KR100460096B1 - Waste treatment method and solidified material obtained by the same method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강 과정에서 발생하는 폐기물인 제강 슬래그, 제강 더스트 및 소각재(바닥재 및 비산재)를 유황으로 처리하여 여러 가지 다양한 제품으로 재활용할 수 있는 폐기물 처리 방법을 개시한다. 또한, 본 발명은 상기의 폐기물 처리 방법에 의하여 얻는, 여러 가지 형태로 제품화할 수 있는 고형화 물질을 개시한다. 본 발명에 따른 폐기물 처리 방법은 제강 폐기물 및 유황을 용융혼련하는 단계 및 상기 용융 혼합물을 냉각시켜 고형화하는 단계를 포함한다. 이 때, 소각재를 용융혼련단계에서 추가할 수 있다. 본 발명은 유황의 용융특성에 의하여 폐기물을 구조적으로 안정화시키고 괴상화시킴으로써 다양한 제품의 형태로 재활용할 수 있게 하여 폐기물의 재활용도를 향상시키고, 또한, 소각재에 다량 함유되어 있는 중금속을 불용성의 형태로 효과적으로 고정화시킴으로써 환경친화성과 재활용성을 동시에 향상시킨다.The present invention discloses a waste treatment method that can be recycled into various various products by treating sulfur, steel slag, steelmaking dust, and incineration ash (floor ash and fly ash), which are generated during the steelmaking process, with sulfur. In addition, the present invention discloses a solidified material that can be produced in various forms, which is obtained by the waste treatment method described above. A waste treatment method according to the present invention comprises the steps of melt kneading steelmaking waste and sulfur and cooling and solidifying the melt mixture. At this time, the incineration ash may be added in the melt kneading step. The present invention improves the recycling of wastes by structurally stabilizing and agglomerating wastes in the form of various products by melting the sulfur, thereby improving the recycling of wastes, and insoluble forms of heavy metals contained in a large amount of incineration ash. Effective fixation improves environmental friendliness and recyclability.
Description
본 발명은 폐기물 처리 방법 및 그 폐기물 처리로 획득되는 고형화 물질에 관한 것으로서, 상세하게는 제강 폐기물인 제강 슬래그 및 제강 더스트와 생활 및 산업 폐기물을 소각한 후 발생하는 소각재(바닥재 및 집진 더스트)를 유황으로 처리하여 재활용하는 폐기물 처리 방법 및 그 폐기물 처리로 획득되는 재활용이 가능한 고형화 물질에 관한 것이다.The present invention relates to a waste treatment method and a solidified material obtained by the waste treatment, and more particularly, to steelmaking slag and steel dust, which are steel waste, and incineration ash (floor ash and dust collecting dust) generated after incineration of household and industrial waste. The present invention relates to a waste treatment method for treating by recycling and to a recyclable solidified material obtained by treating the waste.
현재 한국에서 발생하는 제강 폐기물은 제강 슬래그와 제강 더스트로 구분된다. 제강 슬래그는 약 614만톤이 제강 과정에서 발생하며, 재활용율은 70% 정도이다. 이러한 제강 슬래그는 토건용 골재로 재활용 되거나 매립되며, 제강 더스트는 시멘트 원료로 재활용되거나 고형화(괴상화) 처리후 매립된다. 따라서, 제강 폐기물은 골재 또는 시멘트 원료로 재활용될 뿐이므로 재활용의 범위가 제한되고 있으며, 많은 양이 매립 처리됨에 따라 처리비용의 문제를 안고 있다.Currently, steelmaking waste generated in Korea is divided into steel slag and steel dust. Steelmaking slag is about 6.61 million tons produced during the steelmaking process, and the recycling rate is about 70%. Such steelmaking slag is recycled or landfilled in civil aggregate, and steelmaking dust is recycled as cement raw material or landfilled after solidification (blocking) treatment. Therefore, steelmaking waste is only recycled to aggregate or cement raw materials, so the scope of recycling is limited, and as a large amount is landfilled, there is a problem of treatment cost.
한편, 생활 폐기물 및 일반 산업 폐기물의 소각에 의하여 발생하는 소각재(바닥재 및 집진 더스트)는 2000년을 기준으로 약 88만톤이 발생되고 있는데, 다량의 유해 중금속을 함유하고 있어 단순 매립을 할 수 없다. 이러한 소각재는 고형화 처리후 매립하거나 직류나 교류 전류를 이용한 고온 용융으로 재활용 가능한 중금속과 슬래그를 분리하여 중금속은 회수하고 슬래그는 건축용 골재, 시멘트 혼합재 등으로 사용하거나 매립하는 것이 보통이다. 그러나, 전자의 경우에는 고형화처리가 되었더라도 매립후에 중금속이 용출되어 토양을 오염시킬 우려가 있다. 또한, 후자의 경우에는 처리공정에서 많은 에너지가 소비된다는 점과 고온처리로 인하여 다량의 이산화탄소가 발생하여 지구 온난화 방지의 흐름에 역행할 뿐만 아니라 중금속이 휘발됨에 따라 중금속을 다량 함유하는 비산재를 발생시킨다는 문제점이 있다. 이렇게 발생한 다량의 중금속 함유 비산재는 고형화처리로 무해화시키기가 더욱 곤란하다.On the other hand, incineration ash (floor ash and dust collecting dust) generated by incineration of household waste and general industrial waste generates about 880,000 tons as of 2000, and contains a large amount of harmful heavy metals and thus cannot be simply landfilled. Such incinerators are usually recovered after solidification, or separated from heavy metals and slag that can be recycled by high-temperature melting using direct current or alternating current, and heavy metals are recovered, and slag is generally used as a construction aggregate, cement mixture or the like. However, in the former case, even after solidification treatment, heavy metals may be eluted after landfilling and contaminate the soil. In addition, in the latter case, a large amount of energy is consumed in the treatment process and a large amount of carbon dioxide is generated due to the high temperature treatment, thereby counteracting the flow of preventing global warming and generating fly ash containing a large amount of heavy metal as the heavy metal is volatilized. There is a problem. The heavy metal-containing fly ash generated in this way is more difficult to be harmless by solidification treatment.
이러한 소각재 처리의 문제를 해결하기 위하여 대한민국 특허출원 1999-7012574호(대한민국에 국내단계로서 진입한 PCT 출원으로서, 1999년 1월 14일에 국제공개번호 WO 99/01236로 공개된 것임)에 중금속 함유 폐기물의 처리방법이 개시되어 있다. 이 특허문헌은 중금속 함유 폐기물로서 소각재의 처리에 대해서는 개시하고 있으나 중금속을 환경기준치 이하로 함유하고 있는 제강 슬래그 및 제강 더스트에 대해서는 전혀 언급이 없다.In order to solve the problem of incineration ash treatment, the Korean Patent Application No. 1999-7012574 (PCT application entered into Korea as a national stage, which was published as International Publication No. WO 99/01236 on January 14, 1999) contains heavy metals. Waste treatment methods are disclosed. This patent document discloses the treatment of incineration ash as a heavy metal-containing waste, but there is no mention of steelmaking slag and steelmaking dust containing heavy metals below environmental standards.
본 발명의 목적은 제강 과정에서 발생하는 폐기물인 제강 슬래그 및 더스트를 유황으로 처리하여 여러 가지 다양한 제품으로 재활용할 수 있는 폐기물 처리 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 상기의 폐기물 처리 방법에 의하여 얻는, 여러 가지 형태로 제품화할 수 있는 고형화 물질을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a waste treatment method that can be recycled to a variety of different products by treating the steel slag and dust, which is a waste generated in the steelmaking process with sulfur. It is also an object of the present invention to provide a solidified material which can be produced in various forms, which is obtained by the above waste treatment method.
또한, 본 발명의 목적은 상기의 제강 폐기물과 소각재의 혼합물을 유황으로 처리하여 소각재에 함유된 중금속을 고정시킴과 아울러 상기의 폐기물들을 여러 가지 다양한 제품으로 재활용할 수 있는 폐기물 처리방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 상기의 제강 폐기물 및 소각재의 혼합 폐기물의 처리로부터 얻는, 여러 가지 형태로 제품화할 수 있는 고형화 물질을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a waste treatment method which can fix the heavy metal contained in the incineration ash by treating the mixture of the steelmaking waste and the incineration ash with sulfur and recycling the wastes into various products. . It is also an object of the present invention to provide a solidified material which can be produced in various forms, which is obtained from the treatment of the mixed waste of steelmaking waste and incineration ash.
또한, 본 발명의 목적은 소각재에 함유된 중금속을 고정시킬 수 있는 밀봉제를 제공하는 것이다. 이러한 밀봉제는 제강 폐기물을 유황으로 처리하여 얻는 고형화 물질이다.It is also an object of the present invention to provide a sealant capable of fixing heavy metals contained in an incineration ash. These sealants are solidification materials obtained by treating steelmaking waste with sulfur.
또한, 본 발명의 다른 목적들 및 이점들은 하기에서 서술하는 본 발명에 대한 상세한 설명에 의하여 분명하게 이해될 것이다.In addition, other objects and advantages of the present invention will be clearly understood by the following detailed description of the present invention.
본 발명은 폐기물 처리 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 폐기물 처리 방법은 제강 폐기물 및 유황을 용융혼련하는 단계 및 상기 용융 혼합물을 냉각시켜 고형화하는 단계를 포함한다.The present invention provides a waste disposal method. A waste treatment method according to the present invention comprises the steps of melt kneading steelmaking waste and sulfur and cooling and solidifying the melt mixture.
본 발명의 폐기물 처리 방법에 있어서, 상기 용융혼련 단계에서 소각재를 추가할 수 있다. 이 때, 상기 제강 폐기물, 상기 유황 및 상기 소각재의 배합비는 전체 중량을 기준으로 제강 폐기물이 20~60%, 유황이 20~40%, 및 소각재가 10~40%인 것이 바람직하며, 상기 제강 폐기물과 상기 유황의 배합비는 중량을 기준으로 1:0.1~2인 것이 바람직하다. 상기 용융혼련 단계는 120~150℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.In the waste treatment method of the present invention, incineration ash may be added in the melt kneading step. In this case, the blending ratio of the steelmaking waste, the sulfur and the incineration ash is preferably 20 to 60%, 20 to 40% sulfur, and 10 to 40% incineration ash based on the total weight. It is preferable that the compounding ratio of and said sulfur is 1: 0.1-2 based on weight. The melt kneading step is preferably carried out in a temperature range of 120 ~ 150 ℃.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 의하여 얻는, 여러 가지 형태로 제품화할 수 있는 고형화 물질을 제공한다. 특히, 제강 폐기물을 유황으로 처리하여 얻는 고형화 물질은 그 자체로 제품화될 수 있을 뿐만 아니라 소각재에 함유된 중금속을 고정화하기 위한 밀봉제로 사용될 수도 있다.In addition, the present invention provides a solidifying material that can be produced in various forms obtained by the above method. In particular, the solidification material obtained by treating steelmaking wastes with sulfur can not only be commercialized on its own but also used as a sealant for immobilizing heavy metals contained in incineration ash.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서에서 언급하는 폐기물이란 제강 폐기물 및 소각재를 일컫는 것이다. 제강 폐기물이란 제강과정에서 발생하는 폐기물로서, 제강 슬래그 및 제강 더스트를 포함하며, 제철 과정에서 발생하는 폐기물도 포함할 수 있다. 소각재란 생활 폐기물 및 산업 일반 폐기물의 소각에 의하여 발생하는 바닥재 및 집진 더스트를 일컫는 것이다. 소각재는 바닥재로 이해될 수 있으며, 특별한 언급이 없다면 집진 더스트를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.Waste as referred to herein refers to steelmaking waste and incineration ash. Steelmaking wastes are wastes generated during the steelmaking process, including steelmaking slag and steelmaking dust, and may also include wastes generated during the steelmaking process. Incineration means flooring and dust collecting dust generated by incineration of household waste and industrial waste. Incineration can be understood as flooring, and unless otherwise noted, it can be understood as a concept involving dust collection.
본 발명은 폐기물 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폐기물 처리 방법은 제강 폐기물 및 유황을 용융혼련하는 단계 및 이 용융 혼합물을 냉각시켜 고형화하는 단계를 포함한다. 이 때, 용융혼련단계에서 소각재를 추가로 첨가할 수 있다.The present invention relates to a waste disposal method. The waste treatment method according to the present invention comprises the steps of melt kneading steelmaking waste and sulfur and cooling and solidifying the melt mixture. At this time, the incineration ash may be further added in the melt kneading step.
본 발명은 유황의 용융특성을 이용하는 것이다. 본 발명의 방법에서 폐기물의 처리를 위하여 사용하는 유황은 물에 녹지 않고 115~159℃의 온도 범위에서 저점도의 액체상으로 존재하고, 160℃ 이상에서는 고무상으로 존재하며, 110℃ 이하의 온도에서는 고화된다. 또한, 유황은 내산, 내알칼리성이 강하고 열전도성이 낮으며, 단열효과도 우수함은 물론, 고압송전의 애자에 이용될 만큼 전기전도성이 낮은 화학적으로 안정한 물질이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 유황으로는 그 형태에 특별한 제한없이, 고체상의 유황을 사용할 수도 있고 원유의 정제과정에서 발생되는 액체 유황(Molten sulfur)를 직접 사용할 수도 있으며, 폴리머상으로 개질된 유황도 사용할 수 있다. 유황의 순도는 특별히 높을 필요는 없다.The present invention takes advantage of the melting characteristics of sulfur. Sulfur used for the treatment of waste in the method of the present invention does not dissolve in water, but exists in a low viscosity liquid phase in the temperature range of 115 ~ 159 ℃, in the form of rubber at 160 ℃ or more, at a temperature of 110 ℃ or less It solidifies. In addition, sulfur is a chemically stable material having strong acid resistance and alkali resistance, low thermal conductivity, excellent thermal insulation effect, and low electrical conductivity enough to be used for insulators of high pressure transmission. Sulfur that can be used in the present invention can be used as a solid sulfur, liquid sulfur generated during the refining process of crude oil without particular limitation in the form, and can also be used as a polymer modified sulfur. Can be. The purity of sulfur does not have to be particularly high.
폐기물과 유황의 용융혼련은 120~150℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 온도가 너무 낮은 경우에는 유황의 액화가 완전하지 않아 균일한 혼련이 어렵고, 온도가 너무 높은 경우에는 유황의 폴리머화 등의 영향으로 점도가 상승하여 혼련에 필요한 동력이 커지게 된다. 혼련 시간은 사용하는 장치에 따라 차이가 있지만 통상적으로 10~120분 정도면 충분히 혼련된다. 용융혼련에 사용되는 혼련기로는 분말과 액체의 혼합, 혼련에 사용되는 통상적인 것을 사용할 수 있고, 그 예로는 휠(wheel) 형, 블레이드(blade) 형, 롤(roll) 형의 혼련기를 들 수 있다.Melt kneading of the waste and sulfur is preferably carried out at a temperature range of 120 ~ 150 ℃. If the temperature is too low, the liquefaction of sulfur is not complete, so that uniform kneading is difficult. If the temperature is too high, the viscosity increases due to the polymerization of sulfur, and the power necessary for the kneading is increased. The kneading time varies depending on the apparatus used, but usually 10 to 120 minutes is sufficiently kneaded. As kneaders used for melt kneading, conventional ones used for mixing and kneading powder and liquid can be used, and examples thereof include wheel kneaders, blade kneaders, and roll kneaders. have.
용융혼련 후에는 형성된 용융 혼합물을 냉각시킴에 따라 고형화된 물질을 얻을 수 있다. 냉각 단계에서는 용도에 따라 주형(Mould)에 용융 혼합물을 주입한 후 냉각함으로써 원하는 형상의 제품, 예를 들어, 지중 매설관을 곧바로 제조할 수도 있고, 수쇄(고압수에 의한 급속냉각 및 분쇄) 또는 서냉쇄(공기에 의한 냉각 및 분쇄)하여 분말화하거나 펠렛화할 수 있다. 이와 같이 분말화 또는 펠렛화된 고형화물질은 나중에 용융하여 원하는 형상의 제품을 제조하는데 사용할 수 있다.After melt kneading, a solidified material can be obtained by cooling the formed melt mixture. In the cooling step, the molten mixture may be injected into a mold and then cooled, depending on the application, to immediately produce a product of a desired shape, for example, underground buried pipe, or to be crushed (quick cooling and pulverized by high pressure water) or It can be powdered or pelletized by slow cooling (cooling and grinding by air). This powdered or pelletized solidifying material can later be melted and used to produce a product of the desired shape.
본 발명에 있어서, 제강 폐기물과 유황의 배합비는 중량을 기준으로 1:0.1~2의 범위인 것이 바람직하다. 용융혼련에 의한 액상의 유황이 고체상의 제강 슬래그 및 제강 더스트의 미세 공극부에 침입하여 치밀하고 안정된 구조를 이루며 또한 제강 슬래그 및 제강 더스트가 유황을 매개로 괴상화된다. 제강 폐기물에 비하여 유황이 너무 적은 경우에는 유황에 의한 제강 폐기물 구조의 안정화 및 괴상화 효과가 떨어지며, 너무 많은 경우에는 추가의 유황에 의하여 얻을 수 있는 추가적 제강 폐기물의 안정화 및 괴상화 효과는 미미하다. 원료의 함수율도 제강 폐기물의 안정화 및 괴상화에 영향을 미치는데, 가능하다면 원료의 함수율을 낮추는 것이 좋다. 또한, 제강 폐기물과 유황이 용융혼련되어 괴상화된 고형화 물질은 상기에서 설명한 바와 같이, 용융된 상태에서 곧바로 주형에 주입하여 여러 가지 형태의 제품을 제조하는데 사용되거나 펠렛화하여 나중에 제품화할 수 있을 뿐만 아니라 소각재에 함유되어 있는 중금속을 고정화시키기 위한 밀봉제로 사용될 수도 있다.In the present invention, the blending ratio of steelmaking waste and sulfur is preferably in the range of 1: 0.1 to 2 based on the weight. Liquid sulfur by melt kneading penetrates into fine pores of solid steelmaking slag and steelmaking dust to form a dense and stable structure, and steelmaking slag and steelmaking dust are agglomerated through sulfur. Too little sulfur compared with steelmaking wastes results in less stabilization and agglomeration of the structure of the steelmaking wastes by sulfur, and in too many cases, additional steelmaking waste stabilization and agglomerations are negligible. The water content of the raw materials also affects the stabilization and agglomeration of the steelmaking waste, if possible lower the water content of the raw materials. In addition, the solidified material obtained by melting and kneading the steelmaking waste and the sulfur, as described above, may be directly injected into a mold in a molten state to be used for manufacturing various types of products or may be pelletized and later commercialized. It may also be used as a sealant for immobilizing heavy metals contained in incineration.
또한, 제강 폐기물, 유황 및 소각재의 배합비는 전체 중량을 기준으로 제강 폐기물이 20~60%, 유황이 20~40%, 및 소각재가 10~40%인 것이 바람직하다. 상기에서 설명한 바와 같은, 제강 폐기물 및 유황이 용융혼련된 고형화 물질(밀봉제)을 소각재의 고정화를 위하여 사용하는 경우에는 밀봉제 60~90% 및 소각재 10~40%로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 액상의 유황은 상기에서 설명한 바와 같이, 고체상의 폐기물의 미세 공극부에 침입하여 보다 치밀하고 안정된 구조를 이루게 할 뿐만 아니라 폐기물이 유황을 매개로 괴상화되게 한다. 또한, 소각재에 다수 함유되어있는 중금속은 유황에 의하여 또는 유황 및 폐기물중의 다른 성분에 의하여 물 또는 통상의 자연환경이 가지는 산도(pH) 범위의 산성 또는 알칼리성 물에 용출되지 않는 안정한 형태로 고정화된다. 따라서, 본 발명에 의하여 종래에는 골재 또는 시멘트 혼합 원료로만 재활용되던 폐기물을 용융가능한 안정한 고형물로 전환하여 다양한 제품으로 재활용함으로써 폐기물의 재활용 한계를 확장시킬 뿐만 아니라 소각재에 다량 함유되어 있는 중금속을 용출되지 않는 안정한 형태로 고정화시킬 수 있다.In addition, the blending ratio of the steelmaking waste, sulfur and incineration ash is preferably 20 to 60%, 20 to 40% sulfur, and 10 to 40% incineration ash based on the total weight. When the solidification material (sealing agent) melt-kneaded with steelmaking waste and sulfur as described above is used for immobilization of the incineration ash, it is preferable to make the sealant 60 to 90% and the incineration ash 10 to 40%. At this time, the sulfur in the liquid phase, as described above, penetrates into the fine pores of the solid waste to form a more dense and stable structure, and also causes the waste to mass through the sulfur. In addition, heavy metals contained in a large number of incineration ashes are immobilized by sulfur or by sulfur and other components in the waste in a stable form that does not dissolve in water or acidic or alkaline water in the pH range of the natural environment. . Therefore, according to the present invention, the waste that was conventionally recycled only as aggregate or cement mixed raw materials is converted into stable solids that can be melted and recycled into various products, thereby not only expanding the recycling limit of the waste but also eluting heavy metals contained in a large amount of incineration ash. It can be immobilized in a stable form.
한편, 상기에서 언급한 대한민국 특허출원 1999-7012574호는 (A) 중금속 함유 폐기물을 (B) 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물 및 (C) 황과 비수성 매질의 존재하에서 용융혼련한 후 냉각고형화하는 중금속 함유 폐기물의 처리방법을 개시하고 있다. 이 특허출원은 생활 쓰레기 및 일반 산업폐기물의 소각에 의해 배출되는 소각재 중에 중금속이 다량 함유됨에 따라 환경 대책상 요구되는 소각재의 무해화 처리를 달성하기 위하여 안출된 것이다. 이 특허출원은 중금속 함유 폐기물 자체가 (B) 성분을 다량으로 함유하고 있는 경우에는 새롭게 (B) 성분을 첨가할 필요가 없다고 기술하면서, 예를 들어 석탄회(중금속 함유 폐기물) 중의 (B) 성분의 양은 석탄회와 물의 현탁액을 제조하고 그 현탁액의 pH를 측정함으로써 대략의 수치를 알 수 있고, pH가 10 이상, 바람직하게는 11 이상이면 새롭게 (B) 성분을 첨가할 필요가 없다고 기술하고 있다. 또한, 실시예에서 pH 측정의 기준으로써 중금속 함유 폐기물 시료 10g을 100cc의 이온교환수에 현탁시킨 현탁액의 pH를 간이 pH 미터로 측정하였다고 기술하고 있으며, pH가 5.5인 플라이 애쉬를 (B) 성분의 첨가없이 황으로만 처리한 경우에는 매립 기준을 크게 상회하는 중금속이 용출되었다고 기술하고 있다. 반면에 pH가 11.9인 플라이 애쉬를 (B) 성분의 첨가없이 황으로만 처리한 경우에는 중금속의 용출은 매립 기준 이하였다고 기술하고 있다.On the other hand, the above-mentioned Korean Patent Application No. 1999-7012574 discloses (A) heavy solid-containing waste (B) alkali metal compound or alkaline earth metal compound and (C) melt-kneading in the presence of sulfur and non-aqueous medium, followed by cooling and solidifying Disclosed is a method for treating heavy metal-containing waste. This patent application was devised to achieve the detoxification treatment of incinerators, which is required for environmental measures due to the large amount of heavy metals in the incinerators discharged by incineration of household waste and general industrial waste. This patent application states that when the heavy metal-containing waste itself contains a large amount of the component (B), it is not necessary to add the component (B) anew. For example, the (B) component of coal ash (heavy metal-containing waste) The amount indicates the approximate value by preparing a suspension of coal ash and water and measuring the pH of the suspension, and states that if the pH is 10 or more, preferably 11 or more, it is not necessary to add component (B) newly. In addition, in Examples, pH of a suspension in which 10 g of a heavy metal-containing waste sample was suspended in 100 cc of ion-exchanged water was measured by a simple pH meter, and a fly ash having a pH of 5.5 was used as a standard for pH measurement. In the case of treatment with sulfur alone without addition, heavy metals that exceeded the landfill criteria were described as eluted. On the other hand, when fly ash with a pH of 11.9 was treated only with sulfur without the addition of component (B), elution of heavy metals was below the landfill standard.
본 발명의 기술적 사상과 상기의 선행 특허출원의 기술적 사상을 비교하면, 먼저, 제강 슬래그에는 통상적으로 철 성분이 다량 함유되어 있을 수는 있으나 중금속은 환경 기준치를 밑도는 소량만이 함유되어 있다. 이것은 제강 슬래그가 상기의 선행 특허출원에서 언급하는 중금속 함유 폐기물에 해당되지 않는다는 것을 의미한다. 실제로 상기 선행 특허출원의 명세서의 어느 부분에서도 제강 슬래그를 언급하고 있지 않다.Comparing the technical idea of the present invention and the technical idea of the preceding patent application, first, steelmaking slag may generally contain a large amount of iron, but heavy metals contain only a small amount below the environmental standard. This means that steelmaking slag does not correspond to the heavy metal-containing waste mentioned in the preceding patent application. In fact, no part of the specification of the preceding patent application mentions steelmaking slag.
다음으로, 상기의 선행 특허출원에서는 중금속 함유 폐기물의 pH가 10이상 바람직하게는 11 이상인 경우에는 상기 (B) 성분을 첨가할 필요가 없다고 기술하고 있다. 이와 관련하여, 본 발명에서 사용하는 소각재는 상기의 특허출원에 기재된 방법과 동일하게 pH를 측정하였을 때 pH는 대략 7.6 정도이고, 제강 폐기물의 pH는 대략 11 정도이다. 소각재와 제강 폐기물의 혼합물의 pH는 대략적으로 8~10 정도의 범위가 된다. 이 pH 범위는 상기의 선행 특허출원에서는 (B) 성분을 첨가하여야 하는 pH 범위인데, 본 발명에서는 유황만으로 처리하여 중금속의 고정화 및 소각재 및 제강 폐기물의 안정화 및 괴상화를 달성하였다.Next, the preceding patent application states that when the pH of the heavy metal-containing waste is 10 or more, preferably 11 or more, it is not necessary to add the component (B). In this regard, the incineration ash used in the present invention has a pH of about 7.6 when the pH is measured in the same manner as described in the above patent application, and the pH of the steelmaking waste is about 11. The pH of the mixture of incineration ash and steelmaking waste is in the range of approximately 8-10. This pH range is the pH range to which (B) component should be added in the above-mentioned prior patent application. In the present invention, only the sulfur is used to achieve the fixation of heavy metals and the stabilization and agglomeration of incineration materials and steelmaking waste.
이러한 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 상기의 선행 특허출원의 사상으로부터 배운 바가 없고 본 발명자들의 독자적인 연구개발에 의하여 확보한기술적 사상이다. 본 발명은 유황의 용융특성에 의하여 폐기물의 구조적 안정화 및 재용융가능한 괴상화(고형화)를 달성함으로써 폐기물을 다양한 형태의 제품으로 재활용할 수 있게 하고, 아울러, 유황 및 폐기물의 복합적 작용에 의하여 소각재에 다량 함유되어 있는 중금속을 불용화시켜 고형물 내에 고정시킴으로써 환경친화적인 고형화 물질을 제공하는 것이다. 소각재의 중금속을 고정화시키기 위하여 본 발명에서 사용하는 제강 폐기물은 상기에서 설명한 바와 같이, 상기의 선행 특허출원의 (B) 성분과 동일시할 수 없는 것이며, 본 발명의 발명자들이 독자적인 연구에 의하여 특성을 파악하고 소각재의 중금속 고정을 위한 밀봉제로 찾은 것이다.As can be seen from this comparison, the present invention has not been learned from the above-described prior patent application and is a technical idea secured by the inventors' own research and development. The present invention achieves structural stabilization and remelting solidification (solidification) of wastes by the melting characteristics of sulfur, thereby enabling the recycling of wastes into various types of products, and by combining the action of sulfur and wastes, It is to provide an environmentally friendly solidified material by insolubilizing a heavy metal contained in a large amount to be fixed in the solid. The steelmaking waste used in the present invention for immobilizing the heavy metal of the incineration ash cannot be identified with component (B) of the preceding patent application as described above, and the inventors of the present invention grasp the characteristics by independent research. And as a sealant for fixing heavy metals in incinerators.
이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 예시한다. 그러나, 하기에서 설명하는 실시예는 이해를 돕기 위하여 본 발명의 구체적인 예를 제시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 하기에서 설명하는 본 발명에 따른 실시예로부터 다양한 변경 및 변형들을 용이하게 도출할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 다양한 변경 및 변형들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention is specifically illustrated by way of examples. However, the embodiments described below are merely intended to present specific examples of the present invention in order to facilitate understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains can readily derive various changes and modifications from the embodiments according to the present invention described below without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be understood that such various changes and modifications fall within the scope of the present invention.
<실시예 1><Example 1>
고형화 물질의 제조Preparation of Solidifying Materials
제강공정중에서 발생되는 전로슬래그, 래들(Ladle)슬래그, 부원료 더스트(부원료 Bag Filter Dust)를 3:2:5의 중량비로 혼합한 시료 150g, 생활 및 일반사업장폐기물 소각장에서 발생된 소각재, 비산재를 9:1의 중량비로 혼합한 시료 60g 즉, 210g을 도가니(steel cup)1에 넣었다. 또한 분체상으로 구입한 유황 90g도 별도의 도가니(steel cup)2에 넣은 후, 각각의 도가니를 135℃분위기로 조정된 전기가열로(Electric Muffule Furnace) 내에서 20분간 유지시켰다.150g of sample mixed with converter slag, ladle slag, and subsidiary dust (subsidiary bag filter dust) in a weight ratio of 3: 2: 5, and incineration and fly ash generated from domestic and general business waste incineration plants. 60 g of the sample, that is, 210 g, mixed at a weight ratio of 1 was placed in a crucible. In addition, 90 g of sulfur purchased in powder form was put in a separate crucible (steel cup) 2, and each crucible was maintained in an electric heating furnace (Electric Muffule Furnace) adjusted to 135 ° C for 20 minutes.
전기가열로 내에서 도가니1의 물질을 도가니2에 넣고 10분간 봉(steel)으로 혼련시켰다. 그런 후 용융혼합물을 주형에 넣고 자연냉각시켜 펠렛(pellet)을 제조하였다.The material of crucible 1 was placed in crucible 2 in the electric furnace and kneaded with steel for 10 minutes. Then, the melt mixture was put into a mold and cooled naturally to prepare pellets.
상기에서, 제강 폐기물과 소각재의 혼합물의 pH를 측정한 결과 8.9이었다. pH 측정은 다음과 같이 하였다. 즉, 제강 폐기물과 소각재의 혼합물 시료 10g을 채취하고 여기에 100ml의 물을 가한 후 충분히 교반하였다. 이 현탁액의 pH를 pH 미터로 측정하였다.In the above, the pH of the mixture of the steelmaking waste and the incineration ash was measured to be 8.9. pH measurement was carried out as follows. That is, 10 g of a sample of the mixture of steelmaking waste and incineration ash was taken, and 100 ml of water was added thereto, followed by sufficiently stirring. The pH of this suspension was measured with a pH meter.
중금속 용출 시험Heavy Metal Dissolution Test
중금속 용출시험방법은 국내표준법을 적용하였다. 자연냉각시켜 제조한 펠렛을 조우크러셔(Jaw Crusher)로 파쇄한후, 스크린(Screen)하여 5mm이하 시료 30g을 취하고, 증류수와 염산을 가하여 pH 5.8∼6.3으로 조정된 용매를 10배(300cc)가한 후, 상온,상압하에서 6시간 진탕(진탕회수 200회/분)을 실시하고 0.45㎛ 필터(Filter)로 여과한 시료를 ICP(Inductively Coupled Plasma)기기로 중금속을 측정하였다.Heavy metal dissolution test method was applied with domestic standard method. Pellets prepared by natural cooling were crushed with a jaw crusher, screened to take 30 g of samples of 5 mm or less, and 10 times (300 cc) of the solvent adjusted to pH 5.8 to 6.3 by adding distilled water and hydrochloric acid. After that, shaking for 6 hours at room temperature and atmospheric pressure was performed (200 times / min shaking), and the heavy metal was measured by an ICP (Inductively Coupled Plasma) device.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 시험한 모든 중금속의 용출이 검출되지 않았다. 이것은 본 발명에 의하여 얻어진 고형화 물질이 중금속을 매우 안정되게 고정화시키고 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, no elution of all the heavy metals tested was detected. This shows that the solidification material obtained by the present invention fixes the heavy metal very stably.
강도 시험Strength test
고형화 물질 또는 제품의 제조에서와 같이 용융된 물질을 5×5×5㎝주형에 붓고 자연냉각시켜 5∼10일 지난후 압축강도 측정을 실시하였다.As in the preparation of the solidifying material or product, the molten material was poured into a 5 × 5 × 5 cm mold and allowed to cool naturally, and then the compressive strength was measured after 5 to 10 days.
사용된 기기는 유압프레스를 이용한 압축강도측정기(DYD-CO)로서 정육면체의 상기시료를 가압시키고 크랙(Crack)이 발생됨과 동시에 그 강도를 측정하였다. 그 결과는 다음과 같다.The instrument used was a compressive strength tester (DYD-CO) using a hydraulic press to press the sample of the cube and to measure the strength as cracks were generated. the results are as follow.
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 얻은 고형화 물질은 통상적으로 사용되는 콘크리트의 강도 만큼의 또는 그 이상의 강도를 가지고 있음을 알 수 있으며, 이것은 본 발명의 고형화 물질이 여러 가지 다양한 형태의 제품에 실질적으로 사용될 수 있음을 의미한다.As shown in Table 2, it can be seen that the solidifying material obtained according to the present invention has a strength that is equal to or higher than that of conventional concrete, and the solidifying material of the present invention has various forms of products. Means that it can be used substantially.
본 발명은 제강 과정에서 발생하는 폐기물인 제강 폐기물 및 소각재를 유황으로 처리하여 여러 가지 다양한 제품으로 재활용할 수 있는 폐기물 처리 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기의 폐기물 처리 방법에 의하여 얻는, 여러 가지 형태로 제품화할 수 있는 고형화 물질을 제공하는 것이다. 본 발명은 유황의 용융특성에 의하여 폐기물을 구조적으로 안정화시키고 괴상화시킴으로써 다양한 제품의 형태로 재활용할 수 있게 하여 폐기물의 재활용도를 향상시키고, 또한, 소각재에 다량 함유되어 있는 중금속을 불용성의 형태로 효과적으로 고정화시킴으로써 환경친화성과 재활용성을 동시에 향상시킨다.The present invention is to provide a waste treatment method that can be recycled to a variety of products by treating the steel waste and incineration ash, which is a waste generated in the steelmaking process with sulfur. Moreover, this invention provides the solidification material which can be commercialized in various forms obtained by the said waste disposal method. The present invention improves the recycling of wastes by structurally stabilizing and agglomerating wastes in the form of various products by melting the sulfur, thereby improving the recycling of wastes, and insoluble forms of heavy metals contained in a large amount of incineration ash. Effective fixation improves environmental friendliness and recyclability.
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