KR100234149B1 - 소결 골재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수슬러지를 건조하는 단계와, 건조된 하수슬러지 10 - 60wt%와 래드머드 40 - 90wt%를 혼합하는 단계와, 상기 혼합물에 물을 5 - 30wt% 가수하여 페레트(Pellet)하는 단계와, 상기 페레트를 80℃ ∼ 120℃에서 30 ∼ 120분 건조시키는 단계와, 상기의 건조된 페레트를 700℃ ∼ 1400℃에서 30 ∼ 120분 소결시키는 단계로 제조된 소결골재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 하수 종말 처리장에서 배출되는 하수슬러지를 래드머드와 혼합하여 골재를 제조할 수 있으므로 공해물질을 자원화함과 아울러 양질의 골재를 얻을 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 소결 골재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 래드머드(Red Mud)에 하수슬러지를 혼합하여 소결한 골재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
래드머드(Red Mud)는 보오크사이트(Bauxite)를 원료로 하여 베이어(Bayer)법으로 알루미나를 제조할 때 다량 발생하는 산업폐기물로서, 그동안 공해물질의 배출을 방지함과 아울러 이를 자원화하기 위하여 래드머드를 사용, 벽돌, 타일등의 점토제품(Stone Ware)을 제조하는 연구가 폭넓게 수행되어 왔다.
래드머드는 평균입자의 크기가 2.5∼3.5㎛인 준(準) 콜로이드 상태의 입자로서 물과 혼합시 가소성을 나타내어 그 화학조성이 표 1 및 제2도에 나타난 바와 같이 점토와 매우 상이하여 래드머드 만으로 점토제품을 제조하기가 부적절하기 때문에 래드머드에 점토를 혼합하여 점토제품을 제조하여 왔다.
한편, 하수종말처리장에서 다량배출되는 하수슬러지는 토질을 오염시키는 등 심각한 공해문제를 유발하기 때문에 이를 화학적 또는 물리적 방법으로 처리하여 왔으나 그 처리에 시간과 비용을 많이 소요될 뿐만아니라 정화처리에 한계가 있어 공해문제를 완전히 해결할 수 는 없었다.
본 발명은 하수슬러지를 골재 재료로 이용하여 공해문제를 해결함과 아울러 골재의 제조비용을 절감시킬 수 있는 양질의 소결 골재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 래드머드와 하수슬러지가 성형과 소성처리에서 갖는 문제점을 해결하고, 장석을 혼합하므로서 소결온도를 낮추는 특성을 갖도록 하는 데 그 목적이 있다.
제1도는 본 발명에 의한 소결 골재의 제조공정이 표현된 도면.
제2도는 래드머드, 점토, 하수슬러지의 성분비를 나타낸 도면이다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명은 래드머드 40 - 90wt%와 하수슬러지 10 - 60wt%가 혼합된 소결 골재를 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하수슬러지를 건조하는 단계와, 건조된 하수슬러지 10 - 60wt%와 래드머드 40 - 90wt%를 혼합하는 단계와, 상기 혼합물에 물을 5 - 30wt% 가수하여 페레트(Pellet)하는 단계와, 상기 페레트를 80℃ ∼ 120℃에서 30 ∼ 120분 건조시키는 단계와, 상기의 건조된 페레트를 700 ∼ 1400℃에서 30 ∼ 120분 소결시키는 단계로 이루어진 소결골재의 제조방법을 특징으로 한다.
본 발명의 골재재료로 사용되는 하수슬러지를 800℃에서 하소하여 유기물질이 제거된 하수슬러지는 표 2 및 제2도에서 알 수 있는 바와 같이 점토와 유사한 화학조성을 구비하고 있어 점토를 혼합한 것과 같은 효과를 초래하므로, 공해물질인 하수슬러지를 이용하여 양질의 골재를 얻을 수 있다.
또한, 상기의 래드머드 및 하수슬러지의 혼합물에 장석을 용제(Flux)로서 혼합하여 가열하면 1,050℃ 이상에서 유리상을 형성하여 큰 소성수축을 초래하면서 치밀한 구조의 골재를 얻게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
래드머드 90wt%에 건조된 하수슬러지 10wt%를 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 186MPa 및 겉보기 비중 1.66g/㎠을 나타냈다.
[실시예 2]
래드머드 80wt%에 건조된 하수슬러지 20wt%를 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 233MPa 및 겉보기 비중 1.77g/㎠을 나타냈다.
[실시예 3]
래드머드 70wt%에 건조된 하수슬러지 30wt%를 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 231MPa 및 겉보기 비중 1.80g/㎠을 나타냈다.
[실시예 4]
래드머드 50wt%에 건조된 하수슬러지 50wt%를 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 240MPa 및 겉보기 비중 1.80g/㎠을 나타냈다.
[실시예 5]
래드머드 70wt%에 건조된 하수슬러지 20wt% 및 장석 10wt%을 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 274MPa 및 겉보기 비중 1.94g/㎠을 나타냈다.
[실시예 6]
래드머드 60wt%에 건조된 하수슬러지 30wt% 및 장석 10wt%을 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 247MPa 및 겉보기 비중 1.89g/㎠을 나타냈다.
[실시예 7]
래드머드 60wt%에 건조된 하수슬러지 20wt% 및 장석 20wt%을 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 245MPa 및 겉보기 비중 1.90g/㎠을 나타냈다.
[실시예 8]
래드머드 50wt%에 건조된 하수슬러지 30wt% 및 장석 20wt%을 혼합한 다음, 상기 혼합물에 물을 11wt% 가수하여 페레트를 제조하고, 상기 페레트를 105℃에서 1시간 건조한 다음 1,125℃에서 1시간 소결시켜 골재를 제조한 결과, 상기 골재는 압축강도 244MPa 및 겉보기 비중 1.88g/㎠을 나타냈다.
상기 실시예를 종합하여 보면 표 3과 같다.
하수슬러지를 하수종말처리장에서 배출되는 상태 그대로 단순건조시켜 유기물이 함유된 상태로 래드머드와 혼합되어 제조된 페레트를 가열하면, 상기 유기물은 가열과정에서 연소하여 없어지나 1,100 ∼ 1,150℃ 온도로 소결시 완전히 치밀화가 일어나지 않아 많은 수의 기공들이 남게되므로 일반 경량골재 또는 압축강도 180kg/㎠의 저강도 콘크리트용 일반골재로 사용하는데 적합하며 상기에서 소결온도를 1200℃ 이상으로 올리게 되면 래드머드 및 하수슬러지등의 혼합물은 블로우팅(Bloating)현상이 일어나게 되어 생성된 산소가스가 페레트 표면밖으로 비산하지 못하고 내부에 갇히게 되므로 크고 작은 기공들이 골재내에 다량 형성되어 고성능 경량골재를 얻게 된다.
한편, 본 발명에서 하수슬러지를 800℃ 정도에서 하소하여 유기물을 제거한 다음 원료로 사용하면, 페레트는 1,100 ∼ 1,500℃의 소결과정에서 충분한 소성수축을 나타내어 매우 치밀하고 고강도의 골재를 얻게 되므로 압축강도 240 ∼ 270kg/㎠의 일반 레미콘/콘크리트의 골재로 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 하수 종말 처리장에서 배출되는 하수슬러지를 래드머드와 혼합하여 골재를 제조할 수 있으므로 공해물질을 자원화함과 아울러 양질의 골재를 얻을 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 래드머드와 하수슬러지를 혼합하여 성형·소성하므로서 건설재료(경량, 일반골재), 농업재료(다공성, 보습성), 환경재료(흡음성을 이용한 방음재 제조(G-7 연구과제로 연구완료), 미생물의 활발한 부착성을 이용한 생물여재등), 보온재료(다공성) 등으로 활용될 수 있으므로 경제적이고 환경친화적인 재활용품을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 3 종류의 원료를 다르게 혼합하거나 소성온도를 다르게 하여 발포성 경량 골재, 일반 골재 그리고 초경량 골재 등 다양한 골재를 제조할 수 있고, 래드머드와 하수슬러지의 배합 비율에 따라 다양한 색깔의 구상체를 제조할 수 있게 된다.
Claims (3)
- 래드머드 40 - 90wt%와 하수슬러지 10 - 60wt%가 포함되어 제조된 것을 특징으로 하는 소결골재.
- 래드머드 50 - 70wt%와, 하수슬러지 30 - 30wt%와, 장석 0 - 20wt%가 혼합되어 제조된 것을 특징으로 하는 소결골재.
- 하수슬러지를 건조하는 단계와, 건조된 하수슬러지 10 - 60wt%와 래드머드 40 - 90wt%를 혼합하는 단계와, 상기 혼합물에 물을 5 - 30wt% 가수하여 페레트(Pellet)하는 단계와, 상기 페레트를 80℃ ∼ 120℃에서 30 ∼ 120분 건조시키는 단계와, 상기의 건조된 페레트를 700℃ ∼ 1400℃에서 30 ∼ 120분 소결시키는 단계로 이루어진 소결골재의 제조방법.
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1997
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