KR20090091126A - 석면함유 폐재의 처리 방법 - Google Patents
석면함유 폐재의 처리 방법Info
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Abstract
임의의 형태의 석면 함유 폐재를 완전하고 안전하게 무해화 처리할 수 있는 석면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 석면 처리 방법은 석면을 함유하는 폐재에 산을 함침시켜 적어도 상기 폐재 표면의 석면이 비석면화된 처리물을 추가로 시멘트 제조 설비에서 처리하는 것으로, 특히 상기 시멘트 제조설비에서의 처리를 시멘트 킬른에 의한 용융 처리로 함으로써, 석면 함유 폐재를 안전하고 완전하게 무해화 할 수 있음과 함께 그 폐재를 재이용한 시멘트를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 석면을 함유하는 폐재의 처리 방법에 관한 것으로, 특히 석면을 함유한 폐재를 완전하고 안전하게 처리할 수 있는 석면 함유 폐재의 처리 방법에 관한 것이다.
이전부터 석면은 장기에 걸쳐 강도 저하 등이 일어나지 않고 내화성도 우수한 점에서 다양한 분야에서 널리 사용되어 왔으며, 슬레이트판, 수도관, 내화 피복재, 브레이크 패드, 개스킷, 보온판, 로프, 패킹, 아세틸렌 용기의 충전재 등의 다양한 분야에 다방면에 걸쳐 많은 부재에 사용되어 왔다.
그러나 최근 석면은 석면폐, 폐암, 악성중피종 등 많은 건강 저해의 요인이 되는 것이 밝혀져, 그 사용이 금지되어 있다.
특히 석면을 함유한 부재로서는, 슬레이트 부재나 내화성 피복재 등으로서 많이 사용되고 있으며, 이 슬레이트 부재 등은 천장, 벽재 등에 많이 이용되고 있다.
그러나 이 다량으로 사용되어 온 석면 함유 부재는, 상기한 바와 같은 환경적 이유에 의해 그대로 사용을 계속하는 것은 환경상 위험하여, 시급하게 폐기·무 해화 처리를 해야 하는 상황이다.
지금까지 대량으로 생산된 슬레이트 부재 등의 석면 함유 부재는 일반폐기물로서 취급되어, 현재는 산업 폐기물로서 폐기처분되고 있지만, 석면의 비산이나 방산이 문제가 되고 있어 긴급한 안전 대책이 요구되고 있다.
특히 내화 피복재나 붕괴된 천장판 등, 석면을 함유하는 건축재를 이용한 건축물의 해체 등이 활발하게 이루어지고 있어, 석면의 폭로와 그 석면의 처리 문제가 심각화되고 있다.
이러한 석면은 천연으로 산출되는 광물 섬유로, 사문암계의 백석면(3MgO·2SiO2·2H2O), 각섬석계의 갈석면((Mg, Fe)7Si8O22(OH)2), 청석면(Na2Fe3 2+Fe2 3+Si8O22(OH)2), 안소필라이트(Mg7Si8O22(OH)2), 트레모라이트(Ca2Mg5Si8O22(OH)2), 악티노라이트(Ca2(Mg, Fe)5Si8O22(OH)2)를 들 수 있다.
이러한 사문암계의 백석면은, 가열하면 약 700℃에서 탈수, 변태되어, 약 900℃에서 무해한 포레스트라이트(2MgO·SiO2)가 되는 것이 알려져 있지만, 실제로는 용이하게 무해화하는 것은 곤란하고, 따라서 그 유효 이용도 충분히 꾀해지지 않았다.
이러한 석면의 유해성은 그 섬유질에서 유래하는 것이다.
따라서 섬유질의 개질, 융해에 의해 석면을 무해화하는 방법으로서 일본 특허 제3680958호(특허문헌 1)에는, 로터리 킬른을 이용한 시멘트의 제조 방법으로, 상기 로터리 킬른의 배출구 측에 설치한 연소 수단의 근방으로부터 석면 폐재를 상기 로터리 킬른 내에 공급하고, 이 공급된 석면 폐재 및 시멘트 원료를 상기 연소 수단에 의해 처리하는 것을 특징으로 하는 시멘트 제조 방법이 기재되어 있다.
또한 일본 특허공개공보 2005-279589호(특허문헌 2)에는, 석면을 함유한 슬레이트 폐재를 분쇄하지 않고 붕사, 붕산과 탄산나트륨의 혼합물 또는 붕사와 탄산나트륨의 혼합물로 이루어진 융해제의 수용액에 담그고 그것을 감압 하에 두어 융해제를 슬레이트 폐재의 표면으로부터 슬레이트 내부의 공극 내에 함침시킴으로써 전처리한 후, 그 전처리한 슬레이트 폐재를 융해제를 채운 용융로 내에 침지해 780~1000℃의 범위로 가열함으로써, 슬레이트 폐재 중의 석면을 용융시켜 유리화(glassification)시키는 것을 특징으로 하는 슬레이트 폐재의 처리 방법이 기재되어 있다.
그리고 일본 특허공개공보 2006-52177호(특허문헌 3)에는, 무기질계 재료의 폐재를 시멘트 제조용 원료와 함께 시멘트 제조용 킬른 내에 투입해 가열 처리함으로써 시멘트로 변환해 이루어지는 무기질계 재료의 폐재의 처리 방법에 있어서, 폐재의 치수를, 최소값이 1mm 이상이고 최대값이 시멘트 제조용 킬른 내경의 1/10 이하이며 또한 폐재 내부의 어느 개소에서도 표면까지의 최단 거리가 30mm 이하의 범위 내가 되도록 치수 조정하고, 폐재와 시멘트 원료와의 합계량에 차지하는 폐재의 비율이 건조 상태에서의 중량비율로 1~20%의 범위로 하며, 폐재를 시멘트 제조용 원료와 함께 시멘트 제조용 킬른 내에 킬른의 가마 후측으로부터 투입하고, 1000~1500℃로 20~60분간 가열 처리해 소결체를 얻어, 얻어진 소결체를 분말화하는 것을 특징으로 하는 무기질계 재료의 폐재의 처리 방법이 기재되어 있다.
상기 각각의 특허문헌에 기재된 종래의 방법은, 석면 함유 폐기물을 용융로나 시멘트 킬른에 투입해 무해화하고 있는 방법이다.
그러나 석면 함유 폐기물을 용융로나 시멘트 킬른에 공급할 때 석면의 비산이나 방산을 방지할 수 없다. 또한 상기 종래의 방법으로는 전처리로서 석면 함유 폐재를 분쇄하거나 분해하거나 미세 크랙 등을 형성하기 위해 중기 등을 이용하여 석면 함유 폐재를 파괴하는 등, 주로 기계적 수단을 이용하지 않으면 안되어, 결국 석면이 비산, 방산되어 버려, 용융로나 시멘트 킬른에 공급하는 공정에서의 인체에 미치는 건강면에서의 영향 문제는 충분히 해결되어 있지 않다.
특허문헌 1：일본 특허 3680958호
특허문헌 2：일본 특허공개공보 2005-279589호
특허문헌 3：일본 특허공개공보 2006-52177호
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 목적은 치수나 견고함에 관계없이 임의의 형태의 석면 함유 폐재를 완전하고 안전하게 무해화 처리할 수 있는 석면 함유 폐재의 처리 방법을 제공하는 것이다.
또한 특히 석면 함유 폐재가 슬레이트판인 경우에는, 종래는 고온·장시간의 처리가 필요해 무해화 효율이 나빴지만, 본 발명에서는 단시간에 석면 함유 폐재를 완전하고 안전하게 무해화 처리할 수 있는 석면 함유 폐재의 처리 방법을 제공하는 것이다.
또한 석면 함유 폐재를 시멘트 클링커나 시멘트 제조시의 원료로서 재이용할 수 있는 석면 함유 폐재의 처리 방법을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 석면 함유 폐재를 산처리하고, 이어서, 시멘트 설비에서 처리하는 2단계 처리를 실시함으로써, 면상, 판상, 분말상, 파편상의 임의의 형태의 석면 함유 폐재를 완전하고 안전하게 무해화할 수 있는 것을 알아내어 본 발명에 도달했다.
청구항 1 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 석면을 함유하는 폐재에 산을 함침시켜 상기 폐재 중의 석면을 비석면화한 처리물을 시멘트 제조 설비에서 추가적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
또한 청구항 2 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 1에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 시멘트 제조 설비에서의 처리가 시멘트 킬른에 의한 용융 처리인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 3 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 2에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 당해 석면 함유 폐재가 슬레이트판이고, 상기 시멘트 킬른이 시멘트 로터리 킬른이며, 또한 상기 비석면화한 처리물을 그 시멘트 로터리 킬른의 가마 후측으로부터 공급하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 4 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 비석면화한 처리물은 파쇄되지 않고 시멘트 킬른에 공급하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
이와 같이 산처리와 용융 처리라는 2단계의 처리를 함으로써, 임의의 형태의 석면 부재를 안전하고 완전하게, 또한 분쇄 등의 전처리를 필요로 하는 일 없이 완전하게 무해화할 수 있게 된다.
특히 용융 처리에 제공하기 전에 석면 부재를 산처리에 의해 비석면화 함으로써 석면이 비산·방산되는 일 없이 취급이 안전하게 되어 건강에 미치는 영향을 매우 적게 할 수 있게 된다.
청구항 5 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 석면 함유 폐재에 산을 함침시킬 때에, 당해 석면을 함유하는 폐재를, 밀폐 상태에서 파쇄·분쇄 처리하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 6 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 5에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법으로, 상기 밀폐 상태는 석면을 함유하는 폐재를 산에 침지한 상태인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 7 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 5에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법으로, 상기 밀폐 상태는 케이스에 의해 밀폐 가능한 파쇄·분쇄기에 의한 파쇄·분쇄 및 그 파쇄·분쇄기로부터 산처리 용기로 이송이 케이스에 의해 밀폐 가능한 이송 상태, 또는 케이스에 의해 밀폐 가능한 산처리 용기를 이용하여 파쇄·분쇄가 실현되는 상태로 하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
이와 같이 환경적으로 안전하게 밀폐 상태에서 석면 함유 폐재를 파쇄·분쇄 처리하고, 산처리하고, 용융 처리하는 공정을 구비함으로써, 치수가 큰 석면 함유 폐재 등의 임의의 형태의 석면 함유 폐재이더라도 더욱 유효하면서 안전하고, 완전하게 무해화할 수 있게 된다.
특히 석면 함유 폐재를 밀폐 상태에서 파쇄·분쇄해 산처리한 후의 비석면화된 처리물을 시멘트 킬른으로 용융 처리에 제공하므로, 석면이 비산·방산되는 일 없이 취급이 안전하게 되어, 건강에 미치는 영향을 매우 적게 할 수 있게 된다.
청구항 8 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 2에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 석면 폐재는 석면 분무재이며 그 시멘트 설비에서의 처리가 시멘트 클링커 소성 플랜트의 원료 도입 공정 내지 시멘트 킬른 공급 공정의 어느 하나에 비석면화한 처리물을 공급해 시멘트 킬른에 의해 용융 처리하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
이와 같이 비교적 치밀한 폐재를 제외해서 석면 함유 분무 폐재를 특히 선정함으로써, 폐재 내부에까지 산이 완전하게 침투해 완전하게 무해화할 수 있어 석면의 문제가 되는 비산, 방산은 생기지 않고, 시멘트 클링커 소성 플랜트의 원료 도입 공정 내지 시멘트 킬른 공급공정 중 어느 하나에 공급해도 석면 함유 폐재를 안전하고 완전하게, 또한 분쇄 등의 전처리를 필요로 하는 일 없이 완전하게 무해화할 수 있게 된다.
청구항 9 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 2 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 산은 불소를 함유한 화합물과 광산을 함유한 산 수용액이며, 비석면화 처리물은 석면 함유 폐재를 산처리한 후의 당해 용액을 알칼리로 중화해 생긴 침전물이며, 그 침전물을 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트 클링커 제조시의 원료로서 배합함으로써 상기 시멘트 킬른으로 용융 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 10 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 9 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 그 침전물은 플루오르화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화철, 수산화마그네슘 및 규산화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
이와 같이 석면을 함유하는 폐재를 불소를 함유한 화합물과 광산을 함유한 처리액으로 처리해 석면을 무해화 처리할 수 있음과 동시에, 그 무해화 처리 후의 처리 폐액 중에 함유되는 칼슘불소이온이나 Al, Fe 등의 금속 이온을 유효 이용하여 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트 클링커의 원료로서 사용할 수 있게 된다.
청구항 11 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 2 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 비석면화한 처리물을 플럭스와 함께 시멘트 킬른에 공급하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 12 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 1에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 시멘트 제조 설비가 시멘트 마무리공정에서의 분쇄 설비이며, 비석면화한 처리물을 시멘트 제조시의 석고원으로서 배합하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 13 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 12에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 그 비석면화한 처리물은 석면 및 석고를 함유하는 폐재에 산을 함침시켜 상기 폐재에 함유되는 석면을 비석면화된 것인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
이와 같이, 석면 및 석고를 함유하는 폐재를 산처리해 환경적으로 안전하고 완전하게 무해화할 수 있음과 동시에, 그 무해화 처리물을 석고원으로서 유효 이용할 수 있으므로, 적은 에너지 소비량으로 석면 및 석고를 함유하는 폐재의 유효 이용을 촉진시킬 수 있다.
청구항 14 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 12에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 비석면화한 처리물은, 석면 및 칼슘을 함유하는 폐재에 황산을 함침시켜 상기 폐재에 함유되는 석면을 비석면화함과 함께, 함유되는 칼슘을 황산과 반응시켜 석고를 생성시킨 것인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
이와 같이, 석면 및 칼슘을 함유하는 폐재를 황산 처리해 석면을 환경적으로 안전하고 완전하게 무해화할 수 있음과 동시에, 그 폐재에 함유되는 칼슘이 황산과 반응해 석고를 생성하므로, 적은 에너지 소비량으로 그 무해화 처리물을 시멘트 제조시의 석고원으로서 유효 이용할 수 있다.
따라서 석면 및 칼슘을 함유하는 폐재의 유효 이용을 촉진시킬 수 있다.
청구항 15 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 12에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 비석면화된 처리물은 칼슘 또는 마그네슘과 반응해 수용성 염을 생성하는 제1의 산에 의해 석면을 함유하는 폐재를 용해하는 제1 공정, 제1 공정의 처리액에 황산을 접촉시켜 황산칼슘을 석출시키는 제2 공정 및 제2 공정의 처리액을 고액분리하는 제3 공정에 의해 얻어지는 고형분인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 16 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 12~15 중 어느 한 항에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 상기 폐재는 분무 폐재를 해체해 생기는 폐재인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
청구항 17 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 1 내지 청구항 13, 청구항 15 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 산은 인산, 황산, 질산, 염산 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 산인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
여기서, 특히 청구항 9에서의 석면 함유 폐재의 처리 방법에서는 상기 산은 광산을 가리키고, 또한 청구항 15의 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서는 상기 산은 제1의 산을 가리키고, 난수용성 염을 생성하는 것은 제외된다.
청구항 18 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 17에 기재된 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 산은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 암모니아의 플루오르화물염 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 플루오르화물과, 얻어지는 산 수용액의 pH가 1 이하가 되도록 염산, 황산 및 질산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광산이 첨가된 산 수용액인 것을 특징으로 하는 석면의 무해화 처리 방법이다.
청구항 19 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 18에 기재된 석면 함유 폐재의 무해화 처리 방법에 있어서, 상기 플루오르화물은 이온원 전부가 해리된 경우의 산 수용액 중의 플루오르화물 이온 농도가 1.5~10 중량%가 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 무해화 처리 방법이다.
청구항 20 기재의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 청구항 18 또는 청구항 19에 기재된 석면의 무해화 처리 방법에 있어서, 석면 함유 폐재에 대한 산 수용액의 배합 비율은 중량비로 3~100인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 무해화 처리 방법이다.
이러한 처리 방법으로 함으로써, 석면의 침상 구조가 파괴되고 석면은 비석면화되어 무해화 처리된다.
따라서 이러한 처리를 한 석면을 함유하는 폐재는 취급이 안전하게 된 무해화 처리물로서 취급할 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 석면 함유 폐재의 처리 방법은, 석면 함유 폐재를 안전하고 완전하게 무해화 처리할 수 있다.
또한 특히 시멘트 제조 설비를 이용하여 처리함으로써, 시멘트 클링커나 시멘트를 제조하는 것에 이용할 수 있어 석면 함유 폐재의 유효한 재이용을 촉진시킬 수도 있게 된다.
게다가 석면 함유 폐재의 치수나 견고함 등의 성상에 상관없이, 슬레이트판, 분무재 등의 모든 폐재를 완전하면서도 안전하게 처리할 수 있다.
도 1은 시멘트를 제조하는 개략을 나타내는 공정도이다.
도 2는 시멘트를 제조하는 마무리공정을 개략적으로 나타내는 공정도이다.
부호의 설명
1 원료 도입 호퍼
2 원료 저장고
3 원료 분쇄기
4 블렌딩 사일로
5 원료 스토리지 사일로
6 예열 장치(프리히터)
7 임시 소성로
8 시멘트 로터리 킬른
9 냉각기
1＇ 시멘트 클링커 사일로
2＇ 석고 야드
3＇ 예비 분쇄기
4＇ 시멘트 분쇄기
5＇ 세퍼레이터
6＇ 혼합기
7＇·8＇시멘트 사일로
본 발명을 이하의 최선의 형태예에 대해 설명하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 석면의 처리 방법은, 석면을 함유하는 폐재에 산을 함침시켜 상기 폐재 중의 석면을 비석면화한 처리물을 시멘트 제조 설비에서 추가적으로 처리하는 석면 함유 폐재의 처리 방법이다.
시멘트 제조 설비에서의 처리로서는, 시멘트 킬른에 의한 용융 처리와, 시멘트 마무리공정에서의 분쇄 설비에 의한 처리를 들 수 있다.
이와 같이 산처리와 시멘트 설비에서의 처리를 구비함으로써, 임의의 형태의 석면 부재를 안전하고 완전하게 무해화할 수 있게 된다.
특히 시멘트 킬른에 의한 용융 처리를 하는 경우, 시멘트 제조 설비에 의한 처리에 제공하기 전, 바람직하게는 시멘트 킬른, 보다 바람직하게는 시멘트 로터리 킬른에 의한 용융 처리에 제공하기 전에 석면 부재를 산처리에 의해 비석면화 함으로써, 석면이 비산·방산되는 일 없이 취급이 안전하게 되어, 건강에 미치는 영향을 매우 적게 할 수 있게 된다.
본 발명의 석면 함유 폐재의 처리 방법을 적용할 수 있는 석면 함유 폐재로 는, 특별히 종류나 형태는 한정되지 않고, 예를 들면 시멘트계나 석고계의 석면 분무재나 슬레이트판 등의 석면을 함유하는 부재·시공품을 해체해 생긴 폐재, 특히 건축재 등에 이용되고 있던 폐재 전부를 대상으로 할 수 있다.
향후 다량의 배출이 예상되고, 석면의 비산·방산이 특히 문제가 되는 석면 함유 분무 시공품을 해체해 생기는 폐재를 특히 유효 이용할 수 있다.
예를 들면 석면 함유 석고보드나 석면 함유 분무 석고 등의 건축재에 이용되고 있던 석면 및 석고를 함유하는 폐재도 대상이 된다.
그리고 또 예를 들면, 석면 함유 시멘트계 보드나 석면 함유 시멘트계 분무재의 석면 및 칼슘을 함유하는 폐재도 대상이 된다.
여기서, 폐재 중에 함유되는 칼슘으로는, 칼슘 그 자체뿐만 아니라, 칼슘원으로서 기능하는 산화칼슘, 수산화칼슘, 에라이트, 베라이트, 칼슘알루미네이트, 페라이트 등 시멘트에 함유되는 광물, 혹은 이들의 수화물 등의 화합물도 함유된다는 뜻이다.
또한 예를 들면 회수된 석면 함유 슬레이트판에는 종이 섬유나 풀 등의 유기물의 첨가물도 함유되어 있지만, 산처리 후에 잔사를 여과분별함으로써 용이하게 분리할 수 있고, 회수된 석고보드에는 종이 섬유나 풀 등의 유기물의 첨가물도 함유되어 있지만, 후술하는 산처리 과정에서 용이하게 분리할 수 있다.
본 발명의 석면 함유 폐재의 처리 방법으로는, 우선 석면 함유 폐재를 산처리한다. 구체적으로는, 석면 함유 폐재를 산에 함침하면 된다.
예를 들면 석면 함유 시공품을 현장에서 해체하기 전에 산을 시공품에 분무 하여 석면을 비석면화하는 방법이나, 석면 함유 시공품을 현장에서 해체한 후에 그 폐재를 산에 침지하는 방법 등을 예시할 수 있다.
사용할 수 있는 산으로서는, 인산, 황산, 질산, 염산, 플루오르화수소산 또는 이들의 혼합산을 유효하게 이용할 수 있고, 그 농도는 석면의 비석면화로의 반응이 생기는 조건이면 특별히 한정되지 않지만, 농도가 높은 편이 단시간에 다량으로 무해화 처리할 수 있다.
또한 산의 농도는 현장의 상황 등에 따라 적당히 설정하면 된다.
이러한 산처리에 의해 상기 석면 함유 폐재 중의 석면을 비석면화한다. 석면 함유 폐재가 치밀한 등의 경우여도, 내부는 산으로 습윤해져, 석면이 비산되는 일은 없다.
여기서 비석면화란, 석면과 산이 반응해 백석면, 청석면, 갈석면 등의 침상 결정이 그 이외의 물질로 전화된 상태를 나타내는 것이다. 석면이 이러한 상태가 됨으로써, 인체에 대해 무해가 된다.
특히 그 산 처리는, 불소를 함유한 화합물과 광산을 함유한 산 수용액을 이용하여 석면 함유 폐재를 비석면화하는 것이 바람직하다.
광산으로서는, 상기한 인산, 염산, 황산, 질산 등의 임의의 수용성의 광산을 이용할 수 있지만, 특히 염산, 황산, 질산 등의 각종 광산 및 이들의 혼산, 바람직하게는 염산, 황산 및 질산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광산이 이용되며, 이것은 석면 함유 폐재 중에 함유되어 있는 높은 pH의 시멘트계 바인더를 용해할 수 있는 점에서 적합하게 이용할 수 있다.
바람직하게는 산은, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 암모니아의 플루오르화물염 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 플루오르화물과, 얻어지는 산 수용액의 pH가 1 이하가 되도록 염산, 황산 및 질산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광산이 첨가된 산 수용액인 것이 바람직하다.
여기서 광산으로는, 인산 이외의 임의의 수용성의 광산을 이용할 수 있지만, 특히 염산, 황산, 질산 등의 각종 광산 및 이들의 혼산을 폐재 중에 함유되어 있는 높은 pH의 시멘트계 바인더의 용해의 점에서 적합하게 이용할 수 있다.
이러한 광산의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 얻어지는 산 수용액의 pH가 1 이하가 되도록 배합되는 것이 바람직하다.
이것은 얻어지는 산 수용액의 pH가 1 이하이면, 석면 함유 폐재 중에 함유되는 높은 pH의 시멘트계 바인더를 용해하는 것이 보다 단시간에 가능해지기 때문이다.
또 이러한 산 수용액을 이용하여 석면 함유 폐재 중의 석면의 비석면화 처리를 실시하고 있는 동안, 즉 그 산 수용액과 석면 함유 폐재를 침지 등에 의해 접촉시키고 있는 동안에도, 이러한 처리액의 pH는 상시 1 이하로 유지되는 것이, 폐재 중에 함유되는 높은 pH의 시멘트계 바인더를 용해시키는 시간을 단축시키는 점에서 바람직하고, 이것은, 이러한 그 산 수용액 중에 함유되는 광산을 석면 함유 폐재의 비석면화 처리 중에 필요에 따라서 첨가함으로써 유지할 수 있다.
또한 상기 산 수용액에 함유되는 불소를 함유한 화합물로서는, 물에 가용성인 화합물이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 암모니아의 플루오르화물염, 테트라플루오로붕산염, 헥사플루오로규산염 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 물에 가용성인 불소를 함유한 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는 알칼리 금속, 알칼리토류금속 또는 암모니아의 플루오르화물염, 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 물에 가용성인 불소를 함유한 화합물을 들 수 있다.
당해 플루오르화물염으로는, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리토류금속 또는 암모니아의 플루오르화물, 디플루오르화물, 이들의 혼합물을 들 수 있다.
특히 적합하게 사용할 수 있는 플루오르화물은 플루오르화암모늄, 플루오르화수소산이다.
이러한 불소를 함유한 화합물을 산 수용액 중에 함유시킴으로써, 석면의 Si02 골격을 파괴할 수 있다.
이러한 불소를 함유한 화합물의 첨가량은 불소를 함유한 화합물이 이온원을 전부 해리했다고 가정했을 경우의 산 수용액 중의 플루오르화물 이온 농도가 1.5~10중량%, 특히 아주 바람직하게는 2.5~7중량%가 되도록 첨가된다.
이러한 범위에서 불소를 함유한 화합물을 첨가함으로써, 보다 효율적으로 석면의 SiO2 골격을 용해시킬 수 있는 작용 기능을 가질 수 있다.
상기 산 수용액을 이용하여 석면 함유 폐재와 그 산 수용액을 접촉시킴으로써, 구체적으로는 석면 함유 폐재를 그 산 수용액에 침지시켜 정치 또는 교반함으로써 석면 함유 폐재 중의 석면과 그 산 수용액이 유효하게 접촉할 수 있어 석면의 비석면화를 꾀할 수 있다.
그 때에는 상기한 바와 같이, 산 수용액의 pH는 1 이하를 유지하는 것이 바람직하고, 그 유지 방법으로는, 그 산 수용액 중에 함유되는 광산을 상기 무해화 처리 중에 적당히 첨가함으로써 pH를 1 이하로 유지하는 방법 등을 예시할 수 있다.
특히 석면의 비석면화 처리에서의 석면 함유 폐재에 대한 산 수용액의 배합비율은, 석면 함유 폐재 중에 함유되는 석면량이나 시멘트계 바인더량에 따라 임의로 설정할 수 있지만, 바람직하게는 중량비로 3~100, 더욱 바람직하게는 5~20이면 바람직하다.
중량비가 상기 범위내이면, 광산과 시멘트계 바인더와의 반응에 의한 수용액의 pH 상승을 더욱 억제할 수 있어 한층 더 단시간에 처리를 할 수 있게 되어 처리 효율이 향상되고, 또한 비석면화 처리 후의 폐액 처리의 비용을 보다 저가로 억제할 수 있다.
이와 같이 바람직하게는 pH 1 이하에서 특정의 불소이온 농도 범위를 가지는 산 수용액을 이용함으로써, 임의의 형태의 석면 함유 폐재를 석면 분진 등의 비산이나 방산을 유효하게 방지하여, 보다 완전하게 또한 상기 후생노동성 규정인 0.1중량% 이하로 단시간에 용이하게 비석면화 처리할 수 있다.
또한 석면 함유 폐재를 산처리하는 공정만에 의해서 비석면화 처리하는 방법에서는, 예를 들면 비교적 치밀하고 치수가 큰 석면 함유 폐재에서 산이 침투하기 어렵고, 실용적으로는 폐재 내부까지 완전하게 무해화하는 것은 곤란한 경우가 있 다.
이에 반해 예를 들면 폐재에 크랙을 넣는 공정이나 분쇄·파쇄공정에 의해 폐재 내부에 산이 함침하는 것 같은 전처리를 산처리하기 전에 하려고 하면, 거기서 새롭게 석면의 비산, 방산의 문제가 생긴다.
그러나 본 발명의 방법에서는, 예를 들면 비교적 치수가 큰 석면 함유 폐재를 산처리한 후의 비석면화 처리물은, 만일 그 후의 반송이나 용융로에의 공급 등의 처리 작업 중의 폐재의 균열, 파편이 생겼다고 해도, 산처리의 단계에서 내부는 습윤 상태로 되어 있기 때문에 그 정도로는 석면의 문제가 되는 비산, 방산은 생기지 않는다.
특히 석면 함유 폐재가 석면 함유 분무재인 경우에는, 그 폐재 내부까지 산이 완전하게 침투되어 완전하게 무해화할 수 있다.
따라서 상기 산처리 공정 뒤에는 산의 잔류물이나 용출물 등에 대한 대책을 실시함으로써, 완전하고 안전하게 무해화 처리를 할 수 있게 된다.
특히 석면 및 칼슘을 함유한 폐재를 시멘트 마무리공정에서의 분쇄 설비로 처리하는 경우는, 산처리에 있어서는 황산을 이용하는 것이 바람직하다.
석면 및 칼슘 함유 폐재는 황산에 충분히 침지됨으로써, 석면은 비석면화됨과 함께, 그 폐재에 함유되는 칼슘이 황산과 반응해 석고를 생성하기 때문에, 시멘트 원료인 석고원으로서 사용할 수 있다.
특히 바람직하게는, 산처리는 칼슘 또는 마그네슘과 반응해 수용성 염을 생성하는 제1의 산에 의해, 석면을 함유하는 폐재를 용해하는 제1 공정, 제1 공정의 처리액에 칼슘과 반응해 수불용성 염을 생성하는 제2의 산을 접촉시켜 수불용성 염을 석출시키는 제2 공정, 및 제2 공정의 처리액을 고액 분리하는 제3 공정을 갖추는 것이 바람직하다.
제1 공정에서는 석면중의 칼슘이나 마그네슘을 용해시켜 구조를 파괴해 석면은 비석면화 처리된다. 따라서, 이 처리를 실시한 석면을 함유하는 폐재는 취급이 안전해진 비석면화 처리물로서 취급할 수 있다.
제1의 산으로서는 무기산을 함유한 처리제가 사용되지만, 무기산으로서는 염산, 플루오르화수소산, 인산, 질산에서 선택되는 적어도 1종이 적합하게 이용된다. 또한 그 처리제는 추가로 불소 화합물을 함유하는 것이 바람직하고, 당해 함불소 화합물로는 플루오르화물, 플루오르화 규소 화합물, 플루오르화 붕소 화합물에서 선택되는 적어도 1종이 적합하게 이용된다.
다음으로 제2 공정에서는, 제1 공정의 처리액에 칼슘과 반응해 수불용성 염을 생성하는 제2의 산을 접촉시켜 수불용성 염을 석출시킨다. 구체적으로는, 제2의 산으로서 황산을 이용함으로써, 주로 황산 칼슘을 석출시킬 수 있게 된다.
제3 공정에서는, 제2 공정의 처리액을 고액 분리한다. 분리된 잔사는 황산 칼슘을 많이 함유한 황산 칼슘 부산물이며, 시멘트 제조시의 석고원으로서 이용할 수 있다.
각 처리 공정에서의 첨가하는 산의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 제1의 산의 농도는 석면의 비석면화로의 반응이 생기는 조건이면 되고, 일반적으로 농도가 높은 편이 단시간에 또한 다량으로 비석면화 처리할 수 있다. 또한 제 2의 산에 대해서도 황산 칼슘이 석출되는 농도이면 되고, 황산을 사용하는 경우의 농도는 현장의 상황 등에 따라 적당히 설정하면 된다.
일례로서 제1 공정에서 첨가되는 제1의 산의 수소이온 농도는 3mol/L 정도이며, 제1 공정으로 석면을 처리한 시점에서의 처리액의 수소이온 농도는 10-4mol/L 정도로 되어 있다. 그리고 추가로 제2 공정에서 황산을 첨가함으로써, 제3 공정에서 여과한 처리액의 수소이온 농도는 1.6mol/L 정도로 회복되어 있다. 이 때문에 이 여과한 처리액을 제1의 산으로서 재이용함으로써, 석면의 무해화 처리 방법 중에서 사용되는 산의 소비량을 억제할 수 있게 된다.
여기서 바람직하게는 석면 함유 폐재를 상기 산처리하기 전 또는 상기 산처리할 때에 밀폐 상태에서 파쇄, 분쇄하는 것이 바람직하다.
이와 같이 환경적으로 안전하게 석면 함유 폐재를 파쇄·분쇄 처리하고 산처리하여, 예를 들면 시멘트 킬른, 바람직하게는 시멘트 로터리 킬른 등의 시멘트 제조 설비로 처리, 바람직하게는 용융 처리하는 공정을 갖춤으로써, 치수가 큰 석면 함유 폐재 등의 임의의 형태의 석면 함유 폐재여도 유효하고 안전하게, 완전하게 무해화할 수 있게 된다.
특히 석면 함유 폐재를 밀폐 상태에서 파쇄·분쇄하고, 산처리한 후의 비석면화된 처리물을 시멘트 킬른, 바람직하게는 시멘트 로터리 킬른으로 용융 처리에 제공하므로, 석면이 비산·방산되는 일 없이, 취급이 안전하게 되어, 건강에 미치는 영향을 매우 적게 할 수 있게 된다.
여기서 밀폐 상태란, 석면이 작업 환경 중의 자유로운 대기(밀폐 공간내의 대기를 제외한다)와 직접 접촉하고 있지 않는 상태를 말하며, 예를 들면, 케이스에 의해 밀폐 가능한 파쇄·분쇄기에 의한 파쇄·분쇄 및 그 파쇄·분쇄기로부터 산처리 용기로 이송이 케이스에 의해 밀폐 가능한 이송 상태, 또는 케이스에 의해 밀폐 가능한 산처리 용기를 이용하여 파쇄·분쇄가 실현되는 상태 등을 들 수 있다.
이와 같이, 석면 함유 폐재를 파쇄·분쇄함으로써 산처리에 의해 석면을 비석면화 처리물로 하는 것을 용이하게 할 수 있으며, 또한 그 비석면화 시간도 단시간에 실시할 수 있게 된다.
특히 석면 함유 폐재를 산처리할 때, 바람직하게는 상기 제 1의 산에 침지해 동시에 파쇄·분쇄 처리하는 경우에는, 석면이 비산·방산되지 않게 파쇄·분쇄하는 공정과, 석면 함유 폐재를 비석면화 처리물로 하는 산처리 공정을 적합하게 동시에 실시할 수 있다.
또한 석면 함유 폐재가, 적어도 산에 의한 습윤 상태가 되면 충분하므로, 파쇄·분쇄를 상기한 바와 같이 석면 함유 폐재를 산에 침지한 상태인 채로 실시해도 되고 혹은 석면 함유 폐재를 산에 침지해 습윤 상태가 되면 산으로부터 꺼내 파쇄·분쇄를 실시해도 된다.
또한, 석면 함유 폐재를 밀폐 상태에서 파쇄·분쇄하는 다른 방법으로는 케이스에 의해 밀폐 가능한 파쇄·분쇄기, 및 그 파쇄·분쇄기로부터 산처리 용기로 이송이 케이스에 의해 밀폐 가능한 이송 상태, 또는 케이스에 의해 밀폐 가능한 산처리 용기를 이용하는 방법이 있다.
당해 방법으로서 파쇄·분쇄기, 이송수단 및 산처리 용기를 배치하고 이들 각 장치를 1개의 밀폐된 케이스로 덮는 방법이나, 파쇄·분쇄기, 이송수단 및 산처리 용기 각각을 밀폐 가능한 사양으로 하여 각 장치를 밀봉하여 접속하는 방법 등을 들 수 있다.
석면 함유 폐재를 파쇄·분쇄할 수 있는 수단으로는, 공지의 건축재 폐재를 파쇄·분쇄하는 수단을 이용할 수 있다.
특히 개개의 장치가 밀폐 가능한 사양인 것으로는, 임팩트 크래셔, 해머 크래셔, 볼밀, 세로형 밀, 타워밀 등을 들 수 있다.
이것에 의해, 예를 들면 슬레이트판 등의 치수가 큰 석면 함유 폐재를 완전하고 용이하게 산에 의해 비석면화할 수 있게 된다.
또한 석면 함유 폐재를 파쇄·분쇄하지 않고 산처리하는 공정만에 의해서 비석면화 처리하는 방법에서는, 예를 들면 매우 치밀한 석면 함유 폐재에서는 산이 침투하기 어려워, 실용적으로는 폐재 내부까지 완전하게 무해화하는 것은 곤란한 경우가 있다.
그러나 석면 함유 폐재를 밀폐 상태에서 파쇄·분쇄 처리하고 산처리한 후의 비석면화 처리물은, 파쇄·분쇄 처리가 안전하게 행해지는 것과 동시에 파쇄·분쇄 후에 산처리하므로 실용적으로도 폐재 내부까지 완전하게 무해화된 것으로 되어, 그 후의 반송이나 용융로에의 공급 등의 처리 작업 중에 석면의 문제가 되는 비산, 방산은 생기지 않는다.
따라서 상기 산처리 공정 후는 산의 잔류물이나 용출물 등에 대한 대책을 실 시함으로써, 완전하고 안전하게 무해화 처리를 실시할 수 있는 것이 된다.
본 발명에서의 석면 함유 폐재의 산처리에서의 비석면화 처리의 예를 이하에 예시한다. 또한 예2는 산처리 전에 석면 함유 폐재를 밀폐 상태에서 파쇄, 분쇄한 예이다.
단, 플루오르화물이온 농도는 첨가한 플루오르화물이 전부 100% 해리하고 있는 경우의 값을 나타내고, 「부」는 중량부, 「%」는 중량%를 나타낸다.
또한 석면의 정량분석은 JIS A 1481 「건축재 제품 중의 석면 함유율 측정 방법」에 준해 측정한 값이며, 정량분석에 이용한 X선 분석장치(스펙트리스(주) Panalitical 사업부 제조 X＇pert pro)에서의 각 석면의 정량 하한값은, 백석면 0.026%, 갈석면 0.008%, 청석면 0.012%이다.
예1
10% 염산(간토화학주식회사 제조；35% 제품을 희석) 수용액 95부, 플루오르화암모늄(간토화학주식회사 제조) 5부의 수용액(수소이온 농도；2.81mol/L·pH=-0.45, 플루오르화물이온 농도；27000mg/L=1.4mol/L·2,9%)에 백석면, 갈석면, 청석면의 각 석면 표준시료(사단법인 일본작업환경측정협회에서 입수할 수 있는 표준시료)를 각각 20부씩 침지시켜 40℃, 3시간으로 용해시켰는데, 각 석면의 잔류율은 상기 정량분석법으로 측정하여 상기 정량 하한 이하였다.
예2
백석면 3.4%, 갈석면 36.2% 및 청석면 8.1%를 함유하는 시멘트계 보드(슬레이트재)를, HEPA 필터 부착 글로브박스 내에서 펜치를 사용하여 조분쇄(최대 입경 1~2cm 정도)하고, IKA사 제조 분석밀을 이용하여 밀봉 상태에서 분쇄했다.
10% 염산(간토화학주식회사 제조；35% 제품을 희석) 수용액 95부, 플루오르화암모늄(간토화학주식회사 제조) 5부의 수용액(수소이온 농도；2.81mol/L·pH=-0.45, 플루오르화물이온 농도；27000mg/L=1.4mol/L·2,9%)에 상기 분쇄 시멘트 보드(슬레이트재) 20부를 침지시켜 40℃, 3시간으로 용해시켰는데, 각 석면의 잔류율은 상기 정량분석법으로 측정하여, 상기 정량 하한 이하였다.
예3
10% 염산(간토화학주식회사 제조；35% 제품을 희석) 수용액 95부, 46% 플루오르화수소산(간토화학주식회사 제조) 5부의 수용액(수소이온 농도；2.81mol/L·pH=-0.45, 플루오르화물이온 농도 23000mg/L=1.4mol/L·2,4%)에 백석면, 갈석면, 청석면의 각 석면 표준시료(사단법인 일본작업환경측정협회에서 입수할 수 있는 표준시료)를 각각 20부씩 침지시켜 40℃, 3시간으로 용해시켰는데, 각 석면의 잔류율은 상기 정량분석법으로 측정하여, 상기 정량 하한 이하였다.
바람직하게는, 석면 함유 폐재를 상기 산처리에 의해 비석면화 처리한 후의 처리 폐액에 알칼리를 첨가해 중화하여 침전물을 생성시킨다.
구체적으로는, 석면 함유 폐재를 상기 처리 수용액에 침지 등 접촉시켜 무해화 처리된 불용분을 여과하고, 여과액에 알칼리를 첨가해 중화하여, 생성된 침전물을 여과, 탈수하여 침전물 케이크를 얻어도 되고, 석면 함유 폐재를 상기 처리 수용액에 침지 등 접촉시켜 무해화 처리된 불용분을 여과하지 않고 알칼리를 첨가해 중화하고, 그 후 여과, 탈수하여 침전물 케이크를 얻어도 된다.
석면 함유 폐재를 상기 처리 수용액으로 무해화 처리한 후의 처리완료 폐액에는, 예를 들면 불소이온, 암모늄이온, 수소이온, 염소이온, 칼슘이온, 규산이온, 철이온, 알루미늄이온, 마그네슘이온, 황산이온 등이 용해되어 있다.
이러한 용액에, 예를 들면 수산화 나트륨, 수산화 칼슘, 산화 칼슘, 탄산 칼슘 등의 알칼리를 첨가함으로써 플루오르화칼슘(CaF2), 수산화철(Fe(OH)3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 규산화합물 등의 침전물이 생성되고, 이들 침전물을 함유한 케이크를 시멘트 클링커 제조시의 원료로서 배합할 수 있다. 특히, 산처리에 불소를 함유한 화합물과 광산을 함유한 산 수용액을 이용하여 처리완료 폐액에 불소이온을 함유하고, 침전물에 플루오르화칼슘이 생성하는 경우에는, 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트 클링커, 속경성을 원하는 시멘트에 이용하는 시멘트 클링커 제조시의 원료로서 배합할 수 있다.
칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트로서는, 예를 들면, 초속경 시멘트를 예시할 수 있다.
제트 시멘트와 같은 속경성을 원하는 시멘트인, 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트를 제조할 때에는, 통상의 포틀랜드 시멘트에 사용하는 원료 외에 형석(CaF2), 보크사이트(Al2O3)를 원료로서 사용하고, 시멘트 중에 함유되는 속경성 성분인 칼슘플루오로알루미네이트 11CaO·7Al2O3·CaF2를 생성시킬 필요가 있기 때문에, 중화에 의해 생성되는 상기 침전물을 여과, 탈수한 케이크를 당해 시멘트 클링커의 원료로서 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 방법에 있어서는, 석면 함유 폐재가 슬레이트판인 경우에는 상기 산처리한 비석면화 처리물을 바람직하게는 파쇄·분쇄하는 일 없이 시멘트 설비로 처리하지만, 바람직하게는 시멘트 킬른에 의해, 더욱 바람직하게는 시멘트 로터리 킬른 등의 용융로에 의해 용융 처리하는 것이다.
시멘트 설비에서의 용융 처리에 관해서는, 예를 들면 해체 현장에서 50cm × 50cm 정도의 사이즈로 해체된 석면 함유 슬레이트재가 용융 처리장에 반입된 경우, 용융 처리장에서는 그 이상 파쇄를 하지 않고 상기 산처리를 거쳐 그대로 용융로에 투입한다.
이와 같이 고온 용융 처리함으로써, 산처리 후의 석면 함유 폐재 중의 내부에 잔존할 가능성이 있는 석면을 완전하게 무해화 처리할 수 있음과 함께, 산처리에 의한 잔존 산이나 용출물을 처리할 수 있으며 또한 시멘트 클링커의 원료로서 재이용 할 수 있게 된다.
이러한 시멘트 킬른은, 바람직하게는 시멘트 클링커 소성 플랜트의 시멘트 로터리 킬른을 적용할 수 있고, 이러한 시멘트 킬른을 이용함으로써, 한번에 다량으로 균일하게 용융 처리하는 것이 가능해짐과 함께 시멘트 클링커를 제조할 수 있게 되어, 석면 함유 폐재를 유효하게 리사이클 적용할 수도 있게 된다.
또한, 상기 산처리해 비석면화된 처리물이 분무 폐재의 처리물인 경우에는, 이것을 용융로, 바람직하게는 시멘트 클링커 소성 플랜트용의 시멘트 킬른으로 용융 처리함에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 후술하는 원료 도입 공정 내지 시멘트 킬른 공급공정 중 어느 공정에 있어서도 상기 산처리를 거친 비석면화 처리 물을 공급할 수 있다.
특히, 상기 알칼리 처리해 얻어진 침전물, 구체적으로는 상기 침전물 케이크를 원료로서 이용하면, 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트 클링커를 제조할 수 있게 된다.
시멘트를 제조하는 데에는 원료공정, 소성공정, 마무리공정으로 크게 구별되며, 도 1을 참조하여 이하에 설명한다.
상기 원료공정은, 원료 도입 공정, 분쇄·분급 공정으로 대별된다.
원료 도입 공정에서는 우선 장외로부터 운반되어 오는 시멘트 클링커 소성용의 원료, 즉 석회석을 주체로 하고, 그 밖에 점토, 규석, 철원료 등을 도입 호퍼(1)에서 분별해 받아들인다.
당해 원료가 큰 덩어리인 경우에는 도입 호퍼(1)의 하류에 파쇄기(도시하지 않음)가 설치되며, 소정의 입경으로 파쇄된 후, 수송기에 의해 각 원료가 원료 저장고(2)에 저장된다.
계속되는 원료공정에서의 분쇄·분급 공정에서는, 원료 저장고(2)의 원료를 「원료 분쇄기」(원료밀)로 혼합 분쇄하고 「분급기」로 분급하여 안정된 분체 원료가 조제된다.
이러한 원료 분쇄기는 현재 건조, 분쇄, 조분과 미분이라는 분급의 3가지의 기능을 함께 가지는 「세로형 밀」(3)이 많이 이용되고 있다.
그리고 얻어진 분체 원료를 예를 들면 블렌딩 사일로(4)로 균일하게 혼합한 후 원료 스토리지 사일로(5)에 도입한다.
본 발명의 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서, 분무 폐재의 처리의 경우에는 산처리 후의 비석면화 처리물은 다른 원료와 마찬가지로 도입 호퍼(1)에 도입되어 원료로서 별도 저장되어 상기 분쇄기(3)에 도입되거나 혹은 특별히 저장되는 일 없이 분쇄기(3)에 직접 도입되어도 되고, 혹은 이 원료공정에서는 도입되지 않아도 된다.
다음으로 상기 원료공정을 거쳐 조제된 분체 원료는 소성공정을 거치게 된다.
이러한 소성공정은 분체 원료가 소정의 온도가 될 때까지 가열되어 시멘트로서의 수경 특성을 나타내도록 소성되는 공정이다.
이러한 소성공정은 시멘트 킬른 공급공정, 소성공정, 냉각공정으로 크게 구별된다.
시멘트 킬른 공급공정에서는, 먼저 분체 원료는 예열 장치(프리히터)(6)에 투입되어 가열되고 이어서 로터리 킬른(8)에 투입된다.
예열 장치(6)에 투입된 시멘트 원료는 예열 장치(6) 내를 하강하면서 800~900℃로 가열된다.
예열 장치(6) 내에서의 시멘트 원료의 가열은 예열 장치(6) 내에 열풍을 보냄으로써 행해진다.
또한 예열 장치(6)의 대부분은 하단에 임시 소성로(7)가 설치되어 있다.
소성공정에서는 예열 장치(6)로 가열되어 시멘트 로터리 킬른(8)에 보내진 시멘트 원료가, 그 로터리 킬른(8)내를 1분간에 2~3회전해 출구 방향으로 이동하면 서 약 1500℃ 정도의 고온에서 소성되어 소결체(시멘트 클링커)가 되어 로터리 킬른(8)으로부터 꺼내진다.
그 로터리 킬른(8)내에서의 시멘트 원료의 소성은, 로터리 킬른(8)의 가마 전측(소결체가 꺼내지는 측) 방향으로부터 가마 후측(시멘트 원료가 투입되는 측) 방향을 향해 미분탄을 연소시켜 로터리킬른(8)내에 보내는 것으로 행해지고, 당해 로터리 킬른(8)내의 온도는 가마 후측에서 약 1000℃ 정도이며 최고 온도가 약 1400~1500℃이며, 가마 전측이 약 1200℃ 정도이다.
그리고 로터리 킬른(8)으로부터 꺼내진 소결체는 냉각기(9)에 보내진다.
냉각공정에서는 로터리 킬른(8)으로부터 꺼내진 소결체는 냉각기(9)로 강제 공냉에 의해 급냉되어 마무리공정으로 보내진다.
본 발명의 석면 함유 폐재의 처리 방법에 있어서 분무 폐재 처리의 경우 산처리 후의 비석면화 처리물은 원료공정을 거쳐 예열 장치(6)에 도입되든지, 로터리 킬른(8)의 가마 전측에서 도입되어도 가마 후측에서 도입되어도 그 시멘트 킬른으로 용융 처리할 수 있다면 공급되는 타이밍은 특별히 문제되지 않는다.
또한 슬레이트판의 처리의 경우는 시멘트 킬른의 가마 후측으로부터 공급된다.
이것에 의해 상기 무해화 처리물을 분쇄하는 일 없이 괴상인 채 시멘트 킬른에 공급할 수 있어, 만일 상기 산처리에 의한 무해화 처리가 완전하지 않았다고 해도 분쇄에 의한 석면의 비산, 방산을 방지할 수 있고, 또한 가마 전측에서 공급되는 경우에 비해 무해화 처리물이 장시간 킬른 내에 체재하므로 용융 처리가 보다 완전한 것이 된다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 시멘트 원료와 함께 로터리 킬른 내에 투입된 산처리 후의 비석면화 처리물재는 로터리 킬른 내에서 회전하면서 예를 들면 1000~1500℃로 20~60분간 가열 용융 처리 된다.
이 때 최고 온도를 1450℃ 이상으로 함과 함께 1450℃ 이상의 온도로 가열되는 시간을 5분 이상으로 하는 것이 적합하다.
이러한 가열 처리에 의해, 석면 함유 폐재는 용융되고 소성되어 소결체를 형성한다.
상기 가열 처리에 관한 온도 및 시간의 조건은 일반적인 시멘트의 소성조건이므로, 통상의 시멘트를 제조하는 조건으로 그 폐재를 처리할 수 있게 된다.
또한 이러한 용융 처리를 할 때에 필요에 따라 플럭스를 첨가할 수도 있다.
이러한 플럭스로는 예를 들면 붕산, 붕사, 붕산칼슘, 보로나이트칼사이트 등의 붕산 화합물, 인산, 인산나트륨, 인산칼슘 등의 인산 화합물, 규산, 규산나트륨, 규산칼륨 등의 규산 화합물, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬 등의 탄산 화합물, 탄산바륨, 황산바륨 등의 바륨 화합물, 플루오르화수소, 플루오르화칼슘 등의 불소 화합물 등을 이용할 수 있다.
또한 이러한 플럭스제를 첨가하면 융해가 신속해져 균질하게 행해지기 쉬워지므로 당해 플럭스를 용융 처리에서 첨가하는 것이 바람직하지만, 반드시 첨가할 필요가 있는 것은 아니다.
이러한 플럭스는 용융시에서의 융점을 저하시키거나 혹은 용융 시간을 단축 시키는 기능을 가지는 것이다.
이와 같이 하여 얻어진 시멘트 클링커 소결체에 시멘트의 응결 시간 조정을 목적으로 하여 석고가 필요에 따라서 더해지고, 마무리 분쇄기(마무리 밀)로 분쇄되는 마무리공정을 거쳐 시멘트를 얻을 수 있다.
특히 산처리에 불소를 함유한 화합물과 광산을 함유한 산 수용액을 이용하는 경우에는 상기 알칼리 처리하여 얻어진 침전물, 구체적으로는 플루오르화칼슘이 생성된 침전물 케이크를 원료로서 이용하면 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트 클링커를 제조할 수 있어 제트 시멘트 등의 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트를 얻을 수 있게 된다.
한편, 석면 및 석고를 함유하는 석면 함유 폐재, 특히 석면 및 석고를 함유하는 석면 함유 분무 폐재를 산처리에 의해 비석면화된 처리물은 시멘트 제조시의 석고원으로서 이용할 수 있어, 시멘트 마무리공정에서 상기 마무리 분쇄기로 상기 시멘트 클링커(소결체)와 함께 혼합되어 시멘트가 제조된다.
또한 상기한 바와 같이 석면 및 칼슘을 함유하는 폐재를 황산 처리에 의해 얻어진 비석면화 처리물로 석고가 생성된 것 및 상기 제1~제3의 산처리 공정을 가짐으로써 비석면화 처리물 및 석고를 생성한 것을 시멘트 제조시의 석고원으로서 이용할 수 있어, 시멘트 마무리 공정에서의 상기 마무리 분쇄기로 상기 시멘트 클링커(소결체)와 함께 혼합되어 시멘트가 제조된다.
도 2에 나타내는 바와 같이 구체적으로 예를 들면 시멘트 클링커가 저장되어 있는 시멘트 클링커 사일로(1＇)로부터 공급되는 시멘트 클링커는 먼저 예비 분쇄 기(3＇)로 분쇄된다.
상기 비석면화 처리된 석면 및 석고 함유 폐재나 상기 비석면화 처리되어 석고를 생성한 석면 및 칼슘 함유 폐재는 석고원으로서 석고 야드(2＇)에 저장되어 있다.
이러한 예비 분쇄된 시멘트 클링커와 석고 야드(2＇)로부터 공급되는 상기 무해화 처리된 석면 및 석고 함유 폐재를 시멘트 분쇄기(마무리 밀)(4＇)에 도입해 분쇄 혼합한다.
얻어진 분쇄 혼합물은 세퍼레이터(5＇)에 도입되어, 원하는 입도 범위의 분말을 포틀랜드 시멘트(7＇)로서 얻을 수 있다.
또한 상기 세퍼레이터(5＇)로 입도가 큰 시멘트 분말은 다시 시멘트 분쇄기(마무리 밀)(4＇)에 도입되어 분쇄된다.
필요에 따라 세퍼레이터(5＇)로 원하는 입도 범위로 조정된 시멘트 분말에 플라이애쉬나 고로 슬래그 분말을 첨가해 혼합기(6＇)로 균일하게 혼합해서 플라이애쉬 시멘트나 고로 시멘트(8＇)를 조제할 수도 있다.
또한 석면 및 석고 함유 폐재나 석면 및 칼슘 함유 폐재의 상기 비석면화 처리물은 유효 성분으로서 석고, 불순물로서 석면이 전화된 비석면화 생성물을 함유하는 것이다.
한편 예를 들면 보통 포틀랜드 시멘트를 제조하는 경우의 시멘트 중 석고의 배합 비율은 SO3 환산으로 2~3 중량% 정도이다.
따라서 보통 포틀랜드 시멘트에 대한 비석면화 처리물의 배합 한도로서 S03 환산으로 2~3 중량% 정도까지 가능하다.
본 발명에 의해 얻어진 시멘트는 시멘트로서 안정한 성능을 가지는 것으로, 이와 같이 해 얻어진 시멘트는 안정된 성능을 가지는 것이며, 석면 함유 분무 폐재를 완전하고 안전하게 무해화해 재이용을 꾀할 수 있게 된다.
본 발명의 석면 함유 폐재의 처리 방법은 석면 함유 폐재의 성상을 불문하고 슬레이트판, 분무재 등의 모든 폐재에 유효하게 적용할 수 있다.
또한 그 폐재를 재이용한 시멘트 클링커나 시멘트를 제조하는 것에도 적용할 수 있게 된다.
Claims (20)
- 석면을 함유하는 폐재에 산을 함침시켜 상기 폐재 중의 석면을 비석면화한 처리물을 시멘트 제조 설비에서 추가적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 시멘트 제조 설비에서의 처리가 시멘트 킬른에 의한 용융 처리인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 2에 있어서,당해 석면 함유 폐재가 슬레이트판이고, 상기 시멘트 킬른이 시멘트 로터리 킬른이며, 또한 상기 비석면화한 처리물을 그 시멘트 로터리 킬른의 가마 후측으로부터 공급하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,상기 비석면화한 처리물은 파쇄되지 않고 시멘트 킬른에 공급하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,석면 함유 폐재에 산을 함침시킬 때, 당해 석면을 함유하는 폐재를 밀폐 상태에서 파쇄·분쇄 처리하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 밀폐 상태는 석면을 함유하는 폐재를 산에 침지한 상태인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 밀폐 상태는 케이스에 의해 밀폐 가능한 파쇄·분쇄기에 의한 파쇄·분쇄 및 그 파쇄·분쇄기로부터 산처리 용기로 이송이 케이스에 의해 밀폐 가능한 이송 상태, 또는 케이스에 의해 밀폐 가능한 산처리 용기를 이용하여 파쇄·분쇄가 실현되는 상태로 하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 석면 함유 폐재는 석면 분무 폐재이며 그 시멘트 설비에서의 처리가 시멘트 클링커 소성 플랜트의 원료 도입 공정 내지 시멘트 킬른 공급 공정중 어느 하나에 비석면화한 처리물을 공급해 시멘트 킬른에 의해 용융 처리하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 2 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,산은 불소를 함유한 화합물과 광산을 함유한 산 수용액이며, 비석면화 처리물은 석면 함유 폐재를 산처리한 후의 당해 용액을 알칼리로 중화해 생긴 침전물이며, 그 침전물을 칼슘플루오로알루미네이트를 함유한 시멘트 클링커 제조시의 원료로서 배합함으로써 상기 시멘트 킬른으로 용융 처리를 하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 9에 있어서,그 침전물은 플루오르화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화철, 수산화마그네슘 및 규산화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 2 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,상기 비석면화한 처리물을 플럭스와 함께 시멘트 킬른에 공급하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 시멘트 제조 설비가 시멘트 마무리공정에서의 분쇄 설비이며, 비석면화한 처리물을 시멘트 제조시의 석고원으로서 배합하는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 12에 있어서,그 비석면화한 처리물은 석면 및 석고를 함유하는 폐재에 산을 함침시켜 상기 폐재에 함유되는 석면이 비석면화한 것임을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 12에 있어서,상기 비석면화한 처리물은 석면 및 칼슘을 함유하는 폐재에 황산을 함침시켜 상기 폐재에 함유되는 석면을 비석면화함과 함께, 함유되는 칼슘을 황산과 반응시켜 석고를 생성시킨 것인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 12에 있어서,비석면화 처리물은 칼슘 또는 마그네슘과 반응해 수용성 염을 생성하는 제1의 산에 의해 석면을 함유하는 폐재를 용해하는 제1 공정, 제1 공정의 처리액에 황산을 접촉시켜 황산칼슘을 석출시키는 제2 공정 및 제2 공정의 처리액을 고액분리하는 제3 공정에 의해 얻어지는 고형분인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 12 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,상기 폐재는 분무재를 해체해 생기는 폐재인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 13, 청구항 15 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,산은 인산, 황산, 질산, 염산 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 산인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 처리 방법.
- 청구항 17에 있어서, 산은 알칼리 금속, 알칼리토류금속 또는 암모니아의 플루오르화물염 및 플루오르화수소산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 플루오르화물과, 얻어지는 산 수용액의 pH가 1 이하가 되도록 염산, 황산 및 질산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 광산이 첨가된 산 수용액인 것을 특징으로 하는 석면의 무해화 처리 방법.
- 청구항 18에 있어서,상기 플루오르화물은 이온원 전부가 해리된 경우의 산 수용액 중의 플루오르화물 이온 농도가 1.5~10 중량%가 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 무해화 처리 방법.
- 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,석면 함유 폐재에 대한 산 수용액의 배합 비율은 중량비로 3~100인 것을 특징으로 하는 석면 함유 폐재의 무해화 처리 방법.
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