시멘트 산업은 막대한 에너지 소비와 이산화탄소 배출을 동반하는 대표적인 자원⋅환경 부담 산업으로 알려져 있으며, 이를 대체하기 위한 혼합재 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 금속 광미(metal mine tailings)는 광산 개발 및 선광 과정에서 대량으로 발생하지만 활용도가 낮아 환경적 문제를 야기하고 있다. 이러한 배경에서 광미를 시멘트 혼합재로 적용하는 연구는 폐기물 저감과 자원 재활용을 동시에 달성할 수 있는 방안으로 주목받고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 발생한 금속 광미를 조건별로 혼합한 모르타르 공시체를 제작하여 압축강도, 수화반응, 미세구조 및 기공율 변화를 평가하였으며, 이를 통해 금속 광미의 시멘트 혼합재로서 의 적용 가능성을 도출하였다.

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미의 고형화 처리를 위한 보통 포틀랜드 시멘트의 혼화재로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95%에 제강슬래그 분말 5%를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5%, 10% 및 15%(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 이 결과들은 시멘트만을 사용한 것과 Ca 함량이 제강슬래그 보다 상대적으로 높은 굴폐각 분말을 사용하여 배합한 결과와 함께 비교하였다. 공시체는 지름 5cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합토를 채워 넣은 후, 습윤양생기에서 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 수조에 수중양생을 실시하였다. 7일, 14일 및 28일 경과된 시료를 대상으로 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하여 처리효과를 비교·검토하였다. 광미시료의 경우, 시멘트, 제강슬래그 그리고 굴폐각 순으로 강도 개선의 효과가 큰 것으로 나타나 제강슬래그의 효과를 확인할 수 없었고, 하천퇴적토의 경우는 혼합비 15%에서 제강슬래그를 혼합한 경우에서 우수한 효과를 나타내 혼화재로서 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 폐기물용출시험 및 0.1 N 염산추출법 결과 경화제의 혼합비가 증가할수록 중금속 및 비소의 농도가 감소하는 경향이 나타났고 특히 비소에 있어서는 제강슬래그의 효과가 가장 좋게 나타났다. 산도가 가장 높은 1N 염산추출법의 결과에서는 광미의 경우 대조구 보다 제강슬래그로 처리한 시료에서 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 그러나 하천퇴적토는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95%이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 상대적으로 낮은 것으로 판단되었다.

A study on the possibility of recycling by solidification using tailings from abandoned metal mine were studied. The study was carried out on testing compressive strength of concrete made by different ratio of various mine tailing, chemical speciation of Cd, Cu, Pb and Zn in the tailing by sequential extraction procedure and SPLP leaching test. Mixing of mine tailings with cement or asphalt and aging of mortar gave strong influence on compressive strength of concrete. Marshal's stability of asphalt with tailing waste were higher of 98.0~101.0% than not added one. Therefore it was recommended to use of the tailings to low the infiltlation of the water to protect the bank in the abandoned mine region. Total metals in concrete and asphalt with tailing waste were lower than that of tailing waste. The amount of adsorbed fraction and carbonate fraction which were labile in the aquatic environment were very lower in the concrete and asphalt specimen than mine tailing waste.Leachabilityof studied metals are under the waste management standard.

The purpose of this study was to suggest feasible disposal methods for heavy-metal-contaminated soil or mine tailings through solidification/stabilization. To improve the compressive strength and enhance the heavy-metal stabilization after solidification/stabilization, we used the industrial wastes (oyster shell powder and waste gypsum) and indigenous bacteria as immobilization agents. Three indigenous bacteria were isolated from each heavy-metal-contaminated soil or mine tailing site, and the bacteria were identified by cellular fatty acid composition analysis. The results of cellular fatty acid composition analysis showed that the closest strains of these bacteria are Brevibacillus centrosporus, Lysinibacillus sphaericus, and Bacillus megaterium. To the best of our knowledge, this research was the first report of biomineralization by Brevibacillus centrosporus. As a result of mixing additives with the optimum mixing ratio suggested in this study, the compressive strengths of specimens were satisfied in accordance with the US Environmental Protection Agency (EPA) waste treatment standard after 28 days of aging. Additionally, the results of the Toxicity Characteristics Leaching Procedure (TCLP) and Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP) analysis showed the successful immobilization of heavy metals after 28 days of specimen formation for solidification/stabilization.