Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.2 pp.193-209
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.2.193

Treatment Effect of Steel Refining Slag as Admixture of Soil Stabilizing Cement for Heavy Metal Contaminated Stream Sediment and Mine Tailings-Contaminated Soil

Sung-Wook Yun1, Ha-Jin Kim2, Ki-wook Kim2, Hyun-Jin In3, Ki-Joon Kim3, Chan Yu4*
1Institute of Agri. & Life Sci., Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
2Graduate school, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
3SANHA E&C co., Ltd, Sagimakgol-ro, Jungwon-gu, Seongnam 462-120, Korea
4Dept. of Agricultural Eng., Gyeongsang National Univ., Jinju 660-701, Korea
Corresponding author: Chan Yu, Tel : +82-55-772-1932; Fax : +82-55-772-1939; E-mail : chanyu@gnu.ac.kr
November 1, 2013 January 17, 2014 March 7, 2014

Abstract

This study examined the treatment effect of steel refining slag as an admixture of general Portland cement for stabilization/solidification of heavy metal-contaminated soil and mine tailings. For soil samples, stream sediment of Gubong Mine located in Guryong-ri, Namyang-myeon, Cheongyang-gun, Chungcheongnam-do, and mine tailings of Sangdong Mine in Naedeok-ri, Sangdong-eup, Yeongwol-gun, Gangwon-do were sampled and used. A soil stabilizing cement was produced by mixing cement 95% and steel refining slag powder (SSP) 5%, and 5%, 10%, and 15%(w/w) of soil stabilizing cements were added to stream sediment and mine tailings-contaminated soil. Here, one that soil sample was treated with only cement (CMT) was compared with the other that oyster shell powder (OSP) that contained comparatively higher Ca and lower Fe than steel refining slag was used as an admixture and mixed in the same way as above. The test piece specimens were filled with mixing-treated soil by using a mold 5cm in diameter and 10cm in height, and then they were cured for a day in the moist curing machine and the form was removed, and water curing was performed in the water tank for 7, 14, and 28 days. After each curing was completed, the treatment effect of steel refining slag was examined by conducting a strength test and a heavy metal solubility test. For mine tailings of Sangdong Mine, it turned out that cement, steel refining slag, and oyster shell had high strength improvement effects in order, and stream sediment of Gubong Mine, sandy soil with big particles, showed an outstanding effect when mixed with steel refining slag in the mixture ratio of 15%, which indicates that it could be used as an admixture. As a result of a waste standard test and 0.1 N HCl extraction, as the mixture ratio of the soil stabilizing cement increased, concentrations of heavy metal and arsenic tended to decrease, and especially for arsenic, the effect of steel refining slag turned out to be the highest. As a result of extraction of 1N HCl, having the highest acidity, for mine tailings of Sangdong Mine, soil treated with steel refining slag had much lower heavy metal and arsenic than the control group. However, for stream sediment of Gubong Mine, heavy metal and arsenic were leached, showing no significant difference from the control group. It is thought that this phenomenon occurred because the binding ratio of heavy metal is relatively low due to the large particle size of Gubong Mine stream sediment, over 95% of which is sand.


중금속 오염 하천퇴적토 및 광미오염토양에 대한 고화재의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과

윤 성욱1, 김 하진2, 김 기욱2, 인 현진3, 김 기준3, 유 찬4*
1경상대학교 농업생명과학연구원
2경상대학교 대학원
3산하ENC
4경상대학교 지역환경기반공학과

초록

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제 강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴 적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘 트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보 다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실 시하여 처리효과를 비교•검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도 가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금 속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비 소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속 의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.


    3SANHA E&C co., Ltd

    I.서론

    우리나라는 급격한 경제성장과 산업화를 겪으며 대규모의 토목공사가 진행되어 왔다. 그리고 최근까 지 산업단지, 공항, 신도시, 고속도로 등 대규모의 건설공사가 진행되어 오면서 열악한 지반조건과 까 다로운 시공여건 하에서의 공사는 건설계의 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 일반적으로 연약점토의 개량 공법으로는 치환공법, 드레인공법이나 말뚝기초에 의한 처리가 많이 적용되어 왔다. 그러나 이러한 공 법들은 양질의 사질토를 외부에서 유입해야 하므로 성토량에 따른 토취장의 확보가 필요하나 현재 국내 여건상 양질의 토사를 확보하기가 점차 어려워지고 있는 실정이다. 또한 양질의 토사를 확보하기 위해 서는 석산을 절개하여 토사 및 골재를 취득하여야 하나 공사로 인한 심각한 경관훼손 및 환경적 피해 가 발생하므로 바람직하지 않다. 또한 초연약지반이 나 시공기간에 제약이 있는 경우에는 이러한 공법들 의 적용에 어려움이 생기게 된다.

    한편 지반에 고화재를 주입하여 원지반토와 혼합 하여 지반의 투수성을 감소시키고 강도를 증대시키 는 고화공법은 가장 간편하면서도 효과적인 공법이 다(Jang, 2012). 고화재로는 시멘트, 석회 등이 주 로 이용되어 왔으며, 최근에는 특히 시멘트가 광범 위하게 사용되고 있다. 그런데 시멘트산업에서의 연 료연소에 의한 이산화탄소 배출량은 1990년도에 3,053천 탄소환산톤(ton of carbon equivalent: TC)에서, 2007년에는 온실 가스 배출량이 5 ,270천 TC로 급증하였다. 이러한 이유는 시멘트산업에서의 CO2 발생이 사용연료의 연소과정에서 발생하는 CO2 뿐만 아니라, 제조과정에서 사용되는 석회석 중 CaCO3 성분이 CaO와 CO2로 분해되는 과정에서 다 량의 CO2 가스가 배출되기 때문이다. 또한 시멘트 공장 내 에너지 사용은 경유(0.6%), 유연탄(81.1%), 전력(18.3%)의 비중을 차지하고 있으며, 연간 연료 의 가격상승으로 경유와 유연탄의 비중은 줄어들고 전력의 비중이 높아지고 있는 실정이다(Park et al., 2010). 이러한 문제를 해결하기 위하여 시멘트 산업 에서의 탄산가스와 에너지를 감소시키기 위한 노력 이 절대적으로 필요하다.

    한편 고화재는 오염토양에 대한 고형화/안정화 (solidification/stabilization)공법의 안정화제로도 사용할 수 있다. 폐기물에 고화제를 첨가하여 비고 형화상태에서 고형물로 바꾸어 오염물질의 용출을 물리적으로 차단하는 고형화에 사용되는 대표적인 제료가 포틀랜드 시멘트와 아크릴, 비닐에스테르, 폴 리머 등의 유기계 재료이며(Chi, 2005; Kim, 2010), 안정화제로는 석회석, 소석회등과 같은 알칼리 재료, 철산화물, 알루미늄산화물 그리고 망간산화물과 같 은 금속산화물, 점토, 인산염, 퇴비 등의 다양한 무 기물과 유기물 등이 적용되고 있다(Moon and Yoo, 2002; Kumpiene et al., 2008; Janos et al., 2010; Jeon et al., 2010; Santos et al., 2012; Yi et al., 2012).

    제강슬래그는 토양 안정화 첨가제로 많이 이용되 고 연구되었는데 석회 및 산화철 성분이 다량으로 포함되고 있어 이들 성분에 의해 중금속 저감이 가 능하다(Jeong, 2013). 제강슬래그의 토양 내 중금속 안정화 메커니즘은 명확게 파악하기가 쉽지 않은데 기존의 선행연구 등을 통하여 요약하면 산성화되기 쉬운 중금속 오염토양의 pH를 증가 시킬 수 있고, 알칼리상태에서 중금속과 수산화물 생성반응, 제강 슬래그 내 CaO, Fe2O3 등의 산화물에 의한 흡착 및 침전 등으로 중금속을 안정화 시킬 수 있다.

    본 연구에서는 시멘트 생산 에너지 절감 및 중금 속 오염토양의 안정화 처리 공법에 활용될 수 있는 기초자료를 제공하기 위하여 재활용률이 상대적으로 낮은 제강슬래그(전로)에 대하여 중금속 오염토양 및 광미에 대한 고화재의 혼화재로서의 처리효과를 검 토하였다.

    II.재료 및 방법

    2.1.재료 및 방법

    본 연구에서 사용한 시료는 광해로 인한 비소 및 중금속 오염이 확인된 2개 지역에서 중금속 오염토 양 및 광미를 각각 채취하였다. 중금속 오염토양은 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하 천퇴적토이며, 광미는 강원도 영월군 상동읍 내덕리 의 상동광산에 위치한 광미를 채취하였다 (Fig. 1 참 조). 강도시험용으로 채취한 시료는 삽으로 채취하여 일정한 두께로 pan에 고르게 펴서 일주일간 공기건 조 시킨 후 9.54 mm 체에 통과시킨 후 사용하였다. 이화학특성 분석을 위한 시료는 오거를 이용하여 채 취한 고기건조 후 2 mm 체(No.10체)에 통과시킨 후 공기가 통하지 않는 HDPE 박스에 넣어 보관하면서 이용하였다.

    2.2.혼화제 선정 및 배합설계

    본 연구에 사용된 1종 보통 포틀랜드 시멘트 (CMT)는 국내 S사에서 생산되어 일반적으로 시중에 판매되고 있는 한국 산업규격에 규정된 품질에 합격 한 제품을 구입하여 사용하였다. 그리고 시멘트에 처리한 혼화재로는 제강슬래그 분말(SSP)로서 재처 리 업체에서 파쇄된 제품을 구입하여 사용했으며, 굴폐각 분말(OSP)은 소성가공된 제품을 구입하여 사 용하였다.

    고화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 혹은 굴 폐각 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 오염토양 및 광미에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가 하였다. 이때 경화제는 혼합수와 1:1의 중량비율로 섞어 슬러리상태로 만들어서 스텐인레스제 용기 내 에서 대상 시료와 고르게 섞이도록 혼합하였다.

    2.3.공시체 제작 및 양생

    공시체 제작은 KS F 2329에 의해 원주형으로서 높이가 지름의 2배 이상이 되도록 지름 5cm, 높이 10cm 의 크기의 PVC몰드를 제작하여 사용하였다. 몰드 안에 혼합처리토를 채워 넣었으며, 이때 공시 체 내에 공동이 형성되지 않도록 지름 1mm의 철사 를 이용하여 20회 내외로 몰드 안을 반복적으로 다 짐을 실시하여 주었다(Fig. 2). 공시체 양생은 KS F 2329에 의해 습윤양생기에서 온도 23±1°C, 상대습 도 96%를 유지시키며 1일간 양생시키고 탈형 후, 수 조에서 수중양생을 실시하였다(Fig. 2).

    2.4.처리토의 역학적, 광학적 및 중금속 용출특성 시험

    본 연구에서는 공시체에 대하여 일축압축강도시험 을 실시하여 고화제의 강도개선 효과를 검토하였다. 일축압축강도 시험은 양생일로부터 7, 14, 28일 경 과된 시료를 수중에서 꺼내 표면의 수분제거를 위해 10내외로 실내에서 방치 후 1 ton 용량의 전동식 일 축압축강도측정기를 이용하여 강도를 측정하였으며, 이때 1.0 mm/min의 일정한 속도로 가하여 파괴에 이르도록 하였다(Fig. 3).

    강도시험이 완료된 처리토에 대해서는 X-ray 회절 분석(X-Ray Diffraction, XRD)을 실시하여 각 혼화제를 혼합한 경화제의 수화진행에 따른 결정구조를 확인하였다. 그리고 각 처리토에 대한 중금속 용출특성은 폐기물 공정시험, 0.1N 염산 추출법 및 1N 염산추출법을 이용하여 검토하였다 (Ministry of Environment, 2009a and 2009b).

    2.5.토양의 이화학적 특성분석

    토양 pH는 토양과 증류수 비율을 1:5로 추출하여 pH & EC meter (Orion 550A, Thermo)를 이용하 여 측정하였다(NIAST, 2000). 양이온치환용량(CEC) 은 1 M NH4OAc 침출법을 이용하여 측정하였으며 (NIAST, 2000), 토양의 유기물함량은 KS F2104에 의해 강열감량법을 이용하여 측정하였다. 토성은 ASTM 표준체와 비중계법(hydrometer method)을 통하여 통일분류법에 의한 입도분류를 실시하였다. 토양의 소성과 액성한계는 각각 KS F2304와 KS F2303 방법에 의해 측정하였다. 총 중금속함량은 토양오염공정시험방법에 따라 왕수를 이용하여 분해 한 다음 유도결합플라즈마분광계(Optima 5300DV, Perkin Elmer)로 측정하였다(Ministry of Environment, 2009a).

    III.결과 및 고찰

    3.1.대상토양의 특성

    대상토양에 대하여 이화학적 분석을 실시한 결과 를 Table 1에 정리하여 나타내었다. pH 및 EC의 경 우, 상동광산의 광미(SDT)는 7.17, 0.12 dS/m, 구봉 광산의 하천퇴적토(GBS)는 8.00, 0.05 dS/m로 각 각 나타났고, 두 토양의 토성은 Fig. 4와 같이 모래 함량이 모두 85% 이상으로 비소성의 모래로 나타났 고, 이와 같은 토성과 관련되어 대상토양의 CEC 및 유기물 함량(OMC)이 매우 낮은 특성을 보였다. 대 상토양의 총 중금속 함량은 상동광산 광미의 경우 카드뮴과 비소가 우려기준 이상을 초과하였고, 이중 비소는 214.5 mg/kg으로 대책기준을 초과하는 것으 로 나타났다(Table 1). 구봉광산의 하천퇴적토의 경 우는 구리, 카드뮴, 납, 아연 및 비소가 모두 우려기 준을 초과하는 것으로 나타났고, 특히 카드뮴, 납 및 비소는 각각 57, 1052 및 860 mg/kg으로 대책기준 을 크게 초과하는 것으로 나타났다(Table 1).

    3.2.시멘트 및 혼화제의 주요 구성성분 및 입도특성

    본 연구에서 경화제 및 혼화제로 사용한 시멘트 (CMT), 제강슬래그 분말(SSP) 및 굴폐각 분말(OSP) 에 대하여 XRF 분석을 실시하여 주요 구성성분의 함량을 Table 2에 나타내었다. 그리고 시멘트, 제강 슬래그 분말 및 굴폐각 분말의 입도분포특성은 Fig 5와 같다. Table 2에서 시멘트는 일반적으로 알려진 성분의 범위대로 칼슘 45%, 규소 10%, 철 2%, 알루 미늄 1.9%로 나타났고, 굴폐각 분말은 칼슘 46%, 규 소 1.8%, 알루미늄 0.56%, 철 0.31%를 함유하고 있 는 것으로 나타났다. 제강슬래그 분말은 칼슘 24.7%, 철 21.0% 규소 8.6% 알루미늄 3.0%로 굴폐 각 분말보다 칼슘은 적으나 철 성분이 매우 높은 것 으로 나타났고, 규소와 알루미늄같은 포졸란물질을 비교적 높게 함유하고 있는 것으로 나타났다.

    3.3.배합조건 및 재령에 따른 pH 변화

    양생기간동안 강도시험이 완료된 공시체에 대하여 pH를 측정한 결과를 Table 34에 각 대상토양별 로 정리하여 나타내었다. 시멘트만을 처리한 처리토 와 함께 대부분의 경화제를 첨가한 처리토는 혼합비 가 증가할수록 pH가 증가하는 경향을 나타내었다 (Table 34). 경화제 처리전 상동광산 광미의 pH 는 7.17, 구봉광산의 하천퇴적토의 pH는 8.00으로 경화제 적용으로 인해 최저 배합비인 5%부터 대부분 의 처리토는 pH가 9이상으로 급격하게 증가하는 것 으로 나타났다. 특히 구봉광산의 경우는 대부분 양 생 7일부터 pH가 10 이상으로 나타났다. 그리고 제 강슬래그를 처리한 경화제가 다른 경화제보다 대부 분 높은 pH를 보여 처리토의 pH 변화에 가장 큰 영 향을 끼치는 것으로 나타났다.

    3.4.배합조건 및 재령에 따른 압축강도 특성

    Table 56은 양생기간동안 경화제 혼합토에 대 하여 실시한 일축압축강도시험의 결과를 각 대상토 양별로 나타낸 것이다. 대부분의 경화제 처리토는 혼합비와 양생기간이 증가할수록 압축강도가 증가하 는 경향을 보였다.

    상동광산 광미의 경우는 최대 혼합비인 15% 및 재 령 28일에서 가장 높은 강도가 발현되었고, 대조구 인 시멘트 처리토, 제강슬래그 및 굴폐각 처리토가 각각 728.5 kPa, 640.2 kPa, 470.6 kPa로 나타났 다. 각 처리토별로 강도를 비교해 보면 강도의 차이 가 크게 없는 것으로 나타나 혼화재가 강도증가에 미치는 효과는 미약한 것으로 판단되었다.

    구봉광산 하천퇴적토의 경우에는 혼합비 5%와 10%에서는 시멘트만 사용한 경우와 경화제를 이용한 경우에서 큰 차이가 나타나지 않았다. 그러나 최대 혼합비인 15%에서는 재령기간에 관계가 없이 제강슬 래그가 가장 높은 강도가 발현되었고, 재령 28일을 기준으로 시멘트, 굴폐각 그리고 제강슬래그 처리토 가 각각 1389.9 kPa, 1303.8 kPa, 1806.3 kPa로 제강슬래그를 혼합한 경우에서 가장 우수한 효과가 나타났다.

    이상의 결과는 구봉광산의 경우에는 양생기간동안 pH = 10~11 사이에서 지속적으로 유지되어 수화반 응 및 포졸란반응이 원활하였으며, 이에 반해 상동 광산의 광미는 pH = 9~10 사이에서 변화가 심해 수화반응이나 포졸란반응이 원활하지 못했을 것으로 예상되었다.

    3.5.XRD 분석결과

    각 대상 시료들과 경화제 혼합후 양생 28일의 처 리토(혼합비 15%)에 대한 XRD 분석결과를 Fig. 6 에 나타내었다. 그림에서 나타난 바와 같이 상동광 산보다는 구봉광산의 시료에서 수화생성물들이 많이 분포하고 있는 것으로 나타났으며, 특히 일반적인 수화반응의 생성물인 에트링자이트(Ettringite) 분포 의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 이는 대상토양별로 상이한 결과가 나타난 압축강도의 결과를 설명해주 며, 경화제 처리로 인해 상동광산보다 pH가 높았던 구봉광산의 처리토가 상대적으로 수화반응이 활발하 고 그로인해 강도발현에 기여하는 수화반응의 생성 물의 분포가 높은 것으로 판단이 되었다.

    3.6.중금속 용출시험 결과

    본 연구에서는 각 양생기간의 강도시험이 종료된 공시체에 대해서 폐기물 공정시험, 0.1N 및 1N 염산 추출법을 실시하여 각 대상토양별로 본 경화제의 중 금속 처리효과를 검토하였다. Table 78은 폐기 물 공정시험, Table 910은 0.1N 염산추출법, Table 1112는 1N 염산추출법의 결과를 각 대상 토양별로 정리하여 나타낸 것이다.

    Table 78의 폐기물 공정시험결과를 보면 혼합 비 및 양생기간에 큰 차이가 없이 대부분의 중금속 성분들이 검출되지 않았으며, 검출된 성분도 무처리 에 비해 매우 낮은 농도로 나타났다. 그러나 비소의 경우는 각 대상지역별로 상이한 결과가 나타났는데 상동광산 광미의 경우 각 혼합비와 거의 관계가 없 이 무처리 토양과 거의 유사한 농도로 용출되는 경 향을 보였다. 단 그 농도는 모두 허용기준 이하였다. 이에 반해 구봉광산 하천퇴적토의 경우는 혼합비 5% 에서 대부분의 처리토가 무처리 0.81 mg/L보다 높 은 농도로 비소가 용출되는 경향을 보였다. 그러나 혼합비가 증가할수록 용출농도가 비교적 뚜렷하게 감소하는 경향을 보였으며, 특히 혼합비 15%에서 제 강슬래그를 첨가한 처리토는 양생기간에 관계가 없 이 비소가 검출되지 않았다. 폐기물공정시험의 농도 단위는 mg/L로 이를 mg/kg으로 환산한다면 그 차 이는 매우 큰 것으로 판단되었다.

    각 처리토의 비소용출농도가 혼합비 5%에서 무처 리에 비해 높은 것은 일반적으로 pH가 증가하면 이 동성이 증가하는 비소의 특성이 반영된 것으로 판단 되었으며, 혼합비 10%에서부터는 각 경화제의 주성 분이며 비소의 저감성분으로 알려져 있는 칼슘과 철 성분의 영향을 크게 받고(Hartley et al., 2004; Kumpiene et al., 2008), 이중 철성분을 많이 함유 한 제강슬래그의 효과가 가장 큰 것으로 판단되었다.

    Table 910의 0.1N 염산추출법 결과를 보면 상동광산 광미의 경우 무처리 토양은 구리, 아연, 납, 카드뮴 및 비소의 농도가 각각 37, 225, 329, 21 및 60 mg/kg으로 구리를 제외한 모든 중금속 성 분이 전함량을 기준으로 하는 우려기준을 모두 초과 하였고, 특히 카드뮴은 대책기준을 초과할 정도로 높은 농도가 용출되었다. 그러나 각 처리토들은 혼 합비 5%부터 98%이상 비소 및 중금속의 용출농도가 감소하였다. 구봉광산 하천퇴적토의 경우 구리, 납 및 비소에 대해서는 경화제의 혼합비에 관계가 없이 무처리에 비해 불검출 및 아주 낮은 농도로 용출되 었으나 아연 및 카드뮴은 혼합비 5%에서는 큰 효과 가 나타나지 않았고 혼합비 10%부터 큰 저감효과가 나타났다.

    Table 1112의 1N 염산추출법 결과를 보면 대 상지역별로 큰 차이가 나타났는데 상동광산 광미의 경우 무처리에 비해 중금속 농도가 매우 낮게 용출 된 것에 반해 구봉광산 하천퇴적토의 경우는 대부분 의 비소 및 중금속 성분이 무처리의 용출농도와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 상동광산과 구봉광산 의 토양은 모두 사질토이나 Fig. 4의 입도분포특성 에서 알 수 있듯이 0.075mm이상의 입경이 상동광산 85%, 구봉광산 95%로 구봉광산 하천퇴적토의 입경 이 크며 대부분이 모래이다. 일반적으로 동일한 오 염농도에서 토양의 입경이 클수록 중금속 흡착능이 낮아 중금속 용출농도가 높은 것으로 알려져 있다. 즉 입경크기가 클수록 중금속 고정화율은 낮아진다. 따라서 강산성용액을 이용한 1N 염산추출법에서는 대상토양의 입경특성이 큰 영향을 끼친 것으로 판단 되었다.

    Figure

    JALS-48-193_F1.gif

    Sampling locations of soils.

    JALS-48-193_F2.gif

    Making and curing of test specimens.

    JALS-48-193_F3.gif

    Unconfined compression strength test.

    JALS-48-193_F4.gif

    Grain size distribution characteristics of soils.

    JALS-48-193_F5.gif

    Grain size distribution characteristics of amendments.

    JALS-48-193_F6.gif

    XRD analysis results of treated and untreated soils at curing age 28 days.

    Table

    Making and curing of test specimens

    aThe total heavy-metal contents were digested by aqua regia according to the Korean standard method (Ministry of Environment 2009a). The soil quality standards for Cu, Cd, Pb, Zn, and As are 150, 4, 200, 300 and 25 mg kg-1 respectively (Ministry of Environment 2010).

    XRFa analysis results of the amendments

    aX-ray fluorescence spectrometer.

    pH results according to soil stabilizing cement (SDT)

    pH results according to soil stabilizing cement (GBS)

    Compression strengtha according to soil stabilizing cement (SDT)

    aUnconfined compression strength (unit : kPa)

    Compression strengtha according to soil stabilizing cement (GBS)

    aUnconfined compression strength (unit : kPa)

    Results of waste standard test (SDT)

    * ND : Non-Detection

    Results of waste standard test (GBS)

    * ND : Non-Detection

    Results of 0.1 N HCl extraction (SDT)

    * ND : Non-Detection

    Results of 0.1 N HCl extraction (GBS)

    * ND : Non-Detection

    Results of 1 N HCl extraction (SDT)

    * ND : Non-Detection

    Results of 1 N HCl extraction (GBS)

    * ND : Non-Detection

    Reference

    1. Chi H. K (2005) A study on removal efficiency of heavy metals and possibility of soildification/ stabilization in mine tailings by column test. Master Thesis, Semyung University,
    2. Hartley W , Edwards R , Lepp N. W (2004) Arsenic and heavy metal mobility in iron oxide-amended contaminated soils as evaluated by short-and long-term leaching tests , Environ. Pollut, Vol.131; pp.495-504
    3. Jang P. S (2012) Manufacturing and Applications of Solidification Materials Based on Steel Making Slag , JAIK, Vol.56; pp.48-52
    4. Janos P , Vavrova J , Herzogova L , Pilarova V (2010) Effects of inorganic and organic amendments on the mobility (leachability) of heavy metals in contaminated soil: A sequential extraction study , Geoderma, Vol.159; pp.335-341
    5. Jeon J. W , Bae B. H , Kim Y. H (2010) Applicability test of various stabilizers for heavy metals contaminated soil from smelter area , Korean Geo-Environ. Soc, Vol.11; pp.63-75
    6. Jeong, Tae Ho (2013) Stabilization ofHeavy Metalsin Abandoned Metal Mine Soil by Soluble Phosphateand Steel Slag , Konkuk University,
    7. Kim T. H (2010) Efficiency of chemical remediation technology and stabilization mechanism in heavy metal contaminated soil. Master Thesis, Kangwon National University,
    8. Kumpiene J , Lagerkvist A , Maurice C (2008) Stabilization of As, Cr, Cu, Pb and Zn in soil using amendments - A review , Waste Manage, Vol.28; pp.215-225
    9. Ministry of Environment (2009a) Standard methods of soil sampling and analysis, Ministry of Environment,
    10. Ministry of Environment (2009b) Standard methods of wastes test, Ministry of Environment,
    11. Ministry of Environment (2010) Soil Environment Conservation Act,
    12. Moon H. Y , Yoo J. H (2002) Utilization of Electric Arc furnace Slag md Converter Slag after Aging for Concrete Aggregate , KCI concrete journal, Vol.14; pp.597-607
    13. NIAST (2000) Methods of soil chemical analysis National Institute of Agricultural Science and Technology, National Institute of Agricultural Science and Technology, RDA,
    14. Park Y. G , Kim J. I (2010) A Study on the Reduction of CO2 Emission by the Application of Clean Technology in the Cement Industry , Clean Technology, Vol.16; pp.182-190
    15. Santos R. M , Ling D , Sarvaramini A , Guo M , Elsen J , Larachi F , Beaudoin G , Blanpain B , Gerven T. V Stabilization of basic oxygen furnace slag by hot-stage carbonation treatment , Chemical Engineering Journal, Vol.203; pp.239-250
    오늘하루 팝업창 안보기 닫기