KR100290647B1 - Manufacturing method of calcium aluminosulfate-based expandable material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄스크랩(이하, 알루미늄은 'Al'로 표시함)(Al은박지,캔,박판 등)과 Al용해공장 드로스 및 더스트 또는 Al2O3xH2O와 생석회, 소석회, 폐석회스러지(sludge){석회석공장의 폐스러지와 카바이드(CaC2)로 아세치렌가스를 제조하고 난후의 폐재[Ca(OH)2]를 통칭함} 및 황산을 원료로 하여 칼슘알루미노설페이트계 (Ca-Al-S-O계), 대표적 화합물로 3CaO.Al2O3.3CASO4계(일명 CAS팽창재라고도 한다)팽창재의 제조방버에 관한 것으로, Al박판스크랩, 1회용Al접시, 포장지폐기물과 알루미늄공장의 폐더스트 및 드로스 등을 용해하여 Al을 회수할 경우에는 Al회수율이 극히 저하하기 때문에 폐기하거나 부분사용하기도 하고, 또 석회석하소공장의 석회석스러지는 대부분 폐기되고 있으며 또한 카바이드(CaC2)로 아세치렌가스를 제조하고 난 후의 폐재는 Ca(OH)2인 상태로 폐기되고 있음으로 공해를 유발하는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 Al을 용융하여 회수율이 나쁜 Al박판 은박지계통 스크랩, Al드로스 및 폐더스트 또는 Al2O3xH2O를 황산으로 용해하고 난 후에 석회 또는 석회석스러지 또는, 카바이드폐재 중의 어떠한 것이든 첨가하여 칼슘알루미노설페이트계 팽창재를 합성함으로서 귀중한 자원을 회수함과 동시에 공해문제를 해결하고 또한 본 발명에 의하여 제조된 팽창재는 암반이나 콩크리트 구조물을 화약으로 폭파할 때는 폭발음과 진동이 많이 생김으로 도시내에서 구조물 철거나 암반을 제거할 때 화약을 사용하기가 곤란하였지만 칼슘알루미노설페이트계 팽창재는 폭음과 진동이 없이 파괴를 할 수 있는 무폭음폭약으로 사용할 수 있고, 또한 콘크리트의 수축팽창 제어, 균열방지 및 압축강도 향상제로 사용할 수 있으며, 황토흙과 혼합하여 수축팽창 제어, 균열방지 및 경화제로 사용할 수 있고, 방수제, 오수정수제 등 용도가 다양하므로 이들을 이용하여 팽창재를 제조하면 폐기하는 물질을 없애는 동시 자원화할 수 있게 됨으로서, 경제적 면에서는 막대한 이익을 도모함과 동시 환경적 측면에서는 공해처리를 할 수 있다는 점에서 공장환경과 자연환경보존에 크게 기여하고 경제적 이익을 크게 창출할 수 있는 등 탁월한 효과가 있다.The present invention relates to an aluminum scrap (hereinafter, referred to as "Al" aluminum) (Al foil, cans, thin plates, etc.), an Al dissolution plant dust and dust or Al 2 O 3 x H 2 O and quicklime, (Sludge) {abandoned sludge of limestone plant and waste material [Ca (OH) 2 ] after producing asecylene gas with carbide (CaC 2 )} and calcium aluminosulfate system (Ca-Al-SO-based), the 3CaO.Al2O 3 .3CASO 4-based (also known as CAS also referred to as expandable material) that relates to a process for the preparation of expandable material bangbeo, Al sheet scraps, Al plate, waste packaging and disposable aluminum plant as a representative compound In the case of recovering Al by dissolving waste dust and dross, the recovery rate of Al is extremely lowered, so that it is discarded or partially used. In addition, most of the limestone in the limestone calcining plant is discarded, and also the carbide (CaC 2 ) waste material after the manufacture of gas and I is Ca (OH) 2 But the problem of causing pollution by that is discarded in a state, and the present invention, the melting of Al by dissolving a bad Al thin foil system scrap recovery, Al dross and waste dust or Al 2 O 3 xH 2 O with sulfuric acid and I The calcium aluminosulfate-based expanding material is then added by adding any of lime, limestone sludge, or carbide waste material to recover precious resources and at the same time to solve the pollution problem, and the expanding material produced by the present invention can be used as a rock or concrete structure It is difficult to use gunpowder to remove structures and rocks in the city. However, calcium aluminosulphate-based expanding materials are used as explosive materials which can be destroyed without sounding and vibration It can be used as an explosive, and it also controls the shrinkage expansion of concrete, crack prevention and compressive strength It can be used as an improving agent. It can be used as control for shrinkage expansion, crack prevention and hardening agent mixed with clay soil, and it has various uses such as waterproofing agent and water purification agent. Therefore, when an expander is manufactured using these materials, As a result, it can exert tremendous profits on the economic side and can handle the pollution on the environmental aspect. Therefore, it has a remarkable effect such as contributing greatly to the preservation of the factory environment and natural environment, and greatly improving the economic profit.

Description

칼슘알루미노설페이트계 팽창재 제조방법Manufacturing method of calcium aluminosulfate-based expandable material

본 발명은 폐 Al스크랩(scrap: 조각, 부스러기), 폐 Al드로스(dross: 광재) 또는 폐 Al더스트(dust: 가루, 분말) 및 석회 또는 폐석회스러지로부터 칼슘알루미노설페이트계 팽창재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 금속Al이 함유되어 있는 폐 Al스크랩, 폐 Al드로스 또는 폐 Al더스트를 황산으로 용해시킨 후에 CaO, Ca(OH)2또는 폐석회스러지(석회석하소공장의 폐스러지CaCO3또는 카바이드로 아세치렌을 제조하고 난 후의 폐스러지)중 어느것이나 첨가하여 소정의 온도, 농도 및 소정의 시간하에서 습식으로 합성하여 팽창재(CaO-Al2O3-CaSO4)를 제조한 다음, 500-1200℃범위에서 하소하되 제조방법으로, 특히 본 발명의 제조방법은 폐자원을 회수하여 자원화함으로써, 부가가치를 크게 창출할 뿐 아니라 폐기물처리로 인한 공해처리법이기 때문에 자연환경을 보호할 수 있는 청정화기술에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a calcium aluminosulfate-based expanding material from waste aluminum scrap, waste Al dross or waste Al dust and lime or waste lime slag, (Al) scrap, waste Al dross or waste Al dust containing metallic Al is dissolved in sulfuric acid, and then CaO, Ca (OH) 2 or waste stone sludge (waste sludge of limestone calcining plant (CaO-Al 2 O 3 -CaSO 4 ) is synthesized by wet synthesis at a predetermined temperature, concentration, and a predetermined time by adding any of CaCO 3 or waste sludge after the production of acacylene to carbide) Then, the calcination is performed in the range of 500-1200 ° C. However, the production method of the present invention is not limited to the method of recovering waste resources and recycling resources, thereby creating a great added value and protecting the natural environment Number It is about the cleansing technology.

한국은 현재 무폭음폭약 및 건축, 토목용 팽창재를 수입에 의존하고 있고, 이 팽창재인 CaO-Al2O3-CaSO4(이하 'CAS'라 함)를 제조하고 있는 기존 방법은 보기사이트(Al2O3.3H2O)와 석회(CaO,Ca(OH)2,CaCO3) 및 CaSO4.H2O를 화학양론적 계산에 의하여 적당량 배합하여 1100-1300℃에서 소성하는 제조법으로서 혼합상태가 불량하고 입도가 크게 형성되며 또 내화물 소비도 많고 연료가 많이 들고 팽창성이 약하다.Korea currently depends on imports of explosives, explosives and building and civil engineering expansion materials. Existing methods of manufacturing this expanding material, CaO-Al 2 O 3 -CaSO 4 (hereinafter referred to as "CAS"), 2 O 3 .3H 2 O), lime (CaO, Ca (OH) 2 , CaCO 3 ) and CaSO 4 H 2 O are mixed in an appropriate amount by stoichiometric calculations and calcined at 1100-1300 ° C. Is poor and the particle size is large, and the refractory consumption is high, the fuel is large and the inflatability is weak.

이와 같은 건식법으로 제조하고 있는 방법은 특허공고 제 97-003941(970324)호, JP226987(861014)호의 오노다세멘트제법, 점토와 석회석, 석고를 잘 혼합한 다음 1100-1300℃에서 소성하여 CAS를 제조하는 방법에 관한 JP54029326호가 있으며, Ca0와 Al2O3및 CaSO4.2H2O를 혼합하여 소성하는 방법에 관한 JP78016007호, JP78038290호 또는 3Ca0.Al2O3와 석고를 혼합하여 고온에서 소성하는 방법에 관한 JP53085822호 등이 발표되고 있고, 현재 공업화되고 있는 사례로는 일본의 전기화학공업주식회사, 요시자와석탄주식회사 및 오노다세멘트주식회사 등에서 보기사이트와 석회석 및 석고를 혼합하여 고온에서 소성하는 건식법을 사용하고 있다.The method of manufacturing by this dry method is as follows: the Onoda cement production method of JP-B No. 97-003941 (970324), JP 226987 (861014), clay, limestone and gypsum are well mixed and then fired at 1100-1300 ° C to produce CAS JP54029326 discloses a method for mixing CaO with Al 2 O 3 and CaSO 4 2H 2 O and JP 78016007, JP 78038290 or 3Ca0.Al 2 O 3 for mixing and calcining at a high temperature JP 53085822 has been disclosed. Examples of the present industrialization include a dry method of mixing calcite and limestone and gypsum at a high temperature in Japan, such as electrochemical industry Co., Ltd., Yoshizawa coal Co., Ltd. and Onoda Cement Co., Ltd. .

그러나, Al박판재 스크랩을 용융하여 알루미늄을 회수하는 방법은 그 회수율이 낮고 스크랩의 효과적인 활용방안으로는 될 수 없으며, 폐기되고 있는 Al더스크는 생산공장이 공해처리를 부담하면서 폐기하고 있으나 폐기처리 자체도 완전처리가 못 되어 공해를 유발하고 있으며, 또 석회석 하소공장에서 폐기되고 있는 스러지(sludge)와 카바이드로 아세치렌을 제조할 시에 생성된 폐재도 공해를 유발하고 있기 때문에 환경정화면에서 큰 문제로 제기되고 있다.However, the method of recovering aluminum by melting Al thin-plate scrap has a low recovery rate and can not be used as an effective utilization method of scrap. In the case of the discarded Al Dask, And the waste generated from the sludge and carbide produced in the limestone calcining plant are also polluted. Therefore, there is a great problem in the environmental screen .

위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 폐 Al 더스트, Al2O3.3H2O, 황산, 석회 또는 석회석을 습식으로 CAS를 합성한 후 500-1200℃에서 소성하는 습건식법(襲乾式法)임으로 기존의 발표된 기술과는 전혀 다른 방법이며, 특히 공해성 폐기물을 원료로 하여 제조하는 방법임으로 Al원료를 수입에만 의존하고 있는 우리나라는 자원을 회수함과 동시에 공해처리도 겸하여 할 수 있다는 특징이 기존의 방법과는 크게 다르고 종래에 문제가 되고 있는 폐기물들은 팽장채 3CaO.Al2O3.3CaSO4(CAS)의 제조성분을 함유하고 있기 때문에 상기 물질들을 원료로하여 CAS팽창재를 제조하면 자원을 회수하고, 부가가치를 창출함과 공시에 공해처리를 함으로서 자연환경을 보존할 수 있는 팽창재 제조법의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of drying a waste alkyd dust, Al 2 O 3 .3H 2 O, sulfuric acid, lime or limestone, This method is a completely different method from the existing technology. Especially, it is a method of manufacturing polluterous waste as raw material. Therefore, Korea, which relies only on import of Al raw material, Since the characteristics are significantly different from those of the conventional methods and the conventional wastes contain a manufacturing component of 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 (CAS) as a raw material, the CAS expander is manufactured using the above materials as raw materials The purpose of this study is to provide a method of manufacturing an expandable material that can save natural environment by collecting resources, creating added value and polluting the disclosure.

이와 같은 목적은, Al을 황산에 용해시킨후 이 수용액에 석회, 소석회 등을 화학양론적으로 계산한 양(量)을 첨가하여 반응시키면 다음의 식(1) ~ (5)과 같이 합성된다는 가정하에서 CAS를 제조하고,The object of the present invention is to provide a method for producing a water-absorbent resin, which comprises the steps of dissolving Al in sulfuric acid, adding a stoichiometric amount of lime, lime and the like to the aqueous solution, ≪ / RTI > CAS was prepared,

상기 식과 같이 각각 제조실험한 수산화물을 500~1200℃에서 하소(瑕燒)하여 CAS팽창재를 제조하는 방법이 본 발명에 의하여 달성될수 있는바, 이하 첨부도면과 전자현미경 사진을 참고로 상세히 설명한다.A method for producing a CAS expander by burning hydroxides at 500 to 1200 ° C according to the above formula can be accomplished by the present invention, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings and an electron micrograph.

도 1은 제1실시예에 관한 표 3의 실험결과를 나타낸 대표적 X-선 회절분석도1 is a representative X-ray diffraction analysis chart showing experimental results of Table 3 according to the first embodiment

도 2는 제2실시예에 관한 표 5의 실험결과를 나타낸 대표적 X-선 회절분석도2 is a representative X-ray diffraction analysis chart showing the experimental results of Table 5 according to the second embodiment

도 3은 각종 수산화물을 하소하여 생성한 3CaO.Al2O3.3CaSO4의 X-선 회절도3 shows X-ray diffraction diagrams of 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 produced by calcination of various hydroxides

도 4는 합성실험하여 제조한 CAS의 전자현미경 사진FIG. 4 is an electron micrograph of CAS prepared by a synthetic experiment

도 5는 각 온도에서 하소처리한 CAS의 전자현미경 사진5 is an electron micrograph of the CAS calcined at each temperature

도 6은 각 온도별로 하소한 CAS를 수화하여 재결정한 전자현미경 사진FIG. 6 is an electron micrograph obtained by hydrating and calcining calcined CAS at each temperature

도 7은 본 발명의 공정도7 is a flowchart

도 7은 본 발명의 공정도를 나타낸 것이다.Fig. 7 shows a process chart of the present invention.

본 발명의 칼슘알루미노설페이트계 팽창재의 제조방법은 폐 Al더스트, 폐 Al 드로스, 폐 Al스크랩 또는 Al2O3.3H2O를 25~50% H2SO4수용액 용매로 용해시키고 소정의 물과 혼합하여 황산알루미늄 수용액을 제조하는 공정과, 상기 Al2(SO4)3수용액과 석회화합물을 화학양론적계산을 기준으로 한 양을 혼합하고 교반기와 가열기가 부착된 스텐레스용기에 장입하여 상온 상압하에서 부터 70℃까지, 반응 시간은 60분 전후로 하여 습식법에 의하여 반응시켜서 합성화합물 {xCaO.Al2O3.3CaSO4.yH2O(x=1,3,4,5,6 y=14,16,18,21,24,25,26,27)}를 합성하는 공정과, 위와 같이 합성하여 생성한 화합물을 건조한 후 가열로에 장입하여 500~1200℃범위에서 60분 전후로 하소하는 공정과, 하소한 CAS를 분쇄하여 포장하는 공정으로 이루어진다.The method for producing a calcium aluminosulfate-based expansion material according to the present invention comprises dissolving waste Al dust, waste Al dross, scrapped Al scrap or Al 2 O 3 .3H 2 O in a 25-50% aqueous H 2 SO 4 solution, Mixing the aqueous solution of Al 2 (SO 4 ) 3 and the lime compound in an amount based on stoichiometric calculations, charging the mixture into a stainless steel vessel equipped with a stirrer and a heater, The reaction was carried out by wet process from normal pressure to 70 캜 and the reaction time was about 60 minutes to obtain a synthesized compound {xCaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .yH 2 O (x = 1, 3, 4, , 16, 18, 21, 24, 25, 26, 27)}, drying the compound thus synthesized and charging it into a heating furnace, calcining the mixture at about 500 to 1200 ° C for about 60 minutes, , And crushing and packaging the calcined CAS.

본 발명에 사용한 Al 시료의 분석표를 표 1에, 석회 시료의 분석표를 표2에 제시하였고, 황산은 96% H2SO4를 사용하여 팽창재를 제조하였다.An analytical table of the Al sample used in the present invention is shown in Table 1, an analytical table of the lime sample is shown in Table 2, and an expander was prepared using 96% H 2 SO 4 as sulfuric acid.

[표 1][Table 1]

[표 2][Table 2]

위의 표 1에 제시한 Al시료를 각각 1Kg 분취하여, 금속 Al함량에 대한 1.3배의 강황산을 25,30,40,50%로 희석 시킨 후, 각각의 H2SO4수용액 용매에 첨가하여 상압하, 70~80℃에서 2~8시간 동안 침출반응시킨 결과 Al의 침출율이 80%이상 되었다. 황산수용액 용매의 농도가 25%근처에서는 Al2O3.3H2O가 2시간내에 80%이상의 침출율을 보였고, 폐 Al더스트는 황산 30%이상의 농도에서 3시간 내에 80%이상의 침출율를 보였으며, 황산 50%수용액에 Al을 용해시킬 때는 H2가스가 맹열히 발생하고 온도도 급격히 상승함으로 물이 빨리 증발하기 때문에 반응도중 적당량의 물을 보충하면서 침출하였다. 이때의 침출율은 90%로 향상되었다.1 kg of each of the Al samples shown in Table 1 was diluted to 1, 25, 30, 40, and 50% with respect to the metal Al content, and then added to each H 2 SO 4 aqueous solution Leaching reaction at 70 ~ 80 ℃ for 2 ~ 8 hours at atmospheric pressure resulted in the leaching rate of Al exceeding 80%. Near the concentration of the aqueous sulfuric acid solution solvent, 25% Al 2 O 3. 3H 2 O showed that more than 80% within two hours, the leaching rate, the lung is dust Al showed 80% or more leaching yulreul within 3 hours at a concentration of at least 30% sulfuric acid , When Al was dissolved in an aqueous solution of 50% sulfuric acid, H 2 gas was generated in a large amount and the temperature rapidly increased, so that the water quickly evaporated. At this time, the leaching rate was improved to 90%.

합성제로 사용한 석회 시료의 화학분석표를 표 2에 제시하였다.The chemical analysis table of the lime samples used as the synthetic agent is shown in Table 2.

위와 같이 제조한 Al2(SO4)3수용액 Al3+2.5gr/ℓ와 Ca(OH)2펄프CaO 20gr/ℓ를 50℃에서 합성한 것을 식(6) Al3+5gr/ℓ와 CaO 40gr/ℓ 펄프를 50℃에서 합성한 것을 식(7), Al3+7.5ge/ℓ와 CaO 60gr/ℓ 펄프를 50℃에서 반응시킨 결과가 식(8)과 같이 되었다고 생각된다.The Al 2 (SO 4) 3 aqueous solution prepared as above, Al 3+ 2.5gr / ℓ as Ca (OH) 2 CaO pulp 20gr / ℓ to the one prepared in 50 ℃ formula (6) Al 3+ 5gr / ℓ and CaO 40gr / l pulp was synthesized at 50 ℃ and the reaction of Al3 + 7.5ge / ℓ and CaO 60gr / ℓ pulp at 50 ℃ was as shown in Eq. (8).

위의 반응들은 상압하에서 30분도안 합성한 결과이다. 이들의 식을 규정할 수있는 것은 식(6)~(8)에서 합성하여 90℃에서 건조한 시료 10gr를 분취하여 1000℃에서 1시간동안 하소하여 수분증발량을 계산한 결과 식(6)식은 32%중량감소, 식(7)은 26% 중량감소, 식(8)은 30%의 중량감소를 보였다.The above reactions are synthesized at 30 minutes under atmospheric pressure. These equations can be defined as follows: 10 g of the sample dried at 90 ° C. was synthesized in the formulas (6) to (8) and calcined at 1000 ° C. for 1 hour to calculate the water evaporation amount, Weight loss, equation (7) showed 26% weight loss, and equation (8) showed 30% weight loss.

그러므로 다음식으로 표현할 수 있다.Therefore, it can be expressed as the following.

위와 같이 합성하여 탈수하고 건조한 화합물의 X-선 회절분석결과를 도 1 및 도 2에, 전자현미경 조사결과를 도 4에 제시하였다. 사진에서 보는 바와 같이 입도는 10μ이하 이고 형상은 구상, 주상, 침상 등으로 나타났으며 일반적으로 저온에 서부터 반응시는 주상 또는 침상을 보이며 고온반응시는 구상으로 나타난다. 이와 같이 합성하여 건조한 시료를 가열로에 장입하고 500, 800, 1000, 1100, 1200℃의 각각의 온도에서 가열한 결과 500℃에서는 탈수율이 90%에 달하였으나 800~1200℃에서는 탈수율이 97%이상 향상되었다. 가열반응시간은 1시간에서 6시간까지 가열실험을 하였으나 1시간 이상에서는 탈수율 차이가 크게 없었다. 가열시의 하소반응식의 일 예를 들면 다음 식(9)와 같이 나타낼 수 있다.The results of the X-ray diffraction analysis of the compounds synthesized as described above and dehydration and drying are shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the results of electron microscopic investigation are shown in FIG. As shown in the photograph, the particle size is less than 10 μ and the shape is spherical, columnar, needle-shaped. Generally, it shows a columnar or acicular shape at low temperature and a spherical shape at high temperature. As a result of heating at 500, 800, 1000, 1100 and 1200 ℃, the dehydration rate reached 90% at 500 ℃, but the dehydration rate was 97 %. The heating reaction time was from 1 hour to 6 hours, but the difference in dehydration rate was not significant at over 1 hour. An example of the calcination reaction at the time of heating can be represented by the following equation (9).

3CaO.Al2O3.3CaSO4.18H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4+18H2O↑ ………………(9)3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .18H 2 O 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 + 18H 2 O ↑ ... ... ... ... ... ... (9)

식(9)와 같이 하소하여 생성된 3CaO.Al2O3.3CaSO4(CAS)를 분쇄기에서 10μ이하 (도 6의 전자현미경 사진 참조)로 분쇄하여 포장한다.3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 (CAS) produced by calcination as shown in the formula (9) is pulverized and pulverized in a pulverizer to 10 μ or less (see the electron micrograph of FIG. 6).

CAS의 화학조성은 X-선 회절도 (도 3의 (A),(B), (C), (D))에 제시한 바와 같이 Al2(SO4)3수용액과 CaO,Ca(OH)2,CaCO3의 각각 합성한 결과는 큰차이가 보이지 않음으로 석회는 무엇을 합성해도 CAS가 생성됨을 알 수 있다.The chemical composition of CAS can be determined by measuring the Al 2 (SO 4 ) 3 aqueous solution, CaO, Ca (OH) 2, and CaO as shown in the X-ray diffraction charts (FIGS. 3A, 3B, 2 , and CaCO 3 , respectively. Thus, it can be seen that CAS is produced regardless of the synthesis of lime.

도 6은 도 5의 전자현미경 사진에 제시한 (A)500,(B)1000,(C)1000,(D)1100℃의 각각의 온도에서 하소한 시료를 20gr씩 분취하여 물에 침적하였다가 90℃에서 24시간 건조한 후 촬영한 전자현미경 사진이다. 도 6에서 보는 바와 같이 입자의 크기가 많이 증가 하였음을 나타내고 있다.FIG. 6 is a graph showing the results of the electron micrograph of FIG. 5 in which samples calcined at 500, (B) 1000, (C) 1000 and (D) And dried at 90 DEG C for 24 hours, and then photographed under an electron microscope. As shown in FIG. 6, it is shown that the size of particles increases greatly.

실험한 실시예 일부를 표3, 표4, 표5에 제시하였다.Some experimental examples are shown in Tables 3, 4 and 5.

[표 3][Table 3]

[표 4][Table 4]

표 3의 제 1실예는 다음의 식(10)~(12)와 같이 CaO조성을 변화시키면서 실험한 결과이다.The first example in Table 3 is the result of experiment with varying CaO composition as the following equations (10) to (12).

상기 식과 표 3에서 보는 바와 같이 CaO함량이 많으면 수분함량도 증가하기 때문에 생성량이 증가함을 알 수 있다. CaO함량과 수분함량이 많은 시료는 도 2의 X-선 회절분석도와, 도 4의 전자현미경사진 중의 주상입자와 같은 조직이 생성됨을 알수 있었다.As shown in the above formula and Table 3, when the CaO content is high, the water content is increased and the production amount is increased. It was found from the X-ray diffraction analysis of FIG. 2 that a sample having a high CaO content and a high water content, and a structure like a columnar particle in the electron micrograph of FIG. 4 were produced.

[표 5][Table 5]

표 4의 제2실시예는 Ca(OH)2스러지와 CaCO3스러지를 1:1로 혼합하여 실시예의 조건하에서 실험한 결과이다.The second embodiment of Table 4 is the result of an experiment under the conditions of Example 1 in which Ca (OH) 2 sludge and CaCO 3 sludge were mixed at a ratio of 1: 1.

표에서 보는 바와 같이 CaO함량을 변하시키면서 실험한 결과 제 1실시예에 서와 유사한 X-선 회절결과를 도1, 도 2 및 전자현미경조직을 도 4에 나타냈다. 반응 식은 다음과 같이 표시할 수 있다고 생각된다.As shown in the table, the results of X-ray diffraction analysis similar to that of the first embodiment are shown in Figs. 1 and 2, and the electron microscopic structure is shown in Fig. The reaction equation can be expressed as follows.

3Ca(OH)2+3CaCO3+Al2(SO4)3.18H2O = 3CaCO3.Al2O3.3CaSO4.21H2O .......(13)3Ca (OH) 2 + 3CaCO 3 + Al 2 (SO 4 ) 3. 18H 2 O = 3CaCO 3 .Al 2 O 3 .3CaSO 4 .21H 2 O (13)

표 4의 실험에서 얻은 화합물(식 13참조) 20gr를 1100℃에서 60분 동안 하소한 시료의 X-선 회절 분석결과를 도 3(D)에 제시하였으며, 이것은 도 3(A),(B),(C)와 유사한 회절도임으로 하소반응식은 하기식(14)로 표시할 수 있다고 생각된다.The results of X-ray diffraction analysis of a sample calcined at 1100 DEG C for 60 minutes at 20 gr of the compound obtained in the experiment of Table 4 (see Equation 13) are shown in Fig. 3 (D) , And (C), it is considered that the reaction formula can be expressed by the following equation (14).

3CaCO3.Al2O3.3CaSO4.21H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4+21H2O↑ +3CO2↑......(14) 3CaCO 3. Al 2 O 3 .3CaSO 4. 21H 2 O → 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 + 21H 2 O ↑ + 3CO 2 ↑ ...... (14)

표 5의 제 3실시예로서, 하소실험결과를 제시하였다. 표에서 보는 바와 같이 3CaO.Al2O3.3CaSO4.18H2O 의 조성을 온도별로 결정수 탈수효율을 알기 위하여 실험한 결과에서 보여주는 바와 같이 500℃ 이상에서 90%이상의 탈수효율을 보였으며, 1000~1200℃에서는 탈수율이 99이상에 도달하였다.As a third embodiment of Table 5, results of calcination experiments are presented. As shown in the table, 3CaO . Al 2 O 3 .3CaSO 4. 18H 2 O by temperature As shown in the experimental results, the dehydration efficiency was over 90% at 500 ° C or higher and the dehydration rate at 1000 ~ 1200 ° C 99 or more.

이들의 X-선 회절분석결과는 도 3의 (A),(B)와 같은 조성을 보이고 있었으며, 전자현미경조직은 도 5와 유사하였다. 팽창재의 입도형성은 상기 전자현미경 사진에서 보는 바와같이 1μ이하의 초미립자와 10μ이하로 조절할 수 있는 특징이 있다.The X-ray diffraction analysis results showed the same composition as (A) and (B) in FIG. 3, and the electron microscopic structure was similar to FIG. As shown in the electron micrograph, the particle size of the expandable material can be controlled to be less than 1 μ and to less than 10 μ .

이상의 실시예와 제시된 각각의 식에서 보여주는 바와 같이 팽창재의 특성에 따라 화학양론적 계산을 근거로 하여, 임의조절에 의해 팽창재를 제조하는 특징이 있다.As shown in the above examples and each of the formulas presented, there is a feature of manufacturing an expandable material by arbitrary control based on the stoichiometric calculation according to the properties of the expandable material.

본 발명은, 금속알루미늄, 황산, 석회 또는 석회석을 습식으로 xCAS.yH2O (x=1,3,4,5,6 y=14,16,18,21,24,25,26,27)를 합성한 후 500~1200℃에서 소성하는 습건식법(襲乾式法)임으로 기존의 발표된 기술과는 전혀 다른 방법으로서 다음과 같은 효과가 있다.The invention, xCAS.yH 2 O (x = y = 1,3,4,5,6 14,16,18,21,24,25,26,27) of metallic aluminum, sulfur, lime or limestone in a wet And then firing at 500 ~ 1200 ° C. This is a completely different method from the existing technology, and has the following effects.

첫째 기술적측면;First technical aspect;

(1) CAS팽창재는 CAS수화물을 화학적방법에 의하여 합성한 후 하소하여 제조하기 때문에 생성입자가 초미분으로 생성됨으로 품질이 우수할 뿐아니라 분쇄비가 건식법에 비하여 적게든다.(1) The CAS expanding material is produced by calcining after CAS hydrate is synthesized by a chemical method. Therefore, since the produced particles are produced as ultrafine powder, the quality is excellent and the pulverization ratio is less than that of the dry method.

(2) 팽창재의 소성온도는 건식법은 CaO,Al2O3와 CaSO4.2H2O를 혼합하여 1300℃ 부근의 고온에서 합성하기 때문에 CAS입자도 크게 성장하고 연료비가 많이 들지만 본 방법은 이미 70℃이하의 온도에서 상술한 xCAS.yH2O(x및 y는 상술한 바와 같다)가 합성되었음으로 수분만 제거시키면서 입도 조절하는 공정이기 때문에 500℃이상부터(최고 1200℃) 제조하는 연료절약형 공정이다.(2) The calcining temperature of the expanding material is CaO, Al 2 O 3 and CaSO 4 2H 2 O mixed in the dry method, and CAS particles are grown at a high temperature around 1300 ° C., xCAS.yH 2 O described above at a temperature of less than ℃ saving process of manufacturing because it is a step of adjusting a particle size while removing only the water was (x and y are as defined above) is synthesized from more than 500 ℃ (up to 1200 ℃) fuel to be.

둘째 경제적이고 환경적인 측면;Second, economic and environmental aspects;

본 팽창재는 공해성 폐기물을 원료로 하여 제조하는 방법임으로 Al원료를 수입에만 의존하고 있는 우리나라는 자원을 회수함과 동시에 공해처리도 겸할 수 있다는 특징이 기존의 방법과는 크게 다르고 종래에 문제가 되고 있는 폐기물들은 xCaO,Al2O3.3CaSO4.2(x=1,3,4,5,6)(CAS) 팽창재의 제조 성분을 함유하고 있기 때문에 상기 물질들을 원료로 하여 CAS 팽창재를 제조하면 자원을 회수하고, 부가가치를 창출함과 동시에 공해처리를 함으로서 자연환경을 보전할 수 있는 등 탁월한 효과가 있다.Since this expanding material is manufactured by using polluterous waste as a raw material, Korea, which relies only on the import of Al raw material, is different from the conventional method in that it can also collect pollutant as well as recover resources, which is a problem in the past wastes produced when the CAS expandable material to said material as a raw material because it contains the components of the manufacturing xCaO, Al 2 O 3. 3CaSO 4. 2 (x = 1,3,4,5,6) (CAS) with expandable material It is possible to save natural resources by collecting resources, creating added value, and polluting the environment.

Claims (1)

폐 Al 더스트, 폐 Al스크랩 또는 Al2O3.3H2O를 25~50% 황산수용액 용매로 용해시키는 황산알루미늄수용액을 제조하는 공정과;Producing an aqueous solution of aluminum sulfate to dissolve waste Al dust, scrapped Al scrap or Al 2 O 3 .3H 2 O in a 25-50% sulfuric acid aqueous solution; 상기 황산알루미늄수용액에 소석회, 생석회, 석회석 또는 카바이드 공장 폐스러지, 석회석하소공장의 폐스러지 중 어느것이나 일종(一種) 또는 혼합한 것을 교반조 내에 장입하여 소정의 광액(펄프)을 제조하고, 이 펄프를 요구하는 팽창재의 조성에 합당하도록 화학양론적계산에 의하여 Al2(SO4)3수용액과 칼슘계 펄프를 교반기와 가열장치가 부착된 반응조에 함께 첨가하면서 상압하에 상온에서부터 70℃ 까지 60분 전후로 반응 시켜서 xCaO.Al2O3.3CaSO4yH2O(x=1,3,4,5,6 y=14,16,18,21,24,25,26,27)를 합성하는 공정과;A predetermined liquor (pulp) is prepared by charging the above-mentioned aqueous solution of aluminum sulfate into a stirring tank of any one kind or mixture of slaked lime, quick lime, limestone, or a waste slurry of a carbide plant or a limestone calcining plant, The aqueous solution of Al 2 (SO 4 ) 3 and the calcium-based pulp were added together in a reaction vessel equipped with a stirrer and a heating device by stoichiometric calculation so as to be in accordance with the composition of the expander requiring this pulp, minutes before and after allowing to react xCaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 yH 2 O (x = 1,3,4,5,6 y = 14,16,18,21,24,25,26,27) process for synthesizing and; 상기의 합성화합물을 탈수하고 90℃ 부근에서 건조하여 가열로에 장입하고 제품의 용도에 따라 500,800,900,1000,1100,1200℃의 각각의 온도 범위에서 1시간에서 4시간 내에 하소하여 xCaO.Al2O3.3CaSO4(x=1,3,4,5,6)의 팽창재를 습건식법에 의하여 제조하는 공정과;The above-mentioned synthetic compound was dehydrated, dried at about 90 ° C., charged into a heating furnace, and calcined in the temperature range of 500, 800, 900, 1000, 1100, 1200 ° C. for 1 hour to 4 hours depending on the use of the product. Thus, xCaO.Al 2 O A step of producing an expander of 3 .3CaSO 4 (x = 1, 3, 4, 5, 6) by a wet-dry method; 상기 팽창재를 10μ이하로 미분쇄하여 포장하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼슘알루미노설페이트계 팽창재 제조방법.And finely pulverizing the expandable material to 10 占 퐉 or less and packaging the expanded calcium aluminosulphate expandable material.
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