폐광산지역 광미 및 오염토양의 고형화 처리를 위한 실험적 연구 = Experimental Study on Solidification of Tailings and Contaminated Soil of Abandoned Mine Sites

국문 초록 (Abstract)

산업화 과정에서 중요한 역할을 담당했던 광산이 지금은 대부분 폐광되어 많은 환경오염을 일으키는 주범이 되고 있다. 이에 따라 광산주변의 오염처리에 대한 새로운 법이 2006년부터 시행되면서 광산주변의 토양과 지하수오염방지에 적합한 환경공학적인 처리기술이 필요하게 되었다.
본 연구에서는 다목적댐 건설 사업에 따른 친환경적 수자원 확보를 목적으로 사업지구 주변의 폐광산 지역에 대한 광미와 오염토양의 특성을 파악하고 이로 인한 환경오염을 방지하기 위하여 적정처리방안을 실험을 통하여 도출하고자 한다.
연구지역에 존재하는 3개의 광산에서 광미와 오염토양의 입도분석결과 가는 모래를 다량 포함하여 조립토의 비중이 높게 나타났다.
용출시험 결과 지시광산 및 대량광산의 토양은 70 mg/kg 이상의 비소를 함유하고 있어 토양오염기준을 초과하여 오염된 것으로 나타났다. 시멘트를 이용한 고형화 / 안정화 처리를 하였을 때의 용출특성 및 압축강도를 측정하여 최적 투입량 결정을 위하여, 시멘트를 5%, 7.5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% 증가시켜 혼합시킨 후 고화체를 제작하여 7일 동안 양생시킨 후 압축강도시험 및 용출시험을 실시하였다. 고형화물의 압축강도는 시멘트 함량 7.5% 이상에서 50 psi이상으로 측정되어 EPA의 폐기물매립 권고기준 강도를 만족하였다. 본 연구에서는 중금속의 용출농도를 고려한 최적의 고형화/안정화 조건은 시멘트 함량 7.5% 일대 가장 경제적이며 효율적이라고 판단된다.
또한 실험결과를 바탕으로 실제 광산부지의 광미와 오염토양 처리를 위한 효율적인 폐광산오염 부지의 정화방안을 제안하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Having taken an important role in industrialization process, mines have now mostly become abandoned mine fields so that they are a principal cause of environmental pollution.
Accordingly, a new law of pollution treatment around mine fields was put into force from 2006. There were subsequently needed the environment engineering treatment techniques proper for the prevention of soil and groundwater from being polluted in the neighborhood of mines.
This study has focused on the evaluation of tailings and contaminated soil from abandoned metal mining sites in an upper stream of a multipurpose dam scheduled for constuction and the suggestion of the best treatment methods for the mines based on the experimental test.
As a result of grain analysis of tailings and contaminated soils at 3 mine fields in study area, they contained a large portion of fine sand so that they showed high portion of coarse soil.

As a result of leaching test, the soils of Jisi Mine and Daeryang Mine contained arsenic over 70 mg/kg so that they turned out beyond the standard of soil pollution. To optimize solidification and stabilization, leaching characteristics and compression strength of solid bodies cured for 7 days after mixing cement according to the increasing sequence of 5%, 7.5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, were measured. Compression strength of solidified bodies measured over 50 psi in more than 7.5% cement content so that they satisfied EPA’s recommendatory strength of waste matter reclamation.
This study judges that the optimum condition of solidification and stabilization considering the elution concentration of heavy metal is the most economic and efficient in 7.5 cement content.
On the basis of experiment result, a method of how to efficiently remediation of a abandoned mine area to dispose of tailings and contaminated soil was proposed.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 14
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 14
• 제 2 절 연구방법 15
• 제 2 장 이론적 고찰 16
• 제 1 절 대상부지 현황 16
• 제 2 절 고형화 및 안정화 처리 17
• 2.2.1 고형화 / 안정화 개념 18
• 2.2.2 고형화의 종류 18
• 제 3 장 실험 재료 및 방법 23
• 제 1 절 실험 재료 23
• 제 2 절 시료특성 분석 24
• 제 3 절 용출성능시험 25
• 3.3.1 토양오염공정시험법 26
• 3.3.2 폐기물 공정시험법 28
• 3.3.3 SPLP 29
• 3.3.4 TCLP 30
• 제 4 절 고형화 / 안정화 실증실험 31
• 3.4.1 고화제 양생실험 33
• 3.4.2 고화체 압축강도 실험 35
• 3.4.3 고화체의 중금속 용출 실험 37
• 제 4 장 결과 및 고찰 38
• 제 1 절 원시료 분석결과 38
• 4.1.1 토양오염도 38
• 4.1.2 입도분석 결과 38
• 4.1.3 수분함량 실험결과 44
• 4.1.4 강열감량 실험결과 45
• 4.1.5 pH 실험결과 45
• 제 2 절 용출시험 결과 46
• 4.2.1 토양오염공정시험법에 따른 실험결과 46
• 4.2.2 폐기물 공정시험법에 따른 실험결과 50
• 4.2.3 SPLP에 따른 실험결과 51
• 4.2.4 TCLP에 따른 실험결과 53
• 제 3 절 고형화 / 안정화 실험결과 55
• 4.3.1 고화체 압축강도 측정 결과 55
• 4.3.2 폐기물 공정시험법에 의한 용출시험 결과 59
• 4.3.3 SPLP 결과 70
• 4.3.4 TCLP 결과 70
• 제 4 절 고형화/안정화 처리를 위한 기술적 제안 86
• 제 5 장 결론 91
• 참고문헌 93