플라즈마 고온반응기를 이용한 폐슬레이트 비활성화 연구 (Inactivation of Asbestos-Containing Slate Using High-Temperature Plasma Reactor)

서지정보

· 발행기관 : 한국광물학회
· 수록지 정보 : 광물과 암석 / 33권 / 4호 / 407 ~ 417페이지
· 저자명 : 윤성준, 정현이, 박병노, 김용운, 김혜수, 박재봉, 손병구, 김태욱, 문영범, 이선동, 이재윤, 노열

초록

국내 폐슬레이트 발생량은 매년 증가 추세로 지정매립장 용량이 한계에 다다르고 있어 슬레이트를 대용량으로 안전하고 저렴하게 처리함과 동시에 재활용할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 대한 대안으로 시멘트 소성로를 이용한 폐슬레이트 열처리 방법을 들 수 있다. 이 연구에서는 플라즈마를 이용하여 시멘트 소성로의 고온 환경을 모사할 수 있는 중간 규모(pilot scale)의 장치를 개발하고 이를 이용하여 폐슬레이트 내 석면의 비활성화 및 시멘트 원료로의 재활용 가능성을 확인하고자 하였다. 중간규모 실험 장치는 플라즈마 토치를 이용하여 실제 소성로와 동일한 조건을 가지도록 1/50로 축소·제작하였다. 실험조건은 시멘트 소성로의 소성 시간과 동일하게 20분간 200-2,000oC까지 100oC 간격으로 온도를 상승시키며 폐슬레이트의 비활성화 실험을 실시하였다. 플라즈마 고온반응기를 이용하여 열처리한 폐슬레이트의 XRD, PLM, TEM-EDS 분석결과, 1,500oC 이상의 온도에서 슬레이트 내 백석면이 고토감람석으로 광물 상전이가 일어나 비활성화되고 시멘트 구성 광물인 라나이트(Ca2SiO4)가 형성됨을 확인하였다. 이 연구 결과는 추후 시멘트 소성로를 이용하여 대용량의 슬레이트를 경제적이고 안전하게 처리함과 동시에 시멘트 원료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

영어초록

The capacity of the designated landfill site for asbestos-containing waste is approaching its limit because the amount of asbestos-containing slate is increasing every year. There is a need for a method that can safely and inexpensively treat asbestos-containing slate in large capacity and at the same time recycle it. A cement kiln can be an alternative for heat treatment of asbestos-containing slate. We intend to develop a pilot scale device that can simulate the high temperature environment of a cement kiln using a high temperature plasma reactor in this study. In addition, this reactor can be used to inactivate asbestos in the slate and to synthesize one of the minerals of cement, to confirm the possibility of recycling as a cement raw material. The high-temperature plasma reactor as a pilot scale experimental apparatus was manufactured by downsizing to 1/50 the size of an actual cement kiln. The experimental conditions for the deactivation test of the asbestos-containing slate are the same as the firing time of the cement kiln, increasing the temperature to 200-2,000oC at 100oC intervals for 20 minutes. XRD, PLM, and TEM-EDS analyses were used to characterize mineralogical characteristics of the slate before and after treatment. It was confirmed that chrysotile [Mg3Si2O5(OH)4] and calcite (CaCO3) in the slate was transformed into forsterite (Mg2SiO4) and calcium silicate (Ca2SiO4), a cement constituent mineral, at 1,500oC or higher. Therefore, this study may be suggested the economically and safely inactivating large capacity asbestoscontaining slate using a cement kiln and the inactivated slate via heat treatment can be recycled as a cement raw material.

참고자료

· 없음