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논문 상세정보

광산 폐기물을 활용한 다공성 담체 개발

Development of Porous Support with Mine Waste Materials

초록

광산 폐기물의 순환자원화 방안을 모색하기 위해 상동중석광산 광미를 대상으로 그의 물리적ㆍ화학적 특성, 광물학적 조성, 중금속 용출특성 및 분쇄특성, 그리고 그를 출발원료로 하여 포말법으로 제조한 세라믹 담체의 특성 등을 조사하였다. 광미의 화학적, 광물학적 특성은 심도별 큰 차이가 없고 광미의 중금속 용출량은 환경기준값 보다 낮아 광미 자체를 물질전환법에 의해 재활용하는데는 문제가 없다고 판단되었다. 그러나 광미의 median경(d$_{50}$ )은 10∼30$\mu\textrm{m}$ 이었다. 따라서 환경소재인 다공성 담체의 제조에 적합한 입도분포인 median경 3$\mu\textrm{m}$을 얻기 위해서는 슬러리 농도 40 vol% 기준일 때분산제인 PEI를 첨가하여 교반밀로 700 rpm으로 1시간이상 습식분쇄하여야만 가능함을 알 수 있었다. 그리고 광미 슬러리의 발포율을 3배로 하여 제조한 큐빅형 greenbody를 1,075$^{\circ}C$에서 90분 소결한 담체의 물성은 겉보기 밀도 0.52g/$cm^{3}$, 전체 기공율 80%, 열린 기공율72%, 기공의 크기분포가 30∼350$\mu\textrm{m}$이었다. 즉, 광산 폐기물인 광미를 출발원료로 하여 폐수처리용 환경소재로서 활용성이 매우 큰 매크로 기공을 가진 다공성 세라믹 담체를 제조 할 수 있었다.

Abstract

This study focused on examining the possibility of recycling mine solid waste as environmental materials, especially for porous media. Basic properties including mineralogical compositions, chemical compositions, and particle size distribution of the tailings from the Sangdong W mine were checked. The mineralogical and chemical compositions of the tailings samples were not much different in depth. According to Korean Standard Leaching Test for Wastes(KSLT), concentrations of heavy metals leached from the tailings were below the standard values. As a result of particle size analysis, the median diameter (d$_{50}$) of the tailings was in the range of 10 to 30 ${\mu}{\textrm}{m}$. The stable tailings slurry made up of 3 ${\mu}{\textrm}{m}$ in d$_{50}$ was prepared using Attrition Mill. The milling condition was 40 vol% in slurry concentration, 700 rpm in stirring speed, and 1 hour in milling time. PEI was added as dispersing agent. Concentrated slurry was extended to 3 times by foaming method. In the case of 3 times foamed slurry, the total and open porosity of ceramic supports sintered at 1,075$^{\circ}C$ for 90 minutes was about 80% and 72%, respectively. Pore size was in the range of 30∼350${\mu}{\textrm}{m}$. Therefore, the tailings could be recycled starting material for environmental materials such as macroporous ceramic support.

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