KR100222385B1 - 플라이 애쉬를 이용한 건자재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라이 애쉬를 이용한 건자재의 제조방법에 관한 것으로, 플라이 애쉬 72 내지 55 중량부, 해수(또는 3Nacl 수용액) 28 내지 45 중량부로 구성된 혼합물을 성형한 후 800 내지 1200

Description

플라이 애쉬를 이용한 건자재의 제조방법

본 발명은 플라이 애쉬를 이용한 인공 건자재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게로는 플라이 애쉬 및 해수를 주원료로 한 인공 건자재의 제조방법에 관한 것이다.

플라이 애쉬는 화력발전소에서 발생되는 산업폐기물로서 매년 방대한 량이 발생되므로 이의 효과적인 처리 방안이 전세계적으로 꾸준히 모색되어 왔다. 지금까지는 이를 정제하여 시멘트의 첨가제로 일부 사용되어 왔으나 지나치게 첨가할 경우에는 물성이 저하되므로 그 사용에 한계가 있을 뿐만 아니라, 시설비가 지나치게 많이 소요되므로 플라이 애쉬의 근본적인 처리방안이 되지는 못하고 있다.

따라서, 플라이 애쉬를 건자재의 원료로 사용하는 방법이 효과적인 처리방안이며, 이에 관한 종래의 기술로는 다음과 같은 것이 있다.

1) 소석회 또는 생석회, 무수석고 등을 바인더로 첨가하여 경화시키는 방법.

2) 시멘트를 바인더로 첨가하여 경화시키는 방법.

3) 플라이 애쉬에 알칼리를 첨가하여 경화시키는 방법.

이 중 소석회 등을 첨가하는 방법은 한국 공개특허 제 85-3373호, 일 특개소 56-93555호 등에 개시되어 있다. 이 방법은 소석회, 생석회 등을 사용함으로써 플라이 애쉬를 쉽게 경화시킬 수 있는 장점은 있으나 경화체의 내수성, 강도 등이 부족한 문제점이 있다.

시멘트를 바인더로 첨가하는 방법은 한국 공개특허 제 86-1754호, 제 87-3951호, 일 특개소 56-61883호 등에 개시되어 있다. 이 방법은 성형체의 강도, 내수성이 좋은 장점은 있으나 시멘트의 자연 고화성질로 인하여 작업성이 크게 불량하며, 일정 비율 이상 플라이 애쉬를 사용할 수 없는 문제점이 있다.

플라이 애쉬에 알칼리를 첨가하여 경화시키는 방법은 본 발명자의 선출원 특허인 한국 특허공고 제 93-5252호 및 한국 특허출원 제 91-197595호 등에 개시되어 있다. 이에 의하여 제조된 경화체는 강도 및 내수성이 매우 우수한 장점이 있으나 제조원가가 비교적 높고, 강알칼리가 사용되므로 작업이 어렵다는 점이 문제점으로 지적될 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라이 애쉬를 주원료로 사용하며, 강도 및 내수성이 우수하고 제조원가가 저렴한 인공건자재를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 플라이 애쉬와 해수 또는 3Nacl 수용액(이하, "해수"로 칭함)을 72 내지 55 : 28 내지 45의 비율로 혼합한 후 이를 1000내지 1200의 온도에서 소성시키게 되면 강도 및 내수성이 우수할 뿐만 아니라 제조원가가 저렴한 인공 건자재가 얻어짐을 밝혀 내게 되었다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

현재 발생되는 플라이 애쉬는 대부분 화력발전소 근처의 회사장에 매립되고 있으며, 그 매립방법은 해수를 파이프로 끌어 온 다음 플라이 애쉬와 혼합하여 매립지로 파이프를 통하여 이송시키는 것이다.

본 발명은 별도의 바인더 또는 기타 첨가제의 첨가없이 회사장으로 이송되는 플라이 애쉬, 해수의 혼합물을 원료로 그대로 이용하는 것이므로 매우 경제적이다. 다만 플라이 애쉬와 해수의 혼합비율(중량비)이 72 내지 55 : 28 내지 45로 유지되도록 조절하여야 한다. 해수의 혼합비율이 이 범위 이하의 경우에는 플라이 애쉬의 경화가 부족하게 되며, 이 범위를 초과할 경우에는 소성 후 염분이 잔류할 수 있다.

위의 혼합물을 원하는 형태로 성형한 후 800내지 1200의 온도에서 5분 이상(로의 분위기와 소성체의 크기에 따라 많은 차이가 있음) 소성시키게 되면 강도와 내수성 그리고 경량성이 우수한 인공 건자재가 얻어진다. 소성시에는 발생되는 가스를 소성로 밖으로 배출시켜 주는 것이 바람직하다.

얻어지는 건자재의 비중은 1.5 내지 2.0으로 비교적 가벼운 편이나 더욱 경량성을 부여하기 위하여는 공지의 발포방법을 적용시킬 수 있다. 예를 들면 CMC수용액을 적량 가한 후 알루미늄 파우더를 소량(약 1/2000 정도)첨가하여 발포시킨 다음 소성하게 되면 0.3-0.5정도의 비중을 가진 초경량 건자재를 얻을 수 있다. 발포공정을 거친 건자재는 종래의 ALC 대용으로 사용될 수 있다. 이 때 발포가 용이하게 되도록 하기 위하여는 수산화나트륨을 3 중량이내 첨가하는 것이 바람직하다.

얻어지는 건자재의 강도와 내수성의 증진을 위하여는 플라이 애쉬-해수 혼합물 100중량부에 대하여 폐유리 분말을 10중량부 이내, 바람직하게는 2 내지 7 중량부 첨가시킬 수 있다. 폐유리 분말을 첨가하는 경우에는 해수의 사용량을 5 내지 28 중량부로 줄여서 사용하더라도 원하는 강도의 소성체를 얻을 수 있다. 얻어진 소성체는 골재 등과 같은 건축용 재료로 사용될 수 있음은 물론, 석탄재 자체가 Ca, Fe, Mg 등과 같은 미네랄을 많이 함유하고 있고 pH가 알칼리성이므로 토양 개량제로 사용될 수도 있다. 또한 흡수율이 비교적 높은 편이므로 농약이나 비료를 용액상태로 흡수시킨 다음 서서히 방출되도록 하는 담체로서의 용도로도 사용이 가능하다.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

[실시예 1]

아래의 표 1과 같이 플라이 애쉬-해수 혼합물을 555의 형틀에 넣고 성형한 다음 실험용 로에 넣고 1050에서 30분간 소성시킨 다음, 이를 서냉하여 건자재를 얻었다.

얻어진 건자재의 물성은 다음의 표 2와 같았다.

위의 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 해수의 사용 비율이 28 중량부 미만인 경우에는 얻어진 소성체의 강도가 부족하며, 50 중량부 이상일 경우에는 소성시 가스 발생이 지나치게 많으며, 특히 점도가 부족하여 성형에 어려움이 있다.

[실시예 5]

본 실시예는 초경량 소성체를 얻기 위한 것으로, 실시예 3의 조성인 플라이 애쉬 60 중량부 및 해수 40 중량부로 구성된 조성물에 2CMC 수용액 10중량부와 알루미늄 파우다 0.0005중량부 그리고 수산화나트륨 0.5 중량부를 첨가한 후 성형하고 이를 발포시킨 다음 실시예 3과 동일한 방법으로 소성하였다.

얻어진 소성체의 비중은 0.4이었으며, 압축강도는 105㎏/㎠이었다.

[실시예 6]

플라이 애쉬 85 중량부와 해수 15 중량부로 구성된 조성물에 폐유리 분말을 5 중량부 첨가한 후 실시예 3과 동일한 방법으로 소성하여 소성체를 얻었다. 얻어진 소성체의 압축강도는 150㎏/㎠이었으며, 비중은 1.4였다.

이상의 실시예에 의하여 확인되는 바와 같이 본 발명에 의하여 현재 대부분 매립처리되어 국토를 황폐화시키고 있는 플라이 애쉬는 다른 아무런 결합제의 첨가없이도 해수와 혼합되어 경량벽돌, 경량자갈, 타일 등의 용도로 재활용되어질 수 있다.

Claims (3)

1. 플라이 애쉬 72 내지 55 중량부, 해수(또는 3Nacl 수용액) 28 내지 45 중량부로 구성된 혼합물을 성형한 후 800 내지 1200의 온도에서 소성시키는 것을 특징으로 하는 플라이 애쉬를 이용한 건자재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 수산화나트륨이 3중량이내, 알루미늄 파우다가 0.0001 내지 0.01중량더욱 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 플라이 애쉬를 이용한 건자재의 제조방법.
3. 플라이 애쉬 95f 내지 72 중량부, 해수 5 내지 28 중량부, 폐유리 10중량부 이내로 구성된 혼합물을 성형한 후 800 내지 1200의 온도에서 소성시키는 것을 특징으로 하는 플라이 애쉬를 이용한 건자재의 제조방법.