일반기술

유황과 파라핀을 이용한 원소수은의 안정화 및 고형화 방법

본 기술은 수은을 안정화 시킬 때 사용된 황 자체를 이용하여, 고형화시키는 방법이다. 먼저 원소수은을 보다 빠르고, 완전하게 반응시키기 위해 과량의 유황을 사용한다. 원소수은과 유황이 반응하여 만들어진 HgS 화합물은 HgS black 형태이다. 녹는점은 583.5℃이고 , 용해도는 2.0x10-49 로 매우 낮은 물질이다. 이렇게 안정화시킨 HgS와 잔여 유황의 혼합물을 파라핀(Paraffin)을 녹인 액체에 넣고, 균일하게 온도를 올려주면, 유황이 녹아 반응기 밑으로 가라앉게 된다. 이때 냉각시켜주게 되면, 유황은 암석처럼 굳게 되면서 HgS와 함께 고형화된다. 굳은 유황의 굳기는 모스경도 2 수준으로 석고와 같다. 파라핀은 천천히 굳게 되는데 그대로 굳혀도 되고, 일정량을 제거해도 된다. 이렇게 만들어진 고형화물은 용기 안에 굳어지게 되고, 위에 얇은 파라핀 막이 싸여 안정한 보관 및 폐기 가능하게 된다. 이대로도 폐기가 가능하지만, 좀 더 안정화 시켜 폐기하고자 할 때는 활성탄 또는 Ash를 같은 흡착재료를 첨가제로 섞은 시멘트로 한번 더 고형화시킨다. 이때 재생활성탄의 사용이 가능하다. 또한, 원소수은에 산화수은이 섞여 있다면, 반드시 CS2로 전처리(코팅) 된 활성탄이나 Ash를 첨가해 시멘트로 고형화 시킨 후 폐기해야 한다. 활성탄이나 Ash를 CS2로 전처리 하는 방법은, 먼저 Ash나 활성탄을 CS2용액에 담궜다가 여과 후, 열로 건조 시키면 된다. 모든 실험은 반드시 후드 안에서 이루어져야 한다. 보통 원소수은을 안정화 시킬 때 중량비로 1 : 1 유황을 넣어 주지만, 파라핀으로 고형화시 강도를 위해 똑같은 양의 유황을 한 번 더 넣어 줘도 상관없다. 파라핀(Paraffin)을 사용하는 이유는 다음과 같다. 파라핀은 녹는점은 47~95℃ 이지만 끓는점은 160~250℃ 이다. Powder 상태의 HgS 와 유황의 혼합물을 그대로 가열하면 균일하게 온도를 올려주기 힘들뿐더러, 질소와 아르곤 가스로 채운 반응기에서 반응하지 않을 시, HgO와 SO2 같은 가스상 물질이 발생될 수 있다. 또한 powder가 작업장에 날려 위험하게 될 경우도 있다. 따라서 본 발명에서는 파라핀(paraffin)을 이용하여 이러한 온도를 균일하게 올려주며, 가스상 물질을 발생을 막고, 작업시 위험을 최소화 하였다.