Gasification has been regarded as a very important technology to decrease environmental pollution and to obtain higher efficiency. The gasification process converts carbon containing feedstock into a synthesis gas, composed primarily of CO and $H_2$. And the synthesis gas can be used as a source for power generation or chemical material production. Through more than nine years, IAE developed and upgraded several gasification/melting pilot plant system, and obtained a good quality synthesis gas. This paper illustrates the gasification characteristics and operation results of two 3 ton/day synthesis gas production facilities. One is entrained-bed slagging type coal gasifier system which is normally operated in the temperature range of $1,400\~1,450^{\circ}C,\;8\~10$ bar pressure. And the other is fixed-bed type gasification/melting furnace system using MSW and industrial wastes as a feedstock.
본 연구는 다량의 중금속을 함유하는 폐석탄 광산에 적치된 폐석으로부터 발생하는 침출수의 안정화를 위해 석탄회를 안정화제로서의 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 석탄폐석에 석탄회를 적용하여 컬럼시험을 수행한 결과는 다음과 같다. 1) 석탄회의 pH는 비산재와 바닥재가 각각 11.1, 9.7의 강알칼리성을 갖는 것으로 나타나 강산성 조건의 폐석 (pH 3.5)를 교정하였으며 유기물을 비롯하여 식물 생장에 필요한 영양소인 인산, 칼슘 등을 함유하는 것으로 나타나 폐석과 혼합할 경우 비옥도가 개선될 수 있을 것으로 판단된다. 2) 폐석만을 충진한 컬럼에서 발생하는 침출수의 pH는 3.5~4.0의 수준을 시험기간 동안 지속적으로 유지하는 것으로 나타나지만, 석탄회의 처리량에 따라 40% (pH 5.0~6.0) > 20% (pH 4.5)로 나타나고, 동일 처리량 (40%)의 처리방법에 따른 효율성은 완전혼합 (pH 5.0~6.0) 방법이 층위처리 (pH 4.0~4.5)에 비해 pH 상승효과가 높은 것으로 조사되었다. 3) 침출수의 Ca과 Mg의 함량은 4 pore volume까지 빠르게 용탈되다 그 이후부터 안정화 되었으며 석탄회에서 용탈된 Ca과 Mg의 영향으로 폐석에 함유되었던 Cu, Pb, As, 및 Al 등이 탄산이온 ($CO_3^{2-}$) 또는 수산화이온 ($OH^-$)과 불용성 화합물을 형성하여 안정화 되는 것으로 사료된다. 4) 철의 용존함유량에 대한 분석결과 석탄회 처리구의 용존량이 석탄회를 40% 층위처리한 처리구를 제외하고 대조구에 비해 약 8-74% 정도 감소하는 것으로 조사되었다. 5) 석탄회를 이용한 폐석의 중화 및 철의 용존량 감소 효율성을 평가한 결과 폐석의 중화 효율성은 석탄회를 40% 완전혼합한 경우 가장 높았으며 철의 용존량 감소 효율성은 석탄회를 20% 완전혼합한 경우가 가장 좋은 것으로 조사되었다. 따라서 석탄회를 이용하여 현장에서 폐석을 처리할 경우 약 20-40%의 석탄회를 처리해야 높은 효율성을 얻을 수 있을것으로 사료된다.
Recycling industrial wastes such as fly ash from a coal burning heat power plant and shell from an oyster farming were investigated to prevent environment contamination as well as to enhance the value of recycling materials. In this study, the lightweight aggregates and the red bricks were fabricated from fly ashes with other inorganic materials and wastes. The starting materials of the lightweight aggregate were fly ash powder and water glass, and the compacts of these materials were heat treated at $1100^{\circ}C$. The fabricated lightweight aggregates had low bulk density, $0.9-1.2\;g/cm^3$, hence floated on the water and had the strength of 7.0-11.0 MPa and the modulus of 2900-3300 MPa which indicates it has enough strength as the aggregate. Another type of the light weight aggregate was prepared from fly ashes, shell powders and clays. The bulk density, porosity, and compressive strength of these aggregates were $1.19-1.34\;g/cm^3,\;18.3{\sim}56.1%$ and 5-12 MPa, respectively. The addition of a small amount of fly ash powder prevented hydration of the light weight aggregates. The red brick was also fabricated from the fly ash containing materials. It is suitable for the brick facing of a building as it has moderate strength and low water absorption rate.
석탄은 오랜 전부터 사용해온 유용한 산업 자원이다. 그러나 채굴과정에서 많은 폐기물인 석탄 폐석이 발생된다. 석탄 폐석은 주변 환경오염의 주범이며, 그 양 또한 수억 톤이 적치된 상태이다. 이러한 석탄 폐석에 포함된 성분 중 상당량이 $SiO_2$와 $Al_2O_3$ 성분이고 이것은 여러 산업에서 유용하게 사용되는 제올라이트의 주원료이기도 하다. 본 연구는 석탄 폐석을 이용하여 제올라이트를 합성하고, 상용 제올라이트와의 물성 및 흡착 성능을 비교한 것이다. 합성제올라이트는 상용 제올라이트와 유사한 물성을 보여주고 있으며, 대기 환경오염 유발가스($CO_2$, Toluene, $SO_2$, 등)에 대한 흡착성능 또한 우수하였다.
고주파 유도로에서 철캔, 석회석 슬러지, 폐줌루사, 석탄회, 그리고 폐유리병을 용융하여 철과 슬랙을 얻고 그 특성을 연구하였다. 직교 배열표를 이용하여 각 폐기물의 장입비가 최종 용융물의 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 염기도 1.2에서 $\beta$-C$_2$S상과 $C_2$AS상이 주요한 상인 용융물이 생성되었으며 두 상의 분율은 폐기물 원료의 배합비율에 따라 변하였다. 철의 회수율은 93-95% 정도였으며 슬랙은 용출 및 압축시험 결과 일반 골재로서의 사용 가능성이 확인되었다.
석회석슬럿지, 폐주물사, 석탄회 및 폐유리병 등의 산업폐기물을 용융처리하여 시멘트 클링커 상의 일부인 $C_2$S(2CaO.$SiO_2$)를 얻고, 폐기물 원료의 배합비율을 변화시킬 때 각 폐기물의 최종 생성물에 미치는 영향을 조사하였다. 일정한 염기도를 갖도록 혼합된 폐기물을 $1370^{\circ}C$에서 용융 처리한 결과 $\beta$-C$_2$S 및 $C_2$AS(2CaO.$Al_2$$O_3$.$SiO_2$)상으로 이루어진 용융물을 얻을 수 있었고, 2가지 상의 분율은 폐기물 원료의 조합방법에 따라 변하였다. 직교배열표를 이용하여 각 폐기물의 함량이 최종 용융물의 상에 미치는 영향을 조사한 결과, $\beta$-$C_2$S 상의 분율을 증가시키기 위해서는 석탄회의 함량을 감소시키고 폐유리병의 함량을 증가시켜야 함이 밝혀졌다. 분산분석을 행한 결과 석탄회의 함량조절이 최종 용융물의 상을 조절하는데 있어서 가장 중요한 인자임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 증발산 원리를 이용한 최종복토층 공법의 재료로서 석탄회와 인산석고의 활용성에 대해서 고려하였다. 복토재료는 일반 화강암질 풍화토에 석탄회와 인산석고를 혼합하는 것으로 하고 이에 따른 환경적 영향을 예측하기 위해서 실내용출시험, 컬럼실험, 현장 모형실험을 순서적으로 실시하였다. 용출실험 결과에서 각 혼합물의 중금속 함유량은 규정값 이하로 나타났으며, 관계규정과 컬럼실험의 결과를 컴토하여 재료간 최적 배합비율은 토양(4):석탄재(1):인산석회(1)로 결정하여 현장모형실험에 적용하였다. 환경적 평가를 위한 현장모형실험은 2004년 2월에서 6월까지 진행하였는데, 실험기간 중 혼합 복토재와 우수에 의해 발생되는 침출수의 관찰결과에서는 본 연구에서 고려한 혼합재료가 환경적으로 안전하게 사용될 수 있는 것으로 나타났다.
From a practical perspective, sustainable development requires the optimization of current natural resources and the minimization of derived wastes. A major concern with respect to sustainable infrastructure development is the continued depletion of easily-available natural resources and environmental matters are more serious, the concerned about waste materials which are inevitably produced in the manufacturing of the product is getting worse. These wastes must be handled and properly disposed, and many times, although this waste may be environmentally inert, it has been discarded in landfills. But current disposal methods of these by-products create not only a loss of profit for the power industry, but also environmental concerns the breed negative public opinion. therefore, this study evaluates the ECO artificial aggregate and bricks were designed and tested for the end use of fly ash.
Gasification of carbonaceous wastes such as shredded tire, waste lubricating oil, plastics, and powdered coal initiates a single-stage reforming reactor(reformer) Without catalyst and a syngas burner. Syngas is combusted with $O_2$ gas in the syngas burner to produce $H_2O\;{and}\;CO_2$ gas with exothermic heat. Reaction products are introduced into the reforming reactor, reaction heat from syngas burner elevates the temperature of reactor above $1,200^{\circ}C$, and hydrogen gas fraction reaches 65% of the product gas output. Reactants and heat necessary for the reaction are provided through the syngas burner only. Neither $O_2$ gas nor steam is injected into the reforming reactor. Multiple syngas burners may be connected to the reforming reactor in order to increase the syngas output, and the product syngas is recycled into syngas burner.
한국지하수토양환경학회 2005년도 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOIL & GROUNDWATER ENVIRONMENT
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pp.5-21
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2005
Urbanization rates of population range from about 1% in the developed countries to about 4% in developing countries. For a global population that may reach 10 billion within the next 40 years, pressure has arisen for an increase in the large-scale use of wastes and byproducts in construction. Ironically, most of the wastes that need to be recycled are generated in large cities where the need for constructed facilities to serve large population is high. Waste and recycled materials (WRM) that are used in construction are required to satisfy material strength, durability and contaminant teachability requirements. These materials exhibit a wide variety of characteristics owing to the diversity of industrial processes through which they are produced. Several laboratory-based investigations have been conducted to assess the pollution potential and load bearing capacity of materials such as petroleum-contaminated soils, coal combustion ash, flue-gas desulphurization gypsum and foundry sand. For full-scale systems, although environmental pollution potential and structural integrity of constructed facilities that incorporate WRM are interrelated, comprehensive schemes have not been developed for integrated assessment of the relevant field-scale performance factors. In this presentation, a framework for such an assessment is proposed and presented in the form of a flowchart. The proposed scheme enables economic, environmental, worker safety and engineering factors to be addressed in a number of sequential steps. Quantitative methods and test protocols that have been developed can be incorporated into the proposed scheme for assessing the feasibility of using WRM as partial or full substitutes for earthen highway materials in the field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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