위험한 폐기물의 처리 방법

위험한 폐기물의 처리 방법{TREATMENT OF HAZARDOUS WASTE MATERIAL}

본 발명은 위험한 폐기물의 결합(incorporate), 포획 또는 캡슐화에 사용될 수 있는 경화성 결합제 조성물에 관한 것이다. 특별히 국한되지는 않지만, 본 발명은 카드뮴, 수은, 납, 니켈 및 크롬 찌꺼기; 설파이드, 트리옥사이드 및 펜톡사이드를 포함한 다양한 형태의 비소 함유물; 및 다른 위험한 물질 및 위험하지 않은 물질의 포획 방법에 관한 것이다.

비소 및 비소 함유 조성물은 호주에서 양 및 가축을 씻는 액체로서 널리 사용되어 왔으며, 또한 살충제에도 사용되어 왔다. 수은 및 수은 함유 조성물도 또한 호주 및 다른 나라들에서 널리 사용되어 왔다. 비소 및 수은 화합물의 단계적인 제거(이들의 독성으로 인해)에도 불구하고, 폐 비소 및 수은 성분들이 다량 비축되고 있다.

유기 니켈 및 크롬, 및 니켈 및 크롬 함유 조성물은 호주와 다른 나라들에서 널리 사용된다. 금속 도금 및 양극처리 공정은 이들 화합물을 사용하며, 상기 공정은 상당히 농축되고 드럼통에 보관되는 폐 니켈 및 크롬 찌꺼기들을 발생시킨다. 상기 찌꺼기는 위험하고 독성이며 다량의 폐 니켈 및 크롬 성분들을 비축시킨다.

다양한 유기 폐기물(이중 일부는 위험하다)이 각종 산업 공정의 부산물로서 생산된다. 이들 유기 폐기물은 오염된 오일과 그리스, 살충제를 포함한 유기-염소 화합물, 및 클로로벤젠 및 폴리 염화 비페닐 화합물을 포함한 염소화된 방향족 화합물을 포함한다.

상기 언급한 폐기물 및 독성 성분들은 제한된 수명을 갖는 드럼통에 수용된다. 상기 드럼통중의 상기 성분들은 전형적으로는 안전하게 캡슐화하기가 거의 불가능한 오염된 액체 또는 슬러지 형태이다. 상기 슬러지는 다양한 오염물질들, 예를 들어 상기 드럼통의 녹, 폐기물 입자, 고체 및 다양한 액체를 함유한다.

방사성 물질 및 성분들도 또한 위험한 물질이며, 이들의 폐기에 허용될 수 있는 방법을 찾기란 어려운 일이다. 방사성 물질을 싸거나 캡슐화하고 이어서 사람이 살지 않는 지역에 매장함으로써 폐기시키는 다양한 안들이 시도되었다.

콘크리트로 위험한 폐기물을 캡슐화하려는 시도는 콘크리트와 시멘트가 상기와 같은 오염물질의 존재 하에서 잘 결합하지 않기 때문에 제한적인 성공에 만족해야 했다. 그러나, 콘크리트나 콘크리트형 제품들은 상기 콘크리트가 단단하고 수명이 매우 길며 경화 전에 성형시킬 수 있기 때문에, 달리는 싸 넣기에 이상적일 수 있다.

미국 특허 제 6,200,381 호에는 탄산칼슘과 가성 산화마그네슘의 혼합물로 필수적으로 이루어진 경화성 결합제 조성물이 개시되어 있다. 상기 혼합물은, 소성시켜 실질적으로 탄산칼슘의 탄소를 제거하지 않으면서 이산화탄소를 유리시킴으로써 탄산마그네슘의 탄소가 우선적으로 제거되게 한 천연 백운석으로부터 유도될 수 있다. 이러한 소성으로 산화마그네슘, 탄산마그네슘 및 탄산칼슘(MgO, MgCO ₃ 및 CaCO ₃ )의 혼합물이 생성된다. 한편으로, 탄산칼슘을 예비 형성된 가성 산화마그네슘과 혼합함으로써 합성 블렌드를 형성시킬 수 있다. 다양한 첨가제 및 충전제들을 상기 결합제에 포함시켜 상기 경화 조성물의 성질을 개질시킬 수 있다. 생성된 생성물은 높은 압축 강도와, 상기 생성물을 벽돌, 블록, 포장 재료, 타일 등과 같은 건축 제품의 제조에 이상적으로 만드는 다른 성질들을 갖는 것으로 밝혀졌다.

WO 98/54107에는 탄산칼슘과 가성 산화마그네슘을 함유하는 필수적으로 동일한 경화성 조성물을 사용하여 위험한 폐기물을 캡슐화하는 방법이 개시되어 있다. 상기 캡슐화된 물질에 대해 수행된 시험들은 상기 위험한 폐기물들 중 어느 것도 실제적으로 상기 경화 조성물로부터 삼출되지 않았으며, 콘크리트와 같은 외관을 가짐을 지적한다.

이들 경화성 결합제 조성물 중의 탄산칼슘의 존재는

(i) 경화 속도의 조절을 돕는다, 즉 탄산칼슘의 양이 많을수록, 경화 속도는 느려진다. 상기 경화 속도의 조절은 건축 재료의 제조에 중요하며, 이때 상기 재료를 금형에 놓기 위해서는 "작용 시간(working time)" 또는 상기 경화가 보다 느린 동안의 시간이 필요하다.

(ii) 상기 경화 조성물의 특정한 물성들을 개질시킨다, 예를 들어 최종 생성물의 수축률 및 취약성을 강하시킨다.

일부 상황 하에서 성공적인 폐기물의 캡슐화는 고도의, 한정되지 않은 압축 강도를 갖는 것에도, 금형에 놓는데 필요한 작용 시간의 증가나 낮은 수축률에도 의존하지 않는다. 위험한 폐기물과 결합제 조성물의 혼합물로부터 슬러리가 형성될 때 여분의 물을 가함으로써 작용 시간을 충분히 조절할 수 있다. 탄산칼슘의 부재가 상기 경화 조성물의 한정되지 않은 압축 강도의 상당한 감소를 수반하지만, 폐기물 처리와 관련된 처리 법규는 캡슐화된 폐기물을 함유하는 고 강도 생성물을 요구하지 않는다.

발명의 요약

첫 번째 태양에서, 본 발명은

-물질을 경화성 결합제와, 슬러리로서 또는 나중에 슬러리로 형성되도록 혼합하는 단계(이때 상기 결합제는 가성 산화마그네슘의 공급원을 포함한다); 및

-상기 슬러리에 경화제를 가하여 상기 결합제의 경화를 촉진시키는 단계

를 포함하는, 물질을 경화성 결합제에 결합시키는 방법을 제공한다.

놀랍게도 본 발명자들은 상기 물질을 상기 결합제와 혼합한 후에(건식 혼합하고 이어서 슬러리화시키거나 또는 습성 슬러리 형태로 있는 동안 혼합함) 경화제를 가하면 상기 물질이 탁월하게 경화되어, 생성된 경화 결합제로부터 결합된 물질의 삼출이 최소화될 수 있음을 발견하였다.

슬러리로 혼합 시 경화제가 보다 균일하게 분산되며, 그 결과 일단 결합제가 경화되면 생성된 생성물은 상기 경화제를 물질과 결합제의 슬러리 형성 전에 첨가한 상황에 비해 보다 양호한 물리적 강도 성질을 갖는다. 상기 후자의 상황에서는 보다 불균일한 경화 생성물이 생성될 수 있다.

본 발명에서, 놀랍게도 본 발명자들은 상기 물질과 결합제의 혼합 후에 경화제를 가함으로써 성취된 생성물의 강도 증가로 수축률과 취약성이 보다 낮은 생성물을 얻을 수 있으며 따라서 이는 상기 결합제 중의 탄산칼슘의 임의의 부재를 보상함을 발견하였다.

슬러리는 또한 건조 혼합물 또는 비교적 건성인 페이스트형 혼합물에 비해 교반, 펌핑 또는 쏟아 붓기 등에 의해 물리적으로 취급하기가 보다 용이하다는 이점이 더해진다.

바람직하게는 상기 경화제는 상기 혼합물 중의 0.1 내지 30 중량%의 가성 산화 마그네슘을 포함한다.

바람직하게는 상기 경화제를 설페이트 및 클로라이드를 포함하는 그룹 중에서 선택한다.

바람직하게는 상기 경화제를 금속 설페이트, 예를 들어 황산마그네슘, 황산철 및 황산알루미늄을 포함하는 그룹 중에서 선택한다.

한편으로, 바람직하게는 상기 경화제를 금속 염화물, 예를 들어 염화철 및 염화나트륨을 포함하는 그룹 중에서 선택한다.

바람직하게는 상기 슬러리는 수성 슬러리이다.

바람직하게는 상기 물질은 위험한 물질 또는 그의 성분, 예를 들어 폐기물이다. 상기와 같은 폐기물은 살아있는 존재에 유해한 독성 또는 유독성 물질을 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 방법은 유기 산 첨가제를 상기 물질의 첨가 및 결합제와의 혼합 전에 상기 물질에 가하는 단계를 또한 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 첨가제를 시트르산, 레몬산, 아세트산, 글리콜산, 옥살산, 다른 디 또는 폴리 카르복시산, 타르타르산, 살리실산, 에틸렌디아민 테트라 아세트산(EDTA) 및 다른 테트라산 그룹 중에서 선택한다.

두 번째 태양에서, 본 발명은 결합제용 경화제와 혼합된 가성 산화마그네슘 결합제만을 포함하는 경화성 결합제 조성물을 제공한다.

"가성 산화마그네슘 결합제만을 포함하는"이란 표현은 오직 상기 물질만이 결합제로서 작용하기 위해 존재함을 의미한다. 상기 조성물에 다른 성분들, 예를 들어 충전제, 탄화제, 산성화제 등의 첨가를 제외시키는 것은 아니다. 그러나, 놀랍게도, 본 발명자들은 어떠한 다른 결합제나 생성물들도 필요하지 않음을 발견하였으며, 이는 공지된 결합제 조성물(예를 들어 미국 특허 제 6,200,381 호) 및 보다 간단한 결합제 조성물에 대한 진보임을 나타낸다.

바람직하게는 상기 두 번째 태양의 경화성 결합제 조성물은 상기 첫 번째 태양에서 정의된 바와 같은 경화제를 갖는다.

세 번째 태양에서 본 발명은

-위험한 폐기물을 경화성 결합제 조성물과, 슬러리로서 또는 나중에 슬러리로 형성되도록 혼합하는 단계(이때 상기 조성물은 오직 가성 산화마그네슘 결합제와 상기 결합제용 경화제만을 포함한다); 및

-상기 슬러리가 경화되도록 하여 상기 폐기물 또는 그의 성분들을 결합시키는 단계

를 포함하는, 위험한 폐기물 또는 그의 성분들을 경화성 결합제 중에 결합시키는 방법을 제공한다.

바람직하게는 상기 세 번째 태양의 방법에서, 달리는 상기 첫 번째 태양에서 정의된 바와 같다.

다시 한번, "가성 산화마그네슘 결합제만을 포함하는"이란 표현은 오직 상기 물질만이 결합제로서 작용하기 위해 존재함을 의미한다. 상기 조성물에 다른 성분들, 예를 들어 충전제, 탄화제, 산성화제 등의 첨가를 제외시키는 것은 아니다. 그러나, 놀랍게도, 상기 방법에서 본 발명자들은 어떠한 다른 결합제나 생성물들도 필요하지 않음을 발견하였으며, 이는 공지된 결합제 조성물(예를 들어 미국 특허 제 6,200,381 호) 및 보다 간단한 결합제 조성물 및 방법에 대한 진보임을 나타낸다.

"가성 산화마그네슘"이란 용어는 탄산마그네슘 및 이산화탄소 제거된 산화마그네슘을 포함하는 마그네슘 조성물을 포함한다. 상기 용어는 또한 순수한 산화마그네슘 또는 다른 소량의 물질들과 혼합된 산화마그네슘을 포괄할 수 있다. 상기 용어는 또한 예를 들어 가열에 의해 처리되어 이산화탄소를 유리시키고, 이에 의해 부분적으로 소성된 조성물을 형성시키는 탄산마그네슘을 포괄한다. 상기 조성물 및 상기 가성 산화마그네슘의 정확한 구조는 공지되지 않았으나, 상기 용어는 탄산마그네슘을 특히 개시된 온도 범위에서 가열하여 부분적으로 이산화탄소를 제거함으로써 형성된 구조를 포함하는데 사용될 것이다. "가성 산화마그네슘의 공급원"이란 용어는 다른 성분들과 천연적으로(예를 들어 백운석, 즉 자연에서 발견되는 탄산칼슘과 마그네슘 광석 중에) 또는 인공적으로(예를 들어 상업적으로 대략 90 내지 95% 순도로 수득할 수 있는 소성된 탄산마그네슘의 공급원 중에) 결합된 가성 산화마그네슘의 공급원을 지칭할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 가성 산화마그네슘은 바람직하게는 마그네사이트(현저하게는 10% 미만의 탄산칼슘을 가지며 일부의 경우 탄산칼슘이 없다)를 전형적으로는 500 내지 1000 ℃ 범위 내의 온도에서 부분적으로 소성시켜 결정성 산화마그네슘(MgO)을 형성시킴으로써 수득된다. 소성을 바람직하게는 보다 큰 반응성을 위해 500 내지 800 ℃ 범위의 온도에서 수행한다. 이에 의해 전형적으로는 2 내지 50%의 이산화탄소를 보유하는 가성 산화마그네슘이 생성되며, 이는 반응성이 높다.

"캡슐화"에 대한 언급은 위험성 및 비 위험성 폐기물의 "미세캡슐화"를 포함하고자 한다. 상기 폐기물을, 상기 폐기물의 입자를 실질적으로 경화 조성물의 기질 내에 고정화시키는 방식으로 본 발명의 경화성 결합제 조성물에 의해 미세캡슐화한다. US-EPA 1311 방법에 따른 표준 독성 특징 삼출 절차(TCLP)를 기본으로 하는, 상기 경화 조성물로부터의 폐기물의 삼출 속도를 측정하는 시험은 상기 삼출 속도가 충분히 환경적으로 허용 가능한 한계 내에 있음을 보인다.

다양한 첨가제들을 상기 경화성 결합제에 첨가할 수 있다. 첨가제 또는 첨가제들은 강한 결합제의 형성을 촉진시킬 수 있으며 상기 경화성 결합제 조성물의 재 결정화를 도와 상기 조성물을 경화시킬 수도 있다. 경화 공정에서, 캡슐화하려는 물질 또는 폐기물 이외의 다양한 첨가된 충전제들(유기 충전제, 무기 충전제, 고체 및 액체 충전제 등을 포함할 수 있다)을 상기 경화 결합제로 가둘 수 있다.

또 다른 바람직한 첨가제는 상기 조성물의 탄화 공급원으로서 작용하여 경화 공정을 돕는 것이다. 분해하거나 반응하여 이산화 탄소를 유리시킬 수 있는 카보네이트가 바람직하다. 한가지 적합한 첨가제는 탄산나트륨과 같은 금속 카보네이트일 수 있다. 또 다른 적합한 첨가제로는 반응하여 이산화탄소를 유리시킬 수 있는 카르복시산 또는 폴리카르복시산이 있을 수 있다. 탄산나트륨의 또 다른 이점은 상기가, 사용될 수 있는 임의의 완전하게 산화된 충전제(예를 들어 석탄 재)를 탄화시킬 것이라는 것이다.

다른 첨가제들로는 시트르산, 레몬산, 아세트산, 글리콜산, 옥살산, 다른 디 또는 폴리 카르복시산 또는 다른 산성화제가 있을 수 있다. 시트르산에 가능한 대체물에는 타르타르산, 살리실산, 에틸렌디아민 테트라 아세트산(EDTA) 또는 다른 테트라산이 있다. 이들 첨가제를 0.01 내지 30%, 보다 전형적으로는 0.01 내지 5%로 첨가할 수 있다. 상기 첨가제(예를 들어 시트르산 또는 레몬산)가 고체인 경우, 이를 적합하게 예비 분쇄시키고 분말화시켜 이들이 상기 조성물의 나머지와 효율적으로 블렌딩될 수 있게 한다. <63 마이크로미터의 분쇄 크기가 사용될 수 있다. 또 다른 산성화제는 황산을 포함할 수 있으며 이를 5 중량% 이하로 수 혼합물에 첨가할 수 있다.

본 발명 방법의 실시에서, 경화성 결합제는 가성 산화마그네슘 공급원을 포함한다. 상기 방법은 먼저 소정의 폐기물(또는 그의 성분)을 결합제와 휘젓기 또는 다른 교반에 의해 유동성 슬러리로 혼합함을 포함한다. 처음에 건조하다면, 상기 소정의 폐기물을 우선 결합제와 건식 혼합하고 이어서 나중에 슬러리로 형성시키거나, 또는 상기 소정의 폐기물이 처음에 슬리러로 존재하는 경우, 결합제를 상기에 가할 수 있다. 어느 경우에도, 상기에 이어서 경화제를 폐기물과 결합제의 슬러리에 가하여 상기 결합제의 경화를 촉진시킨다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 경화제는 황산알루미늄이나, 다른 설페이트들, 예를 들어 황산마그네슘 또는 황산철을 또한 사용할 수 있다. 다른 바람직한 실시태양에서, 상기 경화제는 염화철 또는 염화나트륨일 수 있다. 상기 황산알루미늄은 결정 수를 갖거나 무수물인 상업적으로 입수할 수 있는 황산알루미늄일 수 있다. 또한, 염화나트륨과 같은 염을 제공할 수 있다.

임의로, 유기산 첨가제(예를 들어 시트르산)를 통상적으로는 상기 경화성 결합제의 첨가 전에 폐기물과 경화성 결합제의 혼합물에 가한다. 일부의 경우 모든 시약들, 예를 들어 경화제(예를 들어 황산알루미늄) 및 임의의 유기산(예를 들어 시트르산)을 경화성 결합제(가성 산화마그네슘 포함)의 첨가 전에 폐기물과 함께 슬러리로 배합할 수 있음에 주목해야 한다. 상기와 같은 상황의 예를 하기 실시예 1A 내지 13A("A" 실시예)에 제공한다. 이러한 방법론은 환경 처리에 필요한 삼출성 표준을 만족스럽게 충족시키는 생성물을 생산한다. 그러나, 본 발명에 따른 다른 예에서는 바로 그 임의의 유기산(예를 들어 시트르산)을 경화성 결합제(가성 산화마그네슘 포함)의 첨가 전에 폐기물과 함께 슬러리로 배합한다. 이 단계에 이어서 경화제(예를 들어 황산알루미늄)를 첨가한다. 상기와 같은 상황의 예를 하기 실시예 1B 내지 13B("B" 실시예)에 제공하며, 이들은 모두 생성된 생성물의 환경 처리에 필요한 삼출성 표준에 대한 만족스러운 승낙을 나타낸다.

본 발명에서, 사용된 경화성 결합제 조성물은 단지 가성 산화마그네슘 결합제와 상기 결합제용 경화제만을 포함할 필요가 있다. 바람직한 실시태양에서, 상기 경화제는 혼합물 중의 0.1 내지 30 중량%의 가성 산화마그네슘을 포함한다.

첨가제를 예비 혼합하여 상기 조성물에 첨가할 수 있다. 첨가되는 예비 혼합물의 양은 예를 들어 약 1 내지 10%, 또는 그 이상으로 다양할 수 있다. 작은 크기(예를 들어 70 마이크로미터 이하)의 충전제가 사용되는 경우, 첨가되는 예비 혼합물의 양은 보다 많아야 하는 반면(약 10%), 보다 큰 크기의 충전제는 보다 적은 예비 혼합물을 첨가하게 한다(예를 들어 3 내지 7%).

상기 예비 혼합물이 (a) 황산알루미늄, (b) 유기산 및 (c) 염을 포함하는 경우, (a)는 40 내지 99%로 존재하고; (b)는 0 내지 60%; 및 (c)는 0 내지 20%로 존재하는 것이 바람직하다.

정량적인 유기산, 바람직하게는 시트르산을 폐기물의 캡슐화를 수행하기 위해 결합제 조성물에 사용할 수 있음이 밝혀졌다. 사용 시 상기 산은 통상적으로 가성 산화마그네슘 결합제의 첨가 전에 폐기물 또는 캡슐화되는 다른 물질에 첨가된다. 상기 산은 2 가지 이상의 기능을 수행하는 것으로 여겨진다:

(a) 상기 산은 주로 킬레이트제로 작용하여 이온 종들을 가두어 이들을 가성 산화마그네슘에 의한 후속 캡슐화를 위해 덜 이동성으로 만드는 것으로 보이며;

(b) 상기 산은 경화 개질제로서 작용하여, 물, 가성 산화마그네슘 및 적합한 경화제가 반응할 때 반응열을 조절하는 것으로 보인다.

특정한 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 다수의 화학 반응들이 동시에, 종종 상승적으로 발생하는 듯이 보이나, 명백하게는 또한 폐기물의 유형에 의존하는 듯하다. 중금속 및 다른 이온성 양이온의 경우에 킬레이트 기전은 급속하게 발생하는 듯 하다. 시트르산은 빠르고 효과적인 킬레이트제이다. 삼출성 화학종들은 전형적으로는 이온성이고 이동성이므로, 킬레이트화가 상기 삼출성 종들의 이동성을 강하시키는데 유효한 방법이다. 금속 염, 예를 들어 황산알루미늄의 존재는 시트르산과 반응하거나 또는 그 자신이 이온성 폐기물과 킬레이트화되어 상기 킬레이트의 이동성 및 가능하게는 용해도를 낮추는 듯 하다. 이어서 미세캡슐화 공정을 상기 킬레이트 및 금속 설페이트와 상기 가성 산화마그네슘과의 반응에 의해 완료한다. 상기 가성 산화마그네슘의 유기(예를 들어 킬레이트화된 이온 종들) 및 무기(예를 들어 폐기물 중의 금속 염 및 다른 충전제들) 화합물 모두와의 고유한 강한 결합 능력은 폐기물 성분들의 실질적으로 완전한 고정화를 보증한다.

킬레이트화와 미세캡슐화의 경쟁적인 반응은 산화금속 염의 형성 시에 발생할 수 있다. 상기 산화금속 염은 전형적으로는 매우 불용성이며 일부의 경우 TCLP(US-EPA 1311 방법에 따른 독성 특징 삼출 절차) 시험을 통과하기에 본래적으로 충분히 불용성일 수 있다. 예를 들어, 보다 낮은 수준의 수은 폐기물을 처리하는 동안 시트르산의 생략에도 여전히 유효한 경화성 조성물이 생성되고, 폐기물이 미세캡슐화되며 TCLP 요건을 통과하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 많은 경우에 먼저 킬레이트를 형성시켜 적합한 미세캡슐화를 수행하는 것이 필요한 듯 하다.

철 설페이트 및 염화물에 대한 작용은 유사한 결과를 제공하였다. 비소 화합물 및 다른 비 이온성 화학종들의 경우에 킬레이트화는 명백히 캡슐화 반응에 중요한 것으로 보이지 않는다. 캡슐화 기전은 보다 폐기물의 고도로 반응성인 가성 산화마그네슘 기질 내로의 흡수에 기인하는 듯하다. 상기 흡수는 또한 사실상 이온성보다는 더 공유적인 화학 결합의 형성으로 인해 폐기물 삼출물을 보다 낮출 수 있다. 가성 산화마그네슘이 유기 및 비 이온성 물질에 어떻게 결합하는지에 대한 정확한 기전은 과학 문헌에 잘 이해되어 있지 않다.

이제 본 발명의 실시태양들을 하기 비 제한적인 실시예로 개시하고 예시할 것이다.

수은

실시예 1A.

500 ppm 이하의 수은을 함유하는 수은 오염된 토양을 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 염소알칼리 산업으로부터의 수은 오염된 토양 500 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 25 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 50 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 125 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 1B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 50 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 1A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 0.2 ㎎/ℓ의 허용 한계 이하인 0.02 ㎎/ℓ의 수은 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

구리, 니켈, 망간 및 납

실시예 2A.

구리 = 12.5 ㎎/ℓ, 니켈 = 53.7 ㎎/ℓ, 망간 = 23.5 ㎎/ℓ 및 납 = 61.2 ㎎/ℓ의 처리되지 않은 폐기물에 대한 TCLP 결과를 갖는 구리 슬러지를 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 구리 슬러지 300 g 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 20 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 20 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 100 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 2B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 20 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 2A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 허용 한계보다 현저하게 낮은 <1.0 ㎎/ℓ의 구리, <1.0 ㎎/ℓ의 니켈, <2.4 ㎎/ℓ의 망간 및 <1.0 ㎎/ℓ의 납 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

구리

실시예 3A.

50 % 이하의 산화구리를 함유하는 반도체 폐기물을 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 반도체 산업으로부터의 구리 슬러지 500 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 40 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 30 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 250 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 3B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 30 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 3A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 허용 한계보다 현저하게 낮은 0.4 ㎎/ℓ의 구리 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

납

실시예 4A.

납 = 7.28 ㎎/ℓ의 처리되지 않은 폐기물에 대한 TCLP 결과를 갖는 반도체 폐기물을 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 반도체 산업으로부터의 폐기물 500 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 5 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 16 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 166 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 4B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 16 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 4A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 5 ㎎/ℓ의 허용 한계 이하인 1.73 ㎎/ℓ의 납 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

실시예 5A.

납 재생 산업으로부터의 오염된 납 폐기물을 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 납 재생 산업으로부터의 폐기물 190 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 30 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 33 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 330 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 5B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 33 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 5A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 5 ㎎/ℓ의 허용 한계 이하인 0.4 ㎎/ℓ의 납 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

구리 & 납

실시예 6A.

12,634 ㎎/㎏의 구리 및 23,869 ㎎/㎏의 납을 함유하는 도금 슬러지를 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 리소스 테크놀로지 코포레이션으로부터의 도금 슬러지(Resource Technology Corporation, Laramie WY, catalog #CRM010-100) 180 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 27 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 45 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 450 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 6B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 45 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 6A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 허용 한계보다 현저하게 낮은 0.1 ㎎/ℓ의 구리 및 0.4 ㎎/ℓ의 납 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

크레졸 & 페놀

실시예 7A.

총 크레졸 = 495 ㎎/ℓ, 2,4,6-트리클로로페놀 = 27.5 ㎎/ℓ, 펜타클로로페놀 = 27 ㎎/ℓ, 2,4-D = 24.9 ㎎/ℓ, 리소스 테크놀로지 코포레이션으로부터의 공인된 슈퍼펀드 토양(catalog #CRM401-225) 202.5 g의 처리되지 않은 폐기물에 대한 TCLP 결과를 갖는 공인된 슈퍼펀드 토양, 모래 697.5 g 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 27 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 90 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 900 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 7B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 90 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 7A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 모두 허용 한계보다 현저하게 낮은 60 ㎎/ℓ의 총 크레졸을 보였으며, 2,4,6-트리클로로페놀, 펜타클로로페놀, 2,4-D는 각각 검출되지 않았고, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

비소, 카드뮴 & 납

실시예 8A.

비소 = 31 ㎎/ℓ, 카드뮴 = 65 ㎎/ℓ 및 납 = 29 ㎎/ℓ의 처리되지 않은 폐기물에 대한 TCLP 결과를 갖는 소각로 재를 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 리소스 테크놀로지 코포레이션으로부터의, 재 속의 금속(catalog #CRM205-225) 405 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 36 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 90 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 900 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 8B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 90 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 8A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 각각 5 ㎎/ℓ, 1 ㎎/ℓ 및 5 ㎎/ℓ의 허용 한계보다 모두 현저하게 낮은 0.11 ㎎/ℓ의 비소, <0.05 ㎎/ℓ의 카드뮴 및 0.05 ㎎/ℓ의 납 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

폴리 염화 비페닐(PCB)

실시예 9A.

35.2 ㎎/㎏의 애로클로르(Arochlor)를 함유하는, 오일 중의 폴리염화 비페닐(PCB)을 하기의 방식으로 캡슐화하였다. 리소스 테크놀로지 코포레이션으로부터의 오일 중의 폴리염화 비페닐(PCB)(catalog #CRM920-010) 28 g, 모래 121 g, 토양 301 g 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 12 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 20 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 200 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 9B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 20 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 9A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 PCB를 검출할 수 없음을 보였고, 이는 성공적인 고화 및 안정화를 가리키며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

비소

실시예 10A.

이엠 사이언스로부터의 삼산화 비소(EM Science, Gibbstown NJ catalog #AX1745-2) 27 g, 모래 873 g 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 45 g 및 탄산나트륨 45 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 90 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 900 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 10B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 90 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 10A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 5 ㎎/ℓ의 허용 한계보다 낮은 1.3 ㎎/ℓ의 비소 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

실시예 11A.

금광 산업으로부터의 삼산화 비소 발연물 1000 g 및 가성 산화마그네슘 2000 g을 건식 혼합하였다. 시트르산 60 g 및 황산알루미늄 200 g을 물에 용해시키고 상기 건식 혼합물에 가하고 균질해질 때까지 모두 교반하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 11B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 200 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 11A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 7 ㎎/ℓ의 허용 한계보다 낮은 1.6 ㎎/ℓ의 비소 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

실시예 12A.

주석 채광 산업으로부터의 비소, 주석 및 안티몬 발연물 1000 g, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산 60 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 황산알루미늄 240 g을 상기 혼합물에 용해시키고 균질해질 때까지 모두 교반하였다. 가성 산화마그네슘 2000 g 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 12B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 황산알루미늄 240 g을 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 12A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 7 ㎎/ℓ의 허용 한계보다 낮은 3.7 ㎎/ℓ의 비소 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

크롬

실시예 13A.

주물 산업으로부터의, 크롬 16 내지 18%를 함유하는 크롬 폐기물 1 부, 및 물을 혼합하여 농후한 균질 슬러리를 제조하였다. 시트르산, 황산알루미늄 및 가성 산화마그네슘 4 부 및 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

실시예 13B.

본 실시예에서, 모든 실험 조건들은 상기 황산알루미늄 부를 미리 보다는 가성 산화마그네슘의 첨가 후 또는 이와 동시에 혼합물에 용해시키고 이어서 균질해질 때까지 상기 혼합물을 교반함을 제외하고 실시예 13A의 경우와 동일하였다. 추가적인 물을 필요한 만큼 가하여 적절히 부을 수 있는 농후한 혼합물을 제조하였다. 상기 조성물을 수 시간 동안 경화시키고 14 일 후에 시험하였다.

TCLP 삼출물은 5 ㎎/ℓ의 허용 한계보다 낮은 1.6 ㎎/ℓ의 크롬 삼출을 보였으며, 이는 상기 캡슐화된 조성물을 안을 대지 않은 팁에 안전한 것으로 만든다.

선행 실시예들을 단지 예시를 목적으로 제공하였으며 본 발명의 범위를 어떠한 식으로도 제한하고자 함은 아님은 물론이다. 더욱 또한, 이미 개시된 것 이외에 다른 다양한 변화 및 변경들을 기본적인 발명의 개념으로부터 이탈되지 않고 실시태양들에 대해 수행할 수 있음을 알아야 한다. 모든 상기와 같은 변화 및 변경들은 본 발명의 범위 내에서 고려되어야 하며, 이들의 특징은 상기 설명으로부터 결정되어야 한다.

임의의 종래 기술 정보를 본 발명에서 언급한 경우, 상기와 같은 참고문헌이, 상기 정보가 당해 분야, 호주 또는 임의의 다른 나라에서 통상적인 일반적 지식의 일부를 형성한다는 승인을 구성하지 않음은 물론이다.