KR0155670B1

KR0155670B1 - 주조공정중 발생되는 미분사를 이용한 다공질 소결체의 세라믹 및 그제조방법

Info

Publication number: KR0155670B1
Application number: KR1019960012588A
Authority: KR
Inventors: 이길홍; 유한웅
Original assignee: 유한웅
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR960031380A

Abstract

본 발명은 주조공정중 주물모래형틀의 개방시 또는 폐주물사의 재생처리중 배출되는 미분사(140mesh이하의 집진 DUST)가 전량 재활용되지 못하고 고형화하여 매립처리되는 등 폐기처분되고 있는 실정에 있어 미분사의 폐기비용이 과다하고(예:성우금속￦50,000/TON, 기아자동차 ￦35,000/TON), 매립지의 고갈로 인하여 폐기처리에 대한 심각한 환경오염등의 문제점이 발생되고 있으므로 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주조공정중 발생되는 미분사에 성형을 양호하게 하기 위하여 벤트나이트(분말상)와 SILUX(백토)를 적량 혼합하여 성형 건조한 다음 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하여 이를 산업상 유용한 토양개량제, 식물생육용 토양, 수질정화제, 유기물분해제, 정화제 및 탈취제로서 활용하기 위한 것이다.

Description

[발명의 명칭]

주조공정중 발생되는 미분사를 이용한 다공질 소결체의 세라믹 및 그 제조방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명의 속하는 분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 주물업계에서 주물공정중 대량 발생되는 미분사(140mesh 이하의 집진DUST)에 벤토나이트와 SILUX(백토)를 혼합하여 성형, 건조한후 소성하여 얻어지는 다공질 소결체의 세라믹 및 그 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 주조공정중 주물모래형틀의 개방시 발생되는 미분사(140mesh 이하의 집진DUST)와 주물사의 재생장치에서 배출되는 미분사에 벤토나이트, 저주파로에서 발생되는 집진DUST(산화아연분말), SILUX(백토)등을 물을 가하여 혼합한 다음 성형한 소결체를 1차 예비건조후 600℃∼1,100℃로 50∼80분간 소성하여 얻어지는 다공질 소결체의 세라믹 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 주물공정중 주물모래형틀의 개방시 또는 폐주물사의 재생 처리중 배출되는 미분사(140mesh 이하의 집진 DUST)가 전량 재활용되지 못하고 고형화하여 매립처분하거나 폐기처분하는 실정에 있어 폐기비용이 과다하고 매립지의 고갈로 인한 문제점과 환경오염발생등의 문제점이 있었으므로 이와 같은 문제점을 해결하고 폐기되는 미분사를 가공하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하여 토양개량체, 인공토양, 유기물분해제, 정화제 및 탈취제로 재활용하는 것을 목적으로 한다.

종래에는 생모래형틀이나 유기 생모래형틀에서 생기는 폐주물사는 재생처리하거나 폐기처분(매립등)하고 있는 실정이고 폐주물사에 함유된 미분사 특히 140mesh이하의 미분사는 폐기하여 매립하여 왔다.

본 발명에서는 생모래형틀과 유기 생모래형틀에서 나오는 미분사(140mesh이하의 것을 선별사용함)는 그 성분이 상이하므로 일정한 비율로 혼합하고 여기에 다시 고형 성형제로 일정비율의 벤토나이트 또는 벤토나이트와 SILUX(백토)등을 혼합한 후 물을 가하여 혼합한 다음 일정한 크기로 압출 성형하고 건조한 후 고온의 전기로내에서 소성하여 다공성 소결체의 세라믹을 제조함으로서 폐자원을 유용하게 이용하고져 한 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 주조공정상 기히 사용하고 난 뒤의 주물모래형틀의 개방시 발생되는 미분사와 주물사의 재생처리중 배출되는 미분사(140mesh 이하의 집진 DUST)를 주원료로 사용하게 되는데 일반적으로 주물형틀에는 규사, 점토, 전분, 식물성유, 탄소등으로 구성되는 생모래형틀과 규사, 유기 바인다수로된 유기모래형틀이 있는바, 본 발명의 원료는 주물모래형틀의 개방시 생기게 되는 140mesh이하의 미세한 모래로서 이 미분사는 생모래형틀에서 얻어지는 것 외에도 소량의 유기모래형틀에서 얻어지는 것 이외에 혼합물이 있으며, 광물성분으로 SiO₂(75∼85%), AL₂O₃(6∼13%), Fe₂O₃(1∼3%), NaO(1∼2%), K₂O(0.5∼1%), CaO(1∼2%), MgO(1∼3%), TiO₂(0.1∼0.1%)를 함유하고 있다. 이중에서 SiO이외의 광물성분은 소성시 일부가 용융되고, 기타성분은 일부가 연소되어 통기성이 좋은 다공성 소결체의 세라믹을 형성하게 되는데, 여기에 벤토나이트를 적량 혼합하여야 단단하게 성형된다.

본원 발명에서는 생모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사(집진DUST)중량비 2%와 유기생모래형틀에서 생기는 140Mmesh이하의 미분사(집진DUST)중량비 59%와 벤토나이트 중량비39%를 고르게 혼합기로 혼합한 혼합물(이하미분사혼합물이라함)에 물을 가하여 고르게 혼합하여 일정한 크기로 압출성형하여 건조한후, 전기로에서 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조한다. 본발명에서 제조되는 다공질 소결체의 세라믹의 용도에 따라 전기로 내의 온도 및 소성시간을 달리하게 되는데, 상대적으로 낮은 온도에서 소성시간을 짧게 할 경우에는 기공율이 높아서 통기성과 보습성이 우수하나 강도가 약하게 되고, 반대로 전기로 내의 온도를 높이고 소성시간을 길게할 경우에는 기공율은 낮으나 흡착력과 보비성(保肥性)이 우수하게 되므로, 전자의 경우에서 생산된 다공질 소결체의 세라믹은 식물 생육토양, 수질정화제로 사용되고, 후자의 경우에서 생산된 다공질 소결체의 세라믹은 주로 수질정화제, 탈취제 복합비료용 혼합제등의 용도로 사용하게 된다.

본 발명에서 미분사 혼합물 중에 벤토나이트를 혼합하는 것은 점성을 높이기 위한 것으로, 본 발명인 다공질 소결체의 세라믹을 일정한 크기로 단단하게 압출성형 할 수 있다. 미분사혼합물중에 벤토나이트를 혼합하지 않을 경우에는 성형이 불완전하게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기한 미분사혼합물중량비 60%에 저주파로의 집진 DUST(Zno의 함유량 중량비 40% 전후의 분말에 벤토나이트 중량비 30% 전후의 혼합물임)중량비 25%로 구성된 혼합물(이하 2차혼합물이라함)에 물을 가하여 고르게 혼합하여 압출성형, 건조한 다음 전기로에서 소결하며 다공질 소결체의 세라믹을 제조한다.

본 발명에서 2차혼합물에 혼합된 저주파로의 집진DUST(Zno 중량비 70%와 벤토나이트중량비 30%의 혼합물)중 Zno가 다공질 소결체의 세라믹에 자외선이 조사될 겨우 자외선과 산화반응을 일으켜서 공기중의 산소를 활성산소로 변환시켜 활성산소가 난분해성 물질인 Hcl을 이산화탄소와 수로를 분해 시킨다는 것은 널리 알려져 있는 사실이다.

또한 본 발명에서 제조되는 다공질의 소결체의 세라믹의 용도에 따라 미분사 중량비 31%에 SILUX(백토)중량비 57%, 벤토나이트 중량비 6% 및 저주파로의 집진 DUST(Zno 70%, 벤토나이트 30% 혼합물)중량비 6%를 고르게 혼합한 혼합물(이하 3차 혼합물이라함)에 건조하여 전기로 내에서 소성하면 초경량 다공질 소결체의 세락믹이 제조된다.

이와 같은 초경량 다공질 소결체의 세라믹은 수면에 뜨기 때문에 수면상의 폐유를 흡착, 분해하는데 사용될 수 있다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

[실시예 1]

주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사(집진DUST)중량비 2%에 역시 사용하고 난 뒤의 생모래 형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사(집진더스트)중량비 59%와 벤토나이트 중량비 39%를 고르게 혼합기에서 혼합한 혼합물(이하미분사 혼합물이라 함)1000gr에 물을 180㎖를 가하여 균일하게 혼합한 다음 압출기에 넣어 평균입경이 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형하였다.

이 성형물은 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃의 전기로내에서 70분간 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하였다. 위와 같이 하여 조제된 본 발명인 다공질 소결체의 세라믹의 특성을 아래에 기재한다.

화학조성:SiO₂(75.5%), AL₂O₃(12.7%), Fe₂O₃(2.89%), TiO₂(0.15%), Na₂O(2∼11%), K₂O(0.66%), CaO(1.48%), MgO(2.86%), 기타(1.65%)

평균입경 : 0.9∼21.5㎝

비중 : 1.2

PH : 8.1

통기도 : 87

기공율 : 44%

압축강도 : 24Kg

수분 : 0.11%

[실험 1]

㉠ 내용적 2.5ℓ의 밑을 막은 화분중에서 실시예1에서 얻어진 다공질 소결체의 세라믹 2000gr에 물을 공급하면서 난초를 재배한 바 난초는 뿌리가 썩음이 없이 8개월 이상을 양호하게 재배할 수가 있었고 꽃이 계속되었다. 통상 난초는 3개월 정도에서 꽃이 진다.

㉡ 지하수에서 채취한 물 40ℓ에 대하여 위에서 얻어진 다공질 소결체의 세라믹 1500gr의 비율로 상온에서 30일간 물을 교반하였다. 그리고 30일간 정화된 물 10ℓ를 딴 수조에 넣고 전기 다공질 소결체의 세라믹을 500gr을 가하여 계속 상온에서 24시간 교반하였다. 이들의 수질 측정결과를 이래의 표에 표시했다.

다른실시예로서 실시예1에서와 동일한 미분사 혼합물의 성형물을 200℃에서 1시간 건조한 후 실시예1보다 높은 온도와 시간을 단축하여 1,000℃의 전기로에서 50분간 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조한 다공질 소결체의 세라믹의 특성은 아래와 같다.

화학조성:SiO(80.1%), ALO(10.2%), FeO(2.7%), TiO(0.2%), NaO(1.74%), KO(0.96%), CaO(1.37%), MgO(1.66%), 기타(1.07%)

평균입경 : 0.08∼0.3㎝

비중 : 1.22

PH : 8.0

통기도 : 59

기공율 : 38%

압축강도 : 31Kg

수분 : 0.1%

[실험 2]

내용적 200㎤의 유리병중에서 전기 다공질 소결체 1000gr의 비율로 사용하고 상온에서 30일간 교반하였다. 그리고 30일간 정화한 물 10ℓ을 별도 수조에 넣어 전기한 다공질 소결체의 세라믹 500gr을 가하여 상온에서 24시간 교반하였다.

이들 수질 결과를 아래의 표에 표시하였다.

[실시예 2]

실시예1에서 성형한 성형체(이하미분사 혼합물이라 함)(유기 모래형틀에 생기는 140mesh이하의 미분사 중량비 2%, 생모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사 중량비 59% 및 벤토나이트 중량비 39% 혼합 성형한 것)600gr에 저주파로 집진 DUST(Zno의 함유량 중량비 70%의 분말과 벤토나이트 중량비 30%의 혼합물임)400gr의 비율로 고르게 혼합하여 그 혼합물(이하 2차 혼합물이라 함)에 물을 180㎖비율로 가하여 균일하게 혼합한 다음 압출기에 넣어 평균입경 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형하고 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃∼1,000℃의 전기로내에서 60분간 소결하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하였다. 여기에 다른 실시예보다 소결시간을 길게 한 것은 구성된 혼합물중 Zno를 보다 완전하게 교착시키기 위한 것이다.

[실험 3]

상기의 다공질 소결체의 세라믹에 자외선을 반응시킨 결과 자외선과 작용하여 산화반응을 일으켜 공기중의 산소를 활성산소로 변환시켜 활성산소가 난분해성 물질인 Hc1을 이산화탄소와 수소로 분해하였다.

[Hcl(0.7%수용액 ------- CO+ HO로 분해]

[실시예 3]

미분사 중량비 31%에 SILUX(백토)중량비 57%, 벤토나이트 중량비 6% 및 저주파로의 집진DUST(Zno의 중량비70%와 벤트나이트 중량비 30%의 혼합물)중량비 6%를 고르게 혼합한 혼합물(이하 3차 혼합물이라 함)1,000gr에 물을 180㎖가하고 고르게 혼합한 다음 평균입경 1.0∼1.5㎝크기로 압출 성형한 다음, 이 성형물을 200℃에서 1시간 건조한 후 다시 800℃의 전기로내에서 50분간 소성하여 다공질 소결체의 초경량 세라믹을 제조하였다.

이때 얻어진 다공질 소결체의 세라믹의 특성은 아래와 같다.

화학조성 : SILUX(백토)(57%), 집진DUST(31%), 벤토나이트(7.8%), Zno( 4.2%)

평균입경 : 0.9∼1.5㎝

PH : 8.1

기공율 : 154.4%

압축강도 : 12Kg

수분 : OK

상기한 초경량 다공질 소결체의 세라믹으로서 물에 뜨기 때문에 수면상의 폐유를 분해 정화시키는데 효과가 있었다.

[발명의 효과]

본 발명인 다공질 소결체의 세라믹은 매우 융점이 높은 규사(SiO)를 주성분으로 하여 융점이 낮은 광물성분과 가연성 유기물 및 기타 성분을 함유하는 미분사를 원료로 사용하므로 토양개량제, 식물생육용 인공토양, 비료용 혼합제, 수질정화제, 유해화학물질 및 유기물분해, 폐유정화제로 그 용도에 따라 제조할 수 있으며 미분사에 벤토나이트 또는 백토등을 혼합하여 소성함으로서 보다 단단하게 성형되고 기공이 균일하게 형성되어 강도, 통기성, 보습성이 우수하고 무균질로서 안정성이 높으며, 기공율이 높아서 흡착작용, 분해작용등으로 물을 정화시킬 수 있고 또한 식물재배시 그 뿌리가 썩은 것을 방지하고 미네랄을 적절히 공급할 수 있을 뿐 아니라 내구성도 양호하며 폐기될 수밖에 없었던 원료자원(미분사)을 유효하게 이용할 수 있어 환경보존에 공헌할 수 있을 뿐만 아니라 경제적으로도 커다란 이익을 얻을 수 있는 유용한 발명이다.

Claims

유기모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사 중량비2%에 생모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사 중량비 59% 및 벤토나이트 중량비 39%를 혼합한 미분사 혼합물 600gr에 저주파 집진DUST(Zno의 함유량 중량비 70%의 분말과 벤토나이트 중량비 30%의 혼합물임)400gr비율로 혼합한 혼합물에 물을 180㎖비율로 가하여 혼합하여 평균입경 1.0∼1.5㎝의 크기로 압출성형하고 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃∼1,000℃의 전기로내에서 60분간 소결함을 특징으로 하는 다공질 소결체의 세라믹 제조방법
제1항에 있어서, 유기모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사 중량비 2%에 생모래형틀에서 생기는 140mesh이하의 미분사 중량비 59%, 벤토나이트 중량비 39%를 혼합한 미분사 혼합물 310gr(중량비 31%)에 SILUX 중량비 570gr(중량비 57%), 벤토나이트 중량비 60gr(중량비 6%)및 저주파로의 집진 DUST(Zno의 중량비 70%와 벤토나이트 중량비 30%의 혼합물)60gr(중량비 6%)를 고르게 혼합한 혼합물 1,000gr에 물을 180㎖ 가하여 혼합한 다음 평균입경 1.0∼1.5㎝크기로 압출성형하여 200℃에서 1시간 건조한 후 다시 800℃의 전기로내에서 50분간 소성함을 특징으로 하는 다공질 소결체의 초경량 세라믹의 제조방법.
제1항에 있어서 제조방법으로 제조된 다공질 소결체의 세라믹