| Abstract |
: 연구개발의 결과는 다음과 같다. 석탄폐석의 발생 현황 및 특성 등을 면밀히 조사하여 실질적인 재활용 방안 도출하고자 석탄 광산 지역의 환경오염원인 석탄폐석에 대하여 잠재된 환경오염물질을 무해화하고 산업 원료소재로 활용될 수 있도록 하였다. 연구수행 1차 년도인 2004년도에는 국내 석탄폐석의 적치현황 파악과 국내에서 현재까지 가행되고 있는 9개 석탄광으로부터 발생된 굴진 및 선탄 폐석에 대하여 구성광물, 화학성분 조성, 열적 특성 등을 조사하여 자료화하였다. 또한 석탄폐석에 대하여 대량처리가 가능하고 운용비가 저렴하며 시설설치가 용이한 물리적 선별 처리 방법을 적용시켜 SiO₂ 90wt.% 이상, SK 30이상의 고품위 실리카 광물을 회수하였는데, 이때의 산출율은 석탄폐석 대비 약 70∼80wt.% 정도였다. 석탄폐석으로부터 분리·선별되는 유가자원의 부가가치 향상과 석탄폐석의 활용성 증진 및 재활용을 위하여 석탄폐석으로부터 선별된 원료소재에 대하여 품질 인증기관 및 실제 사용업체에서 적용성 실험을 실시하였다. 선별된 석탄폐석은 현재 산업 전반에 활용되고 있는 원료소재들에 대한 분석을 통하여 원료의 사용량이 방대하고 지속적인 사용이 예상되는 분야에서 석탄폐석의 특성을 활용할 수 있는 용도로의 활용특성을 고찰하였다. 석탄폐석 중 선탄과정에서 발생되는 선탄폐석은 기존의 세라믹스 원료로 사용되고 있는 점토광물과 구성광물 및 화학성분이 유사하였고, 또한 150 ㎈/g에서 1,500 ㎈/g 정도의 열량을 함유하고 있으므로 세라믹스 원료 및 부연료로의 활용가능성을 고찰하였다. 적용실험 결과, 선탄폐석을 첨가함에 따라 변형율(체적 수축률), 흡수율, Ig-loss 등이 감소되는 등 기존의 점토광물만을 원료로 사용한 것보다 물성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 석탄폐석의 자용열에 의한 에너지 비용절감이 기대되었으며, 기존에 사용되던 점토광물을 약 50wt.% 정도까지 대체 가능한 것으로 판단되었다. 석탄광산에서 갱도굴진, 갱내작업 공간 확보 등과 같은 요인에 의하여 발생된 굴진폐석은 주로 사암으로 구성되어 있기 때문에, SiO₂ 품위, 압축강도, 내화도(SK)등이 높은 특성을 갖고 있다. 따라서 이러한 굴진폐석은 건자재 원료, 제철/제강 공업 Slag 형성 원료, 토목/건축재료, 주형재료, 공업용 충전제 등으로의 적용성을 고찰하여 실리카 광물(규석·규사)을 대체하고자 하였다. 굴진폐석을 파·분쇄하여 인조대리석의 제조 원료로 적용시킨 결과, 기존에 사용되는 실리카 광물을 약 40wt.% 대체하였을 경우 외관이 수려하고 물성이 저하되지 않는 특성을 보여 이 분야로의 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 제철/제강 공업에서 Slag 형성용으로 실리카 광물이 다량 이용되고 있는데, 굴진폐석의 경우 구성광물, 화학성분 조성이 기준에 적합하므로 파·분쇄 및 입자크기 조절을 실시하면 충분히 사용이 가능할 것으로 판단되었다. 또한 굴진폐석을 파·분쇄하여 입자크기를 분리하여 입자크기가 1mm이상인 산물에 대해서는 각종 골재로의 활용가능성을 고찰하였으며, 1mm이하 150mesh 이상 산물은 주강/주물사, 150mesh 이하 산물은 아스콘 채움재로의 적용성 실험을 실시하였다. 도로용 보조기층재, 역청포장 혼합용 골재, 콘크리트용 부순골재 등으로 적용실험을 실시한 결과, 대부분의 물성이 양호하였기 때문에 품질인증을 한국건자재시험원으로부터 확보할 수 있었다. 주강/주물사 적용실험에서 굴진폐석으로 제조된 인조실리카는 구형도가 양호하고, 현재 사용되고 있는 국내 산사와 물성 및 작업성 등이 유사하여 주강/주물사로 사용이 가능한 것으로 판단되었다. 아스콘 채움재로 적용시에는 비중, 수분함량, 흐름성, 침수팽창, 소성지수, 박리저항성 등의 물성이 우수하였기 때문에 품질 인증을 받았다. 이상과 같이, 석탄 폐석은 처리기술 및 용도개발 여부에 따라 다양한 분야에서 산업 원료소재로 활용이 가능한 것으로 판단되었다 |
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