KR20210046719A - 오염수 처리용 철분말 및 오염수 처리용 철분말 제조 방법 - Google Patents
오염수 처리용 철분말 및 오염수 처리용 철분말 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 오염수 중의 중금속류 및 불소를 제거할 수 있는 오염수 처리용 철분말을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명에 따른 오염수 처리용 철분말은, 오염수 중의 중금속류를 제거하는 오염수 처리용 철분말로서, 철을 주성분으로 하고, 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 철계 석출물을 입자 내에 갖는다.
Description
본 발명은 오염수 처리용 철분말 및 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 관한 것이다.
중금속 등에 의해 오염된 물을 정화하는 방법으로서는, 응집제를 이용하는 방법 및 다공질 흡착제를 이용하는 방법에 더하여, 예를 들면 일본 특허공개 2009-082818호 공보에 기재된 바와 같이 철분말(처리제)의 표면에 중금속 등을 석출시켜 제거하는 방법이 제안되어 있다. 상기 공보에 기재된 철분말은, 황을 포함하는 것이고, 셀레늄, 납, 카드뮴 및 크로뮴 중 적어도 1종의 중금속류를 철분말 표면에 석출시켜 제거할 수 있다고 되어 있다.
수도법에서는, 상기 공보에 기재된 방법에 의해 제거되는 셀레늄, 납, 카드뮴 및 크로뮴 등의 중금속류 이외에도, 불소에 대해서도 함유량이 기준치 이하가 아니면 안 된다고 되어 있다.
상기 사정에 비추어, 본 발명은, 오염수 중의 중금속류 및 불소를 제거할 수 있는 오염수 처리용 철분말 및 오염수 처리용 철분말 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 일 태양에 따른 오염수 처리용 철분말은, 오염수 중의 중금속류를 제거하는 오염수 처리용 철분말로서, 철을 주성분으로 하고, 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 철계 석출물을 입자 내에 갖는다.
당해 오염수 처리용 철분말은, 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 철계 석출물을 입자 내에 갖는 것에 의해, 이 철계 석출물과 철 기재 사이에 전위차가 생기는 국부 전지 작용에 의해 철의 애노드 반응이 촉진되고, 오염수 중의 오염 원소의 환원 반응 또는 불용화 반응이 촉진된다. 이 때문에, 당해 오염수 처리용 철분말은, 오염수 중의 중금속류에 더하여 불소를 철분말 입자의 표면에 석출시켜 제거할 수 있다.
당해 오염수 처리용 철분말에 있어서, 입자 단면에 있어서의 상기 철계 석출물의 평균 면적률로서는 0.8% 이상 50% 이하가 바람직하다. 이와 같이, 입자 단면에 있어서의 상기 철계 석출물의 평균 면적률이 상기 범위 내인 것에 의해, 당해 오염수 처리용 철분말은, 철 기재의 애노드 반응을 효과적으로 촉진하여, 오염수 중의 중금속류 및 불소를 효율적으로 제거할 수 있다.
당해 오염수 처리용 철분말에 있어서, 입자 내의 평균 공극률로서는 5% 이하가 바람직하다. 이와 같이, 입자 내의 평균 공극률을 상기 상한 이하로 하는 것에 의해, 당해 오염수 처리용 철분말은, 아토마이즈법에 의해 제조할 수 있으므로, 조성의 조정이 용이하고, 또한 상기 철계 석출물을 확실히 형성할 수 있기 때문에, 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 태양에 따른 오염수 처리용 철분말 제조 방법은, 오염수 중의 중금속류를 제거하는 오염수 처리용 철분말의 제조 방법으로서, 노에서 용철을 조제하는 공정과, 취과(取鍋)에서 상기 용철에 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 부원료를 첨가하는 공정과, 상기 부원료 첨가 후의 상기 용철에 물을 분사하여 분말화하는 공정을 구비한다.
당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법은, 상기 조제 공정, 상기 첨가 공정 및 상기 분말화 공정을 구비하고, 상기 첨가 공정에 있어서, 취과 중에서 용철에 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 부원료를 첨가하므로, 상기 부원료가 완전히 용융되어 철과 합금화되기 전에 상기 분말화 공정을 행하여, 철을 주성분으로 하고, 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 철계 석출물을 철분말 입자 내에 균일하게 분산시켜 형성할 수 있다. 이 때문에, 당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 의해 얻어지는 당해 오염수 처리용 철분말은, 그의 입자 내에 상기 철계 석출물을 갖기 때문에, 이 철계 석출물과 철 기재의 국부 전지 작용에 의해 오염수 중의 중금속류에 더하여 불소를 철분말 입자의 표면에 석출시켜 제거할 수 있다.
여기에서, 「주성분」이란, 가장 질량 함유율이 큰 성분을 의미한다. 또한, 「용철」이란, 탄소 함유량을 불문하고, 용융된 철 및 강 전반을 포함하는 개념이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 오염수 처리용 철분말 및 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 의해 제조되는 오염수 처리용 철분말은, 오염수 중의 중금속류 및 불소를 제거할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 오염수 처리용 철분말의 입자 단면의 전자 현미경 화상이다.
도 2는, 오염수 처리용 철분말의 시작예를 이용한 오염수 처리 시험에 있어서의 오염 원소의 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 2는, 오염수 처리용 철분말의 시작예를 이용한 오염수 처리 시험에 있어서의 오염 원소의 제거율을 나타내는 그래프이다.
이하, 적절히 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다.
[오염수 처리용 철분말]
본 발명의 일 실시형태에 따른 오염수 처리용 철분말은, 오염수 중의 비소, 셀레늄, 납, 카드뮴 및 크로뮴을 포함하는 중금속류를 제거하기 위해서 이용되는 것이다. 또, 당해 오염수 처리용 철분말은, 중금속류에 더하여 불소를 제거할 수 있다.
당해 오염수 처리용 철분말은, 철을 주성분으로 하고, 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴(이하, 포괄해서 특정 원소라고 하는 경우가 있다) 중 적어도 1종을 포함하는 철계 석출물을 입자 내에 갖는다. 즉, 당해 오염수 처리용 철분말은, 철 또는 철 합금으로 이루어지는 철 기재의 입자 내에 상기 철계 석출물을 갖는다.
당해 오염수 처리용 철분말은, 예를 들면 아토마이즈 철분말, 주철 분말, 환원철 분말 등이어도 되지만, 성분이나 입경을 맞추기 쉽고, 상기 철계 석출물을 효율적으로 형성할 수 있는 점에서, 물 아토마이즈 철분말인 것이 바람직하다.
당해 오염수 처리용 철분말이 함유하는 철 및 상기 특정 원소 이외의 원소로서는, 예를 들면 탄소, 산소, 구리, 니켈, 몰리브데넘, 아연, 알루미늄, 코발트 등을 들 수 있다. 또한, 당해 오염수 처리용 철분말은, 의도적으로 첨가되는 원소 이외의 불가피적 불순물을 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 상기 불가피적 불순물은, 상기 철계 석출물에 포함되는 상기 특정 원소의 대상으로는 하지 않는다. 즉, 불가피적으로 실리콘, 망가니즈, 인, 황 또는 크로뮴이 포함되더라도, 철계 석출물이 「실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함한다」고는 간주하지 않는 것으로 한다. 한편, 상기 불가피적 불순물은, 원소 단체(單體)의 함유량으로 통상 1질량% 미만이고, 바람직하게는 0.01질량% 미만이다.
도 1에, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자의 단면을 주사형 전자 현미경을 이용하여 촬영한 화상의 일례를 도시한다. 도면에 있어서, 흑점 형상의 부분이 철계 석출물이다. 이와 같이, 당해 오염수 처리용 철분말은, 입자 내에 복수의 철계 석출물을 분산시켜 갖는 것이 바람직하다.
당해 오염수 처리용 철분말의 철계 석출물은, 상기 특정 원소를 핵으로 해서 형성되는 것이며, 철을 주성분으로 하고, 통상은 산소를 포함한다.
당해 오염수 처리용 철분말의 평균 입경의 하한으로서는, 1μm가 바람직하고, 10μm가 보다 바람직하다. 한편, 당해 오염수 처리용 철분말의 평균 입경의 상한으로서는, 1000μm가 바람직하고, 500μm가 보다 바람직하며, 100μm가 더 바람직하다. 당해 오염수 처리용 철분말의 평균 입경이 상기 하한에 미치지 않는 경우, 당해 오염수 처리용 철분말의 생산 효율이나 취급성이 불충분해질 우려가 있다. 반대로, 당해 오염수 처리용 철분말의 평균 입경이 상기 상한을 초과하는 경우, 전체 철분말의 합계 표면적이 작아짐으로써 오염수 중의 중금속류 및 불소를 충분히 제거할 수 없을 우려가 있다. 한편, 「평균 입경」이란, JIS-Z8801(2006)에 규정되는 체를 이용한 건식 체분리 시험에 의해 입자경 분포를 구하여, 이 입자경 분포에 있어서 누적 질량이 50%가 되는 입경을 말한다.
당해 오염수 처리용 철분말에 있어서의 상기 특정 원소의 합계 함유량의 하한으로서는, 0.3질량%가 바람직하고, 0.5질량%가 보다 바람직하며, 1질량%가 더 바람직하다. 한편, 당해 오염수 처리용 철분말에 있어서의 상기 특정 원소의 합계 함유량의 상한으로서는, 5질량%가 바람직하고, 3질량%가 보다 바람직하며, 2질량%가 더 바람직하다. 당해 오염수 처리용 철분말에 있어서의 상기 특정 원소의 합계 함유량이 상기 하한에 미치지 않는 경우, 충분한 양의 철계 석출물을 형성하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 반대로, 당해 오염수 처리용 철분말에 있어서의 상기 특정 원소의 합계 함유량이 상기 상한을 초과하는 경우, 당해 오염수 처리용 철분말의 제조 비용이 불필요하게 증대될 우려가 있다.
당해 오염수 처리용 철분말의 철계 석출물에 있어서의 상기 특정 원소의 합계 함유량의 하한으로서는, 1질량%가 바람직하고, 2질량%가 보다 바람직하다. 상기 특정 원소의 합계 함유량이 상기 하한 미만이면, 오염수 중의 중금속류 및 불소의 제거 효율이 불충분해질 우려가 있다. 한편, 상기 특정 원소의 합계 함유량의 상한은, 특별히 한정되지 않고, 제거 대상이 되는 오염수의 성분 등에 의해 적절히 결정되지만, 예를 들어 50질량%로 할 수 있다.
당해 오염수 처리용 철분말의 입자 내의 평균 공극률의 상한으로서는, 5%가 바람직하고, 3%가 보다 바람직하다. 한편, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 내의 평균 공극률의 하한으로서는 특별히 한정되지 않고, 물리적인 한계치로서 0%이다. 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 내의 평균 공극률이 상기 상한을 초과하는 경우, 물 아토마이즈법에 의해 제조하는 것이 어려워지기 때문에, 전체 조성 및 철계 석출물의 함유량을 조절하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 즉, 당해 오염수 처리용 철분말은, 평균 공극률을 상기 상한 이하로 하는 것에 의해, 물 아토마이즈법에 의해 비교적 효율적으로 제조할 수 있다. 한편, 공극률은, 입자 단면의 전자 현미경 관찰 화상에 있어서의 공극의 면적률로서 측정된다.
당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 면적률의 하한으로서는, 0.8%가 바람직하고, 1.0%가 보다 바람직하다. 한편, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 면적률의 상한으로서는, 50%가 바람직하고, 30%가 보다 바람직하다. 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 면적률이 상기 하한에 미치지 않는 경우, 국부 전지 작용이 불충분해짐으로써 중금속류 및 불소를 효율적으로 석출시킬 수 없어, 오염수 중의 중금속류 및 불소를 충분히 제거할 수 없을 우려가 있다. 반대로, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 면적률이 상기 상한을 초과하는 경우, 국부 전지 작용에 있어서 애노드가 되는 철 기재의 면적이 상대적으로 작아짐으로써, 오염수 중의 중금속류 및 불소를 충분히 제거할 수 없을 우려가 있다. 한편, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 면적률은, 화상 해석 소프트웨어를 이용하여 입자 단면의 전자 현미경 관찰 화상을 철계 석출물 부분과 철 기재 부분으로 2치화하는 것에 의해 측정할 수 있다. 이 경우, 2치화를 위한 역치가 적절히 설정되지만, 전자 현미경 관찰 화상에 있어서의 철계 석출물과 철 기재의 콘트라스트는 크기 때문에, 역치를 기술 상식에 따라 적절한 범위 내에서 설정하는 한, 2치화에 기인하는 측정 오차는 충분히 작다.
당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 직경(원 상당 직경)의 하한으로서는, 0.1μm가 바람직하고, 0.15μm가 보다 바람직하다. 한편, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 직경의 상한으로서는, 10μm가 바람직하고, 1μm가 보다 바람직하다. 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 직경이 상기 하한에 미치지 않는 경우, 국부 전지 작용이 불충분해질 우려가 있다. 반대로, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 평균 직경이 상기 상한을 초과하는 경우, 당해 오염수 처리용 철분말의 입자마다의 중금속류 및 불소를 제거하는 능력에 격차가 생기고, 결과로서 당해 오염수 처리용 철분말 전체로서의 중금속류 및 불소를 제거하는 능력이 불충분해질 우려가 있다.
<이점>
당해 오염수 처리용 철분말은, 전술한 철계 석출물을 입자 내에 갖는 것에 의해, 이 철계 석출물과 철 기재 사이에 전위차가 생겨 국부 전지 작용에 의해 철 기재의 애노드 반응이 촉진됨으로써, 중금속류에 더하여 불소도 입자 표면에 석출시켜 비교적 효율적으로 제거할 수 있다.
[오염수 처리용 철분말 제조 방법]
전술한 오염수 처리용 철분말은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법은, 노에서 용철을 조제하는 공정 <조제 공정>과, 취과에서 용철에 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 부원료를 첨가하는 공정 <첨가 공정>과, 부원료를 첨가한 후의 용철에 물을 분사하여 분말화하는 공정 <분말화 공정>을 구비한다.
<조제 공정>
조제 공정에서는, 예를 들면 전로(轉爐), 전기로 등의 노에 있어서 용철을 조제한다. 이 조제 공정에서는, 예를 들면 탈규, 탈인, 탈탄, 탈산 등의 불순물을 제거하는 공지된 정련 처리를 행해도 되고, 용철의 성분을 조정하기 위해서 철 이외의 원료를 가해도 된다.
<첨가 공정>
첨가 공정에서는, 취과에 있어서, 상기 철계 석출물을 형성하는 핵이 되는 특정 원소를 포함하는 부원료를 첨가한다. 이와 같이, 취과에 있어서 부원료를 첨가하는 것에 의해, 부원료의 첨가로부터 다음의 분말화 공정까지의 시간을 짧게 하여, 부원료 중의 특정 원소가 철과 완전히는 합금화되지 않고, 용철 중에 특정 원소의 클러스터가 분산(미시적으로 특정 원소가 편재)되어 있는 상태에서 용철을 분말화할 수 있다고 생각된다. 이에 의해, 용철 중에 분산되어 있는 특정 원소의 클러스터를 핵으로 해서 철계 석출물을 형성할 수 있다.
이 첨가 공정에서는, 노로부터 발출한 용철을 저류하고 있는 취과에 나중에 부원료를 투입해도 되지만, 미리 부원료를 투입한 취과에 용철을 부어 넣는 것에 의해, 단시간에 효율적으로 용철에 부원료를 첨가할 수 있다.
또한, 부원료는, 일부가 합금화되어 얻어지는 오염수 처리용 철분말의 철 기재 중에 혼입된다. 이 때문에, 이 첨가 공정에서 첨가되는 부원료를 고려하여, 앞의 조제 공정에 있어서 조제하는 용철의 조성을 조절하는 것이 바람직하다. 반대로, 부원료의 첨가량이 동일하더라도, 조제 공정에서 조제되는 용철의 조성에 따라, 형성되는 철계 석출물의 양이나 조성이 변화한다. 이 때문에, 첨가 공정에 있어서 용철에 첨가하는 부원료의 종류 및 양은, 조제 공정에서 조제되는 용철의 조성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.
(부원료)
부원료로서는, 예를 들면 페로실리콘, 페로망가니즈, 인 철, 황화 철, 페로크로뮴 등의 특정 원소와 철의 화합물이 적합하게 이용된다. 이들 부원료는, 일부 또는 전부가, 조제 공정에 있어서 정련 처리에 이용되는 처리제 또는 용강의 조성 조정을 위해서 첨가되는 재료와 동일한 것이어도 된다.
<분말화 공정>
분말화 공정에서는, 물 아토마이즈법에 의해, 용철을 미세화하면서 급속 냉각하여 분말화한다. 이때, 용철 중에 분산되어 있는 특정 원소의 클러스터가 핵이 되어, 분체 입자 내에 철계 석출물을 형성함으로써, 당해 오염수 처리용 철분말이 얻어진다고 생각된다.
물 아토마이즈법에서는, 용철을 유하시키고, 유하되고 있는 용철에 물을 분사하는 것에 의해, 용철을 미세화함과 함께 급속 냉각하여 철분말을 얻는다. 용철에 분사하는 물의 양 및 압력을 조절하는 것에 의해, 얻어지는 철분말의 입경을 조절할 수 있다.
<이점>
당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법은, 상기 조제 공정, 상기 첨가 공정 및 상기 분말화 공정을 구비하고, 첨가 공정에 있어서, 취과 중에서 용철에 특정 원소를 포함하는 부원료를 첨가하므로, 부원료가 완전히 분산되기 전에 분말화 공정을 행하여, 철계 석출물을 철분말 입자 내에 균일하게 분산시켜 형성할 수 있다. 이 때문에, 당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 의해 얻어지는 오염수 처리용 철분말은, 철계 석출물과 철 기재의 국부 전지 작용에 의해 오염수 중의 중금속류 및 불소를 철분말 표면에 석출시켜 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법은, 첨가 공정에 있어서, 취과 중에서 용철에 부원료를 첨가하므로, 조제 공정을 행하는 노의 내화물의 융점이 부원료에 의해 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 당해 오염수 처리용 철분말 제조 방법은, 제련 공정을 행하는 노의 내화물의 열화가 비교적 작아, 냉각이나 보전을 위한 정지 시간을 억제하여 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
[그 밖의 실시형태]
상기 실시형태는, 본 발명의 구성을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 실시형태는, 본 명세서의 기재 및 기술 상식에 기초하여 상기 실시형태 각 부의 구성 요소의 생략, 치환 또는 추가가 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 오염수 처리용 철분말은, 전술한 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 의해 제조되는 것으로 한정되지 않는다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세히 기술하지만, 이 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되는 것은 아니다.
<시작예 1>
전기로에서 철 원료를 용해시키고 철 원료비 0.1질량%의 페로망가니즈를 투입하고 불순물을 제거하는 것에 의해 조제된 용철 전량을, 미리 철 원료비 0.1질량%의 페로망가니즈를 투입해 둔 취과에 취출하고 나서, 물 아토마이즈법에 의해 분말화함으로써, 평균 입경 90μm의 오염수 처리용 철분말의 시작예 1을 얻었다. 한편, 「평균 입경」은, JIS-Z8801(2006)에 규정되는 체를 이용한 건식 체분리 시험에 의해 측정한 「입도 분포」로부터 로진 램러 분포로 근사하는 것에 의해 산출했다.
<시작예 2>
전기로에서 철 원료를 용해시키고 철 원료비 0.2질량%의 페로망가니즈를 투입하고 불순물을 제거하는 것에 의해 조제된 용철 전량을, 미리 철 원료비 0.1질량%의 페로망가니즈 및 철 원료비 0.8질량%의 황화 철을 투입해 둔 취과에 취출하고 나서, 물 아토마이즈법에 의해 분말화함으로써, 평균 입경 92μm의 오염수 처리용 철분말의 시작예 2를 얻었다.
<시작예 3>
전기로에서 철 원료를 용해시키고 철 원료비 3.5질량%의 황화 철을 투입하고 불순물을 제거하는 것에 의해 조제된 용철 전량을, 미리 철 원료비 0.1질량%의 페로망가니즈 및 철 원료비 0.3질량%의 황화 철을 투입해 둔 취과에 취출하고 나서, 물 아토마이즈법에 의해 분말화함으로써, 평균 입경 88μm의 오염수 처리용 철분말의 시작예 3을 얻었다.
오염수 처리용 철분말의 시작예 1∼3 중의 미량 원소의 함유량을 측정했다. 구체적으로는, C 및 S의 함유량을 적외선 흡수법에 의해 측정하고, Si, Mn 및 P의 함유량을 ICP(유도 결합 플라즈마) 발광 분광 분석법에 의해 측정했다. 이 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.
또한, 오염수 처리용 철분말의 시작예 1∼3을 수지로 굳힌 시료를 다이아몬드 지립(砥粒)으로 1μm 연마하는 것에 의해, 오염수 처리용 철분말의 입자를 절단했다. 그리고, 이 입자의 단면을 FEI사제의 주사형 전자 현미경 「Quanta200FEG」를 이용하여 촬영했다. 주사형 전자 현미경의 설정은, 전압 15.0kV, 렌즈로부터 물체면까지의 작동 거리 10mm로 해서, BSE(반사 전자상)를 취득했다. 또한, 전자상의 취득에 있어서, 콘트라스트는 90 정도, 휘도는 40 정도의 설정으로 했다. 또, 이 전자 현미경 화상을 미타니 상사사의 화상 해석 소프트웨어 「WIN-ROOF ver5.5.0」을 이용하여, 256계조(0∼255)에서의 휘도 범위 80 이상 175 이하의 화소를 철계 석출물 영역으로서 추출하는 2치화 처리를 행하고, 노이즈 제거(설정치 0.001) 및 필링 처리를 행하여 철계 석출물의 면적률을 산출했다.
또한, 상기 시료의 단면에 있어서의 철계 석출물의 부분의 조성을 에너지 분산형 X선 분석(EDX)에 의해 분석했다. 구체적으로는, 각 시료 중에서 입자경이 상이한 3개의 입자를 선택하고, 각 입자 내의 3개의 철계 석출물에 대하여 에너지 분산형 X선 분석을 행하고, 각 오염수 처리용 철분말의 시작품의 입도 분포에 기초하여 가중 평균하는 것에 의해, 철계 석출물의 조성을 산출했다.
다음의 표 2에, 오염수 처리용 철분말의 시작예 1∼3의 철계 석출물의 면적률 및 철계 석출물의 조성을 나타낸다. 한편, 표 중의 「-」는, 그 원소가 검출되지 않았던 것을 의미한다.
시험용 오염수로서, As 농도를 1mg/L로 조정한 비산수소 이나트륨 칠수화물 수용액, Se 농도를 1mg/L로 조정한 셀레늄산 나트륨의 수용액, Cr 농도를 1mg/L로 조정한 이크로뮴산 칼륨의 수용액, Pb 농도를 1mg/L로 조정한 질산 납의 수용액, Cd 농도를 1mg/L로 조정한 질산 카드뮴의 수용액, 및 F 농도를 1mg/L로 조정한 불화 나트륨의 수용액을 준비했다.
상기 시험용 오염수에 오염수 처리용 철분말의 시작예 1∼3을 개별적으로 0.1질량% 가하고, 실온에서 24시간 연속 진탕(200rpm, 진탕 폭은 3∼5cm)한 후, 눈크기 0.45μm의 필터로 여과하고 나서, 용액 중의 오염 원소(제거 대상이 되는 중금속 또는 불소)의 농도를 측정하는 오염수 처리 시험을 행했다. 오염 원소의 농도는, JIS-K0102(2016)에 준거하여 측정했다.
다음의 표 3에, 오염수 처리용 철분말의 각 시작예 1∼3에 의한 처리 후의 각 시험용 오염수의 잔류 오염 원소의 농도의 측정 결과를 나타낸다.
상기 잔류 오염 원소의 농도의 측정 결과로부터, 오염수 처리용 철분말의 시작예 1∼3에 의한 각 오염 원소의 제거율을 산출하고, 이것을 정리하여 도 2에 나타낸다.
이와 같이, 철계 석출물을 갖는 오염수 처리용 철분말의 시작예 1∼3은, 시험용 오염수 중의 중금속류 및 불소를 제거할 수 있었다. 그 중에서도 입자 단면에 있어서의 철계 석출물의 면적률이 비교적 큰 오염수 처리용 철분말의 시작예 2, 3은, 비교적 제거가 곤란한 크로뮴, 카드뮴 및 불소에 대해서도 충분히 큰 제거율을 얻을 수 있었다.
본 발명에 따른 오염수 처리용 철분말 및 본 발명에 따른 오염수 처리용 철분말 제조 방법에 의해 얻어지는 오염수 처리용 철분말은, 오염수의 정화에 널리 이용할 수 있다.
Claims (4)
- 오염수 중의 중금속류를 제거하는 오염수 처리용 철분말로서,
철을 주성분으로 하고, 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 철계 석출물을 입자 내에 갖는 오염수 처리용 철분말. - 제 1 항에 있어서,
입자 단면에 있어서의 상기 철계 석출물의 평균 면적률이 0.8% 이상 50% 이하인 오염수 처리용 철분말. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
입자 내의 평균 공극률이 5% 이하인 오염수 처리용 철분말. - 오염수 중의 중금속류를 제거하는 오염수 처리용 철분말의 제조 방법으로서,
노에서 용철을 조제하는 공정과,
취과(取鍋)에서 상기 용철에 실리콘, 망가니즈, 인, 황 및 크로뮴 중 적어도 1종을 포함하는 부원료를 첨가하는 공정과,
상기 부원료 첨가 후의 상기 용철에 물을 분사하여 분말화하는 공정
을 구비하는 오염수 처리용 철분말 제조 방법.
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