본 연구는 인산 부생석고 재활용 가능성을 판단하고, 선별 및 정제 등의 재활용 공정을 설계하기 위한 기초 자료를 얻을 목적으로 수행되었다. 인산부생석고의 화학조성, 광물조성, 입도분포, 형상 등을 조사하였으며, 입도별 화학조성의 변화를 석고의 품위, 불순물의 분포, 중금속의 분포 등을 중심으로 검토하였다.
본 연구는 인산 부생석고 재활용 가능성을 판단하고, 선별 및 정제 등의 재활용 공정을 설계하기 위한 기초 자료를 얻을 목적으로 수행되었다. 인산부생석고의 화학조성, 광물조성, 입도분포, 형상 등을 조사하였으며, 입도별 화학조성의 변화를 석고의 품위, 불순물의 분포, 중금속의 분포 등을 중심으로 검토하였다.
This study is carried out for the purpose of investigating the property of phosphogypsum, and suggesting the proper recycling system for it. The chemical composition, mineralogical composition, particle size distribution and shape of phosphogypsum were investigated. The size distribution and constit...
This study is carried out for the purpose of investigating the property of phosphogypsum, and suggesting the proper recycling system for it. The chemical composition, mineralogical composition, particle size distribution and shape of phosphogypsum were investigated. The size distribution and constitution of impurities, distribution of heavy metals are also investigated. In conclusion, the grade and yield of recoverable phosphogypsum were discussed.
This study is carried out for the purpose of investigating the property of phosphogypsum, and suggesting the proper recycling system for it. The chemical composition, mineralogical composition, particle size distribution and shape of phosphogypsum were investigated. The size distribution and constitution of impurities, distribution of heavy metals are also investigated. In conclusion, the grade and yield of recoverable phosphogypsum were discussed.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
조사 결과, 당연한 결과로 보이지만, 교반에 소요되는 에너지가 많을수록 석고의 품위와 실수율이 향상되었고, 해쇄의조건은 슬러리농도 10~40%, 교반속도 lOOOrpm에서 2 시간 이상의 교반시간과 20분 이상의 초음파 조사 등의 조건이 적당한 것으로 나타났다. 그러나 이러한 조건 인자들은 그 영향을 정량화하여 해석하기가 어려울 뿐만 아니라 그 의미도 크지 않으므로 본 고에서는 지면 관계상 최적 조건에 있어서의 해쇄의 영향만을 논하였다.
05g/4으로 비교적 쉽게 용해하는 물질이다. 따라서 불순물을 함유한인산석고를 다량의 물과 반응시키면 석고성분을 용해시켜 제거하고 불용성 불순물만을 얻는 것이 가능하다 본연구에서는 인산부생 석고 내에 존재하는 불용성 불순물의 입도분포, 입단별 화학조성과 형상 그리고 광물 조성을 조사하였다.
이러한 현상은 미립자를 다량 함유하는 층에서 현저하게 나타나며 인산부생석고와 불순물과의 단체분리도를 떨어뜨리고 입도분급에 의한 석고 회수공정에서 석고의 실수율과 품위를 떨어뜨리는 요인으로 작용할 것이다. 본 실험에서는 해쇄에 의한 입도분포와 단체분리도의 변화를 관찰하고자 하였다. 시료는 3번 적치장에서 포크레인으로 퍼 올린 시료를 균일하게 혼합하여 사용하였다.
인산 부생석고를 재활용하기 위해서는 그 존재 상태 등의 물성을 정확히 파악하여 목적하는 용도 및 품위에 적합한 공정을 도입하여야 한다. 본 연구에서는인산부생석고의 물성을 파악함으로써 그 재활용 가능성을 타진하고자 인산부생석고의 입도별 화학조성, 광물 조성 및 형상, 불순물의 종류 및 존재상태 등을 조사 검토하였다.
제안 방법
이들 각 시료를 45℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 그 감량으로부터 부착 수분함량을 구하고, 이 시료를 다시30(rc에서 건조시켜 결정수 함량을 분석을 하였다. 결정수 분석이 끝난 시료는 ICP(Vista Pro Varian)와 XRF(Rigaku D/Max-2200)를 통해 화학조성을 분석하였고, 음이온의 농도는 IC(Dionex-500)를 사용하였다. 이 수석 고의 함량은 CaO함량에서 인광석으로 존재하는 CaO함량을 뺀 값과 SC>3함량으로부터 계산에 의해 구하였다.
보다 근본적인 대책의 수립을 위하여 상기 6종의 시료를 습식사분하여 시료별 입단 분포와 각 입단별 화학조성을 조사하였다. 시료들은 대부분 조립의 응집체로 존재하고 있었으므로 고속(lOOOrpm)의 해쇄기로 2시간 동안 교반(최종 20분간은 초음파 병행)하여 해쇄(解碎) 후 사분하였다.
이러한 사실을 확인하기 위하여 3-2번 시료의 -325 mesh 중 15 g을 취하여 10呻의 micro sieveS. 분급하여 그 형상과 화학조성을 조사하였다. 형상은 Fig.
상등액에서 SO; 이온이 검출되지 않을 때까지 용해-정치-여과를 반복하여 불용성 불순물만을 얻었다. 불용성 불순물을 습식 사분하여 입도 분포를 구하고 각 입단별 형상과 화학조성, 광물 조성을 조사하였다. Table 8에 입단별 중량과 화학조성을 나타내었고, Fig.
시료는 3번 적치장에서 포크레인으로 퍼 올린 시료를 균일하게 혼합하여 사용하였다. 시료 100 g을 석고포화용액 900 ml와 함께 혼합하여 10% 슬러리로 만들어 사용하였으며 슬러리농도, 교반속도, 교반시간, 초음파 조사시간 등이 석고의 입도 분포 및 품위에 미치는 영향을 조사하였다. 조사 결과, 당연한 결과로 보이지만, 교반에 소요되는 에너지가 많을수록 석고의 품위와 실수율이 향상되었고, 해쇄의조건은 슬러리농도 10~40%, 교반속도 lOOOrpm에서 2 시간 이상의 교반시간과 20분 이상의 초음파 조사 등의 조건이 적당한 것으로 나타났다.
습식사분하여 시료별 입단 분포와 각 입단별 화학조성을 조사하였다. 시료들은 대부분 조립의 응집체로 존재하고 있었으므로 고속(lOOOrpm)의 해쇄기로 2시간 동안 교반(최종 20분간은 초음파 병행)하여 해쇄(解碎) 후 사분하였다. Table 3에 시료별 입도 분포를, Table 4에 각 입단별 화학조성을 나타내었다.
결정수 분석이 끝난 시료는 ICP(Vista Pro Varian)와 XRF(Rigaku D/Max-2200)를 통해 화학조성을 분석하였고, 음이온의 농도는 IC(Dionex-500)를 사용하였다. 이 수석 고의 함량은 CaO함량에서 인광석으로 존재하는 CaO함량을 뺀 값과 SC>3함량으로부터 계산에 의해 구하였다. 즉, 이수석고 함량(%)={(CaO)+(SO3)}xL26로구하였다.
혼합된 상태의 시료를 표준시료로 하였다. 이들 각 시료를 45℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 그 감량으로부터 부착 수분함량을 구하고, 이 시료를 다시30(rc에서 건조시켜 결정수 함량을 분석을 하였다. 결정수 분석이 끝난 시료는 ICP(Vista Pro Varian)와 XRF(Rigaku D/Max-2200)를 통해 화학조성을 분석하였고, 음이온의 농도는 IC(Dionex-500)를 사용하였다.
인산부생석고에 함유된 불순물의 물성을 알아보기 위해 수돗물을 이용해 여러 차례 용해와 정치과정을 거쳐 석고를 완전히 용해시켜 제거하고 용해되지 않고 남는 불용성 불순물의 물성을 조사하였다. 중금속 용출시험은 한국의 환경오염공정시험법에 준하였다.
혼합된 상태의 시료를 표준시료로 하였다. 이들 각 시료를 45℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 그 감량으로부터 부착 수분함량을 구하고, 이 시료를 다시30(rc에서 건조시켜 결정수 함량을 분석을 하였다.
대상 데이터
본 실험에서는 해쇄에 의한 입도분포와 단체분리도의 변화를 관찰하고자 하였다. 시료는 3번 적치장에서 포크레인으로 퍼 올린 시료를 균일하게 혼합하여 사용하였다. 시료 100 g을 석고포화용액 900 ml와 함께 혼합하여 10% 슬러리로 만들어 사용하였으며 슬러리농도, 교반속도, 교반시간, 초음파 조사시간 등이 석고의 입도 분포 및 품위에 미치는 영향을 조사하였다.
시료는 N사의 적치장 내의 서로 다른 2개의 침사지에서 육안으로 뚜렷이 구분되는 퇴적층에서 채취하였고, 3번 침사지의 백색 조립층에서 채취한 시료를 3-1, 3번 침사지의 회색 중립층에서 채취한 시료를 3-2, 3번 침사지의 흑색 세립층에서 채취한 시료를 3-3, 4번 침사지의 회흑색 조립층에서 채취한 시료를 4-1, 4번 침사지의 백색 조립층에서 채취한 시료를 4-2, 4번 침사지의 회색 중립층에서 채취한 시료를 4-3으로 명명하였다. 각 시료의 형상을 Fig.
이론/모형
불순물의 물성을 조사하였다. 중금속 용출시험은 한국의 환경오염공정시험법에 준하였다.
성능/효과
1. 폐석고 적치장은 자연침강에 의해 퇴적되는 과정에서 자연분급이 이루어져 석고와 불순물이 특징적인 층을 이루어 퇴적되어 있었다. 각 층을 섞은 표준시료를 만들어 분석한 결과 석고는 약 86%가 함유되어 있었고, 미분해 인광석, Si。?와 기타 미량의 불순 물들이 존재하는 것을 알 수 있었다.
2. 분급후 XRD 분석결과 70 mesh 이상의 입단에서는 이수석고 응집물과 함께 미분해 인광석으로 보이는 입자들이 다량 관찰되었으며, 70-325 mesh 입단에서는 주로 이수석고 응집물들 만이 관찰되었고, 325 mesh 이하의 입단에서는 판상의 이수석고 독립입자와 함께 SiO, 로 보이는 미립자 응집물들이 다량 관찰되었으며 불순물들은 주로 원광석인 Ca5F(PC>4)3와 SiO2, Muscovite, FeS2 등임을 알 수 있었다.
3. 시료 내 중금속의 분포 특성을 조사한 결과 인산부생석고 와 함께 존재하는 중금속은 Pb, Cu, Cr 등이었으며 이들은 주로 325 mesh 이하의 미립자에 분포하는 특성을 보였다. 325 mesh 이하의 입단에 존재하는 중금속의 농도는 pb 24-70 ppm, Cu 18-332 ppm, Cr 11-105 ppm 등 이었다.
4. 정밀분급 방법을 사용하여 토출구 시료를 대상으로 10-212 |im(70 mesh) 범위의 입자를 회수 할 경우 석고 품위는 94~97%이고 회수율은 90% 이싱.이 .
325 mesh 이하의 입단에 존재하는 중금속의 농도는 pb 24-70 ppm, Cu 18-332 ppm, Cr 11-105 ppm 등 이었다. 그러나 각 혼합시료에 대한 중금속 용출시험 결과는 모든 항목에서 용출시험 기준을 만족하였다.
이 운모들은 그 형상의 영향으로 침강속도가 느려 토출구에서 멀리 떨어진 미립자층까지 운반되어 퇴적된 것으로 보이며, 싸이클론이나 테이블 등의 분급장치를이용할 경우 중미립 입단에서 회수되는 석고에 혼입된 가능성이 높아 보인다. 따라서 석고의 품위를 보다 향상시키기 위해서는 70 mesh 정도의 사분도 병행하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
Table 1은 시료의 채취 장소에 따라 석고 품위의 변화가 매우 심함을 보여준다. 또한, 회흑색 조립질 물질을, 다량 포함하는 4-1 시료의 경우 이수 석고 함량이 60.60%이고 P2O5 함량이 6.90%로 높게 나타났으며 이는 주로 미분해 인광석에 기인하는 것으로 생각된다. 백색 조립질 시료인 3-1, 4-2 시료는 이수 석고 함량이 각각 92.
그러나 이 경우 조립자 층에 존재하는 미분해 인광석의 혼입과 미립자 충에 존재하는 가용성염류 및 중금속 등의 혼입을 막기 위해서는 선택적인 채굴을 하여야 하기 때문에 회수 가능한 시멘트용 석고의 량은 제한적일 것으로 생각된다. 보다 근본적인 재활용 대책으로 결정성장후 고순도 이수석고를 회수하는 방법과 보다 경제적인 정밀 분급 방법을 택하는 것이 효과적으로 보인다. 전자의 경우는 일본에서 행하여지고 있는 방법으로 고순도의 이수 석고를 회수 할 수 있는 장점이 있으나 초고 설비 비가 고가인 단점이 있다.
이러 한 결과들은 325 mesh 이 하에 분포하는 불순물들은 대부분 10|im 이하의 크기를 갖는다는 것을 의미한다. 본 실험의 결과로부터 인산부생석고를 분급하여 석고를 회수하고자 할 경우는 분급 경계 입도를 lOpim로 하여야 하며 그 경우 석고의 회수율은 대폭 향상되어 90% 이상까지도 기대할 수 있을 것点 생각된다.
2는 이들 각 시료에 대한 XRD 분석 결과이다. 시료의 주 구성광물이 CaSO4- 2%0이고 주요 불순물로는 SiO2와 인회석이 존재함을 확인할 수 있다. 미립시료인 3-3시료에서는 황철석이 관찰되고 3-2와 4-3에서는 미약한 muscovite의 피크가 관찰되나 우선배향의 영향으로 (003)면(4-3시료)과 (009) 면(3-2시료)에 의한 회절선 만이 관찰되었다.
시험 결과 PM 전 시료에서 검출한계 이하였고, As 는 대부분의 시료에서 검출한계 이하였으나 3-3 시료에서는 0.05 ppm이 검출되었다. Cu는 0.
4%이고 수율은 85% 정도이다. 이상의 결과들은 적치장의 인산부생석고로부터 분급에 의하여 석고를 회수하고자 하는 경우에 있어서 해 쇄 공정이 반드시 필요함을 시사한다. 그러나 토출구에서 배출되는 슬러리는 단체분리상태가 양호한 상태이므로 토출구에 직접 분급공정을 설치하여 운영한다면 상기의 결과보다 매우 우수한 분리효율을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
이상의 결과들을 종합하면 적치장에 적치되어 있는 석고는 적치과정에서 유수에 의한 분급이 이루어져 퇴적장소에 따른 석고함량의 편차가 크다. 따라서 현재와같은 계획적이고 효율적인 적치장 운영만으로도 시멘트용 석고의 회수가 가능할 것으로 판단된다.
시료 100 g을 석고포화용액 900 ml와 함께 혼합하여 10% 슬러리로 만들어 사용하였으며 슬러리농도, 교반속도, 교반시간, 초음파 조사시간 등이 석고의 입도 분포 및 품위에 미치는 영향을 조사하였다. 조사 결과, 당연한 결과로 보이지만, 교반에 소요되는 에너지가 많을수록 석고의 품위와 실수율이 향상되었고, 해쇄의조건은 슬러리농도 10~40%, 교반속도 lOOOrpm에서 2 시간 이상의 교반시간과 20분 이상의 초음파 조사 등의 조건이 적당한 것으로 나타났다. 그러나 이러한 조건 인자들은 그 영향을 정량화하여 해석하기가 어려울 뿐만 아니라 그 의미도 크지 않으므로 본 고에서는 지면 관계상 최적 조건에 있어서의 해쇄의 영향만을 논하였다.
후속연구
이상의 결과들은 적치장의 인산부생석고로부터 분급에 의하여 석고를 회수하고자 하는 경우에 있어서 해 쇄 공정이 반드시 필요함을 시사한다. 그러나 토출구에서 배출되는 슬러리는 단체분리상태가 양호한 상태이므로 토출구에 직접 분급공정을 설치하여 운영한다면 상기의 결과보다 매우 우수한 분리효율을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
가능한 것으로 된다. 한편, 70 mesh 이상의 입자들은 P, O5 함량이 19% 정도로 매우 높으므로 이들을인산제조 공정에 되돌려 재사용하는 것도 가능할 것으로 생각된다.
전자의 경우는 일본에서 행하여지고 있는 방법으로 고순도의 이수 석고를 회수 할 수 있는 장점이 있으나 초고 설비 비가 고가인 단점이 있다. 후자의 경우는 초기설비비와 운영비가 저렴하여 시멘트용 석고만을 회수하고자 할 경우 가장 현실적인 방안이 될 수 있을 것이다. 정밀분급 방법을 사용하여 10-212 p.
참고문헌 (4)
환경부, 2001: '전국 폐기물 발생량 및 처리 현황'
박운경, 2004: '인산부생 폐석고로부터 결정질 이수석고 제조에 관한 연구', 인하대학교 석사 논문, pp.1-2
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.