슬래그를 이용한 광산폐수처리방법
专利汇可以提供슬래그를 이용한 광산폐수처리방법专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: A treating method of acidic wastewater in mine using slag is provided, which is characterized in that wastewater in mine is neutralized and, manganese or aluminium ions are adsorbed by the slag. CONSTITUTION: A method is composed of a slag layer(3) which acidic underground water(1) in mine(7) is passed, a strainer(4) for preventing from discharging slag, and a discharging pipe(8) for discharging treated underground water. In the case of general extraction experiment of slag, the amount of calcium is 200 mg/, but in the case of TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure), the amount of slag is 8 times more. Wastewater in mine is neutralized using slag controlling pH 8, and manganese ion and aluminium ion are adsorbed by slag or removed as metal hydrate.，下面是슬래그를 이용한 광산폐수처리방법专利的具体信息内容。
슬래그를 이용한 광산폐수 처리방법
본 발명은 폐석탄 광산의 폐 갱내에서 발생하는 산성의 폐 지하수를 제철소 발생 부산물인 슬래그를 이용하여 효과적으로 중화 처리하는 방법에 관한 것이다.
석탄 광산 개발과정과 개발 후 갱내를 적절한 채움재를 이용하여 갱을 폐쇄하지 않을 경우 갱내는 공기와 직접 접촉 혹은 공기가 용존된 지하수와 접촉하여 석탄 지역에 포함되어 있는 FeS와 접촉하게 되어 아래와 같은 산성의 폐 지하수를 발생시킨다.
FeS 2 + 2H 2 O + 3O 2 →Fe 2+ + 2H 2 SO 4
이 폐 지하수는 pH가 3~6 정도로 낮아 주변 광석에 함유되어 있는 Al 및 Mn 등의 성분을 용출시켜 인접 수계로 유출시키게 된다.
현재까지 가장 잘 알려진 방법은 석회석을 이용하여 중화 처리하거나 황 환원 박테리아를 이용하여 환원시켜 제거하는 방법이 이용되고 있다.
상기 석회석은 가격이 톤당 약 10000원 정도 하고 있으며 광산의 규모에 따라 수천톤씩 중화처리용으로 폐광산에 적용되고 있다.
이는 폐 광산 발생 지하수 처리를 주관하는 사업주에 매우 큰 경제적인 부담이 될 수 있다.
한편, 박테리아 이용방법도 적용되고 있으나, 이는 계절에 따른 온도 변화나 폐광산 지하수를 저류하여 처리할 수 있는 넓은 지역이 필요하다.
또한, 황을 환원 제거할 수 있는 박테리아는 혐기성 미생물로 공기가 없는 상태에서만 생장할 수가 있어 만약 이 들이 공기에 노출될 경우 폐광산 발생 지하수 처리에 큰 문제가 발생하게 된다.
또한, 겨울에는 온도가 낮아져 이들 미생물의 생장이 둔화되어 처리효율이 급격히 저하된다.
상기와 같이, 종래 방법들은 경제성이나 기술적인 측면에서 많은 문제점을 내포하고 있어 그 적용에 한계성을 갖고 있다.
본 발명자들은 상기한 종래방법의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 행하게 된 것으로서, 본 발명은 광산폐수를 중화 처리하는 방법에 있어 고로슬래그를 폐갱내 채움재로 이용하여 광산 발생 산성 지하수를 수계 유출 전 슬래그층을 통과시켜 중화시킬 뿐만 아니라 지하수중에 포함되어 있는 Mn과 Al이온등을 슬래그에 흡착 제거시킬 수 있는 슬래그를 이용한 광산폐수 처리 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명을 구현할 수 있는 광산폐수 중화처리장의 일례를 나타내는 개략도
도 2는 광산 발생 산성 지하수의 유량변화에 따른 pH의 변화를 나타내는 그래프
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1... 광산 발생 산성 지하수 2... 슬래그 채움 층 6... 처리수
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 광산폐수를 처리하는 방법에 있어서, 고로 슬래그를 폐갱내 채움재로 이용하여 슬래그 채움층을 형성하여 광산 발생 산성 지하수를 수계 유출 전에 상기 고로 슬래그층을 통과시켜 pH를 8이상으로 한 다음, pH가 6이하인 광산 발생 산성 지하수에 혼합하여 중화시켜 광산 발생 산성 지하수를 처리하는 슬래그를 이용한 광산폐수 처리 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에서 중화처리될 수 있는 광산폐수는 석탄 광산의 폐 갱도에서 발생하는 pH 3~6의 산성의 지하수등을 들 수 있으며, 이러한 산성의 지하수에는 통상 28~34mg/L 정도의 망간 이온 및 2~3 mg/L 정도의 알루미늄 이온등이 포함되어 있다.
본 발명에서 폐갱내 채움재로 이용되는 고로 슬래그로는 통상 미국 EPA에서 제정한 산성 조건의 용출실험 방법인 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)법 시험을 통과한 슬래그등을 들 수 있으며, 그 대표적인 고로 슬래그 조성은 하기 표 1과 같다.
| Ca | As | Cd | Pb | Ag | Se | Ba | Cr 6+ | |
| 용출시험결과 | 1640 | Tr | Tr | Tr | Tr | Tr | Tr | Tr |
| 기준 | 5 | 1 | 5 | 5 | 1 | 100 | 5 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 통상 공해공정법의 슬래그 용출실험은 pH 중성 조건하에서 실시되며 이 경우 고로 슬래그의 Ca 용출량은 200mg/L를 나타내지만 TCLP 법에 의해 산성 조건하에서 용출된 슬래그는 이 보다 8배나 높은 농도를 나타냄을 알 수 있는데, 이는 TCLP 법에 의하여 보다 정확히 고로 슬래그의 알칼리성을 이용한 중화제 역할을 결정할수 있다.
또한, 용출 실험 결과 산성 조건하에서도 모든 유해성분이 미량함유(Trace)수준으로 나타나 폐광산지역의 중화제로 이용되더라도 유해성 문제가 야기되지 않음을 알수 있다.
본 발명에서는 광산 발생 산성의 지하수를 고로 슬래그가 채워진 슬래그채움층을 통과시켜 지하수의 pH가 8이상이 되도록 상승시킨 다음, pH가 6이하인 광산 발생 산성 지하수에 혼합하여 pH가 7정도가 되도록 하여 최종적으로 수계로 유출시킨다.
상기와 같이 본 발명에 따라 고로 슬래그를 이용하여 광산 발생 산성 지하수를 처리하므로써, 부가적으로 상기 산성 지하수중에 포함되어 있는 Mn과 Al 이온등이 동시에 슬래그에 흡착 제거된다.
본 발명에 있어서, 광산 발생 산성 지하수에 대한 고로 슬래그의 사용량은 광산 발생 산성 지하수의 pH값에 근거하여 결정하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 광산 발생 산성 지하수의 pH값 및 함유되어 있는 Mn 및 Al 이온등의 함량등에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는 예를 들면, 약 3000톤의 슬래스를 채움재로 사용하는 경우에는 분당 약 750L의 산성의 지하수를 중화처리할 수 있으며, 이때의 슬래그 알칼리도 생산량은 하루 약 800kg/day가 돤다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예
도 1에는 본 발명이 적용될 수 있는 광산폐수 중화처리장의 일례가 나타나 있는데, 본 실험에서는 이 광산폐수 중화처리장을 이용하였다.
상기 광산폐수 중화처리장은 도 1에 나타난 바와 같이, 갱내(7)의 산성 지하수(1)가 통과되는 고로슬래그가 충진된 슬래그 채움층(3), 슬래그의 유출을 방지하기 위한 스트레이너(4), 스트레이너(4)를 통과한 처리수가 수두차에 의하여 수계로 방출되는 방출관(8)으로 구성되어 있다.
도 1에서 부호 2는 산성 지하수 층을, 부호 5는 웨어를, 그리고 부호 6은 처리수를나타낸다.
도 1의 슬래그 채움층(3)에는 상기 표 1의 조성을 갖는 고로 슬래그를 채웠다.
pH가 6인 광산 발생 산성 지하수를 도 2와 같이 유량을 변화시키면서 상기와 같이 고로 슬래그가 채워진 슬래그 채움층을 통과시켜 통과 유량에 따른 처리수의 pH변화를 조사하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 광산 발생 산성 지하수의 통과 유량 500mL에서 부터 처리수의 pH는 8이상을 나타내고 있음을 알 수 있는데, 이것은 고로 슬래그가 산성 지하수의 pH를 8정도로 유지하는데 매우 유용하다는 것을 의미하는 것이다.
상기와 같이 처리된 처리수는 pH가 6인 광산 발생 산성 지하수와 1:1의 부피비로 희석 혼합되어 pH가 7로 조정되어 수계로 최종 방류된다.
한편, 채워진 슬래그의 사용주기는 슬래그의 일정 유량 유속이 감소하는 시점을 기준으로 슬래그를 교체한 후 다시 채워줘 사용하면 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고로 슬래그를 이용하여 광산폐수를 중화 처리하여 pH를 8정도로 조절함과 동시에 폐수 중에 함유되어 있는 Mn과 Al이온을 슬래그에 흡착 제거하거나 슬래그층을 통과한 후 금속 수화물 침전물로서 제거할수 있어 광산폐수 발생으로 인한 주변 생태계의 파괴를 경제적이고도 기술적으로 용이하게 방지할수 있는 효과가 있는 것이다.
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