본 연구에서는 $0.1{\sim}0.3mm$ 입도의 규석을 대상으로 물리적 선별공정을 적용하였을 때의 정제효과를 조사하였다. $SiO_2$ 품위가 99.41 wt.%, 99.54 wt.%이고 불순물 함량이 각각 5,864 mg/kg과 4,568 mg/kg인 시료에 대하여 자력선별, 비중선별 및 scrubbing 공정을 단계별로 적용시킨 결과, 주요 불순물인 철 성분은 자력선별에 의하여, 알루미늄 성분은 비중선별에 의해 효과적으로 제거되었다. 최종 정제산물의 $SiO_2$ 품위는 99.98 wt.%였으며, 산출율은 각각 79.05 wt.%와 75.43 wt.%였다. 이때 불순물의 함유량은 각각 126 mg/kg, 174 mg/kg을 나타내어, 불순물의 제거율은 97.85wt.%, 96.19 wt.%였다. 따라서 물리적 분리 선별에 의하여 저급 품위(Low grade)의 규석을 불순물 함유량이 200 mg/kg 이하인 중 고급 품위(Medium-high grade) 이상으로의 품위 향상이 가능하였다.
전기밥솥, 청소기, 선풍기 등 폐소형가전 기기들은 종류 및 품목에 따라 내부 구성 물질과 플라스틱 재질이 다양하기 때문에 해체 및 선별에 특정기술의 적용이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 폐소형가전 제품 중 재활용 업체에서 비교적 취급양이 많은 품목 중, 전기밥솥 등 5개 품목을 대상으로 수작업으로 해체 후 물리적 성상을 분석하였다. 또한, 폐소형가전은 대형가전제품에 비해 플라스틱의 함량이 비교적 높을 뿐만 아니라 재질이 다양하여, 재질별 선별이 어려워 플라스틱의 재활용에 걸림돌이 되고 있다. 특히, 폐소형가전의 경우 검정색 플라스틱의 비율이 상대적으로 높아 재질 선별이 제대로 이루어지지 못하여, 혼합물의 형태로 저급 재활용되고 있다. 본 연구에서는 중액선별, 정전선별 그리고 근적외선 선별 등 기존의 선별 기술을 적용하여 검정색 플라스틱에 대한 재질 선별 가능성을 검토하였으며, 각 기술에 대한 문제점 및 제한사항을 제시하였다.
폐 컴퓨터 기판(Printed Wiring Boards, PWBs)은 다양한 종류의 금속 및 합금류, 각종의 유기 및 무기화합물 등으로 구성되어 있다. 따라서 폐 기판에 포함된 유가물을 경제적인 방법으로 분리 회수하면 2차 자원으로써 활용가치가 매우 클 것으로 판단되어, 물리적인 선별기술에 의하여 유가금속을 분리 회수하는 데에 따른 특성 연구를 행하였다. 본 연구에는 폐 컴퓨터 기판에 탑재된 소켓류와 칩류를 탈리한 다음 소켓류, 칩류 및 보드류로 분리하여 각각의 산출물의 특성에 따른 적절한 물리적 분리선별 기술을 적용하였다. 소켓류를 파쇄하여 입자크기를 -2.36 mm/+1.18 mm 범위로 조절한 다음 건식 자력선별을 실시하였을 때, 자성산물의 약 97 wt%가 금속류였다. 칩류의 경우에는 -2.36 mm1+0.15 nun의 크기로 분쇄하고 공기분급 및 건 식 자력선별을 행하여 Fe-Ni 97%, Cu 95%를 각각 회수할 수 있었다. 보드류의 경우에는 금속류가 얇게 프린트 된 상태이기 때문에 가능한 단체분리 효과를 향상시키기 위하여 ball mill로 분쇄하였으며, 공기 분급기에 의한 정밀 분급을 행하여 Cu 77%를 회수할 수 있었다.
본 연구에는 대부분 매립이나 소각에 의해 처리되고 있는 폐플라스틱을 재활용할 수 있는 선별기술 개발을 목적으로 물리적 선별 방법인 마찰하전형정전선별법을 이용해 플라스틱 재질분리 실험을 수행하였다. 이때 PVC와 ABS 분리 실험의 최적조건은 전극판의 전극 세기 20,000 (volt) 이상, 공기압 2(kg/$\textrm{cm}^2$), 입도 2mm이하, 습도함량이 40% 이하였으며, ABS grade와 recovery가 각각 약 98%와 97%, PVC 함량 2% 이하인 선별기술을 개발하였다.
선별토사와 관행농토를 혼합하여 물리역학시험을 실시한 결과 일반 성 복토재로써 물리적 성능이 일반토양과 유사하여 활용이 가능할 것으로 판단된다. 토양분석시험 결과 산도가 강알칼리성을 보였고 유효인산 성분이 다소 부족하였으며, 치환성 양이온 중 Ca의 성분의 과잉으로 인하여 생육 저하 현상이 발생할 가능성이 있는 것으로 사료된다. 또한 상층토 50cm를 걷어내고 하층토 부분을 선별토사로 치환 후 걷어낸 상층토를 관행농토로 복토하여 생육 분석한 결과, 생육 장해 요인이 거의 없는 것으로 판단된다. 따라서 선별토사를 활용하는데 있어서 선별토사를 근권의 영향권인 유효토심에 사용하는 경우에는 작물의 생육을 저해할 가능성도 있기 때문에 객토와 같은 유효토심에 직접적으로 사용하기 보다는 근권에 대한 영향이 상대적으로 적은 하층토에 대해 대체하는 방안이 유효할 것으로 사료된다. 또한 선별토사를 세척하는 기술이나 산도의 중화, 유기물 공급 등의 방법을 강구해야 하며, 선별토사의 재료원이 일정치 않은 특성상 품질이 균질하지 않기 때문에 품질확보를 위해서는 품질에 따라 1급, 2급, 3급 등으로 나누고 사용용도 기준을 각각 정하여 품질의 확보를 위한 인증제도의 도입이 필요할 것으로 사료된다.
가정용 폐건전지의 재활용 상용화를 위하여 물리적 처리방안에 대한 재활용 기술을 확립하기 위한 형상선별, 파쇄, 자력선별, 입도분리 그리고 와전류 정전선별을 통한 물리적 처리연구를 수행하였다. 그 결과 형상선별기를 이용하여 폐망간전지를 형상별 중량별로 시간당 $400{\sim}600$개의 속도로 분리하는 기술을 확립하였다. 파쇄, 자력선별 그리고 입도분리를 통해 망간, 아연, 철의 함량을 조사해본 결과, 자성체에는 망간과 아연 둥의 불순물 함량이 각각 0.1%이하였으며 99%이상이 Fe임을 알 수 있었다. 또한 비자성체의 경우에는 폐망간전지 종류에 따라 Zn이 $22{\sim}30%$, Mn이 $16{\sim}22%$ 그리고 Fe는 $1{\sim}3%$정도였고 기타 탄소봉과 플라스틱, 종이 등이 대략 $37{\sim}50%$정도였다. 와류 정전선별기로 Zn 판상을 회수한 결과, 최적실험 조건인 선속 $2,250m/min{\sim}2,750m/min$ 사이에서 96%이상의 회수가 이루어졌다.
본 연구에서는 하수슬러지 가스화 고형 잔류물(GSRs)의 순환자원 활용 가능성을 검토하기 위해 대상제품에 대한 물성평가 및 물리적 분리를 수행하였다. 먼저, 본 연구에 사용된 GSRs는 수도권매립지관리공사를 통해 공급되었으며, 일반적으로 GSRs는 수 mm 입자크기의 다공성 펠릿 형태이었다. 또한, 부분적으로 검은 부분은 미연소 및 가스화되지 않은 탄소로 확인되었으며, 평균 탄소 함량은 5%였다. 또한 실리카, 알루미나, 산화인의 성분이 전체 함량의 70% 이상이었다. 습식분쇄 생성물은 금속성분이 단체분리되어있음 확인하였다. 금속성분과 비금속성분의 물리적 분리가 필요하여 최종적으로 부유선별에 적합한 것으로 결정하였다. 이에, 상대적으로 많은 양의 비금속성분이 농축된 금속 성분을 분리하기 위해 양이온 및 음이온 계면활성제를 선택하여 분리 특성을 확인하고자 하였다. 결과적으로, 금속성분 분리보다 실리카, 알루미나, 인 등 비금속 성분의 농축이 더 용이할 것으로 기대된다. 따라서, 가스화 처리된 하수슬러지 잔재물의 물리적 처리에 가능함에 따라 분리산물에 대한 재활용 방안 제안에 따라 순환자원으로서 잠재성이 있을 것으로 판단된다.
일반적으로 재활용대상 폐자원은 가정에서 분리 배출된 후 재활용선별장에서 수선별에 의해 유가자원으로 회수된다. 그러나 기존의 재활용선별장에 반입되는 폐자원의 경우 성상이 매우 다양하고 복잡 할 뿐만 아니라 이물질의 함량이 높아 기존의 회수방법으로는 선별효율이 매우 낮은 실정이다. 따라서 선별장에서 재활용품 회수 후에 발생되는 잔재물은 대부분 매립 또는 소각되고 있어서 그로인한 2차환경오염 및 잔류물로부터 추가적인 유가자원의 회수는 시급히 해결해야 할 문제이다. 본 연구에서는 재활용선별장에 반입되는 폐자원에 대한 성상조사를 실시하여 폐자원의 발생특성 변화를 파악하였으며, 전처리시설의 효율성을 증대시키기 위하여 입도분석을 통하여 향후 재활용 선별시설 구성의 기초자료를 제공하였다.
폐콘덴서로부터 탄탈륨 음극을 회수하기 위하여 물리적 선별과, 염소가스와 사염화탄소를 이용한 기초 염화반응에 관한 연구를 수행하였다. Stamp mill을 이용한 파쇄, 요동테이블에서의 습식 비중선별 그리고 공기 분급을 통하여 탄탈륨 음극을 98% 회수할 수 있었다. 염소가스를 이용한 TGA분석에서 탄탈륨 음극의 최대 무게 감소는 60%였고, 사염화탄소에 의한 탄탈륨 음극의 염화반응은 탄탈륨 음극을 산화탄탈륨으로 변환한 후가 반응율이 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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