KR20130060890A - Method for stabilizing mine waste aggregate yard using coal ash - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for stabilizing mine waste aggregate yard is provided to prevent loss of a waste stone, elution of heavy metal, and flowability, by using a fly ash as a stabilizing material. CONSTITUTION: A method for stabilizing mine waste aggregate yard comprises a step of forming a stabilizing layer by spraying a mixed stabilizer of waste stone and fly ash, a fly ash stabilizer, or a composite stabilizer mixed of fly ash and covering material, on a waste stone layer. The particle diameter of the fly ash is 10-100 micron. The mixed stabilizer of waste stone and fly ash comprises 60-80 wt% of the waste stone, and 20-40 wt% of the fly ash. The composite stabilizer comprises 60-80 wt% of the covering material and 20-40 wt% of the fly ash. [Reference numerals] (AA) Waste stone + Fly ash mixing and stabilizing layer; (BB) Waste stone layer

Description

석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법{METHOD FOR STABILIZING MINE WASTE AGGREGATE YARD USING COAL ASH}METHOD FOR STABILIZING MINE WASTE AGGREGATE YARD USING COAL ASH}

본 발명은 폐석 적치장 안정화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전소에서 발생되는 석탄회를 폐기하지 않고 폐석의 안정화 물질로 이용하여 폐석의 유실과 중금속의 용출 및 유동성을 억제할 수 있는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for stabilizing waste-rock stockyards, and more particularly, waste-rock stockyards using coal ash, which can suppress the loss of waste-rock and the dissolution and flow of heavy metals by using it as a stabilizing material for waste-rock without disposing of coal ash generated in a power plant. It relates to a stabilization method.

일반적으로 우리나라는 채탄, 채광, 선광, 그리고 제련과정 등의 광산활동을 해 왔던 크고 작은 폐광산이 수없이 분포되어 있으며, 그러한 폐광산은 물론 그 주변에는 광산폐기물(폐광석, 광미 등)이나 중금속 오염수(갱내수, 광산폐수 등) 및 중금속 오염 하천퇴적토 등의 노출에 따라 집중호우가 발생할 경우에는 이들로부터In general, there are many small and small abandoned mines that have been mined in mining activities such as mining, mining, beneficiation, and smelting. In addition to such abandoned mines, mine waste (mine tailings, Mine wastewater, mine waste water, etc.) and heavy metal contamination.

비소나 납, 카드뮴, 구리, 아연 등의 중금속이 유출되어 광산 주변의 광범위한 농경지에 이르기까지 토양을 오염시키는 원인이 된다.Heavy metals such as lead, arsenic, lead, cadmium, copper, and zinc leak out and pollute the soil to a wide range of farmland around the mine.

이러한 중금속은 인체 내에 축적될 경우 잘 배설되지 않고 우리 몸속의 단백질에 쌓여 장기간에 걸쳐 부작용을 나타내기 때문에 매우 위험하다. 예를 들어, 우리 몸 곳곳에 산소를 운반하는 헤모글로빈은 글로빈이라는 단백질에 철이 결합한 형태를 갖추고 있지만, 우리 몸 속에 수은이 들어와 글로빈에 철 대신 붙으면 산소When these heavy metals accumulate in the human body, they are not excreted well and are very dangerous because they accumulate in proteins in our body and cause side effects over a long period of time. For example, hemoglobin, which carries oxygen throughout our body, has a form of iron that binds to a protein called globin, but when mercury enters our body and attaches to globin instead of iron,

운반능력을 상실하게 된다. 또한 납은 신경과 근육을 마비시키고 카드뮴은 폐암을 일으킬 수 있으며 뼈를 무르게 하고, 망간은 뇌와 간에 축적되어 성장부진과 생식능력 저하를 유발하기도 한다. 중금속이 포함된 오염토양의 유동성은 그 중금속의 결합형태, 풍화 등의 외부조건 변화에 따른 생성물의 존재형태와 토양의 점토 및 수분함량, 토양수 pH, 미생물의 활성도 및 주변에서 발생하는 산성 광산배수(acid mine drainage) 등 토양의 물리 화학적 특성 및 주변 환경의 영향을 받게 되므로, 이에 따라 오염토양 내 중금속의 유동성으로 인해 오염농경지에 식재되는 농작물의 성장과정에서의 중금속 전이와, 중금속 오염 농작물의 유통은 심각한 사회문제로 대두되고 있으므로, 광범위한 규모의 오염토양에 의한 전이 피해를 줄이기 위하여 중금속 오염토양의 복원대책이 시급히 강구되어야 할 것이다.Loss of carrying capacity. Lead can also paralyze nerves and muscles, cadmium can cause lung cancer, soften bones, and manganese can accumulate in the brain and liver, causing growth and decreased fertility. The fluidity of contaminated soils containing heavy metals is determined by the presence of products due to changes in the binding conditions of the heavy metals, weathering, etc., soil clay and water content, soil water pH, microbial activity, and acid mine drainage. Due to the physical and chemical properties of the soil such as acid mine drainage and the surrounding environment, heavy metal transitions and distribution of heavy metal-contaminated crops during the growth of crops planted in contaminated farmland due to the fluidity of heavy metals in the contaminated soil As a serious social problem, it is urgent to take measures to restore heavy metal contaminated soils in order to reduce the damage caused by the widespread contaminated soils.

본 발명은 폐석 적치장의 안정화를 위한 것이므로 이하에서는 폐석 적치장에 대해 한정하여 설명하기로 한다.Since the present invention is intended for stabilization of the waste-rock yard, the following description will be limited to the waste-rock yard.

광산개발 중 갱도굴진, 광물의 선별과정 등에서 상당한 양의 폐석이 발생된다. 상기 폐석은 대개 폐석 적치장을 통해 적치되며, 폐석의 운반을 위한 운송비 등이 크기 때문에 광산 인근의 적합한 지형에 적치된다.During mine development, a considerable amount of waste-rock is generated during mine excavation and mineral selection. The waste-rock is usually deposited through the waste-rock stockyard, and because of the large transportation costs for transporting the waste-rock, the waste-rock is deposited on suitable terrain near the mine.

폐석 자체가 부가가치를 갖는 것이 아니기 때문에 큰 비용을 들이지 않고 자연 적치하고 있는 실정이며, 즉, 폐석 적치장의 유실 등을 고려하지 않아 지반 보강이나 안전 구조물을 시공하지 않고 적치하고 있다.Since the waste-rock itself does not have added value, it does not cost a great deal of money and is naturally loaded. That is, it does not take into account the loss of the waste-rock dump and does not take ground reinforcement or safety structures.

폐석 적치장은 대개 급경사의 사면을 형성하고 있으며, 폐석 적치장에 수로 등 우수 배제 구조물이 없을 경우 집중호우 등으로 인하여 폐석이 하부로 유실될 수 있다. 또한 폐석의 유실 방지를 위한 구조물을 시공한 경우에도 폐광 이후 장기 방치되면 구조물이 붕괴되어 폐석이 유실될 우려가 있을 수 있다. 폐석이 하부 농경지나 하천으로 유실될 경우 폐석에 잔존하는 중금속 광물에 의해 토양 및 수질 오염 등 2차 피해가 발생할 수 있으며 이러한 피해를 복원하기 위해서 많은 비용을 투입하고 있다.The waste-rock stockyards generally form steep slopes, and if the waste-rock stockyards do not have rainwater-excluded structures such as waterways, the waste-rock may be lost to the bottom due to heavy rainfall. In addition, even in the case of constructing a structure for preventing the loss of waste-rock, if left for a long time after the abandoned mine, there is a fear that the structure collapses and the waste-rock may be lost. When the waste-rock is lost to the lower farmland or rivers, secondary damages such as soil and water pollution can be caused by the heavy metal minerals remaining in the waste-rock.

따라서, 폐석 적치시 폐석의 유실을 방지하고 중금속의 유동성을 막을 수 있도록 처리할 수 있으면 많은 비용을 들여 안전 구조물을 시공할 필요가 없고 유실로 인한 2차 오염도 막을 수 있으므로 이에 대한 방안이 필요한 실정이다.
Therefore, if the waste-rock can be treated to prevent the loss of waste-rock and prevent the fluidity of heavy metals, it is not necessary to construct a safety structure at a high cost and prevent secondary pollution due to the loss. .

한편, 석탄을 에너지원으로 하는 화력발전소에서 원료인 석탄은 무기질 분을 함유하기 때문에 연소 후에 무기질 분이 석탄회(ash)로 남게 된다. 현재 우리나라 전력공급의 상당부분을 화력발전소에 의지하고 있으며 이에 따라 화력발전소에서 사용하는 석탄의 사용에 따라 연소 후 생성된 석탄회가 증가하므로 이에 관한 처리가 문제시되고 있다. 이러한 관점에서 석탄회를 이용하기 위한 처리 방법이 여러 가지 제안되고 있는데 석탄회는 점토와 유사한 성상을 가지고 있어서 시멘트 첨가제, 건축용 벽돌, 제올라이트제조, 안료, 절연물질, 고분자 충진제 등으로 응용되어 왔다. 물론, 이와 같이 석탄회를 매립 폐기하지 않기 위한 재활용기술들이 제안되고 있긴 하지만, 많은 비용을 요구하고 있기 때문에 많은 양을 매립 폐기하고 있는 실정이다.On the other hand, in coal-fired power plants using coal as an energy source, since coal, which is a raw material, contains mineral powder, mineral powder remains as ash after combustion. Currently, much of Korea's power supply is relied on thermal power plants, and as a result, the amount of coal ash produced after combustion increases according to the use of coal used in thermal power plants. In view of this, various treatment methods for using coal ash have been proposed. Since coal ash has properties similar to clay, it has been applied to cement additives, building bricks, zeolite manufacturing, pigments, insulating materials, and polymer fillers. Of course, recycling techniques for avoiding landfilling of coal ash have been proposed, but a lot of landfills are being disposed because they require a lot of costs.

대한민국 등록특허 제10-1016790호Republic of Korea Patent No. 10-1016790 대한민국 공개특허 제10-1998-0047616호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1998-0047616

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발전소에서 발생되는 석탄회를 폐기하지 않고 폐석의 안정화 물질로 이용하여 폐석의 유실과 중금속의 용출 및 유동성을 억제할 수 있는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the problems described above, stabilizing waste-rock storage using coal ash that can suppress the loss of waste stone and the dissolution and fluidity of heavy metals by using as a stabilizing material of the waste-rock without discarding the coal ash generated in the power plant The purpose is to provide a method.

본 발명에 의한 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법은, 폐석 적치장의 폐석층 위에 폐석과 석탄회를 혼합한 혼합 안정화제 또는 석탄회 안정화제 또는 석탄회와 복토재를 혼합한 복합 안정화제 중 어느 하나를 살포하여 안정화층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
The method for stabilizing waste-rock stockyards using coal ash according to the present invention is a stabilization layer by spraying any one of a mixed stabilizer mixed with waste-rock and coal ash or a complex stabilizer mixed with coal ash and cover material on the waste-rock layer of the waste-rock stockyard. It characterized in that to form.

본 발명에 의한 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법에 의하면, 발전소에서 발생되는 석탄회를 폐석 적치장에 폐석과 함께 혼합하거나 층상 구조로 구현하여 폐석 적치장의 사면이 급경사를 이루더라도 폐석 적치장 사면의 유실을 막고 폐석에 함유된 중금속의 용출과 유동성을 억제할 수 있으므로 폐석 적치장 주변의 2차 오염을 방지할 수 있고, 유실 방지를 위한 안전 구조물의 시공에 따른 비용을 절감할 수 있다.According to the method for stabilizing waste-rock stockyards using coal ash according to the present invention, coal ash generated from a power plant is mixed with the waste-rock stockpiles with waste-rock or implemented in a layered structure to prevent the loss of the waste-rock stock-pit slope even when the slope of the waste-rock stockpiles is steeply inclined. Since it is possible to suppress the elution and fluidity of the heavy metal contained in the can prevent secondary pollution around the waste-rock stockyard, it is possible to reduce the cost of the construction of the safety structure to prevent loss.

그리고, 석탄회는 화력 발전소에서 상당한 양이 발생되어 많은 비용을 들이지 않고 석탄회를 확보할 수 있으므로 저렴한 비용으로 폐석 적치장을 안정화할 수 있고, 석탄회의 매립에 따른 비용(부지확보 비용 등)을 절감하고 석탄회의 사용을 대폭으로 확대할 수 있다.
In addition, since coal ash is generated in a coal-fired power plant and can secure coal ash without incurring high costs, it is possible to stabilize the waste-rock storage site at a low cost, and to reduce the cost (such as site securing cost) due to the reclamation of coal ash. The use of can be greatly expanded.

도 1은 석탄회의 입도를 보인 그래프.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 석탄회의 혼합 비율에 따른 오염물질 제거효율을 보인 그래프.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 pH와 EC의 변화를 보인 그래프.
도 4 내지 도 7은 각각 본 발명에 따른 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법에 의한 폐석 적치장의 단층도.
1 is a graph showing the particle size of coal ash.
2a to 2c is a graph showing the pollutant removal efficiency according to the mixing ratio of coal ash according to the present invention.
3A and 3B are graphs showing changes in pH and EC according to the present invention.
4 to 7 is a tomogram of the waste-rock stockyard by the waste-rock stockyard stabilization method using coal ash according to the present invention, respectively.

본 발명에 따른 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법은 석탄회(비산재)를 폐석 적치장에 폐석과 혼합하여 사용하거나 폐석 적치장 위에 층상 구조로 사용하거나 복토재와 혼합하여 폐석 적치장 위에 복토되거나 상층에 별도의 복토층을 구현하는 방법으로 폐석 적치장의 유실을 막고 중금속의 용출과 유동성을 억제하며 하기의 실시예를 통해 구체적인 안정화 방법을 설명하며, 먼저, 석탄회와 폐석의 반응에 대해 설명한다.The method for stabilizing waste-rock stockyards using coal ash according to the present invention uses coal ash (fly ash) mixed with waste-rock in the waste-rock stockyard, or is used as a stratified structure on the waste-rock stockyard, or mixed with cover material to cover the waste-rock stockyard or implement a separate cover layer on the upper layer. By preventing the loss of the waste-rock storage, the elution and fluidity of the heavy metals are inhibited and the specific stabilization method will be described through the following examples, first, the reaction of coal ash and waste-rock will be described.

석탄회를 토양 등의 안정화 용도로 사용되는 선행기술들이 있으며, 폐석 적치장의 안정화를 위한 용도로 사용된 선행기술들이 없더라도 단순하게 특별한 가공없이 석탄회를 폐석 적치장에 사용한 것만으로는 특허성이 약하다고 판단됩니다. 폐석의 유실 방지는 물리적 작용에 의한 것이고, 중금속의 용출은 화학적 작용에 의한 것이라 보여지는데요, 석탄회를 통해 물리적, 화학적 작용 모두가 가능한 것인지요 구체적으로 보충바라오며, 따라서, 하기와 같은 방향으로 기재되는 것이 바람직하다 판단됩니다.There are prior arts that use coal ash for stabilization of the soil, and even if there are no prior arts used for stabilization of the waste-rock stockyard, it is judged that the patentability is weak by simply using coal ash in the waste-rock stockyard without special processing. Preventing the loss of waste-rock is due to physical action, and elution of heavy metals seems to be due to chemical action, and whether or not physical and chemical action is possible through coal ash. I believe it is desirable.

1. 폐석의 특성.1. Characteristics of waste-rock.

일반적으로 폐석더미는 미립∼조립질의 암석(셰일, 사암 등)으로 구성되어 있으며, 부분적으로 물로 포화된 다공성 매질이다. 폐석더미를 구성하는 암석에는 여러 가지 황화광물이 존재하며, 황화광물 중에서 황철석(pyrite)이 가장 많이 분포하기 때문에 황철석은 산성광산배수 생성의 주된 원인으로 인지되고 있다. 아래 Ep. 1의 화학반응은 일반적으로 알려진 황철석의 산화 반응이다.
Generally, the waste-rock pile is composed of granulated to granulated rocks (shale, sandstone, etc.) and is a porous medium partially saturated with water. There are various sulfide minerals in the rock constituting the waste-rock pile, and pyrite is recognized as the main cause of acid mine drainage because pyrite is the largest distribution among the sulfide minerals. Ep. Below. The chemical reaction of 1 is commonly known as the oxidation of pyrite.

FeS2 +

Figure pat00001
O2 + H2O → Fe2 ++ 2SO4 2 -+ 2H+ Eq. 1
FeS 2 +
Figure pat00001
O 2 + H 2 O → Fe 2 + + 2SO 4 2 - + 2H + Eq. One

폐석내 황화광물은 위와 같은 반응을 통해 산성광산배수를 발생시키고, 동원-우성탄광의 산성광산배수 특징은 아래 표 1과 같다.Sulfide minerals in the waste-rock generate acid mine drainage through the above reaction, and the acid mine drainage characteristics of Dongwon-dominant coal mine are shown in Table 1 below.

SampleSample Sampling dateSampling date Temp.
(℃)
Temp.
(℃)
pHpH Fe
(mg/l)
Fe
(mg / l)
Al
(mg/l)
Al
(mg / l)
Mn
(mg/l)
Mn
(mg / l)
SO4 2-
(mg/l)
SO 4 2-
(mg / l)
Acidity
(mg/l as CaCO3)
Acidity
(mg / l as CaCO 3 )
산성광산배수Acid mine drainage August 2002August 2002 16.116.1 1.691.69 454.30454.30 123.00123.00 1.441.44 9,017.019,017.01 2,518.072,518.07 April
2005
April
2005
5.25.2 2.252.25 166.30166.30 100.90100.90 5.015.01 1,741.221,741.22 1,147.801,147.80

2. 석탄회의 특성2. Characteristics of Fly Ash

석탄회는 입경의 크기에 의해 크게 2가지로 분류된다. 입경이 커 보일러 하부로 낙하되는 바닥재(Bottom ash)와 입경이 바닥재 보다 작아 집진기에서 포집되는 비산재(Fly ash)로 구분되며, 이 두 가지의 입경크기에 따른 표면적 차, 원소조성 차 등에 의해 처리효율이 상이할 것으로 판단되어 폐석 적치장의 안정화에 최적인 석탄회를 구하기 위하여 각 시료에 대한 처리효율 비교 실험을 수행하였다. Fly ash is classified into two types by size of particle size. It is divided into floor ash that falls under the boiler due to its large particle size and fly ash that is collected from the dust collector because the particle size is smaller than that of the floor material.The treatment efficiency is determined by the difference in surface area and elemental composition difference according to the two particle sizes. In order to determine the optimum ash ash for stabilizing the waste-rock stockyard, a comparative experiment was conducted for each sample.

바닥재와 비산재의 화학적 특성은 하기의 표 2와 같다.
Chemical properties of the flooring material and fly ash are shown in Table 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

바닥재와 비산재 모두 70%이상이 SiO2와 Al2O3로 이루어졌으며, 바닥재는 표 2와 같이 SiO2 > Al2O3 > Fe2O3 > CaO > K2O > TiO2 > MgO 순으로, 비산재는 SiO2 > Al2O3 > K2O > Fe2O3 > CaO > TiO2 > MgO 순으로 조사되었다. More than 70% of floor and fly ash consisted of SiO2 and Al2O3, and floor ash was SiO2> Al2O3> Fe2O3> CaO> K2O> TiO2> MgO and fly ash was SiO2> Al2O3> K2O> Fe2O3> CaO> TiO2 > MgO.

바닥재와 비산재가 혼합되어 있는 매립 석탄회의 입도분석 결과는 도 1과 같으며, 본 발명에서는 10~100㎛인 것이 바람직하다. 10㎛이하의 입도에서는 폐석 적치장 내 산성광산배수의 중화가 어렵고, 100㎛ 이상은 수급이 원활하지 않고 산성광산배수의 중화에 큰 차이가 없다.
The particle size analysis result of the landfill coal ash mixed with the bottom ash and fly ash is as shown in Figure 1, in the present invention is preferably 10 ~ 100㎛. It is difficult to neutralize the acid mine drainage in the waste-rock stockyard at a particle size of 10 μm or less, and the supply and demand of 100 μm or more is not smooth and there is no significant difference in the neutralization of the acid mine drainage.

바닥재와 비산재 각각의 혼합비율을 달리하여 증류수로 포장용수량 정도로 처리한 후 날짜별로 시료를 채취하여 중금속을 토양오염공정시험법에 준하여 추출한 후 측정하였다. 실험결과 대조구와 비교해 볼 때 비산재가 바닥재에 비해 처리효율이 좋은 것으로 나타났으며, 바닥재의 처리효율은 중금속에 따라 다소 차이는 있었으나 20-30%, 비산재는 30-40%의 처리효율을 보여주었다. 중금속별 처리효율은 Pb > Cu > Zn > Cd 순으로 조사되었다. 비산재가 바닥재에 비해 효율이 뛰어났던 것은 입도가 작아 넓은 표면적을 형성한데서 기인한 것으로 판단된다. The mixing ratio of the bottom ash and fly ash was treated with distilled water and treated with distilled water, and the samples were taken by date, and the heavy metals were extracted according to the soil pollution process test method. Experimental results showed that fly ash was better than flooring in comparison with control, and the treatment efficiency of flooring was 20-30% and fly ash was 30-40%. . The treatment efficiencies of heavy metals were examined in the order of Pb> Cu> Zn> Cd. Fly ash was more efficient than flooring due to its small particle size and large surface area.

또한 비산재와 바닥재 모두 다량 함유된 칼슘, 마그네슘의 영향으로 석탄폐석 내에 존재하는 이산화탄소와 물과 반응하여 중탄산을 생성하여 pH가 상승하며 중화반응에 의해 중금속 안정화를 유도한다. 또한 석탄회에 함유되어 있는 CaCO3, CaO, MgO 등 알칼리 물질에 의한 pH 교정과 석탄회에 다량 함유되어 있는 CaCO3에 의해 중금속 이온이 화합물 형태로 석탄회 표면에 흡착 침전되는 안정화 메커니즘이 일어난다. In addition, both fly ash and bottom ash react with carbon dioxide and water present in coal waste-rock under the influence of large amounts of calcium and magnesium to produce bicarbonate to increase pH and induce heavy metal stabilization by neutralization. In addition, pH correction by alkaline substances such as CaCO3, CaO and MgO contained in coal ash, and CaCO3 contained in a large amount of coal ash, stabilizes mechanism in which heavy metal ions are adsorbed and precipitated on the surface of coal ash in the form of a compound.

전술한 것처럼, 석탄회 중 바닥재와 비산재의 처리효율을 비교해 본 결과 바닥재보다 비산재가 처리효율이 더 좋은 것으로 조사되어 안정화제로 비산재를 결정하고, 실험을 통해 비산재의 최적 혼합비율을 도출하였다.As described above, as a result of comparing the treatment efficiency of the bottom ash and fly ash in the coal ash, the fly ash was found to have better treatment efficiency than the bottom ash, and the fly ash was determined as a stabilizer, and the optimum mixing ratio of the fly ash was derived through experiments.

비산재를 5%, 10%, 20%, 40% 혼합 및 층위 처리하여 실험을 수행하였다. 실험결과 혼합비율에 따른 처리효율은 40% > 20% > 10% > 5%로 순으로 나타났으며(도 2a 내지 도 2c, 도면에서 대조구는 폐석만 처리된 것이다), 처리방법에 따른 효율은 비산재를 층위 처리한 것 보다 혼합 처리한 것이 오염물질 제거효율이 더 좋은 것으로 나타났다.Experiments were performed with fly ash 5%, 10%, 20%, 40% mixing and stratification. Experimental results showed that the treatment efficiency according to the mixing ratio was 40%> 20%> 10%> 5% in order (Fig. 2a to 2c, the control was treated only waste-rock), and the efficiency according to the treatment method was Mixture treatment of fly ash was better than pollutant removal.

석탄회가 폐석의 안정화제로 사용될 경우 중금속의 안정화 기작으로 가장 큰 영향을 미치는 것은 pH 교정에 의한 중화능력으로 판단되어 여러 혼합비에 의한 폐석의 중화력 실험을 위해 비산재의 비율을 달리하여 증류수로 포화반죽한 후 48시간 동안 인큐베이션한 후에 필터링하여 pH와 EC(전기전도도)를 측정하였다. 도 3a와 도 3b는 석탄회의 중화력 실험 결과이다. 석탄광산에서 발생하는 폐석 및 침출수에 석탄회를 이용하여 중화하고자 할 경우 pH(산도)와 EC(전기전도도)를 결과에서 20-40%를 처리할 경우 중금속의 안정화를 유도할 수 있는 적정 수준의 pH를 만족하며 안정화 처리가 된 표면에 식생의 도입을 꾀할 경우 식물생육에 저해를 가하지 않는 EC를 만족할 것으로 판단되어 가장 적절한 안정화제 처리량인 것으로 결정하였다. 시험에 사용한 혼합비율에서 20% 이하의 처리량은 적정 수준의 산도를 만족시키지 못 하는 것으로 나타나며, 40% 이상의 처리량에서는 40% 수준을 처리했을 때와 비슷한 수준인 것으로 나타났다.
When coal ash is used as a stabilizer for waste-rock, the most important effect of stabilization of heavy metals is the neutralization ability by pH calibration. After incubation for 48 hours, the pH and EC were measured by filtering. 3A and 3B show the neutralization power test results of coal ash. When neutralizing waste rock and leachate generated from coal mines using coal ash, pH (acidity) and EC (electric conductivity) are treated at 20-40% of the result, so that the pH can be stabilized at an appropriate level. When satisfactory and the introduction of the vegetation on the surface treated with stabilization was determined to satisfy the EC does not impede the growth of the plant was determined to be the most appropriate stabilizer throughput. In the mixing ratio used for the test, the throughput of 20% or less did not satisfy the appropriate level of acidity, and the throughput of 40% or more was similar to that of 40%.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 폐석 적치장 안정화 방법의 예를 보인 단층도이다.4 to 7 is a tomogram showing an example of the method for stabilizing waste-rock stockyard according to the present invention.

도 3은 폐석 적치장의 폐석층 위에 폐석과 석탄회를 혼합한 안정화제를 일정 두께로 살포하여 혼합 안정화층을 형성한 것이다.Figure 3 is to form a mixed stabilization layer by spraying a stabilizer mixed with the waste-rock and coal ash to a certain thickness on the waste-rock layer of the waste-rock stockyard.

상기 안정화제는 폐석 60~80중량%와 석탄회 20~40중량%가 혼합되어 이루어진다. 전술한 것처럼, 석탄회가 20중량% 이하로 혼합되면 폐석의 유실과 중금속의 중화 효과가 약하고 40중량% 이상 혼합되면 중금속의 중화에 큰 차이가 없다.The stabilizer is made of 60 to 80% by weight of waste-rock and 20 to 40% by weight of coal ash. As described above, when the coal ash is mixed to 20% by weight or less, the loss of waste stone and the neutralization effect of the heavy metal is weak, and when mixed to 40% by weight or more, there is no significant difference in neutralization of the heavy metal.

혼합 안정화층의 두께는 폐탄광의 폐석적치장에 적용하기 유용한 심도로, 많은 양의 폐석을 움직이지 않고 경제적으로 복원하기 위한 두께로 구체적인 수치로 한정하지 않는다.The thickness of the mixed stabilization layer is a depth useful for applying to the waste-rock deposit of the waste coal mine, and is not limited to a specific value as a thickness for economically restoring a large amount of waste-rock without moving.

안정화층(페석과 석탄회 혼합)은 페석층 위에 층상 구조로서 폐석과 석탄회의 혼합에 의해 구성되어 폐석에서 발생되는 산성광산배수내 중금속을 안정화하는 것으로 이는 폐석내 황화광물에 의해 발생되는 중금속을 석탄회가 갖고 있는 높은 pH와 중화물질을 이용해 침전, 흡착 및 공침 시키기 때문이다.Stabilization layer (mixed pebbles and coal ash) is a layered structure on the pebbles layer, which is composed of waste rocks and coal ash to stabilize heavy metals in the acid mine drainage generated from waste rocks. Precipitation, adsorption, and co-precipitation are carried out using the high pH and neutralizing substances that have.

도면에 도시되지는 않았지만, 폐석과 석탄회의 혼합 안정화층은 폐석층과 교대로 반복하는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 단, 최상위층에는 폐석과 석탄회의 혼합 안정화층이 형성된다.
Although not shown in the drawings, the mixed stabilization layer of waste-rock and coal ash may be formed in a multi-layered structure alternately with the waste-rock layer, provided that the mixed stabilization layer of waste-rock and coal ash is formed on the top layer.

도 4는 폐석 적치장의 폐석층 위에 석탄회 안정화층을 형성한 것이다. 즉, 폐석 적치장은 폐석층과 석탄회 안정화층의 층상 구조로 형성된 것이다.4 is a coal ash stabilization layer formed on the waste-rock layer of the waste-rock storage. That is, the waste-rock storage is formed of a layered structure of the waste-rock layer and the coal ash stabilization layer.

폐석층과 석탄회 안정화층의 층상 구조에 따른 작용은 혼합에 의한 안정화 방법과 동일한 반응이며, 층상으로 적용하는 이유는 가행광산에서도 적용할 수 있기 때문이다. 즉 가행광산에서 폐석을 적치할 때 중화물질로 사용할 수 있는 석탄회를 동시에 적치하는 방법을 적용하기 위함이다.The action according to the layered structure of the waste-rock layer and the coal ash stabilization layer is the same reaction as the stabilization method by mixing, and the reason why it is applied in the layered form is that it can be applied to a running mine. In other words, this is to apply a method of simultaneously stacking coal ash that can be used as a neutralizing material when the waste rock is deposited in a running mine.

도면에 도시되지는 않았지만, 석탄회 안정화층은 폐석층과 교대로 반복하는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 단, 최상위층에는 석탄회 안정화층이 형성된다.Although not shown in the drawings, the coal ash stabilization layer may be formed in a multilayered structure alternately with the waste-rock layer, provided that the coal ash stabilization layer is formed on the top layer.

폐석이 혼합되지 않은 석탄회 안정화층의 두께는 10CM, 20CM일 수 있으며, 하부에 존재하는 폐석에 의해 발생되는 산성광산배수의 중화를 유도 할 수 있는 정도의 양과, 사면이 붕괴되지 않을 정도의 양에 따라 달라질 수 있는 것이므로 두께는 다양하게 변화 가능하다.
The thickness of the coal ash stabilization layer in which the waste-rock is not mixed may be 10CM and 20CM, and the amount that can induce the neutralization of acid mine drainage generated by the waste-rock in the lower portion and the amount that the slope does not collapse. Since the thickness can vary, the thickness can vary.

도 5는 폐석 적치장의 페석층 위에 폐석과 석탄회를 혼합한 안정화제를 일정 두께로 살포하여 혼합 안정화층을 형성하고, 혼합 안정화층 위에 복토재를 살포하여 복토층을 형성한다. 상기 복토재는 폐석 적치장의 녹화가 가능하도록 예를 들어 씨앗이 발아될 수 있는 양질의 토사인 것이 바람직하다.5 is sprayed to a certain thickness of the stabilizer mixed with the waste-rock and coal ash on the effluent layer of the waste-rock stockyard to form a mixed stabilization layer, and by applying a cover material on the mixed stabilization layer to form a cover layer. The cover material is, for example, it is preferable that the soil quality of the seed can be germinated so that the greening of the waste-rock stockyard.

상기 안정화제는 폐석 60~80중량%와 석탄회 20~40중량%가 혼합되어 이루어진다. The stabilizer is made of 60 to 80% by weight of waste-rock and 20 to 40% by weight of coal ash.

전술한 예와 마찬가지로 폐석과 석탄회의 혼합 안정화층은 폐석층과 교대로 반복하는 다층 구조로 형성될 수 있다.As in the above-described example, the mixed stabilization layer of waste rock and coal ash may be formed in a multi-layered structure alternately with the waste rock layer.

복토는 식생을 원활하게 하기 위한 것이며, 단 복토재의 공급이 어렵기 때문에 식생을 위한 최소한의 두께로 한다.
Cover soils are intended to facilitate vegetation, but because the supply of cover materials is difficult, the minimum thickness is required for vegetation.

도 6은 폐석 적치장의 폐석층 위에 석탄회와 복토재를 혼합한 안정화제를 살포하여 복합 안정화층을 형성한다.6 is sprayed on the waste-rock layer of the waste-rock storage to form a complex stabilization layer by spraying a stabilizer mixed with coal ash and cover material.

또한, 석탄회와 복토재에 의한 복합 안정화층 위에 순수한 복토재만을 살포하여 복토층을 형성할 수도 있다.In addition, it is also possible to form a cover layer by spraying only the pure cover material on the composite stabilization layer of coal ash and cover material.

석탄회와 복토재의 혼합 사용에 따르면 산성광산배수를 중화하고, 식생이 가능한 이점이 있을 것이다.The combined use of coal ash and cover ash will have the advantage of neutralizing acid mine drainage and allowing vegetation.

Claims (5)

폐석 적치장의 폐석층 위에 폐석과 석탄회를 혼합한 혼합 안정화제 또는 석탄회 안정화제 또는 석탄회와 복토재를 혼합한 복합 안정화제 중 어느 하나를 살포하여 안정화층을 형성하며, 상기 석탄회는 10~100㎛의 입도인 것을 특징으로 하는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법.The stabilization layer is formed by spraying any one of a mixed stabilizer mixed with waste rock and coal ash or a complex stabilizer mixed with coal ash and cover material on the waste-rock layer of the waste-rock stockyard, and the coal ash has a particle size of 10-100 μm. A method for stabilizing waste-rock stockyards using coal ash. 청구항 1에 있어서, 상기 안정화층 위에 복토재를 살포하여 복토층을 형성하는 것을 특징으로 하는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법.The method for stabilizing waste-rock stockpiles using coal ash according to claim 1, wherein the cover layer is sprayed onto the stabilization layer to form a cover layer. 청구항 1에 있어서, 상기 안정화층은 폐석층과 함께 교대로 반복되어 다층의 층상구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법.The method of claim 1, wherein the stabilizing layer is alternately repeated with the waste-rock layer to form a multi-layered layered structure, the method for stabilizing waste-rock storage using coal ash. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐석과 석탄회를 혼합한 혼합 안정화제는 폐석 60~80중량%, 석탄회 20~40중량%가 혼합되어 살포되는 것을 특징으로 하는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법.The waste stabilizer using coal ash according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixed stabilizer in which the waste rock and coal ash are mixed is sprayed with 60 to 80 wt% of waste rock and 20 to 40 wt% of coal ash. Stabilization method. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 석탄회와 복토재를 혼하한 복합 안정화제는 복토재 60~80중량%, 석탄회 20~40중량%가 혼합되어 살포되는 것을 특징으로 하는 석탄회를 이용한 폐석 적치장 안정화 방법.The waste stabilizer using coal ash according to any one of claims 1 to 3, wherein the complex stabilizer mixed with the coal ash and the cover material is sprayed with 60 to 80% by weight of the cover material and 20 to 40% by weight of the ash. Stabilization method.
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