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제강분진을 이용한 유해물질 처리기술 적용을 위한 안전성 평가
Environmental Leachability of Electric Arc Furnace Dust for Applying as Hazardous Material Treatment

이상훈   (가톨릭대학교 생명공학부UU0000012  ); 강성호   (가톨릭대학교 생명공학부UU0000012  ); 김지훈   (포항공과대학교 환경공학부UU0001351  ); 장윤석   (포항공과대학교 환경공학부UU0001351  );
  • 초록

    제철부산물은 슬래그, 슬러지 및 분진 등의 다양한 부산물을 함유하며 이중 제강분진은 중금속 함량이 높아 지정폐기물로 버려지고 있다. 그러나 제강분진의 경우 Fe(0), Fe(II) 함량이 60% 이상으로 이의 활용에 대한 많은 연구가 있어왔다. 이중 최근에 제안되는 것이 제강분진을 이용한 독성 물질 함유 침출수의 처리이다. 이는 투수성 반응벽을 매립장 바닥차수재에 적용한 개념으로 침출수와 제강분진을 반응시켜 침출수의 TCE, PCE, 다이옥신 및 $Cr^{6+}$ 등의 독성물질을 환원, 무독화 시키고자 하는 것이다. 이를 위해 제강분진의 원소용출 특성규명이 선결되어야 하며 특히 제강분진의 장기적이고 다양한 환경에서의 용출특성을 알아보고자 다양한 용출방법을 택하였다. 즉, 가용용출시험, pH 고정 시험 및 연속주상시험 등을 이용하여 제강분진의 중금속 용출특성을 밝히고자 하였다. 중금속 항목 중 Cr과 Zn가 특정 pH 환경에서 우려수준 이상으로 용출되었으나 다른 원소들의 경우 위해성을 나타내는 농도 이하로 용출된다. 이중 Zn의 경우 제강분진 침출수의 pH가 12내외인 점을 고려할 경우 용출 가능성은 매우 낮을 것으로 판단된다. 그러나 Cr의 경우 반대로 알칼리 환경에서 더 용출된다. 따라서 제강분진 재활용에 앞서 Cr 용출을 제어할 수 있는 방법이 선행되어야 할 것이다. 주상시험에서 Cr 농도는 시간이 경과하면서 빠르게 감소하는 것이 관찰되었으며 이는 입자표면에 주로 분포한 Cr이 용출되거나 환원철과 반응하여 $Cr(OH)_3$ 등으로 공침, 제거되는 두 가지 가능성을 시사한다. Cr과 다른 중금속들의 용출제어 방법의 선행이 가능하다는 전제에서 중금속 농도가 매우 높은 폐수나 침출수에 제강분진을 제한적으로 적용이 가능하다고 판단된다.


    Iron manufacturing process involves production of various by-product including slag, sludge, sintering and EAF(Electric Arc furnace dust). Some of the by-products such as EAF and sintering dust are disposed of as waste due to their high heavy metal contents. It has been notice for many years that the EAF dust also contain about 65% of Fe(0) and Fe(II) and then the possible utilization of the iron. One possibility is to apply the EAF as a lining material in conjunction with clay or HDPE liners, in waste landfill. The probable reaction between the leachate containing toxic elements such as TCE, PCE dioxine and $Cr^{6+}$ is reduction of the toxic materials in corresponding to the oxidation of the reduced iron and therefore diminishing the toxicity of the leachate. It is, however, prerequisite to evaluate the leaching characteristics of the EAF dust before application. Amelioration of the leachate would be archived only when the level of toxic elements in the treated leachate is less than that of in the untreated leachate. Several leaching techniques were selected to cover different conditions and variable environments including time, pH and contact method. The testing methods include availability test, pH-stat test and continuous column test. Cr and Zn are potentially leachable elements among the trace metals. The pH of the EAF dust is highly alkaline, recording around 12 and Zn is unlikely to be leached under the condition. On the contrary Cr is more leachable under alkaline environment. However, the released Cr should be reduced to $Cr^{3+}$ and then removed as $Cr(OH)_3$ . Removal of the Cr is observed in the column test and further study on the specific reaction of Cr and EAF dust is underway.


  • 주제어

    용출시험 .   중금속 .   제강분진 .   재활용 .   지구화학 모델링.  

  • 참고문헌 (18)

    1. Lopez, F. A., martin, M. I., Perez, C., Lopez-Delgado, A., Alguacil, F. J., 'Removal of copper ions from aqueous solutions by a steel-making by-product,' Water Res., 37, 3883-3890(2003) 
    2. Hohberg, I., de Groot, G. J., van der Veen, A. M. H., Wassing, W., 'Development of a leaching protocol for concrete,' Waste Management, 20, 177-184(2000) 
    3. Todorovic, J. and Ecke, H., 'Leaching tests for assessment of mobility of inorganic contaminants from solidified incineration residues - Literature review,' Report No. 2004:01, Division of Waste science and technology, Lulea University of Technology, Sweden(2004) 
    4. European Committee for Standardization, EN 12457: Compliance Test for Leaching of Granular Materials and Sludges. CEN/TC 292/WG 2. Brussel(2002) 
    5. 배범한, 정재훈, 이성재, 장윤영, 박규홍, 장윤석, '제강분진을 촉매로 활용한 펜톤유사산화에 의한 고농도 para-Nitrophenol의 처리', 대한환경공학회지, 23(10), 1749-1790(2001) 
    6. 강성호, 이상훈, 곽기석, 이주형, 정문경, 용출특성규명을 통한 재생골재 환경성 평가, 대한환경공학회지,27(3), 293-301(2005)     
    7. Hage, J. L. T., Mulder, E., 'Preliminary assessment of three new European leaching tests,' Waste Management, 24, 165-172(2004) 
    8. 조현희, 박재우, 'Zero-valent Iron(ZVI)에 의한 TCE 탈염소화 반응에 계면활성제와 자연용존 유기물이 미치는 영향에 관한 연구', 대한환경공학회지, 24(4), 689-696 (2002) 
    9. European Committee for Standardization, Prestandard WI 292015: Characterization of Waste-Influence of Imposed pH on release of constituent from a waste material, CEN/TC 292/WG 6, Brussels(2000) 
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    11. Gandhi, S., Oh, B-T., Schnoor, J. L., Alvarez, P. J. J., 'Degradation of TCE, Cr(VI), sulfate and nitrate mixtures by granular iron in flow-thorough columns under different microbial conditions,' Water Res., 36, 1973-1982(2002) 
    12. Ponder, S. M., Darab, J. G., Mallouk, T. E., 'Remediation of Cr(VI) and Pb(II) aqueous solutions using supported, nanoscale zero-valent iron,' Environ. Sci. Technol., 34, 2564-2569(2000) 
    13. NNI(Nederlands Normalisatie Instituut), NEN 7341: Leaching characteristics of solid soil and stonelike construction and waste materials leaching tests - measurement of the availability of inorganic compounds, The Netherlands (1995) 
    14. Tiruta-Barna, L., Imyim, A., and Barna, R., 'Long-term prediction of the leaching behaviour of pollutants from solidified wastes,' Adv. Environ. Res., 8, 697-711 (2004) 
    15. van der Sloot, H. A., 'Characterization of the leaching behaviour of concrete mortars and of cement-stabilized wastes with different waste loading for long-term environmental assessment,' Waste Management, 22, 181-186 (2002) 
    16. Sedlak, D. L., chan, P. G., 'Reduction of hexavalent chromium by ferrous iron,' Geochim. Cosmochim. Acta., 61, 2185-2192(1997) 
    17. Parkhust, D. L. and Appelo, C. A. J., User's guide to PHREEQC(v.2) a computer program for speciation, batch reaction, one-dimensional transport, and inverse geoche-mical calculations, Water Resources investigations Report 99-4259, USGS, Denver, Colorado(1999) 
    18. Bergendahl, J. A., Thies, T. P., 'Fenton's oxidation of MTBE with zero-valent iron,' Water Res., 38, 327-334 (2004) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Kim, Doyoung ; Lee, Junseok ; Kwon, Eunhye ; Lee, Hyun A ; Yoon, Hye-On ; Lee, Sanghoon 2015. "Potential Environmental Influences in Soil by Accidental Fluorine (F) Leakage, Using Leaching Test" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 37(4): 234~239     

 저자의 다른 논문

  • 강성호 (1)

    1. 2005 "용출특성규명을 통한 재생골재 환경성 평가" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (3): 293~301    
  • 장윤석 (23)

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