석탄화력발전소에서 발생되는 부산물인 석탄회중 비정제 플라이애시 및 바텀애시는 해안에 건설된 회처리장에 매립처분되고 있는 실정이다. 산업의 발전과 함께 전력소비량의 증대로 석탄회의 발생량은 점차 증대하고 있으며, 이로 인해 매립지의 부족과 신규건설에 따른 환경문제의 대두로 매립회의 활용필요성은 커지고 있는 상황이다. 본 연구에서는 발전소 매립지 매립회의 활용성을 증대시키기 위해 매립지 별 매립회의 기초물성을 비교분석하였다. 연구결과, 매립지 별로 매립회의 특성이 다르므로 용도별 특성을 구별하여 적용할 필요가 있는 것으로 나타났다. 특히, 콘크리트용 골재로서 적용할 경우 흡수율의 변동에 따른 품질의 특성이 매우 다르기 때문에 매립회에 대한 전체적인 비교검토가 필요한 것으로 나타났다. 염분함유량을 검토한 결과 2회이상의 세척과정을 통하면, 콘크리트용 골재로서의 적용이 가능한 것으로 나타났다.
석탄화력발전소에서 발생되는 부산물인 석탄회중 비정제 플라이애시 및 바텀애시는 해안에 건설된 회처리장에 매립처분되고 있는 실정이다. 산업의 발전과 함께 전력소비량의 증대로 석탄회의 발생량은 점차 증대하고 있으며, 이로 인해 매립지의 부족과 신규건설에 따른 환경문제의 대두로 매립회의 활용필요성은 커지고 있는 상황이다. 본 연구에서는 발전소 매립지 매립회의 활용성을 증대시키기 위해 매립지 별 매립회의 기초물성을 비교분석하였다. 연구결과, 매립지 별로 매립회의 특성이 다르므로 용도별 특성을 구별하여 적용할 필요가 있는 것으로 나타났다. 특히, 콘크리트용 골재로서 적용할 경우 흡수율의 변동에 따른 품질의 특성이 매우 다르기 때문에 매립회에 대한 전체적인 비교검토가 필요한 것으로 나타났다. 염분함유량을 검토한 결과 2회이상의 세척과정을 통하면, 콘크리트용 골재로서의 적용이 가능한 것으로 나타났다.
Non-refining fly ash and bottom ash, the byproducts generated from the coal-fired power stations, have usually been disposed of in onshore ash disposal sites. With an increase of power consumption due to industrial development, the generation of coal ash has been growing tremendously. Current insuff...
Non-refining fly ash and bottom ash, the byproducts generated from the coal-fired power stations, have usually been disposed of in onshore ash disposal sites. With an increase of power consumption due to industrial development, the generation of coal ash has been growing tremendously. Current insufficiency of disposal sites and environmental concerns over newly-built disposal sites have also led a growing need to utilize the coal ash. Accordingly, this paper compares and analyzes the fundamental properties of the coal ash collected from each disposal sites in order to increase the usability of the coal ash generated from coal-fired power stations. The results of the study indicate that coal ash shall be separately applied by the properties for each intended use as the ash greatly differs in its properties depending on the site of disposal. In particular, it is shown that the overall evaluation on the ash shall be necessary as the quality might be varied by the change of absorptance when applied as an aggregate for concrete. From the examination on the salt content, it has been observed that the ash can be applied as an aggregate for concrete only after more than 3 times of washing process.
Non-refining fly ash and bottom ash, the byproducts generated from the coal-fired power stations, have usually been disposed of in onshore ash disposal sites. With an increase of power consumption due to industrial development, the generation of coal ash has been growing tremendously. Current insufficiency of disposal sites and environmental concerns over newly-built disposal sites have also led a growing need to utilize the coal ash. Accordingly, this paper compares and analyzes the fundamental properties of the coal ash collected from each disposal sites in order to increase the usability of the coal ash generated from coal-fired power stations. The results of the study indicate that coal ash shall be separately applied by the properties for each intended use as the ash greatly differs in its properties depending on the site of disposal. In particular, it is shown that the overall evaluation on the ash shall be necessary as the quality might be varied by the change of absorptance when applied as an aggregate for concrete. From the examination on the salt content, it has been observed that the ash can be applied as an aggregate for concrete only after more than 3 times of washing process.
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문제 정의
그러나 매립지의 부족에 따른 매립지 건설비용의 증대와 매립에 따른 민원발생 등으로 매립지의 확보는 점차 어려운 실정으로 매립회의 재활용을 위한 사용처의 확보와 기술개발이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 매립회의 재활용 용도개발을 위한 선행연구로서, 국내 화력발전소에서 발생되는 매립회의 현황과 특성분석을 통해 매립회 활용기술개발을 위한 기초자료로 사용하고자 한다.
제안 방법
각 매립지에서 샘플링된 시료를 활용하여 매립회의 물리적 특성과 화학적 특성을 분석하기 위하여 표 2.1와 같이 SEM, XRF, XRD, TG/DTA, 염화물 함량시험 및 물성을 평가하였다.
국내의 발전소 매립지의 경우 석탄회의 탄종 및 발전설비의 성능 등에 따라 매립되는 매립회의 성상이 매우 다양하기 때문에 매립회의 활용율을 증대시키기 위해서는 매립지 별 매립회의 분포현황을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내 5개 발전소의 매립지에 대해서 지질조사를 수행하여 시료샘플을 확보하였으며, 샘플시료에 대한 입도분포, 염분함유량 및 매립회 성상을 분석하였다.
성능/효과
매립회에 대한 SEM 분석결과, 대부분의 매립회의 경우 비교적 큰 입경의 다공질 및 슬래그 형태의 입자와 함께 cenosphere 입자가 관찰되었다. SCP의 경우 미립분에서 주로 플라이애시의 입자가 관찰되었으며, 매립회를 세척 선별한 경우는 미립분이 대부분 분리되는 것으로 확인되었다.
각 화력발전소의 매립회에 대한 화학조성을 XRF를 이용하여 분석한 결과 대부분의 매립회가 거의 유사한 화학조성을 나타내었으나, TA 매립지의 경우 낮은 강열감량(미연탄소함량)을 갖는 것으로 나타났으며 이와 같은 결과는 TG/DTA 분석을 통해서도 확인할 수 있다. 매립회의 결정상을 XRD를 이용하여 분석한 결과 모든 매립회에서 주된 결정상은 quartz와 mullite상으로 확인되었으며, 매립장 별, 입도별 결정상의 차이는 거의 관찰되지 않았다.
각 화력발전소의 매립회에 대한 화학조성을 XRF를 이용하여 분석한 결과 대부분의 매립회가 거의 유사한 화학조성을 나타내었으나, TA 매립지의 경우 낮은 강열감량(미연탄소함량)을 갖는 것으로 나타났으며 이와 같은 결과는 TG/DTA 분석을 통해서도 확인할 수 있다. 매립회의 결정상을 XRD를 이용하여 분석한 결과 모든 매립회에서 주된 결정상은 quartz와 mullite상으로 확인되었으며, 매립장 별, 입도별 결정상의 차이는 거의 관찰되지 않았다. SCP와 TA의 경우 Fe2O3 함량이 높아 pyrite 상의 존재할 가능성이 높았으나 분석결과 pyrite 상은 확인되지 않았다.
매립회의 열적 특성을 TG/DTA를 이용하여 분석한 결과 대부분의 매립회 샘플들이 전형적인 석탄회의 특성을 나타내었다. 즉, 미연탄소의 산화에 의한 600℃ 부근에서의 큰 발열피크와 함께 무게감량이 관찰되었으며, 이와 같은 무게감량은 앞선 XRF 분석의 강열감량과 거의 일치하는 값을 나타내었다.
발전소 매립회의 처리시스템에 의해 매립회에는 염화물이 다량 함유되어 있어, 콘크리트용 재료로서 활용하기 위해서는 염화물의 제거가 필수적이다. 침지시간 및 세척별 염분함유량 변화를 측정한 결과 세척횟수 2회 이상에서 염분함유량이 현저히 감소되었으며, 매립지별 염분세척정도가 다르므로 매립지별 세척방법을 다르게 적용할 필요가 있는 것으로 나타났다.
후속연구
국내 발전소 매립회의 물리·화학적 특성을 분석한 결과 매립지 별로 매립회의 특성이 다르므로 용도별 특성을 구별하여 적용할 필요가 있는 것으로 나타났다. 특히, 콘크리트용 골재로서 적용할 경우 매립지별 품질의 특성이 매우 다르기 때문에 매립회에 대한 전체적인 비교검토가 필요한 것으로 나타났다.
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