국내 화력발전소에서는 에너지의 수요를 공급하기 위해 석탄으로 전기를 생산하며, 매년 800만 톤 이상의 석탄재를 발생시킨다. 이중 약 20%의 석탄재는 매립으로 처리되고, 80%의 석탄재는 건축·토목 회사에서 시멘트의 원료, 콘크리트 혼합재 또는 복토제로 재활용한다. 하지만 석탄재의 종류와 성상에 따라 건축자재의 품질 저하와 오염물질 유출 등 여러 문제가 발생하기 때문에 건축회사에서 선호되지 않는다. 한편 이러한 석탄재에 다양한 산업에서 중요한 원료인 ...
국내 화력발전소에서는 에너지의 수요를 공급하기 위해 석탄으로 전기를 생산하며, 매년 800만 톤 이상의 석탄재를 발생시킨다. 이중 약 20%의 석탄재는 매립으로 처리되고, 80%의 석탄재는 건축·토목 회사에서 시멘트의 원료, 콘크리트 혼합재 또는 복토제로 재활용한다. 하지만 석탄재의 종류와 성상에 따라 건축자재의 품질 저하와 오염물질 유출 등 여러 문제가 발생하기 때문에 건축회사에서 선호되지 않는다. 한편 이러한 석탄재에 다양한 산업에서 중요한 원료인 희토류가 다량 포함되어있다는 연구가 제시되고 있다. 또한, 석탄재에는 산화규소, 산화알루미늄 등 유용한 광물자원이 풍부하다는 연구결과가 제시되었다. 본 연구에서는 국내에서 발생한 석탄재에 포함되어있는 희토류의 총량을 확인하고, 연속추출법을 통하여 석탄재와 희토류의 결합 강도를 분석하였다. 석탄재 내 희토류는 바닥재에서 185.80mg/kg, 비산재에서 179.19mg/kg이 확인되었으며, 희토류원소 중 원자번호가 작은 LREEs가 많은 비율로 존재하는 것을 확인하였다. 총량에 대한 희토류원소의 구성비는 다른 석탄, 석탄재 또는 지각구성비율과 굉장히 흡사한 것을 확인할 수 있었다. 연속추출의 결과로 희토류는 란타넘(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd) 등 몇 개의 원소를 제외하면, 매우 강한 결합을 이루고 있어 석탄재와 분리할 때 HF와 HNO3 등 강한 산을 사용하여야 분리가 가능한 것으로 확인되었다. 비산재로부터 zeolite를 합성하는 과정에서 희토류를 추출하기 위한 전략으로, 첫 번째는 MFA와 NMFA를 분리하는 과정에서 사용되는 증류수로부터 추출하는 방법, 두 번째는 분리된 MFA를 축적하여 분리하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 본 연구결과는 매년 발생량이 늘어나는 석탄재를 처리해야 하는 폐기물이 아닌 새로운 자원으로서 가치를 부여하기 위한 기초연구가 될 수 있을 것으로 기대된다.
국내 화력발전소에서는 에너지의 수요를 공급하기 위해 석탄으로 전기를 생산하며, 매년 800만 톤 이상의 석탄재를 발생시킨다. 이중 약 20%의 석탄재는 매립으로 처리되고, 80%의 석탄재는 건축·토목 회사에서 시멘트의 원료, 콘크리트 혼합재 또는 복토제로 재활용한다. 하지만 석탄재의 종류와 성상에 따라 건축자재의 품질 저하와 오염물질 유출 등 여러 문제가 발생하기 때문에 건축회사에서 선호되지 않는다. 한편 이러한 석탄재에 다양한 산업에서 중요한 원료인 희토류가 다량 포함되어있다는 연구가 제시되고 있다. 또한, 석탄재에는 산화규소, 산화알루미늄 등 유용한 광물자원이 풍부하다는 연구결과가 제시되었다. 본 연구에서는 국내에서 발생한 석탄재에 포함되어있는 희토류의 총량을 확인하고, 연속추출법을 통하여 석탄재와 희토류의 결합 강도를 분석하였다. 석탄재 내 희토류는 바닥재에서 185.80mg/kg, 비산재에서 179.19mg/kg이 확인되었으며, 희토류원소 중 원자번호가 작은 LREEs가 많은 비율로 존재하는 것을 확인하였다. 총량에 대한 희토류원소의 구성비는 다른 석탄, 석탄재 또는 지각구성비율과 굉장히 흡사한 것을 확인할 수 있었다. 연속추출의 결과로 희토류는 란타넘(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd) 등 몇 개의 원소를 제외하면, 매우 강한 결합을 이루고 있어 석탄재와 분리할 때 HF와 HNO3 등 강한 산을 사용하여야 분리가 가능한 것으로 확인되었다. 비산재로부터 zeolite를 합성하는 과정에서 희토류를 추출하기 위한 전략으로, 첫 번째는 MFA와 NMFA를 분리하는 과정에서 사용되는 증류수로부터 추출하는 방법, 두 번째는 분리된 MFA를 축적하여 분리하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 본 연구결과는 매년 발생량이 늘어나는 석탄재를 처리해야 하는 폐기물이 아닌 새로운 자원으로서 가치를 부여하기 위한 기초연구가 될 수 있을 것으로 기대된다.
Recently, thermal power plants produces electricity using coal to meet the substantial amount of energy demand in Korea, generating more than 8 million tons of coal ash wastes every year. 20% of coal ash waste treated by landfill, and 80% recycled as a raw material for cement, concrete mixture or em...
Recently, thermal power plants produces electricity using coal to meet the substantial amount of energy demand in Korea, generating more than 8 million tons of coal ash wastes every year. 20% of coal ash waste treated by landfill, and 80% recycled as a raw material for cement, concrete mixture or embankment for construction. However, the recycled materials are not preferred, due to its inconsistent quality with regard to physical and chemical composition and potential hazardous risk of contaminants contained in the coal ash. Recent studies have reported that coal ash contains a notable amount of rare-earth elements (REEs), which are used as critical raw materials in a wide variety of industries. And it has also been reported that a valuable inorganic catalyst, zeolite can be synthesized from coal ash using silicon oxides and aluminum oxides rich in coal ash. In this study, a type of coal ash was collected from a thermal power plant located in southern bound of Korea, the total amounts of REEs contained in the coal ash were examined. In addition, the characteristics of their associations within coal ash were analyzed by sequential extraction methods. Total contents of REEs in coal ash were found to be 185.80mg/kg in the bottom ash, and 179.19mg/kg in the fly ash. The light REEs (LREEs) of which atomic numbers are smaller were found in larger amounts in both types of coal ash. The compositions of REEs present in the coal ash were very similar to those for other coals, coal ash, and earth crust materials in the world. From the sequential extractions, it was found that REEs are strongly bound within the mineral parts of coal ash except for several elements such as lanthanum (La), cerium (Ce) and neodymium (Nd). Therefore, it was confirmed that strong acids such as HF and HNO3 must be used for REE separation from coal ash. As a strategy for extracting REEs from zeolite synthesis from fly ash, the following two step procedures are recommended: (i) extraction from distilled water used in the procedure for the separation of magnetic fly ash (MFA) from non-magnetic fly ash, and (ii) separation of REEs after the collection of separated MFA. The results of this study are expected to provide fundamental information for the development of new strategy and methods to use coal ash waste as resource materials.
Recently, thermal power plants produces electricity using coal to meet the substantial amount of energy demand in Korea, generating more than 8 million tons of coal ash wastes every year. 20% of coal ash waste treated by landfill, and 80% recycled as a raw material for cement, concrete mixture or embankment for construction. However, the recycled materials are not preferred, due to its inconsistent quality with regard to physical and chemical composition and potential hazardous risk of contaminants contained in the coal ash. Recent studies have reported that coal ash contains a notable amount of rare-earth elements (REEs), which are used as critical raw materials in a wide variety of industries. And it has also been reported that a valuable inorganic catalyst, zeolite can be synthesized from coal ash using silicon oxides and aluminum oxides rich in coal ash. In this study, a type of coal ash was collected from a thermal power plant located in southern bound of Korea, the total amounts of REEs contained in the coal ash were examined. In addition, the characteristics of their associations within coal ash were analyzed by sequential extraction methods. Total contents of REEs in coal ash were found to be 185.80mg/kg in the bottom ash, and 179.19mg/kg in the fly ash. The light REEs (LREEs) of which atomic numbers are smaller were found in larger amounts in both types of coal ash. The compositions of REEs present in the coal ash were very similar to those for other coals, coal ash, and earth crust materials in the world. From the sequential extractions, it was found that REEs are strongly bound within the mineral parts of coal ash except for several elements such as lanthanum (La), cerium (Ce) and neodymium (Nd). Therefore, it was confirmed that strong acids such as HF and HNO3 must be used for REE separation from coal ash. As a strategy for extracting REEs from zeolite synthesis from fly ash, the following two step procedures are recommended: (i) extraction from distilled water used in the procedure for the separation of magnetic fly ash (MFA) from non-magnetic fly ash, and (ii) separation of REEs after the collection of separated MFA. The results of this study are expected to provide fundamental information for the development of new strategy and methods to use coal ash waste as resource materials.
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