KR100289944B1 - Light stone brick using waste stone powder - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐석분, 고운 모래, 석회, 알루미늄 분말, 및 물을 배합하고 100 내지 250℃의 온도, 1 내지 20 bar의 압력하에서 1 내지 10시간 동안 양생하여서 된, 압축강도 2.5N/㎟ 이상의 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌에 관한 것이다.The present invention relates to a light-weight stone brick using waste-rock powder, and more particularly, to mix waste-rock powder, fine sand, lime, aluminum powder, and water, at a temperature of 100 to 250 ° C., under a pressure of 1 to 20 bar. It relates to a stone powder lightweight brick using waste stone powder having a curing strength of 2.5 N / mm 2 or more, which has been cured for 10 to 10 hours.
본 발명에 따라 원석의 절단과정에서 발생되는 폐석분을 이용하여 종래의 벽돌재와는 다른 성분을 갖는 석분 경량벽돌로 제조하여 재활용함으로써, 자원 대체 효과를 볼 뿐만아니라, 벽돌재의 강도를 향상시키고, 비용 효과면에 있어서도 폐석분의 처리비용을 줄일 수 있다.In accordance with the present invention by using the waste stone generated during the cutting of the raw stone to manufacture and recycle the stone powder light brick having a different composition from the conventional brick material, not only to see the effect of resource replacement, but also improve the strength of the brick material, Also in terms of cost effectiveness, it is possible to reduce the cost of treating waste-rock powder.
본 발명에 따른 공정에서는 약 100 내지 200℃의 낮은 온도와 압력을 사용하므로 제조비가 낮게 되고, 또한 공정에 특별한 장치가 필요치 않은 관계로 비용절감 효과가 크고 건축 산업 현장의 필요에 따라 중량이 가벼운 석분 경량벽돌로서 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.Since the process according to the present invention uses a low temperature and pressure of about 100 to 200 ° C., the manufacturing cost is low, and since no special apparatus is required for the process, the cost saving effect is large and the light weight is light depending on the needs of the construction industry site. Lightweight bricks can improve work efficiency.
Description
본 발명은 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원석의 절단과정에서 발생되는 폐석분을 이용하여 종래의 벽돌재와는 다른 성분 및 강도를 갖는 새로운 벽돌재인 석분 경량벽돌을 제조하여 재활용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a lightweight stone brick using waste-rock powder, and more particularly, using a waste-rock powder generated in the process of cutting raw stone to produce a stone brick lightweight brick, which is a new brick material having a different component and strength from the conventional brick material. It is about recycling.
원석(약 4m × 4m × 6m)을 사용하고자 하는 크기에 따라 절단하는 과정에서 석분을 주 내용물로 하는 폐석분이 생성된다. 원석을 절단하기 위한 기계는 여러 가지가 있지만 그 중 대표적인 기계는 이탈리아에서 수입하며(일명 Gaspari), 우리 나라에는 현재 약 100대 정도가 있다. 이 기계를 통하여 가공되는 원석의 양은 평균적으로 대당 한 달에 약 500 t 정도로서 전체의 기계가 가동하는 원석의 양은 연간 약 60 만톤에 이른다. 이 과정에서 가공되는 원석의 약 35%에 이르는 21 만톤의 폐석분이 전국에서 생성되고 있는 실정이며, 이러한 폐석분은 전량 폐기되고 있어 환경 오염원중 하나가 되고 있다.In the process of cutting the raw stone (about 4m x 4m x 6m) according to the size to be used, waste-rock powder whose main content is stone powder is produced. There are many machines for cutting gemstones, but the representative ones are imported from Italy (aka Gaspari), and there are about 100 in our country. The amount of ore processed through this machine is about 500 tons per month on average, and the amount of ore operated by the whole machine is about 600,000 tons per year. As much as 210,000 tons of waste-rock powder, which is about 35% of the ore processed in this process, is produced throughout the country, and all of the waste-rock powder has been disposed of, making it one of the environmental pollution sources.
원석의 절단과정에서 생기는 폐석분은 석분이 주 내용물이며, 철분을 약 6% 함유한다. 폐석분에 철분이 함유되어 있는 것은 절단 과정에서 쇠가루가 첨가되기 때문이다.Waste stone from the cutting of the ore is mainly made up of stone and contains about 6% of iron. Iron is contained in the waste-rock powder because iron powder is added during the cutting process.
폐석분의 성분을 분석하면 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.Analysis of the components of the waste-rock powder is shown in Table 1 below.
* : 용리에서의 농도, 물/고체 = 10, 용리 시간 : 24시간*: Concentration in eluent, water / solid = 10, elution time: 24 h
다음 표 2는 폐석분의 입자분석표이다.Table 2 is a particle analysis table of waste stone powder.
폐석분은 아주 고운 분말로 이루어져 있어서 일반 시멘트와의 화합이 어려워 일반 건축 자재로 사용되기는 용이하지 않다. 그러나, 이러한 폐석분은 주 내용물이 석분이므로 건축자재 등 산업용도로 재활용이 가능할 것으로 생각되나 아직 이에 대해 발표된 연구결과는 없는 것이 현 실정이다.Waste stone powder is composed of very fine powder, so it is difficult to be combined with general cement, so it is not easy to be used as general building material. However, the waste-rock powder is considered to be able to be recycled to industrial roads, such as building materials, since the main content is stone powder, but there are no published studies on this.
본 발명자는 원석의 절단과정에서 생기는 폐석분을 건축자재로서 재활용하기 위하여 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have led to the present invention as a result of research to recycle the waste-rock powder generated in the process of cutting raw stone as a building material.
즉, 본 발명에서는 원석의 절단과정에서 발생되는 폐석분을 이용하여 건축 벽돌재를 제조함으로써 자원 대체 효과를 볼 뿐만아니라, 벽돌재의 강도를 향상시키고, 비용 효과면에 있어서도 폐석분의 처리비용을 줄이는 것을 목적으로 한다.In other words, in the present invention, the production of building bricks using waste stone powder generated in the cutting process of raw stone not only shows the effect of replacing resources, but also improves the strength of the brick material and reduces the cost of treating waste stone powder in terms of cost effectiveness. For the purpose of
도 1은 여러 성분의 벽돌에 대한 압축강도를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the compressive strength for bricks of various components.
본 발명의 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌은, 폐석분, 고운 모래, 석회, 알루미늄 분말, 및 물을 배합하고 100 내지 250℃의 온도, 1 내지 20 bar의 압력하에서 1 내지 10시간 동안 양생하여서 되며, 압축강도 2.5N/㎟ 이상을 갖는다.Light-weight stone brick using the waste-rock powder of the present invention, by mixing waste-rock powder, fine sand, lime, aluminum powder, and water and curing for 1 to 10 hours at a temperature of 100 to 250 ℃, pressure of 1 to 20 bar It has a compressive strength of 2.5 N / mm 2 or more.
상기에서, 석분 경량벽돌은 중량비로 폐석분 10 내지 50%, 석회 14 내지 16%, 알루미늄 분말 0.1 내지 0.2%, 및 물 34 내지 36%를 함유하고, 나머지는 모래로 이루어진다.In the above, the light powder brick contains 10 to 50% of waste stone powder, 14 to 16% of lime, 0.1 to 0.2% of aluminum powder, and 34 to 36% of water by weight, and the remainder is made of sand.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에서는 폐석분을 석회, 모래, 알루미늄 분말, 물과 혼합하여 가열, 가압 성형함으로써 종래의 벽돌재와는 다른 성분 및 강도를 갖는 새로운 벽돌재인 석분 경량벽돌을 제조한다. 즉, 원석의 분말 가루인 폐석분을 건축 벽돌재에 도입하여, 석분 경량벽돌을 제조함으로써 압축강도를 좋게 하고 또한 폐석분을 활용함으로서 폐석분에 활용 가치를 부여한다. 또한 일반적으로 사용하는 강모래 이외에, 염분을 포함하고 있는 바다모래를 사용함으로서 폐석분의 사용 범위를 극대화시킨다.In the present invention, by mixing the waste-rock powder with lime, sand, aluminum powder, water, heating, pressure-molding to produce a light brick brick, a new brick material having a different component and strength than the conventional brick material. That is, waste stone powder, which is a powder of raw stone, is introduced into the building brick material, thereby producing light stone bricks, thereby improving the compressive strength and using waste stone powder to give the waste stone powder a useful value. In addition to the commonly used river sand, the use of sea sand containing salt to maximize the use of waste-rock powder.
일반적으로 건축재료에서 사용되는 모래는 함유된 염분의 함량 및 특성에 따라 철근을 부식시킬 수 있는 등의 단점을 가진 바다모래에 비해 단가가 비싼 강모래를 많이 사용하고 있는 실정이다. 그러나, 본 발명의 경우에는 제조된 석분벽돌에 있어서 철근과의 접촉이 없으며 열처리 공정을 거치므로 바다모래를 사용하는 경우에도 상기와 같은 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 강모래보다 상대적으로 단가가 낮고 구하기도 쉬운 바다모래도 사용함으로서 제조비용이 절약되고 폐석분의 사용범위도 확대되게 된다.In general, sand used in building materials uses steel sand, which is more expensive than sea sand, which has disadvantages such as corrosion of reinforcing steel bars depending on the content and characteristics of salts. However, in the case of the present invention, there is no contact with the reinforcing bar in the manufactured stone brick and the heat treatment process does not occur as described above even when sea sand is used. Therefore, in the present invention, by using sea sand, which is relatively lower in cost than steel sand and is easy to obtain, manufacturing cost is saved and the use range of waste stone powder is expanded.
본원발명에서 사용하는 고운 모래의 브레인값은 3000 내지 6000g/㎠인데, 브레인값이란 입자의 크기를 결정해 주는 값으로서, 그 값이 크면 입자가 작고, 브레인 값이 작으면 입자가 크다. 부피팽창에 있어서, 입자가 커지면 부피의 팽창이 작아져서, 강도는 좋아지지만 중량이 무거워지는 단점이 생길 수 있으므로, 브레인값이 3000 내지 6000g/㎤인 고운 모래를 사용하는 것이 바람직하다.The brain value of the fine sand used in this invention is 3000-6000 g / cm <2>, The brain value is a value which determines the size of particle | grains, and when the value is large, a particle is small, and when a brain value is small, a particle is large. In the volume expansion, the larger the particles, the smaller the expansion of the volume, the higher the strength, but the disadvantage that the weight becomes heavier, it is preferable to use fine sand with a brain value of 3000 to 6000 g / cm 3.
본 발명의 폐석분을 이용한 석분 경량벽돌은 다음과 같은 방법에 따라 제조한다.Stone-weight light brick using the waste-rock powder of the present invention is prepared according to the following method.
모래를 곱게 분말로 만든 후에 폐석분과 모래를 혼합하고 알루미늄 분말을 약 중량비율 0.1 내지 0.2%로 첨가하고, 물 중량비율 34 내지 36%를 혼합한다. 그러면 약 1분 후에 알루미늄 분말과 물의 반응에 의하여 부피가 팽창되어 다량의 기공이 생긴다. 이후에 증기압하(100∼200℃, 1∼20 bar)에서 1 내지 10시간 동안 양생하여 수분 함유율 2% 이하로 건조한다.After finely sanding the powder, waste stone powder and sand are mixed, aluminum powder is added at a weight ratio of 0.1 to 0.2%, and water weight ratio is 34 to 36%. Then, after about one minute, the volume is expanded by the reaction of the aluminum powder and water, thereby creating a large amount of pores. After curing under steam pressure (100 to 200 ℃, 1 to 20 bar) for 1 to 10 hours and dried to 2% or less moisture content.
이어서 압축 강도 시험을 수행한다.The compressive strength test is then performed.
본 실험에서 사용한 석회의 성분을 다음 표 3에 나타낸다.The lime components used in this experiment are shown in Table 3 below.
압축강도는 다음과 같이 정의된다(한국산업규격)Compressive strength is defined as follows (Korean Industrial Standard)
본 발명에서는 매초 49 ~ 59N/㎠{5~6㎏f/㎠) 속도로 하중을 가한다In the present invention, the load is applied at a rate of 49 to 59 N / cm 2 (5 to 6 kgf / cm 2) per second.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 하며, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한 받는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, and the present invention is not limited by these Examples.
실시예 1Example 1
[석분 경량벽돌의 제조 및 압축강도 측정][Manufacturing and compressive strength of stone lightweight bricks]
모래를 곱게 분말로 만든 후에 다음과 같은 성분을 배합하였다 : 500g 폐석분 + 500g 바다모래 + 300g 석회 + 2.6g 알루미늄분말 + 700g 물(사용된 모래의 브레인 값은 약 4500(g/cm2))After finely sand made from powder were mixed in the following composition: 500g + 500g tailings minutes sea sand + lime + 300g + 700g water 2.6g aluminum powder (Blaine value of the used sand is about 4500 (g / cm 2))
증기압하(100∼200℃, 1∼20 bar)에서 6시간 동안 양생하여 수분 함유율 2 이하로 건조시켰다.It was cured for 6 hours at steam pressure (100-200 ° C., 1-20 bar) and dried to 2 or less moisture content.
이어서 압축강도 시험을 수행하였다. 측정된 압축강도를 다음 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타낸 데이터를 기초로 하여 도 1의 그래프를 작성하였다(그래프 A).The compressive strength test was then performed. The measured compressive strength is shown in Table 4 below. The graph of FIG. 1 was created based on the data shown in Table 4 (graph A).
비교예 1Comparative Example 1
다음과 같은 시료를 준비하였다 : 700g 바다모래 + 210g 석회 + 1.82g 알루미늄분말 + 700g 물The following samples were prepared: 700 g sea sand + 210 g lime + 1.82 g aluminum powder + 700 g water
실시예 1과 같은 방법으로 벽돌을 제조하여 압축강도 시험을 수행하였다. 측정된 압축강도를 다음 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타낸 데이터를 기초로 하여 도 1의 그래프를 작성하였다(그래프 B).Bricks were prepared in the same manner as in Example 1, and a compressive strength test was performed. The measured compressive strength is shown in Table 4 below. The graph of FIG. 1 was created based on the data shown in Table 4 (graph B).
비교예 2Comparative Example 2
다음과 같은 시료를 준비하였다 : 500g 폐석분 + 300g 석회 + 2.6g 알루미늄분말 + 750g 물The following samples were prepared: 500 g waste stone powder + 300 g lime + 2.6 g aluminum powder + 750 g water
실시예 1과 같은 방법으로 벽돌을 제조하여 압축강도 시험을 수행하였다. 측정된 압축강도를 다음 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타낸 데이터를 기초로 하여 도 1의 그래프를 작성하였다(그래프 C).Bricks were prepared in the same manner as in Example 1, and a compressive strength test was performed. The measured compressive strength is shown in Table 4 below. The graph of FIG. 1 was created based on the data shown in Table 4 (graph C).
비교예 3Comparative Example 3
다음과 같은 시료를 준비하였다 : 500g 폐석분 + 500g 바다모래 + 300g 석회 + 2.6g 알루미늄분말 + 750g 물The following samples were prepared: 500 g waste stone powder + 500 g sea sand + 300 g lime + 2.6 g aluminum powder + 750 g water
실시예 1과 같은 방법으로 벽돌을 제조하여 압축강도 시험을 수행하였다. 측정된 압축강도를 다음 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타낸 데이터를 기초로 하여 도 1의 그래프를 작성하였다(그래프 D).Bricks were prepared in the same manner as in Example 1, and a compressive strength test was performed. The measured compressive strength is shown in Table 4 below. The graph of FIG. 1 was created based on the data shown in Table 4 (graph D).
실시예 1과 비교예 1 내지 3의 결과 비교 :Comparison of the results of Example 1 and Comparative Examples 1-3:
도 1에 여러 성분의 벽돌에 대한 압축강도를 나타내었다. 독일 산업규정(DIN 4165)에 의거하면 실시예 1의 경우에 상품규격 G25(압축강도 2.5N/㎟) 이상의 강도를 가짐을 알 수 있다. 이에 의하여 일반 산업체에서 요구하는 수준 이상의 벽돌을 얻을 수 있다.1 shows the compressive strength for bricks of various components. In accordance with the German Industrial Regulation (DIN 4165), it can be seen that in the case of Example 1, the product had a strength of product standard G25 (compressive strength of 2.5 N / mm 2) or more. As a result, bricks having a level higher than that required by the general industry can be obtained.
본 발명의 석분 경량벽돌의 경우에 있어서, 부피팽창에 물의 양이 가장 중요한 변수로 작용하는데, 도 1에서 보는 바와 같이 비교예 3의 경우, 실시예 1에 물을 50g 더 첨가함으로써 그 압축강도가 현저히 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이는 과량의 물이 첨가됨으로서 치밀화가 이루어지지 않아 압축강도가 떨어지는 것으로 볼 수 있다.In the case of the light stone brick of the present invention, the amount of water acts as the most important variable in the volume expansion. As shown in FIG. 1, in Comparative Example 3, the compressive strength is increased by adding 50 g of water to Example 1 You can see that it is significantly lower. It can be seen that the compressive strength is lowered because the densification is not made by the addition of excess water.
비교예 1(도 1에서 B)의 경우에는 폐석분을 첨가하지 않은 종래의 벽돌의 경우이며, 압축강도가 A보다 낮음을 볼 수 있다. 비교예 2(도 1에서 C)는 모래를 섞지 않은 경우인데, 역시 압축강도가 A보다 낮음을 볼 수 있다.In the case of Comparative Example 1 (B in Fig. 1) is a conventional brick without added waste-rock powder, it can be seen that the compressive strength is lower than A. Comparative Example 2 (C in FIG. 1) is a case where the sand is not mixed, it can also be seen that the compressive strength is lower than A.
본 발명에 따라 원석의 절단과정에서 발생되는 폐석분을 이용하여 건축 벽돌재로 제조하여 재활용함으로써, 자원 대체 효과를 볼 뿐만아니라, 벽돌재의 강도를 향상시키고, 비용 효과면에 있어서도 폐석분의 처리비용을 줄일 수 있다.According to the present invention, by using the waste stone generated during the cutting of the raw stone to recycle the building brick material, not only to see the resource replacement effect, but also to improve the strength of the brick material, and also in terms of cost-effective treatment of waste stone powder Can be reduced.
본 발명에 따른 공정에서는 약 100 내지 200℃의 낮은 온도와 압력을 사용하므로 제조비가 낮게 되고, 또한 공정에 특별한 장치가 필요치 않은 관계로 비용절감 효과가 크고 건축 산업 현장의 필요에 따라 중량이 가벼운 석분 경량벽돌로서 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.Since the process according to the present invention uses a low temperature and pressure of about 100 to 200 ° C., the manufacturing cost is low, and since no special apparatus is required for the process, the cost saving effect is large and the light weight is light depending on the needs of the construction industry site. Lightweight bricks can improve work efficiency.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |