시멘트 고형화 처리법과 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 활용한 지정폐기물 비산재의 중금속 용출 저감 특성

Characteristics of Reducing Heavy Metal Leaching from Designated Waste Fly Ash Using the Cement Solidification Treatment Method along with Granulated Blast Furnace Slag

본 연구는 중금속 고정화 기구에 기반한 시멘트 고형화 처리법을 기초로 하여 고로슬래그 미분말과 플라이애시와 같은 시멘트질 재료의 혼입이 물리적 성능 개선과 실제 지정폐기물로 처리되고 있는 비산재의 중금속 용출량을 개선 하는 특성을 확인하여 평가하였다. 압축 강도 분석 결과, 물성을 감소시키지 않는 지정폐기물 비산재의 최대 투입량은 10% 였으며, 고로슬래그 미분말을 50% 치환한 시험체와 플라애애시를 20% 첨가한 시험체의 경우 장기 강도는 시멘트만 사용한 시험체에 비해 강도가 약 10% 증가했으며, X선 회절 분석(XRD) 결과, 더 많은 C-S-H 겔 형성을 통해 더 조밀한 미세구조가 나타났다. 중금속 용출 시험을 수행한 결과, 납(Pb), 카드뮴(Cd), 수은(Hg)은 90% 이상 감소하여 명확한 고정화 효과를 보인 반면, 비소(As)와 구리(Cu)는 약 30~40% 감소한 결과가 나타났다.

This study examined how the cement solidification method can be applied to treat fly ash, a designated waste from household waste incineration. To improve both strength and leaching stability, granulated blast furnace slag (GBFS) and fly ash (FA) were used as additional binders. The compressive strength results showed that a substitution of fly ash (D) ranging up to 10% did not cause any noticeable loss of strength. In the case of the test specimens with a 50% replacement of GBFS or 20% addition of FA, the long-term strength increased by approximately 10% compared with the test specimens obtained using only cement. X-ray diffraction analysis (XRD) indicated a denser microstructure attained through additional C-S-H gel formation. Leaching tests revealed that Pb, Cd, and Hg were reduced by more than 90%, showing clear immobilization effects. In contrast, As and Cu were reduced less, by approximately 30-40%.