KR0128237B1 - 난석(蘭石)의 제조방법 - Google Patents

난석(蘭石)의 제조방법

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Abstract

본 발명은 난석의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황토 또는 잡석 규조토(규조토 함량 10∼20%)에 무정형의 다공성 이산화규소(SiO2)를 포함하는 산업폐기물을 혼합한 뒤 볼(ball) 형태로 성형한후 소성시켜 수분흡수력 및 통기성이 우수한 난석을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

난석(蘭石)의 제조방법
본 발명은 난석(蘭石)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황토 또는 잡석 규조토(규조토 함량 10∼20%)에 무정형의 다공성 이산화규소(SiO2)를 포함하는 산업폐기물을 혼합한 뒤 볼(ball) 형태로 성형한 후 소성시켜 수분흡수력 및 통기성이 우수한 난석을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 난석을 제조하기 위하여 황토 또는 잡석 규조토(규조토 함량 10∼20%)를 단독으로 사용하거나 또는 여기에 수분흡수력 및 통기성을 높여주기 위해 톱밥을 혼합하여 볼(ball) 형태로 성형한 후 800∼1000℃의 고온에서 소성하였다. 그러나, 황토나 잡석 규조토를 단독으로 사용하여 고온에서 소성하여 난석을 제조할 경우 수분 흡수력이 매우 낮고 통기성이 없으므로, 난을 재배하기에 부적합하다. 그래서 난석에수분 흡수력 및 통기성을 부여하기 위하여 톱밥을 섞는데, 이 경우 난석을 볼 상태로 성형하기 위해서는 황토에 대하여 10-15부피%의 소량의 톱밥을 사용할 수 밖에 없기 때문에 그 효과는 매우 미미하다. 따라서, 본 발명에서는 종래 톱밥 사용에 따른 난석의 흡습성이나 통기성의 문제를 해결하고자 하여 무정형의 다공성 이산화규소를 함유하는 산업폐기물을 황토 또는 장석 규조토와 혼합하여 난석을 제조함으로서 수분 흡수력 및 통기성을 향상시킬 뿐만 아니라 생산원가를 대폭 절감할 수 있었다. 본 발명은 무정형의 다공성 이산화규소를 함유하는 산업폐기물을 이용하여 수분 흡수율은 통기성이 우수한 난석을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 황토 또는 잡석 규조토 100중량부에 무정형의 다공성 이산화규소(SIO2)를 6∼150중량부 함유하는 산업폐기물을 혼합 반죽하고, 여기에 물을 첨가하여 재차 반죽한 뒤 지름 0.4∼1.5cm 크기의 볼(ball)형태로 성형하고, 800∼1000℃에서 소성시킨 다음 상온으로 냉각시키는 것을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 황토나 잡석 규조토에 무정형의 다공성 이산화규소 함유 산업폐기물을 혼합한 것을 이용하여 수분 흡수력과 통기성이 우수한 난석을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에서 사용되는 무정형의 다공성 이산화규소 함유 산업폐기물은 모든 제조공성을 망라하여 무정형의 다공성 이산화규소가 함유된 것이라면 모두 사용가능하나 본 발명에서는 백카본(white carbon)의 제조 공정중에 배출되는 산업폐기물을 사용하였다. 백카본은 고무의 충진제 및 보강제로 주로 사용되며, 그 제조과정을 간단히 살퍼보면 다음 반응식 (가), (나) 및 (다)에 나타낸 바와 같다.
SiO2(결정성)+Na2CO3 Na2O3.5SiO2(고체)+CO2↑ (가)
Na2O3.5SiO2(고체)Na2O3.5SiO2(액체)
SiO2(무정형)↓+Na2SO4+H2O (나)
SiO2(무정형)↓SiO2(무정형)백카본 (다)
상기 구조식(나)에서 배출되는 무정형의 다공성 이산화규소(SiO2) 침전물은 입자크기가 매우 작아 물과 함께 폐수로서 쉽게 배출될 수 있는데, 이중에는 무정형의 다공성 이산화규소 이외에도 폐수처리과정에서 발생되는 황산칼슘(CaSO4), 수산화제이철[Fe(OH)3] 및 수산화알루미늄[Al(OH)3]이 포함될 수 있다. 그러나, 이들의 함량은 본 발명에서 커다란 의미를 갖지 않으며 오직 무정형의 다공성 이산화규소의 함량에 의존하는 바, 폐기물중의 무정형의 다공성 이산화규소 함량이 높을수록 보다 효과적으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 무정형의 다공성 이산화규소 함유 난석의 제조 과정을 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 황토 또는 잡석 규조토 100중량부에 무정형의 다공성 이산화규소를 6∼150중량부 함유한 폐기물을 혼합하고, 이 혼합물에 물을 첨가하여 재차 혼합 반죽한다. 이때 사용된 물의 양은 황토, 잡석 규조토 및 산업폐기물의 특성에 따라 가변적(可變的)이므로 이 혼합물을 사용하여 난석을 성형하기에 적절하도록 첨가하는 것이 바람직하다. 그리고 황토 또는 잡석규조토 100중량부에 대하여 산업폐기물 중의 이산화규소 함량이 6중량부 미만이면 흡식강도가 증가하는 반면에 수분 흡수율이 감소하는 문제가 있고, 150중량부 초과하면 수분흡수율은 증가하는 반면에 습식강도가 감소하는 문제가 있다.
상기 혼합물을 0.4∼1.5cm 크기의 볼(ball) 형태로 성형하고, 800∼1000℃에서 소성시킨 다음 상온으로 냉각시켜 본 발명의 난석을 제조한다. 이때 소성온도가 800℃ 미만이면 난석의 강도가 약해지는 문제가 있고, 1000℃ 초과하면 생산원가가 상승하는 문제가 있다.
상기와 같은 공정으로 제조된 본 발명의 난석은 수분 흡수율이 종래의 난석에 비하여 50∼100% 정도 향상되었으며 습식강도도 강하여 난의 재배에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 제조공정중에 사용된 무정형의 다공성 이산화규소 함유 산업폐기물 대신에 순수한 무정형의 다공성 이산화규소 화합물을 사용할 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는것은 아니다.
실시예 1
황토 100g에 다음과 같은 조성의 폐수오나 40g을 혼합하고 5분간 반죽한 뒤, 혼합물에 대하여 물 22g를 넣고 5분동안 재차 반죽한 다음 1cm 크기의 볼 형태로 성형하였다. 그 다음 900℃에서 30분 소성시킨 후 상온으로 냉각시켜 난석을 제조하였다.
폐수오나의 조성
무정형의 다공성 이산화규소(SiO2) 16.68%
황산나트륨(Na2SO4) 1.13%
황산칼슘(CaSO4) 0.51%
수산화제이철[Fe(OH)3] 2.23%
산화알루미늄(Al2O3) 0.90%
산화나트륨(Na2O) 0.55%
물 78.00%
실시예 2~9, 비교예 1~2
상기 실시예 1과 동일한 제조방법과 동일한 조성의 폐수오니를 사용하여 난석을 제조하되, 다만 다음 표 1과 같이 사용원료의 종류와 사용량을 달리하였다.
실험예
상기 실시예 1~9, 비교예 1~2 그리고 현재 국내 시판되고 있는 난석 즉, 한밭삼단난석, 옥산아톰볼 및 일본 휴가토를 물에 1시간 동안 침지한 후 꺼내어 수분흡수율과 습식강도를 측정하였다. 그 결과는 다음 표 1에 나타내었는 바, 수분 흡수율은 다음 식에 의해 측정하였으며 습식강도는 손으로 만져서 부숴지는 정도로서 서로간의 상대적인 세기이다.
[표 1]
(a) : 한밭삼단난석
(b) : 옥산아톰볼
(c) : 일본 휴가토
상기 표 1로부터 알 수 있듯이 무정형의 다공성 이산화규소를 함유한 산업폐기물을 혼합하여 제조한 본 발명의 난석은 국내에서 시판되고 있는 국산품(비교예 A 및 비교예 B)에 비하여 수분 흡수율이 30~60%정도 향상되었으며, 습식강도도 강하여 쉽게 부스러지지 않았다.
또한, 일본에서 수입하여 사용하고 있는 휴가토에 비교할 때 생산원가가 낮고 수분 흡수율은 거의 비슷하면서도 이보다 우수한 습식강도를 보유하고 있으므로 본 발명의 난석을 수입 휴가토 대신에 대체 사용할 수 있으며, 특히 산업폐기물을 이용함으로써 원가절감 및 환경보존에 기여할 수 있다는데 본 발명의 의의(意義)가 있다.

Claims (3)

  1. 황토 또는 잡석 규조토 100중량부에 무정형의 다공성 이산화규소(SiO2)를 6~150중량부 함유하는 산업폐기물을 혼합 반죽하고, 여기에 물을 첨가하여 재차 반죽한 뒤 지름 0.4~1.5cm 크기의 볼(ball) 형태로 성형하고, 800~1000℃에서 소성시킨 다음 상온으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 난석의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무정형의 다공성 이산화규소(SiO2)를 함유하는 산업폐기물 대신에 순수한 무정형의 다공성 이산화규소(SiO2) 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 난석의 제조방법.
  3. 제1항의 제조방법에 의해 제조된 난석.
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