아크릴로니트릴 합성용 방사성촉매 폐기물의 소결처리 방법에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

아크릴로니트릴은 ABS/SAN 수지, 아크릴섬유, 아크릴아마이드, NBR, NB-Latex, 아디포니트릴 제조에 사용되며 이 물질들은 고분자 사업에 유용하게 사용되고 있다. 아크릴로니트릴을 생산하는 과정에서 우라늄 화합물이 함유된 방사성물질인 몬산토 촉매(MAC-3)가 사용되어 왔다. 우라늄 화합물이 함유된 몬산토 촉매는 일반적으로 1-50 % 정도의 감손우라늄과 40-90 % 정도의 실리카, 그리고 안티몬과 몰리브덴, 비스므스 및 철 등의 산화물이 화합물 형태로 결합되어 있다. 사용이 끝난 폐촉매의 처리 방법으로는 폐촉매를 원자력안전법에서 정한 방사성폐기물 인도 기준에 맞도록 시멘트와 같은 안정된 물질로 고화해서 방사성폐기물 처분장에 인도하거나 폐촉매에 함유된 우라늄을 분리한 후 고화하는 방법이 있을 수 있다. 폐촉매에는 각종 타르와 슬러지가 포함되어있기 때문에 부피감용화를 진행하여야 한다.
부피감용화를 거친 폐촉매는 크게 두 가지로 구분되는데, 질산을 사용한 부피감용 공정으로부터 생성되는 미용해 고형분과 400-500℃로 열처리하여 생성되는 열분해 고형분이 있다. 만약 부피감용화 과정을 거치지 않고 고화하는 경우에는 방사
성폐기물의 양이 증가하게 되므로 부피감용화를 한 후 고화하는 방법이 유용한 방법으로 판단된다. 또한, 폐촉매를 부피감용 한 고형분에는 Sb₂O₃ 가 함유되어 있는데, 이는 방사성폐기물 인도규정에서 정하는 유해물질로서 방사성폐기물 처분장에 인도가 불가능하므로 이를 제거 또는 인도 기준에 적합한 물질로 변화시켜야만 한다. 따라서 본 연구에서는 폐촉매를 처리하여 방사성폐기물의 부피를 줄이면서 고화하는 방법으로 부피감용 처리를 한 폐촉매를 분말화하여 이를 성형하고, Sb₂O₃를 변화시키는 방법으로 부피감용 된 폐촉매에 열을 가하여 소결처리 하는 실험을 통해 소결체의 고화 특성 및 Sb₂O₃ 의 변화를 분석하였다.
이와 같이 폐촉매의 처리 과정을 통해 방사성폐기물의 부피감용률을 분석한 결과 평균적으로 34.32% 의 부피감용을 확인하였으며, 폐촉매에 포함된 유해성 물질이 소결 단계에서 Sb₂O₃ 의 변화를 XRD를 통하여 방사성폐기물의 고화체 기준에 만족하는 것을 확인하였으며, 부피감용을 통하여 폐기물 처리 비용을 크게 줄일 수 있다는 사실을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 이론적 배경 3
• 1. Acrylonitrile (AN)의 개요 3
• 2. Propene ammoxidation 4
• 3. 방사성폐기물의 발생 및 관리 9
• 4. 우라늄 폐촉매 처리기술 13
• III. 실험방법 20
• 1. 시약, 재료 및 사용한 기기 20
• 2. 전처리단계 22
• 3. 성형단계 32
• 4. 소결단계 37
• 5. 소결된 고화체 특성시험방법 42
• IV. 실험결과 및 평가 46
• 1. 유해물질 변화 평가 결과 46
• 2. 소결된 고화체 특성 평가 결과 47
• V. 결론 50
• 참고문헌 51