KR100345293B1 - A method for manufacturing moldings using steel making slag and waste styrofoam - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제철소 폐기물인 제강슬래그와 폐스티렌폼을 이용하여 콘크리트 벽돌, 시멘트 블록, 타일등과 같은 성형물로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a molding such as concrete brick, cement block, tile using steelmaking slag and waste styrene foam which is steel mill waste.
제강슬래그는 일반적으로 바위와 같은 형상을 하고 있으며, 20%에 가까운 금속철을 포함하고 있기 때문에, 한편으로는 제강슬래그 중의 금속철을 회수하기 위한 기술이 연구되고 있으며, 한편으로는 제강슬래그의 마모 및 압축에 대한 저항특성을 이용하여 도로용 미끄럼방지제 등으로 사용되고 있으며, 더욱 연구되고 있는 실정이다. 그리고 기존의 슬래그를 이용한 일반적인 가공기술로는 시멘트 제조사에서 첨가제로 일부 사용되어지거나(한국특허: 공개 95-17803, 95-700862)아니면 도로공사시 골재(한국특허: 공개 90-001617) 대신으로 사용되어지거나 콘크리트 골재, 지반 개량재, 파쇄골재 등에 사용되어지는 것이 고작이고 대부분 매립되어지고 있는 실정이다.Steelmaking slag generally has a rock-like shape and contains nearly 20% of metal iron. On the one hand, techniques for recovering metal iron in steelmaking slag have been studied, and on the other hand, wear of steelmaking slag And it is being used as an anti-slip agent for roads by using the resistance to compression, the situation is being further studied. In addition, as a general processing technology using the existing slag is used as an additive in the cement manufacturer (Korea Patent: Publication 95-17803, 95-700862) or instead of aggregate (Korea Patent: Publication 90-001617) in road construction. Used to be used or concrete aggregate, ground improvement material, crushed aggregate, etc. is the situation that is mostly landfilled.
실제 이와같은 슬래그를 이용하여 타일 등의 용도로 만들어지는 경우가 있는데, 이는 다른 재료와 혼합하여 1200℃이상의 고온에서 소결시켜 제조하는 것이다. 그러나, 이러한 제법은 너무나 고온에서 작업이 이루어지기 때문에 작업성의 한계가 있고 또한 성형품의 표면이 깨끗하지 못하다는 단점이 있다.In practice, such a slag is used to make a tile or the like, which is mixed with other materials and manufactured by sintering at a high temperature of 1200 ° C. or more. However, such a manufacturing method has a disadvantage in that work is performed at a too high temperature, and there is a limitation in workability and the surface of the molded article is not clean.
그리고, 한국특허 공개 95-003207의 슬래그를 이용한 건자재 제조방법에서는 슬래그와 포틀란트 시멘트를 물과 함께 혼련하여 성형틀에서 성형하는 방법으로 성형시간을 12-48시간 동안 성형한 후 72시간 공기중에서 양생하여 제품으로 성형하는 기술등이 보고되어 있다. 그러나 이 기술은 제품성형에 너무나 많은 시간이 걸리기 때문에 실제 상업화시 대량생산이나 경제성에서 문제가 있다.In the method of manufacturing dry materials using slag of Korean Patent Laid-Open Publication No. 95-003207, the slag and portland cement are kneaded together with water to be molded in a molding mold. There have been reports of curing and molding of products into products. However, this technology takes too much time to shape the product, which causes problems in mass production or economic feasibility in actual commercialization.
한편, 폐스티렌폼의 재활용의 경우 무게에 비해 부피가 너무 크기 때문에 실제 재활용 되기보다는 소각의 형태로 대부분이 처리되고 있는 실정이다.Meanwhile, in the case of recycling waste styrene foam, since the volume is too large for its weight, most of the waste styrene foam is incinerated rather than actually recycled.
이에 본 발명자들은 제강슬래그 및 폐스티렌폼과 같이 폐기되는 것들의 재활용 방안에 대하여 연구하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 분쇄된 제강슬래그와 폐스티렌폼을 녹인 수지용액의 혼합 비율을 적절히 제어하여 혼합, 성형함으로써, 폐기물의 재활용 측면, 환경적인 측면, 경제적인 측면에서 우수한 고부가가치의 성형품을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.Accordingly, the present inventors have studied the recycling method of wastes such as steelmaking slag and waste styrene foam, and proposed the present invention based on the result, and the present invention is a resin in which crushed steelmaking slag and waste styrene foam are dissolved. It is an object of the present invention to provide a method for producing a high value-added molded article excellent in terms of recycling, environmental, and economical recycling, by mixing and molding the mixing ratio of the solution as appropriate.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 성형품의 수지용액함량에 따른 굽힘강도의 변화를 보이는 그래프1 is a graph showing the change in bending strength according to the resin solution content of the molded article produced by the present invention
도 2는 본 발명에 의해 제조된 성형품의 수지용액함량에 따른 압축강도의 변화를 보이는 그래프Figure 2 is a graph showing the change in compressive strength according to the resin solution content of the molded article produced by the present invention
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제강슬래그를 그 입자크기가 1mm이하로 되도록 분쇄하는 단계; 폐스티렌폼과 유기용제를 중량비로 100:95-100:105의 범위에서 상온에서 혼합하여 수지용액을 제조하는 단계; 및 상기 분쇄된 제강슬래그와 상기 수지용액을 중량비로 100:5-100:35의 범위로 혼합한 후, 성형하는 단계를 포함하여 구성되는 제강슬래그와 폐스티렌폼을 이용한 성형물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object is a step of grinding the steel slag so that the particle size of less than 1mm; Preparing a resin solution by mixing the waste styrene foam and the organic solvent in a weight ratio of 100: 95-100: 105 at room temperature; And mixing the pulverized steelmaking slag and the resin solution in a weight ratio of 100: 5-100: 35, and then molding the steelmaking slag and the molded product using waste styrene foam. .
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
일반적으로, 제강슬래그는 제철소에서 폐기되어지는 부산물이며, 전로에 선철, 철 스크랩, 생석회 등을 이용하여 강을 제조하는 과정에서 생성되는 부산물로서 그 양이 대단히 많으나 사용처가 거의 없는 실정으로 일부분이 시멘트 제조사에서 첨가제로 사용되어지고 대부분은 매립 골재로 이용되고 있다. 그 일반적인 주요 성분의 일예를 들면 하기 표1과 같으며, 유효한 성분들이 다량 함유되어 있음을 알 수 있다.In general, steel slag is a by-product that is disposed of in steel mills, and it is a by-product produced in the process of manufacturing steel by using pig iron, iron scrap, and quicklime in converters. It is used as an additive by manufacturers and most of it is used as landfill aggregates. An example of the general main component is shown in Table 1 below, it can be seen that the effective component contains a large amount.
본 발명에서는 제강슬래그를 분쇄기나 파쇄기에서 파쇄하여 직경 1mm 이하의 입자만 선별하여 사용하고 1mm 이상의 입자는 다시 분쇄하여 사용한다.In the present invention, the steelmaking slag is crushed in a crusher or a crusher to select and use only particles having a diameter of 1 mm or less, and the particles of 1 mm or more are pulverized again.
그 이유는 입자가 1mm 이상 될 경우 수지와의 혼합에도 문제가 있고, 입자와 입자 사이의 공극이 크기 때문에 제품으로 성형 되었을 경우, 외부에서 가한 압력에 대하여 쉽게 파괴되는 현상이 나타난다. 따라서 입자의 크기는 1mm 이하로 한정하는 것이 바람직하다.The reason is that when the particles are 1mm or more, there is a problem in mixing with the resin, and when the particles are formed into a product because of the large voids between the particles, they are easily destroyed by externally applied pressure. Therefore, the particle size is preferably limited to 1 mm or less.
그리고, 수지로 사용된 폐스티렌폼은 주로 가전제품 포장이나 방음용 벽 등에 사용된 것으로 탄화수소계의 유기용제에 중량비로 유기용제 100에 대하여 폐스티렌폼 95-105를 용해시켜 액상의 용액을 만든다. 액상상태의 수지용액 제조의 일예를 들면, 먼저 상온에서 기계식 교반기에 유기용제를 넣고 여기에 폐스티렌폼을 넣어 강하게 교반시키면 폐스티렌폼이 용해되어 마치 접착제와 같은 점성을 가진 용액상의 폐스티렌폼 용액이 만들어진다.In addition, the waste styrene foam used as a resin is mainly used for packaging electronic appliances, soundproof walls, etc. to dissolve the waste styrene foam 95-105 with respect to the organic solvent 100 by weight in a hydrocarbon-based organic solvent to form a liquid solution. For example, in the preparation of a liquid resin solution, first put an organic solvent in a mechanical stirrer at room temperature, and then put the waste styrene foam and vigorously stirring it, the waste styrene foam is dissolved, the solution of the waste styrene foam solution like viscous like adhesive This is made.
이때, 사용되는 바람직한 유기용제로써는 아세톤, 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 메틸에틸 케톤(Methyl-ethyl ketone, 이하, 'MEK'라 한다) 등을 들 수 있다. 이와같은 유기용제는 슬래그 성형품을 만들었을 경우, 실질적으로 성형품의 물성에는 영향을 미치지 않는다. 그것은 이들 유기용제는 단순히 폐스티렌폼을 액상으로 만들어주는 매체로서만 작용하고 실제 성형시는 모두 휘발되어 슬래그 성형품에는 폐스티렌폼의 수지 성분만 남게 되기 때문에 어느 종류의 유기용제를 사용하던간에 성형품 물성에는 상관이 없다. 이러한 이유로 상기 열거한 유기용제 이외에도 수지용액으로 제조가능한 유기용제는 모두 사용가능하다.At this time, preferred organic solvents include acetone, toluene, benzene, xylene, methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as "MEK"). Such an organic solvent does not substantially affect the physical properties of the molded article when the slag molded article is made. It acts only as a medium to make the waste styrene foam into liquid phase, and all of the organic solvents are volatilized during the actual molding, and only the resin component of the waste styrene foam is left in the slag molded products. Does not matter. For this reason, in addition to the above-mentioned organic solvents, all organic solvents that can be produced with a resin solution can be used.
그리고, 폐스티렌폼과 유기용제의 함량비를 100:95-100:105로 규정한 것은 유기용제가 중량비로 스티렌폼 100에 대해 95이하 포함될 경우 수지용액의 점도가 커져서 슬래그와 수지용액의 균일한 혼합에 어려움이 있고, 105이상일 경우 수지용액의 점도가 낮아져서 혼합공정의 편리함은 있으나 성형품 성형에 있어서 휘발되어져야 할 유기용제의 양이 많아져 작업조건이 나빠지게 되거나 경제성이 떨어지는 단점이 있기 때문에 폐스트렌폼과 유기용제의 혼합 함량은 중량비로 100:95-100:105로 한정한다.In addition, the content ratio of the waste styrene foam and the organic solvent is 100: 95-100: 105, and when the organic solvent is included in the weight ratio of 95 or less with respect to the styrene foam 100, the viscosity of the resin solution is increased so that the slag and the resin solution are uniform. It is difficult to mix, and if it is 105 or more, the viscosity of the resin solution is lowered, which makes the mixing process convenient, but the amount of organic solvent to be volatilized in the molding of the molded product increases, which leads to poor working conditions or low economic efficiency. The mixed content of the styrene foam and the organic solvent is limited to 100: 95-100: 105 by weight.
상기한 바와같이 준비되어진 1mm 이하의 제강슬래그 입자와 폐스티렌폼 수지 용액을 상기 슬래그 함량을 100으로 할 때 상기 수지용액의 함량을 5-35까지 변화시키면서 슬래그 성형품을 제조한다. 이때 균일한 혼합을 위해 고속회전 교반기에서 혼합하여 슬래그 표면에 골고루 수지용액이 도포되도록 혼합하는 것이 바람직하다.When the slag content of the steelmaking slag particles and the waste styrene foam resin solution of 1 mm or less prepared as described above is 100, the slag content is changed to 5-35 to prepare a slag molded product. At this time, it is preferable to mix in a high speed rotary stirrer for uniform mixing so that the resin solution is evenly applied to the surface of the slag.
상기 수지용액의 함량이 슬래그함량 100을 기준으로 5이하인 경우에는 혼합시의 어려움이 있고, 35이상인 경우에는 수지가 한쪽으로 몰리는 현상이 발생하기 쉽다.When the content of the resin solution is 5 or less based on the slag content 100, there is difficulty in mixing, and when the content of the resin solution is 35 or more, a phenomenon in which the resin is driven to one side easily occurs.
본 발명에서는 수지용액과 슬래그 입자가 균일하게 혼합되었을 경우 이것을 성형용 틀에 넣어 성형한다. 상기 성형은 원하는 모양, 원하는 물성을 얻기 위해 성형온도, 성형압, 성형시간을 조정할 수 있으나, 일반적인 콘크리트 벽돌, 시멘트 블록, 타일 등의 제조는 150℃-200℃의 온도에서 10-12톤의 압력으로 가압한 후 냉각시켜 성형틀에서 빼내게 되면 일반적인 물성의 슬래그 성형품을 얻을 수 있다. 이것은 기존의 1200℃에서 소결의 형태로 작업을 하던 것을 150℃-200℃의 온도에서 작업을 하기 되므로써 작업의 간편함과 공정의 단축이라는 장점을 가질 수가 있다.In the present invention, when the resin solution and the slag particles are uniformly mixed, it is molded into a mold for molding. The molding can adjust the molding temperature, the molding pressure, the molding time to obtain the desired shape, the desired physical properties, the general production of concrete bricks, cement blocks, tiles, etc., pressure of 10-12 tons at a temperature of 150 ℃-200 ℃ When pressurized and cooled and removed from the mold, slag molded products of general physical properties can be obtained. This is because the existing work in the form of sintering at 1200 ℃ to work at a temperature of 150 ℃-200 ℃ can have the advantages of simplicity and shortening of the process.
상기한 바와같은 본 발명으로 얻을 수 있는 성형품으로는 콘크리트 벽돌, 시멘트 블록, 타일 등에 적용할 수 있는 성형품을 들 수 있는데, 여기에 한정하는 것은 아니다.Examples of the molded article obtained by the present invention as described above include molded articles applicable to concrete bricks, cement blocks, tiles, and the like, but the present invention is not limited thereto.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
실시예Example
상기 표1과 같은 통상성분의 제강스래그를 1mm 이하로 파쇄하여 준비하였다.Steelmaking slag of the usual components as shown in Table 1 was prepared by crushing to 1mm or less.
또한, MEK 와 폐스티렌폼은 중량비로 1:1로 혼합하여 폐스티렌폼용액을 준비하였다.Also, MEK and waste styrene foam were mixed at a weight ratio of 1: 1 to prepare a waste styrene foam solution.
상기 1mm 이하로 파쇄되어진 제강슬래그를 중량비로 100%에 대하여 상기 폐스티렌폼 용액을 중량비로 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%로 변화시키면서 기계식 교반기에 넣고 균일하게 혼합했다. 균일하게 혼합되어진 슬래그와 수지를 미리 예열되어진 성형틀에 넣고 170℃의 온도에서 11톤의 압력으로 15분간 가압한 후 냉각시키면 슬래그와 폐스티렌폼의 콘크리트 벽돌모양의 성형품을 얻었다. 얻어진 성형품들의 굽힘강도 및 압축강도를 측정하여, 수지함량에 따른 굽힘강도 및 압축강도치를 도 1 및 도 2에 나타내었다.The waste styrene foam solution was changed to 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, and 35% by weight with respect to 100% by weight of the steelmaking slag crushed to less than 1mm in a mechanical stirrer. Mixed evenly. The slag and resin uniformly mixed were put into a pre-heated molding mold, pressurized for 15 minutes at a pressure of 11 tons at a temperature of 170 ° C., and then cooled to obtain a molded article shaped of concrete bricks of slag and waste styrene foam. The bending strength and the compressive strength of the obtained molded articles were measured, and the bending strength and the compressive strength values according to the resin content are shown in FIGS. 1 and 2.
도 1에서 알 수 있는 바와같이, 수지함량의 변화에 따른 굽힙강도의 변화에서 기존의 콘크리트 벽돌과 블록이 갖추어야 할 기준치(도면상 빗금친 부분)는 0.4-0.8kg/㎟로 1.0이하의 값을 가지고 있는 반면, 본 발명에 의한 벽돌은 최고 2.87kg/㎟로3-6배의 강도를 나타내고 있다. 또한, 도 2에서 알 수 있는 바와같이, 수지함량의 변화에 따른 압축강도의 변화에서는 최고 7.83kg/㎟의 강도로 기존의 기준치(도면상 빗금친 부분) 대비, 최고 10배이상의 압축강도를 가진다. 실질적으로 최적의 조성을 규정한다면 수지용액의 함량이 25%일 경우 최고의 강도를 가지게 되고 혼합공정에서도 균일한 혼합을 이룰수가 있다.As can be seen in Figure 1, in the change of the bending strength according to the change of the resin content, the standard value (hatched portion in the drawing) that the existing concrete bricks and blocks should have is 0.4-0.8kg / mm2 and less than 1.0 On the other hand, the brick according to the present invention has a strength of 3-6 times at a maximum of 2.87 kg /
상기한 바와같은 본 실시예에서는 다음과 같은 내용을 확인할 수 있었다.In the present embodiment as described above, the following contents could be confirmed.
즉, 수지 함량 변화에 따른 가공상의 차이가 있었는데 먼저 5%이하의 수지용액을 포함한 혼합공정의 경우 수지의 양보다 제강슬래그의 양이 너무 많기 때문에 혼합의 어려움이 있고, 또 슬래그 분말 구석구석 수지가 포함되지 못하는 현상이 발생하기 때문에 수지가 포함되지 않은 부분에서 파괴나 균열의 원인이 되었다.In other words, there was a difference in processing according to the change of resin content. First, in the mixing process including the resin solution of 5% or less, the amount of steelmaking slag is too large than that of the resin, which causes difficulty in mixing. Because the phenomenon that can not be included occurs, it was the cause of breakage or cracking in the part not containing the resin.
그리고, 수지의 양이 35%를 초과할 경우 슬래그 분말의 양보다 수지의 양이 많아서 혼합은 쉽게 되지만 수지가 특정한 부분에 물리는 현상이 발생하여 압축강도나 굽힘강도의 시험에서 수지용액 함량 35%이하 보다도 오히려 강도가 떨어지는 현상이 발생한다. 그리고 혼합된 슬래그와 수지용액 혼합물이 성형틀에서 가압될 경우 성형물의 공차 부분으로 수지가 밀려 나와 실질적으로 35%이하의 수지만을 함유하게 된다.When the amount of resin exceeds 35%, the amount of resin is greater than that of slag powder, so that the mixing becomes easy, but the resin bites in a specific part, and the resin solution content is less than 35% in the test of compressive strength or bending strength. Rather, the strength is lowered. When the mixed slag and the resin solution mixture are pressurized in the mold, the resin is pushed out to the tolerance portion of the molding to contain only about 35% or less of the resin.
본 발명에 의해 얻어지는 성형품은 콘크리트 벽돌이나 시멘트 블록, 타일 등에 적용가능하기 때문에 고부가가치를 나타내며, 폐기되는 슬래그 및 폐스티렌폼을 사용하기 때문에 환경적인 효과와 더불어 경제적인 효과 까지도 얻어진다.The molded article obtained by the present invention exhibits high added value because it is applicable to concrete bricks, cement blocks, tiles and the like, and economical effects are obtained as well as environmental effects because slag and waste styrene foam that are discarded are used.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101725113B1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-04-10 | (주)메종오브제 | The kitchen porcelain and manufacturing method of it |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR19990047689A (en) | 1999-07-05 |
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