KR102417966B1 - 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물, 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 대하여, 액상형 중금속 흡착 고정화제 5 내지 30 중량부, 시멘트 70 내지 100 중량부, 및 모래 60 내지 100 중량부를 포함하는 블록 조성물로, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제는 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여, 산성 용액 5 내지 30 중량부, 및 분산제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하고, 40 내지 70 cP의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는, 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물에 관한 것이다.

Description

액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물, 및 이의 제조방법{Block composition containing liquid heavy metal adsorption immobilizing agent, and method for manufacturing the same}
본 발명은 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폐기물의 발생량은 인구변화, 산업발달 및 산업구조 변화 등에 따라 매년 증가 되고 있다. 국내 폐기물 총 발생량은 2013년에 380,709(톤/일)이었으나, 2018년에 430,713(톤/일)로 13% 증가 되었다. 빠른 도시화 및 산업의 고도화로 인하여 폐기물 발생량이 더욱 급격히 증가하고 있으며, 최근 코로나 19 바이러스 장기화로 인한 일회용품 사용 증가에 따라 발생량이 더욱 증가하고 있다. 발생한 폐기물 처리로 인한 심각한 환경오염 발생, 이에 따른 심각한 사회문제 발생으로 이어질 수 있다. 폐기물 중 생활폐기물은 쓰레기종량제실시, 일회용품의 규제 등 폐기물 발생 억제정책의 추진에 따라 발생량이 감소하는 경향을 보여왔으나, 최근 코로나 19 바이러스 사태로 인한 다양한 종류의 일회용품 사용의 급격한 증가로 인하여 생활폐기물 발생량이 다시 급격히 증가하고 있다.
2018년 폐기물의 처리방법별 실태를 살펴보면, 생활폐기물의 경우 매립 13.4%, 소각 24.6%, 재활용 62%의 비율을 나타내었다. 1993년에는 생활폐기물의 소각 비율이 2.4%의 비율을 나타내었지만, 매립에 의존하던 방법에서 소각처리 방법으로 변화하여 매립보다 소각처리 방법의 비율이 증가한 것이다. 또한, 사업장 폐기물의 경우 매립 12.6%, 소각 5.8%, 재활용 81.6%의 비율을 나타내었다. 또한, 환경부 2018년도 전국 폐기물 발생 및 처리현황에 따르면, 2018년 기준 소각재 총 발생량은 10,034(톤/일)이었으며, 5,445.3(톤/일)이 매립으로, 4,586(톤/일)이 재활용으로, 2.7(톤/일)이 재소각으로 처리되고 있다. 또한, 연소재의 발생량은 24,808(톤/일)이었으며, 4,778.4(톤/일)이 매립으로, 20,029.6(톤/일)이 재활용되고 있다. 이처럼 3백만(톤/년) 이상의 소각재와 연소재가 재활용되지 못하고 매립되는 상황이다. 이처럼 폐기물의 소각처리 비율이 높아짐에 따라 소각재와 염소 바이패스 더스트의 발생량이 더욱 증가하고 있다. 소각재와 염소 바이패스 더스트에 함유된 중금속 등은 생물학적으로 분해 불가능한 성분으로서 적절한 처리가 없는 한 쉽게 제거되지 않고 자연계에 지속적으로 존재하게 되며 또한 이들 물질이 자연환경 중으로 노출될 경우 생명체에 악영향을 끼칠 수 있어 지정폐기물 매립장의 확보가 필요하지만, 님비현상과 자원순환관리 정책으로 지정폐기물 매립장 신규허가가 나오지 않아 매립지의 확보가 어려운 상황이다.
소각재는 바닥재(Bottom ash), 비산재(fly ash)로 구성되는데, 바닥재는 소각로에서 연소 후 바닥에 남게 되는 잔여재이며, 비산재는 폐가스와 함께 이동하여 많은 중금속 성분들을 함유하고 있다. 비산재가 소각장에서 수은, 납, 카드뮴 등의 유해 중금속 함유량이 지정폐기물 판정 기준치를 초과하여 사회문제화된 후, 현재 새로이 건설 중이거나 계획 중인 소각장 시설에는 비산재 처리 시설이 별도로 설계에 반영되어 있다. 비산재는 최종적으로 고형화되어 매립 처리되어야 한다. 또한, 최근 바닥재에도 납, 카드뮴, 수은등의 유해중금속이 기준치 이상 함유되어 있다는 사실이 밝혀져, 바닥재에 대한 매립 반입제한 조치가 취해져 수도권 소각장에 많은 양의 소각재가 그대로 방치되어 큰 사회문제가 되었다. 이처럼 수은, 납, 카드뮴 등의 유해 중금속 함유량이 높은 소각재의 매립이나 재활용 등의 방법으로 처리하기 위해서는 소각재에 함유된 유해중금속의 고정화나 용출을 감소시키는 등의 안정화 처리 과정이 필요하다. 또한, 산업부산물 및 생활폐기물을 연료로 재활용하여 사용하는 시멘트 공정에서도 유해중금속으로 인한 여러 문제가 발생할 수 있다. 시멘트 산업에서는 부원료 및 보조 연료로 폐기물이 재활용되고 있으며, 폐기물 사용량 증가로 인해 공정 부산물(염소 바이패스 더스트)의 발생량이 증가하고 있다. 폐기물을 연료로 재활용할 때 발생하는 염소 바이패스 더스트의 주성분은 알칼리, 염소, 칼륨이며, 중금속이 함유되어 지정폐기물로 분류되고 있다. 염소 바이패스 더스트의 주요성분인 알칼리와 염소 성분은 킬른 동체 내부 코팅 또는 링을 형성하여 원료 이송을 방해하는 문제가 있다. 시멘트 제조공정에서는 염소 바이패스 시스템을 구축하고 있으며 이는 폐기물로 처리하거나 공장 내에서 재활용하고 있으며, 재활용을 실시하기 위해서는 염소 바이패스 더스트 내 중금속을 제거하거나 고정화하여 외부로 용출되지 않게 처리하는 안정화 처리 기술이 필요하다.
폐기물 용출시험법 기준에 의하면 여과액에는 납(Pb), 비소(As), 카드뮴(Cd)의 중금속 성분이 Pb 3 mg/kg, As 1.5 mg/kg, Cd 0.3 mg/kg 이하 수준이 되어야 한다. 국내 더스트의 중금속 함량은 0.05 내지 1% 미만이나, 일본의 경우 산업부산물 및 생활폐기물의 사용량 증가로 중금속 함량은 6% 대로 매우 높은 수준이다. 일본에서 염소 함유 폐기물의 시멘트 원료화 처리방법 및 처리장치를 개발하였다. 중금속, 알칼리 및 염소 등이 제거된 슬러지를 원료화 하는 방법이다. 슬러리 여과액의 중금속 제거 과정에서 응집제 또는 킬레이트제, 환원제의 첨가 후 전해 처리를 실시하여야 하므로, 폐기물 안정화 처리 공정이 복잡하고 높은 공정 비용이 발생하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 중금속 흡착 및 고정화 능력이 탁월한 보크사이트 잔사물을 활용하여 고형분의 소각재 및 염소 바이패스 더스트 등의 중금속을 고정화하여 환경에 중금속이 노출되지 않도록 하는 기술이 개발되었다.
보크사이트 잔사물은 Hematite, Gibbsite, Quartz등 다양한 형태의 미네랄을 함유하고 있어 수용액 상의 일정한 pH에서 서로 다른 형태의 전하를 가질 수 있는 성질을 가지고 있어 Zouboulis 등(1993)은 보크사이트 잔사물을 Ni(니켈)의 흡착제로 이용할 수 있다는 가능성을 제시하였고, 그 후 Apak 등(1998)이 Cu(구리), Cd(카드뮴), Pb(납)을 효과적으로 제거할 수 있다는 사실을 발표하였다. Altundogan 등(2000)과 Bertocchi 등(2006)은 보크사이트 잔사물을 이용한 As(비소) 흡착실험에서 적정한 pH 영역에서 흡착성능이 매우높은 것으로 보고하고 있다. 따라서 Cu, Pb, Zn, Cd, As 등 다양한 중금속을 함유하고 있는 산성배수의 처리에 보크사이트 잔사물이 효과적인 흡착제로 이용될 수 있다. 그러나 보크사이트 잔사물은 pH가 높아 인체에 유해할 수 있으며 알칼리 특성을 가진 상태에서 중금속 흡착 후에 흡착 고형물의 pH가 높아져 지정폐기물의 기준인 pH 12 초과일 경우 재활용에 어려워질 수 있는 문제가 있다. 또한, 보크사이트 잔사물은 수분이 40 ％ 함유된 머드형태로 발생되기 때문에 소각재 및 염소 바이패스 더스트 등의 중금속을 함유한 미세 고형분의 물질과 잘 섞이지 않는 문제가 있다. 보크사이트 잔사물과 중금속을 함유한 미세 고형분의 물질의 원활한 반응을 위해서는 보크사이트 잔사물과 고형분을 일정량 투입 후 다량의 물에 교반하여 필터나 여과 장치로 미세한 고형물을 정밀하게 여과한 후 알칼리 폐수를 안정적으로 처리하여야 하는 등 복잡한 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하고 보다 효과적으로 중금속을 흡착할 수 있는 보크사이트 잔사물로 제조된 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물을 개발하게 되었다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 특2003-0049396(2003.06.25)호가 제시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 특2003-0049396(2003.06.25)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 제조업 과정에서 발생한 부산물인 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 블록 조성물 소재로 재활용함으로써 환경오염을 방지하고, 종래의 블록 조성물 제조 기술보다 제조 비용을 절감할 수 있는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 함께 사용하여 고부가가치를 창출하고, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함함으로써, 블록 조성물은 매우 우수한 중금속 고정화 효과를 나타내며, 보다 더욱 우수한 내구성을 나타내는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 대하여, 액상형 중금속 흡착 고정화제 5 내지 30 중량부, 시멘트 70 내지 100 중량부, 및 모래 60 내지 100 중량부를 포함하는 블록 조성물로, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제는 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여, 산성 용액 5 내지 30 중량부, 및 분산제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하고, 40 내지 70 cP의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는, 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 보크사이트 잔사물의 고형분 함량은 35 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 산성 용액의 농도는 20 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 전술한 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물을 포함하는 건축자재에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 제조방법에 있어,
물을 첨가하여 고형분 함량이 35 내지 60 중량%인 보크사이트 잔사물을 제조하는 제 1단계;
상기 보크사이트 잔사물에 농도가 20 내지 60 중량% 산성 용액을 첨가하고 분산제를 첨가하여 액상형 중금속 흡착 고정화제를 제조하는 제 2단계;
소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트 중 하나 또는 이들의 혼합물에 시멘트 및 모래를 첨가하여 혼합물을 제조하는 제 3단계; 및
상기 혼합물에 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 첨가하는 제 4단계;를 포함하는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물은 종래에 폐기물로 버려지던 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 재활용하여 환경오염을 방지할 수 있으며, 폐기물을 원료로 이용하여 블록 조성물을 생산하기 때문에 기존 블록 조성물보다 생산단가를 더욱 낮출 수 있어, 보다 더욱 경제적일 수 있다. 또한, 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 함께 사용하여 고부가가치를 창출할 수 있다. 또한, 상기 블록 조성물은 보크사이트 잔사물에 산성 용액과 코어-쉘 형태의 분산제를 첨가하여 제조한 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함함으로써, 분산 효과가 더욱 우수하며, 보다 더욱 우수한 중금속 고정화 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 블록 조성물은 보다 더욱 우수한 내구성을 나타낼 수 있다.
이하 본 발명에 따른 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물, 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 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.
소각재의 매립이나 재활용 등의 방법으로 처리하기 위해서는 소각재에 함유된 유해중금속의 고정화나 용출을 감소시키는 등의 안정화 처리 과정이 필요하다. 그러나 폐기물 안정화 처리 공정이 복잡하고 높은 공정 비용이 발생하는 문제가 있다. 이에 보크사이트 잔사물이 효과적인 중금속 흡착제로 이용될 수 있으나 보크사이트 잔사물은 pH가 높아 인체에 유해할 수 있으며 알칼리 특성을 가진 상태에서 중금속 흡착 후에 흡착 고형물의 pH가 높아져 지정폐기물의 기준인 pH 12 초과일 경우 재활용에 어려워질 수 있는 문제가 있다. 또한, 보크사이트 잔사물은 수분이 40 중량％ 함유된 머드형태로 발생되기 때문에 소각재 및 염소 바이패스 더스트 등의 중금속을 함유한 미세 고형분의 물질과 잘 섞이지 않는 문제가 있다. 보크사이트 잔사물과 중금속을 함유한 미세 고형분의 물질의 원활한 반응을 위해서는 보크사이트 잔사물과 고형분을 일정량 투입 후 다량의 물에 교반하여 필터나 여과 장치로 미세한 고형물을 정밀하게 여과한 후 알칼리 폐수를 안정적으로 처리하여야 하는 등 복잡한 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 제조업 과정에서 부산물로 발생한 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 폐기하지 않고 블록 조성물로 재활용하여 폐기로 인한 환경오염을 방지할 수 있으며, 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 함께 사용하여 고부가가치를 창출할 수 있으며, 매우 우수한 중금속 고정화 효과를 나타낼 수 있으며, 보다 더욱 우수한 내구성을 나타낼 수 있는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물의 제조방법을 개발하기 위하여 거듭 연구한 끝에, pH가 높은 보크사이트 잔사물을 산용액으로 중화하고 코어-쉘 형태의 분산제를 첨가하여 액상형 중금속 흡착 고정화제로 제조하고, 이를 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 적정 함량으로 혼합할 경우 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상세하게, 본 발명의 일 예에 따른 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물은 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 대하여, 액상형 중금속 흡착 고정화제 5 내지 30 중량부, 시멘트 70 내지 100 중량부, 및 모래 60 내지 100 중량부를 포함하는 블록 조성물로, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제는 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여, 산성 용액 5 내지 30 중량부, 및 분산제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 대하여, 액상형 중금속 흡착 고정화제는 보다 좋게는 10 내지 30, 보다 더 좋게는 10 내지 20 중량부, 시멘트 70 내지 100 중량부, 및 모래 60 내지 100 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제는 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여, 산성 용액은 보다 좋게는 10 내지 30, 보다 더 좋게는 10 내지 20 중량부, 및 분산제는 보다 좋게는 0.2 내지 0.5, 보다 더 좋게는 0.3 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제는 40 내지 70, 보다 좋게는 40 내지 65, 보다 더 좋게는 40 내지 60 cP의 점도를 가지는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 보크사이트 잔사물의 점도가 40 cP 미만이면, 상기 블록 조성물로 제조된 블록의 경화 속도가 느려질 수 있다. 또한, 상기 보크사이트 잔사물의 점도가 70 cP 초과하면, 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물과 균일한 혼합이 이루어지지 않을 수 있다.
수산화알루미늄 제조 시 가성소다인 NaOH를 사용하여 용출하기 때문에 보크사이트 잔사물의 pH는 11 내지 12로 높은 상태를 나타내며, 세척 후에도 잔여량이 남아 있다. 따라서 보크사이트 잔사물에 산성 용액을 첨가하여 안정화하여야 한다. 상기 산성 용액은 증류수, 정제수 등의 물에 염산, 인산, 및 황산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 희석된 것일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게 황산 수용액일 수 있다. 염산의 경우 희석 발열과 중화 발열을 동시에 일으키면서 과다한 발열로 인한 유해가스가 발생하여 설비의 부식을 수반할 수 있으며, 염산의 중화물에서는 NaCl이 용출되어 식생물에 좋지 않은 영향을 끼치며, 인산의 경우 염산보다 반응은 안정적이나 가격이 비싸다는 단점이 있다. 또한, 황산 수용액을 중화제로 사용함으로써, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물에서 에트링자이트(Ettriingite) 생성이 더욱더 촉진될 수 있다.
또한, 상기 산성 용액의 농도는 20 내지 60 중량%, 좋게는 30 내지 60 중량%, 더 좋게는 40 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 또한, 상기와 같은 농도를 만족 함으로써, 보크사이트 잔사물을 포함하는 액상형 중금속 흡착 고정화제의 중금속 흡착능력이 향상될 수 있으며. 고정화된 물질의 pH의 안정화에도 우수한 영향을 줄 수 있다.
또한, 분산제는 각 물질이 용이하게 분산되어 응집되는 것을 방지하고, 내부의 마찰을 감소시켜 물질 간의 유동성과 이동성을 개선해주는 역할을 하며, 리그닌계, 나프날렌계, 멜라민계, 아크릴레이트계, 폴리카르복실레이트계, 및 폴리아크릴레이트계 등의 단량체로 이루어져 있다. 본원발명에서 상기 분산제는 아크릴레이트계 단량체가 쉘 형태로 코어 부분인 폴리아민 분자에 그래프트 중합된 코어-쉘 형태의 분산제일 수 있다. 아크릴레이트계 단량체가 쉘을 이루는 코어-쉘 형태의 분산제는 수용액 상에서 균질적인 분산이 더욱 잘 이루어져, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물은 더욱 우수한 중금속 흡착 효과를 나타낼 수 있다. 본 발명에서 코어는 코어를 형성하는 단량체가 중합되어 코어-쉘 공중합체의 코어 또는 코어층을 이루는 중합체 성분, 또는 공중합체 성분을 의미하는 것일 수 있으며, 본 발명에서 쉘은 쉘을 형성하는 단량체가 코어-쉘 공중합체의 코어에 그레프트 중합되어, 쉘이 코어를 감싸는 형태를 나타내는, 코어-쉘 공중합체의 쉘 또는 쉘층을 이루는 합체 성분, 또는 공중합체성분을 의미하는 것일 수 있다.
또한, 상기 블록 조성물에 포함되는 상기 소각 비산재의 구성성분은 10 내지 40 중량％의 강열감량(Lloss on ignition, LOI), 10 내지 35 중량％의 Cl-, 5 내지 30 중량％의 K2O, 5 내지 30 중량％의 CaO, 5 내지 20 중량％의 SiO2, 3 내지 15 중량％의 S, 2 내지 15 중량％의 Al2O3, 1 내지 10 중량％의 MgO, 0.5 내지 5 중량％의 Fe2O3, 0.1 내지 2 중량％의 Na2O 및 기타 미량성분을 포함할 수 있다. 또한, 상기 블록 조성물에 포함되는 상기 염소 바이패스 더스트의 구성성분은 20 내지 40 중량％의 CaO, 15 내지 40 중량％의 LOI, 10 내지 30 중량％의 K2O, 7 내지 25 중량％의 Cl-, 3 내지 20 중량％의 SO3, 1 내지 15 중량％의 SiO2, 0.5 내지 5 중량％의 Na2O, 0.5 내지 5 중량％의 Fe2O3, 0.5 내지 5 중량％의 Al2O3, 15 내지 35 중량％의 MgO, 및 기타 미량성분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제에 포함되는 상기 보크사이트 잔사물에서 고형분의 구성성분은 25 내지 50 중량％의 SiO2, 15 내지 40 중량％의 Fe2O3, 10 내지 30 중량％의 Al2O3, 3 내지 20 중량％의 Na2O, 1 내지 10 중량％의 CaO, 0.5 내지 5 중량％의 MgO 및 기타 미량성분을 포함할 수 있다.
상기와 같은 함량을 만족함으로써 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함함하는 블록 조성물은 매우 우수한 중금속 고정화 효과를 나타낼 수 있으며, 보다 더 우수한 내구성을 나타낼 수 있다. 또한, 종래에 폐기물로 버려지던 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 재활용하여 환경오염을 방지할 수 있으며, 폐기물을 원료로 이용하여 블록 조성물을 생산하기 때문에 기존 블록 조성물보다 생산단가를 더욱 낮출 수 있어 보다 더 경제적일 수 있다. 또한, 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트 및 보크사이트 잔사물을 함께 사용하여 고부가가치를 창출할 수 있다.
또한, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제 제조시, 첨가되는 보크사이트 잔사물의 고형분 함량은 35 내지 60 중량% 일 때, 보다 좋게는 40 내지 60 중량％ 일 때, 보다 더 좋게는 45 내지 60 중량％ 일 때, 산성 용액과의 반응이 더욱 촉진 될 수 있으며, 분산제와의 균일한 혼합이 이루어질 수 있다. 또한, 알맞은 점도를 나타내어 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물과의 균일한 혼합이 이루어질 수 있어 중금속 흡착 고정화제의 중금속 흡착능력이 더욱 우수하게 향상될 수 있다. 상기 보크사이트 잔사물의 고형분 외 나머지 성분은 물일 수 있다.
다음으로, 전술한 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
물을 첨가하여 고형분 함량이 35 내지 60 중량%인 보크사이트 잔사물을 제조하는 제 1단계;
상기 보크사이트 잔사물에 농도가 20 내지 60 중량%인 산성 용액을 첨가하고 분산제를 첨가하여 액상형 중금속 흡착 고정화제를 제조하는 제 2단계;
소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트 중 하나 또는 이들의 혼합물에 시멘트 및 모래를 첨가하여 혼합물을 제조하는 제 3단계; 및
상기 혼합물에 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 첨가하는 제 4단계;를 포함할 수 있다.
구체적인 일 예로, 상기 1단계에서 물을 첨가한 보크사이트 잔사물은 교반기에 투입하여, 500 내지 2,000 rpm으로 3 내지 10분 동안 교반할 수 있다. 또한, 상기 2단계에서 보크사이트 잔사물에 포함되어있는 가성소다를 중화하기 위해 산성용액을 첨가할 수 있으며, 보크사이트 잔사물과 혼합 과정에서 발생할 수 있는 발열을 최소화하고 중화 과정에서 발생할 수 있는 황성분의 가스발생을 최소화하기 위해 농도가 40 내지 60 중량%인 황산 용액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 3단계에서 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트를 혼합기에 투입하고 혼합기에 시멘트 및 모래를 투입한 뒤 1 내지 5 분 동안 혼합할 수 있으며, 혼합 후 물을 첨가할 수 있다. 시멘트 및 모래가 혼합되지 않은 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트에 물을 투입하게 되면 뭉치는 현상이 발생하여 균일한 혼합이 이루어지지 않을 수 있다. 상기 4단계에서 액상형 중금속 흡착 고정화제를 첨가하고 3 내지 10분 동안 교반할 수 있다.
이때, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.
순차적으로 상기와 같은 단계를 실시하여, 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물을 제조할 경우, 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물은 더욱 더 우수한 중금속 고정화 효과를 나타낼 수 있으며, 보다 더 우수한 내구성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물을 포함하는 건축자재는 매우 우수한 중금속 고정화 효과를 나타낼 수 있고, 보다 더 우수한 내구성을 나타낼 수 있다. 또한, 블록 조성물에서 에트링자이트(Ettriingite) 생성이 촉진될 수 있기 때문에 상기 건축자재는 추가적인 팽창제 첨가 필요 없을 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물, 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1]
하기 표 1의 성분 조성을 만족하는 보크사이트 잔사물에 물을 첨가하여 디졸버 고속교반기에 투입하고, 1,000rpm으로 3분 동안 교반하여, 고형분이 45 중량% 인 보크사이트 잔사물을 제조하였다. 상기 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여 농도가 50 중량%인 황산 수용액을 10 중량부 첨가하였다. 상기 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여 폴리아민-그래프트-메틸아크릴레이트(중량평균분자량:42,600)를 0.3 중량부 첨가하여 액상형 중금속 흡착 고정화제를 제조하였다.
시료명 구성성분(중량%)
보크사이트
잔사물		 SiO2 Fe2O3 Al2O3 Na2O CaO MgO 기타미량성분
38.8 22.8 16.1 10.0 3.4 0.2 잔량
[제조예 2 내지 6, 및 비교제조예 1 내지 4]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, 보크사이트 잔사물의 고형분 함량, 황산 수용액의 첨가량, 및 분산제의 첨가량을 달리한 것 외에 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교제조예 5]
분산제로 폴리카르복실산 암모늄염을 사용한 것 외에 제조예 4와 동일하게 진행하였다.
구분 보크사이트 잔사물 황산 수용액 분산제 점도
고형분(중량%) 중량부 농도(중량%) 중량부 중량부 cP
제조예 1 45 100 50 10 0.3 65
제조예 2 15 57
제조예 3 10 0.5 52
제조예 4 15 43
제조예 5 60 10 60
제조예 6 15 49
비교제조예 1 45 100 50 3 0.5 97
비교제조예 2 35 35
비교제조예 3 10 1 37
비교제조예 4 15 32
비교제조예 5* 15 0.5 46
비교제조예 5* : 분산제로 폴리카르복실산 암모늄염을 사용하였다.
[실시예 1]
하기 표 3의 성분 조성을 만족하는 소각 비산재를 리본믹서기에 투입하여 혼합하였다. 소각 비산재 100 중량부에 대하여 시멘트 및 모래를 각각 100중량부 투입하여 1분간 혼합하고 물을 50 중량부 첨가하여 1분간 더 혼합하였다. 소각 비산재 100 중량부에 대하여 상기 제조예 4(액상형 중금속 흡착 고정화제)를 10 중량부 투입하여 3분간 교반 혼합하고 물을 30 중량부 첨가하여 1분간 더 혼합하여 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물을 제조하였다.
시료명 화학조성(중량%)
소각 비산재 LOI Cl- K2O CaO SiO2 S Al2O3 MgO Fe2O3 Na2O 기타미량성분
16.4 16.1 11.8 10.9 10.1 7.3 4.8 2.8 1.2 0.5 잔량
[실시예 2]
고정화제를 20 중량부 첨가한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 3 내지 4]
소각 비산재 대신 하기 표 4의 성분 조성을 만족하는 염소 바이패스 더스트를 사용하고 고정화제의 첨가량을 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
시료명 화학조성(중량%)
염소 바이패스 더스트 CaO LOI K2O Cl- SO3 SiO2 Na2O Fe2O3 Al2O3 MgO 기타미량성분
24.4 24 22.3 13.2 5.9 2.7 1.3 1.3 1.1 0.7 잔량
[실시예 5 내지 8, 및 비교예 1 내지 5]
하기 표 5에 기재된 바와 같이, 소각 비산재, 염소 바이패스 더스트, 및 고정화제의 첨가량을 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
구분 소각
비산재		 염소 바이패스더스트 고정화제
제조예4 제조예6 비교 제조예 1 비교 제조예 3 비교 제조예 5
실시예 1 100 - 10 - - - -
실시예 2 20
실시예 3 - 100 10
실시예 4 20
실시예 5 50 50 10
실시예 6 20
실시예 7 - 10
실시예 8 20
비교예 1 50 50 3 - - - -
비교예 2 35
비교예 3 - 20
비교예 4 - 20
비교예 5 - 20
[특성 평가 방법]
1) 성분 분석
X선 형광 분석기(X-ray fluorescence spectrometer, XRF)를 사용하여, 보크사이트 잔사물의 조성 성분의 종류 및 함량을 측정하여 상기 표 1에 나타내었다. 또한, 소각 비산재의 조성 성분의 종류 및 함량을 측정하여 상기 표 3에 나타내었고 염소 바이패스 더스트의 조성 성분의 종류 및 함량을 측정하여 상기 표 4에 나타내었다.
또한, 원자흡수분광광도계(atomic absorbance spectrophotometer, AAS)를 사용하여, 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트의 중금속 함량을 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 및 비교예의 중금속 함량을 측정하여 하기 표 8에 나타내었다.
또한, 상기 실시예 및 비교예의 조성물을 성형틀에 넣어 블록으로 제조하고, 상기블록을 2일간 고형화시킨 후 이를 분쇄하여 폐기물 용출시험법에 의거하여 중금속을 분석하여 하기 표 9에 나타내었다.
2) 효능 평가
실시예 및 비교예의 조성물로 제조한 블록을 각각을 3일 및 7일 양생 후, KS F 2405에 따라 압축강도를 측정하여, 하기 표 9에 나타내었다.
또한, 실시예 및 비교예의 조성물로 제조한 블록의 흡수율을 측정하여, 하기 표 9에 나타내었다. 상기 제조한 블록을 양생 7일 후, 25 ℃의 물속에 24시간 동안 침지시킨 후, 물속에서 꺼내어 철망 위에 1분 동안 올려두어 물기를 뺀 후, 젖은 헝겊으로 표면을 닦아 내어 블록의 표건 질량(A)을 측정한 뒤, 건조기에 넣어 100 ℃ 의 온도에서 24시간 동안 건조하여 블록의 절건 질량(B)을 측정한 후, 하기 계산식 1에 따라 흡수율을 측정하였다.
[계산식 1]
흡수율(%) = (A-B)/B × 100
(상기 계산식에서 A는 블록의 표건 질량(g)이며, B는 블록의 절건 질량(g)이다.)
시료명 중금속 함유량(ppm)
Cr Cu CN Cd Hg Pb
소각 비산재 불검출 0.11 불검출 불검출 0.0018 31.44
염소 바이패스
더스트		 불검출 0.071 불검출 불검출 불검출 187.73
중금속 함유량(ppm)
구분 Cr Cu CN Cd Hg Pb
실시예 1 불검출 0.023 불검출 불검출 0.0006 1.86
실시예 2 0.01 0.0003 1.37
실시예 3 0.04 불검출 1.19
실시예 4 0.02 0.78
실시예 5 0.002 0.21
실시예 6 0.0009 0.1
실시예 7 0.009 0.0002 0.9
실시예 8 0.001 0.0008 0.42
비교예 1 0.0009 0.037 불검출 불검출 0.0051 2.7
비교예 2 불검출 0.025 0.0009 1.93
비교예 3 0.0001 0.032 0.0009 2.17
비교예 4 0.001 0.04 0.0005 2.92
비교예 5 0.03 0.8 0.0007 3.27
기준치 1.5 3 1 0.3 0.005 3
블록 조성물 중금속 함유량(ppm) 압축강도(kg/㎠) 흡수율(%)
Cr Cu CN Cd Hg Pb 3일 7일 7일
실시예 1 불검출 0.031 불검출 불검출 0.0005 0.76 168 207 5
실시예 2 0.019 0.0001 0.42 171 212 4
실시예 3 0.3 0.016 불검출 1.08 170 212 7
실시예 4 0.1 0.009 0.62 173 219 6
실시예 5 불검출 0.0004 0.21 181 228 5
실시예 6 0.0001 0.08 185 233 4
실시예 7 0.006 0.002 0.0001 0.8 149 182 7
실시예 8 0.002 0.007 불검출 0.31 165 193 7
비교예 1 0.6 0.037 불검출 불검출 0.0043 2.2 133 165 9
비교예 2 0.3 0.025 불검출 불검출 0.002 1.78 137 169 8
비교예 3 0.82 0.032 0.0029 1.92 123 151 9
비교예 4 1.38 0.04 0.0007 2.82 125 149 10
비교예 5 1.57 1.87 0.0052 3.01 148 177 8
기준치 1.5 3 1 0.3 0.005 3 130 7
상기 표 8을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 8의 중금속 함유량(ppm)은 구리(Cu)는 0.023 이하, 수은(Hg)은 0.0008 이하, 납(Pb)은 1.86 이하로 비교예 1 내지 5 대비 매우 우수하게 감소하였다. 특히, 실시예 6의 중금속 함유량(ppm)은 구리(Cu) 0.0009, 및 납(Pb) 0.1로 매우 낮은 중금속 함유량(ppm)을 나타내었다. 이는 고정화제로 제조예 4를 사용하고 이를 소각 비산재(50 중량부) 및 염소 바이패스 더스트(50 중량부) 100 중량부에 대하여 50 중량부를 첨가한 실시예 6으로 블록을 제조할 경우, 가장 우수한 중금속 고정화 효과를 나타냄을 의미할 수 있다.
또한, 상기 표 9을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 폐기물 공정시험법에 의거한 중금속 용출 실험 결과 실시예 1 내지 8로 제조된 블록의 중금속 함유량(ppm)은 크롬(Cr)은 0.3 이하, 구리(Cu)는 0.031 이하, 수은(Hg) 0.0005 이하 납(Pb)은 1.08 이하로 비교예 1 내지 5로 제조된 블록 대비 매우 우수하게 감소하였다. 특히, 실시예 6으로 제조된 블록의 중금속 함유량(ppm)은 구리(Cu) 0.0001, 및 납(Pb) 0.08로 매우 낮은 중금속 함유량(ppm)을 나타내었다. 또한, 실시예 1 내지 8로 제조된 블록의 3일 후 압축강도(kg/㎠)는 149 이상, 7일 후 압축강도(kg/㎠)는 최대 182 이상, 흡수율(%)은 7 이하로 비교예 1 내지 5로 제조된 블록 대비 압축강도가 높으며, 흡수율(%)이 낮아 우수한 내구성을 나타냄을 알 수 있다. 실시예 6으로 제조된 불록은 3일 후 압축강도(kg/㎠)가 185, 7일 후 압축강도(kg/㎠)가 233, 흡수율(%)이 4로 가장 우수한 압축강도와 낮은 흡수율을 나타내었다. 이는 고정화제로 제조예 4를 사용하고 이를 소각 비산재(50 중량부) 및 염소 바이패스 더스트(50 중량부) 100 중량부에 대하여 20 중량부를 첨가한 실시예 6으로 블록을 제조할 경우, 가장 우수한 중금속 고정화 효과를 나타내며, 높은 압축강도와 낮은 흡수율을 나타낼 수 있음을 의미할 수 있다.
이로부터 고형분이 45 중량%인 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여 농도가 50중량%인 황산 수용액 15 중량부와 폴리아크릴레이트가 쉘 형태로 중합된 코어-쉘 형태의 분산제 0.5 중량부를 첨가하여 제조한 물질을 소각 비산재(50 중량부) 및 염소 바이패스 더스트(50 중량부) 100 중량부에 대하여 20 중량부 첨가할 경우, 가장 우수한 중금속 고정화 효과를 나타낼 수 있으며, 높은 압축강도와 낮은 흡수율을 나타내어 우수한 내구성을 나타낼 수 있음을 명확하게 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 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 (5)

  1. 소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 100 중량부에 대하여, 액상형 중금속 흡착 고정화제 5 내지 30 중량부, 시멘트 70 내지 100 중량부, 및 모래 60 내지 100 중량부를 포함하는 블록 조성물로,
    상기 액상형 중금속 흡착 고정화제는 보크사이트 잔사물 100 중량부에 대하여, 산성 용액 5 내지 30 중량부, 및 분산제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하고, 40 내지 60 cP의 점도를 가지며,
    상기 보크사이트 잔사물의 고형분 함량은 40 내지 60 중량%이며 잔부의 물을 포함하고,
    압축강도가 149 kg/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 산성 용액의 농도는 20 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는, 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물.
  4. 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 기재된 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물을 포함하는 건축자재.
  5. 제1항의 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 제조방법에 있어,
    물을 첨가하여 고형분 함량이 35 내지 60 중량%인 보크사이트 잔사물을 제조하는 제 1단계;
    상기 보크사이트 잔사물에 농도가 20 내지 60 중량%인 산성 용액을 첨가하고 분산제를 첨가하여 액상형 중금속 흡착 고정화제를 제조하는 제 2단계;
    소각 비산재 및 염소 바이패스 더스트 중 하나 또는 이들의 혼합물에 시멘트 및 모래를 첨가하여 혼합물을 제조하는 제 3단계; 및
    상기 혼합물에 상기 액상형 중금속 흡착 고정화제를 첨가하는 제 4단계;를 포함하는 액상형 중금속 흡착 고정화제를 포함하는 블록 조성물 제조방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000060383A (ko) * 1999-03-15 2000-10-16 류정환 지정 폐기물 재활용을 위한 고화제 및 이를 이용하여 제조된 압축강도가 우수한 경화체
KR20010025183A (ko) * 2000-09-19 2001-04-06 최용석 폐기물의 중금속 용출방지를 위한 고형체 제조방법 및이에 의해 제조된 고형체
KR20030049396A (ko) 2001-12-14 2003-06-25 장영옥 중금속 함유 재 및 분진을 토목건축재료로서 재활용하는방법
KR101459990B1 (ko) * 2014-07-01 2014-11-13 한국건설생활환경시험연구원 슬러지 소각재를 이용한 블록 조성물 및 블록 제조방법
KR101949444B1 (ko) * 2017-11-08 2019-02-18 조은산업 주식회사 토양개량제 제조용 조성물, 토양개량제 및 토양개량방법
KR20200100218A (ko) * 2019-02-15 2020-08-26 주식회사 티아이 보크사이트잔사물에 생석회를 혼합하여 활성 산화칼슘을 다량 함유한 고형분의 알칼리 폐산중화제를 제조하고 황산폐산을 중화한 중화물은 시멘트 응결지연제등 산업용 소재로 활용하는 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000060383A (ko) * 1999-03-15 2000-10-16 류정환 지정 폐기물 재활용을 위한 고화제 및 이를 이용하여 제조된 압축강도가 우수한 경화체
KR20010025183A (ko) * 2000-09-19 2001-04-06 최용석 폐기물의 중금속 용출방지를 위한 고형체 제조방법 및이에 의해 제조된 고형체
KR20030049396A (ko) 2001-12-14 2003-06-25 장영옥 중금속 함유 재 및 분진을 토목건축재료로서 재활용하는방법
KR101459990B1 (ko) * 2014-07-01 2014-11-13 한국건설생활환경시험연구원 슬러지 소각재를 이용한 블록 조성물 및 블록 제조방법
KR101949444B1 (ko) * 2017-11-08 2019-02-18 조은산업 주식회사 토양개량제 제조용 조성물, 토양개량제 및 토양개량방법
KR20200100218A (ko) * 2019-02-15 2020-08-26 주식회사 티아이 보크사이트잔사물에 생석회를 혼합하여 활성 산화칼슘을 다량 함유한 고형분의 알칼리 폐산중화제를 제조하고 황산폐산을 중화한 중화물은 시멘트 응결지연제등 산업용 소재로 활용하는 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
박용호 외, ‘보크사이트 잔사물(레드머드)의 개요 및 국내외 처리현황’, 한국건설순환자원학회지 제12권 제4호. (2017. 12 23.). 1부.* *

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