KR19980026130A

KR19980026130A - 산업폐기물 슬러지로부터 구상비료를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR19980026130A
Application number: KR1019960044457A
Authority: KR
Inventors: 이용복; 차관진
Original assignee: 송화석; 현대자원개발 주식회사
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-07-15

Abstract

본 발명은 각종 산업폐기물 슬러지를 이용하여 구상 비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 티타늄등의 금속 제련 및 철강 가공공정에서 발생하는 슬러지에 제당공장등에서 발생하는 폐규조토, 폐활성백토, 폐활성탄을 혼합하고 여기에 아교, PVA, CMC, 메틸셀룰로스, 전분, 설탕 등을 응결지연제로 그리고 포틀랜드시멘트, 규산소오다, 요소수지 등을 결합제로 첨가, 혼합하고 물등을 분무하여 구상으로 성형한 후 이를 가열 건조하여 비료를 제조하는 방법이다.

산업 폐기물을 재활용하게 되어 경제적이고 환경오염을 방지하며 비료로서 우수한 효과를 가진다.

Description

산업폐기물 슬러지로부터 구상비료를 제조하는 방법

본 발명은 산업폐기물 슬러지로부터 구상비료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속제련공장, 철강가공공업등에서 녹을 산처리하여 제거하는 공정중 폐수 종말처리과정에서 발생하는 슬러지나 제당공장, 물엿제조공장, 조미료제조공장, 젤라틴 정제공정, 식품, 제약공정등에서 여과조제로 사용하는 폐규조토, 탈색, 탈취용으로 사용하고 버리는 폐활성백토와 폐활성탄으로부터 발생하는 슬러지를 이용하여 구상비료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

산업이 발달함에 따라 각종 산업에서 많은 폐기물과 오염물질이 배출되어 많은 생태계를 파괴하고 있으며 또한 이로 인한 자연환경의 파괴로 이제는 인류의 생존마저 위협받고 있는 실정이다. 특히 수질오염으로 인한 생태계 파괴는 더욱 심각하여 더 이상 방치할 수 없는 지경에 이르렀다.

따라서 이와 같은 환경오염을 최대한으로 줄이고 자연 생태계를 보존하기 위해서는 가능한 한 공해를 없애도록 하고 산업폐기물도 최대한 자원으로 재활용하여 오염원을 줄임으로서 공해를 방지하고 또 경제적인 자원낭비도 방지할 수 있을 것이다.

본 발명은 금속제련공장, 철강가공업의 녹을 산처리하여 제거하는 공정중 폐수 종말처리과정에서 폐산을 석회석, 소석회등으로 중화하여 침강시킬 때 다량의 침전슬러지가 발생하는데, 이 슬러지를 재활용하여 구상비료를 제조함으로써 공해를 방지하도록 하였음은 물론 자원재활용도 이룰 수 있도록 하였다.

이와같은 슬러지는 광물에서 금속을 추출하고 남은 불용해 잔사등으로부터도 발생하고, 제당공장, 물엿제조공장, 조미료 제조공장, 젤라틴 경제공정, 식품, 제약공정등에서 여과 조제로 사용한 폐규조토, 탈색, 탈취용으로 사용후 버려지는 폐활성 백토와 폐활성탄으로부터도 발생한다.

이러한 슬러지중에서 많은 유기질과 광물질이 흡착함유되어 있으나 현재는 대부분 재활용방안을 찾지 못하여 산업폐기물로 버려지고 있는 실정이므로 환경오염의 한 원인이 되고 있을 뿐 아니라 자원낭비 측면에서도 많은 손실을 가져와 결국은 제조원가상승의 요인이 되고 있다.

본 발명자는 이러한 점에 착안하여 수년여에 걸친 연구노력의 결과 각종 폐기물중에 함유되어 있는 유기질, 광물질을 이용하여 화훼, 난, 분재등이 식물에 사용할 수 있도록 여러 산업폐기물의 슬러지로부터 구상비료를 제조하는 방법을 개발하게 되었다.

본 발명에 따른 제조방법은 티타늄 및 그 화합물, 구리, 아연 등의 금속습식 제련과정중 폐액을 중화처리하는 과정과 철강가공업에서 산처리 하여 탈청하는 공정에서는 주로 황산을 많이 사용하는데 폐산처리에 석회석, 소석회와 같은 석회로 중화처리할 때 침전되는 슬러지는 수산화철, 석고, 여분의 석회가 주성분이며, 실리카, 알루미나, 마그네숨등이 소량 함유되어 있으며, 이를 활용하기 위해 슬러지중에 상당량 함유되어 있는 석고(CaSo₄, 2H₂O)에 착안하여 이 석고를 결합제로 이용하여 구상으로 만들기 위하여 슬러지를 100~500℃로 가열, 건조하여 함유된 석고를 반수석고(CaSo₄, 1/2 H₂O)또는 무수석고(CaSo₄)로 변형시킨 10~100중량%에 제당공정, 물엿제조공정, 조미료 제조공정, 젤라틴 정제공정, 식품, 제약공정에서 발생되는 폐규조토, 폐활성 백토, 폐활성탄을 습윤상태 또는 건조한 제련슬러지 100중량%를 혼합하고, 접착제로 포틀랜드시멘트, 고로슬래그시멘트, 조강시멘트등의 수경성시멘트 1~10중량%, 반수석고, 무수석고의 응결지연조제로 설탕, 아교, PVA, CMC, 메틸셀룰로스, 전분, 규산소오다, 뇨소수지를 0.1~60중량%를 균일하게 혼합하여 물 50~250중량%를 가하여 회전성형기 또는 압출성형기로 3~20㎜정도의 구상으로 만들어 100~500℃로 건조하여 비효성이 크고 보습성이 좋은 구상 비료를 제조하였다.

여기에서 폐규조토, 폐활성백토, 폐활성탄중에는 많은 양의 식물에 영양이 되는 성분이 있고 이와같은 가용성유기물질은 반수석고, 무수석고의 응결지연제로 작용하는 원리를 이용한 것이 본 발명의 특징이다.

이와같이 제조한 구상비료는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

1. 철분, 칼슘, 가용성규산, 알루미나 등의 광물질이 풍부하다.

2. 다량의 탄수화물, 단백질등의 유기물질이 많이 함유되어 있다.

3. 기공율이 커서 흡수율과 보습성이 우수하다.

4. 흡착력이 강하여 함유하고 있는 비료성분을 서서히 용출시켜 비효성을 오랫동안 지속하는 특성이 있다.

5. 구상비료중에는 석고(CaSo₄, 2H₂O)형태로 존재함으로써 오랫동안 비효성을 유지토록 한다.

6. 유독성분인 Cr⁺⁶, 시안화합물, 납, 비소, 수은, 동, 카드뮴등의 용출이 없었다.

본 발명에서는 사용되는 각종 산업공정에서 발생되는 슬러지 폐기물의 생성과정을 예로 들면 다음과 같다.

티타늄 제련 슬러지

티타늄 슬러지(폐석고)조성

철강가공업중 산처리(탈청)공정에서 발생하는 폐수처리(중화)슬러지도 티타늄 슬러지와 비숫한 과정으로 탈정한 폐산을 소석회, 석회석등으로 중화처리함으로써 수산화철, 석고가 주성분인 슬러지가 발생된다.

철강가공공업의 슬러지 조성

제당공정에서는 원당을 탈색, 탈취하는 과정에서 여과를 용이하게 하기 위해 사용한 폐규조토(여과조제)가 발생하며, 탈색, 탈취용으로 사용했던 폐활성탄, 폐활성백토가 상당량 발생한다.

제당공정의 폐규조토 조성

이상에서 기술한 바와같이 티타늄, 산화 티타늄(TiO₂)제조 과정중 폐수 종말처리(중화)과정에서 많은 양의 여과탈수된 슬러지를 주원료로 하여 여기에 폐규조토, 폐활성백토, 철광가공업 탈철산처리 폐수처리 슬러지, 폐활성탄등과 결합제, 응결지연제를 첨가하여 물을 가하여 회전원반 성형법 또는 압출성형법등으로 구상으로 만들며, 구상비료의 제조공정과 품질은 다음과 같다.

구상비료의 제조공정

구상비료의 품질

이하 실시예를 참고로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1]

건조티타늄제련 슬러지100중량%

건조 폐규조토100중량%

포틀랜드시멘트 3중량%

아교 0.7중량%

물 180중량%

타타늄 슬러지는 수분이 29%인 것을 150℃로 건조한 후 여기에 폐규조토(수분 33%의 것을 200℃에서 건조 한것), 포틀랜드시멘트, 아교를 잘 혼합한 후 물론 균일하게 반죽, 성형한 후 240℃로 건조하여 구상비료 30㎏을 제조하고 소엽난, 광엽난, 소나부 분재에 시비하여 사용한 결과 보습성의 지속력이 좋았으며 줄기와 잎이 잘 자랐음을 확인하여 비효성, 지효성이 우수함을 확인하였다.

[실시예 2]

건조티타늄제련 슬러지100중량%

건조 폐규조토 50중량%

건조폐활성백토 30중량%

고로슬래그시멘트 4중량%

물155중량%

당분 2중량%

티타늄 슬러지(수분 29%)를 135℃로 건조하여 혼재한 석고를 반수석고로 변형시키고, 폐규조토(수분 31%), 폐활성백토(수분 29%)를 150℃에서 건조한후 고로슬래그시멘트, 당분을 물과함께 분무하며 성형한후 280℃로 건조하여 사용하였으며, 비효성, 흡습, 보습성, 지효성이 매우 우수하여 동양란, 서양란, 애기사과나무등 분재에 적용하여 비효성이 확인되었다(50㎏제조).

[실시예 3]

건조철강탈청폐수처리슬러지100중량%

건조티타늄 슬러지 70중량%

폐규조토 80중량%

포틀랜드시멘트 5중량%

CMC 0.8중량%

물220중량%

철강가공슬러지(수분 34%), 티타늄 슬러지(수분 30%)를 300℃로 가열, 건조하여, 여기에 폐규조토(수분 40%)를 200℃로 건조하고 포틀랜드시멘트, CMC를 물에 분산, 용해한 용액을 분무하면서 성형한 5㎜ 구상비료를 250℃로 건조하여 40㎏을 제조하여 소나무 분재, 소엽란, 광엽란에 적용한 결과 비효성과 보습성, 지효성이 매우 좋았다.

[실시예 4]

건조티타늄제련슬러지100중량%

건조아연제련슬러지 20중량%

건조폐규조토100중량%

설탕(당분) 0.8중량%

물175중량%

규산소오다 3중량%

상기 성분을 균일하게 혼합한 후 설탕(당분), 규산소오다를 용해시킨 수용액을 분무하면서 성형한것 20㎏, 압출성형한것 20㎏을 각각 제조하여 동량란, 서양란, 두송분재에 적용한 결과 보습성이 매우 좋았으며 비효성도 우수했다.

[실시예 5]

건조티타늄슬러지100중량%

건조동제련슬러지100중량%

포틀랜드시멘트 7중량%

PVA 2중량%

건조폐활성백토 50중량%

물 220중량%

이상의 슬러지를 습윤한 것을 260℃로 건조하고, 폐활성 백토는 150℃로 건조하여 균일하게 혼합하고 포틀랜트 시멘트, PVA를 분산, 용해시킨 수용액을 추가하여 혼련성형하여 (직경6㎜)분재에 사용해 보니 비효성, 보승성이 우수하였다.

[실시예 6]

건조티타늄슬러지100중량%

건조폐규조토 70중량%

건조폐활성탄 10중량%

전분 2중량%

물 170중량%

이상의 슬러지, 폐규조토, 폐활성탄은 수분이 30~35%의 것을 300℃로 건조하고 전분을 용해한 수용액으로 균일하게 훈련한 후 압축성형하여 7㎜, 5㎜의 구상 비료를 각각 15㎏씩 제조하여 동양란, 서양란, 영사농 분재에 적용하니 매우 좋은 효능이 있음을 확인하였다.

[실시예 7]

건조철강가공슬러지 60중량%

건조티타늄슬러지100중량%

건조폐규조토 70중량%

요소수지 0.6중량%

메틸셀루로오스 0.1중량%

철강가공탈청슬러지(수분 34%), 티타늄슬러지(수분 30%)를 160℃에서 각각 건조한 후 폐규조토를 균일하게 혼합하여 요소수지 메틸셀루로오스 용액을 가하여 충분히 혼련하여 압출성형하여 20㎏, 분무성형하여 20㎏씩을 350℃에서 건조하여 비효성, 보습성등을 시험하기 위해 각종 난에 적용한 바 매우 우수한 구상비료임을 확인할 수 있었다.(구경 6㎜)

이때, 요소수지는 열분해 탄화되어 무독성이 되며, 구상비료가 물에 해체되는 것을 방지하고 적절한 경도를 유지하게 하였다.

Claims

티타늄 및 그 화합물, 아연, 동등의 금속 및 그 화합물의 습식제련시 폐수처리과정(중화)에서 발생하는 침전슬러지, 철강가공공정 산처리 탈청과정의 폐수(폐산)를 중화처리할때 발생하는 침전슬러지를 여과 탈수한 후 습윤한 것을 100~500℃로 가열, 건조한 것을 각각 10~100중량% 또는 혼합한 것 10~300중량%에 제당공정, 물엿제조공장, 아교정제공정, 그외의 조미료 제조 공정에서 탈색, 탈취 및 여과 조제로 사용하고 버려지는 폐규조토, 폐활성 백토, 폐활성탄을 각각 1~100중량%, 또는 혼합한 것 1~100중량%, 응결지연제로 아교 0.1~8중량%, PVA 0.1~10중량%, CMC 0.1~6중량%, 메틸셀루로오스 0.1~6중량%, 전분 0.1~10중량%, 설탕 0.1~60중량%의 당분류, 결합제로 포틀랜드시멘트 1~10중량%, 규산소오다 1~10중량%, 고로슬래그시멘트, 조강시멘트등의 수경성시멘트 각각 1~10중량%, 요소수지 0.2~8중량%, 두가지 이상의 혼합물 첨가제 0.1~65중량%를 균일하게 혼합하고 여기에 물 또는 위의 응결지연제, 결합제를 용해한 수용액 50~300중량%를 혼합하거나 분무하면서 회전원반성형기 또는 압출성형기로 3~20㎜정도 크기의 구상으로 만들어 100~500℃로 가열건조하는 것을 특징으로 하는 산업 폐기물 슬러지로부터 구상비료를 제조하는 방법.