및 압력을 부여한 반응 처리 등이 적용될 수 있다.The method for detoxifying asbestos building materials according to a preferred embodiment of the present invention can be classified into a pre-dismantling step, a crushing process, an acid treatment process, and a detoxification treatment process. In the application process of the present invention, pretreatment of a catalyst, separation of asbestos fibers and cement solids, treatment with acid and CO 2 , reaction treatment with temperature and pressure, and the like may be applied.
먼저, 해체하려는 석면 건축자재(예컨대, 천장재로 사용된 석면 건축자재) 등에 대하여 사전 전처리 공정을 수행한다. 천장재로 사용된 석면 건축자재 등의 해체 단계에서 침투형 반응제로 사전 전처리 공정을 수행한다. 이는 후술하는 산(acid) 처리를 대비하여 반응 촉진을 유도하고 석면의 비산을 방지하기 위함이다. 사전 전처리 공정은 비산 도포 형식을 적용하는 것이 바람직하다.First, a pre-treatment process is performed on the asbestos building material to be dismantled (eg, asbestos building material used as a ceiling material). In the dismantling stage of asbestos building materials used as ceiling materials, a pre-treatment process is performed with a penetrating reaction agent. This is to induce reaction acceleration and prevent scattering of asbestos in preparation for acid treatment described later. As for the pre-treatment process, it is preferable to apply a scattering coating type.
상기 침투형 반응제는 겔반응응집제, 습윤분산제 및 물을 포함한다. 상기 침투형 반응제는 겔반응응집제 23∼38 중량%, 습윤 분산제 1∼3.5 중량% 및 물 59∼74 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. The penetration-type reactive agent includes a gel reaction coagulant, a wetting and dispersing agent, and water. The penetration-type reactive agent preferably contains 23 to 38% by weight of a gel reaction coagulant, 1 to 3.5% by weight of a wet dispersant, and 59 to 74% by weight of water.
상기 겔반응응집제는 알콕시실란, 물(H2O), 황산 및 알코올이 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질이다. The gel reaction coagulant is a substance in which alkoxysilane, water (H 2 O), sulfuric acid and alcohol are hydrolyzed to form a gel state.
상기 겔반응응집제는 상기 침투형 반응제에 23∼38 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 겔반응응집제의 함량이 23중량% 미만 시 침투형 반응제의 농도가 낮아 반응 촉진 효과 및 비산방지 효과가 미흡할 수 있고, 38중량% 초과 시 농도가 높아 도포 표면에서 겔화로 인해 내부침투 특성이 저하될 수 있다.It is preferable that the gel-reaction coagulant is contained in an amount of 23 to 38% by weight in the penetration-type reactive agent. When the content of the gel-reaction coagulant is less than 23% by weight, the concentration of the penetrating reactive agent is low, so the reaction promoting effect and the anti-scattering effect may be insufficient.When the content of the gel reaction coagulant is higher than 38% by weight, the concentration is high and the internal penetration characteristic due to gelation on the coating surface This can be degraded.
상기 습윤분산제는 1.0∼3.5 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 습윤분산제의 함량이 1.0중량% 미만 시 겔반응응집제의 분산 특성이 부족할 수 있고, 3.5중량% 초과 시 과도한 습윤분산제에 의한 반응 촉진 효과 및 비산 방지 효과가 미흡할 수 있다.It is preferable that the wetting and dispersing agent is contained in an amount of 1.0 to 3.5% by weight. When the content of the wetting and dispersing agent is less than 1.0% by weight, the dispersing property of the gel reaction coagulant may be insufficient, and when the content of the wetting and dispersing agent is more than 3.5% by weight, the reaction promoting effect and the scattering prevention effect by the excessive wetting and dispersing agent may be insufficient.
상기 물(H2O)은 상기 침투형 반응제에 59∼74 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 물(H2O)의 함량이 59중량% 미만 또는 74중량% 초과 시 겔반응응집제의 과도한 농도 내지는 낮은 농도로 인해 반응 촉진 효과 및 비산 방지 효과가 저하될 수 있다.It is preferable that the water (H 2 O) is contained in an amount of 59 to 74% by weight in the penetration-type reactant. When the content of the water (H 2 O) is less than 59% by weight or more than 74% by weight, the reaction accelerating effect and the scattering prevention effect may be reduced due to an excessive or low concentration of the gel reaction coagulant.
상기 겔반응응집제는 알콕시실란 8∼22 중량%, 물(H2O) 2.4∼3.4 중량%, 황산 13∼23 중량% 및 알코올 52.5∼74.6 중량%가 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질일 수 있다.The gel reaction coagulant is a material in which 8 to 22% by weight of alkoxysilane, 2.4 to 3.4% by weight of water (H 2 O), 13 to 23% by weight of sulfuric acid and 52.5 to 74.6% by weight of alcohol are hydrolyzed to form a gel state. I can.
상기 겔반응응집제의 제조를 위한 원료는 알콕시실란, 물(H2O), 황산 및 알코올을 포함한다.Raw materials for the preparation of the gel reaction coagulant include alkoxysilane, water (H 2 O), sulfuric acid and alcohol.
상기 알콕시실란은 탄소(C) 결합이 많은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane) 및 디메틸디에톡시실란(dimethyldiethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane)을 사용한다. 상기 알콕시실란은 상기 겔반응응집제에 8∼22 중량% 함유되는 것이 바람직하다. The alkoxysilane may include at least one material selected from the group consisting of tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, and dimethyldiethoxysilane having many carbon (C) bonds, Most preferably, tetraethoxysilane is used. The alkoxysilane is preferably contained in an amount of 8 to 22% by weight in the gel reaction coagulant.
상기 물(H2O)은 상기 겔반응응집제에 2.4∼3.4 중량% 함유되는 것이 바람직하다. The water (H 2 O) is preferably contained in an amount of 2.4 to 3.4% by weight in the gel reaction coagulant.
상기 황산은 상기 겔반응응집제에 13∼23 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산은 2∼10 %의 농도, 더욱 바람직하게는 5 %의 농도를 갖는 것을 사용할 수 있다. The sulfuric acid is preferably contained in an amount of 13 to 23% by weight in the gel reaction coagulant. The sulfuric acid may be used having a concentration of 2 to 10%, more preferably 5%.
상기 알코올은 상기 겔반응응집제에 52.5∼74.6 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알코올은 바람직하게는 에탄올을 사용한다. It is preferable that the alcohol is contained in the gel reaction coagulant in an amount of 52.5 to 74.6% by weight. The alcohol is preferably ethanol.
상기 겔반응응집제는 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다. The gel reaction coagulant can be prepared by the following method.
알콕시실란과 알코올(예컨대, 알코올 전체 함량의 1/4 중량부)을 혼합 교반하여 제1 용액을 준비하고, 물, 황산 및 알코올(예컨대, 알코올 전체 함량의 3/4중량부)을 혼합 교반하여 제2 용액을 준비한 후, 상기 제2 용액을 교반하면서 상기 제1 용액을 서서히 첨가한 후, 교반(예컨대, 상온 또는 실온에서 24시간 이상 교반)을 유지하여 액상을 준비하고, 상기 액상을 60℃ 이하(60℃ 또는 60℃ 보다 낮은 온도)로 가열 교반하여 알코올을 증발시켜 초기 액상 100중량부 대비 38중량부 이하가 되도록 하여 고농도의 겔반응응집제를 제조한다. Prepare a first solution by mixing and stirring alkoxysilane and alcohol (eg, 1/4 parts by weight of the total alcohol content), and mixing and stirring water, sulfuric acid and alcohol (eg, 3/4 parts by weight of the total alcohol content) After preparing the second solution, stirring the second solution, slowly adding the first solution, and then maintaining agitation (eg, stirring at room temperature or room temperature for 24 hours or more) to prepare a liquid phase, and the liquid phase at 60° C. A high concentration gel reaction coagulant is prepared by heating and stirring at the following (60° C. or lower than 60° C.) to evaporate the alcohol so that it becomes 38 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of the initial liquid.
실란 가수분해 공정을 통해 제조된 겔반응응집제는 결합말단기에 -OH(수산기)기를 가지고 있어 자체적으로 친수성 특성을 보유하게 된다. The gel reaction coagulant prepared through the silane hydrolysis process has a -OH (hydroxyl group) group at the bonding end, so that it has hydrophilic properties by itself.
실란 가수분해를 통해 제조되는 겔반응응집제는 약산성을 띄게 되며, 액상으로 알칼리 기재 표면에 도포 시 침투 후 점차적으로 pH가 중성화시에 겔화되는 현상이 발생한다. pH 변화로 인해 석면 함유 자재의 표면뿐만 아니라 내부에 흡수된 겔반응응집제가 겔화됨으로써 석면 비산 방지효과가 우수하다.The gel reaction coagulant produced through silane hydrolysis becomes weakly acidic, and when it is applied to the surface of an alkali substrate in a liquid state, a phenomenon occurs when the pH is gradually neutralized after penetration. Due to the change in pH, the gel reaction coagulant absorbed inside as well as the surface of the asbestos-containing material is gelled, so that the effect of preventing asbestos scattering is excellent.
침투하여 겔화된 침투형 반응제는 겔 형상 특성상 건조 경화되는 소요시간이 길어 석면 함유 자재의 철거 해체시에 석면의 비산을 억제하는 효과가 우수하다.Penetration-type reactants that have penetrated and gelled are excellent in suppressing the scattering of asbestos during demolition and dismantling of asbestos-containing materials because the time required for drying and curing is long due to their gel-like properties.
본 발명의 침투형 반응제를 활용할 경우 획득할 수 있는 효과는 다음과 같다. 침투형 고형화 처리 효과로 인한 해체 단계에서 석면의 비산이 없고(해체 단계 관리 기준 이하), 해체 현장 비산 저감 효과로 인하여 개구부만 보양 후 해체가 가능하며(2차 적인 석면오염 폐기물의 감소), 석면 건축자재 무해화 처리를 위한 사전 전처리 효과가 있고, 무해화를 위한 산처리 과정에서 발생할 수 있는 강산(Strong acid) 전환을 방지하여 중성화 효과가 획득될 수 있다.The effects that can be obtained when using the penetration-type reactive agent of the present invention are as follows. There is no scattering of asbestos in the dismantling stage due to the penetration-type solidification treatment effect (less than the management standard for the dismantling stage), and due to the scattering reduction effect of the dismantling site, only the openings can be preserved and then dismantled (secondary reduction of asbestos polluted waste), asbestos There is a pre-treatment effect for detoxifying construction materials, and a neutralization effect can be obtained by preventing the conversion of strong acid that may occur during the acid treatment for detoxification.
사전 전처리된 결과물에 대하여 파분쇄 공정을 수행한다. 1차 파분쇄 공정으로 50mm 미만의 조각 형태의 분쇄(예컨대, 슈레더 파쇄기에 의한 분쇄)를 수행하고, 2차 파분쇄 공정으로 해머밀 등에 의한 석면섬유와 시멘트 입자 간의 완전 이탈을 유도하는 것이 바람직하다. 상기 파분쇄 공정을 통해 시멘트 입자 100mesh 통과분 이상의 분상화를 구현하는 것이 바람직하다. 경화된 시멘트 덩어리를 완전 분상화 한다.The pre-treated result is subjected to a pulverization process. It is desirable to perform crushing in the form of pieces of less than 50mm as the first crushing process (e.g., crushing by a shredder shredder), and induce complete separation between the asbestos fibers and cement particles by a hammer mill as the second crushing process. . It is preferable to implement the pulverization of more than 100 mesh passing minutes of cement particles through the pulverization process. The hardened cement mass is completely powdered.
파분쇄 공정이 수행된 결과물에 대하여 전처리 공정으로 산(acid) 처리를 수행한다. 옥살산, 아세트산, 중탄산 등을 이용한 산(acid) 처리를 수행한다. 상기 산(acid) 처리는 pH 1∼6, 더욱 바람직하게는 pH 3∼5 정도의 조건에서 수행하는 것이 바람직하다. 무중력 믹서를 통한 혼합 및 완전 분산 처리를 수행하고, 적정 함수율 유지를 위한 무중력 믹서 회전 단계 시 산 공급 장치를 적용하는 것이 바람직하다. 상기 산(acid) 처리 공정에 의해 폐석면의 주요 성분인 MgO로부터 Mg 이온이 용출되게 된다. Acid treatment is performed as a pretreatment process on the resultant product from which the pulverization process has been performed. Acid treatment is performed using oxalic acid, acetic acid, bicarbonate, and the like. The acid treatment is preferably carried out under conditions of pH 1-6, more preferably pH 3-5. It is preferable to perform mixing and complete dispersion treatment through a zero gravity mixer, and to apply an acid supply device in the step of rotating the zero gravity mixer to maintain an appropriate moisture content. Mg ions are eluted from MgO, which is a major component of waste asbestos by the acid treatment process.
산(acid) 처리 공정이 이루어진 결과물에 대하여 무해화 공정을 수행한다. 산(acid) 처리 공정이 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하여 무해화 공정을 수행한다. 예컨대, 오토클레이브와 같이 밀폐된 반응조 내에 산(acid) 처리 공정이 이루어진 결과물을 배치하고, 반응조 내에 이산화탄소 가스를 공급함으로써, 산(acid) 처리 공정이 이루어진 결과물이 이산화탄소 가스에 노출되도록 함으로써, 이산화탄소 가스와 반응되도록 만드는 것이다. 이와 같이, 이산화탄소 가스와의 접촉이 이루어지면, 폐석면의 주요 성분인 MgO로부터 용출된 Mg 이온이, 이산화탄소와 결합되어 인체에 무해한 물질인 MgCO3로 변환됨으로써 안정화가 이루어진다. 폐석면으로부터 분리된 Mg 이온이 이산화탄소 가스와 접촉하도록 함으로써, Mg 이온이 물 및 공기와 만나서 MgO로 전이되는 것을 방지하고, 인체에 무해한 물질인 MgCO3로 변환되는 것이다. 상기 무해화 공정은 350~500 ℃의 온도, 0.3~1.0 atm의 압력에서 수행하는 것이 바람직하다. CO2 농도는 30% 미만으로 설정하는 것이 바람직하다. 무해화 공정의 처리시간은 2시간/Batch 정도로 설정하는 것이 바람직하다. A detoxification process is performed on the result of the acid treatment process. A detoxification process is performed by allowing the resultant of the acid treatment process to react with carbon dioxide (CO 2 ). For example, by disposing the result of the acid treatment process in a sealed reaction tank such as an autoclave and supplying carbon dioxide gas into the reaction tank, the result of the acid treatment process is exposed to carbon dioxide gas, To make it react. In this way, when contact with carbon dioxide gas is made, Mg ions eluted from MgO, which is a major component of waste asbestos, are combined with carbon dioxide and converted into MgCO 3 , a material harmless to the human body, thereby stabilizing. By allowing Mg ions separated from waste asbestos to come into contact with carbon dioxide gas, Mg ions meet water and air and are prevented from being transferred to MgO, and are converted into MgCO 3 , a material harmless to the human body. The detoxification process is preferably performed at a temperature of 350 to 500 °C and a pressure of 0.3 to 1.0 atm. It is preferable to set the CO 2 concentration to less than 30%. The treatment time of the detoxification process is preferably set to about 2 hours/Batch.
본 발명에 의하면, 년간 100만톤의 석면 건축자재 안정화 처리를 수행할 수 있다. 매립장이 불필요하고, 2차 제품 원료의 확보가 가능하다.According to the present invention, it is possible to perform the stabilization treatment of 1 million tons of asbestos building materials per year. A landfill site is unnecessary, and it is possible to secure raw materials for secondary products.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, a preferred embodiment of the present invention has been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible by those of ordinary skill in the art.
Claims (8)
사전 전처리된 결과물에 대하여 파분쇄 하는 단계;
상기 파분쇄가 이루어진 결과물에 대하여 산(acid) 처리하는 단계;
산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하여 석면으로부터 용출된 Mg 이온이 MgCO3로 변환되게 하는 단계를 포함하며,
상기 침투형 반응제는 겔 상태를 이루고 있는 겔반응응집제 23∼38 중량%, 습윤 분산제 1∼3.5 중량% 및 물 59∼74 중량%를 포함하며,
상기 습윤 분산제는 계면활성제를 포함하고,
겔 상태를 이루고 있는 상기 겔반응응집제는 결합말단기에 -OH(수산기)기를 가지고 있어 친수성 특성을 갖고,
상기 겔반응응집제는 알콕시실란, 물(H2O), 황산 및 알코올이 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질이고,
상기 겔반응응집제는 알콕시실란 8∼22 중량%, 물(H2O) 2.4∼3.4 중량%, 황산 13∼23 중량% 및 알코올 52.5∼74.6 중량%가 가수분해 반응하여 겔 상태를 이루고 있는 물질이고,
상기 알콕시실란은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane) 및 디메틸디에톡시실란(dimethyldiethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고,
상기 겔반응응집제는 상기 알콕시실란과 상기 알코올을 혼합 교반하여 제1 용액을 준비하고, 물, 황산 및 알코올을 혼합 교반하여 제2 용액을 준비한 후, 상기 제2 용액을 교반하면서 상기 제1 용액을 서서히 첨가한 후, 교반을 유지하여 액상을 준비하고, 상기 액상을 60℃ 또는 60℃ 보다 낮은 온도로 가열 교반하여 상기 알코올을 증발시켜 상기 액상 100중량부 대비 38중량부 이하가 되도록 하여 제조된 것이고,
상기 산(acid) 처리는 pH 3∼5의 조건에서 수행하고,
산(acid) 처리가 이루어진 결과물이 이산화탄소(CO2)와 반응되게 하는 것은 350~500 ℃의 온도, 0.3~1.0 atm의 압력에서 수행하는 것을 특징으로 하는 석면 건축자재의 무해화 처리 방법.
Pre-treating the asbestos building material to be dismantled with a penetrating reaction agent;
Pulverizing the pre-treated result;
Acid treatment with respect to the resultant product of the pulverization;
Including the step of allowing the resulting product of acid treatment to react with carbon dioxide (CO 2 ) to convert Mg ions eluted from asbestos into MgCO 3 ,
The penetration-type reactive agent comprises 23 to 38% by weight of a gel reaction coagulant, 1 to 3.5% by weight of a wet dispersant, and 59 to 74% by weight of water,
The wetting and dispersing agent comprises a surfactant,
The gel reaction coagulant in a gel state has a -OH (hydroxyl group) group at the bonding end, so it has hydrophilic properties,
The gel reaction coagulant is a substance in which alkoxysilane, water (H 2 O), sulfuric acid and alcohol are hydrolyzed to form a gel state,
The gel reaction coagulant is a material in which 8 to 22% by weight of alkoxysilane, 2.4 to 3.4% by weight of water (H 2 O), 13 to 23% by weight of sulfuric acid and 52.5 to 74.6% by weight of alcohol are hydrolyzed to form a gel state. ,
The alkoxysilane includes at least one material selected from the group consisting of tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, and dimethyldiethoxysilane,
The gel reaction coagulant prepares a first solution by mixing and stirring the alkoxysilane and the alcohol to prepare a second solution, and then mixing and stirring water, sulfuric acid and alcohol to prepare a second solution, and then stirring the second solution while preparing the first solution. After adding slowly, a liquid phase is prepared by maintaining agitation, and the liquid phase is heated and stirred at a temperature lower than 60°C or 60°C to evaporate the alcohol so that it becomes 38 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of the liquid. ,
The acid treatment is performed under conditions of pH 3 to 5,
A method for detoxifying asbestos building materials, characterized in that the reaction of the resultant product of acid treatment with carbon dioxide (CO 2 ) is performed at a temperature of 350 to 500 °C and a pressure of 0.3 to 1.0 atm.
The method of claim 1, wherein the alcohol contains ethanol.
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| Niki Baccile 등, Journal of Materials Chemistry, Royal Society of Chemistry, 2009, Vol. 19, pp. 8537-8559. |
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