700kW급 플라즈마를 이용한 유가금속 회수 연구

최근 슬러지 처리에 관한 제약이 날이 갈수록 늘어나고 있으며 금속을 함유한 슬러지는 더욱 처리하기 가 곤란한 상태이다. 이로 인해 슬러지 내에 함유되어 있는 유가금속을 회수하여 유한한 금속자원은 회 수하여 재사용하고 발생되는 폐기물은 환경에 무해하도록 처리하는 것이 현재 해결해야 할 중요한 문제 로 부각되고 있다. 사람이 이용할 수 있는 금속자원은 유한한데 반해 그 수요는 나날이 증가하고 있으 며 사용하고 난 폐기물 속의 금속자원의 회수는 경제성이 낮다는 이유로 회수되지 못한 체 매립되거나 회수가 가능한 외국으로 팔려나가고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 플라즈마라는 첨단기술을 이용 하여 폐기물 속에 함유되어있는 금속자원을 고효율로 회수할 수 있도록 유가금속 회수설비의 최적 운전 방안을 도출하고자 하였다. 본 연구에 사용한 플라즈마토치는 그 중심온도가 10,000℃에 이르며 발생되 는 불꽃의 온도 또한 약 3,000℃ 이상으로 폐기물 내의 금속자원은 회수하고 발생되는 폐기물은 슬래그 형태로 배출하기 때문에 자원의 재이용측면이나 환경적으로도 매우 안정한 폐기물 처리기술이다. 분석 에 사용한 구리슬러지는 수분이 약 60% 내외이고 구리의 함유량은 27.5%로 분석되었으며, 원소분석 결 과 산소가 20.65%, 탄소 3.01%, 수소 1.99%, 황 1.51%로 순으로 유기성물질이 적게 함유되어 있는 것으 로 분석되었다. 용융 열원으로는 700kW급 플라즈마 토치를 이용하였고 토치의 전압/전류는 900V/400A로 약 360kW의 전력을 사용하여 운전되었으며, 로내압은 주로 -20~-70Pa로 운전되었으나 슬러지 투입시 수분의 영향으로 -180pa까지 상승하기도 하였다. 로내온도는 1400~1600℃사이에서 운전되었고, 환원제로 무연탄을 투입량의 5%정도 혼합하였다. 용융 후 슬래그 분석결과 CaO가 45.17%, SiO2가 27.06%, Al2O3가 8.45%. Fe2O3가 5.41, MgO가 4.80% 순으로 분석되었으며, 염기도(CaO/SiO2)는 1.67로 분석되었으며, 슬래 그 중 CuO는 2.7%로 분석되어 구리의 회수율은 약 90.2%로 비교적 높은 회수율을 나타내었다.