레드머드의 화학적 특성과 적용에 관한 연구 = Study on the Chemical Property and Application of Red mud

국문 초록 (Abstract)

수산화알루미늄 제조 공정으로부터 발생되는 공정 부산물인 레드머드의 화학적 특성과 이를 이용한 인근 쓰레기 매립장의 복토재로 재활용하기 위한 목적으로 레드머드 및 레드머드와 토사를 혼합한 시료들의 특성을 조사하였다. 레드머드의 경우 가장 주된 피크가 적철석(Fe₂O₃)으로 나타나 철분을 다량 함유하고 있었으며, 토양에 비해 Fe₂O₃, Na₂O, TiO₂ 및 MnO가 각각 42.9배, 9.82배, 4.38배 및 2배 부화되어 있는 반면 기타 원소들은 MgO 0.04배에서 CaO 0.68의 범위에서 적은 함량을 보이고 있었다. 레드머드와 토양을 혼합함에 따라 비례적으로 증류수에 의해 용출되는 양이 증가하는 성분은 소디움(Na), 알루미늄(Al), 염소(Cl), 크롬(Cr), 수은(Hg)으로 각각 일반 토양에 비해 최대 1,020ppm, 93ppm, 3ppm, 0.05ppm, 0.02ppm이 용출되었으며, 기타 성분은 토양의 함량과 같거나 오히려 낮은 용출량을 보였다. TCLP 용매를 이용할 경우에는 소디움, 알루미늄, 염소, 철, 납, 수은, 크롬이 레드머드에 의해 용출되었으나, 레드머드의 혼합비율과 용출량이 비례하는 소디움을 제외하고는 레드머드 혼합비율이 50~60%일 때 최대 용출량을 보이는 특성을 나타냈다. 침출수에 의해 용출되는 원소의 함량은 소디움(Na)이 최대 800ppm, 염소(Cl)가 30ppm, 알루미늄(Al)이 0.25ppm, 철(Fe)가 0.06ppm, 총 크롬(Cr_(T))이 0.08ppm, 구리(Cu)가 0.03ppm 정도였으며, 비소(As), 수은(Hg), 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn) 등 기타 미량원소들은 거의 용출되지 않았다. 미생물의 반응시험 결과 일반 세균, 일반 균류, 일반 방선균, 탈질균, 질산화균 및 원생동물의 조사 결과 자연상태의 삼림지역이나, 농경지의 균수의 분포에는 미치지 못했는데, 이는 인위적 생육 환경에서 단기간에 생육된 결과로 사료된다. 따라서 레드머드의 중금속 함유량이나 용출 특성은 극히 미미 하였으며, 이를 인근 지역의 토사와 혼합하여 위생매립장의 복토재 및 무기충진제 등으로써 활용한다면 레드머드의 활용 측면에서 매우 유익 할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The chemical characteristics of red mud generated from the production of aluminum hydroxide were investigated. The characteristics of samples that had mixtures of red mud with soil were investigated for the purpose of recycling.
The major element in red mud was Fe in the form of Fe₂O₃, and compared to soil, the amount of Fe₂O₃, Na₂O, TiO₂, and MnO was 42.9 times, 9.82 times, 4.38 times, and twice, respectively, with other minor components being MgO and CaO, which was 0.04 times and0.68 times, respectively.
The elements Na, Al, Cl, Cr and Hg were extracted with distilled water from red mud and soil mixtures in the ratios, 1,020ppm or less, 93ppm, 3ppm, 0.05ppm and 0.02ppm respectively. Other elements showed amounts of extraction comparable to soil.
Na, Al, Cl, Fe, Pb, Hg and Cr were extracted from red mud by TCLP solvent. The maximum amount of them were extracted except Na when the red mud mixture ratio was 50~60%.
The elements that were extracted by the leachate were Na 800ppm, Cl 30ppm, Al 0.25ppm, Fe 0.06ppm, Cr 0.08ppm and Cu 0.03ppm while trace elements such as As, Hg, Cd, Pb and Zn were hardly extracted.
The microbial reaction examination found general bacterium, fungi, general radiation bacterium, oxidation bacterium and protozoan. This was expected although it was not possible to reach the number of fungi naturally as a result of the experiment being in an artificial environment in the short term.
In investigating the chemical characteristics of the extraction of red mud, the heavy metal content was found to be minimal.
It is possible to use a mixture of red mud with soil as a covering for landfill as an inorganic filler.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 = 1
• 1. 연구배경 = 1
• 제 2 장. 이론적 고찰 = 3
• 1. 수산화알루미늄의 제조 공정 = 3
• 제 3 장 실험방법 및 절차 = 12
• 1. 실험재료 = 12
• 2. 실험방법 = 12
• 3. 분석 기기 = 21
• 제 4 장 실험결과 및 고찰 = 23
• 1. 레드머드의 광물조성 특성 = 23
• 2. 레드머드의 화학조성 = 24
• 가. 주성분 원소함량 = 24
• 나. 중금속 등 미량성분 원소 조성 = 29
• 다. 주성분 및 미량성분 용출특성 = 38
• 라. 기타 미량용출 성분 = 60
• 3. 미생물 반응시험 결과분석 = 66
• 가. 일반세균 = 66
• 나. 일반균류 = 67
• 다. 일반방선균 = 69
• 라. 탈질세균 = 70
• 마. 질산화균 = 72
• 바. 원생동물 = 73
• 제 5 장 결론 = 76
• 참고문헌 = 79
• Abstract = 84