Recovery of Clean Coal for the use of Synthetic Fuels from Anthracite by Froth Flotation

Tsogchuluun Davaadorj,백상호,김병곤,전호석 한국자원공학회 2018 한국자원공학회지 Vol.55 No.4

Coal generally contains numerous types of gangue minerals that produce different physical properties in the product. The aim of this study is to eliminate the impurities in coal by froth flotation to make it more suitable for use in synthetic fuels. In order to ensure optimum flotation conditions, the operational and physicochemical parameters of flotation need to be varied. According to the results, collector dosage and particle sizehad the most significant effect on the outcome. The results also suggest that the optimum conditions for the recovery of good quality clean coal are a particle size below 65 mesh (210 µm), using 1500 g/t kerosene as a collector; 1000 g/t sodium silicate asa depressant; and 100 g/t AF-65 as a frother. At this conditions, it is confirmed that clean coal can be recovered with a combustible recovery of over 85% and ash contentbelow 12% by flotation.

대두 분말의 단백질 농축을 위한 마찰하전 정전선별 연구

백상호,김성민,Tsogchuluun Davaadorj,전호석 한국식품영양과학회 2022 한국식품영양과학회지 Vol.51 No.8

Wet fractionation techniques, which are conventional plant protein production methods, reduce the quality and functionality of protein ingredients. Tribo-electrostatic separation, which is a dry fractionation technique, can be a suitable alternative. In this study, the protein concentration potential of soybean powder through tribo-electrostatic separation was evaluated. Metal charging material showed a tendency to have a higher protein content and lower recovery than plastic. The charger length and applied voltage of the electrodes did not show any noticeable changes and trends. Nitrogen (N2) gas and charger internal diameter were related to the gas velocity in the pipeline, and as the gas velocity increased, the protein content increased and the recovery decreased. The removal of fat had a positive effect on separation efficiency. The increase in the protein concentration from full-fat soybean powder was 1∼4%, whereas that of de-fatted (about 30%) soybean power was 4∼6%. In conclusion, the removal of fat, which affects particle aggregation and particle dispersion, is considered an important condition for protein concentration through tribo-electrostatic separation. 본 연구에서는 대두 분말을 대상으로 마찰하전 정전선별을 적용하여 단백질 농축 가능성을 평가하였다. 모든 실험에서 금속 하전재질은 플라스틱 하전재질보다 상대적으로 단백질 함량이 높고 회수율은 낮은 경향을 보였다. 하전장치의 길이, 전극의 전압 세기는 주목할 만한 변화와 경향을 보이지 않아 선별효율에 영향을 미치는 인자들이 아니었다. 반면, 질소 가스의 양 및 하전장치 내경은 pipe line 내의 가스 속도와 관련이 있으며, 빨라질수록 단백질 함량은 증가하고 회수율은 감소하는 경향을 확인하였다. 대두에 존재하는 지방의 제거는 선별효율에 긍정적인 영향을 미쳤다. 전지방 대두 분말의 단백질 증가율은 1~4%지만, 지방이 약 30% 제거된 대두 분말의 단백질 증가율은 4~6% 수준이었으며, 회수율은 전체적으로 향상되었다. 대두 분말은 일정량의 수분과 비장을 포함하는 미립자로 응집이 쉽게 발생할 수 있는 조건을 갖추고 있다. 따라서 입자의 응집에 영향을 주는 지방과 수분 제거의 전처리와 입자의 분산은 마찰하전 정전선별을 통한 대두의 단백질 농축에 중요한 조건으로 판단된다.

미세플라스틱 처리를 위한 연구동향

김성민,백상호,한요셉,Tsogchuluun Davaadorj,고병헌,전호석 한국자원리싸이클링학회 2020 資源 리싸이클링 Vol.29 No.5

미세플라스틱은 매우 중요하고 심각한 환경 문제로 인식되어, 전세계적으로 관심이 증대하고 있다. 플라스틱은 저렴한 가격, 경량성, 우수한 가공성, 다양한 재질별 특성을 가지고 있어 산업이 발전함에 따라서 생산량과 폐기량 또한 급격하게 증가하고 있다. 특히, 최종적으로 해양 환경으로 유입되어 생태계에 큰 영향을 줄 것으로 예상하고 있어, 이에 대한 처리가 매우 시급한 문제이다. 그러나 작은 입자크기와 함께 존재하는 환경이 다양하기 때문에 일반적인 처리방법의 적용이 어려워 다양한 분야에서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 기존에 광물을 처리하는 선광공정 중 비중, 자력, 정전선별 등의 방법을 미세플라스틱의 처리에 적용하는 연구가 다수 진행되고 있으나 아직 실험실 단계이기 때문에 효율적인 처리를 위한 선별기술의 개발이 시급한 실정이다. Microplastics are recognized as critical and serious environmental problem in worldwide. Plastics are inexpensive, lightweight, excellent in processability, and various in material-specific properties. Along industrial development, the production and disposal amount of plastics are also rapidly increasing. In particular, abundant plastic wastes are eventually disposed into marine environment with harmful impacts on the ecosystem. Therefore, lots of relevant studies were recently progressed in various fields. However, many studies are being just conducted due to its difficulty in applying a general treatment method for those small particle sizes and their various characteristics. In the meantime, lots of researches are being conducted on applying methods using physical properties such as specific gravity, magnetic, and electrostatic separation, which are beneficiation processes of minerals. However, since it is still in the laboratory stage, the development of larger scale separation technology for efficient treatment is urgent.

바나듐 광물자원 확보를 위한 선별 기술 현황 및 필요성

전호석,한요셉,백상호,Tsogchuluun Davaadorj,고병헌,정도현,추연이,김성민 한국자원리싸이클링학회 2022 資源 리싸이클링 Vol.31 No.2

Owing to the global development of high-strength alloys and renewable energy industries, the demand for vanadium, a key raw material in these industries, is expected to increase. Until now, vanadium has been recovered as a by-product of the industry, but interest in its direct recovery from minerals has increasing with its significantly increasing demand. In particular, the recovery of vanadium from stone coal ore and vanadium titano-magnetite (VTM) containing vanadium has been actively researched in China, which has the largest reserves and production of vanadium in the world. In Korea, a large amount of VTM also occurs in the northern part of Gyeonggi-do, and fundamental research and technical development is being conducted to recover vanadium. It is necessary to understand the current status of the separation technology used worldwide to satisfy the demand for metals such as vanadium, which currently depends on imports. 전 세계적으로 고강도 합금 및 신재생에너지 산업의 수요 증가로 인하여 핵심 원료인 바나듐의 수요 가 증가할 것으로 기대된다. 이에따라, 지금까지 바나듐은 다른 산업의 부산물로 회수되었으나, 직접적인 개발에 대한 이목이 집중되고 있다. 특히, 매장량과 생산량이 가장 많은 중국에서는 함바나듐 무연탄광과 티탄철광으로부터 바나듐을 회수하는 연구가 활발하게 수행되고 있다. 국내에도 경기 북부 지역에 함바나듐 티탄철광이 대량 부존되어 있다고 알려져, 이를 개발하고자 하는 기초 및 실증연구가 수행되고 있다. 따라서 본 총설에서는 국내외 바나듐 선별 기술 현황을 조사하여 소개하였으며, 이를 토대로 현재 전량 수입에 의존하고 있는 바나듐에 대한 자립 수급의 필요성을 알리고자 한다.

국내 바나듐함유 티탄철광 파분쇄 산물 중 바나듐, 티타늄, 그리고 철 자력선별 거동

한요셉,고병헌,김성민,백상호,Tsogchuluun Davaadorj,전호석 한국자원공학회 2021 한국자원공학회지 Vol.58 No.1

In this study, vanadium-titanium magnetite (VTM) ore was crushed and ground to effectively concentrate vanadium from the VTM ore. In addition, a wet magnetic separation experiment was performed for the fractured products, utilizing various grinding times at a low magnetic intensity (0.05 T). The degree of liberation of the VTM sample was predominantly due to grinding, and a duration of 15 min was set as the optimum grinding time. The best vanadium recovery was obtained from the sample milled for 15 min, achieving a vanadium grade of 1.05% and a recovery of 80.3%. To maximize the amount of vanadium recovered through magnetic separation, it is necessary to selectively separate magnetite and ilmenite as magnetic and non-magnetic mineral, respectively. 이 연구에서는 국내 바나듐함유 티탄철광(vanadium-titanium magnetite, VTM)내 효과적인 바나듐회수를 위하여 먼저 VTM의 파쇄 및 분쇄를 수행하였다. 그리고, 분쇄시간에 따른 산물에 대하여저자력 (0.05 T) 세기에서 습식 자력선별 실험을 수행하였다. 파분쇄에 의하여 VTM의 단체분리가크게 일어났으며, 15분 분쇄시간이 최적 분쇄시간으로 설정되었다. 게다가, 분쇄시간에 따른 분쇄산물의 자력선별 실험 결과, 15분 분쇄된 시료에서 가장 우수한 바나듐 회수가 가능하였으며, 바나듐 품위 1.05% 그리고 회수율 80.3%를 달성하였다. 자력선별에서의 최대 바나듐으로 회수하기 위해서는 선택적으로 자철석을 자성물질로 티탄철석을 비자성물질로서 효과적으로 분리해야 할 것이다.

폐어망 플라스틱 재활용을 위한 재질분리 기술개발

전호석 ( Ho-seok Jeon ),김성민 ( Seong-min Kim ),( Davaadorj Tsogchuluun ),백상호 ( Sang-ho Baek ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

플라스틱은 여러 가지 기능적 우수성과 저가라는 경제상의 특징으로 사용량이 해마다 증가하고 있다. 국내 플라스틱 원료 생산은 2011년 약 1,200만 톤에서 2015년 약 1,1415만 톤으로 증가하였으며, 국내 수요 또한 약 495만 톤에서 약 583만 톤으로 증가하였다. Eromap에 따르면, 2015년 기준 한국은 연간 약 132.7 ㎏/capita의 플라스틱을 소비하고 있으며, 이는 조사 대상인 63개국 중 두 번째로 많은 양이다. 국내 플라스틱 제조 산업의 성장은 플라스틱 폐기물의 증가로 나타나고 있으며, 2011년 506만 톤에서 2017년 791만 톤으로 56% 증가하였다. 이러한 플라스틱 폐기물의 2017년 재활용 처리량은 2011년 대비 약 85% 증가하여, 489만 톤이 재활용되었으며, 나머지 242만 톤은 소각, 37만 톤은 매립되었다. 매년 플라스틱 제품 소비량이 증가하면서 처리량도 늘어나는 추세이다. 소각하여 감용화 하는 것이 가능한 고체 산업폐기물은 소각이나 매립이 일반적이지만, 폐플라스틱의 소각이나 매립은 매립지의 부족, 환경오염 문제 등을 야기하고 있어 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구의 대상 시료인 폐어망은 대부분 재활용되지 못하고 버려지거나 방치되고 있다. 실수로, 또는 고의로 버려지는 폐어망은 바다를 떠도는 대형 플라스틱(크기 20cm 이상)의 70%를 차지할 정도로 많으며, 태평양의 거대한 플라스틱 쓰레기 섬인 GPGP에서도 대형플라스틱 중 86%가 폐어망인 것으로 보고되고 있다. 따라서 자원의 효율적인 이용 및 환경문제 등을 이유로 폐어망의 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폐어망의 재활용을 위한 재질분리 공정 개발 연구를 수행하였으며, 본 공정을 통한 재질분리 효율을 확인하였다.

폐전선으로부터 구리 회수를 위한 코로나 정전선별 연구

전호석 ( Ho-seok Jeon ),백상호 ( Sang-ho Baek ),김성민 ( Seong-min Kim ),( Davaadorj Tsogchuluun ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

지구 부존자원의 채굴량 한계, 산업규모의 증가 등으로 인해 원료 자원의 수요에 비해 공급량 부족 현상이 발생할 것으로 예상됨에 따라 이미 사용수명이 다한 폐기물로부터 유효한 자원을 회수하는 재활용 이슈가 부각되고 있다. 이러한 폐기물은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이 중 폐전선의 경우, 전력망 및 노후선 교체 그리고 부하 증가에 의한 송전용량 증대 등을 이유로 매년 수백 톤의 폐전선이 발생하며, 이를 금액으로 환산하면 수천억 원에 달한다. 따라서 폐전선을 효율적으로 분리할 수 있는 기술의 개발은 경제적, 환경적으로 매우 중요한 사안이다. 일반적으로 전선은 도체의 구리 도체의 구리, 알루미늄과 PVC, XLPE, PE, rubber 등의 플라스틱 피복재로 구성되어 있으며, 전력선, 절연선, 통신선, 제어전선, 기기선, 고무전선 등으로 구분할 수 있다. 이러한 폐전선의 재활용 기술은 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 먼저 폐전선을 소각하여 구리만을 재사용하는 방법, 두 번째는 폐전선을 절단하여 물리적으로 동선과 피복을 분리하여 재사용 하는 방법, 세 번째는 폐전선을 화학적으로 처리하여 피복을 용해시켜 재활용하는 방법이다. 이러한 방법들은 각각의 단점이 있는데, 첫 번째 방법은 소각하기 때문에 플라스틱의 소각에 따른 유해가스의 발생으로 후처리가 필요하며, 피복재인 플라스틱이나 고무의 재활용은 전혀 불가능하고 단지 폐전선 내의 동이나 알루미늄 등의 재활용만 가능하다. 두 번째 방법은 공정 중에서 일정한 굵기 이하의 가는 폐전선 처리에 비효율적이며, 피복에 수반되는 미립자 동의 유실로 인해 동의 회수율이 떨어지는 문제가 있다. 세 번째 방법은 화학적인 처리를 하여야 하므로 고비용 그리고 플라스틱이나 고무의 재활용에 한계가 있다는 문제가 있다. 본 연구에서는 경제적, 환경적 문제를 고려하여 물리적인 선별이 가능한 코로나 정전선별법을 채택하여 폐전선 내의 구리 회수를 위한 연구를 수행하였다. 전압의 세기, 드럼 속도, 분리대의 위치 등 다양한 조건을 변화하며, 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다. 사사: 본 논문은 환경부 글로벌탑 환경기술개발사업 중 유용자원재활용기술개발사업의 지원에 의하여 연구되었으며 이에 감사드립니다(과제번호:2016002250001).

폐 커피 캡슐의 재활용을 위한 재질분리 공정 개발

백상호,한요셉,김성민,전호석,Baek, Sang-Ho,Han, Yosep,Kim, Seongmin,Davaadorj, Tsogchuluun,Jeon, Ho-Seok 한국자원리싸이클링학회 2021 資源 리싸이클링 Vol.30 No.3

This study evaluated the recyclability of waste plastics in used coffee capsules disposed of as municipal waste. For recycling, a new material separation process was developed to remove the coffee grounds through primary crushing, washing, sieving, and secondary crushing, followed by corona discharge electrostatic separation. Furthermore, for the under 10 mm size fraction samples, the aluminum removal and the plastic recovery were 95.4% and 98.3%, respectively, under optimal conditions. In addition, for the 15 mm fraction samples, the aluminum removal and the plastic recovery were 91.3% and 97.2%, respectively. To evaluate the recyclability of the separated waste plastics, the samples were pelleted, and their material properties were analyzed. No hazardous substances were detected, and the results were similar to those for homo-PP. Therefore, it was confirmed tha t sufficient functiona lity existed a s recycled PP. However, owing to the da rk color of the pellets, limited applications to black or dark products are expected.

폐어망의 PP와 NYLON 재질분리를 위한 마찰하전 정전선별 연구

전호석 ( Ho-seok Jeon ),김성민 ( Seong-min Kim ),( Davaadorj Tsogchuluun ),백상호 ( Sang-ho Baek ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

우리나라는 석유화학공업의 발달로 미국, 일본, 독일에 이어 세계 4위의 플라스틱 생산국이며, 국민 1인당 사용량도 세계 8위 수준으로 많은 양의 플라스틱을 소모하고 있다. 그리고 여러 가지 기능적 우수성과 저가라는 경제상의 특징으로 인하여 사용량이 증가하고 있으며, 이에 따른 폐플라스틱의 발생양도 증가하고 있다. 2017년도 우리나라의 플라스틱 폐기물 발생량은 dir 790만 톤으로, 2013년부터 2017년까지 5년간 연평균 6.4%의 증가율을 보였다. 이러한 플라스틱 폐기물 재활용률은 2013년부터 2017년도까지 5년간 연평균 2.7% 증가하였으며, 2017년도 플라스틱 폐기물은 490만 톤이 재활용되었다. 나머지 260만 톤은 소각, 40만 톤은 매립의 방법으로 처리되었다. 소각하여 감용화 하는 것이 가능한 고체 산업폐기물은 소각이나 매립이 일반적이지만, 폐플라스틱의 소각이나 매립은 매립지의 부족, 환경오염 문제 등을 야기하고 있어 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구의 대상 시료인 폐어망은 대부분 재활용되지 못하고 버려지거나 방치되고 있다. 실수로, 또는 고의로 버려지는 폐어망은 바다를 떠도는 대형 플라스틱 (크기 20㎝ 이상)의 70%를 차지할 정도로 많으며, 태평양의 거대한 플라스틱 쓰레기 섬인 GPGP에서도 대형플라스틱 중 86%가 폐어망인 것으로 보고되고 있다. 따라서 자원의 효율적인 이용 및 환경문제 등을 이유로 폐어망의 재활용을 위한 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폐어망의과 PP (polypropylene)와 NYLON 혼합 폐플라스틱으로부터 NYLON 회수를 위한 마찰하전 정전선별 연구를 수행하였다. 전압의 세기, 공기의 속도, 분리대의 위치 등 다양한 조건을 변화하며, 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 본 선별법을 통한 분리 가능성을 확인하였다.

연질 PVC와 HIPS 혼합플라스틱의 재질분리를 위한 마찰하전정전선별 연구

전호석(Ho-Seok Jeon),백상호(Sang-Ho Baek),Davaadorj Tsogchuluun,김성민(Seong-Min Kim) 한국열환경공학회 2018 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2018 No.-